JP2019071269A - Light emission control circuit, light source device, and projection type video display device - Google Patents
Light emission control circuit, light source device, and projection type video display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019071269A JP2019071269A JP2018130435A JP2018130435A JP2019071269A JP 2019071269 A JP2019071269 A JP 2019071269A JP 2018130435 A JP2018130435 A JP 2018130435A JP 2018130435 A JP2018130435 A JP 2018130435A JP 2019071269 A JP2019071269 A JP 2019071269A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control signal
- circuit
- period
- signal
- activated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
【課題】アナログ調光及びデジタル調光を行う場合に、インダクターに蓄積されたエネルギーが発光に用いられずに放出されることを抑制し、デジタル調光において発光素子に電流を流す期間が短くても発光素子の電流の低下を防止する。【解決手段】発光制御回路は、第1のスイッチング素子を制御するために第1の制御信号を生成する駆動回路と、第2のスイッチング素子を制御するために第2の制御信号を生成するスイッチ制御回路と、を備える。スイッチ制御回路は、第1の制御信号のオンデューティー比が所定の値以上である場合に、第1の制御信号が非活性化されている期間において第2の制御信号を非活性化状態に維持し、第1の制御信号のオンデューティー比が所定の値未満である場合に、第1の制御信号が非活性化されている期間の一部において第2の制御信号を活性化状態に維持する。【選択図】図8PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the energy stored in an inductor from being emitted without being used for light emission in the case of performing analog dimming and digital dimming, and the period for passing a current through a light emitting element in digital dimming is short. Also prevents the current of the light emitting element from dropping. A light emission control circuit includes a drive circuit that generates a first control signal to control a first switching element, and a switch that generates a second control signal to control a second switching element. It includes a control circuit. The switch control circuit maintains the second control signal in the deactivated state during the period in which the first control signal is deactivated when the on-duty ratio of the first control signal is equal to or greater than a predetermined value. However, when the on-duty ratio of the first control signal is less than a predetermined value, the second control signal is maintained in the activated state for a part of the period during which the first control signal is deactivated. .. [Selection diagram] FIG. 8
Description
本発明は、レーザーダイオードや発光ダイオード等の発光素子を用いる光源装置において発光を制御する発光制御回路に関する。さらに、本発明は、そのような発光制御回路を用いる光源装置、及び、そのような光源装置を用いる投写型映像表示装置等に関する。 The present invention relates to a light emission control circuit which controls light emission in a light source device using a light emitting element such as a laser diode or a light emitting diode. Furthermore, the present invention relates to a light source device using such a light emission control circuit, a projection type video display device using such a light source device, and the like.
レーザーダイオード(LD)や発光ダイオード(LED)等の発光素子を用いる光源装置において明るさを調節する手法として、アナログ調光とデジタル調光とが知られている。例えば、アナログ調光は、発光素子を駆動するスイッチングレギュレーターを制御して、発光素子に流れる電流の大きさを調節することによって実現される。一方、デジタル調光は、発光素子に直列に接続されたスイッチングトランジスターをオン/オフ制御して、発光素子に電流が流れる期間の長さを調節することによって実現される。 Analog light control and digital light control are known as a method of adjusting the brightness in a light source device using light emitting elements such as a laser diode (LD) and a light emitting diode (LED). For example, analog dimming is realized by controlling a switching regulator that drives a light emitting element to adjust the magnitude of the current flowing to the light emitting element. On the other hand, digital light adjustment is realized by on / off controlling switching transistors connected in series to light emitting elements to adjust the length of a period in which current flows in the light emitting elements.
関連する技術として、特許文献1には、光源が比較的明るい調光領域と暗い調光領域とにおいて調光指示と調光の程度との関係が大きく異なるような調光特性を改善するために、より広い調光領域に亘って調光指示信号の大きさと出力電流との関係を線形とすることができる光源駆動装置が開示されている。
As a related technique, in
特許文献1の図2に示されているように、この光源駆動装置においては、LEDモジュール12に直列に接続されたインダクターL1及びスイッチ素子Q1を含むコンバーター回路部3を制御して、コンバーター回路部3からLEDモジュール12に供給される出力電流Ioの大きさを調節するアナログ調光が用いられている。
As shown in FIG. 2 of
また、特許文献2には、LEDランプ装置における電力効率の改善を目的とする電源装置が開示されている。特許文献2の図3に示されているように、この電源装置においては、LEDランプ106に直列に接続されたスイッチング素子316を所定周波数でオン/オフ制御して、LEDランプ106に電流が流れる期間の長さを調節するデジタル調光が用いられている。 Further, Patent Document 2 discloses a power supply device aiming to improve the power efficiency of the LED lamp device. As shown in FIG. 3 of Patent Document 2, in this power supply device, the switching element 316 connected in series to the LED lamp 106 is on / off controlled at a predetermined frequency, and current flows in the LED lamp 106. Digital dimming is used to adjust the length of the period.
1つの光源装置においてアナログ調光とデジタル調光との両方が行われる場合に、特許文献1に開示されているアナログ調光用の回路と特許文献2に開示されているデジタル調光用の回路とを組み合わせると、それぞれの回路が個別に独立して動作することになる。従って、デジタル調光用の第1のスイッチング素子(特許文献2のスイッチング素子316)がオン状態からオフ状態に移行した後も、アナログ調光用の第2のスイッチング素子(特許文献1のスイッチ素子Q1)がオン/オフ動作を行う場合がある。
A circuit for analog light control disclosed in
第1のスイッチング素子がオフ状態となっている期間において、発光素子には電流が流れないが、第2のスイッチング素子がオン状態になると、インダクター(特許文献1のインダクターL1)から第2のスイッチング素子を介して直流電源の負極端子に電流が流れる。従って、インダクターに蓄積されたエネルギーが、発光素子において発光に用いられることなく放出されてしまう。その結果、そのような光源装置を用いる投写型映像表示装置において、無駄な電力損失が生じるという不具合がある。 During the period in which the first switching element is in the off state, no current flows in the light emitting element, but when the second switching element is in the on state, the inductor (inductor L1 of Patent Document 1) to the second switching A current flows to the negative terminal of the DC power supply through the element. Therefore, the energy stored in the inductor is released without being used for light emission in the light emitting element. As a result, in the projection type video display apparatus using such a light source device, there is a problem that useless power loss occurs.
一方、第1のスイッチング素子がオフ状態となっている期間において第2のスイッチング素子をオフ状態に維持することも考えられるが、そうすると、第2のスイッチング素子のオン期間が本来必要なオン期間よりも短くなってしまうおそれがある。これは、第1のスイッチング素子のオン期間が、第2のスイッチング素子の本来必要なオン期間よりも短い場合(例えば、第1のスイッチング素子のオンデューティー比が5%未満の場合)に問題となる。 On the other hand, it is conceivable to maintain the second switching element in the off state while the first switching element is in the off state, but if doing so, the on period of the second switching element is from the originally required on period. There is also a risk of shortening. This is a problem when the on period of the first switching element is shorter than the originally required on period of the second switching element (for example, when the on duty ratio of the first switching element is less than 5%). Become.
そのような場合には、インダクターに十分なエネルギーが蓄積されないし、インダクターに蓄積されたエネルギーは第2のスイッチング素子のオフ期間において徐々に減少するので、発光素子に流れる電流がアナログ調光において指示された電流よりも低下して、発光素子の明るさが不足する。 In such a case, sufficient energy is not stored in the inductor, and the energy stored in the inductor gradually decreases during the off period of the second switching element, so the current flowing through the light emitting element indicates in analog dimming Therefore, the brightness of the light emitting element is insufficient.
特に、発光素子としてレーザーダイオードを用いる場合には、レーザーダイオードに流れる電流がレーザー発振の臨界電流に達しないことにより、レーザーダイオードが発光しないおそれがある。また、そのような光源装置を用いる投写型映像表示装置によって投写される画像の輝度が不足するおそれがある。 In particular, in the case of using a laser diode as a light emitting element, the current flowing through the laser diode does not reach the critical current of laser oscillation, so that the laser diode may not emit light. Moreover, there is a possibility that the brightness of the image projected by the projection type video display apparatus using such a light source device may run short.
そこで、上記の点に鑑み、本発明の第1の目的は、アナログ調光とデジタル調光との両方を行う場合に、インダクターに蓄積されたエネルギーが発光に用いられることなく放出されることを抑制して電力損失を低減させることが可能な発光制御回路を提供することである。また、本発明の第2の目的は、そのような発光制御を行う際に、デジタル調光において発光素子に電流を流す期間が短い場合においても、第1のスイッチング素子がオン状態となっている期間において、発光素子に流れる電流がアナログ調光において指示された電流よりも低下することを防止することである。さらに、本発明の第3の目的は、そのような発光制御回路を用いる光源装置、及び、そのような光源装置を用いる投写型映像表示装置等を提供することである。 Therefore, in view of the above point, the first object of the present invention is that energy stored in the inductor is released without being used for light emission when performing both analog light control and digital light control. An object is to provide a light emission control circuit which can be suppressed to reduce power loss. The second object of the present invention is that, when performing such light emission control, the first switching element is in the on state even when the period during which current flows through the light emitting element in digital dimming is short. During a period, it is to prevent the current flowing to the light emitting element from being lower than the current indicated in the analog dimming. Furthermore, the third object of the present invention is to provide a light source device using such a light emission control circuit, and a projection type video display device etc using the light source device.
以上の課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の第1の観点に係る発光制御回路は、第1のノードとインダクターの一端との間に接続された発光素子に流れる電流を制御する第1のスイッチング素子と、インダクターの他端から第2のノードに流れる電流を制御する第2のスイッチング素子とを制御する発光制御回路であって、第1のスイッチング素子をオン状態又はオフ状態とするために第1の制御信号を活性化又は非活性化する駆動回路と、第1の制御信号が活性化されている期間において、第2の制御信号を活性化又は非活性化することで第2のスイッチング素子をオン状態又はオフ状態とするスイッチング制御回路と、を備え、前記スイッチング制御回路は、第1の制御信号のオンデューティー比が所定の値以上である場合に、第1の制御信号が非活性化されている期間において第2の制御信号を非活性化状態に維持し、第1の制御信号のオンデューティー比が所定の値未満である場合に、第1の制御信号が非活性化されている期間の一部において第2の制御信号を活性化状態に維持する。 In order to solve at least a part of the above problems, a light emission control circuit according to a first aspect of the present invention controls a current flowing to a light emitting element connected between a first node and one end of an inductor. A light emission control circuit for controlling a first switching element and a second switching element for controlling a current flowing from the other end of the inductor to the second node, wherein the first switching element is turned on or off To activate or deactivate the first control signal, and to activate or deactivate the second control signal during a period in which the first control signal is activated. And a switching control circuit for turning on or off the switching element 2 in the case where the on-duty ratio of the first control signal is equal to or greater than a predetermined value. And maintaining the second control signal in the inactive state during a period in which the first control signal is inactivated, and the on-duty ratio of the first control signal is less than a predetermined value. The second control signal is maintained in the activated state for a part of the period during which the control signal of the second control signal is inactivated.
本発明の第1の観点によれば、デジタル調光用の第1の制御信号のオンデューティー比が所定の値以上である場合に、第1の制御信号が非活性化されている期間においてアナログ調光用の第2の制御信号を非活性化状態に維持することにより、第2のスイッチング素子がオフ状態に維持される。それにより、アナログ調光とデジタル調光との両方を行う場合に、インダクターに蓄積されたエネルギーが発光に用いられることなく放出されることを抑制して、電力損失を低減させることが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, when the on-duty ratio of the first control signal for digital dimming is equal to or more than a predetermined value, the analog is generated during the period in which the first control signal is inactivated. The second switching element is maintained in the off state by maintaining the second control signal for dimming in the inactivated state. As a result, when performing both analog light control and digital light control, it is possible to reduce power loss by suppressing the release of energy stored in the inductor without being used for light emission. .
また、デジタル調光用の第1の制御信号のオンデューティー比が所定の値未満である場合に、第1の制御信号が非活性化されている期間の一部においてアナログ調光用の第2の制御信号を活性化状態に維持することにより、第2のスイッチング素子がオン状態に維持される。それにより、デジタル調光において発光素子に電流を流す期間が短い場合においても、インダクターにエネルギーを補填して、発光素子に流れる電流がアナログ調光において指示された電流よりも低下することを防止できる。 In addition, when the on-duty ratio of the first control signal for digital dimming is less than the predetermined value, the second for analog dimming is performed in part of a period in which the first control signal is inactivated. The second switching element is maintained in the on state by maintaining the control signal in the active state. Thus, even when the period during which current flows to the light emitting element in digital dimming is short, energy can be compensated for the inductor, and the current flowing to the light emitting element can be prevented from being lower than the current instructed in analog dimming .
ここで、スイッチング制御回路は、第1の制御信号のオンデューティー比が所定の値未満である場合に、第1の制御信号が活性化状態から非活性化状態に遷移してから所定の期間において第2の制御信号を活性化状態に維持するようにしても良い。それにより、第2のスイッチング素子がオン状態となる期間を第1の制御信号が非活性化されてから所定の期間だけ延長して、インダクターに補填されるエネルギーを連続的に増加させることができる。 Here, when the on-duty ratio of the first control signal is less than the predetermined value, the switching control circuit performs a predetermined period after the first control signal transitions from the activated state to the inactivated state. The second control signal may be maintained in the activated state. Thus, the energy compensated in the inductor can be continuously increased by extending the period in which the second switching element is in the ON state by a predetermined period after the first control signal is deactivated. .
また、スイッチング制御回路は、第1の制御信号のオンデューティー比が所定の値未満であり、かつ、第1の制御信号が活性化されている期間において第2の制御信号が一度も非活性化されていない場合に、所定の期間において第2の制御信号を活性化状態に維持するようにしても良い。それにより、第1の制御信号が活性化されている期間において第2の制御信号が単一パルスとして活性化された場合にのみ、第2の制御信号のパルス幅を延長することができる。 Further, in the switching control circuit, the second control signal is inactivated even during the period in which the on-duty ratio of the first control signal is less than the predetermined value and the first control signal is activated. If not, the second control signal may be maintained in the activated state for a predetermined period. Thus, the pulse width of the second control signal can be extended only when the second control signal is activated as a single pulse while the first control signal is activated.
さらに、スイッチング制御回路は、第1の制御信号のオンデューティー比が第1の値の場合に、所定の期間を第1の期間に設定し、第1の制御信号のオンデューティー比が第1の値よりも小さい第2の値の場合に、所定の期間を第1の期間よりも長い第2の期間に設定しても良い。それにより、デジタル調光において発光素子に電流を流す期間がより短い場合に、インダクターに補填されるエネルギーをより増加させることができる。 Furthermore, when the on-duty ratio of the first control signal is the first value, the switching control circuit sets the predetermined period to the first period, and the on-duty ratio of the first control signal is the first. In the case of the second value smaller than the value, the predetermined period may be set to a second period longer than the first period. As a result, the energy compensated for in the inductor can be further increased when the period during which current flows through the light emitting element in digital dimming is shorter.
あるいは、スイッチング制御回路は、発光素子に流れる電流に応じて所定の期間を調整しても良い。それにより、発光素子に流れる電流がより小さい場合に、インダクターに補填されるエネルギーをより増加させることができる。 Alternatively, the switching control circuit may adjust the predetermined period in accordance with the current flowing to the light emitting element. Thereby, when the current flowing to the light emitting element is smaller, the energy compensated for in the inductor can be further increased.
また、スイッチング制御回路は、第1の制御信号のオンデューティー比が所定の値未満である場合において、第1の制御信号が活性化されているときに発光素子に流れる電流が所定の値よりも小さい場合に、第1の制御信号が活性化状態から非活性化状態に遷移してから第2の制御信号を活性化状態に維持する期間を第1の期間だけ延長し、第1の制御信号が活性化されているときに発光素子に流れる電流が所定の値よりも大きい場合に、第1の制御信号が活性化状態から非活性化状態に遷移してから第2の制御信号を活性化状態に維持する期間を第2の期間だけ短縮しても良い。 Further, in the switching control circuit, when the on-duty ratio of the first control signal is less than the predetermined value, the current flowing to the light emitting element is higher than the predetermined value when the first control signal is activated. If smaller, the period for maintaining the second control signal in the activated state after the transition of the first control signal from the activated state to the inactivated state is extended by the first period, and the first control signal The second control signal is activated after the first control signal transitions from the activation state to the inactivation state when the current flowing to the light emitting element is larger than the predetermined value when the second activation signal is activated. The period of maintaining the state may be shortened by the second period.
その場合に、第2の期間が、第1の期間よりも長いことが望ましい。例えば、第1の制御信号のオンデューティー比が第1の値から第1の値よりも大きい第2の値に変化した場合に、オンデューティー比が第1の値であったときに設定された延長期間に従って第2の制御信号を生成すると、発光素子に流れる電流が過剰となってしまう。そこで、次に延長期間を設定するときに、延長期間を第1の期間よりも長い第2の期間だけ短縮することにより、電流の過剰を早期に解消することができる。 In that case, it is desirable that the second period be longer than the first period. For example, it is set when the on-duty ratio is the first value when the on-duty ratio of the first control signal changes from the first value to the second value larger than the first value. If the second control signal is generated according to the extension period, the current flowing to the light emitting element becomes excessive. Therefore, when the extension period is set next, the excess current can be eliminated early by shortening the extension period by the second period, which is longer than the first period.
