(57)【要約】【課題】  充電時にスイッチの入力電圧を小さくして耐圧及びサイズを小さくし、放電時に電流経路が降圧レギュレータを通らないようにして降圧レギュレータのトランジスタの抵抗による出力の電圧降下を少なくするＬＥＤ駆動用電源回路及びその駆動方法を提供する。【解決手段】  降圧レギュレータ２と、その出力電圧ＶＲＥＧによって充電し、電源電圧ＶＩＮによって放電することで生ずる昇圧電圧を出力端子に供給する昇圧回路部３とを有する。昇圧回路部は、出力端子と降圧レギュレータとの間に直列に接続されるスイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２と、電源と接地との間に直列に接続されるスイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４と、コンデンサＣとを有する。更に電源回路は電源端子１と出力端子４とを直列的に１つのＭＯＳトランジスタ（Ｐ１）で構成されるスイッチ７を介して接続する電流経路を有する。【選択図】  図１
2009118698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源が接続される電源端子と、前記電源端子から入力される電源電圧を降圧する降圧レギュレータと、前記降圧レギュレータの出力電圧から容量素子の充放電を利用してＬＥＤ駆動用昇圧電圧を生成する昇圧回路と、前記電源端子と前記昇圧回路の出力端子とを直列的に１つのＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチを介して接続する電流経路とを具備したことを特徴とするＬＥＤ駆動用電源回路。
【請求項２】
昇圧率１倍のモード時には、前記スイッチをオンさせることにより前記電流経路を介して前記電源電圧を前記出力端子に供給し、昇圧モード時には、前記容量素子の一端を前記降圧レギュレータの出力端に接続し、他端を低電位側に接続することにより前記容量素子を充電させ、一端を前記電源端子に接続し、他端を前記出力端子に接続することにより前記容量素子を放電させ、この放電によって前記出力端子から昇圧された電圧を出力させることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動用電源回路。
【請求項３】
外部電源が接続される電源端子と、前記電源端子から入力される電源電圧を降圧する降圧レギュレータと、出力端子と前記降圧レギュレータの出力端との間に直列に接続される第１及び第２のスイッチ、前記電源端子と接地との間に直列に接続された第３及び第４のスイッチ、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの接続点と前記第３のスイッチと前記第４のスイッチとの接続点間に接続されるコンデンサを有し、前記降圧レギュレータの降圧出力電圧を昇圧する昇圧回路と、前記電源端子と前記昇圧回路の出力端子とを直列的に１つのＭＯＳトランジスタで構成される第５のスイッチを介して接続する電流経路とを具備したことを特徴とするＬＥＤ駆動用電源回路。
【請求項４】
昇圧率１倍のモード時には、前記第５のスイッチをオンさせることにより前記電流経路を介して前記電源電圧を前記出力端子に供給し、昇圧モード時には、前記第１及び第４のスイッチをオンさせることにより前記降圧レギュレータ出力によって、前記コンデンサを充電させ、前記第２及び第３のスイッチをオンさせることにより前記コンデンサを放電させ、この放電によって前記出力端子から昇圧された電圧を出力させることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ駆動用電源回路。
【請求項５】
前記ＭＯＳトランジスタと前記電源端子との間に第１の制御スイッチ及び前記ＭＯＳトランジスタと前記出力端子との間に第２の制御スイッチを設け、当該第１及び第２の制御スイッチにより、前記ＭＯＳトランジスタの基板電圧を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のＬＥＤ駆動用電源回路。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のＬＥＤ駆動用電源回路を駆動する際に、前記電源端子から前記昇圧回路を経由して前記出力端子に流れる電流を流してから、所定の時間経過後に前記電流経路に電流を流すことを特徴とするＬＥＤ駆動用電源回路の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、降圧レギュレータに含まれる抵抗成分等による電圧降下を少なくする昇圧回路を用いたＬＥＤ駆動用電源回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＬＥＤ駆動用電源回路では、特許文献１に回路に流れる突入電流や消費電流を抑えた電源回路が開示されている。