(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電圧源に接続された負荷とＧＮＤとの間に接続され、前記負荷に流れる電流が所定値になるように制御する第１の制御回路を持つ負荷駆動回路において、
前記負荷と前記第１の制御回路との共通接続点の第１のノードと前記ＧＮＤとの間の電位差を検知して該電位差を所定値に制御する第２の制御回路と、前記第１の電圧源の電圧を検出する第１の電圧検出回路および／又は前記第１のノードと前記ＧＮＤとの間の電位差を検出する第２の電圧検出回路と、前記第２の制御回路の制御動作の内容と前記第１の電圧検出回路および／又は前記第２の電圧検出回路の検出結果との組み合わせによって異常判定を行う異常判定回路とを備えたことを特徴とする負荷駆動回路。
【請求項２】
ＧＮＤに接続された負荷と第１の電圧源との間に接続され、前記負荷に流れる電流が所定値になるように制御する第１の制御回路を持つ負荷駆動回路において、
前記負荷と前記第１の制御回路との共通接続点の第１のノードと前記第１の電圧源との間の電位差を検知して該電位差を所定値に制御する第２の制御回路と、前記第１の電圧源の電圧を検出する第１の電圧検出回路および／又は前記第１のノードと前記第１の電源との間の電位差を検出する第３の電圧検出回路と、前記第２の制御回路の制御動作の内容と前記第１の電圧検出回路および／又は前記第３の電圧検出回路の検出結果との組み合わせによって異常判定を行う異常判定回路とを備えたことを特徴とする負荷駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ等の負荷に流れる電流が一定値になるように制御する第１の制御回路を備えた負荷駆動回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤは近年、照明やＬＣＤのバックライトとしてその利用分野が広がっている。ＬＥＤはその性質上、流れる電流の値によりその輝度が変化するので、その輝度を一定に保持するために、常に一定の電流が流れるような制御を行なう必要がある。
【０００３】
図６にＬＥＤを駆動するための従来技術による負荷駆動回路の一例を示す（特許文献１参照）。図６において、１０はＬＥＤを複数個直列接続した負荷、１１は電圧Ｖ１の電圧源、２０Ｃはこの負荷１０に定電流を流すための第１の制御回路である。この第１の制御回路２０Ｃは、ドレインが負荷１０のノードＮ１に接続されソースが抵抗Ｒ１を介してＧＮＤに接続されたＮＭＯＳトランジスタＭ１と、非反転入力端子に電圧源２３の参照電圧Ｖref１が入力し、反転入力端子がトランジスタＭ１のソースに接続され、出力端子がトランジスタＭ１のゲートに接続されたオペアンプ２２とで構成されている。
【０００４】
この負荷駆動回路では、負荷１０のＬＥＤに流れる電流が抵抗Ｒ１で検出され、この抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧が参照電圧Ｖref１に等しくなるように、オペアンプ２２を介してトランジスタＭ１が制御されることにより、そのトランジスタＭ１のドレイン電流が参照電圧Ｖref１に応じた値となるように制御される。
【０００５】
このような回路において想定される故障として、以下のような状態が考えられる。（１）ＬＥＤの破壊短絡により負荷１０が短絡状態になった（負荷短絡）、（２）ＬＥＤの破壊開放又はＬＥＤの配線の断線により負荷１０のＬＥＤが点灯しない（負荷断線）、（３）負荷１０のＬＥＤのカソード側（ノードＮ１）がＧＮＤに短絡し過大な電流がＬＥＤに流れる（ＧＮＤ短絡）、等である。このような場合、負荷駆動回路では、これらの故障状態を検知して、その動作を停止させ又は異常を知らせる信号を発する機能を有することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２４９１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の（１）〜（３）の状態を検知しようとした場合、（１）に関しては、ノードＮ１の電圧Ｖａが所定値以上になったことを検出することにより、検知することができる。