專(zhuān)利名稱(chēng)：驅(qū)動(dòng)裝置、平滑電路、dc/dc變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及進(jìn)行負(fù)載(發(fā)光二極管等)的驅(qū)動(dòng)控制的驅(qū)動(dòng)裝置，還涉 及采用與負(fù)載并聯(lián)連接的輸出電容器來(lái)對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行平滑化的平滑電 路、將輸入電壓變換為期望的輸出電壓并對(duì)負(fù)載供給的DC/DC變換器。
背景技術(shù)：
目前作為L(zhǎng)CD[Liquid Crystal Display]面板(例如汽車(chē)導(dǎo)航(力一于匕') 監(jiān)控)的背光光源，主要采用冷陰極管熒光燈(CCFL[Cold Cathode Fluorescent Lamp]),但由于輕薄性、耐振動(dòng)沖擊性、大亮度調(diào)整范圍、節(jié) 電、高壽命、低驅(qū)動(dòng)電壓、無(wú)Hg等的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)白色LED[Light Emitting Diode]逐漸實(shí)用化，關(guān)于進(jìn)行該驅(qū)動(dòng)控制的LED驅(qū)動(dòng)裝置(所謂LED驅(qū) 動(dòng)器)也公開(kāi)/提出了各種技術(shù)(例如，參照特幵2007-13183號(hào)公報(bào)(以
下稱(chēng)作專(zhuān)利文獻(xiàn)l))。
隨著這種背光光源的LED化，驅(qū)動(dòng)其的LED驅(qū)動(dòng)器中，有進(jìn)一步延
長(zhǎng)電池壽命，并且使畫(huà)面變暗來(lái)降低耗電的要求，為了實(shí)現(xiàn)該要求，在 LED驅(qū)動(dòng)裝置中，要求在低亮度范圍內(nèi)高精度地控制LED亮度的能力。
另外，關(guān)于驅(qū)動(dòng)LED以外的負(fù)載的驅(qū)動(dòng)裝置，也與上述同樣，要求 在低驅(qū)動(dòng)范圍內(nèi)高精度地控制負(fù)載的能力。
此外，在將輸入電壓變換為期望的輸出電壓并對(duì)負(fù)載供給的DC/DC 變換器中，在對(duì)作為該輸入平滑機(jī)構(gòu)的輸入旁路電容器或作為其的輸出平 滑機(jī)構(gòu)的輸出電容器施加電壓變動(dòng)的情況下，由于元件的伸縮而基板搖動(dòng) 會(huì)產(chǎn)生聲響。尤其輸入旁路電容器或輸出電容器的電容值較大時(shí)，其元件 大小變大，容易產(chǎn)生聲響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述問(wèn)題提出的，其第l目的在于提供一種能在低驅(qū)
動(dòng)范圍內(nèi)高精度地控制負(fù)載的驅(qū)動(dòng)裝置。此外，本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題，其 第2目的在于，采用能夠減小輸出電容器的聲響的平滑電路以及采用該平 滑電路的驅(qū)動(dòng)裝置。此外，本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題，其第3目的在于提供一 種能夠降低輸入旁路電容器的聲響的DC/DC變換器及采用該變換器的驅(qū) 動(dòng)裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述第l目的，本發(fā)明相關(guān)的驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成為具有負(fù)載驅(qū) 動(dòng)部，其以PWM驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)負(fù)載；軟起動(dòng)功能部，其用于實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng) 功能；和軟起動(dòng)無(wú)效部，其在裝置的起動(dòng)時(shí)，對(duì)自PWM信號(hào)被接通開(kāi)始 的經(jīng)過(guò)時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，在該計(jì)時(shí)值達(dá)到規(guī)定值時(shí)，使以后的軟起動(dòng)功能無(wú)效。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述第2目的，本發(fā)明相關(guān)的平滑電路構(gòu)成為具有輸 出電容器，其與負(fù)載并聯(lián)連接，并將交流信號(hào)平滑化，其中，上述輸出電 容器為并聯(lián)連接多個(gè)電容器的元件。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述第3目的，本發(fā)明相關(guān)的DC/DC變換器具有以 下部分輸入旁路電容器，其被連接在輸入電壓的施加端與接地端之間， 并對(duì)上述輸入電壓平滑化；和電壓變換部，其將由上述輸入旁路電容器平 滑化的輸入電壓變換為期望的輸出電壓并對(duì)負(fù)載供給，其中，上述輸入旁 路電容器為多個(gè)電容器被并聯(lián)連接的元件。
另外，關(guān)于本發(fā)明的其他特征、要素、步驟、優(yōu)點(diǎn)以及特性，以下繼 續(xù)通過(guò)最佳的方式的詳細(xì)的說(shuō)明和與此相關(guān)的添加附圖來(lái)進(jìn)一步明確。
圖1為表示本發(fā)明相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的一實(shí)施方式的模塊圖。 圖2為表示外部端子的管腳號(hào)、端子名、輸入/輸出的區(qū)分、功能以及
端子等效電路圖的分組區(qū)分的對(duì)應(yīng)表。
圖3為外部端子的輸入輸出等效電路圖(分組A G)。
圖4為表示10燈X6并聯(lián)、LED電流20[mA]、起動(dòng)電流8.8[nA]設(shè)定
時(shí)的電流驅(qū)動(dòng)器PWM應(yīng)用的圖。
圖5為表示10燈X4并聯(lián)、LED電流20[mA]、起動(dòng)電流6[^A]設(shè)定
時(shí)的電流驅(qū)動(dòng)器PWM應(yīng)用的圖。
圖6為表示10燈X6并聯(lián)、LED電流20[mA]設(shè)定時(shí)的功率控制PWM
應(yīng)用的圖。
圖7為表示內(nèi)部REG不使用時(shí)或者在5[V]以下驅(qū)動(dòng)時(shí)的應(yīng)用的圖。
圖8為表示半導(dǎo)體裝置10的電特性的表。
圖9為用于進(jìn)行FAILSEL端子的動(dòng)作說(shuō)明的圖。
圖10為用于說(shuō)明FAIL SEL端子為高電平時(shí)的滅燈控制的圖。
圖ll為控制信號(hào)的時(shí)序圖。
圖12為用于說(shuō)明控制信號(hào)線的電流限制的圖。
圖13為表示RSTV-5[V]時(shí)的消耗電流例的表。
圖14為用于說(shuō)明起動(dòng)控制與LED電流的選擇控制的邏輯值表。
圖15為表示在PWMPOW端子的PWM控制時(shí)通過(guò)設(shè)PWMPOW端
子為低電平來(lái)進(jìn)行滅燈控制的樣子的時(shí)序圖。
圖16為表示在PWMPOW端子的PWM控制時(shí)通過(guò)設(shè)RSTB端子為
低電平來(lái)進(jìn)行滅燈控制的樣子的時(shí)序圖。
圖17為表示起動(dòng)電流的截止定時(shí)(offtiming)的時(shí)序圖。
圖18為表示在PWMDRV端子的PWM控制時(shí)通過(guò)設(shè)PWMDRV端子為低電平來(lái)進(jìn)行滅燈控制的樣子的時(shí)序圖。
圖19為表示在PWMDRV端子的PWM控制時(shí)通過(guò)將RSTB端子設(shè)為
低電平來(lái)進(jìn)行滅燈控制的樣子的時(shí)序圖。
圖20為表示電流驅(qū)動(dòng)器PWM調(diào)光與功率控制PWM調(diào)光的特征的圖。
圖21為表示電源分離時(shí)的應(yīng)用的圖。 圖22為表示半導(dǎo)體裝置10的布局(layout)的圖。 圖23為表示實(shí)際的布局圖案(表面)的一例的圖。 圖24為表示實(shí)際的布局圖案(背面)的一例的圖。 圖25為用于說(shuō)明輸出電容器C2的聲響的模式圖。 圖26為表示輸出電容器C2的一配設(shè)例的圖。 圖27為表示輸出電容器C2的一配設(shè)例的圖。 圖28為表示輸出電容器C2的一配設(shè)例的圖。 圖29為表示REG部101的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模塊圖。
圖30為用于對(duì)LED的亮度調(diào)整特性與冷陰極熒光管(CCFL)的亮 度調(diào)整特性進(jìn)行比較的圖。
圖31為表示LED的亮度特性的一例的圖。
圖32為表示PWM亮度調(diào)整的一例的圖。
圖33為用于說(shuō)明PWM亮度調(diào)整的課題的圖。
圖34為用于說(shuō)明在實(shí)現(xiàn)LED電流的起動(dòng)時(shí)間縮短的基礎(chǔ)上應(yīng)解決的 第1問(wèn)題點(diǎn)的圖。
圖35為用于說(shuō)明在實(shí)現(xiàn)LED電流的起動(dòng)時(shí)間縮短的基礎(chǔ)上應(yīng)解決的 第2問(wèn)題點(diǎn)的圖。
圖36為表示用于實(shí)現(xiàn)誤差(error)輸出的前值保持的一結(jié)構(gòu)例的模 塊圖。
圖37為用于說(shuō)明誤差輸出的前值保持所引起的LED電流的高速起動(dòng) 的時(shí)序圖。
圖38為表示功率控制調(diào)光時(shí)的LED電流舉動(dòng)的時(shí)序圖。
圖39為表示電流驅(qū)動(dòng)器調(diào)光時(shí)的LED電流舉動(dòng)的時(shí)序圖。
圖40為表示亮度調(diào)整值與LED電流之間的相關(guān)關(guān)系的圖。
圖41為表示亮度調(diào)整值與效率之間的相關(guān)關(guān)系的圖。
圖42為用于說(shuō)明輸出電壓變動(dòng)的抑制效果的圖。
圖43為用于說(shuō)明軟起動(dòng)(softstart)功能的導(dǎo)通/截止控制的圖。
圖44為用于說(shuō)明LED端子檢測(cè)的誤動(dòng)作的圖。
圖45為用于說(shuō)明LED端子檢測(cè)部116的一動(dòng)作例的圖。
圖46為用于實(shí)現(xiàn)LED端子電壓的噪聲對(duì)策的一結(jié)構(gòu)例的模塊圖。