このＬＥＤ駆動用電源回路は、チャージポンプ回路の前段に降圧レギュレータが接続される構成を有しており、昇圧率制御回路が、チャージポンプ回路の昇圧率を１倍に設定し、ショートモードを実現するとき、チャージポンプ回路の内部の経路を短絡するとともに、第１トランジスタを完全にオンさせる。その結果、リチウムイオン電池の電池電圧からチャージポンプ回路へ突入電流が発生する。そこで、第１トランジスタをゆっくりオンさせるよう定電流回路を動作させる。さらに、ショートモードを実現するときに発振回路や演算増幅器の動作を停止させる。
【０００３】
図８は、従来のＬＥＤ駆動用の電源回路において、チャージポンプ回路の前段に降圧レギュレータが接続される構成（特許文献１参照）を説明している。電源回路は、電源１０１から供給される入力電圧ＶＩＮを設定された昇圧率で昇圧するチャージポンプ回路１０２、チャージポンプ回路１０２への入力電圧ＶＩＮを定電圧化するための降圧レギュレータ１０３、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２及び出力電圧を充電するコンデンサＣを備える。降圧レギュレータ１０３は、基準電圧源１０５からの基準電圧（Ｖｒｅｆ）１０５及び出力端子１０４からの帰還電圧を比較する演算増幅器１２１と、演算増幅器１２１の出力がゲートに接続されたＭＯＳトランジスタ１２２とを備えている。演算増幅器１２１の第１の入力（＋）は、出力端子１０４と接地（ＧＮＤ）との間に接続された分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２間に接続され、そこから帰還電圧が供給される。演算増幅器１２１の第２の入力（−）には、基準電圧Ｖｒｅｆが供給される。ＭＯＳトランジスタ１２２の一端には、入力電圧ＶＩＮが接続され、他端にはチャージポンプ回路部１０２の入力が接続され、チャージポンプ回路部１０２の出力が出力端子１０４に接続される。コンデンサＣは、チャージポンプ回路１０２の出力と出力端子１０４との接続点に一端が接続され、他端が分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２間と演算増幅器１２１の第１の入力との間の接続点に接続されている。
【０００４】
チャージポンプ回路部１０２は、内部に設けられたスイッチのオン／オフ動作により昇圧用コンデンサを選択的に充放電して、入力電圧ＶＩＮを設定された昇圧率で昇圧して、出力電圧Ｖｏｕｔを出力する昇圧回路である。演算増幅器１２１は、基準電圧源１０５からの基準電圧Ｖｒｅｆと出力端子からの帰還電圧とを大小比較し、その誤差電圧に応じてＭＯＳトランジスタ１２２を制御する。これにより降圧レギュレータ１２１は、入力電圧ＶＩＮを調整して、目標電圧値に安定化し、チャージポンプ回路部１２２に供給する。これにより、出力端子からの帰還電圧と基準電圧Ｖｒｅｆの差が０になるように制御でき、チャージポンプ回路部１２２は、入力電圧ＶＩＮを目標電圧値に定電圧化して出力電圧Ｖｏｕｔを得る。
この図８に示すＬＥＤ駆動用電源回路は、充放電用のスイッチング素子のオン抵抗や前段に接続される回路（降圧レギュレータ）のトランジスタ抵抗等のために電圧降下が発生し、設定された昇圧比に対して所望の出力電圧が得られないという問題があった。また、従来の電源回路は、スイッチング素子のサイズが大きくなることによって回路規模が大きくなってしまうという問題があった。
【特許文献１】特開２００５−３１８７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示される公知例では、充電時及び放電時に共に降圧レギュレータを利用し降圧電圧を使用している。また、昇圧率が１倍のときは、電源電圧をそのまま用いるショートモードである。この場合も降圧レギュレータは用いており、降圧電圧を１．０倍にする。昇圧率が１．５倍の時は、電源電圧をレギュレータレートし、その降圧電圧を１．５倍にする。いずれの場合でも回路に流れる突入電流や消費電流を抑えるものの、降圧レギュレータのトランジスタを経由するので、その抑えは十分ではなかった。
