专利名称：发光元件驱动控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光元件驱动控制电路。
背景技术：
近年来，为了有效率地驱动使用于各种电子机器的
LED(Light Emitting Diode;发光二极管(发光组件))，有使用切 换(switching)控制方式的LED驱动控制电路的情形(参照例如专 利文献l)。
图4是用以控制照明用的白色LED的驱动的LED驱动控制 电路的 一 例。LED驱动控制电路100通过切换NMOS晶体管300
Is的电路。LED驱动控制电路100包含有脉波产生电路200、比 较器210、基准电压电路220、以及SR触发器(flip-flop) 230而构成。
脉波产生电路200是以既定周期TA使输出信号V p变化成高 电平(以下称为H电平)的脉波状的电i^。
比较器210是用以;险测驱动电流Is是否已达到既定电流值 11的电^各。具体而言，比较器210比较于纟全测电阻器310的一端 所产生的因应驱动电流Is的电流值的;险测电压Vs与基准电压电 路220的基准电压Vref。接着，当检测电压Vs变成高于基准电压 Vref时，浮见为驱动电流Is已达到既定电流-f直Il,比库交器210即使 输出信号Vc从低电平(以下称为L电平)变化成H电平。
SR触发器230在来自脉波产生电路200的输出信号Vp变成 H电平时将Q输出设为H电平，将NMOS晶体管300予以导通 (ON)。另一方面，SR触发器230在比较器210的输出信号Vc变成H电平时将Q输出设为L电平，将NMOS晶体管300予以切断 (OFF)。
在此， 一边参照图5所示的时序图的上侧， 一边说明驱动电 流Is的变化。首先，在时刻TO,当输出信号Vp变成H电平时， 由于SR触发器230的Q输出变成H电平，因此NMOS晶体管300 导通。结果，驱动电流Is以因应电感器(inductor)320的电感 (inductance)L及电源电压VDD的电平的速度增加。此夕卜，由于 驱动电流Is经由导通的NMOS晶体管300供给至测电阻器 310,因此^r测电压Vs也因应驱动电流Is的增加而上升。^接着， 于时刻Tl,当驱动电流Is的电流值变成既定的电流值Il时，即 检测电压Vs变成基准电压Vref时，由于比较器210的输出信号 Vc变成H电平，因此SR触发器230的Q输出变成L电平。结果， NMOS晶体管300切断，储存于电感器320的能量经由LED 310 至319、电感器320、以及二极管330的回路予以释》文。此外，储 存于电感器320的能量以因应电感L与LED 310至319及二极管 330的顺向电压的电平的速度的驱动电流Is予以释ii。如此，既 定的电流值Il变成驱动电流Is的最大值，LED驱动控制电路100 以驱动电流Is不超过最大值的方式控制NMOS晶体管300。此 外，由于在时刻Tl中驱动电流Is减少，因此比專交器210的输出信 号Vc变化成L电平。
当从时刻T 0变成输出信号V p的1周期后的时刻T 3时，由于 脉波产生电3各200的输出信号Vp变成H电平，因此NMOS晶体管 300导通，驱动电流Is在时刻TO时也同样上升。如此，时刻T3 之后，反复时刻T0至时刻T3中的变化。此外，由于驱动电流Is 以周期TA变化，因此驱动电流Is的平均值变成既定的值，LED 310至319变成以定电流驱动。此外，在例如电源电压VDD变高 且驱动电流Is的增加速度上升时，虽然NMOS晶体管300的导通期间变短，但NMOS晶体管300导通的周期不变。即，LED驱动 控制电3各100是在以周期TA使NMOS晶体管300导通时会导通而 使脉波宽度变化的脉波宽度调变方式的切换电路。 专利文献l:日本特开2006-230133号公报。
发明内容
如上所述，LED驱动控制电路100以周期TA切换NMOS晶体 管300，以使LED 310至319以定电流驱动。结果，驱动电流Is 的周期也与切换的周期同样地变成周期TA 。
