特許 7099673 電流制御電圧を供給するための構成および方法

(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】

(24)【登録日】2022-07-04

(45)【発行日】2022-07-12

(54)【発明の名称】電流制御電圧を供給するための構成および方法

(51)【国際特許分類】

   G05F 1/56 20060101AFI20220705BHJP

【ＦＩ】

G05F1/56 310T

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020531734

(86)(22)【出願日】2018-12-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-02-22

(86)【国際出願番号】 FI2018050942

(87)【国際公開番号】W WO2019122524

(87)【国際公開日】2019-06-27

【審査請求日】2021-12-14

(31)【優先権主張番号】15/845,139

(32)【優先日】2017-12-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】519361106

【氏名又は名称】タクトテック オーイー

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(72)【発明者】

【氏名】カルナ、ミーッカ

(72)【発明者】

【氏名】ヘイッキラ、トゥオマス

【審査官】栗栖 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－０５９６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１８５２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２２９３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００８－５０９５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０４９１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０８４５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２９１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１９０９２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１８８４８７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｆ １／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

印刷された導電性トレースを含む構成（１００、２００、３００）であって、前記構成は、少なくとも
電圧源（Ｖ_{ｓｕｐｐｌｙ}）と、
少なくとも電流感知増幅器（１０４）および第１の抵抗（１０２）を含む測定回路と、
少なくとも第１のトランジスタ（１１０）および電圧レギュレータ（１１２）および少なくとも１つのターゲットコンポーネント（１０６）を含む電圧調整回路と、
を含み、
前記構成は、前記電圧源から発生する電流制御電圧（Ｖ_ＯＵＴ２、Ｖ_ＯＵＴ）を生成するように適用され、前記電流制御電圧は、前記少なくとも１つのターゲットコンポーネントに結合され、前記電流制御電圧は、前記ターゲットコンポーネントを通過している電流（Ｉ_{Ｒ，ＬＥＤ}、Ｉ_ＬＥＤ）に依存し、
以下の事項を特徴とする、
前記電流感知増幅器は、前記少なくとも１つのターゲットコンポーネントを通過する電流を少なくとも示す電流（Ｉ_{Ｒ，ＬＥＤ}）である、前記第１の抵抗を通過する電流を検出するように構成され、前記電流感知増幅器の第１の出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ１）は、前記検出された電流に依存しており、前記第１の出力電圧は、前記第１のトランジスタのベースに導かれる前記第１の出力電圧によって前記第１のトランジスタを制御し、
前記測定回路はさらに、前記電圧調整回路を制御して、前記検出された電流に依存する電流制御電圧（Ｖ_ＯＵＴ２）を生成するように構成され、
前記第１のトランジスタは、前記電圧レギュレータの調整電圧（Ｖ_ａｄｊ）を調整することを介して第２の出力電圧を決定する前記第１のトランジスタのインピーダンスによって前記電圧レギュレータの前記電流制御電圧（Ｖ_ＯＵＴ２）を制御する、
構成。

【請求項2】

前記構成は、トランジスタ回路をさらに含み、前記トランジスタ回路は、第２のトランジスタ（２２４）、第３のトランジスタ（２２８）、および制御電圧源（Ｖ_ＭＣＵ）を含み、
前記第２のトランジスタは、前記第２のトランジスタのベースに導かれる前記制御電圧源によって生成された電圧により前記制御電圧源によって制御され、
前記第２のトランジスタのコレクタ電流は、前記第３のトランジスタのベースに流され、前記第３のトランジスタのコレクタが、前記少なくとも１つのターゲットコンポーネントに結合され、
前記電圧レギュレータからの前記電流制御電圧は、前記第３のトランジスタのエミッタに導かれている
請求項１に記載の構成。

【請求項3】

前記構成は、前記ターゲットコンポーネントを通過する電流のターゲット値を達成するために、前記生成された電流制御電圧を調整するように構成される、
請求項１又は請求項２に記載の構成。

【請求項4】

前記構成に、チップ上の統合システム（ＳｏＣ）またはパッケージ上のシステム（ＳｏＰ）として提供されるか、または、前記構成は、チップ上の統合システム（ＳｏＣ）またはパッケージ上のシステム（ＳｏＰ）を少なくとも含む、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の構成。

【請求項5】

前記少なくとも１つのターゲットコンポーネントは、ＬＥＤマトリクスを含む、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の構成。

