JP7140482B2 - Switching power supply circuit and liquid crystal display device - Google Patents
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Description
本発明は、スイッチング電源回路、および液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a switching power supply circuit and a liquid crystal display device.
従来から、パルススキップ機能を備えたスイッチング電源回路が知られている。たとえば、特許文献1に記載のスイッチング電源回路は、最小デューティ比のPWM信号がPWM制御部から出力されているにもかかわらず、出力電圧が目標電圧より大きい場合に、誤差信号が示す誤差が大きくなるほど単位時間当たりのパルス数が少なくなるようにPWM信号のパルスを間引く制御を実行する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a switching power supply circuit having a pulse skip function is known. For example, in the switching power supply circuit described in
しかしながら、パルススキップが行われるときには、スイッチング周波数が可聴周波数帯域まで減少する場合がある。このような場合に、スイッチング電源回路を構成する部品から音鳴りが生じることがある。 However, when pulse skipping occurs, the switching frequency may be reduced to the audio frequency band. In such a case, noise may be generated from the components that make up the switching power supply circuit.
それゆえに、本発明の目的は、音鳴りが発生するのを防止することができるスイッチング電源回路、およびそのようなスイッチング電源回路を備える液晶表示装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a switching power supply circuit capable of preventing the generation of noise, and a liquid crystal display device having such a switching power supply circuit.
本発明のスイッチング電源回路は、直流電源により充電されるコンデンサ、直流電源からコンデンサへの充電をスイッチングする第1のスイッチング素子と、コンデンサに蓄積された電荷を放電させる第2のスイッチング素子とを含むDC-DCコンバータと、DC-DCコンバータの出力電圧の帰還電圧が閾値電圧を超えない場合に、一定の周期ごとに、帰還電圧と基準電圧との差電圧に基づいて、第1のスイッチング素子を駆動するとともに、帰還電圧が閾値電圧を超えた場合に、第1のスイッチング素子の駆動をスキップするドライバ制御部と、第1のスイッチング素子がオフの期間に、第2のスイッチング素子をオンにする第1のディスチャージ制御部とを備える。 A switching power supply circuit of the present invention includes a capacitor charged by a DC power supply, a first switching element for switching charging from the DC power supply to the capacitor, and a second switching element for discharging electric charges accumulated in the capacitor. When the feedback voltage of the output voltage of the DC-DC converter and the DC-DC converter does not exceed the threshold voltage, the first switching element is operated based on the difference voltage between the feedback voltage and the reference voltage at regular intervals. A driver control unit that drives and skips the driving of the first switching element when the feedback voltage exceeds the threshold voltage, and turns on the second switching element while the first switching element is off. and a first discharge control unit.
好ましくは、ドライバ制御部は、帰還電圧が閾値電圧を超えない場合に、内部クロックの周期ごとに、第1のスイッチング素子をオンおよびオフさせる。第1のディスチャージ制御部は、帰還電圧が閾値電圧を超えるか否かによらずに、内部クロックの周期ごとに、第2のスイッチング素子をオンおよびオフさせる。 Preferably, the driver control section turns on and off the first switching element in each period of the internal clock when the feedback voltage does not exceed the threshold voltage. The first discharge control section turns on and off the second switching element every cycle of the internal clock regardless of whether the feedback voltage exceeds the threshold voltage.
好ましくは、ドライバ制御部は、帰還電圧が閾値電圧を超えない場合に、内部クロックがオフの期間のいずれかに、第1のスイッチング素子をオンにする。第1のディスチャージ制御部は、内部クロックがオンの期間に第2のスイッチング素子をオンにする。 Preferably, the driver control section turns on the first switching element during any period when the internal clock is off when the feedback voltage does not exceed the threshold voltage. The first discharge control section turns on the second switching element while the internal clock is on.
好ましくは、第1のスイッチング素子は、PMOSトランジスタであり、第2のスイッチング素子は、NMOSトランジスタである。 Preferably, the first switching element is a PMOS transistor and the second switching element is an NMOS transistor.
好ましくは、DC-DCコンバータは、入力電圧を受ける入力端子と第1のノードの間に配置された第1のスイッチング素子と、第1のノードとグランドとの間に配置されたダイオードと、ダイオードと、出力端子が接続される第2のノードとの間に配置されたチョークコイルと、第2のノードとグランドとの間に配置されたコンデンサと、第2のノードと第3のノードの間に配置された抵抗と、第3のノードとグランドの間に配置された第2のスイッチング素子とを有する。 Preferably, the DC-DC converter includes: a first switching element arranged between an input terminal for receiving an input voltage and a first node; a diode arranged between the first node and ground; and a second node to which the output terminal is connected, a choke coil disposed between the second node and the ground, and a capacitor disposed between the second node and the third node and a second switching element disposed between the third node and ground.
好ましくは、DC-DCコンバータは、さらに、第2のスイッチング素子と並列に第3のノードとグランドの間に配置された第2のNMOSトランジスタを備える。スイッチング電源回路は、シャットダウン信号を受信したときに、第2のNMOSトランジスタをオンにして、コンデンサの電荷を放電させる第2のディスチャージ制御部を備える。 Preferably, the DC-DC converter further comprises a second NMOS transistor arranged between the third node and ground in parallel with the second switching element. The switching power supply circuit includes a second discharge control section that turns on the second NMOS transistor to discharge the capacitor when the shutdown signal is received.
好ましくは、第1のディスチャージ制御部は、第1のスイッチング素子のスイッチング周波数を検出し、検出されたスイッチング周波数が所定の範囲で、かつ第1のスイッチング素子がオフの期間に、第2のスイッチング素子をオンにして、コンデンサの電荷を放電させる。 Preferably, the first discharge control unit detects a switching frequency of the first switching element, and when the detected switching frequency is within a predetermined range and the first switching element is off, the second switching Turn on the device to discharge the charge on the capacitor.
本発明の液晶表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルのデータ線を駆動する複数のソースドライバと、液晶パネルの走査線を駆動する複数のゲートドライバと、タイミングコントローラと、スイッチング電源回路とを備える。スイッチング電源回路の出力端子から出力される電圧は、タイミングコントローラに供給される。 A liquid crystal display device of the present invention includes a liquid crystal panel, a plurality of source drivers for driving data lines of the liquid crystal panel, a plurality of gate drivers for driving scanning lines of the liquid crystal panel, a timing controller, and a switching power supply circuit. . A voltage output from the output terminal of the switching power supply circuit is supplied to the timing controller.
本発明によれば、音鳴りが発生するのを防止することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of ringing.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
[第1の実施形態]
図1は、液晶表示装置の構成を表わす図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a liquid crystal display device.
液晶表示装置は、液晶モジュール140と、駆動基板100に搭載された駆動回路120とを備える。液晶モジュール140は、液晶パネル700と、ソース回路900と、ゲート回路800とを備える。駆動回路120は、タイミングコントローラ600と、電力管理IC200とを備える。
The liquid crystal display device includes a
液晶パネル700は、たとえば、アクティブマトリクス駆動方式のパネルである。液晶パネル700は、液晶物質が充填された複数の画素で構成されたパネルと、パネルの背面に配置されたガラス基板を備える。このガラス基板上には、垂直方向に複数配列されて、それぞれ水平方向に伸びる走査線(たとえば、G1~G4)と、水平方向に複数配列されて、それぞれ垂直方向に伸びるデータ線(たとえば、S1~S4)とが配置されている。走査線とデータ線との交差点に対応して、TFT(Thin Film Transistor)(たとえば、1-a~1-d)を介して画素(たとえば、2-a~2-d)がマトリックス状に設けられている。
ゲート回路800は、複数のゲートドライバ(たとえば、0-1~90-4)を備える。ゲートドライバ90-iは、走査線G-iに接続される。
ソース回路900は、複数のソースドライバ(たとえば、91~91-4)と、制御回路92とを備える。ソースドライバ91-iは、データ線Siに接続される。
The
電力管理IC200は、入力電圧VINの供給を受けて動作し、各種の電圧を生成する。電力管理IC200は、第1の電圧生成部(電圧レギュレータ回路)300と、第2の電圧生成部(ゲートドライバ駆動回路)400と、第3の電圧生成部(スイッチング電源回路)500とを備える。
The
第1の電圧生成部300は、ゲートドライバ駆動用の電圧VGGを生成して、ゲートドライバ90-1~90-4に供給する。
The
第2の電圧生成部400は、アナログ系電源電圧AVDDを生成して、ソースドライバ91-1~91-4に供給する。
The
第3の電圧生成部500は、ロジック系電源電圧VDDを生成して、タイミングコントローラ600および制御回路92に供給する。
The
タイミングコントローラ600は、ロジック系電源電圧VDDの供給を受けて動作する。タイミングコントローラ600は、図示しないホスト装置から入力されるコマンドおよびデータに基づいて、ゲートドライバ(たとえば90-1~90-4)の垂直同期制御、およびソースドライバ(たとえば91-1~91-4)の水平同期制御などを行う。
The
ゲートドライバ90-i(たとえば、i=1~4)は、電圧VGGの供給を受け、垂直同期信号に基づいて動作する。たとえば、ゲートドライバ90-iは、電圧VGGを受ける。ゲートドライバ90-iは、電圧VGGを電源電圧として利用して、ゲート電圧GXを生成して、走査線G-iに供給する。 Gate drivers 90-i (eg, i=1 to 4) are supplied with voltage VGG and operate based on the vertical synchronization signal. For example, gate driver 90-i receives voltage VGG. The gate driver 90-i uses the voltage VGG as a power supply voltage to generate a gate voltage GX and supply it to the scanning line Gi.
