专利名称：发光二极管驱动装置及包括该装置的光传输装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光二极管驱动装置及包括该装置的光传输装置，在采用工作温度范围宽的光的信号传送中是有效的。
背景技术：
近年来，数字信号的光通信被广泛使用。作为其光源，广泛采用发光二极管(以下，简略为‘LED(Light Emitting Diode)’)和半导体激光器。半导体激光器容易进行高速驱动，但其相对于温度不稳定。因此，半导体激光器因这种热动作的稳定而需要下工夫，电路结构复杂。另一方面，如果采用LED，则可以用简单的电路结构廉价地实现光通信。
可是，近年来，即使是车载器件也在广泛采用光通信，要求工作温度范围宽。此外，在这些领域中，也采用比较便宜的塑料光纤，而这种塑料光纤的透射率在波长为650nm及570nm时大致最大，红色LED比红外发光二极管更好使用。即，石英纤维对红外光的波长——1300nm的透射率也良好，被用于高速通信。但是，石英纤维在弯曲等上弱，在使用上需要小心，并且价格高。另一方面，塑料纤维与石英纤维比较，衰减率下降，但价格便宜并且弯曲性好。因此，塑料纤维被用于进行非长距离的数十米的通信的情况。此外，根据塑料纤维的材料特性，透射率在红色LED的波长——650nm上具有峰值，所以一般被用于数字音频等的光通信。
这里，论述用于满足上述热工作的稳定及工作温度宽范围要求的方式及电路。
如图9所示，以往的驱动LED101的基础性的LED驱动电路100包括根据从外部输入的驱动脉冲信号Vin而产生LED101的驱动电流Idriv的驱动脉冲电流产生电路102；以及产生对所述驱动脉冲信号Vin进行微分所得的峰化电流Ipeak的峰化电流产生电路——微分电路103。所述驱动脉冲信号Vin经由反相器104被输入到驱动脉冲电流产生电路102及微分电路103。因而，在LED101中，流过与驱动电流Idriv和峰化电流Ipeak之和相等的电流Iled。
可是，在这种LED驱动电路100，在由驱动脉冲电流产生电路102按照从外部输入的驱动脉冲信号Vin来驱动LED101的情况下，在LED101本身的未图示的阳极和阴极的端子间有并联的寄生容器。因此，在以高速方式驱动LED101的情况下，不能忽略因该寄生电容产生的寄生电容中的电荷的充放电所需的时间，如图10(a)及图10(b)所示，在光脉冲波形的上升和下降上产生时间的延迟。在存在这样的问题并使用LED101的情况下，只能获得依赖于LED101的固有的响应速度的光脉冲输出。
但是，对于需要以大于等于LED101固有的响应速度进行高速驱动的情况，提出了各种方案。在这些方案中，例如有过冲(overshoot)方法和反冲(backshoot)方法。过冲方法是将峰化电流Ipeak与驱动电流Idriv相加，通过对LED101的寄生电容的电荷进行急速充电而缩短上升时间。而反冲方法是通过对LED101施加反向偏置，在LED101不发光时对寄生电容的电荷进行急速放电而缩短下降时间。再有，作为LED驱动电路的其他例子，可列举日本专利公开公报‘2001-326569号公报(2001年11月22日公开)’和日本专利公开公报‘2002-101047号公报(2002年4月5日公开)’等。
可是，在上述以往的高速驱动LED的方法中，如图11(a)、图11(b)、及图11(c)所示，峰化电流量相对温度变化而变动，在高温中峰化电流Ipeak下降，而在低温时峰化电流Ipeak增大。这是因为上述反相器104的输出导通(ON)电阻在高温时增大、在低温时降低，由此使限制峰化电流Ipeak的量变化。由此，如图11(c)所示，根据LED101的特性，存在高温时峰化电流Ipeak不足，不能获得充分的高速响应的问题。
此外，如图11(b)所示，低温时峰化电流Ipeak过量，在光输出波形上产生过冲。
此外，因LED101的结构而在光输出上存在各自的温度特性，一般来说，在高温下发光效率下降。因此，需要通过使驱动电流Idriv增加，来获得一定的光输出。这里也是同样，由于使峰化电流Ipeak重叠在驱动电流Idriv上，所以在使驱动电流Idriv极大地变动的情况下，需要使峰化电流Ipeak成正比增加。但是，在以往的方式，不能与驱动电流Idriv成正比而任意地调整峰化电流Ipeak。因此，在使驱动电流Idriv改变时，峰化电流Ipeak不足或过量，输出光输出波形成为图10(b)所示的光输出波形W5，不能获得作为需要的图10(a)所示的光输出波形W4。
