(57)【要約】【課題】本発明は、急峻な負荷変動が生じた場合でも、安定した出力電圧を生成することが可能な電源装置を安価に提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る電源装置は、ＦＥＴＱ１の端子電圧を平滑する出力平滑部（Ｌ１、Ｄ１、Ｃｏ）よりも後段に、出力電流Ｉｏをモニタするセンス抵抗Ｒｓを有して成り、ＦＥＴＱ１の駆動制御を行うドライバ部は、出力電圧Ｖｏに応じた第１参照電圧Ｖｂと基準電圧Ｖａとの誤差電圧Ｖｃを生成する誤差アンプＡ１と、インダクタ電流ＩＬに応じた第２参照電圧Ｖｄと誤差電圧Ｖｃとの比較信号Ｖｅを生成する比較器ＣＭＰと、該比較信号Ｖｅに応じてＦＥＴＱ１の駆動信号を生成する駆動信号生成部（ＬＣ、ＢＵＦ）と、比較器ＣＭＰへの入力に先立って第２参照電圧Ｖｄに対してセンス抵抗Ｒｓのモニタ結果に応じたオフセットを与えるオフセット部（Ａ２、Ｅ２）と、を有して成る構成としている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる２電位間に接続されたスイッチング用トランジスタと、該スイッチング用トランジスタの端子電圧を平滑化して負荷への出力電圧を生成する出力平滑部と、前記スイッチング用トランジスタの駆動制御を行うドライバ部と、を有して成り、入力電圧から所望の出力電圧を生成する電源装置において、
前記出力平滑部よりも後段に、前記負荷に流れる出力電流をモニタする出力電流検出部を有し、前記スイッチング用トランジスタの駆動制御については、前記ドライバ部による駆動制御と併せて、前記出力電流検出部のモニタ結果に応じた駆動制御を行うことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記ドライバ部は、前記出力電圧に応じて変動する第１参照電圧と所定の基準電圧との差電圧を増幅して誤差電圧を生成する誤差アンプと、前記スイッチング用トランジスタに流れる駆動電流に応じて変動する第２参照電圧と前記誤差電圧との比較信号を生成するコンパレータと、該比較信号に応じて前記スイッチング用トランジスタの駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記コンパレータへの入力に先立ち第２参照電圧若しくは前記誤差電圧に対して前記出力電流検出部のモニタ結果に応じたオフセットを与えるオフセット部と、を有して成ることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
液晶ディスプレイと、該液晶ディスプレイのデータ信号を生成するデータ信号生成部と、を有して成る液晶表示装置において、
前記データ信号生成部への電源供給手段として、請求項１または請求項２に記載の電源装置を有することを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力電圧から所望の出力電圧を生成する電源装置に関するものであり、特に、負荷変動に対する高速応答性が要求される電源装置全般（液晶モニタ用電源や大型液晶テレビ用電源、オンボード用電源など）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的なＤＣ／ＤＣコンバータは、出力電圧に応じて変動する参照電圧と所定の基準電圧との差電圧を増幅する誤差アンプを有して成り、該誤差アンプの出力を用いて出力トランジスタの駆動制御を行う構成とされていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１１２２５０号公報
【特許文献２】
特開２０００−２９９９８１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
確かに、上記構成から成るＤＣ／ＤＣコンバータであれば、多少の負荷変動が生じたとしても、出力電圧を目標値と一致させるようにフィードバックが働くので、安定した出力電圧を生成することが可能である。
【０００５】
しかしながら、上記構成から成るＤＣ／ＤＣコンバータは、一般に誤差アンプを積分器として用いる構成であるため、急峻な負荷変動が生じた場合には、該負荷変動に誤差アンプの出力が追従しきれず、出力電圧が大きく変動してしまうおそれがあった（図３を参照）。なお、出力コンデンサの容量を大きくすれば、誤差アンプの応答性が低くても出力電圧は変動しにくくなるが、このような構成では、出力コンデンサが高価になるため、コスト及び取付面積的に不利であった。
【０００６】
また、従来の電源装置には、出力電圧とともに、出力トランジスタに流れるスイッチ電流や出力コンデンサの充放電電流をモニタし、それらのモニタ結果に応じて出力トランジスタの駆動制御を行うものもある（例えば特許文献１、２を参照）。確かに、本構成から成る電源装置であれば、負荷変動に誤差アンプの出力が追従できなくても、スイッチ電流や充放電電流のモニタ結果に応じて出力トランジスタを直接駆動制御することができるので、出力電圧の変動をある程度抑えることが可能である。しかしながら、これらの従来技術におけるモニタ対象は、あくまで出力トランジスタに流れるスイッチ電流や出力コンデンサの充放電電流であり、実際に負荷に流れる出力電流ではないため、負荷変動に出力トランジスタの駆動制御が追従できない場合もあり、上記と同様、出力電圧が少なからず変動してしまうおそれがあった。
