(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリの正極に接続される入力端子と、
接地される接地端子と、
ＬＥＤランプの一端に接続される出力端子と、
Ｎ型の電界効果トランジスタからなり、前記入力端子に一端が接続されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の他端に一端が接続され、前記接地端子に他端が接続された第１のインダクタと、
前記第１のインダクタの一端に一端が接続された第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサの他端に一端が接続され、前記出力端子に他端が接続された第２のインダクタと、
前記接地端子から前記第１のコンデンサの他端に向かう方向が順方向となるように、一端が前記接地端子に接続され他端が前記第１のコンデンサの他端に接続された第１の整流素子と、
基準電位を入力するＧＮＤ端子が前記スイッチング素子の前記他端に接続され、前記出力端子を流れる電流に基づいて前記スイッチング素子をオン／オフ制御する制御部と、
を備えることを特徴とするＬＥＤドライバ装置。
【請求項２】
前記スイッチング素子の他端に一端が接続された第２のコンデンサと、
前記入力端子から前記第２のコンデンサの他端に向かう方向が順方向となるように、一端が前記入力端子に接続され他端が前記第２のコンデンサの他端に接続された第２の整流素子と、
前記制御部の動作電圧を入力するＶＣＣ端子に一端が接続され前記第２のコンデンサの他端に他端が接続され、前記第２のコンデンサの他端の電圧を前記制御部の動作電圧範囲内の電圧に降圧する降圧部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤドライバ装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子の他端に一端が接続され、前記ＶＣＣ端子に他端が接続された第２のコンデンサと、
前記第１のコンデンサの他端から前記第２のコンデンサの他端に向かう方向が順方向となるように、一端が前記第１のコンデンサの他端に接続され他端が前記第２のコンデンサの他端に接続された第２の整流素子と、
前記入力端子に一端が接続され前記ＶＣＣ端子に他端が接続され、前記ＶＣＣ端子の電圧が所定の閾値に達するまでの間、前記入力端子と前記ＶＣＣ端子を接続する起動部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤドライバ装置。
【請求項４】
前記起動部は、
一端が前記入力端子に接続され、他端が前記ＶＣＣ端子に接続された第１のスイッチング素子と、
一端が抵抗を介して前記入力端子に接続されるとともに前記第１のスイッチング素子のゲート端子に接続され、他端が接地された第２のスイッチング素子と、
前記ＶＣＣ端子の電圧と前記バッテリの電圧を入力し、前記ＶＣＣ端子の電圧が前記バッテリの電圧以上となった場合に前記第２のスイッチング素子のゲート端子にオン信号を出力する比較器と、
を有することを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤドライバ装置。
【請求項５】
前記第１のコンデンサの電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１のコンデンサの電圧を、定常動作時における前記出力端子の電圧として前記スイッチング素子の制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤドライバ装置。
【請求項６】
前記電圧検出部は、直列接続された第１の抵抗および第２の抵抗を有し、前記直列接続された第１および第２の抵抗の一端は前記第１のコンデンサの一端に接続され、前記直列接続された第１および第２の抵抗の他端は前記第１のコンデンサの他端に接続され、前記第１の抵抗および前記第２の抵抗の接続点の電圧を出力することを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤドライバ装置。