然而，如图5的时序图的下侧所示，当例如电源电压VDD 等的过渡性变动导致以周期TA变化的驱动电流I s在时刻TO以 前降低时，即使在时刻TO以后电源电压VDD不会从期望的电平 变化的情形，驱动电流Is的周期也不会变成周期TA。具体而言， 在时刻TO,当NMOS晶体管300导通时，以实线表示的实际驱动 电流Is以与虚线表示的周期TA的驱动电流Is的增加速度相等的
的速度增加。结果，在比所述时刻T1还慢的时刻T2，实际的驱 动电流Is变成达到电流值Il。接着，在时刻T2，当NMOS晶体管 300切断时，实际的驱动电流Is以与周期TA的驱动电流Is的减少 速度相等的速度减少，即以因应电感L与LED 310至319及二极 管330的顺向电压的电平的速度减少。当变成输出信号Vp会变 成H电平的时刻T3时，由于NMOS晶体管300导通，因此实际的 驱动电流Is会增加。由于时刻T3中实际的驱动电流Is的电流值 大于周期TA的驱动电流Is的电流值，因此实际的驱动电流Is在 早于时刻T5的时刻T4达到电流值I1。在时刻T4，当NMOS晶体 管300切断时，实际的驱动电流Is从时刻T3减少达至变成输出信 号Vp的l周期后的时刻T6。在时刻T6实际的驱动电流Is的电流值大幅低于周期TA的驱动电流Is的电流值。因此，于时刻T6， 即使NMOS晶体管300导通的情形，实际的驱动电流Is从时刻T7 至输出信号Vp的l周期后的期间内的时刻T8达到电流值Il,而 不会从时刻T6至输出信号Vp的l周期后的时刻T7达到电流值 II。
如此，即使NMOS晶体管300的切换周期TA、驱动电流Is 的增加速度与降低速度、以及用以^r测驱动电流Is的最大值的 电流值Il为 一 定，也有实际的驱动电流Is的周期不会变成周期 TA的情形。即，如上所迷，在以周期TA使NMOS晶体管300导 通，并通过检测驱动电流Is的最大值来控制驱动电流Is时，会有 产生以比周期TA还长的周期进行振荡的次谐(sub-harmonic)振 荡的情形。
本发明乃有鉴于上述课题而研创者，其目的在于提供一种 可抑制次谐振荡的发光元件驱动控制电路。
为了达成上述目的，本发明的一个局面的发光元件驱动控 制电路具备有控制电路，将与发光组件及电感器串联连接从 而控制所述发光组件的驱动电流的增减的晶体管根据控制信号 予以导通/切断；最大〗直检测电i 各，才佥测所述驱动电流的最大值； 以及控制信号产生电路，根据所述最大值检测电路的检测结果 产生控制信号，该控制信号在所述驱动电流小于所述最大值时 使所述晶体管导通以使所述驱动电流以因应电源电压的电平的 速度增加，而在所述驱动电流变成所述最大值时使所述晶体管 切断既定期间以-使所述驱动电流以因应所述发光《且件的顺向电 压的电平的速度减少。
能提供一种可抑制次谐振荡的发光元件驱动控制电路。
图l是显示本发明 一实施形态的LED驱动控制电路10的构 成图。
图2是用以i兌明LED驱动控制电^各10的动作的 一 例的时序图。
图3是用以说明LED驱动控制电i 各10的动作的一例的时序图。
图4是显示LED驱动控制电^各100的构成图。
图5是用以说明LED驱动控制电路100的动作的一例的时序图。
具体实施例方式
依据本i兌明书及附图的记载，至少知道以下事项。
图l是显示本发明一实施形态的LED驱动控制电路10的构 成图。LED驱动控制电路10是例如控制NMOS晶体管30的切换 以4吏照明用的白色LED 20至29(以下称为LED 20至29)以期望的 定电流驱动的电^各。
LED 20至29为串联连接的10个白色LED, LED 20的阳极连 接于电源电压VDD,而LED 29的阴才及连4妾于电感器31的 一端。 此外，本实施形态中的LED 20至29各者的顺向电压i殳为例如 3V。此外，本实施形态的电源电压VDD设成充分高的电平，从 而能驱动IO个LED 20至29。
