(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＷＭ信号により発光素子の駆動を制御すると共に、前記発光素子に流れる電流に基づいてフィードバック制御を行い、前記発光素子を駆動する出力電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータを備えたＰＷＭ調光回路において、
前記発光素子に直列に接続され、前記発光素子に出力電圧に基づいた電流を流すためのスイッチと、
前記スイッチに直列に接続され、前記電流に応じた電圧を発生させる抵抗と、
前記抵抗に発生する電圧と所定の基準電圧との差を増幅し、誤差信号を生成させる誤差増幅器と、
前記誤差増幅器の出力に基づいて、出力電圧を生成する出力電圧発生部と、
前記抵抗と前記誤差増幅器の入力端子とを切断または接続するための第２のスイッチと、
前記誤差増幅器の入力端子をグランドに接続する第３のスイッチと
を備え、
発光素子の発光期間の最小期間設定信号に基づいて、前記ＰＷＭ信号が前記最小期間設定信号より短い場合に、前記フィードバック制御を停止し、前記出力電圧を上昇させる制御に遷移し、
前記最小期間設定信号に基づいて、前記ＰＷＭ信号が前記最小期間設定信号より短い場合に、前記第２のスイッチをオフして前記出力電圧を上昇させる制御に遷移し、
前記第３のスイッチは、前記第２のスイッチがオフしているときにオンすることを特徴とするＰＷＭ調光回路。
【請求項２】
ＰＷＭ信号により発光素子の駆動を制御すると共に、前記発光素子に流れる電流に基づいてフィードバック制御を行い、前記発光素子を駆動する出力電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータを備えたＰＷＭ調光回路において、
発光素子の発光期間の最小期間設定信号に基づいて、前記ＰＷＭ信号が前記最小期間設定信号より短い場合に、前記フィードバック制御を停止し、前記出力電圧を上昇させる制御に遷移し、
前記最小期間設定信号は、前記ＰＷＭ信号と同期した信号であり、前記ＰＷＭ信号の１サイクルのスタートから一定の期間オフする信号であることを特徴とするＰＷＭ調光回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＰＷＭ調光回路に関し、より詳細には、ＬＥＤ等の発光素子をＰＷＭ信号のデューティー比を変化させることで調光するＰＷＭ調光回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤや陰極蛍光管等を駆動する駆動回路が知られており、負荷変更等の影響を受ける出力電圧や電流をフィードバック制御により一定に保つように構成され、一方、ＰＷＭのデューティー比を調整している（特許文献１参照）。
【０００３】
図３に、従来のＰＷＭ調光回路の構成を示す。ＰＷＭ信号によりＬＥＤ等の負荷Ｌｏａｄに流れる電流のオンオフを制御して、調光する回路の一例であって、ＬＥＤに流れる電流をフィードバック制御して一定の出力電圧ＶＯＵＴを生成する回路である。
【０００４】
外部電源ＶＩＮからインダクタンスとダイオードを介して電圧保持用のキャパシタに電荷が供給され、定電圧ＶＯＵＴが負荷Ｌｏａｄに接続されている。負荷Ｌｏａｄは、例えばＬＥＤであり、グランドとの間に抵抗とＰＷＭ信号によってオンオフされるスイッチ２４が直列に接続されている。外部から入力されるこのＰＷＭ信号は、例えば５ｍｓを１周期とし、この範囲でデューティー比が変更される。
【０００５】
尚、図３では１つの負荷Ｌｏａｄが接続されているが、並列または直接あるいはそれらの組み合わせで複数のＬＥＤが接続されることがある。
【０００６】
