(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024072241
(43)【公開日】2024-05-27
(54)【発明の名称】ＰＷＭコントローラＩ／Ｏ端子の障害診断
(51)【国際特許分類】
G01R 31/26 20200101AFI20240520BHJP
【ＦＩ】
G01R31/26 C
【審査請求】有
【請求項の数】21
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023121830
(22)【出願日】2023-07-26
(31)【優先権主張番号】18/055,555
(32)【優先日】2022-11-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】318000156
【氏名又は名称】ダイオーズ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100137969
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 憲昭
(74)【代理人】
【識別番号】100104824
【弁理士】
【氏名又は名称】穐場 仁
(74)【代理人】
【識別番号】100121463
【弁理士】
【氏名又は名称】矢口 哲也
(72)【発明者】
【氏名】チェン，ドンジー
(72)【発明者】
【氏名】ライカー，ハリシュ
(72)【発明者】
【氏名】パティル，アービンド
(72)【発明者】
【氏名】パンチャムキー，アクシェイ
【テーマコード（参考）】
2G003
【Ｆターム（参考）】
2G003AA05
2G003AB18
(57)【要約】 （修正有）
【課題】システムコントローラがＬＥＤシステムの障害状態を確実に決定することができる単純な障害診断装置を有することが望ましい。
【解決手段】装置は、クランプ回路の出力で所定の電圧を供給するように構成されるクランプ回路と、クランプ回路の出力に結合されるクランプスイッチと、クランプスイッチとコントローラの入力／出力端子との間に接続されるパスデバイスとを含む。
【選択図】図１
【解決手段】装置は、クランプ回路の出力で所定の電圧を供給するように構成されるクランプ回路と、クランプ回路の出力に結合されるクランプスイッチと、クランプスイッチとコントローラの入力／出力端子との間に接続されるパスデバイスとを含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
クランプ回路の出力で所定の電圧を供給するように構成されるクランプ回路と、
前記クランプ回路の前記出力に結合されるクランプスイッチと、
前記クランプスイッチとコントローラの入力／出力端子との間に接続されるパスデバイスと、
を備える装置。
前記クランプ回路の前記出力に結合されるクランプスイッチと、
前記クランプスイッチとコントローラの入力／出力端子との間に接続されるパスデバイスと、
を備える装置。
【請求項2】
前記クランプ回路は、演算増幅器と、第１の抵抗器と、第２の抵抗器とを備え、
前記演算増幅器の非反転入力が所定の基準に接続され、
前記演算増幅器の反転入力が前記第１の抵抗器と前記第２の抵抗器との共通ノードに接続され、
前記第１の抵抗器および前記第２の抵抗器は、前記演算増幅器の出力とグランドとの間に直列に接続され、前記演算増幅器の前記出力が前記クランプ回路の前記出力である、
請求項１に記載の装置。
前記演算増幅器の非反転入力が所定の基準に接続され、
前記演算増幅器の反転入力が前記第１の抵抗器と前記第２の抵抗器との共通ノードに接続され、
前記第１の抵抗器および前記第２の抵抗器は、前記演算増幅器の出力とグランドとの間に直列に接続され、前記演算増幅器の前記出力が前記クランプ回路の前記出力である、
請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記クランプ回路、前記クランプスイッチ、および前記パスデバイスは、障害事象に応答して前記コントローラの前記入力／出力端子における論理ハイ電圧が所定の設定点にクランプされるように構成される、
請求項１に記載の装置。
請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記クランプスイッチのゲートに接続される出力を有する障害論理ユニットを更に備え、前記障害論理ユニットは、障害事象に応答して前記障害論理ユニットが前記クランプスイッチをオンにする信号を生成するように構成される、
請求項１に記載の装置。
請求項１に記載の装置。
【請求項5】
前記パスデバイスは、ｐ型トランジスタと、第１のクランプダイオードと、第２のクランプダイオードと、バイアス抵抗器とを備え、
前記ｐ型トランジスタのソース端子にはボディ端子が接続され、
前記第１のクランプダイオードが前記ｐ型トランジスタのゲート端子とドレイン端子との間に接続され、
前記第２のクランプダイオードが前記ｐ型トランジスタの前記ゲート端子と前記ソース端子との間に接続され、
前記バイアス抵抗器が前記ゲート端子とグランドとの間に接続される、
請求項１に記載の装置。
前記ｐ型トランジスタのソース端子にはボディ端子が接続され、
前記第１のクランプダイオードが前記ｐ型トランジスタのゲート端子とドレイン端子との間に接続され、
前記第２のクランプダイオードが前記ｐ型トランジスタの前記ゲート端子と前記ソース端子との間に接続され、
前記バイアス抵抗器が前記ゲート端子とグランドとの間に接続される、
請求項１に記載の装置。
【請求項6】
前記パスデバイスがダイオードを備え、
前記ダイオードのアノードが前記コントローラの前記入力／出力端子に接続され、
前記ダイオードのカソードが前記クランプスイッチに接続される、
請求項１に記載の装置。
前記ダイオードのアノードが前記コントローラの前記入力／出力端子に接続され、
前記ダイオードのカソードが前記クランプスイッチに接続される、
請求項１に記載の装置。
【請求項7】
前記パスデバイスは、前記コントローラの前記入力／出力端子と前記クランプスイッチとの間に接続される抵抗器を備える、
請求項１に記載の装置。
請求項１に記載の装置。
【請求項8】
前記パスデバイスが静電放電（ＥＳＤ）デバイスを備える、
請求項１に記載の装置。
請求項１に記載の装置。
【請求項9】
前記ＥＳＤデバイスがツェナーダイオードであり、
前記ツェナーダイオードのカソードが前記コントローラの前記入力／出力端子に接続され、
前記ツェナーダイオードのアノードが前記クランプスイッチに接続される、
請求項８に記載の装置。
前記ツェナーダイオードのカソードが前記コントローラの前記入力／出力端子に接続され、
前記ツェナーダイオードのアノードが前記クランプスイッチに接続される、
請求項８に記載の装置。
【請求項10】
前記パスデバイスは、前記クランプスイッチと前記コントローラの前記入力／出力端子との間に接続される導電線を備え、
前記クランプスイッチがｎ型金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）ＥＳＤセルを備える、
請求項１に記載の装置。
前記クランプスイッチがｎ型金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）ＥＳＤセルを備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項11】
前記コントローラの前記入力／出力端子が前記コントローラのパルス幅変調（ＰＷＭ）端子であり、前記ＰＷＭ端子は、システムコントローラからＰＷＭ信号を受信するように構成される、
請求項１に記載の装置。
請求項１に記載の装置。
【請求項12】
前記コントローラは、直列に接続される複数の発光ダイオードを通じて流れる平均電流を制御するためのゲート駆動信号を生成するように構成されるＰＷＭコントローラである、
請求項１に記載の装置。
請求項１に記載の装置。
【請求項13】
発光ダイオード（ＬＥＤ）システムのコントローラのＰＷＭ端子に供給されるＰＷＭ信号を生成するようにマイクロコントローラを構成するステップと、
前記ＬＥＤシステムにおける障害事象を検出するステップと、
前記ＬＥＤシステムにおける前記障害事象に応答して、クランプ装置を介して前記ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧を所定レベルにクランプするステップと、