【請求項6】

電流制御電圧を少なくとも１つのターゲットコンポーネント（１０６）、ＬＥＤの発光コンポーネントに供給するための印刷された電子トレースを伴う方法であって、前記方法は、少なくとも、
ターゲットコンポーネントを提供するステップと、
印刷された導電性トレースを提供するステップと、
電圧源（Ｖ_{ｓｕｐｐｌｙ}）を提供するステップと、
電流感知増幅器（１０４）および第１の抵抗（１０２）を含む測定回路を提供するステップと、
電圧レギュレータ（１１２）および第１のトランジスタ（１１０）を含む電圧調整回路を提供するステップと、
前記第１の抵抗を介して電流（Ｉ_{Ｒ，ＬＥＤ}）を検出するステップであって、前記電流は、前記ターゲットコンポーネントを通過する電流を少なくとも示す、電流（Ｉ_{Ｒ，ＬＥＤ}）を検出するステップと
を含む、前記方法であって、
以下のことを特徴とする、
前記ターゲットコンポーネントを通過する電流（Ｉ_{Ｒ，ＬＥＤ}、Ｉ_ＬＥＤ）に依存する電流制御電圧（Ｖ_ＯＵＴ２、Ｖ_ＯＵＴ）を生成するステップであって、
前記検出された電流に従って前記測定回路の第１の出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ１）を設定すること、
前記第１の出力電圧を介して前記第１のトランジスタを制御することと、
前記第１のトランジスタを介して前記電圧レギュレータの調整電圧を調整すること、
前記電圧レギュレータで、前記検出された電流に依存する前記電流制御電圧を生成すること
によって、電流制御電圧（Ｖ_ＯＵＴ２、Ｖ_ＯＵＴ）を生成するステップと、
前記電流制御電圧を前記ターゲットコンポーネントに結合するステップと、
を含む、方法。

【請求項7】

第２のトランジスタ（２２４）を提供するステップと、
第３のトランジスタ（２２８）を提供するステップと、
制御電圧源（Ｖ_ＭＣＵ）を提供するステップと、
前記第２のトランジスタを前記制御電圧源によって生成された電圧で、前記第２のトランジスタのベースに前記電圧を導くことによって制御するステップと、
前記第２のトランジスタのコレクタ電流を前記第３のトランジスタのベースに流すステップと、
前記第３のトランジスタのコレクタを前記ターゲットコンポーネントに結合するステップと、
前記電圧レギュレータからの前記電流制御電圧を前記第３のトランジスタのエミッタに結合するステップであって、前記電流制御電圧は、それから、前記少なくとも１つのターゲットコンポーネントに結合される出力電圧であると共に、前記第３のトランジスタのコレクタから前記ターゲットコンポーネントへ通過する前記電流に依存する
請求項６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に電子機器に関する。より具体的には、本発明は、電流制御電圧を供給するための配置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

多くの状況では、コンポーネントに供給される電流を特定の値に設定することが望ましい場合がある。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）の場合、ＬＥＤ駆動回路は、一般に、所定の電流をＬＥＤに供給するように構成される。

【0003】

電流に依存する特定の機能を持つコンポーネントの場合、コンポーネントに供給される電流を変更することが望ましい場合がある。コンポーネントに供給されている電流を連続的に変更できることが有利である場合がある。前述のＬＥＤの場合、例えば、ＬＥＤによって放出された光の輝度または強度の変化が要求されてもよく、その場合、電流が変更されるべきである。

【0004】

ＬＥＤを駆動するための一般的な回路、およびＬＥＤ電流を調整できる回路も、固定電圧で動作する。この電圧は、ＬＥＤから放出される放射の最大強度につながる電流でＬＥＤを駆動できるように十分に高くなるように選択される。これらの高電圧での解決は、余分な電圧が回路のどこかで熱に変換されるため、問題があり、好ましくない。また、ＬＥＤマトリクスに関しては、過剰な電圧がＬＥＤを制御しているソフトウェアに課題を引き起こす可能性があることも気づかれている。

【0005】

プリンテッド電子機器も広く普及しており、多くの場合、従来のプリント回路基板（ＰＣＢ）の使用に取って代わる可能性がある。導電性トレースの印刷に使用されるプリンテッド電子機器のインクでは、インクの抵抗率が回路内の電圧損失につながり、従来のＰＣＢの場合よりもプリンテッド電子機器のＬＥＤの駆動がより困難になる。この電圧損失は電流によって変化し、例えばプリンタの不正確さのために考慮に入れることが困難であり、したがってトレースはおそらく均一でさえない可能性がある。調整可能な電流をＬＥＤに供給するように回路を設計する必要がある状況に加えて、回路設計者は、ＬＥＤの消費電力が時間とともに変化する可能性があるため、調整不可能な電流のある回路についても前述の電圧損失を計算または推定できる必要がある。印刷されたインク抵抗の影響を推定し、実際にＬＥＤに望ましい電流を供給する回路を設計することは、困難または実際には不可能である場合がある。

【0006】

場合によっては、回路の抵抗が時間とともに変化する可能性があるため、回路は、電流および／または電圧の連続的な調整につながる条件に曝されることがある。例えば、製造中または回路を含む製品の使用中に、材料の伸びやひずみが発生し、時間の経過とともに、一方で、使用中または製造直後ターゲットコンポーネントを流れる変動する電流または予測できない電流により、製品の予期しない動作または望ましくない動作を引き起こす可能性のあるさまざまな抵抗および電圧損失が発生する可能性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、公知の従来技術に関する問題の少なくともいくつかを軽減することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様によれば、印刷された導電性トレースを含む構成が提供され、この構成は、少なくとも電圧源および少なくとも１つのターゲットコンポーネント、好ましくはＬＥＤなどの発光コンポーネントを含む。配置は、電圧源から生じる電流制御電圧を生成するように適合され、電流制御電圧は、少なくとも１つのターゲットコンポーネントに結合され、前述の電圧は、ターゲットコンポーネントを通過する電流に依存する。

