定電流回路および電子機器
【課題】 コストを抑制しつつ、高い精度で電流調整が可能な定電流回路およびそれを備えた電子機器を提供する。
【解決手段】 制御部２０は、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間、および、電流設定値が更新された直後の最初のオン期間においてのみ差動電圧ＶＡをトランジスタＴＲのゲートへ与え、その他のオン期間においては、保持電圧ＶＢをトランジスタＴＲのゲートへ与えるような切換指令を出力する。そして、制御部２０は、差動電圧ＶＡがトランジスタＴＲのゲートへ与えられた後、演算増幅器ＯＰ１が出力電流ＩＯＵＴを電流設定値に略一致させることのできる所定の時間経過後に、保持部３０へ保持指令を与える。保持電圧ＶＢは、ＰＷＭ信号のオン・オフに関係なく一定値に保持されるので、オン期間の開始直後から、トランジスタＴＲのゲートへ一定の保持電圧ＶＢを与えることができる。
【解決手段】 制御部２０は、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間、および、電流設定値が更新された直後の最初のオン期間においてのみ差動電圧ＶＡをトランジスタＴＲのゲートへ与え、その他のオン期間においては、保持電圧ＶＢをトランジスタＴＲのゲートへ与えるような切換指令を出力する。そして、制御部２０は、差動電圧ＶＡがトランジスタＴＲのゲートへ与えられた後、演算増幅器ＯＰ１が出力電流ＩＯＵＴを電流設定値に略一致させることのできる所定の時間経過後に、保持部３０へ保持指令を与える。保持電圧ＶＢは、ＰＷＭ信号のオン・オフに関係なく一定値に保持されるので、オン期間の開始直後から、トランジスタＴＲのゲートへ一定の保持電圧ＶＢを与えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源をスイッチングすることにより供給電流を調整する定電流回路およびそれを備えた電子機器に関し、特にスイッチング素子に与えるゲート電圧の遅れによる調整誤差を抑制する定電流回路およびそれを備えた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電源供給回路をスイッチングして供給電流や供給電圧を調整する電源装置が知られている。このような電源装置では、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation；以下、ＰＷＭと称す）方式により、一周期内のオン時間の割合（以下、Ｄｕｔｙ比と称す）を変化させて供給電流や供給電圧を調整することが一般的である。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、ＰＷＭ方式により供給電圧を調整し、かつ、１００％に近い最大Ｄｕｔｙ比を設定できるＤＣ／ＤＣスイッチングコンバータが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、ＬＥＤ（Lighting Emitting Diode）などの電流駆動型素子に電流を駆動する定電流回路が開示されている。
【０００５】
図９は、従来のＰＷＭ方式の定電流回路２００の概略構成図である。なお、定電流回路２００は、特許文献２に開示される定電流回路において出力電流値を負帰還させるように変形したものである。
【０００６】
図９を参照して、電源ノード２と基準電位との間に、負荷ＬＥＤ、定電流回路２００および抵抗Ｒが直列に接続される。そして、定電流回路２００は、回路をスイッチングすることで、電源ノード２から負荷ＬＥＤへ供給される電流を調整する。
【０００７】
定電流回路２００は、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２と、演算増幅器ＯＰ（Operational Amplifier）１と、ＰＷＭ信号発生部８０と、トランジスタＴＲと、スイッチＳＷ６とからなる。
【０００８】
分圧抵抗Ｒ１およびＲ２は、電源ノード２と基準電位との間に直列に接続され、電源電圧ＶＣＣを分圧抵抗Ｒ１とＲ２との比に応じた電流設定値ＶＩに変換して演算増幅器ＯＰ１へ出力する。
【０００９】
演算増幅器ＯＰ１は、分圧抵抗Ｒ１およびＲ２から受けた電流設定値ＶＩと抵抗Ｒに生じる電圧（＝Ｒ×ＩＯＵＴ）との差を増幅して差動電圧ＶＡを発生し、スイッチＳＷ６へ出力する。
【００１０】
ＰＷＭ信号発生部８０は、所定の周期をもち、かつ、外部から受けたＤｕｔｙ比に応じたパルス幅を有するＰＷＭ信号を生成し、スイッチＳＷ６へ出力する。
【００１１】
トランジスタＴＲは、電源ノード２と基準電位との間に介挿され、ゲート電圧に応じた出力電流ＩＯＵＴを負荷ＬＥＤへ供給する。
【００１２】
スイッチＳＷ６は、ＰＷＭ信号発生部８０からＰＷＭ信号を受け、ＰＷＭ信号のオン期間においては、トランジスタＴＲのゲートへ差動電圧ＶＡを与え、オフ期間においては、トランジスタＴＲのゲートへ接地電位を与える。よって、トランジスタＴＲは、ＰＷＭ信号のオン期間においては、差動電圧ＶＡに応じた出力電流ＩＯＵＴを供給し、オフ期間においては、電流を遮断する。
【００１３】
さらに、オン期間中には、抵抗Ｒに生じる電圧が負帰還され、負荷ＬＥＤへ供給される出力電流ＩＯＵＴは、ＩＯＵＴ＝ＶＩ／Ｒで安定する。したがって、定常的に見れば、定電流回路２００は、オン期間中の出力電流ＩＯＵＴにＤｕｔｙ比を乗算した電流値を負荷ＬＥＤへ供給することになる。
【特許文献１】特開２００３−２１９６３８号公報
【特許文献２】特開平７−３２１６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、図９に示す定電流回路では、オフ期間中において出力電流ＩＯＵＴがゼロとなっているため、オン期間の開始直後における出力電流ＩＯＵＴの立ち上がり時間が問題となる。
【００１５】
図１０は、従来の定電流回路２００における各部の時間波形を示す図である。
図１０（ａ）は、ＰＷＭ信号の時間波形である。
【００１６】
図１０（ｂ）は、スイッチＳＷ６の時間波形である。
図１０（ｃ）は、出力電流ＩＯＵＴの時間波形である。
【００１７】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）を参照して、ＰＷＭ信号発生部８０から出力されるＰＷＭ信号に応じて、スイッチＳＷ６は、オンとオフとを交互に切換える。なお、図１０（ａ）は、Ｄｕｔｙ比が約５０％の場合を示す。一方、図１０（ｃ）を参照して、出力電流ＩＯＵＴは、ＰＷＭ信号に完全には追従することができない。
【００１８】
図１１は、図１０（ｃ）に示す拡大区間における各部の時間波形である。
図１１（ａ）は、ＰＷＭ信号の時間波形である。
【００１９】
図１１（ｂ）は、出力電流ＩＯＵＴの時間波形である。
図１１（ｃ）は、差動電圧ＶＡの時間波形である。
【００２０】
図１１（ａ）および（ｂ）を参照して、ＰＷＭ信号のオン期間の開始直後から出力電流ＩＯＵＴが所定値となるまでには、むだ時間Ｔｄ１および遅れ時間Ｔｄ２が存在する。むだ時間Ｔｄ１の期間においては、出力電流ＩＯＵＴは全く増加せず、遅れ時間Ｔｄ２の期間においては、出力電流ＩＯＵＴは所定の時定数をもって漸増する。むだ時間Ｔｄ１は、主として、スイッチＳＷ６の応答速度およびトランジスタＴＲのゲート容量の充放電時間に起因するものであり、この期間においては、トランジスタＴＲは未だ導通状態になっていない。また、遅れ時間Ｔｄ２は、主として、演算増幅器ＯＰ１の応答速度に起因するものである。
【００２１】
図１１（ｃ）を参照して、むだ時間Ｔｄ１が経過し、トランジスタＴＲが導通状態になると、定電流回路２００から負荷ＬＥＤへの電流供給が開始される。一方、ＰＷＭ信号のオフ期間において出力電流ＩＯＵＴはゼロであるため、演算増幅器ＯＰへ負帰還する電圧もゼロとなっている。そのため、オン期間になっても演算増幅器ＯＰは、出力である差動電圧ＶＡを瞬時に増加させることができず、自己の応答速度に応じて差動電圧ＶＡを増加させる。
【００２２】
このように、ＰＷＭ信号のオンタイミングに対して、出力電流ＩＯＵＴの立ち上がりが遅れると、所望の電流値を負荷ＬＥＤへ供給することができない。特に、Ｄｕｔｙ比が小さい場合などにおいては、出力電流ＩＯＵＴが立ち上がるまでにＰＷＭ信号のオン期間が終了することもあり、その誤差はより顕著に現れてしまう。
【００２３】
ところで、むだ時間Ｔｄ１は、数μ秒であるのに対して、遅れ時間Ｔｄ２は、十数μ秒となる場合もある。そのため、出力電流ＩＯＵＴの立ち上がりを早めるには、遅れ時間Ｔｄ２の主要因である演算増幅器ＯＰ１の応答速度を高める必要がある。
【００２４】
しかしながら、高速な演算増幅器を採用すると製造コストが上昇するといった問題があった。
【００２５】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、コストを抑制しつつ、高い精度で電流調整が可能な定電流回路およびそれを備えた電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
この発明によれば、電流調整指令に従い負荷へ供給する電流を調整する電流調整部と、第１の設定値と負荷へ供給される電流値に応じた値とを比較し、電流値が第１の設定値と一致するように第１の電流調整指令を出力する比較部と、第２の設定値に基づいて、電流調整部から電流が供給される時間比率を調整するための切換指令を出力する制御部と、制御部からの切換指令に基づいて第１の電流調整指令を断続し、電流調整部へ与えるスイッチ部と、保持指令を受けると、その時点における第１の電流調整指令を保持し、保持した第１の電流調整指令を第２の電流調整指令として出力する保持部とを備える定電流回路である。そして、制御部は、負荷へ供給される電流値が第１の設定値と略一致した時点において、保持部へ保持指令を与え、その後、スイッチ部に対して、第１の電流調整指令に代えて保持部から出力される第２の電流調整指令を断続して電流調整部へ与えるための切換指令を出力する。
【００２７】
好ましくは、切換指令は、オンとオフとが交互に繰返されるパルス信号であり、制御部は、外部から電流の供給を開始するための出力開始指令を受けて、切換指令の出力を開始し、かつ、切換指令の出力を開始した後の最初のオン期間において、保持部へ保持指令を与える。
【００２８】
好ましくは、制御部は、第１の設定値が更新されると、スイッチ部に対して、第１の電流調整指令を断続して電流調整部へ与えるための切換指令を出力し、その後、負荷へ供給される電流値が更新された第１の設定値と略一致した時点において、保持部へ保持指令を与える。
【００２９】
好ましくは、保持部は、第１の電流調整指令をデジタル値に変換して記憶する。
好ましくは、保持部は、第１の電流調整指令に応じた電荷量を蓄電することにより第１の電流調整指令を保持する。
【００３０】
好ましくは、保持部は、出力バッファを介して第２の電流調整指令を出力する。
好ましくは、比較部は、さらに、保持部から出力される第２の電流調整指令の出力バッファとして機能する。
【００３１】
また、この発明によれば、電源と、電源と接続された負荷と、電源および負荷と直列に接続され、電流調整指令に従い負荷へ供給する電流を調整する電流調整部と、第１の設定値と負荷へ供給される電流値に応じた値とを比較し、電流値が第１の設定値と一致するように第１の電流調整指令を出力する比較部と、第２の設定値に基づいて、電流調整部から電流が供給される時間比率を調整するための切換指令を出力する制御部と、制御部からの切換指令に基づいて第１の電流調整指令を断続し、電流調整部へ与えるスイッチ部と、保持指令を受けると、その時点における第１の電流調整指令を保持し、保持した第１の電流調整指令を第２の電流調整指令として出力する保持部とを備える電子機器である。そして、制御部は、負荷へ供給される電流値が第１の設定値と略一致した時点において、保持部へ保持指令を与え、その後、スイッチ部に対して、第１の電流調整指令に代えて保持部から出力される第２の電流調整指令を断続して電流調整部へ与えるための切換指令を出力する。
【発明の効果】
【００３２】
この発明によれば、第１の設定値に等しい電流値を負荷へ供給させるための電流調整指令が保持され、比較部を介することなく、その保持された電流調整指令が電流調整部へ与えられる。そのため、負荷へ供給される電流の断続に伴い、比較部から出力される第１の電流調整指令に生じる時間遅れの影響を回避できる。よって、負荷電流の断続にかかわらず、第１の設定値に応じた電流を供給できるので、高い精度で電流調整が可能な定電流回路およびそれを備えた電子機器を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３４】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に従う定電流回路１０１の概略構成図である。
【００３５】