を含む方法。
前記ＬＥＤシステムにおける障害事象を検出するステップと、
前記ＬＥＤシステムにおける前記障害事象に応答して、クランプ装置を介して前記ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧を所定レベルにクランプするステップと、
を含む方法。
【請求項14】
前記クランプ装置は、
クランプ回路の出力で所定の電圧を供給するように構成されるクランプ回路と、
前記クランプ回路の前記出力に結合されるクランプスイッチと、
前記クランプスイッチと前記コントローラの前記ＰＷＭ端子との間に接続されるパスデバイスと、
を備える、請求項１３に記載の方法。
クランプ回路の出力で所定の電圧を供給するように構成されるクランプ回路と、
前記クランプ回路の前記出力に結合されるクランプスイッチと、
前記クランプスイッチと前記コントローラの前記ＰＷＭ端子との間に接続されるパスデバイスと、
を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記クランプ回路は、演算増幅器と、第１の抵抗器と、第２の抵抗器とを備え、
前記演算増幅器の非反転入力が所定の基準に接続され、
前記演算増幅器の反転入力が前記第１の抵抗器と前記第２の抵抗器との共通ノードに接続され、
前記第１の抵抗器および前記第２の抵抗器が前記演算増幅器の出力とグランドとの間に直列に接続され、前記演算増幅器の前記出力が前記クランプ回路の前記出力であり、
前記クランプスイッチが障害論理ユニットに接続されるゲートを有し、前記障害論理ユニットは、前記障害事象に応答して前記障害論理ユニットが前記クランプスイッチをオンにする信号を生成するように構成され、
前記パスデバイスがダイオードを備え、
前記ダイオードのアノードが前記コントローラの前記ＰＷＭ端子に接続され、
前記ダイオードのカソードが前記クランプスイッチに接続される、
請求項１４に記載の方法。
前記演算増幅器の非反転入力が所定の基準に接続され、
前記演算増幅器の反転入力が前記第１の抵抗器と前記第２の抵抗器との共通ノードに接続され、
前記第１の抵抗器および前記第２の抵抗器が前記演算増幅器の出力とグランドとの間に直列に接続され、前記演算増幅器の前記出力が前記クランプ回路の前記出力であり、
前記クランプスイッチが障害論理ユニットに接続されるゲートを有し、前記障害論理ユニットは、前記障害事象に応答して前記障害論理ユニットが前記クランプスイッチをオンにする信号を生成するように構成され、
前記パスデバイスがダイオードを備え、
前記ダイオードのアノードが前記コントローラの前記ＰＷＭ端子に接続され、
前記ダイオードのカソードが前記クランプスイッチに接続される、
請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記障害事象が発生した後に前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧を感知するステップと、
前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧を前記所定のレベルと比較するステップと、
前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧を前記所定のレベルと比較する前記ステップで得られる比較結果に基づいて前記所定の基準を調整するステップであって、前記所定の基準を調整した結果として、様々な動作条件下で前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧が前記所定のレベルに等しい、ステップと、
を更に含む請求項１５に記載の方法。
前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧を前記所定のレベルと比較するステップと、
前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧を前記所定のレベルと比較する前記ステップで得られる比較結果に基づいて前記所定の基準を調整するステップであって、前記所定の基準を調整した結果として、様々な動作条件下で前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧が前記所定のレベルに等しい、ステップと、
を更に含む請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記障害事象が発生した後に前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧を感知するステップと、
前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧を前記所定のレベルと比較するステップと、
前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧を前記所定レベルと比較する前記ステップで得られる比較結果に基づいて前記クランプスイッチのゲート駆動電圧を調整するステップであって、前記クランプスイッチの前記ゲート駆動電圧を調整した結果として、様々な動作条件下で前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧が前記所定レベルに等しい、ステップと、
を更に含む請求項１５に記載の方法。
前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧を前記所定のレベルと比較するステップと、
前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧を前記所定レベルと比較する前記ステップで得られる比較結果に基づいて前記クランプスイッチのゲート駆動電圧を調整するステップであって、前記クランプスイッチの前記ゲート駆動電圧を調整した結果として、様々な動作条件下で前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧が前記所定レベルに等しい、ステップと、
を更に含む請求項１５に記載の方法。
【請求項18】
前記障害事象が発生した後に前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧を感知するステップと、
前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧を前記所定のレベルと比較するステップと、
を更に含み、
前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧が前記所定のレベル未満である場合に、前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧が前記所定のレベルに等しくなるように前記クランプスイッチのゲート駆動電圧を低減し、
前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧が前記所定のレベルよりも大きい場合に、前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧が前記所定のレベルに等しくなるように前記所定の基準を低減する、
請求項１５に記載の方法。
前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧を前記所定のレベルと比較するステップと、
を更に含み、
前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧が前記所定のレベル未満である場合に、前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧が前記所定のレベルに等しくなるように前記クランプスイッチのゲート駆動電圧を低減し、
前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧が前記所定のレベルよりも大きい場合に、前記ＰＷＭ信号の前記論理ハイ電圧が前記所定のレベルに等しくなるように前記所定の基準を低減する、
請求項１５に記載の方法。
【請求項19】
前記ＰＷＭ信号の少なくとも１つのＰＷＭパルスが２つの論理ハイレベルを有するように前記障害論理ユニットを構成するステップを更に含む、
請求項１５に記載の方法。
請求項１５に記載の方法。
【請求項20】
入力電圧バスと電源スイッチとの間に直列に接続される複数の発光ダイオードと、
前記電源スイッチのゲートに供給されるゲート駆動信号を生成するように構成されるＰＷＭコントローラと、
前記ＰＷＭコントローラのＰＷＭ端子に結合される障害診断回路と、
を備え、
前記障害診断回路は、
クランプ回路の出力で所定の電圧を供給するように構成されるクランプ回路と、
前記クランプ回路の前記出力に結合されるクランプスイッチと、
前記クランプスイッチと前記ＰＷＭコントローラの入力／出力端子との間に接続されるパスデバイスと、
を備える、システム。
前記電源スイッチのゲートに供給されるゲート駆動信号を生成するように構成されるＰＷＭコントローラと、
前記ＰＷＭコントローラのＰＷＭ端子に結合される障害診断回路と、
を備え、
前記障害診断回路は、
クランプ回路の出力で所定の電圧を供給するように構成されるクランプ回路と、
前記クランプ回路の前記出力に結合されるクランプスイッチと、
前記クランプスイッチと前記ＰＷＭコントローラの入力／出力端子との間に接続されるパスデバイスと、
を備える、システム。
【請求項21】
前記クランプ回路は、演算増幅器と、第１の抵抗器と、第２の抵抗器とを備え、
前記演算増幅器の非反転入力が所定の基準に接続され、
前記演算増幅器の反転入力が前記第１の抵抗器と前記第２の抵抗器との共通ノードに接続され、
前記第１の抵抗器および前記第２の抵抗器が前記演算増幅器の出力とグランドとの間に直列に接続され、前記演算増幅器の前記出力が前記クランプ回路の前記出力であり、
前記クランプスイッチが障害論理ユニットに接続されるゲートを有し、前記障害論理ユニットは、前記障害事象に応答して前記障害論理ユニットが前記クランプスイッチをオンにする信号を生成するように構成され、
前記パスデバイスがダイオードを備え、
前記ダイオードのアノードが前記ＰＷＭコントローラの前記入力／出力端子に接続され、
前記ダイオードのカソードが前記クランプスイッチに接続される、
請求項２０に記載のシステム。
前記演算増幅器の非反転入力が所定の基準に接続され、
前記演算増幅器の反転入力が前記第１の抵抗器と前記第２の抵抗器との共通ノードに接続され、
前記第１の抵抗器および前記第２の抵抗器が前記演算増幅器の出力とグランドとの間に直列に接続され、前記演算増幅器の前記出力が前記クランプ回路の前記出力であり、
前記クランプスイッチが障害論理ユニットに接続されるゲートを有し、前記障害論理ユニットは、前記障害事象に応答して前記障害論理ユニットが前記クランプスイッチをオンにする信号を生成するように構成され、
前記パスデバイスがダイオードを備え、
前記ダイオードのアノードが前記ＰＷＭコントローラの前記入力／出力端子に接続され、
前記ダイオードのカソードが前記クランプスイッチに接続される、
請求項２０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001]本発明の実施形態は、障害診断装置に関し、より詳細には、発光ダイオードシステムにおける障害診断装置に関する。
【背景技術】
【0002】
[0002]発光ダイオード（ＬＥＤ）は半導体光源である。ＬＥＤに電圧が印加されると、ＬＥＤに電流が流れる。ＬＥＤを流れる電流に応じて、電子及び正孔がダイオードのＰＮ接合において再結合する。再結合プロセスでは、エネルギーが光子の形態で放出される。
【0003】
[0003]典型的なＬＥＤシステムは、複数のＬＥＤストリングを備える。各ＬＥＤストリングは、電源とグランドとの間に直列に接続された複数の発光ダイオード、電源スイッチ、及び電流感知抵抗器を備える。ＬＥＤシステムはＰＷＭコントローラを更に備える。動作時、ＰＷＭコントローラは、システムコントローラ（例えば、マイクロコントローラ）によって生成されたＰＷＭ信号と電流感知抵抗器の両端間の電圧とを受信するように構成される。受信信号に基づいて、ＰＷＭコントローラは、電源スイッチのゲートに印加されるゲート駆動信号を生成するように構成される。ゲート駆動信号は、複数の発光ダイオードを通じて流れる平均電流が異なる動作要件に基づいて調整可能であるように制御される。ＬＥＤ平均電流を制御するプロセスは、しばしば調光と呼ばれる。
【0004】
[0004]パルス幅変調（ＰＷＭ）は、マイクロコントローラなどのデジタルデバイスからアナログ信号を生成する一般的に使用される制御技術である。典型的なＰＷＭコントローラシステムにおいて、マイクロコントローラは、１つ又は複数のプロトコルで半導体集積回路（例えば、ＰＷＭコントローラ）と通信及び／又はインタフェースする。また、ＬＥＤシステムは、通常、ハードウェア障害検出機構も含む。障害が検出されると、ＰＷＭコントローラは、様々な通信方法を介してマイクロコントローラに障害を報告する。最も単純な通信方法は、マイクロコントローラとＰＷＭコントローラとが単一の配線を介して情報を交換する一配線通信である。単一配線通信は、マイクロコントローラがＰＷＭコントローラに命令を送信してＰＷＭコントローラが命令を実行する一方向通信システムとして分類され得る。他の通信方法は、マイクロコントローラ及びＰＷＭコントローラの両方が命令を送受信することができる双方向通信システムに基づく。双方向通信システムは、Ｉ２Ｃ、ＳＰＩ、ＵＡＲＴ、それらの任意の組み合わせなどの適切なプロトコルを使用することによって得ることができる。幾つかの用途では、障害フラグピンが他の一般的な代替手段である。障害フラグピンは、ＰＷＭコントローラの障害状態を示すために使用される。障害フラグピンによって与えられる障害状態を読み取ることによって、マイクロコントローラは、ＬＥＤシステムに障害が発生しているかどうかを決定することができる。
【0005】
[0005]前述した通信方法は有効である。しかしながら、これらの通信方法の実施は、複雑で高価なシステムを引き起こす。そのような複雑で高価なシステムは、設計の柔軟性の欠如、低い信頼性などの多くの欠点を有する。システムコントローラがＬＥＤシステムの障害状態を確実に決定することができる単純な障害診断装置を有することが望ましい。この開示は、ＬＥＤシステムの障害状態を決定するための単純で費用効率の高い装置について記載する。
【発明の概要】
【0006】
[0006]これら及び他の問題は、一般に、ＬＥＤシステムにおける障害診断装置及び方法を提供する本開示の好ましい実施形態によって解決又は回避され、技術的利点が一般に達成される。
【0007】
[0007]一実施形態によれば、装置は、クランプ回路の出力で所定の電圧を供給するように構成されるクランプ回路と、クランプ回路の出力に結合されるクランプスイッチと、クランプスイッチとコントローラの入力／出力端子との間に接続されるパスデバイスとを備える。
【0008】
[0008]他の実施形態によれば、方法は、発光ダイオード（ＬＥＤ）システムのコントローラのＰＷＭ端子に供給されるＰＷＭ信号を生成するようにマイクロコントローラを構成するステップと、ＬＥＤシステムにおける障害事象を検出するステップと、ＬＥＤシステムにおける障害事象に応答して、クランプ装置を介してＰＷＭ信号の論理ハイ電圧を所定レベルにクランプするステップとを含む。
【0009】
[0009]更なる他の実施形態によれば、システムは、入力電圧バスと電源スイッチとの間に直列に接続される複数の発光ダイオードと、電源スイッチのゲートに供給されるゲート駆動信号を生成するように構成されるＰＷＭコントローラと、ＰＷＭコントローラのＰＷＭ端子に結合される障害診断回路と、障害診断回路は、クランプ回路の出力で所定の電圧を供給するように構成されるクランプ回路と、クランプ回路の出力に結合されるクランプスイッチと、クランプスイッチとＰＷＭコントローラの入力／出力端子との間に接続されるパスデバイスとを備える。
【0010】
[0010]以上は、以下の本開示の詳細な説明がより良く理解され得るように、本開示の特徴及び技術的利点をかなり大雑把に概説した。本開示の特許請求の範囲の主題を成す本開示の更なる特徴及び利点を以下に説明する。当業者であれば分かるように、開示された概念及び特定の実施形態は、本開示の同じ目的を果たすための他の構造又はプロセスを修正又は設計するための基礎として容易に利用され得る。また、当業者であれば理解できるように、そのような同等の構造は、添付の特許請求の範囲に記載された本開示の思想及び範囲から逸脱しない。