【0009】

他の一態様によれば、電流制御電圧を少なくとも１つのターゲットコンポーネント、好ましくはＬＥＤなどの発光コンポーネントに供給するための印刷された電子トレースを含む方法が提供される。この方法は、少なくとも、ターゲットコンポーネントを提供するステップ、印刷された導電性トレースを提供するステップ、および電圧源を提供するステップを含む。この方法はさらに、ターゲットコンポーネントを通過している電流に依存する電流制御電圧を生成するステップと、前述の電流制御電圧をターゲットコンポーネントに結合するステップとを含む。

【0010】

本発明の有用性を考慮して、一実施形態によれば、本発明は、ターゲットコンポーネント、任意選択でＬＥＤなどの放射放出半導体素子を、ターゲット電流を生成するのに十分であるが、過度に高くはない電圧で駆動するための配置および方法を提供することができる。これは、過剰な電圧による加熱の影響を低減できるため、有利であり得る。これは、ＬＥＤまたは他のそのようなコンポーネントを駆動するために固定された、おそらく過度に高い電圧が使用される従来技術の解決策よりも有利である。

【0011】

さらに、印刷されたインクの抵抗の影響は、本発明の実施形態で効果的に考慮に入れることができる。例えば、ＬＥＤ電流を増やす必要がある場合、印刷インクに関連する電圧損失は、電流の増加に伴って増加する。少なくとも１つのターゲットコンポーネントを通過する電流に依存する少なくとも１つのターゲットコンポーネントに駆動電圧を結合することにより、電流を望ましい値またはターゲット値に設定するか、または結合電圧を、過度に高い電圧を使用する必要がないように、電流にしたがって変化させることができる。そうすることで、例えば、印刷されたインクトレースの抵抗からの回路の電圧損失を考慮に入れることができる。前述の電圧損失を推定または計算する必要がないため、時間とリソースを節約できる。

【0012】

本発明の実施形態では、電流制御電圧は、好ましくは、ターゲットコンポーネントを通過している電流に基づいて、複数の、有利には非ゼロの電圧の間で動的に選択され得る。したがって、選択は、検出された電流に基づいて、複数の（ゼロではない）電圧を含む範囲からなされ得る。

【0013】

場合によっては、コンポーネントを通過する電流に基づいて、ターゲットコンポーネントに供給される電圧を連続的に変更できることが有利な場合がある。本発明の実施形態は、この変化が、電流に発生する変化を考慮に入れるために漸進的に実施され得る解決策を提供し得る。

【0014】

本発明の第１の実施形態では、ＬＥＤ電流（またはＬＥＤ電流を少なくとも示す電流）は、測定回路で測定され、測定回路の第１の出力電圧は、検出された電流にしたがって設定されてもよく、第１の出力電圧は第１のトランジスタに結合され、第１のトランジスタは電圧レギュレータ回路の調整電圧を制御し、電圧レギュレータ回路は、次いで、少なくとも１つのターゲットコンポーネントに結合される第２の出力電圧を生成する。このような配置により、（ＬＥＤ電流であり得る）測定された電流は、ＬＥＤ駆動電圧を変化させることによって所望の値に設定され得る。

【0015】

本発明の他の１つの第２の実施形態では、トランジスタ回路が使用され、トランジスタのベース電圧は、所定の値に設定され得る制御電圧によって制御される。トランジスタのエミッタ電流は、コレクタ側で少なくとも１つのターゲットコンポーネントおよびエミッタ側で電圧源に結合され得る別のトランジスタのベースに流され得る。したがって、少なくとも１つのターゲットコンポーネントを流れる電流が変化すると、ターゲットコンポーネントに供給される電圧も変化する。ターゲットコンポーネントを通過する電流の変化は、印刷されたインクトレースの抵抗が変化するにつれて変化する可能性があり、例えば、回路の使用中に発生する可能性がある。

【0016】

本明細書に提示される例示的な実施形態では、本発明は、ターゲットコンポーネントとしてのＬＥＤに利用される。しかしながら、本発明は、本明細書に示されるようなフィードバック回路構成で供給される電圧を変更することにより、電流依存電圧および／または電流を特定の値に調整する手段を供給するために使用できることは明らかである。

【0017】

本発明のさまざまな実施形態は、１つまたは複数のターゲットコンポーネントを含む異なるタイプの回路に有利であり得る解決策を提供する。例えば、本発明の一実施形態は、測定回路および電圧レギュレータ回路を利用することができ、この実施形態は、並列に接続され得るＬＥＤなどの１つまたは複数の単一ターゲットコンポーネントの場合に使用するのに便利であり得る。

