JP7099360B2

JP7099360B2 - LED drive circuit

Info

Publication number: JP7099360B2
Application number: JP2019029499A
Authority: JP
Inventors: 直人横山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2022-07-12
Anticipated expiration: 2039-02-21
Also published as: JP2020136128A

Description

本発明は、特性が異なる複数のＬＥＤ光源を駆動対象とする回路に関する。 The present invention relates to a circuit for driving a plurality of LED light sources having different characteristics.

１つの昇降圧スイッチング電源により、特性が異なる複数のＬＥＤ光源を定電流制御することを想定すると、電源とＬＥＤ光源との間の通電経路にシャント抵抗を配置して、その抵抗の差電圧により駆動電流を検出し、電源のスイッチング動作を制御する構成が考えられる。 Assuming that a single buck-boost switching power supply controls multiple LED light sources with different characteristics at a constant current, a shunt resistor is placed in the energization path between the power supply and the LED light source and driven by the difference voltage of the resistors. A configuration is conceivable in which the current is detected and the switching operation of the power supply is controlled.

この場合、シャント抵抗の抵抗値が小さ過ぎると低電流時の電流検出精度が悪化し、抵抗値が大き過ぎるとシャント抵抗での損失が過大となったり、オーバーレンジにより制御できなくなる問題がある。また、大電流を流すＬＥＤは一般的に内部の動作抵抗が小さいため、定電流制御する際に、昇圧比が高い領域ではＰＷＭ信号のデューティ変化量に対する出力電圧の変化量が大きく、デューティ変化量に対するＬＥＤの駆動電流の変化量も大きくなるため、通電経路についてスイッチング素子をスイッチングさせるための電流フィードバック制御も含んで一巡させたゲインが上昇して、発振に至る可能性がある。 In this case, if the resistance value of the shunt resistor is too small, the current detection accuracy at low current deteriorates, and if the resistance value is too large, there is a problem that the loss in the shunt resistor becomes excessive or the control cannot be performed due to overrange. In addition, since an LED that allows a large current to flow generally has a small internal operating resistance, when controlling a constant current, the amount of change in the output voltage with respect to the amount of change in the duty of the PWM signal is large in the region where the boost ratio is high, and the amount of change in duty. Since the amount of change in the drive current of the LED with respect to the current is also large, the gain that has been cycled including the current feedback control for switching the switching element with respect to the energization path may increase, leading to oscillation.

従来技術として、例えば特許文献１には、電流の検出精度を確保するため、１個のシャント抵抗を使用し、電流検出用アンプの増幅率を切り替える構成が開示されている。 As a prior art, for example, Patent Document 1 discloses a configuration in which one shunt resistor is used to switch the amplification factor of a current detection amplifier in order to ensure current detection accuracy.

特許第４７３５８５９号公報Japanese Patent No. 4735859

しかしながら、特許文献１の構成では、大電流を流す際にシャント抵抗の発熱が大きくなるため、許容損失の大きな抵抗素子を使用する必要がある。したがって、コストが高くなると共に、上述した電流フィードバック制御を含む一巡ゲインもシャント抵抗の抵抗値に応じて上昇するため、発振に至る可能性がある。 However, in the configuration of Patent Document 1, since the heat generation of the shunt resistance becomes large when a large current is passed, it is necessary to use a resistance element having a large allowable loss. Therefore, as the cost increases, the round-trip gain including the above-mentioned current feedback control also increases according to the resistance value of the shunt resistor, which may lead to oscillation.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のＬＥＤ光源を駆動対象とする際に、駆動電流の検出精度を維持すると共に、発振を抑制できるＬＥＤ駆動回路を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an LED drive circuit capable of maintaining the detection accuracy of a drive current and suppressing oscillation when a plurality of LED light sources are used as drive targets. There is something in it.

請求項１記載のＬＥＤ駆動回路は、１つ以上のＬＥＤ素子を有してなる１つ以上のＬＥＤ光源を駆動対象とする。駆動制御部は、ＬＥＤ光源について選択された駆動形態に応じて、ＤＣ－ＤＣコンバータからの駆動電流がＬＥＤ光源に通電される状態を変化させる。直列抵抗回路は、ＤＣ－ＤＣコンバータとＬＥＤ光源との間の通電経路に配置され、電流検出部は、直列抵抗回路において発生する差電圧に基づいて駆動電流を検出する。 The LED drive circuit according to claim 1 targets one or more LED light sources having one or more LED elements. The drive control unit changes the state in which the drive current from the DC-DC converter is energized to the LED light source according to the drive mode selected for the LED light source. The series resistance circuit is arranged in the energization path between the DC-DC converter and the LED light source, and the current detection unit detects the drive current based on the difference voltage generated in the series resistance circuit.

抵抗数切替部は、電流検出部に接続される直列抵抗回路における抵抗素子の直列個数を切替え、スイッチング制御部は、検出された駆動電流が、駆動対象に応じた目標電流となるようにＤＣ－ＤＣコンバータのスイッチング動作を制御すると共に、選択された駆動形態に応じて抵抗数切替部を制御し、前記直列個数を切替える。 The resistance number switching unit switches the number of resistance elements in series in the series resistance circuit connected to the current detection unit, and the switching control unit DC-so that the detected drive current becomes the target current according to the drive target. The switching operation of the DC converter is controlled, and the resistance number switching unit is controlled according to the selected drive mode to switch the number of series.

このように構成すれば、ＬＥＤ光源の駆動形態が変化することに伴い当該光源に通電される駆動電流の値が変化した際にも、電流検出部に接続される抵抗素子の直列個数を切替えることで駆動電流の検出精度を維持できると共に、発振を抑制しつつ必要なダイナミックレンジを確保できる。 With this configuration, the number of resistance elements connected to the current detection unit can be switched in series even when the value of the drive current energized in the light source changes as the drive mode of the LED light source changes. It is possible to maintain the detection accuracy of the drive current and secure the required dynamic range while suppressing oscillation.

