專利名稱：電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用了升壓電路的電源裝置。
背景技術(shù)：
在近年來的攜帶電話、PDA(Personal Digital Assistance)等小型信息終端中，存在例如像液晶的背后照明所使用的LED(Light Emitting Diode)等這樣需要比電池的輸出電壓高的電壓的裝置。例如，在這些小型信息終端裝置中，大多采用鋰(Li)離子電池，其輸出電壓通常為3.5V左右，在滿充電時(shí)也就4.2V左右，但是LED作為其驅(qū)動電壓需要比電源電壓更高的電壓。這樣，需要比電池電壓更高的電壓的情況下，使用開關(guān)穩(wěn)壓器(switchingregulator)或開關(guān)電容器等(switch capacitor)方式等升壓電路而將電池電壓升壓，從而得到用于驅(qū)動LED等的負(fù)載電路所需要的電壓(專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開2001-223095號公報(bào)發(fā)明內(nèi)容這里，這樣的升壓電路為了使負(fù)載電路穩(wěn)定地動作，將負(fù)載電路上的某一端子的電壓反饋到控制電路，從而進(jìn)行升壓動作的控制。例如，在驅(qū)動上述的LED的情況下，有在LED的陰極端子上連接用于驅(qū)動LED的恒流源，進(jìn)行控制以使其保持LED的亮度，并且陰極端子的電壓成為一定值的方法。此時(shí)，陰極端子的電壓被反饋到升壓電路的控制電路上。
本發(fā)明人在這樣的狀況下達(dá)到了認(rèn)識以下的課題。根據(jù)該方法，在陰極端子上，出現(xiàn)陽極端子的電壓產(chǎn)生了相應(yīng)于LED的正向電壓Vf的電壓降，所以在通常的動作時(shí)，陰極電壓比陽極電壓充分低。但是，該LED的正向電壓Vf依賴于電流，在沒有電流流過的期間成為接近0V的很小的值。所以，在從點(diǎn)亮LED的狀態(tài)切換到熄滅LED的狀態(tài)的情況下，LED的陽極端子上被施加了升壓電壓的狀態(tài)下，LED中的電壓降接近0V，陰極端子上原封不動地呈現(xiàn)接近升壓電壓的電壓。此外，在升壓電路的起動時(shí)等，LED中開始流過電流之前，正向電壓Vf非常小，在開始升壓電路的升壓動作之后不久，LED的陽極端子出現(xiàn)接近升壓電路的輸出電壓的電壓。這樣的升壓后的高電壓被反饋到控制電路時(shí)，有影響到內(nèi)部電路的可靠性的危險(xiǎn)。這樣的問題在驅(qū)動多個(gè)負(fù)載電路時(shí)，在切換負(fù)載電路的動作狀態(tài)的情況下也能同樣發(fā)生。
也就是說，在熄滅時(shí)、電壓裝置的起動時(shí)、輸出電壓的切換時(shí)或者負(fù)載電路的變動時(shí)，反饋到電源裝置的電壓穩(wěn)定地、或者瞬時(shí)性地上升，有因該電壓而影響到電路的可靠性的危險(xiǎn)。
本發(fā)明鑒于這樣的課題而完成，其目的在于提供一種具有對反饋到電源裝置的電壓的保護(hù)功能的電源裝置。
為了解決上述課題，本發(fā)明的一個(gè)方案的電源裝置具備控制電路，對升壓電路的輸出電壓進(jìn)行反饋控制，以使設(shè)置在通過升壓電路而驅(qū)動負(fù)載電路的路徑上的反饋端子的電壓接近規(guī)定的電壓值；以及保護(hù)電路，設(shè)置在從所述反饋端子到所述控制電路的反饋路徑上，保護(hù)電路具有電壓箝位功能，即在輸入的所述反饋端子的電壓達(dá)到規(guī)定電壓時(shí)，抑制輸出到所述控制電路的電壓上升到規(guī)定的箝位電壓以上。
所謂‘通過升壓電路驅(qū)動負(fù)載電路的路徑’是指從升壓電路的輸出經(jīng)由負(fù)載電路朝向接地的路徑。
根據(jù)該方案，被反饋輸入到控制電路的電壓通過保護(hù)電路而被限制到箝位電壓以下，所以在升壓動作中使負(fù)載電路不工作的情況下，或者升壓電路的起動時(shí)或者負(fù)載變動時(shí)，即使在被反饋輸入的電壓穩(wěn)定或者瞬時(shí)性地上升的情況下，也能防止對電路可靠性產(chǎn)生影響。