以上において、発光制御回路が、第1の制御信号のオンデューティー比に関する情報を外部から受信しても良い。それにより、スイッチング制御回路は、第1の制御信号のオンデューティー比に関する情報に基づいて、第2の制御信号の非活性化タイミングを調整することができる。 In the above, the light emission control circuit may receive information on the on-duty ratio of the first control signal from the outside. Thereby, the switching control circuit can adjust the inactivation timing of the second control signal based on the information on the on-duty ratio of the first control signal.
本発明の第2の観点に係る発光制御回路は、第1のノードとインダクターの一端との間に接続された発光素子に流れる電流を制御する第1のスイッチング素子と、インダクターの他端から第2のノードに流れる電流を制御する第2のスイッチング素子とを制御する発光制御回路であって、第1のスイッチング素子をオン状態又はオフ状態とするために第1の制御信号を活性化又は非活性化する駆動回路と、第1の制御信号が活性化されている期間において、第2のスイッチング素子をオン状態又はオフ状態とするために第2の制御信号を活性化又は非活性化し、第1の制御信号が活性化されているときに発光素子に流れる電流が所定の値よりも小さい場合に、第1の制御信号が非活性化されている期間の内で第2の制御信号の活性化を禁止する期間を短縮し、第1の制御信号が活性化されているときに発光素子に流れる電流が所定の値よりも大きい場合に、第1の制御信号が非活性化されている期間の内で第2の制御信号の活性化を禁止する期間を延長するスイッチング制御回路とを備える。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a light emission control circuit comprising: a first switching element for controlling a current flowing to a light emitting element connected between a first node and one end of an inductor; A light emission control circuit for controlling a second switching element for controlling a current flowing to the second node, the first control signal being activated or not for turning on or off the first switching element; And activating or deactivating the second control signal to turn on or off the second switching element during a period in which the first control signal is activated. When the current flowing to the light emitting element when the control signal of 1 is activated is smaller than a predetermined value, the activation of the second control signal during the period when the first control signal is inactivated. Ban The period is shortened, and when the current flowing to the light emitting element when the first control signal is activated is larger than a predetermined value, the first control signal is deactivated during the first period. And a switching control circuit for extending a period for inhibiting activation of the control signal of (2).
本発明の第2の観点によれば、デジタル調光用の第1の制御信号が活性化されているときに発光素子に流れる電流が所定の値よりも小さい場合に、第1の制御信号が非活性化されている期間の内でアナログ調光用の第2の制御信号の活性化を禁止する期間が短縮される。それにより、デジタル調光において発光素子に電流を流す期間が短い場合においても、インダクターにエネルギーを補填して、発光素子に流れる電流がアナログ調光において指示された電流よりも低下することを防止できる。 According to the second aspect of the present invention, when the current flowing to the light emitting element is smaller than a predetermined value when the first control signal for digital light adjustment is activated, the first control signal is The period of disabling activation of the second control signal for analog dimming is shortened within the period of inactivation. Thus, even when the period during which current flows to the light emitting element in digital dimming is short, energy can be compensated for the inductor, and the current flowing to the light emitting element can be prevented from being lower than the current instructed in analog dimming .
また、デジタル調光用の第1の制御信号が活性化されているときに発光素子に流れる電流が所定の値よりも大きい場合に、第1の制御信号が非活性化されている期間の内でアナログ調光用の第2の制御信号の活性化を禁止する期間が延長される。それにより、アナログ調光とデジタル調光との両方を行う場合に、インダクターに蓄積されたエネルギーが発光に用いられることなく放出されることを抑制して、電力損失を低減させることが可能となる。 In addition, when the current flowing to the light emitting element is larger than a predetermined value when the first control signal for digital dimming is activated, the period during which the first control signal is inactivated. The period for inhibiting the activation of the second control signal for analog dimming is extended. As a result, when performing both analog light control and digital light control, it is possible to reduce power loss by suppressing the release of energy stored in the inductor without being used for light emission. .
本発明の第1又は第2の観点に係る発光制御回路において、発光素子に流れる電流に基づいて第2の制御信号の非活性化タイミングを調整する場合には、発光制御回路が、第1の制御信号が活性化されているときに発光素子に流れる電流に比例する電圧をサンプリングして保持するサンプルホールド回路をさらに備えても良い。第1の制御信号のオンデューティー比が小さくなると発光素子に電流が流れる期間が短くなるが、サンプルホールド回路は、動作速度がオペアンプよりも高速であり、発光素子に流れる電流を精度良く測定することができる。 In the light emission control circuit according to the first or second aspect of the present invention, when the inactivation timing of the second control signal is adjusted based on the current flowing to the light emitting element, the light emission control circuit It may further include a sample and hold circuit that samples and holds a voltage proportional to the current flowing to the light emitting element when the control signal is activated. When the on-duty ratio of the first control signal decreases, the period during which current flows in the light emitting element is shortened. However, the sample and hold circuit has a higher operating speed than the operational amplifier and accurately measures the current flowing in the light emitting element. Can.
本発明の第3の観点に係る光源装置は、上記いずれかの発光制御回路と、発光素子、インダクター、第1及び第2のスイッチング素子と、インダクターの一端と第1のノードとの間に接続されたキャパシターと、インダクターの他端と第1のノードとの間に接続されたダイオードとを備え、第1及び第2のスイッチング素子がオン状態であるときに、発光素子及びインダクターに電流が流れてインダクターにエネルギーが蓄積され、第1のスイッチング素子がオン状態で第2のスイッチング素子がオフ状態であるときに、インダクターに蓄積されたエネルギーによって発光素子及びダイオードに電流が流れ、第1のスイッチング素子がオフ状態で第2のスイッチング素子がオン状態であるときに、キャパシター及びインダクターに電流が流れてインダクターにエネルギーが蓄積される。 A light source device according to a third aspect of the present invention is connected between any one of the light emission control circuits described above, a light emitting element, an inductor, first and second switching elements, and one end of an inductor and a first node. And a diode connected between the other end of the inductor and the first node, and when the first and second switching elements are in the on state, current flows in the light emitting element and the inductor When energy is stored in the inductor and the first switching element is on and the second switching element is off, the energy stored in the inductor causes a current to flow in the light emitting element and the diode, and the first switching is performed. When the element is off and the second switching element is on, current flows in the capacitor and the inductor. Energy is stored in inductor.
本発明の第3の観点によれば、発光制御回路が、インダクターに蓄積されたエネルギーが発光に用いられることなく放出されることを抑制すると共に、デジタル調光において発光素子に電流を流す期間が短い場合においても発光素子に流れる電流の低下を防止することにより、電力損失が少なくて明るさを正確に制御できる光源装置を提供することができる。 According to the third aspect of the present invention, the light emission control circuit suppresses the release of the energy stored in the inductor without being used for light emission, and the period during which current flows to the light emitting element in digital dimming is By preventing a decrease in the current flowing to the light emitting element even in the case of a short time, it is possible to provide a light source device with less power loss and capable of accurately controlling the brightness.
本発明の第4の観点に係る投写型映像表示装置は、本発明の第3の観点に係る光源装置を備える。本発明の第4の観点によれば、電力損失が少なくて明るさを正確に制御できる光源装置を用いて、投写型映像表示装置の消費電力を低減しながら、投写される画像の輝度を正確に制御することができる。 The projection type video display concerning the 4th viewpoint of the present invention is provided with the light source device concerning the 3rd viewpoint of the present invention. According to the fourth aspect of the present invention, the brightness of the projected image is accurately reduced while reducing the power consumption of the projection type video display device using a light source device which can accurately control the brightness with a small power loss. Can be controlled.
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、重複する説明を省略する。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る発光制御回路を備える光源装置の構成例を示す回路図である。図1に示すように、この光源装置は、発光制御回路100と、発光素子110と、インダクターL1と、第1のスイッチング素子であるPチャネルMOSトランジスターQP1と、第2のスイッチング素子であるNチャネルMOSトランジスターQN1と、ダイオードD1と、抵抗R1〜R3と、キャパシターC1〜C4とを含んでいる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same reference numerals are given to the same components, and redundant description will be omitted.
First Embodiment
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a light source device provided with a light emission control circuit according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the light source device includes a light
光源装置の第1のノードN1には、高電位側の電源電位VDDが供給され、第2のノードN2には、低電位側の電源電位VSSが供給される。図1には、電源電位VSSが接地電位(0V)である場合が示されている。第1のノードN1と第2のノードN2との間には、トランジスターQP1と、発光素子110と、抵抗R1と、インダクターL1と、トランジスターQN1と、抵抗R2とが直列に接続されている。発光素子110は、例えば、少なくとも1つのレーザーダイオード(LD)又は発光ダイオード(LED)等を含み、供給される電流の大きさに応じた明るさで発光する。
The power supply potential VDD on the high potential side is supplied to the first node N1 of the light source device, and the power supply potential VSS on the low potential side is supplied to the second node N2. FIG. 1 shows the case where the power supply potential VSS is the ground potential (0 V). The transistor QP1, the
トランジスターQP1は、発光素子110と抵抗R1との間、又は、抵抗R1とインダクターL1との間に接続されても良いが、図1に示す例においては、トランジスターQP1が、第1のノードN1と発光素子110との間に接続されている。トランジスターQP1は、第1のノードN1に接続されたソースと、発光素子110に接続されたドレインと、第1の制御信号DDRVが印加されるゲートとを有している。
The transistor QP1 may be connected between the light emitting
トランジスターQP1は、デジタル調光のために設けられており、第1のノードN1とインダクターL1の一端との間に接続された発光素子110に流れる電流を制御する。トランジスターQP1は、第1の制御信号DDRVがローレベルに活性化されているときにオン状態となり、第1の制御信号DDRVがハイレベルに非活性化されているときにオフ状態となる。第1の制御信号DDRVが交互に活性化及び非活性化されると、トランジスターQP1がスイッチング動作を行う。
The transistor QP1 is provided for digital dimming, and controls the current flowing to the
抵抗R1は、発光素子110とインダクターL1の一端との間に接続されて、例えば、50mΩ程度の小さい抵抗値を有しており、トランジスターQP1及び発光素子110に流れる電流を検出するために用いられる。トランジスターQN1は、インダクターL1の他端に接続されたドレインと、抵抗R2を介して第2のノードN2に接続されたソースと、第2の制御信号GATEが印加されるゲートとを有している。
The resistor R1 is connected between the light emitting
トランジスターQN1は、アナログ調光のために設けられており、インダクターL1の他端から第2のノードN2に流れる電流を制御する。トランジスターQN1は、第2の制御信号GATEがハイレベルに活性化されているときにオン状態となり、第2の制御信号GATEがローレベルに非活性化されているときにオフ状態となる。第2の制御信号GATEが交互に活性化及び非活性化されると、トランジスターQN1がスイッチング動作を行う。 The transistor QN1 is provided for analog dimming and controls the current flowing from the other end of the inductor L1 to the second node N2. The transistor QN1 is turned on when the second control signal GATE is activated to a high level, and turned off when the second control signal GATE is deactivated to a low level. When the second control signal GATE is alternately activated and deactivated, the transistor QN1 performs switching operation.
抵抗R2は、トランジスターQN1のソースと第2のノードN2との間に接続されて、例えば、100mΩ程度の小さい抵抗値を有しており、トランジスターQN1に流れる電流を検出するために用いられる。なお、スイッチング素子としては、MOSトランジスター以外にも、バイポーラトランジスター、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスター)、又は、サイリスター等を使用することができる。 The resistor R2 is connected between the source of the transistor QN1 and the second node N2, has a small resistance value of, for example, about 100 mΩ, and is used to detect the current flowing in the transistor QN1. In addition to the MOS transistor, a bipolar transistor, an IGBT (insulated gate bipolar transistor), a thyristor or the like can be used as the switching element.
ダイオードD1は、インダクターL1の他端と第1のノードN1との間に接続されており、インダクターL1の他端に接続されたアノードと、第1のノードN1に接続されたカソードとを有している。ダイオードD1としては、例えば、PN接合ダイオードに比べて順方向電圧が低くてスイッチング速度が速いショットキーバリアダイオード等が用いられる。 The diode D1 is connected between the other end of the inductor L1 and the first node N1, and has an anode connected to the other end of the inductor L1 and a cathode connected to the first node N1. ing. As the diode D1, for example, a Schottky barrier diode or the like having a forward voltage lower than that of a PN junction diode and a high switching speed is used.
キャパシターC1は、第1のノードN1と第2のノードN2との間に接続され、電源電圧(VDD−VSS)を平滑化する。キャパシターC4は、インダクターL1の一端と第1のノードN1との間に接続され、電源電圧(VDD−VSS)を降圧して得られる降圧電圧を平滑化する。 The capacitor C1 is connected between the first node N1 and the second node N2 to smooth the power supply voltage (VDD-VSS). The capacitor C4 is connected between one end of the inductor L1 and the first node N1, and steps down the power supply voltage (VDD-VSS) to smooth the obtained step-down voltage.
<発光制御回路>
発光制御回路100は、外部のマイクロコンピューター等からデジタル調光信号DCS及びアナログ調光信号ACSが供給されて、光源装置のトランジスターQP1及びQN1を制御する。図1には、発光制御回路100が1つの半導体装置(IC)に内蔵されている例が示されているが、発光制御回路100は、複数のディスクリート部品又はICで構成されても良い。また、ダイオードD1、抵抗R1、又は、抵抗R2等をICに内蔵しても良い。
<Light emission control circuit>
The light
図1に示すように、発光制御回路100は、内部レギュレーター10と、レベルシフター21及び22と、駆動回路30と、クロック信号生成回路40と、スイッチング制御回路50と、駆動回路60と、スイッチング制御回路50のフィードバックループに設けられたスロープ補償回路71〜コンパレーター75とを含んでいる。
As shown in FIG. 1, the light
内部レギュレーター10は、例えば、バンドギャップリファレンス回路等で構成された基準電圧生成回路を含み、電源電位VDDに基づいて、ICの内部回路に供給される内部電源電位VDAを生成する。キャパシターC2は、内部レギュレーター10の出力端子と第2のノードN2との間に接続されて、内部電源電圧(VDA−VSS)を平滑化する。レベルシフター(L/S)21及び22は、デジタル調光信号DCSのハイレベルの電位をICの内部回路に適合する電位にシフトする。
The
駆動回路30は、レベルシフター21から供給されるデジタル調光信号DCSに基づいて、トランジスターQP1を制御する第1の制御信号DDRVを生成する。例えば、駆動回路30は、デジタル調光信号DCSを反転して反転信号を生成すると共に、反転信号のハイレベルの電位を電源電位VDDと略等しくすることにより、第1の制御信号DDRVを生成する。
The
その場合には、デジタル調光信号DCSがハイレベルに活性化されているときに、トランジスターQP1がオン状態となって、発光素子110に電流が流れる。従って、デジタル調光信号DCSのデューティー比を変化させることにより、発光素子110に電流が流れる期間を変化させて、デジタル調光を行うことができる。
In that case, when the digital dimming signal DCS is activated to a high level, the transistor QP1 is turned on, and a current flows in the
クロック信号生成回路40は、例えば、CR発振回路等を含み、発振動作を行うことにより、所定の周波数を有するクロック信号CLKを生成する。CR発振回路の発振周波数は、キャパシターの容量値と抵抗の抵抗値との積である時定数で定まる。抵抗R3は、CR発振回路の発振周波数を調整するために、ICに外付けされている。
The clock
スイッチング制御回路50は、クロック信号CLK、リセット信号RST、及び、レベルシフター21から供給されるデジタル調光信号DCSに基づいて、トランジスターQN1を制御する第2の制御信号GATEを生成する。第2の制御信号GATEは、ドライバーアンプ等で構成される駆動回路60を介して、トランジスターQN1のゲートに印加される。駆動回路60に供給される電源電位は、内部電源電位VDAでも良いし、内部電源電位VDAよりも高い別の電源電位でも良い。
The switching
トランジスターQP1及びQN1がオン状態であるときに、第1のノードN1から発光素子110及びインダクターL1等を介して第2のノードN2に電流が流れて、インダクターL1において電気エネルギーが磁気エネルギーに変換されて蓄積される。トランジスターQP1がオン状態でトランジスターQN1がオフ状態であるときに、インダクターL1に蓄積された磁気エネルギーが電気エネルギーとなって放出されて、発光素子110及びダイオードD1等に電流が流れる。トランジスターQP1がオフ状態でトランジスターQN1がオン状態であるときに、キャパシターC4及びインダクターL1等に電流が流れて、インダクターL1にエネルギーが蓄積される。
When the transistors QP1 and QN1 are in the on state, a current flows from the first node N1 to the second node N2 via the
スロープ補償回路71は、電流検出用の抵抗R2の両端間電圧にバイアス電圧を加算して検出信号DETを生成し、検出信号DETをコンパレーター75の非反転入力端子に供給する。電流センスアンプ72は、電流検出用の抵抗R1の両端間電圧を増幅して出力信号を生成し、出力信号をオペアンプ73の反転入力端子に供給する。
The
オペアンプ73の非反転入力端子には、アナログ調光信号ACSが供給される。オペアンプ73は、アナログ調光信号ACSの電圧と電流センスアンプ72の出力信号の電圧との差を増幅して誤差信号ERRを生成し、誤差信号ERRをスイッチ回路(SW)74に供給する。
An analog dimming signal ACS is supplied to the non-inverting input terminal of the
スイッチ回路74は、例えば、アナログスイッチ等で構成され、レベルシフター22から供給されるデジタル調光信号DCSが活性化されているときにオン状態となり、デジタル調光信号DCSが非活性化されているときにオフ状態となる。それにより、トランジスターQP1がオン状態となっているときに生成された誤差信号ERRの電圧が、キャパシターC3に保持されて、コンパレーター75の反転入力端子に供給される。
The
コンパレーター75は、スロープ補償回路71から供給される検出信号DETの電圧を誤差信号ERRの電圧と比較することにより、比較結果に応じたリセット信号RSTを生成し、リセット信号RSTをスイッチング制御回路50に供給する。
The
スイッチング制御回路50は、デジタル調光信号DCSがハイレベルに活性化されてトランジスターQP1がオン状態であるときに、クロック信号CLKの立ち上がりに同期して第2の制御信号GATEをハイレベルに活性化する。それにより、トランジスターQN1がオン状態となって、第1のノードN1から発光素子110及びインダクターL1等を介して電流検出用の抵抗R2に電流が流れる。
The switching
インダクターL1に流れる電流は、時間と共に徐々に増加する。インダクターL1等を介して抵抗R2に流れる電流が増加するのに伴い、検出信号DETの電圧も上昇する。検出信号DETの電圧がキャパシターC3に保持されている誤差信号ERRの電圧を超えると、リセット信号RSTがハイレベルに活性化される。それにより、第2の制御信号GATEがローレベルに非活性化されて、トランジスターQN1がオフ状態になる。 The current flowing through the inductor L1 gradually increases with time. As the current flowing to the resistor R2 through the inductor L1 or the like increases, the voltage of the detection signal DET also increases. When the voltage of the detection signal DET exceeds the voltage of the error signal ERR held in the capacitor C3, the reset signal RST is activated to the high level. As a result, the second control signal GATE is inactivated to a low level, and the transistor QN1 is turned off.