しかしながら、（２）、（３）の負荷断線やＧＮＤ短絡の場合、いずれもノードＮ１の電圧Ｖａがほぼ０Ｖになるだけであり、ノードＮ１の電圧Ｖａを監視するだけでは、負荷断線かＧＮＤ短絡かを判別することができない。また、電圧源１１により供給される電圧Ｖ１が何らかの問題により低下し、その電圧Ｖ１がＬＥＤを点灯するのに十分な電圧でなくなった場合に、ＬＥＤにほとんど電流が流れなくなる。このときもノードＮ１の電圧Ｖａは低下し、上記の（２）、（３）の負荷断線やＧＮＤ短絡と区別することが困難である。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解決し、負荷断線、ＧＮＤ短絡、電圧源電圧低下等の故障を検出できるようにした負荷駆動回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、第１の電圧源に接続された負荷とＧＮＤとの間に接続され、前記負荷に流れる電流が所定値になるように制御する第１の制御回路を持つ負荷駆動回路において、前記負荷と前記第１の制御回路との共通接続点の第１のノードと前記ＧＮＤとの間の電位差を検知して該電位差を所定値に制御する第２の制御回路と、前記第１の電圧源の電圧を検出する第１の電圧検出回路および／又は前記第１のノードと前記ＧＮＤとの間の電位差を検出する第２の電圧検出回路と、前記第２の制御回路の制御動作の内容と前記第１の電圧検出回路および／又は前記第２の電圧検出回路の検出結果との組み合わせによって異常判定を行う異常判定回路とを備えたことを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、ＧＮＤに接続された負荷と第１の電圧源との間に接続され、前記負荷に流れる電流が所定値になるように制御する第１の制御回路を持つ負荷駆動回路において、前記負荷と前記第１の制御回路との共通接続点の第１のノードと前記第１の電圧源との間の電位差を検知して該電位差を所定値に制御する第２の制御回路と、前記第１の電圧源の電圧を検出する第１の電圧検出回路および／又は前記第１のノードと前記第１の電源との間の電位差を検出する第３の電圧検出回路と、前記第２の制御回路の制御動作の内容と前記第１の電圧検出回路および／又は前記第３の電圧検出回路の検出結果との組み合わせによって異常判定を行う異常判定回路とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、第１の電圧源に接続された負荷とＧＮＤとの間に接続され、前記負荷に流れる電流が所定値になるように制御する第１の制御回路を持つ負荷駆動回路において、電圧源の電圧低下を負荷断線とＧＮＤ短絡から区別して判定でき、又はＧＮＤ短絡を電圧源の電圧低下と負荷断線から区別して判定でき、又は電圧源の電圧低下と負荷断線とＧＮＤ短絡とを互いに区別して判定できる。
第２の発明によれば、ＧＮＤに接続された負荷と第１の電圧源との間に接続され、前記負荷に流れる電流が所定値になるように制御する第１の制御回路を持つ負荷駆動回路において、電圧源の電圧低下を負荷断線と電圧源短絡から区別して判定でき、又は電圧源短絡を電圧源の電圧低下と負荷断線から区別して判定でき、又は電圧源の電圧低下と負荷断線と電圧源短絡とを互いに区別して判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施例の負荷駆動回路の回路図である。
【図２】第２の実施例の負荷駆動回路の回路図である。
【図３】第３の実施例の負荷駆動回路の回路図である。
【図４】第４の実施例の負荷駆動回路の回路図である。
【図５】第５の実施例の負荷駆動回路の回路図である。
【図６】従来の負荷駆動回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明では、ノードＮ１の電圧Ｖａを検出し、この電圧Ｖａの値について第２の制御回路で制御を行なう。この制御では、電圧Ｖａが所定値に近づくと、第１の制御回路の電流を絞ると共に、一定の電流を第２の制御回路から供給して、たとえば負荷断線であればその電圧Ｖａが所定値以下にならないように制御し、ＧＮＤ短絡であれば低い値に制御する。加えて、この制御動作が行われていることを検知し、例えば所定時間以上この制御動作が行われていれば、負荷に何らかの異常があったと判断して、負荷に電圧を供給する電圧源１１の動作を停止する等の処理を行なう。
【００１３】
