光源に電力を供給するための駆動回路
【課題】光源を駆動するための駆動回路を提供する。
【解決手段】複数の光源に電力を供給するための駆動回路が提供される。駆動回路は、電力コンバータと、複数のスイッチングレギュレータと、複数のスイッチングバランス制御器とを備える。電力コンバータは、入力電圧を受け取ると共に、光源に安定化電圧を提供するように動作可能である。スイッチングレギュレータは、光源の順方向電圧をそれぞれ調整するように動作可能である。スイッチングバランス制御器は、スイッチングレギュレータをそれぞれ制御するためにパルス変調信号を生成するように動作可能である。
【解決手段】複数の光源に電力を供給するための駆動回路が提供される。駆動回路は、電力コンバータと、複数のスイッチングレギュレータと、複数のスイッチングバランス制御器とを備える。電力コンバータは、入力電圧を受け取ると共に、光源に安定化電圧を提供するように動作可能である。スイッチングレギュレータは、光源の順方向電圧をそれぞれ調整するように動作可能である。スイッチングバランス制御器は、スイッチングレギュレータをそれぞれ制御するためにパルス変調信号を生成するように動作可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明による実施例は、光源を駆動するための駆動回路に関連する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置において、１つ以上の光源は、表示パネルを照らすために駆動回路によって駆動される。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）のバックライトを備えた液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）表示装置においては、ＬＣＤパネルを照らすために、ＬＥＤアレイが使用される。ＬＥＤアレイは、一般的に、２つ以上のＬＥＤストリングを備えると共に、各ＬＥＤストリングは、直列に接続された一群のＬＥＤを備える。各ＬＥＤストリングに関して、所望の光出力を達成するために必要とされる順方向電圧は、ＬＥＤダイの寸法、ＬＥＤダイの材料、ＬＥＤダイのロット間変動、及び温度によって異なり得る。従って、一定の明るさの所望の光出力を生成するために、各ＬＥＤストリングの順方向電圧は、各ＬＥＤストリングを貫流するＬＥＤ電流が実質的に同一となるように、調整されるべきである。図１及び図２で示されたように、２つの伝統的な方法がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１は、従来のＬＥＤ駆動回路“１００”の構成図を示す。ＬＥＤ駆動回路“１００”は、ＬＥＤストリング“１０８＿１，１０８＿２，．．．１０８＿ｎ”に電力を供給するために、入力ＤＣ電圧“Ｖｉｎ”を所望の出力ＤＣ電圧“Ｖｏｕｔ”に変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ“１０２”を備える。ＬＥＤストリング“１０８＿１，１０８＿２，．．．１０８＿ｎ”は、それぞれリニアＬＥＤ電流レギュレータ“１０６＿１，１０６＿２，．．．１０６＿ｎ”に直列に連結される。選択回路１０４は、電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿１，Ｒｓｅｎ＿２，．．．Ｒｓｅｎ＿ｎ”から監視信号を受け取ると共に、フィードバック信号を生成する。ＤＣ／ＤＣコンバータ“１０２”は、フィードバック信号に基づいて、出力ＤＣ電圧“Ｖｏｕｔ”を調整する。リニアＬＥＤ電流レギュレータ内の演算増幅器“１１０＿１，１１０＿２，．．．１１０＿ｎ”は、基準信号“ＲＥＦ”と電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿１，Ｒｓｅｎ＿２，．．．Ｒｓｅｎ＿ｎ”が提供する監視信号とをそれぞれ比較すると共に、リニアモード（linear mode）においてトランジスタ“Ｑ１，Ｑ２，．．．Ｑｎ”の抵抗値をそれぞれ調整するための制御信号を生成する。すなわち、従来のＬＥＤ駆動回路“１００”は、ＬＥＤストリング“１０８＿１，１０８＿２，．．．１０８＿ｎ”をそれぞれ貫流するＬＥＤ電流を調整するために、トランジスタ“Ｑ１，Ｑ２，．．．Ｑｎ”を、直線的に制御する。しかしながら、この解法は、トランジスタ“Ｑ１，Ｑ２，．．．Ｑｎ”によって生成されるより大きな量の熱に帰着し得る、比較的大きなＬＥＤ電流を必要とするシステムに対して、適切ではない可能性がある。従って、システムの出力効率は、熱／電力消失が原因で減少し得る。
【０００４】
図２は、別の従来のＬＥＤ駆動回路“２００”の構成図を示す。図２において、各ＬＥＤストリングは、専用のＤＣ／ＤＣコンバータ“２０２＿１，２０２＿２，．．．２０２＿ｎ”にそれぞれ連結される。各ＤＣ／ＤＣコンバータ“２０２＿１，２０２＿２，．．．２０２＿ｎ”は、対応する電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿１，Ｒｓｅｎ＿２，．．．Ｒｓｅｎ＿ｎ”からフィードバック信号を受け取ると共に、対応するＬＥＤ電流の需要に従って、出力電圧“Ｖｏｕｔ＿１，Ｖｏｕｔ＿２，．．．Ｖｏｕｔ＿ｎ”をそれぞれ調整する。この解法の欠点の１つは、もし多数のＬＥＤストリングがある場合に、専用のＤＣ／ＤＣコンバータが各ＬＥＤストリングに対して必要とされるので、システムコストが増大し得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施例によれば、複数の光源に電力を供給するための駆動回路は、電力コンバータと、複数のスイッチングレギュレータと、複数のスイッチングバランス制御器とを備える。前記電力コンバータは、入力電圧を受け取ると共に、前記光源に安定化電圧（regulated voltage）を提供するように動作可能である。前記スイッチングレギュレータは、前記光源の順方向電圧をそれぞれ調整するように動作可能である。前記スイッチングバランス制御器は、スイッチングレギュレータをそれぞれ制御するためにパルス変調信号を生成するように動作可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】従来のＬＥＤ駆動回路の回路図を示す図である。
【図２】別の従来のＬＥＤ駆動回路の回路図を示す図である。
【図３】本発明の一実施例によるＬＥＤ駆動回路の構成図を示す図である。
【図４】本発明の一実施例によるＬＥＤ駆動回路の回路図を示す図である。
【図５】本発明の一実施例による、図４に示されたスイッチングバランス制御器の代表的な構造、及びスイッチングバランス制御器と対応するＬＥＤストリングとの間の接続を示す図である。
【図６】本発明の一実施例による、ＬＥＤ電流と、インダクタンスコイル電流と、図５に示された電流検出抵抗器における電圧波形との間の関係を例証する図である。
【図７】本発明の一実施例によるＬＥＤ駆動回路の構成図を示す図である。
【図８】本発明の一実施例による、図７に示されたスイッチングバランス制御器の代表的な構造、及びスイッチングバランス制御器と対応するＬＥＤストリングとの間の接続を示す図である。
【図９】本発明の一実施例による、ＬＥＤ電流と、インダクタンスコイル電流と、図８に示された電流検出抵抗器における電圧波形との間の関係を例証する図である。
【図１０】本発明の一実施例による、複数の光源に電力を供給するための方法のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の実施例の特徴及び利点は、同等の符号が同等の要素を描写する添付の図面を参照することによって、以下の詳細な説明の利益として明白になる。
【０００８】
ここで、本発明の実施例に対する詳細な参照が行われることになる。本発明がこれらの実施例と関連して説明されることになる一方、それらが本発明をこれらの実施例に制限することを意図していないということが理解されることになる。それどころか、本発明は、添付の請求項によって定義される本発明の精神及び範囲の中に含まれ得る代替物、修正物、及び等価物をカバーすることを意図している。
【０００９】
更に、本発明の以下の詳細な説明において、多数の特定の詳細は、本発明の完全な理解を提供するために説明される。しかしながら、当業者によって、本発明はこれらの特定の詳細がなくても実施され得るということが認識されることになる。他の例では、既知の方法、手順、構成要素、及び回路は、本発明の特徴を不必要に不明瞭にしないように、詳細には説明されない。本発明の代表的な実施例において、ＬＥＤストリングは、実例目的のために、光源の例として使用される。しかしながら、本発明において開示される駆動回路は、ＬＥＤストリングに制限されない様々な光源を駆動するために使用され得る。
【００１０】
図３は、本発明の一実施例によるＬＥＤ駆動回路“３００”の構成図を示す。ＬＥＤ駆動回路“３００”は、複数のＬＥＤストリングに対して安定化電圧（regulated voltage）を提供するための電力コンバータ（例えばＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”）を備える。図３の例においては、３本のＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”がある。しかしながら、ＬＥＤ駆動回路“３００”には、あらゆる数のＬＥＤストリングが含まれ得る。ＬＥＤ駆動回路“３００”は、更に、ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”の順方向電圧をそれぞれ調整にするために、ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”に連結された複数のスイッチングレギュレータ（例えば、複数のバックスイッチングレギュレータ（buck switching regulator））“３０６＿１，３０６＿２，及び３０６＿３”を備える。ＬＥＤ駆動回路“３００”は、更に、バックスイッチングレギュレータ“３０６＿１，３０６＿２，及び３０６＿３”をそれぞれ制御するために、複数のスイッチングバランス制御器“３０４＿１，３０４＿２，及び３０４＿３”を備える。フィードバック選択回路“３１２”は、ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”の出力電圧を調整するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”とバックスイッチングレギュレータ“３０６＿１，３０６＿２，及び３０６＿３”との間に連結され得る。一実施例において、ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”をそれぞれ貫流するＬＥＤ電流を示す複数の監視信号“ＩＳＥＮ＿１，ＩＳＥＮ＿２，ＩＳＥＮ＿３”を提供するために、複数の電流センサ“３１０＿１，３１０＿２，及び３１０＿３”がＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”にそれぞれ連結される。
【００１１】
動作中、ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”は、入力電圧“Ｖｉｎ”を受け取ると共に、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”を提供する。一実施例において、スイッチングバランス制御器“３０４＿１，３０４＿２，及び３０４＿３”の各々は、ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”を貫流する目標電流を示す同一の基準信号“ＲＥＦ”を受け取ると共に、対応する電流センサから、対応する監視信号“ＩＳＥＮ＿１，ＩＳＥＮ＿２，ＩＳＥＮ＿３”を受け取る。一実施例において、スイッチングバランス制御器“３０４＿１，３０４＿２，及び３０４＿３”は、基準信号“ＲＥＦ”と対応する監視信号とに従って、パルス変調信号（例えば、パルス幅変調信号）“ＰＷＭ＿１，ＰＷＭ＿２，ＰＷＭ＿３”をそれぞれ生成すると共に、パルス変調信号“ＰＷＭ＿１，ＰＷＭ＿２，ＰＷＭ＿３”によって、それぞれバックスイッチングレギュレータ“３０６＿１，３０６＿２，及び３０６＿３”を横断する電圧降下を調整する。
【００１２】
バックスイッチングレギュレータ“３０６＿１，３０６＿２，及び３０６＿３”は、バックスイッチングレギュレータ“３０６＿１，３０６＿２，及び３０６＿３”を横断する電圧降下を調整するために、スイッチングバランス制御器“３０４＿１，３０４＿２，及び３０４＿３”によってそれぞれ制御される。ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”の各々に関して、ＬＥＤ電流は、ＬＥＤストリングの順方向電圧（ＬＥＤストリングを横断する電圧降下）に従って、ＬＥＤストリングを貫流する。ＬＥＤストリングの順方向電圧は、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”と対応するスイッチングレギュレータを横断する電圧降下との間の差異に比例し得る。従って、スイッチングバランス制御器“３０４＿１，３０４＿２，及び３０４＿３”によって、スイッチングレギュレータ“３０６＿１，３０６＿２，及び３０６＿３”を横断する電圧降下をそれぞれ調整することにより、ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”の順方向電圧は、それに応じて調整され得る。その結果、ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”のＬＥＤ電流が、それに応じて同様に調整され得る。本発明の一実施例において、スイッチングバランス制御器“３０４＿１，３０４＿２，及び３０４＿３”は、全てのＬＥＤ電流が目標電流と実質的に同一になるように、スイッチングレギュレータ“３０６＿１，３０６＿２，及び３０６＿３”を横断する電圧降下をそれぞれ調整する。ここで、本発明における用語“実質的に同一”とは、全てのＬＥＤストリングが比較的一定の明るさで所望の光出力を発生させることができるような範囲内で、ＬＥＤ電流が変化し得ることを意味する。
【００１３】
スイッチングレギュレータ“３０６＿１，３０６＿２，及び３０６＿３”は、更に、監視信号“ＩＳＥＮ＿１，ＩＳＥＮ＿２，ＩＳＥＮ＿３”及び基準信号“ＲＥＦ”に従って、複数の誤差信号を生成することができる。誤差信号の各々は、目標電流と実質的に同一であるＬＥＤ電流を生成するために対応するＬＥＤストリングによって必要とされる順方向電圧を示すことができる。フィードバック選択回路３１２は、誤差信号を受け取ると共に、どのＬＥＤストリングが最大順方向電圧を有するかを判定することができる。ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”の各々に関して、所望の光出力を達成するために必要とされる対応する順方向電圧は、異なり得る。一実施例において、本開示に使用される用語“最大順方向電圧”は、ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”が比較的一定の明るさで所望の光出力を発生させることができるときの、ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”の順方向電圧の内で最も大きい順方向電圧を示す。フィードバック選択回路“３１２”は、最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングのＬＥＤ電流を示すフィードバック信号“３０１”を生成する。従って、一実施例において、ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”は、最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングの電力需要を満たすように、フィードバック信号“３０１”に従って、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”を調整する。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”は、最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングのＬＥＤ電流を増加させるために“Ｖｏｕｔ”を増加させるか、または最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングのＬＥＤ電流を減少させるために“Ｖｏｕｔ”を減少させる。