図１を参照して、電源ノード２と基準電位との間に、負荷ＬＥＤ、定電流回路１０１および抵抗Ｒが直列に接続される。定電流回路１０１は、回路を開閉することで、電源ノード２から負荷ＬＥＤへ供給される電流を調整する。そして、定電流回路１０１は、電流設定部１０と、演算増幅器ＯＰ１と、制御部２０と、トランジスタＴＲと、スイッチＳＷ１と、保持部３０とからなる。
【００３６】
電流設定部１０は、外部から電流設定値（デジタル値）を受け、電流設定値ＶＩを演算増幅器ＯＰ１へ出力する。そして、電流設定部１０は、レジスタ１２と、デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）１４とからなる。なお、電流設定値は、電流設定値ＶＩが抵抗Ｒとオン期間における出力電流ＩＯＵＴとの積（ＶＩ＝Ｒ×ＩＯＵＴ）に一致するように決定される。
【００３７】
レジスタ１２は、外部から受けた電流設定値を記憶する。
デジタル／アナログ変換器１４は、レジスタ１２に記憶された電流設定値を読出し、その値に応じた電圧を発生し、演算増幅器ＯＰ１へ出力する。
【００３８】
演算増幅器ＯＰ１は、電流設定部１０から受けた電流設定値ＶＩと抵抗Ｒに生じる電圧（＝Ｒ×ＩＯＵＴ）との差を増幅して差動電圧ＶＡを発生し、スイッチＳＷ１へ出力する比較部である。すなわち、演算増幅器ＯＰ１は、抵抗Ｒに生じる電圧を負帰還させ、出力電流ＩＯＵＴが電流設定値ＶＩに応じた電流値と一致するように、電流指令値である差動電圧ＶＡを変化させる。
【００３９】
保持部３０は、制御部２０からの保持指令を受けると、その時点における演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡを記憶する。そして、保持部３０は、その記憶した差動電圧ＶＡを保持電圧ＶＢとして、スイッチＳＷ１へ出力する。すなわち、保持部３０は、保持指令を受けた時点における電流設定値ＶＩを保持し、電流指令値である保持電圧ＶＢとして出力する。さらに、保持部３０は、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）３２と、レジスタ３４と、デジタル／アナログ変換器（Ａ／Ｄ）３６と、演算増幅器ＯＰ２とからなる。
【００４０】
アナログ／デジタル変換器３２は、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡを受け、デジタル値に変換してレジスタ３４へ出力する。
【００４１】
レジスタ３４は、制御部２０から保持指令を受けると、アナログ／デジタル変換器３２から出力される差動電圧ＶＡのデジタル値を記憶する。
【００４２】
デジタル／アナログ変換器３６は、レジスタ３４に記憶された差動電圧ＶＡのデジタル値を読出し、アナログ値に変換して演算増幅器ＯＰ２へ出力する。
【００４３】
演算増幅器ＯＰ２は、デジタル／アナログ変換器３６から受けた差動電圧ＶＡに対して、自己の出力を負帰還させた結果を増幅して出力する。すなわち、演算増幅器ＯＰ２は、ユニティ・ゲイン・バッファであり、保持部３０の出力バッファとしてとして機能する。そのため、保持部３０は、デジタル／アナログ変換器３６から受けた差動電圧ＶＡと同一の電圧で、かつ、大きな出力容量をもった保持電圧ＶＢをスイッチＳＷ１へ出力する。
【００４４】
スイッチＳＷ１は、制御部２０から受けた切換指令に応じて、３つのポートＡ、ＢおよびＣのうちいずれか１つのポートをトランジスタＴＲのゲートと接続し、電流指令を与える。すなわち、スイッチＳＷ１は、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡ（ポートＡ）、保持部３０から出力される保持電圧ＶＢ（ポートＢ）および基準電位（ポートＣ）のうち、いずれか１つをトランジスタＴＲのゲートへ与える。
【００４５】
トランジスタＴＲは、電源ノード２と基準電位との間に介挿され、ゲートに与えられた電圧に従い負荷ＬＥＤへ供給する出力電流ＩＯＵＴを調整する調整部である。そして、トランジスタＴＲは、たとえば、ＮＭＯＳトランジスタなどからなる。
【００４６】
制御部２０は、ＰＷＭ信号発生部２４を含み、出力開始指令を受けると、所定の周期で、かつ、外部から受けたＤｕｔｙ比に応じたＰＷＭ信号を発生する。そして、制御部２０は、発生したＰＷＭ信号に基づいて、そのオン期間においては、差動電圧ＶＡまたは保持電圧ＶＢをトランジスタＴＲのゲートへ与え、そのオフ期間においては、基準電位をトランジスタＴＲのゲートへ与えるための切換指令をスイッチＳＷ１へ出力する。また、制御部２０は、定期的にレジスタ１２から電流設定値を読出し、その値が更新されているか否かを判断する。
【００４７】
さらに、制御部２０は、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間、および、電流設定値が更新された直後の最初のオン期間においてのみ差動電圧ＶＡをトランジスタＴＲのゲートへ与え、その他のオン期間においては、保持電圧ＶＢをトランジスタＴＲのゲートへ与えるような切換指令を出力する。そして、制御部２０は、差動電圧ＶＡがトランジスタＴＲのゲートへ与えられた後、演算増幅器ＯＰ１が出力電流ＩＯＵＴを電流設定値に略一致させることのできる所定の時間経過後に、保持部３０へ保持指令を与える。
【００４８】
負荷ＬＥＤは、たとえば、液晶のバックライトなどに用いられるＬＥＤであり、供給される電流の供給時間に応じて、その発光輝度を変化させる。
【００４９】
抵抗Ｒは、定電流回路１０１と基準電位との間に介挿され、出力電流ＩＯＵＴを検出するための電圧を発生する。そのため抵抗Ｒの値は、出力電流ＩＯＵＴ、演算増幅器ＯＰ１および電流設定値ＶＩなどに応じて適宜設計される。
【００５０】
以下、実施の形態１に従う定電流回路１０１の動作について詳細に説明する。
図２は、出力開始指令が与えられた直後における定電流回路１０１の各部の時間波形を示す図である。
【００５１】
図２（ａ）は、ＰＷＭ信号発生部２４が発生するＰＷＭ信号の時間波形である。
図２（ｂ）は、スイッチＳＷ１の時間波形である。
【００５２】
図２（ｃ）は、差動電圧ＶＡの時間波形である。
図２（ｄ）は、保持電圧ＶＢの時間波形である。
【００５３】
図２（ｅ）は、トランジスタＴＲへ与えられるゲート電圧ＶＧの時間波形である。
図２（ｆ）は、出力電流ＩＯＵＴの時間波形である。
【００５４】
図２（ａ）を参照して、制御部２０は、出力開始指令を受けると、ＰＷＭ信号の発生を開始する。図２（ｂ）を参照して、制御部２０は、ＰＷＭ信号のオン期間においては、スイッチＳＷ１にポートＡまたはＢを選択させ、ＰＷＭ信号のオフ期間においては、スイッチＳＷ１にポートＣを選択させる。特に、制御部２０は、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間において、スイッチＳＷ１にポートＡを選択させ、それ以降のオン期間においては、スイッチＳＷ１にポートＢを選択させる。
【００５５】
図２（ｃ）を参照して、演算増幅器ＯＰ１は、所定の応答速度をもって、電流設定値ＶＩと抵抗Ｒに生じる電圧との差に応じた差動電圧ＶＡを変化させる。
【００５６】
図２（ｄ）を参照して、制御部２０は、オン期間の開始から所定の時間が経過し、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡが所定値に到達すると、保持指令を保持部３０へ出力する。保持部３０は、保持指令を受けた時点における差動電圧ＶＡをレジスタ３４へ記憶し、その記憶した差動電圧ＶＡと同一である保持電圧ＶＢをスイッチＳＷ１へ出力する。すなわち、制御部２０は、電流設定値ＶＩに相当する出力電流ＩＯＵＴを供給するためのゲート電圧ＶＧを保持部３０に保持させる。
【００５７】
図２（ｅ）を参照して、トランジスタＴＲのゲートへ与えられるゲート電圧ＶＧは、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間では、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡとなり、それ以降のオン期間では、保持部３０から出力される保持電圧ＶＢとなる。保持電圧ＶＢは、ＰＷＭ信号のオン・オフに関係なく一定値に保持されるので、オン期間の開始直後から、立ち上がり時間無しに、トランジスタＴＲのゲートに対して保持電圧ＶＢが与えられる。
【００５８】
図２（ｆ）を参照して、トランジスタＴＲのゲート電圧ＶＧに対応して、トランジスタＴＲから出力電流ＩＯＵＴが供給される。そのため、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間においては、ＰＷＭ信号に対して出力電流ＩＯＵＴの遅れが生じるが、それ以降のオン期間においては、ＰＷＭ信号に同期して急峻に立ち上がる出力電流ＩＯＵＴが供給される。
【００５９】
なお、定電流回路１０１に対して、同一の電流設定値を与えたとしても、トランジスタＴＲの製造バラツキ、電気的特性および温度特性などに起因して、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡは定まらない。そのため、制御部２０は、出力開始指令を受けると、その最初のオン期間においてのみ、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡをトランジスタＴＲへ与え、電流設定値ＶＩに相当する出力電流ＩＯＵＴを供給するためのゲート電圧ＶＧを保持部３０に保持させる。
【００６０】
ところで、出力電流の調整は、主として、制御部２０へ与えられるＤｕｔｙ比を変化させることで行なわれるが、電流設定値ＶＩが変更されることもある。電流設定値ＶＩが変更された場合には、その電流設定値ＶＩに相当する出力電流ＩＯＵＴを供給するためのゲート電圧ＶＧを保持部３０に再度記憶させる必要がある。
【００６１】
そこで、制御部２０は、電流設定値ＶＩが変更されたか否かを監視し、変更された場合には、再度、保持指令を保持部３０へ与える。
【００６２】
図３は、電流設定値ＶＩが変更された場合における定電流回路１０１の各部の時間波形を示す図である。
【００６３】
図３（ａ）は、ＰＷＭ信号発生部２４が発生するＰＷＭ信号の時間波形である。
図３（ｂ）は、電流設定値ＶＩの時間波形である。
【００６４】
図３（ｃ）は、スイッチＳＷ１の時間波形である。
図３（ｄ）は、差動電圧ＶＡの時間波形である。
【００６５】
図３（ｅ）は、保持電圧ＶＢの時間波形である。
図３（ｆ）は、トランジスタＴＲへ与えられるゲート電圧ＶＧの時間波形である。
【００６６】
図３（ｇ）は、出力電流ＩＯＵＴの時間波形である。
図３（ａ）および（ｂ）を参照して、電流設定部１０へ新たな電流設定値が与えられると、電流設定部１０は、新たな電流設定値ＶＩを出力する。
【００６７】
図３（ｃ）を参照して、制御部２０は、電流設定値ＶＩが変更された直後の最初のオン期間において、スイッチＳＷ１にポートＡを選択させ、それ以降のオン期間においては、スイッチＳＷ１にポートＢを選択させる。
【００６８】
図３（ｄ）を参照して、演算増幅器ＯＰ１は、いずれの電流設定値ＶＩに対しても、所定の時定数をもって、電流設定値ＶＩと抵抗Ｒに生じる電圧との差に応じた差動電圧ＶＡを変化させる。
【００６９】
図３（ｅ）を参照して、制御部２０は、電流設定値ＶＩの変更後における最初のオン期間の開始から所定の時間が経過し、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡが所定値に到達すると、保持指令を保持部３０へ出力する。すなわち、制御部２０は、出力開始指令を受けた場合と同様に、新たな電流設定値ＶＩに相当する出力電流ＩＯＵＴを供給するためのゲート電圧ＶＧを保持部３０に保持させる。
【００７０】
図３（ｆ）を参照して、トランジスタＴＲのゲートへ与えられるゲート電圧ＶＧは、電流設定値ＶＩの変更後における最初のオン期間では、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡとなり、それ以降のオン期間では、保持部３０から出力される保持電圧ＶＢとなる。
【００７１】
図３（ｇ）を参照して、トランジスタＴＲのゲート電圧ＶＧに対応して、トランジスタＴＲから出力電流ＩＯＵＴが供給される。そのため、電流設定値ＶＩの変更後における最初のオン期間においては、ＰＷＭ信号に対して出力電流ＩＯＵＴの遅れが生じるが、それ以降のオン期間においては、ＰＷＭ信号に同期した方形状の出力電流ＩＯＵＴが供給される。
【００７２】
図４は、定電流回路１０１の制御部２０における処理フローチャートである。
図４を参照して、制御部２０は、出力開始指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ１００）。出力開始指令を受けていない場合（ステップＳ１００においてＮＯの場合）には、制御部２０は、出力開始指令を受けるまで待つ（ステップＳ１００）。
【００７３】