請求項２記載のＬＥＤ駆動回路は、並列に接続される複数のＬＥＤ光源を駆動対象とし、駆動制御部は、ＤＣ－ＤＣコンバータからの駆動電流を複数のＬＥＤ光源の１つに選択的に供給するように制御する。そして、スイッチング制御部は、選択されたＬＥＤ光源に応じて直列個数を切替える。例えば、照度を切替えることを目的として複数のＬＥＤ光源の１つを選択的に駆動することを想定すると、駆動対象とするＬＥＤ光源に応じて必要な駆動電流量は異なる。したがって、選択されたＬＥＤ光源に応じて電流検出部に接続される抵抗素子の直列個数を切替えて、必要な電流精度と電流フィードバック制御のループにおける一巡ゲインとのバランスを取ることで、発振を抑制できる。 The LED drive circuit according to claim 2 targets a plurality of LED light sources connected in parallel, and the drive control unit selectively supplies a drive current from a DC-DC converter to one of the plurality of LED light sources. Control to do. Then, the switching control unit switches the number of series in accordance with the selected LED light source. For example, assuming that one of a plurality of LED light sources is selectively driven for the purpose of switching the illuminance, the required drive current amount differs depending on the LED light source to be driven. Therefore, oscillation is suppressed by switching the number of resistance elements connected to the current detector in series according to the selected LED light source to balance the required current accuracy and the round-trip gain in the current feedback control loop. can.

第１実施形態であり、ＬＥＤ駆動回路の構成を示す図The figure which is 1st Embodiment and shows the structure of the LED drive circuit. ＬＥＤ光源の等価回路モデルを示す図The figure which shows the equivalent circuit model of the LED light source シャント抵抗回路の接続形態，及びシャント抵抗回路と電流検出部との間の接続形態例を示す図（その１）The figure which shows the connection form of a shunt resistance circuit, and the connection form example between a shunt resistance circuit and a current detection part (the 1). シャント抵抗回路の接続形態，及びシャント抵抗回路と電流検出部との間の接続形態例を示す図（その２）The figure which shows the connection form of a shunt resistance circuit, and the connection form example between a shunt resistance circuit and a current detection part (part 2). シャント抵抗回路の接続形態，及びシャント抵抗回路と電流検出部との間の接続形態例を示す図（その３）The figure which shows the connection form of a shunt resistance circuit, and the connection form example between a shunt resistance circuit and a current detection part (No. 3). 第２実施形態であり、シャント抵抗回路の接続形態，及びシャント抵抗回路と電流検出部との間の接続形態例を示す図（その１）FIG. 2 is a diagram showing a connection form of a shunt resistance circuit and an example of a connection form between the shunt resistance circuit and the current detection unit (No. 1). シャント抵抗回路の接続形態，及びシャント抵抗回路と電流検出部との間の接続形態例を示す図（その２）The figure which shows the connection form of a shunt resistance circuit, and the connection form example between a shunt resistance circuit and a current detection part (part 2). シャント抵抗回路の接続形態，及びシャント抵抗回路と電流検出部との間の接続形態例を示す図（その３）The figure which shows the connection form of a shunt resistance circuit, and the connection form example between a shunt resistance circuit and a current detection part (No. 3). シャント抵抗回路の接続形態，及びシャント抵抗回路と電流検出部との間の接続形態例を示す図（その４）The figure which shows the connection form of a shunt resistance circuit, and the connection form example between a shunt resistance circuit and a current detection part (the 4). 第３実施形態であり、ＤＣ－ＤＣコンバータの構成例を示す図（その１）FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a DC-DC converter (No. 1). ＤＣ－ＤＣコンバータの構成例を示す図（その２）The figure which shows the structural example of a DC-DC converter (the 2) ＤＣ－ＤＣコンバータの構成例を示す図（その３）The figure which shows the structural example of a DC-DC converter (the 3) ＤＣ－ＤＣコンバータの構成例を示す図（その４）The figure which shows the structural example of the DC-DC converter (the 4) ＤＣ－ＤＣコンバータの構成例を示す図（その５）The figure which shows the structural example of a DC-DC converter (No. 5) 第４実施形態であり、ＬＥＤ駆動回路の構成を示す図FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an LED drive circuit according to a fourth embodiment. 第５実施形態であり、ＬＥＤ駆動回路の構成を示す図FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an LED drive circuit according to a fifth embodiment. 第６実施形態であり、ＬＥＤ駆動回路の構成を示す図FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an LED drive circuit according to a sixth embodiment. 第７実施形態であり、ＬＥＤ駆動回路の構成を示す図FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an LED drive circuit according to a seventh embodiment. 第８実施形態であり、ＬＥＤ駆動回路の構成を示す図FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an LED drive circuit according to an eighth embodiment.

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態のＬＥＤ駆動回路１は、並列に接続される２つのＬＥＤ光源２（１），２（２）を駆動対象とする。ＬＥＤ光源２のアノードは、ＤＣ－ＤＣコンバータ３の正側出力端子にシャント抵抗回路４を介して接続されている。シャント抵抗回路４は、２つの抵抗素子５及び６が直列に接続されて構成されている。ＬＥＤ光源２（１），２（２）のカソードは、それぞれＮチャネルＭＯＳＦＥＴ７（１），７（２）を介してＤＣ－ＤＣコンバータ３の負側端子に接続されている。 (First Embodiment)
As shown in FIG. 1, the LED drive circuit 1 of the present embodiment targets two LED light sources 2 (1) and 2 (2) connected in parallel. The anode of the LED light source 2 is connected to the positive output terminal of the DC-DC converter 3 via the shunt resistance circuit 4. The shunt resistance circuit 4 is configured by connecting two resistance elements 5 and 6 in series. The cathodes of the LED light sources 2 (1) and 2 (2) are connected to the negative terminal of the DC-DC converter 3 via the N-channel MOSFETs 7 (1) and 7 (2), respectively.

