特許 5901966 ＬＥＤショート検出回路、ＬＥＤ駆動装置、ＬＥＤ照明装置、車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5901966

(24)【登録日】2016年3月18日

(45)【発行日】2016年4月13日

(54)【発明の名称】ＬＥＤショート検出回路、ＬＥＤ駆動装置、ＬＥＤ照明装置、車両

(51)【国際特許分類】

   H05B 37/03 20060101AFI20160331BHJP

   H05B 37/02 20060101ALI20160331BHJP

【ＦＩ】

   H05B37/03 C

   H05B37/02 J

【請求項の数】9

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2011-289358(P2011-289358)

(22)【出願日】2011年12月28日

(65)【公開番号】特開2012-160436(P2012-160436A)

(43)【公開日】2012年8月23日

【審査請求日】2014年12月19日

(31)【優先権主張番号】特願2011-4495(P2011-4495)

(32)【優先日】2011年1月13日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】特許業務法人 佐野特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100085501

【弁理士】

【氏名又は名称】佐野 静夫

(74)【代理人】

【識別番号】100134555

【弁理士】

【氏名又は名称】林田 英樹

(72)【発明者】

【氏名】桂 幸司

【審査官】 三島木 英宏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２１０２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２００６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３３９５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３７／０３

Ｈ０５Ｂ ３７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＬＥＤチップ列のチップ間ノードで得られる第１電圧またはその分圧電圧と、前記ＬＥＤチップ列の両端間電圧を分圧して得られる第２電圧とを監視してＬＥＤショート検出信号を生成するＬＥＤショート検出回路であって、
前記第１電圧またはその分圧電圧と前記第２電圧との差分に応じた第３電圧を生成する差動回路と、
前記第３電圧が所定の電圧範囲に収まっているか否かに応じて前記ＬＥＤショート検出信号の論理レベルを変遷させる比較回路と、
を有し、
前記差動回路は、
第１端が前記第１電圧またはその分圧電圧の印加端に接続された第１抵抗と；
第１端が前記第１抵抗の第２端に接続されて、第２端がオフセット電圧の印加端に接続された第２抵抗と；
第１端が前記第２電圧の印加端に接続された第３抵抗と；
第１端が前記第３抵抗の第２端に接続された第４抵抗と；
第１入力端が前記第１抵抗と前記第２抵抗との接続ノードに接続され、第２入力端が前記第３抵抗と前記第４抵抗との接続ノードに接続され、出力端が前記第４抵抗の第２端に接続される一方、前記第３電圧の出力端にも接続されたオペアンプと；
を含み、
前記比較回路は、
前記第３電圧と前記オフセット電圧よりも低い第１閾値電圧とを比較して第１比較信号を生成する第１コンパレータと、
前記第３電圧と前記オフセット電圧よりも高い第２閾値電圧とを比較して第２比較信号を生成する第２コンパレータと、
前記第３電圧が前記第１閾値電圧を下限として前記第２閾値電圧を上限とする電圧範囲に収まっているか否かに応じて前記ＬＥＤショート検出信号の論理レベルが変遷するように、前記第１比較信号と前記第２比較信号を論理合成して前記ＬＥＤショート検出信号を生成する論理ゲートと、
を含み、
前記第１電圧は、前記ＬＥＤチップ列に含まれるｎ個のＬＥＤチップを（ｎ−１）：１に分割するチップ間ノードで得られる電圧であり、
前記第２電圧は、前記ＬＥＤチップ列の両端間電圧を（ｎ−１）：１に分圧して得られる電圧であることを特徴とするＬＥＤショート検出回路。

【請求項2】

前記ＬＥＤチップ列を駆動する駆動回路と、
請求項１に記載のＬＥＤショート検出回路と、
を半導体装置に集積化したことを特徴とするＬＥＤ駆動装置。

【請求項3】

前記ＬＥＤチップ列と、
前記ＬＥＤチップ列の両端間電圧を分圧して前記第２電圧を生成する分圧回路と、
請求項２に記載のＬＥＤ駆動装置と、
を有することを特徴とするＬＥＤ照明装置。

【請求項4】

前記ＬＥＤチップ列に含まれる複数のＬＥＤチップは、それぞれ、１チップ内に複数のＬＥＤ素子を内蔵しているマルチチップ型であることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ照明装置。

【請求項5】

前記ＬＥＤチップ列に含まれる複数のＬＥＤチップは、それぞれ、１チップ内に１つのＬＥＤ素子を内蔵しているシングルチップ型であることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ照明装置。

【請求項6】

前記ＬＥＤチップ列は、車載ランプとして用いられることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか一項に記載のＬＥＤ照明装置。

【請求項7】

ＬＥＤヘッドライトモジュール、ＬＥＤターンランプモジュール、または、ＬＥＤリアランプモジュールとして車両に装着されることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ照明装置。

【請求項8】

請求項７に記載のＬＥＤ照明装置を有することを特徴とする車両。

【請求項9】

前記ＬＥＤ照明装置は、車両のヘッドライト、白昼夜走行用光源、テールランプ、ストップランプ、及び、ターンランプの少なくとも一つとして用いられることを特徴とする請求項８に記載の車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＥＤ［Light Emitting Diode］ショート検出回路、並びに、これを用いたＬＥＤ駆動装置、ＬＥＤ照明装置、及び、車両に関するものである。

【背景技術】

【0002】

複数のＬＥＤを直列に接続して駆動する場合、ＬＥＤが１段ショートすると、その分だけＬＥＤ点灯数が減少してＬＥＤ列全体としての輝度が低下する。特に、車載ランプの分野では、輝度不足が法規違反として取り扱われるため、ＬＥＤショート検出回路が必須となっていた。

【0003】

図２４は、ＬＥＤショート検出回路の一従来例を示す回路図である。本従来例のＬＥＤショート検出回路は、外付けディスクリート部品を用いて、ＬＥＤ列のアノードに印加される出力電圧Ｖｏｕｔと所定の検出電圧Ｖｔｈとを絶対値比較することにより、ＬＥＤショート検出信号を生成する構成とされていた。

【0004】

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献１を挙げることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−０８４６１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記従来例のＬＥＤショート検出回路では、ＬＥＤが持つ順方向降下電圧ＶＦのばらつきや温度特性を考慮して、検出電圧Ｖｔｈの調整を行わねばならず、製造工程での管理負担が大きいという問題があった。

【0007】

また、上記従来例のＬＥＤショート検出回路では、ＬＥＤショート検出回路を実装するために、多数の外付けディスクリート部品が必要となり、基板面積の大型化を招くという問題もあった。

【0008】

なお、上記従来例のＬＥＤショート検出回路を単純に集積化すると、検出電圧Ｖｔｈの調整が困難となり、ＬＥＤショート検出精度が悪化するという問題があった。

【0009】

本発明は、本願の発明者らにより見出された上記の問題点に鑑み、ＬＥＤショートを適切に検出することが可能なＬＥＤショート検出回路、並びに、これを用いたＬＥＤ駆動装置、ＬＥＤ照明装置、及び、車両を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために、本発明に係るＬＥＤショート検出回路は、ＬＥＤチップ列のチップ間ノードで得られる第１電圧またはその分圧電圧と、前記ＬＥＤチップ列の両端間電圧を分圧して得られる第２電圧とを監視してＬＥＤショート検出信号を生成する構成（第１の構成）とされている。

【0011】

なお、上記第１の構成から成るＬＥＤショート検出回路は、前記第１電圧またはその分圧電圧と前記第２電圧との差分に応じた第３電圧を生成する差動回路と、前記第３電圧が所定の電圧範囲に収まっているか否かに応じて前記ＬＥＤショート検出信号の論理レベルを変遷させる比較回路と、を有する構成（第２の構成）にするとよい。

【0012】

また、上記第２の構成から成るＬＥＤショート検出回路にて、前記差動回路は、第１端が前記第１電圧またはその分圧電圧の印加端に接続された第１抵抗と；第１端が前記第１抵抗の第２端に接続された第２抵抗と；第１端が前記第２電圧の印加端に接続された第３抵抗と；第１端が前記第３抵抗の第２端に接続された第４抵抗と；第１入力端が前記第１抵抗と前記第２抵抗との接続ノードに接続され、第２入力端が前記第３抵抗と前記第４抵抗との接続ノードに接続され、出力端が前記第４抵抗の第２端に接続される一方、前記第３電圧の出力端にも接続されたオペアンプと；を含む構成（第３の構成）にするとよい。