このようなPWM(パルス幅変調)動作において、アナログ調光信号ACSの電圧が上昇すると、第2の制御信号GATEのオンデューティー比が増大して、トランジスターQN1がオン状態になっている期間が長くなり、発光素子110に流れる電流が増加する。従って、アナログ調光信号ACSの電圧を変化させることにより、発光素子110に流れる電流を変化させて、アナログ調光を行うことができる。
In such PWM (pulse width modulation) operation, when the voltage of the analog dimming signal ACS rises, the on-duty ratio of the second control signal GATE increases, and the period during which the transistor QN1 is in the on state is long. The current flowing to the
一方、トランジスターQP1がオフ状態であるときには、発光素子110に電流が流れない。しかしながら、トランジスターQN1がオン状態になると、インダクターL1からトランジスターQN1を介して第2のノードN2に電流が流れるので、インダクターL1に蓄積されたエネルギーが、発光素子110において発光に用いられることなく放出されてしまう。その結果、そのような光源装置を用いる投写型映像表示装置において、無駄な電力損失が生じるという不具合がある。
On the other hand, when the transistor QP1 is in the off state, no current flows in the
そこで、本実施形態においては、スイッチング制御回路50が、第2の制御信号GATEを交互に活性化及び非活性化する際に、駆動回路30がトランジスターQP1をオフ状態とするために第1の制御信号DDRVを非活性化している期間においては、トランジスターQN1をオフ状態とするために第2の制御信号GATEを非活性化する。
Therefore, in the present embodiment, when the switching
図2は、図1に示す駆動回路及びスイッチング制御回路の構成例を示す回路図である。図2に示すように、駆動回路30は、電源電位VDD及び電源電位VSS(接地電位)が供給されるレベルシフター31及びドライバーアンプ32を含んでいる。レベルシフター31は、例えば、図1に示すレベルシフター21から供給されるデジタル調光信号DCSを反転して第1の制御信号DDRVを生成する。第1の制御信号DDRVのハイレベルの電位は、電源電位VDDと略等しくなる。第1の制御信号DDRVは、ドライバーアンプ32を介して、トランジスターQP1(図1)のゲートに印加される。なお、レベルシフター31及びドライバーアンプ32には、電源電位VDD及び電源電位VHBが供給されても良い。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the drive circuit and the switching control circuit shown in FIG. As shown in FIG. 2, the
スイッチング制御回路50は、例えば、RSフリップフロップ51と、AND回路52とを含んでいる。RSフリップフロップ51は、リセット信号RSTがローレベルであるときに、クロック信号CLKの立ち上がりに同期してセットされて、出力信号をハイレベルに活性化し、クロック信号CLKがローレベルであるときに、リセット信号RSTの立ち上がりに同期してリセットされて、出力信号をローレベルに非活性化する。
The switching
AND回路52は、デジタル調光信号DCSとRSフリップフロップ51の出力信号との論理積を求めることにより、第2の制御信号GATEを生成する。従って、デジタル調光信号DCSがローレベルに非活性化されているときに、第1の制御信号DDRVがハイレベルに非活性化され、第2の制御信号GATEがローレベルに非活性化される。
The AND
<動作例>
図3は、図1に示す発光制御回路の動作例を説明するためのタイミングチャートである。図3において、信号の振幅は一定となるように正規化されている。この例において、駆動回路30は、デジタル調光信号DCSを反転して第1の制御信号DDRVを生成する。第1の制御信号DDRVがローレベルに活性化されているときに、トランジスターQP1がオン状態となり、第1の制御信号DDRVがハイレベルに非活性化されているときに、トランジスターQP1がオフ状態となる。
<Operation example>
FIG. 3 is a timing chart for explaining an operation example of the light emission control circuit shown in FIG. In FIG. 3, the amplitude of the signal is normalized to be constant. In this example, the
例えば、駆動回路30は、発光素子110を比較的明るく発光させる第1の調光モードにおいて、第1の制御信号DDRVを常に活性化する。一方、駆動回路30は、発光素子110を比較的暗く(第1の調光モードよりも暗く)発光させる第2の調光モードにおいて、デジタル調光信号DCSのデューティー比に従って、第1の制御信号DDRVを交互に活性化及び非活性化することにより、発光素子110に電流が流れる期間の長さを調節する。
For example, the
スイッチング制御回路50は、第1の調光モード及び第2の調光モードにおいて、アナログ調光信号ACSの電圧に従って、第2の制御信号GATEを交互に活性化及び非活性化することにより、発光素子110に流れる電流の大きさを調節する。それにより、発光素子110を比較的明るく発光させる第1の調光モードにおいては、アナログ調光のみを行い、発光素子110を比較的暗く発光させる第2の調光モードにおいては、アナログ調光に加えてデジタル調光を行うことができる。
The switching
第2の制御信号GATEがハイレベルに活性化されているときに、トランジスターQN1がオン状態となり、第2の制御信号GATEがローレベルに非活性化されているときに、トランジスターQN1がオフ状態となる。図3に示すように、スイッチング制御回路50は、駆動回路30が第1の制御信号DDRVをハイレベルに非活性化している期間T0においては、第2の制御信号GATEをローレベルに非活性化する。
When the second control signal GATE is activated to a high level, the transistor QN1 is turned on, and when the second control signal GATE is deactivated to a low level, the transistor QN1 is turned off. Become. As shown in FIG. 3, the switching
本実施形態に係る発光制御回路100によれば、アナログ調光とデジタル調光との両方を行う場合に、デジタル調光用のトランジスターQP1がオフ状態となって発光素子110に電流が流れない期間において、アナログ調光用のトランジスターQN1がオフ状態に維持される。それにより、インダクターL1に蓄積されたエネルギーが発光に用いられることなく放出されることを抑制して、電力損失を低減させることが可能となる。
According to the light
<第2の実施形態>
図4は、本発明の第2の実施形態に係る発光制御回路を備える光源装置の構成例を示す回路図である。第2の実施形態においては、図1に示す第1の実施形態におけるクロック信号生成回路40の替わりに、クロック信号生成回路40aが用いられる。その他の点に関しては、第2の実施形態は、第1の実施形態と同様でも良い。また、図5は、図1及び図4に示す発光制御回路の動作を比較して示すタイミングチャートである。図5において、信号の振幅は一定となるように正規化されている。
Second Embodiment
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of a light source device provided with a light emission control circuit according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, a clock
図1に示す第1の実施形態に係る発光制御回路100においては、クロック信号生成回路40が、デジタル調光信号DCSと無関係に動作する。従って、デジタル調光用のトランジスターQP1がスイッチング動作を行って発光素子110が間欠的に発光する場合に、デジタル調光信号DCSが活性化されるタイミングによっては、第1の制御信号DDRVが活性化されてから最初に第2の制御信号GATE(1)が活性化されるタイミングが遅れてしまう。あるいは、図5に示すように、第1の制御信号DDRVが活性化されてから最初に第2の制御信号GATE(1)が活性化状態に維持される活性化期間T1が短くなってしまう。
In the light
トランジスターQP1がオン状態となってから最初にトランジスターQN1がオン状態となるタイミングが遅れると、インダクターL1に十分なエネルギーが蓄積されていない状態では、発光素子110の発光タイミングが遅れたり、又は、発光素子110に十分な電流が流れない。また、活性化期間T1が短いと、インダクターL1に十分なエネルギーが蓄積されない内にトランジスターQN1がオフ状態に移行するので、発光素子110に十分な電流が流れない。その結果、発光素子110の発光タイミング又は明るさが変動して、光源装置の操作者に違和感を与えることがある。また、そのような光源装置を用いる投写型映像表示装置によって投写される画像の輝度が変動するおそれがある。
If the timing at which the transistor QN1 first turns on after the transistor QP1 turns on is delayed, the light emission timing of the
そこで、第2の実施形態においては、スイッチング制御回路50が、第1の制御信号DDRVの活性化に同期して、第2の制御信号GATEの活性化を開始する。それにより、デジタル調光によって発光素子110が間欠的に発光する場合に、トランジスターQP1がオン状態になるとトランジスターQN1もオン状態になるので、発光素子110の発光タイミングの変動又は明るさの変動を低減することができる。また、そのような光源装置を備える投写型映像表示装置によって投写される画像の輝度の変動を低減することができる。
Therefore, in the second embodiment, the switching
さらに、スイッチング制御回路50は、第1の制御信号DDRVが活性化されてから最初に第2の制御信号GATEが活性化状態に維持される活性化期間T1(図5)を所定の期間以上としても良い。ここで、所定の期間は、第1の制御信号DDRVが活性化されてから2回目に第2の制御信号GATEが活性化状態に維持される活性化期間T2の95%以下の範囲内であることが望ましい。
Furthermore, switching
それにより、デジタル調光によって発光素子110が間欠的に発光する場合に、トランジスターQN1がオン状態となってインダクターL1に十分なエネルギーが蓄積されてからトランジスターQN1がオフ状態に移行するので、発光素子110の明るさの変動を低減することができる。これに対し、第1の制御信号DDRVが活性化されてから最初に生成される第2の制御信号GATEのパルスをマスクする場合には、短いパルスの発生を防止することはできるものの、第2の制御信号GATEの活性化が遅くなってしまうという問題がある。
Thereby, when the
図4に示す発光制御回路100は、レベルシフター22から供給される第1の制御信号DDRVの活性化に同期してクロック信号CLKの生成を開始するクロック信号生成回路40aを備えており、スイッチング制御回路50は、クロック信号CLKに同期して第2の制御信号GATEを活性化する。それにより、第2の制御信号GATEの活性化タイミングを、第1の制御信号DDRVの活性化タイミングに同期させることができる。
The light
図6は、図4に示すクロック信号生成回路の構成例を示す回路図であり、図7は、図6に示すクロック信号生成回路の各部の波形を示す波形図である。クロック信号生成回路40aは、ICの内部電源電位VDA及び電源電位VSSが供給されて動作する。以下においては、電源電位VSSが接地電位(0V)であるものとする。
6 is a circuit diagram showing a configuration example of the clock signal generation circuit shown in FIG. 4, and FIG. 7 is a waveform diagram showing waveforms of respective parts of the clock signal generation circuit shown in FIG. The clock
図6に示すように、クロック信号生成回路40aは、定電流源41及び42と、コンパレーター43と、バッファー回路44と、インバーター45と、PチャネルMOSトランジスターQP2と、NチャネルMOSトランジスターQN2〜QN4と、抵抗R4〜R6と、キャパシターC5とを含んでいる。
As shown in FIG. 6, clock
定電流源41は、ICの内部電源電位VDAの配線とコンパレーター43の非反転入力端子との間に接続されている。定電流源42は、コンパレーター43の非反転入力端子と電源電位VSSの配線との間にトランジスターQN3を介して接続されている。例えば、定電流源41及び42は、所定のバイアス電圧がゲート・ソース間に印加されて定電流を供給するPチャネルMOSトランジスター及びNチャネルMOSトランジスターでそれぞれ構成される。
The constant
コンパレーター43は、非反転入力端子に供給される入力電位V1と反転入力端子に供給される入力電位V2とを比較することにより、比較結果に応じたクロック信号CLKを出力端子から出力する。バッファー回路44は、コンパレーター43から供給されるクロック信号CLKをバッファーして出力する。インバーター45は、デジタル調光信号DCSを反転して出力する。
The
トランジスターQP2は、コンパレーター43の非反転入力端子に接続されたソースと、コンパレーター43の反転入力端子に接続されたドレインと、デジタル調光信号DCSが印加されるゲートとを有している。トランジスターQN2は、コンパレーター43の出力端子に接続されたドレインと、電源電位VSSの配線に接続されたソースと、インバーター45の出力信号が印加されるゲートとを有している。
The transistor QP2 has a source connected to the non-inversion input terminal of the
キャパシターC5は、コンパレーター43の非反転入力端子と電源電位VSSの配線との間に接続されている。抵抗R4は、ICの内部電源電位VDAの配線とコンパレーター43の反転入力端子との間に接続されている。抵抗R5及びR6は、コンパレーター43の反転入力端子と電源電位VSSの配線との間に直列に接続されている。
The capacitor C5 is connected between the non-inverting input terminal of the
トランジスターQN3は、コンパレーター43の非反転入力端子に接続されたドレインと、定電流源42を介して電源電位VSSの配線に接続されたソースと、コンパレーター43の出力信号が印加されるゲートとを有している。トランジスターQN4は、抵抗R5と抵抗R6との接続点に接続されたドレインと、電源電位VSSの配線に接続されたソースと、コンパレーター43の出力信号が印加されるゲートとを有している。
The transistor QN3 has a drain connected to the non-inversion input terminal of the
デジタル調光信号DCSがローレベル(VSS)に非活性化されているときには、トランジスターQP2及びQN2がオン状態となっている。それにより、コンパレーター43から出力されるクロック信号CLKがローレベルとなり、トランジスターQN3及びQN4がオフ状態となっている。
When the digital dimming signal DCS is inactivated to the low level (VSS), the transistors QP2 and QN2 are in the on state. As a result, the clock signal CLK output from the
従って、コンパレーター43に供給される入力電位V1及びV2は、電源電圧VDAを抵抗R4〜R6で分圧した分圧電圧VHに略等しくなっている。
VH={(R5+R6)/(R4+R5+R6)}VDA ・・・(1)
実際には、入力電位V1及びV2は、定電流源41から供給される電流によって、式(1)によって表される分圧電圧VHよりも若干高くなっている。また、キャパシターC5は、入力電位V1によって充電される。
Therefore, the input potentials V1 and V2 supplied to the
VH = {(R5 + R6) / (R4 + R5 + R6)} VDA (1)
In practice, the input potentials V1 and V2 are slightly higher than the divided voltage VH represented by the equation (1) due to the current supplied from the constant
デジタル調光信号DCSがハイレベル(VDA)に活性化されると、トランジスターQP2及びQN2がオフ状態となる。それにより、コンパレーター43の非反転入力端子と反転入力端子とが電気的に分離される。コンパレーター43の反転入力端子の入力電位V2は、式(1)によって表される分圧電圧VHまで低下して、コンパレーター43の非反転入力端子の入力電位V1よりも低くなるので、コンパレーター43から出力されるクロック信号CLKがハイレベルに遷移して、トランジスターQN3及びQN4がオン状態となる。
When the digital dimming signal DCS is activated to the high level (VDA), the transistors QP2 and QN2 are turned off. Thereby, the non-inverted input terminal and the inverted input terminal of the
従って、キャパシターC5に充電されていた電荷がトランジスターQN3及び定電流源42を介して放電されるので、コンパレーター43の非反転入力端子の入力電位V1が、電源電位VSSに向けて徐々に低下する。また、コンパレーター43の反転入力端子の入力電位V2は、次式(2)によって表される分圧電圧VLまで直ちに低下する。
VL={R5/(R4+R5)}VDA ・・・(2)
Therefore, since the charge stored in the capacitor C5 is discharged through the transistor QN3 and the constant
VL = {R5 / (R4 + R5)} VDA (2)
コンパレーター43の非反転入力端子の入力電位V1が分圧電圧VLよりも低下すると、コンパレーター43から出力されるクロック信号CLKがローレベルに遷移して、トランジスターQN3及びQN4がオフ状態となる。従って、定電流源41から供給される電流によってキャパシターC5が充電されるので、コンパレーター43の非反転入力端子の入力電位V1が、ICの内部電源電位VDAに向けて徐々に上昇する。また、コンパレーター43の反転入力端子の入力電位V2は、式(1)によって表される分圧電圧VHまで直ちに上昇する。
When the input potential V1 at the non-inverted input terminal of the
コンパレーター43の非反転入力端子の入力電位V1が分圧電圧VHよりも上昇すると、コンパレーター43から出力されるクロック信号CLKがハイレベルに遷移する。このような動作を繰り返すことにより、クロック信号生成回路40aは、所定の周波数を有するクロック信号CLKを生成する。
When the input potential V1 at the non-inversion input terminal of the
<第3の実施形態>
図8は、本発明の第3の実施形態に係る発光制御回路を備える光源装置の構成例を示す回路図である。第3の実施形態においては、図4に示す第2の実施形態におけるスイッチング制御回路50の替わりに、スイッチング制御回路50aが用いられる。また、スイッチング制御回路50aのフィードバックループに設けられる回路が追加されている。その他の点に関しては、第3の実施形態は、第2の実施形態と同様でも良い。
Third Embodiment
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration example of a light source device provided with a light emission control circuit according to a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, a switching
第2の実施形態におけるように、トランジスターQP1がオフ状態となっている期間においてトランジスターQN1をオフ状態に維持すると、トランジスターQP1のオン期間が短い場合(例えば、オンデューティー比が5%未満の場合)に、トランジスターQN1のオン期間が本来必要なオン期間よりも短くなってしまうおそれがある。 As in the second embodiment, when the transistor QN1 is maintained in the off state while the transistor QP1 is in the off state, the on period of the transistor QP1 is short (for example, the on duty ratio is less than 5%) In addition, the on period of the transistor QN1 may be shorter than the originally required on period.