ＬＥＤ光源２（１）は駆動電流値が大きく照度が高い光源であり、ＬＥＤ光源２（２）は駆動電流値が小さく照度が低い光源である。これらは例えば、車両のヘッドランプなどに使用される。制御部８を構成する負荷ＬＥＤ切替制御部９は、外部より入力されるＬＥＤ切替信号に応じて、ＦＥＴ７（１），７（２）の一方を選択的にオンすることでＬＥＤ光源２（１），２（２）の何れかを駆動対象として選択する。ＦＥＴ７及び負荷ＬＥＤ切替制御部９は、駆動制御部に相当する。 The LED light source 2 (1) is a light source having a large drive current value and high illuminance, and the LED light source 2 (2) is a light source having a small drive current value and low illuminance. These are used, for example, in vehicle headlamps. The load LED switching control unit 9 constituting the control unit 8 selectively turns on one of the FETs 7 (1) and 7 (2) according to the LED switching signal input from the outside, so that the LED light source 2 (1) ) And 2 (2) are selected as the drive target. The FET 7 and the load LED switching control unit 9 correspond to a drive control unit.

ＤＣ－ＤＣコンバータ３は、正側入力端子と負側端子との間に接続されるインダクタ１１，ダイオード１２及びコンデンサ１３の直列回路と、前記ダイオード１２のアノードと負側端子との間に接続されるＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１４とを備えている。すなわち、ＤＣ－ＤＣコンバータ３は昇圧型であり、ＦＥＴ１４は制御部８により駆動制御される。 The DC-DC converter 3 is connected between the series circuit of the inductor 11, the diode 12 and the capacitor 13 connected between the positive side input terminal and the negative side terminal, and between the anode and the negative side terminal of the diode 12. It is equipped with an N-channel MOSFET 14. That is, the DC-DC converter 3 is a step-up type, and the FET 14 is driven and controlled by the control unit 8.

制御部８は、電流検出部１５によりシャント抵抗回路４に通電される電流を検出する。電流検出部１５は、セレクタ１６及び差動アンプ１７を備えている。セレクタ１６の入力端子は、抵抗素子５の両端に接続されており、同出力端子は差動アンプ１７の非反転入力端子に接続されている。差動アンプ１７の反転入力端子は、抵抗素子６の負荷側端子に接続されている。セレクタ１６の切り換えはＬＥＤ切替信号によって、つまりＬＥＤ光源２（１），２（２）の選択切替えに連動して行われる。セレクタ１６は抵抗数切替部に相当する。 The control unit 8 detects the current applied to the shunt resistance circuit 4 by the current detection unit 15. The current detection unit 15 includes a selector 16 and a differential amplifier 17. The input terminals of the selector 16 are connected to both ends of the resistance element 5, and the output terminals are connected to the non-inverting input terminals of the differential amplifier 17. The inverting input terminal of the differential amplifier 17 is connected to the load side terminal of the resistance element 6. The switching of the selector 16 is performed by the LED switching signal, that is, in conjunction with the selection switching of the LED light sources 2 (1) and 2 (2). The selector 16 corresponds to a resistance number switching unit.

差動アンプ１７の出力端子は、エラーアンプ１８の反転入力端子に接続されている。同非反転入力端子には、目標電流値設定部１９より制御目標とする電流値に相当した電圧が付与される。エラーアンプ１８より出力される誤差電圧ｅｒｒはフィードバック演算部２０に入力され、操作量ΔＤに変換されて次段の駆動パルス生成部２１に入力される。駆動パルス生成部２１は、操作量ΔＤに応じたＰＷＭ信号を生成し、駆動部２２を介してＦＥＴ１４のゲートに出力する。 The output terminal of the differential amplifier 17 is connected to the inverting input terminal of the error amplifier 18. A voltage corresponding to the current value to be controlled is applied to the non-inverting input terminal by the target current value setting unit 19. The error voltage err output from the error amplifier 18 is input to the feedback calculation unit 20, converted into the manipulated variable ΔD, and input to the drive pulse generation unit 21 of the next stage. The drive pulse generation unit 21 generates a PWM signal according to the operation amount ΔD and outputs the PWM signal to the gate of the FET 14 via the drive unit 22.

尚、シャント抵抗回路４の接続形態，及びシャント抵抗回路４と電流検出部１５との間の接続形態については、図３に示すように変形しても良い。図３Ａでは、抵抗素子５の電源側端子を差動アンプ１７の非反転入力端子に接続し、セレクタ１６の入力端子を抵抗素子６の両端に接続して、同出力端子を差動アンプ１７の反転入力端子に接続している。図３Ｂではシャント抵抗回路４を負側に接続しており、図３Ｃは図３Ａ，図３Ｂの組み合わせである。以上において、エラーアンプ１８から駆動部２２までの構成は、スイッチング制御部２６を構成している。 The connection form of the shunt resistance circuit 4 and the connection form between the shunt resistance circuit 4 and the current detection unit 15 may be modified as shown in FIG. In FIG. 3A, the power supply side terminal of the resistance element 5 is connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 17, the input terminal of the selector 16 is connected to both ends of the resistance element 6, and the output terminal is connected to both ends of the differential amplifier 17. It is connected to the inverting input terminal. In FIG. 3B, the shunt resistance circuit 4 is connected to the negative side, and FIG. 3C is a combination of FIGS. 3A and 3B. In the above, the configuration from the error amplifier 18 to the drive unit 22 constitutes the switching control unit 26.

次に、本実施形態の作用について説明する。ＤＣ－ＤＣコンバータ３について、スイッチング信号のデューティをＤとすると、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔの関係は、
Ｖｏｕｔ≒Ｖｉｎ／（１－Ｄ） …（１）
となり、Ｄ’＝１－Ｄとすると、
Ｖｏｕｔ≒Ｖｉｎ／Ｄ’ …（２）
となる。よって、微小なデューティの変化量ΔＤ’に対する出力電圧Ｖｏｕｔの変化は、１／Ｄ’^２に比例する。 Next, the operation of this embodiment will be described. For the DC-DC converter 3, assuming that the duty of the switching signal is D, the relationship between the input voltage Vin and the output voltage Vout is
Vout ≒ Vin / (1-D) ... (1)
And if D'= 1-D,
Vout ≒ Vin / D'... (2)
Will be. Therefore, the change in the output voltage Vout with respect to the minute change amount ΔD'is proportional to 1 / D' ² .