【0013】

また、上記第３の構成から成るＬＥＤショート検出回路において、前記第２抵抗の第２端は、オフセット電圧の印加端に接続されている構成（第４の構成）にするとよい。

【0014】

また、上記第２〜第４いずれかの構成から成るＬＥＤショート検出回路において、前記比較回路は、前記第３電圧と第１閾値電圧を比較して第１比較信号を生成する第１コンパレータと、前記第３電圧と第２閾値電圧を比較して第２比較信号を生成する第２コンパレータと、前記第１比較信号と前記第２比較信号を論理合成して前記ＬＥＤショート検出信号を生成する論理ゲートと、を含む構成（第５の構成）にするとよい。

【0015】

また、上記第１〜第５いずれかの構成から成るＬＥＤショート検出回路において、前記第１電圧は、前記ＬＥＤチップ列に含まれるｎ個のＬＥＤチップを（ｎ−１）：１に分割するチップ間ノードで得られる電圧である構成（第６の構成）にするとよい。

【0016】

また、本発明に係るＬＥＤ駆動装置は、前記ＬＥＤチップ列を駆動する駆動回路と、上記第１〜第６いずれかの構成から成るＬＥＤショート検出回路と、を半導体装置に集積化した構成（第７の構成）とされている。

【0017】

また、本発明に係るＬＥＤ照明装置は、前記ＬＥＤチップ列と、前記ＬＥＤチップ列の両端間電圧を分圧して前記第２電圧を生成する分圧回路と、上記第７の構成から成るＬＥＤ駆動装置と、を有する構成（第８の構成）とされている。

【0018】

なお、上記第８の構成から成るＬＥＤ照明装置において、前記ＬＥＤチップ列に含まれる複数のＬＥＤチップは、それぞれ、１チップ内に複数のＬＥＤ素子を内蔵しているマルチチップ型である構成（第９の構成）にするとよい。

【0019】

また、上記第８の構成から成るＬＥＤ照明装置において、前記ＬＥＤチップ列に含まれる複数のＬＥＤチップは、それぞれ、１チップ内に１つのＬＥＤ素子を内蔵しているシングルチップ型である構成（第１０の構成）にするとよい。

【0020】

また、上記第８〜第１０いずれかの構成から成るＬＥＤ照明装置において、前記ＬＥＤチップ列は、車載ランプとして用いられる構成（第１１の構成）にするとよい。

【0021】

また、上記第１１の構成から成るＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤヘッドライトモジュール、ＬＥＤターンランプモジュール、または、ＬＥＤリアランプモジュールとして車両に装着される構成（第１２の構成）にするとよい。

【0022】

また、本発明に係る車両は、上記第１２の構成から成るＬＥＤ照明装置を有して成る構成（第１３の構成）とされている。

【0023】

なお、上記第１３の構成から成る車両において、前記ＬＥＤ照明装置は、車両のヘッドライト、白昼夜走行用光源、リアランプ、ストップランプ、及び、ターンランプの少なくとも一つとして用いられる構成（第１４の構成）にするとよい。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、ＬＥＤショートを適切に検出することが可能なＬＥＤショート検出回路、並びに、これを用いたＬＥＤ駆動装置、ＬＥＤ照明装置、及び、車両を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明に係るＬＥＤドライバＩＣの第１構成例（昇降圧アプリケーション構成例）を示す回路ブロック図

【図2】ＬＥＤドライバＩＣ１００のピン配置図

【図3】ＬＥＤドライバＩＣ１００の端子一覧表

【図4】ＶＴＨ、ＯＵＴＬ、及び、ＩＬＥＤの挙動を示したタイムチャート

【図5】ＥＮ投入後のＰＷＭ起動シーケンスを説明するためのタイムチャート

【図6】ＲＴ対スイッチング周波数の相関図

【図7】ＦＡＩＬ１出力機能を説明するためのブロック図

【図8】ＦＡＩＬ２出力機能を説明するためのブロック図

【図9】ＬＥＤショート検出機能を説明するための回路図（マルチチップ使用）

【図10】ＬＥＤショート検出機能を説明するための回路図（シングルチップ使用）

【図11】ＬＥＤドライバＩＣ１００の保護機能一覧表

【図12】電源投入シーケンスを説明するためのタイムチャート

【図13】ＬＥＤオープン検出機能を説明するための回路図

【図14】ＬＥＤオープン検出機能を説明するためのタイムチャート

【図15】ＬＥＤショート検出機能を説明するための回路図

【図16】ＬＥＤショート検出機能を説明するためのタイムチャート

【図17】ＬＥＤアノード／カソード地絡検出機能を説明するための回路図

【図18】ＬＥＤアノード／カソード地絡検出機能を説明するためのタイムチャート

【図19】ＬＥＤドライバＩＣ１００の第２構成例（降圧アプリケーション構成例）を示す回路ブロック図

【図20】ＬＥＤドライバＩＣ１００の第３構成例（昇圧アプリケーション構成例）を示す回路ブロック図

【図21】ＬＥＤショート検出部１１８の一構成例を示す回路図

【図22A】ＬＥＤドライバＩＣ１００が搭載される車両の外観図（前面）

【図22B】ＬＥＤドライバＩＣ１００が搭載される車両の外観図（背面）

【図23A】ＬＥＤヘッドライトモジュールの外観図

【図23B】ＬＥＤターンランプモジュールの外観図

【図23C】ＬＥＤリアランプモジュールの外観図

【図24】ＬＥＤショート検出回路の一従来例を示す回路図

【発明を実施するための形態】

【0026】

＜ブロック図＞
図１は、本発明に係るＬＥＤドライバＩＣの第１構成例（昇降圧アプリケーション構成例）を示した回路ブロック図である。本構成例のＬＥＤドライバＩＣ１００は、内部定電圧生成部１０１と、ＵＶＬＯ［Under Voltage Lock Out］部１０２と、ＴＳＤ［Thermal Shut Down］部１０３と、ＯＶＰ［Over Voltage Protection］部１０４と、制御ロジック部１０５と、ＯＣＰ［Over Current Protection］部１０６と、コンパレータ１０７と、シュミットトリガ１０８と、発振部１０９と、スロープ生成部１１０と、ＰＷＭ［Pulse Width Modulation］コンパレータ１１１と、ドライバ制御部１１２と、上側ドライバ１１３と、Ｎチャネル型ＭＯＳ［Metal Oxide Semiconductor］電界効果トランジスタ１１４と、下側ドライバ１１５と、エラーアンプ１１６と、ソフトスタート部１１７と、ＬＥＤショート検出部１１８と、ＣＲタイマ部１１９と、各種異常検出部１２０と、コンパレータ１２１及び１２２と、を集積化した半導体装置である。

【0027】

このように、従来、基板上に独立実装されていたスイッチング電源ＩＣ、マイコン／カウンタＬＳＩ、及び、ディスクリート保護回路を１チップのＬＥＤドライバＩＣ１００に集約したことにより、基板面積の削減や製品の不良率低下を実現することが可能となる。また、基板面積の削減により、光源デザインの多様化にも柔軟に対応することができる。

【0028】

また、ＬＥＤドライバＩＣ１００は、ＩＣ外部との電気的な接続を確立するために、２８本の外部端子（ＣＯＭＰ、ＳＳ、ＶＣＣ、ＥＮ、ＲＴ、ＳＹＮＣ、ＧＮＤ、ＴＨＭ、ＦＢ、ＤＩＳＣ、ＶＴＨ、ＤＲＬＩＮ、ＦＡＩＬ１、ＦＡＩＬ２、ＯＶＰ、ＬＥＤＣ、ＬＥＤＲ、ＮＣ、ＰＧＮＤ、ＰＷＭＯＵＴ、ＣＴ、ＯＵＴＬ、ＤＧＮＤ、ＳＷ、ＯＵＴＨ、ＣＳ、ＢＯＯＴ、及び、ＶＲＥＧ）を有する。

【0029】

内部定電圧生成部１０１は、ＶＣＣ端子に印加される入力電圧Ｖｉｎから内部定電圧ＶＲＥＧ（例えば５Ｖ）を生成する。

【0030】

ＵＶＬＯ部１０２は、内部定電圧ＶＲＥＧが４．３Ｖ以下となったときに、内部定電圧生成部１０１以外の回路をシャットダウンする。

【0031】

ＴＳＤ部１０３は、ＬＥＤドライバＩＣ１００のジャンクション温度が１７５℃以上となったときに、内部定電圧生成部１０１以外の回路をシャットダウンする。なお、ＴＳＤ部１０３は、ＬＥＤドライバＩＣ１００のジャンクション温度が１５０℃以下となったときに、回路動作を復帰させる。

【0032】

ＯＶＰ部１０４は、ＤＣ／ＤＣの出力電圧ＶｏｕｔをＯＶＰ端子電圧により検出し、ＯＶＰ端子電圧が２．０Ｖ以上となったときに過電圧保護をかける。過電圧保護がかかるとＳＳ端子容量Ｃ７がディスチャージされて、ＤＣ／ＤＣスイッチングがオフされる。