保護(hù)電路包括電阻；控制端子上被施加了規(guī)定的箝位電壓的晶體管；以及在電阻以及晶體管中流過電流的恒流源，所述電阻、所述晶體管以及所述恒流源串聯(lián)設(shè)置在所述反饋端子和接地端子之間。
所謂‘晶體管的控制端子’是指FET(Field Effect Transistor)的柵極端子或者雙極晶體管的基極端子。該控制端子上施加箝位電壓，并且預(yù)先流過恒定電流，從而，源極端子或者發(fā)射極端子的電壓由箝位電壓而被箝位到FET的柵極閾值Vt或被箝位到產(chǎn)生了相應(yīng)于雙極晶體光的基極發(fā)射極間電壓Vbe的電壓降的值。
根據(jù)該方案，從晶體管的源極端子或者發(fā)射極被反饋輸入到控制電路的電壓通過保護(hù)電路被限制到箝位電壓以下，所以在起動時(shí)或者負(fù)載變動時(shí)，即使在被反饋輸入的電壓瞬時(shí)性地上升的情況下，也能防止對電路的可靠性產(chǎn)生影響。
此外，箝位電壓也可以是電池電壓。作為箝位電壓預(yù)先施加電池電壓，在電池電壓下降的欠電壓時(shí)，箝位電壓伴隨電池電壓而下降，由此，能更有效地作為保護(hù)電路起作用。
負(fù)載電路是發(fā)光二極管，保護(hù)電路中作為所述反饋端子的電壓也可以反饋所述發(fā)光二極管的陰極端子的電壓。負(fù)載電路是發(fā)光二級管的情況下，通過流過的電流，陰極端子的電壓變動大，所以，通過保護(hù)電路，能從陰極端子的變動中恰當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)控制電路。
在上述電源裝置中，控制電路還被反饋輸入與升壓電路的輸出電壓對應(yīng)的檢測信號，并根據(jù)搭載該電源裝置的電子設(shè)備的動作模式，基于所述保護(hù)電路的輸出或者所述檢測信號的任意一方或者雙方，也可以反饋控制所述升壓電路的輸出電壓。
控制電路上被反饋輸入升壓電路的輸出電壓和升壓電路通過保護(hù)電路驅(qū)動負(fù)載電路的路徑上的反饋端子的電壓的兩個(gè)電壓，控制電路根據(jù)動作模式切換作為控制對象的反饋電壓。根據(jù)該方案，能夠?qū)崿F(xiàn)適于各個(gè)動作模式的輸出的穩(wěn)定。進(jìn)而，反饋輸入的電壓通過保護(hù)電路被保護(hù)，所以在起動時(shí)或者動作模式的切換時(shí)，即使輸出電壓變動，也能防止對電路的可靠性產(chǎn)生影響。
本發(fā)明的其他的方案也是電源裝置。該電源裝置具有被分別反饋輸入作為第1電壓的升壓電路的輸出電壓和該第1電壓驅(qū)動負(fù)載后出現(xiàn)的第2電壓的控制電路。該控制電路包括第1比較器，比較第1電壓和其目標(biāo)值電壓；第2比較器，比較第2電壓和其目標(biāo)值電壓；以及檢測電路，檢測由第1比較器產(chǎn)生的比較的結(jié)果，第1電壓比其目標(biāo)值電壓變低或者由第2比較器產(chǎn)生的比較的結(jié)果，第2電壓比其目標(biāo)值電壓變低，根據(jù)檢測電路的檢測結(jié)果而控制升壓電路。
所謂‘第1電壓驅(qū)動負(fù)載后的第2電壓’指升壓電路的輸出電壓因驅(qū)動負(fù)載電路而下降后的電壓，指應(yīng)該通過反饋進(jìn)行控制的負(fù)載電路上的一端子的電壓。
根據(jù)該方案，控制電路在作為兩個(gè)反饋電壓的第1電壓和第2電壓內(nèi)，基于低于目標(biāo)值電壓的一方的電壓來控制升壓電路，所以第1電壓以及第2電壓都不會比目標(biāo)值電壓低，能穩(wěn)定地驅(qū)動負(fù)載電路。
檢測電路包括恒流源；在恒定電流源和接地間并聯(lián)設(shè)置的第1、第2晶體管；將第1電壓乘以第1系數(shù)而輸出的第1放大器；將第2電壓乘以第2系數(shù)而輸出的第2放大器；第1輸入端子被輸入第1放大器的輸出電壓，第2輸入端子被輸入第1晶體管和所述恒流源的連接點(diǎn)的電壓的第1誤差放大器；以及第1輸入端子被輸入第2放大器的輸出電壓，第2輸入端子被輸入第2晶體管和所述恒流源的連接點(diǎn)的電壓的第2誤差放大器，也可以輸出第1、第2晶體管和所述恒定電流電路的連接點(diǎn)的電壓。