本発明は、以上のような問題を解決するためになされたものであり、放電経路に存在するスイッチング素子（スイッチを構成するトランジスタ）を減らして出力インピーダンスを小さくしたＬＥＤ駆動用電源回路及びその駆動方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のＬＥＤ駆動用電源回路は、外部電源が接続される電源端子と、前記電源端子から入力される電源電圧を降圧する降圧レギュレータと、前記降圧レギュレータの出力電圧から容量素子の充放電を利用してＬＥＤ駆動用昇圧電圧を生成する昇圧回路と、前記電源端子と前記昇圧回路の出力端子とを直列的に１つのＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチを介して接続する電流経路とを具備したことを特徴としている。昇圧率１倍のモード時には、前記スイッチをオンさせることにより前記電流経路を介して前記電源電圧を前記出力端子に供給し、昇圧モード時には、前記容量素子の一端を前記降圧レギュレータの出力端に接続し、他端を低電位側に接続することにより前記容量素子を充電させ、一端を前記電源端子に接続し、他端を前記出力端子に接続することにより前記容量素子を放電させ、この放電によって前記出力端子から昇圧された電圧を出力させるようにしても良い。
【０００７】
また、本発明のＬＥＤ駆動用電源回路は、外部電源が接続される電源端子と、前記電源端子から入力される電源電圧を降圧する降圧レギュレータと、出力端子と前記降圧レギュレータの出力端との間に直列に接続される第１及び第２のスイッチ、前記外部電源と接地との間に直列に接続された第３及び第４のスイッチ、前記第１のスイッチの接続点と前記第３のスイッチと前記第４のスイッチとの接続点間に接続されるコンデンサを有し、前記降圧レギュレータの降圧出力電圧を昇圧する昇圧回路と、前記電源端子と前記昇圧回路の出力端子とを直列的に１つのＭＯＳトランジスタで構成される第５のスイッチを介して接続する電流経路とを具備したことを特徴としている。昇圧率１倍のモード時には、前記第５のスイッチをオンさせることにより前記電流経路を介して前記電源電圧を前記出力端子に供給し、昇圧モード時には、前記第１及び第４のスイッチをオンさせることにより前記降圧レギュレータ出力によって、前記コンデンサを充電させ、前記第２及び第３のスイッチをオンさせることにより前記コンデンサを放電させ、この放電によって前記出力端子から昇圧された電圧を出力させるようにしても良い。
【０００８】
前記ＭＯＳトランジスタと前記電源端子との間に第１の制御スイッチ及び前記ＭＯＳトランジスタと前記出力端子との間に第２の制御スイッチを設け、当該第１及び第２の制御スイッチにより、前記ＭＯＳトランジスタの基板電圧を制御するようにしても良い。
本発明のＬＥＤ駆動用電源回路の駆動方法は、前述のＬＥＤ駆動用電源回路を駆動する際に、前記電源端子から前記昇圧回路を経由して前記出力端子に流れる電流を流してから、所定の時間経過後に前記電流経路に電流を流すことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、１．０倍モード時には、降圧レギュレータを通らない電源端子、１つのＭＯＳトランジスタスイッチ及び出力端子を通る電流経路を利用するので、介在するスイッチング素子の数が少なく出力インピーダンスを低くすることが出来、また、昇圧回路を通る電流回路をも用いるので、更に出力インピーダンスを下げることが出来る。昇圧モード時には、前記電源端子、ＭＯＳトランジスタスイッチ及び出力端子を通る電流経路を通らず、充電時に従来と比べてスイッチング素子の入力電圧を小さくして耐圧及びサイズを小さくすることにより回路規模を小さく出来、放電時には電流経路が降圧レギュレータを通らないようにして、降圧レギュレータに含まれるスイッチング素子の抵抗等による出力の電圧降下を少なくすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、昇圧回路の前段に降圧レギュレータが接続される構成を基本的構成であり、ＬＥＤ駆動用電源回路は、電源端子から供給される入力電圧を設定された昇圧率で昇圧する昇圧回路、昇圧回路への入力電圧を定電圧化するための降圧レギュレータ、分圧抵抗及び出力電圧を充電するコンデンサを備え、更にこれらの構成に加えて、電源端子と昇圧回路の出力端子とを直列的に１つのＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチを介して接続する電流経路を付加したことを特徴としている。本発明は、このような構成により、放電経路に存在するスイッチング素子を減らして出力インピーダンスを小さくすることを可能にする。
以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１１】
まず、図１を参照して実施例１を説明する。