【0033】

制御ロジック部１０５は、各種保護回路部の検出状態を監視してＦＡＩＬ１端子から異常検出信号を出力する機能やＰＷＭ信号のタイマラッチ機能などを備えている。

【0034】

ＯＣＰ部１０６は、パワーＦＥＴ（トランジスタＮ１）に流れる電流をハイサイド側検出抵抗Ｒ８によって電圧信号として検出し、ＣＳ端子電圧がＶＣＣ−０．６Ｖ以下となったときに過電流保護をかける。過電流保護がかかると、ＳＳ端子容量Ｃ７がディスチャージされて、ＤＣ／ＤＣスイッチングがオフされる。

【0035】

コンパレータ１０７は、反転入力端（−）に入力されるＣＳ端子電圧と、非反転入力端（＋）に入力される所定の基準電圧（ＶＣＣ−Ｖ１）とを比較し、その比較結果をＯＣＰ部１０６に出力する。

【0036】

シュミットトリガ１０８は、ＳＹＮＣ端子への入力信号を発振部１０９に伝達する。

【0037】

発振部１０９は、ＳＹＮＣ端子への入力信号、または、ＲＴ端子の端子電圧に応じて、所定のクロック信号を生成し、これをスロープ生成部１１０に出力する。

【0038】

スロープ生成部１１０は、発振部１０９から入力されるクロック信号に基づいて、スロープ信号（三角波信号）を生成し、これをＰＷＭコンパレータ１１１に出力する。また、スロープ生成部１１０は、ＣＳ端子電圧（トランジスタＮ１に流れるスイッチング電流に相当）に応じて、スロープ信号にオフセットを与える機能も備えている。

【0039】

ＰＷＭコンパレータ１１１は、非反転入力端（＋）に入力される誤差信号と、反転入力端（−）に入力されるスロープ信号とを比較して内部ＰＷＭ信号を生成し、これをドライバ制御部１１２に出力する。

【0040】

ドライバ制御部１１２は、内部ＰＷＭ信号に基づいて上側ドライバ１１３、トランジスタ１１４、及び、下側ドライバ１１５の駆動信号を生成する。

【0041】

上側ドライバ１１３は、ドライバ制御部１１２から入力される駆動信号に基づいて、ＯＵＴＨ端子電圧（トランジスタＮ１のゲート電圧）をＢＯＯＴ端子電圧とＳＷ端子電圧との間でパルス駆動する。

【0042】

トランジスタ１１４は、ドライバ制御部１１２から入力される駆動信号に基づいてオン／オフされる。

【0043】

下側ドライバ１１５は、ドライバ制御部１１２から入力される駆動信号に基づいて、ＯＵＴＬ端子電圧（トランジスタＮ２のゲート電圧）をＶＲＥＧ端子電圧と接地電圧との間でパルス駆動する。

【0044】

エラーアンプ１１６は、ＴＨＭ端子電圧と基準電圧のいずれか低い方と、ＦＢ端子電圧との差分を増幅して誤差信号を生成し、これをＰＷＭコンパレータ１１１に出力する。

【0045】

ソフトスタート部１１７は、ＳＳ端子電圧に応じて誤差信号の電圧レベルを緩やかに高めていくように、エラーアンプ１１６を制御する。

【0046】

ＬＥＤショート検出部１１８は、ＬＥＤＲ端子電圧とＬＥＤＣ端子電圧を監視して、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎのいずれかにショートが生じているか否かを検出する。

【0047】

ＣＲタイマ部１１９は、ＤＩＳＣ端子とＶＴＨ端子を用いて発光ダイオード列ＬＥＤのＰＷＭ調光制御を行う。

【0048】

各種異常検出部１２０は、自身に内蔵されるＬＥＤオープン検出回路（ＯＰＥＮ）やＬＥＤアノード／カソード地絡検出回路（ＳＣＰ）の検出状態だけでなく、ＬＥＤショート検出部１１８の検出状態を監視して、各種保護動作を行うとともに、ＦＡＩＬ２端子から異常検出信号を出力する機能を備えている。

【0049】

コンパレータ１２１は、非反転入力端（＋）に入力されるＦＢ端子電圧と、反転入力端（−）に入力される所定の基準電圧（Ｖ２）とを比較し、その比較結果を各種異常検出部１２０に出力する。

【0050】

コンパレータ１２２は、非反転入力端（＋）に入力されるＦＢ端子電圧と、反転入力端（−）に入力される所定の基準電圧（Ｖ３）とを比較し、その比較結果を各種異常検出部１２０に出力する。

【0051】

＜昇降圧アプリケーション構成＞
また、図１の昇降圧アプリケーション構成では、ＬＥＤドライバＩＣ１００の外部に、Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＮ１〜Ｎ３と、抵抗Ｒ１〜Ｒ１５と、キャパシタＣ１〜Ｃ９と、ツェナダイオードＤ１及びＤ２と、インダクタＬ１と、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ（以下では、直列に接続される発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤｎをまとめて、適宜、発光ダイオード列ＬＥＤと呼ぶことがある）が接続されている。

【0052】

トランジスタＮ１のドレインは、抵抗Ｒ８を介して入力電圧Ｖｉｎの印加端に接続される一方、抵抗Ｒ９を介してＣＳ端子にも接続されている。トランジスタＮ１のソース及びバックゲートは、ＳＷ端子に接続されている。トランジスタＮ１のゲートは、ＯＵＴＨ端子に接続されている。ツェナダイオードＤ１のカソードは、ＳＷ端子に接続されている。ツェナダイオードＤ１のアノードは、接地端に接続されている。インダクタＬ１の第１端は、ＳＷ端子に接続されている。インダクタＬ１の第２端は、ツェナダイオードＤ２のアノードとトランジスタＮ２のドレインに接続されている。トランジスタＮ２のソース及びバックゲートは、接地端に接続されている。トランジスタＮ２のゲートは、ＯＵＴＬ端子に接続されている。ツェナダイオードＤ２のカソードは、発光ダイオードＬＥＤ１のアノードに接続される一方、直列に接続される抵抗Ｒ６及びＲ７を介して接地端にも接続されている。抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７の接続ノードは、ＯＶＰ端子に接続されている。発光ダイオードＬＥＤｎのカソードは、トランジスタＮ３のドレインに接続されている。トランジスタＮ３のソース及びバックゲートは、ＦＢ端子に接続される一方、抵抗Ｒ５を介して接地端にも接続されている。トランジスタＮ３のゲートは、ＰＷＭＯＵＴ端子に接続されている。抵抗Ｒ１の第１端は、発光ダイオードＬＥＤｎのアノードに接続されている。抵抗Ｒ１の第２端は、抵抗Ｒ２の第１端に接続される一方、ＬＥＤＣ端子にも接続されている。抵抗Ｒ２の第２端は、発光ダイオードＬＥＤｎのカソードに接続されている。抵抗Ｒ３の第１端は、発光ダイオードＬＥＤ１のアノードに接続されている。抵抗Ｒ３の第２端は、抵抗Ｒ４の第１端に接続される一方、ＬＥＤＲ端子にも接続されている。抵抗Ｒ４の第２端は、発光ダイオードＬＥＤｎのカソードに接続されている。

【0053】

キャパシタＣ１は、入力電圧Ｖｉｎの印加端と接地端との間に接続されている。キャパシタＣ２は、ＶＲＥＧ端子と接地端との間に接続されている。キャパシタＣ３は、発光ダイオードＬＥＤ１のアノードと接地端との間に接続されている。キャパシタＣ４は、入力電圧Ｖｉｎの印加端とＣＳ端子との間に接続されている。キャパシタＣ５は、ＢＯＯＴ端子とＳＷ端子との間に接続されている。ＧＮＤ端子は、接地端に接続されている。ＶＣＣ端子は、入力電圧Ｖｉｎの印加端に接続されている。ＲＴ端子は、抵抗Ｒ１０を介して接地端に接続されている。ＣＯＭＰ端子は、直列に接続される抵抗Ｒ１１とキャパシタＣ６を介して接地端に接続されている。ＳＳ端子は、キャパシタＣ７を介して接地端に接続されている。内部基準電圧ＶＲＥＧの印加端と接地端との間には、抵抗Ｒ１２及びＲ１３が直列に接続されている。抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ１３との接続ノードは、ＴＨＭ端子に接続されている。なお、抵抗Ｒ１３は、負の温度特性を有するサーミスタである。内部基準電圧ＶＲＥＧの印加端と接地端との間には、抵抗Ｒ１４及びＲ１５とキャパシタＣ８が直列に接続されている。抵抗Ｒ１４と抵抗Ｒ１５との接続ノードは、ＤＩＳＣ端子に接続されている。抵抗Ｒ１５とキャパシタＣ８との接続ノードは、ＶＴＨ端子に接続されている。ＰＧＮＤ端子は、接地端に接続されている。ＣＴ端子は、キャパシタＣ９を介して接地端に接続されている。

【0054】

＜端子説明＞
図２は、ＬＥＤドライバＩＣ１００のピン配置図であり、図３は、ＬＥＤドライバＩＣ１００の端子一覧表である。ＣＯＭＰ端子（１ピン）は、エラーアンプ出力端子である。ＳＳ端子（２ピン）は、ソフトスタート端子である。ＶＣＣ端子（３ピン）は、入力電源端子である。ＥＮ端子（４ピン）は、イネーブル端子である。ＲＴ端子（５ピン）は、発振周波数設定用抵抗接続端子である。ＳＹＮＣ端子（６ピン）は、外部同期信号入力端子である。ＧＮＤ端子（７ピン）は、小信号部ＧＮＤ端子である。ＴＨＭ端子（８ピン）はサーミスタ接続端子である。ＦＢ端子（９ピン）は、エラーアンプＦＢ信号入力端子である。ＤＩＳＣ端子（１０ピン）は、ＣＲタイマディスチャージ用端子である。ＶＴＨ端子（１１ピン）は、ＣＲタイマスレッショルド端子である。ＤＲＬＩＮ端子（１２ピン）はＤＲＬ［Daytime Running Lamps］切替端子（パルス出力設定端子）である。ＦＡＩＬ１端子（１３ピン）は、異常時出力端子である。ＦＡＩＬ２端子（１４ピン）は、ＬＥＤオープン／ショート異常出力端子である。ＯＶＰ端子（１５ピン）は、過電圧検出端子である。ＬＥＤＣ端子（１６ピン）は、ＬＥＤショート検出端子（ＬＥＤ検出側）である。ＬＥＤＲ端子（１７ピン）は、ＬＥＤショート検出端子（抵抗検出側）である。Ｎ．Ｃ．端子（１８ピン）は、ノンコネクト端子（不使用端子）である。ＰＧＮＤ端子（１９ピン）は、ＰＷＭ調光ドライバソース端子である。ＰＷＭＯＵＴ端子（２０ピン）は、ＰＷＭ調光信号出力端子である。ＣＴ端子（２１ピン）は、地絡保護タイマ時間設定端子である。ＯＵＴＬ端子（２２ピン）は、ローサイド外付けＦＥＴゲートドライブ端子である。ＤＧＮＤ端子（２３ピン）は、ローサイドＦＥＴドライバソース端子である。ＳＷ端子（２４ピン）は、ハイサイドＦＥＴソース端子である。ＯＵＴＨ端子（２５ピン）は、ハイサイド外付けＦＥＴゲートドライブ端子である。ＣＳ端子（２６ピン）は、ＤＣ／ＤＣ出力電流検出用端子である。ＢＯＯＴ端子（２７ピン）は、ハイサイドＦＥＴドライバ電源端子である。ＶＲＥＧ端子（２８ピン）は、内部定電圧出力端子である。

【0055】

＜概要＞
ＬＥＤドライバＩＣ１００は、５０Ｖ高耐圧の車載ランプ用白色ＬＥＤドライバ（スイッチングレギュレータタイプ）である。ＬＥＤドライバＩＣ１００は、昇降圧カレントモードに対応したＤＣ／ＤＣコントローラを内蔵しており、電源電圧に不安定な変動が生じる場合（バッテリへの直接接続時など）であっても、ＬＥＤ段数の制限なく安定した動作を実現することが可能である。ＬＥＤドライバＩＣ１００は、ＬＥＤの調光方式として、ＰＷＭ方式とリニア方式のいずれかを選択することが可能である。ＬＥＤドライバＩＣ１００は、ＰＷＭ調光信号生成回路を内蔵しており、マイコンレスでの制御が可能である。

【0056】

＜特長＞
ＬＥＤドライバＩＣ１００の第１の特長は、入力電圧範囲５．０Ｖ〜３０Ｖを実現した点である。第２の特長は、昇降圧カレントモード対応のＤＣ／ＤＣコントローラを内蔵した点である。第３の特長は、ＰＷＭ調光用ＣＲタイマを内蔵した点である。第４の特長はＰＷＭリニア調光に対応した点である。第５の特長は、各種の保護機能内蔵（ＵＶＬＯ、ＯＶＰ、ＴＳＤ、ＯＣＰ、ＳＣＰ［Short Circuit Protection］）を内蔵した点である。第６の特長は、ＬＥＤ異常状態検出機能を内蔵（ＬＥＤオープン／ＬＥＤショート検出機能）を内蔵した点である。第７の特長は、ＨＴＳＳＯＰ［Heat-sink Thin-Shrink Small Outline Package］−Ｂ２８パッケージを採用した点である。

【0057】

＜用途＞
ＬＥＤドライバＩＣ１００は、例えば、図２２Ａ及び図２２Ｂで示すように、車両Ｘ１０のヘッドライト（ハイビーム／ロービーム／スモールランプ／フォグランプなどを適宜含む）Ｘ１１、白昼夜走行（ＤＲＬ）用光源Ｘ１２、テールランプ（スモールランプやバックランプなどを適宜含む）Ｘ１３、ストップランプＸ１４、及び、ターンランプＸ１５などの駆動手段として好適に用いることができる。なお、ＬＥＤドライバＩＣ１００は、駆動対象となるＬＥＤと共にＬＥＤランプモジュール（図２３ＡのＬＥＤヘッドライトモジュールＹ１０、図２３ＢのＬＥＤターンランプモジュールＹ２０、及び、図２３ＣのＬＥＤリアランプモジュールＹ３０など）として提供されるものであってもよいし、ＬＥＤとは独立にＩＣ単体として提供されるものであってもよい。

【0058】

＜５Ｖ定電圧（ＶＲＥＧ）＞
ＬＥＤドライバＩＣ１００は、ＶＣＣ端子に印加される入力電圧Ｖｉｎから５Ｖの内部定電圧ＶＲＥＧを生成する内部定電圧生成部１０１を有する（ＥＮ＝Ｈｉ時）。この内部定電圧ＶＲＥＧは、ＬＥＤドライバＩＣ１００に含まれる内部回路の電源として使用されるとともに、ＬＥＤドライバＩＣ１００の外部で端子をハイレベル電圧に固定するときにも使用される。内部定電圧ＶＲＥＧは、ＵＶＬＯ部１０２によって監視されている。内部定電圧ＶＲＥＧが４．５Ｖ以上になると内部回路が動作し始め、４．３Ｖ以下になると内部回路が動作を停止する。ＶＲＥＧ端子には、回路動作を安定化させるために、位相補償用容量Ｃ２（例えば１０μＦ）を接続することが望ましい。

【0059】

＜出力電流の設定方法について＞
発光ダイオード列ＬＥＤに流れる出力電流ＩＬＥＤは、下記の（１）式で表される。なお、下記の（１）式において、ｍｉｎ［ＴＨＭ／５Ｖ，０．２Ｖ］としては、ＴＨＭ端子電圧とＶＦＢ＝０．２Ｖのうち、小さい方が選択される。
ＩＬＥＤ＝ｍｉｎ［ＴＨＭ／５Ｖ，０．２Ｖ］／ＲＩＳＥＴ［Ａ］ … （１）

【0060】

ＴＨＭ端子を用いて出力電流ＩＬＥＤを制御する場合、ＬＥＤ地絡検出機能の誤動作を回避するために、入力範囲は０．２５Ｖ〜５Ｖの範囲で入力することが望ましい。なお、ＴＨＭ＝１．０Ｖからはリニア制御となる。ＴＨＭ端子を使用しない場合には、ＴＨＭ端子をＶＲＥＧ端子と接続することが望ましい。

【0061】

＜ＰＷＭ調光制御＞
ＰＷＭ調光制御については、外部からのＰＷＭ信号による調光制御と、ＣＲタイマ部１１９による調光制御のいずれかを行うことが可能である。図４は、ＶＴＨ、ＯＵＴＬ、及び、ＩＬＥＤの挙動を示したタイムチャートである。ＰＷＭ調光制御の駆動周波数ＦＰＷＭ、及び、オン時間ＴＯＮ＿ＰＷＭは、それぞれ、下記の（２）、（３）式で算出することができる。なお、（２）、（３）式中のパラメータＲＣＲ１、ＲＣＲ２、及び、ＣＣＲは、それぞれ、図１で示した抵抗Ｒ１４及びＲ１５の抵抗値、並びに、キャパシタＣ８の容量値を示している。各値の一例としては、ＲＣＲ１＝２０ｋΩ、ＲＣＲ２＝１０ｋΩ、ＣＣＲ＝１０００００ｐＦに設定するとよい。
ＦＰＷＭ＝１．４４／｛（ＲＣＲ１＋２ＲＣＲ２）×ＣＣＲ｝ … （２）
ＴＯＮ＿ＰＷＭ＝｛ＲＣＲ２／（ＲＣＲ１＋２ＲＣＲ２）｝×１００ … （３）

【0062】

＜ＥＮ投入からＰＷＭ投入までの時間及びＰＷＭ低デューティからの起動について＞
図５は、ＥＮ投入後のＰＷＭ起動シーケンスを説明するためのタイムチャートである。外部からのＰＷＭ信号による調光制御を行う場合には、イネーブル信号ＥＮの投入と同時に動作を開始する地絡保護検出機能（ＳＣＰ）の誤動作を回避するために、イネーブル信号ＥＮの投入からＰＷＭ信号の投入までの時間を、地絡保護検出タイマ時間よりも短く設定することが望ましい。

【0063】

地絡保護検出機能（ＳＣＰ）は、ＥＮ＝Ｌｏｗ→Ｈｉで起動し、ＣＴ端子に接続される外付けキャパシタＣ９によって設定されたＳＣＰタイマ時間経過後にラッチオフする（図５中の丸付き数字１、２を参照）。また、ＥＮの投入に同期して、ＳＳ端子に接続されたキャパシタＣ６の充電が開始される。ＰＷＭラッチタイマ時間内にＰＷＭ信号の投入がない場合には、ＰＷＭ信号がラッチオフされる（図５中の丸付き数字３、４を参照）。ＰＷＭラッチオフ検出時は、ＳＳ端子に接続されたキャパシタＣ６が放電されると共に、ＳＣＰタイマのカウンタがリセットされる。なお、ＰＷＭラッチタイマ時間は、ＤＣ／ＤＣの発振周波数×３２７７０カウントで算出される。そのため、外部からのＰＷＭ信号による調光制御を行う場合には、ＥＮ投入後、ＰＷＭ投入までの時間、ＰＷＭラッチタイマ時間とＳＣＰタイマ時間との間に、下記のような関係がある。
（２）＜（４）＜（３）→ＳＣＰ検出し、ＬＥＤ不灯
（４）＜（２）＜（３）→ＬＥＤ点灯
（４）＜（３）＜（２）→ＬＥＤ点灯
（（３）投入後は（４）は動作しないため、（３）＜（４）はシーケンスから除外）

【0064】

＜ＰＷＭ制御切替機能＞
ＬＥＤドライバＩＣ１００は、ＤＲＬＩＮ端子を用いて昼モード（ＬＥＤにＤＣ電流を供給する動作モード）と夜モード（ＬＥＤにパルス状の電流を供給する動作モード）を切り替えることが可能である。なお、昼モードでは、ＬＥＤにＤＣ電流が供給されるので、ＬＥＤドライバＩＣ１００をロービーム駆動用に展開することも可能である。また、夜モードでは、ＬＥＤにパルス状の電流が供給されるので、ＬＥＤドライバＩＣ１００をターンランプ駆動用に展開することも可能である。このように、ＬＥＤドライバＩＣ１００であれば、１つのＩＣで様々なライトユニットに対応することが可能である。

【0065】

＜ＴＨＭ端子を用いたＬＥＤ電流のディレーティングについて＞
ＬＥＤドライバＩＣ１００は、ＴＨＭ端子を用いた機能の１つとして、温度に対するＬＥＤ電流のディレーティング曲線を設定する能力を備えている。ＬＥＤは高温時における劣化が速いため、ＬＥＤのデータシートには最大許容ＬＥＤ電流と温度の曲線が与えられている。そこで、ＬＥＤドライバＩＣ１００は、サーミスタ抵抗Ｒ１３を用いてＴＨＭ端子に負の温度特性を持つ電圧を入力することにより、周囲の温度に応じてＬＥＤ電流を制御することが可能である。また、ＬＥＤドライバＩＣ１００は、図１９に示すように、サーミスタ抵抗Ｒ１３に代えて、２つの外付けトランジスタＱ１及びＱ２を用いることにより、２入力セレクタ構成（ＩＮＰ１、ＩＮＰ２）とすることも可能である。

【0066】

＜過電圧保護回路ＯＶＰについて＞
ＯＶＰ端子には、抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７との接続ノードから引き出される出力電圧Ｖｏｕｔの分圧電圧が入力される。ＯＶＰ設定電圧は、発光ダイオード列ＬＥＤの直列数ｎと順方向降下電圧ＶＦのばらつきにより決定すればよい。ＯＶＰ設定電圧を決定する際、オープン検出トリガであるＯＶＰ×０．８５も考慮して決定することが望ましい。ＯＶＰが一旦動作すると、出力電圧ＶｏｕｔがＯＶＰ設定電圧の７２．５％に落ちたときに、ＯＶＰが解除される。抵抗Ｒ６の抵抗値をＲＯＶＰ１とし、抵抗Ｒ７の抵抗値をＲＯＶＰ２とすると、下記の（４）式が成立する。従って、例えば、ＲＯＶＰ１＝３３０ｋΩ、ＲＯＶＰ２＝２２ｋΩに設定すると、Ｖｏｕｔが３２Ｖ以上となったときにＯＶＰが掛かる。
Ｖｏｕｔ≧｛（ＲＯＶＰ１＋ＲＯＶＰ２）／ＲＯＶＰ２｝×２．０Ｖ … （４）

【0067】

＜昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータの発振周波数ＦＯＳＣについて＞
ＲＴ端子に接続される抵抗Ｒ１０の抵抗値を調整することにより、内部コンデンサに対する充放電電流を決定し、三角波の発振周波数（延いては、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータの発振周波数ＦＯＳＣ）を設定することが可能である。下記の理論式（５）を参考に、抵抗Ｒ１０の抵抗値（ＲＴ）を設定することが望ましい。（５）式中の６０×１０^６［Ｖ／Ａ／Ｓ］は回路内部で決まる定数であり、αは補正係数となっている（ＲＴ：α＝５０ｋΩ：０．９８、６０ｋΩ：０．９８５、７０ｋΩ：０．９９、８０ｋΩ：０．９９４、９０ｋΩ：０．９９６、１００ｋΩ：１．０、１５０ｋΩ：１．０１、２００ｋΩ：１．０２、３００ｋΩ：１．０３、４００ｋΩ：１．０４、５００ｋΩ：１．０４５）。また、図６の周波数範囲から外れた設定では、スイッチングが停止するおそれがあるため、抵抗値ＲＴは、６２．６ｋΩ〜５２３ｋΩの範囲で設定することが望ましい。
ＦＯＳＣ＝（６０×１０^６／ＲＴ［Ω］）×α［ｋＨｚ］ … （５）

【0068】

＜外部同期発振周波数ＦＳＹＮＣについて＞
ＬＥＤドライバＩＣ１００は、昇降圧ＤＣ／Ｄコンバータを外部同期させるためのクロック入力を受け付けるＳＹＮＣ端子を備えている。ただし、ＳＹＮＣ端子にクロック入力を行っているときに、途中で内部発振に切り替えるなどの動作を行うべきではない。ＳＹＮＣ端子をハイレベルからローレベル固定に切り替えた後、発振部１０９が動作し始めるまで約３０μｓｅｃ程度の遅延時間がある。ＳＹＮＣ端子に入力されたクロックは立ち上がりエッジのみ有効となっている。ＳＹＮＣ端子にクロック入力を行っているときには、ＳＹＮＣ端子を用いて設定される外部発振周波数が優先される。そのため、ＲＴ端子を用いて設定される内部発振周波数が低く、ＳＹＮＣ端子を用いて設定される外部発振周波数が高い場合には、減電電圧時などに誤発振を生じるおそれがあるので、外部発振周波数を使用する場合には、ＲＴ端子に接続される抵抗Ｒ１０の抵抗値を１００ｋΩに設定することが望ましい。

【0069】

＜ソフトスタートＳＳについて＞
ＬＥＤドライバＩＣ１００では、起動時の電流に制限をかけながら緩やかに出力電圧Ｖｏｕｔが立ち上がるため、出力電圧Ｖｏｕｔのオーバーシュートや突入電流を防ぐことができる。また、ＯＣＰ検出時やＯＶＰ検出時には、ＳＳ端子電圧がローレベルにリセットされるので、スイッチングが停止され、再復帰動作が開始される。