ここで、負荷としてのＬＥＤ光源２を、簡単のため図２に示すような等価モデル，電圧源ＶＦ’と抵抗素子ＲＬとの直列回路に置き換える。また、抵抗素子５，６の抵抗値を、それぞれＲｓ２，Ｒｓ１とする。この場合、出力電圧Ｖｏｕｔと出力電流Ｉｏｕｔとの関係は、
Ｖｏｕｔ＝Ｉｏｕｔ×（Ｒｓ１＋Ｒｓ２＋ＲＬ）＋ＶＦ’ …（３）
となり、（３）式を変形させると
Ｉｏｕｔ＝（Ｖｏｕｔ－ＶＦ’）／（Ｒｓ１＋Ｒｓ２＋ＲＬ） …（４）
となる。 Here, the LED light source 2 as a load is replaced with a series circuit of the voltage source VF'and the resistance element RL, which is an equivalent model as shown in FIG. 2, for the sake of simplicity. Further, the resistance values of the resistance elements 5 and 6 are set to Rs2 and Rs1, respectively. In this case, the relationship between the output voltage Vout and the output current Iout is
Vout = Iout × (Rs1 + Rs2 + RL) + VF'... (3)
Then, when Eq. (3) is transformed, Iout = (Vout-VF') / (Rs1 + Rs2 + RL) ... (4)
Will be.

また、電流検出部１５における検出電流は、セレクタ１６の切替えに応じて
Ｖｉｓｅｎｓｅ１＝Ｉｏｕｔ×Ｒｓ１ …（５－１）
Ｖｉｓｅｎｓｅ２＝Ｉｏｕｔ×（Ｒｓ１＋Ｒｓ２） …（５－２）
となる。よって、フィードバック演算部２０で付与される制御ゲインをＧとすると、図１に破線で示す制御系ループの一巡ゲインは、
Ｇ∝１／Ｄ’^２×Ｒｓ１／（Ｒｓ１＋Ｒｓ２＋ＲＬ） …（６）
又は
Ｇ∝１／Ｄ’^２×（Ｒｓ１＋Ｒｓ２）／（Ｒｓ１＋Ｒｓ２＋ＲＬ） …（７）
となる。 Further, the detected current in the current detection unit 15 is determined according to the switching of the selector 16: Viewnse1 = Iout × Rs1 ... (5-1).
Bizense2 = Iout × (Rs1 + Rs2)… (5-2)
Will be. Therefore, assuming that the control gain given by the feedback calculation unit 20 is G, the round-trip gain of the control system loop shown by the broken line in FIG. 1 is
G∝1 / D' ² x Rs1 / (Rs1 + Rs2 + RL) ... (6)
Or G∝1 / D' ² × (Rs1 + Rs2) / (Rs1 + Rs2 + RL) ... (7)
Will be.

ここで、ＬＥＤ光源２（１），２（２）の動作抵抗をそれぞれＲＬ１，ＲＬ２とし、それぞれの駆動電流をＩｏｕｔ１，Ｉｏｕｔ２とし、Ｉｏｕｔ１＞Ｉｏｕｔ２である場合、両者の順方向電圧が同じであれば、一般にＲＬ１＜ＲＬ２となる。ＬＥＤ光源２（１）を駆動する際に検出値Ｖｉｓｅｎｓｅ１を用い、ＬＥＤ光源２（２）を駆動する際に検出値Ｖｉｓｅｎｓｅ２を用いれば、ＬＥＤ光源２（１）の駆動時の一巡ゲインは（６）式よりゲインＧを除いた部分に比例するので、分母のＲＬ１が小さいことによるゲインの上昇を、分母にＲｓ２が追加されることで抑制できる。また、ＬＥＤ光源２（２）の駆動時の一巡ゲインは、同じく（７）式よりゲインＧを除いた部分に比例するので、分母のＲＬ２が大きいことによるゲインの低下を、分子にＲｓ２が追加されることで抑制できる。 Here, when the operating resistances of the LED light sources 2 (1) and 2 (2) are RL1 and RL2, respectively, the drive currents of the LED light sources 2 (1) and 2 (2) are Iout1 and Iout2, and Iout1> Iout2, the forward voltage of both is the same. For example, generally, RL1 <RL2. If the detection value Sense 1 is used when driving the LED light source 2 (1) and the detection value Sense 2 is used when driving the LED light source 2 (2), the round-trip gain when the LED light source 2 (1) is driven is (6). ), Since it is proportional to the portion excluding the gain G from the equation, the increase in the gain due to the small RL1 in the denominator can be suppressed by adding Rs2 to the denominator. Further, since the round-trip gain at the time of driving the LED light source 2 (2) is also proportional to the portion excluding the gain G from the equation (7), Rs2 adds a decrease in gain due to a large RL2 in the denominator to the numerator. It can be suppressed by being done.

これにより、ＬＥＤ駆動回路１により、特性が異なるＬＥＤ光源２（１），２（２）を切替えて駆動する際に、それぞれの点灯時における制御の安定性を確保しながら、フィードバック演算部２０で付与する制御ゲインＧを可能な範囲で増大させることができ、制御の応答性の改善や電流検出精度の向上を図ることができる。 As a result, when the LED drive circuit 1 switches and drives the LED light sources 2 (1) and 2 (2) having different characteristics, the feedback calculation unit 20 secures the stability of control at the time of lighting of each. The applied control gain G can be increased within a possible range, and the responsiveness of control and the current detection accuracy can be improved.

また、制御部８は電流検出部１５において、ＬＥＤ光源２（１）を駆動する際に（５－１）式に示す抵抗素子６の差電圧を検出し、ＬＥＤ光源２（２）を駆動する際に（５－２）式に示す抵抗素子５及び６の差電圧を検出して制御する。これにより、ＬＥＤ光源２（１），２（２）をそれぞれ駆動する際に、電流検出の精度やダイナミックレンジを確保できると共に、抵抗素子５，６それぞれの許容損失も低減できる。 Further, the control unit 8 detects the difference voltage of the resistance element 6 represented by the equation (5-1) when driving the LED light source 2 (1) in the current detection unit 15 and drives the LED light source 2 (2). At this time, the difference voltage between the resistance elements 5 and 6 represented by the equation (5-2) is detected and controlled. As a result, when the LED light sources 2 (1) and 2 (2) are driven, the accuracy of current detection and the dynamic range can be ensured, and the permissible loss of each of the resistance elements 5 and 6 can be reduced.

