(57)【要約】    【課題】  発光ダイオードの駆動効率を上げることができる発光ダイオード駆動回路を得る。    【解決手段】  ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各ドレイン電流を所定の定電流値に設定するための基準ゲート電圧Ｖｇｓ０、及びドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各ドレイン電流が前記定電流値になるために必要な最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０をそれぞれ出力するバイアス電圧設定回路４と、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各ドレイン電圧及び最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０が入力され、最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０よりも小さいドレイン電圧を順次出力する電圧検出回路３とを備え、電源供給回路２は、最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０とドレイン電圧Ｖｄｓｘがそれぞれ入力され、ドレイン電圧Ｖｄｓｘが最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０以上になるように出力電圧Ｖｏｕｔを制御するようにした。【選択図】  図１
2006319057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光ダイオードの駆動を行う発光ダイオード駆動回路において、
前記各発光ダイオードにそれぞれ電力を供給する、出力電圧が可変の電源供給回路と、
対応する前記発光ダイオードの駆動を行う各ドライブトランジスタと、
該各ドライブトランジスタのドレイン電流を所定の定電流値に設定するための基準ゲート電圧と、該基準ゲート電圧を前記各ドライブトランジスタのゲートにそれぞれ入力した際に、前記各ドライブトランジスタのドレイン電流を前記定電流値にするために必要な最低ドレイン電圧とをそれぞれ生成して出力するバイアス電圧設定回路と、
前記各ドライブトランジスタのドレイン電圧と前記最低ドレイン電圧との電圧比較を行い、該最低ドレイン電圧よりも小さい該ドレイン電圧を順次出力する電圧検出回路と、
を備え、
前記電源供給回路は、前記電圧検出回路から出力されるドレイン電圧が、前記バイアス電圧設定回路から出力される前記最低ドレイン電圧以上になるように前記出力電圧を制御することを特徴とする発光ダイオード駆動回路。
【請求項２】
前記電圧検出回路は、前記各ドライブトランジスタのドレイン電圧がすべて前記最低ドレイン電圧以上になると、前記電源供給回路に対して、所定の作動停止信号を出力して動作を停止させることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項３】
前記電圧検出回路は、
対応するドライブトランジスタのドレイン電圧と前記最低ドレイン電圧との電圧比較をそれぞれ行う各コンパレータと、
前記各コンパレータの電圧比較結果を基にして、前記最低ドレイン電圧よりも小さい前記ドライブトランジスタのドレイン電圧を所定の順序で順次排他的に出力するドレイン電圧出力回路と、
前記各コンパレータの電圧比較結果から前記各ドライブトランジスタのドレイン電圧がすべて前記最低ドレイン電圧以上であることを検出すると、前記電源供給回路に対して、所定の作動停止信号を出力して動作を停止させる作動停止信号出力回路と、
を備えることを特徴とする請求項２記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項４】
前記バイアス電圧設定回路は、前記最低ドレイン電圧が前記基準ゲート電圧から前記ドライブトランジスタのしきい値電圧を減算した値以上になるように、前記最低ドレイン電圧及び基準ゲート電圧をそれぞれ生成することを特徴とする請求項１、２又は３記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項５】
前記バイアス電圧設定回路は、
外部から設定された第１定電流及び第２定電流をそれぞれ生成して出力する定電流回路と、
該第１定電流が供給されゲートとドレインが接続された、前記ドライブトランジスタと同型の第１ＭＯＳトランジスタと、
前記第２定電流が供給される、前記ドライブトランジスタと同型の第２ＭＯＳトランジスタ及び第３ＭＯＳトランジスタの直列回路と、
を備え、
前記第２ＭＯＳトランジスタは、ゲートが前記第１ＭＯＳトランジスタのゲートに接続されると共にドレインに前記第２定電流が入力され、前記第３ＭＯＳトランジスタは、ゲートが第２ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、該接続部から前記基準ゲート電圧が出力されると共に、第２ＭＯＳトランジスタと第３ＭＯＳトランジスタとの接続部から前記最低ドレイン電圧が出力されることを特徴とする請求項４記載の発光ダイオード駆動回路。
【請求項６】