圖47為用于說(shuō)明LED端子電壓的噪聲對(duì)策的圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為表示本發(fā)明相關(guān)的半導(dǎo)體裝置的一實(shí)施方式的模塊圖。 首先，對(duì)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10的概要進(jìn)行描述。 圖1所示的本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10，為集成有最大可升壓到 42.5[V]的PWM[Pulse Width Modulation]方式的DC/DC變換器和最大可驅(qū) 動(dòng)25[mA]的電流驅(qū)動(dòng)器的白色LED驅(qū)動(dòng)器IC。通過(guò)由來(lái)自外部的PWM
信號(hào)來(lái)控制IC的功率控制端子(PWMPOW端子)或者電流驅(qū)動(dòng)器的功
率控制端子(PWMDRV端子)，從而能夠進(jìn)行大范圍且高精度的亮度控制。
此外，采用比精度良好的電流驅(qū)動(dòng)器，在電流驅(qū)動(dòng)器的列間誤差變小，降
低顯示器的亮度不均中最適用。此外，半導(dǎo)體裝置IO為在基板的小型化、 省空間化中具有優(yōu)點(diǎn)的小型封裝。
接下來(lái)，對(duì)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10的特長(zhǎng)進(jìn)行描述。 第1特長(zhǎng)為內(nèi)置有高效率的PMW方式的DC/DC變換器 (fsfl[MHz]、最大效率93[%])這一點(diǎn)。第2特長(zhǎng)為內(nèi)置有高精度及高 匹配(±3%)的電流驅(qū)動(dòng)器(6溝道)這一點(diǎn)。第3特長(zhǎng)為能驅(qū)動(dòng)最大72 燈(42串聯(lián)X6并聯(lián))的白色LED這一點(diǎn)。第4特長(zhǎng)為與大輸入電壓范 圍(2.7 22[V])相對(duì)應(yīng)這一點(diǎn)。第5特長(zhǎng)為內(nèi)置有大量的保護(hù)電路(過(guò) 電壓保護(hù)部、過(guò)電流保護(hù)部、外帶SBD偏離保護(hù)部、溫度保護(hù)部)這一 點(diǎn)。第6特長(zhǎng)為小型封裝(4.0x4.0xl.0[mm])這一點(diǎn)。
另外，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10作為移動(dòng)筆記本PC、攜帶式DVD 播放器、汽車(chē)導(dǎo)航等中搭載的中型LCD面板的背光光源驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)非常適 用。
具有上述特長(zhǎng)的本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10，如圖1所示，集成化下 述部分而構(gòu)成，即內(nèi)部電壓生成部101 (以下稱(chēng)作REG部101)、溫度保 護(hù)部102 (以下稱(chēng)作TSD[Thermal Shut Dwom]部102)、內(nèi)部電壓檢測(cè)部 103、減電壓保護(hù)部104(以下稱(chēng)作UVLO[Under Voltage Lock Out]部104)、 肖特基二極管偏離保護(hù)部105 (以下稱(chēng)作SBD[Shotkey Barrier Diode]偏離 保護(hù)部105)、過(guò)電壓保護(hù)部106 (以下稱(chēng)作OVP[Over Voltage Protection] 部106)、誤差放大器107、 PWM比較器108、軟起動(dòng)部109、振動(dòng)器部 110、傾斜電壓生成部lll、電流檢測(cè)部112、控制邏輯部113、 SR觸發(fā)器 114、驅(qū)動(dòng)器115、 LED端子檢測(cè)部116、 LED端子過(guò)電壓保護(hù)部117、第 1電流(ISETH)設(shè)定部118、第2電流(ISETL)設(shè)定部119、開(kāi)關(guān)120、 逆變器121、開(kāi)關(guān)122、電流驅(qū)動(dòng)器123。
此外，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10作為確立與外部之間的電連接的 機(jī)構(gòu)，具有24個(gè)外部端子(l管腳 24管腳)。
圖2為表示外部端子的管腳號(hào)、端子名、輸入/輸出的區(qū)分、功能及端
子等效電路圖的分組區(qū)分的對(duì)應(yīng)表，圖3為外部端子的輸入輸出等效電路 圖(分組A G)。另外，如圖3所示，在半導(dǎo)體裝置10的外部端子上都 連接有靜電保護(hù)二極管。
接下來(lái)，參照?qǐng)D4 圖7所示的應(yīng)用例，對(duì)外部端子的端子処理進(jìn)行
詳細(xì)的說(shuō)明。
圖4為表示10燈X6并聯(lián)、LED電流20[mA]、起動(dòng)電流8.8[^A]設(shè)定 時(shí)的電流驅(qū)動(dòng)器調(diào)光方式的PWM應(yīng)用的圖。
圖5為表示10燈X4并聯(lián)、LED電流20[mA]、起動(dòng)電流6&A]設(shè)定 時(shí)的電流驅(qū)動(dòng)器PWM調(diào)光方式的應(yīng)用的圖。
圖6為表示10燈X6并聯(lián)、LED電流20[mA]設(shè)定時(shí)的功率控制PWM 調(diào)光方式的應(yīng)用的圖。
圖7為表示內(nèi)部REG不使用時(shí)或在5[V]以下驅(qū)動(dòng)時(shí)的應(yīng)用的圖。
TEST端子(6管腳)為測(cè)試用的外部端子，因此在通常使用時(shí)應(yīng)與 半導(dǎo)體裝置10的GND端子連接(參照?qǐng)D4 圖7)。
N.C.端子(2管腳)沒(méi)有特別指定，但優(yōu)選為開(kāi)路(open)。
VREG端子(22管腳)，在從外部以2.7 5.5[V]驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體裝置10 的情況下，使VBAT端子(24管腳)短路，對(duì)VREG端子施加期望的電 壓即可(參照?qǐng)D7)。
在將FAILSEL端子(19管腳)、PWMDRV端子(11管腳)固定為低 電平時(shí)，使它們分別接地即可(參照?qǐng)D4 圖6)。另一方面，在將FAILSEL 端子、PWMDRV端子固定為高電平的情況下，將它們分別與VREG端子、 或者1.4[V]以上的電源線連接即可(參照?qǐng)D7)。
對(duì)LED1端子U2管腳)、LED2端子(13管腳)、LED3端子(14管 腳)、LED4端子(16管腳)、LED5端子(17管腳)、LED6端子(18管腳) 中不使用的通道(channel)接地即可(參照?qǐng)D5)。
GND端子(3管腳、8管腳、15管腳、20管腳)，在半導(dǎo)體裝置10 的內(nèi)部互相連接，也可與各個(gè)基板的接地線連接(參照?qǐng)D4 圖7)。
另外，在圖4 圖7中所示的任一個(gè)應(yīng)用例中，也優(yōu)選選擇偏壓變動(dòng) 少的電容器作為與半導(dǎo)體裝置IO進(jìn)行外部連接的電容器。
此外，對(duì)圖4、圖5所示的電流驅(qū)動(dòng)器調(diào)光方式與圖6、圖7所示的
功率控制調(diào)光方式，在后面詳細(xì)地說(shuō)明。
圖8為表示由上述結(jié)構(gòu)構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置10的電特性的表。另外，
圖8中所示的電特性不限于特別指定的特性，表示電源電壓VBAT=12[V]、 高電平輸入電壓RSTB=2.5[V]、周?chē)鷾囟萒a:+25[。C]的數(shù)值。
接下來(lái)，參照先前的圖1以及圖4 圖7對(duì)半導(dǎo)體裝置10的升壓 DC/DC變換器詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
首先，對(duì)半導(dǎo)體裝置IO的外部連接，尤其與升壓DC/DC變換器相關(guān) 連的電路要素(N溝道型場(chǎng)效應(yīng)晶體管N1、線圈L1、肖特基二極管D1、 電阻RCS、電容器C1、 C2)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
如圖4 圖7所示，晶體管N1的柵極與SW端子(4管腳)連接。晶 體管Nl的漏極分別與線圈Ll的一端與二極管Dl的陽(yáng)極連接。線圈Ll 的另一端與電池電壓VBAT的施加端連接。二極管Dl的陰極與負(fù)載即 LED列的陽(yáng)極連接。晶體管N1的源極經(jīng)由電阻RCS與接地端連接。電阻 RCS的一端(高電位端)與SENSP端子(5管腳)連接。電阻RCS的另 一端(低電位端)與SENSN端子(7管腳)連接。電容器C1的一端與電 池電壓VBAT的施加端連接。電容器C1的另一端與接地端連接。電容器 C2的一端與二極管Dl的陰極連接。電容器C2的另一端與接地端連接。
接下來(lái)，對(duì)升壓DC/DC變換器的基本動(dòng)作(直流/直流變換動(dòng)作)進(jìn) 行詳細(xì)的說(shuō)明。
晶體管N1為按照SW端子的端子電壓被導(dǎo)通(on) /截止(off)控制
的輸出功率晶體管。
晶體管N1為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，線圈L1中流動(dòng)經(jīng)由晶體管N1朝向接地端 的開(kāi)關(guān)電流，蓄積其電能。另外，在晶體管N1的導(dǎo)通期間中，在電容器 C2中已蓄積電荷的情況下，負(fù)載即LED列中流動(dòng)來(lái)自電容器C2的電流。 此外，此時(shí)，二極管D1的陽(yáng)極電位經(jīng)由晶體管N1下降到大致接地電位， 因此二極管D1處于反向偏置狀態(tài)，不會(huì)從電容器C2朝向晶體管N1流入 電流。
另一方面，晶體管N1處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，通過(guò)線圈L1中產(chǎn)生的反向(逆 起)電壓將在這里蓄積的電能放出。此時(shí)，二極管D1處于正向偏置狀態(tài)， 因此經(jīng)由二極管D1流動(dòng)的電流流入到負(fù)載即LED歹iJ，并且也經(jīng)由電容器
C2流入到接地端，充電電容器C2。通過(guò)反復(fù)進(jìn)行上述的動(dòng)作，在負(fù)載即
LED列中，通過(guò)電容器C2被升壓，并且供給被平滑后的直流輸出。
由此，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10，通過(guò)晶體管N1的導(dǎo)通/截止控制
來(lái)驅(qū)動(dòng)能量?jī)?chǔ)藏元件即線圈Ll，從而作為升壓電池電壓VBAT并生成輸
出電壓VOUT的斬波型升壓電路的一構(gòu)成要素發(fā)揮功能。
接下來(lái)，對(duì)峰值電流(peak current)模式控制方式的輸出反饋控制進(jìn)
行詳細(xì)的說(shuō)明。