図１は、ＬＥＤ駆動用電源回路の回路図である。この実施例のＬＥＤ駆動用電源回路は、基準電圧Ｖｒｅｆと出力端子４からの帰還電圧に応じて電源１から供給された入力電圧ＶＩＮを降圧する降圧レギュレータ２と、降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧによって充電し、入力電圧ＶＩＮによって放電することで生ずる昇圧電圧ＶＯＵＴを出力端子４に供給する昇圧回路部３と、電源１と出力端子４とを直列に１つのＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチ７を介して接続された電流経路とを具備している。即ち、ＬＥＤ駆動用電源回路は、電源１から供給された入力電圧ＶＩＮを設定された昇圧率で昇圧する昇圧回路（チャージポンプ回路）部３、昇圧回路部３への入力電圧ＶＩＮを定電圧化するための降圧レギュレータ２、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２及び出力電圧ＶＯＵＴを充電するコンデンサＣ及び電源１と出力端子４間に形成された電流経路を遮断するスイッチ７を備えている。
【００１２】
降圧レギュレータ２は、演算増幅器２１と、演算増幅器２１の出力がゲートに接続されたＭＯＳトランジスタ２２とを備えている。演算増幅器２１は、基準電圧源５からの基準電圧Ｖｒｅｆ及び出力端子４からの帰還電圧を大小比較し、その誤差電圧に応じてＭＯＳトランジスタ２２を制御する。演算増幅器２１の第１の入力（＋）は、出力端子４と接地（ＧＮＤ）との間に直列接続された分圧抵抗Ｒ１とＲ２との接続点に接続され、そこから帰還電圧が供給される。演算増幅器２１の第２の入力（−）には、基準電圧Ｖｒｅｆが供給される。ＭＯＳトランジスタ２２の一端には、入力電圧ＶＩＮが接続され、他端には昇圧回路２の第１の入力が接続される。昇圧回路部３の出力は、電源回路の出力端子４に接続される。
コンデンサＣは、昇圧回路部３の出力と出力端子４との間の接続点に一端が接続され、他端が直列接続された分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との接続点及び演算増幅器２１の第１の入力（＋）間にある接続点に接続されている。昇圧回路部３は、内部に設けられたスイッチのオン／オフ動作により昇圧用コンデンサを選択的に充放電して、入力電圧ＶＩＮを設定された昇圧率で昇圧して出力電圧ＶＯＵＴを出力する昇圧回路である。
【００１３】
昇圧回路部３は、出力端子４と降圧レギュレータ２を構成するＰチャネルＭＯＳトランジスタ２２の出力端との間に直列に接続された第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２と、電源１と接地端との間に直列に接続された第３のスイッチＳＷ３及び第４のスイッチＳＷ４と、一端が第１のスイッチＳＷ１と第２のスイッチＳＷ２の接続点に接続されると共に他端が第３のスイッチＳＷ３と第４のスイッチＳＷ４との接続点に接続される昇圧用コンデンサＣ１とから構成されている。実施例では、これら第１乃至第４のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、ＭＯＳトランジスタから構成されている。降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧが入力される昇圧回路部３の第１の入力端は、第１のスイッチＳＷ１に接続され、電源１から供給される入力電圧ＶＩＮが入力される第２の入力端は、第３のスイッチＳＷ３に接続される。降圧レギュレータ２を構成する演算増幅器２１は、基準電圧源５からの基準電圧Ｖｒｅｆと出力端子４からの帰還電圧とを大小比較し、その差電圧に応じてＭＯＳトランジスタ２２を制御する。これにより降圧レギュレータ２は、入力電圧ＶＩＮを調整して、目標電圧値に安定化し、昇圧回路部３に供給する。これにより、出力端子４からの帰還電圧と基準電圧Ｖｒｅｆの差が０になるように制御でき、昇圧回路部３は、入力電圧ＶＩＮを目標電圧値に定電圧化して出力電圧ＶＯＵＴを得る。
【００１４】
このように、昇圧回路部３の前段に出力端子４からの帰還電圧に応じて電源１から供給された入力電圧ＶＩＮを降圧する降圧レギュレータ２が接続され、充電時のみ降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧが昇圧回路部３の昇圧用コンデンサＣ１に供給されるように構成されている。