前記電源供給回路は、昇圧型のスイッチングレギュレータであることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の発光ダイオード駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電子機器に使用されるＬＣＤ表示装置のバックライトに用いる発光ダイオードの駆動を行う発光ダイオード駆動回路に関し、特に発光ダイオードの駆動効率を高めることができる発光ダイオード駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の携帯電子機器に用いるＬＣＤ表示装置のバックライトには複数の白色発光ダイオードが使用されている。
複数の白色発光ダイオードを輝度ムラなく発光させるためには、定電流駆動による方式が一般的であった（例えば、特許文献１参照。）。
図４は、このような定電流駆動方式の発光ダイオード駆動回路の回路例を示した図である。
図４の回路では、発光ダイオードＬＥＤ１０１の駆動電流ｉＬは、基準電圧Ｖｃを抵抗Ｒ１０１の抵抗値ｒ１０１で除した値、すなわちｉＬ＝Ｖｃ／ｒ１０１となる。
【０００３】
図４の回路の欠点は、抵抗Ｒ１０１の電圧降下が基準電圧Ｖｃと等しくなるように発光ダイオードＬＥＤ１０１の駆動電流を制御しているため、バッテリ電圧Ｖｂａｔとして、発光ダイオードＬＥＤ１０１の順方向電圧ＶＦに基準電圧Ｖｃを加えた電圧よりも大きい電圧を必要とすることである。更に、使用経過に伴ってバッテリ電圧Ｖｂａｔが低下していくことを考慮すると、バッテリ電圧Ｖｂａｔは、発光ダイオードＬＥＤ１０１の順方向電圧ＶＦに基準電圧Ｖｃを加えた電圧よりもかなり大きい電圧にする必要があり、発光ダイオードＬＥＤ１０１以外で消費する電力が多くなり電源効率が低下する。
【０００４】
一方、図５は、発光ダイオード駆動回路の他の従来例である（例えば、特許文献２参照。）。図５の回路では、発光ダイオードＬＥＤ１１１の電源にチャージポンプ回路１１１を採用し、バッテリ電圧Ｖｂａｔの電圧変動の影響を排除している。また、発光ダイオードＬＥＤ１１１の動作／非動作をスイッチング制御回路１１３で制御すると共に、発光ダイオードＬＥＤ１１１の動作状態をＬＥＤオフ検出回路１１２で検出し、非動作状態の場合はイネーブル信号をネゲートさせてチャージポンプ回路１１１の動作を停止させ電源効率の向上を図っている。
【特許文献１】特開２００１−３２５７０３号公報
【特許文献２】特開２００４−１６６３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、図５の発光ダイオード駆動回路も図４と同様、定電流回路に抵抗Ｒ１１１を使用しているため、チャージポンプ回路１１１の出力電圧Ｖｏｕｔには、発光ダイオードＬＥＤ１１１の順方向電圧に、抵抗Ｒ１１１での電圧降下分を加えた電圧が必要であり、発光ダイオードＬＥＤ１１１以外で消費する電力が多くなって電源効率が低下するという問題があった。更に、白色発光ダイオードの順方向電圧にはバラツキがあり、該発光ダイオードに供給する電源電圧Ｖｏｕｔはこのようなバラツキ分を含めた大きさに設定しなくてはならないことから、発光ダイオードの駆動効率を上げるための妨げになるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、発光ダイオードの駆動効率を上げることができる発光ダイオード駆動回路を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る発光ダイオード駆動回路は、複数の発光ダイオードの駆動を行う発光ダイオード駆動回路において、
前記各発光ダイオードにそれぞれ電力を供給する、出力電圧が可変の電源供給回路と、
対応する前記発光ダイオードの駆動を行う各ドライブトランジスタと、
該各ドライブトランジスタのドレイン電流を所定の定電流値に設定するための基準ゲート電圧と、該基準ゲート電圧を前記各ドライブトランジスタのゲートにそれぞれ入力した際に、前記各ドライブトランジスタのドレイン電流を前記定電流値にするために必要な最低ドレイン電圧とをそれぞれ生成して出力するバイアス電圧設定回路と、
前記各ドライブトランジスタのドレイン電圧と前記最低ドレイン電圧との電圧比較を行い、該最低ドレイン電圧よりも小さい該ドレイン電圧を順次出力する電圧検出回路と、
を備え、
前記電源供給回路は、前記電圧検出回路から出力されるドレイン電圧が、前記バイアス電圧設定回路から出力される前記最低ドレイン電圧以上になるように前記出力電圧を制御するものである。
【０００８】
また、前記電圧検出回路は、前記各ドライブトランジスタのドレイン電圧がすべて前記最低ドレイン電圧以上になると、前記電源供給回路に対して、所定の作動停止信号を出力して動作を停止させるようにした。
【０００９】
具体的には、前記電圧検出回路は、
対応するドライブトランジスタのドレイン電圧と前記最低ドレイン電圧との電圧比較をそれぞれ行う各コンパレータと、
前記各コンパレータの電圧比較結果を基にして、前記最低ドレイン電圧よりも小さい前記ドライブトランジスタのドレイン電圧を所定の順序で順次排他的に出力するドレイン電圧出力回路と、
前記各コンパレータの電圧比較結果から前記各ドライブトランジスタのドレイン電圧がすべて前記最低ドレイン電圧以上であることを検出すると、前記電源供給回路に対して、所定の作動停止信号を出力して動作を停止させる作動停止信号出力回路と、
を備えるようにした。
【００１０】
また、前記バイアス電圧設定回路は、前記最低ドレイン電圧が前記基準ゲート電圧から前記ドライブトランジスタのしきい値電圧を減算した値以上になるように、前記最低ドレイン電圧及び基準ゲート電圧をそれぞれ生成するようにした。
【００１１】
この場合、前記バイアス電圧設定回路は、
外部から設定された第１定電流及び第２定電流をそれぞれ生成して出力する定電流回路と、