NMOS晶体管30控制用以驱动电感器31、 二极管32、以及 LED 20至29的驱动电流Is的增减。具体而言，当NMOS晶体管 30导通时，驱动电流Is以因应电感器31的电感L与电源电压VDD 的速度增加。由于电感器31的两端电压因应电源电压VDD与 LED 20至29各者的顺向电压的和的30V的差而变化，因此驱动电流Is的增加速度Sl = dls/dt变成因应(VDD - 30)/L而变化。即， 本实施形态中的驱动电流I s的增加速度S1因应电源电压V D D的 电平的上升而增加。此外，当NMOS晶体管30导通时，于电感 器31储存因应驱动电流Is的电流值的能量。因此，当NMOS晶 体管30切断时，储存于电感器31的能量经由LED 20至29、电感 器31、以及二极管32的回路(loop)予以释放。在此情形，驱动电 流Is以因应电感L与LED 20至29及二极管32的顺向电压的和的 速度而减少。在此，若将二极管32的顺向电压设为例如1V时， 电感器31的两端电压变成LED 20至29的顺向电压的和的30V与 所述1V的和，即31V。即，在NMOS晶体管30切断时的驱动电 流15的减少速度82 = dls/dt变成因应31/L而变化。此外，由于本 实施形态中的电感器31的电感L的值为 一定，因此驱动电流Is 的减少速度S2变成一定而与电源电压VDD的电平无关。
检测电阻器33为用以检测NMOS晶体管30导通时的驱动电 流Is的电流值的电阻器，而设置于NMOS晶体管30的源极与接 地GND之间。此外，在本实施形态中，将于^r测电阻器33的一 端因应驱动电流Is的电流值所产生的电压设为检测电压Vs。因 此，4企测电压Vs的增加速度变成与所述驱动电流Is的增加速度 Sl相等。此外，当NMOS晶体管30切断时，由于驱动电流Is变 成不会流入4金测电阻器33,因此检测电压Vs变成接地GND。
在此，说明构成LED驱动控制电路10的电^^的概要。LED 驱动控制电^各10包含有滤波器40、比4交器41、单触发脉波(one shot pulse)电路42、 AND(与)电路、以及緩存电路44而构成。此 外，本实施形态的LED驱动控制电路10予以集成化。此外，滤 波器40与比较器41相当于本发明的最大值检测电路，AND电路 43与緩存电路44相当于本发明的控制电路。
滤波器4 0为抑制于检测电阻器3 3的 一 端所产生的检测电压Vs的噪声并作为输出电压Vf予以输出的电路。由于在本实施形 态的电感器31存在寄生电容(未图示)，因此当NMOS晶体管30 导通时，被电感器31的寄生电容充电的电荷经由NMOS晶体管 30放电至检测电阻器33。因此，于检测电阻器33过渡性地流通 因应寄生电容的电容值的突波(surge)电流，于#r测电阻器33产 生突波电压而成为噪声。本实施形态的滤波器40为低通滤波器， 该低通滤波器设定有时间常数以抑制突波电压并使以增加速度 Sl变化的4企测电压Vs作为输出电压Vf予以输出。
比较器41为用以检测驱动电流Is是否已达到既定的电流值 Il的电路。具体而言，比较器41比较来自滤波器40的输出电压 Vf与来自例如^H十算机(未图示)的基准电压Vref。接着，当输 出电压Vf变成高于基准电压Vref时，即当作驱动电流Is已达到 既定的电流值Il,使比较器41的输出信号Vc从H电平变化成L电 平。
单触发脉波电路42为当比较器41的输出信号Vc变成L电平
间Tx使输出信号Vp(控制信号)变化成L电平的电路。即，单触 发脉波电路42在输出信号Vc变成L电平时，仅在既定期间Tx产 生L电平的务:R波。
AND电路43为下述电路在从例如微计算机(未图示)输出 的使能信号(enable signal)ENB为H电平时，为了使NMOS晶体 管30切换，乃根据输出信号Vp使输出变化，而在使能信号ENB 为L电平时，输出用以使NMOS晶体管的切换停止的信号。具体 而言，在使能信号ENB为H电平时，输出信号Vp作为AND电路 43的输出予以输出，而在使能信号为L电平时，输出L电平的信晶体管30的电路。具体而言，当来自AND电路43的输出为H电 平时，输出用以导通NMOS晶体管30的H电平的驱动信号Vdr。 另一方面，当来自AND电路43的输出为L电平时，输出用以导 通NMOS晶体管30的L电平的驱动信号Vdr。
在此，参照图2所示的时序图，i兌明LED 20至29以定电流 驱动时的LED驱动控制电路10的动作的一例。在此，于时刻TO 结束单触发脉波电路4 2的脉波的产生，将输出信号V p设为从L 电平变化成H电平。以下，将从微计算机(未图示)输出的使能信 号ENB"i殳为H电平，将电源电压VDD设为33V。因此，NMOS晶 体管30导通时的驱动电流Is的增加速度Sl = dls/dt因应(33 - 30) /L-3/L而变化。另一方面，NMOS晶体管30切断时的驱动电流 18的减少速度82= dls/dt如上述因应31/L而变化。因此，在本实 施形态中，驱动电流Is的减少速度S2变成比增加速度Sl还快。
首先，于时刻TO，当单触发脉波电路42使输出信号Vp变化 成H电平时，由于AND电路43的输出变化成H电平，因此驱动信 号Vdr也变成H电平。因此，NMOS晶体管30导通。当NMOS晶 体管30导通时，由于电感器31的寄生电容的影响，突波电流重 叠至驱动电流Is。结果，于检测电阻器33 —端的检测电压Vs产 生突波电压成为噪声。如上所述，滤波器40—边抑制检测电压 Vs中的突波电压， 一边以与4全测电压Vs的增加速度Sl相同的速 度使输出电压Vf增加。接着，当驱动电流Is增加而在时刻Tl达 到电流值I1时，即当滤波器40的输出电压Vf变成基准电压Vref 时，比较器41使输出信号Vc变化成L电平。当输出信号Vc变成L 电平时，由于单触发脉波电路42使输出信号Vp变化成L电平， 因此AND电路43的输出变成L电平，緩存电路44的驱动信号Vdr 也变成L电平。结果，在时刻T1中，NMOS晶体管30变成切断。 当NMOS晶体管30切断时，由于电感器31经由LED 20至29、电感器31 、 二极管3 2的回路将依据驱动电流I s所储存的能量予以 释放，因此驱动电流Is即以减少速度S2减少。此外，在时刻T1 中，流通才企测电阻器33的电流变成零，4企测电压Vs变成接地 GND电平。由于单触发脉波电路42在乂人时刻T1变成经过既定期 间Tx后的时刻T2时会停止脉波的产生，因此输出信号Vp变成H 电平。由于AND电路43的输出根据H电平的输出信号Vp变成H 电平，因此緩存电路44的驱动信号Vdr也变成H电平。因此，在 时刻T2中，NMOS晶体管30导通，驱动电流Is以增加速度Sl增 加。在时刻T2之后，反复时刻T0至时刻T2的动作。
如上所述，NMOS晶体管30切断且驱动电流Is减少的期间 Tx及减少速度S2为一定。因此，仅在期间Tx以减少速度S2减少 时的驱动电流Is的变化量AIA也变成一定。此外，在电源电压 VDD的电平为 一定时，由于驱动电流Is的增加速度Sl为 一定， 因此以增加速度S1使驱动电流I s变化达至△ IA的期间也变成一 定。因此，本实施形态的LED驱动控制电路10可以依据增加速 度S1、减少速度S2、以及期间Tx的既定周期4吏驱动电流Is变化。 此外，在本实施形态中，将电源电压VDD为33V时的以增加速 度S1使驱动电流Is变化达至△ IA的期间设为期间Ty，将驱动电 流Is的周期设为周期Tz。如此，由于驱动电流Is以既定周期Tz 变化，因此驱动电流Is的平均值变成既定的值，LED 20至29变 成以定电流驱动。
在此，参照图3所示的时序图，i兌明例如电源电压VDD过 渡性地变动，且以周期Tz变化的驱动电流Is的电流值发生变化 时的LED驱动控制电^各10的动作的一例。在此，于时刻TIO,结 束单触发脉波电路4 2的脉波产生，输出信号V p从L电平变化成H 电平。此外，图3的上侧以虚线表示的波形是以周期Tz变化的 驱动电流Isl,实线表示的波形因是例如电源电压VDD的过渡性变动而于时刻T10之前电流 <直降 <氐至{氐于驱动电流I s 1的驱动电 流Is2。此外，在时刻T10之后，设电源电压VDD为33V而是一 定值。即，在时刻T10之后，设驱动电流Isl、 Is2的增加速度Sl、 减少速度S2无变化。
于时刻TIO，当单触发脉波电3各424吏输出信号Vp变化成H 电平时，由于驱动信号Vdr也变成H电平，因此NMOS晶体管30 导通。结果，重叠有突波电流的驱动电流Is2流通于检测电阻器 33。 4姿着，滤波器40抑制;险测电压Vs的突波电压，4吏输出电压 Vf以增加速度S1增加。时刻Tl 0中的驱动电流Is2的电流值小于 无电源电压VDD的过渡性变动时的驱动电流Isl。因此，在比驱 动电流Isl达到电流值Il的时刻Tl 1还慢的时刻T12 ，驱动电流 Is2变成电流值I1。当驱动电流Is2变成电流值Il时，由于比较器 41使输出信号Vc变化成L电平，因此单触发脉波电路42仅在既 定期间Tx将输出信号Vp设为L电平以使NMOS晶体管30切断。 因此，从时刻T12至经过期间Tx的时刻T13,驱动电流Is2变成 以减少速度S2减少。此外，由于减少速度S2及期间Tx为一定， 因此/人时刻T12至时刻T13的驱动电流Is2的减少量与所述变化 量AIA相等。在时刻T13中，单触发脉波电路42停止脉波的产 生，并使输出信号Vp变化成H电平。因此，NMOS晶体管30导 通，驱动电流Is2开始以增加速度Sl增加。驱动电流Is2再次达 到电流值I1的期间因应所述变化量AIA与增加速度S1来决定。 在时刻T10之后，由于电源电压VDDi殳成一定，因此在驱动电 流Is2再次达到电流值I1的期间变成所述期间Ty。接着，当从时 刻T13变成经过期间Ty后的时刻T14时，由于驱动电流Is2变成电 流值Il ，因此单触发脉波电路42使输出信号Vp变化成L电平。 此外，从时刻T14至经过期间Tx的时刻T15的LED驱动控制电路 10的动作与从时刻T12至时刻T13的动作相同。此外，时刻T15之后，反复从时刻T13至时刻T15的动作。因此，即使在例如电 源电压V D D过渡性;也变动，而产生电流值 <氐于驱动电流I s 1的驱 动电流Is2时，LED驱动控制电^各10也可4吏驱动电流Is2以周期Tz 持续变化。此外，例如即使在时刻T10之前驱动电流I2增加至高 于驱动电流I 1时，由于驱动电流Is2的变化量△ IA及驱动电流Is2 的增加速度S1为 一定，因此LED驱动控制电^各10也可^吏驱动电 流Is2以周期Tz持续变化。
在由上述i兌明的构成所构成的本实施形态的L E D驱动控制 电路10中，比较器41检测出驱动电流I s达到属于既定最大值的 电流值Il。接着，单触发脉波电路42根据比较器41的输出信号 V p ，在驱动电流I s小于电流值11时输出使N M O S晶体管3 0导通 的H电平的输出信号Vp。此外，当驱动电流Is变成电流值Il时， 仅在期间Tx输出使NMOS晶体管30切断的L电平的输出信号 Vp。由于NMOS晶体管30切断时的驱动电流Is的减少速度S2及 期间Tx为一定，因此驱动电流Is的变化量AIA变成一定。此外， 电源电压VDD的电平为 一定时，由于驱动电流Is的增加速度 Sl为一定，因此以增加速度SH吏驱动电流Is变^f匕AIA的期间也 变成一定。因此，本实施形态的LED驱动控制电路10能以一定 周期Tz使驱动电流Is变化，而能抑制次谐振荡。此外， 一般而 言，在检测LED等负载的驱动电流的最大值并以晶体管的切换 来控制驱动电流的增减的电路中，为了抑制次谐振荡，有执行 对驱动电流的最大值赋予既定倾斜的斜率(slope)补偿的情形。 而在本实施形态中，由于无需使用用以补偿所述斜率的电路来 抑制次谐振荡，因此能防止LED驱动控制电路10的构成复杂化。