出力開始指令を受けた場合（ステップＳ１００においてＹＥＳの場合）には、制御部２０は、ＰＷＭ信号の発生を開始する（ステップＳ１０２）。そして、制御部２０は、最初のオン期間中において、ポートＡを選択するための切換指令をスイッチＳＷ１へ与える（ステップＳ１０４）。さらに、制御部２０は、最初のオン期間の開始から所定の時間が経過した否かを判断する（ステップＳ１０６）。所定の時間が経過していない場合（ステップＳ１０６においてＮＯの場合）には、制御部２０は、所定の時間が経過するまで待つ（ステップＳ１０６）。
【００７４】
所定の時間が経過した場合（ステップＳ１０６においてＹＥＳの場合）には、制御部２０は、保持指令を保持部３０へ与える（ステップＳ１０８）。そして、制御部２０は、オン期間が終了すると、ポートＣを選択するための切換指令をスイッチＳＷ１へ与える（ステップＳ１１０）。さらに、制御部２０は、オフ期間が終了すると、ポートＢを選択するための切換指令をスイッチＳＷ１へ与える（ステップＳ１１２）。
【００７５】
その後、制御部２０は、電流設定値が更新されたか否かを判断する（ステップＳ１１４）。電流設定値が更新された場合（ステップＳ１１４においてＹＥＳの場合）には、制御部２０は、次のオン期間中において、ポートＡを選択するための切換指令をスイッチＳＷ１へ与える（ステップＳ１０４）。そして、制御部２０は、上述のステップＳ１０６，Ｓ１０８，Ｓ１１０，Ｓ１１２を再度実行する。
【００７６】
電流設定値が更新されていない場合（ステップＳ１１４においてＮＯの場合）には、制御部２０は、出力開始指令が継続しているか否かを判断する（ステップＳ１１６）。
【００７７】
出力開始指令が継続している場合（ステップＳ１１６においてＹＥＳの場合）には、制御部２０は、上述のステップＳ１１０，Ｓ１１２，Ｓ１１４を繰返す。
【００７８】
出力開始指令が継続していない場合（ステップＳ１１６においてＮＯの場合）には、制御部２０は、処理を終了する。
【００７９】
なお、制御部２０が保持部３０へ保持指令を与えるタイミングは、演算増幅器ＯＰ１の応答速度に応じて決定されるが、演算増幅器ＯＰ１の応答速度に比較して、オン期間が短い場合には、オン期間内において出力電流ＩＯＵＴが電流設定値まで上昇できないことがある。
【００８０】
そこで、制御部２０は、Ｄｕｔｙ比を無視して、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間、および、電流設定部１０が新たな電流設定値を受けた直後の最初のオン期間を演算増幅器ＯＰ１の応答速度に応じて延長してもよい。
【００８１】
なお、上述の実施の形態１においては、定電流回路１０１がＬＥＤに電流を供給する場合について説明したが、負荷はＬＥＤに限らず、供給電流を調整させる必要がある定電流負荷であれば、同様に適用できることは言うまでもない。
【００８２】
この発明の実施の形態１によれば、保持部において電流設定値に相当する出力電流を流すための差動電圧が保持され、制御部は、保持部により出力される保持電圧をトランジスタのゲートへ与えるように切換指令を出力する。そのため、演算増幅器からの差動電圧に時間遅れの影響を受けることなく、一定のゲート電圧をトランジスタのゲートへ与えることができる。よって、Ｄｕｔｙ比やＰＷＭ信号の周期にかかわらず、電流設定値に相当する出力電流を供給できるので、高い精度で電流調整が可能な定電流回路を実現できる。
【００８３】
また、この発明の実施の形態１によれば、制御部は、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間、および、電流設定値が更新された直後の最初のオン期間においてのみ、演算増幅器から出力される差動電圧をトランジスタのゲートへ与え、電流設定値に相当する出力電流を流すための差動電圧を生じさせる。そのため、トランジスタのゲートへ電流設定値に応じたゲート電圧を正確に与えることができ、かつ、演算増幅器の応答遅れによる影響を最小限にすることでできる。よって、高い精度で電流調整が可能な定電流回路を実現できる。
【００８４】
また、この発明によれば、保持部は、演算増幅器から出力される差動電圧をデジタル値に変換してレジスタに記憶するので、時間の経過や外乱などによりその値が変化することはない。よって、電流設定値の更新頻度が低く、かつ、長時間の電流供給が必要とされる場合などにおいて、安定した電流供給を実現できる。
【００８５】
［実施の形態２］
実施の形態１においては、保持部がトランジスタのゲートへ与える差動電圧をデジタル値に変換して保持する構成について説明した。
【００８６】
一方、実施の形態２では、保持部が差動電圧をその電圧値に応じた電荷量として保持する構成について説明する。
【００８７】
図５は、実施の形態２に従う定電流回路１０２の概略構成図である。
図５を参照して、定電流回路１０２は、実施の形態１に従う定電流回路１０１において、保持部３０および制御部２０をそれぞれ保持部４０および制御部２２に代えたものである。
【００８８】
保持部４０は、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡを受け、その電圧に応じた電荷量を蓄える。そして、保持部４０は、その電荷量に応じた電圧を保持電圧ＶＢとして出力する。すなわち、保持部４０は、サンプル・ホールド回路として機能する。さらに、保持部４０は、スイッチＳＷ２およびＳＷ３と、キャパシタ４６と、演算増幅器ＯＰ２とからなる。
【００８９】
スイッチＳＷ２は、演算増幅器ＯＰ１の出力側とキャパシタ４６との間に配置され、制御部２２からポートＢまたはＣを選択するための切換指令を受けると閉路する。スイッチＳＷ３は、キャパシタ４６と演算増幅器ＯＰ２の入力側との間に配置され、制御部２２からポートＡを選択するための切換指令を受けると閉路する。そのため、スイッチＳＷ２およびＳＷ３は、同時に接続を「閉」となることはなく、いずれの時点においても、いずれか一方のみが「閉」となる。
【００９０】
キャパシタ４６は、スイッチＳＷ２およびＳＷ３と基準電位との間に介挿され、スイッチＳＷ２が「閉」となっている期間は、演算増幅器ＯＰ１の出力側と接続され、スイッチＳＷ３が「閉」となっている期間は、演算増幅器ＯＰ２の入力側と接続される。そして、キャパシタ４６は、スイッチＳＷ２が「閉」となっている期間において、差動電圧ＶＡに応じた電荷を蓄積し、スイッチＳＷ３が「閉」となっている期間において、蓄積した電荷に基づく差動電圧ＶＡを演算増幅器ＯＰ２へ出力する。
【００９１】
演算増幅器ＯＰ２は、実施の形態１と同様に、ユニティ・ゲイン・バッファであり、出力バッファとして機能する。そして、演算増幅器ＯＰ２は、キャパシタ４６から受けた差動電圧ＶＡと同一の電圧で、かつ、大きな出力容量をもった保持電圧ＶＢをスイッチＳＷ１へ出力する。
【００９２】
制御部２２は、ＰＷＭ信号発生部２４を含み、出力開始指令を受けると、所定の周期で、かつ、外部から受けたＤｕｔｙ比に応じたＰＷＭ信号を発生する。そして、制御部２２は、ＰＷＭ信号に基づいて、そのオン期間においては、差動電圧ＶＡまたは保持電圧ＶＢをトランジスタＴＲのゲートへ与え、そのオフ期間においては、基準電位をトランジスタＴＲのゲートへ与えるための切換指令をスイッチＳＷ１へ出力する。また、制御部２２は、定期的にレジスタ１２から電流設定値を読出し、その値が更新されているか否かを判断する。
【００９３】
さらに、制御部２２は、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間、および、電流設定値が更新された直後の最初のオン期間においてのみ差動電圧ＶＡをトランジスタＴＲのゲートへ与え、その他のオン期間においては、保持電圧ＶＢをトランジスタＴＲのゲートへ与えるような切換指令を出力する。また、制御部２２は、差動電圧ＶＡをトランジスタＴＲのゲートへ与えると同時に、スイッチＳＷ２を「閉」とし、キャパシタ４６に電荷を蓄えさせる。そして、制御部２２は、それ以外の期間において、スイッチＳＷ３を「閉」として、キャパシタ４６に蓄えられている電荷に応じた電圧を保持電圧ＶＢとして出力させる。
【００９４】
以下、実施の形態２に従う定電流回路１０２の動作について詳細に説明する。
図６は、出力開始指令が与えられた直後における定電流回路１０２の各部の時間波形を示す図である。
【００９５】
図６（ａ）は、ＰＷＭ信号発生部２４が発生するＰＷＭ信号の時間波形である。
図６（ｂ）は、スイッチＳＷ１の時間波形である。
【００９６】
図６（ｃ）は、スイッチＳＷ２の時間波形である。
図６（ｄ）は、スイッチＳＷ３の時間波形である。
【００９７】
図６（ｅ）は、差動電圧ＶＡの時間波形である。
図６（ｆ）は、キャパシタ電圧Ｖｃｈの時間波形である。
【００９８】
図６（ｇ）は、保持電圧ＶＢの時間波形である。
図６（ｈ）は、トランジスタＴＲへ与えられるゲート電圧ＶＧの時間波形である。
【００９９】
図６（ａ）および（ｂ）を参照して、実施の形態１と同様に、制御部２２は、出力開始指令を受けると、ＰＷＭ信号の発生を開始する。そして、制御部２２は、ＰＷＭ信号のオン期間においては、スイッチＳＷ１にポートＡまたはＢを選択させ、ＰＷＭ信号のオフ期間においては、スイッチＳＷ１にポートＣを選択させる。特に、制御部２２は、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間において、スイッチＳＷ１にポートＡを選択させ、それ以降のオン期間においては、スイッチＳＷ１にポートＢを選択させる。
【０１００】
図６（ｃ）を参照して、スイッチＳＷ２は、スイッチＳＷ１がポートＢまたはＣを選択している期間において「開」となり、スイッチＳＷ１がポートＡを選択している期間において「閉」となる。
【０１０１】
図６（ｄ）を参照して、スイッチＳＷ３は、スイッチＳＷ１がポートＡを選択している期間において「開」となり、スイッチＳＷ１がポートＢまたはＣを選択している期間において「閉」となる。
【０１０２】
図６（ｅ）を参照して、演算増幅器ＯＰ１は、所定の時定数をもって、電流設定値ＶＩと抵抗Ｒに生じる電圧との差に応じた差動電圧ＶＡを変化させる。
【０１０３】
図６（ｆ）を参照して、スイッチＳＷ２が「閉」となると、キャパシタ４６への電荷の蓄積が開始される。その後、所定の時間が経過すると、キャパシタ４６には、差動電圧ＶＡに応じた電荷が蓄積され、キャパシタ４６のキャパシタ電圧Ｖｃｈは、差動電圧ＶＡまで上昇する。
【０１０４】
図６（ｇ）を参照して、キャパシタ４６に差動電圧ＶＡに応じた電荷が蓄積された後、スイッチＳＷ２が「開」となり、かつ、スイッチＳＷ３が「閉」となると、演算増幅器ＯＰ２は、キャパシタ電圧Ｖｃｈを保持電圧ＶＢとして出力する。その後、演算増幅器ＯＰ２は、スイッチＳＷ３が「開」となるまで、保持電圧ＶＢの出力を継続する。
【０１０５】
図６（ｈ）を参照して、トランジスタＴＲのゲートへ与えられるゲート電圧ＶＧは、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間では、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡとなり、それ以降のオン期間では、保持部４０から出力される保持電圧ＶＢとなる。保持電圧ＶＢは、ＰＷＭ信号のオン・オフに関係なく一定値に保持されるので、オン期間の開始直後から、立ち上がり時間無しに、トランジスタＴＲのゲートに対して保持電圧ＶＢが与えられる。
【０１０６】
ところで、抵抗成分によるリークの発生や、演算増幅器ＯＰ２の増幅率が有限であることなどから、キャパシタ４６に蓄積される電荷は時間と共に減少する。その減少率が緩やかであれば、ほとんど問題は生じないが、電荷が急速に減少する場合やノイズの影響を受けやすい場合には、トランジスタＴＲへ十分なゲート電圧ＶＧを与えることができなくなる。そこで、キャパシタ４６の電荷の減少速度が大きい場合やノイズの影響を受けやすい場合には、定期的に蓄電動作を行なうとしてもよい。
【０１０７】
図７は、定期的に蓄電動作を行なう場合における定電流回路１０２の各部の時間波形を示す図である。
【０１０８】
図７（ａ）は、ＰＷＭ信号発生部２４が発生するＰＷＭ信号の時間波形である。
図７（ｂ）は、スイッチＳＷ１の時間波形である。
【０１０９】
図７（ｃ）は、スイッチＳＷ２の時間波形である。
図７（ｄ）は、スイッチＳＷ３の時間波形である。
【０１１０】
図７（ｅ）は、差動電圧ＶＡの時間波形である。
図７（ｆ）は、キャパシタ電圧Ｖｃｈの時間波形である。
【０１１１】
図７（ｇ）は、保持電圧ＶＢの時間波形である。
図７（ｈ）は、トランジスタＴＲへ与えられるゲート電圧ＶＧの時間波形である。
【０１１２】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）を参照して、制御部２２は、定期的に蓄電動作を行なうようにスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３に対して切換指令を与える。
【０１１３】