【請求項７】
前記第２のインダクタの他端と接地との間には、コンデンサが設けられていないことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のＬＥＤドライバ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤドライバ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチング電源の一つとして、ＺＥＴＡ型コンバータが知られている（特許文献１，２）。このＺＥＴＡ型コンバータでは、バッテリの正極と負極（接地電位）との間に、直列接続されたスイッチング素子とインダクタを有する。スイッチング素子の一端はバッテリの正極に接続され、インダクタの一端はバッテリの負極に接続される。
【０００３】
上記スイッチング素子は、半導体集積回路で構成される制御部によりオン／オフ制御される。制御部は、動作電圧を入力するＶＣＣ端子と、基準電位を入力するＧＮＤ端子と、スイッチング素子の制御信号を出力する制御端子とを有している。ＧＮＤ端子はバッテリの負極に接続される。
【０００４】
スイッチング素子としては、通常、ＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）が用いられ、より詳しくは、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴよりも価格およびオン抵抗等の性能に優れるＮ型ＭＯＳＦＥＴが用いられる。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴを用いる場合、ドレイン端子がバッテリの正極と接続され、ソース端子がインダクタを介して接地される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３４０４３２号公報
【特許文献２】中国実用新案２０２００５０３４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、ＺＥＴＡ型コンバータでは、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴとバッテリの負極（接地電位）との間にインダクタが設けられており、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのソース端子の電位とバッテリの負極の電位（接地電位）とが異なる。このため、ハイサイドドライブ方式によりＮ型ＭＯＳＦＥＴを駆動する必要がある。しかしながら、この場合、制御部は、ＧＮＤ端子の他に、ハイサイドドライブ用の基準電位を入力する端子が必要となる。このため、制御部として、２つの基準電位を扱うことが可能なように複雑な製造プロセスにより作製された高価な半導体チップを用いなければならない。よって、ハイサイドドライブ方式を採る場合、制御部のコストが増大するという問題がある。
【０００７】
これに対し、スイッチング素子としてＰ型ＭＯＳＦＥＴを使用する場合は、基準電位を入力するための端子を増やす必要がなく、制御部のコスト増を避けられる。しかしながら、一般的にＰ型ＭＯＳＦＥＴはコストの面からＮ型ＭＯＳＦＥＴに比べて不利である。また、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴはＮ型ＭＯＳＦＥＴに比べてオン抵抗の値が大きく、電力変換効率が低下するという問題もある。
【０００８】
本発明は、上記の技術的認識に基づいてなされたものであり、その目的は、ハイサイドドライブ方式を採らずにＮ型ＭＯＳＦＥＴを用いて構成することが可能であり、安価なＬＥＤドライバ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係るＬＥＤドライバ装置は、
バッテリの正極に接続される入力端子と、
接地される接地端子と、
ＬＥＤランプの一端に接続される出力端子と、