＜第１の実施例＞
図１に第１の実施例の負荷駆動回路の構成を示す。１０は負荷、１１は電圧源であり、図６で説明したものと同じである。２０Ａは第１の制御回路であり、その電流源２１の電流が外部制御可能となっている。３０Ａは第２の制御回路であり、オペアンプ３１、電流源３２、電圧源３３を備える。この第２の制御回路３０Ａは、負荷１０と第１の制御回路２０Ａの間のノードＮ１の電圧Ｖａと電圧源３３の参照電圧Ｖref２とを比較して、Ｖａ＜Ｖref２のとき、第１の制御回路２０Ａの電流源２１の電流を制御してノードＮ１の電圧Ｖａが参照電圧Ｖref２以下に低下しないようにするとともに、ノードＮ１に供給する電流源３２の電流を制御する。４０Ａは異常判定回路であり、第２の制御回路３０Ａが動作しオペアンプ３１の出力電圧が大きく変化したとき、その変化を検出して異常判定を行う。
【００１４】
本実施例では、ノードＮ１の電圧Ｖａが参照電圧Ｖref２より高いときは、オペアンプ３１の出力電圧が低電圧となり、第１の制御回路２０Ａの電流源２１は外部制御されず、第２の制御回路３０Ａの電流源３２は電流を出力しない。つまり、第２の制御回路３０Ａは故障を検出しないので、異常判定回路４０Ａでは異常判定は行われない。
【００１５】
しかし、負荷１０のＬＥＤが断線した負荷断線のとき、ノードＮ１がＧＮＤに短絡したＧＮＤ短絡のとき、電圧源１１の電圧Ｖ１が大幅に低下したときは、ノードＮ１の電圧Ｖａが大幅に低下し、参照電圧Ｖref２よりも低くなるので、第２の制御回路３０Ａのオペアンプ３１の出力電圧が高電圧となり、電流源３２から電流がノードＮ１に出力し、また第１の制御回路２０Ａの電流源２１が制御されるので、そのノードＮ１の電圧Ｖａが参照電圧Ｖref２になるように、あるいはより低い電圧になるように、制御が行われる。このときは、オペアンプ３１の出力電圧が大きく変化するので、異常判定回路４０Ａで異常判定が行われる。
【００１６】
なお、負荷短絡に対しては、従来例と同様に、ノードＮ１の電圧Ｖａが所定値を超えたか否かを比較器で検出することで判定できる（図示せず）。
【００１７】
＜第２の実施例＞
図２に第２の実施例の負荷駆動回路の構成を示す。本実施例は、電圧源１１に第１の制御回路２０Ｂを接続しその第１の制御回路２０ＢとＧＮＤとの間にＬＥＤの負荷１０を接続したものである。そして、第２の制御回路３０Ｂは、オペアンプ３１と、そのオペアンプ３１の反転入力端子とＧＮＤとの間に電流源３２を接続し、非反転入力端子と電圧源１１との間に電圧源３３を接続して構成している。４０Ｂは異常判定回路である。
【００１８】
本実施例では、電圧源１１の電圧Ｖ１とノードＮ１の電圧Ｖａとの電位差が参照電圧Ｖref２より高いときは、オペアンプ３１の出力電圧が低電圧となり、第１の制御回路２０Ｂの電流源２１は外部制御されず、第２の制御回路３０Ｂの電流源３２は電流を出力しない。つまり、第２の制御回路３０Ｂは故障を検出しないので、異常判定回路４０Ｂでは異常判定が行われない。
【００１９】
しかし、負荷１０のＬＥＤが断線した負荷断線のとき、ノードＮ１が電圧源１１に短絡した電圧源短絡のとき、電圧源１１の電圧Ｖ１が大幅に低下したときは、電圧源１１の電圧Ｖ１とノードＮ１の電圧Ｖａとの電位差が参照電圧Ｖref２より小さくなるので、第２の制御回路３０Ｂのオペアンプ３１の出力電圧が高電圧となり、電流源３２の電流がノードＮ１から吸い込まれ、また第１の制御回路２０Ｂの電流源２１が制御されるので、そのノードＮ１が参照電圧Ｖref２になるように、あるいはより低い電圧になるように、制御が行われる。このときは、オペアンプ３１の出力電圧が大きく変化するので、異常判定回路４０Ｂで異常判定が行われる。
【００２０】
なお、負荷短絡に対しては、ノードＮ１の電圧Ｖａが所定値を下回ったか否かを比較器で検出することで判定できる（図示せず）。
【００２１】
＜第３の実施例＞
図３に第３の実施例の負荷駆動回路の構成を示す。５０は電圧源１１の電圧Ｖ１を分圧した電圧Ｖｂを生成する分圧回路、６０は比較器６１と参照電圧Ｖref３の電圧源６２からなる第１の電圧検出回路である。この第１の電圧検出回路６０は分圧電圧Ｖｂが電圧Ｖref３以下に低下したときに、比較器６１の出力を高電圧にする。異常判定回路４０Ｃは第２の制御回路３０Ａの制御内容と第１の電圧検出回路６０の検出結果によって、異常判定を行う。他は図１におけるものと同じである。