誤差放大器107放大對(duì)第1 第6反相輸入端(一)分別施加的LED 端子電壓V1 V6的最低值與輸入到非反相輸入端(+)的規(guī)定的LED控 制電壓VLED之間的差分并生成誤差電壓Verr。即誤差電壓Verr的電壓 電平為輸出電壓VOUT比其目標(biāo)目標(biāo)設(shè)定值越低而越高的電平。
PWM比較器108通過(guò)將施加到第1反相輸入端(一)的誤差電壓Verr 和施加到第2反相輸入端(一)的軟起動(dòng)電壓Vss中的較低一方，與施加 到非反相輸入端(+)的傾斜電壓Vslp (由振動(dòng)器部IIO所生成的三角波 電壓與由電流檢測(cè)部112所生成的電流檢測(cè)電壓(由電阻RCS所生成的 電流檢測(cè)信號(hào))之間的相加電壓)進(jìn)行比較，從而生成與該比較結(jié)果對(duì)應(yīng) 的占空比(duty)的比較信號(hào)。即比較信號(hào)的邏輯為，如果誤差電壓Verr (或者軟起動(dòng)電壓Vss)比傾斜電壓Vslp高，則為低電平，如果低則為高 電平。另外，振動(dòng)器部110中，在生成上述三角波電壓時(shí)，防止分諧波振 動(dòng)。
另外，穩(wěn)定動(dòng)作時(shí)的比較信號(hào)的導(dǎo)通占空比(duty)(單位斯間所占的 晶體管Nl的導(dǎo)通期間的比)按照誤差電壓Verr與傾斜電壓Vslp的相對(duì)的 高低而變動(dòng)。
控制部113為接受上述的比較信號(hào)并生成對(duì)SR觸發(fā)器114的置位信 號(hào)及復(fù)位信號(hào)，進(jìn)行晶體管N1的開(kāi)關(guān)控制的機(jī)構(gòu)。具體地來(lái)說(shuō)，在上述 的比較信號(hào)為低電平的期間中，按照對(duì)晶體管N1的柵極輸出高電平的方 式，相反在比較信號(hào)為高電平的期間，按照對(duì)晶體管N1的柵極輸出低電 平的方式，來(lái)生成置位信號(hào)及復(fù)位信號(hào)。此外，控制部113對(duì)半導(dǎo)體裝置 10中內(nèi)置的各種保護(hù)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，在判斷到產(chǎn)生了某些異常的情況下， 使晶體管N1的開(kāi)關(guān)動(dòng)作迅速停止。
由此，在峰值電流模式'控制方式的DC/DC變換器中，不僅基于LED 端子電壓V1 V6 (進(jìn)而輸出電壓VOUT)的監(jiān)控結(jié)果，還基于晶體管N1 中流動(dòng)的開(kāi)關(guān)電流的監(jiān)控結(jié)果，進(jìn)行晶體管N1的驅(qū)動(dòng)控制。因此，如果 為本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10，則即使誤差電壓Verr不能追蹤急劇的負(fù) 載變動(dòng)，也能按照流過(guò)晶體管N1的開(kāi)關(guān)電流的監(jiān)控結(jié)果來(lái)直接驅(qū)動(dòng)控制 晶體管N1，因此能夠有效地抑制輸出電壓VOUT的變動(dòng)。即如果為本實(shí) 施方式的半導(dǎo)體裝置IO，則不需要將電容器C2大容量化，因此也能夠避 免不需要的成本提高和電容器C2的大型化。
接下來(lái)，對(duì)升壓DC/DC變換器的軟起動(dòng)控制進(jìn)行說(shuō)明。 在半導(dǎo)體裝置IO的起動(dòng)之后，輸出電壓VOUT為零，因此誤差電壓 Verr變得非常大。因此，對(duì)該誤差電壓Verr與傾斜電壓Vslp進(jìn)行比較時(shí)， 比較信號(hào)的占空比變得過(guò)大，作為負(fù)載的LED列和線圈L1中流動(dòng)過(guò)大的 電流。
在此，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置IO構(gòu)成為，將與誤差電壓Verr不同 的軟起動(dòng)電壓Vss輸入到PWM比較器108，在軟起動(dòng)電壓Vss比誤差電 壓Verr低時(shí)，不依賴(lài)于誤差電壓Verr，按照更低的軟起動(dòng)電壓Vss與傾斜 電壓Vslp之間的比較結(jié)果來(lái)決定PWM信號(hào)的占空比。
另外，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10中，軟起動(dòng)電路109，通過(guò)在電容 器中流入規(guī)定的恒定電流，從而成為生成從裝置的起動(dòng)后緩緩地開(kāi)始上升 的軟起動(dòng)電壓Vss的結(jié)構(gòu)。
由此，如果為具備軟起動(dòng)電路109的結(jié)構(gòu)，則能夠防止裝置的起動(dòng)時(shí) 對(duì)負(fù)載和線圈L1的過(guò)大電流。
另外，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10中，RSTB端子(21管腳)從低 電平變?yōu)楦唠娖胶螅琍WMPOW端子(23管腳)從低電平變?yōu)楦唠娖介_(kāi)始 規(guī)定期間(l[ms])內(nèi)軟起動(dòng)功能有效，之后即使PWMPOW端子從低電 平變?yōu)楦唠娖?，軟起?dòng)功能也無(wú)效。此外，PWMPOW端子的高電平區(qū)間 在l[ms]以?xún)?nèi)的情況下，對(duì)PWMPOW端子輸入三次以上脈沖時(shí)，軟起動(dòng) 功能無(wú)效。此外，通過(guò)使RSTB端子從高電平下降到低電平，能夠解除軟 起動(dòng)功能的無(wú)效。對(duì)于這種軟起動(dòng)功能的有效/無(wú)效控制，后面詳細(xì)地說(shuō)明。
接下來(lái)，對(duì)FAILSEL端子(19管腳)進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10具備各種異常保護(hù)部，在發(fā)生了異常狀 態(tài)的情況下，通過(guò)上述的保護(hù)功能使升壓動(dòng)作停止，避免元件的破壞或發(fā)
熱'發(fā)火。此時(shí)，通過(guò)FAILSEL端子能夠選擇上述保護(hù)功能所引起的升壓 動(dòng)作的停止方法。另外，成為控制對(duì)象的保護(hù)功能為過(guò)電壓保護(hù)、SBD偏 離保護(hù)、溫度保護(hù)部、LED端子過(guò)電壓保護(hù)以及過(guò)電流保護(hù)。
圖9為用于進(jìn)行FAILSEL端子的動(dòng)作說(shuō)明的圖。
如圖9的上段所示，在FAILSEL端子為高電平的情況下，在保護(hù)功 能起作用時(shí)，停止升壓動(dòng)作，以后保持該停止?fàn)顟B(tài)。另外，如果RSTB端 子為低電平，則解除上述的停止?fàn)顟B(tài)，重新開(kāi)始升壓動(dòng)作。
另一方面，如圖9的下段所示，在FAILSEL端子為低電平的情況下， 在保護(hù)功能起作用時(shí)，暫時(shí)停止升壓動(dòng)作，但沒(méi)有檢測(cè)到異常時(shí)，再次自 動(dòng)返回到升壓動(dòng)作。即半導(dǎo)體裝置IO沒(méi)有繼續(xù)保持升壓動(dòng)作的停止?fàn)顟B(tài)。
此外，如圖9所示，從接通電源開(kāi)始的規(guī)定的期間(約l[ms])保護(hù) 功能處于無(wú)效。由此，將半導(dǎo)體裝置10的起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的過(guò)渡電流或升 壓不足等誤檢測(cè)為異常狀態(tài)并停止升壓動(dòng)作，能夠防止半導(dǎo)體裝置10處 于起動(dòng)不能。
另外，采用PWMDRV端子來(lái)進(jìn)行LED亮度的PWM調(diào)整的情況下(即 采用電流驅(qū)動(dòng)器調(diào)光方式的情況)下，不能采用FAILSEL端子的異常鎖 存(latch)選擇功能。
此外，采用PWMPOW端子進(jìn)行LED亮度的PWM調(diào)整時(shí)(即采用 功率控制調(diào)光方式時(shí))，LED在10[ms]以上截止時(shí)，不是采用PWMPOW 端子來(lái)設(shè)置截止期間，而優(yōu)選釆用RSTB端子來(lái)設(shè)置截止期間。通過(guò)進(jìn)行 這種控制，在上述的截止期間結(jié)束之后，沒(méi)有意圖的過(guò)電流保護(hù)產(chǎn)生作用， 能夠防止停止升壓動(dòng)作(比較并參照?qǐng)DIO的上段和下段)。
接下來(lái)，對(duì)外帶SBD偏離保護(hù)與過(guò)電壓保護(hù)進(jìn)行說(shuō)明。
半導(dǎo)體裝置10中，內(nèi)置有外帶SBD偏離所引起的過(guò)升壓的保護(hù)功能 部(SBD偏離保護(hù)部105)與過(guò)電壓的保護(hù)功能部(OVP部106)。這種 情況是檢測(cè)VDET端子(l管腳)的端子電壓或者其分壓電壓，按照在異 常時(shí)使晶體管N1停止的方式向控制部113送出異常檢測(cè)信號(hào)的情況。詳 細(xì)情況如后所述。
關(guān)于外帶SBD偏離保護(hù)，DC/DC輸出端(輸出電壓VOUT的引出端) 與二極管D1之伺的連接成為開(kāi)路時(shí)，過(guò)升壓產(chǎn)生而存在線圈L1和晶體管 Nl達(dá)到破壞的可能性。在此，在輸出電壓VOUT處于O.l[V]以下的異常 時(shí)，外帶SBD偏離保護(hù)進(jìn)行工作，通過(guò)使晶體管N1截止，從而防止線圈 Ll或晶體管N1的破壞。此外，半導(dǎo)體裝置10從動(dòng)作狀態(tài)切換到非動(dòng)作 狀態(tài)，在線圈L1不流動(dòng)電流。
另一方面，關(guān)于過(guò)電壓保護(hù)，在DC/DC輸出端與負(fù)載(LED列)的 連接處于開(kāi)路時(shí)，過(guò)升壓產(chǎn)生而對(duì)晶體管Nl或VDET端子施加超過(guò)該絕 對(duì)最大額定的電壓，存在晶體管N1和半導(dǎo)體裝置IO達(dá)到破壞的可能性。 在此，在VDET端子處于規(guī)定的檢測(cè)電壓Vthl以上那樣的異常時(shí)，過(guò)電 壓保護(hù)進(jìn)行動(dòng)作，通過(guò)使晶體管Nl截止，來(lái)防止晶體管Nl和半導(dǎo)體裝 置10的破壞。此時(shí)，半導(dǎo)體裝置10從動(dòng)作狀態(tài)切換到非動(dòng)作狀態(tài)，使輸 出電壓VOUT緩慢降低。并且，輸出電壓VOUT降低到規(guī)定的檢測(cè)電壓 Vth2 (其中Vth2<Vthl)以下時(shí)，輸出電壓VOUT再次升壓直到檢測(cè)電壓， 只要沒(méi)有恢復(fù)應(yīng)用異常，就反復(fù)該動(dòng)作。
接下來(lái)，對(duì)溫度保護(hù)部進(jìn)行說(shuō)明。
在半導(dǎo)體裝置10中，內(nèi)置有溫度保護(hù)功能部(TSD部102)。溫度保 護(hù)在175[t:]以上動(dòng)作，半導(dǎo)體裝置10從動(dòng)作狀態(tài)切換到非動(dòng)作狀態(tài)。非 動(dòng)作狀態(tài)中，與RSTB端子為低電平的情況不同，不進(jìn)行半導(dǎo)體裝置10 的內(nèi)部復(fù)位。即即使溫度保護(hù)功能進(jìn)行工作，與RSTB端子相關(guān)的諸設(shè)定 (軟起動(dòng)功能的有效/無(wú)效設(shè)定、FAILSEL端子的異常鎖存選擇設(shè)定、電 流驅(qū)動(dòng)器123的列數(shù)選擇設(shè)定以及PWMDRV端子為低電平時(shí)的起動(dòng)電流 設(shè)定)也都被保持。