ソースドライバ91-i(たとえば、i=1~4)は、アナログ系電源電圧AVDDの供給を受け、水平同期信号に基づいて、動作する。たとえば、ソースドライバ91-iは、アナログ系電源電圧AVDDを用いてソースアンプを駆動することによって、ホスト装置から入力されるデジタルの映像信号の階調値(例えば0~255階調)に応じたソース電圧SSiを生成して、データ線Siを通じて液晶パネル700の画素に供給する。
The source drivers 91-i (eg, i=1 to 4) are supplied with the analog system power supply voltage AVDD and operate based on the horizontal synchronizing signal. For example, the source driver 91-i drives the source amplifier using the analog power supply voltage AVDD, thereby corresponding to the gradation value (for example, 0 to 255 gradation) of the digital video signal input from the host device. A source voltage SSi is generated and supplied to the pixels of the
制御回路92は、ロジック系電源電圧VDDの供給を受けて動作する。制御回路92は、ソースドライバ91-i(たとえばi=1~4)を制御する。
The
[第2の実施形態]
第2の実施形態は、第1の電圧生成部(電圧レギュレータ回路)300の詳細な構成および動作に関する。具体的には、電流制限機能を有する電圧レギュレータについて説明する。
[Second embodiment]
The second embodiment relates to the detailed configuration and operation of the first voltage generator (voltage regulator circuit) 300. FIG. Specifically, a voltage regulator with current limiting is described.
図2は、第1の電圧生成部(電圧レギュレータ)300の構成を表わす図である。
第1の電圧生成部300は、基準電圧生成部11と、誤差アンプ12と、電流制限回路13a,13bと、PMOSトランジスタM1と、NMOSトランジスタM2と、帰還部68とを備える。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the first voltage generator (voltage regulator) 300. As shown in FIG.
The first
基準電圧生成部11は、入力端子A1に入力される入力電圧VINから基準電圧VREFを生成して、誤差アンプ12へ出力する。
The reference
PMOSトランジスタM1は、入力端子A1と、出力端子P1と接続されるノードND1との間に配置される。 PMOS transistor M1 is arranged between input terminal A1 and node ND1 connected to output terminal P1.
帰還部68は、抵抗R1と抵抗R2とからなる。抵抗R1と抵抗R2の間のノードND2の電圧がフィードバック電圧VFとして誤差アンプ12に供給される。フィードバック電圧VFは、出力端子P1から出力される出力電圧AVDDのR1/(R1+R2)である。これによって、出力電圧AVDDの大きさがフィードバック電圧VFの大きさが基準電圧VREFの大きさに調整される。
The
NMOSトランジスタM2は、ノードND1とグランドGNDとの間に配置される。NMOSトランジスタM2がオンすることによって、端子P1から入力された電流がグランドに流れる。 NMOS transistor M2 is arranged between node ND1 and ground GND. By turning on the NMOS transistor M2, the current input from the terminal P1 flows to the ground.
誤差アンプ12は、PMOSトランジスタM1とNMOSトランジスタM2のオンおよびオフを制御する。
The
電流制限回路13aは、PMOSトランジスタM1を流れる電流の増加を抑制する。電流制限回路13bは、NMOSトランジスタM2を流れる電流の増加を抑制する。
The current limiting
図3は、誤差アンプ12の詳細な構成を表わす図である。
誤差アンプ12は、入力用差動増幅回路14と、出力用差動増幅回路15とを備える。
FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of
The
入力用差動増幅回路14は、抵抗R61,R62と、NMOSトランジスタN61,N62と、定電流源IS1とを備える。
The input
抵抗R61は、入力電圧VINを受ける端子A1とノードND2の間に配置される。抵抗R62は、入力電圧VINを受ける端子A1とノードND3の間に配置される。 Resistor R61 is arranged between terminal A1 receiving input voltage VIN and node ND2. Resistor R62 is arranged between terminal A1 receiving input voltage VIN and node ND3.
NMOSトランジスタN61は、ノードND2とノードND61の間に配置される。NMOSトランジスタN61のゲートは、フィードバック電圧FBを受ける。NMOSトランジスタN62は、ノードND3とノードND61の間に配置される。NMOSトランジスタN62のゲートは、基準電圧VREFを受ける。定電流源IS1は、ノードND61とグランドGNDの間に配置される。 NMOS transistor N61 is arranged between node ND2 and node ND61. The gate of NMOS transistor N61 receives feedback voltage FB. NMOS transistor N62 is arranged between node ND3 and node ND61. The gate of NMOS transistor N62 receives reference voltage VREF. Constant current source IS1 is arranged between node ND61 and ground GND.
出力用差動増幅回路15は、PMOSトランジスタP61,P62,P63と、NMOSトランジスタN63,N65,N66とを備える。
The output
PMOSトランジスタP61は、ノードND2と、ノードND9との間に配置される。PMOSトランジスタP61のゲートは、電圧BIASを受ける。 PMOS transistor P61 is arranged between node ND2 and node ND9. The gate of PMOS transistor P61 receives voltage BIAS.
PMOSトランジスタP62は、ノードND3と、ノードND4との間に配置される。PMOSトランジスタP62のゲートは、電圧BIASを受ける。 PMOS transistor P62 is arranged between node ND3 and node ND4. The gate of PMOS transistor P62 receives voltage BIAS.
PMOSトランジスタP63は、ノードND4とノードND565の間に配置される。PMOSトランジスタP63のゲートは、電圧BIAS2を受ける。 PMOS transistor P63 is arranged between node ND4 and node ND565. The gate of PMOS transistor P63 receives voltage BIAS2.
PMOSトランジスタP64は、ノードND4とノードND565の間に配置される。PMOSトランジスタP64のゲートは、電圧BIAS3を受ける。 PMOS transistor P64 is arranged between node ND4 and node ND565. The gate of PMOS transistor P64 receives voltage BIAS3.
NMOSトランジスタN65は、ノードND9とグランドGNDとの間に配置される。NMOSトランジスタN66は、ノードND65とグランドGNDとの間に配置される。NMOSトランジスタN65のゲートおよびドレインと、NMOSトランジスタN66のゲートとが接続される。 NMOS transistor N65 is arranged between node ND9 and ground GND. NMOS transistor N66 is arranged between node ND65 and ground GND. The gate and drain of NMOS transistor N65 and the gate of NMOS transistor N66 are connected.
ノードND4は、PMOSトランジスタM1のゲートに接続される、ノードND65は、PMOSトランジスタM2のゲートに接続される。 Node ND4 is connected to the gate of PMOS transistor M1, and node ND65 is connected to the gate of PMOS transistor M2.
(参考例の電流制限回路)
図4は、参考例の電流制限回路13aの構成を表わす図である。
(Reference example current limiting circuit)
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the current limiting
参考例の電流制限回路13aは、PMOSトランジスタM3と、抵抗RAと、PNPトランジスタQとを備える。
The current limiting
抵抗RAは、入力電圧VINを受ける入力端子A1とノードND10との間に配置される。PMOSトランジスタM3は、ノードND10とノードND1の間に配置される。PMOSトランジスタM1のゲートとPMOSトランジスタM3のゲートが、ノードND4に接続される。PNPトランジスタQ1は、入力電圧VINを受ける入力端子A1とノードND4の間に配置される。PNPトランジスタQ1のベースが、ノードND10に接続される。 Resistor RA is arranged between input terminal A1 receiving input voltage VIN and node ND10. PMOS transistor M3 is arranged between node ND10 and node ND1. A gate of the PMOS transistor M1 and a gate of the PMOS transistor M3 are connected to the node ND4. PNP transistor Q1 is arranged between input terminal A1 receiving input voltage VIN and node ND4. The base of PNP transistor Q1 is connected to node ND10.
(参考例の電流制限回路の動作)
PMOSトランジスタM1のゲートとPMOSトランジスタM3のゲートとが接続され、PMOSトランジスタM1のドレインとPMOSトランジスタM3のドレインとが接続されているので、PMOSトランジスタM1を流れる電流が増加すると、PMOSトランジスタM3を流れる電流も増加する。PMOSトランジスタM1のサイズに対して、PMOSトランジスタM3のサイズがK倍とすると、PMOSトランジスタM1を流れる電流をI1としたときに、PMOSトランジスタM3を流れる電流I2は、K×I1となると見込まれる。
(Operation of the current limiting circuit in the reference example)
The gate of the PMOS transistor M1 is connected to the gate of the PMOS transistor M3, and the drain of the PMOS transistor M1 is connected to the drain of the PMOS transistor M3. The current also increases. If the size of the PMOS transistor M3 is K times the size of the PMOS transistor M1, the current I2 flowing through the PMOS transistor M3 is expected to be K×I1 when the current flowing through the PMOS transistor M1 is I1.