昇圧回路部３に含まれるコンデンサＣ１は、降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧが一端に印加されることによって充電され、電源１からの入力電圧ＶＩＮが他端に印加されることによって放電される。充電時には、降圧レギュレータ２を構成するＭＯＳトランジスタ２２の出力端からの出力電圧ＶＲＥＧは、第１の入力端からオン状態の第１のスイッチＳＷ１を通って昇圧用コンデンサＣ１に充電される。この時、第２のスイッチＳＷ２及び第３のスイッチＳＷ３は、オフ状態であり、第４のスイッチＳＷ４は、オン状態である。放電時には、電源１から供給される入力電圧ＶＩＮは、第２の入力端からオン状態の第３のスイッチＳＷ３を通り、昇圧用コンデンサＣ１の充電電圧ＶＲＥＧを付加しオン状態の第２のスイッチＳＷ２を通って出力端子４から出力電圧ＶＯＵＴとして出力する。この出力は、例えば、白色ＬＥＤを発光させる電源として用いられる。この時、第１のスイッチＳＷ１及び第４のスイッチＳＷ４は、オフ状態にある。
【００１５】
電源１は、例えば、リチウム電池を用いると、３〜４．２Ｖ程度の電力を有する。白色ＬＥＤは、４．５〜５Ｖ程度で駆動するので、この電源回路は、必要に応じて電源電圧を昇圧して白色ＬＥＤを駆動する出力電圧ＶＯＵＴを生成する。電源が消耗した場合にもこの昇圧回路分を利用して適正な出力電圧ＶＯＵＴを出力する。昇圧回路部３において、昇圧比が２倍のときの出力は、ＶＲＥＧ＋ＶＩＮである。入力電圧ＶＩＮの上昇に伴って昇圧回路部３の出力が上がると降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧは減少するため、入力電圧ＶＩＮにかかわらず出力電圧ＶＯＵＴは、昇圧比に対して一定である。
【００１６】
この実施例における昇圧動作では、昇圧回路部の前段に接続される降圧レギュレータの出力電圧ＶＲＥＧで充電するため、従来例と比べてスイッチング素子の入力電圧が小さくなる。そのため、耐圧およびサイズを小さくすることができ、回路規模を小さくすることができる。放電時の電流経路は、降圧レギュレータを通らないため、降圧レギュレータに含まれるスイッチング素子の抵抗による出力の電圧降下を少なくすることが出来る。
次に１．０倍モード時の動作を説明する。この実施例では、電源端子と昇圧回路の出力端子とを直列的に１つのＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチを介して接続する電流経路を付加したことを特徴としている。即ち、ＶＩＮ→Ｐ１→ＶＯＵＴの第１の電流経路により、出力端子に電源電圧が供給される。通常、出力端子に１．０倍モード時の電圧を供給する電流経路には、レギュレータを通るなどして２つ以上のＭＯＳトランジスタが配置されているが、この実施例の第１の電流経路では１つのＭＯＳトランジスタが有るのみである。これにより、出力の低インピーダンスが実現された。また、上述の第１の電流経路に加えてＶＩＮ→ＶＲＥＧ→ＳＷ１→ＳＷ２→ＶＯＵＴの第２の電流経路も設定することが可能であり、これら第１の電流経路と第２の電流経路流回路とを同時に用いることで、更に出力インピーダンスを下げることが出来る。
【実施例２】
【００１７】
次に、図２乃至図５を参照して実施例２を説明する。
図２は、ＬＥＤ駆動用電源回路の回路図、図３乃至図５は、ＬＥＤ駆動用電源回路の充放電方法を説明する概略回路図及びこの電源回路に用いられるトランジスタのオンオフ（ＯＮ／ＯＦＦ）状態を説明する特性図である。
この実施例は、昇圧回路部の構成が実施例１とは相違する。この実施例のＬＥＤ駆動用電源回路は、基準電圧Ｖｒｅｆと出力端子４からの帰還電圧に応じて電源１から供給された入力電圧ＶＩＮを降圧する降圧レギュレータ２と、降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧによって充電し、入力電圧ＶＩＮによって放電することで生ずる昇圧電圧（出力電圧）ＶＯＵＴを出力端子４に供給する昇圧回路部６と、電源１と出力端子（ＶＯＵＴ）４とを直列に１つのＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチ８を介して接続された電流経路とを具備している。
ＬＥＤ駆動用電源回路は、電源１から供給された入力電圧ＶＩＮを設定された昇圧率で昇圧する昇圧回路部６、昇圧回路部６への入力電圧ＶＩＮを定電圧化するための降圧レギュレータ２、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２、出力電圧ＶＯＵＴを充電するコンデンサＣ及び電源１と出力端子４間に形成される電流経路を遮断するスイッチ８を備える。
【００１８】