【００１４】
図４は、本発明の一実施例による、共通アノード接続（common anode connection）を有するＬＥＤ駆動回路“４００”の回路図を示す。図４は、図３と組み合わせて説明される。図３と同じ符号を付された構成要素は、同様の機能を有すると共に、ここでは詳細に説明されない。図４の例においては、３本のＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”がある。しかしながら、ＬＥＤ駆動回路“４００”には、あらゆる数のＬＥＤストリングが含まれ得る。
【００１５】
ＬＥＤ駆動回路“４００”は、基準信号“ＲＥＦ”とそれぞれＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”のＬＥＤ電流を示す複数の監視信号“ＩＳＥＮ＿１，ＩＳＥＮ＿２，ＩＳＥＮ＿３”とに基づいて、ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”の順方向電圧を調整するために、複数のスイッチングレギュレータ（例えば、複数のバックスイッチングレギュレータ）を利用する。監視信号“ＩＳＥＮ＿１，ＩＳＥＮ＿２，ＩＳＥＮ＿３”は、複数の電流センサから獲得され得る。図４の例において、各電流センサは、電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”を備える。
【００１６】
一実施例において、各バックスイッチングレギュレータは、インダクタンスコイル“Ｌｉ（ｉ＝１，２，３）”、ダイオード“Ｄｉ（ｉ＝１，２，３）”、コンデンサ“Ｃｉ（ｉ＝１，２，３）”、及びスイッチ“Ｓｉ（ｉ＝１，２，３）”を備える。インダクタンスコイル“Ｌｉ”は、対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”に直列に連結される。ダイオード“Ｄｉ”は、直列に接続されたＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”とインダクタンスコイル“Ｌｉ”に対して並列に連結される。コンデンサ“Ｃｉ”は、対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”と並列に連結される。スイッチ“Ｓｉ”は、対応するインダクタンスコイル“Ｌｉ”とグラウンドとの間に連結される。各バックスイッチングレギュレータは、対応するスイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”によって生成されたパルス変調信号、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）信号“ＰＷＭ＿ｉ（ｉ＝１，２，３”）によって制御される。
【００１７】
ＬＥＤ駆動回路“４００”は、最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングの電力需要を満たすために、更に、安定化電圧を提供するためのＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”、及びＤＣ／ＤＣコンバータの安定化電圧を調整するためにフィードバック信号“３０１”を提供するためのフィードバック選択回路“３１２”を備える。
【００１８】
動作中、ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”は、入力電圧“Ｖｉｎ”を受け取ると共に、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”を提供する。スイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ”は、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”によって、対応するスイッチ“Ｓｉ”の電気伝導性（conductance）の状態を制御する。
【００１９】
スイッチ“Ｓｉ”がターンオンされる第１の期間の間、ＬＥＤ電流は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”、インダクタンスコイル“Ｌｉ”、スイッチ“Ｓｉ”、及び電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”を通って、グラウンドに流れる。一実施例において、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”の順方向電圧は、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”と対応するスイッチングレギュレータを横断する電圧降下との間の差異に比例する。この第１の期間の間、ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”に電力を供給すると共に、同時に、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”によってインダクタンスコイル“Ｌｉ”を充電する。スイッチ“Ｓｉ”がターンオフされる第２の期間の間、ＬＥＤ電流は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”、インダクタンスコイル“Ｌｉ”、及びダイオード“Ｄｉ”を流れる。この第２の期間の間、インダクタンスコイル“Ｌｉ”は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”に電力を供給するように放電する。
【００２０】
スイッチ“Ｓｉ”の電気伝導性の状態を制御するために、スイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ”は、デューティサイクル“Ｄ”を有する、対応するＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”を生成する。一実施例において、インダクタンスコイル“Ｌｉ”、ダイオード“Ｄｉ”、コンデンサ“Ｃｉ”、及びスイッチ“Ｓｉ”は、バックスイッチングレギュレータを構成する。一実施例において、スイッチ“Ｓｉ”を横断する電圧降下、及び電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”を横断する電圧降下を無視すると、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”の順方向電圧は、“Ｖｏｕｔ×Ｄ”に等しい。その結果、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”のデューティサイクル“Ｄ”を調整することによって、対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”の順方向電圧が、それに応じて調整され得る。
【００２１】
一実施例において、スイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ”は、目標電流を示す基準信号“ＲＥＦ”を受け取り、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”のＬＥＤ電流を示す監視信号“ＩＳＥＮ＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”を受け取ると共に、一実施例において、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”のデューティサイクル“Ｄ”を調整し、それに応じてＬＥＤ電流を目標電流と実質的に同一にするために、基準信号“ＲＥＦ”と監視信号“ＩＳＥＮ＿ｉ”とを比較する。更に具体的には、スイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ”は、基準信号“ＲＥＦ”と監視信号“ＩＳＥＮ＿ｉ”とに基づいて、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”を生成する。誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”は、目標電流と実質的に同一であるＬＥＤ電流を生成するために対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”によって必要とされる順方向電圧の総計を示すことができる。一実施例において、より大きな“ＶＥＡ＿ｉ”は、対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”がより大きな順方向電圧を必要とすることを示す。図４におけるスイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ”は、図５に関連して詳細に論じられる。
【００２２】
一実施例において、フィードバック選択回路“３１２”は、スイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ”から、それぞれ誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”を受け取ると共に、全てのＬＥＤ電流が実質的に同一であるときに、どのＬＥＤストリングが最大順方向電圧を有するかを判定する。フィードバック選択回路“３１２”は、更に、電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”から監視信号“ＩＳＥＮ＿ｉ”を受け取る。
【００２３】
フィードバック選択回路“３１２”は、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”及び／または監視信号“ＩＳＥＮ＿ｉ”に従って、最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングのＬＥＤ電流を示すフィードバック信号“３０１”を生成する。ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”は、最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングの電力需要を満たすように、フィードバック信号“３０１”に従って、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”を調整する。一実施例において、“Ｖｏｕｔ”が最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングの電力需要を満たすことができるかぎり、“Ｖｏｕｔ”は、同様に、あらゆる他のＬＥＤストリングの電力需要を満たすことができる。その結果、全てのＬＥＤストリングは、比較的一定の明るさで所望の光出力を発生させるための十分な電力を供給され得る。
【００２４】
図５は、図４に示されるスイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ”の代表的な構造、及びスイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ”と対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”との間の接続を例証する。図５は、図４と組み合わせて説明される。
【００２５】
図５の例において、スイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ”は、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”を生成するための積分器、及びＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”を生成するために誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”をランプ（ramp：傾斜）信号“ＲＭＰ”と比較するための比較器“５０２”を備える。一実施例において、積分器は、電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”に連結される抵抗器“５０８”、誤差増幅器“５１０”、及び一方の端子が誤差増幅器“５１０”と比較器“５０２”との間に連結されると共に、他方の端子が抵抗器“５０８”に連結されるコンデンサ“５０６”として示される。
【００２６】
誤差増幅器“５１０”は、２つの入力を受け取る。第１の入力は、乗算器“５１２”によって基準信号“ＲＥＦ”にＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”が乗算された積である。第２の入力は、電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”が提供する監視信号“ＩＳＥＮ＿ｉ”である。誤差増幅器“５１０”の出力が、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”である。
【００２７】
比較器５０２において、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”は、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”を生成すると共に、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”のデューティサイクルを調整するために、ランプ信号“ＲＭＰ”と比較される。ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”は、バッファ“５０４”を通過すると共に、対応するバックスイッチングレギュレータ内のスイッチ“Ｓｉ”の電気伝導性の状態を制御するために使用される。一実施例において、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”がランプ信号“ＲＭＰ”より高い第１の期間の間、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”は、デジタル値“１”に設定されると共に、スイッチ“Ｓｉ”はターンオンされる。一実施例において、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”がランプ信号“ＲＭＰ”より低い第２の期間の間、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”は、デジタル値“０”に設定されると共に、スイッチ“Ｓｉ”はターンオフされる。
【００２８】