Ｎ型の電界効果トランジスタからなり、前記入力端子に一端が接続されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の他端に一端が接続され、前記接地端子に他端が接続された第１のインダクタと、
前記第１のインダクタの一端に一端が接続された第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサの他端に一端が接続され、前記出力端子に他端が接続された第２のインダクタと、
前記接地端子から前記第１のコンデンサの他端に向かう方向が順方向となるように、一端が前記接地端子に接続され他端が前記第１のコンデンサの他端に接続された第１の整流素子と、
基準電位を入力するＧＮＤ端子が前記スイッチング素子の前記他端に接続され、前記出力端子を流れる電流に基づいて前記スイッチング素子をオン／オフ制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、前記ＬＥＤドライバ装置において、
前記スイッチング素子の他端に一端が接続された第２のコンデンサと、
前記入力端子から前記第２のコンデンサの他端に向かう方向が順方向となるように、一端が前記入力端子に接続され他端が前記第２のコンデンサの他端に接続された第２の整流素子と、
前記制御部の動作電圧を入力するＶＣＣ端子に一端が接続され前記第２のコンデンサの他端に他端が接続され、前記第２のコンデンサの他端の電圧を前記制御部の動作電圧範囲内の電圧に降圧する降圧部と、
をさらに備えてもよい。
【００１１】
また、前記ＬＥＤドライバ装置において、
前記スイッチング素子の他端に一端が接続され、前記ＶＣＣ端子に他端が接続された第２のコンデンサと、
前記第１のコンデンサの他端から前記第２のコンデンサの他端に向かう方向が順方向となるように、一端が前記第１のコンデンサの他端に接続され他端が前記第２のコンデンサの他端に接続された第２の整流素子と、
前記入力端子に一端が接続され前記ＶＣＣ端子に他端が接続され、前記ＶＣＣ端子の電圧が所定の閾値に達するまでの間、前記入力端子と前記ＶＣＣ端子を接続する起動部と、をさらに備えてもよい。
【００１２】
また、前記ＬＥＤドライバ装置において、
前記起動部は、
一端が前記入力端子に接続され、他端が前記ＶＣＣ端子に接続された第１のスイッチング素子と、
一端が抵抗を介して前記入力端子に接続されるとともに前記第１のスイッチング素子のゲート端子に接続され、他端が接地された第２のスイッチング素子と、
前記ＶＣＣ端子の電圧と前記バッテリの電圧を入力し、前記ＶＣＣ端子の電圧が前記バッテリの電圧以上となった場合に前記第２のスイッチング素子のゲート端子にオン信号を出力する比較器と、
を有するようにしてもよい。
【００１３】
また、前記ＬＥＤドライバ装置において、
前記第１のコンデンサの電圧を検出する電圧検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１のコンデンサの電圧を、定常動作時における前記出力端子の電圧として前記スイッチング素子の制御を行うようにしてもよい。
【００１４】
また、前記ＬＥＤドライバ装置において、
前記電圧検出部は、直列接続された第１の抵抗および第２の抵抗を有し、前記直列接続された第１および第２の抵抗の一端は前記第１のコンデンサの一端に接続され、前記直列接続された第１および第２の抵抗の他端は前記第１のコンデンサの他端に接続され、前記第１の抵抗および前記第２の抵抗の接続点の電圧を出力するようにしてもよい。
【００１５】
また、前記ＬＥＤドライバ装置において、
前記第２のインダクタの他端と接地との間には、コンデンサが設けられていないようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るＬＥＤドライバ装置では、制御部のＧＮＤ端子がスイッチング素子の他端に接続されているため、スイッチング素子の他端と制御部のＧＮＤ端子が同じ電位となる。このため、制御部はハイサイドドライブ方式を採らずに、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのスイッチング素子を駆動することができる。
【００１７】