図７（ｅ）および（ｆ）を参照して、スイッチＳＷ２が「閉」となると、キャパシタ４６への電荷の蓄積が開始され、キャパシタ電圧Ｖｃｈが上昇する。その後、スイッチＳＷ２が「開」となり、スイッチＳＷ３が「閉」となると、キャパシタ電圧Ｖｃｈが保持電圧ＶＢとしてトランジスタＴＲのゲートへ与えられる。一方、キャパシタ４６に蓄積されている電荷の減少に従い、キャパシタ電圧Ｖｃｈは所定の速度をもって低下する。そこで、制御部２２は、キャパシタ電圧Ｖｃｈの電圧低下分ΔＶｃｈが所定の範囲内に収まるように、スイッチＳＷ２を「閉」、およびスイッチＳＷ３を「開」に切換え、定期的に蓄電動作を行なう。蓄電動作の直後には、キャパシタ電圧Ｖｃｈは、差動電圧ＶＡまで上昇する。
【０１１４】
図７（ｇ）を参照して、保持電圧ＶＢは、キャパシタ電圧Ｖｃｈに従い所定の速度をもって低下するが、定期的に蓄電動作を行なうことで、差動電圧ＶＡまで引き上げられるため、トランジスタＴＲのゲートへ必要な電圧を与えることができる。
【０１１５】
図７（ｈ）を参照して、蓄電動作を行なうオン期間においては、差動電圧ＶＡがトランジスタＴＲのゲートへ与えられ、それ以外のオン期間においては、保持電圧ＶＢがトランジスタＴＲのゲートへ与えられる。
【０１１６】
なお、キャパシタ４６は、最初のオン期間においてのみ蓄電動作を行なうため、オン期間が短い場合やキャパシタ４６の時定数（静電容量）が大きい場合には、必要な保持電圧ＶＢまで蓄電することができないことがある。
【０１１７】
そこで、制御部２２は、Ｄｕｔｙ比を無視して、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間、および、電流設定部１０が新たな電流設定値を受けた直後の最初のオン期間を延長してもよい。
【０１１８】
この発明の実施の形態２によれば、保持部は、演算増幅器から出力される差動電圧に応じた電荷量を蓄え、その蓄えた電荷量に基づいて、保持電圧を出力する。そのため、保持部は、電荷を蓄えるためのキャパシタおよび蓄電動作を制御するためのスイッチだけで実現できるので、より簡略化した構成となり、コストを抑制することができる。
【０１１９】
また、この発明の実施の形態２によれば、保持部は、出力バッファを介して、蓄電された電荷量に応じた保持電圧を出力するので、保持電圧の出力に伴う電荷量の減少を抑制できる。また、保持部は、トランジスタのゲートへ十分な電流を供給できるので、ゲート容量が大きいトランジスタに対しても、高速なスイッチングを行なわせることができる。
【０１２０】
［実施の形態３］
実施の形態１および２においては、保持部に含まれる出力バッファを介して保持電圧が出力される構成について説明した。
【０１２１】
一方、実施の形態３では、出力電流値を負帰還させるための演算増幅器を出力バッファとしても利用する構成について説明する。
【０１２２】
図８は、実施の形態３に従う定電流回路１０３の概略構成図である。
図８を参照して、定電流回路１０３は、実施の形態２に従う定電流回路１０２において、スイッチＳＷ４を付加し、かつ、保持部４０およびスイッチＳＷ１をそれぞれ保持部５０およびスイッチＳＷ５に代えたものである。
【０１２３】
スイッチＳＷ４は、演算増幅器ＯＰ１の入力側に配置され、制御部２０から受けた切換指令に応じて、演算増幅器ＯＰ１へ与える信号を切換える。そして、制御部２２からポートＡを選択するための切換指令を受けると、スイッチＳＷ５は、演算増幅器ＯＰ１の「＋」側に電流設定値ＶＩを与え、「−」側に抵抗Ｒに生じる電圧を与える。すなわち、スイッチＳＷ５は、実施の形態１および２と同様に、電流設定値ＶＩに相当する出力電流ＩＯＵＴを供給するための負帰還回路を形成する。
【０１２４】
一方、制御部２２からポートＢまたはＣを選択するための切換指令を受けると、スイッチＳＷ４は、演算増幅器ＯＰ１の「＋」側にキャパシタ電圧Ｖｃｈを与え、「−」側に演算増幅器ＯＰ１の出力電圧を与える。すなわち、スイッチＳＷ４は、演算増幅器ＯＰ１からなるユニティ・ゲイン・バッファを形成し、保持部５０の出力バッファとして機能させる。
【０１２５】
保持部５０は、実施の形態２に従う定電流回路１０２における保持部４０において、出力バッファである演算増幅器ＯＰ２を取除いたものである。その他の部位は、保持部４０と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１２６】
スイッチＳＷ５は、トランジスタＴＲのゲートの入力側に配置され、制御部２０から受けた切換指令に応じて、トランジスタＴＲのゲートへ与える電圧を切換える。そして、制御部２２からポートＡまたはＢを選択するための切換指令を受けると、スイッチＳＷ５は、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡ（ポートＡへの切換指令時）または保持電圧ＶＢ（ポートＢへの切換指令時）をトランジスタＴＲのゲートへ与える。一方、制御部２２からポートＣを選択するための切換指令を受けると、スイッチＳＷ５は、基準電位をトランジスタＴＲのゲートへ与える。
【０１２７】
以下、実施の形態３に従う定電流回路１０３の動作について詳細に説明する。
ＰＷＭ信号のオン期間において、制御部２２からポートＡを選択するための切換指令が与えられると、演算増幅器ＯＰ１は、電流設定値ＶＩおよび抵抗Ｒに生じる電圧を受ける。そして、演算増幅器ＯＰ１は、抵抗Ｒに生じる電圧が負帰還されることで、出力電流ＩＯＵＴが電流設定値ＶＩに応じた電流値と一致するように、電流指令値である差動電圧ＶＡを変化させる。同時に、トランジスタＴＲのゲートには、演算増幅器ＯＰ１から出力された差動電圧ＶＡが与えられる。また、保持部５０は、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡを受け、その電圧に応じた電荷量を蓄える。
【０１２８】
次に、ＰＷＭ信号のオン期間が終了し、制御部２２からポートＣを選択するための切換指令が与えられると、保持部５０は、差動電圧ＶＡによる電荷の蓄電を終了し、キャパシタ４６に蓄えられた電荷量に応じたキャパシタ電圧Ｖｃｈを出力する。同時に、演算増幅器ＯＰ１は、キャパシタ電圧Ｖｃｈおよび自己の出力電圧を受ける。そして、演算増幅器ＯＰ１は、キャパシタ電圧Ｖｃｈの出力容量を増大させて、保持電圧ＶＢとして出力する。
【０１２９】
また、トランジスタＴＲのゲートには、基準電位が与えられる。
さらに、ＰＷＭ信号のオフ期間が終了し、制御部２２からポートＢを選択するための切換指令が与えられると、保持部５０および演算増幅器ＯＰ１の状態は変化せず、トランジスタＴＲのゲートに、演算増幅器ＯＰ１から出力された保持電圧ＶＢが与えられる。
【０１３０】
以下、制御部２２から出力される切換指令に応じて、同様の動作が繰返される。
上述のように、保持部から出力される保持電圧ＶＢがトランジスタＴＲのゲートへ与えられる期間においては、原則として、抵抗Ｒに生じる電圧を負帰還させる必要がない。そのため、負帰還動作を中止し、演算増幅器ＯＰ１を出力バッファとして機能させることができる。
【０１３１】
この発明の実施の形態３によれば、実施の形態２における効果に加えて、出力電流を調整するための演算増幅器を保持部の出力バッファとして機能させるため、１つの演算増幅器で定電流回路を構成することができる。よって、定電流回路の構成がより簡素化され、製造コストを抑制することができる。
【０１３２】
上述した実施の形態以外にも、たとえば、複数のトランジスタがそれぞれ負荷へ電流を供給する定電流回路において、各トランジスタへ保持電圧を与える共通の保持部をもつように構成してもよい。また、保持部に含まれるレジスタを不揮発性のレジスタとし、初回のオン期間以降または電流設定値が変更された後の最初のオン期間以降においては、外部から供給される電源が喪失した場合であっても差動電圧の取込みを省略するように構成してもよい。さらに、出力開始後の最初のオン期間または電流設定値が変更された後の最初のオン期間以降において、電流設定部や演算増幅器の動作を停止するように構成してもよい。
【０１３３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】実施の形態１に従う半導体装置の概略構成図である。
【図２】出力開始指令が与えられた直後における定電流回路の各部の時間波形を示す図である。
【図３】電流設定値が変更された場合における定電流回路の各部の時間波形を示す図である。
【図４】定電流回路の制御部における処理フローチャートである。
【図５】実施の形態２に従う定電流回路の概略構成図である。
【図６】出力開始指令が与えられた直後における定電流回路の各部の時間波形を示す図である。
【図７】定期的に蓄電動作を行なう場合における定電流回路の各部の時間波形を示す図である。
【図８】実施の形態３に従う定電流回路の概略構成図である。
【図９】従来のＰＷＭ方式の定電流回路の概略構成図である。
【図１０】従来の定電流回路における各部の時間波形を示す図である。
【図１１】図１０（ｃ）に示す拡大区間における各部の時間波形である。
【符号の説明】
【０１３５】
２ 電源ノード、１０ 電流設定部、１２，３４ レジスタ、１４，３６ デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）、２０，２２ 制御部、２４，８０ ＰＷＭ信号発生部、３０，４０，５０ 保持部、３２ デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）、４６ キャパシタ、１０１，１０２，１０３，２００ 定電流回路、ＩＯＵＴ 出力電流、ＬＥＤ 負荷、ＯＰ１，ＯＰ２ 演算増幅器、Ｒ 抵抗、Ｒ１，Ｒ２ 分圧抵抗、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６ スイッチ、Ｔｄ１ むだ時間、Ｔｄ２ 遅れ時間、ＴＲ トランジスタ、ＶＡ 差動電圧、ＶＢ 保持電圧、ＶＣＣ 電源電圧、Ｖｃｈ キャパシタ電圧、ＶＧ ゲート電圧、ＶＩ 電流設定値、ΔＶｃｈ 電圧低下分。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源をスイッチングすることにより供給電流を調整する定電流回路およびそれを備えた電子機器に関し、特にスイッチング素子に与えるゲート電圧の遅れによる調整誤差を抑制する定電流回路およびそれを備えた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電源供給回路をスイッチングして供給電流や供給電圧を調整する電源装置が知られている。このような電源装置では、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation；以下、ＰＷＭと称す）方式により、一周期内のオン時間の割合（以下、Ｄｕｔｙ比と称す）を変化させて供給電流や供給電圧を調整することが一般的である。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、ＰＷＭ方式により供給電圧を調整し、かつ、１００％に近い最大Ｄｕｔｙ比を設定できるＤＣ／ＤＣスイッチングコンバータが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、ＬＥＤ（Lighting Emitting Diode）などの電流駆動型素子に電流を駆動する定電流回路が開示されている。
【０００５】
図９は、従来のＰＷＭ方式の定電流回路２００の概略構成図である。なお、定電流回路２００は、特許文献２に開示される定電流回路において出力電流値を負帰還させるように変形したものである。
【０００６】
図９を参照して、電源ノード２と基準電位との間に、負荷ＬＥＤ、定電流回路２００および抵抗Ｒが直列に接続される。そして、定電流回路２００は、回路をスイッチングすることで、電源ノード２から負荷ＬＥＤへ供給される電流を調整する。
【０００７】
定電流回路２００は、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２と、演算増幅器ＯＰ（Operational Amplifier）１と、ＰＷＭ信号発生部８０と、トランジスタＴＲと、スイッチＳＷ６とからなる。
【０００８】
分圧抵抗Ｒ１およびＲ２は、電源ノード２と基準電位との間に直列に接続され、電源電圧ＶＣＣを分圧抵抗Ｒ１とＲ２との比に応じた電流設定値ＶＩに変換して演算増幅器ＯＰ１へ出力する。
【０００９】
演算増幅器ＯＰ１は、分圧抵抗Ｒ１およびＲ２から受けた電流設定値ＶＩと抵抗Ｒに生じる電圧（＝Ｒ×ＩＯＵＴ）との差を増幅して差動電圧ＶＡを発生し、スイッチＳＷ６へ出力する。
【００１０】
ＰＷＭ信号発生部８０は、所定の周期をもち、かつ、外部から受けたＤｕｔｙ比に応じたパルス幅を有するＰＷＭ信号を生成し、スイッチＳＷ６へ出力する。
【００１１】
トランジスタＴＲは、電源ノード２と基準電位との間に介挿され、ゲート電圧に応じた出力電流ＩＯＵＴを負荷ＬＥＤへ供給する。
【００１２】
スイッチＳＷ６は、ＰＷＭ信号発生部８０からＰＷＭ信号を受け、ＰＷＭ信号のオン期間においては、トランジスタＴＲのゲートへ差動電圧ＶＡを与え、オフ期間においては、トランジスタＴＲのゲートへ接地電位を与える。よって、トランジスタＴＲは、ＰＷＭ信号のオン期間においては、差動電圧ＶＡに応じた出力電流ＩＯＵＴを供給し、オフ期間においては、電流を遮断する。