該第１定電流が供給されゲートとドレインが接続された、前記ドライブトランジスタと同型の第１ＭＯＳトランジスタと、
前記第２定電流が供給される、前記ドライブトランジスタと同型の第２ＭＯＳトランジスタ及び第３ＭＯＳトランジスタの直列回路と、
を備え、
前記第２ＭＯＳトランジスタは、ゲートが前記第１ＭＯＳトランジスタのゲートに接続されると共にドレインに前記第２定電流が入力され、前記第３ＭＯＳトランジスタは、ゲートが第２ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、該接続部から前記基準ゲート電圧が出力されると共に、第２ＭＯＳトランジスタと第３ＭＯＳトランジスタとの接続部から前記最低ドレイン電圧が出力されるようにした。
【００１２】
また、前記電源供給回路は、昇圧型のスイッチングレギュレータであるようにした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の発光ダイオード駆動回路によれば、発光ダイオードの駆動電流設定のための抵抗を使用しないため、該抵抗による電圧降下に相当する分だけ電源供給回路の出力電圧を低下させることができる。また、電源供給回路の出力電圧は、最も順方向電圧の大きい発光ダイオードに所定の駆動電流を供給するだけの電圧でよく、該出力電圧を更に低下させることができる。
更に、各ドライブトランジスタのドレイン電圧が、該各ドライブトランジスタの飽和動作状態における所定の駆動電流を流すことができる最低ドレイン電圧になるようにしていることから、電源供給回路の出力電圧を更に低下させることができ、発光ダイオードの駆動効率を極めて高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態における発光ダイオード駆動回路の構成例を示した図である。
図１において、発光ダイオード駆動回路１は、電源供給回路２、電圧検出回路３、バイアス電圧設定回路４、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４、ＮＭＯＳトランジスタで構成されたドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４及びバイパスコンデンサＣ１で構成されている。
【００１５】
電源供給回路２は、チャージポンプ回路等で構成された高効率の昇圧型のスイッチングレギュレータであり、入力電圧Ｖｉｎを昇圧して所定の電圧に変換し、出力電圧Ｖｏｕｔとして出力端子ＯＵＴを介して発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４の各アノードにそれぞれ供給する。電源供給回路２の出力端と接地電圧との間にはバイパスコンデンサＣ１が接続され、電源供給回路２は、電圧検出回路３から入力される作動停止信号ＳＴＰがアクティブになるとスイッチング動作を停止する。なお、電源供給回路２にチャージポンプ回路を使用した場合は、該チャージポンプ回路のキャッチコンデンサがバイパスコンデンサと同様の働きを行うため、改めてバイパスコンデンサＣ１を設ける必要はなく、バイパスコンデンサＣ１を削除してもよい。
【００１６】
バイアス電圧設定回路４は、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各ドレイン電流を所望の定電流値に設定するための基準ゲート電圧Ｖｇｓ０と、該基準ゲート電圧Ｖｇｓ０をドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各ゲートにそれぞれ入力した際に、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各ドレイン電流を前記定電流値にするために必要な最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０とをそれぞれ生成して出力する。バイアス電圧設定回路４は、外部から入力されるデータ信号Ｄｉｎに応じた値の基準ゲート電圧Ｖｇｓ０と最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０をそれぞれ生成して出力する。例えば、バイアス電圧設定回路４は、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４のしきい値電圧がそれぞれＶｔｈであるとすると、下記（１）式を満たすように基準ゲート電圧Ｖｇｓ０及び最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０をそれぞれ生成して出力する。
Ｖｄｓ０≧Ｖｇｓ０−Ｖｔｈ………………（１）
【００１７】
電圧検出回路３は、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各ドレイン電圧Ｖｄｓ１〜Ｖｄｓ４及び最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０がそれぞれ入力され、各ドレイン電圧Ｖｄｓ１〜Ｖｄｓ４の内、最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０よりも小さいドレイン電圧を順次排他的に出力する。また、電圧検出回路３は、各ドレイン電圧Ｖｄｓ１〜Ｖｄｓ４がすべて最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０以上になると、電源供給回路２に対して、所定の作動停止信号ＳＴＰを出力して動作を停止させる。
