恒流驱动电路制造技术

本发明专利技术是一种恒流驱动电路，具备：输出晶体管，驱动负载接通/断开；第一电阻，检测流过所述负载的电流并生成第一电压；第一跨导放大器，输入所述第一电压和第一基准电压，以使所述第一电压与所述第一基准电压一致的方式控制所述输出晶体管；电容器，与所述输出晶体管的输入侧连接；PWM控制晶体管，根据PWM信号使所述输出晶体管导通/截止；快速充电电路，在通过该PWM控制晶体管将所述负载从断开切换为接通时，对所述电容器进行充电，使所述输出晶体管的动作的上升迅速化；以及充电停止电路，包括使通过该快速充电电路进行的充电停止的比较器。

【技术实现步骤摘要】
恒流驱动电路
本专利技术涉及一种适用于LED元件的PWM调光的恒流驱动电路。
技术介绍
在将LED元件用作例如液晶显示装置的背光的情况下，在将其亮度控制为恒定时，进行使流过LED元件的电流恒定的控制。此外，在将LED元件调整为任意亮度的情况下，进行以数百Hz以上的频率控制LED元件接通(ON)/断开(OFF)，使LED元件的点亮/熄灭的时间比发生变化的PWM调光。图6是通过恒流驱动电路实现进行PWM调光的LED驱动电路的图。在图6中，1是电压Vdd的电源端子，2是电压Vss(＝0V)的接地端子，3是输出端子，4是PWM信号的输入端子，5是LED元件。该LED驱动电路通过NMOS晶体管M1导通(ON)而使PMOS晶体管M2导通，输出电流Iout从输出端子3流向LED元件5。该输出电流Iout在电阻R1中被检测为电压Vs1，该电压Vs1输入至gm放大器(跨导放大器)6的同相输入端子。在该gm放大器6的反相输入端子施加有基准电压Vref1，所述基准电压Vref1通过使电流源7的基准电流Iref流过电阻R2而产生。R3是晶体管M2的偏置电阻，R4是晶体管M1的偏置电阻，C1是与晶体管M1的栅极连接的相位补偿用的电容器。当流过电阻R1的输出电流Iout变大时，电压Vs1降低，gm放大器6的同相输入端子的电压降低，当低于基准电压Vref1时，该gm放大器6对电容器C1的电荷进行放电，因此晶体管M1的栅极电压Vg1降低。由此，晶体管M2的栅极电压变高，进行使输出电流Iout变小的负反馈动作。相反地，当流过电阻R1的输出电流Iout变小时，电压Vs1上升，gm放大器6的非反相输入端子的电压上升，当高于基准电压Vref1时，该gm放大器6将电荷充电至电容器C1，晶体管M1的栅极电压Vg1上升。由此，晶体管M2的栅极电压变低，进行使输出电流Iout变大的负反馈动作。通过这样的负反馈动作，流过点亮时的LED元件5的输出电流Iout被控制在与基准电压Vref1对应的恒定值。由于在稳定状态下为，lout×R1＝Iref×R2(1)因此此时的输出电流Iout由下述算式(2)求出。以上是输入端子4的PWM电压Vpwm为“L”的状态且NMOS晶体管M3截止(OFF)时的动作。此后，当PWM电压Vpwm变为“H”时，晶体管M3导通，对电容器C1的电荷进行放电，因此电压Vg1降低，晶体管M1截止。由此晶体管M2也截止，输出电流Iout不再流动，LED元件5熄灭。此后，当输入端子4的PWM电压Vpwm再次变为“L”时，晶体管M3变为截止。然后，当通过gm放大器6的输出电流对电容器C1进行充电，电压Vg1达到晶体管M1的阈值Vth1时，该晶体管M1导通，晶体管M2也导通，输出电流Iout开始流向LED元件5，重新开始点亮。再者，在进行PWM调光的情况下，当点亮LED元件5的时间短时，LED元件5从熄灭状态向点亮状态切换时的上升所需的时间延迟的影响变大。因此，LED元件5无法达到与输入端子4的PWM电压Vpwm的占空比相应的亮度。因此，为了防止上述这样的延迟，在电源端子1与电容器C1之间连接快速充电用的电流源11，通过充电停止用的比较器12对该电流源11进行接通/断开控制。对于该比较器12而言，在反相输入端子输入电压Vs1，在同相端子输入对基准电压Vref1施加了电压Vchg后的电压作为基准电压。在图7中示出图6的LED驱动电路的动作波形图。在PWM电压Vpwm变为“H”，晶体管M3导通，LED元件5熄灭时，输出电流Iout不流过电阻R1，电压Vs1变为电源电压Vdd。因此，通过比较器12将电流源11控制为接通，电流Ichg流动，但该电流Ichg流过导通的晶体管M3。接着，当在时刻t0，PWM电压Vpwm从“H”变化为“L”时，通过之前接通的电流源11的电流Ichg开始电容器C1的快速充电。通过该充电，当在时刻t1电压Vg1超过晶体管M1的阈值Vth(M1)时，晶体管M1导通，晶体管M2也导通，输出电流Iout开始流动。这样通过电流Ichg对电容器C1进行快速充电，由此能促进栅极电压Vg1的上升，能迅速地应对PWM电压Vpwm从“H”向“L”的变化。当晶体管M2导通且输出电流Iout开始增大时，电压Vs1开始降低，因此gm放大器6的输入电压Vin与之相应地降低。