降圧レギュレータ２、コンデンサＣ及びスイッチ８は、実施例１と同じ構成である。昇圧回路部６は、実施例１と同様に内部に設けられたスイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ９）のオン／オフ動作により昇圧用コンデンサＣ１、Ｃ２を選択的に充放電して、入力電圧ＶＩＮを設定された昇圧率で昇圧して出力電圧ＶＯＵＴを出力する昇圧回路である。昇圧回路部６は、電源１と出力端子４との間に複数並列接続（この実施例では２つの回路を用いる）された昇圧回路６１、６２から構成され、昇圧回路６１、６２間にはスイッチが設けられている（この実施例では第５のスイッチＳＷ５を用いる）ことを特徴としている。
【００１９】
第１の昇圧回路６１は、出力端子４と降圧レギュレータ２を構成するＭＯＳトランジスタ２２の出力端との間に直列に接続された第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２と、電源１と接地端との間に直列に接続された第３のスイッチＳＷ３及び第４のスイッチＳＷ４と、一端が第１のスイッチＳＷ１と第２のスイッチＳＷ２の接続点に接続されると共に他端が第３のスイッチＳＷ３と第４のスイッチＳＷ４との接続点に接続される昇圧用コンデンサＣ１とから構成されている。これら第１乃至第４のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、例えば、ＭＯＳトランジスタから構成されている。スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ７及びＳＷ８は、ＰＭＯＳトランジスタから構成され、それぞれＰ３〜Ｐ５、Ｐ６、Ｐ２で表示される。また、スイッチＳＷ５及びＳＷ９は、ＮＭＯＳトランジスタから構成され、それぞれＮ２、Ｎ１で表される。
【００２０】
電源１から供給される入力電圧ＶＩＮが入力される第１の昇圧回路６１の第２の入力端６４には、第３のスイッチＳＷ３（Ｐ３）が接続され、降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧが入力される第１の入力端６３には、第１のスイッチＳＷ１（Ｐ４）が接続される。第２の昇圧回路６２は、出力端子４とＭＯＳトランジスタ２２の出力端との間に直列に接続された第６のスイッチＳＷ６及び第７のスイッチＳＷ７（Ｐ６）と、電源１と接地端との間に直列に接続された第８のスイッチＳＷ８（Ｐ２）及び第９のスイッチＳＷ９（Ｎ１）と、一端が第６のスイッチＳＷ６と第７のスイッチＳＷ７（Ｐ６）の接続点に接続されると共に他端が第８のスイッチＳＷ８（Ｐ２）と第９のスイッチＳＷ９（Ｎ１）との接続点に接続される昇圧用コンデンサＣ２とから構成されている。入力電圧ＶＩＮが入力される第２の昇圧回路６２の第２の入力端６６には、第８のスイッチＳＷ８（Ｐ２）が接続され、出力電圧ＶＲＥＧが入力される第１の入力端６５は、第６のスイッチＳＷ６に接続される。
このように、昇圧回路部６の前段に出力端子４からの帰還電圧に応じて電源１から供給された入力電圧ＶＩＮを降圧する降圧レギュレータ２が接続され、充電時のみ降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧが昇圧回路部６の昇圧用コンデンサＣ１又はＣ２もしくは双方に供給されるように構成されている。
【００２１】
次に、この実施例のＬＥＤ駆動用電源回路の充放電方法について説明する。例えば、昇圧回路部に昇圧回路が２つ並列接続されている場合、各々第１〜第９のスイッチのオンオフ制御によって、１倍（ＶＲＥＧ）、１．５倍（１／２ＶＲＥＧ＋ＶＩＮ）等の出力を得ることができる。図３に示すように、出力が１倍（ＶＲＥＧ）モードの場合は、降圧レギュレータ２の出力（ＶＲＥＧ）を出力電圧ＶＯＵＴとする。
【００２２】
このＬＥＤ駆動用電源回路では、電源１と出力端子４とを直列に１つのＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチ８を介して接続された第１の電流経路、昇圧回路６内において、第１のスイッチＰ４、第２のスイッチＰ５をオン状態とし、他のスイッチはオフ状態に制御した降圧レギュレータ２の出力から出力端子３までの第２の電流経路がある。第１の電流経路は、ＶＩＮ→Ｐ１→ＶＯＵＴ、第２の電流経路は、ＶＩＮ→ＶＲＥＧ→Ｐ４→Ｐ５→ＶＯＵＴの経路で放電される（図３の矢印参照）。この実施例では、図３に示す様に、Ｐ１はオン（ＯＮ）、Ｐ４及びＰ５はオン（ＯＮ）、Ｐ２、Ｐ３、Ｎ１、Ｎ２はオフ（ＯＦＦ）の状態であり、この時、出力端子４から出力される。