よって、本発明によれば、ハイサイドドライブ方式を採らずＮ型ＭＯＳＦＥＴを用いて構成することが可能であり、安価なＬＥＤドライバ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１の概略的な構成を示す図である。
【図２】ＬＥＤドライバ装置１の降圧部２３の一例を示す回路図である。
【図３】ＬＥＤドライバ装置１の各種電圧の時間波形を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１Ａの概略的な構成を示す図である。
【図５】ＬＥＤドライバ装置１Ａの起動部３３の一例を示す回路図である。
【図６】ＬＥＤドライバ装置１Ａの各種電圧の時間波形を示す図である。
【図７】実施形態に係る電圧検出部４０の一例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態に係るＬＥＤドライバ装置について説明する。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、同一符号の構成要素の詳しい説明は繰り返さない。
【００２０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１は、バッテリＢから入力した直流電力を変換して、複数の直列接続されたＬＥＤ素子を有するＬＥＤランプＬに所定の電流を供給するものである。ＬＥＤドライバ装置１は、ＺＥＴＡ型コンバータをベースとしている。
【００２１】
ＬＥＤドライバ装置１は、図１に示すように、入力端子１１と、接地端子１２と、出力端子１３と、スイッチング素子２と、インダクタ３と、コンデンサ４と、インダクタ５と、整流素子６と、制御部７とを備えている。以下、各構成要素について詳しく説明する。
【００２２】
入力端子１１および接地端子１２はそれぞれバッテリＢの正極および負極に接続される。なお、接地端子１２は接地されてもよい。出力端子１３は、ＬＥＤランプＬのアノード端子Ｌａに接続される。なお、ＬＥＤランプＬのカソード端子Ｌｃは接地される。
【００２３】
スイッチング素子２は、Ｎ型の電界効果トランジスタ（Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ）からなり、入力端子１１に一端が接続されている。より詳しくは、スイッチング素子２のドレイン端子が入力端子１１に接続され、ソース端子がインダクタ３およびコンデンサ４に接続されている。
【００２４】
インダクタ３は、スイッチング素子２のソース端子に一端が接続され、接地端子１２に他端が接続されている。コンデンサ４は、インダクタ３の一端に一端が接続され、インダクタ５の一端に他端が接続されている。インダクタ５は、コンデンサ４の他端に一端が接続され、出力端子１３に他端が接続されている。
【００２５】
整流素子６は、例えばダイオードであり、アノードが接地端子１２に接続され、カソードがコンデンサ４の他端およびインダクタ５の一端に接続されている。整流素子６はスイッチング素子であってもよい。したがって、より一般的に言えば、整流素子６は、接地端子１２からコンデンサ４の他端に向かう方向が順方向となるように、一端が接地端子１２に接続され他端がコンデンサ４の他端に接続された素子である。
【００２６】
制御部７は、半導体集積回路として構成されており、ＶＣＣ端子７ａ、ＧＮＤ端子７ｂおよび制御端子７ｃを有する。ＶＣＣ端子７ａは動作電圧を入力するための端子であり、降圧部２３に接続されている。ＧＮＤ端子７ｂは、基準電位を入力するための端子であり、スイッチング素子２のソース端子に接続されている。即ち、制御部７のＧＮＤ端子７ｂは、フローティング接続されている。制御端子７ｃは、スイッチング素子２のゲート端子に接続され、スイッチング素子２をオン／オフするための制御信号を出力する。なお、制御部７は、出力電流（出力端子１３を流れる電流）をモニタするための端子（図示せず）も有している。
【００２７】
制御部７は、出力電流に基づいてスイッチング素子２をオン／オフ制御する。例えば、制御部７は出力電流に基づいて、スイッチング素子２をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御する。これにより、所定の直流電流が出力端子１３からＬＥＤランプＬに供給される。