然后，随着电压Vs1的降低，当变为“Vs1＜(Vref1+Vchg)”且比较器12反相时，电流源11被控制为断开，由电流Ichg进行的快速充电停止。进行与以上说明的图6中记载的电路的动作相同的动作的电路记载于专利文献1。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-164746号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题再者，通常，为了不在电阻R1产生大功率，需要减小在电阻R2产生的电压，因此充电停止定时容易受比较器12的偏移电压的偏差的影响。由此，例如当快速充电的停止定时延迟而为时刻t2时，如图7所示，发生过冲(overshoot)并且LED元件5的亮度发生变动，相反，当停止定时过早时，恐怕会快速充电不足，启动定时变慢，LED元件5的亮度变得不充分。本专利技术的目的在于提供一种不易受比较器的偏移电压的偏差的影响，且提高快速充电的停止定时的精度的恒流驱动电路。用于解决问题的方案为了实现上述目的，技术方案1的专利技术是一种恒流驱动电路，其具备：输出晶体管驱动负载接通/断开；晶体管，驱动所述输出晶体管；第一电阻，检测流过所述负载的电流并生成第一电压；第一gm放大器，输入所述第一电压和第一基准电压，以使所述第一电压与所述第一基准电压一致的方式控制所述输出晶体管；电容器，与驱动所述输出晶体管的晶体管的输入侧连接；PWM控制晶体管，根据PWM信号使所述输出晶体管导通/截止；快速充电电路，在通过该PWM控制晶体管将所述负载从断开切换为接通时，对所述电容器进行充电，使所述输出晶体管的动作的上升迅速化；以及充电停止电路，包括使通过该快速充电电路进行的充电停止的比较器，所述恒流驱动电路的特征在于，具备连接于所述第一gm放大器的输出侧与所述电容器之间的第二电阻，所述充电停止电路具备比较电压，并且根据该比较电压与在所述第二电阻产生的第二电压的比较结果使通过所述快速充电电路进行的充电停止。技术方案2的专利技术的特征在于，在技术方案1所述的恒流驱动电路中，所述充电停止电路具备与所述第一gm放大器形成于相同半导体基板上的第二gm放大器，利用所述第二gm放大器的输出电流生成所述比较电压，所述第一gm放大器具有第一晶体管、第三电阻，所述第二gm放大器具有第二晶体管、第四电阻，所述第一晶体管和所述第二晶体管具有相同的特性，所述第三电阻和所述第四电阻具有相同的特性。技术方案3的专利技术的特征在于，在技术方案2所述的恒流驱动电路中，所述第二gm放大器输入用于生成所述比较电压的第二基准电压。技术方案4的专利技术的特征在于，在技术方案3所述的恒流驱动电路中，将所述第一基准电压与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种恒流驱动电路，具备：/n输出晶体管，驱动负载接通/断开；/n晶体管，驱动所述输出晶体管；/n第一电阻，检测流过所述负载的电流并生成第一电压；/n第一跨导放大器，输入所述第一电压和第一基准电压，以使所述第一电压与所述第一基准电压一致的方式控制所述输出晶体管；/n电容器，与驱动所述输出晶体管的晶体管的输入侧连接；/nPWM控制晶体管，根据PWM信号使所述输出晶体管导通/截止；/n快速充电电路，在通过该PWM控制晶体管将所述负载从断开切换为接通时，对所述电容器进行充电，使所述输出晶体管的动作的上升迅速化；/n充电停止电路，包括使该快速充电电路进行的充电停止的比较器；以及/n第二电阻，连接于所述第一跨导放大器的输出侧与所述电容器之间，/n所述充电停止电路具备比较电压，并且根据该比较电压与在所述第二电阻产生的第二电压的比较结果使通过所述快速充电电路进行的充电停止。/n

【技术特征摘要】
20180608 JP 2018-1099331.一种恒流驱动电路，具备：
输出晶体管，驱动负载接通/断开；
晶体管，驱动所述输出晶体管；
第一电阻，检测流过所述负载的电流并生成第一电压；
第一跨导放大器，输入所述第一电压和第一基准电压，以使所述第一电压与所述第一基准电压一致的方式控制所述输出晶体管；
电容器，与驱动所述输出晶体管的晶体管的输入侧连接；
PWM控制晶体管，根据PWM信号使所述输出晶体管导通/截止；
快速充电电路，在通过该PWM控制晶体管将所述负载从断开切换为接通时，对所述电容器进行充电，使所述输出晶体管的动作的上升迅速化；
充电停止电路，包括使该快速充电电路进行的充电停止的比较器；以及
第二电阻，连接于所述第一跨导放大器的输出侧与所述电容器之间，
所述充电停止电路具备比较电压，并且根据该比较电压与在所述第二电阻产生的第二电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫岛一之，榎本光浩，
申请(专利权)人：新日本无线株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP