発光素子の駆動回路およびそれを用いた発光装置および電子機器
【課題】スキャニング動作時の発光素子の輝度を安定化する。
【解決手段】誤差増幅器１０は、ｎ個のＬＥＤ端子それぞれの電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎのうち最も低い電圧と所定の基準電圧ＶＲＥＦの誤差にもとづき、基準電圧ＶＲＥＦの方が高いときに誤差に応じたソース電流ＩＳＲＣを生成し、基準電圧ＶＲＥＦの方が低いときに誤差に応じたシンク電流ＩＳＩＮＫを生成し、ＦＢ端子に生ずるフィードバック電圧ＶＦＢを変化させる。誤差増幅器１０は、ソース電流ＩＳＲＣとシンク電流ＩＳＩＮＫの両方を生成可能な第１状態φ１と、ソース電流ＩＳＲＣのみ生成可能な第２状態φ２と、が切りかえ可能に構成される。
【解決手段】誤差増幅器１０は、ｎ個のＬＥＤ端子それぞれの電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎのうち最も低い電圧と所定の基準電圧ＶＲＥＦの誤差にもとづき、基準電圧ＶＲＥＦの方が高いときに誤差に応じたソース電流ＩＳＲＣを生成し、基準電圧ＶＲＥＦの方が低いときに誤差に応じたシンク電流ＩＳＩＮＫを生成し、ＦＢ端子に生ずるフィードバック電圧ＶＦＢを変化させる。誤差増幅器１０は、ソース電流ＩＳＲＣとシンク電流ＩＳＩＮＫの両方を生成可能な第１状態φ１と、ソース電流ＩＳＲＣのみ生成可能な第２状態φ２と、が切りかえ可能に構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子の駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶パネルのバックライトや照明機器として、ＬＥＤ（発光ダイオード）をはじめとする発光素子を利用した発光装置が利用される。図１は、本発明者が検討した発光装置の構成を示す回路図である。発光装置２ｒは、複数のＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎと、その駆動回路１００ｒ、出力回路１０２、ホストプロセッサ３を備える。
【０００３】
各ＬＥＤストリング６は、直列に接続された複数のＬＥＤを含む。ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｒは、入力電圧ＶＩＮを昇圧してＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎの一端に駆動電圧ＶＯＵＴを供給する。
【０００４】
駆動回路１００ｒは、ＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎごとに設けられた電流源ＣＳ１〜ＣＳｎを備える。各電流源ＣＳｉは、対応するＬＥＤストリング６＿ｉに、目標輝度に応じた駆動電流ＩＬＥＤｉを供給する。
【０００５】
駆動回路１００ｒの一部と出力回路１０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｒを構成する。出力回路１０２は、インダクタＬ１、スイッチングトランジスタＭ１、整流ダイオードＤ１、出力キャパシタＣ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２、検出抵抗Ｒｓを含む。駆動回路１００ｒは、スイッチングトランジスタＭ１のオン、オフのデューティ比を制御することにより、駆動電圧ＶＯＵＴを調節する。具体的には、複数チャンネルのＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎそれぞれのカソード端子の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎのうち最も低い電圧が所定の基準電圧ＶＲＥＦと一致するように、スイッチングトランジスタＭ１のデューティ比をフィードバック制御する。
【０００６】
フィードバック端子（ＦＢ端子ともいう）には、位相補償用の抵抗ＲＦＢおよびキャパシタＣＦＢが接続される。誤差増幅器１０はトランスコンダクタンスアンプであり、カソード端子の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎのうち最も低い電圧が所定の基準電圧ＶＲＥＦの誤差を増幅し、誤差に応じた電流を生成して、フィードバック端子ＦＢにフィードバック電圧ＶＦＢを発生させる。
【０００７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１４は、パルス変調器２０、ドライバ３０を含む。
パルス変調器２０は、フィードバック電圧ＶＦＢを受け、フィードバック電圧ＶＦＢにもとづいて、スイッチングトランジスタＭ１を駆動するためのパルス信号ＳＰＷＭを生成する。図１のパルス変調器２０は、いわゆるピーク電流モードのパルス幅変調器である。ソフトスタート回路２２は、ホストプロセッサ３からのスタンバイ信号に応じて、時間とともに上昇するソフトスタート電圧ＶＳＳを生成する。コンパレータ２４は、スイッチングトランジスタＭ１に流れる電流ＩＭに応じた検出信号ＶＣＳを、フィードバック電圧ＶＦＢとソフトスタート電圧ＶＳＳのうち低い電圧と比較し、比較結果に応じたオフ信号ＳＯＦＦを生成する。スロープ補償回路２８は、検出信号ＶＣＳにスロープ信号ＶＳＬＯＰＥを重畳する。
【０００８】
ロジック部２６は、オフ信号ＳＯＦＦがアサートされると、パルス信号ＳＰＷＭを、スイッチングトランジスタＭ１のオフに対応するレベル（以下、オフレベルという）に遷移させる。また所定のクロック信号と同期して、あるいは所定のオフ時間経過後に、パルス信号ＳＰＷＭをスイッチングトランジスタＭ１のオンに対応するレベル（以下、オンレベルという）に遷移させる。ドライバ３０は、ロジック部２６からのパルス信号ＳＰＷＭにもとづいてスイッチングトランジスタＭ１をスイッチングする。
【０００９】
こうした発光装置２ｒにおいて、ＬＥＤストリング６の輝度を調節するために、駆動電流ＩＬＥＤをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する場合がある。具体的には、ホストプロセッサ３は、各チャンネルのＬＥＤストリング６の輝度に応じたデューティ比を有するパルス調光信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｎを生成する。各チャンネルの電流源ＣＳ１〜ＣＳｎは、対応するパルス調光信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｎにもとづいてスイッチング制御される。このような制御を、バースト調光、バースト制御とも称する。
【００１０】
バースト調光を行う場合、あるチャンネルの電流源ＣＳｉがオフとなる期間、そのチャンネルのＬＥＤストリング６のカソード端子の電位ＶＬＥＤｉは、ハイレベル電圧にプルアップされて、フィードバックの対象から外される。なぜなら消灯期間のチャンネルのカソード端子ＶＬＥＤｉは、負荷の状態とは無関係のレベルをとるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１８６６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
複数チャンネルのＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎを、ある位相差で駆動する場合がある。これをスキャニング動作という。このときのパルス調光信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｎは、ある位相差を有している。
【００１３】
図２は、図１の駆動回路１００ｒのスキャニング動作時の波形図である。上から順に、パルス調光信号ＰＷＭ１、ＰＷＭ２、ＰＷＭ３、フィードバック電圧ＶＦＢ、出力電圧ＶＯＵＴ、全チャンネルの駆動電流の合計ＩＬＥＤが示される。ｎ＝３チャンネルであり、パルス調光信号ＰＷＭ１、ＰＷＭ２、ＰＷＭ３が１２０°の位相差でハイレベル（点灯期間）となる。
【００１４】
ＬＥＤストリング６の電圧降下（順方向電圧）ＶＦは、チャンネルごとにばらつく。図２の波形図は、ＬＥＤストリング６＿１の電圧降下ＶＦ１、ＬＥＤストリング６＿２の電圧降下ＶＦ２、ＬＥＤストリング６＿３の電圧降下ＶＦ３の間に、関係式（１）が成り立つとする。
ＶＦ１＞ＶＦ３＞ＶＦ２ …（１）
【００１５】
時刻ｔ０以前は、第１チャンネルと第２チャンネルが点灯期間であり、第１チャンネルのカソード電圧ＶＬＥＤ１が基準電圧ＶＲＥＦと一致するようにフィードバックがかかる。
期間ｔ０−ｔ１は、第２チャンネルが点灯期間であり、第２チャンネルのカソード電圧ＶＬＥＤ２が基準電圧ＶＲＥＦと一致するようにフィードバックがかかる。
期間ｔ１−ｔ２は、第２チャンネルと第３チャンネルが点灯期間であり、第３チャンネルのカソード電圧ＶＬＥＤ３が基準電圧ＶＲＥＦと一致するようにフィードバックがかかる。
【００１６】
また、点灯期間のチャンネルにおいては、以下の関係式（２）が成り立つ。
ＶＯＵＴ＝ＶＦ１＋ＶＬＥＤ１＝ＶＦ２＋ＶＬＥＤ２＝ＶＦ３＋ＶＬＥＤ３ …（２）
【００１７】
時刻ｔ０以前、ＬＥＤストリング６＿１のカソード端子ＬＥＤ１の電位が基準電圧ＶＲＥＦと一致するように出力電圧ＶＯＵＴが調節される。時刻ｔ０にパルス調光信号ＰＷＭ１がローレベルとなると、第１チャンネルがフィードバック対象から除外され、第２チャンネルがフィードバック対象となる。
ＶＦ１＞ＶＦ２が成り立つため、時刻ｔ０におけるＬＥＤストリング６＿２のカソード電圧ＶＬＥＤ２は、基準電圧ＶＲＥＦより高くなっている。このとき誤差増幅器１０は、カソード電圧ＶＬＥＤ２が基準電圧ＶＲＥＦと一致するように電流を吸い込み（シンク）、フィードバック電圧ＶＦＢを低下させ、出力電圧ＶＯＵＴを低下させる。
【００１８】
続いて時刻ｔ１において、第３チャンネルが点灯期間となる。これにより、第３チャンネルのカソード電圧ＶＬＥＤ３が基準電圧ＶＲＥＦと一致するようにフィードバックがかかる。
ＶＦ３＞ＶＦ２が成り立つため、時刻ｔ１におけるＬＥＤストリング６＿３のカソード電圧ＶＬＥＤ３は、基準電圧ＶＲＥＦより低くなっている。したがって誤差増幅器１０は、カソード電圧ＶＬＥＤ３が基準電圧ＶＲＥＦと一致するように電流を吐き出す（ソース）ことにより、フィードバック電圧ＶＦＢを上昇させ、それにより出力電圧ＶＯＵＴを上昇させようとする。
【００１９】
ところがＦＢ端子には、位相補償用のキャパシタＣＦＢおよび抵抗ＲＦＢが接続されており、フィードバック電圧ＶＦＢは、カソード電圧ＶＬＥＤと基準電圧ＶＲＥＦの誤差に直ちに追従せず、遅れて変化する。つまり出力電圧ＶＯＵＴは、時刻ｔ１に直ちに上昇に転ずることなくさらに低下し続け、出力電圧ＶＯＵＴの変動量が大きくなる。
その結果、時刻ｔ１の直後に、第３チャンネルのカソード端子ＶＬＥＤ３が基準電圧ＶＲＥＦを大きく下回って、電流源ＣＳ３が生成する駆動電流ＩＬＥＤ３が減少し、ＬＥＤストリング６の輝度が低下してしまう。
【００２０】
この問題を解決するためには、フィードバック抵抗ＲＦＢの抵抗値を大きくすることが考えられる。しかしながら、抵抗ＲＦＢを大きくすると、ラッシュ電流やコイル鳴きなど、別の問題を誘発する。
【００２１】
なお以上の考察を、本発明の分野における共通の一般知識の範囲として捉えてはならない。さらに言えば、上記考察自体が、本出願人がはじめて想到したものである。
【００２２】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、スキャニング動作時の発光素子の輝度の安定化にある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明のある態様は、ｎ個（ｎは自然数）の発光素子の共通接続された第１端子に駆動電圧を生成するためのＤＣ／ＤＣコンバータを制御するとともに、ｎ個の発光素子それぞれに駆動電流を供給する駆動回路に関する。この駆動回路は、それぞれが発光素子ごとに設けられ、それぞれが対応する発光素子の第２端子と接続されるべき、ｎ個の駆動端子と、それぞれが駆動端子ごとに設けられ、それぞれが対応するパルス調光信号を受け、対応するパルス調光信号がアサートされる期間、対応する駆動端子を介して対応する発光素子に駆動電流を供給する、ｎ個の電流源と、フィードバックキャパシタが接続されるフィードバック端子と、ｎ個の駆動端子それぞれの電圧のうち最も低い電圧と所定の基準電圧の誤差にもとづき、基準電圧の方が高いときに誤差に応じたソース電流を生成し、基準電圧の方が低いときに誤差に応じたシンク電流を生成し、フィードバック端子に生ずるフィードバック電圧を変化させる誤差増幅器と、少なくともフィードバック電圧にもとづいてパルス信号を生成するパルス変調器を含み、パルス信号にもとづき、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングトランジスタを駆動するＤＣ／ＤＣコンバータ制御部と、を備える。誤差増幅器は、ソース電流とシンク電流の両方を生成可能な第１状態と、ソース電流のみ生成可能な第２状態と、が切りかえ可能に構成される。
【００２４】
スキャニング動作時において、フィードバック対象が電圧降下ＶＦの大きなチャンネルから小さなチャンネルに遷移する際に、誤差増幅器を第２状態に設定すると、フィードバック端子から電流が引き抜かれなくなる。つまりフィードバック電圧ＶＦＢは、電圧降下ＶＦが最も大きなチャンネルの駆動端子の電位と基準電圧が一致するレベルに安定化されることになる。その結果、スキャニング動作時に、フィードバック電圧が必要以上に低下して出力電圧が低下するのを防止でき、発光素子の輝度を安定化できる。
【００２５】
誤差増幅器は、ｎ個の駆動端子それぞれの電圧のうち最も低い電圧と所定の基準電圧の誤差にもとづき、ソース電流およびシンク電流を生成するトランスコンダクタンスアンプと、トランスコンダクタンスアンプの出力端子に接続された入力端子を有する整流素子と、トランスコンダクタンスアンプの出力端子に接続された第１入力端子と、整流素子の出力端子に接続された第２入力端子と、第１状態において第１入力端子と接続され、第２状態において第２入力端子に接続される出力端子と、を有するセレクタと、を含んでもよい。
【００２６】
誤差増幅器は、フィードバック電圧が所定のしきい値電圧より高いときに第１状態となってもよい。
フィードバック電圧が高くなりすぎると、出力電圧が高くなり、電流源における損失および発熱が大きくなる。そこでフィードバック電圧がある程度まで高くなったときには、誤差増幅器を第１状態に戻すことにより、フィードバック電圧を低下させることができ、損失や発熱を低減できる。
【００２７】
誤差増幅器は、すべてのチャンネルの駆動端子の電位が基準電圧より高くなったときに、第１状態となってもよい。
すべてのチャンネルの駆動端子の電位が基準電圧より高い状態は、電流源における損失が大きく好ましくない。この場合に、誤差増幅器を第１状態とすることにより、複数の駆動端子のうち最も低い電位が基準電圧と一致するようにフィードバックがかかり、損失を低減できる。
【００２８】
誤差増幅器は、起動時のソフトスタート動作の完了前において第１状態となってもよい。
起動時にソフトスタート制御を行う場合、駆動端子の電位は、ゼロから基準電圧に向けて上昇していく。つまり起動直後においてフィードバック電圧が最も高くなり、その後フィードバック電圧が低くなっていくはずである。ところが誤差増幅器が第２状態に設定されていると、フィードバック電圧は、起動直後の最も高いレベルを維持し続けるため、出力電圧を目標レベルに保つことができなくなる。この態様によれば、ソフトスタート動作中は、誤差増幅器を第１状態とすることにより、出力電圧を適切に立ち上げることができる。
【００２９】
誤差増幅器は、少なくともひとつの駆動端子においてオープン故障が検出されるときに、第１状態となってもよい。
あるチャンネルにおいてオープン故障が発生した場合、そのチャンネルはフィードバック対象から除外される。誤差増幅器を第１状態に設定することにより、故障チャンネルを除くチャンネルの中で、電圧降下が大きいチャンネルを基準として、出力電圧およびフィードバック電圧を最適化することができる。
【００３０】
誤差増幅器は、各チャンネルの電流源が生成する駆動電流がその設定値より小さいときに、第１状態となってもよい。
【００３１】
ある態様の駆動回路は、ひとつの半導体基板上に一体集積化されてもよい。
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。制御回路を１つのＩＣとして集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。
【００３２】
本発明の別の態様は、発光装置に関する。発光装置は、ｎ個（ｎは自然数）の発光素子と、ｎ個の発光素子の共通接続された一端に駆動電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータの出力回路と、ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するとともに、ｎ個の発光素子それぞれに駆動電流を供給する、上述のいずれかの態様の駆動回路と、を備える。
【００３３】
本発明のさらに別の態様は電子機器もしくはディスプレイ装置に関する。電子機器もしくはディスプレイ装置は、液晶パネルと、液晶パネルのバックライトとして設けられた発光装置と、を備える。
【００３４】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のある態様によれば、スキャニング動作時の発光素子の輝度を安定化できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明者が検討した発光装置の構成を示す回路図である。
【図２】図１の駆動回路のスキャニング動作時の波形図である。
【図３】実施の形態に係る電子機器の構成を示す回路図である。
【図４】誤差増幅器の具体的な構成を示す回路図である。
【図５】図３の駆動回路のスキャニング動作時の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００３８】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００３９】
図３は、実施の形態に係る電子機器１の構成を示す回路図である。電子機器１は、ノートＰＣ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話端末、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ポータブルオーディオプレイヤなどの電池駆動型の機器であり、発光装置２、ホストプロセッサ３、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル５などを備える。発光装置２はＬＣＤパネル５のバックライトとして設けられる。ホストプロセッサ３は、電子機器１全体を制御するＩＣ（Integrated Circuit）である。
【００４０】
発光装置２は、主としてｎチャンネルのＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎと、駆動回路１００と、出力回路１０２と、を備える。駆動回路１００の一部と出力回路１０２は、入力電圧ＶＩＮを昇圧し、ＬＥＤストリング６の共通に接続された一端（アノード）に駆動電圧ＶＯＵＴを供給するＤＣ／ＤＣコンバータ４を形成する。
【００４１】
出力回路１０２は、インダクタＬ１、スイッチングトランジスタＭ１、整流ダイオードＤ１、出力キャパシタＣ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２、検出抵抗Ｒｓを含む。出力回路１０２のトポロジーは一般的なものであるため説明を省略する。スイッチングトランジスタＭ１のゲートは、出力端子（ＯＵＴ端子）と接続され、検出抵抗Ｒｓに生ずる検出信号ＶＣＳは、電流検出端子（ＣＳ端子）に入力される。
【００４２】
駆動回路１００は、スイッチングトランジスタＭ１のオン、オフのデューティ比を制御することにより、駆動電圧ＶＯＵＴを調節する。具体的には、複数チャンネルのＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎそれぞれのカソード端子の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎのうち最も低い電圧が所定の基準電圧ＶＲＥＦと一致するように、スイッチングトランジスタＭ１のデューティ比をフィードバック制御する。
【００４３】
駆動回路１００は、ひとつ、あるいは複数の半導体基板上に一体集積化された機能ＩＣであり、ｎ個（ｎは自然数）のＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎの共通接続された第１端子（アノード）に駆動電圧ＶＯＵＴを供給するＤＣ／ＤＣコンバータ４を制御するとともに、ｎ個のＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎそれぞれに駆動電流ＩＬＥＤ１〜ＩＬＥＤｎを供給する。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。あるいは駆動回路１００は、複数の半導体基板に分割して構成されてもよい。
【００４４】
駆動回路１００は、ｎ個の駆動端子ＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ（以下、ＬＥＤ端子ともいう）、ｎ個の電流源ＣＳ１〜ＣＳｎ、誤差増幅器１０、論理ゲート１２、フィードバック端子ＦＢ（以下、ＦＢ端子ともいう）、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１４、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２を備える。
【００４５】
ｎ個のＬＥＤ端子ＬＥＤ１〜ＬＥＤｎは、それぞれがＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎごとに設けられ、ｉ番目のＬＥＤ端子ＬＥＤｉは、対応するＬＥＤストリング６＿ｉの第２端子（カソード）と接続される。
【００４６】
ｎ個の電流源ＣＳ１〜ＣＳｎは、それぞれがＬＥＤ端子ＬＥＤ１〜ＬＥＤｎごとに設けられる。ｉ番目の電流源ＣＳｉは、対応するパルス調光信号ＰＷＭｉを受け、対応するパルス調光信号ＰＷＭｉがアサート（本実施の形態においてハイレベル）される期間、対応するＬＥＤ端子ＬＥＤｉを介して、対応するＬＥＤストリング６＿ｉに駆動電流ＩＬＥＤｉを供給する。
【００４７】
誤差増幅器１０は、ｎ個のＬＥＤ端子ＬＥＤ１〜ＬＥＤｎそれぞれの電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎのうち最も低い電圧と、所定の基準電圧ＶＲＥＦとの誤差を増幅する。ＦＢ端子と、外部の接地端子の間には、位相補償用のフィードバックキャパシタＣＦＢおよびフィードバック抵抗ＲＦＢが直列に設けられる。誤差増幅器１０は、最も低いカソード電圧ＶＬＥＤと所定の基準電圧ＶＲＥＦの誤差にもとづき、基準電圧ＶＲＥＦの方が高いときに誤差に応じたソース電流ＩＳＲＣを生成し、基準電圧ＶＲＥＦの方が低いときに誤差に応じたシンク電流ＩＳＩＮＫを生成し、ＦＢ端子に生ずるフィードバック電圧ＶＦＢを変化させる。
【００４８】
論理ゲート１２は、ｎ個のパルス調光信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｎにもとづいて、全チャンネルオフ信号（以下、ＰＷＭ＿ＡＬＬ＿Ｌ信号ともいう）を生成する。ＰＷＭ＿ＡＬＬ＿Ｌ信号は、すべてのチャンネルのパルス調光信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｎがネゲート（本実施の形態においてローレベル）されるときにアサートされる。たとえば論理ゲート１２は、ｎ個のパルス調光信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｎの否定論理和を生成するＮＯＲゲートを含む。
【００４９】
第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２は、ＰＷＭ＿ＡＬＬ＿Ｌ信号がアサートされる期間、オフ状態となる。
【００５０】
出力回路１０２の抵抗Ｒ１、Ｒ２は、駆動電圧ＶＯＵＴを分圧し、検出電圧ＶＯＵＴ’を生成する。検出電圧ＶＯＵＴ’は、駆動回路１００のＯＶＰ（過電圧保護）端子に入力される。
【００５１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１４は、パルス変調器２０、ドライバ３０を含む。パルス変調器２０は、少なくともフィードバック電圧ＶＦＢにもとづいてパルス信号ＳＰＷＭを生成する。パルス変調器２０は、ＰＷＭ＿ＡＬＬ＿Ｌ信号がネゲートされるとき、パルス信号ＳＰＷＭにもとづき、ＤＣ／ＤＣコンバータ４のスイッチングトランジスタＭ１を駆動する。
パルス変調器２０は、ＰＷＭ＿ＡＬＬ＿Ｌ信号がアサートされるときに、スイッチングトランジスタＭ１の駆動を停止する。
【００５２】
パルス変調器２０は、ピーク電流モードの変調器であり、ソフトスタート回路２２、コンパレータ２４、ロジック部２６、スロープ補償回路２８、ドライバ３０、を備える。パルス変調器２０の構成および動作は、図１を参照して説明した通りである。
【００５３】
ソフトスタート回路２２は、ホストプロセッサ３からのスタンバイ信号に応答して、時間とともに上昇するソフトスタート電圧ＶＳＳを生成する。ソフトスタート電圧ＶＳＳの遷移が終了すると、ソフトスタート終了信号（ＳＳ＿ＥＮＤ信号）がアサートされる。
【００５４】
コンパレータ２４は、スイッチングトランジスタＭ１に流れる電流ＩＭに応じた検出信号ＶＣＳを、フィードバック電圧ＶＦＢとソフトスタート電圧ＶＳＳのうち低い電圧と比較し、比較結果に応じたオフ信号ＳＯＦＦを生成する。スロープ補償回路２８は、検出信号ＶＣＳにスロープ信号ＶＳＬＯＰＥを重畳する。
【００５５】
ロジック部２６は、オフ信号ＳＯＦＦがアサートされると、パルス信号ＳＰＷＭを、スイッチングトランジスタＭ１のオフに対応するレベル（以下、オフレベルという）に遷移させる。また所定のクロック信号と同期して、あるいは所定のオフ時間経過後に、パルス信号ＳＰＷＭをスイッチングトランジスタＭ１のオンに対応するレベル（以下、オンレベルという）に遷移させる。
【００５６】
ドライバ３０は、ロジック部２６からのパルス信号ＳＰＷＭにもとづいてスイッチングトランジスタＭ１をスイッチングする。
【００５７】
誤差増幅器１０は、ソース電流ＩＳＲＣとシンク電流ＩＳＩＮＫの両方を生成可能な第１状態φ１と、ソース電流ＩＳＲＣのみ生成可能な第２状態φ２と、が切りかえ可能に構成される。誤差増幅器１０は、第１状態φ１においてフィードバック電圧ＶＦＢを上昇、低下させることができ、第２状態φ２ではフィードバック電圧ＶＦＢを上昇させることはできるが、低下させることができない。
【００５８】
図４は、誤差増幅器１０の具体的な構成を示す回路図である。誤差増幅器１０は、トランスコンダクタンス（ｇｍ）アンプ１１と、整流素子Ｄ１１と、セレクタＳＥＬ１、制御部１３を含む。
ｇｍアンプ１１は、ｎ個のＬＥＤ端子それぞれの電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎのうち最も低い電圧と所定の基準電圧ＶＲＥＦの誤差にもとづき、ソース電流ＩＳＲＣおよびシンク電流ＩＳＩＮＫを生成する。整流素子Ｄ１１の入力端子は、ｇｍアンプ１１の出力端子に接続される。たとえば整流素子Ｄ１１はダイオードであり、アノードがｇｍアンプの出力端子と接続される。セレクタＳＥＬ１の第１入力端子Ｐ１は、ｇｍアンプ１１の出力端子と接続され、その第２入力端子Ｐ２は、整流素子Ｄ１１の出力端子（カソード）と接続される。セレクタＳＥＬ１の出力端子Ｐ３は、第１状態φ１において第１入力端子Ｐ１と接続され、第２状態φ２において第２入力端子Ｐ２に接続される。
【００５９】
制御部１３は、駆動回路１００およびＬＥＤストリング６の状態に応じて、第１状態φ１と第２状態φ２を切りかえる。
【００６０】
制御部１３は、通常時には誤差増幅器１０を第２状態φ２で動作させ、ＬＥＤストリング６の駆動に何らかの異常が生ずる場合、あるいは電流源の損失が大きくなる場合には、誤差増幅器１０を第１状態φ１に設定する。
【００６１】
たとえば制御部は、以下のいずれかの条件（ａ）〜（ｅ）の少なくともひとつを満たすときに、異常であるものと判定し、誤差増幅器１０を第１状態φ１とし、それ以外のときに第２状態φ２とする。
（ａ） フィードバック電圧ＶＦＢが所定のしきい値電圧ＶＴＨ１より高いとき
（ｂ） 起動時のソフトスタート動作の完了前
（ｃ） すべてのチャンネルのＬＥＤ端子の電位ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎが基準電圧ＶＲＥＦより高くなったとき
（ｄ） 少なくともひとつのＬＥＤ端子においてオープン故障が検出されたとき
（ｅ） 各チャンネルの電流源ＣＳ１〜ＣＳｎが生成する駆動電流ＩＬＥＤ１〜ＩＬＥＤｎがその設定値より小さいとき
【００６２】
制御部１３は、条件（ａ）〜（ｅ）それぞれに対応するフラグ信号（ステータス信号）ＦＢ＿ＣＭＰ、ＳＳ＿ＥＮＤ、ＬＥＤ＿ＡＬＬ＿Ｈ、ＬＥＤ＿ＯＰＥＮ、ＩＬＥＤ＿ＯＫを受ける。
ＦＢ＿ＣＭＰ信号は、条件（ａ）に対応している。コンパレータ１５は、フィードバック電圧ＶＦＢを所定のしきい値電圧ＶＴＨ１と比較し、ＶＦＢ＞ＶＴＨ１のときにアサートされるＦＢ＿ＣＭＰ信号を生成する。
ＳＳ＿ＥＮＤ信号は、条件（ｂ）に対応しており、ソフトスタートが完了するとアサートされ、ソフトスタート期間中はネゲートされる。ＳＳ＿ＥＮＤ信号は、図３のソフトスタート回路２２から出力される。
【００６３】
ＬＥＤ＿ＡＬＬ＿Ｈ信号は、条件（ｃ）に対応しており、すべてのチャンネルのＬＥＤ端子の電位ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎが基準電圧ＶＲＥＦより高くなったときにアサートされる。このＬＥＤ＿ＡＬＬ＿Ｈ信号は、基準電圧ＶＲＥＦを、ＬＥＤ端子の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎのうち最も低い電圧と比較するコンパレータよって生成できる。なお、コンパレータ１７には、基準電圧ＶＲＥＦよりも高いしきい値電圧ＶＴＨ２を入力してもよい。
【００６４】
ＬＥＤ＿ＯＰＥＮ信号は、条件（ｄ）に対応しており、いずれかのチャンネルにおいてオープン故障が検出されるとアサートされる。オープン故障の検出手段は特に限定されず、公知の技術を用いればよい。たとえばオープン故障は、ＬＥＤ端子の電圧ＶＬＥＤを所定のしきい値電圧ＶＴＨ３と比較することにより検出できる。
【００６５】
ＩＬＥＤ＿ＯＫ信号は、条件（ｅ）に対応しており、すべてのチャンネルの電流源ＣＳ１〜ＣＳｎが生成する駆動電流ＩＬＥＤ１〜ＩＬＥＤｎがその設定値であるときにアサートされ、いずれかのチャンネルの駆動電流ＩＬＥＤが設定値より低いときにネゲートされる。
【００６６】
なお、条件（ｄ）、（ｅ）を満たすことは、回路が異常であることを示すため、本実施の形態では、これらの条件を制御部１３の状態制御に考慮している。しかしながら実際には、オープン故障時あるいは駆動電流の不足時には、誤差増幅器１０はソース動作となるため、条件（ｄ）、（ｅ）は除外してもよい。
【００６７】
制御部１３は、ＳＳ＿ＥＮＤ信号、ＩＬＥＤ＿ＯＫ信号を反転した信号＃ＳＳ＿ＥＮＤ、＃ＩＬＥＤ＿ＯＫ信号と、その他のＬＥＤ＿ＯＰＥＮ信号、ＦＢ＿ＣＭＰ信号、ＬＥＤ＿ＡＬＬ＿Ｈ信号の論理和ＣＮＴを生成する論理ゲートＯＲ１を含む。条件（ａ）〜（ｅ）の少なくともひとつが満たされるとき、論理和ＣＮＴがハイレベルとなり、セレクタＳＥＬ１は第１状態φ１となり、それ以外のとき論理和ＣＮＴはローレベルとなり、セレクタＳＥＬ１は第２状態φ２となる。
【００６８】
以上が実施の形態に係る駆動回路１００の構成である。続いてその動作を説明する。図５は、図３の駆動回路１００のスキャニング動作時の波形図である。上から順に、パルス調光信号ＰＷＭ１、ＰＷＭ２、ＰＷＭ３、フィードバック電圧ＶＦＢ、出力電圧ＶＯＵＴ、全チャンネルの駆動電流の合計ＩＬＥＤが示される。図２と同様に、ｎ＝３チャンネルであり、パルス調光信号ＰＷＭ１、ＰＷＭ２、ＰＷＭ３が１２０°の位相差でハイレベル（点灯期間）となる。また図２と同様に関係式（１）が成り立つとする。
ＶＦ１＞ＶＦ３＞ＶＦ２ …（１）
【００６９】
誤差増幅器１０は第２状態φ２に設定される。時刻ｔ０以前は、第１チャンネルと第２チャンネルが点灯期間であり、第１チャンネルのカソード電圧ＶＬＥＤ１が基準電圧ＶＲＥＦと一致するようにフィードバックがかかる。