这里，在光通信中发送的光信号中产生大的过冲的情况下，有在接收端的电路中检测过冲的峰值的方式。此时，因以峰值方式来识别光接收电平，所以峰化电流Ipeak大小的光的电平判断为大，产生误动作。这样，在光的过冲大的情况下，在光信号电平上产生大的差错，引起接收灵敏度的恶化。
发明内容
本发明鉴于上述以往的问题而完成，其目的在于，提供一种发光二极管驱动装置及包括该装置的光传输装置，使光输出波形的上升及下降高速化，改善相对于温度变化的响应特性来实现过冲少的光输出波形，从而实现高速驱动。
为了实现上述目的，本发明的发光二极管驱动装置是用于驱动发光二极管的发光二极管驱动电路，它包括驱动电流产生部，根据从外部输入的驱动脉冲信号而产生发光二极管的驱动电流；以及峰化电流产生部，产生对所述驱动脉冲信号进行微分的峰化电流，与所述驱动电流和峰化电流之和相等的电流流过发光二极管，并且设有峰化电流控制部，控制从所述峰化电流产生部产生的峰化电流的大小。
根据上述发明，在将驱动电流产生部根据从外部输入的驱动脉冲信号而产生的发光二极管的驱动电流与峰化电流产生部产生的对驱动脉冲信号微分所得的峰化电流相加的结构中，设置用于控制由峰化电流产生部产生的峰化电流的大小的峰化电流控制部。
其结果，在发光二极管的发光时，以发光二极管发光和不发光时被相加的峰化电流在光输出波形上过冲不过量的程度进行控制。另一方面，在发光二极管不发光时，通过以反冲不过量的程度进行控制，从而从发光二极管的寄生电容进行电荷的适当放电，抑制光输出波形的下降时间被过量缩短，从而可按被要求的光输出波形的下降时间进行缩短。
由此，在任意的光输出波形中不产生过冲，可以获得具有高速的上升时间及下降时间的发光二极管的光输出波形。
因此，通过将光输出波形的上升及下降高速化，并改善相对于温度变化的响应特性等而实现过冲少的光输出波形，从而可以提供可实现高速驱动的发光二极管驱动装置。
此外，为了实现上述目的，本发明的光传输装置包括发光二极管驱动电路，所述发光二极管驱动电路包括驱动电流产生部，根据从外部输入的驱动脉冲信号而产生发光二极管的驱动电流；以及峰化电流产生部，产生对所述驱动脉冲信号进行微分的峰化电流，使与所述驱动电流和峰化电流之和相等的电流流过发光二极管，并且设有峰化电流控制部，控制从所述峰化电流产生部产生的峰化电流的大小，并且，所述发光二极管驱动电路用于光纤通信、空间光传输通信、或光耦合信号传输的半导体发光元件的驱动电路。
根据上述发明，可用简单的电路结构，进行低价的光纤通信、空间光传输通信、或光耦合信号传输，并且将光输出波形的上升及下降高速化，改善相对于温度变化的响应特性而实现过冲少的光输出波形，从而可以提供包括了可实现高速驱动的发光二极管驱动装置的光传输装置。
本发明的其他目的、特征及优点，通过以下所示的记载将充分理解。此外，本发明的好处在参照附图的以下说明中将变得清楚。
图1是表示本发明的发光二极管驱动装置的一实施方式的图，是表示发光二极管驱动装置的等效电路的方框图。
图2是表示上述发光二极管驱动装置的具体结构的电路图。
图3(a)是表示上述发光二极管驱动装置中的温度补偿电路的具体结构的电路图。
图3(b)是表示上述发光二极管驱动装置中的另一温度补偿电路的具体结构的电路图。
图4(a)是表示上述发光二极管驱动装置中不进行峰化控制的情况下的峰化电容端子的电压波形的波形图。
图4(b)是表示在上述发光二极管驱动装置中进行了峰化控制的情况下的峰化电容端子的电压波形的波形图。
图5是表示上述发光二极管驱动装置中的驱动电流小的情况下的驱动电流Idriv、峰化电流Ipeak、LED电流Iled、及LED的光输出波形的波形图。
图6(a)是表示上述发光二极管驱动装置中没有相位补偿的情况下的驱动电流Idriv、峰化电流Ipeak、LED电流Iled、及LED的光输出波形的波形图。
图6(b)是表示上述发光二极管驱动装置中有相位补偿的情况下的驱动电流Idriv、峰化电流Ipeak、LED电流Iled、及LED的光输出波形的波形图。
图7是表示上述发光二极管驱动装置的另一具体结构的电路图。
图8(a)是表示上述发光二极管驱动装置中的相位补偿电路结构的电路图。
图8(b)是表示上述发光二极管驱动装置中的相位补偿电路的另一结构的电路图。
图9是表示以往的发光二极管驱动装置的等效电路的方框图。
图10(a)是表示上述发光二极管驱动装置中的驱动电流为中等程度的情况下的驱动电流Idriv、峰化电流Ipeak、LED电流Iled、及LED的光输出波形的波形图。
图10(b)是表示上述发光二极管驱动装置中的驱动电流小的情况下的驱动电流Idriv、峰化电流Ipeak、LED电流Iled、及LED的光输出波形的波形图。