【0070】

＜自己診断機能＞
図７は、ＦＡＩＬ１出力機能を説明するためのブロック図であり、図８は、ＦＡＩＬ２出力機能を説明するためのブロック図である。

【0071】

図７に示すように、ＦＡＩＬ１出力機能を実現する手段としては、Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＸ２１と、ＮＡＮＤゲートＸ２２と、ＳＲフリップフロップＸ２３と、カウンタＸ２４と、を有する。トランジスタＸ２１のドレインは、ＦＡＩＬ１端子に接続されている。トランジスタＸ２１のソースは、接地端に接続されている。トランジスタＸ２１のゲートは、ＮＡＮＤゲートＸ２２の出力端に接続されている。ＮＡＮＤゲートＸ２２に設けられた５つの入力端は、各種信号の印加端Ｘ２５（ＵＶＬＯ信号、ＴＳＤ信号、ＯＶＰ信号、及び、ＯＣＰ信号の印加端）と、ＳＲフリップフロップＸ２３の出力端（Ｑ）に接続されている。ＳＲフリップフロップＸ２３のセット端（Ｓ）は、カウンタＸ２４の出力端に接続されている。カウンタＸ２４の入力端は、ＳＣＰ信号の印加端Ｘ２６に接続されている。ＳＲフリップフロップＸ２３のリセット端（Ｒ）は、各種信号の印加端Ｘ２７（ＥＮ信号、ＵＶＬＯ信号、及び、ＴＳＤ信号の印加端）に接続されている。

【0072】

図８に示すように、ＦＡＩＬ２出力機能を実現する手段としては、Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタＸ３１と、ＳＲフリップフロップＸ３２と、ＡＮＤゲートＸ３３及びＸ３４と、を有する。トランジスタＸ３１のドレインは、ＦＡＩＬ２端子に接続されている。トランジスタＸ３１のソースは、接地端に接続されている。トランジスタＸ３１のゲートは、ＳＲフリップフロップＸ３２の出力端（Ｑ）に接続されている。ＳＲフリップフロップＸ３２のセット端（Ｓ）は、ＡＮＤゲートＸ３３の出力端に接続されている。ＳＲフリップフロップＸ３２のリセット端（Ｒ）は、各種信号の印加端Ｘ３８（ＥＮ信号、ＵＶＬＯ信号、及び、ＴＳＤ信号の印加端）に接続されている。ＡＮＤゲートＸ３３の第１入力端は、ＯＰＥＮ信号の印加端Ｘ３５に接続されている。ＡＮＤゲートＸ３３の第２入力端は、ＡＮＤゲートＸ３４の出力端に接続されている。ＡＮＤゲートＸ３４の第１入力端は、ＳＨＯＲＴ信号の印加端Ｘ３６に接続されている。ＡＮＤゲートＸ３４の第２入力端は、ＭＡＳＫ信号の印加端Ｘ３７に接続されている。

【0073】

ＬＥＤドライバＩＣ１００は、ＩＣに内蔵されている保護回路動作状態をＦＡＩＬ１端子及びＦＡＩＬ２端子（いずれもオープンドレイン形式）に出力する。ＦＡＩＬ１端子の出力信号は、ＵＶＬＯ、ＴＳＤ、ＯＶＰ、ＳＣＰのいずれかが動作したときにローレベルとなる。ＦＡＩＬ２端子の出力信号は、ＬＥＤのオープン検出またはショート検出のいずれかが動作したときにローレベルとなる。

【0074】

＜保護回路動作＞
低電圧誤動作防止回路（ＵＶＬＯ部１０２）は、内部定電圧ＶＲＥＧが４．３Ｖ以下となったときに、内部定電圧生成部１０１以外の回路をシャットダウンする。温度保護回路（ＴＳＤ部１０３）は、ＩＣのジャンクション温度が１７５℃以上となったときに、内部定電圧生成部１０１以外の回路をシャットダウンする。なお、ＴＳＤ部１０３は、ＩＣのジャンクション温度が１５０℃以下となったときに、回路動作を復帰させる。過電流保護回路（ＯＣＰ部１０６）は、パワーＦＥＴ（トランジスタＮ１）に流れる電流をハイサイド側検出抵抗Ｒ８によって電圧信号として検出し、ＣＳ端子電圧がＶＣＣ−０．６Ｖ以下となったときに過電流保護をかける。過電流保護がかかると、ＳＳ端子容量Ｃ７がディスチャージされて、ＤＣ／ＤＣスイッチングがオフされる。過電圧保護回路（ＯＶＰ部１０４）は、ＤＣ／ＤＣの出力電圧ＶｏｕｔをＯＶＰ端子電圧により検出し、ＯＶＰ端子電圧が２．０Ｖ以上となったときに過電圧保護をかける。過電圧保護がかかると、ＳＳ端子容量Ｃ７がディスチャージされて、ＤＣ／ＤＣスイッチングがオフされる。

【0075】

＜出力短絡保護回路（ＳＣＰ）＞
各種異常検出部１２０の出力短絡保護回路（ＳＣＰ）では、ＦＢ端子電圧が５０ｍＶ以下になると、内蔵されているカウンタ動作が開始され、約１５０ｍｓ（ＣＴ：０．１μＦ時）経過後にラッチがかかって回路がシャットダウンされる。５０ｍｓ以内にＦＢ端子電圧が５０ｍＶ以上になるとカウンタはリセットされる。発光ダイオード列ＬＥＤのアノード側（ＤＣ／ＤＣ出力端側）が地絡したとき、ＦＢ端子電圧はローレベルとなる。また、発光ダイオード列ＬＥＤのカソード側が地絡した場合にも、ＦＢ端子電圧はローレベルとなる。従って、出力短絡保護回路（ＳＣＰ）は、発光ダイオード列ＬＥＤのアノード／カソード双方の地絡保護に対応している。

【0076】

＜ＬＥＤオープン検出回路（ＯＰＥＮ）＞
各種異常検出部１２０のＬＥＤオープン検出回路（ＯＰＥＮ）では、ＦＢ端子電圧が５０ｍＶ以下で、かつ、ＯＶＰ端子電圧が１．７Ｖ以上のときに、ＬＥＤオープン検出がかかり、ＤＣ／ＤＣ動作が停止される。

【0077】

＜ＬＥＤショート検出部＞
ＬＥＤショート検出部１１８では、複数個の発光ダイオードを内蔵している高輝度ＬＥＤ内のどこか１つがショートした場合を検出するため、ＬＥＤＲ−ＬＥＤＣ≧０．２、または、ＬＥＤＣ−ＬＥＤＲ≧０．２Ｖの条件になると、内蔵されているカウンタ動作が開始され、約１００ｍｓ（ＦＯＳＣ＝３００ｋＨｚ時）経過後に回路がラッチオフされる。ＰＷＭ調光時にはＰＷＭ信号がハイレベルであるときにのみ、ＬＥＤショート検出動作が有効となるように、ＬＥＤショート検出信号がマスクされており（図８のＡＮＤゲートＸ３４を参照）、検出後約１００ｍｓ（ＦＯＳＣ＝３００ｋＨｚ時）経過後に回路がラッチオフされる。１００ｍｓ以内にＬＥＤショート検出条件が解除されると、カウンタはリセットされる。ただし、ＰＷＭパルス幅が２０μｓ以下の場合、ＬＥＤショート検出は行われない。また、接続される発光ダイオードの順方向降下電圧ＶＦに大きなばらつきがある場合には、ＬＥＤショート検出が誤動作するおそれがある。そのため、接続される発光ダイオードの順方向降下電圧ＶＦを考慮して、抵抗Ｒ１〜Ｒ４を適宜調整することが望ましい。また、ＬＥＤＲ端子及びＬＥＤＣ端子の入力範囲は２Ｖ〜３Ｖが望ましい。カウンタの周波数は、ＲＴ端子を用いて決定される周波数となり、３２７７０カウントでラッチがかかる。

【0078】

図９は、ＬＥＤショート検出機能を説明するための回路図（マルチチップ使用時）である。１チップ内にＸ個の発光ダイオードを内蔵している高輝度発光ダイオード（マルチチップ）ＭＣＬＥＤをＹ個使用する場合、Ｒ１：Ｒ２＝Ｘ：１、Ｒ３：Ｒ４＝（Ｘ＋１）×Ｙ−１：１に設定するとよい。

【0079】

図１０は、ＬＥＤショート検出機能を説明するための回路図（シングルチップ使用時）である。１チップ内に１個の発光ダイオードを内蔵している発光ダイオード（シングルチップ）ＳＣＬＥＤをＹ個使用する場合、Ｒ１：Ｒ２＝１：１、Ｒ３：Ｒ４＝２×Ｙ−１：１に設定するとよい。