出力が１倍モードの場合、降圧レギュレータ２は、単にスイッチとして作用する（例えば、ＶＩＮが２．７〜４．６Ｖで、ＶＯＵＴを４．９Ｖと設定した場合）。この場合、スイッチングがないので、出力電圧ＶＯＵＴにはリップルが発生しない。
【００２３】
次に、図４及び図５を参照して１．５倍（１／２ＶＲＥＧ＋ＶＩＮ）モードの充電方法及び放電方法を説明する。
図４は、出力が１．５倍（１／２ＶＲＥＧ＋ＶＩＮ）モードの充電方法を説明する概略回路図であり、図５は、出力が１．５倍モードの放電方法を説明する概略回路図である。充電経路は、第１のスイッチＰ４、第５のスイッチＮ２及び第９のスイッチＮ１をオン状態にし、昇圧回路６の他のスイッチ（Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６）をオフにする。このとき、図３の第１の電流経路をオフにするために、スイッチ８を常にオフにしておく。この充電方法により、充電用コンデンサＣ１、Ｃ２の容量に降圧レギュレータ２の出力電圧ＶＲＥＧの電圧まで充電される。その結果、コンデンサＣ１、Ｃ２には、各１／２ＶＲＥＧの電圧が充電される。第２のスイッチＰ５、第７のスイッチＰ６がオフとなりコンデンサＣ３の電荷だけで電流を供給する。そのため出力端子４の電圧が負荷電流により低下する（図４参照）。
【００２４】
放電経路は、第２のスイッチＰ５、第３のスイッチＰ３、第７のスイッチＰ６及び第８のスイッチＰ２をオン状態にし、昇圧回路６の他のスイッチをオフにする。この充電方法により、電源（ＶＩＮ）と出力端子４との間に第２のスイッチＰ５及び第３のスイッチＰ３を通る第１の電流経路（ＶＩＮ→Ｐ３→Ｃ２→Ｐ５→ＶＯＵＴ）と、第７のスイッチＰ６及び第８のスイッチＰ２を通る第２の電流経路（ＶＩＮ→Ｐ２→Ｃ１→Ｐ６→ＶＯＵＴ）の２つの経路が形成される。コンデンサＣ１、Ｃ２にはＶＲＥＧの電圧までチャージされ、それぞれ１／２ＶＲＥＧの電圧がかかる（図５参照）。
【００２５】
先に、発明者は充電時に従来と比べてスイッチング素子の入力電圧を小さくして耐圧及びサイズを小さくし、放電時に電流経路が降圧レギュレータを通らないようにして降圧レギュレータに含まれるスイッチング素子の抵抗による出力の電圧降下を少なくすることが可能なチャージポンプ方式電源回路を開発した（特願２００７−２２０６０６）。この電源回路は、ＬＥＤ駆動に用いられるものであり、図１、図２等に示される実施例１、２で説明される電源回路の先行技術である。この先行技術のＬＥＤ駆動用電源回路は、基準電圧Ｖｒｅｆと出力端子４からの帰還電圧に応じて電源電圧を降圧する降圧レギュレータ２と、降圧レギュレータの出力電圧ＶＲＥＧによって充電し、電源電圧ＶＩＮによって放電することで生ずる昇圧電圧を出力端子に供給する昇圧回路部３とを有する。昇圧回路部は、出力端子と降圧レギュレータとの間に直列に接続されるスイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２と、電源と接地との間に直列に接続されるスイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４と、第１のスイッチＳＷ１、ＳＷ２間と第２のスイッチＳＷ３、ＳＷ４間との間に接続されたコンデンサＣとを有する。
【００２６】
つまり、実施例１、２に係る電源回路は、前述した先行技術に、電源端子と出力端子との間を、ＭＯＳトランジスタからなるスイッチを介して接続してなる電流経路を付加して構成される。更に、実施例２では、スイッチ４及びスイッチ６を使用しないで電源回路を駆動することが出来る。したがって、図３乃至図５に示すように、ＭＯＳトランジスタ２２の出力端からスイッチＳＷ７までのスイッチ６を含む配線を不要にし、スイッチＳＷ３からＧＮＤまでのスイッチＳＷ４を含む配線を不要にすることができ、放電時の出力インピーダンスを更に小さくすることができると共にトランジスタを省略することができる結果、電源回路が搭載されたチップの縮小化が進んで省資源に資するものである。
【００２７】
以上、この実施例では、昇圧回路部の前段に接続される降圧レギュレータの出力電圧ＶＲＥＧで充電するため、従来例と比べてスイッチング素子の入力電圧が小さくなる。そのため、耐圧及びサイズを小さくすることができ、回路規模を小さくすることができる。放電時の電流経路は、降圧レギュレータを通らないため、降圧レギュレータに含まれるスイッチング素子の抵抗による出力の電圧降下を少なくすることが出来るレギュレータに含まれるスイッチング素子の抵抗による出力の電圧降下を少なくすることが可能になる。また、放電時の電圧降下を避ける構成であるため、昇圧比を可変する構成にしても出力の電圧降下を少なくすることが出来る。
【実施例３】
【００２８】
次に、図６を参照して実施例３を説明する。