图11(a)是表示上述发光二极管驱动装置中的常温时的驱动电流Idriv、峰化电流Ipeak、LED电流Iled、及LED的光输出波形的波形图。
图11(b)是表示上述发光二极管驱动装置中的低温时的驱动电流Idriv、峰化电流Ipeak、LED电流Iled、及LED的光输出波形的波形图。
图11(c)是表示上述发光二极管驱动装置中的高温时的驱动电流Idriv、峰化电流Ipeak、LED电流Iled、及LED的光输出波形的波形图。
具体实施例方式
根据图1至图8说明本发明的一实施方式时，如下所述。再有，本实施方式的发光二极管驱动电路可应用于光纤通信、空间光传输通信、或光耦合信号传输的半导体发光元件的驱动电路中使用的光传输装置。
此外，本实施方式的光传输装置涉及进行设备间的控制信号或数据传输的通信设备，是为了进行设备间的电绝缘而采用光进行数据传输的光传输装置，它包括将电信号变换为光信号的发光元件及发光二极管驱动装置；以及虽然未图示、但接收该光信号的光接收元件及将光接收元件产生的电信号变换为设备的控制信号的放大器。
如图1所示，本实施方式的光传输装置中的发光二极管驱动装置10包括根据从外部输入的驱动脉冲信号Vin而产生发光二极管(以下，简略为‘LED(Light Emitting Diode’))1的驱动电流Idriv的作为驱动电流产生装置的驱动脉冲电流产生电路20；产生对所述驱动脉冲信号Vin微分所得的峰化电流Ipeak的作为峰化电流产生装置的微分电路30；以及控制由所述微分电路30产生的峰化电流的大小的作为峰化电流控制装置的峰化控制电路40。
所述驱动脉冲信号Vin，详细来说，如图2所示，通过反相器INV1被输入到驱动脉冲电流产生电路20及微分电路30。因而，在LED1中，流过与驱动电流Idriv和峰化电流Ipeak之和相等的电流Iled。
此外，在本实施方式，在峰化控制电路40中，设有温度补偿电路50。该温度补偿电路50对峰化电流Ipeak的温度变化或驱动电流Idriv的温度变化进行补偿，在本实施方式，峰化控制电路40根据该温度补偿电路50的峰化电流Ipeak的温度变化来控制峰化电流Ipeak的大小，或根据该温度补偿电路50的驱动电流Idriv的温度变化来控制驱动电流Idriv的大小。
在上述结构的发光二极管驱动装置10，如图1所示，可根据从峰化控制电路40对微分电路30的控制信号，产生最合适的峰化电流Ipeak，将LED1的光输出波形最佳化。此外，从温度补偿电路50向峰化控制电路40传送控制信号，可将LED1的光输出波形相对温度变化最佳化。而且，从温度补偿电路50向驱动脉冲电流产生电路20传送信号，根据LED1的发光效率的温度特性来控制驱动电流量。其结果，对峰化控制电路40提供控制信号，以便保持一定的光输出强度，并且产生与该强度对应的峰化电流Ipeak，可以获得保持一定的光强度、所需的高速光输出波形。
根据图2来说明上述发光二极管驱动装置10的具体结构。
如该图所示，在驱动脉冲电流产生电路20，包括恒流电路21；以及设置在该恒流电路21和上述LED1之间并用驱动脉冲信号Vin来开关，从而对LED1进行导通、截止控制的作为开关装置的反相器INV1。
详细地说，恒流输出22和MOS晶体管Tr2的漏极、栅极、MOS晶体管Tr3的栅极被连接。而MOS晶体管Tr2的源极和MOS晶体管Tr4的漏极被连接，MOS晶体管Tr4的栅极连接到电源电压Vcc，MOS晶体管Tr4的源极被接地。而且，MOS晶体管Tr3的漏极连接到LED1的阳极，MOS晶体管Tr3的源极和反相器INV1的输出被连接。
由此，在反相器INV1的输出为Low输出时，LED1中流过恒定电流，而在反相器INV1的输出为High时，LED1中不流过恒定电流。
即，反相器INV1具有作为恒流电路21的开关的功能，在反相器INV1的输出为Low时，MOS晶体管Tr3的源极被接地，MOS晶体管Tr2/Tr3作为电流镜电路来动作。另一方面，反相器INV1的输出为High时，由于MOS晶体管Tr3的源极连接到电源电压，所以不作为电流镜而动作，LED1中不流过电流。
此外，微分电路30包括第1微分电路31，该第1微分电路包括连接到上述LED1的阴极的作为第1电阻的限流电阻R1；连接到该电阻R1的另一端的作为第1电容器的峰化电容C1；输入了驱动脉冲信号Vin的作为反相电路的上述反相器INV1；以及漏极连接到峰化电容C1的另一端，源极连接到反相器INV1的输出端子，栅极上被提供用于控制峰化电流Ipeak的控制电压的MOS晶体管Tr1。即，由反相器INV1的输出振幅来决定峰化电流Ipeak，通过控制反相器INV1的输出振幅的元件——MOS晶体管Tr1的栅极电压来控制峰化电流量。