そのような場合には、インダクターL1に十分なエネルギーが蓄積されないし、インダクターL1に蓄積されたエネルギーはトランジスターQN1のオフ期間において徐々に減少するので、発光素子110に流れる電流がアナログ調光信号ACSによって指示された電流よりも低下して、発光素子110の輝度が不足する。
In such a case, sufficient energy is not stored in the inductor L1, and the energy stored in the inductor L1 gradually decreases in the off period of the transistor QN1, so that the current flowing through the
そこで、第3の実施形態においては、スイッチング制御回路50aが、第1の制御信号DDRVが活性化されている期間において、トランジスターQN1をオン状態又はオフ状態とするために第2の制御信号GATEを活性化又は非活性化し、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値以上である場合に、第1の制御信号DDRVが非活性化されている期間において第2の制御信号GATEを非活性化状態に維持し、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値未満である場合に、第1の制御信号DDRVが非活性化されている期間の一部において第2の制御信号GATEを活性化状態に維持する。
Therefore, in the third embodiment, the switching
第3の実施形態によれば、デジタル調光用の第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値以上である場合に、第1の制御信号DDRVが非活性化されている期間においてアナログ調光用の第2の制御信号GATEを非活性化状態に維持することにより、トランジスターQN1がオフ状態に維持される。それにより、アナログ調光とデジタル調光との両方を行う場合に、インダクターL1に蓄積されたエネルギーが発光に用いられることなく放出されることを抑制して、電力損失を低減させることが可能となる。 According to the third embodiment, when the on-duty ratio of the first control signal DDRV for digital dimming is equal to or more than a predetermined value, the analog is generated during the period in which the first control signal DDRV is inactivated. By maintaining the second dimming control signal GATE in the inactive state, the transistor QN1 is maintained in the OFF state. Thereby, when performing both analog light control and digital light control, it is possible to reduce the power loss by suppressing the energy stored in the inductor L1 from being released without being used for light emission Become.
また、デジタル調光用の第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値未満である場合に、第1の制御信号DDRVが非活性化されている期間の一部においてアナログ調光用の第2の制御信号GATEを活性化状態に維持することにより、トランジスターQN1がオン状態に維持される。それにより、デジタル調光において発光素子110に電流を流す期間が短い場合においても、インダクターL1にエネルギーを補填して、発光素子110に流れる電流がアナログ調光において指示された電流よりも低下することを防止できる。
Also, when the on-duty ratio of the first control signal DDRV for digital dimming is less than a predetermined value, the part for a period during which the first control signal DDRV is inactivated is for analog dimming. By maintaining the second control signal GATE in the activated state, the transistor QN1 is maintained in the on state. Thus, even when the period during which current flows through the
図8に示すように、スイッチング制御回路50aのフィードバックループにおいて、図4に示す第2の実施形態におけるスロープ補償回路71〜コンパレーター75に加えて、サンプルホールド回路76と、電流センスアンプ77と、選択回路78とが設けられている。
As shown in FIG. 8, in the feedback loop of the switching
駆動回路30は、トランジスターQP1をオン状態又はオフ状態とするために第1の制御信号DDRVを活性化又は非活性化する。例えば、駆動回路30は、レベルシフター21から供給されるデジタル調光信号DCSを反転して反転信号を生成すると共に、反転信号のハイレベルの電位を電源電位VDDと略等しくすることにより、第1の制御信号DDRVを生成する。
The
スロープ補償回路71は、電流検出用の抵抗R2の両端間電圧にバイアス電圧を加算して検出信号DETを生成し、検出信号DETをコンパレーター75の非反転入力端子に供給する。電流センスアンプ72は、発光素子110に流れる電流に比例する抵抗R1の両端間電圧(電流検出電圧)を増幅して出力信号を生成する。サンプルホールド回路76は、電源電位VDD(例えば、50V)及び電源電位VHB(例えば、45V)が供給されて動作し、第1の制御信号DDRVが活性化されているときに発光素子110に流れる電流に比例する電流検出電圧をサンプリングして保持する。
The
第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が小さくなると発光素子110に電流が流れる期間が短くなるが、サンプルホールド回路76は、動作速度がオペアンプよりも高速であり、発光素子110に流れる電流を精度良く測定することができる。電流センスアンプ77は、サンプルホールド回路76に保持された電流検出電圧を増幅して出力信号を生成する。
When the on-duty ratio of the first control signal DDRV decreases, the period in which the current flows in the
選択回路78は、スイッチング制御回路50aから供給される選択信号に従って、電流センスアンプ72の出力信号と電流センスアンプ77の出力信号との内の一方を選択して、選択された信号をオペアンプ73の反転入力端子に供給する。オペアンプ73の非反転入力端子には、アナログ調光信号ACSが供給される。オペアンプ73は、アナログ調光信号ACSの電圧と選択回路78によって選択された信号の電圧との差を増幅して誤差信号ERRを生成し、誤差信号ERRをスイッチ回路74に供給する。
The
スイッチ回路74は、スイッチング制御回路50aから供給される制御信号に従って、デジタル調光信号DCSがローレベルに非活性化されている期間及び所定のマスク期間においてオフ状態となり、それ以外の期間においてオン状態となる。それにより、スイッチ回路74がオン状態となっているときに生成された誤差信号ERRの電圧が、キャパシターC3に保持されて、コンパレーター75の反転入力端子に供給される。
The
コンパレーター75は、スロープ補償回路71から供給される検出信号DETの電圧を誤差信号ERRの電圧と比較することにより、比較結果に応じた比較結果信号COMPを生成し、比較結果信号COMPをスイッチング制御回路50aに供給する。
The
スイッチング制御回路50aは、クロック信号CLK、比較結果信号COMP、及び、レベルシフター21から供給されるデジタル調光信号DCSに基づいて、トランジスターQN1をオン状態又はオフ状態とするために第2の制御信号GATEを活性化又は非活性化する。
The switching
図9は、図8に示すスイッチング制御回路及びそのフィードバックループの回路の構成例を示す回路図である。この例において、スイッチング制御回路50aは、RSフリップフロップ51と、AND回路52と、インバーター53と、遅延回路54と、スイッチ回路55及び56と、OR回路57と、条件設定回路58とを含んでいる。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration example of the switching control circuit shown in FIG. 8 and a circuit of its feedback loop. In this example, switching
RSフリップフロップ51は、OR回路57の出力信号がローレベルであるときに、クロック信号CLKの立ち上がりに同期してセットされて、第2の制御信号GATEをハイレベルに活性化し、クロック信号CLKがローレベルであるときに、OR回路57の出力信号の立ち上がりに同期してリセットされて、第2の制御信号GATEをローレベルに非活性化する。
The RS flip-
インバーター53は、レベルシフター21(図8)から供給されるデジタル調光信号DCSを反転して出力信号を生成する。遅延回路54は、例えば、ゲート遅延を伴う複数のインバーター等の遅延素子又は抵抗及びキャパシター等で構成され、インバーター53の出力信号を遅延時間TDだけ遅延させる。
The
AND回路52は、インバーター53の出力信号と遅延回路54の出力信号との論理積を求めることにより、出力信号を生成する。AND回路52の出力信号は、デジタル調光信号DCSが活性化された時点でローレベルになり、デジタル調光信号DCSが非活性化されてから遅延時間TDが経過した時点でハイレベルになる。
The AND
スイッチ回路55及び56は、例えば、アナログスイッチ等で構成され、インバーター53の出力信号とAND回路52の出力信号との内の一方を選択する。OR回路57は、スイッチ回路55及び56によって選択された信号とコンパレーター75から出力される比較結果信号COMPとの論理和を求めることにより、出力信号を生成する。OR回路57の出力信号は、RSフリップフロップ51のリセット端子に供給される。
The
OR回路57は、スイッチ回路55及び56によって選択された信号がハイレベルになるか、又は、検出信号DETの電圧が誤差信号ERRの電圧よりも上昇して比較結果信号COMPがハイレベルになると、ハイレベルの出力信号を生成する。それにより、RSフリップフロップ51がリセットされて、第2の制御信号GATEを非活性化する。
In the
条件設定回路58は、例えば、組み合わせ回路又は順序回路を含む論理回路等で構成され、スイッチ回路55及び56、スイッチ回路74、及び、選択回路78を制御する。選択回路78は、例えば、NチャネルMOSトランジスター又は各種のトランジスター等で構成されたスイッチ回路78a及び78bを含み、電流センスアンプ72の出力信号と電流センスアンプ77の出力信号との内の一方を選択して、選択された信号をオペアンプ73の反転入力端子に供給する。
The
<第1の動作例>
第1の動作例において、発光制御回路100(図8)は、デジタル調光信号DCSのオンデューティー比に関する情報、即ち、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比に関する情報を、外部のマイクロコンピューター等から受信する。それにより、スイッチング制御回路50aは、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比に関する情報に基づいて、第2の制御信号GATEの非活性化タイミングを調整することができる。
<First operation example>
In the first operation example, the light emission control circuit 100 (FIG. 8) outputs information on the on duty ratio of the digital dimming signal DCS, that is, information on the on duty ratio of the first control signal DDRV to an external microcomputer or the like. Receive from Thereby, the switching
例えば、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比に応じて4種類の調光モードが設定され、現在の調光モードを特定する情報が条件設定回路58に供給される。条件設定回路58は、現在の調光モードを特定する情報に基づいて、第2の制御信号GATEを非活性化する条件を設定し、選択信号SEL1〜SEL4を生成する。
For example, four types of dimming modes are set according to the on-duty ratio of the first control signal DDRV, and information specifying the current dimming mode is supplied to the
第1の調光モードにおいては、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が100%であり、アナログ調光のみが行われる。第2の調光モードにおいては、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が50%以上100%未満であり、第3の調光モードにおいては、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が5%以上50%未満であり、第4の調光モードにおいては、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が0%より大きく5%未満である。第2〜第4の調光モードにおいては、アナログ調光とデジタル調光との両方が行われる。なお、本実施形態又は他の実施形態において、オンデューティー比に下限値(例えば、1%)を設けても良い。 In the first dimming mode, the on-duty ratio of the first control signal DDRV is 100%, and only analog dimming is performed. In the second dimming mode, the on-duty ratio of the first control signal DDRV is 50% or more and less than 100%, and in the third dimming mode, the on-duty ratio of the first control signal DDRV is 5 % And less than 50%, and in the fourth dimming mode, the on-duty ratio of the first control signal DDRV is greater than 0% and less than 5%. In the second to fourth dimming modes, both analog dimming and digital dimming are performed. In the present embodiment or another embodiment, the on-duty ratio may have a lower limit (for example, 1%).
第1の調光モード及び第2の調光モードにおいて、条件設定回路58は、選択信号SEL1を活性化すると共に、選択信号SEL2を非活性化する。それにより、スイッチ回路78aがオン状態となり、スイッチ回路78bがオフ状態となるので、電流センスアンプ72の出力信号がオペアンプ73の反転入力端子に供給される。
In the first dimming mode and the second dimming mode, the
一方、第3の調光モード及び第4の調光モードにおいて、条件設定回路58は、選択信号SEL1を非活性化すると共に、選択信号SEL2を活性化する。それにより、スイッチ回路78aがオフ状態となり、スイッチ回路78bがオン状態となるので、電流センスアンプ77の出力信号がオペアンプ73の反転入力端子に供給される。
On the other hand, in the third dimming mode and the fourth dimming mode, the
従って、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が50%以上である場合には、発光素子110に流れる電流に比例する電流検出電圧を増幅する電流センスアンプ72の出力信号が、第2の制御信号GATEの非活性化タイミングを調整するために使用される。一方、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が50%未満である場合には、サンプルホールド回路76に保持された電流検出電圧を増幅する電流センスアンプ77の出力信号が、第2の制御信号GATEの非活性化タイミングを調整するために使用される。
Therefore, when the on-duty ratio of the first control signal DDRV is 50% or more, the output signal of the
また、第1の調光モード〜第3の調光モードにおいて、条件設定回路58は、選択信号SEL3を活性化すると共に、選択信号SEL4を非活性化する。それにより、スイッチ回路55がオン状態となり、スイッチ回路56がオフ状態となるので、インバーター53の出力信号がOR回路57の一方の入力端子に供給される。OR回路57の他方の入力端子には、コンパレーター75から出力される比較結果信号COMPが供給される。
In the first to third dimming modes, the
OR回路57は、デジタル調光信号DCSがローレベルに非活性化されるか、又は、検出信号DETの電圧が誤差信号ERRの電圧よりも上昇して比較結果信号COMPがハイレベルになると、ハイレベルの出力信号を生成する。それにより、RSフリップフロップ51がリセットされて、第2の制御信号GATEを非活性化する。従って、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が5%以上である場合には、第1の制御信号DDRVが非活性化されている期間において第2の制御信号GATEが非活性化状態に維持される。
The OR
一方、第4の調光モードにおいて、条件設定回路58は、選択信号SEL3を非活性化すると共に、選択信号SEL4を活性化する。それにより、スイッチ回路55がオフ状態となり、スイッチ回路56がオン状態となるので、AND回路52の出力信号がOR回路57の一方の入力端子に供給される。OR回路57の他方の入力端子には、コンパレーター75から出力される比較結果信号COMPが供給される。
On the other hand, in the fourth dimming mode, the
OR回路57は、デジタル調光信号DCSがローレベルに非活性化されてから遅延時間TDが経過するか、又は、検出信号DETの電圧が誤差信号ERRの電圧よりも上昇して比較結果信号COMPがハイレベルになると、ハイレベルの出力信号を生成する。それにより、RSフリップフロップ51がリセットされて、第2の制御信号GATEを非活性化する。従って、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が5%未満である場合には、第1の制御信号DDRVが非活性化されている期間の一部において第2の制御信号GATEが活性化状態に維持される。
In the
なお、インダクターL1(図8)に流れる電流はトランジスターQN1がオン状態となってから徐々に増加するので、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が小さければ、第1の制御信号DDRVが非活性化されるタイミングの前後において、コンパレーター75から出力される比較結果信号COMPがローレベルを保っている。
Since the current flowing through the inductor L1 (FIG. 8) gradually increases after the transistor QN1 is turned on, if the on-duty ratio of the first control signal DDRV is small, the first control signal DDRV is deactivated. Before and after the timing, the comparison result signal COMP output from the
図10〜図13は、第1〜第4の調光モードにおける動作例を説明するためのタイミングチャートである。図10に示すように、第1の調光モードにおいては、デジタル調光信号DCSが常にハイレベルに活性化されており、第2の制御信号GATEがハイレベルに活性化されローレベルに非活性化されることによって、アナログ調光が行われる。一方、図11〜図13に示すように、第2〜第4の調光モードにおいては、デジタル調光信号DCSもハイレベルに活性化されローレベルに非活性化されて、アナログ調光とデジタル調光との両方が行われる。 10 to 13 are timing charts for explaining an operation example in the first to fourth dimming modes. As shown in FIG. 10, in the first dimming mode, the digital dimming signal DCS is always activated to the high level, and the second control signal GATE is activated to the high level and inactive to the low level. Analog dimming is performed by the conversion. On the other hand, as shown in FIGS. 11 to 13, in the second to fourth dimming modes, the digital dimming signal DCS is also activated to a high level and deactivated to a low level, and analog dimming and digital are performed. Both dimming and dimming are performed.
図11及び図12に示すように、第2の調光モード及び第3の調光モードにおいては、第2の制御信号GATEが、デジタル調光信号DCSの立ち上がりに同期してハイレベルに活性化される。また、第2の制御信号GATEは、デジタル調光信号DCSの立ち下がりに同期して強制的にローレベルに非活性化される。 As shown in FIGS. 11 and 12, in the second dimming mode and the third dimming mode, the second control signal GATE is activated to the high level in synchronization with the rising of the digital dimming signal DCS. Be done. Further, the second control signal GATE is forcibly inactivated to the low level in synchronization with the fall of the digital dimming signal DCS.