【００２２】
本実施例では、図１の実施例と同様に、負荷１０のＬＥＤが断線した負荷断線のとき、ノードＮ１がＧＮＤに短絡したＧＮＤ短絡のとき、電圧源１１の電圧Ｖ１が大幅に低下したときに、第２の制御回路３０Ａのオペアンプ３１の出力電圧が大きく変化し、故障検出信号が出力する。このとき、特に電圧源１１の電圧Ｖ１が大幅に低下しているときは、分圧回路５０で得られる電圧Ｖｂが参照電圧Ｖref３よりも低下するので、比較器６１の出力が高電圧になる。よって、本実施例では、電圧源１１の電圧Ｖ１が大幅に低下したときを、負荷断線及びＧＮＤ短絡のときと区別して、異常判定回路４０Ｃにより判定することができる。
【００２３】
なお、図２で説明した負荷駆動回路に対しても、本実施例の分圧回路５０と第１の電圧検出回路６０は、同様に適用して、電圧源１１の電圧Ｖ１が大幅に低下している場合を検出できる（図示せず）。
【００２４】
＜第４の実施例＞
図４に第４の実施例の負荷駆動回路の構成を示す。７０は第２の電圧検出回路であり、比較器７１と参照電圧Ｖref４をもつ電圧源７２を備える。Ｖref４＜Ｖref２である。異常判定回路４０Ｄは第２の制御回路３０Ａの制御内容と第２の電圧検出回路７０の検出結果によって、異常判定を行う。他は図１におけるものと同じである。
【００２５】
本実施例では、図１の実施例と同様に、負荷１０のＬＥＤが断線した負荷断線のとき、ノードＮ１がＧＮＤに短絡したＧＮＤ短絡のとき、電圧源１１の電圧Ｖ１が大幅に低下したときに、第２の制御回路３０Ａのオペアンプ３１の出力電圧が大きく変化し、故障検出信号が出力する。このとき、特にノードＮ１がＧＮＤに短絡したＧＮＤ短絡のときは、Ｖａ＜Ｖref４となり、第２の電圧検出回路７０の比較器７１の出力が高電圧になる。よって、本実施例では、ＧＮＤ短絡を、負荷断線および電圧Ｖ１大幅低下と区別して、異常判定回路４０Ｄにより判定することができる。
【００２６】
なお、図２で説明した負荷駆動回路に対しては、ノードＮ１の電圧が所値より高いことを検出する第３の電圧検出回路を設けることにより、ノードＮ１が電圧源１１に短絡したか否かを検出することができる（図示せず）。
【００２７】
＜第５の実施例＞
図５に図３の負荷駆動回路と図４の負荷駆動回路を組み合わせた具体的構成を示す。第１の制御回路２０Ａは、ドレインがノードＮ１に接続されソースが抵抗Ｒ１を介してＧＮＤに接続されたＮＭＯＳトランジスタＭ１と、非反転入力端子に電圧源２３の参照電圧Ｖref１が入力し、反転入力端子が抵抗Ｒ２を介してトランジスタＭ１のソースに接続され、出力端子がトランジスタＭ１のゲートに接続されたオペアンプ２２とで構成されている。第２の制御回路３０Ａは、オペアンプ３１と、そのオペアンプ３１の非反転入力端子に参照電圧Ｖref２を印加する電圧源３３と、電圧がＶ２の電圧源３４と、電流源３２としてのＮＭＯＳトランジスタＭ２と、第１の制御回路２０Ａに電流制御信号を出力するＮＭＯＳトランジスタＭ３と、抵抗Ｒ３と、第２の制御回路３０Ａが動作したことを示す動作信号を出力するＰＭＯＳトランジスタＭ４とを備える。そして、トランジスタＮ２，Ｍ３のゲートはオペアンプ３１の出力端子に接続されている。負荷１０、分圧回路５０、第１の電圧検出回路６０は図３と同じ、第２の電圧検出回路７０は図４と同じである。
【００２８】
さて、負荷１０のＬＥＤが断線した負荷断線の場合は、ノードＮ１からトランジスタＭ１のドレインに流れる電流が停止する。このためノードＮ１の電圧Ｖａは低下する。この電圧Ｖａが第２の制御回路３０Ａの参照電圧Ｖref２以下まで低下すると、第２の制御回路３０Ａのオペアンプ３１の出力電圧が上昇し、トランジスタＭ２とＭ３のゲート電圧を引き上げる。この結果、トランジスタＭ２はノードＮ１に電流を供給すると共に、トランジスタＭ３は第１の制御回路２０Ａの抵抗Ｒ２に電流を流し、第１の制御回路２０Ａのオペアンプ２２の反転入力端子電圧を引き上げる。これにより、トランジスタＭ１はゲート電圧が低下してドレイン電流が低下し、やがて所定値に収束する。以上の様な動作により、ノードＮ１の電圧Ｖａは、第２の制御回路３０Ａの電圧源３３の参照電圧Ｖref２に等しい電圧に制御される。
【００２９】