【0011】
[0011]本開示及びその利点のより完全な理解のために、ここで、添付図面と併せて解釈される以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本開示の様々な実施形態に係る発光ダイオードシステムのブロック図を示す。
【図10】本開示の様々な実施形態に係る基準電圧を調整するための制御回路の概略図を示す。
【図11】本開示の様々な実施形態に係るゲート駆動電圧を調整するための制御回路の概略図を示す。
【図12】本開示の様々な実施形態に係る基準電圧及びゲート駆動電圧の両方を調整するための制御回路の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0013】
[0025]異なる図における対応する数字及び記号は、一般に、別段に示唆しなければ、対応する部分を指す。図は、様々な実施形態の関連する態様を明確に示すために描かれており、必ずしも原寸に比例して描かれていない。
【0014】
[0026]現在好ましい実施形態の作製及び使用を以下に詳細に説明する。しかしながら、本開示は、多種多様な特定の状況で具現化され得る多くの適用可能な発明概念を提供することを理解すべきである。説明される特定の実施形態は、本開示を作製及び使用するための特定の方法の単なる例示であり、本開示の範囲を限定するものではない。
【0015】
[0027]本開示は、特定の状況における好ましい実施形態、すなわちＬＥＤシステムにおける障害診断装置に関して説明される。しかしながら、本開示は、様々な電子システムに適用することもできる。以下、添付図面を参照して、種々の実施形態を詳細に説明する。
【0016】
[0028]図１は、本開示の様々な実施形態に係る発光ダイオードシステムのブロック図を示す。入力電圧バスＶＩＮとグランドとの間には、複数の発光ダイオードＤ１－ＤＮ、電源スイッチＱ１及び電流感知抵抗器ＲＳが直列に接続される。図１に示すように、ＰＷＭコントローラ１００は、入力電圧バスＶＩＮに接続されたバイアス電圧端子ＶＣＣと、システムコントローラ１５０によって生成されたＰＷＭ信号を受信するように構成されたＰＷＭ端子と、グランドに接続されたグランド端子ＧＮＤと、ＲＳ及びＱ１の共通ノードに接続されたフィードバック端子ＦＢと、Ｑ１のゲートに接続された出力端子ＯＵＴとを有する。
【0017】
[0029]動作中、ＰＷＭコントローラ１００は、複数の発光ダイオードＤ１～ＤＮを流れる平均電流を制御するようにＱ１のターンオン及びターンオフを制御するためのゲート駆動信号を生成するように構成される。
【0018】
[0030]図１に示すように、発光ダイオードシステムは、ＰＷＭ端子とグランドとの間に結合された障害診断装置２００を更に備える。動作中、障害診断装置２００は、障害状態報告デバイスとして機能する。より具体的には、障害（例えば、オープン負荷障害、地絡短絡障害、ＶＩＮ短絡障害、熱遮断など）が発生した場合、障害診断装置２００は、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧を変更することができ、その結果、システムコントローラ１５０は、論理ハイ電圧変更に基づいてＬＥＤシステムの障害状態を決定することができる。幾つかの実施形態では、障害が発生すると、障害診断装置２００は、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧を第１の論理ハイ電圧（例えば、４Ｖ）から第２の論理ハイ電圧（例えば、３Ｖ）に低減することができる。この論理ハイ電圧変化に応答して、システムコントローラ１５０は、ＬＥＤシステムに障害が発生したことを見つけることができる。障害診断装置２００の詳細な構造及び動作原理は、図２～図１２を参照して以下に説明される。
【0019】
[0031]幾つかの実施形態では、システムコントローラ１５０、障害診断装置２００、及びＰＷＭコントローラ１００は、１つの集積回路に組み込まれる。代替的な実施形態では、システムコントローラ１５０、障害診断装置２００、及びＰＷＭコントローラ１００は、３つの別個の集積回路に実装されてもよい。
【0020】
[0032]図１に示す発光ダイオードシステムは単なる例であることに留意すべきである。異なる用途及び設計ニーズに応じて、システム構成はそれに応じて変化し得る。例えば、電流感知抵抗器ＲＳは、複数の発光ダイオードと電源スイッチＱ１との間に配置されてもよい。更に、図１は、１つのＬＥＤストリングを有する発光ダイオードを示しているが、発光ダイオードは、任意の数のＬＥＤストリングを収容することができる。
【0021】
[0033]幾つかの実施形態では、システムコントローラ１５０はマイクロコントローラとして実装される。代替の実施形態では、システムコントローラ１５０は、デジタル信号処理（ＤＳＰ）コントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）プロセッサなどの任意の適切なプロセッサとして実装されてもよい。
【0022】
[0034]図２は、本開示の様々な実施形態に係る図１に示される障害診断装置の第１の実施態様の概略図を示す。障害診断装置２００は、障害論理ユニット２０２と、パスデバイス２０４と、クランプスイッチＱ２と、クランプ回路２０６とを備える。図２に示すように、パスデバイス２０４、クランプスイッチＱ２、及びクランプ回路２０６は、直列に接続される。より詳細には、パスデバイス２０４は、集積回路（例えば、図１に示すＰＷＭコントローラ１００）の入力／出力端子（例えば、図１に示すＰＷＭ端子）とクランプスイッチＱ２との間に接続される。クランプスイッチＱ２は、パスデバイス２０４とクランプ回路２０６の出力との間に結合される。クランプ回路２０６は、クランプ回路２０６の出力で所定の電圧を供給するように構成される。
【0023】
[0035]図２に示すように、クランプ回路２０６は、演算増幅器Ａ１と、第１の抵抗器Ｒ１と、第２の抵抗器Ｒ２とを備える。演算増幅器Ａ１の非反転入力は、所定の基準ＶＲＥＦに接続されている。演算増幅器Ａ１の反転入力は、第１の抵抗器Ｒ１及び第２の抵抗器Ｒ２の共通ノードに接続される。第１の抵抗器Ｒ１及び第２の抵抗器Ｒ２は、演算増幅器Ａ１の出力とグランドとの間に直列に接続される。図２に示すように、演算増幅器Ａ１の出力はクランプ回路２０６の出力である。
【0024】
[0036]障害論理ユニット２０２は、クランプスイッチＱ２のゲートに接続された出力を有する。動作中、障害論理ユニット２０２は、オープン負荷障害、地絡短絡障害、ＶＩＮ短絡障害、熱遮断などの障害を検出するように構成される。検出された障害に基づいて、障害論理ユニット２０２は、クランプスイッチＱ２をオンにする信号を生成することができる。幾つかの実施形態では、障害論理ユニット２０２からの信号はまた、演算増幅器Ａ１をイネーブルするために使用されてもよい。
【0025】
[0037]動作中、演算増幅器Ａ１がイネーブルされると、演算増幅器Ａ１の反転入力における電圧はＶＲＥＦに等しい。分圧器の動作原理によれば、演算増幅器Ａ１の出力における電圧（Ｖ１）は、以下の式で表すことができる。
【数1】
【0026】
[0038]幾つかの実施形態では、クランプスイッチＱ２は、障害が発生すると完全にオンになる。クランプスイッチＱ２が完全にオンにされた後、図２に示すＶ２はＶ１に等しい。
【0027】
[0039]通常動作において、ＰＷＭ端子に供給されるＰＷＭ信号は、論理ハイ電圧（例えば、４Ｖ）及び論理ロー電圧（例えば、０Ｖ）である。障害が発生すると、演算増幅器Ａ１がイネーブルされ、クランプスイッチＱ２がオンされる。ノードＶ２の電圧は、式（１）の電圧Ｖ１と等しい。パスデバイス２０４は、ダイオード（例えば、図６に示すＤ１）として実装されてもよい。論理ハイ電圧がＰＷＭ端子上にあるとき、クランプ回路２０６、クランプスイッチＱ２及びパスデバイス２０４は、ＰＷＭ端子上の論理ハイ電圧が所定の設定点にクランプされるように構成される。幾つかの実施形態では、所定の設定点は、ノードＶ２上の電圧＋パスデバイス２０４内のダイオードの順方向電圧降下に等しい。クランプされた論理ハイ電圧は、通常動作において論理ハイ電圧よりも低い。一方、論理ロー電圧がＰＷＭ端子上にあるとき、論理ロー電圧はノードＶ２上の電圧よりも小さい。これにより、パスデバイス２０４内のダイオードが逆バイアスされる。逆バイアスダイオードは、ノードＶ２上の電圧が論理ロー電圧に影響を及ぼすのを防止する。