接下來(lái)，對(duì)過(guò)電流保護(hù)進(jìn)行說(shuō)明。
在晶體管Nl的源極與接地端之間連接的電流檢測(cè)用的電阻RCS中流 動(dòng)過(guò)電流，在SENSP端子(5管腳)的端子電壓為檢測(cè)電壓以上時(shí)，過(guò)電 流保護(hù)動(dòng)作，不停止升壓動(dòng)作并降低晶體管N1的導(dǎo)通占空比，防止檢測(cè) 電流以上的過(guò)電流。半導(dǎo)體裝置10的電流檢測(cè)部112檢測(cè)峰值電流，因 此不流動(dòng)過(guò)電流設(shè)定值以上的電流。此外，通過(guò)變更過(guò)電流檢測(cè)用的電阻 RCS，能夠自由地設(shè)定過(guò)電流檢測(cè)值。
接下來(lái)，對(duì)電阻RCS的電阻值的導(dǎo)出方法進(jìn)行說(shuō)明。 電阻RCS的電阻值通過(guò)過(guò)電流檢測(cè)電壓除以過(guò)電流設(shè)定值來(lái)算出。 此時(shí)，在通常動(dòng)作時(shí)基于必要的電流值，決定上述的過(guò)電流設(shè)定值之后，
鑒于過(guò)電流檢測(cè)電壓的偏差，通過(guò)采用其最低值來(lái)導(dǎo)出電阻RCS的電阻 值即可。例如，過(guò)電流檢測(cè)電壓的理想值為100[mV]，最低值為70[mV]， 最高值為130[mV]，在過(guò)電流設(shè)定值為l[A]的情況下，求得電阻RCS的 電阻值為70[mQ] (=70[mV]/l[A])。在設(shè)定這種電阻值的情況下，電流的 偏差幅度為1[A] 1.86[A] (=130[mV]/70[mQ])。
接下來(lái)，對(duì)在通常動(dòng)作時(shí)必要的電流值的估算進(jìn)行說(shuō)明。 半導(dǎo)體裝置10的電流檢測(cè)部112檢測(cè)峰值電流，因此需要根據(jù)半導(dǎo) 體裝置10的使用條件來(lái)估算線圈Ll中流動(dòng)的峰值電流Ipeak。在此，在 為線圈L1的電源電壓VIN、線圈L1的電感值L、開(kāi)關(guān)頻率fsw(最低值 0.8[MHz]、理想值l[MHz]、最高值1.2[MHz])、輸出電壓VOUT、總 計(jì)的LED電流IOUT、效率eff的情況下，線圈Ll的峰值電流Ipeak、線 圈Ll的平均電流lave以及幵關(guān)時(shí)間Ton分別由以下的(la)式、(lb)式、 (lc)式來(lái)表示。
Ipeak=(VIN/L)x(l/fsw)x(l-(VIN/VOUT))…(la)
Iave=(VOUTxIOUT/VIN)/eff…(lb)
Ton = (Iavex (l一VIN/VOUT)x(l/fsw)x(L/VIN)x2)"2 ... (lc)
此外，由電流檢測(cè)部112檢測(cè)的峰值電流是否存在直流疊加而變化， 因此基于下式(2a)以及(2b)來(lái)進(jìn)行判定。
(l — WW/FOLT)x(l//sw)<ro"— 峰值電流=/戸<^/2 + /0^ … (2a) (1 —F7W/KO"r)x(l/々w)>ro" ~>峰值電流-(F7W/丄)xro"… (26)
例女B VIN=6.0[V] 、 L=4.7[|iH] 、 fsw=l[MHz] 、 VOUT=39[V]、 IOUT=80[mA]、 ef，85[。/。]時(shí)，根據(jù)上述的(la)式、(lb)式、(lc)式算 出Ipeak=1.08[A]、 Iave=0.61[A]、 Ton-O,卯[(is]，根據(jù)上述的(2a)式算出 峰值電流=1.15[八]。
另一方面，VIN=12,0[V〗、L=4.7[pH]、 fsw=l[MHz]、 VOUT=39[V]、 IOUT=80[mA]、 eff^85[。/。]時(shí)，根據(jù)上述的(la)式、(lb)式、(lc)式， 算出Ipeak=1.77[A]、 Iave=0.31[A]、 Ton=0.41[ps]，根據(jù)上述的(2b)式算出峰值電流4.05[A]。
其中，將峰值電流設(shè)定為非常大的值時(shí)，輸出超調(diào)產(chǎn)生，最壞的情況 下，由于與半導(dǎo)體裝置10的破壞相關(guān)聯(lián)，因此應(yīng)充分留意。
接下來(lái)，對(duì)應(yīng)用不良時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
動(dòng)作中LED處于一個(gè)或者一列開(kāi)路時(shí)，如果FAILSEL端子為低電平， 則處于開(kāi)路的LED列沒(méi)有點(diǎn)燈，但其他的LED列如通常那樣點(diǎn)燈。此時(shí)， 由于LED端子電壓為O[V]，因此輸出電壓VOUT升壓直到該過(guò)電壓保護(hù) 電壓即44.7[V]為止或者LED端子電壓升壓直到該過(guò)電壓保護(hù)電壓即 11.5[V]或者升壓直到由過(guò)電流極限(limit)限制為止。另一方面，如果 FAILSEL端子為高電平，則LED處于開(kāi)路時(shí)，停止升壓動(dòng)作，所有的LED 被滅燈。
LED有多個(gè)短路時(shí)，如果FAILSEL端子為低電平，則只要LED端子 電壓不會(huì)到該過(guò)電壓保護(hù)電壓即11.5[V]以上，所有的LED就如通常那樣 被點(diǎn)燈。LED端子電壓為11.5[V]以上時(shí)，僅短路的列正常地點(diǎn)燈，其他 的列，LED電流降低而變暗或者滅燈。另一方面，如果FAILSEL端子為 高電平，則LED端子電壓變?yōu)?1.5[V]以上，停止升壓動(dòng)作，所有的LED 被滅燈。
肖特基二極管D1脫開(kāi)時(shí)，不依賴(lài)于FAILSEL端子的電壓電平，所有 的LED不點(diǎn)燈。此外，通過(guò)SBD偏離保護(hù)功能而停止升壓動(dòng)作，因此半 導(dǎo)體裝置10以及晶體管N1不被破壞。
過(guò)電流檢測(cè)用的電阻RCS脫開(kāi)時(shí)，不依賴(lài)于FAILSEL端子的電壓電 平，所有的LED不點(diǎn)燈。這是因?yàn)樵赟ENSP端子與SENSN端子之間放 入100[kQ]的電阻，迅速進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)，而不使LED電流流動(dòng)的緣故。
接下來(lái)，參照?qǐng)D11，對(duì)控制信號(hào)(RSTB信號(hào)、PWMPOW信號(hào)、 PWMDRV信號(hào))的輸入定時(shí)進(jìn)行說(shuō)明。
圖11為控制信號(hào)的時(shí)序圖。
在電源電壓VBAT的上升沒(méi)有結(jié)束的狀態(tài)下，輸入RSTB信號(hào)、 PWMPOW信號(hào)、PWMDRV信號(hào)等的控制信號(hào)時(shí)，應(yīng)留意以下點(diǎn)。
第l，由于電源電壓VBAT超過(guò)2.7[V]，因此優(yōu)選輸入各控制信號(hào)。 第2，由于電源電壓VBAT超過(guò)各控制信號(hào)的高電平電壓(5[V])，因
此優(yōu)選輸入各控制信號(hào)。
第3，在電源電壓VBAT的上升中，對(duì)RSTB信號(hào)、PWMPOW信號(hào) 輸入了高電平的電壓時(shí)，優(yōu)選從電源電壓VBAT的2.7[V]上升到穩(wěn)定電壓 的上升時(shí)間為最低100^s]。
另外，RSTB信號(hào)、PWMPOW信號(hào)、PWMDRV信號(hào)的各控制信號(hào)間
沒(méi)有定時(shí)限制。
此外，各控制信號(hào)的電壓電平處于比電源電壓VBAT高的狀態(tài)時(shí)，經(jīng) 由與各端子內(nèi)部連接的電源電壓VBAT側(cè)的靜電保護(hù)二極管，朝向電源電 壓VBAT的供給線流動(dòng)無(wú)意圖的電流，存在產(chǎn)生誤動(dòng)作或元件破壞的可 能。為了避免這種狀態(tài)，如圖12所示，將lO[kQ]左右的電阻插入到信號(hào) 線，優(yōu)選進(jìn)行電流限制。此外，關(guān)于內(nèi)部的下拉電阻，如圖l所示，優(yōu)先 按各端子適當(dāng)設(shè)置。
接下來(lái)，對(duì)電流驅(qū)動(dòng)器123的列數(shù)選擇方法進(jìn)行說(shuō)明。
在減少電流驅(qū)動(dòng)器123的列數(shù)的情況下，能夠通過(guò)將不要的LED1端 子 LED6端子與接地端連接來(lái)處于未選擇。在采用4列等進(jìn)行使用的情 況下，能夠通過(guò)將不要的2列與接地端連接來(lái)進(jìn)行對(duì)應(yīng)。
另外，作為判定上述的LED端子檢測(cè)部116的電源，在本實(shí)施方式 的半導(dǎo)體裝置10中，采用RSTB端子的端子電壓(5[V])。通過(guò)成為這種 結(jié)構(gòu)，在采用功率控制調(diào)光方式的情況下，即使REG部lOl的動(dòng)作處于 被導(dǎo)通/截止控制的狀況下，LED端子檢測(cè)部116也采用RSTB端子的端 子電壓來(lái)始終保持LED端子的檢測(cè)結(jié)果。
與PWMPOW信號(hào)、PWMDRV信號(hào)的邏輯無(wú)關(guān)，判定LED端子的選 擇，判定為暫時(shí)需要的端子后，以后即使與接地端連接也不判定為不要的 LED列。通過(guò)將RSTB端子設(shè)為O[V]，能夠復(fù)位該信息。另外，通過(guò)將不 要的LED端子與接地端連接処理，由于增加在RSTB端子中流動(dòng)的電源 電流，因此應(yīng)留意與RSTB端子連接的電流容量。圖13為表示RSTV=5[V] 時(shí)的消耗電流例的表。此外，關(guān)于它們的應(yīng)用例，如先前的圖5所示。
接下來(lái)，參照?qǐng)D14對(duì)起動(dòng)控制與LED電流的選擇進(jìn)行說(shuō)明。
半導(dǎo)體裝置10能夠通過(guò)采用RSTB端子來(lái)控制半導(dǎo)體裝置10的功率， 通過(guò)將RSTB端子設(shè)為0.2[V]以下(RSTB-「OJ)，能夠使半導(dǎo)體裝置10
強(qiáng)制地?cái)嚯?power off)。此外，在PWMPOW端子為1.4[V]以上 (PWMPOW= "1")且RSTB端子為2.25[V]以上(RSTB= "1")時(shí)，半 導(dǎo)體裝置10通電(poweron)。
RSTB=PWMPOW= "1"時(shí)，如果PWMDRV: "1"，則選擇第1電流 ISETH作為L(zhǎng)ED電流ILED，如果PWMDRV="0"，則選擇第2電流ISETL 作為L(zhǎng)ED電流。另外，PWMDRV- "0"時(shí)的起動(dòng)電流，在PWMDRV的 第二次上升時(shí)斷開(kāi)(off),在此之后設(shè)定為O[mA]。通過(guò)使RSTB暫時(shí)為 低電平，并切換為高電平，能夠再次流動(dòng)起動(dòng)電流。