図13に示すように、第4の調光モードにおいては、第2の制御信号GATEが、デジタル調光信号DCSの立ち上がりに同期してハイレベルに活性化される。一方、第2の制御信号GATEの非活性化においては、第2の制御信号GATEは、デジタル調光信号DCSの立ち下がりに同期せずに、デジタル調光信号DCSの立ち下がりから遅延時間TD(所定の期間)において活性化状態に維持されてからローレベルに非活性化される。 As shown in FIG. 13, in the fourth dimming mode, the second control signal GATE is activated to the high level in synchronization with the rising of the digital dimming signal DCS. On the other hand, when the second control signal GATE is inactivated, the second control signal GATE is not synchronized with the fall of the digital dimming signal DCS, and the delay time TD (from the fall of the digital dimming signal DCS) It is maintained in the activated state for a predetermined period of time and then inactivated to a low level.
なお、図11に示すように、第2の調光モードにおいて、条件設定回路58は、デジタル調光信号DCSが活性化状態に遷移した直後の所定のマスク期間(MASK TIME)において活性化されるマスク信号MASKを生成しても良い。マスク信号MASKは、スイッチ回路74をオフするために用いられる。それにより、電流センスアンプ72の動作速度が遅いことによる測定誤差の影響を回避することができる。
As shown in FIG. 11, in the second dimming mode, the
また、図12及び図13に示すように、第3の調光モード及び第4の調光モードにおいて、条件設定回路58は、デジタル調光信号DCSが非活性化状態に遷移する直前の所定のサンプルホールド期間(S/H TIME)において活性化されるサンプルホールド信号SHSを生成しても良い。
Further, as shown in FIGS. 12 and 13, in the third light control mode and the fourth light control mode, the
サンプルホールド信号SHSは、サンプルホールド回路76にサンプルホールド動作を行わせるために用いられる。それにより、サンプルホールド回路76は、発光素子110に流れる電流が安定してからサンプルホールド動作を行うことができる。あるいは、サンプルホールド信号SHSが、外部のマイクロコンピューター等から発光制御回路100(図8)に供給されても良い。
The sample hold signal SHS is used to cause the
このようにして、スイッチング制御回路50aは、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値(この例においては、5%)未満である場合に、第1の制御信号DDRVが活性化状態から非活性化状態に遷移してから所定の期間において第2の制御信号GATEを活性化状態に維持する。それにより、トランジスターQN1がオン状態となる期間を第1の制御信号DDRVが非活性化されてから所定の期間だけ延長して、インダクターL1に補填されるエネルギーを連続的に増加させることができる。
Thus, switching
その際に、スイッチング制御回路50aは、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値未満であり、かつ、第1の制御信号DDRVが活性化されている期間において第2の制御信号GATEが一度も非活性化されていない場合に、所定の期間において第2の制御信号GATEを活性化状態に維持するようにしても良い。それにより、第1の制御信号DDRVが活性化されている期間において第2の制御信号GATEが単一パルスとして活性化された場合にのみ、第2の制御信号GATEのパルス幅を延長することができる。
At this time, switching
そのために、条件設定回路58は、例えば、デジタル調光信号DCSが活性化されている期間において比較結果信号COMPが一度でもハイレベルになった場合には、選択信号SEL3を活性化すると共に、選択信号SEL4を非活性化する。その状態は、次にデジタル調光信号DCSが活性化されたときに解除される。
Therefore, the
<第2の動作例>
第2の動作例において、条件設定回路58は、デジタル調光信号DCSのオンデューティー比に関する情報を外部から供給されなくても、第2の制御信号GATEを非活性化する条件を設定することができる。例えば、条件設定回路58は、デジタル調光信号DCSとコンパレーター75から出力される比較結果信号COMPとに基づいて、選択信号SEL1〜SEL4を生成する。
<Second operation example>
In the second operation example, the
条件設定回路58は、デジタル調光信号DCSが活性化されている期間において比較結果信号COMPが一度でもハイレベルになった場合には、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値以上であると判定して、選択信号SEL1及びSEL3を活性化すると共に、選択信号SEL2及びSEL4を非活性化する。
The
それにより、スイッチ回路78aがオン状態となり、スイッチ回路78bがオフ状態となるので、電流センスアンプ72の出力信号がオペアンプ73の反転入力端子に供給される。また、スイッチ回路55がオン状態となり、スイッチ回路56がオフ状態となるので、インバーター53の出力信号がOR回路57の一方の入力端子に供給される。OR回路57の他方の入力端子には、コンパレーター75から出力される比較結果信号COMPが供給される。
As a result, the switch circuit 78a is turned on and the switch circuit 78b is turned off, so that the output signal of the
OR回路57は、デジタル調光信号DCSがローレベルに非活性化されるか、又は、検出信号DETの電圧が誤差信号ERRの電圧よりも上昇して比較結果信号COMPがハイレベルになると、ハイレベルの出力信号を生成する。それにより、RSフリップフロップ51がリセットされて、第2の制御信号GATEを非活性化する。従って、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値以上である場合には、第1の制御信号DDRVが非活性化されている期間において第2の制御信号GATEが非活性化状態に維持される。
The OR
一方、条件設定回路58は、デジタル調光信号DCSが活性化されている期間において比較結果信号COMPが一度も活性化されていない場合には、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値未満であると判定して、選択信号SEL1及びSEL3を非活性化すると共に、選択信号SEL2及びSEL4を活性化する。
On the other hand, the
それにより、スイッチ回路78aがオフ状態となり、スイッチ回路78bがオン状態となるので、電流センスアンプ77の出力信号がオペアンプ73の反転入力端子に供給される。また、スイッチ回路55がオフ状態となり、スイッチ回路56がオン状態となるので、AND回路52の出力信号がOR回路57の一方の入力端子に供給される。OR回路57の他方の入力端子には、コンパレーター75から出力される比較結果信号COMPが供給される。
As a result, the switch circuit 78a is turned off and the switch circuit 78b is turned on, so that the output signal of the
OR回路57は、デジタル調光信号DCSがローレベルに非活性化されてから遅延時間TDが経過するか、又は、検出信号DETの電圧が誤差信号ERRの電圧よりも上昇して比較結果信号COMPがハイレベルになると、ハイレベルの出力信号を生成する。それにより、RSフリップフロップ51がリセットされて、第2の制御信号GATEを非活性化する。従って、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値未満である場合には、第1の制御信号DDRVが非活性化されている期間の一部において第2の制御信号GATEが活性化状態に維持される。
In the
なお、インダクターL1(図8)に流れる電流は、トランジスターQN1がオン状態となってから徐々に増加するので、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が小さければ、第1の制御信号DDRVが非活性化されるタイミングの前後において、コンパレーター75から出力される比較結果信号COMPがローレベルを保っている。
Since the current flowing through inductor L1 (FIG. 8) gradually increases after transistor QN1 is turned on, if the on-duty ratio of first control signal DDRV is small, first control signal DDRV is not Before and after the activated timing, the comparison result signal COMP output from the
<第4の実施形態>
図14は、本発明の第4の実施形態に係る発光制御回路を備える光源装置の構成例を示す回路図である。第4の実施形態においては、図4に示す第2の実施形態におけるスイッチング制御回路50の替わりに、スイッチング制御回路50bが用いられる。また、コンパレーター79と、インバーター80と、アップダウンカウンター81と、パルス幅延長回路82とが追加されている。その他の点に関しては、第4の実施形態は、第2の実施形態と同様でも良い。
Fourth Embodiment
FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration example of a light source device provided with a light emission control circuit according to a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, a switching
スロープ補償回路71は、電流検出用の抵抗R2の両端間電圧にバイアス電圧を加算して検出信号DETを生成し、検出信号DETをコンパレーター75の非反転入力端子に供給する。電流センスアンプ72は、発光素子110に流れる電流に比例する抵抗R1の両端間電圧(電流検出電圧)を増幅して出力信号を生成する。コンパレーター75は、スロープ補償回路71から供給される検出信号DETの電圧を誤差信号ERRの電圧と比較することにより、比較結果に応じた比較結果信号COMPを生成し、比較結果信号COMPをスイッチング制御回路50bに供給する。
The
コンパレーター79は、電流センスアンプ72の出力信号の電圧をアナログ調光信号ACSの電圧と比較することにより、比較結果に応じた出力信号ICOMPを生成する。コンパレーター79の出力信号ICOMPは、発光素子110に流れる電流が所定の値よりも小さい場合にハイレベルになり、発光素子110に流れる電流が所定の値よりも大きい場合にローレベルになる。なお、電流センスアンプ72の出力電圧及びコンパレーター79の出力レベルが変化するためには、ある程度の応答時間が必要であるので、デジタル調光信号DCSが立ち下がる時点においては以前の状態が維持されている。コンパレーター79の出力信号ICOMPは、アップダウンカウンター81に供給される。
The
インバーター80は、レベルシフター22から供給されるデジタル調光信号DCSを反転してアップダウンカウンター81に供給する。アップダウンカウンター81は、デジタル調光信号DCSの立ち下がりに同期して、コンパレーター79の出力信号ICOMPに従ってアップカウント動作又はダウンカウント動作を行う。
The
例えば、電源オン時に、アップダウンカウンター81のカウント値が初期値にリセットされる。アップダウンカウンター81は、デジタル調光信号DCSの立ち下がりに同期して、コンパレーター79の出力信号ICOMPがハイレベルであるときにカウント値をインクリメントし、コンパレーター79の出力信号ICOMPがローレベルであるときにカウント値をデクリメントする。
For example, when the power is turned on, the count value of the up / down
パルス幅延長回路82は、例えば、組み合わせ回路又は順序回路を含む論理回路で構成され、アップダウンカウンター81のカウント値に基づいて、第2の制御信号GATEの活性化期間(パルス幅)を選択するために用いられる選択信号SELを生成し、選択信号SELをスイッチング制御回路50bに出力する。
The pulse
スイッチング制御回路50bは、クロック信号CLK、比較結果信号COMP、選択信号SEL、及び、レベルシフター21から供給されるデジタル調光信号DCSに基づいて、トランジスターQN1をオン状態又はオフ状態とするために第2の制御信号GATEを活性化又は非活性化する。
The switching
図15は、図14に示すスイッチング制御回路の構成例を示す回路図である。この例において、スイッチング制御回路50bは、RSフリップフロップ51と、AND回路52と、インバーター53と、OR回路57と、可変遅延回路59とを含んでいる。
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration example of the switching control circuit shown in FIG. In this example, the switching
RSフリップフロップ51は、OR回路57の出力信号がローレベルであるときに、クロック信号CLKの立ち上がりに同期してセットされて、第2の制御信号GATEをハイレベルに活性化し、クロック信号CLKがローレベルであるときに、OR回路57の出力信号の立ち上がりに同期してリセットされて、第2の制御信号GATEをローレベルに非活性化する。
The RS flip-
インバーター53は、デジタル調光信号DCSを反転して出力信号を生成し、出力信号を可変遅延回路59に供給する。可変遅延回路59は、インバーター53の出力信号が並列的に供給される複数の遅延回路と、インバーター53の出力信号及び複数の遅延回路の出力信号の内から1つの信号を選択する選択回路59aとを含んでいる。例えば、各々の遅延回路は、ゲート遅延を伴う複数のインバーター等の遅延素子又は抵抗及びキャパシター等で構成され、選択回路59aは、複数のアナログスイッチ等で構成される。
The
複数の遅延回路は、互いに異なる遅延時間TD1、TD2、・・・、TDnを有しており、インバーター53によって反転されたデジタル調光信号DCSを遅延させる。また、選択回路59aは、パルス幅延長回路82(図14)から供給される選択信号SELに従って、インバーター53によって反転されたデジタル調光信号DCSの遅延時間TDを選択する。
The plurality of delay circuits have different delay times TD1, TD2,..., TDn, and delay the digital dimming signal DCS inverted by the
AND回路52は、インバーター53の出力信号と可変遅延回路59の出力信号との論理積を求めることにより、出力信号を生成する。AND回路52の出力信号は、デジタル調光信号DCSが活性化された時点でローレベルになり、デジタル調光信号DCSが非活性化されてから遅延時間TDが経過した時点でハイレベルになる(TD≧0)。
The AND
OR回路57は、AND回路52の出力信号とコンパレーター75(図14)から出力される比較結果信号COMPとの論理和を求めることにより、出力信号を生成する。OR回路57の出力信号は、RSフリップフロップ51のリセット端子に供給される。OR回路57は、AND回路52の出力信号がハイレベルになるか、又は、検出信号DETの電圧が誤差信号ERRの電圧よりも上昇して比較結果信号COMPがハイレベルになると、ハイレベルの出力信号を生成する。それにより、RSフリップフロップ51がリセットされて、第2の制御信号GATEを非活性化する。
The OR
<動作例>
本発明の第4の実施形態に係る発光制御回路の動作例について、図14〜図16を参照しながら説明する。図16は、図14に示す発光制御回路の動作例を説明するための波形図である。
<Operation example>
An operation example of the light emission control circuit according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 to 16. FIG. 16 is a waveform diagram for explaining an operation example of the light emission control circuit shown in FIG.
デジタル調光信号DCSがハイレベルに活性化されると、第1の制御信号DDRVがローレベルに活性化されてトランジスターQP1がオン状態となり、発光素子110に電流ILDが流れる。スイッチング制御回路50bは、第1の制御信号DDRVが活性化されている期間において、トランジスターQN1をオン状態又はオフ状態とするために第2の制御信号GATEを活性化又は非活性化する。
When the digital dimming signal DCS is activated to the high level, the first control signal DDRV is activated to the low level, the transistor QP1 is turned on, and the current ILD flows to the
デジタル調光信号DCSの活性化に同期して第2の制御信号GATEがハイレベルに活性化されると、トランジスターQN1がオン状態となり、インダクターL1に電流ILが流れる。インダクターL1に流れる電流ILは、時間と共に徐々に増加する。図16に示す期間においては、インダクターL1に流れる電流ILが小さいので、コンパレーター75から出力される比較結果信号COMPがローレベルになっている。
When the second control signal GATE is activated to a high level in synchronization with the activation of the digital dimming signal DCS, the transistor QN1 is turned on, and the current IL flows in the inductor L1. The current IL flowing through the inductor L1 gradually increases with time. In the period shown in FIG. 16, since the current IL flowing through the inductor L1 is small, the comparison result signal COMP output from the
図16に示すように、第1の制御信号DDRVが活性化されているときに発光素子110に流れる電流ILDが所定の値よりも小さい場合には、コンパレーター79の出力信号ICOMPがハイレベルになり、アップダウンカウンター81がアップカウントモードに設定される。
As shown in FIG. 16, when the current ILD flowing through the
その後、デジタル調光信号DCSがローレベルに非活性化されると、第1の制御信号DDRVがハイレベルに非活性化されてトランジスターQP1がオフ状態となり、発光素子110の電流ILDが停止する。また、アップダウンカウンター81は、デジタル調光信号DCSの立ち下がりに同期してカウント値をインクリメントするので、アップダウンカウンター81のカウント値が前回の値よりも増加する。
Thereafter, when the digital dimming signal DCS is inactivated to the low level, the first control signal DDRV is inactivated to the high level, the transistor QP1 is turned off, and the current ILD of the
パルス幅延長回路82は、カウント値と初期値との差に応じた遅延時間TDを有する遅延回路の出力信号を選択するための選択信号SELをスイッチング制御回路50bに出力する。スイッチング制御回路50bにおいて、選択回路59aは、増加した遅延時間TDを有する遅延回路の出力信号を選択する。それにより、デジタル調光信号DCSが非活性化されてから遅延時間TDが経過した後に、AND回路52の出力信号がハイレベルになり、OR回路57の出力信号がハイレベルになって、RSフリップフロップ51が、第2の制御信号GATEを非活性化する。
The pulse
ここで、AND回路52の出力信号がハイレベルである期間は、アナログ調光用の第2の制御信号GATEの活性化を禁止する期間に相当する。従って、遅延時間TDが増加すれば、デジタル調光用の第1の制御信号DDRVが非活性化されている期間の内でアナログ調光用の第2の制御信号GATEの活性化を禁止する期間が短縮される。
Here, a period in which the output signal of the AND
第2の制御信号GATEがローレベルに非活性化されると、トランジスターQN1がオフ状態となり、インダクターL1に流れる電流ILが減少する。デジタル調光信号DCSが活性化及び非活性化される度に、このような動作を繰り返すことにより、第2の制御信号GATEのパルス幅が次第に増加する。 When the second control signal GATE is inactivated to a low level, the transistor QN1 is turned off, and the current IL flowing through the inductor L1 decreases. Each time the digital dimming signal DCS is activated and deactivated, the pulse width of the second control signal GATE gradually increases by repeating such an operation.