而且，如图3(a)所示，温度补偿电路50例如由温度特性为0的恒流I1、电阻R3和缓冲器51构成。即，根据该结构，对于MOS晶体管Tr1的栅极上施加的峰化控制电压Vref，可以具有电阻R3的温度特性。
例如，在从外部设定驱动电流的情况下，如图3(b)所示，可以采用被设定的驱动电流I2。即，在本实施方式，根据峰化控制电压Vref的温度变化来设计峰化电流Ipeak的温度变化。因此，峰化电流Ipeak的控制通过将峰化控制电压Vref的温度变化设定为任意的固定值来进行。
下面说明上述结构的发光二极管驱动装置10的动作。
在上述发光二极管驱动装置10，如图2所示，在驱动脉冲电流产生电路20中，从外部输入作为发光二极管驱动脉冲的驱动脉冲信号Vin，电流脉冲——驱动电流Idriv被输出。此外，在第1微分电路31，通过对输入脉冲——驱动脉冲信号Vin进行微分而产生峰化电流Ipeak。
然后，将上述峰化电流Ipeak与驱动电流Idriv相加，产生LED电流Iled。此时，峰化电流Ipeak为Ipeak∝Vref-Vth)，C1，1/tr ......(式A)。其中，Vth是MOS晶体管Tr的阈值电压。
在本实施方式，通过将峰化控制电压Vref施加于MOS晶体管Tr1的栅极，峰化电容上施加的峰化电压如图4(a)及图4(b)那样，被以
Vref-Vth ......(式1)来箝位。此外，(式A)的tr与峰化电容C1、限流电阻R1、及该MOS晶体管Tr1的导通电阻确定的时间常数成正比。
如以上那样，可以获得LED电流Iled。
下面，说明温度补偿和相对驱动电流变化的峰化电流补偿。
峰化电流Ipeak根据上述(式1)由峰化控制电压Vref决定，所以将峰化控制电路Vref的温度特性设为任意的值时，峰化电流Ipeak具有峰化控制电压Vref-Vth的温度特性。例如，如图3(a)所示，在由温度特性为0的恒流I1和电阻R3来设定峰化控制电压Vref的情况下，具有电阻R3的温度特性-Vth的温度特性。
此外，在从外部设定驱动电流I2的情况下，如图3(b)所示，通过电流镜52从正比于设定的驱动电流I2的电流起与电阻R3中流过的电流相加，可以设定与驱动电流I2成正比的峰化控制电压Vref。
其结果，在本实施方式的发光二极管驱动装置10中，因LED1的结构而在光输出上存在各个温度特性，一般来说，高温下发光效率下降。因此，需要通过使驱动电流Idriv增加，来获得一定的光输出。在本实施方式，由于是将峰化电流Ipeak重叠在驱动电流Idriv上的方式，所以在极大地变动驱动电流Idriv的情况下，需要使其与峰化电流Ipeak成正比增加。但是，在以往的方式，由于与驱动电流Idriv成正比而不能任意地调整峰化电流Ipeak，所以在改变驱动电流Idriv时，峰化电流Ipeak不足或过量，光输出波形为图10(b)所示的光输出波形W5，未获得所需的图10(a)所示的光输出波形W4。
但是，在本实施方式，由于与驱动电流Idriv成正比而可以任意地调整峰化电流Ipeak，所以如图5所示，即使在驱动电流Idriv小的情况下，也可以设定合适的峰化电流Ipeak。
可是，在上述发光二极管驱动装置10，阈值电压Vth因半导体制造工序上包含了偏差而大致有±0.2V左右的变化。但是，由此而产生峰化电流Ipeak的偏差。
因此，为了防止这种偏差，作为MOS晶体管Tr1的栅极上施加的控制电压，可设为在峰化控制电压Vref上预先电平移动了作为门限电压的阈值电压Vth后所得的电压。
即，通过设为
Vref＝Vref1+Vth ......(式2)，从(式1)中峰化电流Ipeak上没有Vth项。由此，可以降低峰化电流Ipeak的偏差。
此外，在上述发光二极管驱动装置10中，在驱动电流Idriv大时，需要与该驱动电流Idriv成正比，峰化电流Ipeak也增大。此时，为了增加峰化电流Ipeak，需要增大峰化电容C1。但是，如果过大地增大峰化电容C1，则在反相器INV1的上升时间或下降时间的限制上产生影响。因此，在过量增大峰化电容C1的情况下，不断产生减小限流电阻R1、并且减小MOS晶体管Tr1的导通电阻的需要。由于这些理由，峰化电容C1的过量增加关联着峰化控制用的MOS晶体管Tr1的尺寸增大，成为困难。
因此，在本实施方式，如图2所示，可再置备一个第2微分电路32，以可变设置峰化电流Ipeak的调整量部分。即，第1微分电路31中的MOS晶体管Tr1、峰化电容C1及限流电阻R1并联连接第2微分电路32。该第2微分电路32包括连接到反相器INV1的输出端子的作为第2电容器的峰化电容C2；一端连接到LED1的阴极，而另一端连接到上述峰化电容C2的作为第2电阻的限流电阻R2。