即采用電流驅(qū)動(dòng)器調(diào)光方式作為L(zhǎng)ED亮度的調(diào)光方式時(shí)，在將 PWMPOW端子固定為"1"的基礎(chǔ)上，成為通過(guò)"0"/"l"驅(qū)動(dòng)PWMDRV 端子的形式，在采用功率控制調(diào)光方式時(shí)，在將PWMDRV端子周定為"l" 的基礎(chǔ)上，成為以"0" / "1"驅(qū)動(dòng)PWMPOW端子的形式。
接下來(lái)，對(duì)將PWMPOW端子用于LED亮度的PWM控制時(shí)(即采 用功率控制調(diào)光方式時(shí))的起動(dòng)動(dòng)作以及PWM動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
在將PWMPOW端子用于LED亮度的PWM控制時(shí)，在RSTB端子 與PWMDRV端子從低電平上升到高電平之后，對(duì)PWMPOW端子輸入被 PWM驅(qū)動(dòng)的脈沖電壓即可。RSTB端子與PWMDRV端子的電壓施加順序 沒(méi)有制約。
另外，由于與比軟起動(dòng)時(shí)間(l[ms])短的導(dǎo)通(on)時(shí)間的PWM驅(qū) 動(dòng)相對(duì)應(yīng)，因此對(duì)PWMPOW端子輸入三次以上高電平時(shí)，設(shè)軟起動(dòng)功能 為無(wú)效，能進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)。如果一旦軟起動(dòng)功能處于無(wú)效，則到RSTB 端子下降到低電平之前，不解除軟起動(dòng)功能的無(wú)效。
因此，采用PWMPOW端子，將LED控制為點(diǎn)燈一滅燈一點(diǎn)燈的狀 態(tài)時(shí)，在PWMPOW端子處于低電平而滅燈LED后，再次使PWMPOW 端子為高電平來(lái)點(diǎn)燈LED，但此時(shí)不進(jìn)行軟起動(dòng)來(lái)起動(dòng)。其結(jié)果，通過(guò)輸 出電容器C2的放電而線圈LI的峰值電流Ipeak進(jìn)行變化，但如圖15所 示，存在流動(dòng)直到過(guò)電流極限的可能性。
與此相對(duì)，如圖16所示，在通過(guò)將RSTB端子設(shè)為低電平，而滅燈 LED的情況下，再次軟起動(dòng)功能有效，能抑制線圈L1的峰值電流Ipeak。 因此，在滅燈LED的情況下，不是采用PWMPOW端子來(lái)設(shè)置截止(off)期間，而是優(yōu)選釆用RSTB端子來(lái)設(shè)置截止期間。
接下來(lái)，對(duì)將PWMDRV端子用于LED亮度的PWM控制的情況(即 采用電流驅(qū)動(dòng)器調(diào)光方式的情況)的起動(dòng)動(dòng)作以及PWM動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
在將PWMDRV端子用于LED亮度的PWM控制的情況下，在使RSTB 端子和PWMPOW端子從低電平上升到高電平之后，對(duì)PWMDRV端子輸 入被PWM驅(qū)動(dòng)的脈沖電壓即可。對(duì)RSTB端子與PWMPOW端子的電壓 施加順序沒(méi)有制約。
如圖7所示，在RSTB端子與PWMPOW端子從低電平上升到高電 平之后，對(duì)PWMDRV端子不輸入脈沖電壓，能存在輸入低電平電壓的狀 況。這種情況下，假設(shè)電流驅(qū)動(dòng)器123中，PWMDRV端子為低電平的期 間、構(gòu)成沒(méi)有完全引入LED電流ILED時(shí)，DC/DC變換器不能進(jìn)行穩(wěn)定 的升壓動(dòng)作。
應(yīng)避免這種狀態(tài)，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10中，如圖17所示， 在半導(dǎo)體裝置10的起動(dòng)時(shí)，在PWMDRV端子為低電平的期間也從各LED 端子引出規(guī)定的起動(dòng)電流，從而使升壓動(dòng)作穩(wěn)定。另外，上述起動(dòng)電流的 電流值能夠根據(jù)與ISETL端子連接的電阻值(RISETL)而任意地設(shè)定。 因此，在半導(dǎo)體裝置10的起動(dòng)時(shí)，LED電流ILED成為在由第1電流設(shè) 定部118所設(shè)定的第1電流ISETH (例如20[mA])與由第2電流設(shè)定部 119所設(shè)定的第2電流ISETL (例如100OA])之間被PWM驅(qū)動(dòng)的形式。
另一方面，在半導(dǎo)體裝置10正常地起動(dòng)之后，在對(duì)LED亮度進(jìn)行 PWM調(diào)整時(shí)不需要上述的起動(dòng)電流。因此，如圖17所示，在PWMDRV 端子的上升第2次自動(dòng)地將起動(dòng)電流設(shè)定為0[mA]。因此，在半導(dǎo)體裝置 10的穩(wěn)定動(dòng)作時(shí)，LED電流ILED成為在由第1電流設(shè)定部118所設(shè)定的 第1電流ISETH (例如20[mA])與O[mA]之間被PWM驅(qū)動(dòng)的形式。
另外，在圖17的最下段只描述了電流驅(qū)動(dòng)器123中的起動(dòng)電流的舉動(dòng)。
此外，采用PWMDRV端子，將LED控制為點(diǎn)燈一滅燈一點(diǎn)燈的狀 態(tài)時(shí)，在使PWMDRV端子為低電平而滅燈LED后，再次將PWMDRV端 子設(shè)為高電平來(lái)點(diǎn)燈LED，但此時(shí)由于軟起動(dòng)期間結(jié)束，因此不進(jìn)行軟起 動(dòng)來(lái)起動(dòng)。其結(jié)果，通過(guò)輸出電容器C2的放電而線圈Ll的峰值電流Ipeak
發(fā)生變化，但如圖18所示，存在流動(dòng)直到過(guò)電流極限的可能性。
與此相對(duì)，如圖19所示，在通過(guò)將RSTB端子設(shè)為低電平而滅燈LED 的情況下，軟起動(dòng)功能再次有效，能夠抑制線圈L1的峰值電流Ipeak。因 此，在滅燈LED的情況下，不采用PWMDRV端子來(lái)設(shè)置截止期間，而 優(yōu)選采用RSTB端子來(lái)設(shè)置截止期間。
接下來(lái)，對(duì)LED電流ILED的設(shè)定范圍進(jìn)行說(shuō)明。
關(guān)于LED電流ILED，能夠分別設(shè)定通常電流與起動(dòng)電流。通過(guò)與
ISETH端子(9管腳)連接的電阻(RISETH)設(shè)定通常電流，通過(guò)與ISETL
端子(10管腳)連接的電阻(RISETL)設(shè)定起動(dòng)電流。另外，通常電流
以及起動(dòng)電流分別基于以下的(3a)式、Gb)式而算出。
通常電流=480ARiS五77/ ■'. (3a) 起動(dòng)電流=0.6// /5￡71…(36)
此外，通常電流的設(shè)定范圍為10 25[mA]，但起動(dòng)電流的設(shè)定范圍 為截止(off)設(shè)定或者1 100(iiA]為止。通過(guò)將ISETL端子與VREG端 子連接，能將起動(dòng)電流變?yōu)榻刂乖O(shè)定。截止設(shè)定時(shí)的LED電流ILED只成 為漏電流(最大:l[|iA])。
接下來(lái)，對(duì)LED的亮度控制進(jìn)行說(shuō)明。
通過(guò)對(duì)PWMPOW端子或者PWMDRV端子施加PWM脈沖電壓，能 夠?qū)ED的亮度進(jìn)行PWM調(diào)整。即如果為本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10， 則能夠使用兩個(gè)技巧作為L(zhǎng)ED亮度的PWM調(diào)整方法。之一為，通過(guò)采用 電流驅(qū)動(dòng)器12進(jìn)行LED電流ILED的接通(on) /斷幵(off)控制來(lái)調(diào)整 LED亮度的PWM調(diào)光方式(前述的電流驅(qū)動(dòng)器調(diào)光方式)，另一個(gè)為， 通過(guò)進(jìn)行半導(dǎo)體裝置10各部的接通/斷開(kāi)控制，調(diào)整LED亮度的PWM調(diào) 光(前述的功率控制調(diào)光方式)。上述兩種PWM調(diào)光的特征在圖20中表 示。按照用途也可選擇任意的PWM調(diào)整方法。例如如果重視對(duì)電池壽命 有影響的低亮度時(shí)的效率，則也可采用功率控制調(diào)光方式。此外，如果重 視PWM亮度調(diào)整時(shí)的LED電流偏差，則也可采用電流驅(qū)動(dòng)器調(diào)光方式。
電流驅(qū)動(dòng)器調(diào)光方式，如先前的圖4、圖5所示那樣，通過(guò)對(duì)PWMDRV 端子賦予PWM信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在PWMDRV端子的高電平區(qū)間中，如果選 擇由ISETH端子設(shè)定的第1電流ISETH作為L(zhǎng)ED電流ILED,則在低電
平區(qū)間中，LED電流ILED被截止。g卩LED電流ILED的平均值與對(duì) PWMDRV端子供給的PWM信號(hào)的占空比成比例而增加。
該P(yáng)WM調(diào)光方式，由于成為由電流驅(qū)動(dòng)器123進(jìn)行的電流控制，因 此PWM亮度調(diào)整時(shí)的電流偏差減少，能進(jìn)行導(dǎo)通時(shí)間50[jlis](到為PWM 頻率200[Hz]時(shí)的最低占空比1[%])為止的亮度調(diào)整。另外，關(guān)于小于導(dǎo) 通時(shí)間50[(is]和小于截止時(shí)間50[|aS]，由于電流切換時(shí)的影響較大，因此 優(yōu)選沒(méi)有使用于LED的亮度調(diào)整的一方。此外，標(biāo)準(zhǔn)的PWM頻率為 100[Hz] 10[kHz]。此外，如果RSTB端子從高電平降低到低電平，則如 上所述那樣起動(dòng)電流為有效，因此在RSTB端子從低電平上升到高電平之 后，至ljPWM信號(hào)的上升2次為止，在第l電流ISETH與起動(dòng)電流(第2 電流ISETL)之間進(jìn)行PWM驅(qū)動(dòng)。
另一方面，功率控制調(diào)光方式如先前的圖6、圖7所示，通過(guò)對(duì) PWMPOW端子賦予PWM信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在PWMPOW端子的高電平區(qū)間 中，設(shè)定由PWMDRV端子的邏輯選擇的電流作為L(zhǎng)ED電流ILED，在低 電平區(qū)間中，LED電流ILED被截止。即LED電流ILED的平均值與對(duì) PWMPOW端子賦予的PWM信號(hào)的占空比成比例地增加。