次に、デジタル調光信号DCSがハイレベルに活性化されているときに発光素子110に流れる電流ILDが所定の値よりも大きくなった場合には、コンパレーター79の出力信号ICOMPがローレベルになり、アップダウンカウンター81がダウンカウントモードに設定される。
Next, when the current ILD flowing through the
デジタル調光信号DCSがローレベルに非活性化されると、第1の制御信号DDRVがハイレベルに非活性化されて、トランジスターQP1がオフ状態となり、発光素子110の電流ILDが停止する。また、アップダウンカウンター81は、デジタル調光信号DCSの立ち下がりに同期してカウント値をデクリメントするので、カウント値が前回の値よりも減少する。
When the digital dimming signal DCS is inactivated to the low level, the first control signal DDRV is inactivated to the high level, the transistor QP1 is turned off, and the current ILD of the
パルス幅延長回路82は、カウント値と初期値との差に応じた遅延時間TDを有する遅延回路の出力信号を選択するための選択信号SELをスイッチング制御回路50bに出力する。スイッチング制御回路50bにおいて、選択回路59aは、減少した遅延時間TDを有する遅延回路の出力信号を選択する。それにより、デジタル調光信号DCSが非活性化されてから遅延時間TDが経過した後に、第2の制御信号GATEがローレベルに非活性化される。
The pulse
アップダウンカウンター81のカウント値が下限値以下となった場合には、パルス幅延長回路82が、インバーター53の出力信号を選択するための選択信号SELをスイッチング制御回路50bに出力する。スイッチング制御回路50bにおいて、選択回路59aは、インバーター53の出力信号を選択する。それにより、デジタル調光信号DCSが非活性化される際に、第2の制御信号GATEがローレベルに非活性化される。
When the count value of the up / down
ここで、AND回路52の出力信号がハイレベルである期間は、アナログ調光用の第2の制御信号GATEの活性化を禁止する期間に相当する。従って、遅延時間TDが減少すれば、デジタル調光用の第1の制御信号DDRVが非活性化されている期間の内でアナログ調光用の第2の制御信号GATEの活性化を禁止する期間が延長される。この期間は、最大で、第1の制御信号DDRVの非活性化期間と等しくなるまで延長される。
Here, a period in which the output signal of the AND
第2の制御信号GATEがローレベルに非活性化されると、トランジスターQN1がオフ状態となり、インダクターL1に流れる電流ILが減少する。デジタル調光信号DCSが活性化及び非活性化される度に、第2の制御信号GATEのパルス幅の増加又は減少を繰り返すことにより、第2の制御信号GATEのパルス幅が適切な値に収束する。 When the second control signal GATE is inactivated to a low level, the transistor QN1 is turned off, and the current IL flowing through the inductor L1 decreases. Every time the digital dimming signal DCS is activated and deactivated, the pulse width of the second control signal GATE converges to an appropriate value by repeating the increase or decrease of the pulse width of the second control signal GATE. Do.
このように、第4の実施形態によれば、デジタル調光用の第1の制御信号DDRVが活性化されているときに発光素子110に流れる電流が所定の値よりも小さい場合に、第1の制御信号DDRVが非活性化されている期間の内でアナログ調光用の第2の制御信号GATEの活性化を禁止する期間が短縮される。それにより、デジタル調光において発光素子110に電流を流す期間が短い場合においても、インダクターL1にエネルギーを補填して、発光素子110に流れる電流がアナログ調光において指示された電流よりも低下することを防止できる。
As described above, according to the fourth embodiment, when the current flowing to the
また、デジタル調光用の第1の制御信号DDRVが活性化されているときに発光素子110に流れる電流が所定の値よりも大きい場合に、第1の制御信号DDRVが非活性化されている期間の内でアナログ調光用の第2の制御信号GATEの活性化を禁止する期間が延長される。それにより、アナログ調光とデジタル調光との両方を行う場合に、インダクターL1に蓄積されたエネルギーが発光に用いられることなく放出されることを抑制して、電力損失を低減させることが可能となる。
In addition, when the current flowing to the
<第4の実施形態の変形例>
図14に示す発光制御回路100は、図8に示す発光制御回路100と同様に、第1の制御信号DDRVが活性化されているときに発光素子110に流れる電流に比例する電流検出電圧をサンプリングして保持するサンプルホールド回路76と、サンプルホールド回路76に保持された電流検出電圧を増幅して出力信号を生成する電流センスアンプ77とを含んでも良い。その場合には、電流センスアンプ77の出力信号が、コンパレーター79の反転入力端子に供給される。
<Modification of Fourth Embodiment>
Like the light
<第5の実施形態>
本発明の第5の実施形態においては、図9に示す第3の実施形態におけるスイッチング制御回路50aが、図15に示す可変遅延回路59を含んでいる。それにより、第2の制御信号GATEのパルス幅を延長する期間を可変にすることができる。その他の点に関しては、第5の実施形態は、第3の実施形態と同様でも良い。
Fifth Embodiment
In the fifth embodiment of the present invention, the switching
スイッチング制御回路50aは、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値以上である場合に、第1の制御信号DDRVが非活性化されている期間において第2の制御信号GATEを非活性化状態に維持し、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値未満である場合に、第1の制御信号DDRVが活性化状態から非活性化状態に遷移してから所定の期間において第2の制御信号GATEを活性化状態に維持する。
The switching
その場合に、スイッチング制御回路50aは、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が第1の値の場合に、所定の期間を第1の期間に設定し、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が第1の値よりも小さい第2の値の場合に、所定の期間を第1の期間よりも長い第2の期間に設定しても良い。それにより、デジタル調光において発光素子110に電流を流す期間がより短い場合に、インダクターL1に補填されるエネルギーをより増加させることができる。
In that case, when the on-duty ratio of the first control signal DDRV is the first value, the switching
例えば、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比に応じて5種類の調光モードが設定され、現在の調光モードを特定する情報が条件設定回路58に供給される。条件設定回路58は、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が5%以上である調光モードにおいて、所定の期間をゼロに設定し、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が4%である調光モードにおいて、所定の期間をTA1(TA1>0)に設定する。
For example, five types of dimming modes are set according to the on-duty ratio of the first control signal DDRV, and information specifying the current dimming mode is supplied to the
また、条件設定回路58は、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が3%である調光モードにおいて、所定の期間をTA2(TA2>TA1)に設定し、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が2%である調光モードにおいて、所定の期間をTA3(TA3>TA2)に設定し、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が1%である調光モードにおいて、所定の期間をTA4(TA4>TA3)に設定する。
Further, the
さらに、図8に示す発光制御回路100が、図14に示すコンパレーター79〜パルス幅延長回路82を含んでも良い。その場合には、スイッチング制御回路50aが、パルス幅延長回路82から供給される選択信号SELに従って、発光素子110に流れる電流に応じて所定の期間を調整しても良い。それにより、発光素子110に流れる電流がより小さい場合に、インダクターL1に補填されるエネルギーをより増加させることができる。
Furthermore, the light
例えば、第1の制御信号DDRVが活性化されているときに発光素子110に流れる電流が所定の値よりも小さい場合に、アップダウンカウンター81は、デジタル調光信号DCSが活性化及び非活性化される度にカウント値をインクリメントするので、カウント値と初期値との差が次第に大きくなる。パルス幅延長回路82は、カウント値と初期値との差に応じた遅延時間TDを有する遅延回路の出力信号を選択するための選択信号SELを順次生成して、選択信号SELをスイッチング制御回路50aに供給する。
For example, when the current flowing through the
スイッチング制御回路50aに設けられた可変遅延回路59(図15)において、選択回路59aは、選択信号SELに従って次第に大きな遅延時間TDを有する遅延回路の出力信号を順次選択する。それにより、第2の制御信号GATEのパルス幅の延長期間が次第に増加する。
In the variable delay circuit 59 (FIG. 15) provided in the switching
あるいは、スイッチング制御回路50aが、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値未満である場合において、第1の制御信号DDRVが活性化されているときに発光素子110に流れる電流が所定の値よりも小さい場合に、第1の制御信号DDRVが活性化状態から非活性化状態に遷移してから第2の制御信号GATEを活性化状態に維持する期間を第1の期間だけ延長し、第1の制御信号DDRVが活性化されているときに発光素子110に流れる電流が所定の値よりも大きい場合に、第1の制御信号DDRVが活性化状態から非活性化状態に遷移してから第2の制御信号GATEを活性化状態に維持する期間を第2の期間だけ短縮しても良い。
Alternatively, when the on-duty ratio of the first control signal DDRV is less than a predetermined value, the switching
その場合に、第2の期間が、第1の期間よりも長いことが望ましい。例えば、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が第1の値(例えば、1%)から第1の値よりも大きい第2の値(例えば、2%)に変化した場合に、オンデューティー比が第1の値であったときに設定された延長期間に従って第2の制御信号GATEを生成すると、発光素子110に流れる電流が過剰となってしまう。そこで、次に延長期間を設定するときに、延長期間を第1の期間よりも長い第2の期間だけ短縮することにより、電流の過剰を早期に解消することができる。例えば、第2の期間を第1の期間の2倍としても良い。
In that case, it is desirable that the second period be longer than the first period. For example, when the on-duty ratio of the first control signal DDRV changes from a first value (for example, 1%) to a second value (for example, 2%) larger than the first value, the on-duty ratio When the second control signal GATE is generated according to the extension period set when the value of the first control signal is a first value, the current flowing to the
<第6の実施形態>
図17は、本発明の第6の実施形態に係る発光制御回路を備える光源装置の構成例を示す回路図である。第6の実施形態においては、図1又は図4に示すスイッチング制御回路50の替わりに、スイッチング制御回路50cが用いられる。また、発光素子110の両端間の電位差を基準電圧VREFと比較する検出回路90が追加されている。その他の点に関しては、第6の実施形態は、第1又は第2の実施形態と同様でも良い。
Sixth Embodiment
FIG. 17 is a circuit diagram showing a configuration example of a light source device provided with a light emission control circuit according to a sixth embodiment of the present invention. In the sixth embodiment, a switching
図17に示すように、検出回路90は、抵抗R7〜R10と、オペアンプ91と、コンパレーター92とを含み、DAC93と、スイッチ回路94とをさらに含んでも良い。抵抗R7及びR8は、電源電位VDDを分圧する第1の分圧回路を構成している。抵抗R9及びR10は、キャパシターC4とインダクターL1との接続点における検出電位VLDを分圧する第2の分圧回路を構成している。第1の分圧回路の分圧比と第2の分圧回路の分圧比とは等しくても良い。
As shown in FIG. 17, the
それにより、第1及び第2の分圧回路が、キャパシターC4の両端間の電位差を所定の分圧比で分圧し、例えば、5V及び0Vの電源電位が供給されて動作するオペアンプ91が、分圧された電位差を所定の増幅率で増幅する。第1の制御信号DDRVに従ってトランジスターQP1が周期的にオン状態となるので、キャパシターC4の両端間の電位差は、発光素子110の両端間の電位差に略等しくなる。
Thereby, the first and second voltage dividing circuits divide the potential difference between both ends of the capacitor C4 at a predetermined voltage dividing ratio, and for example, the
コンパレーター92は、オペアンプ91の出力電圧を基準電圧VREFと比較することにより、比較結果に応じた出力信号VCOMPを生成する。このようにして、検出回路90は、発光素子110の両端間の電位差が所定の値よりも小さい場合に出力信号VCOMPをローレベルに非活性化し、発光素子110の両端間の電位差が所定の値よりも大きい場合に出力信号VCOMPをハイレベルに活性化する。
The
検出回路90は、発光素子110の両端間の電位差が所定の値よりも小さいか又は大きいかを検出するために用いられる基準電圧VREFを外部のマイクロコンピューター等から供給されても良い。あるいは、検出回路90は、基準電圧VREFに関する情報(データ)DREFを外部のマイクロコンピューター等から受信しても良い。DAC93は、外部から供給されるデータDREFを基準電圧VREFに変換する。
The
その場合には、発光素子110の電圧−電流特性が温度によって変動しても、光源装置の温度情報を有するマイクロコンピューター等から温度に応じた基準電圧VREFを設定することによって、温度による変動を補償することができる。さらに、スイッチ回路94を設けて、外部から供給される基準電圧VREFとDAC93から供給される基準電圧VREFとの内の一方を選択できるようにしても良い。検出回路90の出力信号VCOMPは、スイッチング制御回路50cに供給される。
In that case, even if the voltage-current characteristics of the
スイッチング制御回路50cは、クロック信号CLK、リセット信号RST、検出回路90の出力信号VCOMP、及び、レベルシフター21から供給されるデジタル調光信号DCSに基づいて、トランジスターQN1をオン状態又はオフ状態とするために第2の制御信号GATEを活性化又は非活性化する。
The switching
図18は、図17に示すスイッチング制御回路の構成例を示す回路図である。この例において、スイッチング制御回路50cは、RSフリップフロップ51と、AND回路52と、インバーター53とを含んでいる。
FIG. 18 is a circuit diagram showing a configuration example of the switching control circuit shown in FIG. In this example, the switching
RSフリップフロップ51は、クロック信号CLKに同期して出力信号をハイレベルに活性化し、トランジスターQN1に流れる電流及び発光素子110に流れる電流に基づいて生成されるリセット信号RSTに同期して出力信号を非活性化する。AND回路52は、検出回路90の出力信号VCOMPに従ってRSフリップフロップ51の出力信号をマスクするマスク回路に相当する。
The RS flip-
RSフリップフロップ51の出力信号をマスクするためにRSフリップフロップ51又はフィードバックループの回路を停止する場合には第2の制御信号GATEの復帰に時間がかかるが、RSフリップフロップ51の出力信号をマスクする場合には、第2の制御信号GATEの復帰に要する時間を短縮することができる。
When stopping the circuit of the
インバーター53は、検出回路90の出力信号VCOMPを反転してAND回路52に供給する。AND回路52は、検出回路90の出力信号VCOMPがローレベルに非活性化されてインバーター53の出力信号がハイレベルである場合に、RSフリップフロップ51の出力信号を第2の制御信号GATEとして出力し、検出回路90の出力信号VCOMPがハイレベルに活性化されてインバーター53の出力信号がローレベルである場合に、第2の制御信号GATEを活性化状態に維持する。
The
<動作例>
本発明の第6の実施形態に係る発光制御回路の動作例について、図17〜図19を参照しながら説明する。図19は、図17に示す発光制御回路の動作例を説明するための波形図である。図19には、デジタル調光信号のオンデューティー比(第1の制御信号DDRVのオンデューティー比)が所定の値未満である場合が示されている。
<Operation example>
An operation example of the light emission control circuit according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 17 to 19. FIG. 19 is a waveform diagram for describing an operation example of the light emission control circuit shown in FIG. FIG. 19 shows the case where the on-duty ratio of the digital dimming signal (the on-duty ratio of the first control signal DDRV) is less than a predetermined value.
デジタル調光信号DCSがハイレベルに活性化されると、第1の制御信号DDRVがローレベルに活性化されてトランジスターQP1がオン状態となり、発光素子110に電流ILDが流れる。それにより、検出電位VLDが閾値よりも上昇して、発光素子110の両端間の電位差が所定の値よりも小さくなると、検出回路90の出力信号VCOMPがローレベルに非活性化される。
When the digital dimming signal DCS is activated to the high level, the first control signal DDRV is activated to the low level, the transistor QP1 is turned on, and the current ILD flows to the
AND回路52は、検出回路90の出力信号VCOMPがローレベルに非活性化されると、RSフリップフロップ51の出力信号を第2の制御信号GATEとして出力する。それにより、スイッチング制御回路50cは、発光素子110の両端間の電位差が所定の値よりも小さい場合に、トランジスターQN1をオン状態とするために第2の制御信号GATEを少なくとも一部の期間において活性化する。
When the output signal VCOMP of the
第2の制御信号GATEがハイレベルに活性化されると、トランジスターQN1がオン状態となって、インダクターL1に電流ILが流れる。インダクターL1に流れる電流ILは、時間と共に徐々に増加する。図19に示す期間においては、インダクターL1に流れる電流ILが小さいので、コンパレーター75から出力されるリセット信号RSTがローレベルになっている。
When the second control signal GATE is activated to a high level, the transistor QN1 is turned on, and the current IL flows to the inductor L1. The current IL flowing through the inductor L1 gradually increases with time. During the period shown in FIG. 19, since the current IL flowing through the inductor L1 is small, the reset signal RST output from the
その後、デジタル調光信号DCSがローレベルに非活性化されると、第1の制御信号DDRVがハイレベルに非活性化されてトランジスターQP1がオフ状態となり、発光素子110の電流ILDが停止する。それにより、発光素子110からインダクターL1に電流が供給されなくなるので、検出電位VLDが徐々に下降する。検出電位VLDが閾値よりも低下して、発光素子110の両端間の電位差が所定の値よりも大きくなると、検出回路90の出力信号VCOMPがハイレベルに活性化される。
Thereafter, when the digital dimming signal DCS is inactivated to the low level, the first control signal DDRV is inactivated to the high level, the transistor QP1 is turned off, and the current ILD of the
AND回路52は、検出回路90の出力信号VCOMPがハイレベルに活性化されると、出力信号をローレベルに非活性化する。それにより、スイッチング制御回路50cは、発光素子110の両端間の電位差が所定の値よりも大きい場合に、トランジスターQN1をオフ状態とするために第2の制御信号GATEを非活性化状態に維持する。
When the output signal VCOMP of the
第2の制御信号GATEがローレベルに非活性化されると、トランジスターQN1がオフ状態となって、インダクターL1に流れる電流ILが減少し、検出電位VLDの下降が停止する。このようにして、スイッチング制御回路50cは、発光素子110の両端間の電位差が所定の値に近付くように、第2の制御信号GATEの活性化及び非活性化を調整する。
When the second control signal GATE is inactivated to a low level, the transistor QN1 is turned off, the current IL flowing through the inductor L1 decreases, and the fall of the detection potential VLD is stopped. Thus, the switching
図19には示されていないが、デジタル調光信号DCSのオンデューティー比が所定の値以上の場合には、検出回路90の出力信号VCOMPが活性化されるよりも先にリセット信号RSTが活性化されることがある。その場合には、スイッチング制御回路50cが、リセット信号RSTの活性化に同期して第2の制御信号GATEを非活性化する。さらに、スイッチング制御回路50cは、クロック信号CLK及びリセット信号RSTに同期して第2の制御信号GATEの活性化及び非活性化を繰り返すこともある。
Although not shown in FIG. 19, when the on-duty ratio of the digital dimming signal DCS is equal to or more than a predetermined value, the reset signal RST is activated before the output signal VCOMP of the
第6の実施形態によれば、発光素子110の両端間の電位差が所定の値よりも大きい場合に、アナログ調光用の第2の制御信号GATEを非活性化状態に維持することにより、トランジスターQN1がオフ状態に維持される。それにより、アナログ調光とデジタル調光との両方を行う場合に、デジタル調光用の第1の制御信号DDRVが非活性化されてトランジスターQP1がオフ状態となっても、インダクターL1に蓄積されたエネルギーが発光に用いられることなく放出されることを抑制して、電力損失を低減させることが可能となる。
According to the sixth embodiment, when the potential difference between both ends of the
また、発光素子110の両端間の電位差が所定の値よりも小さい場合に、アナログ調光用の第2の制御信号GATEを少なくとも一部の期間において活性化することにより、トランジスターQN1がオン状態となる。それにより、デジタル調光において発光素子110に電流を流す期間が短い場合においても、インダクターL1にエネルギーを補填して、発光素子110に流れる電流がアナログ調光において指示された電流よりも低下することを防止できる。
When the potential difference between both ends of the
<第7の実施形態>
図20は、本発明の第7の実施形態におけるスイッチング制御回路の構成例を示す回路図である。第7の実施形態においては、図17に示す第6の実施形態におけるスイッチング制御回路50cの替わりに、図20に示すスイッチング制御回路50dが用いられる。その他の点に関しては、第7の実施形態は、第6の実施形態と同様でも良い。
Seventh Embodiment
FIG. 20 is a circuit diagram showing a configuration example of a switching control circuit according to a seventh embodiment of the present invention. In the seventh embodiment, a switching
発光制御回路100は、デジタル調光信号DCSのオンデューティー比に関する情報、即ち、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比に関する情報を、外部のマイクロコンピューター等から受信する。それにより、スイッチング制御回路50dは、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比に関する情報に基づいて、第2の制御信号GATEの活性化又は非活性化の条件を設定することができる。
The light
図20に示す例において、スイッチング制御回路50dは、RSフリップフロップ51と、AND回路52と、インバーター53と、OR回路57とを含んでいる。また、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値以上である場合にハイレベルになり、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値未満である場合にローレベルになるモード信号MODが、スイッチング制御回路50dに供給される。
In the example shown in FIG. 20, the switching
例えば、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比に応じて2種類の調光モードが設定される。第1の調光モードにおいては、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が5%以上100%以下であり、第2の調光モードにおいては、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が0%より大きく5%未満である。その場合に、モード信号MODは、第1の調光モードにおいてハイレベルになり、第2の調光モードにおいてローレベルになる。 For example, two types of dimming modes are set according to the on-duty ratio of the first control signal DDRV. In the first dimming mode, the on-duty ratio of the first control signal DDRV is 5% to 100%, and in the second dimming mode, the on-duty ratio of the first control signal DDRV is 0. Greater than% and less than 5%. In that case, the mode signal MOD goes high in the first dimming mode and goes low in the second dimming mode.