一例として、Ｉｏｕｔ１＝２Ａ，Ｉｏｕｔ２＝０．５Ａ，ＲＳ１＝０．０５Ω，ＲＳ２＝０．１５Ωとすると、（５－１）式，（５－２）式に示す差電圧は何れも０．１Ｖになり、検出精度及びダイナミックレンジを確保できる。 As an example, assuming that Iout1 = 2A, Iout2 = 0.5A, RS1 = 0.05Ω, RS2 = 0.15Ω, the difference voltage shown in Eqs. (5-1) and (5-2) is 0.1V. Therefore, the detection accuracy and dynamic range can be ensured.

以上のように本実施形態によれば、ＬＥＤ駆動回路１は２つのＬＥＤ光源２（１），２（２）を駆動対象とし、制御部８は、これらについて選択された駆動形態に応じて、ＤＣ－ＤＣコンバータ３からの駆動電流がＬＥＤ光源２に通電される状態を変化させる。シャント抵抗回路４は、ＤＣ－ＤＣコンバータ３とＬＥＤ光源２との間の通電経路に配置され、電流検出部１５は、シャント抵抗回路４において発生する差電圧に基づいて駆動電流を検出する。 As described above, according to the present embodiment, the LED drive circuit 1 targets two LED light sources 2 (1) and 2 (2), and the control unit 8 determines the drive mode selected for these. The drive current from the DC-DC converter 3 changes the state in which the LED light source 2 is energized. The shunt resistance circuit 4 is arranged in the energization path between the DC-DC converter 3 and the LED light source 2, and the current detection unit 15 detects the drive current based on the difference voltage generated in the shunt resistance circuit 4.

セレクタ１６は、電流検出部１５に接続されるシャント抵抗回路４における抵抗素子５，６の直列個数をＬＥＤ光源２（１），２（２）の選択に応じて切替え、制御部８は、検出された駆動電流が、駆動対象に応じた目標電流となるようにＤＣ－ＤＣコンバータ３のスイッチング動作を制御する。 The selector 16 switches the number of resistance elements 5 and 6 in series in the shunt resistance circuit 4 connected to the current detection unit 15 in series according to the selection of the LED light sources 2 (1) and 2 (2), and the control unit 8 detects. The switching operation of the DC-DC converter 3 is controlled so that the driven current becomes a target current according to the drive target.

このように構成すれば、ＬＥＤ光源２の駆動形態が変化することに伴い当該光源２に通電される駆動電流の値が変化した際にも、電流検出部１５に接続される抵抗素子５，６の直列個数を切替えることで、駆動電流の検出精度を維持できると共に、発振を抑制しつつダイナミックレンジを確保できる。 With this configuration, the resistance elements 5 and 6 connected to the current detection unit 15 even when the value of the drive current energized in the light source 2 changes due to the change in the drive form of the LED light source 2. By switching the number of LEDs in series, the detection accuracy of the drive current can be maintained, and the dynamic range can be secured while suppressing oscillation.

（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。第２実施形態は、図４に示すように、電流検出部が２つの差動アンプ２３（１），２３（２）を用いる構成であり、図４Ａ～図４Ｄにて接続形態のバリエーションを示す。図４Ａに示す電流検出部２４Ａでは、差動アンプ２３（１）の各入力端子を抵抗素子６の両端に接続し、差動アンプ２３（２）の非反転入力端子を抵抗素子５の電源側端子に、同反転入力端子を抵抗素子６の負荷側端子に接続している。そして、セレクタ１６の各入力端子を、差動アンプ２３（１），２３（２）の出力端子にそれぞれ接続している。 (Second Embodiment)
Hereinafter, the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and different parts will be described. The second embodiment has a configuration in which the current detection unit uses two differential amplifiers 23 (1) and 23 (2) as shown in FIG. 4, and variations of the connection form are shown in FIGS. 4A to 4D. .. In the current detection unit 24A shown in FIG. 4A, each input terminal of the differential amplifier 23 (1) is connected to both ends of the resistance element 6, and the non-inverting input terminal of the differential amplifier 23 (2) is connected to the power supply side of the resistance element 5. The inverting input terminal is connected to the terminal to the load side terminal of the resistance element 6. Then, each input terminal of the selector 16 is connected to the output terminals of the differential amplifiers 23 (1) and 23 (2), respectively.

図４Ｂに示す電流検出部２４Ｂでは、図４Ａに示す構成から、差動アンプ２３（２）の非反転入力端子を抵抗素子５の負荷側端子に接続するように変更している。また、加算部２５により差動アンプ２３（１），２３（２）の出力電圧を加算して、その加算結果をセレクタ１６の入力端子の一方に入力している。図４Ｃに示す電流検出部２４Ｃでは、図４Ａに示す構成からセレクタ１６を削除し、それに伴い差動アンプ２３（１），２３（２）を個別にＯＮ／ＯＦＦ制御する。図４Ｄに示す電流検出部２４Ｄでは、図４Ａに示す構成から、抵抗素子６を負側に接続し、差動アンプ２３（２）の反転入力端子を抵抗素子５の負荷側端子に接続している。 In the current detection unit 24B shown in FIG. 4B, the configuration shown in FIG. 4A is changed so that the non-inverting input terminal of the differential amplifier 23 (2) is connected to the load side terminal of the resistance element 5. Further, the addition unit 25 adds the output voltages of the differential amplifiers 23 (1) and 23 (2), and the addition result is input to one of the input terminals of the selector 16. In the current detection unit 24C shown in FIG. 4C, the selector 16 is deleted from the configuration shown in FIG. 4A, and the differential amplifiers 23 (1) and 23 (2) are individually ON / OFF controlled accordingly. In the current detection unit 24D shown in FIG. 4D, the resistance element 6 is connected to the negative side and the inverting input terminal of the differential amplifier 23 (2) is connected to the load side terminal of the resistance element 5 from the configuration shown in FIG. 4A. There is.