【００２８】
なお、ＬＥＤドライバ装置１は、ＺＥＴＡ型コンバータをベースとしているが、図１に示すように、出力コンデンサが設けられていないことが好ましい（出力コンデンサレス構成）。即ち、インダクタ５の他端と接地との間には、コンデンサが設けられていないことが好ましい。これにより、ＬＥＤドライバ装置１は、より高速の応答が可能となる。このため、例えば、ＬＥＤランプＬ内のＬＥＤ素子の直列数（点灯数）が変化した場合（負荷が急変した場合）であっても、負荷急変による影響を受け難く、出力電流を一定に供給することができる。
【００２９】
上記のように本実施形態では制御部７のＧＮＤ端子７ｂがスイッチング素子２のソース端子に接続されている。このため、従前のように制御部７のＶＣＣ端子７ａを入力端子１１に接続しても、制御部７を動作させることはできない。そこで、ＬＥＤドライバ装置１は制御部７に動作電圧を供給するための構成を有している。次に、この構成について詳しく説明する。なお、本実施形態では、入力端子１１の電圧（以下、「入力電圧」ともいう。）Ｖｉｎは、制御部７の動作電圧範囲の下限値よりも高いものとする。
【００３０】
制御部７に動作電圧を供給するために、ＬＥＤドライバ装置１は、図１に示すように、コンデンサ２１と、整流素子２２と、降圧部２３とをさらに備えている。
【００３１】
コンデンサ２１は、スイッチング素子２のソース端子に一端が接続され、降圧部２３に他端が接続されている。
【００３２】
整流素子２２は、例えばダイオードであり、アノードが入力端子１１に接続され、カソードが降圧部２３およびコンデンサ２１の他端に接続されている。整流素子２２はスイッチング素子であってもよい。したがって、より一般的に言えば、整流素子２２は、入力端子１１からコンデンサ２１の他端に向かう方向が順方向となるように、一端が入力端子１１に接続され、他端がコンデンサ２１の他端に接続された素子である。
【００３３】
降圧部２３は、制御部７のＶＣＣ端子７ａに一端が接続され、コンデンサ２１の他端に他端が接続されている。この降圧部２３は、コンデンサ２１の他端の電圧（即ち、接続点Ｎ１の電圧）を制御部７の動作電圧範囲内の電圧に降圧するように構成されている。
【００３４】
ここで、降圧部２３の一例について図２を参照して説明する。降圧部２３は、図２に示すように、バイポーラトランジスタ２４と、ツェナーダイオード２５と、抵抗２６とを有する。バイポーラトランジスタ２４は、接続点Ｎ１に接続されたコレクタ端子と、接続点Ｎ１に抵抗２６を介して接続されたベース端子と、ＶＣＣ端子７ａに接続されたエミッタ端子とを有する。ツェナーダイオード２５は、アノード端子が接地され、カソード端子がバイポーラトランジスタ２４のベース端子に接続されている。
【００３５】
次に、上記構成のＬＥＤドライバ装置１の動作について説明する。なお、制御部７が動作する前の状態では、スイッチング素子２はオフ状態であり、インダクタ３は単なる導線とみなせる。
【００３６】
まず、バッテリＢがＬＥＤドライバ装置１に接続されると、入力電圧Ｖｉｎによりコンデンサ２１が充電され、それに伴って接続点Ｎ１の電圧は上昇する。
【００３７】
接続点Ｎ１の電圧が所定値になると、抵抗２６を介してバイポーラトランジスタ２４に所定のベース電流が流れ、バイポーラトランジスタ２４はオン状態となる。ツェナーダイオード２５の両端の電圧は一定に保たれる。その結果、制御部７のＶＣＣ端子７ａの電圧は、入力電圧Ｖｉｎよりも低い、Ｖｚ−Ｖｂｅとなる。ここで、Ｖｚはツェナーダイオード２５の両端の電圧であり、Ｖｂｅはバイポーラトランジスタ２４のベース−エミッタ間の電圧である。電圧Ｖｚ−Ｖｂｅは制御部７の動作電圧範囲内の電圧である。このようにして制御部７に電圧が供給されることで制御部７は動作を開始する。
【００３８】