時刻ｔ０以前、ＬＥＤストリング６＿１のカソード端子ＬＥＤ１の電位が基準電圧ＶＲＥＦと一致するように出力電圧ＶＯＵＴが調節される。時刻ｔ０にパルス調光信号ＰＷＭ１がローレベルとなると、第１チャンネルがフィードバック対象から除外され、第２チャンネルがフィードバック対象となる。
【００７０】
ＶＦ１＞ＶＦ２が成り立つため、時刻ｔ０におけるＬＥＤストリング６＿２のカソード電圧ＶＬＥＤ２は、基準電圧ＶＲＥＦより高くなっている。図１の駆動回路１００ｒでは、誤差増幅器１０は、カソード電圧ＶＬＥＤ２が基準電圧ＶＲＥＦと一致するように電流を吸い込み、フィードバック電圧ＶＦＢが低下するところ、図３の駆動回路１００においては誤差増幅器１０が第２状態φ２であるため、シンク電流ＩＳＩＮＫが流れず、したがってフィードバック電圧ＶＦＢは低下せず、時刻ｔ０以前のレベルを維持する。
【００７１】
続いて時刻ｔ１において、第３チャンネルが点灯期間となる。これにより、第３チャンネルのカソード電圧ＶＬＥＤ３が基準電圧ＶＲＥＦと一致するようにフィードバックがかかる。ところが、誤差増幅器１０はシンク電流ＩＳＩＮＫを生成できないため、フィードバック電圧ＶＦＢは低下せず、もとのレベルを維持する。
以上が駆動回路１００の動作である。
【００７２】
このように駆動回路１００によれば、スキャニング動作時において、フィードバック対象が電圧降下ＶＦの大きなチャンネルから小さなチャンネルに遷移する際に、誤差増幅器１０を第２状態φ２に設定することで、ＦＢ端子から電流が引き抜かれなくなる。つまりフィードバック電圧ＶＦＢは、電圧降下ＶＦが最も大きなチャンネル（図５では第１チャンネル）のＬＥＤ端子の電位ＶＬＥＤ１と基準電圧ＶＲＥＦが一致するレベルに安定化されることになる。
【００７３】
その結果、図５に示すように、スキャニング動作時に、フィードバック電圧ＶＦＢが必要以上に低下して出力電圧ＶＯＵＴが低下するのを防止でき、ＬＥＤストリング６の輝度を安定化できる。
【００７４】
また、誤差増幅器１０は、必要に応じて誤差増幅器１０を第１状態φ１に設定する。その結果、ＬＥＤストリング６の駆動に支障が生じたり、あるいは電流源の損失が大きくなるのを防止できる。
【００７５】
たとえばフィードバック電圧ＶＦＢが高くなりすぎると、出力電圧ＶＯＵＴが高くなり、電流源ＣＳにおける損失および発熱が大きくなる。条件（ａ）に応じて、フィードバック電圧ＶＦＢがある程度まで高くなったときには、誤差増幅器１０を第１状態φ１に戻すことにより、フィードバック電圧ＶＦＢを低下させることができ、損失や発熱を低減できる。
【００７６】
また、すべてのチャンネルのＬＥＤ端子の電位ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎが基準電圧ＶＲＥＦより高い状態は、電流源ＣＳにおける損失が大きく好ましくない。そこで条件（ｂ）に応じて誤差増幅器１０を第１状態φ１とすることにより、複数のＬＥＤ端子のうち最も低い電位が基準電圧ＶＲＥＦと一致するようにフィードバックがかかり、損失を低減できる。
【００７７】
また、起動時にソフトスタート制御を行う場合、ＬＥＤ端子の電位ＶＬＥＤは、ゼロから基準電圧ＶＲＥＦに向けて上昇していく。つまり起動直後においてフィードバック電圧ＶＦＢが最も高くなり、その後フィードバック電圧ＶＦＢが低くなっていくはずである。ところがソフトスタート時に誤差増幅器１０が第２状態φ２に設定されていると、フィードバック電圧ＶＦＢは、起動直後の最も高いレベルを維持し続けるため、出力電圧ＶＯＵＴを目標レベルに保つことができなくなる。そこで条件（ｃ）に応じてソフトスタート動作中は、誤差増幅器１０を第１状態φ１とすることにより、出力電圧ＶＯＵＴを適切に立ち上げることができる。
【００７８】
また、あるチャンネルにおいてオープン故障が発生した場合、そのチャンネルはフィードバック対象から除外される。このときに誤差増幅器１０を第１状態φ１に設定することにより、故障チャンネルを除くチャンネルの中で、電圧降下ＶＦが大きいチャンネルを基準として、出力電圧ＶＯＵＴおよびフィードバック電圧ＶＦＢを最適化することができる。
【００７９】
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセス、それらの組み合わせには、さまざまな変形例が存在しうる。以下、こうした変形例について説明する。
【００８０】
第１状態φ１と第２状態φ２を切りかえ可能な誤差増幅器１０の構成は図３のそれには限定されない。一般的なｇｍアンプは、ハイサイドトランジスタとローサイドトランジスタからなるプッシュプル形式の出力段を有する。そしてｇｍアンプの出力電流ＩＯＵＴは、出力段のハイサイドトランジスタに流れる電流ＩＨと、ローサイドトランジスタに流れる電流ＩＬの差分で与えられる。
ＩＯＵＴ＝ＩＨ−ＩＬ
そして出力電流ＩＯＵＴが正のときにソース電流ＩＳＲＣとなり、負のときにシンク電流ＩＳＩＮＫとなる。
【００８１】
つまり、ＩＨ＞ＩＬを満たすように、ｇｍアンプの構成を変更することにより、第２状態φ２を実現できる。これはｇｍアンプのハイサイドトランジスタ、ローサイドトランジスタの少なくとも一方のバイアス状態を変更したり、ハイサイドトランジスタ、ローサイドトランジスタのサイズを可変とすることにより実現できる。
【００８２】
実施の形態では、ピーク電流モードのパルス変調器２０を説明したが、パルス変調器２０は、平均電流モード、あるいは電圧モードであってもよい。
【００８３】
実施の形態ではインダクタを用いた非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータを説明したが、本発明はトランスを用いた絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータにも適用可能である。
【００８４】
実施の形態では、発光装置２のアプリケーションとして電子機器を説明したが、用途は特に限定されず、照明などにも利用できる。
【００８５】
また、本実施の形態において、ハイレベル、ローレベルの論理信号の設定は一例であって、インバータなどによって適宜反転させることにより自由に変更することが可能である。
【００８６】
実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【符号の説明】
【００８７】
１…電子機器、２…発光装置、３…ホストプロセッサ、４…ＤＣ／ＤＣコンバータ、５…ＬＣＤパネル、６…ＬＥＤストリング、１００…駆動回路、１０２…出力回路、１０…誤差増幅器、１１…ｇｍアンプ、１２…論理ゲート、１４…ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部、２０…パルス変調器、２２…ソフトスタート回路、２４…コンパレータ、２６…ロジック部、２８…スロープ補償回路、３０…ドライバ、Ｌ１…インダクタ、Ｃ１…出力キャパシタ、Ｄ１…整流ダイオード、Ｍ１…スイッチングトランジスタ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子の駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶パネルのバックライトや照明機器として、ＬＥＤ（発光ダイオード）をはじめとする発光素子を利用した発光装置が利用される。図１は、本発明者が検討した発光装置の構成を示す回路図である。発光装置２ｒは、複数のＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎと、その駆動回路１００ｒ、出力回路１０２、ホストプロセッサ３を備える。
【０００３】
各ＬＥＤストリング６は、直列に接続された複数のＬＥＤを含む。ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｒは、入力電圧ＶＩＮを昇圧してＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎの一端に駆動電圧ＶＯＵＴを供給する。
【０００４】
駆動回路１００ｒは、ＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎごとに設けられた電流源ＣＳ１〜ＣＳｎを備える。各電流源ＣＳｉは、対応するＬＥＤストリング６＿ｉに、目標輝度に応じた駆動電流ＩＬＥＤｉを供給する。
【０００５】
駆動回路１００ｒの一部と出力回路１０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｒを構成する。出力回路１０２は、インダクタＬ１、スイッチングトランジスタＭ１、整流ダイオードＤ１、出力キャパシタＣ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２、検出抵抗Ｒｓを含む。駆動回路１００ｒは、スイッチングトランジスタＭ１のオン、オフのデューティ比を制御することにより、駆動電圧ＶＯＵＴを調節する。具体的には、複数チャンネルのＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎそれぞれのカソード端子の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎのうち最も低い電圧が所定の基準電圧ＶＲＥＦと一致するように、スイッチングトランジスタＭ１のデューティ比をフィードバック制御する。
【０００６】
フィードバック端子（ＦＢ端子ともいう）には、位相補償用の抵抗ＲＦＢおよびキャパシタＣＦＢが接続される。誤差増幅器１０はトランスコンダクタンスアンプであり、カソード端子の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎのうち最も低い電圧が所定の基準電圧ＶＲＥＦの誤差を増幅し、誤差に応じた電流を生成して、フィードバック端子ＦＢにフィードバック電圧ＶＦＢを発生させる。
【０００７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１４は、パルス変調器２０、ドライバ３０を含む。
パルス変調器２０は、フィードバック電圧ＶＦＢを受け、フィードバック電圧ＶＦＢにもとづいて、スイッチングトランジスタＭ１を駆動するためのパルス信号ＳＰＷＭを生成する。図１のパルス変調器２０は、いわゆるピーク電流モードのパルス幅変調器である。ソフトスタート回路２２は、ホストプロセッサ３からのスタンバイ信号に応じて、時間とともに上昇するソフトスタート電圧ＶＳＳを生成する。コンパレータ２４は、スイッチングトランジスタＭ１に流れる電流ＩＭに応じた検出信号ＶＣＳを、フィードバック電圧ＶＦＢとソフトスタート電圧ＶＳＳのうち低い電圧と比較し、比較結果に応じたオフ信号ＳＯＦＦを生成する。スロープ補償回路２８は、検出信号ＶＣＳにスロープ信号ＶＳＬＯＰＥを重畳する。
【０００８】