したがって、I1が増加すると、ノードND10の電位が低下する。PNPトランジスタQ1のベース・エミッタ間電圧が増加し、PNPトランジスタQ1のオン抵抗が低下する。その結果、PMOSトランジスタM1のゲート電圧であるノードND4の電圧の低下が抑制されるので、PMOSトランジスタM1の電流の増加が抑制される。 Therefore, when I1 increases, the potential of node ND10 decreases. The base-emitter voltage of the PNP transistor Q1 increases, and the ON resistance of the PNP transistor Q1 decreases. As a result, a decrease in the voltage of the node ND4, which is the gate voltage of the PMOS transistor M1, is suppressed, thereby suppressing an increase in the current of the PMOS transistor M1.
(参考例の電流制限回路の問題点)
抵抗RAに電流I2が流れることによって、PMOSトランジスタM3のソース電位(ノードND10の電位)は、PMOSトランジスタM1のソースの電位よりも低くなる。その結果、電流I2は、K×I1からずれる場合が発生し、PMOSトランジスタM3によって、PMOSトランジスタM1を流れる電流I1を正しくモニタすることができなくなる。特に抵抗RAが大きい場合に問題となる。
(Problems with the current limiting circuit in the reference example)
Due to the current I2 flowing through the resistor RA, the source potential of the PMOS transistor M3 (the potential of the node ND10) becomes lower than the source potential of the PMOS transistor M1. As a result, the current I2 may deviate from K×I1, and the PMOS transistor M3 cannot properly monitor the current I1 flowing through the PMOS transistor M1. This is especially problematic when the resistance RA is large.
(第2の実施形態の電流制限回路)
図5は、第2の実施形態の電流制限回路13aの構成を表わす図である。
(Current limiting circuit of the second embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the current limiting
第2の実施形態の電流制限回路13aは、PMOSトランジスタM30と、PNPトランジスタQ2と、可変抵抗RBと、PMOSトランジスタM4,M5と、NMOSトランジスタM6,M7と、定電流源IS2とを備える。
The current limiting
PMOSトランジスタM30のサイズは、PMOSトランジスタM1のサイズのK1倍である。PMOSトランジスタM5のサイズは、PMOSトランジスタM5のサイズのK1倍である。NMOSトランジスタM7のサイズは、NMOSトランジスタM6のサイズのK2倍である。 The size of the PMOS transistor M30 is K1 times the size of the PMOS transistor M1. The size of the PMOS transistor M5 is K1 times the size of the PMOS transistor M5. The size of the NMOS transistor M7 is K2 times the size of the NMOS transistor M6.
PMOSトランジスタM30は、入力電圧VINを受ける入力端子A1とノードND11との間に配置される。 PMOS transistor M30 is arranged between input terminal A1 receiving input voltage VIN and node ND11.
抵抗RBは、入力電圧VINを受ける入力端子A1とノードND12の間に配置される。 Resistor RB is arranged between input terminal A1 receiving input voltage VIN and node ND12.
PNPトランジスタQ2は、入力電圧VINを受ける入力端子A1とノードND4の間に配置される。PNPトランジスタQ2のベースが、ノードND12に接続される。 PNP transistor Q2 is arranged between input terminal A1 receiving input voltage VIN and node ND4. The base of PNP transistor Q2 is connected to node ND12.
NMOSトランジスタM7は、ノードND12とグランドGNDとの間に配置される。
ノードND11とグランドGNDとの間に、PMOSトランジスタM5とNMOSトランジスタM6とが直列に接続される。
NMOS transistor M7 is arranged between node ND12 and ground GND.
A PMOS transistor M5 and an NMOS transistor M6 are connected in series between the node ND11 and the ground GND.
ノードND1とグランドGNDとの間に、PMOSトランジスタM4と定電流源IS2とが直列に接続される。 A PMOS transistor M4 and a constant current source IS2 are connected in series between the node ND1 and the ground GND.
PMOSトランジスタM4のゲートとPMOSトランジスタM5のゲートとが接続され、PMOSトランジスタM4のゲートとドレインとが接続される。PMOSトランジスタM4とPMOSトランジスタM5とがカレントミラー回路CM1を構成する。 The gate of the PMOS transistor M4 and the gate of the PMOS transistor M5 are connected, and the gate and drain of the PMOS transistor M4 are connected. The PMOS transistor M4 and the PMOS transistor M5 form a current mirror circuit CM1.
カレントミラー回路CM1が、PMOSトランジスタM4を流れる電流I1を複製することによって、PMOSトランジスタM5には、複製された電流I2が流れる。電流I2は、K1×I1である。 The current mirror circuit CM1 duplicates the current I1 flowing through the PMOS transistor M4, whereby the duplicated current I2 flows through the PMOS transistor M5. Current I2 is K1×I1.
NMOSトランジスタM6のゲートと、NMOSトランジスタM7のゲートとが接続され、NMOSトランジスタM6のゲートとドレインとが接続される。NMOSトランジスタM6とNMOSトランジスタM7とがカレントミラー回路CM2を構成する。 The gate of the NMOS transistor M6 and the gate of the NMOS transistor M7 are connected, and the gate and drain of the NMOS transistor M6 are connected. The NMOS transistor M6 and the NMOS transistor M7 constitute a current mirror circuit CM2.
カレントミラー回路CM2が、PMOSトランジスタM30、PMOSトランジスタM4、およびNMOSトランジスタM6を流れる電流I2を複製することによって、PMOSトランジスタM7には、複製された電流I3が流れる。電流I3は、K2×I2である。 The current mirror circuit CM2 duplicates the current I2 flowing through the PMOS transistor M30, the PMOS transistor M4, and the NMOS transistor M6, whereby the duplicated current I3 flows through the PMOS transistor M7. Current I3 is K2*I2.
(第2の実施形態の電流制限回路の動作)
PMOSトランジスタM1のゲートとPMOSトランジスタM3のゲートとが接続され、PMOSトランジスタM1のソースとPMOSトランジスタM3のソースとが接続されているので、PMOSトランジスタM1を流れる電流が増加すると、PMOSトランジスタM30を流れる電流も増加する。PMOSトランジスタM1のサイズに対して、PMOSトランジスタM3のサイズがK1倍なので、PMOSトランジスタM1を流れる電流をI1としたときに、PMOSトランジスタM30を流れる電流I2はK1×I1となると見込まれる。
(Operation of Current Limiting Circuit of Second Embodiment)
The gate of the PMOS transistor M1 is connected to the gate of the PMOS transistor M3, and the source of the PMOS transistor M1 is connected to the source of the PMOS transistor M3. The current also increases. Since the size of the PMOS transistor M3 is K1 times the size of the PMOS transistor M1, the current I2 flowing through the PMOS transistor M30 is expected to be K1×I1 when the current flowing through the PMOS transistor M1 is I1.
PMOSトランジスタM6のサイズに対して、PMOSトランジスタM7のサイズがK2倍なので、カレントミラー回路CM2によって、PMOSトランジスタM7を流れる電流I3は、K2×I2(=K2×K1×I1)となる。 Since the size of the PMOS transistor M7 is K2 times the size of the PMOS transistor M6, the current I3 flowing through the PMOS transistor M7 is K2×I2 (=K2×K1×I1) by the current mirror circuit CM2.
電流I1が増加すると電流I2が増加し、電流I2が増加すると電流I3が増加する。電流I3が増加すると、ノードND12の電位が低下する。PNPトランジスタQ2のベース・エミッタ間電圧が増加し、PNPトランジスタQ2のオン抵抗が低下する。その結果、PMOSトランジスタM1のゲート電圧であるノードND4の電圧の低下が抑制されるので、PMOSトランジスタM1の電流の増加が抑制される。 As current I1 increases, current I2 increases, and as current I2 increases, current I3 increases. As the current I3 increases, the potential of the node ND12 decreases. The base-emitter voltage of the PNP transistor Q2 increases, and the ON resistance of the PNP transistor Q2 decreases. As a result, a decrease in the voltage of the node ND4, which is the gate voltage of the PMOS transistor M1, is suppressed, thereby suppressing an increase in the current of the PMOS transistor M1.
本実施の形態では、PMOSトランジスタM1のドレインと、PMOSトランジスタM3のドレインとが接続されていないので、PMOSトランジスタM1のドレインの電位と、PMOSトランジスタM3のドレインの電位が等しくならず、電流I2がK×I1にならない場合がある。カレントミラー回路CM1によって、PMOSトランジスタM1のドレインの電位と、PMOSトランジスタM30のドレインの電位とが同じとなり、電流I2=K1×I1を確報できる。 In this embodiment, since the drain of the PMOS transistor M1 and the drain of the PMOS transistor M3 are not connected, the potential of the drain of the PMOS transistor M1 and the potential of the drain of the PMOS transistor M3 are not equal, and the current I2 It may not be K×I1. Due to the current mirror circuit CM1, the potential of the drain of the PMOS transistor M1 and the potential of the drain of the PMOS transistor M30 become the same, and the current I2=K1×I1 can be determined.
また、可変抵抗RBの抵抗値を調整することによって、PMOSトランジスタM1を流れる電流I1の上限値を調整することができる。抵抗R1および抵抗R2の大きさは、タイミングコントローラ600からの信号によって調整可能である。
Also, by adjusting the resistance value of the variable resistor RB, the upper limit value of the current I1 flowing through the PMOS transistor M1 can be adjusted. The magnitudes of resistors R1 and R2 are adjustable by a signal from timing
なお、可変抵抗RBの代わりに、抵抗値が固定の抵抗を用いてもよい。
カレントミラー回路CM1がなくても、PMOSトランジスタM1のドレインの電位と、PMOSトランジスタM3のドレインの電位との差が小さくて、問題とならない場合には、カレントミラー回路CM1を省略することもできる。
A resistor with a fixed resistance value may be used instead of the variable resistor RB.