【0028】
[0040]通常動作では、クランプスイッチＱ２は、障害論理ユニット２０２によって生成される低ゲート電圧によってオフになる。クランプスイッチＱ２はオフであるため、クランプスイッチＱ２及びパスデバイス２０４は、ＰＷＭ端子に結合された高インピーダンス回路を形成する。障害が発生すると、障害論理ユニット２０２は、クランプスイッチＱ２をオンにするためのゲート駆動信号を生成する。クランプ回路２０６は、ノードＶ１に所定の電圧を供給する。加えて、クランプ回路２０６は、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧をより低い電圧（例えば、３Ｖ）にクランプするためのシンク電流を供給する。クランププロセス中、パスデバイス２０４はバッファとして機能する。このバッファは、クランプスイッチＱ２が入力／出力端子上の過酷な環境に直面するのを防止するように絶縁をもたらすことができる。更に、ＰＷＭ信号が論理ロー状態であるとき、クランプスイッチＱ２及び／又はパスデバイス２０４は、クランプ作用がＰＷＭ信号に影響を及ぼすのを阻止することができる。これにより、ＰＷＭコントローラ１００によってＰＷＭ信号の論理ロー状態を確実に検出することができる。換言すれば、ＰＷＭコントローラ１００は、フォルトクランプがトリガされても、ＰＷＭ信号を正しく受信することができる。
【0029】
[0041]動作中、動作条件は、異なる用途に応じて変化する。異なる動作条件は、パスデバイス２０４にわたって大きな電圧降下差を引き起こす可能性がある。このような大きな電圧降下差は、システムコントローラ１５０が障害の有無を決定することを困難にする。幾つかの実施形態では、障害が発生したかどうかをシステムコントローラ１５０が正しく決定するのを助けるために、３つの異なる障害診断方法が採用される。
【0030】
[0042]第１の方法では、障害事象が発生した後にＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が検知される。検知されたＰＷＭ信号の論理ハイ電圧は、所定のレベル（例えば、３Ｖ）と比較される。この比較結果に基づいて、所定の基準ＶＲＥＦが調整される。例えば、ＰＷＭ信号の検知された論理ハイ電圧が所定レベル未満である場合、所定の基準ＶＲＥＦは、ＰＷＭ信号の検知された論理ハイ電圧が所定レベルに等しくなるまで増大される。一方、ＰＷＭ信号の検知された論理ハイ電圧が所定のレベルよりも高い場合、所定の基準ＶＲＥＦは、ＰＷＭ信号の検知された論理ハイ電圧が所定のレベルに等しくなるまで低減される。第１の方法を用いることにより、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧は、様々な動作条件下で所定のレベルに等しい。所定の基準ＶＲＥＦを調整するための制御回路は、図１０に関して以下に説明される。
【0031】
[0043]第２の方法では、障害事象が発生した後にＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が検知される。検知されたＰＷＭ信号の論理ハイ電圧は、所定のレベル（例えば、３Ｖ）と比較される。比較結果に基づいてクランプスイッチＱ２のゲート駆動電圧が調整される。例えば、ＰＷＭ信号の検知された論理ハイ電圧が所定のレベル未満である場合、クランプスイッチＱ２のゲート駆動電圧は低減される。ゲート駆動電圧の低下は、クランプスイッチＱ２にわたる著しい電圧降下をもたらす。クランプスイッチＱ２にわたるこの著しい電圧降下は、ＰＷＭ信号の検知された論理ハイ電圧が所定のレベルに等しくなるのを助ける。第２の方法を用いることにより、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧は、様々な動作条件下で所定のレベルに等しい。ゲート駆動電圧を調整するための制御回路については、図１１を参照して後述する。
【0032】
[0044]第３の方法では、障害事象が発生した後にＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が検知される。検知されたＰＷＭ信号の論理ハイ電圧は、所定のレベル（例えば、３Ｖ）と比較される。ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が所定レベル未満である場合、クランプスイッチＱ２のゲート駆動電圧は、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が所定レベルに等しくなるように低減される。一方、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が所定レベルより大きい場合には、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が所定レベルに等しくなるように、所定の基準ＶＲＥＦを小さくする。第３の方法を用いることにより、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧は、様々な動作条件下で所定のレベルに等しい。所定の基準ＶＲＥＦ及びゲート駆動電圧の両方を調整するための制御回路は、図１２に関して以下に説明される。
【0033】
[0045]幾つかの実施形態では、異なる用途及び設計の必要性に応じて、クランプスイッチＱ２は絶縁スイッチに置き換えられてもよい。この絶縁スイッチは、背中合わせに接続された２つのトランジスタ、すなわち第１のトランジスタ及び第２のトランジスタによって形成される。幾つかの実施形態では、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が所定のレベル未満であるとき、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が所定のレベルに等しくなるように、絶縁スイッチの第１のトランジスタのゲート駆動電圧が低減される。代替の実施形態では、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が所定のレベル未満であるとき、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が所定のレベルに等しくなるように、絶縁スイッチの第２のトランジスタのゲート駆動電圧が低減される。また、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が所定レベル未満である場合、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が所定レベルに等しくなるように、第１のトランジスタのゲート駆動電圧と第２のトランジスタのゲート駆動電圧とが交互に調整される。
【0034】
[0046]第１のトランジスタ及び第２のトランジスタのゲート駆動電圧を交互に調整する１つの有利な特徴は、電力散逸をこれらの２つのトランジスタに均等に分配することができることである。
【0035】
[0047]図３は、本開示の様々な実施形態に従って障害診断装置が第１の制御機構の下で動作するように構成されるときの図２に示される障害診断装置に関連する２つの信号を示す。横軸は時間間隔を示す。２つの行がある。１行目は、ＰＷＭ信号を表す。２行目は、障害が発生すると生成される障害信号を表す。
【0036】
[0048]第１の制御機構の下では、障害が検出されると、障害診断装置がイネーブルされる。図３に示すように、ｔ１において、ＰＷＭ信号は論理ロー状態から論理ハイ状態に変化する（例えば、４Ｖ）。ｔ２において、障害が発生する。この障害に応答して、障害信号は適切な障害検出デバイスによって生成される。ｔ２において、障害論理ユニットは、演算増幅器Ａ１をイネーブルし、クランプスイッチＱ２をオンにする。図２に関して前述したように、クランプ回路２０６、クランプスイッチＱ２、及びパスデバイス２０４は、ＰＷＭ端子上の論理ハイ電圧が所定の設定点（例えば、３Ｖ）にクランプされるように構成される。図３に示すように、ｔ１からｔ３までの持続時間におけるＰＷＭパルスは、２つの論理ハイレベル（例えば、４Ｖ及び３Ｖ）を有する。
【0037】