【０００７】
特に、液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤ［Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ］と呼ぶ）を有して成る液晶表示装置において、ＬＣＤのデータ信号（ＬＣＤを構成する画素トランジスタのソース線に印加される電圧信号）を生成するデータ信号生成部への電源供給が不安定になると、画素トランジスタへのデータ書き込み不足が生じて、コントラスト低下や輝度傾斜等の画質劣化を生じるおそれがあるため、当該用途に用いられる電源装置には負荷変動に対する高応答性が要求されていた。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑み、急峻な負荷変動が生じた場合でも、安定した出力電圧を生成することが可能な電源装置を安価に提供することを第１の目的とする。また、本発明は、画素トランジスタへのデータ書き込み不足を低減してコントラスト低下や輝度傾斜等の少ない優れた画像表示を行うことが可能な液晶表示装置を提供することを第２の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る電源装置は、異なる２電位間に接続されたスイッチング用トランジスタと、該スイッチング用トランジスタの端子電圧を平滑化して負荷への出力電圧を生成する出力平滑部と、前記スイッチング用トランジスタの駆動制御を行うドライバ部と、を有して成り、入力電圧から所望の出力電圧を生成する電源装置において、前記出力平滑部よりも後段に、前記負荷に流れる出力電流をモニタする出力電流検出部を有し、前記スイッチング用トランジスタの駆動制御については、前記ドライバ部による駆動制御と併せて、前記出力電流検出部のモニタ結果に応じた駆動制御を行う構成としている。
【００１０】
具体的に述べると、上記構成から成る電源装置において、前記ドライバ部は、前記出力電圧に応じて変動する第１参照電圧と所定の基準電圧との差電圧を増幅して誤差電圧を生成する誤差アンプと、前記スイッチング用トランジスタに流れる駆動電流に応じて変動する第２参照電圧と前記誤差電圧との比較信号を生成するコンパレータと、該比較信号に応じて前記スイッチング用トランジスタの駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記コンパレータへの入力に先立ち第２参照電圧若しくは前記誤差電圧に対して前記出力電流検出部のモニタ結果に応じたオフセットを与えるオフセット部と、を有して成る構成としている。
【００１１】
また、本発明に係る液晶表示装置は、液晶ディスプレイと、該液晶ディスプレイのデータ信号を生成するデータ信号生成部と、を有して成る液晶表示装置において、前記データ信号生成部への電源供給手段として、上記構成から成る電源装置を有する構成としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータの一実施形態を示す回路図である。本図に示すように、本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチング素子として異なる２電位間（入力電圧Ｖｉ・接地電圧ＧＮＤ間）に接続されたＮチャネル電界効果トランジスタＱ１を有して成り、トランジスタＱ１のドレインから所望の出力電圧Ｖｏを得る昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータである。なお、トランジスタＱ１の駆動方式としては、出力インダクタＬ１に流れるインダクタ電流ＩＬを基に制御するピークカレントモード制御方式となっている。
【００１３】
トランジスタＱ１のドレインは、数［μＨ］程の出力インダクタＬ１を介して電源ライン（入力電圧Ｖｉ）に接続される一方、逆流防止用のショットキーダイオードＤ１のアノードにも接続されている。逆流防止用ダイオードＤ１のカソードは、０．１［Ω］以下のセンス抵抗Ｒｓを介して出力端子Ｔｏに接続される一方、１０［μＦ］程の出力コンデンサＣｏを介して接地されている。
【００１４】
出力端子Ｔｏは、抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して接地されている。抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続ノードは、誤差アンプＡ１の反転入力端子（−）に接続されている。誤差アンプＡ１の非反転入力端子（＋）は、直流電圧源Ｅ１の正極端子に接続されている。直流電圧源Ｅ１の負極端子は接地されている。誤差アンプＡ１の出力端子は加算器ＡＤＤの一入力端子に接続される一方、位相補償コンデンサＣ１を介して自身の反転入力端子（−）にも接続されている。加算器ＡＤＤの他入力端子は、スロープ補償回路ＳＬＯＰＥの出力端子に接続されている。加算器ＡＤＤの出力端子は、コンパレータＣＭＰの反転入力端子（−）に接続されている。
