(57)【要約】【課題】負荷への電流供給開始時の動作速度を調整することのできる出力回路を提供する。【解決手段】出力端子ＯＵＴに接続される負荷へ電流を供給するＭＯＳトランジスタＭ１は、スイッチＳＷ１により、オペアンプＯＰ１の比較結果による制御状態とするか、オフ状態とするかが切り換えられる。可変電圧回路１は、電圧切り換え信号Ｋによる設定に応じて出力電圧を変化させる。スイッチＳＷ２は、オペアンプＯＰ１の反転入力端子に印加する電圧を、ＭＯＳトランジスタＭ１の出力電圧とするか、可変電圧回路１の出力電圧とするかを切り換える。【選択図】  図１
2011186641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の入力端子に印加される基準電圧と第２の入力端子に印加される電圧を比較するオペアンプと、前記オペアンプの比較結果に応じて負荷へ電流を供給するＭＯＳトランジスタと、スイッチ信号による切り換えにより、前記ＭＯＳトランジスタを前記オペアンプの比較結果による制御状態とするか、オフ状態とするかを切り換える第１のスイッチとを有する出力回路であって、
電圧切り換え信号による設定に応じて出力電圧を変化させる可変電圧回路と、
前記スイッチ信号による切り換えにより、前記オペアンプの前記第２の入力端子に印加する電圧を、前記ＭＯＳトランジスタの出力電圧とするか、前記可変電圧回路の前記出力電圧とするかを切り換える第２のスイッチと
を備えることを特徴とする出力回路。
【請求項２】
前記スイッチ信号は、
前記第１のスイッチを、前記ＭＯＳトランジスタを前記オペアンプの比較結果による制御状態に切り換えたときに、前記第２のスイッチを、前記オペアンプの前記第２の入力端子に印加する電圧を前記ＭＯＳトランジスタの出力電圧に切り換え、
前記第１のスイッチを、前記ＭＯＳトランジスタをオフ状態に切り換えたときに、
前記第２のスイッチを、前記オペアンプの前記第２の入力端子に印加する電圧を前記可変電圧回路の前記出力電圧に切り換える
ことを特徴とする請求項１に記載の出力回路。
【請求項３】
前記可変電圧回路の前記出力電圧の変化に応じて、前記ＭＯＳトランジスタの電流供給開始時の動作速度が異なる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の出力回路。
【請求項４】
前記可変電圧回路は、
それぞれ出力電圧が異なる複数の定電圧発生回路を有し、
前記電圧切り換え信号による設定に応じて、前記複数の定電圧発生回路のいずれかを選択する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の出力回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力回路に関し、特に定電流出力回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤを用いた表示装置がさまざまな用途に使用されている。そのＬＥＤを駆動する回路として、ＬＥＤに定電流を供給する定電流出力回路が使用される。表示装置に使用される場合、表示内容に応じて、ＬＥＤは、その点灯／消灯が制御される。
【０００３】
そのため、従来、表示装置に使用されるＬＥＤを駆動する定電流出力回路では、例えば、定電流を供給する出力ＭＯＳトランジスタのゲート電圧を、基準電圧と出力ＭＯＳトランジスタの出力電圧とを比較するＯＰアンプにより制御するようにした回路において、ＬＥＤの点灯／消灯に応じてオン／オフされるスイッチにより、ＯＰアンプの出力と出力ＭＯＳトランジスタのゲートとの接続をオン／オフすることが行われている。
【０００４】
ただし、単純に出力ＭＯＳトランジスタをオン／オフすると、ＬＥＤの点灯時と消灯時で出力ＭＯＳトランジスタの出力電圧が大きく変わるため、ＬＥＤの点灯時と消灯時でＯＰアンプの動作点が大きく変わる。そのため、ＬＥＤが消灯状態から点灯状態へ遷移するとき、出力ＭＯＳトランジスタが所定の電流を供給するまでに時間がかかる、という問題が発生する。
【０００５】