RSフリップフロップ51は、リセット信号RSTがローレベルであるときに、クロック信号CLKの立ち上がりに同期してセットされて、出力信号をハイレベルに活性化し、クロック信号CLKがローレベルであるときに、リセット信号RSTの立ち上がりに同期してリセットされて、出力信号をローレベルに非活性化する。
The RS flip-
インバーター53は、モード信号MODを反転して出力信号を生成する。OR回路57は、デジタル調光信号DCSとインバーター53の出力信号との論理和を求めることにより、出力信号を生成する。AND回路52は、RSフリップフロップ51の出力信号とOR回路57の出力信号との論理積を求めることにより、出力信号を生成する。
The
第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値以上である場合には、モード信号MODがハイレベルとなり、インバーター53の出力信号がローレベルとなって、OR回路57が、デジタル調光信号DCSをAND回路52の一方の入力端子に供給する。AND回路52は、デジタル調光信号DCSがハイレベルに活性化されると、RSフリップフロップ51の出力信号を第2の制御信号GATEとして出力し、デジタル調光信号DCSがローレベルに非活性化されると、出力信号をローレベルに非活性化する。
When the on-duty ratio of the first control signal DDRV is equal to or higher than a predetermined value, the mode signal MOD becomes high level, the output signal of the
それにより、スイッチング制御回路50dは、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値以上である場合に、第1の制御信号DDRVが活性化されている期間においてトランジスターQN1をオン状態又はオフ状態とするために第2の制御信号GATEを活性化又は非活性化すると共に、第1の制御信号DDRVが非活性化されている期間において第2の制御信号GATEを非活性化状態に維持する。
Thereby, the switching
一方、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値未満である場合には、モード信号MODがローレベルとなり、インバーター53の出力信号がハイレベルとなって、OR回路57が、ハイレベルの信号をAND回路52の一方の入力端子に供給する。AND回路52は、RSフリップフロップ51の出力信号を第2の制御信号GATEとして出力する。
On the other hand, when the on-duty ratio of the first control signal DDRV is less than the predetermined value, the mode signal MOD goes low, the output signal of the
それにより、スイッチング制御回路50dは、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値未満である場合に、第1の制御信号DDRVと非同期で第2の制御信号GATEを活性化又は非活性化する。トランジスターQN1は、第2の制御信号GATEが活性化されているときにオン状態となり、第2の制御信号GATEが非活性化されているときにオフ状態となる。
Thereby, the switching
第7の実施形態によれば、デジタル調光用の第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値以上である場合に、第1の制御信号DDRVが非活性化されている期間においてアナログ調光用の第2の制御信号GATEを非活性化状態に維持することにより、トランジスターQN1がオフ状態に維持される。それにより、アナログ調光とデジタル調光との両方を行う場合に、インダクターL1に蓄積されたエネルギーが発光に用いられることなく放出されることを抑制して、電力損失を低減させることが可能となる。 According to the seventh embodiment, when the on-duty ratio of the first control signal DDRV for digital dimming is equal to or more than a predetermined value, the analog is generated during the period in which the first control signal DDRV is inactivated. By maintaining the second dimming control signal GATE in the inactive state, the transistor QN1 is maintained in the OFF state. Thereby, when performing both analog light control and digital light control, it is possible to reduce the power loss by suppressing the energy stored in the inductor L1 from being released without being used for light emission Become.
また、デジタル調光用の第1の制御信号DDRVのオンデューティー比が所定の値未満である場合に、第1の制御信号DDRVと非同期でアナログ調光用の第2の制御信号GATEを活性化又は非活性化することにより、トランジスターQN1が第1の制御信号DDRVと非同期でオン状態又はオフ状態となる。それにより、デジタル調光において発光素子110に電流を流す期間が短い場合においても、インダクターL1にエネルギーを補填して、発光素子110に流れる電流がアナログ調光において指示された電流よりも低下することを防止できる。
In addition, when the on-duty ratio of the first control signal DDRV for digital dimming is less than a predetermined value, the second control signal GATE for analog dimming is activated asynchronously with the first control signal DDRV. Alternatively, the transistor QN1 is turned on or off asynchronously with the first control signal DDRV by inactivation. Thus, even when the period during which current flows through the
<第8の実施形態>
以上説明した光源装置において、第1のスイッチング素子として、PチャネルMOSトランジスターQP1の替りにNチャネルMOSトランジスターを用いることも可能である。以下においては、一例として、図1に示す光源装置において第1のスイッチング素子としてNチャネルMOSトランジスターを用いる場合について説明する。
Eighth Embodiment
In the light source device described above, it is also possible to use an N-channel MOS transistor as a first switching element instead of the P-channel MOS transistor QP1. In the following, as an example, the case where an N-channel MOS transistor is used as the first switching element in the light source device shown in FIG. 1 will be described.
図21は、本発明の第8の実施形態に係る発光制御回路を備える光源装置の構成例を示す回路図である。図21に示すように、この光源装置においては、第1のスイッチング素子としてNチャネルMOSトランジスターQN5が用いられ、ダイオードD2及びD3と、ツェナーダイオードD4と、抵抗R11と、キャパシターC6及びC7とが追加されている。 FIG. 21 is a circuit diagram showing a configuration example of a light source device provided with a light emission control circuit according to an eighth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 21, in this light source device, an N channel MOS transistor QN5 is used as a first switching element, and diodes D2 and D3, a Zener diode D4, a resistor R11, and capacitors C6 and C7 are added. It is done.
トランジスターQN5は、発光素子110に接続されたドレインと、インダクターL1の一端に接続されたソースと、第1の制御信号DDRVが印加されるゲートとを有している。駆動回路30aは、デジタル調光信号DCSに従って、トランジスターQN5をオン状態とするために第1の制御信号DDRVをハイレベルに活性化し、トランジスターQN5をオフ状態とするために第1の制御信号DDRVをローレベルに非活性化する。
The transistor QN5 has a drain connected to the
図23、図24は、図21の光源装置の動作を説明する図である。図23に示すように、第1の制御信号DDRV及び第2の制御信号GATEは、ローレベル(例えば、0V)とハイレベル(例えば、7.5V)との間で遷移する。第1の制御信号DDRVがハイレベルに活性化されると、駆動回路30aからキャパシターC6を介してトランジスターQN5のゲートに電流が流れ、トランジスターQN5のゲート・ソース間電圧が上昇して、トランジスターQN5がオン状態となる。ツェナーダイオードD4は、トランジスターQN5のゲート・ソース間電圧が所定の電圧(例えば、7.5V)を超えないようにクランプする。
23 and 24 are diagrams for explaining the operation of the light source device of FIG. As shown in FIG. 23, the first control signal DDRV and the second control signal GATE transition between a low level (for example, 0 V) and a high level (for example, 7.5 V). When the first control signal DDRV is activated to a high level, a current flows from the
図21に示すように、トランジスターQN5のゲートとソースの間に抵抗R11が設けられている。抵抗R11が設けられる理由については後述する。図23に示すように、第1の制御信号DDRVがローレベルからハイレベルに遷移したとき、トランジスターQN5のゲート−ソース間電圧が上昇する。デジタル調光において、第1の制御信号DDRVのデューティーが大きい場合には、第1の制御信号DDRVがハイレベルとなっている期間が長くなる。このとき、抵抗R11によってトランジスターQN5のゲート−ソース間電圧が徐々に低下していく。第3の制御信号GATE’は、トランジスターQN5のゲート−ソース間電圧を維持するために用いられる。即ち、図23に示すように、第1の制御信号DDRVが活性化状態に維持されている期間において、第3の制御信号GATE'がローレベルとハイレベルとの間で遷移する。それにより、キャパシターC7とダイオードD2及びD3とが整流動作を行うので、トランジスターQN5のゲート・ソース間電圧が閾値電圧以上に維持される。即ち、第3の制御信号GATE’の出力端子とダイオードD3のアノード端子との間にキャパシターC7が設けられている。第3の制御信号GATE’がローレベルのとき、ダイオードD2によって、ダイオードD3のアノード端子は、ほぼトランジスターQN5のソース電圧になっている。第3の制御信号GATE’がローレベルからハイレベルに遷移したとき、ダイオードD3のアノード端子の電圧が上昇する。これにより、ダイオードD3のカソード端子に接続されたトランジスターQN5のゲートの電圧が上昇する。このようにして、第1の制御信号DDRVがハイレベルの期間において、第3の制御信号GATE’によりトランジスターQN5のゲート−ソース間電圧を維持できる。 As shown in FIG. 21, a resistor R11 is provided between the gate and the source of the transistor QN5. The reason why the resistor R11 is provided will be described later. As shown in FIG. 23, when the first control signal DDRV transitions from low level to high level, the gate-source voltage of the transistor QN5 rises. In digital dimming, when the duty of the first control signal DDRV is large, the period in which the first control signal DDRV is at the high level becomes long. At this time, the gate-source voltage of the transistor QN5 gradually decreases due to the resistor R11. The third control signal GATE 'is used to maintain the gate-source voltage of the transistor QN5. That is, as shown in FIG. 23, while the first control signal DDRV is maintained in the activated state, the third control signal GATE 'transitions between the low level and the high level. As a result, the capacitor C7 and the diodes D2 and D3 perform a rectifying operation, and the gate-source voltage of the transistor QN5 is maintained above the threshold voltage. That is, the capacitor C7 is provided between the output terminal of the third control signal GATE 'and the anode terminal of the diode D3. When the third control signal GATE 'is at a low level, the anode terminal of the diode D3 is substantially at the source voltage of the transistor QN5 by the diode D2. When the third control signal GATE 'transitions from low level to high level, the voltage at the anode terminal of the diode D3 rises. As a result, the voltage at the gate of the transistor QN5 connected to the cathode terminal of the diode D3 is increased. Thus, while the first control signal DDRV is at a high level, the gate-source voltage of the transistor QN5 can be maintained by the third control signal GATE '.
第1の制御信号DDRVがローレベルに非活性化されると、トランジスターQN5のソースからダイオードD2及びD3とキャパシターC6とを介して駆動回路30aに電流が流れ、トランジスターQN5のゲート・ソース間電圧が下降して、トランジスターQN5がオフ状態となる。抵抗R11は、スタンバイ時等において発光装置が発光を長時間停止する場合に、トランジスターQN5のゲート・ソース間電圧を低下させて、トランジスターQN5をオフ状態に維持する。
When the first control signal DDRV is inactivated to a low level, current flows from the source of the transistor QN5 to the
図23に示すように、第1の制御信号DDRVがハイレベルからローレベルに遷移したとき、第3の制御信号GATE’がハイレベルである場合には、第3の制御信号GATE’はローレベルに遷移する。第1の制御信号DDRVがローレベルの期間において第3の制御信号GATE’はローレベルである。第1の制御信号DDRVがローレベルのときに第3の制御信号GATE’がハイレベルになっていると、キャパシターC7及びダイオードD3によってトランジスターQN5がオンになる可能性がある。このため、第1の制御信号DDRVがハイレベルからローレベルに遷移したとき、第3の制御信号GATE’はローレベルに遷移する。 As shown in FIG. 23, when the first control signal DDRV transitions from high level to low level, if the third control signal GATE 'is high level, the third control signal GATE' is low level. Transition to The third control signal GATE 'is at a low level while the first control signal DDRV is at a low level. If the third control signal GATE 'is high when the first control signal DDRV is low, the capacitor C7 and the diode D3 may turn on the transistor QN5. Therefore, when the first control signal DDRV transitions from the high level to the low level, the third control signal GATE 'transitions to the low level.
図24に示すように、デジタル調光において、第1の制御信号DDRVのデューティーが小さい場合には、第1の制御信号DDRVがハイレベルとなっている期間が短くなる。このとき、仮にトランジスターQN5がオフになるタイミングでトランジスターQN1をオフにしたとすると、第1の制御信号DDRVがハイレベルの期間においてのみ、トランジスターQN1がオンになる。トランジスターQN1がオンのときにインダクターL1にエネルギーが蓄積されるので、トランジスターQN1のオン期間が短いとインダクターL1にエネルギーが蓄積されにくくなる。即ち、第1の制御信号DDRVのデューティーが小さい場合において、発光素子110の発光の明るさが、デジタル調光において期待される明るさよりも不足するおそれがある。
As shown in FIG. 24, in the digital light adjustment, when the duty of the first control signal DDRV is small, the period in which the first control signal DDRV is at the high level is shortened. At this time, assuming that the transistor QN1 is turned off at the timing when the transistor QN5 is turned off, the transistor QN1 is turned on only during the high level period of the first control signal DDRV. Since energy is stored in the inductor L1 when the transistor QN1 is on, energy is less likely to be stored in the inductor L1 if the on period of the transistor QN1 is short. That is, when the duty of the first control signal DDRV is small, the brightness of the light emission of the
このため、図24に示すように、第1の制御信号DDRVがハイレベルからローレベルに遷移した後、所定の期間が経過した後に、第2の制御信号GATEがハイレベルからローレベルに遷移する。これにより、トランジスターQN1のオン期間が延長されるので、第1の制御信号DDRVのデューティーが小さい場合であっても、デジタル調光において発光素子110を適切な明るさで発光させることができる。上述したように、第1の制御信号DDRVがハイレベルからローレベルに遷移したとき、第3の制御信号GATE’はローレベルに遷移する。即ち、第3の制御信号GATE’は、第2の制御信号GATEとは異なる信号である。
Therefore, as shown in FIG. 24, the second control signal GATE transitions from high level to low level after a predetermined period elapses after the first control signal DDRV transitions from high level to low level. . As a result, the on period of the transistor QN1 is extended, so that the
図21に示すように、発光制御回路100は、第3の制御信号GATE’を出力する出力回路61を含む。例えば、出力回路61はAND回路である。AND回路は、第1の制御信号DDRVと第2の制御信号GATEとの論理積を求め、その結果を第3の制御信号GATE’として出力する。なお、出力回路61はスイッチング制御回路50に含まれてもよい。また、出力回路61は、第1の制御信号DDRVとスイッチング制御回路50の出力信号とに基づいて、第3の制御信号GATE’を出力してもよい。スイッチング制御回路50の出力信号は、スイッチング制御回路50が駆動回路60に対して出力する信号である。また出力回路61は、デジタル調光信号DCSと第2の制御信号GATEとに基づいて、又は、デジタル調光信号DCSとスイッチング制御回路50の出力信号とに基づいて、第3の制御信号GATE’を出力してもよい。
As shown in FIG. 21, the light
なお、第1の制御信号DDRVの非活性化期間において第2の制御信号GATEが非活性化状態に維持されてもよい場合には、第2の制御信号GATEを第3の制御信号GATE'としても使用することができる。 When the second control signal GATE may be maintained in the inactivated state during the inactivation period of the first control signal DDRV, the second control signal GATE is used as the third control signal GATE ′. Can also be used.