此外，在本实施形态中，为了仅在期间Tx将输出信号Vp 设成L电平，使用单触发脉波电路42。因此，当比较器41检测 出驱动电流Is已达到电流值Il时，可确实地仅在期间Tx将输出200910176674.6
信号Vp设成L电平。即，在本实施形态中，在驱动电流Is每次 达到电流值I1时，能确实4吏驱动电流Is的电流量减少AIA。因 此，在驱动电流Is的增加速度Sl为一定的情形，能将驱动电流 Is的周期设为一定。
此外，在本实施形态中，以滤波器40处理冲全测电压Vs并作 为输出电压Vf输出至比较器41。在无滤波器40的构成中，当突 波电压大时，4企测电压Vs超过基准电压vref的电平，即使驱动 电流Is未达到最大值，也有导致输出信号Vc变成L电平的误动作 的情形。由于本实施形态在检测驱动电流Is的最大值时以滤波 器40抑制检测电压Vs的突波电压所造成的噪声，因此可防止误 动作。
此外，上述实施例乃是用以容易理解本发明，并非解释成 用以限定本发明。本发明也包含在未逸离本发明的思想范围内 作进行的变更、改良及其获得的等价物。
在本实施形态中，虽使用NMOS晶体管30来控制驱动电流 Is的增减，但也可使用例如NPN晶体管。
此外，在本实施形态中，虽于LED 26的阴极与NMOS晶体 管3 0的漏极之间设置电感器31,但也可为在电源电压V D D与 LED 20的阳极之间设置电感器。
此外，在本实施形态中，虽i殳置用以在NMOS晶体管30切 断时反馈驱动电流Is的二极管32,但并不限定于此。例如设置 用以与NMOS晶体管30互补性导通切断的切换电路来取代二极 管32,也能获得与本实施形态同样的效果。
权利要求
1.一种发光元件驱动控制电路，其特征在于，具备有控制电路，将与串联连接的发光组件及电感器串联连接从而控制所述发光组件的驱动电流的增减的晶体管根据输入的控制信号予以导通/切断；最大值检测电路，检测所述驱动电流的最大值；以及控制信号产生电路，根据所述最大值检测电路的检测结果产生所述控制信号，该控制信号在所述驱动电流小于所述最大值时使所述晶体管导通以使所述驱动电流以因应电源电压的电平的速度增加，而在所述驱动电流变成所述最大值时使所述晶体管切断既定期间以使所述驱动电流以因应所述发光组件的顺向电压的电平的速度减少。
2. 根据权利要求l所述的发光元件驱动控制电路，其特征 在于，所述控制电路在所述控制信号变成一方的逻辑电平时导 通所述晶体管，在所述控制信号变成另 一方的逻辑电平时切断 所述晶体管；所述控制信号产生电路根据所述最大值检测电路的所迷检 测结果，在所述驱动电流小于所述最大值时输出 一方的逻辑电 平的所述控制信号，而当所述驱动电流变成所述最大值时于所 述既定期间使所述控制信号变化成另 一方的逻辑电平。
3. 根据权利要求1或2所述的发光元件驱动控制电路，其特 征在于，所述最大值检测电路包含有滤波器，抑制于电阻器的 一 端产生因应所述驱动电流的电 流值的检测电压的电阻器的所述^^企测电压中的噪声；以及比4交电^各，将已抑制所述噪声的所述才企测电压与因应所述 最大值的基准电压的比较结果作为所述最大值检测电路的所述 检测结果予以输出。
全文摘要
一种发光元件驱动控制电路，该发光元件驱动控制电路具备有控制电路，将与发光组件及电感器串联连接从而控制发光组件的驱动电流的增减的晶体管根据控制信号予以导通/切断；最大值检测电路，检测驱动电流的最大值；以及控制信号产生电路，根据最大值检测电路的检测结果产生控制信号，该控制信号在驱动电流小于最大值时使晶体管导通以使驱动电流以因应电源电压的电平的速度增加，而在驱动电流变成最大值时使晶体管切断既定期间以使驱动电流以因应发光组件的顺向电压的电平的速度减少。
文档编号H05B37/02GK101686592SQ20091017667
公开日2010年3月31日 申请日期2009年9月24日 优先权日2008年9月24日
发明者西智昭 申请人:三洋电机株式会社;三洋半导体株式会社