ロジック部２６は、オフ信号ＳＯＦＦがアサートされると、パルス信号ＳＰＷＭを、スイッチングトランジスタＭ１のオフに対応するレベル（以下、オフレベルという）に遷移させる。また所定のクロック信号と同期して、あるいは所定のオフ時間経過後に、パルス信号ＳＰＷＭをスイッチングトランジスタＭ１のオンに対応するレベル（以下、オンレベルという）に遷移させる。ドライバ３０は、ロジック部２６からのパルス信号ＳＰＷＭにもとづいてスイッチングトランジスタＭ１をスイッチングする。
【０００９】
こうした発光装置２ｒにおいて、ＬＥＤストリング６の輝度を調節するために、駆動電流ＩＬＥＤをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する場合がある。具体的には、ホストプロセッサ３は、各チャンネルのＬＥＤストリング６の輝度に応じたデューティ比を有するパルス調光信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｎを生成する。各チャンネルの電流源ＣＳ１〜ＣＳｎは、対応するパルス調光信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｎにもとづいてスイッチング制御される。このような制御を、バースト調光、バースト制御とも称する。
【００１０】
バースト調光を行う場合、あるチャンネルの電流源ＣＳｉがオフとなる期間、そのチャンネルのＬＥＤストリング６のカソード端子の電位ＶＬＥＤｉは、ハイレベル電圧にプルアップされて、フィードバックの対象から外される。なぜなら消灯期間のチャンネルのカソード端子ＶＬＥＤｉは、負荷の状態とは無関係のレベルをとるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１８６６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
複数チャンネルのＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎを、ある位相差で駆動する場合がある。これをスキャニング動作という。このときのパルス調光信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｎは、ある位相差を有している。
【００１３】
図２は、図１の駆動回路１００ｒのスキャニング動作時の波形図である。上から順に、パルス調光信号ＰＷＭ１、ＰＷＭ２、ＰＷＭ３、フィードバック電圧ＶＦＢ、出力電圧ＶＯＵＴ、全チャンネルの駆動電流の合計ＩＬＥＤが示される。ｎ＝３チャンネルであり、パルス調光信号ＰＷＭ１、ＰＷＭ２、ＰＷＭ３が１２０°の位相差でハイレベル（点灯期間）となる。
【００１４】
ＬＥＤストリング６の電圧降下（順方向電圧）ＶＦは、チャンネルごとにばらつく。図２の波形図は、ＬＥＤストリング６＿１の電圧降下ＶＦ１、ＬＥＤストリング６＿２の電圧降下ＶＦ２、ＬＥＤストリング６＿３の電圧降下ＶＦ３の間に、関係式（１）が成り立つとする。
ＶＦ１＞ＶＦ３＞ＶＦ２ …（１）
【００１５】
時刻ｔ０以前は、第１チャンネルと第２チャンネルが点灯期間であり、第１チャンネルのカソード電圧ＶＬＥＤ１が基準電圧ＶＲＥＦと一致するようにフィードバックがかかる。
期間ｔ０−ｔ１は、第２チャンネルが点灯期間であり、第２チャンネルのカソード電圧ＶＬＥＤ２が基準電圧ＶＲＥＦと一致するようにフィードバックがかかる。
期間ｔ１−ｔ２は、第２チャンネルと第３チャンネルが点灯期間であり、第３チャンネルのカソード電圧ＶＬＥＤ３が基準電圧ＶＲＥＦと一致するようにフィードバックがかかる。
【００１６】
また、点灯期間のチャンネルにおいては、以下の関係式（２）が成り立つ。
ＶＯＵＴ＝ＶＦ１＋ＶＬＥＤ１＝ＶＦ２＋ＶＬＥＤ２＝ＶＦ３＋ＶＬＥＤ３ …（２）
【００１７】
時刻ｔ０以前、ＬＥＤストリング６＿１のカソード端子ＬＥＤ１の電位が基準電圧ＶＲＥＦと一致するように出力電圧ＶＯＵＴが調節される。時刻ｔ０にパルス調光信号ＰＷＭ１がローレベルとなると、第１チャンネルがフィードバック対象から除外され、第２チャンネルがフィードバック対象となる。
ＶＦ１＞ＶＦ２が成り立つため、時刻ｔ０におけるＬＥＤストリング６＿２のカソード電圧ＶＬＥＤ２は、基準電圧ＶＲＥＦより高くなっている。このとき誤差増幅器１０は、カソード電圧ＶＬＥＤ２が基準電圧ＶＲＥＦと一致するように電流を吸い込み（シンク）、フィードバック電圧ＶＦＢを低下させ、出力電圧ＶＯＵＴを低下させる。
【００１８】
続いて時刻ｔ１において、第３チャンネルが点灯期間となる。これにより、第３チャンネルのカソード電圧ＶＬＥＤ３が基準電圧ＶＲＥＦと一致するようにフィードバックがかかる。
ＶＦ３＞ＶＦ２が成り立つため、時刻ｔ１におけるＬＥＤストリング６＿３のカソード電圧ＶＬＥＤ３は、基準電圧ＶＲＥＦより低くなっている。したがって誤差増幅器１０は、カソード電圧ＶＬＥＤ３が基準電圧ＶＲＥＦと一致するように電流を吐き出す（ソース）ことにより、フィードバック電圧ＶＦＢを上昇させ、それにより出力電圧ＶＯＵＴを上昇させようとする。
【００１９】
ところがＦＢ端子には、位相補償用のキャパシタＣＦＢおよび抵抗ＲＦＢが接続されており、フィードバック電圧ＶＦＢは、カソード電圧ＶＬＥＤと基準電圧ＶＲＥＦの誤差に直ちに追従せず、遅れて変化する。つまり出力電圧ＶＯＵＴは、時刻ｔ１に直ちに上昇に転ずることなくさらに低下し続け、出力電圧ＶＯＵＴの変動量が大きくなる。
その結果、時刻ｔ１の直後に、第３チャンネルのカソード端子ＶＬＥＤ３が基準電圧ＶＲＥＦを大きく下回って、電流源ＣＳ３が生成する駆動電流ＩＬＥＤ３が減少し、ＬＥＤストリング６の輝度が低下してしまう。
【００２０】
この問題を解決するためには、フィードバック抵抗ＲＦＢの抵抗値を大きくすることが考えられる。しかしながら、抵抗ＲＦＢを大きくすると、ラッシュ電流やコイル鳴きなど、別の問題を誘発する。
【００２１】
なお以上の考察を、本発明の分野における共通の一般知識の範囲として捉えてはならない。さらに言えば、上記考察自体が、本出願人がはじめて想到したものである。
【００２２】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、スキャニング動作時の発光素子の輝度の安定化にある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明のある態様は、ｎ個（ｎは自然数）の発光素子の共通接続された第１端子に駆動電圧を生成するためのＤＣ／ＤＣコンバータを制御するとともに、ｎ個の発光素子それぞれに駆動電流を供給する駆動回路に関する。この駆動回路は、それぞれが発光素子ごとに設けられ、それぞれが対応する発光素子の第２端子と接続されるべき、ｎ個の駆動端子と、それぞれが駆動端子ごとに設けられ、それぞれが対応するパルス調光信号を受け、対応するパルス調光信号がアサートされる期間、対応する駆動端子を介して対応する発光素子に駆動電流を供給する、ｎ個の電流源と、フィードバックキャパシタが接続されるフィードバック端子と、ｎ個の駆動端子それぞれの電圧のうち最も低い電圧と所定の基準電圧の誤差にもとづき、基準電圧の方が高いときに誤差に応じたソース電流を生成し、基準電圧の方が低いときに誤差に応じたシンク電流を生成し、フィードバック端子に生ずるフィードバック電圧を変化させる誤差増幅器と、少なくともフィードバック電圧にもとづいてパルス信号を生成するパルス変調器を含み、パルス信号にもとづき、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングトランジスタを駆動するＤＣ／ＤＣコンバータ制御部と、を備える。誤差増幅器は、ソース電流とシンク電流の両方を生成可能な第１状態と、ソース電流のみ生成可能な第２状態と、が切りかえ可能に構成される。
【００２４】
スキャニング動作時において、フィードバック対象が電圧降下ＶＦの大きなチャンネルから小さなチャンネルに遷移する際に、誤差増幅器を第２状態に設定すると、フィードバック端子から電流が引き抜かれなくなる。つまりフィードバック電圧ＶＦＢは、電圧降下ＶＦが最も大きなチャンネルの駆動端子の電位と基準電圧が一致するレベルに安定化されることになる。その結果、スキャニング動作時に、フィードバック電圧が必要以上に低下して出力電圧が低下するのを防止でき、発光素子の輝度を安定化できる。
【００２５】
誤差増幅器は、ｎ個の駆動端子それぞれの電圧のうち最も低い電圧と所定の基準電圧の誤差にもとづき、ソース電流およびシンク電流を生成するトランスコンダクタンスアンプと、トランスコンダクタンスアンプの出力端子に接続された入力端子を有する整流素子と、トランスコンダクタンスアンプの出力端子に接続された第１入力端子と、整流素子の出力端子に接続された第２入力端子と、第１状態において第１入力端子と接続され、第２状態において第２入力端子に接続される出力端子と、を有するセレクタと、を含んでもよい。
【００２６】
誤差増幅器は、フィードバック電圧が所定のしきい値電圧より高いときに第１状態となってもよい。
フィードバック電圧が高くなりすぎると、出力電圧が高くなり、電流源における損失および発熱が大きくなる。そこでフィードバック電圧がある程度まで高くなったときには、誤差増幅器を第１状態に戻すことにより、フィードバック電圧を低下させることができ、損失や発熱を低減できる。
【００２７】
誤差増幅器は、すべてのチャンネルの駆動端子の電位が基準電圧より高くなったときに、第１状態となってもよい。
すべてのチャンネルの駆動端子の電位が基準電圧より高い状態は、電流源における損失が大きく好ましくない。この場合に、誤差増幅器を第１状態とすることにより、複数の駆動端子のうち最も低い電位が基準電圧と一致するようにフィードバックがかかり、損失を低減できる。
【００２８】
誤差増幅器は、起動時のソフトスタート動作の完了前において第１状態となってもよい。
起動時にソフトスタート制御を行う場合、駆動端子の電位は、ゼロから基準電圧に向けて上昇していく。つまり起動直後においてフィードバック電圧が最も高くなり、その後フィードバック電圧が低くなっていくはずである。ところが誤差増幅器が第２状態に設定されていると、フィードバック電圧は、起動直後の最も高いレベルを維持し続けるため、出力電圧を目標レベルに保つことができなくなる。この態様によれば、ソフトスタート動作中は、誤差増幅器を第１状態とすることにより、出力電圧を適切に立ち上げることができる。
【００２９】
誤差増幅器は、少なくともひとつの駆動端子においてオープン故障が検出されるときに、第１状態となってもよい。
あるチャンネルにおいてオープン故障が発生した場合、そのチャンネルはフィードバック対象から除外される。誤差増幅器を第１状態に設定することにより、故障チャンネルを除くチャンネルの中で、電圧降下が大きいチャンネルを基準として、出力電圧およびフィードバック電圧を最適化することができる。
【００３０】
誤差増幅器は、各チャンネルの電流源が生成する駆動電流がその設定値より小さいときに、第１状態となってもよい。
【００３１】
ある態様の駆動回路は、ひとつの半導体基板上に一体集積化されてもよい。