在该第2微分电路32，由不包含MOS晶体管Tr1的导通电阻的峰化电容C2及限流电阻R2的时间常数来决定一定的峰化电流Ipeak。由此，可以不使MOS晶体管Tr1超过需要，而用低价并且必要的电路结构来获得LED电流Iled。
另一方面，如上所述，在由第1微分电路31及第2微分电路32两个微分电路各自产生的峰化电流Ipeak1及峰化电流Ipeak2，在两个峰化电流Ipeak1及峰化电流Ipeak2中产生相位差。
即，峰化电流Ipeak1是包含峰化电流控制用的MOS晶体管Tr1的电路的峰化电流，所以峰化电流Ipeak2的相位被延迟，两个峰化电流Ipeak1及峰化电流Ipeak2产生相位差。
在这种相位差大时，如图6(a)所示，在光输出波形W2上产生台阶(凸起)5。因这些台阶(凸起)5的大小而成为误动作的原因。
因此，在本实施方式，如图7所示，可以设置作为相位调整装置的相位补偿电路33，以在输入到第1微分电路31及第2微分电路32两个微分电路的脉冲信号——驱动脉冲信号Vin上设置相位差，并使从第1微分电路31及第2微分电路32输出的两个峰化电流Ipeak1及峰化电流Ipeak2的相位匹配。此时，除了为第1微分电路31设置的作为第1反相电路的反相器INV1以外，还需要在第2微分电路32中设置作为第2反相电路的反相器INV2。
由此，由于可以使两个峰化电流Ipeak1及峰化电流Ipeak2的脉冲的相位匹配，所以如图6(b)所示，作为光输出波形W3，可以使光输出波形最佳化。
再有，相位补偿电路33，例如可构成为以下结构如图8(a)所示，在第2微分电路32侧串联连接两个反相器34，也可如图8(b)所示，在第2微分电路32侧配置低通滤波器35。
在上述图8(a)所示的相位补偿电路33，从输入信号——驱动脉冲信号Vin原封不动连接到一个反相器INV1的输入上，在另一个反相器INV2中串联地追加两个反相器34、34，从而由反相器34、34产生的数纳秒的时间延迟，可以使输入到两个反相器INV1、INV2的信号产生相位差。而在图8(b)所示的相位补偿电路33，取代追加上述反相器34、34，在驱动脉冲信号Vin和反相器INV2的输入之间，串联连接电阻，将电容追加在反相器INV2的输入中。由此，形成低通滤波器，并可施加在反相器INV2的输入上延迟了相位的信号。
这里，在本实施方式的发光二极管驱动装置10中，在需要高速驱动的情况下，需要进一步增大微分电路30的峰化电容C1。但是，峰化电容C1的过度增大将增大用于决定峰化电流Ipeak的时间常数，所以不能增加峰化电流Ipeak。
因此，为了对其进行相应处理，例如，如图2所示，在LED1截止时，作为驱动电流Idriv，可设置偏置电路60作为用于输出一定的偏置电流的偏置电流输出装置。
该偏置电路60在LED1截止(OFF)时，通过可流过具有一定的消光比(extinction ratio)的电流，可以缩短LED1从截止到导通的时间。再有，消光比是指LED1的发光时(光导通)和不发光时(光截止)的光量之比。
这种方法可以被称为预偏置方法。通过采用这种预偏置方法，不导致峰化电流Ipeak的增大，即不增加大于需要的峰化电容C1，可以用低成本实现LED1的更高速驱动。再有，如图7所示，该偏置电路60在具有第1微分电路31和第2微分电路32的情况下也可采用。
如以上说明，在本实施方式，可以同时满足对于光传输装置中的输出波形的以下要求。
(A)可将输出波形调整到要求的高速波形。
(B)用低成本来实现。
这样，在本实施方式的发光二极管驱动装置10，在根据从外部输入的驱动脉冲信号Vin，将驱动脉冲电流产生电路20产生的LED1的驱动电流Idriv与微分电路30产生的、对驱动脉冲信号Vin微分所得的峰化电流Ipeak相加的结构中，设有峰化控制电路40，控制由微分电路30产生的峰化电流Ipeak的大小。
其结果，将LED1发光及不发光时相加的峰化电流Ipeak控制到在光输出波形上没有过量过冲的程度。另一方面，在LED1不发光时，通过对峰化电流Ipeak控制到反向过冲不过量的程度，进行从LED1的寄生电容中电荷的适当放电，抑制光输出波形的下降时间被过量缩短，从而可按被要求的光输出波形的下降时间进行缩短。
由此，在任意的光输出波形中不产生过冲，可以获得具有高速的上升时间及下降时间的发光二极管的光输出波形。
因此，通过将光输出波形的上升及下降高速化，并改善相对于温度变化的响应特性等而实现过冲少的光输出波形，从而可以提供可实现高速驱动的发光二极管驱动装置10。