【0018】

一方、ＬＥＤマトリクスを含む回路では、構成の他の実施形態の組み合わせであり得る本発明のさらなる実施形態が利用され得、その結果、この組み合わされた実施形態は、個別に適用することもできるが、それら自体の実施形態よりも有利である。

【0019】

さらなる一実施形態では、上記で開示された２つの実施形態は、ＬＥＤマトリクスを含む構成で一緒に使用され得、その場合、測定および電圧調整回路を含む構成の部分は、ＬＥＤマトリクス全体に向けられる電圧を測定および調整するように機能し得る。一方、構成の別の部分は、好ましくは、単一のＬＥＤの微調整として役立ち得る電流制御電圧を与えるためのいくつかのトランジスタ回路を含み得る。

【0020】

実施形態の構成は、任意の数の別個の実施形態を部分または部分回路として含むことができ、特に、特に第１の実施形態を１つまたは複数の第２の実施形態と対にして、特に一部の使用シナリオに有利である構成のさらなる実施形態を得ることができることを理解されたい。

【0021】

構成は、別個のコンポーネントとして提供されてもよく、構成は、チップ上の統合システム（ＳｏＣ）またはパッケージ上のシステム（ＳｏＰ）として提供されてもよいし、または少なくともそれを含んでもよい。ＳｏＣまたはＳｏＰを利用することで得られる可能性のあるメリットは、例えば、高レベルの統合、低電力消費、および／または低スペース要件を提供することである。

【0022】

構成は、使用中に発生する材料の伸張またはひずみなどの環境条件を考慮する方法を提供することができる。この曲げは、電流の望ましくない変化、例えば、材料の伸びによるＬＥＤの輝度の望ましくない変化とそれに続く抵抗の変化を引き起こさないので、構成は曲げの影響を受けやすい製品のライフサイクルを延ばすことができる。例えば、プリンテッド電子機器を含むウェアラブル製品は、ユーザが例えば、製品を押したり、力を加えたりする製品が有用であるように、本発明が有用であると判明する可能性がある用途である。

【0023】

前述の使用中の材料のひずみに加えて、本発明は、製造中に材料のひずみが発生する可能性がある製品の製造における改善を提供することができる。次に、最終製品は、材料の伸縮によって発生する可能性のある抵抗の変化を考慮する必要なしに、１つまたは複数のターゲットコンポーネントにターゲット電流を供給することができる。

【0024】

この本文に提示されている例示的な実施形態は、添付の特許請求の範囲の適用性に制限をもたらすと解釈されるべきではない。この本文では、「含む」という動詞は、引用されていない機能の存在を排除しないオープンな制限として使用されている。従属請求項に記載されている特徴は、特に明記されていない限り、相互に自由に組み合わせることができる。

【0025】

本発明の特徴と考えられる新規の特徴は、特に添付の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、本発明自体は、その構造およびその動作方法の両方に関して、その追加の目的および利点とともに、添付の図面と併せて読むとき、特定の例示的な実施形態の以下の説明から最もよく理解されるであろう。

【0026】

当業者には理解されるように、構成のさまざまな実施形態に関して以前に提示された考慮事項は、必要な変更を加えて方法の実施形態に柔軟に適用でき、逆もまた同様である。

【発明の効果】

【0027】

本発明では、公知の従来技術に関する問題の少なくともいくつかを軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は、本発明の一実施形態による例示的な構成を示す。

【図2】図２は、本発明の他の一実施形態による第２の例示的な構成を与える。

【図3】図３は、本発明のさらなる実施形態による第３の例示的な構成を与える。

【図4】図４は、本発明の実施形態による方法で実行することができるステップを示す。

【図5】図５は、本発明の実施形態による１つの他の方法で実行され得るさらなるステップを与える。

【図6】図６は、本発明の実施形態によるさらに１つの他の方法で実行され得るさらなるステップを与える。

【発明を実施するための形態】

【0029】

次に、本発明を、添付の図面による例示的な実施形態を参照してより詳細に説明する。

【0030】

図１には、例示的な構成１００が示されている。構成１００の実施形態における導電性トレース、例えば、構成１００に含まれる様々なコンポーネントを接続する図１に線として示されるものは、インクを含む印刷されたトレースであり得る。構成１００のトレースの全てのいずれも印刷することができる。例えば、一部のトレースは印刷され、他のトレースはエッチングされる。測定回路は、電流を測定または検出するように構成され、図１では、測定回路は、少なくとも第１の抵抗１０２および電流感知増幅器１０４を含む。第１の抵抗Ｒ１ １０２は、それを通過する電流Ｉ_{Ｒ，ＬＥＤ}を測定する電流感知抵抗として利用されてもよく、電流Ｉ_{Ｒ，ＬＥＤ}は、ＬＥＤ１０６を通過する電流と同じである（または電流を少なくとも示す）。電流Ｉ_{Ｒ，ＬＥＤ}が通過する可能性のあるコンポーネントは、他の電流駆動デバイスであってもよい。構成１００の目的は、ターゲットコンポーネント１０６を通過する所望の電流を得るため、例えば、ＬＥＤなどの放射線放出半導体素子のようなターゲットコンポーネントに、適切な駆動電圧を供給または生成することであり得る。

【0031】

構成１００はまた、電圧源、ここでは、電圧調整回路およびターゲットコンポーネント１０６に電力を供給するために使用され得る第１の電源Ｖ_{ｓｕｐｐｌｙ}を含む。Ｖ_{ｓｕｐｐｌｙ}は、例えば１２Ｖである。

【0032】

電流Ｉ_{Ｒ，ＬＥＤ}は、抵抗Ｒ１ １０２の両端の電圧降下を測定することによって測定されることができ、これは、電流感知増幅器１０４を介して実行されることができる。電流感知増幅器１０４は、例えば、テキサスインスツルメンツ社から入手可能なＩＮＡ１９９－Ｑ１のようなコモンモードゼロドリフトトポロジー電流感知増幅器であり得る。第１の抵抗１０２Ｖ_ＩＮ－にわたる電圧降下は、電流感知増幅器１０４によって電圧Ｖ_ＩＮ＋およびＶ_ＩＮ－を検出することによって測定され得る。

【0033】

当業者によって理解され得るように、次いで、電流感知増幅器１０４は、感知された電圧降下（すなわち、電流）に依存する第１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１を生成し得る。ここで論じられ、前述の電流感知増幅器を含む種類の典型的に使用される測定回路の場合のように、測定回路は、バイパスコンデンサ１０８および第２の電源Ｖ_{ｓｕｐｐｌｙ，２}をさらに含むことができる。バイパスコンデンサは、例えば、１００ｎＦの静電容量を有し、第２の電源Ｖ_{ｓｕｐｐｌｙ，２}は、例えば、電流感知増幅器１０４に電力を供給するために利用される５Ｖの電圧を供給し得る。図１の実施形態で使用される電流感知増幅器１０４は、基準ピンＲＥＦ、接地ピンＧＮＤ、および供給電圧ピンＶ_＋も含む。

【0034】

次に、この第１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１は、電圧調整回路に供給され得る。図１の実施形態では、電圧調整回路は、少なくとも第１のトランジスタ１１０および電圧レギュレータ１１２を含む。電圧Ｖ_ｏｕｔ１は、電圧レギュレータ１１２の出力電圧を制御するために利用され得る第１のトランジスタ１１０に供給され得る。第１のトランジスタ１１０は、ＢＣ８５７ＢＬＴ１ＧなどのＰＮＰバイポーラシリコントランジスタであり得、電圧レギュレータ１１２は、フローティング出力を有する調整可能な低ドロップアウト（ＬＤＯ）レギュレータ、例えば、ＮＣＶ３１７であり得、これらの両方は、セミコンダクタコンポーネントインダストリーズＬＬＣを通じて入手可能である。電圧レギュレータ１１２は、ピンＶ_ＩＮを介して電圧源Ｖ_{ｓｕｐｐｌｙ}によって電力を供給され得る。リニアレギュレータの出力電圧である第２の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ２は、第１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１に依存し、したがって、以下で説明するように、電流Ｉ_{Ｒ，ＬＥＤ}に依存する。

【0035】

電圧調整回路は、第２の抵抗Ｒ２ １１４と第３の抵抗Ｒ３ １１６、入力コンデンサ１１８、および出力コンデンサ１２０をさらに含むことができる。第２の抵抗Ｒ２ １１４は、当業者には理解されるように、トランジスタ１１０を制御するために使用できるような電流を供給するために、第１のトランジスタ１１０のベースに小さな電流を供給するために、第１のトランジスタ１１０のベースへの電流を制限するように構成できる。

【0036】

第３の抵抗Ｒ３ １１６、入力コンデンサ１２０、および出力コンデンサ１２２は、調整可能な電圧レギュレータ１１２の典型的な回路構成に含まれ得、その出力電圧は、第３の抵抗１１６、およびこのような典型的な回路では、トランジスタ１１０の代わりに常駐する調整抵抗によって制御される典型的な回路にあり得る。電圧レギュレータ１１２を含む例示的な典型的な回路は、例えば、ＮＣＶ３１７電圧レギュレータのデータシートに見られ得る。

【0037】

電圧レギュレータ１１２は、第２の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ２と調整電圧Ｖ_ａｄｊとの間に、１．２５Ｖなどの固定電圧を維持するように構成され得る。（トランジスタを含まない）従来の使用シナリオでは、第２の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ２は、例えば、可変抵抗を使用することによって、調整抵抗の抵抗を調整することによって調整され得る。

【0038】

賢いことに、図１の実施形態では、可変抵抗を使用する代わりに、調整電圧Ｖ_ａｄｊ、およびしたがって第２の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ２が、Ｖ_ｏｕｔ１を介して調整されるそのベース電流の調整を通じて第１のトランジスタ１１０のインピーダンスを変化させることによって変更される。

【0039】

ターゲットコンポーネント１０６への電流を増加させる必要がある場合、これは、第２の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ２を増加させることによって達成され得る。したがって、上記および図１から理解できるように、ターゲットコンポーネント１０６を通過する電流Ｉ_{Ｒ，ＬＥＤ}は、回路で発生する変動する電圧損失にもかかわらず、所望の値に設定、または一定値に保つことができる。

【0040】

例えば、回路の負荷またはインピーダンスが変化すると、電流Ｉ_{Ｒ，ＬＥＤ}が変化することがある。回路材料に生じる変動は、そのような変化、したがって電流の変化を説明し得ることが理解され得る。例えば、回路に含まれる材料の曲げまたは伸張は、電流の前述の変化をもたらし得る。回路の使用に伴って材料が徐々に変化を示すとき、変化は例えば段階的である場合がある。

【0041】

図１の回路構成から、次のことが導き出される。
Ｖ_ｏｕｔ２－Δ_{ＶＯＵＴ２，Ｖａｄｊ}－Ｖ_ｅｂ，１＝Ｖ_ｑｂ，１ （１）
ここで、Δ_{ＶＯＵＴ２，Ｖａｄｊ}はＶ_ｏｕｔ２とＶ_ａｄｊの間の電圧で、ここでは１．２５Ｖであり、Ｖ_ｅｂ，１は、第１のトランジスタ１１０のエミッタとベースの間の電圧（この例では０．７Ｖの飽和電圧が使用されている）であり、Ｖ_ｑｂ，１は、第１のトランジスタ１１０のコレクタとベース間の電圧である。
（Ｖ_ｏｕｔ１－Ｖ_ｑｂ，１）／Ｒ２＝Ｉ_ｂ，１ （２）
ここで、Ｖ_ｏｕｔ１－Ｖ_ｂ，１は第１のトランジスタ１１０のベースと第１の出力電圧の間の電圧差、Ｒ２は第２の抵抗１１４の抵抗、Ｉ_ｂ，１は第１のトランジスタ１１０のベースを通過する電流である。この例では、抵抗Ｒ２は１１０ｋΩになるように選択されている。さらに、
（Δ_{ＶＯＵＴ２，Ｖａｄｊ}／Ｒ３）／Ｈ_ｆｅ，１＝Ｉ_ｂ，１ （３）
ここで、Ｒ３は第３の抵抗１１６の抵抗（１２４Ωとして選択される）であり、Ｈ_ｆｅ，１は第１のトランジスタ１１０の電流利得である。式（１）から、
Ｖ_ｏｕｔ２－１．２５Ｖ－０．７Ｖ＝Ｖ_ｑｂ，１ （４）
→Ｖ_ｏｕｔ２＝Ｖ_ｑｂ，１＋１．９５Ｖ （５）
そして方程式（２）から、
Ｖ_ｑｂ，１＝Ｖ_ｏｕｔ１＋Ｉ_ｂ，１＊１００ｋΩ （６）

【0042】

式（５）と式（６）を組み合わせ、式（３）からＩ_ｂを挿入することにより、
Ｖ_ｏｕｔ２＝Ｖ_ｏｕｔ１＋１００ｋΩ＊（（１．２５Ｖ／１２４Ω）／Ｈ_ｆｅ，１）＋１．９５Ｖ （７）
＝Ｖ_ｏｕｔ１＋１００８／Ｈ_ｆｅ，１＋１．９５Ｖ

【0043】

例としてＢＣ８５７ＢＬＴ１Ｇとしてここで言及されている第１のトランジスタ１１０のＤＣ電流利得は、この場合、５Ｖで２００Ａと見なされ、次のようになる。
Ｖ_ｏｕｔ２＝Ｖ_ｏｕｔ１＋５．０４Ｖ＋１．９５Ｖ （８）
→Ｖ_ｏｕｔ２＝Ｖ_ｏｕｔ１＋６．９９Ｖ

【0044】

したがって、式（８）から、第２の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ２は、この例で利用されるコンポーネントを用いて、第１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１、および、したがって、検出された電流Ｉ_{Ｒ，ＬＥＤ}のみに依存することがわかる。ここで、Ｖ_{ｓｕｐｐｌｙ，２}に５Ｖの例示的な値を使用すると、電流Ｉ_{Ｒ，ＬＥＤ}がその最大値にある場合、第１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１が５Ｖになり、Ｖ_ｏｕｔ２が１１．９９Ｖに達する可能性がある。これはＶ_ｏｕｔ２の理論上の最大値である。実際には、電圧レギュレータで一部の電圧が熱に変換されるため、Ｖ_ｏｕｔ２は、より小さくなり得る。

【0045】

図２では、第２の構成２００が、本発明の他の１つの実施形態にしたがって示されている。ここでも（本発明の全ての実施形態と同様に）、トレースのいずれかまたは全てが印刷されたインクのトレースであり得る。第２の構成２００は、ＬＥＤであるターゲットコンポーネント１０６、電圧源Ｖ_{ｓｕｐｐｌｙ}、ならびに、制御電圧Ｖ_ＭＣＵ、第２のトランジスタ２２４、第４の抵抗Ｒ４ ２２６、および第３のトランジスタ２２８を含むトランジスタ回路を含む。

【0046】

制御電圧Ｖ_ＭＣＵは、ＢＣ８４６ＢなどのＮＰＮバイポーラシリコントランジスタであり得る第２のトランジスタ２２４のベースに供給され得る。制御電圧Ｖ_ＭＣＵは、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）によって設定され得る。制御電圧Ｖ_ＭＣＵは、例えば、０Ｖと５Ｖの間で変化してもよく、制御電圧は、所定の値に設定され得る。

【0047】

第２のトランジスタ２２４のコレクタ電流は、ＰＮＰバイポーラパワートランジスタＭＪＤ２１０であってよい第３のトランジスタ２２８のベースに流される。第３のトランジスタ２２８のコレクタ側は、ターゲットコンポーネント１０６に結合されてもよく、一方で第３のトランジスタ２２８のエミッタ側は、電圧源Ｖ_ＩＮに結合される。

【0048】

したがって、第３のトランジスタ２２８のベースに流れる電流は一定であり、（例えば、回路に含まれる材料の抵抗の変化による）電流Ｉ_ＬＥＤの変化は、電圧源Ｖ_ＩＮから引き出される電圧の変化となる。それに応じて、ターゲットコンポーネント１０６を駆動できる電圧である電圧Ｖ_ｏｕｔも変化する。

【0049】

制御電圧の所定の値は、第４の抵抗２２６の値とともに、ターゲットコンポーネント１０６を通過することができる最大電流を決定する。

【0050】

図２の回路構成から、第２のトランジスタ２２４のベースにおける電流Ｉ_ｂ，２が、次式より導かれる。
Ｉ_ｂ，２＝（Ｖ_ＭＣＵ－Ｖ_ｂｃ，２）／Ｒ４ （９）
ここで、Ｖ_ｂｃ，２は、第２のトランジスタ２２４のベースとコレクタの間の電圧であり、Ｒ４は、第４の抵抗の抵抗である。第２のトランジスタＩ_ｃ，２を通過する電流は、次式である。
Ｉ_ｃ，２＝Ｉ_ｂ，２＊Ｈ_ｆｅ，２ （１０）
ここで、Ｈ_ｆｅ，２は第２のトランジスタ２２４の電流利得であり、一方で第３のトランジスタ２２８のベースのベース電流Ｉ_ｂ，３は、次式である。
Ｉ_ｂ，３＝Ｉ_ｃ，２ （１１）

【0051】

次に、ターゲットコンポーネント１０６を通過することができる最大電流Ｉ_{ＬＥＤ，ｍａｘ}は、次式である。
Ｉ_{ＬＥＤ，ｍａｘ}＝Ｈ_ｆｅ，３＊Ｉ_ｂ，３ （１２）

【0052】

式（９）、式（１０）、式（１１）、および式（１２）を組み合わせて、次式を得る。
Ｉ_{ＬＥＤ，ｍａｘ}＝Ｈ_ｆｅ，３＊Ｈ_ｆｅ，２＊（Ｖ_ＭＣＵ－Ｖ Ｖ_ｂｃ，２）／Ｒ４ （１３）

【0053】

ターゲットコンポーネント１０６に供給されている電圧Ｖ_ｏｕｔは、次式である。
Ｖ_ｏｕｔ＝Ｖ_{ｆ，ＬＥＤ}＊Ｉ_ＬＥＤ （１４）
ここで、Ｖ_{ｆ，ＬＥＤ}はＬＥＤ１０６の順方向電圧である。したがって、ターゲットコンポーネント１０６に結合される電流制御電圧が生成される。

【0054】

図２の実施形態は、ハイサイドスイッチなどの他の目的にも使用できることに留意されたい。

【0055】

図３では、本発明のさらなる実施形態による第３の構成３００が示されている。第３の構成３００は、構成１００および第２の構成２００の少なくとも一部と、両方の前述の構成の機能の少なくともいくつかとを含む組み合わせ実施形態を構成し得る。図３の第３の構成３００は、図１の構成１００に関連して開示された測定回路および電圧調整回路、さらに図２の第２の構成２００に関連して開示されたトランジスタ回路を含む。