[0049]ｔ３において、ＰＷＭ信号は論理ハイ状態から論理ロー状態に変化する。ｔ４において、ＰＷＭ信号は論理ロー状態から論理ハイ状態に変化する。ｔ４からｔ５まで、論理ハイ電圧は所定の設定点（例えば、３Ｖ）に留まる。ｔ６からｔ７まで、論理ハイ電圧は所定の設定点（例えば、３Ｖ）に留まる。ｔ８において、障害は消滅する。障害信号は、図３に示すように論理ハイ状態から論理ロー状態に変化する。ｔ９において、ＰＷＭ信号は正常に戻る。
【0038】
[0050]図４は、本開示の様々な実施形態に従って障害診断装置が第２の制御機構の下で動作するように構成されるときの図２に示される障害診断装置に関連する２つの信号を示す。第２の制御機構の下では、障害診断装置の動作原理は、所定の遅延（図４に示すｔ４からｔ４１）があることを除いて、図３に示すものと同様である。ｔ２からｔ８まで、各ＰＷＭパルスにおいて、所定の遅延に起因して、ＰＷＭパルスは、ＰＷＭパルスの開始部分において通常論理ハイ電圧（例えば、４Ｖ）に留まる。所定の遅延の後、クランプ回路２０６、クランプスイッチＱ２、及びパスデバイス２０４は、ＰＷＭ端子上の論理ハイ電圧が所定の設定点（例えば、３Ｖ）にクランプされるように構成される。図４に示すように、ｔ１からｔ９までの持続時間におけるＰＷＭパルスは、２つの異なる論理ハイレベル（例えば、４Ｖ及び３Ｖ）を有する。
【0039】
[0051]図５は、本開示の様々な実施形態に係る図２に示されるパスデバイスの第１の実施態様を示す。パスデバイス２０４は、ｐ型トランジスタＱ３と、第１のクランプダイオードＤ１と、第２のクランプダイオードＤ２と、バイアス抵抗器Ｒ３とを備える。
【0040】
[0052]図５に示すように、ｐ型トランジスタＱ３のボディ端子とソース端子とは互いに接続される。第１のクランプダイオードＤ１は、ｐ型トランジスタＱ３のゲート端子とドレイン端子との間に接続される。第２のクランプダイオードＤ２は、ｐ型トランジスタＱ３のゲート端子とソース端子との間に接続される。バイアス抵抗器Ｒ３は、ｐ型トランジスタＱ３のゲート端子とグランドとの間に接続される。
【0041】
[0053]動作中、論理ハイ電圧がＰＷＭ端子上にあるとき、Ｑ３のゲート端子はバイアス抵抗器Ｒ３を介してグランドに接続されているため、ｐ型トランジスタＱ３のチャネルはオンになる。ＰＷＭ端子に論理ロー電圧がオンすると、ｐ型トランジスタＱ３のチャネルがオフする。第１のクランプダイオードＤ１及び第２のクランプダイオードＤ２は、ｐ型トランジスタＱ３の損傷を防止するための保護素子として機能する。
【0042】
[0054]ｐ型トランジスタＱ３を有することの１つの有利な特徴は、ｐ型トランジスタ（例えば、Ｑ３）がｎ型トランジスタ（例えば、Ｑ２）よりもロバストであるため、ｐ型トランジスタＱ３がクランプスイッチＱ２を入力／出力線（例えば、ＥＳＤ、ラッチアップなど）における過酷な動作条件から保護することができることである。
【0043】
[0055]ｐ型トランジスタＱ３を有することの他の有利な特徴は、ｐ型トランジスタＱ３がオンになると、Ｑ３がゼロ電圧降下をもたらし、それによって正確なクランプを達成することである。
【0044】
[0056]図６は、本開示の様々な実施形態に係る図２に示されるパスデバイスの第２の実施態様を示す。パスデバイス２０４は、ダイオードＤ１を備える。図６に示すように、ダイオードＤ１のアノードは、ＰＷＭコントローラ１００の入力／出力端子（例えば、ＰＷＭ端子）に接続される。ダイオードＤ１のカソードはクランプスイッチＱ２に接続される。
【0045】
[0057]動作中、論理ハイ電圧がＰＷＭ端子上にあるとき、順方向バイアスされたＤ１は、論理ハイ電圧を第１の電圧レベル（例えば、４Ｖ）から第２の電圧レベル（例えば、３Ｖ）にプルダウンするための導電経路をもたらす。論理ロー電圧がＰＷＭ端子上にあるとき、逆バイアスされたＤ１は、クランプ回路が論理ロー電圧に影響を及ぼすのを防止する。更に、ダイオードＤ１は絶縁をもたらし、それによって、入力／出力線（例えば、マイクロコントローラとＰＷＭコントローラのＰＷＭ端子との間の線）上に大きな負電圧があるときにクランプスイッチＱ２が損傷するのを防ぐ。
【0046】
[0058]図７は、本開示の様々な実施形態に係る図２に示されるパスデバイスの第３の実施態様を示す。パスデバイス２０４は、ＰＷＭコントローラ１００の入力／出力端子（例えば、ＰＷＭ端子）とクランプスイッチＱ２との間に接続された抵抗器Ｒ３を備える。
【0047】
[0059]動作中、パスデバイスは抵抗器として実装されるため、電圧クランプはＰＷＭサイクル全体でアクティブである。Ｒ３の低い抵抗値は、強いクランプ作用を与え得る。しかしながら、そのような低抵抗値は、システムコントローラ１５０がＰＷＭコントローラ１００に論理ロー電圧を送信するときに誤った論理ハイ電圧検出をもたらす可能性がある。Ｒ３の抵抗値は、論理ハイ電圧の値、論理ロー電圧の値、論理ハイ電圧下でのシンク電流能力、及び論理ロー電圧下でのソース電流能力を含む様々な要因に基づいて選択することができる。幾つかの実施形態では、Ｒ３は調整可能な抵抗器として実装されてもよい。論理ロー電圧がＰＷＭ端子上にあるとき、Ｒ３は高抵抗値である。論理ハイ電圧がＰＷＭ端子上にあるとき、Ｒ３は低抵抗値である。
【0048】
[0060]図８は、本開示の様々な実施形態に係る図２に示されるパスデバイスの第４の実施態様を示す。パスデバイス２０４はＥＳＤデバイスを備える。ＥＳＤデバイスは、ダイオード、ＮＭＯＳトランジスタ、ＰＭＯＳトランジスタ、バイポーラ接合トランジスタ、それらの任意の組み合わせなどの共通ＥＳＤ回路を含むが、これらに限定されない。
【0049】
[0061]幾つかの実施形態では、パスデバイス２０４内のＥＳＤデバイスは、図８に示すようにツェナーダイオードＤ２として実装される。ツェナーダイオードＤ２のカソードは、ＰＷＭコントローラ１００の入力／出力端子に接続される。ツェナーダイオードのアノードは、クランプスイッチＱ２に接続される。
【0050】
[0062]図９は、本開示の様々な実施形態に係る図１に示される障害診断装置の第２の実施態様の概略図を示す。図９に示す障害診断装置の第２の実施態様は、クランプスイッチがＮＭＯＳＥＳＤセルに併合されることを除いて、図２に示す障害診断装置の第１の実施態様と同様である。パスデバイスは、ＮＭＯＳＥＳＤセルに置き換えることができる。したがって、図９に示すように、パスデバイスを省略することができる。
【0051】
[0063]図１０は、本開示の様々な実施形態に係る基準電圧を調整するための制御回路の概略図を示す。基準電圧を調整するための制御回路は、ピーク電圧検出器２２０と、増幅器Ａ３によって形成されるバッファと、加算器２４０とを含む。ピーク電圧検出器２２０は、ＰＷＭ端子の電圧の変動を検出する。図１０に示すように、ピーク電圧検出器２２０は、抵抗器Ｒ３及びＲ４によって形成される分圧器と、増幅器Ａ４と、ダイオードＤ１と、第１のコンデンサＣ１と、パワーアップリセットスイッチＱ４と、第２のコンデンサＣ２とを備える。
【0052】
[0064]ＰＷＭ端子の電圧は、分圧器を介して増幅器Ａ４の非反転入力に供給される。第１のコンデンサＣ１及び分圧器は、望ましくない信号を減衰させるためのローパスフィルタを形成する。パワーアップリセットスイッチＱ４は、パワーアップリセット信号ＰＯＲによって制御される。パワーアップリセット信号ＰＯＲは、ピーク電圧検出器をリセットして新たなピークを検出できるように構成される。図１０に示すように、ピーク電圧検出器は、ＰＷＭ端子上の電圧のサンプリングされたバージョンを表す信号ＶＰＥＡＫを供給するように構成される。
【0053】
[0065]サンプリングされた信号ＶＰＥＡＫは、増幅器Ａ３にバッファされて、ＰＷＭ端子上の電圧のサンプリングされたバージョンを表す信号Ｖｓｎｓを生成する。バンドギャップ基準回路（図示せず）は、基準電圧Ｖｂｇを生成するように構成される。
【0054】
[0066]加算器２４０は、差動増幅器Ａ２と、２つの加算抵抗器Ｒ１１及びＲ１２とを備える。差動増幅器の動作原理によれば、差動増幅器Ａ２の出力電圧Ｖａｄｊは、以下の式で表すことができる。
【数2】
【0055】