図17に示す第6の実施形態においては、第1の制御信号DDRVの非活性化期間においても第2の制御信号GATEが活性化及び非活性化され得るので、第2の制御信号GATEとは異なる第3の制御信号GATE'が使用される。例えば、デジタル調光信号DCS又は第1の制御信号DDRVと第2の制御信号GATEとの論理積を求めるAND回路をスイッチング制御回路50に設けることによって、第3の制御信号GATE'が生成される。
In the sixth embodiment shown in FIG. 17, since the second control signal GATE can be activated and deactivated even in the inactivation period of the first control signal DDRV, the second control signal GATE A different third control signal GATE 'is used. For example, the third control signal GATE ′ is generated by providing the switching
以上の実施形態によれば、発光制御回路100が、インダクターL1に蓄積されたエネルギーが発光に用いられることなく放出されることを抑制すると共に、デジタル調光において発光素子110に電流を流す期間が短い場合においても発光素子110に流れる電流の低下を防止することにより、電力損失が少なくて明るさを正確に制御できる光源装置を提供することができる。また、発光制御回路100が、外部のマイクロコンピューター等から、第1の制御信号DDRVと、第1の制御信号DDRVのオンデューティー比に応じて調整された第2の制御信号GATEとを受信して、発光制御を行っても良い。
According to the above embodiment, while the light
<投写型映像表示装置>
次に、本発明の一実施形態に係る投写型映像表示装置(ビデオプロジェクター)について説明する。図22は、本発明の一実施形態に係る投写型映像表示装置の構成例を示すブロック図である。投写型映像表示装置200は、外部から電源電圧が供給されると共に、パーソナルコンピューターやビデオプレーヤー等の画像データ供給装置から画像データが供給されて、画像データに基づいてスクリーン(投射面)300に画像を投射する表示装置である。
<Projection type image display device>
Next, a projection type video display (video projector) according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 22 is a block diagram showing a configuration example of a projection type video display according to an embodiment of the present invention. The projection type
図22に示すように、投写型映像表示装置200は、電源回路210と、画像データ処理部220と、制御部230と、光源装置240と、パネル250と、投射光学系260とを含んでいる。光源装置240は、発光制御回路100と、発光素子110とを含んでいる。
As shown in FIG. 22, the
電源回路210は、例えば、外部から供給されるAC100Vの電源電圧に基づいて、ロジック電源電圧を生成して画像データ処理部220及び制御部230等に供給すると共に、DC50V程度の電源電圧を生成して光源装置240の発光制御回路100等に供給する。発光制御回路100は、例えば、DC50V程度の電源電圧に基づいて、DC30V〜40V程度の内部電源電圧を生成する。
The
画像データ処理部220及び制御部230は、例えば、1つ又は複数のマイクロコンピューター等で構成される。画像データ処理部220は、外部から供給される画像データを処理して表示用の画像信号及び同期信号を生成し、画像信号及び同期信号をパネル250に供給することにより、パネル250を駆動して描画を行う。
The image
制御部230は、リモコン又は操作パネル(図示せず)を用いて操作者が行う操作に従って、投写型映像表示装置200の各部を制御する。操作者が調光を指示した場合には、制御部230が、操作者が指示した調光を実施するためのデジタル調光信号DCS及びアナログ調光信号ACSを生成して、光源装置240の発光制御回路100に供給する。
The
光源装置240は、制御部230から供給されるデジタル調光信号DCS及びアナログ調光信号ACSに従う明るさで発光して、パネル250に光を照射する。例えば、発光素子110が青色光を発生する複数のレーザーダイオードを含む場合に、光源装置240は、一部のレーザーダイオードが発生した青色光を受けて黄色光を発生する蛍光体と、波長に従って黄色光から赤色光及び緑色光を分離する分光部とをさらに含んでも良い。その場合には、光源装置240が、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色の光を発生することができる。
The
パネル250は、画像データ処理部220から供給される画像信号及び同期信号に従って、光源装置240から照射される光を変調する。例えば、パネル250は、RGBの3色に対応した3枚の液晶パネルを含んでも良い。各々の液晶パネルは、マトリクス状に配置された複数の画素における光の透過率を変化させることによって画像を形成する。パネル250によって変調された変調光は、投射光学系260に導かれる。
The
投射光学系260は、少なくとも1つのレンズを含んでいる。例えば、パネル250によって変調された変調光をスクリーン300上に投射して結像させるためのレンズ群である投射レンズと、投射レンズの絞りの状態、ズームの状態、又は、シフト位置等を変化させる各種の機構とが、投射光学系260に設けられている。それらの機構は、制御部230によって制御される。投射光学系260が変調光をスクリーン300上に投射することにより、スクリーン300に画像が表示される。本実施形態によれば、電力損失が少なくて明るさを正確に制御できる光源装置240を用いて、投写型映像表示装置の消費電力を低減しながら、投写される画像の輝度を正確に制御することができる。
The projection
本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、当該技術分野において通常の知識を有する者によって、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。例えば、以上説明した実施形態の内から選択された複数の実施形態を組み合わせて実施することも可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications can be made within the technical concept of the present invention by those skilled in the art. For example, it is also possible to combine and implement a plurality of embodiments selected from the embodiments described above.
10…内部レギュレーター、21、22、31…レベルシフター、30、30a、60…駆動回路、32…ドライバーアンプ、40、40a…クロック信号生成回路、41、42…定電流源、43…コンパレーター、44…バッファー回路、45…インバーター、50、50a、50b、50c、50d…スイッチング制御回路、51…RSフリップフロップ、52…AND回路、53…インバーター、54…遅延回路、55、56…スイッチ回路、57…OR回路、58…条件設定回路、59…可変遅延回路、59a…選択回路、61…出力回路、71…スロープ補償回路、72、77…電流センスアンプ、73…オペアンプ、74…スイッチ回路、75、79…コンパレーター、76…サンプルホールド回路、78…選択回路、78a、78b…スイッチ回路、80…インバーター、81…アップダウンカウンター、82…パルス幅延長回路、90…検出回路、91…オペアンプ、92…コンパレーター、93…DAC、94…スイッチ回路、100…発光制御回路、110…発光素子、200…投写型映像表示装置、210…電源回路、220…画像データ処理部、230…制御部、240…光源装置、250…パネル、260…投射光学系、300…スクリーン、QP1〜QP2…PチャネルMOSトランジスター、QN1〜QN5…NチャネルMOSトランジスター、D1〜D3…ダイオード、D4…ツェナーダイオード、L1…インダクター、C1〜C7…キャパシター、R1〜R11…抵抗
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記第1のスイッチング素子をオン状態又はオフ状態とするために第1の制御信号を活性化又は非活性化する駆動回路と、
前記第1の制御信号が活性化されている期間において、第2の制御信号を活性化又は非活性化することで前記第2のスイッチング素子をオン状態又はオフ状態とするスイッチング制御回路と、
を備え、
前記スイッチング制御回路は、
前記第1の制御信号のオンデューティー比が所定の値以上である場合に、前記第1の制御信号が非活性化されている期間において、前記第2の制御信号を非活性化状態に維持し、
前記第1の制御信号のオンデューティー比が前記所定の値未満である場合に、前記第1の制御信号が非活性化されている期間の一部において、前記第2の制御信号を活性化状態に維持する発光制御回路。 A first switching element controlling a current flowing to a light emitting element connected between a first node and one end of the inductor; and a second switching element controlling a current flowing from the other end of the inductor to the second node A light emission control circuit that controls the device and
A driving circuit that activates or deactivates a first control signal to turn on or off the first switching element;
A switching control circuit that turns on or off the second switching element by activating or deactivating a second control signal during a period in which the first control signal is activated;
Equipped with
The switching control circuit is
When the on-duty ratio of the first control signal is equal to or more than a predetermined value, the second control signal is maintained in the inactive state during the period when the first control signal is inactivated ,
When the on-duty ratio of the first control signal is less than the predetermined value, the second control signal is activated in a part of a period in which the first control signal is inactivated. Light emission control circuit to maintain.
前記第1の制御信号のオンデューティー比が前記所定の値未満である場合に、前記第1の制御信号が活性化状態から非活性化状態に遷移してから所定の期間において前記第2の制御信号を活性化状態に維持する、請求項1記載の発光制御回路。 The switching control circuit is
When the on-duty ratio of the first control signal is less than the predetermined value, the second control is performed in a predetermined period after the first control signal transitions from the activated state to the inactivated state. The light emission control circuit according to claim 1, wherein the signal is maintained in an activated state.
前記第1の制御信号のオンデューティー比が前記所定の値未満であり、かつ、前記第1の制御信号が活性化されている期間において前記第2の制御信号が一度も非活性化されていない場合に、前記所定の期間において前記第2の制御信号を活性化状態に維持する、請求項2記載の発光制御回路。 The switching control circuit is
The on-duty ratio of the first control signal is less than the predetermined value, and the second control signal is never inactivated during a period in which the first control signal is activated. The light emission control circuit according to claim 2, wherein the second control signal is maintained in an activated state during the predetermined period.
前記第1の制御信号のオンデューティー比が第1の値の場合に、前記所定の期間を第1の期間に設定し、前記第1の制御信号のオンデューティー比が前記第1の値よりも小さい第2の値の場合に、前記所定の期間を前記第1の期間よりも長い第2の期間に設定する、請求項2又は3記載の発光制御回路。 The switching control circuit is
When the on-duty ratio of the first control signal is a first value, the predetermined period is set to a first period, and the on-duty ratio of the first control signal is higher than the first value. The light emission control circuit according to claim 2 or 3, wherein the predetermined period is set to a second period longer than the first period in the case of a small second value.
前記発光素子に流れる電流に応じて前記所定の期間を調整する、請求項2又は3記載の発光制御回路。 The switching control circuit is
The light emission control circuit according to claim 2, wherein the predetermined period is adjusted in accordance with a current flowing through the light emitting element.
前記第1の制御信号のオンデューティー比が前記所定の値未満である場合において、前記第1の制御信号が活性化されているときに前記発光素子に流れる電流が前記所定の値よりも小さい場合に、前記第1の制御信号が活性化状態から非活性化状態に遷移してから前記第2の制御信号を活性化状態に維持する期間を第1の期間だけ延長し、前記第1の制御信号が活性化されているときに前記発光素子に流れる電流が前記所定の値よりも大きい場合に、前記第1の制御信号が活性化状態から非活性化状態に遷移してから前記第2の制御信号を活性化状態に維持する期間を第2の期間だけ短縮する、請求項1記載の発光制御回路。 The switching control circuit is
When the on-duty ratio of the first control signal is less than the predetermined value, the current flowing through the light emitting element is smaller than the predetermined value when the first control signal is activated. A period during which the second control signal is maintained in the activated state after the transition of the first control signal from the activated state to the inactivated state is extended by the first period, and the first control is performed. When the current flowing through the light emitting element when the signal is activated is larger than the predetermined value, the second control signal transitions from the activated state to the inactivated state. The light emission control circuit according to claim 1, wherein a period for maintaining the control signal in the activated state is shortened by a second period.
前記第1のスイッチング素子をオン状態又はオフ状態とするために第1の制御信号を活性化又は非活性化する駆動回路と、
前記第1の制御信号が活性化されている期間において、前記第2のスイッチング素子をオン状態又はオフ状態とするために第2の制御信号を活性化又は非活性化し、前記第1の制御信号が活性化されているときに前記発光素子に流れる電流が所定の値よりも小さい場合に、前記第1の制御信号が非活性化されている期間の内で前記第2の制御信号の活性化を禁止する期間を短縮し、前記第1の制御信号が活性化されているときに前記発光素子に流れる電流が前記所定の値よりも大きい場合に、前記第1の制御信号が非活性化されている期間の内で前記第2の制御信号の活性化を禁止する期間を延長するスイッチング制御回路と、
を備える発光制御回路。 A first switching element controlling a current flowing to a light emitting element connected between a first node and one end of the inductor; and a second switching element controlling a current flowing from the other end of the inductor to the second node A light emission control circuit that controls the device and
A driving circuit that activates or deactivates a first control signal to turn on or off the first switching element;
In a period in which the first control signal is activated, the second control signal is activated or deactivated to turn on or off the second switching element, and the first control signal is activated. Activation of the second control signal during a period in which the first control signal is inactivated when the current flowing to the light emitting element is smaller than a predetermined value when the second control signal is activated Period is inhibited, and the first control signal is inactivated when the current flowing through the light emitting element is larger than the predetermined value when the first control signal is activated. A switching control circuit which extends a period during which the activation of the second control signal is inhibited within the period
A light emission control circuit comprising:
前記発光素子、前記インダクター、前記第1及び第2のスイッチング素子と、
前記インダクターの一端と前記第1のノードとの間に接続されたキャパシターと、
前記インダクターの他端と前記第1のノードとの間に接続されたダイオードと、
を備え、前記第1及び第2のスイッチング素子がオン状態であるときに、前記発光素子及び前記インダクターに電流が流れて前記インダクターにエネルギーが蓄積され、前記第1のスイッチング素子がオン状態で前記第2のスイッチング素子がオフ状態であるときに、前記インダクターに蓄積されたエネルギーによって前記発光素子及び前記ダイオードに電流が流れ、前記第1のスイッチング素子がオフ状態で前記第2のスイッチング素子がオン状態であるときに、前記キャパシター及び前記インダクターに電流が流れて前記インダクターにエネルギーが蓄積される、光源装置。 The light emission control circuit according to any one of claims 1 to 10.
The light emitting element, the inductor, and the first and second switching elements;
A capacitor connected between one end of the inductor and the first node;
A diode connected between the other end of the inductor and the first node;
When the first and second switching elements are in the on state, current flows through the light emitting element and the inductor, energy is stored in the inductor, and the first switching element is in the on state. When the second switching element is in the off state, the energy stored in the inductor causes a current to flow to the light emitting element and the diode, and the first switching element is in the off state and the second switching element is on. A light source device in which, when in a state, current flows through the capacitor and the inductor to store energy in the inductor.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811156550.7A CN109640433B (en) | 2017-10-05 | 2018-09-30 | Light emission control circuit, light source device, and projection type image display device |
| US16/151,718 US10334694B2 (en) | 2017-10-05 | 2018-10-04 | Light emission control circuit, light source device, and projection type video display apparatus |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017194874 | 2017-10-05 | ||
| JP2017194874 | 2017-10-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019071269A true JP2019071269A (en) | 2019-05-09 |
Family
ID=66441618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018130435A Pending JP2019071269A (en) | 2017-10-05 | 2018-07-10 | Light emission control circuit, light source device, and projection type video display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2019071269A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11632831B2 (en) | 2021-01-25 | 2023-04-18 | Seiko Epson Corporation | Integrated circuit device and light source device |
| US11749684B2 (en) | 2019-07-31 | 2023-09-05 | Seiko Epson Corporation | Circuit device, light source device, and electronic apparatus |
-
2018
- 2018-07-10 JP JP2018130435A patent/JP2019071269A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11749684B2 (en) | 2019-07-31 | 2023-09-05 | Seiko Epson Corporation | Circuit device, light source device, and electronic apparatus |
| US11632831B2 (en) | 2021-01-25 | 2023-04-18 | Seiko Epson Corporation | Integrated circuit device and light source device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108243542B (en) | Light emission control circuit, light source device and projection type image display device | |
| CN109640433B (en) | Light emission control circuit, light source device, and projection type image display device | |
| US10506677B2 (en) | Light source device, projection type display device, and semiconductor device | |
| US8390262B2 (en) | Methods and circuits for LED drivers and for PWM dimming controls | |
| US10101646B2 (en) | Semiconductor device, light emission control circuit, and electronic appliance | |
| US20080278098A1 (en) | Light emitting diode drive circuit | |
| US20110115770A1 (en) | Power supply and display apparatus having the same | |
| US20070210725A1 (en) | LED dimming control technique for increasing the maximum PWM dimming ratio and avoiding LED flicker | |
| US9306554B2 (en) | Semiconductor circuit and semiconductor apparatus | |
| JP6678289B2 (en) | Semiconductor light source driving device and projection type video display device | |
| JP2004147435A (en) | Drive circuit | |
| JP5359648B2 (en) | Light emitting diode drive circuit | |
| JP6805808B2 (en) | Light emission control circuit, light source device, and electronic equipment | |
| JP2019071211A (en) | Light emission control circuit, light source device, and projection type video display device | |
| JP2019071269A (en) | Light emission control circuit, light source device, and projection type video display device | |
| JP6358780B2 (en) | LIGHT EMITTING DEVICE CONTROL CIRCUIT, LIGHT EMITTING DEVICE USING THE SAME, AND ELECTRONIC DEVICE | |
| US9703185B2 (en) | Semiconductor light source driving apparatus and projection video display apparatus | |
| US11437776B2 (en) | Light emission control device, light source device, and projection-type video display apparatus | |
| JP6988515B2 (en) | Light source device, projection type display device, and semiconductor device | |
| JP6319799B2 (en) | Display device and display method | |
| JP6272442B2 (en) | Switching power supply device, semiconductor device, TV | |
| KR20110054391A (en) | Power supply and display device including the same | |
| JP2019054582A (en) | Control circuit, semiconductor light source driving device, and electronic apparatus | |
| JP2020072123A (en) | Semiconductor light source drive device | |
| JP2019129108A (en) | Light source device, projection type display device, and semiconductor device |