従って、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”をランプ信号“ＲＭＰ”と比較することによって、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”のデューティサイクル“Ｄ”が、それに応じて調整され得る。一実施例において、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”のレベルが増加する場合、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”のデューティサイクル“Ｄ”が増加すると共に、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”のレベルが減少する場合、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”のデューティサイクル“Ｄ”が減少する。同時に、ＬＥＤストリングの順方向電圧が、従ってＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”によって調整される。一実施例において、より大きいデューティサイクルを有するＰＷＭ信号は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”を横断する、より大きい順方向電圧に帰着し、より小さいデューティサイクルを有するＰＷＭ信号は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”を横断する、より小さい順方向電圧に帰着する。
【００２９】
一実施例において、図４において示されるフィードバック選択回路３１２は、誤差信号“ＶＥＡ＿１，ＶＥＡ＿２，ＶＥＡ＿３”を受け取ると共に、誤差信号“ＶＥＡ＿１，ＶＥＡ＿２，ＶＥＡ＿３”を比較することによって、どのＬＥＤストリングが最大順方向電圧を有するかを判定する。例えば、もし“ＶＥＡ＿１＜ＶＥＡ＿２＜ＶＥＡ＿３”であるならば、フィードバック選択回路３１２は、ＬＥＤストリング“３０８＿３”が最大順方向電圧を有すると判定すると共に、ＬＥＤストリング“３０８＿３”のＬＥＤ電流を示すフィードバック信号３０１を生成する。図４において示されるＤＣ／ＤＣコンバータ３０２は、フィードバック信号３０１を受け取ると共に、それに応じて、ＬＥＤストリング“３０８＿３”の電力需要を満たすように、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”を調整する。“Ｖｏｕｔ”がＬＥＤストリング“３０８＿３”の電力需要を満たすことができるかぎり、“Ｖｏｕｔ”は、同様に、ＬＥＤストリング“３０８＿１”及びＬＥＤストリング“３０８＿２”の電力需要を満たすことができる。その結果、全てのＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，３０８＿３”は、比較的一定の明るさで所望の光出力を発生させるための十分な電力を供給され得る。
【００３０】
図６は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”のＬＥＤ電流“６０４”、インダクタンスコイル“Ｌｉ”のインダクタンスコイル電流“６０２”、及び“Ｒｓｅｎ＿ｉ”とスイッチ“Ｓｉ”との間のノード５１４における電圧波形６０６の間の代表的な関係を例証する。図６は、図４及び図５と組み合わせて説明される。
【００３１】
スイッチ“Ｓｉ”がターンオンされる期間の間、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”に電力を供給すると共に、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”によってインダクタンスコイル“Ｌｉ”を充電する。スイッチ“Ｓｉ”が“ＰＷＭ＿ｉ”によってターンオンされるとき、インダクタンスコイル電流“６０２”は、スイッチ“Ｓｉ”及び電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”を通って、グラウンドに流れる。スイッチ“Ｓｉ”がオンであるとき、インダクタンスコイル電流“６０２”は増加すると共に、ノード“５１４”における電圧波形“６０６”は同時に増加する。
【００３２】
スイッチ“Ｓｉ”がターンオフされる期間の間、インダクタンスコイル“Ｌｉ”が放電すると共に、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”は、インダクタンスコイル“Ｌｉ”によって、電力を供給される。スイッチ“Ｓｉ”が“ＰＷＭ＿ｉ”によってターンオフされるとき、インダクタンスコイル電流“６０２”は、インダクタンスコイル“Ｌｉ”、ダイオード“Ｄｉ”、及びＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”を貫流する。スイッチ“Ｓｉ”がオフであるとき、インダクタンスコイル電流“６０２”は減少する。電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”を貫流する電流がないので、ノード“５１４”における電圧波形“６０６”は“０”まで減少する。
【００３３】
一実施例において、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”と並列に連結されたコンデンサ“Ｃｉ”は、インダクタンスコイル電流“６０２”をフィルタ処理すると共に、そのレベルがインダクタンスコイル電流“６０２”の平均レベルである実質的に一定のＬＥＤ電流“６０４”を生じさせる。
【００３４】
従って、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”のＬＥＤ電流“６０４”は、目標電流に向かって調整され得る。一実施例において、スイッチ“Ｓｉ”がターンオンされるときのノード“５１４”における平均電圧は、基準信号“ＲＥＦ”の電圧に等しい。
【００３５】
図７は、本発明の一実施例による、共通カソード接続（common cathode connection）を有するＬＥＤ駆動回路“７００”の回路図を示す。図４と同じ符号を付された構成要素は、同様の機能を有すると共に、ここでは詳細に説明されない。図７の例においては、３本のＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”がある。しかしながら、ＬＥＤ駆動回路“７００”には、あらゆる数のＬＥＤストリングが含まれ得る。
【００３６】
図４に示されたＬＥＤ駆動回路“４００”と同じように、ＬＥＤ駆動回路“７００”は、基準信号“ＲＥＦ”とそれぞれＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”のＬＥＤ電流を示す複数の監視信号“ＩＳＥＮ＿１，ＩＳＥＮ＿２，ＩＳＥＮ＿３”とに基づいて、ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”の順方向電圧を調整するために、複数のスイッチングレギュレータ（例えば、複数のバックスイッチングレギュレータ）を利用する。監視信号“ＩＳＥＮ＿１，ＩＳＥＮ＿２，ＩＳＥＮ＿３”は、複数の電流センサから獲得され得る。図７の例において、各電流センサは、電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”、差動増幅器“７０２＿ｉ”（ｉ＝１，２，３）、及び抵抗器“７０６＿ｉ”（ｉ＝１，２，３）を備える。電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”は、対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”に直列に連結される。差動増幅器“７０２＿ｉ”は、電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”とスイッチングバランス制御器“７０４＿ｉ”との間に連結される。抵抗器“７０６＿ｉ”は、差動増幅器“７０２＿ｉ”とグラウンドとの間に連結される。
【００３７】
一実施例において、各バックスイッチングレギュレータは、インダクタンスコイル“Ｌｉ（ｉ＝１，２，３）”、ダイオード“Ｄｉ（ｉ＝１，２，３）”、コンデンサ“Ｃｉ（ｉ＝１，２，３）”、及びスイッチ“Ｓｉ（ｉ＝１，２，３）”を備える。インダクタンスコイル“Ｌｉ”は、対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”に直列に連結される。ダイオード“Ｄｉ”は、直列に接続されたＬＥＤストリングとインダクタンスコイル“Ｌｉ”に対して並列に連結される。コンデンサ“Ｃｉ”は、対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”と並列に連結される。スイッチ“Ｓｉ”は、インダクタンスコイル“Ｌｉ”とグラウンドとの間に連結される。各バックスイッチングレギュレータは、対応するスイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”によって生成されたパルス変調信号、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）信号によって制御される。
【００３８】
ＬＥＤ駆動回路“７００”は、最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングの電力需要を満たすために、更に、安定化電圧を提供するためのＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”、及びＤＣ／ＤＣコンバータの安定化電圧を調整するためにフィードバック信号“３０１”を提供するためのフィードバック選択回路“３１２”を備える。
【００３９】
スイッチ“Ｓｉ”がターンオンされる第１の期間の間、ＬＥＤ電流は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”を通って、グラウンドに流れる。一実施例において、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”の順方向電圧は、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”と対応するスイッチングレギュレータを横断する電圧降下との間の差異に比例する。この第１の期間の間、ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”に電力を供給すると共に、同時に、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”によってインダクタンスコイル“Ｌｉ”を充電する。スイッチ“Ｓｉ”がターンオフされる第２の期間の間、ＬＥＤ電流は、インダクタンスコイル“Ｌｉ”、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”、及びダイオード“Ｄｉ”を流れる。この第２の期間の間、インダクタンスコイル“Ｌｉ”は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”に電力を供給するように放電する。
【００４０】
図８は、図７に示されるスイッチングバランス制御器“７０４＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”の代表的な構造、及びスイッチングバランス制御器“７０４＿ｉ”と対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”との間の接続を例証する。図８は、図７に示される共通カソード接続を有するＬＥＤ駆動回路“７００”に関して、差動増幅器“７０２＿ｉ”が電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”を横断する電圧降下を検出すること以外は、図５と類似している。抵抗器“７０６＿ｉ”を通して、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”のＬＥＤ電流を示す監視信号“ＩＳＥＮ＿ｉ”が提供され得る。一実施例において、抵抗器“７０６＿ｉ”は、電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”と同じ抵抗値を有している。
【００４１】
図９は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”のＬＥＤ電流“９０４”、インダクタンスコイル“Ｌｉ”のインダクタンスコイル電流“９０２”、及び“Ｒｓｅｎ＿ｉ”とスイッチ“Ｓｉ”との間のノード８１４における電圧波形９０６の間の代表的な関係を例証する。図９は、図７及び図８と組み合わせて説明される。
【００４２】
スイッチ“Ｓｉ”がターンオンされる期間の間、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”に電力を供給すると共に、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”によってインダクタンスコイル“Ｌｉ”を充電する。スイッチ“Ｓｉ”が“ＰＷＭ＿ｉ”によってターンオンされるとき、インダクタンスコイル電流“９０２”は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”を通って、グラウンドに流れる。スイッチ“Ｓｉ”がオンであるとき、インダクタンスコイル電流“９０２”は増加すると共に、ノード“８１４”における電圧波形“９０６”は同時に減少する。
【００４３】
スイッチ“Ｓｉ”がターンオフされる期間の間、インダクタンスコイル“Ｌｉ”が放電すると共に、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”は、インダクタンスコイル“Ｌｉ”によって、電力を供給される。スイッチ“Ｓｉ”が“ＰＷＭ＿ｉ”によってターンオフされるとき、インダクタンスコイル電流“９０２”は、インダクタンスコイル“Ｌｉ”、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”、及びダイオード“Ｄｉ”を貫流する。スイッチ“Ｓｉ”がオフであるとき、インダクタンスコイル電流“９０２”は減少する。電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”を貫流する電流がないので、ノード“８１４”における電圧波形“９０６”は“Ｖｏｕｔ”まで増加する。
【００４４】
一実施例において、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”と並列に連結されたコンデンサ“Ｃｉ”は、インダクタンスコイル電流“９０２”をフィルタ処理すると共に、そのレベルがインダクタンスコイル電流“９０２”の平均レベルである実質的に一定のＬＥＤ電流“９０４”を生じさせる。
【００４５】
従って、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”のＬＥＤ電流“９０４”は、目標電流に向かって調整され得る。一実施例において、スイッチ“Ｓｉ”がターンオンされるときのノード“８１４”における平均電圧は、“Ｖｏｕｔ”と基準信号“ＲＥＦ”の電圧との間の差異に等しい。
【００４６】
図１０は、複数の光源に電力を供給するための方法のフローチャート１０００を例証する。特定のステップが図１０において開示されるが、そのようなステップは代表的なステップである。すなわち、本発明は、様々な他のステップまたは図１０において説明されたステップの変形を実行することに良く適している。図１０は、図３及び図４と組み合わせて説明される。
【００４７】
ブロック１００２では、入力電圧が、電力コンバータ（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２）によって、安定化電圧に変換される。
【００４８】
ブロック１００４では、光源を貫流する複数の光源電流を生成するために、安定化電圧が、それぞれ複数の光源（例えばＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”）に印加される。
【００４９】
ブロック１００６では、複数のスイッチングレギュレータ（例えば複数のバックスイッチングレギュレータ“３０６＿１，３０６＿２，３０６＿３”）によって、それぞれ複数の光源の複数の順方向電圧が調整される。
【００５０】
ブロック１００８では、複数のスイッチングレギュレータが、それぞれ複数のパルス変調信号（例えばＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿１，ＰＷＭ＿２，ＰＷＭ＿３”）によって制御される。一実施例において、スイッチ“Ｓｉ”は、スイッチ“Ｓｉ”がターンオンされる第１の期間の間、対応する光源が安定化電圧によって電力を供給されると共に、対応するインダクタンスコイル“Ｌｉ”が安定化電圧によって充電されるように、パルス変調信号によって制御される。スイッチ“Ｓｉ”がターンオフされる第２の期間の間、インダクタンスコイル“Ｌｉ”が放電すると共に、光源はインダクタンスコイル“Ｌｉ”によって電力を供給される。
【００５１】
ブロック１０１０では、基準信号と対応する監視信号“ＩＳＥＮ＿ｉ”とに基づいて、対応するパルス変調信号“ＰＷＭ＿ｉ”のデューティサイクルが調整される。一実施例において、監視信号“ＩＳＥＮ＿ｉ”は、対応する光源を貫流する光源電流を示す電流センサ“３１０＿ｉ”によって生成される。
【００５２】
従って、本発明による実施例は、複数のスイッチングレギュレータによって、それぞれ複数の光源の順方向電圧を調整することができる光源駆動回路を提供する。有利に、上述のように、一実施例において、複数の光源を貫流する光源電流が、目標電流と実質的に同一となるように調整され得ると共に、わずか１つの専用の電力コンバータが、複数の光源に電力を供給するために必要とされ得る。光源電流を調整するために、リニア電流レギュレータ（linear current regulator）の代わりにスイッチングレギュレータを使用することによって、発熱が減少する一方、システムの出力効率が向上し得る。更に、最大順方向電圧を有する光源を判定した後で、光源駆動回路は、適宜に電力コンバータの出力を、全ての光源の電力需要が満たされるように調整することができる。
【００５３】
前述の説明及び図面が本発明の実施例を表す一方、添付された請求項において定義される本発明の原理の精神及び範囲からはずれずに、その中に様々な追加物、修正物、及び代替物が生成され得るということが理解されることになる。当業者は、本発明が、形式、構造、装置、割合、材料、要素、及びコンポーネントの多くの修正物によって使用され得るか、そうでなければ、本発明の原理からはずれることなく、固有の環境及び動作要求に対して特に適応する本発明の実践において使用され得るということを認識することになる。ここで開示された実施例は、従って、あらゆる点で実例であって制限的でなく、本発明の範囲は、添付された請求項、及びそれらの法律上の等価物によって示されると共に、前述の説明に制限されないと考えられるべきである。
【符号の説明】
【００５４】
１００：ＬＥＤ駆動回路
１０２：ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０４：選択回路
１０６＿１、１０６＿２、１０６＿Ｎ：リニアＬＥＤ電流レギュレータ
１０８＿１、１０８＿２、１０８＿Ｎ：ＬＥＤストリング
１１０＿１、１１０＿２、１１０＿Ｎ：演算増幅器
Ｒｓｅｎ＿１、Ｒｓｅｎ＿２、Ｒｓｅｎ＿Ｎ：電流検出抵抗器
ＲＥＦ：基準信号
Ｖｉｎ：入力電圧
Ｖｏｕｔ、Ｖｏｕｔ＿１、Ｖｏｕｔ＿２、Ｖｏｕｔ＿Ｎ：安定化電圧
２０２＿１、２０２＿２、２０２＿Ｎ：ＤＣ／ＤＣコンバータ
３００：ＬＥＤ駆動回路
３０１：フィードバック信号
３０２：ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０４＿１、３０４＿２、３０４＿３：スイッチングバランス制御器
３０６＿１、３０６＿２、３０６＿３：バックスイッチングレギュレータ
３０８＿１、３０８＿２、３０８＿３、３０８＿ｉ：ＬＥＤストリング
３１０＿１、３０８＿２、３０８＿３：電流センサ
３１２：フィードバック選択回路
ＩＳＥＮ＿１、ＩＳＥＮ＿２、ＩＳＥＮ＿３、ＩＳＥＮ＿ｉ：監視信号
ＰＷＭ＿１、ＰＷＭ＿２、ＰＷＭ＿３、ＰＷＭ＿ｉ：パルス幅変調（ＰＷＭ）信号
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌｉ：インダクタンスコイル
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄｉ：ダイオード
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃｉ：コンデンサ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓｉ：スイッチ
ＶＥＡ＿１、ＶＥＡ＿２、ＶＥＡ＿３、ＶＥＡ＿ｉ：誤差信号
ＲＭＰ：ランプ（ramp：傾斜）信号
５０２：比較器
５０４：バッファ
５０６：コンデンサ
５０８：抵抗器
５１０：誤差増幅器
５１２：乗算器
５１４：ノード
７０２＿１、７０２＿２、７０２＿３：差動増幅器
７０４＿１、７０４＿２、７０４＿３：スイッチングバランス制御器
７０６＿１、７０６＿２、７０６＿３：抵抗器
８１４：ノード
【技術分野】
【０００１】
本発明による実施例は、光源を駆動するための駆動回路に関連する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置において、１つ以上の光源は、表示パネルを照らすために駆動回路によって駆動される。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）のバックライトを備えた液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）表示装置においては、ＬＣＤパネルを照らすために、ＬＥＤアレイが使用される。ＬＥＤアレイは、一般的に、２つ以上のＬＥＤストリングを備えると共に、各ＬＥＤストリングは、直列に接続された一群のＬＥＤを備える。各ＬＥＤストリングに関して、所望の光出力を達成するために必要とされる順方向電圧は、ＬＥＤダイの寸法、ＬＥＤダイの材料、ＬＥＤダイのロット間変動、及び温度によって異なり得る。従って、一定の明るさの所望の光出力を生成するために、各ＬＥＤストリングの順方向電圧は、各ＬＥＤストリングを貫流するＬＥＤ電流が実質的に同一となるように、調整されるべきである。図１及び図２で示されたように、２つの伝統的な方法がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１は、従来のＬＥＤ駆動回路“１００”の構成図を示す。ＬＥＤ駆動回路“１００”は、ＬＥＤストリング“１０８＿１，１０８＿２，．．．１０８＿ｎ”に電力を供給するために、入力ＤＣ電圧“Ｖｉｎ”を所望の出力ＤＣ電圧“Ｖｏｕｔ”に変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ“１０２”を備える。ＬＥＤストリング“１０８＿１，１０８＿２，．．．１０８＿ｎ”は、それぞれリニアＬＥＤ電流レギュレータ“１０６＿１，１０６＿２，．．．１０６＿ｎ”に直列に連結される。選択回路１０４は、電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿１，Ｒｓｅｎ＿２，．．．Ｒｓｅｎ＿ｎ”から監視信号を受け取ると共に、フィードバック信号を生成する。ＤＣ／ＤＣコンバータ“１０２”は、フィードバック信号に基づいて、出力ＤＣ電圧“Ｖｏｕｔ”を調整する。リニアＬＥＤ電流レギュレータ内の演算増幅器“１１０＿１，１１０＿２，．．．１１０＿ｎ”は、基準信号“ＲＥＦ”と電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿１，Ｒｓｅｎ＿２，．．．Ｒｓｅｎ＿ｎ”が提供する監視信号とをそれぞれ比較すると共に、リニアモード（linear mode）においてトランジスタ“Ｑ１，Ｑ２，．．．Ｑｎ”の抵抗値をそれぞれ調整するための制御信号を生成する。すなわち、従来のＬＥＤ駆動回路“１００”は、ＬＥＤストリング“１０８＿１，１０８＿２，．．．１０８＿ｎ”をそれぞれ貫流するＬＥＤ電流を調整するために、トランジスタ“Ｑ１，Ｑ２，．．．Ｑｎ”を、直線的に制御する。しかしながら、この解法は、トランジスタ“Ｑ１，Ｑ２，．．．Ｑｎ”によって生成されるより大きな量の熱に帰着し得る、比較的大きなＬＥＤ電流を必要とするシステムに対して、適切ではない可能性がある。従って、システムの出力効率は、熱／電力消失が原因で減少し得る。
【０００４】
図２は、別の従来のＬＥＤ駆動回路“２００”の構成図を示す。図２において、各ＬＥＤストリングは、専用のＤＣ／ＤＣコンバータ“２０２＿１，２０２＿２，．．．２０２＿ｎ”にそれぞれ連結される。各ＤＣ／ＤＣコンバータ“２０２＿１，２０２＿２，．．．２０２＿ｎ”は、対応する電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿１，Ｒｓｅｎ＿２，．．．Ｒｓｅｎ＿ｎ”からフィードバック信号を受け取ると共に、対応するＬＥＤ電流の需要に従って、出力電圧“Ｖｏｕｔ＿１，Ｖｏｕｔ＿２，．．．Ｖｏｕｔ＿ｎ”をそれぞれ調整する。この解法の欠点の１つは、もし多数のＬＥＤストリングがある場合に、専用のＤＣ／ＤＣコンバータが各ＬＥＤストリングに対して必要とされるので、システムコストが増大し得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施例によれば、複数の光源に電力を供給するための駆動回路は、電力コンバータと、複数のスイッチングレギュレータと、複数のスイッチングバランス制御器とを備える。前記電力コンバータは、入力電圧を受け取ると共に、前記光源に安定化電圧（regulated voltage）を提供するように動作可能である。前記スイッチングレギュレータは、前記光源の順方向電圧をそれぞれ調整するように動作可能である。前記スイッチングバランス制御器は、スイッチングレギュレータをそれぞれ制御するためにパルス変調信号を生成するように動作可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】従来のＬＥＤ駆動回路の回路図を示す図である。
【図２】別の従来のＬＥＤ駆動回路の回路図を示す図である。
【図３】本発明の一実施例によるＬＥＤ駆動回路の構成図を示す図である。
【図４】本発明の一実施例によるＬＥＤ駆動回路の回路図を示す図である。
【図５】本発明の一実施例による、図４に示されたスイッチングバランス制御器の代表的な構造、及びスイッチングバランス制御器と対応するＬＥＤストリングとの間の接続を示す図である。
【図６】本発明の一実施例による、ＬＥＤ電流と、インダクタンスコイル電流と、図５に示された電流検出抵抗器における電圧波形との間の関係を例証する図である。
【図７】本発明の一実施例によるＬＥＤ駆動回路の構成図を示す図である。
【図８】本発明の一実施例による、図７に示されたスイッチングバランス制御器の代表的な構造、及びスイッチングバランス制御器と対応するＬＥＤストリングとの間の接続を示す図である。
【図９】本発明の一実施例による、ＬＥＤ電流と、インダクタンスコイル電流と、図８に示された電流検出抵抗器における電圧波形との間の関係を例証する図である。
【図１０】本発明の一実施例による、複数の光源に電力を供給するための方法のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の実施例の特徴及び利点は、同等の符号が同等の要素を描写する添付の図面を参照することによって、以下の詳細な説明の利益として明白になる。
【０００８】
ここで、本発明の実施例に対する詳細な参照が行われることになる。本発明がこれらの実施例と関連して説明されることになる一方、それらが本発明をこれらの実施例に制限することを意図していないということが理解されることになる。それどころか、本発明は、添付の請求項によって定義される本発明の精神及び範囲の中に含まれ得る代替物、修正物、及び等価物をカバーすることを意図している。
【０００９】
更に、本発明の以下の詳細な説明において、多数の特定の詳細は、本発明の完全な理解を提供するために説明される。しかしながら、当業者によって、本発明はこれらの特定の詳細がなくても実施され得るということが認識されることになる。他の例では、既知の方法、手順、構成要素、及び回路は、本発明の特徴を不必要に不明瞭にしないように、詳細には説明されない。本発明の代表的な実施例において、ＬＥＤストリングは、実例目的のために、光源の例として使用される。しかしながら、本発明において開示される駆動回路は、ＬＥＤストリングに制限されない様々な光源を駆動するために使用され得る。
【００１０】
図３は、本発明の一実施例によるＬＥＤ駆動回路“３００”の構成図を示す。ＬＥＤ駆動回路“３００”は、複数のＬＥＤストリングに対して安定化電圧（regulated voltage）を提供するための電力コンバータ（例えばＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”）を備える。図３の例においては、３本のＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”がある。しかしながら、ＬＥＤ駆動回路“３００”には、あらゆる数のＬＥＤストリングが含まれ得る。ＬＥＤ駆動回路“３００”は、更に、ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”の順方向電圧をそれぞれ調整にするために、ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”に連結された複数のスイッチングレギュレータ（例えば、複数のバックスイッチングレギュレータ（buck switching regulator））“３０６＿１，３０６＿２，及び３０６＿３”を備える。ＬＥＤ駆動回路“３００”は、更に、バックスイッチングレギュレータ“３０６＿１，３０６＿２，及び３０６＿３”をそれぞれ制御するために、複数のスイッチングバランス制御器“３０４＿１，３０４＿２，及び３０４＿３”を備える。フィードバック選択回路“３１２”は、ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”の出力電圧を調整するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”とバックスイッチングレギュレータ“３０６＿１，３０６＿２，及び３０６＿３”との間に連結され得る。一実施例において、ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”をそれぞれ貫流するＬＥＤ電流を示す複数の監視信号“ＩＳＥＮ＿１，ＩＳＥＮ＿２，ＩＳＥＮ＿３”を提供するために、複数の電流センサ“３１０＿１，３１０＿２，及び３１０＿３”がＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”にそれぞれ連結される。
【００１１】
動作中、ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”は、入力電圧“Ｖｉｎ”を受け取ると共に、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”を提供する。一実施例において、スイッチングバランス制御器“３０４＿１，３０４＿２，及び３０４＿３”の各々は、ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”を貫流する目標電流を示す同一の基準信号“ＲＥＦ”を受け取ると共に、対応する電流センサから、対応する監視信号“ＩＳＥＮ＿１，ＩＳＥＮ＿２，ＩＳＥＮ＿３”を受け取る。一実施例において、スイッチングバランス制御器“３０４＿１，３０４＿２，及び３０４＿３”は、基準信号“ＲＥＦ”と対応する監視信号とに従って、パルス変調信号（例えば、パルス幅変調信号）“ＰＷＭ＿１，ＰＷＭ＿２，ＰＷＭ＿３”をそれぞれ生成すると共に、パルス変調信号“ＰＷＭ＿１，ＰＷＭ＿２，ＰＷＭ＿３”によって、それぞれバックスイッチングレギュレータ“３０６＿１，３０６＿２，及び３０６＿３”を横断する電圧降下を調整する。
【００１２】
バックスイッチングレギュレータ“３０６＿１，３０６＿２，及び３０６＿３”は、バックスイッチングレギュレータ“３０６＿１，３０６＿２，及び３０６＿３”を横断する電圧降下を調整するために、スイッチングバランス制御器“３０４＿１，３０４＿２，及び３０４＿３”によってそれぞれ制御される。ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”の各々に関して、ＬＥＤ電流は、ＬＥＤストリングの順方向電圧（ＬＥＤストリングを横断する電圧降下）に従って、ＬＥＤストリングを貫流する。ＬＥＤストリングの順方向電圧は、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”と対応するスイッチングレギュレータを横断する電圧降下との間の差異に比例し得る。従って、スイッチングバランス制御器“３０４＿１，３０４＿２，及び３０４＿３”によって、スイッチングレギュレータ“３０６＿１，３０６＿２，及び３０６＿３”を横断する電圧降下をそれぞれ調整することにより、ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”の順方向電圧は、それに応じて調整され得る。その結果、ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”のＬＥＤ電流が、それに応じて同様に調整され得る。本発明の一実施例において、スイッチングバランス制御器“３０４＿１，３０４＿２，及び３０４＿３”は、全てのＬＥＤ電流が目標電流と実質的に同一になるように、スイッチングレギュレータ“３０６＿１，３０６＿２，及び３０６＿３”を横断する電圧降下をそれぞれ調整する。ここで、本発明における用語“実質的に同一”とは、全てのＬＥＤストリングが比較的一定の明るさで所望の光出力を発生させることができるような範囲内で、ＬＥＤ電流が変化し得ることを意味する。
【００１３】
スイッチングレギュレータ“３０６＿１，３０６＿２，及び３０６＿３”は、更に、監視信号“ＩＳＥＮ＿１，ＩＳＥＮ＿２，ＩＳＥＮ＿３”及び基準信号“ＲＥＦ”に従って、複数の誤差信号を生成することができる。誤差信号の各々は、目標電流と実質的に同一であるＬＥＤ電流を生成するために対応するＬＥＤストリングによって必要とされる順方向電圧を示すことができる。フィードバック選択回路３１２は、誤差信号を受け取ると共に、どのＬＥＤストリングが最大順方向電圧を有するかを判定することができる。ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”の各々に関して、所望の光出力を達成するために必要とされる対応する順方向電圧は、異なり得る。一実施例において、本開示に使用される用語“最大順方向電圧”は、ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”が比較的一定の明るさで所望の光出力を発生させることができるときの、ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”の順方向電圧の内で最も大きい順方向電圧を示す。フィードバック選択回路“３１２”は、最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングのＬＥＤ電流を示すフィードバック信号“３０１”を生成する。従って、一実施例において、ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”は、最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングの電力需要を満たすように、フィードバック信号“３０１”に従って、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”を調整する。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”は、最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングのＬＥＤ電流を増加させるために“Ｖｏｕｔ”を増加させるか、または最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングのＬＥＤ電流を減少させるために“Ｖｏｕｔ”を減少させる。
【００１４】
図４は、本発明の一実施例による、共通アノード接続（common anode connection）を有するＬＥＤ駆動回路“４００”の回路図を示す。図４は、図３と組み合わせて説明される。図３と同じ符号を付された構成要素は、同様の機能を有すると共に、ここでは詳細に説明されない。図４の例においては、３本のＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”がある。しかしながら、ＬＥＤ駆動回路“４００”には、あらゆる数のＬＥＤストリングが含まれ得る。
【００１５】
ＬＥＤ駆動回路“４００”は、基準信号“ＲＥＦ”とそれぞれＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”のＬＥＤ電流を示す複数の監視信号“ＩＳＥＮ＿１，ＩＳＥＮ＿２，ＩＳＥＮ＿３”とに基づいて、ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”の順方向電圧を調整するために、複数のスイッチングレギュレータ（例えば、複数のバックスイッチングレギュレータ）を利用する。監視信号“ＩＳＥＮ＿１，ＩＳＥＮ＿２，ＩＳＥＮ＿３”は、複数の電流センサから獲得され得る。図４の例において、各電流センサは、電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”を備える。
【００１６】
一実施例において、各バックスイッチングレギュレータは、インダクタンスコイル“Ｌｉ（ｉ＝１，２，３）”、ダイオード“Ｄｉ（ｉ＝１，２，３）”、コンデンサ“Ｃｉ（ｉ＝１，２，３）”、及びスイッチ“Ｓｉ（ｉ＝１，２，３）”を備える。インダクタンスコイル“Ｌｉ”は、対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”に直列に連結される。ダイオード“Ｄｉ”は、直列に接続されたＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”とインダクタンスコイル“Ｌｉ”に対して並列に連結される。コンデンサ“Ｃｉ”は、対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”と並列に連結される。スイッチ“Ｓｉ”は、対応するインダクタンスコイル“Ｌｉ”とグラウンドとの間に連結される。各バックスイッチングレギュレータは、対応するスイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”によって生成されたパルス変調信号、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）信号“ＰＷＭ＿ｉ（ｉ＝１，２，３”）によって制御される。
【００１７】
ＬＥＤ駆動回路“４００”は、最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングの電力需要を満たすために、更に、安定化電圧を提供するためのＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”、及びＤＣ／ＤＣコンバータの安定化電圧を調整するためにフィードバック信号“３０１”を提供するためのフィードバック選択回路“３１２”を備える。
【００１８】
動作中、ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”は、入力電圧“Ｖｉｎ”を受け取ると共に、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”を提供する。スイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ”は、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”によって、対応するスイッチ“Ｓｉ”の電気伝導性（conductance）の状態を制御する。
【００１９】
スイッチ“Ｓｉ”がターンオンされる第１の期間の間、ＬＥＤ電流は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”、インダクタンスコイル“Ｌｉ”、スイッチ“Ｓｉ”、及び電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”を通って、グラウンドに流れる。一実施例において、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”の順方向電圧は、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”と対応するスイッチングレギュレータを横断する電圧降下との間の差異に比例する。この第１の期間の間、ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”に電力を供給すると共に、同時に、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”によってインダクタンスコイル“Ｌｉ”を充電する。スイッチ“Ｓｉ”がターンオフされる第２の期間の間、ＬＥＤ電流は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”、インダクタンスコイル“Ｌｉ”、及びダイオード“Ｄｉ”を流れる。この第２の期間の間、インダクタンスコイル“Ｌｉ”は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”に電力を供給するように放電する。
【００２０】
スイッチ“Ｓｉ”の電気伝導性の状態を制御するために、スイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ”は、デューティサイクル“Ｄ”を有する、対応するＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”を生成する。一実施例において、インダクタンスコイル“Ｌｉ”、ダイオード“Ｄｉ”、コンデンサ“Ｃｉ”、及びスイッチ“Ｓｉ”は、バックスイッチングレギュレータを構成する。一実施例において、スイッチ“Ｓｉ”を横断する電圧降下、及び電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”を横断する電圧降下を無視すると、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”の順方向電圧は、“Ｖｏｕｔ×Ｄ”に等しい。その結果、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”のデューティサイクル“Ｄ”を調整することによって、対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”の順方向電圧が、それに応じて調整され得る。
【００２１】
一実施例において、スイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ”は、目標電流を示す基準信号“ＲＥＦ”を受け取り、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”のＬＥＤ電流を示す監視信号“ＩＳＥＮ＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”を受け取ると共に、一実施例において、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”のデューティサイクル“Ｄ”を調整し、それに応じてＬＥＤ電流を目標電流と実質的に同一にするために、基準信号“ＲＥＦ”と監視信号“ＩＳＥＮ＿ｉ”とを比較する。更に具体的には、スイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ”は、基準信号“ＲＥＦ”と監視信号“ＩＳＥＮ＿ｉ”とに基づいて、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”を生成する。誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”は、目標電流と実質的に同一であるＬＥＤ電流を生成するために対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”によって必要とされる順方向電圧の総計を示すことができる。一実施例において、より大きな“ＶＥＡ＿ｉ”は、対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”がより大きな順方向電圧を必要とすることを示す。図４におけるスイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ”は、図５に関連して詳細に論じられる。
【００２２】
一実施例において、フィードバック選択回路“３１２”は、スイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ”から、それぞれ誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”を受け取ると共に、全てのＬＥＤ電流が実質的に同一であるときに、どのＬＥＤストリングが最大順方向電圧を有するかを判定する。フィードバック選択回路“３１２”は、更に、電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”から監視信号“ＩＳＥＮ＿ｉ”を受け取る。
【００２３】
フィードバック選択回路“３１２”は、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”及び／または監視信号“ＩＳＥＮ＿ｉ”に従って、最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングのＬＥＤ電流を示すフィードバック信号“３０１”を生成する。ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”は、最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングの電力需要を満たすように、フィードバック信号“３０１”に従って、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”を調整する。一実施例において、“Ｖｏｕｔ”が最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングの電力需要を満たすことができるかぎり、“Ｖｏｕｔ”は、同様に、あらゆる他のＬＥＤストリングの電力需要を満たすことができる。その結果、全てのＬＥＤストリングは、比較的一定の明るさで所望の光出力を発生させるための十分な電力を供給され得る。
【００２４】
図５は、図４に示されるスイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ”の代表的な構造、及びスイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ”と対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”との間の接続を例証する。図５は、図４と組み合わせて説明される。
【００２５】
図５の例において、スイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ”は、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”を生成するための積分器、及びＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”を生成するために誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”をランプ（ramp：傾斜）信号“ＲＭＰ”と比較するための比較器“５０２”を備える。一実施例において、積分器は、電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”に連結される抵抗器“５０８”、誤差増幅器“５１０”、及び一方の端子が誤差増幅器“５１０”と比較器“５０２”との間に連結されると共に、他方の端子が抵抗器“５０８”に連結されるコンデンサ“５０６”として示される。
【００２６】
誤差増幅器“５１０”は、２つの入力を受け取る。第１の入力は、乗算器“５１２”によって基準信号“ＲＥＦ”にＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”が乗算された積である。第２の入力は、電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”が提供する監視信号“ＩＳＥＮ＿ｉ”である。誤差増幅器“５１０”の出力が、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”である。
【００２７】
比較器５０２において、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”は、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”を生成すると共に、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”のデューティサイクルを調整するために、ランプ信号“ＲＭＰ”と比較される。ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”は、バッファ“５０４”を通過すると共に、対応するバックスイッチングレギュレータ内のスイッチ“Ｓｉ”の電気伝導性の状態を制御するために使用される。一実施例において、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”がランプ信号“ＲＭＰ”より高い第１の期間の間、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”は、デジタル値“１”に設定されると共に、スイッチ“Ｓｉ”はターンオンされる。一実施例において、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”がランプ信号“ＲＭＰ”より低い第２の期間の間、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”は、デジタル値“０”に設定されると共に、スイッチ“Ｓｉ”はターンオフされる。
【００２８】
従って、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”をランプ信号“ＲＭＰ”と比較することによって、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”のデューティサイクル“Ｄ”が、それに応じて調整され得る。一実施例において、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”のレベルが増加する場合、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”のデューティサイクル“Ｄ”が増加すると共に、誤差信号“ＶＥＡ＿ｉ”のレベルが減少する場合、ＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”のデューティサイクル“Ｄ”が減少する。同時に、ＬＥＤストリングの順方向電圧が、従ってＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿ｉ”によって調整される。一実施例において、より大きいデューティサイクルを有するＰＷＭ信号は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”を横断する、より大きい順方向電圧に帰着し、より小さいデューティサイクルを有するＰＷＭ信号は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”を横断する、より小さい順方向電圧に帰着する。
【００２９】
一実施例において、図４において示されるフィードバック選択回路３１２は、誤差信号“ＶＥＡ＿１，ＶＥＡ＿２，ＶＥＡ＿３”を受け取ると共に、誤差信号“ＶＥＡ＿１，ＶＥＡ＿２，ＶＥＡ＿３”を比較することによって、どのＬＥＤストリングが最大順方向電圧を有するかを判定する。例えば、もし“ＶＥＡ＿１＜ＶＥＡ＿２＜ＶＥＡ＿３”であるならば、フィードバック選択回路３１２は、ＬＥＤストリング“３０８＿３”が最大順方向電圧を有すると判定すると共に、ＬＥＤストリング“３０８＿３”のＬＥＤ電流を示すフィードバック信号３０１を生成する。図４において示されるＤＣ／ＤＣコンバータ３０２は、フィードバック信号３０１を受け取ると共に、それに応じて、ＬＥＤストリング“３０８＿３”の電力需要を満たすように、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”を調整する。“Ｖｏｕｔ”がＬＥＤストリング“３０８＿３”の電力需要を満たすことができるかぎり、“Ｖｏｕｔ”は、同様に、ＬＥＤストリング“３０８＿１”及びＬＥＤストリング“３０８＿２”の電力需要を満たすことができる。その結果、全てのＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，３０８＿３”は、比較的一定の明るさで所望の光出力を発生させるための十分な電力を供給され得る。
【００３０】
図６は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”のＬＥＤ電流“６０４”、インダクタンスコイル“Ｌｉ”のインダクタンスコイル電流“６０２”、及び“Ｒｓｅｎ＿ｉ”とスイッチ“Ｓｉ”との間のノード５１４における電圧波形６０６の間の代表的な関係を例証する。図６は、図４及び図５と組み合わせて説明される。
【００３１】
スイッチ“Ｓｉ”がターンオンされる期間の間、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”に電力を供給すると共に、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”によってインダクタンスコイル“Ｌｉ”を充電する。スイッチ“Ｓｉ”が“ＰＷＭ＿ｉ”によってターンオンされるとき、インダクタンスコイル電流“６０２”は、スイッチ“Ｓｉ”及び電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”を通って、グラウンドに流れる。スイッチ“Ｓｉ”がオンであるとき、インダクタンスコイル電流“６０２”は増加すると共に、ノード“５１４”における電圧波形“６０６”は同時に増加する。
【００３２】
スイッチ“Ｓｉ”がターンオフされる期間の間、インダクタンスコイル“Ｌｉ”が放電すると共に、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”は、インダクタンスコイル“Ｌｉ”によって、電力を供給される。スイッチ“Ｓｉ”が“ＰＷＭ＿ｉ”によってターンオフされるとき、インダクタンスコイル電流“６０２”は、インダクタンスコイル“Ｌｉ”、ダイオード“Ｄｉ”、及びＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”を貫流する。スイッチ“Ｓｉ”がオフであるとき、インダクタンスコイル電流“６０２”は減少する。電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”を貫流する電流がないので、ノード“５１４”における電圧波形“６０６”は“０”まで減少する。
【００３３】
一実施例において、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”と並列に連結されたコンデンサ“Ｃｉ”は、インダクタンスコイル電流“６０２”をフィルタ処理すると共に、そのレベルがインダクタンスコイル電流“６０２”の平均レベルである実質的に一定のＬＥＤ電流“６０４”を生じさせる。
【００３４】
従って、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”のＬＥＤ電流“６０４”は、目標電流に向かって調整され得る。一実施例において、スイッチ“Ｓｉ”がターンオンされるときのノード“５１４”における平均電圧は、基準信号“ＲＥＦ”の電圧に等しい。
【００３５】
図７は、本発明の一実施例による、共通カソード接続（common cathode connection）を有するＬＥＤ駆動回路“７００”の回路図を示す。図４と同じ符号を付された構成要素は、同様の機能を有すると共に、ここでは詳細に説明されない。図７の例においては、３本のＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”がある。しかしながら、ＬＥＤ駆動回路“７００”には、あらゆる数のＬＥＤストリングが含まれ得る。
【００３６】
図４に示されたＬＥＤ駆動回路“４００”と同じように、ＬＥＤ駆動回路“７００”は、基準信号“ＲＥＦ”とそれぞれＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”のＬＥＤ電流を示す複数の監視信号“ＩＳＥＮ＿１，ＩＳＥＮ＿２，ＩＳＥＮ＿３”とに基づいて、ＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”の順方向電圧を調整するために、複数のスイッチングレギュレータ（例えば、複数のバックスイッチングレギュレータ）を利用する。監視信号“ＩＳＥＮ＿１，ＩＳＥＮ＿２，ＩＳＥＮ＿３”は、複数の電流センサから獲得され得る。図７の例において、各電流センサは、電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”、差動増幅器“７０２＿ｉ”（ｉ＝１，２，３）、及び抵抗器“７０６＿ｉ”（ｉ＝１，２，３）を備える。電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”は、対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”に直列に連結される。差動増幅器“７０２＿ｉ”は、電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”とスイッチングバランス制御器“７０４＿ｉ”との間に連結される。抵抗器“７０６＿ｉ”は、差動増幅器“７０２＿ｉ”とグラウンドとの間に連結される。
【００３７】
一実施例において、各バックスイッチングレギュレータは、インダクタンスコイル“Ｌｉ（ｉ＝１，２，３）”、ダイオード“Ｄｉ（ｉ＝１，２，３）”、コンデンサ“Ｃｉ（ｉ＝１，２，３）”、及びスイッチ“Ｓｉ（ｉ＝１，２，３）”を備える。インダクタンスコイル“Ｌｉ”は、対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”に直列に連結される。ダイオード“Ｄｉ”は、直列に接続されたＬＥＤストリングとインダクタンスコイル“Ｌｉ”に対して並列に連結される。コンデンサ“Ｃｉ”は、対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”と並列に連結される。スイッチ“Ｓｉ”は、インダクタンスコイル“Ｌｉ”とグラウンドとの間に連結される。各バックスイッチングレギュレータは、対応するスイッチングバランス制御器“３０４＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”によって生成されたパルス変調信号、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）信号によって制御される。
【００３８】
ＬＥＤ駆動回路“７００”は、最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングの電力需要を満たすために、更に、安定化電圧を提供するためのＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”、及びＤＣ／ＤＣコンバータの安定化電圧を調整するためにフィードバック信号“３０１”を提供するためのフィードバック選択回路“３１２”を備える。
【００３９】
スイッチ“Ｓｉ”がターンオンされる第１の期間の間、ＬＥＤ電流は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”を通って、グラウンドに流れる。一実施例において、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”の順方向電圧は、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”と対応するスイッチングレギュレータを横断する電圧降下との間の差異に比例する。この第１の期間の間、ＤＣ／ＤＣコンバータ“３０２”は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”に電力を供給すると共に、同時に、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”によってインダクタンスコイル“Ｌｉ”を充電する。スイッチ“Ｓｉ”がターンオフされる第２の期間の間、ＬＥＤ電流は、インダクタンスコイル“Ｌｉ”、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”、及びダイオード“Ｄｉ”を流れる。この第２の期間の間、インダクタンスコイル“Ｌｉ”は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”に電力を供給するように放電する。
【００４０】
図８は、図７に示されるスイッチングバランス制御器“７０４＿ｉ（ｉ＝１，２，３）”の代表的な構造、及びスイッチングバランス制御器“７０４＿ｉ”と対応するＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”との間の接続を例証する。図８は、図７に示される共通カソード接続を有するＬＥＤ駆動回路“７００”に関して、差動増幅器“７０２＿ｉ”が電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”を横断する電圧降下を検出すること以外は、図５と類似している。抵抗器“７０６＿ｉ”を通して、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”のＬＥＤ電流を示す監視信号“ＩＳＥＮ＿ｉ”が提供され得る。一実施例において、抵抗器“７０６＿ｉ”は、電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”と同じ抵抗値を有している。