この問題に対して、ＬＥＤ消灯時に、出力ＭＯＳトランジスタの出力電圧の代わりに定電圧をＯＰアンプへ入力し、ＬＥＤ消灯時のＯＰアンプの動作点がＬＥＤ点灯時のＯＰアンプの動作点から大きく離れることを防止し、ＬＥＤが消灯状態から点灯状態に遷移後、短期間でＬＥＤに所定の電流を供給することのできる駆動回路が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
上述の提案の駆動回路では、ＬＥＤ消灯時に出力ＭＯＳトランジスタの出力電圧の代わりに定電圧をＯＰアンプへ入力することにより、出力ＭＯＳトランジスタの電流供給開始時の動作速度を速めることが行われている。この出力ＭＯＳトランジスタの電流供給開始時の動作速度により、ＬＥＤの消灯から点灯への応答速度が決定される。
【０００７】
ＬＥＤの応答速度の仕様は、そのＬＥＤが使用される表示装置の用途によって異なってくる。例えば、動画を表示する画像表示装置では高速の応答速度が必要とされるが、文字表示を行う電光掲示板などではそれほどの高速性は要求されない。したがって、ＬＥＤを駆動する定電流出力回路の動作速度も、ＬＥＤの応答速度の仕様に合わせて変えられることが望ましい。
【０００８】
しかし、上述の駆動回路のような従来の定電流出力回路は、電流供給開始時の動作速度が一定であり、細かな動作速度の調整ができない、という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−３３９５０７号公報  （第７−１０ページ、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明の目的は、負荷への電流供給開始時の動作速度を調整することのできる出力回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、第１の入力端子に印加される基準電圧と第２の入力端子に印加される電圧を比較するオペアンプと、前記オペアンプの比較結果に応じて負荷へ電流を供給するＭＯＳトランジスタと、スイッチ信号による切り換えにより、前記ＭＯＳトランジスタを前記オペアンプの比較結果による制御状態とするか、オフ状態とするかを切り換える第１のスイッチとを有する出力回路であって、電圧切り換え信号による設定に応じて出力電圧を変化させる可変電圧回路と、前記スイッチ信号による切り換えにより、前記オペアンプの前記第２の入力端子に印加する電圧を、前記ＭＯＳトランジスタの出力電圧とするか、前記可変電圧回路の前記出力電圧とするかを切り換える第２のスイッチとを備えることを特徴とする出力回路が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、負荷への電流供給開始時の動作速度を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例に係る出力回路の構成の例を示す回路図。
【図２】本発明の実施例に係る出力回路の動作説明図。
【図３】本発明の実施例に係る出力回路の動作説明図。
【図４】本発明の実施例に係る出力回路の出力電流の供給開始時の動作速度と可変電圧回路の出力電圧との関係を示す図。
【図５】本発明の実施例の可変電圧回路の構成の例を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、図中、同一または相当部分には同一の符号を付して、その説明は繰り返さない。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明の実施例に係る出力回路の構成の例を示す回路図である。
【００１６】
本実施例の出力回路は、非反転入力端子に印加される基準電圧Ｖｒｅｆと反転入力端子に印加される電圧を比較するオペアンプＯＰ１と、オペアンプＯＰ１の比較結果に応じて出力端子ＯＵＴに接続される負荷へ電流を供給するＭＯＳトランジスタＭ１と、バイアス電圧Ｖｂの大きさに応じたバイアス電流をＭＯＳトランジスタＭ１へ供給するＭＯＳトランジスタＭ２と、スイッチ信号Ｓによる切り換えにより、ＭＯＳトランジスタＭ１をオペアンプＯＰ１の比較結果による制御状態とするか、オフ状態とするかを切り換えるスイッチＳＷ１と、を有する。
【００１７】
さらに、本実施例の出力回路は、電圧切り換え信号Ｋによる設定に応じて出力電圧を変化させる可変電圧回路１と、スイッチ信号Ｓによる切り換えにより、オペアンプＯＰ１の反転入力端子に印加する電圧を、ＭＯＳトランジスタＭ１の出力電圧とするか、可変電圧回路１の出力電圧とするかを切り換えるスイッチＳＷ２と、を備える。