また、電源供給回路２には、バイアス電圧設定回路４から最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０が、電圧検出回路３からドレイン電圧Ｖｄｓｘがそれぞれ入力され、電源供給回路２は、ドレイン電圧Ｖｄｓｘが最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０を超える電圧になるまで出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させるように動作する。
【００１８】
発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４の各カソードは、対応する入力端子ＤＩＮ１〜ＤＩＮ４を介してドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各ドレインに対応して接続され、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各ソースはそれぞれ接地電圧に接続されている。
電圧検出回路３には、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各ドレイン電圧Ｖｄｓ１〜Ｖｄｓ４と、バイアス電圧設定回路４から最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０がそれぞれ入力されており、ドレイン電圧Ｖｄｓ１〜Ｖｄｓ４の内、最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０よりも小さいドレイン電圧を所定の順番でドレイン電圧Ｖｄｓｘとして排他的に出力する。また、電圧検出回路３は、ドレイン電圧Ｖｄｓ１〜Ｖｄｓ４がすべて最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０よりも大きい場合は、作動停止信号ＳＴＰをアサートする。また、電圧検出回路３は、外部からイネーブル信号ＥＮが入力されており、イネーブル信号ＥＮがアサートされるとドレイン電圧Ｖｄｓｘを出力し、イネーブル信号ＥＮがネゲートされるとドレイン電圧Ｖｄｓｘの出力を停止する。
【００１９】
バイアス電圧設定回路４には、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各ゲートが接続され、バイアス電圧設定回路４は、基準ゲート電圧Ｖｇｓ０を生成してドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各ゲートにそれぞれ出力する。該基準ゲート電圧Ｖｇｓ０は、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４が飽和動作状態のときに流れるドレイン電流を、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４を駆動する所定の駆動電流に設定するための電圧である。また、バイアス電圧設定回路４は、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各ゲートに基準ゲート電圧Ｖｇｓ０を印加したときに、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４が飽和動作状態のときに流れる前記ドレイン電流を確保することができる最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０を電源供給回路２及び電圧検出回路３にそれぞれ出力する。また、バイアス電圧設定回路４は、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４の駆動電流を設定するためのデータＤｉｎ０〜Ｄｉｎ３からなるデータ信号Ｄｉｎが外部から入力されている。
【００２０】
このような構成において、バイアス電圧設定回路４から出力された基準ゲート電圧Ｖｇｓ０でゲートがバイアスされたドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４は、電源供給回路２から発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４を介して所定の駆動電流と同じドレイン電流を流そうとする。しかし、電源供給回路２の出力電圧Ｖｏｕｔが発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４の各順方向電圧よりも小さい場合は、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４のドレイン電流は所定の駆動電流よりも小さい電流値になる。このときのドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各ドレイン電圧Ｖｄｓ１〜Ｖｄｓ４は、対応するドレイン電流が所定の駆動電流よりも小さいため、バイアス電圧設定回路４から出力される最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０よりも小さくなっている。
【００２１】