その後、制御部７によりスイッチング素子２がオン／オフ制御されるに伴い、接続点Ｎ１の電圧ＶＮ１は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、入力電圧Ｖｉｎよりも高い、Ｖｉｎ＋Ｖｏまで上昇する。ここで、Ｖｏは、出力電圧（出力端子１３の電圧）である。この状態においても、ＶＣＣ端子７ａの電圧はＶｚ−Ｖｂｅである。なお、前述のように接続点Ｎ１と入力端子１１との間には整流素子２２が設けられているため、コンデンサ２１からバッテリＢに電流は逆流しない。
【００３９】
制御部７によるスイッチング制御が始まると、ＧＮＤ端子７ｂの電圧ＶＧＮＤは、図３（ｃ）に示すように、スイッチング素子２のオン／オフに合わせてＶｉｎと−Ｖｏの間を振動する。より詳しくは、電圧ＶＧＮＤは、スイッチング素子２がオン状態のときＶｉｎとなり、オフ状態のとき−Ｖｏとなる。
【００４０】
上記のように、ＬＥＤドライバ装置１では、制御部７のＧＮＤ端子７ｂがフローティング接続されている。即ち、制御部７のＧＮＤ端子７ｂは、接地端子１２ではなく、スイッチング素子２のソース端子に接続されている。これにより、スイッチング素子２のソース端子とＧＮＤ端子７ｂが同じ電位となる。このため、制御部７は、ハイサイドドライブ方式を採らずに、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴのスイッチング素子２を駆動することができる。また、ハイサイドドライブ方式を採らないため、基準電位を入力する端子を増やす必要がなく、制御部７のコスト増を避けることができる。
【００４１】
したがって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴよりも高価なＰ型ＭＯＳＦＥＴや、複数の基準電位を入力可能な高価な制御部を使用しなくとも、ＺＥＴＡ型コンバータベースのＬＥＤドライバ装置を構成することができる。また、スイッチング素子および制御部のコストを抑制することで、安価なＬＥＤドライバ装置を提供することができる。
【００４２】
上記のように、第１の実施形態によれば、ハイサイドドライブ方式を採らずにＮ型ＭＯＳＦＥＴを用いてＬＥＤドライバ装置を構成することが可能であり、安価なＬＥＤドライバ装置を提供することができる。
【００４３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１Ａについて説明する。第１の実施形態との相違点の一つは、制御部７に動作電圧を供給するための構成である。以下、第１の実施形態との相違点を中心に第２の実施形態について説明する。
【００４４】
なお、第２の実施形態では、ＬＥＤドライバ装置１Ａの入力電圧（入力端子１１の電圧）Ｖｉｎ、および出力電圧（出力端子１３の電圧）Ｖｏの定常値（定常動作時の値）は制御部７の動作電圧範囲の下限値よりも高く、また、出力電圧Ｖｏは入力電圧Ｖｉｎよりも高いものとする。
【００４５】
ＬＥＤドライバ装置１Ａは、図４に示すように、入力端子１１と、接地端子１２と、出力端子１３と、スイッチング素子２と、インダクタ３と、コンデンサ４と、インダクタ５と、整流素子６と、制御部７とを備えている。これらの構成要素は第１の実施形態と同様であるので詳しい説明は省略する。第２の実施形態においても、制御部７のＧＮＤ端子７ｂはフローティング接続されている。
【００４６】
制御部７に動作電圧を供給するために、ＬＥＤドライバ装置１Ａは、図４に示すように、コンデンサ３１と、整流素子３２と、起動部３３とをさらに備えている。
【００４７】
コンデンサ３１は、スイッチング素子２のソース端子に一端が接続され、ＶＣＣ端子７ａに他端が接続されている。
【００４８】
整流素子３２は、例えばダイオードであり、アノードがコンデンサ４の他端（接続点Ｎ２）に接続され、カソードが起動部３３およびコンデンサ３１の他端に接続されている。整流素子３２はスイッチング素子であってもよい。したがって、より一般的に言えば、整流素子３２は、コンデンサ４の他端からコンデンサ３１の他端に向かう方向が順方向となるように、一端がコンデンサ４の他端に接続され他端がコンデンサ３１の他端に接続された素子である。この整流素子３２は、後述するように、コンデンサ３１を充電するために設けられている。
【００４９】