Even without the current mirror circuit CM1, the current mirror circuit CM1 can be omitted if the difference between the drain potential of the PMOS transistor M1 and the drain potential of the PMOS transistor M3 is small and does not pose a problem.
以上のように、本実施の形態によれば、PMOSトランジスタM1に流れる電流を正しくモニタして、負荷に突入電流が流れるのを制限することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to correctly monitor the current flowing through the PMOS transistor M1 and limit the rush current flowing to the load.
[第3の実施形態]
本実施の形態は、第2の電圧生成部400(ゲートドライバ駆動回路)の詳細な構成および動作に関する。具体的には、ゲートシェーディング機能を有するゲートドライバ制御回路について説明する。
[Third Embodiment]
This embodiment relates to the detailed configuration and operation of the second voltage generator 400 (gate driver driving circuit). Specifically, a gate driver control circuit having a gate shading function will be described.
(参考例のゲートドライバ駆動回路)
図6は、参考例のゲートドライバ駆動回路400の構成を表わす図である。
(Gate driver drive circuit of reference example)
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a gate
参考例のゲートドライバ駆動回路400は、プリドライバPDと、PMOSトランジスタM11と、コンデンサCAとを備える。
The gate
入力端子A2は、急峻な立上り部分および急峻な立ち下がり部分を有し、周期的に変化する制御信号FLKを受ける。この制御信号FLKは、たとえば、タイミングコントローラ600で生成され、垂直同期信号に同期した信号である。
Input terminal A2 receives control signal FLK, which has a steep rising portion and a steep falling portion and changes periodically. This control signal FLK is, for example, a signal generated by the
プリドライバPDは、PMOSトランジスタM11を駆動するために、制御信号FLKに応答し、ノードNDXに電圧VXを出力する。 The predriver PD outputs a voltage VX to the node NDX in response to the control signal FLK in order to drive the PMOS transistor M11.
PMOSトランジスタM11は、電力管理IC200で生成される電源電圧VCCを受ける電源端子A3と接続されるノードNDWと、ゲートドライバ90-1~90-4と接続される出力端子P2と接続されるノードNDZとの間に配置される。
PMOS transistor M11 has node NDW connected to power supply terminal A3 that receives power supply voltage VCC generated by
PMOSトランジスタM11のゲートは、ノードNDXに接続され、電圧VXを受ける。電圧VXの大きさが小さくなると、PMOSトランジスタM11がオンとなり、ノードNDZの出力電圧VGGの大きさが大きくなる。 The gate of PMOS transistor M11 is connected to node NDX and receives voltage VX. When the magnitude of the voltage VX decreases, the PMOS transistor M11 is turned on and the magnitude of the output voltage VGG at the node NDZ increases.
コンデンサCAは、ノードNDXと、ノードNDWとの間に配置される。
図7は、参考例のゲートドライバ駆動回路400における、制御信号FLK、ノードNXの電圧VX、および出力電圧VGGの遷移を表わす図である。
Capacitor CA is arranged between node NDX and node NDW.
FIG. 7 is a diagram showing transitions of control signal FLK, voltage VX of node NX, and output voltage VGG in gate
図7において、プリドライバPDの駆動能力が高いときの電圧VXおよびVGGを実線で示し、プリドライバPDの駆動能力が低いときの電圧VXおよびVGGを破線で示す。 In FIG. 7, voltages VX and VGG when the drivability of predriver PD is high are indicated by solid lines, and voltages VX and VGG when drivability of predriver PD is low are indicated by broken lines.
まず、プリドライバPDの駆動能力が高いときの動作を説明する。
時刻t0において、制御信号FLKがロウレベルに立ち下がると、プリドライバPDによって、ノードNDXの電圧VXが低下する。プリドライバPDは、急激に電圧VXを立ち下げることができないため、電圧VXは、傾きK1XでPMOSトランジスタM11の閾値電圧Vthまで低下する。
First, the operation when the driving capability of the pre-driver PD is high will be described.
At time t0, when control signal FLK falls to a low level, predriver PD lowers voltage VX on node NDX. Since the pre-driver PD cannot drop the voltage VX abruptly, the voltage VX drops to the threshold voltage Vth of the PMOS transistor M11 with a slope of K1X.
時刻t1において、電圧VXは、PMOSトランジスタM11の閾値電圧Vthまで低下する。このタイミングで、PMOSトランジスタM11がオンし、出力電圧VGGの減少が開始される。 At time t1, the voltage VX drops to the threshold voltage Vth of the PMOS transistor M11. At this timing, the PMOS transistor M11 is turned on, and the output voltage VGG starts to decrease.
その後、コンデンサCAの働きによって、電圧VXは、一定時間だけ閾値電圧Vthを維持する。この間、出力電圧VGGが傾きK1Oで減少する。 After that, the voltage VX maintains the threshold voltage Vth for a certain period of time due to the action of the capacitor CA. During this time, the output voltage VGG decreases with a slope K1O.
時刻t3のタイミングにおいて、プリドライバPDによって、電圧VXが再び傾きK1Xで低下し始める。このタイミングで、出力電圧VGGが最小値に達する。 At the timing of time t3, the voltage VX begins to drop again with a slope of K1X by the predriver PD. At this timing, the output voltage VGG reaches the minimum value.
時刻t4において、電圧VXが最小値に達する。
以上のように、制御信号FLKの立下りのタイミングからΔT1(=t1-t0)時間経過後に、出力電圧VGGは一定の傾きK1Oで減少する。
At time t4, voltage VX reaches its minimum value.
As described above, the output voltage VGG decreases at a constant slope K1O after the time ΔT1 (=t1−t0) has elapsed from the timing of the fall of the control signal FLK.
電圧VGGは、ゲートドライバ90-1~90-4に供給される。
たとえば、ゲートドライバ90-1は、電圧VGGを受ける。ゲートドライバ90-iは、電圧VGGを電源電圧として利用して、ゲート電圧GXを生成して、走査線G-1へ供給する。ゲート電圧GXの外形は、電圧VGGの外形と同じである。
The voltage VGG is supplied to gate drivers 90-1 to 90-4.
For example, gate driver 90-1 receives voltage VGG. The gate driver 90-i uses the voltage VGG as a power supply voltage to generate a gate voltage GX and supply it to the scanning line G-1. The outline of the gate voltage GX is the same as that of the voltage VGG.
ある時刻において、TFT1-aのゲートに供給される電圧がVaであるとする。走査線G-1に寄生容量が存在しない理想的な状態の場合に、TFT1-b,1-c,1-dのゲートには、Vb,Vc,Vdの電圧が与えられるとする。ここで、Vb=2×Va、Vc=3×Va、Vd=4×Vaとする。ゲートドライバ90-1と、TFT1-a,1-b,1-c,1-dとの距離が、D1、D2(=2×D1)、D3(=3×D1)、D4(=4×D1)とする。 Assume that the voltage supplied to the gate of the TFT1-a is Va at a certain time. Assume that voltages Vb, Vc, and Vd are applied to the gates of the TFTs 1-b, 1-c, and 1-d in an ideal state in which there is no parasitic capacitance on the scanning line G-1. Here, Vb=2*Va, Vc=3*Va, and Vd=4*Va. The distances between the gate driver 90-1 and the TFTs 1-a, 1-b, 1-c, and 1-d are D1, D2 (=2×D1), D3 (=3×D1), D4 (=4× D1).
走査線G-1の寄生容量によって、TFT1-b、TFT1-c、TFT1-dに与えられる電圧が理想的な状態の1/2、1/3、1/4になるとする。これにより、TFT1-a~1-dのゲートは、あり時刻において、すべて同じ大きさの電圧を受けて、オン状態となることとができる。これによって、液晶パネル700の走査線方向において、TFTがオンとなるタイミングがずれることがないので、液晶パネル700に輝度ムラが発生するのを防止できる。
It is assumed that the parasitic capacitance of the scanning line G-1 causes the voltages applied to TFT1-b, TFT1-c, and TFT1-d to be 1/2, 1/3, and 1/4 of the ideal state. As a result, the gates of the TFTs 1-a to 1-d receive the voltage of the same magnitude at a certain time and can be turned on. As a result, in the scanning line direction of the
以上のように、制御信号FLKの立下りをトリガとして、一定の傾きで減少する電圧VGGを生成することによって、輝度ムラを防止できる。よって、参考例のゲートドライバ駆動回路400もゲ-トシェーディング機能を有する。
As described above, unevenness in brightness can be prevented by generating the voltage VGG that decreases at a constant slope with the fall of the control signal FLK as a trigger. Therefore, the gate
しかしながら、制御信号FLKの立下りのタイミングから遅延して出力電圧VGGが減少を開始するため、液晶パネル700のTFTが制御信号FLKの立下りからすぐにオンとならず、液晶パネル700の表示が遅れることになる。
However, since the output voltage VGG starts to decrease with a delay from the timing of the fall of the control signal FLK, the TFTs of the
次に、プリドライバPDの駆動能力が低いときの動作を説明する。
時刻t0において、制御信号FLKがロウレベルに立ち下がると、プリドライバPDによって、ノードNDXの電圧VXが低下する。プリドライバPDによって、電圧VXは、傾きK2XでPMOSトランジスタM11の閾値電圧Vthまで低下する。
Next, the operation when the driving capability of the pre-driver PD is low will be described.
At time t0, when control signal FLK falls to a low level, predriver PD lowers voltage VX on node NDX. The pre-driver PD causes the voltage VX to drop to the threshold voltage Vth of the PMOS transistor M11 with a slope of K2X.
時刻t2において、電圧VXが、PMOSトランジスタM11の閾値電圧Vthまで低下する。このタイミングで、PMOSトランジスタM11がオンし、出力電圧VGGの減少が開始される。 At time t2, the voltage VX drops to the threshold voltage Vth of the PMOS transistor M11. At this timing, the PMOS transistor M11 is turned on, and the output voltage VGG starts to decrease.
その後、コンデンサCAの働きによって、電圧VXは、一定時間だけ、閾値電圧Vthを維持する。この間、出力電圧VGGが傾きK2Oで減少する。 After that, the voltage VX maintains the threshold voltage Vth for a certain period of time due to the action of the capacitor CA. During this time, the output voltage VGG decreases with a slope of K2O.
時刻t4のタイミングによって、プリドライバPDによって、電圧VXが再び傾きK2Xで低下し始める。このタイミングで、出力電圧VGGが最小値に達する。 At the timing of time t4, the pre-driver PD starts to decrease the voltage VX again with a slope of K2X. At this timing, the output voltage VGG reaches the minimum value.
時刻t5において、電圧VXが最小値に達する。
以上のように、制御信号FLKの立下りのタイミングからΔT2(=t2-t0)時間経過後に、出力電圧VGGは一定の傾きK2Oで減少する。
At time t5, voltage VX reaches its minimum value.
As described above, the output voltage VGG decreases at a constant slope K2O after the time ΔT2 (=t2−t0) has elapsed from the falling timing of the control signal FLK.
プリドライバPDの駆動能力を低くすることによって、制御信号FLKの立下りをトリガとして、より小さな傾きで減少する電圧VGGを生成することができる。しかしながら、出力電圧VGGが減少を開始する時刻の遅れも増加する。したがって、プリドライバPDの駆動能力を下げると、液晶パネル700の表示の遅れが増加することになる。
By lowering the driving capability of the pre-driver PD, it is possible to generate the voltage VGG that decreases with a smaller slope, triggered by the fall of the control signal FLK. However, the time delay at which the output voltage VGG starts to decrease also increases. Therefore, when the driving capability of the pre-driver PD is lowered, the display delay of the
(第3の実施形態のゲートドライバ駆動回路)
図8は、第3の実施形態のゲートドライバ駆動回路400の構成を表わす図である。
(Gate driver driving circuit of the third embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the gate
ゲートドライバ駆動回路400は、プリドライバPDと、PMOSトランジスタM11と、コンデンサCAと、NMOSトランジスタM13と、制御回路78とを備える。
The gate
入力端子A2は、参考例と同様に、急峻な立上り部分および急峻な立ち下がり部分を有し、周期的に変化する制御信号FLKを受ける。 Input terminal A2 receives a control signal FLK that has a steep rising portion and a steep falling portion and periodically changes, as in the reference example.
プリドライバPDは、参考例と同様に、PMOSトランジスタM11を駆動するために、制御信号FLKに応答し、ノードNDXに電圧VXを出力する。 Pre-driver PD responds to control signal FLK and outputs voltage VX to node NDX in order to drive PMOS transistor M11, as in the reference example.
PMOSトランジスタM11は、参考例と同様に、電源電圧VCCを受ける電源端子A3と接続されるノードNDWと、ゲートドライバ90-1~90-4と接続される出力端子P2と接続されるノードNDZとの間に配置される。 As in the reference example, the PMOS transistor M11 has a node NDW connected to the power supply terminal A3 receiving the power supply voltage VCC, and a node NDZ connected to the output terminal P2 connected to the gate drivers 90-1 to 90-4. is placed between
PMOSトランジスタM11のゲートは、ノードNDXに接続され、電圧VXを受ける。電圧VXの大きさが小さくなると、PMOSトランジスタM11がオンとなり、ノードNDZの出力電圧VGGの大きさが大きくなる。 The gate of PMOS transistor M11 is connected to node NDX and receives voltage VX. When the magnitude of the voltage VX decreases, the PMOS transistor M11 is turned on and the magnitude of the output voltage VGG at the node NDZ increases.
コンデンサCAは、ノードNDXと、ノードNDWとの間に配置される。
NMOSトランジスタM13は、ノードNDXと、グランドGNDとの間に配置される。NMOSトランジスタM13のゲートは、制御回路78によって制御される。
Capacitor CA is arranged between node NDX and node NDW.
The NMOS transistor M13 is arranged between the node NDX and the ground GND. A
制御回路78は、ノードNDXの電圧がPMOSトランジスタM11をオンさせる閾値電圧Vthよりも大きいときに、NMOSトランジスタM13のゲートにハイレベルの電圧を与えることによって、NMOSトランジスタM13をオンさせる。これによって、ノードNDXの電圧を急激に低下させることができる。制御回路78は、ノードNDXの電圧がPMOSトランジスタM11をオンさせる閾値電圧Vrhまで低下したときに、NMOSトランジスタM13のゲートにロウレベルの電圧を与えることによって、NMOSトランジスタM13をオフさせる。これによって、NMOSトランジスタM13を介したノードNDXの電圧の制御が終了し、プリドライバPDによるノードNDXの電圧の制御が行われる。
The
制御回路78は、否定論理和回路NORと、PMOSトランジスタM12と、抵抗Rdと、シュミットトリガ回路29とを備える。
The
否定論理和回路NORは、制御信号FLKを受ける入力端子IN1と、シュミットトリガ回路29の出力を受ける入力端子IN2と、NMOSトランジスタM13と接続される出力端子OUTを有する。
NOR circuit NOR has an input terminal IN1 for receiving control signal FLK, an input terminal IN2 for receiving the output of
PMOSトランジスタM12は、ノードNDZとノードNDYとの間に配置される。PMOSトランジスタM12のゲートは、ノードNDXと接続される。 PMOS transistor M12 is arranged between node NDZ and node NDY. A gate of the PMOS transistor M12 is connected to the node NDX.
抵抗Rdは、ノードNDYと、グランドGNDとの間に配置される。
PMOSトランジスタM11の閾値電圧とPMOSトランジスタM12の閾値電圧は、いずれもVthであるとする。
Resistance Rd is arranged between node NDY and ground GND.
Assume that the threshold voltage of the PMOS transistor M11 and the threshold voltage of the PMOS transistor M12 are both Vth.
シュミットトリガ回路29は、ノードNDYの電圧VAを受けて、否定論理和回路NORの入力端子IN2に電圧VBを出力する。
図9は、第3の実施形態のゲートドライバ駆動回路400の制御信号FLK、ノードNXの電圧VX、および出力電圧VGGの遷移を表わす図である。
FIG. 9 is a diagram showing transitions of the control signal FLK, the voltage VX of the node NX, and the output voltage VGG of the gate
時刻t0において、制御信号FLKがロウレベルに立ち下がる。このタイミングでは、否定論理和回路NORに入力される制御信号FLKがロウレベル、シュミットトリガ回路29の出力がロウレベルなので、否定論理和回路NORの出力がハイレベルとなる。よって、NMOSトランジスタM13がオンとなり、ノードNDXの電圧VXが急激にPMOSトランジスタM11の閾値電圧Vthまで低下する。この状態では、参考例と同様に、プリドライバPDもノードNDXの電圧VXを緩やかに低下させようとするが、NMOSトランジスタM13の寄与が支配的である。また、このタイミングで、PMOSトランジスタM11がオンし、出力電圧VGGの減少が開始される。
At time t0, control signal FLK falls to low level. At this timing, the control signal FLK input to the NOR circuit NOR is at a low level, and the output of the
ノードNDXの電圧が閾値電圧Vthまで低下すると、PMOSトランジスタM12もオンとなり、ノードNDYの電圧は、上昇する。その結果、シュミットトリガ回路29の出力がハイレベルに変化して、否定論理和回路NORの出力がロウレベルとなって、NMOSトランジスタM13がオフとなる。
When the voltage of the node NDX drops to the threshold voltage Vth, the PMOS transistor M12 is also turned on and the voltage of the node NDY rises. As a result, the output of the
その後、プリドライバPDおよびコンデンサCAの働きによって、電圧VXは、一定時間だけ、閾値電圧Vthを維持する。この間、出力電圧VGGが傾きK3Oで減少する。 Thereafter, voltage VX maintains threshold voltage Vth for a certain period of time due to the actions of predriver PD and capacitor CA. During this time, the output voltage VGG decreases with a slope of K3O.
時刻t6のタイミングで、プリドライバPDによって、電圧VXが再び傾きK3Xで低下し始める。このタイミングで、出力電圧VGGが最小値に達する。 At the timing of time t6, the pre-driver PD starts to decrease the voltage VX again with a slope of K3X. At this timing, the output voltage VGG reaches the minimum value.
本実施の形態では、制御信号FLKの立下りのタイミングから遅延なしで、出力電圧VGGは一定の傾きK3Oで減少する。 In the present embodiment, the output voltage VGG decreases at a constant slope K3O without delay from the falling timing of the control signal FLK.
参考例と同様に、電圧VGGは、ゲートドライバ90-1~90-4に供給される。
走査線G-1の寄生容量によって、TFT1-b、TFT1-c、TFT1-dに与えられる電圧が理想的な状態の1/2、1/3、1/4になるとする。これにより、TFT1-a~1-dのゲートは、ある時刻において、すべて同じ大きさの電圧を受けて、オンとなる。その結果、液晶パネル700の走査線方向において、TFTがオンとなるタイミングがずれることがない。
As in the reference example, the voltage VGG is supplied to gate drivers 90-1 to 90-4.
It is assumed that the parasitic capacitance of the scanning line G-1 causes the voltages applied to TFT1-b, TFT1-c, and TFT1-d to be 1/2, 1/3, and 1/4 of the ideal state. As a result, the gates of the TFTs 1-a to 1-d receive the same voltage at a certain time and are turned on. As a result, in the scanning line direction of the
さらに、本実施の形態では、制御信号FLKの立下りのタイミングから遅延せずに、出力電圧VGGが減少を開始するため、液晶パネル700のTFTが制御信号FLKの立下りからすぐにオンとなり、液晶パネル700の表示が遅れるのが防止できる。
Furthermore, in the present embodiment, since the output voltage VGG starts decreasing without delay from the timing of the fall of the control signal FLK, the TFTs of the
図10は、シュミットトリガ回路29の特性を表わす図である。
ノードNDYの電圧VAが上昇するときには、閾値VHを超えたときに、出力電圧VBがハイレベルとなる。ノードNDYの電圧VAが減少するときには、閾値VLよりも小さくなったときに、出力電圧VBがロウレベルとなる。これにより、ノードNDYの電圧VAのノイズによるゆらぎを除去することができるので、誤動作を防止できる。
FIG. 10 is a diagram showing characteristics of the
When the voltage VA of the node NDY rises and exceeds the threshold value VH, the output voltage VB becomes high level. When the voltage VA of the node NDY decreases, the output voltage VB becomes low level when it becomes smaller than the threshold VL. As a result, it is possible to eliminate noise-induced fluctuations in the voltage VA of the node NDY, thereby preventing malfunction.
以上のように、本実施の形態によれば、NMOSトランジスタM13および制御回路78を設けることによって、液晶パネルにちらつきが発生せず、かつ液晶パネルの表示が遅れることのないような電圧をゲートドライバ駆動回路に供給できる。
As described above, according to the present embodiment, by providing the NMOS transistor M13 and the
[第4の実施形態]
本実施の形態は、第3の電圧生成部(スイッチング電源回路)500の詳細な構成および動作に関する。具体的には、部品の音鳴りを防止する機能を備えたスイッチング電源回路について説明する。
[Fourth embodiment]
The present embodiment relates to the detailed configuration and operation of the third voltage generator (switching power supply circuit) 500. FIG. Specifically, a switching power supply circuit having a function of preventing component noise will be described.
(参考例のスイッチング電源回路)
図11は、参考例のスイッチング電源回路500の構成を表わす図である。
(Reference example switching power supply circuit)
FIG. 11 is a diagram showing the configuration of a switching
参考例のスイッチング電源回路500は、非同期整流DC-DC回路35と、ドライバ制御部31と、ディスチャージ制御部32とを備える。
A switching
非同期整流DC-DC回路35は、第1のスイッチング素子であるPMOSトランジスタM21と、抵抗RCと、NMOSトランジスタM22と、チョークコイルLAと、ダイオードDAと、平滑コンデンサCBとを備える。
The asynchronous rectification DC-
PMOSトランジスタM21は、入力電圧VINを受ける入力端子A4と、ノードNXの間に配置される。PMOSトランジスタ21のゲートは、ドライバ制御部31に接続される。PMOSトランジスタM21のゲートは、ドライバ制御部31からのスイッチング信号SWを受ける。
PMOS transistor M21 is arranged between input terminal A4 receiving input voltage VIN and node NX. A gate of the PMOS transistor 21 is connected to the
チョークコイルLAは、ノードNXと、出力端子P3と接続されるノードNYの間に配置される。出力端子P3は、負荷LDに接続される。負荷LDは、具体的には、タイミングコントローラ600および制御回路92である。
Choke coil LA is arranged between node NX and node NY connected to output terminal P3. The output terminal P3 is connected to the load LD. The load LD is specifically the
コンデンサCBは、ノードNYとグランドGNDとの間に配置される。
ダイオードDAは、ノードNXとグランドGNDとの間に配置される。ダイオードDAのアノードがグランドGNDと接続し、ダイオードDAのカソードがノードNXに接続される。
Capacitor CB is arranged between node NY and ground GND.
Diode DA is arranged between node NX and ground GND. The anode of diode DA is connected to ground GND, and the cathode of diode DA is connected to node NX.
抵抗RCは、ノードNXとノードNZの間に配置される。
NMOSトランジスタM22は、ノードNZとグランドGNDとの間に配置される。NMOSトランジスタM22のゲートは、ディスチャージ制御部32に接続される。NMOSトランジスタM22のゲートは、ディスチャージ制御部32からディスチャージ信号DSCを受ける。
A resistor RC is arranged between the node NX and the node NZ.
The NMOS transistor M22 is arranged between the node NZ and the ground GND. A gate of the NMOS transistor M22 is connected to the
スイッチング素子であるPMOSトランジスタM21がオン状態であるときに、入力端子A4から出力端子P3に流れる電流によりチョークコイルLAにエネルギーが蓄えられる。PMOSトランジスタM21がオン状態からオフ状態となったときに、チョークコイルLAは蓄えたエネルギーを放出して、電流変化を妨げる向きに起電力が発生して誘導電流を流すことにより直流電流が得られる。この直流電流がコンデンサCBで平滑化されて出力端子P3に出力される。 When the PMOS transistor M21, which is a switching element, is in the ON state, energy is stored in the choke coil LA by the current flowing from the input terminal A4 to the output terminal P3. When the PMOS transistor M21 changes from the ON state to the OFF state, the choke coil LA releases the stored energy, generates an electromotive force in a direction that hinders the current change, and causes an induced current to flow, thereby obtaining a DC current. . This DC current is smoothed by the capacitor CB and output to the output terminal P3.
ディスチャージ制御部32は、電源をオフするときに、シャットダウン信号SDWを受けて、ディスチャージ信号DSCをハイレベルにすることによってNMOSトランジスタM22をオンにする。これによって、コンデンサCBに蓄えられた電荷を放電される。NMOSトランジスタM22は、電流を引き抜く動作をするため、サイズの大きなものが用いられる。
When the power is turned off, the
図12は、ドライバ制御部31の構成を表わす図である。
ドライバ制御部31は、分圧抵抗R11,R12と、基準電圧生成部34と、過電圧閾値制御部38と、誤差増幅器36と、過電圧検出器37と、PWM(Pulse Width Modulation)信号生成回路39とを備える。
FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the
The
分圧抵抗R11及び分圧抵抗R10は、ノードNYの電圧VDDを分圧して、フィードバック電圧VBを生成する。 The voltage dividing resistor R11 and the voltage dividing resistor R10 divide the voltage VDD of the node NY to generate the feedback voltage VB.
基準電圧生成部34は、入力電圧VINから基準電圧VREFを生成して、誤差増幅器36および過電圧検出器37へ出力する。
誤差増幅器36は、フィードバック電圧VBと基準電圧VREFとの差を増幅した誤差電圧VEAを出力する。
The
過電圧閾値制御部38は、基準電圧VREFを受けて、基準電圧VREFよりもΔVだけ大きな閾値電圧VREF2を出力する。
The
過電圧検出器37は、フィードバック電圧VBが閾値電圧VREF2以下のときにはロウレベルのスキップ信号SKを出力し、フィードバック電圧VBが閾値電圧VREF2を超えるときにはハイレベルのスキップ信号SKを出力する。
The
通常時には、フィードバック電圧VBは、閾値電圧VREF2を超えることがないので、過電圧検出器37から出力されるスキップ信号SKがロウレベルとなる。
Normally, the feedback voltage VB does not exceed the threshold voltage VREF2, so the skip signal SK output from the
PWM信号生成回路39は、スキップ信号SKがロウレベルのときには、一定の周期ごとに、スイッチング素子であるPMOSトランジスタM21を駆動する。すなわち、PWM信号生成回路39は、誤差電圧VEAが0から設定電圧THに達するまでの間は、オン時間を最小オン時間に維持する。PWM信号生成回路39は、誤差電圧VEAが設定電圧THを超えるときには、誤差電圧VEAの増加に正比例してオン時間を増加させる。PWM信号生成回路39は、オン時間に基づいて、スイッチング信号SWを生成する。PWM信号生成回路39は、オン時間が最小オン時間に設定されたときに、パルス幅が最小のスイッチング信号SWを生成する。PWM信号生成回路39は、オン時間が最小オン時間を超えるときには、オン時間の増加とともに、スイッチング信号SWのパルス幅も増加させる。
The PWM
軽負荷時および無負荷時には、出力電圧VDDが上昇する。出力電圧VDDが上昇すると、フィードバック電圧VBも上昇して、閾値電圧VREF2を超える。これによって、過電圧検出器37から出力されるスキップ信号SKがハイレベルとなる。PWM信号生成回路39は、スキップ信号SKがハイレベルの間、スイッチング動作をスキップする。すなわち、スイッチング信号SWのパルスをスキップする。これによって、スイッチング損失を低減させるとともに、出力電圧VDDの上昇を防止することができる。
The output voltage VDD rises during light load and no load. As the output voltage VDD rises, the feedback voltage VB also rises and exceeds the threshold voltage VREF2. As a result, the skip signal SK output from the
軽負荷時および無負荷時において、パルススキップの結果、スイッチング信号SWの周波数であるPMOSトランジスタM21のスイッチング周波数が、可聴域(20Hz~20KHz)まで低下すると、スイッチング電源回路500を構成する部品が音鳴りする現象が発生する。参考例のスイッチング電源回路500には、このような音鳴りの問題がある。
When the switching frequency of the PMOS transistor M21, which is the frequency of the switching signal SW, drops to the audible range (20 Hz to 20 KHz) as a result of pulse skipping under light load and no load, the components forming the switching
(第4の実施形態のスイッチング電源回路)
図13は、第4の実施形態のスイッチング電源回路500の構成を表わす図である。
(Switching power supply circuit of the fourth embodiment)
FIG. 13 is a diagram showing the configuration of a switching
第4の実施形態のスイッチング電源回路500は、参考例の構成要素に加えて、第2のスイッチング素子であるNMOSトランジスタM23と、ディスチャージ制御部33とを備える。
A switching
NNOSトランジスタM23は、ノードNZとグランドGNDとの間にNMOSトランジスタM22と並列に配置される。 The NNOS transistor M23 is arranged in parallel with the NMOS transistor M22 between the node NZ and the ground GND.
ディスチャージ制御部33は、PMOSトランジスタM21がオフの期間に、NMOSトランジスタM23をオンにするためのオン信号ONを出力する。オン信号ONがハイレベルとなって、NMOSトランジスタM23がオンとなると、コンデンサCBに蓄えられた電荷を放電される。これによって、出力電圧VDDの増加が抑制されて、パルススキップが起こらないようにすることができる。
The
ただし、NMOSトランジスタM23を通じて、少量の電流だけが流れるように、NMOSトランジスタM23のサイズは、NMOSトランジスタM22のサイズよりも小さいものとする。 However, the size of the NMOS transistor M23 is smaller than the size of the NMOS transistor M22 so that only a small amount of current flows through the NMOS transistor M23.
図14は、通常時の1周期内のスイッチング信号SWおよびオン信号ONのタイミングを表わす図である。 FIG. 14 is a diagram showing the timings of the switching signal SW and the ON signal ON within one cycle during normal operation.
図14に示すように、ドライバ制御部31は、周期Tの内部クロックCLKがオフの期間のいずれかに、第1のスイッチング素子であるPMOSトランジスタM21をオンにするために、スイッチング信号SWをロウレベルに活性化する。
As shown in FIG. 14, the
ディスチャージ制御部33は、周期Tの内部クロックCLKがオンの期間に、第2のスイッチング素子であるNMOSトランジスタM23をオンにするために、オン信号ONをハイレベルに活性化する。
The
図15は、通常時のスイッチング信号SWおよびオン信号ONのタイミングを表わす図である。 FIG. 15 is a diagram showing timings of the switching signal SW and the ON signal ON during normal operation.
通常時には、フィードバック電圧VBが閾値電圧VREF2を超えないので、パルススキップが発生しない。ドライバ制御部31は、内部クロックCLKの周期ごとに、第1のスイッチング素子であるPMOSトランジスタM21がオンおよびオフするようにスイッチング信号SWを変化させる。
Normally, since the feedback voltage VB does not exceed the threshold voltage VREF2, pulse skipping does not occur. The
ディスチャージ制御部33は、内部クロックCLKの周期ごとに、第2のスイッチング素子であるNMOSトランジスタM23がオンおよびオフするようにオン信号ONを変化させる。
The
図16は、軽負荷時のスイッチング信号SWおよびオン信号ONのタイミングを表わす図である。 FIG. 16 is a diagram showing the timings of the switching signal SW and the ON signal ON when the load is light.
軽負荷時には、誤差電圧VEAが小さくなるため、スイッチング信号SWのパルス幅が小さくなる。また、軽負荷時には、フィードバック電圧VBが閾値電圧VREF2を超えるので、パルススキップが発生する。その結果、スイッチング周期が大きくなる。 When the load is light, the pulse width of the switching signal SW becomes smaller because the error voltage VEA becomes smaller. Further, when the load is light, the feedback voltage VB exceeds the threshold voltage VREF2, so pulse skipping occurs. As a result, the switching cycle becomes longer.
しかし、NMOSトランジスタM23によって、コンデンサCBに蓄積された電荷の放電が行われる。これによって、スイッチング信号SWの周波数であるPMOSトランジスタM21のスイッチング周波数が、可聴域(20Hz~20KHz)まで低下するのを防止できるので、スイッチング電源回路500を構成する部品から音鳴りが発生しないようにすることができる。 However, the charge accumulated in the capacitor CB is discharged by the NMOS transistor M23. This prevents the switching frequency of the PMOS transistor M21, which is the frequency of the switching signal SW, from dropping to the audible range (20 Hz to 20 KHz). can do.
図17は、無負荷時のスイッチング信号SWおよびオン信号ONのタイミングを表わす図である。 FIG. 17 is a diagram showing timings of the switching signal SW and the ON signal ON when there is no load.
無負荷時においても、軽負荷時と同様に、フィードバック電圧VBが閾値電圧VREF2を超えるので、パルススキップが発生する。ただし、無負荷時でも、電流の漏れ成分の影響などによって、完全にパルスが消失しない場合がある。そのような場合には、軽負荷時と同様に、スイッチング周期が大きくなる。しかし、このような場合でも、NMOSトランジスタM23によって、コンデンサCBに蓄積された電荷の放電が行われるので、スイッチング電源回路500を構成する部品から音鳴りが発生しないようにすることができる。
Even at no load, as in light load, the feedback voltage VB exceeds the threshold voltage VREF2, so pulse skipping occurs. However, even when there is no load, the pulse may not disappear completely due to the influence of current leakage components. In such a case, the switching period becomes longer as in the case of light load. However, even in such a case, the charge accumulated in the capacitor CB is discharged by the NMOS transistor M23, so that the components constituting the switching
図18は、シャットダウン時のスイッチング信号SWおよびオン信号ONのタイミングを表わす図である。 FIG. 18 is a diagram showing timings of the switching signal SW and the ON signal ON at the time of shutdown.
ドライバ制御部31、ディスチャージ制御部32、およびディスチャージ制御部22は、電源オフ時にタイミングコントローラ600からシャットダウン信号SDWの供給を受ける。
The
ドライバ制御部31は、シャットダウン信号SDWがハイレベルに活性化されると、PMOSトランジスタM21のスイッチングを終了する。
The
ディスチャージ制御部33は、シャットダウン信号SDWがハイレベルに活性化されると、NMOSトランジスタM23のスイッチングを終了する。
The
ディスチャージ制御部32は、シャットダウン信号SDWがハイレベルに活性化されると、NMOSトランジスタM22のゲートへのディスチャージ信号DSCをハイレベルに活性化する。NMOSトランジスタM22は、ディスチャージ信号DSCがハイレベルに活性化されると、オン状態となり、NMOSトランジスタM22を通じて、コンデンサCBに蓄積された電荷が放電される。
When the shutdown signal SDW is activated to high level, the
以上のように、本実施の形態によれば、パルススキップ機能によって、スイッチング損失を低減するとともに、スイッチング周波数が可聴周波数帯域まで減少しないようにできるので、スイッチング電源回路を構成する部品から音鳴りが生じるのを防止できる。 As described above, according to the present embodiment, the pulse skip function reduces the switching loss and prevents the switching frequency from decreasing to the audible frequency band. can be prevented from occurring.
[第4の実施形態の変形例1]
第4の実施形態では、PMOSトランジスタM21のスイッチング周波数に関係なく、周期ごとに、オン信号を活性化させて、NMOSトランジスタM23を通じて、コンデンサCBの電荷を放電させたが、これに限定するものではない。
[
In the fourth embodiment, the ON signal is activated every cycle regardless of the switching frequency of the PMOS transistor M21 to discharge the capacitor CB through the NMOS transistor M23, but this is not restrictive. do not have.
たとえば、PMOSトランジスタM21のスイッチング周波数が可聴周波数帯域まで低下したときにのみ、NMOSトランジスタM23を通じて、コンデンサCBの電荷を放電させてもよい。 For example, the capacitor CB may be discharged through the NMOS transistor M23 only when the switching frequency of the PMOS transistor M21 drops to the audible frequency band.