電圧検出回路３は、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各ドレイン電圧Ｖｄｓ１〜Ｖｄｓ４と最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０との電圧比較を行う。該電圧比較方法として、例えば最初にドライブトランジスタＭ１のドレイン電圧Ｖｄｓ１と最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０とを電圧比較し、ドレイン電圧Ｖｄｓ１の方が小さい場合は、ドレイン電圧Ｖｄｓ１を電圧検出回路３の出力電圧Ｖｄｓｘとする。なお、このとき、電圧検出回路３は、他のドライブトランジスタＭ２〜Ｍ４の各ドレイン電圧Ｖｄｓ２〜Ｖｄｓ４と最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０との電圧比較結果を出力しないようにする。
【００２２】
電源供給回路２は、電圧検出回路３から出力された電圧Ｖｄｓｘが、バイアス電圧設定回路４から出力された最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０よりも小さいと、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧を上昇させる。このため、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４の各駆動電流がそれぞれ増加すると共に、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各ドレイン電圧Ｖｄｓ１〜Ｖｄｓ４もそれぞれ上昇する。
一方、電圧検出回路３からの出力電圧Ｖｄｓｘが最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０よりも大きくなると、ドライブトランジスタＭ１のドレイン電流は所定の発光ダイオード駆動電流に達したわけであるから、電圧検出回路３は、ドレイン電圧Ｖｄｓ１を出力電圧Ｖｄｓｘとして出力することを禁止して、次の、ドライブトランジスタＭ２のドレイン電圧Ｖｄｓ２と最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０との電圧比較を行う。
【００２３】
発光ダイオードＬＥＤ２の順方向電圧が発光ダイオードＬＥＤ１の順方向電圧よりも大きい場合、ドライブトランジスタＭ２のドレイン電圧Ｖｄｓ２は、ドライブトランジスタＭ１のドレイン電圧Ｖｄｓ１よりも小さくなることから、最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０よりも小さい。このため、電圧検出回路３は、ドレイン電圧Ｖｄｓ２を出力電圧Ｖｄｓｘとして出力する。なお、電圧検出回路３は、このときも他のドライブトランジスタＭ３とＭ４の各比較結果は出力しないようにする。
電源供給回路２は、ドレイン電圧Ｖｄｓ１の場合と同様の動作を行う。すなわち、電源供給回路２は、ドレイン電圧Ｖｄｓ２が最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０よりも大きくなるまで出力電圧Ｖｏｕｔの電圧を更に上昇させる。
【００２４】
ドレイン電圧Ｖｄｓ２が、最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０を超えると、発光ダイオードＬＥＤ２の駆動電流が所定の電流値に達したことから、電圧検出回路３は、ＮＭＯＳトランジスタＭ２のドレイン電圧Ｖｄｓ２を出力電圧Ｖｄｓｘとして出力することを禁止する。同様にして、電圧検出回路３は、ドライブトランジスタＭ３及びＭ４のドレイン電圧Ｖｄｓ３及びＶｄｓ４についても順に最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０との電圧比較を行い、すべてのドレイン電圧Ｖｄｓ１〜Ｖｄｓ４が最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０よりも大きくなるまで出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させる。なお、順方向電圧の小さい発光ダイオードを負荷にしているドライブトランジスタの場合は、最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０と比較したときには、既にドライブトランジスタのドレイン電圧の方が大きくなっている場合がある。このようなときは、電圧検出回路３は、該ドレイン電圧を出力せずに、次のドライブトランジスタのドレイン電圧との電圧比較を行う。
【００２５】
このようにして、すべてのドレイン電圧Ｖｄｓ１〜Ｖｄｓ４が最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０よりも大きくなると、電圧検出回路３は、作動停止信号ＳＴＰをアサートして電源供給回路２の動作を停止させる。電源供給回路２の出力端にはバイパスコンデンサＣ１が設けられており、電源供給回路２が動作を停止してからしばらくの間は、バイパスコンデンサＣ１から発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４に電流が供給される。バイパスコンデンサＣ１の電圧が低下して、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４のいずれかのドレイン電圧Ｖｄｓ１〜Ｖｄｓ４が最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０以下になると、電圧検出回路３は、作動停止信号ＳＴＰをネゲートして、最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０以下になったドレイン電圧を出力電圧Ｖｄｓｘとして出力し、電源供給回路２に対して出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させる。このような動作を繰り返すことで、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４には常に所定の駆動電流が供給される。