【００１８】
本実施例の出力回路では、スイッチ信号Ｓにより、ＭＯＳトランジスタＭ１のオン／オフが制御され、出力端子ＯＵＴに接続される負荷への電流供給を実行するか、停止するか、の切り換えが行われる。
【００１９】
図２に、ＭＯＳトランジスタＭ１がオンするように制御されたときの、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２の切り換えの様子を示す。
【００２０】
この場合、スイッチＳＷ１は、ＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧をオペアンプＯＰ１の出力電圧で制御するように、切り換えられる。また、スイッチＳＷ２は、ＭＯＳトランジスタＭ１の出力電圧ＶｏｕｔをオペアンプＯＰ１の反転入力端子へ印加するように、切り換えられる。
【００２１】
このようなスイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２の切り換えにより、オペアンプＯＰ１の出力端子と反転入力端子の間に、破線で示すフィードバックループ（ここでは、オン・ループと、称する。）が形成される。
【００２２】
このオン・ループによるフィードバック制御により、基準電圧Ｖｒｅｆに一致するよう、ＭＯＳトランジスタＭ１の出力電圧Ｖｏｕｔが制御される。その結果、ＭＯＳトランジスタＭ２のドレイン‐ソース間電圧が一定となり、ＭＯＳトランジスタＭ２から出力されるバイアス電流が一定となる。これにより、ＭＯＳトランジスタＭ１には、バイアス電流に相当する定電流Ｉｏｕｔが流れ、この定電流Ｉｏｕｔが、出力端子ＯＵＴに接続される負荷へ供給される。
【００２３】
一方、図３には、ＭＯＳトランジスタＭ１がオフするように制御されたときの、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２の切り換えの様子を示す。
【００２４】
この場合、スイッチＳＷ１は、ＭＯＳトランジスタＭ１のゲート電圧を接地電位とするように、切り換えられる。また、スイッチＳＷ２は、可変電圧回路１の出力電圧ＶＡをオペアンプＯＰ１の反転入力端子へ印加するように、切り換えられる。
【００２５】
このようなスイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２の切り換えにより、オペアンプＯＰ１の出力端子と反転入力端子の間に、破線で示すフィードバックループ（ここでは、オフ・ループと、称する。）が形成される。
【００２６】
ここで、可変電圧回路１は、オフ・ループによるフィードバック制御により出力電圧が一定に制御される定電圧回路を複数有し、電圧切り換え信号Ｋによりそのいずれかの定電圧回路が選択されて出力電圧ＶＡを出力するよう、構成されている。
【００２７】
このようなオフ・ループが形成されているとき、ＭＯＳトランジスタＭ１はオフ状態となり、出力端子ＯＵＴに接続される負荷への電流の供給は停止される。また、ＭＯＳトランジスタＭ２のドレイン端子はハイ・インピーダンス状態となる。
【００２８】
その後、再び負荷へ電流を供給するため、図２に示す状態へスイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２の切り換えが行われると、その瞬間、オペアンプＯＰ１の反転入力端子の残留電圧ＶＡが、スイッチＳＷ２を介してＭＯＳトランジスタＭ２のドレイン端子へ印加される。そのとき、ＭＯＳトランジスタＭ２は、この印加されたＶＡに追従しようと、ドレイン端子−ゲート端子間に存在する寄生容量（不図示）に電荷を蓄積する。この電荷の蓄積に要する時間は、印加されたＶＡが大きいほど長くなる。この電荷の蓄積後、ＭＯＳトランジスタＭ２のドレイン端子の電圧は、ＭＯＳトランジスタＭ１の出力電圧Ｖｏｕｔ、すなわち基準電圧Ｖｒｅｆとなる。
【００２９】
したがって、可変電圧回路１の出力電圧ＶＡを基準電圧Ｖｒｅｆより低く（ＶＡ＜Ｖｒｅｆ）設定しておくと、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２をオフ・ループからオン・ループへ切り換えた際、ＭＯＳトランジスタＭ２の寄生容量への電荷の蓄積が短時間で終了する。すなわち、ＭＯＳトランジスタＭ１の電流供給開始時の動作速度が向上する。