【0080】

＜全ての異常条件について＞
図１１は、ＬＥＤドライバＩＣ１００の保護機能一覧表である。ＵＶＬＯ検出条件はＶＲＥＧ＜４．３Ｖであり、ＵＶＬＯ解除条件はＶＲＥＧ＞４．５Ｖである。ＵＶＬＯ検出時動作は、全ブロック（ＲＥＧ以外）のシャットダウンである。ＴＳＤ検出条件はＴｊ＞１７５℃であり、ＴＳＤ解除条件はＴｊ＜１５０℃である。ＴＳＤ検出時動作は、全ブロック（ＲＥＧ以外）のシャットダウンである。ＯＶＰ検出条件はＶＯＶＰ＞２．０Ｖであり、ＯＶＰ解除条件はＶＯＶＰ＜１．４５Ｖである。ＯＶＰ検出時動作は、ＳＳ端子の電荷引き抜き（ディスチャージ）である。ＯＣＰ検出条件はＶＣＳ≦ＶＣＣ−０．６Ｖであり、ＯＣＰ解除条件はＶＣＳ＞ＶＣＣ−０．６Ｖである。ＯＣＰ検出時動作は、ＳＳ端子の電荷引き抜き（ディスチャージ）である。ＳＣＰ検出条件はＶＦＢ＜０．０５Ｖ（１５０ｍｓディレイ、ＣＴ＝０．１μＦ時）であり、ＳＣＰ解除条件はＥＮ入力またはＵＶＬＯ解除である。ＳＣＰ検出時動作は、ディレイカウンタによる所定時間カウント後のラッチオフ（ＲＥＧ以外）である。ＬＥＤオープン保護検出条件はＶＦＢ＜０．０５ＶかつＶＯＶＰ＞１．７Ｖであり、ＬＥＤオープン保護解除条件はＥＮ入力またはＵＶＬＯ解除である。ＬＥＤオープン保護検出時動作は、全ブロック（ＲＥＧ以外）のシャットダウンである。ＬＥＤショート保護検出条件は、｜ＬＥＤＲ−ＬＥＤＣ｜≧０．２Ｖ（１００ｍｓディレイ、３００ｋＨｚ時）であり、ＬＥＤショート保護解除条件はＥＮ入力またはＵＶＬＯ解除である。ＬＥＤショート保護検出時動作は、ディレイカウンタによる所定時間カウント後のラッチオフ（ＲＥＧ以外）である。

【0081】

＜電源投入シーケンス＞
図１２は、電源投入シーケンスを説明するためのタイムチャートである。（１）ＶＣＣ印加後、ＶＣＣ≧４．５Ｖ以上でＥＮを投入することが望ましい。（２）ＥＮ投入前にＤＲＬＩＮ端子及びＴＨＭ端子の電位を固定することが望ましい。（３）ＥＮ投入と同時にソフトスタートが動作し、スイッチング出力される。（４）ＶＴＨ端子を用いて外部ＰＷＭ信号入力を行う場合、ＶＣＣ投入後であれば、その他入力に対して順序は問わない。

【0082】

＜ＬＥＤ異常時の動作＞
［ＬＥＤオープン検出機能］
図１３は、ＬＥＤオープン検出機能を説明するための回路図であり、図１４は、ＬＥＤオープン検出機能を説明するためのタイムチャートである。ＬＥＤオープンが生じると、スイッチングデューティが広がり、ＦＢ端子電圧ＶＦＢが低下する。そして、ＶＯＶＰ≧１．７ＶかつＶＦＢ≦５０ｍＶという検出条件が満たされると、ＬＥＤオープンが検出されてＦＡＩＬ２端子がローレベルとされ、全ブロック（ＲＥＧ以外）のシャットダウンが行われる。
［ＬＥＤショート検出機能］
図１５は、ＬＥＤショート検出機能を説明するための回路図であり、図１６は、ＬＥＤショート検出機能を説明するためのタイムチャートである。ＬＥＤショートが生じて、出力電圧ＶｏｕｔがＬＥＤ一段分だけ低くなり、｜ＬＥＤＲ−ＬＥＤＣ｜≧０．２Ｖという検出条件が満たされると、ΔＴ（＝３２７７０×（１／ＦＯＳＣ））のタイマ時間経過後にＦＡＩＬ２端子がローレベルとされる。
［ＬＥＤアノード／カソード地絡検出］
図１７は、ＬＥＤアノード／カソード地絡検出機能を説明するための回路図であり、図１８はＬＥＤアノード／カソード地絡検出機能を説明するためのタイムチャートである。ＬＥＤアノード地絡（Ｖｏｕｔ＝０Ｖ）が生じて、ＦＢ端子電圧ＶＦＢが０Ｖになると、ΔＴ（ＣＴ端子に接続されたキャパシタＣ９の容量値に依存）のタイマ時間経過後にＯＵＴＨ／ＯＵＴＬのスイッチングが停止されて、ＦＡＩＬ１端子がローレベルとされる。

【0083】

＜第２構成例＞
図１９は、ＬＥＤドライバＩＣ１００の第２構成例（降圧アプリケーション構成）を示す回路ブロック図である。第２構成例では、降圧アプリケーションを実現するために、図１のトランジスタＮ２とツェナダイオードＤ２が取り除かれている。また、第２構成例では、図１のサーミスタ抵抗Ｒ１３に代えて、２つの外付けトランジスタＱ１及びＱ２を用いることにより、２入力セレクタ構成（ＩＮＰ１、ＩＮＰ２）でＬＥＤ電流のディレーティング機能を実現する場合の接続例が示されている。

【0084】

＜第３構成例＞
図２０は、ＬＥＤドライバＩＣ１００の第３構成例（昇圧アプリケーション構成）を示す回路ブロック図である。第３構成例では、昇圧アプリケーションを実現するために、図１のトランジスタＮ１、ツェナダイオードＤ１、及び、キャパシタＣ５が取り除かれている。また、第３構成例ではＳＷ端子が接地端に接続されている。また、第３構成例ではＬＥＤショート検出機能を無効とする場合の接続例が示されている。具体的には、図１の抵抗Ｒ１〜Ｒ４が取り除かれており、ＬＥＤＲ端子とＬＥＤＣ端子がショートされている。

【0085】

＜ＬＥＤショート検出部の詳細について＞
図２１は、ＬＥＤショート検出部１１８の一構成例を示す回路図である。本構成例のＬＥＤショート検出部１１８は、ＬＥＤＣ端子電圧（ＬＥＤチップ列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５のチップ間ノードで得られる第１電圧またはその分圧電圧）と、ＬＥＤＲ端子電圧（ＬＥＤチップ列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５の両端間電圧を分圧して得られる第２電圧）とを監視してＬＥＤショート検出信号Ｓ３を生成する回路ブロックであり、差動回路Ａと、比較回路Ｂとを有する。

【0086】

なお、本構成例のＬＥＤショート検出部１１８において、ＬＥＤＣ端子電圧として入力される第１電圧は、ＬＥＤチップ列に含まれている５個のＬＥＤチップＬＥＤ１〜ＬＥＤ５（本構成例ではいずれもシングルチップ型とする）を４：１に分割するチップ間ノード（ＬＥＤ４とＬＥＤ５とのチップ間ノード）で得られる電圧である。また、ＬＥＤＲ端子電圧として入力される第２電圧は、ＬＥＤチップ列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５の両端間電圧を４：１に分圧して得られる電圧である。

【0087】

差動回路Ａは、ＬＥＤＣ端子電圧とＬＥＤＲ端子電圧との差分に応じた電圧信号Ｖｚを生成する回路ブロックであり、抵抗Ａ１〜Ａ４と、オペアンプＡ５と、を含む。抵抗Ａ１の第１端は、ＬＥＤＣ端子に接続されている。抵抗Ａ１の第２端と抵抗Ａ２の第１端は、電圧信号Ｖｘの印加端として、オペアンプＡ５の非反転入力端（＋）に接続されている。抵抗Ａ２の第２端は、オフセット電圧Ｖｏｆｓの印加端に接続されている。抵抗Ａ３の第１端は、ＬＥＤＲ端子に接続されている。抵抗Ａ３の第２端と抵抗Ａ４の第１端は、電圧信号Ｖｙの印加端として、オペアンプＡ５の反転入力端（−）に接続されている。抵抗Ａ４の第２端は、オペアンプＡ５の出力端に接続されている。オペアンプＡ５の出力端は、電圧信号Ｖｚの出力端として、比較回路Ｂの入力端に接続されている。