此外，在本实施方式的发光二极管驱动装置10，峰化控制电路40根据该峰化电流Ipeak的温度变化来控制峰化电流Ipeak的大小。因此，光输出波形相对于温度变化不产生过冲，可以获得具有高速的上升时间及下降时间的光输出波形。
此外，在本实施方式的发光二极管驱动装置10，峰化控制电路40根据驱动电流Idriv的温度变化来控制峰化电流Ipeak的大小。因此，设定与LED1的温度特性匹配的驱动电流Idriv及峰化电流Ipeak，在宽的温度范围中的一定的光输出波形上不产生过冲，可以获得具有高速的上升时间及下降时间的光输出波形。
此外，在本实施方式的发光二极管驱动装置10，驱动脉冲电流产生电路20包括恒流电路21；以及被设置在该恒流电路21和LED1之间并由驱动脉冲信号Vin进行开关，对LED1进行导通、截止控制的反相器INV1。此外，微分电路30包括第1微分电路31，该第1微分电路包括连接到LED1的阴极的限流电阻R1；连接到该电阻R1的另一端的作为第1电容器的峰化电容C1；输入了驱动脉冲信号Vin的反相器INV1；以及漏极连接到峰化电容C1的另一端，源极连接到反相器INV1的输出端子，栅极上被提供用于控制峰化电流Ipeak的控制电压的MOS晶体管Tr1。
因此，通过由控制峰化电流Ipeak的MOS晶体管Tr1的栅极上施加的电压，控制峰化电压的振幅，从而可以容易地调整峰化电流Ipeak。此外，即使对于温度变化及驱动电流变化，也可使峰化电流Ipeak最佳化，在宽的温度范围中一定的光输出波形上不产生过冲，获得具有高速的上升时间及下降时间的光输出波形。
可是，从MOS晶体管Tr1的栅极上施加的峰化控制电压Vref中减去MOS晶体管Tr1的阈值电压Vth所得的值与峰化电流Ipeak成正比。
因此，在本实施方式，因在半导体制造工序中产生的阈值电压Vth的偏差，峰化电流Ipeak和驱动电流Idriv的比率有偏差，所以在峰化控制电压Vref上施加预先电平移动了门限电压部分所得的电压。
由此，对于制造工序的偏差，可以产生稳定的峰化电流Ipeak。
此外，在本实施方式的发光二极管驱动装置10，第1微分电路31并联连接第2微分电路32。该第2微分电路32包括连接到反相器INV1的输出端子的峰化电容C2；以及一端连接到LED1的阴极，而另一端连接到峰化电容C2的限流电阻R2。
因此，例如，在驱动电流Idriv增大到20mA，并且峰化电流Ipeak增大，进而峰化电流Ipeak的调整范围相对驱动电流Idriv小的情况下，由第2微分电路32来控制可变范围，由另一个第1微分电路31产生相对一定的峰化电流Ipeak的峰化电流Ipeak，从而可以减小要调整的微分电路的电容值。
由此，不需要减小要控制的MOS晶体管Tr1的导通电阻，可以低价地实现在光输出波形上不产生过冲、获得具有高速上升时间及下降时间的光输出波形的发光二极管驱动装置10。
可是，在将第1微分电路31和第2微分电路32并联的情况下，由于在第1微分电路31中附加了峰化控制用的MOS晶体管Tr1，所以在峰化电流Ipeak1及峰化电流Ipeak2的相位有所不同的情况下，在LED1的光输出波形上产生台阶(凸起)5。
因此，在本实施方式，为了错开反相器输出的相位，以不产生这种台阶(凸起)5，在第1微分电路31中的反相器INV1及第2微分电路32中的反相器INV2的前级中，设置相位补偿电路33，以便匹配从该第1微分电路31及第2微分电路32输出的两个峰化电流Ipeak1、峰化电流Ipeak2的相位。
其结果，通过设置将定时匹配的相位补偿电路33，可以获得不产生台阶(凸起)5的光输出波形。
此外，在本实施方式的发光二极管驱动装置10，设有偏置电路60，该电路在LED1截止时，作为驱动电流Idriv，输出一定的偏置电流。
即，通过附加用于加快LED1的响应速度的预偏置电路——偏置电路60，在LED1截止时流过微小电流，可以缩短发光时间，可以提供能够获得高速响应的发光二极管驱动装置10。
此外，本实施方式的光传输装置是配有发光二极管驱动装置10的光传输装置，该发光二极管驱动装置10可用于光纤通信、空间光传输通信、或光耦合信号传输的半导体发光元件的驱动电路。
其结果，通过用简单的电路结构，可进行便宜的光纤通信、空间光传输通信、光耦合信号传输，并且将光输出波形的上升及下降高速化，改善相对温度变化的响应特性而实现过冲少的光输出波形，从而可提供配有可实现高速驱动的发光二极管驱动装置10的光传输装置。
如以上那样，在本实施方式的发光二极管驱动装置，峰化电流控制部根据该峰化电流的温度变化来控制所述峰化电流的大小。
根据上述，峰化电流控制部根据该峰化电流的温度变化来控制所述峰化电流的大小。因此，光输出波形相对温度变化不产生过冲，可以获得具有高速的上升时间及下降时间的光输出波形。