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。制御回路を１つのＩＣとして集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。
【００３２】
本発明の別の態様は、発光装置に関する。発光装置は、ｎ個（ｎは自然数）の発光素子と、ｎ個の発光素子の共通接続された一端に駆動電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータの出力回路と、ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するとともに、ｎ個の発光素子それぞれに駆動電流を供給する、上述のいずれかの態様の駆動回路と、を備える。
【００３３】
本発明のさらに別の態様は電子機器もしくはディスプレイ装置に関する。電子機器もしくはディスプレイ装置は、液晶パネルと、液晶パネルのバックライトとして設けられた発光装置と、を備える。
【００３４】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のある態様によれば、スキャニング動作時の発光素子の輝度を安定化できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明者が検討した発光装置の構成を示す回路図である。
【図２】図１の駆動回路のスキャニング動作時の波形図である。
【図３】実施の形態に係る電子機器の構成を示す回路図である。
【図４】誤差増幅器の具体的な構成を示す回路図である。
【図５】図３の駆動回路のスキャニング動作時の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００３８】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００３９】
図３は、実施の形態に係る電子機器１の構成を示す回路図である。電子機器１は、ノートＰＣ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話端末、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ポータブルオーディオプレイヤなどの電池駆動型の機器であり、発光装置２、ホストプロセッサ３、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル５などを備える。発光装置２はＬＣＤパネル５のバックライトとして設けられる。ホストプロセッサ３は、電子機器１全体を制御するＩＣ（Integrated Circuit）である。
【００４０】
発光装置２は、主としてｎチャンネルのＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎと、駆動回路１００と、出力回路１０２と、を備える。駆動回路１００の一部と出力回路１０２は、入力電圧ＶＩＮを昇圧し、ＬＥＤストリング６の共通に接続された一端（アノード）に駆動電圧ＶＯＵＴを供給するＤＣ／ＤＣコンバータ４を形成する。
【００４１】
出力回路１０２は、インダクタＬ１、スイッチングトランジスタＭ１、整流ダイオードＤ１、出力キャパシタＣ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２、検出抵抗Ｒｓを含む。出力回路１０２のトポロジーは一般的なものであるため説明を省略する。スイッチングトランジスタＭ１のゲートは、出力端子（ＯＵＴ端子）と接続され、検出抵抗Ｒｓに生ずる検出信号ＶＣＳは、電流検出端子（ＣＳ端子）に入力される。
【００４２】
駆動回路１００は、スイッチングトランジスタＭ１のオン、オフのデューティ比を制御することにより、駆動電圧ＶＯＵＴを調節する。具体的には、複数チャンネルのＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎそれぞれのカソード端子の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎのうち最も低い電圧が所定の基準電圧ＶＲＥＦと一致するように、スイッチングトランジスタＭ１のデューティ比をフィードバック制御する。
【００４３】
駆動回路１００は、ひとつ、あるいは複数の半導体基板上に一体集積化された機能ＩＣであり、ｎ個（ｎは自然数）のＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎの共通接続された第１端子（アノード）に駆動電圧ＶＯＵＴを供給するＤＣ／ＤＣコンバータ４を制御するとともに、ｎ個のＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎそれぞれに駆動電流ＩＬＥＤ１〜ＩＬＥＤｎを供給する。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。あるいは駆動回路１００は、複数の半導体基板に分割して構成されてもよい。
【００４４】
駆動回路１００は、ｎ個の駆動端子ＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ（以下、ＬＥＤ端子ともいう）、ｎ個の電流源ＣＳ１〜ＣＳｎ、誤差増幅器１０、論理ゲート１２、フィードバック端子ＦＢ（以下、ＦＢ端子ともいう）、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１４、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２を備える。
【００４５】
ｎ個のＬＥＤ端子ＬＥＤ１〜ＬＥＤｎは、それぞれがＬＥＤストリング６＿１〜６＿ｎごとに設けられ、ｉ番目のＬＥＤ端子ＬＥＤｉは、対応するＬＥＤストリング６＿ｉの第２端子（カソード）と接続される。
【００４６】
ｎ個の電流源ＣＳ１〜ＣＳｎは、それぞれがＬＥＤ端子ＬＥＤ１〜ＬＥＤｎごとに設けられる。ｉ番目の電流源ＣＳｉは、対応するパルス調光信号ＰＷＭｉを受け、対応するパルス調光信号ＰＷＭｉがアサート（本実施の形態においてハイレベル）される期間、対応するＬＥＤ端子ＬＥＤｉを介して、対応するＬＥＤストリング６＿ｉに駆動電流ＩＬＥＤｉを供給する。
【００４７】
誤差増幅器１０は、ｎ個のＬＥＤ端子ＬＥＤ１〜ＬＥＤｎそれぞれの電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎのうち最も低い電圧と、所定の基準電圧ＶＲＥＦとの誤差を増幅する。ＦＢ端子と、外部の接地端子の間には、位相補償用のフィードバックキャパシタＣＦＢおよびフィードバック抵抗ＲＦＢが直列に設けられる。誤差増幅器１０は、最も低いカソード電圧ＶＬＥＤと所定の基準電圧ＶＲＥＦの誤差にもとづき、基準電圧ＶＲＥＦの方が高いときに誤差に応じたソース電流ＩＳＲＣを生成し、基準電圧ＶＲＥＦの方が低いときに誤差に応じたシンク電流ＩＳＩＮＫを生成し、ＦＢ端子に生ずるフィードバック電圧ＶＦＢを変化させる。
【００４８】
論理ゲート１２は、ｎ個のパルス調光信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｎにもとづいて、全チャンネルオフ信号（以下、ＰＷＭ＿ＡＬＬ＿Ｌ信号ともいう）を生成する。ＰＷＭ＿ＡＬＬ＿Ｌ信号は、すべてのチャンネルのパルス調光信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｎがネゲート（本実施の形態においてローレベル）されるときにアサートされる。たとえば論理ゲート１２は、ｎ個のパルス調光信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｎの否定論理和を生成するＮＯＲゲートを含む。
【００４９】
第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２は、ＰＷＭ＿ＡＬＬ＿Ｌ信号がアサートされる期間、オフ状態となる。
【００５０】
出力回路１０２の抵抗Ｒ１、Ｒ２は、駆動電圧ＶＯＵＴを分圧し、検出電圧ＶＯＵＴ’を生成する。検出電圧ＶＯＵＴ’は、駆動回路１００のＯＶＰ（過電圧保護）端子に入力される。
【００５１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部１４は、パルス変調器２０、ドライバ３０を含む。パルス変調器２０は、少なくともフィードバック電圧ＶＦＢにもとづいてパルス信号ＳＰＷＭを生成する。パルス変調器２０は、ＰＷＭ＿ＡＬＬ＿Ｌ信号がネゲートされるとき、パルス信号ＳＰＷＭにもとづき、ＤＣ／ＤＣコンバータ４のスイッチングトランジスタＭ１を駆動する。
パルス変調器２０は、ＰＷＭ＿ＡＬＬ＿Ｌ信号がアサートされるときに、スイッチングトランジスタＭ１の駆動を停止する。
【００５２】
パルス変調器２０は、ピーク電流モードの変調器であり、ソフトスタート回路２２、コンパレータ２４、ロジック部２６、スロープ補償回路２８、ドライバ３０、を備える。パルス変調器２０の構成および動作は、図１を参照して説明した通りである。
【００５３】
ソフトスタート回路２２は、ホストプロセッサ３からのスタンバイ信号に応答して、時間とともに上昇するソフトスタート電圧ＶＳＳを生成する。ソフトスタート電圧ＶＳＳの遷移が終了すると、ソフトスタート終了信号（ＳＳ＿ＥＮＤ信号）がアサートされる。
【００５４】
コンパレータ２４は、スイッチングトランジスタＭ１に流れる電流ＩＭに応じた検出信号ＶＣＳを、フィードバック電圧ＶＦＢとソフトスタート電圧ＶＳＳのうち低い電圧と比較し、比較結果に応じたオフ信号ＳＯＦＦを生成する。スロープ補償回路２８は、検出信号ＶＣＳにスロープ信号ＶＳＬＯＰＥを重畳する。
【００５５】
ロジック部２６は、オフ信号ＳＯＦＦがアサートされると、パルス信号ＳＰＷＭを、スイッチングトランジスタＭ１のオフに対応するレベル（以下、オフレベルという）に遷移させる。また所定のクロック信号と同期して、あるいは所定のオフ時間経過後に、パルス信号ＳＰＷＭをスイッチングトランジスタＭ１のオンに対応するレベル（以下、オンレベルという）に遷移させる。
【００５６】
ドライバ３０は、ロジック部２６からのパルス信号ＳＰＷＭにもとづいてスイッチングトランジスタＭ１をスイッチングする。
【００５７】
誤差増幅器１０は、ソース電流ＩＳＲＣとシンク電流ＩＳＩＮＫの両方を生成可能な第１状態φ１と、ソース電流ＩＳＲＣのみ生成可能な第２状態φ２と、が切りかえ可能に構成される。誤差増幅器１０は、第１状態φ１においてフィードバック電圧ＶＦＢを上昇、低下させることができ、第２状態φ２ではフィードバック電圧ＶＦＢを上昇させることはできるが、低下させることができない。
【００５８】
図４は、誤差増幅器１０の具体的な構成を示す回路図である。誤差増幅器１０は、トランスコンダクタンス（ｇｍ）アンプ１１と、整流素子Ｄ１１と、セレクタＳＥＬ１、制御部１３を含む。