此時(shí)，從檢測電路輸出對第1電壓乘以第1系數(shù)得到的電壓和對第2電壓乘以第2系數(shù)得到的電壓當(dāng)中的其中一個(gè)低的電壓。通過比較從該檢測電路輸出的電壓和規(guī)定的電壓，能檢測第1電壓比其目標(biāo)值電壓低、第2電壓比其目標(biāo)值電壓低的情況。
在該電源裝置中，在被反饋輸入第2電壓的所述控制電路的前級設(shè)置保護(hù)電路，通過該保護(hù)電路，可以將被反饋輸入到控制電路的第2電壓的上限進(jìn)行箝位。
根據(jù)該方案，即使在起動時(shí)或者負(fù)載變動時(shí)輸出電壓變動，負(fù)載電路內(nèi)的電壓降變小，從而第2電壓上升，也能通過保護(hù)電路進(jìn)行箝位，以不上升到一定值以上，所以能保護(hù)電路。
另外，將以上的構(gòu)成元素的任意的組合或者本發(fā)明的結(jié)構(gòu)元素或表現(xiàn)在方法、裝置、系統(tǒng)等之間相互置換的產(chǎn)生的方案，作為本發(fā)明的方式仍有效。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的電源裝裝置的電路圖。
圖2是表示保護(hù)電路中的陰極電壓Vled和反饋電壓Vfb的關(guān)系的圖。
圖3(a)、圖3(b)是表示LED熄滅時(shí)的圖1的電源裝置的電壓的時(shí)間波形的圖。
圖4(a)、圖4(b)是表示起動時(shí)的圖1的電源裝置的電壓的時(shí)間波形的圖。
圖5是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的電源裝置的電路圖。
標(biāo)號說明
10升壓電路、14PWM控制電路、16電流控制電路、20保護(hù)電路、22保護(hù)恒流源、24箝位(clamp)用晶體管、40LED、50檢測電路、Rp保護(hù)電阻、100電源裝置、102輸入端子、104輸出端子、106基準(zhǔn)電壓端子、108LED端子、200電源裝置、210電子設(shè)備、300控制電路。
具體實(shí)施例方式
(第1實(shí)施方式)圖1是表示搭載了本發(fā)明的第1實(shí)施方式的電源裝置100的電子設(shè)備210的結(jié)構(gòu)的電路圖。電子設(shè)備210例如是攜帶電話終端或PDA。電子設(shè)備210包括LED40、電源裝置100以及未圖示的電池。該電源裝置100是用于驅(qū)動作為負(fù)載電路的LED40的升壓型的DC/DC轉(zhuǎn)換器，將電池電壓Vbat升壓，產(chǎn)生LED40的驅(qū)動電壓Vout。
電源裝置100具有作為端子的輸入端子102、輸出端子104、基準(zhǔn)電壓端子106、LED端子108。施加或者呈現(xiàn)在各個(gè)端子的電壓稱為輸入電壓Vin、輸出電壓Vout、基準(zhǔn)電壓Vref、陰極電壓Vled。電源裝置100通過進(jìn)行反饋控制而使升壓動作穩(wěn)定，以使陰極電壓Led接近由基準(zhǔn)電壓Vref規(guī)定的恒定值。
該電源裝置100包括升壓電路10、保護(hù)電路20、PWM控制電路14、電流控制電路16。電源裝置100例如除了開關(guān)晶體管SW1、整流用二極管12、感應(yīng)線圈L1(inductor)、輸出電容Co以外被集成為一個(gè)芯片。
升壓電路10是普通的開關(guān)穩(wěn)壓器，將輸入到輸入端子102的電池電壓Vbat升壓，然后輸出到輸出端子104。該升壓電路10的輸入輸出端子原封不動地與電源裝置100的輸入輸出端子對應(yīng)。升壓電路10包括開關(guān)晶體管SW1、整流用二極管12、感應(yīng)線圈L1、輸出電容Co，通過使開關(guān)晶體管SW1導(dǎo)通/截止，由感應(yīng)線圈L1和輸出電容Co進(jìn)行能量變換，由此將輸入電壓Vbat升壓輸出。
作為負(fù)載電路的LED40連接在電源裝置100。LED40的陽極端子連接在輸出端子104，陰極端子連接在LED端子108。此外，電流控制電路16是用于控制LED40流過的電流Ic的電路，連接在LED40的陰極端子，并具有調(diào)節(jié)LED的亮度的功能。