ディスチャージ制御部33は、PMOSトランジスタM21のスイッチング周波数を検出する。たとえば、ディスチャージ制御部33は、ドライバ制御部31によるパルススキップをモニタすることによって、PMOSトランジスタM21のスイッチング周波数を検出する。ディスチャージ制御部33は、検出されたPMOSトランジスタM21のスイッチング周波数が所定の範囲に含まれる場合に、第1のスイッチング素子であるPMOSトランジスタM21がオフの期間に、第2のスイッチング素子であるNMOSトランジスタM23をオンにして、コンデンサCBの電荷を放電させる。
The
[第4の実施形態の変形例2]
図19は、第4の実施形態の変形例の第3の電圧生成部500の構成を表わす図である。
[
FIG. 19 is a diagram showing the configuration of the
第4の実施形態では、スイッチング電源回路は、シャットダウン時にコンデンサCBの電荷を放電するためのNMOSトランジスタM22、およびNMOSトランジスタM22を制御するディスチャージ制御部32を備えるものとしたが、これに限定されるものではない。
In the fourth embodiment, the switching power supply circuit includes the NMOS transistor M22 for discharging the capacitor CB during shutdown and the
図19に示すように、スイッチング電源回路500は、NMOSトランジスタM22、およびディスチャージ制御部32を備えないものとしてもよい。
As shown in FIG. 19, the switching
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and range of equivalents of the scope of the claims.
1-a~1-d TFT、2-a~2-d 画素、11,34 基準電圧生成部、12 差動アンプ、13a,13b 電流制限回路、14 入力用差動増幅回路、15 出力用差動増幅回路、29 シュミットトリガ回路、31 ドライバ制御部、32,33 ディスチャージ制御部、35,45,55 非同期整流回路、36 誤差増幅器、37 過電圧検出器、38 電圧閾値制御部、39 PWM信号生成回路、68 帰還部、90-1~90-4 ゲートドライバ、91-1~91-4 ソースドライバ、78,92 制御回路、100 駆動基板、120 駆動回路、140 液晶モジュール、200 電力回路IC、300 第1の電圧生成部(電圧レギュレータ回路)、400 第2の電圧生成部(ゲートドライバ駆動回路)、500 第3の電圧生成部(スイッチング電源回路)、600 タイミングコントローラ、700 液晶パネル、800 ゲート回路、900 ソース回路、DA ダイオード、CM1,CM2 カレントミラー回路、R1,R2,R10,R11,R61,R62,RA,RB,RC,Rd 抵抗、CA,CB コンデンサ、LD 負荷、A1,A2,A3,A4,P1,P2,P3 端子、M1,M4,M5,M11,M12,M21,M3,P61,P62,P63 PMOSトランジスタ、M2,M6,M7,M13,M22,M23,N61,N62,N63,N65,N66 NMOSトランジスタ、IS1,IS2 定電流源、Q1,Q2 PNPトランジスタ、PD プリドライバ、NOR 否定論理和回路。 1-a to 1-d TFT, 2-a to 2-d pixel, 11, 34 reference voltage generator, 12 differential amplifier, 13a, 13b current limiting circuit, 14 input differential amplifier circuit, 15 output difference Dynamic amplifier circuit, 29 Schmitt trigger circuit, 31 driver control unit, 32, 33 discharge control unit, 35, 45, 55 asynchronous rectification circuit, 36 error amplifier, 37 overvoltage detector, 38 voltage threshold control unit, 39 PWM signal generation circuit , 68 feedback part, 90-1 to 90-4 gate driver, 91-1 to 91-4 source driver, 78, 92 control circuit, 100 drive substrate, 120 drive circuit, 140 liquid crystal module, 200 power circuit IC, 300 third 1 voltage generator (voltage regulator circuit), 400 second voltage generator (gate driver drive circuit), 500 third voltage generator (switching power supply circuit), 600 timing controller, 700 liquid crystal panel, 800 gate circuit, 900 source circuit, DA diode, CM1, CM2 current mirror circuit, R1, R2, R10, R11, R61, R62, RA, RB, RC, Rd resistor, CA, CB capacitor, LD load, A1, A2, A3, A4 , P1, P2, P3 terminals, M1, M4, M5, M11, M12, M21, M3, P61, P62, P63 PMOS transistors, M2, M6, M7, M13, M22, M23, N61, N62, N63, N65, N66 NMOS transistor, IS1, IS2 constant current source, Q1, Q2 PNP transistor, PD pre-driver, NOR NOR circuit.
Claims (4)
直流電源により充電されるコンデンサ、前記直流電源から前記コンデンサへの充電をスイッチングする第1のスイッチング素子と、前記コンデンサに蓄積された電荷を放電させる第2のスイッチング素子とを含むDC-DCコンバータと、
前記DC-DCコンバータの出力電圧の帰還電圧が閾値電圧を超えない場合に、一定の周期ごとに、前記帰還電圧と基準電圧との差電圧に基づいて、前記第1のスイッチング素子を駆動するとともに、前記帰還電圧が前記閾値電圧を超えた場合に、前記第1のスイッチング素子の駆動をスキップするドライバ制御部と、
前記第1のスイッチング素子がオフの期間に、前記第2のスイッチング素子をオンにする第1のディスチャージ制御部とを備え、
前記第1のディスチャージ制御部は、前記第1のスイッチング素子のスイッチング周波数を検出し、前記検出されたスイッチング周波数が所定の範囲で、かつ前記第1のスイッチング素子がオフの期間に、前記第2のスイッチング素子をオンにして、前記コンデンサの電荷を放電させ、
前記第1のスイッチング素子は、PMOSトランジスタであり、
前記第2のスイッチング素子は、第1のNMOSトランジスタであり、
前記DC-DCコンバータは、
入力電圧を受ける入力端子と第1のノードの間に配置された前記第1のスイッチング素子と、
前記第1のノードとグランドとの間に配置されたダイオードと、
前記ダイオードと、出力端子が接続される第2のノードとの間に配置されたチョークコイルと、
前記第2のノードとグランドとの間に配置された前記コンデンサと、
前記第2のノードと第3のノードの間に配置された抵抗と、
前記第3のノードとグランドの間に配置された前記第2のスイッチング素子と、
前記第2のスイッチング素子と並列に前記第3のノードとグランドの間に配置された第2のNMOSトランジスタとを有し、
前記スイッチング電源回路は、
シャットダウン信号を受信したときに、前記第2のNMOSトランジスタをオンにして、前記コンデンサの電荷を放電させる第2のディスチャージ制御部を有し、
前記第2のNMOSトランジスタのサイズは、前記第1のNMOSトランジスタのサイズよりも大きい、スイッチング電源回路。 A switching power supply circuit,
a DC-DC converter including a capacitor charged by a DC power supply, a first switching element switching charging from the DC power supply to the capacitor, and a second switching element discharging the charge accumulated in the capacitor; ,
When the feedback voltage of the output voltage of the DC-DC converter does not exceed the threshold voltage, the first switching element is driven based on the difference voltage between the feedback voltage and the reference voltage at regular intervals. a driver control unit that skips driving the first switching element when the feedback voltage exceeds the threshold voltage;
a first discharge control unit that turns on the second switching element while the first switching element is off;
The first discharge control unit detects a switching frequency of the first switching element, and controls the second discharge control unit when the detected switching frequency is within a predetermined range and when the first switching element is off. turning on the switching element of to discharge the capacitor ,
the first switching element is a PMOS transistor,
the second switching element is a first NMOS transistor;
The DC-DC converter is
the first switching element arranged between an input terminal that receives an input voltage and a first node;
a diode positioned between the first node and ground;
a choke coil arranged between the diode and a second node to which the output terminal is connected;
the capacitor positioned between the second node and ground;
a resistor disposed between the second node and the third node;
the second switching element arranged between the third node and ground;
a second NMOS transistor arranged between the third node and ground in parallel with the second switching element;
The switching power supply circuit
a second discharge controller that turns on the second NMOS transistor to discharge the capacitor when a shutdown signal is received;
The switching power supply circuit , wherein the size of the second NMOS transistor is larger than the size of the first NMOS transistor .
前記第1のディスチャージ制御部は、前記帰還電圧が前記閾値電圧を超えるか否かによらずに、前記内部クロックの周期ごとに、前記第2のスイッチング素子をオンおよびオフさせる、請求項1記載のスイッチング電源回路。 The driver control unit turns on and off the first switching element for each period of an internal clock when the feedback voltage does not exceed the threshold voltage,
2. The first discharge control unit according to claim 1, wherein said first discharge control unit turns on and off said second switching element for each cycle of said internal clock regardless of whether said feedback voltage exceeds said threshold voltage. switching power supply circuit.
前記第1のディスチャージ制御部は、前記内部クロックがオンの期間に前記第2のスイッチング素子をオンにする、請求項2記載のスイッチング電源回路。 The driver control unit turns on the first switching element during any period in which the internal clock is off when the feedback voltage does not exceed the threshold voltage,
3. The switching power supply circuit according to claim 2, wherein said first discharge control section turns on said second switching element while said internal clock is on.
前記液晶パネルのデータ線を駆動する複数のソースドライバと、
前記液晶パネルの走査線を駆動する複数のゲートドライバと、
タイミングコントローラと、
請求項1記載のスイッチング電源回路とを備え、
前記スイッチング電源回路の出力端子から出力される電圧は、前記タイミングコントローラに供給される、液晶表示装置。 LCD panel and
a plurality of source drivers for driving the data lines of the liquid crystal panel;
a plurality of gate drivers for driving scanning lines of the liquid crystal panel;
a timing controller;
A switching power supply circuit according to claim 1,
A liquid crystal display device, wherein a voltage output from an output terminal of the switching power supply circuit is supplied to the timing controller.
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