該P(yáng)WM調(diào)光方式，在截止時(shí)能夠斷電半導(dǎo)體裝置10，因此能夠抑制 消耗電流，為高效率，能夠進(jìn)行到導(dǎo)通時(shí)間50[ps] (PWM頻率200[Hz] 時(shí)的最低占空比1[%])為止的亮度調(diào)整。另外，關(guān)于小于導(dǎo)通時(shí)間50&s] 和小于截止時(shí)間50[^]，由于通電/斷電時(shí)的影響較大，因此優(yōu)選不使用于 亮度調(diào)整的一方。此外，標(biāo)準(zhǔn)的PWM頻率為100[Hz] l[kHz]。此外，不 能同時(shí)對(duì)RSTB端子與PWMPOW端子進(jìn)行PWM控制。在將RSTB端子 設(shè)定為高電平之后，只由PWMPOW端子進(jìn)行PWM控制即可。
另外，在采用上述的電流驅(qū)動(dòng)器調(diào)光方式、以及功率控制調(diào)光方式中 的任一個(gè)的情況下，優(yōu)選由電阻RISETH設(shè)定的通常電流的電流值設(shè)定為 保證LED的亮度偏差的保證設(shè)定電流值(例如優(yōu)選設(shè)定為20[mA])。通 過(guò)這種結(jié)構(gòu)，由于不使用不能保證LED的亮度偏差的電流區(qū)域，因此在 實(shí)現(xiàn)LED的亮度調(diào)整1[。/。]時(shí)也不需要考慮LED的亮度偏差，不需要LED 的挑選。
接下來(lái)，對(duì)IC電源與線圈電源的分離進(jìn)行說(shuō)明。
半導(dǎo)體裝置10能夠?qū)?duì)內(nèi)部電路的電源和線圈電源分開(kāi)來(lái)動(dòng)作。作 為用途，能夠舉出半導(dǎo)體裝置IO的耗電的減少、超過(guò)半導(dǎo)體裝置10的額
定22[V]的電壓的施加對(duì)應(yīng)等。其應(yīng)用在圖21中表示。在線圈電源中，連 接從適配器等供給的高電壓源(7 28[V])。接下來(lái)，作為半導(dǎo)體裝置10 的電源，連接與線圈電源不同的電源。在對(duì)半導(dǎo)體裝置10的VBAT端子 輸入2.7 5.5[V]的條件下，如圖21所示，也可將VBAT端子和VREG端 子在半導(dǎo)體裝置10的外部短路來(lái)使用。在施加線圈電源的狀態(tài)下，即使 半導(dǎo)體裝置10的電源為O[V]，在使用上也沒(méi)有問(wèn)題。這是因?yàn)榧词箤?導(dǎo)體裝置10的電源設(shè)定為O[V]，也能在半導(dǎo)體裝置10的內(nèi)部配置用于切 斷來(lái)自線圈電源的漏電路徑的斷電用的下拉電阻，切斷漏電路徑的緣故。 此外，線圈電源與半導(dǎo)體裝置IO的電源的上升沒(méi)有順序。
接下來(lái)，參照?qǐng)D22 圖24對(duì)半導(dǎo)體裝置10的布局圖案進(jìn)行說(shuō)明。 圖22為表示半導(dǎo)體裝置10的布局的圖，圖23及圖24為表示實(shí)際的 布局圖案的一例的圖。另外，圖23表示基板表面的布局圖案，圖24表示 基板背面的布局圖案。另外，圖24表示從基板的表面?zhèn)韧高^(guò)背面?zhèn)鹊牟?局圖案的樣子。
為了充分地發(fā)揮半導(dǎo)體裝置10的性能，布局圖案非常地重要。效率 和脈動(dòng)等的特性，隨著布局圖案而較大地變化，因此需要非常留意。
輸入旁路電容器C3優(yōu)選與線圈Ll最近地連接。優(yōu)選從輸入旁路電容 器C3到VBAT端子，以低電阻配線電源線。由此，能夠降低半導(dǎo)體裝置 IO的輸入電壓脈動(dòng)。
REG部101的平滑電容器C4優(yōu)選在VREG端子與GND端子之間最 近地連接。二極管D1優(yōu)選在線圈L1與晶體管N1之間最近地連接。輸出 電容器C2優(yōu)選二極管D1的陰極與輸入旁路電容器C3的一端(GND側(cè)) 之間最近地連接。由此，能夠降低輸出電壓脈動(dòng)。
尤其，優(yōu)選進(jìn)行按照施加脈沖波形的線圈Ll與二極管D1之間的連接 間距離(或者線圈Ll與晶體管N1之間的連接間距離)最優(yōu)先地縮短的方 式的配線的布局。即優(yōu)選按照線圈L1與二極管D1之間的連接間距離比二 極管Dl與輸出電容器C2之間的連接間距離短的方式進(jìn)行連接。另外， 在將二極管D1與晶體管N1內(nèi)置于半導(dǎo)體裝置10的情況下，成為二極管
Dl的陽(yáng)極與晶體管N1的漏極之間的連接節(jié)點(diǎn)以及二極管D1的陰極分別 作為第1、第2外部端子被抽出的形式。此時(shí)，優(yōu)選線圈Ll與第1的外
部端子之間的連接間距離比第2的外部端子與輸出電容器C2之間的連接
間距離短的方式連接。
晶體管N1優(yōu)選與SW端子最近地連接。線圈L1、晶體管N1及電阻 RCS優(yōu)選互相最近且以低電阻配線。對(duì)SENSP端子的配線優(yōu)選從電阻RCS 側(cè)連接，而不是從晶體管N1偵lj。這是因?yàn)閺木w管N1側(cè)配線時(shí)，存在 過(guò)電流值降低的可能性的緣故。
電阻RCS的一端(GND側(cè))優(yōu)選在SENSN端子單獨(dú)地配線。從電 阻RCS向接地端的配線，不應(yīng)從電阻RCS與SENSN端子之間配線。此 外，GND配線優(yōu)選單獨(dú)地配線直到電容器C2的一端(GND側(cè))。這是因 為，在電容器C2的一端(GND偵lj)連接其它元件時(shí)，由于噪聲的影響而 存在限制電流驅(qū)動(dòng)(drive)性能的可能性的緣故。
LED電流設(shè)定用的電阻RISETH優(yōu)選與ISETH端子最近地連接。由 于在ISETH端子賦予電容時(shí)，具有進(jìn)行振動(dòng)的可能性，因此應(yīng)留意按照不 賦予電容的方式。此外，優(yōu)選電阻RISETH的一端(GND偵O與接地端 單獨(dú)地連接。
在半導(dǎo)體裝置io的最近，不直接連接這些管腳時(shí)，對(duì)半導(dǎo)體裝置10 的性能帶來(lái)影響，存在限制電流驅(qū)動(dòng)性能的可能性。對(duì)線圈Ll的配線減 小耗電，提高全體效率，因此優(yōu)選減小電阻成分。
此外，在對(duì)輸出電容器C2賦予電壓變動(dòng)時(shí)，如圖25所示，通過(guò)元件 的伸縮而基板搖動(dòng)而產(chǎn)生聲響。尤其，輸出電容器C2的電容值較大時(shí)， 該元件大小變大，容易產(chǎn)生聲響。為了降低這種聲響，優(yōu)選將輸出電容器 C2的元件大小盡量縮小，例如如圖26所示，考慮并聯(lián)連接具有期望值的 一半的電容值的電容器C2a、 C2b。其中，如圖26所示，將電容器C2a、 C2b以相同朝向排列時(shí)，在兩者的振動(dòng)中產(chǎn)生共振，存在助長(zhǎng)聲響的可能 性。在此，如圖27所示，通過(guò)將電容器C2a、 C2b以互相不同的朝向排列， 能夠避免兩者的共振并減小聲響。此外，如圖28所示，即使將電容器Ch 配設(shè)在基板的表面?zhèn)龋瑢㈦娙萜鰿2b配設(shè)在基板的背面?zhèn)?，也能降低聲響?br>
尤其，PWM信號(hào)的驅(qū)動(dòng)頻率為人類(lèi)的可聽(tīng)范圍(一般為20[Hz] 20[kHz])時(shí)，上述結(jié)構(gòu)是有效的。
此外，并不限于輸出電容器C2，作為輸入旁路電容器C1、 C3的聲響
對(duì)策上述結(jié)構(gòu)也有效。
接下來(lái)，參照?qǐng)D28對(duì)REG部101的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
圖29為表示REG部101的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模塊圖。
如本圖所示，REG部101除了生成內(nèi)部電壓VIN的內(nèi)部電壓生成電 路101a之外，還具有第l電平移位器101b和第2電平移位器101c。
第1電平移位器101b為下述機(jī)構(gòu)，即接受VBAT端子的端子電壓(線 圈電源)的輸入，通過(guò)進(jìn)行從PWMPOW端子輸入的PWM信號(hào)(0—1.4[V]) 的電平移位，而生成用于進(jìn)行內(nèi)部電壓生成電路101a的接通/斷開(kāi)控制的 第1使能信號(hào)EN1 (0 — 20[V])。
第2電平移位器101c為下述機(jī)構(gòu)，即接受VREG端子的端子電壓(IC 電源)的輸入，通過(guò)進(jìn)行從PWMPOW端子輸入的PWM信號(hào)的電平移位， 生成用于進(jìn)行內(nèi)部電路(REG部101以外的諸電路)的接通/斷開(kāi)控制的 第2使能信號(hào)EN2 (0 — 5[V])。
通過(guò)內(nèi)置由上述結(jié)構(gòu)構(gòu)成的REG部101，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置 10中，即使在分離線圈電源與IC電源的應(yīng)用中，不分離的應(yīng)用中，都能 基于從PWMPOW端子輸入的PWM信號(hào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)上述的功率控制調(diào)光。
接下來(lái)，對(duì)采用白色LED作為筆記本計(jì)算機(jī)中搭載的液晶顯示器的 背光光源時(shí)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。
第1個(gè)優(yōu)點(diǎn)為與冷陰極熒光管(CCFL)不同，白色LED為面安裝芯 片，因此能夠?qū)崿F(xiàn)面板的薄型化、輕量化、耐振動(dòng)沖擊性的提高這一點(diǎn)。 第2個(gè)優(yōu)點(diǎn)為由于亮度調(diào)整范圍較大，因此通過(guò)在暗的環(huán)境下調(diào)節(jié)亮度， 能夠進(jìn)行省電池化這一點(diǎn)。第3個(gè)優(yōu)點(diǎn)為能夠?qū)τ蔁o(wú)Hg所引起的RoHS 指令進(jìn)行對(duì)應(yīng)這一點(diǎn)。第4個(gè)優(yōu)點(diǎn)為不需要有效值1000[Vrms]的高壓電壓，
容易取得各安全標(biāo)準(zhǔn)這一點(diǎn)。
隨著這種背光光源的LED化，在驅(qū)動(dòng)它們的LED驅(qū)動(dòng)器中，有一邊
進(jìn)一步延長(zhǎng)電池壽命， 一邊使畫(huà)面變暗來(lái)降低耗電的要求，為了實(shí)現(xiàn)上述 要求，需要調(diào)整最低亮度直到面板的圖像能看到的限界的1[%]為止的能 力。另外，冷陰極熒光管(CCFL)中，在其特性上難以進(jìn)行亮度調(diào)整直
到10[。/。]以下(比較參照?qǐng)D30中的四角標(biāo)記(LED)和三角標(biāo)記(CCFL))。 在此，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10，在進(jìn)行上述最低亮度設(shè)定的基礎(chǔ) 上，實(shí)現(xiàn)直到亮度1[%]的調(diào)整范圍，進(jìn)而成為即使低亮度設(shè)定也能實(shí)現(xiàn)高 效率的結(jié)構(gòu)。以下對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