【0088】

比較回路Ｂは、電圧信号Ｖｚが所定の電圧範囲（Ｖｔｈ１＜Ｖｚ＜Ｖｔｈ２）に収まっているか否かに応じてＬＥＤショート検出信号Ｓ３の論理レベルを変遷させる回路ブロックであり、コンパレータＢ１及びＢ２と、ＡＮＤゲートＢ３と、を含む。コンパレータＢ１の非反転入力端（＋）とコンパレータＢ２の反転入力端（−）は、いずれも電圧信号Ｖｚの印加端に接続されている。コンパレータＢ１の反転入力端（−）は、閾値電圧Ｖｔｈ１の印加端に接続されている。コンパレータＢ２の非反転入力端（＋）は、閾値電圧Ｖｔｈ２の印加端に接続されている。ＡＮＤゲートＢ３の第１入力端は、コンパレータＢ１の出力端（比較信号Ｓ１の印加端）に接続されている。ＡＮＤゲートＢ３の第２入力端は、コンパレータＢ２の出力端（比較信号Ｓ２の印加端）に接続されている。ＡＮＤゲートＢ３の出力端は、ＬＥＤショート検出信号Ｓ３の出力端に接続されている。

【0089】

すなわち、コンパレータＢ１は、電圧信号Ｖｚと閾値電圧Ｖｔｈ１とを比較して比較信号Ｓ１を生成する。なお、比較信号Ｓ１は、電圧信号Ｖｚが閾値電圧Ｖｔｈ１よりも高いときにハイレベルとなり、低いときにローレベルとなる。

【0090】

一方、コンパレータＢ２は、電圧信号Ｖｚと閾値電圧Ｖｔｈ２とを比較して比較信号Ｓ２を生成する。なお、比較信号Ｓ２は、電圧信号Ｖｚが閾値電圧Ｖｔｈ２よりも高いときにローレベルとなり、低いときにハイレベルとなる。

【0091】

ＡＮＤゲートＢ３は、比較信号Ｓ１と比較信号Ｓ２とを論理積演算してＬＥＤショート検出信号Ｓ３を生成する。なお、ＬＥＤショート検出信号Ｓ３は、比較信号Ｓ１と比較信号Ｓ２がともにハイレベルであるときにハイレベル（正常時の論理レベル）となり、比較信号Ｓ１と比較信号Ｓ２の少なくとも一方がローレベルであるときにローレベル（異常時の論理レベル）となる。

【0092】

上記構成から成るＬＥＤショート検出部１１８の動作について、具体例を挙げながら詳細に説明する。なお、以下では、ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５各々の順方向降下電圧ＶＦ＝３Ｖ、Ａ１〜Ａ４＝１００ｋΩ、Ｖｏｆｓ＝２Ｖ、Ｖｔｈ１＝１．８Ｖ、Ｖｔｈ２＝２．２Ｖとして説明を行う。

【0093】

ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５のいずれにも両端間ショートが生じていない場合、出力電圧Ｖｏｕｔは１５Ｖ（＝３Ｖ×５段）となる。このとき、ＬＥＤＣ端子電圧とＬＥＤＲ端子電圧はいずれも３Ｖ（ＬＥＤＣ＝ＶＦ、ＬＥＤＲ＝Ｖｏｕｔ（１５Ｖ）×（１／５））となる。ＬＥＤＣ端子電圧が３Ｖであることから、電圧信号Ｖｘは２．５Ｖとなり、オペアンプＡ５は、電圧信号Ｖｙが電圧信号Ｖｘと一致（イマジナリショート）するように、電圧信号Ｖｚとして２Ｖを出力する。従って、比較信号Ｓ１及びＳ２は、いずれもハイレベルとなるので、ＬＥＤ検出信号Ｓ３はハイレベルとなる。

【0094】

一方、ＬＥＤチップ列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５のうち、ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４のいずれか一つに両端間ショートが生じた場合、出力電圧Ｖｏｕｔは１２Ｖ（＝３Ｖ×４段）となる。このとき、ＬＥＤＣ端子電圧は３Ｖ（＝ＶＦ）となり、ＬＥＤＲ端子電圧は２．４Ｖ（＝Ｖｏｕｔ（１２Ｖ）×（１／５））となる。ＬＥＤＣ端子電圧が３Ｖであることから、電圧信号Ｖｘは２．５Ｖとなり、オペアンプＡ５は、電圧信号Ｖｙが電圧信号Ｖｘと一致（イマジナリショート）するように、電圧信号Ｖｚとして２．６Ｖを出力する。従って、比較信号Ｓ１がハイレベルとなり、比較信号Ｓ２がローレベルとなるので、ＬＥＤ検出信号Ｓ３はローレベルとなる。

【0095】

また、ＬＥＤチップ列ＬＥＤ１〜ＬＥＤ５のうち、ＬＥＤ５に両端間ショートが生じた場合、出力電圧Ｖｏｕｔは１２Ｖ（＝３Ｖ×４段）となる。このとき、ＬＥＤＣ端子電圧はほぼ０Ｖ（＝ＧＮＤ）となり、ＬＥＤＲ端子電圧は２．４Ｖ（＝Ｖｏｕｔ（１２Ｖ）×（１／５））となる。ＬＥＤＣ端子電圧がほぼ０Ｖであることから、電圧信号Ｖｘはほぼ１Ｖとなり、オペアンプＡ５は、電圧信号Ｖｙが電圧信号Ｖｘと一致（イマジナリショート）するように、電圧信号Ｖｚとして０．４Ｖを出力する。従って、比較信号Ｓ１がローレベルとなり、比較信号Ｓ２がハイレベルとなるので、ＬＥＤ検出信号Ｓ３はローレベルとなる。

【0096】

このように、本構成例のＬＥＤショート検出部１１８は、従来の絶対値による検出手法ではなく、相対値による検出手法を用いてＬＥＤショートを検出する構成とされているので、（１）外付け部品の削減、（２）検査工程での調整不要、（３）ＬＥＤショート検出精度の向上（ＬＥＤ温度特性の影響低減）などのメリットを享受することができる。

【0097】

＜その他の変形例＞

【0098】

なお、上記実施形態では、車載ランプ用白色ＬＥＤドライバに本発明を適用した構成を例示して説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、その他の用途に供されるＬＥＤ駆動装置全般に広く適用することが可能である。

【0099】

また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全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り、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

【産業上の利用可能性】

【0100】

本発明に係るＬＥＤ駆動装置は、例えば、車両のヘッドライト、白昼夜走行（ＤＲＬ）用光源、リアランプ、ストップランプ、及び、ターンランプなどの駆動手段として、好適に利用することが可能である。

【符号の説明】

【0101】

１００ ＬＥＤドライバＩＣ（ＬＥＤ駆動装置）
１０１ 内部定電圧生成部
１０２ ＵＶＬＯ部
１０３ ＴＳＤ部
１０４ ＯＶＰ部
１０５ 制御ロジック部
１０６ ＯＣＰ部
１０７ コンパレータ
１０８ シュミットトリガ
１０９ 発振部
１１０ スロープ生成部
１１１ ＰＷＭコンパレータ
１１２ ドライバ制御部
１１３ 上側ドライバ
１１４ Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
１１５ 下側ドライバ
１１６ エラーアンプ
１１７ ソフトスタート部
１１８ ＬＥＤショート検出部
１１９ ＣＲタイマ部
１２０ 各種異常検出部
１２１、１２２ コンパレータ
Ｎ１〜Ｎ３ Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ１５ 抵抗
Ｃ１〜Ｃ９ キャパシタ
Ｄ１、Ｄ２ ツェナダイオード
Ｌ１ インダクタ
ＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ 発光ダイオード
ＬＥＤ 発光ダイオード列
Ｑ１、Ｑ２ ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ
Ａ 差動回路
Ａ１〜Ａ４ 抵抗
Ａ５ オペアンプ
Ｂ 比較回路
Ｂ１、Ｂ２ コンパレータ
Ｂ３ ＡＮＤゲート
Ｘ１０ 車両
Ｘ１１ ヘッドライト
Ｘ１２ 白昼夜走行（ＤＲＬ）用光源
Ｘ１３ テールランプ
Ｘ１４ ストップランプ
Ｘ１５ ターンランプ
Ｘ２１ Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
Ｘ２２ ＮＡＮＤゲート
Ｘ２３ ＳＲフリップフロップ
Ｘ２４ カウンタ
Ｘ３１ Ｎチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
Ｘ３２ ＳＲフリップフロップ
Ｘ３３、Ｘ３４ ＡＮＤゲート
Ｙ１０ ＬＥＤヘッドライトモジュール
Ｙ２０ ＬＥＤターンランプモジュール
Ｙ３０ ＬＥＤリアランプモジュール
ＭＣＬＥＤ 高輝度発光ダイオード（マルチチップ）
ＳＣＬＥＤ 発光ダイオード（シングルチップ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図10】

【図11】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22A】

【図22B】

【図23A】

【図23B】

【図23C】

【図24】

【図9】

【図12】