【００１５】
トランジスタＱ１のソースは抵抗Ｒ３を介して接地される一方、可変直流電圧源Ｅ２を介してコンパレータＣＭＰの非反転入力端子（＋）に接続されている。コンパレータＣＭＰの出力端子は、リセット優先型のＲＳラッチＬＣのリセット端子（Ｒ）に接続されている。ＲＳラッチＬＣのセット端子（Ｓ）は、クロック信号ＣＬＫ（２００［ｋＨｚ］〜１［ＭＨｚ］）が入力されるクロック端子に接続されている。ＲＳラッチＬＣの出力端子（Ｑ）は、バッファＢＵＦを介してトランジスタＱ１のゲートに接続されている。
【００１６】
センス抵抗Ｒｓの一端（入力側）は、ｇｍアンプＡ２の反転入力端子（−）に接続されている。センス抵抗Ｒｓの他端（出力側）は、ｇｍアンプＡ２の非反転入力端子（＋）に接続されている。ｇｍアンプＡ２の出力端子は、可変直流電圧源Ｅ２の電圧制御端子に接続されている。すなわち、可変直流電圧源Ｅ２の起電圧は、出力電流Ｉｏに応じて変動するセンス抵抗Ｒｓの両端電圧Ｖｓに基づいて可変制御されることになる。
【００１７】
上記構成から成るＤＣ／ＤＣコンバータの動作について説明する。誤差アンプＡ１は、非反転入力端子（＋）に印加される基準電圧Ｖａ（直流電圧源Ｅ１の起電圧）と、反転入力端子（−）に印加される第１参照電圧Ｖｂ（出力電圧Ｖｏの分圧電圧）との差電圧を増幅して誤差電圧Ｖｃを生成する。すなわち、誤差電圧Ｖｃは目標値に対する出力電圧Ｖｏの降下量が大きいほどハイレベルとなる。
【００１８】
コンパレータＣＭＰは、反転入力端子（−）に印加される誤差電圧Ｖｃ’（誤差電圧Ｖｃにスロープ補償電圧を加えた電圧）と、非反転入力端子（＋）に印加される第２参照電圧Ｖｄ’（インダクタ電流ＩＬに応じて変動する第２参照電圧Ｖｄ［抵抗Ｒ３の端子電圧］に可変直流電圧源Ｅ２の起電圧を加えた電圧）とを比較してＲＳラッチＬＣのリセット信号Ｖｅを生成する。すなわち、コンパレータＣＭＰの出力であるリセット信号Ｖｅは、一方の入力である誤差電圧Ｖｃ’が他方の入力である第２参照電圧Ｖｄ’よりも所定閾値以上高ければローレベルとなり、低ければハイレベルとなる。
【００１９】
上記のリセット信号Ｖｅがローレベルとされている間、トランジスタＱ１のオン／オフ状態は、ＲＳラッチＬＣのセット端子（Ｓ）に印加されるクロック信号ＣＬＫに応じてスイッチングされる。一方、リセット信号Ｖｅがハイレベルとされている間は、クロック信号ＣＬＫに関係なくトランジスタＱ１はオフ状態とされ、そのスイッチングは停止される。
【００２０】
このように、ピークカレントモード制御方式のＤＣ／ＤＣコンバータでは、出力電圧Ｖｏとインダクタ電流ＩＬのモニタ結果に応じて、トランジスタＱ１の駆動制御が行われる。
【００２１】
さらに、本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータは、トランジスタＱ１の端子電圧を平滑化する出力平滑部（Ｌ１、Ｄ１、Ｃｏ）より後段となる負荷への電源供給ラインに、出力電流Ｉｏをモニタするセンス抵抗Ｒｓを有して成り、トランジスタＱ１の駆動制御を行うドライバ部においては、コンパレータＣＭＰへの入力に先立ち、第２参照電圧Ｖｄに対してセンス抵抗Ｒｓのモニタ結果に応じたオフセット電圧を与える構成としている。具体的には、センス抵抗Ｒｓの両端電圧Ｖｓが大きくなるに従って、ｇｍアンプＡ２が第２参照電圧Ｖｄに与えるオフセット電圧（可変直流電圧源Ｅ２の起電圧）を減らすように動作する構成としている。
【００２２】
図２は本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータの出力制御動作を示す図であり、急峻な負荷変動時における出力電流Ｉｏ、出力電圧Ｖｏ、コンパレータＣＭＰへの入力電圧Ｖｃ’、Ｖｄ’、及びインダクタ電流ＩＬの挙動を示している。なお、本図の実線は本発明適用時の波形を示しており、破線は従来波形を参考までに示している。
【００２３】
本図から分かるように、本発明を適用したＤＣ／ＤＣコンバータであれば、急峻な負荷変動に誤差アンプＡ１の出力が追従できなくても、実際に負荷に流れる出力電流Ｉｏのモニタ結果に応じてトランジスタＱ１を直接駆動制御することができるので、インダクタ電流ＩＬを急峻に立ち上げ、出力電圧Ｖｏの変動を効果的に抑えることが可能となる。具体例を挙げると、出力電圧Ｖｏの降下量は、従来の２００［ｍＶ］から８０［ｍＶ］まで低減することができ、応答速度で言えば、従来の１０［μｓ］オーダーから１［μｓ］オーダーまで高速化することができる。また、本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータであれば、出力コンデンサを大容量化する必要がないので、不要なコストアップや外付けコンデンサの大型化を回避することもできる。