負荷Ｌｏａｄと抵抗との間の電位が誤差増幅器２１の反転入力端子に入力されている。非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、誤差増幅器２１から差電圧を増幅した誤差信号ＣＯＭＰが出力される。ＰＷＭコンパレータ２２に入力された誤差信号ＣＯＭＰは、のこぎり波と比較され、のこぎり波の電圧より高い場合に、ＰＷＭコンパレータ２２から「Ｈｉ」が出力される。のこぎり波は例えば、１ＭＨｚの周波数であり、ＰＷＭコンパレータ２２からは誤差信号に応じた１ＭＨｚのＰＷＭ信号が生成される。このＰＷＭ信号は、外部から入力される調光用のＰＷＭと論理積され、インダクタンスに接続されたＭＯＳトランジスタからなるスイッチを制御し、出力電圧ＶＯＵＴが一定となるようにフィードバック制御される。つまり、フィードバック制御される期間は、調光用ＰＷＭ信号がＨｉ状態になっている間であり、ＤＣ／ＤＣコンバータはバースト動作することになる。
【０００７】
また、負荷Ｌｏａｄ等に異常が発生し、例えば負荷Ｌｏａｄが切断されたような場合、誤差増幅器２１の反転入力端子はグランド電位となり、出力電圧ＶＯＵＴが上昇し続ける。過上昇した場合に安定制御するために、出力電圧ＶＯＵＴを抵抗分割した電圧と、所定の基準電圧Ｖｒｅｆとの差信号をＯＶＰ増幅器２５により増幅し、ＰＷＭコンパレータ２２に制御信号と入力することで、出力電圧ＶＯＵＴが過電圧になった場合に、ＭＯＳスイッチをオフにして、過電圧を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３１７９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、外部からのＰＷＭ信号のデューティー比が小さくなると、このＰＷＭ信号の１サイクルあたりにＤＣ／ＤＣコンバータがスイッチングする回数が少なくなり、出力電圧を一定に保つことができなくなる。
【００１０】
このため、ＬＥＤに対して適切な電流を提供できなくなり、発光のちらつきなどの原因となるという問題があった。
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、調光デューティーが小さい、すなわち低いオンデューティーであっても一定の出力電圧を維持し、発光素子のちらつきを低減するＰＷＭ調光回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ＰＷＭ信号により発光素子の駆動を制御すると共に、前記発光素子に流れる電流に基づいてフィードバック制御を行い、前記発光素子を駆動する出力電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータを備えたＰＷＭ調光回路において、前記発光素子に直列に接続され、前記発光素子に出力電圧に基づいた電流を流すためのスイッチと、前記スイッチに直列に接続され、前記電流に応じた電圧を発生させる抵抗と、前記抵抗に発生する電圧と所定の基準電圧との差を増幅し、誤差信号を生成させる誤差増幅器と、前記誤差増幅器の出力に基づいて、出力電圧を生成する出力電圧発生部と、前記抵抗と前記誤差増幅器の入力端子とを切断または接続するための第２のスイッチと、前記誤差増幅器の入力端子をグランドに接続する第３のスイッチとを備え、発光素子の発光期間の最小期間設定信号に基づいて、前記ＰＷＭ信号が前記最小期間設定信号より短い場合に、前記フィードバック制御を停止し、前記出力電圧を上昇させる制御に遷移し、前記最小期間設定信号に基づいて、前記ＰＷＭ信号が前記最小期間設定信号より短い場合に、前記第２のスイッチをオフして前記出力電圧を上昇させる制御に遷移し、前記第３のスイッチは、前記第２のスイッチがオフしているときにオンすることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、ＰＷＭ信号により発光素子の駆動を制御すると共に、前記発光素子に流れる電流に基づいてフィードバック制御を行い、前記発光素子を駆動する出力電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータを備えたＰＷＭ調光回路において、発光素子の発光期間の最小期間設定信号に基づいて、前記ＰＷＭ信号が前記最小期間設定信号より短い場合に、前記フィードバック制御を停止し、前記出力電圧を上昇させる制御に遷移し、前記最小期間設定信号は、前記ＰＷＭ信号と同期した信号であり、前記ＰＷＭ信号の１サイクルのスタートから一定の期間オフする信号であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、調光デューティーが小さい、すなわち低いオンデューティーであっても一定の出力電圧を維持し、発光素子のちらつきを低減する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るＰＷＭ調光回路の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るモード設定部の動作を示す図である。
【図３】従来のＰＷＭ調光回路の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１９】
図１に、本発明の一実施形態に係るＰＷＭ調光回路の構成を示す。外部電源ＶＩＮからインダクタンスとダイオードを介して電圧保持用のキャパシタに電荷が供給され、定電圧ＶＯＵＴが負荷Ｌｏａｄに接続されている。負荷Ｌｏａｄは、例えばＬＥＤであり、グランドとの間に抵抗とＰＷＭ信号によってオンオフされるスイッチ１４が直列に接続されている。外部から入力されるこのＰＷＭ信号は、例えば５ｍｓを１周期とし、この範囲でデューティー比が変更される。
【００２０】
尚、図１では１つの負荷Ｌｏａｄが接続されているが、並列または直接あるいはそれらの組み合わせで複数のＬＥＤが接続されることがある。
【００２１】
負荷Ｌｏａｄと抵抗との間の電位が誤差増幅器１１の反転入力端子に入力されている。非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、誤差増幅器１１から差電圧を増幅した誤差信号ＣＯＭＰが出力される。ＰＷＭコンパレータ１２に入力された誤差信号ＣＯＭＰは、のこぎり波と比較され、のこぎり波の電圧より高い場合に、ＰＷＭコンパレータ１２から「Ｈｉ」が出力される。のこぎり波は例えば、１ＭＨｚの周波数であり、ＰＷＭコンパレータ１２からは誤差信号に応じた１ＭＨｚのＰＷＭ信号が生成される。このＰＷＭ信号は、外部から入力される調光用のＰＷＭと論理積され、インダクタンスに接続されたＭＯＳトランジスタからなるスイッチを制御し、出力電圧ＶＯＵＴが一定となるようにフィードバック制御される。つまり、フィードバック制御される期間は、調光用ＰＷＭ信号がＨｉ状態になっている間であり、ＤＣ／ＤＣコンバータはバースト動作することになる。
【００２２】
また、負荷Ｌｏａｄ等に異常が発生し、例えば負荷Ｌｏａｄが切断されたような場合、誤差増幅器１１の反転入力端子はグランド電位となり、出力電圧ＶＯＵＴが上昇し続ける。過上昇した場合に安定制御するために、出力電圧ＶＯＵＴを抵抗分割した電圧と、所定の基準電圧Ｖｒｅｆとの差信号をＯＶＰ増幅器１５により増幅し、ＰＷＭコンパレータ１２に制御信号と入力することで、出力電圧ＶＯＵＴが過電圧になった場合に、ＭＯＳスイッチをオフにして、過電圧を防止する。
【００２３】
本発明は、ＰＷＭ調光回路の負荷Ｌｏａｄと誤差増幅器１１との間にモード設定部１６をさらに備える。このモード設定部１６は、最小周期設定信号ＣＮＴを入力することにより、調光用ＰＷＭ信号が最小周期設定信号ＣＮＴより小さい場合、通常動作モードから低デューティー動作モードに移行させる。
【００２４】
最小周期設定信号ＣＮＴは、例えば調光用ＰＷＭ信号と同期した信号であり、調光用ＰＷＭ信号の１サイクルのスタートから一定の期間オフする信号である。
【００２５】