図６は、出力が１．５倍モードの放電方法のソフトスタートを説明する概略回路図である。この実施例の駆動方法は、電源回路を駆動する際に、電源端子から昇圧回路を経由して出力端子に流れる電流を流してから、所定の時間経過後に、電源端子（ＶＩＮ）と出力端子（ＶＯＵＴ）との間を流れ、ＭＯＳトランジスタのスイッチを含む電流経路に電流を流すことを特徴としている。
突入電流を抑えるために、基準電圧安定後（実施例ではＥＮをオンしてから６２μｓｅｃ後）、初めに、第２の電流経路（ＶＩＮ→ＶＲＥＧ→Ｐ４→Ｐ５→ＶＯＵＴ）で電流を流し、その後（実施例では５００μｓｅｃ後）スイッチ８（Ｐ１）をオンして第１の電流経路に電流を流し込む。このような方法により、図６（ｂ）に示す様に、出力端子（ＶＯＵＴ）からの出力は徐々に所定の定常電圧に達する。この実施例で説明したソフトスタート動作は、実施例１、２の電源回路に適用することが出来る。
【実施例４】
【００２９】
次に、図７を参照して実施例４を説明する。
図７は、この実施例で説明するＬＥＤ駆動用電源回路を構成する電源端子／出力端子間をスイッチングするＭＯＳトランジスタからなるスイッチの概略回路図である。この実施例のＲＥＤ駆動用電源回路は、電源端子（ＶＩＮ）と出力端子ＶＯＵＴとを直列的にＰＭＯＳトランジスタ（Ｐ１）で構成されるスイッチ９を介して接続する電流経路を具備している。スイッチ９にはスイッチング作用を有するＰＭＯＳトランジスタ（Ｐ１）の他にトランジスタの基板電圧を制御する制御スイッチ１０、１１が設けられている。制御スイッチ１０、１１は、ゲート同士及び基板同志がそれぞれ接続された１対のＰＭＯＳトランジスタから構成され、制御スイッチ１０は、一端が電源端子（ＶＩＮ）に接続され、他端がＰＭＯＳトランジスタ（Ｐ１）の基板に接続され、制御スイッチ１１は、一端がＰＭＯＳトランジスタ（Ｐ１）の基板に接続され、他端が出力端子（ＶＯＵＴ）に接続さている。
【００３０】
制御スイッチ１０、１１のオンオフ（ＯＮ／ＯＦＦ）制御によって基板電圧を制御している。待機時には、ＰＭＯＳトランジスタ（Ｐ１）をオフにし、制御スイッチ１０をオンにし、制御スイッチ１１をオフにする。１．０倍モード動作時には、ＰＭＯＳトランジスタ（Ｐ１）をオンにし、制御スイッチ１０をオンにし、制御スイッチ１１をオフにする。１．５倍モード動作時には、ＰＭＯＳトランジスタ（Ｐ１）をオフにし、制御スイッチ１０をオフにし、制御スイッチ１１をオンにする。この実施例ではスイッチの基板電圧の影響を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例１に係るＬＥＤ駆動用電源回路の回路図。
【図２】実施例２に係るＬＥＤ駆動用電源回路の回路図。
【図３】図２のＬＥＤ駆動用電源回路の１．０倍モードの放電方法を説明する概略回路図及びこの電源回路に用いられるトランジスタのオンオフ（ＯＮ／ＯＦＦ）状態を説明する特性図。
【図４】図２のＬＥＤ駆動用電源回路の１．５倍モードの充電方法を説明する概略回路図及びこの電源回路に用いられるトランジスタのオンオフ（ＯＮ／ＯＦＦ）状態を説明する特性図。
【図５】図２のＬＥＤ駆動用電源回路の１．５倍モードの放電方法を説明する概略回路図及びこの電源回路に用いられるトランジスタのオンオフ（ＯＮ／ＯＦＦ）状態を説明する特性図。
【図６】実施例３に係るＬＥＤ駆動用電源回路の出力が１．５倍モードの放電方法のソフトスタートを説明する概略回路図。
【図７】実施例４に係るＬＥＤ駆動用電源回路を構成する電源端子及び出力端子間をスイッチングするＭＯＳトランジスタからなるスイッチを有する電流経路の概略回路図。
【図８】従来のＬＥＤ駆動用電源回路の回路図。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・電源    ２・・・降圧レギュレータ    ３、６・・・昇圧回路部
４・・・出力端子    ５・・・基準電圧源
７、８、９・・・スイッチ（ＭＯＳトランジスタ）
１０、１１・・・制御スイッチ    ２１・・・演算増幅器
２２・・・ＭＯＳトランジスタ
６１、６２・・・昇圧回路（チャージポンプ回路）
６３−６６・・・入力端
【図１】
2009118698.tif 000003
【図２】
2009118698.tif 000004
【図３】
2009118698.tif 000005
【図４】
2009118698.tif 000006
【図５】
2009118698.tif 000007
【図６】
2009118698.tif 000008
【図７】
2009118698.tif 000009
【図８】
2009118698.tif 000010