以上のように構成される第２実施形態によれば、以下のようなメリットがある。セレクタ１６は、実際には例えばＭＯＳＦＥＴからなるアナログスイッチを組み合わせたもので構成される。そのため、第１実施形態のように、セレクタ１６を電源線側に接続すると、耐圧の確保が困難になる場合がある。これに対して、第２実施形態の電流検出部２４では、セレクタ１６を差動アンプ２３の出力側に配置したり、それ自体を用いない構成にすることで、耐圧の確保が問題にならない。 According to the second embodiment configured as described above, there are the following merits. The selector 16 is actually composed of a combination of analog switches made of, for example, MOSFETs. Therefore, if the selector 16 is connected to the power supply line side as in the first embodiment, it may be difficult to secure the withstand voltage. On the other hand, in the current detection unit 24 of the second embodiment, securing the withstand voltage does not become a problem by arranging the selector 16 on the output side of the differential amplifier 23 or by adopting a configuration that does not use itself.

（第３実施形態）
第３実施形態は、ＤＣ－ＤＣコンバータのバリエーションを示す。図５Ａに示すＤＣ－ＤＣコンバータ３１Ａは、正側入力端子と負側端子との間に接続されるＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３２及び逆方向のダイオード３３の直列回路３４と、正側出力端子と負側端子との間に接続される逆方向のダイオード３５及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３６の直列回路３７とを備える。インダクタ１１は、各直列回路３４，３７の共通接続点間に接続されている。すなわち、ＤＣコンバータ３１Ａは昇降圧型である。尚、図中に破線で示す「負荷」は、シャント抵抗回路４以降の負荷側の構成に対応する。 (Third Embodiment)
The third embodiment shows a variation of a DC-DC converter. The DC-DC converter 31A shown in FIG. 5A includes a series circuit 34 of an N-channel MOSFET 32 and a diode 33 in the opposite direction connected between the positive side input terminal and the negative side terminal, and a positive side output terminal and a negative side terminal. It is provided with a diode 35 in the opposite direction connected between the two and a series circuit 37 of the N-channel MOSFET 36. The inductor 11 is connected between the common connection points of the series circuits 34 and 37. That is, the DC converter 31A is a buck-boost type. The "load" shown by the broken line in the figure corresponds to the configuration on the load side after the shunt resistance circuit 4.

図５Ｂに示すＤＣ－ＤＣコンバータ３１Ｂも、昇降圧型である。電源側から負荷側にかけて、直列回路３７，コンデンサ３８，直列回路３４を並列に接続し、インダクタ１１を正側入力端子と直列回路３７の共通接続点との間に接続する。そして、もう１つのインダクタ３９を、直列回路３４の共通接続点と正側出力端子との間に接続する。 The DC-DC converter 31B shown in FIG. 5B is also a buck-boost type. From the power supply side to the load side, the series circuit 37, the capacitor 38, and the series circuit 34 are connected in parallel, and the inductor 11 is connected between the positive input terminal and the common connection point of the series circuit 37. Then, another inductor 39 is connected between the common connection point of the series circuit 34 and the positive output terminal.

図５Ｃに示すＤＣ－ＤＣコンバータ３１Ｃは、昇圧型又は擬似昇降圧型である。直列回路３７を負側の電源線に挿入し、インダクタ１１を正側端子と直列回路３７の共通接続点との間に接続する。図５Ｄに示すＤＣ－ＤＣコンバータ３１Ｄは降圧型であり、図５Ａに示すＤＣ－ＤＣコンバータ３１Ａより直列回路３７を削除したものである。 The DC-DC converter 31C shown in FIG. 5C is a step-up type or a pseudo buck-boost type. The series circuit 37 is inserted into the power supply line on the negative side, and the inductor 11 is connected between the positive terminal and the common connection point of the series circuit 37. The DC-DC converter 31D shown in FIG. 5D is a step-down type, and the series circuit 37 is removed from the DC-DC converter 31A shown in FIG. 5A.

図５Ｅに示すＤＣ－ＤＣコンバータ３１Ｅは、昇降圧型のフライバックコンバータである。トランス４０の１次巻線４１と負側入力端子との間にＦＥＴ３２を接続し、これらの直列回路と並列にコンデンサ４３を接続する。２次巻線４２と正側出力端子との間には、順方向のダイオード３５を接続する。 The DC-DC converter 31E shown in FIG. 5E is a buck-boost type flyback converter. The FET 32 is connected between the primary winding 41 of the transformer 40 and the negative input terminal, and the capacitor 43 is connected in parallel with these series circuits. A diode 35 in the forward direction is connected between the secondary winding 42 and the positive output terminal.

（第４実施形態）
図６に示すＬＥＤ駆動回路５１は、ＬＥＤ光源２（３）を加えて駆動対象を３つのＬＥＤ光源２とした構成である。ＬＥＤ光源２（３）の照度は、ＬＥＤ光源２（１），２（２）の中間であるものとする。すなわち、Ｉｏｕｔ１＞Ｉｏｕｔ３＞Ｉｏｕｔ２となる。これに伴い、ＦＥＴ７（３）が追加され、ＬＥＤ負荷切替制御部５２は、ＦＥＴ７（３）も駆動制御する。 (Fourth Embodiment)
The LED drive circuit 51 shown in FIG. 6 has a configuration in which the LED light source 2 (3) is added and the drive target is three LED light sources 2. It is assumed that the illuminance of the LED light source 2 (3) is between the LED light sources 2 (1) and 2 (2). That is, Iout1>Iout3> Iout2. Along with this, the FET 7 (3) is added, and the LED load switching control unit 52 also drives and controls the FET 7 (3).

電流検出部５３は、３つの差動アンプ２３（１）～２３（３）を備える。差動アンプ２３（１）の各入力端子は抵抗素子６の両端に、差動アンプ２３（３）の各入力端子は抵抗素子５の両端にそれぞれ接続される。差動アンプ２３（２）の各入力端子はシャント抵抗回路４の両端に接続される。セレクタ５４は、これら３つの差動アンプ２３（１）～２３（３）の出力端子の何れか１つを選択して入力する。この場合、ＬＥＤ切替信号は３レベルのアナログ信号か、又は２ビットのデジタルデータである。以上が制御部５５を構成している。 The current detection unit 53 includes three differential amplifiers 23 (1) to 23 (3). Each input terminal of the differential amplifier 23 (1) is connected to both ends of the resistance element 6, and each input terminal of the differential amplifier 23 (3) is connected to both ends of the resistance element 5. Each input terminal of the differential amplifier 23 (2) is connected to both ends of the shunt resistance circuit 4. The selector 54 selects and inputs any one of the output terminals of these three differential amplifiers 23 (1) to 23 (3). In this case, the LED switching signal is a 3-level analog signal or 2-bit digital data. The above constitutes the control unit 55.