【００１３】
さらに、オン期間中には、抵抗Ｒに生じる電圧が負帰還され、負荷ＬＥＤへ供給される出力電流ＩＯＵＴは、ＩＯＵＴ＝ＶＩ／Ｒで安定する。したがって、定常的に見れば、定電流回路２００は、オン期間中の出力電流ＩＯＵＴにＤｕｔｙ比を乗算した電流値を負荷ＬＥＤへ供給することになる。
【特許文献１】特開２００３−２１９６３８号公報
【特許文献２】特開平７−３２１６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、図９に示す定電流回路では、オフ期間中において出力電流ＩＯＵＴがゼロとなっているため、オン期間の開始直後における出力電流ＩＯＵＴの立ち上がり時間が問題となる。
【００１５】
図１０は、従来の定電流回路２００における各部の時間波形を示す図である。
図１０（ａ）は、ＰＷＭ信号の時間波形である。
【００１６】
図１０（ｂ）は、スイッチＳＷ６の時間波形である。
図１０（ｃ）は、出力電流ＩＯＵＴの時間波形である。
【００１７】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）を参照して、ＰＷＭ信号発生部８０から出力されるＰＷＭ信号に応じて、スイッチＳＷ６は、オンとオフとを交互に切換える。なお、図１０（ａ）は、Ｄｕｔｙ比が約５０％の場合を示す。一方、図１０（ｃ）を参照して、出力電流ＩＯＵＴは、ＰＷＭ信号に完全には追従することができない。
【００１８】
図１１は、図１０（ｃ）に示す拡大区間における各部の時間波形である。
図１１（ａ）は、ＰＷＭ信号の時間波形である。
【００１９】
図１１（ｂ）は、出力電流ＩＯＵＴの時間波形である。
図１１（ｃ）は、差動電圧ＶＡの時間波形である。
【００２０】
図１１（ａ）および（ｂ）を参照して、ＰＷＭ信号のオン期間の開始直後から出力電流ＩＯＵＴが所定値となるまでには、むだ時間Ｔｄ１および遅れ時間Ｔｄ２が存在する。むだ時間Ｔｄ１の期間においては、出力電流ＩＯＵＴは全く増加せず、遅れ時間Ｔｄ２の期間においては、出力電流ＩＯＵＴは所定の時定数をもって漸増する。むだ時間Ｔｄ１は、主として、スイッチＳＷ６の応答速度およびトランジスタＴＲのゲート容量の充放電時間に起因するものであり、この期間においては、トランジスタＴＲは未だ導通状態になっていない。また、遅れ時間Ｔｄ２は、主として、演算増幅器ＯＰ１の応答速度に起因するものである。
【００２１】
図１１（ｃ）を参照して、むだ時間Ｔｄ１が経過し、トランジスタＴＲが導通状態になると、定電流回路２００から負荷ＬＥＤへの電流供給が開始される。一方、ＰＷＭ信号のオフ期間において出力電流ＩＯＵＴはゼロであるため、演算増幅器ＯＰへ負帰還する電圧もゼロとなっている。そのため、オン期間になっても演算増幅器ＯＰは、出力である差動電圧ＶＡを瞬時に増加させることができず、自己の応答速度に応じて差動電圧ＶＡを増加させる。
【００２２】
このように、ＰＷＭ信号のオンタイミングに対して、出力電流ＩＯＵＴの立ち上がりが遅れると、所望の電流値を負荷ＬＥＤへ供給することができない。特に、Ｄｕｔｙ比が小さい場合などにおいては、出力電流ＩＯＵＴが立ち上がるまでにＰＷＭ信号のオン期間が終了することもあり、その誤差はより顕著に現れてしまう。
【００２３】
ところで、むだ時間Ｔｄ１は、数μ秒であるのに対して、遅れ時間Ｔｄ２は、十数μ秒となる場合もある。そのため、出力電流ＩＯＵＴの立ち上がりを早めるには、遅れ時間Ｔｄ２の主要因である演算増幅器ＯＰ１の応答速度を高める必要がある。
【００２４】
しかしながら、高速な演算増幅器を採用すると製造コストが上昇するといった問題があった。
【００２５】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、コストを抑制しつつ、高い精度で電流調整が可能な定電流回路およびそれを備えた電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
この発明によれば、電流調整指令に従い負荷へ供給する電流を調整する電流調整部と、第１の設定値と負荷へ供給される電流値に応じた値とを比較し、電流値が第１の設定値と一致するように第１の電流調整指令を出力する比較部と、第２の設定値に基づいて、電流調整部から電流が供給される時間比率を調整するための切換指令を出力する制御部と、制御部からの切換指令に基づいて第１の電流調整指令を断続し、電流調整部へ与えるスイッチ部と、保持指令を受けると、その時点における第１の電流調整指令を保持し、保持した第１の電流調整指令を第２の電流調整指令として出力する保持部とを備える定電流回路である。そして、制御部は、負荷へ供給される電流値が第１の設定値と略一致した時点において、保持部へ保持指令を与え、その後、スイッチ部に対して、第１の電流調整指令に代えて保持部から出力される第２の電流調整指令を断続して電流調整部へ与えるための切換指令を出力する。
【００２７】
好ましくは、切換指令は、オンとオフとが交互に繰返されるパルス信号であり、制御部は、外部から電流の供給を開始するための出力開始指令を受けて、切換指令の出力を開始し、かつ、切換指令の出力を開始した後の最初のオン期間において、保持部へ保持指令を与える。
【００２８】
好ましくは、制御部は、第１の設定値が更新されると、スイッチ部に対して、第１の電流調整指令を断続して電流調整部へ与えるための切換指令を出力し、その後、負荷へ供給される電流値が更新された第１の設定値と略一致した時点において、保持部へ保持指令を与える。
【００２９】
好ましくは、保持部は、第１の電流調整指令をデジタル値に変換して記憶する。
好ましくは、保持部は、第１の電流調整指令に応じた電荷量を蓄電することにより第１の電流調整指令を保持する。
【００３０】
好ましくは、保持部は、出力バッファを介して第２の電流調整指令を出力する。
好ましくは、比較部は、さらに、保持部から出力される第２の電流調整指令の出力バッファとして機能する。
【００３１】
また、この発明によれば、電源と、電源と接続された負荷と、電源および負荷と直列に接続され、電流調整指令に従い負荷へ供給する電流を調整する電流調整部と、第１の設定値と負荷へ供給される電流値に応じた値とを比較し、電流値が第１の設定値と一致するように第１の電流調整指令を出力する比較部と、第２の設定値に基づいて、電流調整部から電流が供給される時間比率を調整するための切換指令を出力する制御部と、制御部からの切換指令に基づいて第１の電流調整指令を断続し、電流調整部へ与えるスイッチ部と、保持指令を受けると、その時点における第１の電流調整指令を保持し、保持した第１の電流調整指令を第２の電流調整指令として出力する保持部とを備える電子機器である。そして、制御部は、負荷へ供給される電流値が第１の設定値と略一致した時点において、保持部へ保持指令を与え、その後、スイッチ部に対して、第１の電流調整指令に代えて保持部から出力される第２の電流調整指令を断続して電流調整部へ与えるための切換指令を出力する。
【発明の効果】
【００３２】
この発明によれば、第１の設定値に等しい電流値を負荷へ供給させるための電流調整指令が保持され、比較部を介することなく、その保持された電流調整指令が電流調整部へ与えられる。そのため、負荷へ供給される電流の断続に伴い、比較部から出力される第１の電流調整指令に生じる時間遅れの影響を回避できる。よって、負荷電流の断続にかかわらず、第１の設定値に応じた電流を供給できるので、高い精度で電流調整が可能な定電流回路およびそれを備えた電子機器を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３４】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に従う定電流回路１０１の概略構成図である。
【００３５】
図１を参照して、電源ノード２と基準電位との間に、負荷ＬＥＤ、定電流回路１０１および抵抗Ｒが直列に接続される。定電流回路１０１は、回路を開閉することで、電源ノード２から負荷ＬＥＤへ供給される電流を調整する。そして、定電流回路１０１は、電流設定部１０と、演算増幅器ＯＰ１と、制御部２０と、トランジスタＴＲと、スイッチＳＷ１と、保持部３０とからなる。
【００３６】
電流設定部１０は、外部から電流設定値（デジタル値）を受け、電流設定値ＶＩを演算増幅器ＯＰ１へ出力する。そして、電流設定部１０は、レジスタ１２と、デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）１４とからなる。なお、電流設定値は、電流設定値ＶＩが抵抗Ｒとオン期間における出力電流ＩＯＵＴとの積（ＶＩ＝Ｒ×ＩＯＵＴ）に一致するように決定される。
【００３７】
レジスタ１２は、外部から受けた電流設定値を記憶する。
デジタル／アナログ変換器１４は、レジスタ１２に記憶された電流設定値を読出し、その値に応じた電圧を発生し、演算増幅器ＯＰ１へ出力する。
【００３８】
演算増幅器ＯＰ１は、電流設定部１０から受けた電流設定値ＶＩと抵抗Ｒに生じる電圧（＝Ｒ×ＩＯＵＴ）との差を増幅して差動電圧ＶＡを発生し、スイッチＳＷ１へ出力する比較部である。すなわち、演算増幅器ＯＰ１は、抵抗Ｒに生じる電圧を負帰還させ、出力電流ＩＯＵＴが電流設定値ＶＩに応じた電流値と一致するように、電流指令値である差動電圧ＶＡを変化させる。
【００３９】
保持部３０は、制御部２０からの保持指令を受けると、その時点における演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡを記憶する。そして、保持部３０は、その記憶した差動電圧ＶＡを保持電圧ＶＢとして、スイッチＳＷ１へ出力する。すなわち、保持部３０は、保持指令を受けた時点における電流設定値ＶＩを保持し、電流指令値である保持電圧ＶＢとして出力する。さらに、保持部３０は、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）３２と、レジスタ３４と、デジタル／アナログ変換器（Ａ／Ｄ）３６と、演算増幅器ＯＰ２とからなる。
【００４０】
アナログ／デジタル変換器３２は、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡを受け、デジタル値に変換してレジスタ３４へ出力する。
【００４１】
レジスタ３４は、制御部２０から保持指令を受けると、アナログ／デジタル変換器３２から出力される差動電圧ＶＡのデジタル値を記憶する。
【００４２】
デジタル／アナログ変換器３６は、レジスタ３４に記憶された差動電圧ＶＡのデジタル値を読出し、アナログ値に変換して演算増幅器ＯＰ２へ出力する。
【００４３】
演算増幅器ＯＰ２は、デジタル／アナログ変換器３６から受けた差動電圧ＶＡに対して、自己の出力を負帰還させた結果を増幅して出力する。すなわち、演算増幅器ＯＰ２は、ユニティ・ゲイン・バッファであり、保持部３０の出力バッファとしてとして機能する。そのため、保持部３０は、デジタル／アナログ変換器３６から受けた差動電圧ＶＡと同一の電圧で、かつ、大きな出力容量をもった保持電圧ＶＢをスイッチＳＷ１へ出力する。
【００４４】
スイッチＳＷ１は、制御部２０から受けた切換指令に応じて、３つのポートＡ、ＢおよびＣのうちいずれか１つのポートをトランジスタＴＲのゲートと接続し、電流指令を与える。すなわち、スイッチＳＷ１は、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡ（ポートＡ）、保持部３０から出力される保持電圧ＶＢ（ポートＢ）および基準電位（ポートＣ）のうち、いずれか１つをトランジスタＴＲのゲートへ与える。
【００４５】
トランジスタＴＲは、電源ノード２と基準電位との間に介挿され、ゲートに与えられた電圧に従い負荷ＬＥＤへ供給する出力電流ＩＯＵＴを調整する調整部である。そして、トランジスタＴＲは、たとえば、ＮＭＯＳトランジスタなどからなる。
【００４６】
制御部２０は、ＰＷＭ信号発生部２４を含み、出力開始指令を受けると、所定の周期で、かつ、外部から受けたＤｕｔｙ比に応じたＰＷＭ信号を発生する。そして、制御部２０は、発生したＰＷＭ信号に基づいて、そのオン期間においては、差動電圧ＶＡまたは保持電圧ＶＢをトランジスタＴＲのゲートへ与え、そのオフ期間においては、基準電位をトランジスタＴＲのゲートへ与えるための切換指令をスイッチＳＷ１へ出力する。また、制御部２０は、定期的にレジスタ１２から電流設定値を読出し、その値が更新されているか否かを判断する。
【００４７】
さらに、制御部２０は、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間、および、電流設定値が更新された直後の最初のオン期間においてのみ差動電圧ＶＡをトランジスタＴＲのゲートへ与え、その他のオン期間においては、保持電圧ＶＢをトランジスタＴＲのゲートへ与えるような切換指令を出力する。そして、制御部２０は、差動電圧ＶＡがトランジスタＴＲのゲートへ与えられた後、演算増幅器ＯＰ１が出力電流ＩＯＵＴを電流設定値に略一致させることのできる所定の時間経過後に、保持部３０へ保持指令を与える。