首先，對(duì)為了實(shí)現(xiàn)上述的目標(biāo)而應(yīng)采用的LED驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行研究。 在研究該方式的基礎(chǔ)上成為課題的是與LED亮度偏差的對(duì)應(yīng)。如圖31所 示，在保證設(shè)定電流值(例如20[mA])以上的電流范圍中，保證LED的 亮度偏差，因此難以得知亮度偏差，但集中到在此以下的電流值的情況下， 不能保證LED的亮度偏差，容易得知亮度偏差。因此，需要由保證設(shè)定 電流值驅(qū)動(dòng)LED。
在此，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10，如圖32所示，構(gòu)成為基于LED 的保證設(shè)定電流值(20[mA])和截止(O[mA])的比率，進(jìn)行平均電流的 調(diào)整(PWM亮度調(diào)整)。通過(guò)成為這種結(jié)構(gòu)，由于不使用保證電流值以下 的電流區(qū)域，因此不需要LED的挑選。
接下來(lái)，對(duì)以PWM方式實(shí)現(xiàn)亮度調(diào)整1[%]時(shí)的課題進(jìn)行研究。在 攜帶電話(huà)用的LED驅(qū)動(dòng)器IC中，在進(jìn)行功率控制調(diào)光方式所引起的LED 亮度的PWM調(diào)光的情況下，如圖33所示，應(yīng)減小起動(dòng)時(shí)的電池的峰值 電流，通過(guò)軟起動(dòng)功能在每次PWM信號(hào)的接通時(shí)抑制成為峰值電流的增 加的原因的高速起動(dòng)(例如相當(dāng)于起動(dòng)時(shí)間300[p]、亮度6[%])。此外， LED電流的上升時(shí)間，在PWM信號(hào)的每次接通時(shí)都為同一值，并且按照 不受DC/DC變換器的反應(yīng)時(shí)間(例如相當(dāng)于反應(yīng)時(shí)間150[ps]、亮度3[%]) 影響的方式，設(shè)定為電流驅(qū)動(dòng)器的起動(dòng)時(shí)間延遲的條件。
因此，為了實(shí)現(xiàn)LED電流的起動(dòng)時(shí)間50[ps](相當(dāng)于亮度1[%])，由 于通過(guò)軟起動(dòng)功能延遲的起動(dòng)時(shí)間(300&s])和DC/DC變換器的反應(yīng)時(shí) 間(150[^])成為瓶頸，因此需要解決上述兩個(gè)課題。
首先，對(duì)用于實(shí)現(xiàn)LED電流的起動(dòng)時(shí)間縮短的對(duì)策進(jìn)行研究。
如先前所述，實(shí)現(xiàn)LED電流的起動(dòng)時(shí)間短縮上成為問(wèn)題的是由軟起 動(dòng)功能所引起的起動(dòng)時(shí)間300[|_is](相當(dāng)于亮度6[%])比目標(biāo)值的50[ps] (相當(dāng)于亮度延遲。
作為對(duì)起動(dòng)時(shí)間縮短的應(yīng)對(duì)，考慮縮短起動(dòng)時(shí)間的設(shè)定值自身，但該
對(duì)策中，初次起動(dòng)時(shí)的輸入電流的峰值變大(參照?qǐng)D34中的點(diǎn)A)。此外， 還考慮調(diào)整過(guò)電流極限，降低輸入電流，但在該對(duì)策中，在電池電壓低的
條件下，存在LED電流未達(dá)到目標(biāo)值的可能性(參照?qǐng)D34中的點(diǎn)B)。
在此，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10中構(gòu)成為，在初次起動(dòng)時(shí)，以 現(xiàn)有的起動(dòng)時(shí)間300[^]進(jìn)行軟起動(dòng)，在第2次以后，解除軟起動(dòng)，起動(dòng)時(shí) 間為零值。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，能夠適當(dāng)?shù)匾种瞥醮纹饎?dòng)時(shí)的峰值電流，縮短 第2次以后的起動(dòng)時(shí)間。
其中，如先前所述，在實(shí)現(xiàn)LED電流的起動(dòng)時(shí)間縮短的基礎(chǔ)上，成 為另一個(gè)問(wèn)題的是，如圖35所示，DC/DC變換器的反應(yīng)時(shí)間150[ps](相 當(dāng)于亮度3[%])比目標(biāo)值的50[—(相當(dāng)于亮度1[%])延遲，只要不消除 該問(wèn)題，就不能達(dá)到成為目標(biāo)的LED電流的上升時(shí)間。
作為用于縮短DC/DC變換器的反應(yīng)時(shí)間的應(yīng)對(duì)，考慮為了提早構(gòu)成 DC/DC變換器的誤差放大器的輸出電壓的上升時(shí)間，而減小與誤差放大器 的輸出端連接的相位補(bǔ)償電路的CR時(shí)間常數(shù)，但在該對(duì)策中，為了防止 系統(tǒng)振動(dòng)，需要將輸出電容器從2.2[pP]變更到20[pF]，將50[V]耐壓且 20[(iF]的輸出電容器載置到薄型面板這一點(diǎn)從設(shè)置面積的角度來(lái)看比較困 難。
在此，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10中，建立不提早誤差(error)輸 出的上升，而在誤差輸出的上升中減少必要的變化量的觀點(diǎn)，構(gòu)成為通過(guò) 保持誤差輸出的前值(PWM信號(hào)被斷開(kāi)(off)前的誤差輸出)直到LED 電流上升為止，來(lái)實(shí)現(xiàn)LED電流的起動(dòng)時(shí)間的縮短。
具體地來(lái)說(shuō)，如圖36所示，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10具有檢測(cè) LED電流的上升的檢測(cè)電路124;從PWM信號(hào)處于低電平開(kāi)始到檢測(cè) LED電流的上升為止，生成用于保持誤差輸出的前值(打開(kāi)開(kāi)關(guān)126)的 定時(shí)信號(hào)的前值保持電路125;和與誤差放大器107的輸出端連接，按照 來(lái)自上述保持電路125的定時(shí)信號(hào)被閉合/打幵控制的開(kāi)關(guān)126。
另外，作為上述的檢測(cè)電路124，有監(jiān)控LED電流的上升的結(jié)構(gòu)和監(jiān) 控LED端子電壓是否達(dá)到規(guī)定的閾值的結(jié)構(gòu)，也可采用任一方的結(jié)構(gòu)， 也可采用兩方的結(jié)構(gòu)。
由此，將位相補(bǔ)償用的電容器用于誤差輸出的前值保持，如果為直到
LED電流上升為止保持誤差輸出的前值的結(jié)構(gòu)，則如圖37所示，錯(cuò)誤輸
出的變化量(減少量)變少，其上升變?cè)纾虼送ㄟ^(guò)與前述的軟起動(dòng)功能
的導(dǎo)通/截止控制配合，能夠?qū)崿F(xiàn)LED電流的上升時(shí)間10[(is](相當(dāng)于亮 度0.2[%])。另外，圖38表示功率控制調(diào)光時(shí)的LED電流舉動(dòng)，圖39表 示電流驅(qū)動(dòng)器調(diào)光時(shí)的LED電流舉動(dòng)。
實(shí)施上述改良的結(jié)果，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10，如圖40所示， 能夠調(diào)整LED的亮度直到比亮度調(diào)整1[%]更低的低亮度范圍，具體地來(lái) 說(shuō)，0.2 100[%]的范圍，此外，如圖41所示，沒(méi)有由于亮度的明暗所引 起的情況，而能在所有的調(diào)整范圍中實(shí)現(xiàn)高效率。尤其能夠非常地改善低 亮度調(diào)整時(shí)的效率，能夠?qū)㈦姵貕勖蠓鹊匮娱L(zhǎng)(15分鐘以上)。此外， 安裝面積也非常小，進(jìn)而隨著進(jìn)行誤差輸出的前值保持，如圖42所示， 輸出電壓的變動(dòng)變小，因此對(duì)于輸出電容器的聲響也能消除。
接下來(lái)，對(duì)即使在將PWM信號(hào)的高電平期間(LED的導(dǎo)通期間)設(shè) 定為較短的情況下，用于適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行軟起動(dòng)功能的導(dǎo)通/截止控制的對(duì)策進(jìn) 行說(shuō)明。
在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10中，從PWM信號(hào)上升為高電平開(kāi)始 到經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后的時(shí)刻，進(jìn)行設(shè)以后的軟起動(dòng)功能為無(wú)效的控制。此時(shí)， 在PWM信號(hào)的高電平期間處于足夠的情況下，如圖43 (a)所示，在PWM 信號(hào)的初次高電平期間中完成規(guī)定時(shí)間的計(jì)時(shí)，將此作為觸發(fā)(卜U力'， trigger),能夠設(shè)以后的軟起動(dòng)功能為無(wú)效，但在將PWM信號(hào)的高電平期 間設(shè)定為較短的情況下，如圖43 (b)所示，不能在PWM信號(hào)的初次高 電平期間中完成規(guī)定時(shí)間的計(jì)時(shí)，能夠產(chǎn)生不能生成用于使軟起動(dòng)功能為 無(wú)效的觸發(fā)的情況。
在此，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10中構(gòu)成為，對(duì)PWM信號(hào)的脈 沖數(shù)(例如下降沿)進(jìn)行計(jì)數(shù)，在檢測(cè)到第三個(gè)脈沖的時(shí)刻，強(qiáng)制地解除 軟起動(dòng)。通過(guò)成為這種構(gòu)成，即使在將PWM信號(hào)的高電平期間較短地設(shè) 定的情況下，也能適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行軟起動(dòng)功能的導(dǎo)通/截止控制。
接下來(lái)，對(duì)即使在從控制LED驅(qū)動(dòng)器的其他IC沒(méi)有輸出規(guī)則正確的 PWM信號(hào)的情況下，也用于維持LED驅(qū)動(dòng)器的正常動(dòng)作的對(duì)策進(jìn)行說(shuō)明。
如先前所述，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置IO具有LED端子檢測(cè)部116，
構(gòu)成為被使用的LED端子與LED的陰極連接，另一方面未使用的LED端 子與接地端連接。
在此，在LED端子電壓小于規(guī)定的閾值(例如0.1[V])時(shí)，在判定該 LED端子為未使用端子的結(jié)構(gòu)中，如圖44所示，即使一旦判定為使用端 子的LED端子，由于任何原因(例如圖形芯片(graphic chip,夕、'，7一 :y夕千、乂:/)的軟故障)而產(chǎn)生PWM信號(hào)錯(cuò)誤停止的區(qū)間(低電平區(qū)間) 的情況下，LED端子電壓降低而作為未使用端子被檢測(cè)，存在停止DC/DC 變換器的升壓動(dòng)作的可能性。如果產(chǎn)生這種無(wú)意的升壓停止，則不得不輸 入復(fù)位信號(hào)，對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)使用感覺(jué)變差。