【００２６】
ここで、図２は、図１の電圧検出回路３の回路例を示した図である。
図２において、電圧検出回路３は、４つのコンパレータ１１〜１４、８つのインバータＩＮＶ１１〜ＩＮＶ１８、５つのＡＮＤ回路ＡＮ１１〜ＡＮ１５及び４つのアナログスイッチＡＳ１１〜ＡＳ１４で構成されている。なお、インバータＩＮＶ１１〜ＩＮＶ１８、ＡＮＤ回路ＡＮ１１〜ＡＮ１４及びアナログスイッチＡＳ１１〜ＡＳ１４はドレイン電圧出力回路をなし、ＡＮＤ回路ＡＮ１５は作動停止信号出力回路をなす。
コンパレータ１１〜１４の各反転入力端には、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各ドレイン電圧Ｖｄｓ１〜Ｖｄｓ４が対応して入力されている。また、コンパレータ１１〜１４の各非反転入力端はそれぞれ接続され、該接続部にはバイアス電圧設定回路４からの最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０が入力されている。コンパレータ１１〜１４の各出力端は、対応するＡＮＤ回路ＡＮ１１〜ＡＤ１４の一方の入力端に接続されると共に、対応するインバータＩＮＶ１１〜ＩＮＶ１４の入力端に接続されている。
【００２７】
ＡＮＤ回路ＡＮ１１〜ＡＮ１４において、コンパレータ１１と対をなすＡＮＤ回路ＡＮ１１が２入力で、コンパレータ１２と対をなすＡＮＤ回路ＡＮ１２が３入力であり、コンパレータ１３と対をなすＡＮＤ回路ＡＮ１３が４入力で、コンパレータ１４と対をなすＡＮＤ回路ＡＮ１４が５入力であり、ＡＮＤ回路ＡＮ１５は４入力である。ＡＮＤ回路ＡＮ１１〜ＡＮ１４の各出力端は、対応するアナログスイッチＡＳ１１〜ＡＳ１４の制御入力端にそれぞれ接続されると共に、対応するインバータＩＮＶ１５〜ＩＮＶ１８を介して対応するアナログスイッチＡＳ１１〜ＡＳ１４の反転制御入力端にそれぞれ接続されている。
【００２８】
インバータＩＮＶ１１の出力端は、ＡＮＤ回路ＡＮ１２〜ＡＮ１５の対応する入力端にそれぞれ接続され、インバータＩＮＶ１２の出力端は、ＡＮＤ回路ＡＮ１３〜ＡＮ１５の対応する入力端にそれぞれ接続されている。また、インバータＩＮＶ１３の出力端は、ＡＮＤ回路ＡＮ１４，ＡＮ１５の対応する入力端にそれぞれ接続されている。ＡＮＤ回路ＡＮ１５の出力端は、作動停止信号ＳＴＰの出力端をなしている。また、ＡＮＤ回路ＡＮ１１〜ＡＮ１４の各残りの入力端には、外部からのイネーブル信号ＥＮがそれぞれ入力されている。アナログスイッチＡＳ１１〜ＡＳ１４において、各入力端には、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４のドレイン電圧Ｖｄｓ１〜Ｖｄｓ４が対応して入力され、各出力端はそれぞれ接続され、該接続部は出力電圧Ｖｄｓｘを出力する電圧検出回路３の出力端をなしている。
【００２９】
イネーブル信号ＥＮがローレベルのときは、ＡＮＤ回路ＡＮ１１〜ＡＮ１４の各出力端はそれぞれローレベルになることからアナログスイッチＡＳ１１〜ＡＳ１４はそれぞれオフして遮断状態になり、出力電圧Ｖｄｓｘを出力する出力端はハイインピーダンス状態になる。
次に、イネーブル信号ＥＮがハイレベルの場合の動作について説明する。
コンパレータ１１は、最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０とドライブトランジスタＭ１のドレイン電圧Ｖｄｓ１とを比較し、ドレイン電圧Ｖｄｓ１の方が小さい場合は、コンパレータ１１の出力端はハイレベルになる。
【００３０】
すると、ＡＮＤ回路ＡＮ１１の出力端もハイレベルになってアナログスイッチＡＳ１１がオンし、アナログスイッチＡＳ１１の入力端に入力されているドレイン電圧Ｖｄｓ１が出力電圧Ｖｄｓｘとして出力される。なお、このとき、コンパレータ１１の出力信号は、インバータＩＮＶ１１で信号レベルが反転されてＡＮＤ回路ＡＮ１２〜ＡＮ１５の対応する入力端にそれぞれ入力されている。このことから、ＡＮＤ回路ＡＮ１２〜ＡＮ１５の各出力端はローレベルになることから、他のアナログスイッチＡＳ１２〜ＡＳ１４はそれぞれオフして遮断状態になり、出力電圧Ｖｄｓｘを出力する出力端に２つ以上のドレイン電圧が出力されることはなく、作動停止信号ＳＴＰは、ローレベルになってネゲートされる。
【００３１】
前述したように、電源供給回路２の出力電圧Ｖｏｕｔが上昇して、ドレイン電圧Ｖｄｓ１が最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０以上になると、コンパレータ１１の出力端がローレベルになる。このため、ＡＮＤ回路ＡＮ１１の出力端もローレベルになることから、アナログスイッチＡＳ１１がオフし、出力電圧Ｖｄｓｘとしてのドレイン電圧Ｖｄｓ１の出力が停止する。また、コンパレータ１１の出力端がローレベルとなると、インバータＩＮＶ１１の出力端はハイレベルになり、ＡＮＤ回路ＡＮ１２のゲートが開く。コンパレータ１２は、最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０とドライブトランジスタＭ２のドレイン電圧Ｖｄｓ２とを電圧比較し、ドレイン電圧Ｖｄｓ２の方が小さい場合は、コンパレータ１２の出力端はハイレベルになる。
【００３２】
すると、ＡＮＤ回路ＡＮ１２の出力端もハイレベルになり、アナログスイッチＡＳ１２がオンすることから、アナログスイッチＡＳ１２の入力端に入力されているドレイン電圧Ｖｄｓ２がアナログスイッチＡＳ１２から出力され、該電圧が出力電圧Ｖｄｓｘとして出力される。なお、コンパレータ１２の出力信号はインバータＩＮＶ１２で信号レベルが反転され、該信号がＡＮＤ回路ＡＮ１３〜ＡＮ１５にそれぞれ入力される。このため、ＡＮＤ回路ＡＮ１３〜ＡＮ１５の各出力端はローレベルになることから、アナログスイッチＡＳ１３及びＡＳ１４はそれぞれオフして遮断状態になり、出力電圧Ｖｄｓｘとしてドレイン電圧Ｖｄｓ２のみ出力される。
【００３３】
次に、電源供給回路２の出力電圧Ｖｏｕｔが上昇して、ドレイン電圧Ｖｄｓ２が最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０以上になると、コンパレータ１２の出力信号の信号レベルが反転してローレベルになる。すると、ＡＮＤ回路ＡＮ１２の出力端もローレベルになることから、アナログスイッチＡＳ１２がオフして、出力電圧Ｖｄｓｘとしてのドレイン電圧Ｖｄｓ２の出力が停止する。
同様の動作を繰り返して、ドレイン電圧Ｖｄｓ１〜Ｖｄｓ４がすべて最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０よりも大きくなると、出力電圧Ｖｄｓｘとして出力されるドレイン電圧はなくなる。その代わりに、ＡＮＤ回路ＡＮ１５の出力端がハイレベルになって作動停止信号ＳＴＰがアサートされ、該作動停止信号ＳＴＰが電源供給回路２に入力されると、電源供給回路２は動作を停止して電源供給を停止する。
【００３４】
次に、図３は、図１のバイアス電圧設定回路４の回路例を示した図である。
図３において、バイアス電圧設定回路４は、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４の各駆動電流に比例した電流を生成する比例電流生成回路２１と、基準ゲート電圧Ｖｇｓ０及び最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０を生成する電圧生成回路２２とで構成されている。
比例電流生成回路２１は、Ｄ／Ａコンバータ２５、演算増幅回路２６、ＰＭＯＳトランジスタＭ２１〜Ｍ２３、ＮＭＯＳトランジスタＭ２４、抵抗Ｒ２１で構成され、電圧生成回路２２は、ＮＭＯＳトランジスタＭ２５〜Ｍ２７で構成されている。なお、比例電流生成回路２１は定電流回路をなし、ＮＭＯＳトランジスタＭ２５は第１ＭＯＳトランジスタを、ＮＭＯＳトランジスタＭ２６は第２ＭＯＳトランジスタを、ＮＭＯＳトランジスタＭ２７は第３ＭＯＳトランジスタをそれぞれなす。
【００３５】
Ｄ／Ａコンバータ２５には外部の制御回路（図示せず）から発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４の各駆動電流を設定するためのデータＤｉｎ０〜Ｄｉｎ３が入力されている。Ｄ／Ａコンバータ２５の出力電圧Ｄｏｕｔは、演算増幅回路２６の非反転入力端に入力されている。演算増幅回路２６の出力端は、ＮＭＯＳトランジスタＭ２４のゲートに接続され、演算増幅回路２６の反転入力端は、ＮＭＯＳトランジスタＭ２４のソースに接続されると共に、抵抗Ｒ２１を介して接地されている。ＮＭＯＳトランジスタＭ２４のドレインはＰＭＯＳトランジスタＭ２１のドレインに接続され、ＰＭＯＳトランジスタＭ２１のゲートとドレインが接続されている。また、ＰＭＯＳトランジスタＭ２１、Ｍ２２及びＭ２３は、カレントミラー回路を形成しており、各ソースは入力電圧Ｖｉｎに接続され、各ゲートは接続されている。
【００３６】
ＰＭＯＳトランジスタＭ２２のドレインにはＮＭＯＳトランジスタＭ２５のドレインが接続され、ＮＭＯＳトランジスタＭ２５のソースは接地されている。ＮＭＯＳトランジスタＭ２５のゲートは、ＮＭＯＳトランジスタＭ２５のドレインとＮＭＯＳトランジスタＭ２６のゲートにそれぞれ接続されている。ＰＭＯＳトランジスタＭ２３のドレインは、ＮＭＯＳトランジスタＭ２６のドレインとＮＭＯＳトランジスタＭ２７のゲートにそれぞれ接続され、該接続部から基準ゲート電圧Ｖｇｓ０が出力される。ＮＭＯＳトランジスタＭ２６のソースは、ＮＭＯＳトランジスタＭ２７のドレインに接続され、該接続部から最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０が出力されており、ＮＭＯＳトランジスタＭ２７のソースは接地されている。
【００３７】
このような構成において、データＤｉｎ０〜Ｄｉｎ３によって設定されたＤ／Ａコンバータ２５の出力電圧Ｄｏｕｔを抵抗Ｒ２１の抵抗値で除した電流がＮＭＯＳトランジスタＭ２４のドレイン電流になり、該ドレイン電流は発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４の駆動電流に比例した電流になる。該比例電流は、ＰＭＯＳトランジスタＭ２１〜Ｍ２３からなるカレントミラー回路によって、ＰＭＯＳトランジスタＭ２２及びＭ２３の各ドレインから出力される。また、ＮＭＯＳトランジスタＭ２７は、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４と共にカレントミラー回路を形成している。ＮＭＯＳトランジスタＭ２７の素子サイズとドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各素子サイズとは、所定の比例関係、例えば１：５００になるように形成され、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の各ドレイン電流は、ＮＭＯＳトランジスタＭ２７のドレイン電流の比例倍、例えば５００倍になる。
【００３８】
また、ＮＭＯＳトランジスタＭ２７のドレイン電流との比例関係を維持するドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４の最低のドレイン電圧は、ＮＭＯＳトランジスタＭ２７のドレイン電圧である最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０と同じである。
また、ＮＭＯＳトランジスタＭ２７のドレイン電圧は、ＰＭＯＳトランジスタＭ２２及びＭ２３の各ドレイン電流値、並びにＮＭＯＳトランジスタＭ２５及びＭ２６のサイズ比によって決定される。したがって、ＮＭＯＳトランジスタＭ２７のドレイン電圧を、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４に対して比例電流を流すことのできる最低電圧に設定することができる。このとき、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４のソース・ドレイン電圧は非常に小さい電圧に設定することができため、必要以上に昇圧する必要はなく、低消費電力化を図ることができる。
【００３９】
なお、ＰＭＯＳトランジスタＭ２２及びＭ２３の各サイズを同じにしてＰＭＯＳトランジスタＭ２２及びＭ２３の各ドレイン電流が同じになるようにした場合に、ＮＭＯＳトランジスタＭ２５とＭ２６とのサイズ比を１：４にすると、最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０は、ＮＭＯＳトランジスタＭ２７が定電流源として動作し得る最低の電圧に設定される。しかし、本発明はこれに限定するものではなく、基板バイアス効果や製造時のバラツキを考慮に入れ、ＮＭＯＳトランジスタＭ２５とＭ２６のサイズ比は、理論上の最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０を与えるものに固定されるべきではなく、各プロセスで定電流値を確保できるものをも含む。
【００４０】
このような構成にすることにより、電源供給回路２の出力電圧Ｖｏｕｔは、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４の中で最も大きい順方向電圧に、対応するドライブトランジスタの最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０を加えただけの電圧でよく、最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０は、発光ダイオードの順方向電圧に比べて非常に小さい電圧であることから、発光ダイオードの駆動効率を極めて高くすることができる。
【００４１】
このように、本第１の実施の形態における発光ダイオード駆動回路は、発光ダイオードの駆動電流設定のための抵抗を使用しないため、該抵抗による電圧降下に相当する分だけ電源供給回路２の出力電圧Ｖｏｕｔを低下させることができる。また、電源供給回路２の出力電圧Ｖｏｕｔは、最も順方向電圧の大きい発光ダイオードに所定の駆動電流を供給するだけの電圧でよく、出力電圧Ｖｏｕｔを更に低下させることができる。
更に、ドライブトランジスタＭ１〜Ｍ４が、飽和動作状態における所定の駆動電流を流すことができる最低ドレイン電圧Ｖｄｓ０になるようにしていることから、電源供給回路２の出力電圧Ｖｏｕｔを更に低下させることができ、発光ダイオードの駆動効率を極めて高くすることができる。
【００４２】
なお、前記説明では、４つの発光ダイオードを駆動する場合を例にして説明したが、これは一例であり、本発明はこれに限定するものではなく、複数の発光ダイオードを駆動する発光ダイオード駆動回路に適用するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における発光ダイオード駆動回路の構成例を示した図である。
【図２】図１の電圧検出回路３の回路例を示した図である。
【図３】図１のバイアス電圧設定回路４の回路例を示した図である。
【図４】従来の発光ダイオード駆動回路の回路例を示した図である。
【図５】従来の発光ダイオード駆動回路の他の回路例を示した図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  発光ダイオード駆動回路
２  電源供給回路
３  電圧検出回路
４  バイアス電圧設定回路
２１  比例電流生成回路
２２  電圧生成回路
ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４  発光ダイオード
Ｍ１〜Ｍ４  ドライブトランジスタ
Ｃ１  バイパスコンデンサ
【図１】
2006319057.tif 000003
【図２】
2006319057.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006319057.tif 000006
【図５】
2006319057.tif 000007