保護(hù)電路20設(shè)置在LED端子108和PWM控制電路14之間，被輸入陰極電壓Vled。該保護(hù)電路20包括保護(hù)恒流源22、箝位用晶體管24，保護(hù)電阻Rp。
箝位用晶體管24為FET，柵極端子被輸入電池電壓Vbat。漏極端子連接在數(shù)百kΩ的保護(hù)電阻Rp，源極端子連接到保護(hù)恒流源22。保護(hù)恒流源22在保護(hù)電阻Rp及箝位用晶體管24中流過1μA以下的恒定電流Ip。另外，該恒定電流Ip理想的是，通過電流控制電路16設(shè)定為比流過LED40的50～150mA左右的電流值小。如果恒定電流Ip不足夠小，則為了停止LED的點(diǎn)亮而斷開電流控制電路16的電流時(shí)，也可能LED由于恒定電流Ip而被隱約地點(diǎn)亮。
箝位用晶體管24的源極端子的電壓作為反饋電壓Vfb輸出到PWM控制電路14。圖2是表示保護(hù)電路20中的陰極電壓Vled和反饋電壓Vrb的關(guān)系的圖。陰極端子電壓Vled低時(shí)，因?yàn)轶槲挥镁w管24不導(dǎo)通，所以反饋電壓Vfb為0V。
陰極電壓Vled高到某程度時(shí)，箝位用晶體管24導(dǎo)通。晶體管導(dǎo)通時(shí)，由于恒定電流Ip而在保護(hù)電阻Rp中產(chǎn)生恒定的電壓降ΔV＝Ip×Rp。所以，在反饋電壓Vfb上出現(xiàn)比陰極電壓Vled相應(yīng)地降低了保護(hù)電阻Rp以及箝位用晶體管24的導(dǎo)通電阻Ron引起的電壓降的電壓。即，為Vfb＝Vled-Ip×(Rp+Ron)。這里，保護(hù)電阻Rp的電阻值相對于箝位用晶體管24的導(dǎo)通電阻Ron設(shè)定得足夠大。所以能夠考慮為Vfb≈Vled-Ip×Rp。在圖2中，V1＜Vled＜V2這種關(guān)系成立，通常的升壓動作在該電壓范圍進(jìn)行。
陰極電壓Vled進(jìn)而變高時(shí)，箝位用晶體管24的導(dǎo)通電阻Ron漸漸變大，為Ron＞Rp。其結(jié)果，箝位用晶體管24的柵極源極間電壓Vgs以晶體管的柵極閾值電壓Vt被箝位，反饋電壓Vfb不比Vbat-Vt大。
如上，保護(hù)電路20具有作為電壓箝位電路的功能。
PWM控制電路14通過PWM(Pulse Width Modulation)信號控制開關(guān)晶體管SW1的導(dǎo)通/關(guān)斷，從而調(diào)節(jié)輸出電壓Vout。PWM控制電路14被輸入基準(zhǔn)電壓Vref和反饋電壓Vfb，PWM信號的占空比被進(jìn)行控制，以使反饋電壓Vfb接近由基準(zhǔn)電壓Vref決定的一定值。
如上述那樣，在普通動作時(shí)，Vfb≈Vled-Ip×Rp成立，Ip通過保護(hù)恒流源22保持為一定值，所以將反饋電壓Vfb保持為恒定值無非是將陰極電壓Vled保持為恒定值。
在如以上那樣構(gòu)成的電源裝置100的動作中，關(guān)于熄滅LED40的情況以及開始升壓動作的情況分別基于圖3以及圖4進(jìn)行說明。另外，圖3以及圖4的縱軸以及橫軸為了容易觀察而與實(shí)際的尺度不同來表示。
圖3(a)、圖3(b)表示LED熄滅時(shí)的圖1的電源裝置的電壓的時(shí)間波形。在圖3(a)中，時(shí)刻T0～T1是輸出了規(guī)定的輸出電壓Vout，LED穩(wěn)定地點(diǎn)亮的狀態(tài)。此時(shí)，LED40中流過規(guī)定的恒定電流Ic，所以LED40內(nèi)的電壓下降與正向電壓Vf相等，陰極電壓Vled為Vled＝Vout-Vf。
此時(shí)，在時(shí)刻T1，指示熄滅LED40，電流控制電路16停止，如圖3(b)所示，流過LED40的電流減小到由保護(hù)恒流源22流過的Ip。
作為普通的二極管特性，正向電壓Vf依賴于LED流過的電流，電流值低時(shí)，為接近0V的較小的值，電流變大時(shí)，取得恒定值。