在此，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置IO中構(gòu)成為，如圖45所示，LED 端子電壓即使一次超過(guò)1.0[V]，則成為將該LED端子檢測(cè)為使用端子，以 后，即使LED端子電壓降低也不會(huì)作為未使用端子檢測(cè)。即在通電時(shí)進(jìn) 行是否為使用端子的判定，對(duì)于即使一次確認(rèn)為使用端子的LED端子， 保持其檢測(cè)結(jié)果，由于在中途沒(méi)有判定為未使用端子，因此即使在由于某 種原因而瞬時(shí)中斷PWM信號(hào)的情況下，也隨著PWM信號(hào)的復(fù)原，沒(méi)有 任何障礙而能夠重新再點(diǎn)燈。
接下來(lái)，參照?qǐng)D46對(duì)LED端子電壓的噪聲對(duì)策進(jìn)行說(shuō)明。
圖46為表示用于實(shí)現(xiàn)LED端子電壓的噪聲對(duì)策的一結(jié)構(gòu)例的模塊圖。
隨著生成恒定電流ix的恒流源Ix的能力提高，LED端子電壓VFB急 劇下降，存在產(chǎn)生較大的噪聲的可能性。在此，本實(shí)施方式的LED驅(qū)動(dòng) 裝置構(gòu)成為具有與負(fù)載即LED并聯(lián)連接的噪聲減少用電容器Cx。如果為 這種結(jié)構(gòu)，則在恒流源Ix的起動(dòng)時(shí)，首先在電容器Cx中流動(dòng)充電電流iCx， 因此能夠使LED電流iLED緩慢地上升。即按照電容器Cx的電容值，調(diào) 整LED端子電壓VFB下降時(shí)的斜率，能夠降低噪聲。
圖47為用于說(shuō)明LED端子電壓的噪聲對(duì)策的圖，從上到下依次表示 PWM信號(hào)、恒定電流ix、 LED電流iLED、充電電流iCx及LED端子電 壓VFB的各舉動(dòng)。
另外，圖46中，以將電容器Cx設(shè)置在面板側(cè)的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行了說(shuō)明， 但本發(fā)明的結(jié)構(gòu)并不限于此，也可在設(shè)置(set)側(cè)設(shè)置電容器Cx。
另外，在上述的實(shí)施方式中，以移動(dòng)筆記本PC、攜帶式DVD播放器、
進(jìn)行在汽車(chē)導(dǎo)航等中搭載的中型LCD面板的背光光源驅(qū)動(dòng)控制的半導(dǎo)體
裝置為例作為本發(fā)明的適用對(duì)象來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明的適用對(duì)象并不限 于此，也能在其他的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置中廣泛適用。
此外，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，除了上述實(shí)施方式之外，能夠在沒(méi)有脫離發(fā)明 的主旨的范圍中添加各種變更。
此外，對(duì)本發(fā)明的產(chǎn)業(yè)上的利用可能性進(jìn)行描述時(shí)，本發(fā)明稱(chēng)為適用
于進(jìn)行對(duì)負(fù)載(中型LCD面板的LED背光光源等)的驅(qū)動(dòng)控制的驅(qū)動(dòng)裝 置的技術(shù)。
另外，上述中，對(duì)本發(fā)明的最佳的方式進(jìn)行了說(shuō)明，但公開(kāi)的發(fā)明能 夠以各種方法變形，此外，取得與上述所具體地舉出的結(jié)構(gòu)不同的各種實(shí) 施方式的方式對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。因此，發(fā)明的保護(hù)范 圍的意圖在于，在不脫離本發(fā)明的主旨和技術(shù)的視野的范圍內(nèi)將本發(fā)明的 所有變形例包括在技術(shù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動(dòng)裝置，具有以下部分負(fù)載驅(qū)動(dòng)部，其以PWM驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)負(fù)載；軟起動(dòng)功能部，其用于實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)功能；和軟起動(dòng)無(wú)效部，其在裝置的起動(dòng)時(shí)，對(duì)自PWM信號(hào)被接通開(kāi)始的經(jīng)過(guò)時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，在該計(jì)時(shí)值達(dá)到規(guī)定值時(shí)，使以后的軟起動(dòng)功能無(wú)效。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，上述軟起動(dòng)無(wú)效部，對(duì)上述PWM信號(hào)的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，在該計(jì)數(shù) 值達(dá)到規(guī)定值時(shí)，使以后的軟起動(dòng)功能無(wú)效。
3. —種平滑電路，具有以下部分輸出電容器，其與負(fù)載并聯(lián)連接，并將交流信號(hào)平滑化， 其中，上述輸出電容器為并聯(lián)連接多個(gè)電容器的元件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的平滑電路，其特征在于，形成上述輸出電容器的多個(gè)電容器都是同一種類(lèi)的電容器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的平滑電路，其特征在于，形成上述輸出電容器的多個(gè)電容器都以相同朝向來(lái)排列。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的平滑電路，其特征在于，形成上述輸出電容器的多個(gè)電容器以互相不同的朝向來(lái)排列。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的平滑電路，其特征在于， 形成上述輸出電容器的多個(gè)電容器分散地配設(shè)在基板的表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)取?br>
8. —種驅(qū)動(dòng)裝置，具有以下部分 電池；和DC/DC變換器，其將從上述電池供給的輸入電壓變換為期望的輸出電壓并對(duì)負(fù)載供給，上述DC/DC變換器作為輸出平滑機(jī)構(gòu)，具有以下部分 輸出電容器，其與上述負(fù)載并聯(lián)連接，并將交流信號(hào)平滑化而生成上述輸出電壓，其中，上述輸出電容器為多個(gè)電容器被并聯(lián)連接的元件。
9. 一種DC/DC變換器，具有以下部分輸入旁路電容器，其被連接在輸入電壓的施加端與接地端之間，并對(duì) 上述輸入電壓平滑化；和電壓變換部，其將由上述輸入旁路電容器平滑化的輸入電壓變換為期 望的輸出電壓并對(duì)負(fù)載供給，其中，上述輸入旁路電容器為多個(gè)電容器被并聯(lián)連接的元件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的DC/DC變換器，其特征在于， 形成上述輸入旁路電容器的多個(gè)電容器都為同一種類(lèi)的電容器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的DC/DC變換器，其特征在于， 形成上述輸入旁路電容器的多個(gè)電容器都以相同朝向排列。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的DC/DC變換器，其特征在于， 形成上述輸入旁路電容器的多個(gè)電容器以互相不同的朝向排列。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的DC/DC變換器，其特征在于， 形成上述輸入旁路電容器的多個(gè)電容器分散地配設(shè)在基板的表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)取?br>
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的DC/DC變換器，其特征在于，還具有以下 部分.-線圈，其一端與上述輸入電壓的施加端連接；晶體管，其一端與上述線圈的另一端連接；二極管，其陽(yáng)極與上述線圈的另一端連接，陰極與上述負(fù)載的一端連接；輸出電容器，其被連接在上述二極管的陰極和接地端之間；和 控制部，其基于從上述負(fù)載的另一端引出的反饋電壓來(lái)進(jìn)行上述晶體管的導(dǎo)通/截止控制，其中，上述線圈與上述二極管之間的連接間距離比上述二極管與上述輸出電容器之間的連接間距離更短。
15. —種驅(qū)動(dòng)裝置，具有以下部分 電池；禾口DC/DC變換器，其將由上述電池供給的輸入電壓變換為期望的輸出電 壓并對(duì)負(fù)載供給，其中，上述DC/DC變換器具有以下部分輸入旁路電容器，其被連接在上述輸入電壓的施加端和接地端之間， 并對(duì)上述輸入電壓平滑化；和電壓變換部，其將由上述輸入旁路電容器平滑化的輸入電壓變換為期 望的輸出電壓并對(duì)負(fù)載供給，其中，上述輸入旁路電容器為多個(gè)電容器被并聯(lián)連接的元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，還具有以下部分與上述負(fù)載并聯(lián)連接的噪聲減少用電容器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種驅(qū)動(dòng)裝置、平滑電路、DC/DC變換器，本發(fā)明涉及的驅(qū)動(dòng)裝置具有以PWM驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)負(fù)載的負(fù)載驅(qū)動(dòng)部；用于實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)功能的軟起動(dòng)功能部；在裝置的起動(dòng)時(shí)計(jì)時(shí)PWM信號(hào)被接通開(kāi)始的經(jīng)過(guò)時(shí)間，在該計(jì)時(shí)值達(dá)到規(guī)定值時(shí)，使以后的軟起動(dòng)功能成為無(wú)效的軟起動(dòng)無(wú)效部。
文檔編號(hào)H02M1/14GK101355841SQ20081013437
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月26日
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