【００４１】
図９は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”のＬＥＤ電流“９０４”、インダクタンスコイル“Ｌｉ”のインダクタンスコイル電流“９０２”、及び“Ｒｓｅｎ＿ｉ”とスイッチ“Ｓｉ”との間のノード８１４における電圧波形９０６の間の代表的な関係を例証する。図９は、図７及び図８と組み合わせて説明される。
【００４２】
スイッチ“Ｓｉ”がターンオンされる期間の間、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”に電力を供給すると共に、安定化電圧“Ｖｏｕｔ”によってインダクタンスコイル“Ｌｉ”を充電する。スイッチ“Ｓｉ”が“ＰＷＭ＿ｉ”によってターンオンされるとき、インダクタンスコイル電流“９０２”は、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”を通って、グラウンドに流れる。スイッチ“Ｓｉ”がオンであるとき、インダクタンスコイル電流“９０２”は増加すると共に、ノード“８１４”における電圧波形“９０６”は同時に減少する。
【００４３】
スイッチ“Ｓｉ”がターンオフされる期間の間、インダクタンスコイル“Ｌｉ”が放電すると共に、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”は、インダクタンスコイル“Ｌｉ”によって、電力を供給される。スイッチ“Ｓｉ”が“ＰＷＭ＿ｉ”によってターンオフされるとき、インダクタンスコイル電流“９０２”は、インダクタンスコイル“Ｌｉ”、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”、及びダイオード“Ｄｉ”を貫流する。スイッチ“Ｓｉ”がオフであるとき、インダクタンスコイル電流“９０２”は減少する。電流検出抵抗器“Ｒｓｅｎ＿ｉ”を貫流する電流がないので、ノード“８１４”における電圧波形“９０６”は“Ｖｏｕｔ”まで増加する。
【００４４】
一実施例において、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”と並列に連結されたコンデンサ“Ｃｉ”は、インダクタンスコイル電流“９０２”をフィルタ処理すると共に、そのレベルがインダクタンスコイル電流“９０２”の平均レベルである実質的に一定のＬＥＤ電流“９０４”を生じさせる。
【００４５】
従って、ＬＥＤストリング“３０８＿ｉ”のＬＥＤ電流“９０４”は、目標電流に向かって調整され得る。一実施例において、スイッチ“Ｓｉ”がターンオンされるときのノード“８１４”における平均電圧は、“Ｖｏｕｔ”と基準信号“ＲＥＦ”の電圧との間の差異に等しい。
【００４６】
図１０は、複数の光源に電力を供給するための方法のフローチャート１０００を例証する。特定のステップが図１０において開示されるが、そのようなステップは代表的なステップである。すなわち、本発明は、様々な他のステップまたは図１０において説明されたステップの変形を実行することに良く適している。図１０は、図３及び図４と組み合わせて説明される。
【００４７】
ブロック１００２では、入力電圧が、電力コンバータ（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２）によって、安定化電圧に変換される。
【００４８】
ブロック１００４では、光源を貫流する複数の光源電流を生成するために、安定化電圧が、それぞれ複数の光源（例えばＬＥＤストリング“３０８＿１，３０８＿２，及び３０８＿３”）に印加される。
【００４９】
ブロック１００６では、複数のスイッチングレギュレータ（例えば複数のバックスイッチングレギュレータ“３０６＿１，３０６＿２，３０６＿３”）によって、それぞれ複数の光源の複数の順方向電圧が調整される。
【００５０】
ブロック１００８では、複数のスイッチングレギュレータが、それぞれ複数のパルス変調信号（例えばＰＷＭ信号“ＰＷＭ＿１，ＰＷＭ＿２，ＰＷＭ＿３”）によって制御される。一実施例において、スイッチ“Ｓｉ”は、スイッチ“Ｓｉ”がターンオンされる第１の期間の間、対応する光源が安定化電圧によって電力を供給されると共に、対応するインダクタンスコイル“Ｌｉ”が安定化電圧によって充電されるように、パルス変調信号によって制御される。スイッチ“Ｓｉ”がターンオフされる第２の期間の間、インダクタンスコイル“Ｌｉ”が放電すると共に、光源はインダクタンスコイル“Ｌｉ”によって電力を供給される。
【００５１】
ブロック１０１０では、基準信号と対応する監視信号“ＩＳＥＮ＿ｉ”とに基づいて、対応するパルス変調信号“ＰＷＭ＿ｉ”のデューティサイクルが調整される。一実施例において、監視信号“ＩＳＥＮ＿ｉ”は、対応する光源を貫流する光源電流を示す電流センサ“３１０＿ｉ”によって生成される。
【００５２】
従って、本発明による実施例は、複数のスイッチングレギュレータによって、それぞれ複数の光源の順方向電圧を調整することができる光源駆動回路を提供する。有利に、上述のように、一実施例において、複数の光源を貫流する光源電流が、目標電流と実質的に同一となるように調整され得ると共に、わずか１つの専用の電力コンバータが、複数の光源に電力を供給するために必要とされ得る。光源電流を調整するために、リニア電流レギュレータ（linear current regulator）の代わりにスイッチングレギュレータを使用することによって、発熱が減少する一方、システムの出力効率が向上し得る。更に、最大順方向電圧を有する光源を判定した後で、光源駆動回路は、適宜に電力コンバータの出力を、全ての光源の電力需要が満たされるように調整することができる。
【００５３】
前述の説明及び図面が本発明の実施例を表す一方、添付された請求項において定義される本発明の原理の精神及び範囲からはずれずに、その中に様々な追加物、修正物、及び代替物が生成され得るということが理解されることになる。当業者は、本発明が、形式、構造、装置、割合、材料、要素、及びコンポーネントの多くの修正物によって使用され得るか、そうでなければ、本発明の原理からはずれることなく、固有の環境及び動作要求に対して特に適応する本発明の実践において使用され得るということを認識することになる。ここで開示された実施例は、従って、あらゆる点で実例であって制限的でなく、本発明の範囲は、添付された請求項、及びそれらの法律上の等価物によって示されると共に、前述の説明に制限されないと考えられるべきである。
【符号の説明】
【００５４】
１００：ＬＥＤ駆動回路
１０２：ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０４：選択回路
１０６＿１、１０６＿２、１０６＿Ｎ：リニアＬＥＤ電流レギュレータ
１０８＿１、１０８＿２、１０８＿Ｎ：ＬＥＤストリング
１１０＿１、１１０＿２、１１０＿Ｎ：演算増幅器
Ｒｓｅｎ＿１、Ｒｓｅｎ＿２、Ｒｓｅｎ＿Ｎ：電流検出抵抗器
ＲＥＦ：基準信号
Ｖｉｎ：入力電圧
Ｖｏｕｔ、Ｖｏｕｔ＿１、Ｖｏｕｔ＿２、Ｖｏｕｔ＿Ｎ：安定化電圧
２０２＿１、２０２＿２、２０２＿Ｎ：ＤＣ／ＤＣコンバータ
３００：ＬＥＤ駆動回路
３０１：フィードバック信号
３０２：ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０４＿１、３０４＿２、３０４＿３：スイッチングバランス制御器
３０６＿１、３０６＿２、３０６＿３：バックスイッチングレギュレータ
３０８＿１、３０８＿２、３０８＿３、３０８＿ｉ：ＬＥＤストリング
３１０＿１、３０８＿２、３０８＿３：電流センサ
３１２：フィードバック選択回路
ＩＳＥＮ＿１、ＩＳＥＮ＿２、ＩＳＥＮ＿３、ＩＳＥＮ＿ｉ：監視信号
ＰＷＭ＿１、ＰＷＭ＿２、ＰＷＭ＿３、ＰＷＭ＿ｉ：パルス幅変調（ＰＷＭ）信号
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌｉ：インダクタンスコイル
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄｉ：ダイオード
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃｉ：コンデンサ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓｉ：スイッチ
ＶＥＡ＿１、ＶＥＡ＿２、ＶＥＡ＿３、ＶＥＡ＿ｉ：誤差信号
ＲＭＰ：ランプ（ramp：傾斜）信号
５０２：比較器
５０４：バッファ
５０６：コンデンサ
５０８：抵抗器
５１０：誤差増幅器
５１２：乗算器
５１４：ノード
７０２＿１、７０２＿２、７０２＿３：差動増幅器
７０４＿１、７０４＿２、７０４＿３：スイッチングバランス制御器
７０６＿１、７０６＿２、７０６＿３：抵抗器
８１４：ノード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源に電力を供給するための駆動回路であって、
入力電圧を受け取ると共に、前記複数の光源に安定化電圧を提供するように動作可能な電力コンバータと、
前記電力コンバータに連結されると共に、前記複数の光源の複数の順方向電圧をそれぞれ調整するための複数のスイッチングレギュレータと、
前記複数のスイッチングレギュレータに連結されると共に、前記複数のスイッチングレギュレータをそれぞれ制御するために複数のパルス変調信号を生成するための複数のスイッチングバランス制御器と
を備えることを特徴とする駆動回路。
【請求項２】
前記複数の順方向電圧の内の各順方向電圧が、前記安定化電圧と前記スイッチングレギュレータの内の対応するスイッチングレギュレータを横断する電圧降下との間の差異に比例する
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項３】
前記光源の各々は、発光ダイオード（ＬＥＤ）ストリングを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項４】
複数の光源電流が、前記複数の順方向電圧に従って、それぞれ前記複数の光源を貫流すると共に、
前記複数の光源電流が、実質的に同一である
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項５】
前記スイッチングレギュレータの各々が、バックスイッチングレギュレータを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項６】
前記スイッチングレギュレータの各々が、
前記複数の光源の内の対応する光源に直列に連結されたインダクタンスコイルと、
前記インダクタンスコイルに直列に連結されると共に、前記複数のパルス変調信号の内の対応するパルス変調信号によって制御されるスイッチとを備え、
前記スイッチが、単に、完全にオン状態になるか、または完全にオフ状態になる
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項７】
前記電力コンバータと前記複数のスイッチングレギュレータとの間に連結されると共に、前記複数の光源の中から最大順方向電圧を有する光源を判定するためのフィードバック選択回路を更に備え、
前記電力コンバータが、前記最大順方向電圧を有する前記光源の電力需要を満たすように前記安定化電圧を調整するように動作可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項８】
前記複数の光源に連結されると共に、前記複数の光源をそれぞれ貫流する複数の光源電流を示す複数の監視信号を生成するための複数の電流センサを更に備え、
前記フィードバック選択回路が、前記複数の監視信号を受け取ると共に、前記複数の監視信号と基準信号とに従って、前記最大順方向電圧を有する前記光源を判定する
ことを特徴とする請求項７に記載の駆動回路。
【請求項９】
前記スイッチングバランス制御器の各々が、目標電流を表している基準信号を受け取ると共に、前記スイッチングレギュレータの内の対応するスイッチングレギュレータを制御するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項１０】
前記スイッチングバランス制御器の各々が、
光源電流を表している監視信号を前記基準信号と比較することによって誤差信号を生成するための誤差増幅器を備え、
前記ＰＷＭ信号が、前記光源電流を前記目標電流に向かって調整するように、前記誤差信号に基づいて生成される
ことを特徴とする請求項９に記載の駆動回路。
【請求項１１】
前記パルス変調信号の各々が、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項１２】
表示装置であって、
液晶表示（ＬＣＤ）パネルと、
前記ＬＣＤパネルを照らすための複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）ストリングと、
入力電圧を受け取ると共に、前記複数のＬＥＤストリングに安定化電圧を提供するように動作可能な電力コンバータと、
前記電力コンバータに連結されると共に、前記複数のＬＥＤストリングの複数の順方向電圧をそれぞれ調整するための複数のスイッチングレギュレータと、
前記複数のスイッチングレギュレータに連結されると共に、前記複数のスイッチングレギュレータをそれぞれ制御するために複数のパルス変調信号を生成するための複数のスイッチングバランス制御器と
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
前記複数の順方向電圧の内の各順方向電圧が、前記安定化電圧と前記スイッチングレギュレータの内の対応するスイッチングレギュレータを横断する電圧降下との間の差異に比例する
ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
複数のＬＥＤ電流が、前記複数の順方向電圧に従って、それぞれ前記複数のＬＥＤストリングを貫流すると共に、
前記複数のＬＥＤ電流が、実質的に同一である
ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記スイッチングレギュレータの各々が、バックスイッチングレギュレータを含む
ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記スイッチングレギュレータの各々が、
前記複数のＬＥＤストリングの内の対応するＬＥＤストリングに直列に連結されたインダクタンスコイルと、
前記インダクタンスコイルに直列に連結されると共に、前記複数のパルス変調信号の内の対応するパルス変調信号によって制御されるスイッチとを備え、
前記スイッチが、単に、完全にオン状態になるか、または完全にオフ状態になる
ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記電力コンバータと前記複数のスイッチングレギュレータとの間に連結されると共に、前記複数のＬＥＤストリングの中から最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングを判定するためのフィードバック選択回路を更に備え、
前記電力コンバータが、前記最大順方向電圧を有する前記ＬＥＤストリングの電力需要を満たすように前記安定化電圧を調整するように動作可能である
ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記複数のＬＥＤストリングに連結されると共に、前記複数のＬＥＤストリングをそれぞれ貫流する複数のＬＥＤ電流を示す複数の監視信号を生成するための複数の電流センサを更に備え、
前記フィードバック選択回路が、前記複数の監視信号を受け取ると共に、前記複数の監視信号と基準信号とに従って、前記最大順方向電圧を有する前記ＬＥＤストリングを判定する
ことを特徴とする請求項１７に記載の表示装置。
【請求項１９】
前記スイッチングバランス制御器の各々が、目標電流を表している基準信号を受け取ると共に、前記スイッチングレギュレータの内の対応するスイッチングレギュレータを制御するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成する
ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項２０】
前記スイッチングバランス制御器の各々が、
ＬＥＤ電流を表している監視信号を前記基準信号と比較することによって誤差信号を生成するための誤差増幅器を備え、
前記ＰＷＭ信号が、前記ＬＥＤ電流を前記目標電流に向かって調整するように、前記誤差信号に基づいて生成される
ことを特徴とする請求項１９に記載の表示装置。
【請求項２１】
前記パルス変調信号の各々が、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含む
ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項２２】
複数の光源に電力を供給するための方法であって、
入力電圧を安定化電圧に変換する段階と、
それぞれ前記複数の光源を貫流する複数の光源電流を生成するために、前記安定化電圧を前記複数の光源に印加する段階と、
複数のスイッチングレギュレータによって、前記複数の光源の複数の順方向電圧をそれぞれ調整する段階と、
複数のパルス変調信号によって、前記複数のスイッチングレギュレータをそれぞれ制御する段階と
を有することを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記複数の順方向電圧の内の対応する順方向電圧が、前記安定化電圧と前記複数のスイッチングレギュレータの内の対応するスイッチングレギュレータを横断する電圧降下との間の差異に比例する
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記複数の光源電流が実質的に同一となるように、前記複数のスイッチングレギュレータを制御する段階を更に有する
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
第１の期間の間、前記安定化電圧によって前記複数の光源の内の光源に電力を供給する段階と、
前記第１の期間の間、前記安定化電圧によって、対応するスイッチングレギュレータ内のインダクタンスコイルを充電する段階と、
第２の期間の間、前記インダクタンスコイルを放電することによって、前記インダクタンスコイルと直列に連結された前記光源に電力を供給する段階とを更に有する
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記複数の光源をそれぞれ貫流する前記複数の光源電流を示す複数の監視信号を生成する段階と、
前記バックスイッチングレギュレータをそれぞれ制御するための複数のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成する段階と、
目標電流を表している基準信号に基づいて、そして前記複数の監視信号の内の対応する監視信号に基づいて、前記複数のＰＷＭ信号の内の対応するＰＷＭ信号のデューティサイクルを調整する段階とを更に有する
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記基準信号と前記複数の監視信号の内の対応する監視信号とを比較することによって、前記光源の各々に関する誤差信号を生成する段階を更に有し、
前記誤差信号が、前記目標電流と実質的に同一である光源電流を生成するために対応する光源によって必要とされる順方向電圧を示す
ことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記複数の監視信号を前記基準信号と比較することによって、最大順方向電圧を有する光源を判定する段階と、
前記最大順方向電圧を有する前記光源の電力需要を満たすように前記安定化電圧を調整する段階とを更に有する
ことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項１】
複数の光源に電力を供給するための駆動回路であって、
入力電圧を受け取ると共に、前記複数の光源に安定化電圧を提供するように動作可能な電力コンバータと、
前記電力コンバータに連結されると共に、前記複数の光源の複数の順方向電圧をそれぞれ調整するための複数のスイッチングレギュレータと、
前記複数のスイッチングレギュレータに連結されると共に、前記複数のスイッチングレギュレータをそれぞれ制御するために複数のパルス変調信号を生成するための複数のスイッチングバランス制御器と
を備えることを特徴とする駆動回路。
【請求項２】
前記複数の順方向電圧の内の各順方向電圧が、前記安定化電圧と前記スイッチングレギュレータの内の対応するスイッチングレギュレータを横断する電圧降下との間の差異に比例する
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項３】
前記光源の各々は、発光ダイオード（ＬＥＤ）ストリングを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項４】
複数の光源電流が、前記複数の順方向電圧に従って、それぞれ前記複数の光源を貫流すると共に、
前記複数の光源電流が、実質的に同一である
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項５】
前記スイッチングレギュレータの各々が、バックスイッチングレギュレータを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項６】
前記スイッチングレギュレータの各々が、
前記複数の光源の内の対応する光源に直列に連結されたインダクタンスコイルと、
前記インダクタンスコイルに直列に連結されると共に、前記複数のパルス変調信号の内の対応するパルス変調信号によって制御されるスイッチとを備え、
前記スイッチが、単に、完全にオン状態になるか、または完全にオフ状態になる
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項７】
前記電力コンバータと前記複数のスイッチングレギュレータとの間に連結されると共に、前記複数の光源の中から最大順方向電圧を有する光源を判定するためのフィードバック選択回路を更に備え、
前記電力コンバータが、前記最大順方向電圧を有する前記光源の電力需要を満たすように前記安定化電圧を調整するように動作可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項８】
前記複数の光源に連結されると共に、前記複数の光源をそれぞれ貫流する複数の光源電流を示す複数の監視信号を生成するための複数の電流センサを更に備え、
前記フィードバック選択回路が、前記複数の監視信号を受け取ると共に、前記複数の監視信号と基準信号とに従って、前記最大順方向電圧を有する前記光源を判定する
ことを特徴とする請求項７に記載の駆動回路。
【請求項９】
前記スイッチングバランス制御器の各々が、目標電流を表している基準信号を受け取ると共に、前記スイッチングレギュレータの内の対応するスイッチングレギュレータを制御するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項１０】
前記スイッチングバランス制御器の各々が、
光源電流を表している監視信号を前記基準信号と比較することによって誤差信号を生成するための誤差増幅器を備え、
前記ＰＷＭ信号が、前記光源電流を前記目標電流に向かって調整するように、前記誤差信号に基づいて生成される
ことを特徴とする請求項９に記載の駆動回路。
【請求項１１】
前記パルス変調信号の各々が、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動回路。
【請求項１２】
表示装置であって、
液晶表示（ＬＣＤ）パネルと、
前記ＬＣＤパネルを照らすための複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）ストリングと、
入力電圧を受け取ると共に、前記複数のＬＥＤストリングに安定化電圧を提供するように動作可能な電力コンバータと、
前記電力コンバータに連結されると共に、前記複数のＬＥＤストリングの複数の順方向電圧をそれぞれ調整するための複数のスイッチングレギュレータと、
前記複数のスイッチングレギュレータに連結されると共に、前記複数のスイッチングレギュレータをそれぞれ制御するために複数のパルス変調信号を生成するための複数のスイッチングバランス制御器と
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
前記複数の順方向電圧の内の各順方向電圧が、前記安定化電圧と前記スイッチングレギュレータの内の対応するスイッチングレギュレータを横断する電圧降下との間の差異に比例する
ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
複数のＬＥＤ電流が、前記複数の順方向電圧に従って、それぞれ前記複数のＬＥＤストリングを貫流すると共に、
前記複数のＬＥＤ電流が、実質的に同一である
ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記スイッチングレギュレータの各々が、バックスイッチングレギュレータを含む
ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記スイッチングレギュレータの各々が、
前記複数のＬＥＤストリングの内の対応するＬＥＤストリングに直列に連結されたインダクタンスコイルと、
前記インダクタンスコイルに直列に連結されると共に、前記複数のパルス変調信号の内の対応するパルス変調信号によって制御されるスイッチとを備え、
前記スイッチが、単に、完全にオン状態になるか、または完全にオフ状態になる
ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記電力コンバータと前記複数のスイッチングレギュレータとの間に連結されると共に、前記複数のＬＥＤストリングの中から最大順方向電圧を有するＬＥＤストリングを判定するためのフィードバック選択回路を更に備え、
前記電力コンバータが、前記最大順方向電圧を有する前記ＬＥＤストリングの電力需要を満たすように前記安定化電圧を調整するように動作可能である
ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記複数のＬＥＤストリングに連結されると共に、前記複数のＬＥＤストリングをそれぞれ貫流する複数のＬＥＤ電流を示す複数の監視信号を生成するための複数の電流センサを更に備え、
前記フィードバック選択回路が、前記複数の監視信号を受け取ると共に、前記複数の監視信号と基準信号とに従って、前記最大順方向電圧を有する前記ＬＥＤストリングを判定する
ことを特徴とする請求項１７に記載の表示装置。
【請求項１９】
前記スイッチングバランス制御器の各々が、目標電流を表している基準信号を受け取ると共に、前記スイッチングレギュレータの内の対応するスイッチングレギュレータを制御するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成する
ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項２０】
前記スイッチングバランス制御器の各々が、
ＬＥＤ電流を表している監視信号を前記基準信号と比較することによって誤差信号を生成するための誤差増幅器を備え、
前記ＰＷＭ信号が、前記ＬＥＤ電流を前記目標電流に向かって調整するように、前記誤差信号に基づいて生成される
ことを特徴とする請求項１９に記載の表示装置。
【請求項２１】
前記パルス変調信号の各々が、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含む
ことを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項２２】
複数の光源に電力を供給するための方法であって、
入力電圧を安定化電圧に変換する段階と、
それぞれ前記複数の光源を貫流する複数の光源電流を生成するために、前記安定化電圧を前記複数の光源に印加する段階と、
複数のスイッチングレギュレータによって、前記複数の光源の複数の順方向電圧をそれぞれ調整する段階と、
複数のパルス変調信号によって、前記複数のスイッチングレギュレータをそれぞれ制御する段階と
を有することを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記複数の順方向電圧の内の対応する順方向電圧が、前記安定化電圧と前記複数のスイッチングレギュレータの内の対応するスイッチングレギュレータを横断する電圧降下との間の差異に比例する
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記複数の光源電流が実質的に同一となるように、前記複数のスイッチングレギュレータを制御する段階を更に有する
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
第１の期間の間、前記安定化電圧によって前記複数の光源の内の光源に電力を供給する段階と、
前記第１の期間の間、前記安定化電圧によって、対応するスイッチングレギュレータ内のインダクタンスコイルを充電する段階と、
第２の期間の間、前記インダクタンスコイルを放電することによって、前記インダクタンスコイルと直列に連結された前記光源に電力を供給する段階とを更に有する
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記複数の光源をそれぞれ貫流する前記複数の光源電流を示す複数の監視信号を生成する段階と、
前記バックスイッチングレギュレータをそれぞれ制御するための複数のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成する段階と、
目標電流を表している基準信号に基づいて、そして前記複数の監視信号の内の対応する監視信号に基づいて、前記複数のＰＷＭ信号の内の対応するＰＷＭ信号のデューティサイクルを調整する段階とを更に有する
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記基準信号と前記複数の監視信号の内の対応する監視信号とを比較することによって、前記光源の各々に関する誤差信号を生成する段階を更に有し、
前記誤差信号が、前記目標電流と実質的に同一である光源電流を生成するために対応する光源によって必要とされる順方向電圧を示す
ことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記複数の監視信号を前記基準信号と比較することによって、最大順方向電圧を有する光源を判定する段階と、
前記最大順方向電圧を有する前記光源の電力需要を満たすように前記安定化電圧を調整する段階とを更に有する
ことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−４０５０９（Ｐ２０１０−４０５０９Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４２３２５（Ｐ２００９−１４２３２５）
【出願日】平成２１年６月１５日（２００９．６．１５）
【出願人】（５００５２１８４３）オーツー マイクロ， インコーポレーテッド (138)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１５日（２００９．６．１５）
【出願人】（５００５２１８４３）オーツー マイクロ， インコーポレーテッド (138)
【Ｆターム（参考）】
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