これにより、電流検出部５３は、ＬＥＤ光源２（１）を電流Ｉｏｕｔ１で駆動する際には差電圧Ｒｓ１×Ｉｏｕｔ１を検出し、ＬＥＤ光源２（２）を電流Ｉｏｕｔ２で駆動する際には差電圧（Ｒｓ１＋Ｒｓ２）×Ｉｏｕｔ２を検出する。そして、ＬＥＤ光源２（３）を電流Ｉｏｕｔ３で駆動する際には差電圧Ｒｓ２×Ｉｏｕｔ３を検出する。 As a result, the current detection unit 53 detects the difference voltage Rs1 × Iout1 when driving the LED light source 2 (1) with the current Iout1, and the difference voltage when driving the LED light source 2 (2) with the current Iout2. (Rs1 + Rs2) × Iout2 is detected. Then, when the LED light source 2 (3) is driven by the current Iout3, the difference voltage Rs2 × Iout3 is detected.

一例として、Ｉｏｕｔ１＝２Ａ，Ｉｏｕｔ２＝０．４Ａ，Ｉｏｕｔ３＝０．５Ａ，Ｒｓ１＝０．０５Ω，Ｒｓ２＝０．２Ωとすると、何れの差電圧も０．１Ｖになる。 As an example, if Iout1 = 2A, Iout2 = 0.4A, Iout3 = 0.5A, Rs1 = 0.05Ω, and Rs2 = 0.2Ω, the difference voltage is 0.1V.

（第５実施形態）
図７に示すＬＥＤ駆動回路６１は、第４実施形態と同様に駆動対象を３つのＬＥＤ光源２とした構成であるが、電流検出部６２は、第２実施形態のように２つの差動アンプ２３（１）及び２３（２）と加算部２５とを用いて構成されている。差動アンプ２３（１），２３（２）の入力端子は、それぞれ抵抗素子６，５の両端に接続されている。 (Fifth Embodiment)
The LED drive circuit 61 shown in FIG. 7 has a configuration in which the drive target is three LED light sources 2 as in the fourth embodiment, but the current detection unit 62 has two differential amplifiers as in the second embodiment. It is configured by using 23 (1) and 23 (2) and the addition unit 25. The input terminals of the differential amplifiers 23 (1) and 23 (2) are connected to both ends of the resistance elements 6 and 5, respectively.

差動アンプ２３（１），２３（２）の出力端子は、それぞれセレクタ５４の入力端子と、加算部２５の入力端子とに接続されている。加算部２５の出力端子は、セレクタ５４の残り１つの入力端子に接続されている。差動アンプ２３（１），２３（２）の出力端子は、それぞれ検出電圧Ｖｓｅｎｓｅ１，Ｖｓｅｎｓｅ３を出力し、加算部２５の出力端子は、検出電圧Ｖｓｅｎｓｅ２を出力する。以上が制御部６３を構成している。 The output terminals of the differential amplifiers 23 (1) and 23 (2) are connected to the input terminal of the selector 54 and the input terminal of the adder 25, respectively. The output terminal of the addition unit 25 is connected to the remaining one input terminal of the selector 54. The output terminals of the differential amplifiers 23 (1) and 23 (2) output the detection voltages Vsense1 and Vsense3, respectively, and the output terminals of the adder 25 output the detection voltage Vsense2. The above constitutes the control unit 63.

（第６実施形態）
図８に示すＬＥＤ駆動回路７１も、第４実施形態と同様に駆動対象を３つのＬＥＤ光源２とした構成であるが、シャント抵抗回路７２は、もう１つの抵抗素子７３を備えている。それに伴い、電流検出部７４は、第３の差動アンプ２３（３）備えている。差動アンプ２３（３）の各入力端子は、シャント抵抗回路７２の両端に接続されており、差動アンプ２３（３）の出力端子は、加算部２５に替わってセレクタ５４の入力端子に接続されている。以上が制御部７５を構成している。 (Sixth Embodiment)
The LED drive circuit 71 shown in FIG. 8 also has a configuration in which the drive target is three LED light sources 2 as in the fourth embodiment, but the shunt resistance circuit 72 includes another resistance element 73. Along with this, the current detection unit 74 includes a third differential amplifier 23 (3). Each input terminal of the differential amplifier 23 (3) is connected to both ends of the shunt resistance circuit 72, and the output terminal of the differential amplifier 23 (3) is connected to the input terminal of the selector 54 instead of the adder 25. Has been done. The above constitutes the control unit 75.

（第７実施形態）
図９に示すＬＥＤ駆動回路８１は、光源としては一体に構成されているＬＥＤ光源８２を駆動対象とする。ＬＥＤ光源８２は、第１実施形態のＬＥＤ光源２（１）及び２（２）に相当するＬＥＤ素子を直列に接続した構成であり、前者を第１光源部８２Ｈ，後者を第２光源部８２Ｌと称する。 (7th Embodiment)
The LED drive circuit 81 shown in FIG. 9 targets an LED light source 82 integrally configured as a light source. The LED light source 82 has a configuration in which LED elements corresponding to the LED light sources 2 (1) and 2 (2) of the first embodiment are connected in series, the former being the first light source unit 82H and the latter being the second light source unit 82L. It is called.

第１光源部８２Ｈ及び第２光源部８２Ｌの共通接続点は、外部接続端子となっており、第２光源部８２Ｌに対して並列にＮチャネルＭＯＳＦＥＴ８３が接続されている。負荷ＬＥＤ切替制御部８４は、ＦＥＴ８３のオンオフを切り替えて駆動対象とする光源を選択する。ＦＥＴ８３がオフであれば、第１光源部８２Ｈ及び第２光源部８２Ｌが共に駆動され、ＦＥＴ８３がオンであれば第１光源部８２Ｈのみが駆動される。 The common connection point between the first light source unit 82H and the second light source unit 82L is an external connection terminal, and the N-channel MOSFET 83 is connected in parallel to the second light source unit 82L. The load LED switching control unit 84 switches the FET 83 on and off to select a light source to be driven. If the FET 83 is off, both the first light source unit 82H and the second light source unit 82L are driven, and if the FET 83 is on, only the first light source unit 82H is driven.