ｇｍアンプ１１は、ｎ個のＬＥＤ端子それぞれの電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎのうち最も低い電圧と所定の基準電圧ＶＲＥＦの誤差にもとづき、ソース電流ＩＳＲＣおよびシンク電流ＩＳＩＮＫを生成する。整流素子Ｄ１１の入力端子は、ｇｍアンプ１１の出力端子に接続される。たとえば整流素子Ｄ１１はダイオードであり、アノードがｇｍアンプの出力端子と接続される。セレクタＳＥＬ１の第１入力端子Ｐ１は、ｇｍアンプ１１の出力端子と接続され、その第２入力端子Ｐ２は、整流素子Ｄ１１の出力端子（カソード）と接続される。セレクタＳＥＬ１の出力端子Ｐ３は、第１状態φ１において第１入力端子Ｐ１と接続され、第２状態φ２において第２入力端子Ｐ２に接続される。
【００５９】
制御部１３は、駆動回路１００およびＬＥＤストリング６の状態に応じて、第１状態φ１と第２状態φ２を切りかえる。
【００６０】
制御部１３は、通常時には誤差増幅器１０を第２状態φ２で動作させ、ＬＥＤストリング６の駆動に何らかの異常が生ずる場合、あるいは電流源の損失が大きくなる場合には、誤差増幅器１０を第１状態φ１に設定する。
【００６１】
たとえば制御部は、以下のいずれかの条件（ａ）〜（ｅ）の少なくともひとつを満たすときに、異常であるものと判定し、誤差増幅器１０を第１状態φ１とし、それ以外のときに第２状態φ２とする。
（ａ） フィードバック電圧ＶＦＢが所定のしきい値電圧ＶＴＨ１より高いとき
（ｂ） 起動時のソフトスタート動作の完了前
（ｃ） すべてのチャンネルのＬＥＤ端子の電位ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎが基準電圧ＶＲＥＦより高くなったとき
（ｄ） 少なくともひとつのＬＥＤ端子においてオープン故障が検出されたとき
（ｅ） 各チャンネルの電流源ＣＳ１〜ＣＳｎが生成する駆動電流ＩＬＥＤ１〜ＩＬＥＤｎがその設定値より小さいとき
【００６２】
制御部１３は、条件（ａ）〜（ｅ）それぞれに対応するフラグ信号（ステータス信号）ＦＢ＿ＣＭＰ、ＳＳ＿ＥＮＤ、ＬＥＤ＿ＡＬＬ＿Ｈ、ＬＥＤ＿ＯＰＥＮ、ＩＬＥＤ＿ＯＫを受ける。
ＦＢ＿ＣＭＰ信号は、条件（ａ）に対応している。コンパレータ１５は、フィードバック電圧ＶＦＢを所定のしきい値電圧ＶＴＨ１と比較し、ＶＦＢ＞ＶＴＨ１のときにアサートされるＦＢ＿ＣＭＰ信号を生成する。
ＳＳ＿ＥＮＤ信号は、条件（ｂ）に対応しており、ソフトスタートが完了するとアサートされ、ソフトスタート期間中はネゲートされる。ＳＳ＿ＥＮＤ信号は、図３のソフトスタート回路２２から出力される。
【００６３】
ＬＥＤ＿ＡＬＬ＿Ｈ信号は、条件（ｃ）に対応しており、すべてのチャンネルのＬＥＤ端子の電位ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎが基準電圧ＶＲＥＦより高くなったときにアサートされる。このＬＥＤ＿ＡＬＬ＿Ｈ信号は、基準電圧ＶＲＥＦを、ＬＥＤ端子の電圧ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎのうち最も低い電圧と比較するコンパレータよって生成できる。なお、コンパレータ１７には、基準電圧ＶＲＥＦよりも高いしきい値電圧ＶＴＨ２を入力してもよい。
【００６４】
ＬＥＤ＿ＯＰＥＮ信号は、条件（ｄ）に対応しており、いずれかのチャンネルにおいてオープン故障が検出されるとアサートされる。オープン故障の検出手段は特に限定されず、公知の技術を用いればよい。たとえばオープン故障は、ＬＥＤ端子の電圧ＶＬＥＤを所定のしきい値電圧ＶＴＨ３と比較することにより検出できる。
【００６５】
ＩＬＥＤ＿ＯＫ信号は、条件（ｅ）に対応しており、すべてのチャンネルの電流源ＣＳ１〜ＣＳｎが生成する駆動電流ＩＬＥＤ１〜ＩＬＥＤｎがその設定値であるときにアサートされ、いずれかのチャンネルの駆動電流ＩＬＥＤが設定値より低いときにネゲートされる。
【００６６】
なお、条件（ｄ）、（ｅ）を満たすことは、回路が異常であることを示すため、本実施の形態では、これらの条件を制御部１３の状態制御に考慮している。しかしながら実際には、オープン故障時あるいは駆動電流の不足時には、誤差増幅器１０はソース動作となるため、条件（ｄ）、（ｅ）は除外してもよい。
【００６７】
制御部１３は、ＳＳ＿ＥＮＤ信号、ＩＬＥＤ＿ＯＫ信号を反転した信号＃ＳＳ＿ＥＮＤ、＃ＩＬＥＤ＿ＯＫ信号と、その他のＬＥＤ＿ＯＰＥＮ信号、ＦＢ＿ＣＭＰ信号、ＬＥＤ＿ＡＬＬ＿Ｈ信号の論理和ＣＮＴを生成する論理ゲートＯＲ１を含む。条件（ａ）〜（ｅ）の少なくともひとつが満たされるとき、論理和ＣＮＴがハイレベルとなり、セレクタＳＥＬ１は第１状態φ１となり、それ以外のとき論理和ＣＮＴはローレベルとなり、セレクタＳＥＬ１は第２状態φ２となる。
【００６８】
以上が実施の形態に係る駆動回路１００の構成である。続いてその動作を説明する。図５は、図３の駆動回路１００のスキャニング動作時の波形図である。上から順に、パルス調光信号ＰＷＭ１、ＰＷＭ２、ＰＷＭ３、フィードバック電圧ＶＦＢ、出力電圧ＶＯＵＴ、全チャンネルの駆動電流の合計ＩＬＥＤが示される。図２と同様に、ｎ＝３チャンネルであり、パルス調光信号ＰＷＭ１、ＰＷＭ２、ＰＷＭ３が１２０°の位相差でハイレベル（点灯期間）となる。また図２と同様に関係式（１）が成り立つとする。
ＶＦ１＞ＶＦ３＞ＶＦ２ …（１）
【００６９】
誤差増幅器１０は第２状態φ２に設定される。時刻ｔ０以前は、第１チャンネルと第２チャンネルが点灯期間であり、第１チャンネルのカソード電圧ＶＬＥＤ１が基準電圧ＶＲＥＦと一致するようにフィードバックがかかる。
時刻ｔ０以前、ＬＥＤストリング６＿１のカソード端子ＬＥＤ１の電位が基準電圧ＶＲＥＦと一致するように出力電圧ＶＯＵＴが調節される。時刻ｔ０にパルス調光信号ＰＷＭ１がローレベルとなると、第１チャンネルがフィードバック対象から除外され、第２チャンネルがフィードバック対象となる。
【００７０】
ＶＦ１＞ＶＦ２が成り立つため、時刻ｔ０におけるＬＥＤストリング６＿２のカソード電圧ＶＬＥＤ２は、基準電圧ＶＲＥＦより高くなっている。図１の駆動回路１００ｒでは、誤差増幅器１０は、カソード電圧ＶＬＥＤ２が基準電圧ＶＲＥＦと一致するように電流を吸い込み、フィードバック電圧ＶＦＢが低下するところ、図３の駆動回路１００においては誤差増幅器１０が第２状態φ２であるため、シンク電流ＩＳＩＮＫが流れず、したがってフィードバック電圧ＶＦＢは低下せず、時刻ｔ０以前のレベルを維持する。
【００７１】
続いて時刻ｔ１において、第３チャンネルが点灯期間となる。これにより、第３チャンネルのカソード電圧ＶＬＥＤ３が基準電圧ＶＲＥＦと一致するようにフィードバックがかかる。ところが、誤差増幅器１０はシンク電流ＩＳＩＮＫを生成できないため、フィードバック電圧ＶＦＢは低下せず、もとのレベルを維持する。
以上が駆動回路１００の動作である。
【００７２】
このように駆動回路１００によれば、スキャニング動作時において、フィードバック対象が電圧降下ＶＦの大きなチャンネルから小さなチャンネルに遷移する際に、誤差増幅器１０を第２状態φ２に設定することで、ＦＢ端子から電流が引き抜かれなくなる。つまりフィードバック電圧ＶＦＢは、電圧降下ＶＦが最も大きなチャンネル（図５では第１チャンネル）のＬＥＤ端子の電位ＶＬＥＤ１と基準電圧ＶＲＥＦが一致するレベルに安定化されることになる。
【００７３】
その結果、図５に示すように、スキャニング動作時に、フィードバック電圧ＶＦＢが必要以上に低下して出力電圧ＶＯＵＴが低下するのを防止でき、ＬＥＤストリング６の輝度を安定化できる。
【００７４】
また、誤差増幅器１０は、必要に応じて誤差増幅器１０を第１状態φ１に設定する。その結果、ＬＥＤストリング６の駆動に支障が生じたり、あるいは電流源の損失が大きくなるのを防止できる。
【００７５】
たとえばフィードバック電圧ＶＦＢが高くなりすぎると、出力電圧ＶＯＵＴが高くなり、電流源ＣＳにおける損失および発熱が大きくなる。条件（ａ）に応じて、フィードバック電圧ＶＦＢがある程度まで高くなったときには、誤差増幅器１０を第１状態φ１に戻すことにより、フィードバック電圧ＶＦＢを低下させることができ、損失や発熱を低減できる。
【００７６】
また、すべてのチャンネルのＬＥＤ端子の電位ＶＬＥＤ１〜ＶＬＥＤｎが基準電圧ＶＲＥＦより高い状態は、電流源ＣＳにおける損失が大きく好ましくない。そこで条件（ｂ）に応じて誤差増幅器１０を第１状態φ１とすることにより、複数のＬＥＤ端子のうち最も低い電位が基準電圧ＶＲＥＦと一致するようにフィードバックがかかり、損失を低減できる。
【００７７】
また、起動時にソフトスタート制御を行う場合、ＬＥＤ端子の電位ＶＬＥＤは、ゼロから基準電圧ＶＲＥＦに向けて上昇していく。つまり起動直後においてフィードバック電圧ＶＦＢが最も高くなり、その後フィードバック電圧ＶＦＢが低くなっていくはずである。ところがソフトスタート時に誤差増幅器１０が第２状態φ２に設定されていると、フィードバック電圧ＶＦＢは、起動直後の最も高いレベルを維持し続けるため、出力電圧ＶＯＵＴを目標レベルに保つことができなくなる。そこで条件（ｃ）に応じてソフトスタート動作中は、誤差増幅器１０を第１状態φ１とすることにより、出力電圧ＶＯＵＴを適切に立ち上げることができる。
【００７８】
また、あるチャンネルにおいてオープン故障が発生した場合、そのチャンネルはフィードバック対象から除外される。このときに誤差増幅器１０を第１状態φ１に設定することにより、故障チャンネルを除くチャンネルの中で、電圧降下ＶＦが大きいチャンネルを基準として、出力電圧ＶＯＵＴおよびフィードバック電圧ＶＦＢを最適化することができる。
【００７９】
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセス、それらの組み合わせには、さまざまな変形例が存在しうる。以下、こうした変形例について説明する。
【００８０】
第１状態φ１と第２状態φ２を切りかえ可能な誤差増幅器１０の構成は図３のそれには限定されない。一般的なｇｍアンプは、ハイサイドトランジスタとローサイドトランジスタからなるプッシュプル形式の出力段を有する。そしてｇｍアンプの出力電流ＩＯＵＴは、出力段のハイサイドトランジスタに流れる電流ＩＨと、ローサイドトランジスタに流れる電流ＩＬの差分で与えられる。
ＩＯＵＴ＝ＩＨ−ＩＬ
そして出力電流ＩＯＵＴが正のときにソース電流ＩＳＲＣとなり、負のときにシンク電流ＩＳＩＮＫとなる。
【００８１】
つまり、ＩＨ＞ＩＬを満たすように、ｇｍアンプの構成を変更することにより、第２状態φ２を実現できる。これはｇｍアンプのハイサイドトランジスタ、ローサイドトランジスタの少なくとも一方のバイアス状態を変更したり、ハイサイドトランジスタ、ローサイドトランジスタのサイズを可変とすることにより実現できる。
【００８２】
実施の形態では、ピーク電流モードのパルス変調器２０を説明したが、パルス変調器２０は、平均電流モード、あるいは電圧モードであってもよい。
【００８３】