【００３０】
これは、オフ・ループをオープンループで考えてＶＡ＜Ｖｒｅｆと設定した場合、ループを閉じるとＶＡ＝Ｖｒｅｆとなり、オペアンプＯＰ１の出力電圧が上昇するため、次回オン・ループ制御時には規定電流となる速度が向上するからである。
【００３１】
一方、動作速度が速くてスイッチング時にオーバーシュートが発生する場合など、ＭＯＳトランジスタＭ１の電流供給開始時の動作速度を遅くしたいときがある。そのような場合には、可変電圧回路１の出力電圧ＶＡを基準電圧Ｖｒｅｆより高く（ＶＡ＞Ｖｒｅｆ）設定する。
【００３２】
そうすると、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２をオフ・ループからオン・ループへ切り換えた際、ＭＯＳトランジスタＭ２の寄生容量への電荷の蓄積に時間がかかり、ＭＯＳトランジスタＭ１の電流供給開始時の動作速度が低下する。
【００３３】
電流供給開始時の動作速度を低下させることにより、電流供給開始時に発生するオーバーシュートが改善されるなどの効果がもたらされる。
【００３４】
図４に、可変電圧回路１の出力電圧ＶＡとＭＯＳトランジスタＭ１の電流供給開始時の動作速度の関係を示す。
【００３５】
図４では、可変電圧回路１の出力電圧ＶＡを基準電圧Ｖｒｅｆと同じ値（ＶＡ＝Ｖｒｅｆ）に設定したときを標準状態とし、ＭＯＳトランジスタＭ１がオフからオンへ変化するようにスイッチ信号Ｓを切り換えたときの出力電流Ｉｏｕｔの変化の様子を実線で表わしている。
【００３６】
それに対して、可変電圧回路１の出力電圧ＶＡをＶＡ＜Ｖｒｅｆとしたときの出力電流Ｉｏｕｔの変化の様子を点線で表わし、ＶＡ＞Ｖｒｅｆとしたときの出力電流Ｉｏｕｔの変化の様子を一点鎖線で表わしている。
【００３７】
図４に示すように、ＭＯＳトランジスタＭ１の電流供給開始時の動作速度は、可変電圧回路１の出力電圧ＶＡをＶＡ＜Ｖｒｅｆとすると標準状態よりも速くなり、可変電圧回路１の出力電圧ＶＡをＶＡ＞Ｖｒｅｆとすると標準状態よりも遅くなる。
【００３８】
図５に、可変電圧回路１の内部構成の具体的な例を示す。
【００３９】
図５に例示する回路は、オペアンプＯＰ１の出力によりゲート電圧が制御されるＭＯＳトランジスタＭ１１と、ＭＯＳトランジスタＭ１１にｎ通りのバイアス電流を与えるｎ個の定電流源Ｉ１１〜Ｉ１ｎを有し、ＭＯＳトランジスタＭ１１に接続する定電流源を切り換えることにより、等価的にｎ個の定電圧回路を形成する。
【００４０】
それぞれ異なる電流値を出力する定電流源Ｉ１１〜Ｉ１ｎは、電流切り換え信号Ｋにより制御されるスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１ｎにより、いずれかがＭＯＳトランジスタＭ１１のドレイン端子に接続される。電流切り換え信号Ｋによる切り換えにより、可変電圧回路１の出力電圧ＶＡには、ｎ通りの電圧が出力される。
【００４１】
このような本実施例によれば、可変電圧回路１の出力電圧ＶＡを変化させることにより、ＭＯＳトランジスタＭ１から負荷への電流供給開始時の動作速度を調整することができる。
【００４２】
そのとき、可変電圧回路１の出力電圧ＶＡを小さくすれば、ＭＯＳトランジスタＭ１の電流供給開始時の動作速度を速くすることができ、可変電圧回路１の出力電圧ＶＡを大きくすれば、ＭＯＳトランジスタＭ１の電流供給開始時の動作速度を遅くすることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  可変電圧回路
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ１１  ＭＯＳトランジスタ
ＯＰ１  オペアンプ
Ｉ１１〜Ｉ１ｎ  定電流源
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ１１〜ＳＷ１ｎ  スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2011186641.tif 000006
【図５】
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