このとき、電圧源１１の電圧Ｖ１の分圧電圧Ｖｂが、第１の電圧検出回路６０の参照電圧Ｖref３に対して、Ｖｂ＞Ｖref３であれば、第１の検出回路６０の出力端子６３に検出信号は出力しない。また、ノードＮ１の電圧Ｖａは参照電圧Ｖref２に等しいので、第２の電圧検出回路７０の参照電圧Ｖref４に対して、Ｖａ＞Ｖref４であり、第２の電圧検出回路７０の出力端子７３に検出信号は出力しない。よって、第２の制御回路３０Ａの出力端子３５から検出信号が出力し、第１の電圧検出回路６０の出力端子６３と第２の電圧検出回路７０の出力端子７３のいずれからも検出信号が出力しないことを異常判定回路（図示せず）で判定することで、負荷断線を判定することができる。
【００３０】
また、電圧源１１の電圧Ｖ１が低下していたときも、第２の制御回路３０Ａの出力端子３５には異常を示す信号が出力する。このときは、分圧電圧Ｖｂが第１の電圧検出回路６０の参照電圧Ｖref３に対して、Ｖｂ＜Ｖref３になるので、第１の電圧検出回路６０の出力端子６３に検出信号が出力する。なお、ノードＮ１の電圧Ｖａは参照電圧Ｖref２に等しく制御されるので、第２の電圧検出回路７０の参照電圧Ｖref４に対して、Ｖａ＞Ｖref４であり、第２の電圧検出回路７０の出力端子７３に検出信号は出力しない。よって、第２の制御回路３０Ａの出力端子３５から検出信号が出力し、第１の電圧検出回路６０の出力端子６３から検出信号が出力し、第２の電圧検出回路７０の出力端子７３から検出信号が出力しないことを異常判定回路（図示せず）で判定することで、電源源１１の電圧Ｖ１の大幅低下を判定することができる。
【００３１】
また、ノードＮ１がＧＮＤに短絡するＧＮＤ短絡のときは、トランジスタＭ２のドレイン電流には電圧源３４の電圧で規制される限度があるため、そのトランジスタＭ２のドレイン電流の制限値以上の電流がＧＮＤに流れた状態で、ノードＮ１の電圧ＶａはＧＮＤ電位付近まで低下する。このときは、第２の電圧検出回路７０の電圧源７２の参照電圧Ｖref４に対してノードＮ１の電圧Ｖａが、Ｖａ＜Ｖref４となり、第２の電圧検出回路７０の出力端子７３から検出信号が出力する。なお、電圧源１１の電圧Ｖ１が正常であれば、第１の電圧検出回路６０の出力端子６３から検出信号は出力しない。よって、第２の制御回路３０Ａの出力端子３５から検出信号が出力し、第１の電圧検出回路６０の出力端子６３から検出信号が出力せず、第２の電圧検出回路７０の出力端子７３から検出信号が出力することを異常判定回路（図示せず）で判定することで、ＧＮＤ短絡が発生していることを判定することができる。この場合、電圧源３０の電圧Ｖ１を停止させるなどの処置を行なうことにより、負荷１０のＬＥＤに過大な電流が流れＬＥＤが破壊に至ることを未然に回避することができる。
【００３２】
なお、前記したように、負荷１０が短絡したときは、ノードＮ１の電圧Ｖａが正常時よりも高くなるので、これを検出することにより、負荷短絡を検出することができる。
【００３３】
以上のように、本実施例では、負荷１０のＬＥＤが断線した負荷断線のとき、電圧源１１の電圧Ｖ１が大幅に低下したとき、ノードＮ１がＧＮＤに短絡したＧＮＤ短絡のとき、負荷が短絡したとき、の４種類の異常事態発生を、それぞれ区別して判定することができるようになる。
【００３４】
なお、図２の負荷駆動回路に電圧源１１の電圧Ｖ１低下を検出する第１の電圧検出回路６０と第２の電圧検出回路７０を組み合わせるときは、第１の検出回路６０についてはそのまま組み合わせることができるが、第２の電圧検出回路７０については、ノードＮ１の電圧源１１への短絡を検出することになるので、ノードＮ１の電圧Ｖａが所定値（電圧Ｖ１に近い電圧）より高いか否かを検出する第３の電圧検出回路を使用する必要がある。また、図２の負荷駆動回路において負荷短絡の検出には、第２の電圧検出回路７０と同様な電圧検出回路を使用すればよい。
【符号の説明】
【００３５】
１０：ＬＥＤ等の負荷、１１：電圧源、２０Ａ〜２０Ｃ：第１の制御回路、３０Ａ，３０Ｂ：第２の制御回路、４０Ａ〜４０Ｄ：異常判定回路、５０：分圧回路、６０：第１の電圧検出回路、７０：第２の電圧検出回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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