【００４８】
負荷ＬＥＤは、たとえば、液晶のバックライトなどに用いられるＬＥＤであり、供給される電流の供給時間に応じて、その発光輝度を変化させる。
【００４９】
抵抗Ｒは、定電流回路１０１と基準電位との間に介挿され、出力電流ＩＯＵＴを検出するための電圧を発生する。そのため抵抗Ｒの値は、出力電流ＩＯＵＴ、演算増幅器ＯＰ１および電流設定値ＶＩなどに応じて適宜設計される。
【００５０】
以下、実施の形態１に従う定電流回路１０１の動作について詳細に説明する。
図２は、出力開始指令が与えられた直後における定電流回路１０１の各部の時間波形を示す図である。
【００５１】
図２（ａ）は、ＰＷＭ信号発生部２４が発生するＰＷＭ信号の時間波形である。
図２（ｂ）は、スイッチＳＷ１の時間波形である。
【００５２】
図２（ｃ）は、差動電圧ＶＡの時間波形である。
図２（ｄ）は、保持電圧ＶＢの時間波形である。
【００５３】
図２（ｅ）は、トランジスタＴＲへ与えられるゲート電圧ＶＧの時間波形である。
図２（ｆ）は、出力電流ＩＯＵＴの時間波形である。
【００５４】
図２（ａ）を参照して、制御部２０は、出力開始指令を受けると、ＰＷＭ信号の発生を開始する。図２（ｂ）を参照して、制御部２０は、ＰＷＭ信号のオン期間においては、スイッチＳＷ１にポートＡまたはＢを選択させ、ＰＷＭ信号のオフ期間においては、スイッチＳＷ１にポートＣを選択させる。特に、制御部２０は、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間において、スイッチＳＷ１にポートＡを選択させ、それ以降のオン期間においては、スイッチＳＷ１にポートＢを選択させる。
【００５５】
図２（ｃ）を参照して、演算増幅器ＯＰ１は、所定の応答速度をもって、電流設定値ＶＩと抵抗Ｒに生じる電圧との差に応じた差動電圧ＶＡを変化させる。
【００５６】
図２（ｄ）を参照して、制御部２０は、オン期間の開始から所定の時間が経過し、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡが所定値に到達すると、保持指令を保持部３０へ出力する。保持部３０は、保持指令を受けた時点における差動電圧ＶＡをレジスタ３４へ記憶し、その記憶した差動電圧ＶＡと同一である保持電圧ＶＢをスイッチＳＷ１へ出力する。すなわち、制御部２０は、電流設定値ＶＩに相当する出力電流ＩＯＵＴを供給するためのゲート電圧ＶＧを保持部３０に保持させる。
【００５７】
図２（ｅ）を参照して、トランジスタＴＲのゲートへ与えられるゲート電圧ＶＧは、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間では、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡとなり、それ以降のオン期間では、保持部３０から出力される保持電圧ＶＢとなる。保持電圧ＶＢは、ＰＷＭ信号のオン・オフに関係なく一定値に保持されるので、オン期間の開始直後から、立ち上がり時間無しに、トランジスタＴＲのゲートに対して保持電圧ＶＢが与えられる。
【００５８】
図２（ｆ）を参照して、トランジスタＴＲのゲート電圧ＶＧに対応して、トランジスタＴＲから出力電流ＩＯＵＴが供給される。そのため、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間においては、ＰＷＭ信号に対して出力電流ＩＯＵＴの遅れが生じるが、それ以降のオン期間においては、ＰＷＭ信号に同期して急峻に立ち上がる出力電流ＩＯＵＴが供給される。
【００５９】
なお、定電流回路１０１に対して、同一の電流設定値を与えたとしても、トランジスタＴＲの製造バラツキ、電気的特性および温度特性などに起因して、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡは定まらない。そのため、制御部２０は、出力開始指令を受けると、その最初のオン期間においてのみ、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡをトランジスタＴＲへ与え、電流設定値ＶＩに相当する出力電流ＩＯＵＴを供給するためのゲート電圧ＶＧを保持部３０に保持させる。
【００６０】
ところで、出力電流の調整は、主として、制御部２０へ与えられるＤｕｔｙ比を変化させることで行なわれるが、電流設定値ＶＩが変更されることもある。電流設定値ＶＩが変更された場合には、その電流設定値ＶＩに相当する出力電流ＩＯＵＴを供給するためのゲート電圧ＶＧを保持部３０に再度記憶させる必要がある。
【００６１】
そこで、制御部２０は、電流設定値ＶＩが変更されたか否かを監視し、変更された場合には、再度、保持指令を保持部３０へ与える。
【００６２】
図３は、電流設定値ＶＩが変更された場合における定電流回路１０１の各部の時間波形を示す図である。
【００６３】
図３（ａ）は、ＰＷＭ信号発生部２４が発生するＰＷＭ信号の時間波形である。
図３（ｂ）は、電流設定値ＶＩの時間波形である。
【００６４】
図３（ｃ）は、スイッチＳＷ１の時間波形である。
図３（ｄ）は、差動電圧ＶＡの時間波形である。
【００６５】
図３（ｅ）は、保持電圧ＶＢの時間波形である。
図３（ｆ）は、トランジスタＴＲへ与えられるゲート電圧ＶＧの時間波形である。
【００６６】
図３（ｇ）は、出力電流ＩＯＵＴの時間波形である。
図３（ａ）および（ｂ）を参照して、電流設定部１０へ新たな電流設定値が与えられると、電流設定部１０は、新たな電流設定値ＶＩを出力する。
【００６７】
図３（ｃ）を参照して、制御部２０は、電流設定値ＶＩが変更された直後の最初のオン期間において、スイッチＳＷ１にポートＡを選択させ、それ以降のオン期間においては、スイッチＳＷ１にポートＢを選択させる。
【００６８】
図３（ｄ）を参照して、演算増幅器ＯＰ１は、いずれの電流設定値ＶＩに対しても、所定の時定数をもって、電流設定値ＶＩと抵抗Ｒに生じる電圧との差に応じた差動電圧ＶＡを変化させる。
【００６９】
図３（ｅ）を参照して、制御部２０は、電流設定値ＶＩの変更後における最初のオン期間の開始から所定の時間が経過し、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡが所定値に到達すると、保持指令を保持部３０へ出力する。すなわち、制御部２０は、出力開始指令を受けた場合と同様に、新たな電流設定値ＶＩに相当する出力電流ＩＯＵＴを供給するためのゲート電圧ＶＧを保持部３０に保持させる。
【００７０】
図３（ｆ）を参照して、トランジスタＴＲのゲートへ与えられるゲート電圧ＶＧは、電流設定値ＶＩの変更後における最初のオン期間では、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡとなり、それ以降のオン期間では、保持部３０から出力される保持電圧ＶＢとなる。
【００７１】
図３（ｇ）を参照して、トランジスタＴＲのゲート電圧ＶＧに対応して、トランジスタＴＲから出力電流ＩＯＵＴが供給される。そのため、電流設定値ＶＩの変更後における最初のオン期間においては、ＰＷＭ信号に対して出力電流ＩＯＵＴの遅れが生じるが、それ以降のオン期間においては、ＰＷＭ信号に同期した方形状の出力電流ＩＯＵＴが供給される。
【００７２】
図４は、定電流回路１０１の制御部２０における処理フローチャートである。
図４を参照して、制御部２０は、出力開始指令を受けたか否かを判断する（ステップＳ１００）。出力開始指令を受けていない場合（ステップＳ１００においてＮＯの場合）には、制御部２０は、出力開始指令を受けるまで待つ（ステップＳ１００）。
【００７３】
出力開始指令を受けた場合（ステップＳ１００においてＹＥＳの場合）には、制御部２０は、ＰＷＭ信号の発生を開始する（ステップＳ１０２）。そして、制御部２０は、最初のオン期間中において、ポートＡを選択するための切換指令をスイッチＳＷ１へ与える（ステップＳ１０４）。さらに、制御部２０は、最初のオン期間の開始から所定の時間が経過した否かを判断する（ステップＳ１０６）。所定の時間が経過していない場合（ステップＳ１０６においてＮＯの場合）には、制御部２０は、所定の時間が経過するまで待つ（ステップＳ１０６）。
【００７４】
所定の時間が経過した場合（ステップＳ１０６においてＹＥＳの場合）には、制御部２０は、保持指令を保持部３０へ与える（ステップＳ１０８）。そして、制御部２０は、オン期間が終了すると、ポートＣを選択するための切換指令をスイッチＳＷ１へ与える（ステップＳ１１０）。さらに、制御部２０は、オフ期間が終了すると、ポートＢを選択するための切換指令をスイッチＳＷ１へ与える（ステップＳ１１２）。
【００７５】
その後、制御部２０は、電流設定値が更新されたか否かを判断する（ステップＳ１１４）。電流設定値が更新された場合（ステップＳ１１４においてＹＥＳの場合）には、制御部２０は、次のオン期間中において、ポートＡを選択するための切換指令をスイッチＳＷ１へ与える（ステップＳ１０４）。そして、制御部２０は、上述のステップＳ１０６，Ｓ１０８，Ｓ１１０，Ｓ１１２を再度実行する。
【００７６】
電流設定値が更新されていない場合（ステップＳ１１４においてＮＯの場合）には、制御部２０は、出力開始指令が継続しているか否かを判断する（ステップＳ１１６）。
【００７７】
出力開始指令が継続している場合（ステップＳ１１６においてＹＥＳの場合）には、制御部２０は、上述のステップＳ１１０，Ｓ１１２，Ｓ１１４を繰返す。
【００７８】
出力開始指令が継続していない場合（ステップＳ１１６においてＮＯの場合）には、制御部２０は、処理を終了する。
【００７９】
なお、制御部２０が保持部３０へ保持指令を与えるタイミングは、演算増幅器ＯＰ１の応答速度に応じて決定されるが、演算増幅器ＯＰ１の応答速度に比較して、オン期間が短い場合には、オン期間内において出力電流ＩＯＵＴが電流設定値まで上昇できないことがある。
【００８０】
そこで、制御部２０は、Ｄｕｔｙ比を無視して、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間、および、電流設定部１０が新たな電流設定値を受けた直後の最初のオン期間を演算増幅器ＯＰ１の応答速度に応じて延長してもよい。
【００８１】
なお、上述の実施の形態１においては、定電流回路１０１がＬＥＤに電流を供給する場合について説明したが、負荷はＬＥＤに限らず、供給電流を調整させる必要がある定電流負荷であれば、同様に適用できることは言うまでもない。
【００８２】
この発明の実施の形態１によれば、保持部において電流設定値に相当する出力電流を流すための差動電圧が保持され、制御部は、保持部により出力される保持電圧をトランジスタのゲートへ与えるように切換指令を出力する。そのため、演算増幅器からの差動電圧に時間遅れの影響を受けることなく、一定のゲート電圧をトランジスタのゲートへ与えることができる。よって、Ｄｕｔｙ比やＰＷＭ信号の周期にかかわらず、電流設定値に相当する出力電流を供給できるので、高い精度で電流調整が可能な定電流回路を実現できる。
【００８３】
また、この発明の実施の形態１によれば、制御部は、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間、および、電流設定値が更新された直後の最初のオン期間においてのみ、演算増幅器から出力される差動電圧をトランジスタのゲートへ与え、電流設定値に相当する出力電流を流すための差動電圧を生じさせる。そのため、トランジスタのゲートへ電流設定値に応じたゲート電圧を正確に与えることができ、かつ、演算増幅器の応答遅れによる影響を最小限にすることでできる。よって、高い精度で電流調整が可能な定電流回路を実現できる。
【００８４】
また、この発明によれば、保持部は、演算増幅器から出力される差動電圧をデジタル値に変換してレジスタに記憶するので、時間の経過や外乱などによりその値が変化することはない。よって、電流設定値の更新頻度が低く、かつ、長時間の電流供給が必要とされる場合などにおいて、安定した電流供給を実現できる。
【００８５】
［実施の形態２］
実施の形態１においては、保持部がトランジスタのゲートへ与える差動電圧をデジタル値に変換して保持する構成について説明した。
【００８６】
一方、実施の形態２では、保持部が差動電圧をその電圧値に応じた電荷量として保持する構成について説明する。
【００８７】
図５は、実施の形態２に従う定電流回路１０２の概略構成図である。
図５を参照して、定電流回路１０２は、実施の形態１に従う定電流回路１０１において、保持部３０および制御部２０をそれぞれ保持部４０および制御部２２に代えたものである。
【００８８】
保持部４０は、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡを受け、その電圧に応じた電荷量を蓄える。そして、保持部４０は、その電荷量に応じた電圧を保持電圧ＶＢとして出力する。すなわち、保持部４０は、サンプル・ホールド回路として機能する。さらに、保持部４０は、スイッチＳＷ２およびＳＷ３と、キャパシタ４６と、演算増幅器ＯＰ２とからなる。