其結(jié)果，在時(shí)刻T1之后，流過LED40的電流Iled接近Ip時(shí)，正向電壓Vf＝Vout-Vled小，所以陰極電壓Vled上升到輸出電壓Vout附近。其結(jié)果，如果沒有保護(hù)電路20，則在PWM控制電路14被原封不動地反饋輸入如圖3(a)虛線所示的、接近于升壓后的輸出電壓Vout的反饋電壓Vfb’，該反饋電壓Vfb’穩(wěn)定地被輸入到PWM控制電路14，所以可能會對電路的可靠性產(chǎn)生影響。
保護(hù)電路20進(jìn)行箝位，如圖2所示，使得即使陰極電壓Vled提高到恒定值以上，反饋電壓Vfb也不會變?yōu)轶槲浑妷?Vbat-Vt)以上。其結(jié)果，在時(shí)刻T1以后，如在圖3(a)實(shí)線所示，在陰極電壓Vled接近輸出電壓Vout的情況下，反饋電壓Vfb也不提高到箝位電壓(Vbat-Vt)以上，能夠保護(hù)PWM控制電路14。
圖4(a)、圖4(b)是表示開始電源裝置100的升壓動作之后的電路的各端子的時(shí)間波形的圖。在圖4(a)中，時(shí)刻T0～T1，升壓動作停止，輸出電壓Vout為0V。在時(shí)刻T1，升壓電路10的升壓動作開始。升壓開始時(shí)，輸出電壓Vout不久上升。但是，如圖4(b)所示，LED40并不是立刻流過由電流控制電路16決定的恒定電流Ic，而是比輸出電壓Vout的上升在時(shí)間上延遲后開始流過，并緩緩接近恒定電流值Ic。
其結(jié)果，在時(shí)刻T1開始升壓動作之后不久，流過LED40的電流Iled較小時(shí)，正向電壓Vf＝Vout-Vled較小，所以陰極電壓Vled跟隨輸出電壓Vout而變高。其結(jié)果，如果沒有保護(hù)電路20，則PWM控制電路14上被原封不動地反饋輸入如圖4(a)的虛線所示的、接近于升壓后的輸出電壓Vout的反饋電壓Vfb’，會影響到電路的可靠性。
使保護(hù)電路20動作的情況下，如圖4(a)的實(shí)線所示，即使陰極電壓Vled跟隨輸出電壓Vout而變高，反饋電壓Vfb也不會提高到箝位電壓(Vbat-Vt)以上。之后，LED40流過的電流Iled接近電流值Ic時(shí)，二極管的正向電壓Vf變大，陰極電壓Vled也變低。
如上，在本實(shí)施方式的電源裝置100中，將陰極電壓Vled通過保護(hù)電路20反饋到PWM控制電路14。其結(jié)果，能夠防止輸入到PWM控制電路14的反饋電壓Vfb提高到規(guī)定的電壓值以上，并提高電路的可靠性。另外，在本實(shí)施方式中，應(yīng)該進(jìn)行控制使得LED端子108為恒定的電壓值，相當(dāng)于由升壓電路驅(qū)動負(fù)載電路的電路上的端子。
(第2實(shí)施方式)本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及驅(qū)動兩個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載電路的電源裝置200。電源裝置200根據(jù)驅(qū)動的負(fù)載電路進(jìn)行動作的切換。
圖5是表示該電源裝置200的電路結(jié)構(gòu)的圖。在圖5中，與圖1相同的結(jié)構(gòu)要元素賦予相同的符號，適當(dāng)省略說明。電源裝置200包括升壓電路10、保護(hù)電路20、電流控制電路16、控制電路300。
此外，輸出端子104上作為負(fù)載電路連接第1負(fù)載電路42以及第2負(fù)載電路的負(fù)載電路的LED40。該第1負(fù)載電路42是用于進(jìn)行例如數(shù)字照相機(jī)的控制或顯示等的電路，存在以比作為第2負(fù)載電路的LED40高的電壓驅(qū)動的情況。作為第2負(fù)載電路的LED40例如使用于液晶的背后照明或照相機(jī)的閃光用。負(fù)載電路的切換通過在圖5中以EN表示的信號進(jìn)行，電流控制電路16通過該信號EN被導(dǎo)通/關(guān)斷，LED點(diǎn)亮/熄滅，或者控制第1負(fù)載電路42的動作狀態(tài)。
控制電路300包括PWM控制電路14和檢測電路50。
檢測電路50包括恒流源64、第1放大器52、第2放大器54、第1晶體管60、第2晶體管62、第1誤差放大器56、第2誤差放大器58。