【0056】

図３のコンポーネントおよび部分回路は、以前に開示されたように機能するが、測定回路は現在、ターゲットコンポーネント１０６を通過している電流ではないがそれを示す電流Ｉ_{Ｒ，ＬＥＤ}を測定するという違いがある。ここで、電圧調整回路は、図２の第２の構成２００と本質的に同等である回路の残りの電圧源として機能する電圧Ｖ_ＯＵＴ２を生成する。次に、第２の構成２００に対応する部分回路を使用して、例えば、ターゲットコンポーネント１０６を通過している電流である電流Ｉ_ＬＥＤで起こり得る変化を説明するために、電圧Ｖ_ｏｕｔ２を変化させることができる。

【0057】

さらなる実施形態は、上記で開示された測定回路および電圧調整回路と、それぞれがターゲットコンポーネント１０６に結合され得る複数のトランジスタ回路とを備え得、その構成は、次いで、複数のターゲットコンポーネント１０６を含む。これらの実施形態では、電流Ｉ_{Ｒ，ＬＥＤ}は、ＬＥＤマトリクスに流されている電流であり得る。次に、マトリクス内の各ＬＥＤは、ターゲットコンポーネント１０６のそれぞれを通過している電流であり得る電流Ｉ_ＬＥＤをそれぞれが含むトランジスタ回路に関連付けられ得、したがって、それぞれのターゲットコンポーネント１０６を流れる電流を微調整する方法を提供する。一実施形態では、ＬＥＤマトリクスに関連して使用または必要とされ得るトランジスタ回路の数は、例えば、ＬＥＤマトリクスが含むように構成される行および／または列の数に依存し得る。

【0058】

図４は、本発明による方法で行うことができるステップを示している。（少なくとも１つの）ターゲットコンポーネント１０６が提供され（４０２）、印刷された導電性トレースが提供され（４０４）、電圧源Ｖ_{ｓｕｐｐｌｙ}供給が提供される（４０６）。４０８では、ターゲットコンポーネント１０６を流れる電流に依存する電流制御電圧が生成され、一方で４１０では、生成された電流制御電圧がターゲットコンポーネント１０６に結合される。

【0059】

図５は、本発明の実施形態による１つの他の方法で行うことができるさらなるステップを示す。５０２では、測定回路および電圧調整回路が提供される。ステップ５０４は、測定回路に含まれることになる第１の抵抗１０２および電流感知増幅器１０４を提供することを含む。さらに５０４では、ＰＮＰトランジスタなどの第１のトランジスタ１１０、および電圧レギュレータ１１２がさらに提供され、電圧レギュレータ回路に含まれる。ターゲットコンポーネント１０６、印刷された導電性トレース、および電圧源Ｖ_{ｓｕｐｐｌｙ}を提供するステップは、図５では省略されている。

【0060】

５０６で、測定回路を利用することにより電流が検出される。第１の抵抗を通過し、ターゲットコンポーネント１０６を通過し得る電流Ｉ_{Ｒ，ＬＥＤ}は、電流感知増幅器１０４で検出され、その後、測定回路の第１の出力電圧（ここでは電流感知増幅器１０４の第１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１）は、５０８で検出された電流にしたがって設定される。

【0061】

ステップ５１０で、第１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔ１が電圧調整回路に供給される。５１２において、供給された第１の出力電圧は、第１のトランジスタ１１０を制御するために使用され、一方、第１のトランジスタ１１０は、５１４において、電圧レギュレータ１１２の調整電圧Ｖ_ａｄｊを調整するために使用される。５１６では、第１の出力電圧にしたがって、電圧調整回路の第２の出力電圧（ここでは例示的な実施形態ではＶ_ａｄｊとともに変化するＶ_ｏｕｔ２）が設定（または生成）される。図１に関連して上で開示されたものによって容易に理解されるように、この第２の出力電圧は、検出された電流に依存し、したがって、ターゲットコンポーネント１０６に結合される電流制御電圧である。

【0062】

図６では、本発明のさらに他の１つの実施形態で行うことができるさらなるステップが示されている。（図６では省略されるターゲットコンポーネント１０６、印刷された導電性トレース、および電圧源Ｖ_{ｓｕｐｐｌｙ}を提供することに加えて）ＰＮＰトランジスタなどの第２のトランジスタ２２４、ＮＰＮトランジスタなどの第３のトランジスタ２２８、および制御電圧源Ｖ_ＭＣＵが提供される６０２。第２のトランジスタ２２４は、第２のトランジスタのベースを介して制御電圧源で制御される６０４。６０６で、第２のトランジスタ２２４のコレクタから第３のトランジスタ２２８のベースに電流が流れる。第３のトランジスタ２２８のコレクタは、ターゲットコンポーネント１０６に結合され６０８、一方、６１０で、第３のトランジスタ２２８のエミッタは、電圧源に結合される。

【0063】

本発明は、前述の実施形態を参照して上で説明されており、本発明のいくつかの利点が実証されている。本発明がこれらの実施形態に限定されるだけでなく、発明思想の精神および範囲および以下の特許請求の範囲内の全ての可能な実施形態を含むことは明らかである。

【0064】

従属請求項に記載されている機能は、特に明記されていない限り、相互に自由に組み合わせることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】