実施の形態ではインダクタを用いた非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータを説明したが、本発明はトランスを用いた絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータにも適用可能である。
【００８４】
実施の形態では、発光装置２のアプリケーションとして電子機器を説明したが、用途は特に限定されず、照明などにも利用できる。
【００８５】
また、本実施の形態において、ハイレベル、ローレベルの論理信号の設定は一例であって、インバータなどによって適宜反転させることにより自由に変更することが可能である。
【００８６】
実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【符号の説明】
【００８７】
１…電子機器、２…発光装置、３…ホストプロセッサ、４…ＤＣ／ＤＣコンバータ、５…ＬＣＤパネル、６…ＬＥＤストリング、１００…駆動回路、１０２…出力回路、１０…誤差増幅器、１１…ｇｍアンプ、１２…論理ゲート、１４…ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部、２０…パルス変調器、２２…ソフトスタート回路、２４…コンパレータ、２６…ロジック部、２８…スロープ補償回路、３０…ドライバ、Ｌ１…インダクタ、Ｃ１…出力キャパシタ、Ｄ１…整流ダイオード、Ｍ１…スイッチングトランジスタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個（ｎは自然数）の発光素子の共通接続された第１端子に駆動電圧を生成するためのＤＣ／ＤＣコンバータを制御するとともに、前記ｎ個の発光素子それぞれに駆動電流を供給する駆動回路であって、
それぞれが前記発光素子ごとに設けられ、それぞれが対応する前記発光素子の第２端子と接続されるべき、ｎ個の駆動端子と、
それぞれが前記駆動端子ごとに設けられ、それぞれが対応するパルス調光信号を受け、対応するパルス調光信号がアサートされる期間、対応する前記駆動端子を介して対応する前記発光素子に駆動電流を供給する、ｎ個の電流源と、
フィードバックキャパシタが接続されるフィードバック端子と、
前記ｎ個の駆動端子それぞれの電圧のうち最も低い電圧と所定の基準電圧の誤差にもとづき、前記基準電圧の方が高いときに前記誤差に応じたソース電流を生成し、前記基準電圧の方が低いときに前記誤差に応じたシンク電流を生成し、フィードバック端子に生ずるフィードバック電圧を変化させる誤差増幅器と、
少なくとも前記フィードバック電圧にもとづいてパルス信号を生成するパルス変調器を含み、前記パルス信号にもとづき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングトランジスタを駆動するＤＣ／ＤＣコンバータ制御部と、
を備え、
前記誤差増幅器は、前記ソース電流と前記シンク電流の両方を生成可能な第１状態と、前記ソース電流のみ生成可能な第２状態と、が切りかえ可能に構成されることを特徴とする駆動回路。
【請求項２】
前記誤差増幅器は、
前記ｎ個の駆動端子それぞれの電圧のうち最も低い電圧と所定の基準電圧の誤差にもとづき、前記ソース電流および前記シンク電流を生成するトランスコンダクタンスアンプと、
前記トランスコンダクタンスアンプの出力端子に接続された入力端子を有する整流素子と、
前記トランスコンダクタンスアンプの出力端子に接続された第１入力端子と、前記整流素子の出力端子に接続された第２入力端子と、前記第１状態において前記第１入力端子と接続され、前記第２状態において前記第２入力端子に接続される出力端子と、を有するセレクタと、
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３】
前記誤差増幅器は、前記フィードバック電圧が所定のしきい値電圧より高いときに前記第１状態となることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動回路。
【請求項４】
前記誤差増幅器は、起動時のソフトスタート動作の完了前において前記第１状態となることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の駆動回路。
【請求項５】
前記誤差増幅器は、すべてのチャンネルの駆動端子の電位が前記基準電圧より高くなったときに、前記第１状態となることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の駆動回路。
【請求項６】
前記誤差増幅器は、少なくともひとつの駆動端子においてオープン故障が検出されるときに、前記第１状態となることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の駆動回路。
【請求項７】
前記誤差増幅器は、各チャンネルの電流源が生成する駆動電流がその設定値より小さいときに、前記第１状態となることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の駆動回路。
【請求項８】
ひとつの半導体基板上に一体集積化されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の駆動回路。
【請求項９】
ｎ個（ｎは自然数）の発光素子と、
前記ｎ個の発光素子の共通接続された一端に駆動電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータの出力回路と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するとともに、前記ｎ個の発光素子それぞれに駆動電流を供給する、請求項１から８のいずれかに記載の駆動回路と、
を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
液晶パネルと、
前記液晶パネルのバックライトとして設けられた請求項９に記載の発光装置と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
ｎ個（ｎは自然数）の発光素子の共通接続された第１端子に駆動電圧を生成するためのＤＣ／ＤＣコンバータを制御するとともに、前記ｎ個の発光素子それぞれに駆動電流を供給する駆動回路であって、
それぞれが前記発光素子ごとに設けられ、それぞれが対応する前記発光素子の第２端子と接続されるべき、ｎ個の駆動端子と、
それぞれが前記駆動端子ごとに設けられ、それぞれが対応するパルス調光信号を受け、対応するパルス調光信号がアサートされる期間、対応する前記駆動端子を介して対応する前記発光素子に駆動電流を供給する、ｎ個の電流源と、
フィードバックキャパシタが接続されるフィードバック端子と、
前記ｎ個の駆動端子それぞれの電圧のうち最も低い電圧と所定の基準電圧の誤差にもとづき、前記基準電圧の方が高いときに前記誤差に応じたソース電流を生成し、前記基準電圧の方が低いときに前記誤差に応じたシンク電流を生成し、フィードバック端子に生ずるフィードバック電圧を変化させる誤差増幅器と、
少なくとも前記フィードバック電圧にもとづいてパルス信号を生成するパルス変調器を含み、前記パルス信号にもとづき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングトランジスタを駆動するＤＣ／ＤＣコンバータ制御部と、
を備え、
前記誤差増幅器は、前記ソース電流と前記シンク電流の両方を生成可能な第１状態と、前記ソース電流のみ生成可能な第２状態と、が切りかえ可能に構成されることを特徴とする駆動回路。
【請求項２】
前記誤差増幅器は、
前記ｎ個の駆動端子それぞれの電圧のうち最も低い電圧と所定の基準電圧の誤差にもとづき、前記ソース電流および前記シンク電流を生成するトランスコンダクタンスアンプと、
前記トランスコンダクタンスアンプの出力端子に接続された入力端子を有する整流素子と、
前記トランスコンダクタンスアンプの出力端子に接続された第１入力端子と、前記整流素子の出力端子に接続された第２入力端子と、前記第１状態において前記第１入力端子と接続され、前記第２状態において前記第２入力端子に接続される出力端子と、を有するセレクタと、
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３】
前記誤差増幅器は、前記フィードバック電圧が所定のしきい値電圧より高いときに前記第１状態となることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動回路。
【請求項４】
前記誤差増幅器は、起動時のソフトスタート動作の完了前において前記第１状態となることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の駆動回路。
【請求項５】
前記誤差増幅器は、すべてのチャンネルの駆動端子の電位が前記基準電圧より高くなったときに、前記第１状態となることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の駆動回路。
【請求項６】
前記誤差増幅器は、少なくともひとつの駆動端子においてオープン故障が検出されるときに、前記第１状態となることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の駆動回路。
【請求項７】
前記誤差増幅器は、各チャンネルの電流源が生成する駆動電流がその設定値より小さいときに、前記第１状態となることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の駆動回路。
【請求項８】
ひとつの半導体基板上に一体集積化されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の駆動回路。
【請求項９】
ｎ個（ｎは自然数）の発光素子と、
前記ｎ個の発光素子の共通接続された一端に駆動電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータの出力回路と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するとともに、前記ｎ個の発光素子それぞれに駆動電流を供給する、請求項１から８のいずれかに記載の駆動回路と、
を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
液晶パネルと、
前記液晶パネルのバックライトとして設けられた請求項９に記載の発光装置と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１０９９２１（Ｐ２０１３−１０９９２１Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５３０７８（Ｐ２０１１−２５３０７８）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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