[0067]２つの加算抵抗器Ｒ１１，Ｒ１２を介して、Ｖｂｇ，Ｖｓｎｓの差が増幅器Ａ１の非反転入力に供給される。ＶｂｇとＶｓｎｓとの差は、負帰還ループの入力として機能する。この負帰還ループにより、ＰＷＭ端子の電圧が所定の値（例えば、３Ｖ）に精密に調整される。幾つかの実施形態では、図１０において、Ｒｉｎは１０ＫΩに等しい。Ｒｆｂは、２００ＫΩに等しい。Ｖｂｇは１．２Ｖに等しい。Ｖｓｎｓは１．２６Ｖに等しい。Ｒ１１は１０ＫΩに等しい。Ｒ１２は５ＫΩに等しい。Ｒ１は１００Ωに等しい。Ｒ２は８３．３Ωに等しい。ＰＷＭ端子の電圧は、所定の値３．０Ｖに近い３．０１Ｖに調整される。対照的に、図１０に示される基準電圧を調整するための制御回路がない場合、ＰＷＭ端子の電圧は３．１５Ｖに調整される。図１０に示される基準電圧を調整するための制御回路は、電圧調整精度を向上させることができる。
【0056】
[0068]図１１は、本開示の様々な実施形態に係るゲート駆動電圧を調整するための制御回路の概略図を示す。図１１に示す制御回路は、サンプリングされた信号（すなわち、Ｖｓｎｓ）が増幅器Ａ２の非反転入力に供給され、増幅器Ａ２の出力電圧（すなわち、Ｖａｄｊ）がＱ２のゲート駆動電圧に加えられることを除いて、図１０に示す制御回路と同様である。増幅器Ａ２の出力電圧は、以下の式で表すことができる。
【数3】
【0057】
[0069]図１１に示す回路を通じて、ＰＷＭ端子上の論理ハイ電圧が所定レベル（例えば、３Ｖ）未満である場合、増幅器Ａ２の出力電圧Ｖａｄｊは式（３）に従って低減される。低減されたＶａｄｊは、クランプスイッチＱ２のゲート駆動電圧に加算される。これにより、クランプスイッチＱ２のゲート駆動電圧が低下する。ゲート駆動電圧の低下は、クランプスイッチＱ２にわたる著しい電圧降下をもたらす。クランプスイッチＱ２にわたるこの著しい電圧降下は、ＰＷＭ端子上の論理ハイ電圧が所定のレベル（例えば、３Ｖ）に達するまで、ＰＷＭ端子上の論理ハイ電圧が増大するのを助ける。一方、ＰＷＭ端子上の論理ハイ電圧が所定レベルよりも大きい場合（例えば、３Ｖ）、図１１に示す回路は、ＰＷＭ端子上の論理ハイ電圧が所定レベルに達するのを同様に助けることができる（例えば、３Ｖ）。幾つかの実施形態では、図１１において、Ｒｉｎは１０ＫΩに等しい。Ｒｆｂは、２００ＫΩに等しい。Ｖｂｇは１．２Ｖに等しい。Ｖｓｎｓは１．２３９Ｖに等しい。Ｒ１１は１０ＫΩに等しい。Ｒ１２は５ＫΩに等しい。Ｒ１は１００Ωに等しい。Ｒ２は１１０Ωに等しい。Ｖ１は２．２９Ｖに等しい。Ｖ２は２．４８５Ｖに等しい。ＰＷＭ端子の電圧は、所定の値３．０Ｖに近い３．０１Ｖに調整される。対照的に、図１１に示されるゲート駆動電圧を調整するための制御回路がない場合、ＰＷＭ端子の電圧は２．８２８Ｖに調整される。図１１に示されるゲート駆動電圧を調整するための制御回路は、電圧調整精度を向上させることができる。
【0058】
[0070]図１２は、本開示の様々な実施形態に係る基準電圧及びゲート駆動電圧の両方を調整するための制御回路の概略図を示す。図１２に示す制御回路は、図１０に示す制御回路と図１１に示す制御回路との組み合わせである。第１の回路ブロック２７０は、増幅器Ａ２と、抵抗器Ｒｉｎ１、Ｒｆｂ１、Ｒ１２と、第１のスイッチＳ１とを備える。第１の回路ブロック２７０は、クランプスイッチＱ２のゲート駆動電圧を調整するための信号を生成するために用いられる。増幅器Ａ２の出力電圧は、以下の式で表すことができる。
【数4】
【0059】
[0071]図１２に示すように、増幅器Ａ２の出力電圧Ｖａｄｊ＿ｇａｔｅは、抵抗器Ｒ１２及び第１のスイッチＳ１を介してクランプスイッチＱ２のゲート駆動電圧に加えられる。増幅器Ａ２の動作原理は、図１１に関して前述したので、ここでは繰り返し説明しない。
【0060】
[0072]第２の回路ブロック２８０は、増幅器Ａ５と、抵抗器Ｒｉｎ２、Ｒｆｂ２、Ｒ１４と、第２のスイッチＳ２とを備える。第２の回路ブロック２８０は、増幅器Ａ１の非反転入力に供給される基準電圧を調整するための信号を生成するために用いられる。増幅器Ａ５の出力電圧は、以下の式で表すことができる。
【数5】
【0061】
[0073]図１２に示すように、増幅器Ａ５の出力電圧Ｖａｄｊ＿ｒｅｆは、抵抗器Ｒ１４及び第２のスイッチＳ２を介して増幅器Ａ１の非反転入力に加えられる。増幅器Ａ５の動作原理は、図１０に関して前述したので、ここでは繰り返し説明しない。
【0062】
[0074]第３の回路ブロック２９０は、スイッチＳ１及びＳ２のオン及びオフを制御するために使用される。図１２に示すように、Ｖｂｇは、コンパレータＣＨ１の非反転入力に供給される。Ｖｓｎｓは、コンパレータＣＨ１の反転入力に供給される。コンパレータＣＨ１の出力は、インバータＩＮＶ１の入力に接続される。コンパレータＣＨ１の出力信号Ｓ１Ｃは、第１のスイッチＳ１の制御に用いられる。インバータＩＮＶ１の出力信号Ｓ２Ｃは、第２のスイッチＳ２の制御に用いられる。コンパレータＣＨ１及びインバータＩＮＶ１は、以下の制御目標を達成できるように構成される。まず、ＰＷＭ端子の論理ハイ電圧が所定レベル未満である場合（例えば、３Ｖ）、第１のスイッチＳ１がオンにされ、第２のスイッチＳ２がオフにされる。クランプスイッチＱ２のゲート駆動電圧は、第１の回路ブロック２７０によって低減される。動作中、第１の回路ブロック２７０は、ＰＷＭ端子上の論理ハイ電圧が所定レベル（例えば、３Ｖ）に等しくなるまで、Ｑ２のゲート駆動電圧を低下させ続ける。第２に、ＰＷＭ端子上の論理ハイ電圧が所定レベル（例えば、３Ｖ）よりも大きいとき、第１のスイッチＳ１はオフにされ、第２のスイッチＳ２はオンにされる。増幅器Ａ１の非反転入力に供給される基準は、第２の回路ブロック２８０によって低減される。動作中、第２の回路ブロック２８０は、ＰＷＭ端子上の論理ハイ電圧が所定レベル（例えば、３Ｖ）に等しくなるまで、増幅器Ａ１の非反転入力に供給される基準を減少させ続ける。コンパレータＣＨ１の２つの入力信号が交換される場合（すなわち、Ｖｂｇは反転入力端子に結合されており、Ｖｓｎｓは非反転入力端子に結合されている）、図１２に示される回路は、ＰＷＭ端子上の論理ハイ電圧が所定のレベル（例えば、３Ｖ）に達するのを同様に助けることができる。
【0063】
[0075]図１３は、本開示の様々な実施形態に係る図１に示される発光ダイオードシステムを制御するフローチャートを示す。図１３に示されるこのフローチャートは単なる例であり、特許請求の範囲を過度に限定すべきではない。当業者は、多くの変形、代替、及び修正を認識し得る。例えば、図１３に示される様々なステップを追加、削除、置換、再配置、及び繰り返してもよい。
【0064】
[0076]図１及び図２に戻って参照すると、複数の発光ダイオード（例えば、図１に示すＤ１－ＤＮ）が入力電圧バス（例えば、図１に示すＶＩＮ）と電源スイッチ（例えば、図１に示すＱ１）との間に直列に接続される。ＰＷＭコントローラ（例えば、図１に示すＰＷＭコントローラ１００）は、電源スイッチのゲートに供給されるゲート駆動信号を生成するように構成される。ＰＷＭコントローラのＰＷＭ端子には、障害診断装置（例えば、図１に示す障害診断装置２００）が接続される。障害診断回路は、クランプ回路の出力で所定の電圧を供給するように構成されたクランプ回路（例えば、図２に示すクランプ回路２０６）と、クランプ回路の出力に結合されたクランプスイッチ（例えば、図２に示すクランプスイッチＱ２）と、クランプスイッチとＰＷＭコントローラの入力／出力端子との間に接続されたパスデバイス（例えば、図２に示すパスデバイス２０４）とを備える。
【0065】
[0077]クランプ回路は、演算増幅器（例えば、図２に示す演算増幅器Ａ１）と、第１の抵抗器（例えば、図２に示すＲ１）と、第２の抵抗器（例えば、図２に示すＲ２）とを備える。演算増幅器の非反転入力は、所定の基準に接続される。演算増幅器の反転入力は、第１の抵抗器及び第２の抵抗器の共通ノードに接続される。第１の抵抗器及び第２の抵抗器は、演算増幅器の出力とグランドとの間に直列に接続されている。演算増幅器の出力は、クランプ回路の出力である。クランプスイッチは、障害論理ユニット（例えば、図２に示す障害論理ユニット２０２）に接続されたゲートを有する。障害論理ユニットは、障害事象に応答して、障害論理ユニットがクランプスイッチをオンにする信号を生成するように構成される。
【0066】
[0078]システムコントローラ（例えば、マイクロコントローラ）が発光ダイオードシステムに障害が発生したかどうかを決定することができるように、障害の下で障害診断信号を生成するために以下の方法が採用される。
【0067】
[0079]ステップ１３０２において、マイクロコントローラは、発光ダイオード（ＬＥＤ）システムのコントローラのＰＷＭ端子に供給されるＰＷＭ信号を生成するように構成される。
【0068】