升壓電路10的輸出電壓Vout作為第1電壓V1被輸入到檢測電路50。此外，LED40的陰極電壓Vled也通過保護(hù)電路20作為第2電壓V2輸入到檢測電路50。該保護(hù)電路20可以如圖1所示構(gòu)成。
第1放大器52以及第2放大器54放大第1電壓V1以及第2電壓V2或者使其衰減，變換成同樣電平的電壓V1’以及V2’。即，如果假設(shè)各個(gè)放大器的增益為g1、g2，則V’＝g1×V1，V2’＝g2×V2，并設(shè)定增益g1、g2使得V1’＝V2’。例如，作為第1電壓V1的輸出電壓Vout的控制目標(biāo)值是10V，作為第2電壓V2的陰極電壓Vled的控制目標(biāo)值為1V，則第1誤差放大器以及第2誤差放大器的增益分別設(shè)定為0.1倍和1倍。進(jìn)而，電壓V1’、V2’是與基準(zhǔn)電壓Vref比較的合適值，所以設(shè)定基準(zhǔn)電壓Vref的值使得Vref＝V1’＝V2’。在這種情況下，也可以設(shè)Vref＝1V。
這樣，第1放大器52的增益大多是如g1＝0.1這樣被設(shè)定為1以下的值的情況，這種情況下，第1放大器52能夠通過串聯(lián)地連接兩個(gè)電阻的電阻分割電路簡單地構(gòu)成。
第1誤差放大器56以及第2誤差放大器58上由第1放大器52以及第2放大器54輸入電平相等的電壓V1’、V2’。第1晶體管60以及第2晶體管62中流過的電流的和被控制得與通過恒流源64規(guī)定的電流的值相等。其結(jié)果，檢測電路50作為選擇電路動作，該選擇電路在第1電壓V1’和第2電壓V2’中選擇較低的電壓作為反饋電壓Vfb，輸出到PWM控制電路14。
PWM控制電路14中被輸入基準(zhǔn)電壓Vref以及反饋電壓Vfb，通過誤差放大器70放大兩個(gè)電壓的差并輸出到電壓比較器72。電壓比較器72基于從振蕩器74輸出的三角波電壓和誤差放大器70的輸出而生成PWM信號。由檢測電路50的選擇的結(jié)果，反饋電壓Vfb為第1電壓V1’和第2電壓V2’中的較低的電壓，所以升壓電路10的升壓動作被控制，使得第1電壓V1’和第2電壓V2’中的較低的電壓接近基準(zhǔn)電壓Vref。
這意味著進(jìn)行控制，使得作為第1電壓的輸出電壓Vout接近控制目標(biāo)值Vref/g1，作為第2電壓的陰極電壓Vled接近控制目標(biāo)值Vref/g2。所以，輸出電壓Vout以及陰極電壓Vled通常其中一方被控制到控制目標(biāo)值，另一方變?yōu)榭刂颇繕?biāo)值或者比目標(biāo)值高而被輸出。
說明如上構(gòu)成的電源裝置200的動作。該電源裝置200根據(jù)所搭載的電子設(shè)備的狀態(tài)，作為第2負(fù)載電路的LED40和第1負(fù)載電路42兩者同時(shí)被使用或者僅僅其中一方被使用。這里，用于驅(qū)動第1負(fù)載電路42所需要的輸出電壓Vout比用于驅(qū)動LED40所需要的輸出電壓Vout高。
此時(shí)，考慮從僅LED40被驅(qū)動的狀態(tài)切換成LED40以及第1負(fù)載電路42兩者都被驅(qū)動的狀態(tài)的情況。在僅驅(qū)動LED40時(shí)，第1電壓V1的反饋路徑被切斷，控制升壓動作以使陰極電壓Vled保持為控制目標(biāo)值。此時(shí)的輸出電壓Vout比用于驅(qū)動第1負(fù)載電路42所需要的電壓、即控制目標(biāo)值Vref/g1低。
此時(shí)，為了也驅(qū)動第1負(fù)載電路42而使被斷路的第1電壓V1的反饋路徑有效(active)。其結(jié)果，輸出電壓Vout、即第1電壓V1比控制目標(biāo)值低，所以檢測電路50選擇第1電壓V1’作為反饋電壓Vfb，PWM控制電路14控制升壓電路10，以使作為第1電壓的輸出電壓Vout接近控制目標(biāo)值。之后，輸出電壓Vout上升到用于驅(qū)動第1負(fù)載電路42所需要的電壓值，陰極電壓Vled也隨著輸出電壓Vout上升。
保護(hù)電路20以箝位電壓(Vbat-Vt)對跟隨輸出電壓Vout而上升的陰極電壓Vled進(jìn)行箝位，輸出到檢測電路50，因而能夠保護(hù)檢測電路50。
此外，在從同時(shí)驅(qū)動第1負(fù)載電路42和LED40的狀態(tài)來停止電流控制電路16，從而停止LED40的發(fā)光的情況下，進(jìn)行在第1實(shí)施方式中基于圖3說明的電路的動作，但是在本實(shí)施方式中，陰極電壓Vled也通過保護(hù)電路20被箝位，所以能夠防止總是對檢測電路50輸入高的電壓，保護(hù)檢測電路50。
如上，根據(jù)本實(shí)施方式的電源裝置200，連接多個(gè)負(fù)載電路，在該負(fù)載被切換使用的情況下，也能夠使各個(gè)負(fù)載電路穩(wěn)定地動作。
在穩(wěn)定狀態(tài)下，將用于穩(wěn)定地驅(qū)動第2負(fù)載電路所需要的輸出電壓Vout和用于穩(wěn)定地驅(qū)動LED40所需要的陰極電壓Vled兩者通過反饋進(jìn)行控制，由此，能夠穩(wěn)定地使兩者電路動作。
此外，在升壓動作開始時(shí)或負(fù)載切換時(shí)等的變動時(shí)，輸入到檢測電路50的電壓通過保護(hù)電路20的箝位功能抑制到箝位電壓以下，而不上升到損害電路的可靠性的高電壓，所以不會損害電路的可靠性。
此外，在本實(shí)施方式中的電源裝置200中，按比例縮放(scaling)第1電壓V1以及第2電壓V2作為第1電壓V1’、第2電壓V2’，并將低的電壓與基準(zhǔn)電壓Vref、即控制目標(biāo)值進(jìn)行比較。換言之，這是與將第1電壓V1以及第2電壓V2與各自的控制目標(biāo)值進(jìn)行比較，并檢測各自是否低于控制目標(biāo)值進(jìn)行等效的動作。
本技術(shù)領(lǐng)域人員能夠理解，上述的實(shí)施方式是例示，能夠?qū)λ鼈兊母鳂?gòu)成要素或各處理過程的組合進(jìn)行各種變形，而且這樣的變形例也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在本實(shí)施方式中，對保護(hù)電路20的箝位用晶體管24的柵極端子輸入電池電壓Vbat，但是不限于此，可以輸入其它的電壓，基于控制電路的耐壓等來決定也可以。
在本實(shí)施方式中，作為升壓電路10使用了開關(guān)穩(wěn)壓器，但是不限于此，也能應(yīng)用于電荷泵電路等其它方式的升壓電路中。使用電荷泵電路的情況下，在它的前級設(shè)置使電荷泵電路的輸入電壓穩(wěn)定的穩(wěn)壓器，并通過該穩(wěn)壓器可以進(jìn)行反饋控制，以使輸出電壓Vout接近于規(guī)定的值。
在本實(shí)施方式中，作為負(fù)載以一個(gè)LED為例進(jìn)行了說明，但是也可以使用多個(gè)LED，只要是由升壓的電壓進(jìn)行驅(qū)動的電路就可以。此外，作為反饋輸入的電壓以控制陰極電壓為例進(jìn)行了說明，但是，這也能根據(jù)作為控制對象的電壓進(jìn)行適當(dāng)變更。
在本實(shí)施方式中，使用的晶體管為FET，但是也可以使用雙極晶體管等其它類型的晶體管，這些選擇可以根據(jù)電源裝置所要求的設(shè)計(jì)規(guī)格、使用的半導(dǎo)體制造工藝等來決定。
在本實(shí)施方式中，構(gòu)成電源裝置100的元件都可以一體集成，其中一部分也可以由分立元件構(gòu)成。集成哪些部分可以由成本和占有面積等決定。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明中的電源裝置，能夠保護(hù)電路免受用于控制升壓電路的反饋電壓的上升的影響，而且能夠?qū)崿F(xiàn)輸出的穩(wěn)定化。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，其特征在于，具備控制電路，對升壓電路的輸出電壓進(jìn)行反饋控制，以使設(shè)置在通過所述升壓電路而驅(qū)動負(fù)載電路的路徑上的反饋端子的電壓接近規(guī)定的電壓值；以及保護(hù)電路，設(shè)置在從所述反饋端子到所述控制電路的反饋路徑上，所述保護(hù)電路具有電壓箝位功能，即在輸入的所述反饋端子的電壓達(dá)到規(guī)定電壓時(shí)，抑制輸出到所述控制電路的電壓上升到規(guī)定的箝位電壓以上。