起動部３３は、入力端子１１に一端が接続され、ＶＣＣ端子７ａに他端が接続されている。この起動部３３は、ＶＣＣ端子７ａの電圧（即ち、接続点Ｎ１の電圧）が所定の閾値（例えばバッテリＢの電圧）に達するまでの間、入力端子１１とＶＣＣ端子７ａを接続することで、ＶＣＣ端子７ａに入力電圧Ｖｉｎを供給するように構成されている。さらに、起動部３３は、接続点Ｎ１の電圧が所定の閾値に達すると、入力端子１１とＶＣＣ端子７ａ間を絶縁するように構成されている。
【００５０】
ここで、起動部３３の一例について説明する。起動部３３は、図５に示すように、スイッチング素子３４と、スイッチング素子３５と、比較器３６と、抵抗３７，３８，３９とを有する。
【００５１】
スイッチング素子３４は、例えばＮ型ＭＯＳＦＥＴであり、ドレイン端子が抵抗３８を介して入力端子１１に接続され、ソース端子が接続点Ｎ１（ＶＣＣ端子７ａ）に接続されている。また、スイッチング素子３４のゲート端子は抵抗３７を介して入力端子１１に接続されている。なお、抵抗３８は、ＶＣＣ端子７ａに供給される電圧レベルを調整するためのものであり、必須の構成ではない。
【００５２】
スイッチング素子３５は、例えばＮ型ＭＯＳＦＥＴであり、ドレイン端子が抵抗３７を介して入力端子１１に接続されるとともにスイッチング素子３４のゲート端子にも接続されている。スイッチング素子３５のソース端子は接地されている。例えば当該ソース端子は接地端子１２に接続される。また、スイッチング素子３５のゲート端子は比較器３６の出力端子に接続されている。
【００５３】
比較器３６は、接続点Ｎ１（ＶＣＣ端子７ａ）に接続された第１の入力端子（＋）と、参照電圧Ｖｒｅｆに接続された第２の入力端子（−）と、スイッチング素子３５のゲート端子に接続された出力端子とを有する。ここで、第２の入力端子に入力される参照電圧は、例えばバッテリＢの電圧である。この場合、比較器３６の第２の入力端子は入力端子１１に接続されてもよい。
【００５４】
比較器３６は、ＶＣＣ端子７ａの電圧と参照電圧Ｖｒｅｆを入力し、ＶＣＣ端子７ａの電圧が参照電圧以上となった場合にスイッチング素子３５のゲート端子にオン信号を出力する。スイッチング素子３５は比較器３６からオン信号を受けるとオン状態になる。
【００５５】
抵抗３９は、スイッチング素子３５のゲート端子に一端が接続され、他端が接地されている。この抵抗３９を設けることで、ＬＥＤドライバ装置１Ａの起動時にスイッチング素子３５がオフ状態であるようにすることができる。
【００５６】
次に、上記構成のＬＥＤドライバ装置１Ａの動作について説明する。なお、制御部７が動作する前の状態では、スイッチング素子２はオフ状態であり、インダクタ３は単なる導線とみなせる。
【００５７】
まず、バッテリＢがＬＥＤドライバ装置１Ａに接続されると、スイッチング素子３４のゲート端子に電圧が印加されてスイッチング素子３４がオン状態となり、入力端子１１と接続点Ｎ１が接続される。コンデンサ３１が入力電圧Ｖｉｎにより充電され、それに伴って接続点Ｎ１の電圧は上昇する。
【００５８】
その後、接続点Ｎ１の電圧が制御部７の動作電圧範囲の下限値以上になると、制御部７は動作を開始する。制御部７によりスイッチング素子２がオン／オフ制御されるに伴い、接続点Ｎ２の電圧は上昇し、コンデンサ３１は整流素子３２を介して接続点Ｎ２の電圧により充電される。その結果、図６（ａ），（ｂ）に示すように、接続点Ｎ１の電圧ＶＮ１は出力電圧Ｖｏまで上昇する。
【００５９】
電圧ＶＮ１の上昇過程において、電圧ＶＮ１が参照電圧Ｖｒｅｆ以上となったとき、比較器３６はオン信号を出力し、スイッチング素子３５はオン状態となる。スイッチング素子３５がオン状態になると、スイッチング素子３４のゲート端子の電圧が低下し、スイッチング素子３４はオフ状態となる。これにより、接続点Ｎ１は入力端子１１から電気的に切り離される。接続点Ｎ１が入力端子１１から電気的に切り離された後は、出力電圧Ｖｏにほぼ等しい電圧がＶＣＣ端子７ａに供給されるため、制御部７は動作を継続することが可能である。電圧ＶＮ１が参照電圧Ｖｒｅｆを下回った場合には、接続点Ｎ１は再度入力端子１１に接続されるため、制御部７は動作を継続することが可能である。
【００６０】
