白色LEDドライバに調光機能を付加する：Design Ideas 計測とテスト

カラー表示を備える携帯電話では、消費電力の要求が厳しい。新しいアプリケーションが次々と登場し、低電力設計が不可欠になっている。そこで、今回提案したいのは応用範囲の広い調光方法だ。

[Wallace Ly（National Semiconductor），EDN Japan]

　カラー表示を備える携帯電話では、消費電力への要求が厳しくなる一方である。新しいアプリケーションが次々と登場し、低電力設計が不可欠になっている。携帯電話は、ゲームやMP3など、消費電力の多いマルチメディア機能を備える場合がある。消費電力のデータを調べてみると、50％はカラー画面のバックライト用となっている。

　図1は、昔ながらのバックライト・ドライバIC（LM2794/95）により調光機能を持たせる方法である。外部からのPWM信号を変調して、白色LEDの電流を制御する。オン/オフ時間比（デューティサイクル）により、フル・オンからフル・オフまで変えられる。ただし、ベースバンド/アプリケーション・プロセッサが、PWMタイマーを備えている必要がある。

図1：昔ながらのLED調光回路 （クリックで拡大）
外部からのPWM信号がドライバのデューティサイクルを制御する。

　図2は、調光機能を得る別の方法で、調節可能なアナログ入力インターフェースを用いる。これには、デジタルベースバンドまたはアプリケーション・プロセッサにD-Aコンバータ（DAC）ブロックが必要になるという問題がある。

　ここで提案するのは、応用範囲の広い調光方法である（図3）。ヘッドホンアンプLM4811は、DACとして動作するように設計されてはいないが、ここではちょっとした工夫でそれを可能にしている。構成は次のように単純明解である。

図2：アナログ入力インターフェースを用いたLED調光回路 （クリックで拡大）
この回路では、アプリケーション・プロセッサにDACが搭載されている必要がある。

　LM4811の出力をLM2794のBRGT端子に接続する。LM4811の出力電流は、デジタルボリューム・コントロールブロックに格納されているデジタル値に直接比例する。クロックの立ち上がりエッジは、アップ/ダウン端子の極性に従って、LM4811の出力電流を制御し、白色LEDドライバの出力電流を設定する。

　この方法に必要なのは、2本の汎用入出力ラインだけで、最近のベースバンド/アプリケーション・プロセッサほぼ全てに備わっている。さらに、LED電流をいったん設定すれば、プロセッサのサイクルは必要としない。従って、このアプローチはソフトウェア面でもハードウェア面でも最適である。

図3：ヘッドホンアンプを活用したLED調光回路 （クリックで拡大）
ヘッドホンアンプをデュアル構成にして、白色LEDの調光回路に活用できる。

Design Ideas〜回路設計アイデア集

【アナログ機能回路】：フィルタ回路や発振回路、センサー回路など

【パワー関連と電源】：ノイズの低減手法、保護回路など

【ディスプレイとドライバ】：LEDの制御、活用法など

【計測とテスト】：簡易テスターの設計例、旧式の計測装置の有効な活用法など

【信号源とパルス処理】：その他のユニークな回路

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※本記事は、2008年7月29日にEDN Japan臨時増刊として発刊した「珠玉の電気回路200選」に掲載されたものです。著者の所属や社名、部品の品番などは掲載当時の情報ですので、あらかじめご了承ください。
「珠玉の電気回路200選」：EDN Japanの回路アイデア寄稿コラム「Design Ideas」を1冊にまとめたもの。2001〜2008年に掲載された記事の中から200本を厳選し、5つのカテゴリに分けて収録した。