[0080]ステップ１３０４において、障害事象がＬＥＤシステムにおいて検出される。
【0069】
[0081]ステップ１３０６において、ＬＥＤシステムの障害事象に応答して、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧がクランプ装置を介して所定のレベルにクランプされる。
【0070】
[0082]幾つかの実施形態では、クランプ装置は、クランプ回路の出力で所定の電圧を供給するように構成されたクランプ回路と、クランプ回路の出力に結合されたクランプスイッチと、クランプスイッチとコントローラのＰＷＭ端子との間に接続されたパスデバイスとを備える。
【0071】
[0083]幾つかの実施形態では、クランプ回路は、演算増幅器と、第１の抵抗器と、第２の抵抗器とを備える。演算増幅器の非反転入力は、所定の基準に接続される。演算増幅器の反転入力は、第１の抵抗器及び第２の抵抗器の共通ノードに接続される。第１の抵抗器及び第２の抵抗器は、演算増幅器の出力とグランドとの間に直列に接続され、演算増幅器の出力はクランプ回路の出力である。クランプスイッチは、障害論理ユニットに接続されたゲートを有し、障害論理ユニットは、障害事象に応答して、障害論理ユニットがクランプスイッチをオンにする信号を生成するように構成される。パスデバイスはダイオードを備える。ダイオードのアノードは、集積回路の入力／出力端子に接続される。ダイオードのカソードはクランプスイッチに接続される。
【0072】
[0084]方法は、障害事象が発生した後にＰＷＭ信号の論理ハイ電圧を感知するステップと、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧を所定のレベルと比較するステップと、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧を所定のレベルと比較するステップで得られた比較結果に基づいて所定の基準を調整するステップであって、所定の基準を調整した結果として、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が、様々な動作条件下で所定のレベルに等しい、ステップとを更に含む。
【0073】
[0085]方法は、障害事象が発生した後にＰＷＭ信号の論理ハイ電圧を感知するステップと、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧を所定のレベルと比較するステップと、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧を所定のレベルと比較するステップで得られた比較結果に基づいてクランプスイッチのゲート駆動電圧を調整するステップであって、クランプスイッチのゲート駆動電圧を調整した結果、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が、様々な動作条件下で所定のレベルに等しい、ステップとを更に含む。
【0074】
[0086]方法は、障害事象が発生した後にＰＷＭ信号の論理ハイ電圧を感知するステップと、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧を所定のレベルと比較するステップとを更に含む。ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が所定レベル未満である場合、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が所定レベルに等しくなるようにクランプスイッチのゲート駆動電圧を低減する。ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が所定のレベルより大きい場合、ＰＷＭ信号の論理ハイ電圧が所定のレベルに等しくなるように所定の基準を低減する。
【0075】
[0087]方法は、ＰＷＭ信号の少なくとも１つのＰＷＭパルスが２つの論理ハイレベルを有するように障害論理ユニットを構成するステップを更に含む。
【0076】
[0088]本開示の実施形態及びその利点を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書において様々な変更、置換及び変更を行うことができることを理解されたい。
【0077】
[0089]更に、本出願の範囲は、本明細書に記載のプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法及びステップの特定の実施形態に限定されることを意図しない。当業者であれば、本開示の開示から容易に理解するように、本明細書に記載の対応する実施形態と実質的に同じ機能を実行するか、又は実質的に同じ結果を達成する、現在存在するか、又は今後開発されるプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法、又はステップが、本開示に従って利用され得る。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのようなプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法、又はステップをその範囲内に含むことを意図している。
【符号の説明】
【0078】
１００ ＰＷＭコントローラ
１５０ システムコントローラ
２００ 障害診断装置
２０２ 障害論理ユニット
２０４ パスデバイス
２０６ クランプ回路
２２０ ピーク電圧検出器
２４０ 加算器
２７０ 第１の回路ブロック
２８０ 第２の回路ブロック
２９０ 第３の回路ブロック
１３０２ ステップ
１３０４ ステップ
１３０６ ステップ
Ａ１ 演算増幅器
Ａ２ 差動増幅器
Ａ３ 増幅器
Ａ４ 増幅器
Ａ５ 増幅器
Ｃ１ 第１のコンデンサ
Ｃ２ 第２のコンデンサ
ＣＨ１ コンパレータ
Ｄ１ 第１のクランプダイオード
Ｄ１－ＤＮ 発光ダイオード
Ｄ２ 第２のクランプダイオード
ＥＳＤ 共通
ＦＢ フィードバック端子
ＧＮＤ グランド端子
ＩＮＶ１ インバータ
ＯＵＴ 出力端子
ＰＯＲ パワーアップリセット信号
Ｑ１ 電源スイッチ
Ｑ２ クランプスイッチ
Ｑ３ ｐ型トランジスタ
Ｑ４ パワーアップリセットスイッチ
Ｒ１ 第１の抵抗器
Ｒ１１ 加算抵抗器
Ｒ１２ 抵抗器
Ｒ１４ 抵抗器
Ｒ２ 第２の抵抗器
Ｒ３ 抵抗器
ＲＳ 電流感知抵抗器
Ｒｉｎ１ 抵抗器
Ｒｉｎ２ 抵抗器
Ｓ１ スイッチ
Ｓ１ 第１のスイッチ
Ｓ１Ｃ 出力信号
Ｓ２ 第２のスイッチ
Ｓ２Ｃ 出力信号
Ｖ１ 電圧
Ｖ１ ノード
Ｖ２ ノード
ＶＣＣ バイアス電圧端子
ＶＩＮ 入力電圧バス
ＶＰＥＡＫ 信号
Ｖａｄｊ 出力電圧
Ｖａｄｊ＿ｇａｔｅ 出力電圧
Ｖａｄｊ＿ｒｅｆ 出力電圧
Ｖｂｇ 基準電圧
Ｖｓｎｓ 信号
１５０ システムコントローラ
２００ 障害診断装置
２０２ 障害論理ユニット
２０４ パスデバイス
２０６ クランプ回路
２２０ ピーク電圧検出器
２４０ 加算器
２７０ 第１の回路ブロック
２８０ 第２の回路ブロック
２９０ 第３の回路ブロック
１３０２ ステップ
１３０４ ステップ
１３０６ ステップ
Ａ１ 演算増幅器
Ａ２ 差動増幅器
Ａ３ 増幅器
Ａ４ 増幅器
Ａ５ 増幅器
Ｃ１ 第１のコンデンサ
Ｃ２ 第２のコンデンサ
ＣＨ１ コンパレータ
Ｄ１ 第１のクランプダイオード
Ｄ１－ＤＮ 発光ダイオード
Ｄ２ 第２のクランプダイオード
ＥＳＤ 共通
ＦＢ フィードバック端子
ＧＮＤ グランド端子
ＩＮＶ１ インバータ
ＯＵＴ 出力端子
ＰＯＲ パワーアップリセット信号
Ｑ１ 電源スイッチ
Ｑ２ クランプスイッチ
Ｑ３ ｐ型トランジスタ
Ｑ４ パワーアップリセットスイッチ
Ｒ１ 第１の抵抗器
Ｒ１１ 加算抵抗器
Ｒ１２ 抵抗器
Ｒ１４ 抵抗器
Ｒ２ 第２の抵抗器
Ｒ３ 抵抗器
ＲＳ 電流感知抵抗器
Ｒｉｎ１ 抵抗器
Ｒｉｎ２ 抵抗器
Ｓ１ スイッチ
Ｓ１ 第１のスイッチ
Ｓ１Ｃ 出力信号
Ｓ２ 第２のスイッチ
Ｓ２Ｃ 出力信号
Ｖ１ 電圧
Ｖ１ ノード
Ｖ２ ノード
ＶＣＣ バイアス電圧端子
ＶＩＮ 入力電圧バス
ＶＰＥＡＫ 信号
Ｖａｄｊ 出力電圧
Ｖａｄｊ＿ｇａｔｅ 出力電圧
Ｖａｄｊ＿ｒｅｆ 出力電圧
Ｖｂｇ 基準電圧
Ｖｓｎｓ 信号
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【外国語明細書】