なお、比較器３６としてヒステリシス特性を有する比較器を用いることにより、電圧ＶＮ１が制御部７の動作電圧範囲の下限値を下回らない限り、スイッチング素子３５にオフ信号を出力せず、接続点Ｎ１と入力端子１１の絶縁状態を維持するようにしてもよい。
【００６１】
制御部７によるスイッチング制御が始まると、ＧＮＤ端子７ｂの電圧ＶＧＮＤは第１の実施形態のときと同様、図６（ｃ）に示すように、スイッチング素子２のオン／オフに合わせてＶｉｎと−Ｖｏの間を振動する。図６（ｄ）は、接続点Ｎ２の電圧ＶＮ２の時間波形を示している。この図からわかるように、接続点Ｎ２の電圧ＶＮ２は、スイッチング素子２のオン／オフに合わせてＶｉｎ＋Ｖｏと−ＶＦの間を振動する。ここで、ＶＦは整流素子６の順方向降下電圧である。
【００６２】
上記のように、第２の実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１Ａでは、制御部７のＧＮＤ端子７ｂは、スイッチング素子２のソース端子に接続されている。このため、第１の実施形態において述べたように、ハイサイドドライブ方式を採らずにＮ型ＭＯＳＦＥＴを用いて構成することが可能であり、安価なＬＥＤドライバ装置を提供することができる。
【００６３】
（出力電圧の検出）
ＬＥＤドライバ装置の制御においては、過電圧保護等のために出力電圧Ｖｏをモニタする必要がある。しかしながら、上述の第１および第２の実施形態においては、ＧＮＤ端子７ｂの電位がフローティングとなるため、制御部７により出力電圧を検出することは容易でない。一方、ＺＥＴＡ型コンバータにおいては定常動作時、コンデンサ４の電圧が出力電圧Ｖｏにほぼ等しくなるという特性を有する。
【００６４】
そこで、図７に示すように、ＬＥＤドライバ装置１，１Ａは、コンデンサ４の電圧を検出する電圧検出部４０をさらに備えるようにしてもよい。この電圧検出部４０は、例えば直列接続された抵抗により構成される。この場合、電圧検出部４０は、図７に示すように、直列接続された抵抗４１および抵抗４２を有する。直列接続された抵抗４１，４２の一端はコンデンサ４の一端に接続され、他端はコンデンサ４の他端に接続される。電圧検出部４０は、コンデンサ４の電圧を示す値として、抵抗４１および抵抗４２の接続点Ｎ３の電圧を制御部７の電圧検出端子７ｄに出力する。
【００６５】
制御部７は、電圧検出端子７ｄを介して電圧検出部４０から受信した電圧に基づいてコンデンサ４の電圧を把握する。そして、制御部７は、コンデンサ４の電圧を、定常動作時における出力端子１３の電圧Ｖｏとしてスイッチング素子２の制御を行う。これにより、ＺＥＴＡ型コンバータの特性を利用して、定常動作時における出力電圧Ｖｏを簡易に検出することができる。
【００６６】
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１，１Ａ  ＬＥＤドライバ装置
２  スイッチング素子
３  インダクタ
４  コンデンサ
５  インダクタ
６  整流素子
７  制御部
７ａ  ＶＣＣ端子
７ｂ  ＧＮＤ端子
７ｃ  制御端子
７ｄ  電圧検出端子
１１  入力端子
１２  接地端子
１３  出力端子
２１  コンデンサ
２２  整流素子
２３  降圧部
２４  バイポーラトランジスタ
２５  ツェナーダイオード
２６  抵抗
３１  コンデンサ
３２  整流素子
３３  起動部
３４，３５  スイッチング素子
３６  比較器
３７，３８，３９  抵抗
４０  電圧検出部
４１，４２  抵抗
Ｂ  バッテリ
Ｌ  ＬＥＤランプ
Ｌａ  アノード端子
Ｌｃ  カソード端子
Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３  接続点
Ｖｒｅｆ  参照電圧
【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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【図７】
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