電流検出部１５は、第１光源部８２Ｈのみを電流Ｉｏｕｔ１で駆動する際には差電圧Ｒｓ１×Ｉｏｕｔ１を検出し、第１光源部８２Ｈ及び第２光源部８２Ｌを共に電流Ｉｏｕｔ２で駆動する際には、差電圧（Ｒｓ１＋Ｒｓ２）×Ｉｏｕｔ２を検出する。以上が制御部８５を構成している。 The current detection unit 15 detects the difference voltage Rs1 × Iout1 when driving only the first light source unit 82H with the current Iout1, and when driving both the first light source unit 82H and the second light source unit 82L with the current Iout2, the current detection unit 15 detects the difference voltage Rs1 × Iout1. Detects the difference voltage (Rs1 + Rs2) × Iout2. The above constitutes the control unit 85.

一例として、Ｉｏｕｔ１＝２Ａ，Ｉｏｕｔ２＝０．５Ａ，ＲＳ１＝０．０５Ω，ＲＳ２＝０．１５Ωとすると、それぞれの差電圧は何れも０．１Ｖになり、検出精度及びダイナミックレンジを確保できる。 As an example, if Iout1 = 2A, Iout2 = 0.5A, RS1 = 0.05Ω, and RS2 = 0.15Ω, the difference voltage of each is 0.1V, and the detection accuracy and the dynamic range can be ensured.

（第８実施形態）
図１０に示す第８実施形態は、第１実施形態のＬＥＤ駆動回路１により、単一のＬＥＤ光源２（１）を、２段階の電流Ｉｏｕｔ１，Ｉｏｕｔ２で駆動する構成である。電流検出部１５は、ＬＥＤ光源２（１）を電流Ｉｏｕｔ１で駆動する際には差電圧Ｒｓ１×Ｉｏｕｔ１を検出し、電流Ｉｏｕｔ２で駆動する際には、差電圧（Ｒｓ１＋Ｒｓ２）×Ｉｏｕｔ２を検出する。この場合、具体数値例を第７実施形態と同様に設定すれば、それぞれの差電圧は同様に何れも０．１Ｖになり、検出精度及びダイナミックレンジを確保できる。 (8th Embodiment)
The eighth embodiment shown in FIG. 10 has a configuration in which a single LED light source 2 (1) is driven by a two-stage current Iout1 and Iout2 by the LED drive circuit 1 of the first embodiment. The current detection unit 15 detects the difference voltage Rs1 × Iout1 when the LED light source 2 (1) is driven by the current Iout1, and detects the difference voltage (Rs1 + Rs2) × Iout2 when the LED light source 2 (1) is driven by the current Iout2. In this case, if a specific numerical example is set in the same manner as in the seventh embodiment, the difference voltage of each is similarly 0.1 V, and the detection accuracy and the dynamic range can be ensured.

（その他の実施形態）
駆動対象とするＬＥＤ光源は、４つ以上でも良い。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。 (Other embodiments)
The number of LED light sources to be driven may be four or more.
The present disclosure has been described in accordance with the examples, but it is understood that the present disclosure is not limited to the examples and structures. The present disclosure also includes various variations and variations within a uniform range. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms that include only one element, more, or less, are within the scope and scope of the present disclosure.

図面中、１はＬＥＤ駆動回路、２はＬＥＤ光源、３はＤＣ－ＤＣコンバータ、４はシャント抵抗回路、５及び６は抵抗素子、７（１），７（２）はＮチャネルＭＯＳＦＥＴ、８は制御部、９は負荷ＬＥＤ切替制御部、１５は電流検出部、１６はセレクタ、１８はエラーアンプ、２６はスイッチング制御部である。 In the drawing, 1 is an LED drive circuit, 2 is an LED light source, 3 is a DC-DC converter, 4 is a shunt resistance circuit, 5 and 6 are resistance elements, 7 (1) and 7 (2) are N-channel MOSFETs, and 8 is. A control unit, 9 is a load LED switching control unit, 15 is a current detection unit, 16 is a selector, 18 is an error amplifier, and 26 is a switching control unit.

Claims

It is driven by one or more LED light sources (2 (1), 2 (2), 2 (3), 82) having one or more LED elements.
DC-DC converter and
A drive control unit (9,84) that changes the state in which the drive current from the DC-DC converter (3) is energized to the LED light source according to the drive mode selected for the LED light source.
A series resistance circuit (4,72) composed of a plurality of resistance elements (5, 6, 73) arranged in an energization path between the DC-DC converter and the LED light source.
A current detection unit (15,53,62,74) that detects the drive current based on the difference voltage generated in this series resistance circuit, and
A resistance number switching unit (16) arranged between the series resistance circuit and the current detection unit and switching the number of resistance elements connected in series to the current detection unit, and a resistance number switching unit (16).
A switching control unit (26) for controlling the switching operation of the DC-DC converter is provided so that the detected drive current becomes a target current according to the drive target.
The switching control unit is an LED drive circuit that controls the resistance number switching unit according to the selected drive mode and switches the number of series.

A plurality of LED light sources (2 (1), 2 (2), 2 (3) connected in parallel are used as drive targets.
The drive control unit controls to selectively supply the drive current from the DC-DC converter to one of the plurality of LED light sources.
The LED drive circuit according to claim 1, wherein the switching control unit switches the number of series in accordance with an LED light source selected by the drive control unit.

The switching control unit includes an error amplifier (18) for controlling the detected drive current to be a target current according to the drive target.
The LED drive circuit according to claim 1 or 2, wherein the number of series is switched so as to adjust the gain of the energization path including the series resistance circuit, the error amplifier, and the DC-DC converter according to the magnitude of the drive current.

When driving an LED light source having a small operating resistance value, the switching control unit (5) switches the number of series in series so that the gain becomes low.
The LED drive circuit according to claim 3, wherein when the LED light source having a large operating resistance value is driven, the number of series is switched so that the gain becomes high.