此外，本实施方式的发光二极管驱动装置，在上述记载的发光二极管驱动装置中，所述峰化电流控制部也可以根据所述驱动电流的温度变化来控制所述峰化电流的大小。
根据上述，峰化电流控制部根据所述驱动电流的温度变化来控制所述峰化电流的大小。因此，设定与发光二极管的温度特性匹配的驱动电流和峰化电流，在宽的温度范围中的一定的光输出波形上不产生过冲，可以获得具有高速的上升时间及下降时间的光输出波形。
此外，本实施方式的发光二极管驱动装置，在上述记载的发光二极管驱动装置中，所述驱动电流产生部包括恒流电路，以及被设置在该恒流电路和发光二极管之间，通过由所述驱动脉冲信号来开关，从而对发光二极管进行导通、截止控制的开关部，而所述峰化电流产生部包括第1微分电路，该第1微分电路包括连接到所述发光二极管的阴极的第1电阻；连接到所述第1电阻的另一端的第1电容器；输入所述驱动脉冲信号的反相电路；以及MOS晶体管，其漏极连接到所述第1电容器的另一端，其源极连接到所述反相电路的输出端子，在其栅极上提供用于控制所述峰化电流的控制电压。
根据上述，驱动电流产生部包括恒流电路，以及被设置在该恒流电路和发光二极管之间，通过由所述驱动脉冲信号来开关，从而对发光二极管进行导通、截止控制的开关部。而峰化电流产生部包括第1微分电路，该第1微分电路包括连接到所述发光二极管的阴极的第1电阻；连接到所述第1电阻的另一端的第1电容器；输入所述驱动脉冲信号的反相电路；以及MOS晶体管，其漏极连接到所述第1电容器的另一端，其源极连接到所述反相电路的输出端子，在其栅极上提供用于控制所述峰化电流的控制电压。
因此，通过在用于控制峰化电流的MOS晶体管的栅极上施加的电压，控制峰化电压的振幅，可以容易地调整峰化电流。此外，即使对于温度变化及驱动电流变化，也可将峰化电流最佳化，在宽的温度范围中一定的光输出波形上不产生过冲，可以获得具有高速的上升时间及下降时间的光输出波形。
此外，本实施方式的发光二极管驱动装置，在上述记载的发光二极管驱动装置中，施加于所述MOS晶体管的栅极上的控制电压也可以是在峰化控制电压上预先进行了门限电压的电平移动后的电压。
即，从施加于MOS晶体管的栅极上的控制电压中减去MOS晶体管的门限电压所得的值与峰化电流成正比。
因此，在本实施方式，因在半导体制造工序中产生的门限电压的偏差，峰化电流和驱动电流的比率产生偏差，所以在控制电压上施加预先电平移动了门限电压部分所得的电压。
由此，相对制造工序的偏差，可以产生稳定的峰化电流。
此外，本实施方式的发光二极管驱动装置，在上述记载的发光二极管驱动装置中，所述第1微分电路中的MOS晶体管、第1电容器及第1电阻并联连接到第2微分电路，所述第2微分电路包括连接到所述反相电路的输出端子的第2电容器；以及一端与所述发光二极管的阴极连接，而另一端连接到所述第2电容器的第2电阻。
根据上述，第1微分电路并联连接第2微分电路。该第2微分电路包括连接到所述反相电路的输出端子的第2电容器；以及一端与所述发光二极管的阴极连接，而另一端连接到所述第2电容器的第2电阻。
因此，例如，在驱动电流Idriv增大到20mA，并且峰化电流Ipeak增大，进而峰化电流Ipeak的调整范围相对驱动电流Idriv小的情况下，由第2微分电路来控制可变范围，由另一个第1微分电路产生相对一定的峰化电流Ipeak的峰化电流Ipeak，从而可以减小要调整的微分电路的电容值。
由此，不需要减小要控制的MOS晶体管的导通电阻，可以低价地实现在光输出波形上不产生过冲、获得具有高速上升时间及下降时间的光输出波形的发光二极管驱动装置。
此外，本实施方式的发光二极管驱动装置，在所述记载的发光二极管驱动装置中，所述反相电路也可以包括为所述第1微分电路而设置的第1反相电路、以及为所述第2微分电路设置的第2反相电路，在所述第1微分电路中的第1反相电路和第2微分电路中的第2反相电路的前级，设有用于使从该第1微分电路及第2微分电路输出的两个峰化电流相位匹配的相位调整部。
即，在并联地形成第1微分电路和第2微分电路的情况下，由于在第1微分电路中附加了峰化控制用的MOS晶体管，所以在峰化电流的相位有所不同的情况下，在发光二极管的光输出波形上产生台阶(凸起)。
因此，在本实施方式，为了错开反相器输出的相位，以不产生这种凸起，在第1微分电路中的第1反相电路及第2微分电路中的第2反相电路的前级中，设置相位调整部，以便匹配从该第1微分电路及第2微分电路输出的两个峰化电流相位。
其结果，通过设置将定时匹配的相位调整部，可以获得不产生台阶(凸起)的光输出波形。