調光用ＰＷＭ信号の周期を５ｍｓとし、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング周波数を例えば１ＭＨｚとした場合、のこぎり波は１ＭＨｚの周波数となる。このとき、最小周期設定信号ＣＮＴがオフする期間を、例えば、のこぎり波１０個分の１０μｓとする。尚、最小周期設定信号ＣＮＴがオフする期間は、５μｓから２０μｓの範囲で適宜選択してもよい。
【００２６】
モード設定部１６では、入力された調光用ＰＷＭ信号と最小期間設定信号ＣＮＴを、論理回路を介してモードＲＥＳＥＴ信号とモードＳＥＴ信号に変換する。
【００２７】
図２に、本発明の一実施形態に係るモード設定部１６の動作を示す。
【００２８】
モードＲＥＳＥＴ信号は、調光用ＰＷＭ信号のオン期間が最小周期設定信号ＣＮＴのＬｏ期間より長い場合、最小周期設定信号ＣＮＴの立ち上がりでＨｉになり、調光用ＰＷＭ信号の立ち下りでＬｏになる。
【００２９】
一方、モードＳＥＴ信号は、調光用ＰＷＭ信号のオン期間が最小周期設定信号ＣＮＴのＬｏ期間より短い場合、調光用ＰＷＭ信号の立ち下がりでＨｉになり、最小周期設定信号ＣＮＴの立ち上がりでＬｏになる。
【００３０】
つまり、調光用ＰＷＭ信号のオン期間が最小周期設定信号ＣＮＴのＬｏ期間より長い場合はモードＲＥＳＥＴ信号が生成され、調光用ＰＷＭ信号のオン期間が最小周期設定信号ＣＮＴのＬｏ期間より短い場合はモードＳＥＴ信号が生成される。
【００３１】
これらの信号はフリップフロップ１７に入力され、モードＳＥＴ信号がＨｉなることにより低デューティー動作モードに移行し、モードＲＥＳＥＴ信号がＨｉになることにより通常モードに移行する。
【００３２】
通常モードでは、スイッチ１８が閉じてスイッチ１９が開くことでＬＥＤに接続された抵抗に電流が流れ、この電圧降下により信号ＦＢが生成され、基準電圧ＶＲＥＦとの差が誤差増幅器１１で増幅されて誤差信号ＣＯＭＰが生成される。この誤差信号ＣＯＭＰは、位相補償回路１３を介してＰＷＭコンパレータ１２に入力され、ＰＷＭコンパレータ１２においてのこぎり波と比較される。ＰＷＭコンパレータ１２の出力信号がインダクタに接続されたＭＯＳＦＥＴをオンオフし、出力電圧ＶＯＵＴを一定となるように制御する。
【００３３】
一方、調光用ＰＷＭ信号のオンデューティーが小さくなり、最小周期設定信号ＣＮＴのオフ期間より短くなると、低デューティー動作モードに移行する。このとき、スイッチ１８が開いてスイッチ１９が閉じるので、誤差増幅器１１の非反転入力端子は、接続されていた抵抗を切断されてグランド電位に接続される。そのため、フィードバック制御は停止され、ゼロ電位の信号ＦＢにより誤差信号ＣＯＭＰが最大になり、出力電圧ＶＯＵＴを大きくするようにＤＣ／ＤＣコンバータが動作する。
【００３４】
従って、調光用ＰＷＭ信号のオンデューティーが短くなって、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング動作が大幅に減少しても、出力電圧ＶＯＵＴを維持することができ、十分に電荷を負荷Ｌｏａｄに供給することができる。すなわち、オンデューティーが短い場合であっても、ＬＥＤのちらつきを防止することができる。
【００３５】
尚、低デューティー動作モードではフィードバック制御がなされないため、最小周期設定信号ＣＮＴの設定期間によっては、出力電圧ＶＯＵＴが高くなったり、発熱したりするのではないかとの懸念もあるかもしれないが、オンデューティーはそもそも非常に短いため、最小周期設定信号ＣＮＴを最も長く設定した場合でも、出力電圧ＶＯＵＴの上昇も、発熱も無視できる程度である。
【符号の説明】
【００３６】
１１、２１  誤差増幅器
１２、２２  ＰＷＭコンパレータ
１３、２３  位相補償回路
１４、１８、１９、２４  スイッチ
１５、２５  ＯＶＰ増幅器
１６  モード設定部
【図１】
0005415879.tif 000002
【図２】
0005415879.tif 000003
【図３】
0005415879.tif 000004