2.如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述保護(hù)電路包括電阻；控制端子上被施加了規(guī)定的箝位電壓的晶體管；以及所述電阻以及晶體管流過電流的恒流源，所述電阻、所述晶體管以及所述恒流源，串聯(lián)設(shè)置在所述反饋端子和接地端子之間。
3.如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于所述負(fù)載電路是發(fā)光二極管，所述保護(hù)電路中作為所述反饋端子的電壓而被反饋所述發(fā)光二極管的陰極端子的電壓。
4.如權(quán)利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于所述控制電路還被反饋輸入與所述升壓電路的輸出電壓對應(yīng)的檢測信號，并對應(yīng)于搭載該電源裝置的電子設(shè)備的動作模式，基于所述保護(hù)電路的輸出或者所述檢測信號的任意一方或者雙方，反饋控制所述升壓電路的輸出電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于所述控制電路和所述保護(hù)電路被一體集成于一個(gè)半導(dǎo)體襯底上。
6.一種電源裝置，其特征在于，具有被分別反饋輸入作為第1電壓的升壓電路的輸出電壓和該第1電壓驅(qū)動負(fù)載后出現(xiàn)的第2電壓的控制電路，該控制電路包括第1比較器，比較第1電壓和其目標(biāo)值電壓；第2比較器，比較第2電壓和其目標(biāo)值電壓；以及檢測電路，檢測由第1比較器產(chǎn)生的比較的結(jié)果，第1電壓比其目標(biāo)值電壓變低或者由第2比較器產(chǎn)生的比較的結(jié)果，第2電壓比其目標(biāo)值電壓變低，根據(jù)檢測電路的檢測結(jié)果而控制升壓電路。
7.如權(quán)利要求6所述的電源裝置，其特征在于，所述檢測電路包括恒流源；在所述恒定電流源和接地間并聯(lián)設(shè)置的第1、第2晶體管；將所述第1電壓乘以第1系數(shù)而輸出的第1放大器；將所述第2電壓乘以第2系數(shù)而輸出的第2放大器；第1輸入端子被輸入所述第1放大器的輸出電壓，第2輸入端子被輸入所述第1晶體管和所述恒流源的連接點(diǎn)的電壓的第1誤差放大器；以及第1輸入端子被輸入所述第2放大器的輸出電壓，第2輸入端子被輸入所述第2晶體管和所述恒流源的連接點(diǎn)的電壓的第2誤差放大器，該檢測電路輸出所述第1、第2晶體管和所述恒定電流電路的連接點(diǎn)的電壓。
8.如權(quán)利要求6所述的電源裝置，其特征在于在被反饋輸入所述第2電壓的所述控制電路的前級設(shè)置保護(hù)電路，通過該保護(hù)電路，將被反饋輸入到所述控制電路的第2電壓的上限進(jìn)行箝位。
9.一種電子設(shè)備，其特征在于，具備電池；發(fā)光二極管；以及將所述電池的電壓升壓并提供給所述發(fā)光二級管的陽極端子的如權(quán)利要求1或者6所述的電源裝置，所述電源裝置的控制電路將所述發(fā)光二極管的陰極端子的電壓作為所述反饋端子從而反饋控制所述升壓電路的輸出電壓。
全文摘要
在使用了將負(fù)載電路上的某一端子的電壓反饋到控制電路，控制升壓動作的升壓電路的電源裝置中，具有對被反饋到控制電路的電壓的保護(hù)功能。電源裝置(100)包括升壓電路(10)、保護(hù)電路(20)、PWM控制電路(14)、電流控制電路(16)，LED(40)的陰極電壓(Vled)被反饋而控制升壓動作。保護(hù)電路(20)設(shè)置在LED端子(108)和PWM控制電路(14)之間，包括保護(hù)恒流源(22)、箝位用晶體管(24)、保護(hù)電阻(Rp)。即使LED端子(108)的電壓變高，輸入到PWM控制電路(14)的箝位用晶體管(24)的源極端子的電壓(Vfb)也被箝位到箝位電壓(Vbat－Vt)以下。
文檔編號H02M3/155GK1993877SQ20058002679
公開日2007年7月4日 申請日期2005年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月17日
發(fā)明者西野辰樹 申請人:羅姆股份有限公司