【００８９】
スイッチＳＷ２は、演算増幅器ＯＰ１の出力側とキャパシタ４６との間に配置され、制御部２２からポートＢまたはＣを選択するための切換指令を受けると閉路する。スイッチＳＷ３は、キャパシタ４６と演算増幅器ＯＰ２の入力側との間に配置され、制御部２２からポートＡを選択するための切換指令を受けると閉路する。そのため、スイッチＳＷ２およびＳＷ３は、同時に接続を「閉」となることはなく、いずれの時点においても、いずれか一方のみが「閉」となる。
【００９０】
キャパシタ４６は、スイッチＳＷ２およびＳＷ３と基準電位との間に介挿され、スイッチＳＷ２が「閉」となっている期間は、演算増幅器ＯＰ１の出力側と接続され、スイッチＳＷ３が「閉」となっている期間は、演算増幅器ＯＰ２の入力側と接続される。そして、キャパシタ４６は、スイッチＳＷ２が「閉」となっている期間において、差動電圧ＶＡに応じた電荷を蓄積し、スイッチＳＷ３が「閉」となっている期間において、蓄積した電荷に基づく差動電圧ＶＡを演算増幅器ＯＰ２へ出力する。
【００９１】
演算増幅器ＯＰ２は、実施の形態１と同様に、ユニティ・ゲイン・バッファであり、出力バッファとして機能する。そして、演算増幅器ＯＰ２は、キャパシタ４６から受けた差動電圧ＶＡと同一の電圧で、かつ、大きな出力容量をもった保持電圧ＶＢをスイッチＳＷ１へ出力する。
【００９２】
制御部２２は、ＰＷＭ信号発生部２４を含み、出力開始指令を受けると、所定の周期で、かつ、外部から受けたＤｕｔｙ比に応じたＰＷＭ信号を発生する。そして、制御部２２は、ＰＷＭ信号に基づいて、そのオン期間においては、差動電圧ＶＡまたは保持電圧ＶＢをトランジスタＴＲのゲートへ与え、そのオフ期間においては、基準電位をトランジスタＴＲのゲートへ与えるための切換指令をスイッチＳＷ１へ出力する。また、制御部２２は、定期的にレジスタ１２から電流設定値を読出し、その値が更新されているか否かを判断する。
【００９３】
さらに、制御部２２は、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間、および、電流設定値が更新された直後の最初のオン期間においてのみ差動電圧ＶＡをトランジスタＴＲのゲートへ与え、その他のオン期間においては、保持電圧ＶＢをトランジスタＴＲのゲートへ与えるような切換指令を出力する。また、制御部２２は、差動電圧ＶＡをトランジスタＴＲのゲートへ与えると同時に、スイッチＳＷ２を「閉」とし、キャパシタ４６に電荷を蓄えさせる。そして、制御部２２は、それ以外の期間において、スイッチＳＷ３を「閉」として、キャパシタ４６に蓄えられている電荷に応じた電圧を保持電圧ＶＢとして出力させる。
【００９４】
以下、実施の形態２に従う定電流回路１０２の動作について詳細に説明する。
図６は、出力開始指令が与えられた直後における定電流回路１０２の各部の時間波形を示す図である。
【００９５】
図６（ａ）は、ＰＷＭ信号発生部２４が発生するＰＷＭ信号の時間波形である。
図６（ｂ）は、スイッチＳＷ１の時間波形である。
【００９６】
図６（ｃ）は、スイッチＳＷ２の時間波形である。
図６（ｄ）は、スイッチＳＷ３の時間波形である。
【００９７】
図６（ｅ）は、差動電圧ＶＡの時間波形である。
図６（ｆ）は、キャパシタ電圧Ｖｃｈの時間波形である。
【００９８】
図６（ｇ）は、保持電圧ＶＢの時間波形である。
図６（ｈ）は、トランジスタＴＲへ与えられるゲート電圧ＶＧの時間波形である。
【００９９】
図６（ａ）および（ｂ）を参照して、実施の形態１と同様に、制御部２２は、出力開始指令を受けると、ＰＷＭ信号の発生を開始する。そして、制御部２２は、ＰＷＭ信号のオン期間においては、スイッチＳＷ１にポートＡまたはＢを選択させ、ＰＷＭ信号のオフ期間においては、スイッチＳＷ１にポートＣを選択させる。特に、制御部２２は、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間において、スイッチＳＷ１にポートＡを選択させ、それ以降のオン期間においては、スイッチＳＷ１にポートＢを選択させる。
【０１００】
図６（ｃ）を参照して、スイッチＳＷ２は、スイッチＳＷ１がポートＢまたはＣを選択している期間において「開」となり、スイッチＳＷ１がポートＡを選択している期間において「閉」となる。
【０１０１】
図６（ｄ）を参照して、スイッチＳＷ３は、スイッチＳＷ１がポートＡを選択している期間において「開」となり、スイッチＳＷ１がポートＢまたはＣを選択している期間において「閉」となる。
【０１０２】
図６（ｅ）を参照して、演算増幅器ＯＰ１は、所定の時定数をもって、電流設定値ＶＩと抵抗Ｒに生じる電圧との差に応じた差動電圧ＶＡを変化させる。
【０１０３】
図６（ｆ）を参照して、スイッチＳＷ２が「閉」となると、キャパシタ４６への電荷の蓄積が開始される。その後、所定の時間が経過すると、キャパシタ４６には、差動電圧ＶＡに応じた電荷が蓄積され、キャパシタ４６のキャパシタ電圧Ｖｃｈは、差動電圧ＶＡまで上昇する。
【０１０４】
図６（ｇ）を参照して、キャパシタ４６に差動電圧ＶＡに応じた電荷が蓄積された後、スイッチＳＷ２が「開」となり、かつ、スイッチＳＷ３が「閉」となると、演算増幅器ＯＰ２は、キャパシタ電圧Ｖｃｈを保持電圧ＶＢとして出力する。その後、演算増幅器ＯＰ２は、スイッチＳＷ３が「開」となるまで、保持電圧ＶＢの出力を継続する。
【０１０５】
図６（ｈ）を参照して、トランジスタＴＲのゲートへ与えられるゲート電圧ＶＧは、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間では、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡとなり、それ以降のオン期間では、保持部４０から出力される保持電圧ＶＢとなる。保持電圧ＶＢは、ＰＷＭ信号のオン・オフに関係なく一定値に保持されるので、オン期間の開始直後から、立ち上がり時間無しに、トランジスタＴＲのゲートに対して保持電圧ＶＢが与えられる。
【０１０６】
ところで、抵抗成分によるリークの発生や、演算増幅器ＯＰ２の増幅率が有限であることなどから、キャパシタ４６に蓄積される電荷は時間と共に減少する。その減少率が緩やかであれば、ほとんど問題は生じないが、電荷が急速に減少する場合やノイズの影響を受けやすい場合には、トランジスタＴＲへ十分なゲート電圧ＶＧを与えることができなくなる。そこで、キャパシタ４６の電荷の減少速度が大きい場合やノイズの影響を受けやすい場合には、定期的に蓄電動作を行なうとしてもよい。
【０１０７】
図７は、定期的に蓄電動作を行なう場合における定電流回路１０２の各部の時間波形を示す図である。
【０１０８】
図７（ａ）は、ＰＷＭ信号発生部２４が発生するＰＷＭ信号の時間波形である。
図７（ｂ）は、スイッチＳＷ１の時間波形である。
【０１０９】
図７（ｃ）は、スイッチＳＷ２の時間波形である。
図７（ｄ）は、スイッチＳＷ３の時間波形である。
【０１１０】
図７（ｅ）は、差動電圧ＶＡの時間波形である。
図７（ｆ）は、キャパシタ電圧Ｖｃｈの時間波形である。
【０１１１】
図７（ｇ）は、保持電圧ＶＢの時間波形である。
図７（ｈ）は、トランジスタＴＲへ与えられるゲート電圧ＶＧの時間波形である。
【０１１２】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）を参照して、制御部２２は、定期的に蓄電動作を行なうようにスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３に対して切換指令を与える。
【０１１３】
図７（ｅ）および（ｆ）を参照して、スイッチＳＷ２が「閉」となると、キャパシタ４６への電荷の蓄積が開始され、キャパシタ電圧Ｖｃｈが上昇する。その後、スイッチＳＷ２が「開」となり、スイッチＳＷ３が「閉」となると、キャパシタ電圧Ｖｃｈが保持電圧ＶＢとしてトランジスタＴＲのゲートへ与えられる。一方、キャパシタ４６に蓄積されている電荷の減少に従い、キャパシタ電圧Ｖｃｈは所定の速度をもって低下する。そこで、制御部２２は、キャパシタ電圧Ｖｃｈの電圧低下分ΔＶｃｈが所定の範囲内に収まるように、スイッチＳＷ２を「閉」、およびスイッチＳＷ３を「開」に切換え、定期的に蓄電動作を行なう。蓄電動作の直後には、キャパシタ電圧Ｖｃｈは、差動電圧ＶＡまで上昇する。
【０１１４】
図７（ｇ）を参照して、保持電圧ＶＢは、キャパシタ電圧Ｖｃｈに従い所定の速度をもって低下するが、定期的に蓄電動作を行なうことで、差動電圧ＶＡまで引き上げられるため、トランジスタＴＲのゲートへ必要な電圧を与えることができる。
【０１１５】
図７（ｈ）を参照して、蓄電動作を行なうオン期間においては、差動電圧ＶＡがトランジスタＴＲのゲートへ与えられ、それ以外のオン期間においては、保持電圧ＶＢがトランジスタＴＲのゲートへ与えられる。
【０１１６】
なお、キャパシタ４６は、最初のオン期間においてのみ蓄電動作を行なうため、オン期間が短い場合やキャパシタ４６の時定数（静電容量）が大きい場合には、必要な保持電圧ＶＢまで蓄電することができないことがある。
【０１１７】
そこで、制御部２２は、Ｄｕｔｙ比を無視して、出力開始指令を受けた直後の最初のオン期間、および、電流設定部１０が新たな電流設定値を受けた直後の最初のオン期間を延長してもよい。
【０１１８】
この発明の実施の形態２によれば、保持部は、演算増幅器から出力される差動電圧に応じた電荷量を蓄え、その蓄えた電荷量に基づいて、保持電圧を出力する。そのため、保持部は、電荷を蓄えるためのキャパシタおよび蓄電動作を制御するためのスイッチだけで実現できるので、より簡略化した構成となり、コストを抑制することができる。
【０１１９】
また、この発明の実施の形態２によれば、保持部は、出力バッファを介して、蓄電された電荷量に応じた保持電圧を出力するので、保持電圧の出力に伴う電荷量の減少を抑制できる。また、保持部は、トランジスタのゲートへ十分な電流を供給できるので、ゲート容量が大きいトランジスタに対しても、高速なスイッチングを行なわせることができる。
【０１２０】
［実施の形態３］
実施の形態１および２においては、保持部に含まれる出力バッファを介して保持電圧が出力される構成について説明した。
【０１２１】
一方、実施の形態３では、出力電流値を負帰還させるための演算増幅器を出力バッファとしても利用する構成について説明する。
【０１２２】
図８は、実施の形態３に従う定電流回路１０３の概略構成図である。
図８を参照して、定電流回路１０３は、実施の形態２に従う定電流回路１０２において、スイッチＳＷ４を付加し、かつ、保持部４０およびスイッチＳＷ１をそれぞれ保持部５０およびスイッチＳＷ５に代えたものである。
【０１２３】
スイッチＳＷ４は、演算増幅器ＯＰ１の入力側に配置され、制御部２０から受けた切換指令に応じて、演算増幅器ＯＰ１へ与える信号を切換える。そして、制御部２２からポートＡを選択するための切換指令を受けると、スイッチＳＷ５は、演算増幅器ＯＰ１の「＋」側に電流設定値ＶＩを与え、「−」側に抵抗Ｒに生じる電圧を与える。すなわち、スイッチＳＷ５は、実施の形態１および２と同様に、電流設定値ＶＩに相当する出力電流ＩＯＵＴを供給するための負帰還回路を形成する。
【０１２４】
一方、制御部２２からポートＢまたはＣを選択するための切換指令を受けると、スイッチＳＷ４は、演算増幅器ＯＰ１の「＋」側にキャパシタ電圧Ｖｃｈを与え、「−」側に演算増幅器ＯＰ１の出力電圧を与える。すなわち、スイッチＳＷ４は、演算増幅器ＯＰ１からなるユニティ・ゲイン・バッファを形成し、保持部５０の出力バッファとして機能させる。
【０１２５】
保持部５０は、実施の形態２に従う定電流回路１０２における保持部４０において、出力バッファである演算増幅器ＯＰ２を取除いたものである。その他の部位は、保持部４０と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１２６】
スイッチＳＷ５は、トランジスタＴＲのゲートの入力側に配置され、制御部２０から受けた切換指令に応じて、トランジスタＴＲのゲートへ与える電圧を切換える。そして、制御部２２からポートＡまたはＢを選択するための切換指令を受けると、スイッチＳＷ５は、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡ（ポートＡへの切換指令時）または保持電圧ＶＢ（ポートＢへの切換指令時）をトランジスタＴＲのゲートへ与える。一方、制御部２２からポートＣを選択するための切換指令を受けると、スイッチＳＷ５は、基準電位をトランジスタＴＲのゲートへ与える。
【０１２７】
以下、実施の形態３に従う定電流回路１０３の動作について詳細に説明する。
ＰＷＭ信号のオン期間において、制御部２２からポートＡを選択するための切換指令が与えられると、演算増幅器ＯＰ１は、電流設定値ＶＩおよび抵抗Ｒに生じる電圧を受ける。そして、演算増幅器ＯＰ１は、抵抗Ｒに生じる電圧が負帰還されることで、出力電流ＩＯＵＴが電流設定値ＶＩに応じた電流値と一致するように、電流指令値である差動電圧ＶＡを変化させる。同時に、トランジスタＴＲのゲートには、演算増幅器ＯＰ１から出力された差動電圧ＶＡが与えられる。また、保持部５０は、演算増幅器ＯＰ１から出力される差動電圧ＶＡを受け、その電圧に応じた電荷量を蓄える。
【０１２８】
次に、ＰＷＭ信号のオン期間が終了し、制御部２２からポートＣを選択するための切換指令が与えられると、保持部５０は、差動電圧ＶＡによる電荷の蓄電を終了し、キャパシタ４６に蓄えられた電荷量に応じたキャパシタ電圧Ｖｃｈを出力する。同時に、演算増幅器ＯＰ１は、キャパシタ電圧Ｖｃｈおよび自己の出力電圧を受ける。そして、演算増幅器ＯＰ１は、キャパシタ電圧Ｖｃｈの出力容量を増大させて、保持電圧ＶＢとして出力する。
【０１２９】
また、トランジスタＴＲのゲートには、基準電位が与えられる。
さらに、ＰＷＭ信号のオフ期間が終了し、制御部２２からポートＢを選択するための切換指令が与えられると、保持部５０および演算増幅器ＯＰ１の状態は変化せず、トランジスタＴＲのゲートに、演算増幅器ＯＰ１から出力された保持電圧ＶＢが与えられる。
【０１３０】
以下、制御部２２から出力される切換指令に応じて、同様の動作が繰返される。
上述のように、保持部から出力される保持電圧ＶＢがトランジスタＴＲのゲートへ与えられる期間においては、原則として、抵抗Ｒに生じる電圧を負帰還させる必要がない。そのため、負帰還動作を中止し、演算増幅器ＯＰ１を出力バッファとして機能させることができる。
【０１３１】
この発明の実施の形態３によれば、実施の形態２における効果に加えて、出力電流を調整するための演算増幅器を保持部の出力バッファとして機能させるため、１つの演算増幅器で定電流回路を構成することができる。よって、定電流回路の構成がより簡素化され、製造コストを抑制することができる。
【０１３２】
上述した実施の形態以外にも、たとえば、複数のトランジスタがそれぞれ負荷へ電流を供給する定電流回路において、各トランジスタへ保持電圧を与える共通の保持部をもつように構成してもよい。また、保持部に含まれるレジスタを不揮発性のレジスタとし、初回のオン期間以降または電流設定値が変更された後の最初のオン期間以降においては、外部から供給される電源が喪失した場合であっても差動電圧の取込みを省略するように構成してもよい。さらに、出力開始後の最初のオン期間または電流設定値が変更された後の最初のオン期間以降において、電流設定部や演算増幅器の動作を停止するように構成してもよい。
【０１３３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】実施の形態１に従う半導体装置の概略構成図である。
【図２】出力開始指令が与えられた直後における定電流回路の各部の時間波形を示す図である。
【図３】電流設定値が変更された場合における定電流回路の各部の時間波形を示す図である。
【図４】定電流回路の制御部における処理フローチャートである。
【図５】実施の形態２に従う定電流回路の概略構成図である。
【図６】出力開始指令が与えられた直後における定電流回路の各部の時間波形を示す図である。
【図７】定期的に蓄電動作を行なう場合における定電流回路の各部の時間波形を示す図である。
【図８】実施の形態３に従う定電流回路の概略構成図である。
【図９】従来のＰＷＭ方式の定電流回路の概略構成図である。
【図１０】従来の定電流回路における各部の時間波形を示す図である。
【図１１】図１０（ｃ）に示す拡大区間における各部の時間波形である。
【符号の説明】
【０１３５】
２ 電源ノード、１０ 電流設定部、１２，３４ レジスタ、１４，３６ デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）、２０，２２ 制御部、２４，８０ ＰＷＭ信号発生部、３０，４０，５０ 保持部、３２ デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）、４６ キャパシタ、１０１，１０２，１０３，２００ 定電流回路、ＩＯＵＴ 出力電流、ＬＥＤ 負荷、ＯＰ１，ＯＰ２ 演算増幅器、Ｒ 抵抗、Ｒ１，Ｒ２ 分圧抵抗、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６ スイッチ、Ｔｄ１ むだ時間、Ｔｄ２ 遅れ時間、ＴＲ トランジスタ、ＶＡ 差動電圧、ＶＢ 保持電圧、ＶＣＣ 電源電圧、Ｖｃｈ キャパシタ電圧、ＶＧ ゲート電圧、ＶＩ 電流設定値、ΔＶｃｈ 電圧低下分。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流調整指令に従い負荷へ供給する電流を調整する電流調整部と、
第１の設定値と前記負荷へ供給される電流値に応じた値とを比較し、前記電流値が前記第１の設定値と一致するように第１の電流調整指令を出力する比較部と、
第２の設定値に基づいて、前記電流調整部から電流が供給される時間比率を調整するための切換指令を出力する制御部と、
前記制御部からの前記切換指令に基づいて前記第１の電流調整指令を断続し、前記電流調整部へ与えるスイッチ部と、
保持指令を受けると、その時点における前記第１の電流調整指令を保持し、保持した前記第１の電流調整指令を第２の電流調整指令として出力する保持部とを備え、
前記制御部は、
前記負荷へ供給される電流値が前記第１の設定値と略一致した時点において、前記保持部へ前記保持指令を与え、その後、
前記スイッチ部に対して、前記第１の電流調整指令に代えて前記保持部から出力される前記第２の電流調整指令を断続して前記電流調整部へ与えるための前記切換指令を出力する、定電流回路。
【請求項２】
前記切換指令は、オンとオフとが交互に繰返されるパルス信号であり、
前記制御部は、
外部から電流の供給を開始するための出力開始指令を受けて、前記切換指令の出力を開始し、かつ、
前記切換指令の出力を開始した後の最初のオン期間において、前記保持部へ前記保持指令を与える、請求項１に記載の定電流回路。
【請求項３】
前記制御部は、
前記第１の設定値が更新されると、前記スイッチ部に対して、前記第１の電流調整指令を断続して前記電流調整部へ与えるための前記切換指令を出力し、その後、
前記負荷へ供給される電流値が更新された前記第１の設定値と略一致した時点において、前記保持部へ前記保持指令を与える、請求項１または２に記載の定電流回路。
【請求項４】
前記保持部は、前記第１の電流調整指令をデジタル値に変換して記憶する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定電流回路。
【請求項５】
前記保持部は、前記第１の電流調整指令に応じた電荷量を蓄電することにより前記第１の電流調整指令を保持する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定電流回路。
【請求項６】
前記保持部は、出力バッファを介して前記第２の電流調整指令を出力する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の定電流回路。
【請求項７】
前記比較部は、さらに、前記保持部から出力される前記第２の電流調整指令の出力バッファとして機能する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の定電流回路。
【請求項８】
電源と、
前記電源と接続された負荷と、
前記電源および前記負荷と直列に接続され、電流調整指令に従い負荷へ供給する電流を調整する電流調整部と、
第１の設定値と前記負荷へ供給される電流値に応じた値とを比較し、前記電流値が前記第１の設定値と一致するように第１の電流調整指令を出力する比較部と、
第２の設定値に基づいて、前記電流調整部から電流が供給される時間比率を調整するための切換指令を出力する制御部と、
前記制御部からの前記切換指令に基づいて前記第１の電流調整指令を断続し、前記電流調整部へ与えるスイッチ部と、
保持指令を受けると、その時点における前記第１の電流調整指令を保持し、保持した前記第１の電流調整指令を第２の電流調整指令として出力する保持部とを備え、
前記制御部は、
前記負荷へ供給される電流値が前記第１の設定値と略一致した時点において、前記保持部へ前記保持指令を与え、その後、
前記スイッチ部に対して、前記第１の電流調整指令に代えて前記保持部から出力される前記第２の電流調整指令を断続して前記電流調整部へ与えるための前記切換指令を出力する、電子機器。
【請求項１】
電流調整指令に従い負荷へ供給する電流を調整する電流調整部と、
第１の設定値と前記負荷へ供給される電流値に応じた値とを比較し、前記電流値が前記第１の設定値と一致するように第１の電流調整指令を出力する比較部と、
第２の設定値に基づいて、前記電流調整部から電流が供給される時間比率を調整するための切換指令を出力する制御部と、
前記制御部からの前記切換指令に基づいて前記第１の電流調整指令を断続し、前記電流調整部へ与えるスイッチ部と、
保持指令を受けると、その時点における前記第１の電流調整指令を保持し、保持した前記第１の電流調整指令を第２の電流調整指令として出力する保持部とを備え、
前記制御部は、
前記負荷へ供給される電流値が前記第１の設定値と略一致した時点において、前記保持部へ前記保持指令を与え、その後、
前記スイッチ部に対して、前記第１の電流調整指令に代えて前記保持部から出力される前記第２の電流調整指令を断続して前記電流調整部へ与えるための前記切換指令を出力する、定電流回路。
【請求項２】
前記切換指令は、オンとオフとが交互に繰返されるパルス信号であり、
前記制御部は、
外部から電流の供給を開始するための出力開始指令を受けて、前記切換指令の出力を開始し、かつ、
前記切換指令の出力を開始した後の最初のオン期間において、前記保持部へ前記保持指令を与える、請求項１に記載の定電流回路。
【請求項３】
前記制御部は、
前記第１の設定値が更新されると、前記スイッチ部に対して、前記第１の電流調整指令を断続して前記電流調整部へ与えるための前記切換指令を出力し、その後、
前記負荷へ供給される電流値が更新された前記第１の設定値と略一致した時点において、前記保持部へ前記保持指令を与える、請求項１または２に記載の定電流回路。
【請求項４】
前記保持部は、前記第１の電流調整指令をデジタル値に変換して記憶する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定電流回路。
【請求項５】
前記保持部は、前記第１の電流調整指令に応じた電荷量を蓄電することにより前記第１の電流調整指令を保持する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定電流回路。
【請求項６】
前記保持部は、出力バッファを介して前記第２の電流調整指令を出力する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の定電流回路。
【請求項７】
前記比較部は、さらに、前記保持部から出力される前記第２の電流調整指令の出力バッファとして機能する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の定電流回路。
【請求項８】
電源と、
前記電源と接続された負荷と、
前記電源および前記負荷と直列に接続され、電流調整指令に従い負荷へ供給する電流を調整する電流調整部と、
第１の設定値と前記負荷へ供給される電流値に応じた値とを比較し、前記電流値が前記第１の設定値と一致するように第１の電流調整指令を出力する比較部と、
第２の設定値に基づいて、前記電流調整部から電流が供給される時間比率を調整するための切換指令を出力する制御部と、
前記制御部からの前記切換指令に基づいて前記第１の電流調整指令を断続し、前記電流調整部へ与えるスイッチ部と、
保持指令を受けると、その時点における前記第１の電流調整指令を保持し、保持した前記第１の電流調整指令を第２の電流調整指令として出力する保持部とを備え、
前記制御部は、
前記負荷へ供給される電流値が前記第１の設定値と略一致した時点において、前記保持部へ前記保持指令を与え、その後、
前記スイッチ部に対して、前記第１の電流調整指令に代えて前記保持部から出力される前記第２の電流調整指令を断続して前記電流調整部へ与えるための前記切換指令を出力する、電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−３５０６０８（Ｐ２００６−３５０６０８Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７４８７０（Ｐ２００５−１７４８７０）
【出願日】平成１７年６月１５日（２００５．６．１５）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１５日（２００５．６．１５）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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