【００２４】
特に、ＬＣＤを有して成る液晶表示装置において、ＬＣＤのデータ信号生成部に対する電源供給手段として、本発明に係る電源装置を用いれば、画素トランジスタへのデータ書き込み不足を低減することができるので、コントラスト低下や輝度傾斜等の少ない優れた画像表示を行うことが可能となる。
【００２５】
なお、上記の実施形態では、本発明をピークカレントモード制御方式の昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータに適用した場合のみを例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、降圧型や多フェーズ方式の電源など、入力電圧から所望の出力電圧を生成する電源装置全般に広く適用することが可能である。また、逆流防止用ダイオードＤ１としてショットキーを用いた場合のみを示したが、通常のダイオードでも構わないし、スイッチ回路を追加すればなくても構わない。
【００２６】
また、上記の実施形態では、トランジスタＱ１の駆動制御を行うドライバ部にて、コンパレータＣＭＰへの入力に先立ち、第２参照電圧Ｖｄに対してセンス抵抗Ｒｓのモニタ結果に応じたオフセット電圧を与える構成とした場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、コンパレータＣＭＰへの入力に先立ち、誤差電圧Ｖｃに対してセンス抵抗Ｒｓのモニタ結果に応じたオフセット電圧を与える構成としてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
上記した通り、本発明に係る電源装置は、異なる２電位間に接続されたスイッチング用トランジスタと、該スイッチング用トランジスタの端子電圧を平滑化して負荷への出力電圧を生成する出力平滑部と、前記スイッチング用トランジスタの駆動制御を行うドライバ部と、を有して成り、入力電圧から所望の出力電圧を生成する電源装置において、前記出力平滑部よりも後段に、前記負荷に流れる出力電流をモニタする出力電流検出部を有し、前記スイッチング用トランジスタの駆動制御については、前記ドライバ部による駆動制御と併せて、前記出力電流検出部のモニタ結果に応じた駆動制御を行う構成としている。
【００２８】
具体的に述べると、上記構成から成る電源装置において、前記ドライバ部は、前記出力電圧に応じて変動する第１参照電圧と所定の基準電圧との差電圧を増幅して誤差電圧を生成する誤差アンプと、前記スイッチング用トランジスタに流れる駆動電流に応じて変動する第２参照電圧と前記誤差電圧との比較信号を生成するコンパレータと、該比較信号に応じて前記スイッチング用トランジスタの駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記コンパレータへの入力に先立って第２参照電圧若しくは前記誤差電圧に対して前記出力電流検出部のモニタ結果に応じたオフセットを与えるオフセット部と、を有して成る構成としている。
【００２９】
このような構成とすることにより、急峻な負荷変動が生じた場合でも安定した出力電圧を生成することが可能な電源装置を安価に提供することが可能となる。
【００３０】
また、本発明に係る液晶表示装置は、液晶ディスプレイと、該液晶ディスプレイのデータ信号を生成するデータ信号生成部と、を有して成る液晶表示装置において、前記データ信号生成部への電源供給手段として、上記構成から成る電源装置を有する構成としている。このような構成とすることにより、画素トランジスタへのデータ書き込み不足を低減することができるので、コントラスト低下や輝度傾斜等の少ない優れた画像表示を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータの要部構成を示す回路図である。
【図２】本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータの出力制御動作を示す図である。
【図３】従来のＤＣ／ＤＣコンバータの出力制御動作を示す図である。
【符号の説明】
Ｑ１    Ｎチャネル電界効果トランジスタ（出力トランジスタ）
Ｌ１    出力インダクタ
Ｄ１    逆流防止用ダイオード（ショットキーダイオード）
Ｃｏ    出力コンデンサ
Ｒｓ    センス抵抗
Ｔｏ    出力端子
Ａ１    誤差アンプ
Ａ２    ｇｍアンプ
Ｒ１〜Ｒ３    抵抗
Ｃ１    位相補償コンデンサ
Ｅ１    直流電圧源
Ｅ２    可変直流電圧源
ＡＤＤ    加算器
ＳＬＯＰＥ    スロープ補償回路
ＣＭＰ    コンパレータ
ＬＣ    リセット優先型ＲＳラッチ
ＢＵＦ    バッファ
【図１】
2004173353.tif 000003
【図２】
2004173353.tif 000004
【図３】
2004173353.tif 000005