此外，本实施方式的发光二极管驱动装置，在所述记载的发光二极管驱动装置中，也可以设有偏置电流输出部，在所述发光二极管截止时，作为驱动电流，输出一定的偏置电流。
根据上述，设有偏置电流输出部，在所述发光二极管截止时，作为驱动电流，输出一定的偏置电流。即，附加用于加快发光二极管的响应速度的预偏置电路——偏置电流输出部，在发光二极管截止时流过极小的电流，从而可以缩短发光时间，可以提供能够获得高速响应的发光二极管驱动装置。
本发明的详细说明项中形成的具体实施方式
或实施例，只是用于使本发明的技术内容清楚，不应限定于这样的具体例子而被狭义地解释，在本发明的精神和权利要求记载的范围内，可进行各种变更来实施。
权利要求
1.一种发光二极管驱动电路，用于驱动发光二极管，其特征在于包括驱动电流产生部，根据从外部输入的驱动脉冲信号而产生发光二极管的驱动电流；以及峰化电流产生部，产生对所述驱动脉冲信号进行微分的峰化电流，与所述驱动电流和峰化电流之和相等的电流流过发光二极管，并且设有峰化电流控制部，控制从所述峰化电流产生部产生的峰化电流的大小。
2.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，所述峰化电流控制部基于该峰化电流的温度变化来控制所述峰化电流的大小。
3.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，所述峰化电流控制部基于所述驱动电流的温度变化来控制所述峰化电流的大小。
4.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，所述驱动电流产生部包括恒流电路，以及被设置在该恒流电路和发光二极管之间，通过由所述驱动脉冲信号来开关，从而对发光二极管进行导通、截止控制的开关部，而所述峰化电流产生部包括第1微分电路，该第1微分电路包括连接到所述发光二极管的阴极的第1电阻；连接到所述第1电阻的另一端的第1电容器；输入所述驱动脉冲信号的反相电路；以及MOS晶体管，其漏极连接到所述第1电容器的另一端，其源极连接到所述反相电路的输出端子，在其栅极上提供用于控制所述峰化电流的控制电压。
5.如权利要求4所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，施加于所述MOS晶体管的栅极上的控制电压是在峰化控制电压上预先进行了门限电压的电平移动后的电压。
6.如权利要求5所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，所述峰化控制电压具有任意的温度特性。
7.如权利要求4所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，所述第1微分电路中的MOS晶体管、第1电容器及第1电阻并联连接到第2微分电路，所述第2微分电路包括连接到所述反相电路的输出端子的第2电容器；以及一端与所述发光二极管的阴极连接，而另一端连接到所述第2电容器的第2电阻。
8.如权利要求7所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，所述反相电路包括为所述第1微分电路而设置的第1反相电路、以及为所述第2微分电路设置的第2反相电路，在所述第1微分电路中的第1反相电路和第2微分电路中的第2反相电路的前级，设有用于使从该第1微分电路及第2微分电路输出的两个峰化电流相位匹配的相位调整部。
9.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，设有偏置电流输出部，在所述发光二极管截止时，作为驱动电流，输出一定的偏置电流。
10.一种光传输装置，包括权利要求1～9任何一项所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，所述发光二极管驱动电路用于光纤通信、空间光传输通信、或光耦合信号传输的半导体发光元件的驱动电路。
全文摘要
本发明提供一种发光二极管驱动装置。驱动LED的发光二极管驱动装置包括驱动脉冲电流产生电路，根据从外部输入的驱动脉冲信号而产生LED的驱动电流；以及微分电路，产生对所述驱动脉冲信号进行微分后的峰化电流。与所述驱动电流和所述峰化电流之和相等的所述LED的驱动电流流过LED。设有对所述微分电路产生的所述峰化电流的大小进行控制的峰化控制电路。
文档编号H01L33/00GK1767385SQ20051011850
公开日2006年5月3日 申请日期2005年10月27日 优先权日2004年10月28日
发明者松田秀生 申请人:夏普株式会社