專利名稱：開關(guān)調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器(switching regulator)，用于供給恒定電流以驅(qū)動發(fā)光二極管(下文稱為“LED”)。
背景技術(shù)：
在采用LED作為光源的各種便攜裝置例如便攜電話中，要求將供給到LED的電流控制在恒定數(shù)值，從而使LED的發(fā)光量、亮度、或色度保持恒定。使用升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器作為用于控制LED驅(qū)動電流的電源，從而向上述負載供給穩(wěn)定和恒定的電流。
驅(qū)動LED所需的開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備產(chǎn)生提供用戶需要的LED的發(fā)光量、亮度、或色度所要求的恒定電流。在大多數(shù)便攜裝置中，該恒定電流是固定的。即使在這些電流改變時，僅僅改變精細調(diào)整中所需的電流。通常，示例性地，在用于驅(qū)動作為便攜電話等的LCD面板顯示背光的LED的開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備中，LCD驅(qū)動電流設(shè)置為能夠獲得顯示操作所需的足夠發(fā)光量的電流，且這些電流設(shè)置為固定數(shù)值。
在開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備中，由圖2的檢測電路5確定用于驅(qū)動LED的恒定電流。在正常情況下，檢測電路5由電阻元件組成，且通過改變該電阻元件的電阻值設(shè)置該恒定電流。為了如上所述地將LED的發(fā)光量設(shè)置為恒定的，檢測電路5的阻抗(電阻值)可連接成為預(yù)定阻抗。
此外，開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備的驅(qū)動電流ILED與檢測電路5的電阻值RLED可由以下等式表述ILED＝VREF/RLED這種情況下，ILED為供給到負載6的電流，對應(yīng)于用于驅(qū)動該LED的恒定電流。VREF為SWR控制電路4中提供的參考電壓電路的輸出電壓值。另外，電阻值RLED為檢測電路5的阻抗(電阻值)。按以下方式操作開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備，使得由流過檢測電路5的阻抗的電流(＝ILED)所產(chǎn)生的電壓差等于SWR控制電路4中提供的參考電壓電路的參考電壓值VREF。換而言之，通過驅(qū)動信號導(dǎo)通/截止開關(guān)晶體管，使負載電流穩(wěn)定為上述電流ILED，其中該驅(qū)動信號的占空比由響應(yīng)于負載電流的反饋信號決定。
圖3為示出了傳統(tǒng)開關(guān)調(diào)節(jié)器的SWR控制電路4的方框圖。SWR控制電路4包括輸入端子11、參考電壓電路19、誤差放大電路13、三角波振蕩電路14、比較器15、以及緩沖電路16。輸入端子11用于從檢測電路5輸入反饋信號。參考電壓電路19輸出參考電壓。誤差放大電路13放大參考電壓和反饋信號之間的電壓差。三角波振蕩電路14輸出三角波信號。比較器15將三角波信號與從誤差放大電路13輸出的信號比較，以產(chǎn)生輸出信號。緩沖電路16將比較器15的輸出信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動信號，這使得可以驅(qū)動電源轉(zhuǎn)換電路3內(nèi)提供的開關(guān)晶體管Q1。
SWR控制電路4以這樣的方式控制開關(guān)晶體管Q1，使得反饋信號等于參考電壓。參考電壓電路的輸出為預(yù)定的恒定電壓電平，因此流過負載6的電流基于檢測電路5和SWR控制電路4中提供的參考電壓電路19的電壓而被控制為恒定電流。
最近，由于越來越多的便攜裝置需要多個LED，連接單個阻抗的檢測電路5或其他這種技術(shù)不足以將LED的發(fā)光量設(shè)為恒定，因此需要一種具有與多個發(fā)光量輸出相對應(yīng)的多個阻抗的檢測電路。
圖4為示出了用于驅(qū)動LED的傳統(tǒng)升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備的方框圖，其對應(yīng)于多個發(fā)光量輸出(例如，見JP-A-2004-194448)。當(dāng)需要兩個輸出電平時，對應(yīng)于多個發(fā)光量輸出的檢測電路7包括例如第一電阻元件和第二電阻元件以及開關(guān)晶體管，其中該第一和第二電阻元件彼此并聯(lián)。開關(guān)晶體管使用從端子8輸入的控制信號控制切換輸出電平。類似地，當(dāng)需要兩個或更多電平的輸出時，必要時檢測電路7可另外提供電阻元件和開關(guān)晶體管。
然而，對于構(gòu)成對應(yīng)于多個發(fā)光量輸出的用于驅(qū)動LED的開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備的情形，需要用于設(shè)置發(fā)光量的電阻元件與由開關(guān)控制信號控制的開關(guān)晶體管。結(jié)果，電源設(shè)備所需的元件的總數(shù)增加，伴隨的是其安裝面積的增大，這阻礙了成本降低與面積節(jié)約效應(yīng)(即，高密度安裝效應(yīng))。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目標是提供一種開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備，其能夠?qū)崿F(xiàn)多個發(fā)光量輸出而不增加其結(jié)構(gòu)元件的總數(shù)，其中這種結(jié)構(gòu)元件總數(shù)的增加會阻礙需要多個發(fā)光量輸出的各類便攜裝置中的成本降低與面積節(jié)約效應(yīng)。
為了實現(xiàn)上述目標，根據(jù)本發(fā)明一個方面的開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備配備有開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換電路；電流檢測電路，用于響應(yīng)于負載電流而產(chǎn)生反饋信號；以及SWR控制電路，用于驅(qū)動該功率轉(zhuǎn)換電路。在開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備中，SWR控制電路設(shè)有控制信號輸入端子和參考電壓電路，該參考電壓電路能夠基于輸入到該控制信號輸入端子的控制信號而輸出多個參考電壓。
根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備，參考電壓電路通過輸入到該控制信號輸入端子的控制信號切換該多個參考電壓，從而輸出切換的參考電壓。其結(jié)果為，可以在需要多個發(fā)光量的便攜裝置內(nèi)提供能夠輸出多個發(fā)光量的具有單一電阻器的開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備，而無需在檢測電路中提供例如電阻器和開關(guān)晶體管的多個外部元件。因此可以實現(xiàn)低成本和面積節(jié)約。


附圖中圖1為示出了根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)調(diào)節(jié)器的SWR控制電路的方框圖；圖2為示出了升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備的方框圖；圖3為示出了傳統(tǒng)開關(guān)調(diào)節(jié)器的SWR控制電路的方框圖；以及圖4為示出了對應(yīng)于多個發(fā)光量輸出的傳統(tǒng)升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備的方框圖。
具體實施例方式
圖2的方框圖示出了升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備。該升壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備包括電池功率輸入端子1、功率轉(zhuǎn)換電路3、用于控制功率轉(zhuǎn)換電路3的SWR控制電路4、以及負載電流檢測電路5。功率轉(zhuǎn)換電路3將電池的電功率轉(zhuǎn)換為能夠驅(qū)動負載6(即，LED)的電功率。
扼流線圈(choke coil)L1的一端連接到輸入端子1，而開關(guān)晶體管Q1和整流肖特基二極管D1連接到扼流線圈L1的另一端。此外，整流肖特基二極管D1的陰極連接到輸出端子2a和平滑電容器C1。檢測電路5連接于另一個輸出端子2b和作為該電路參考電勢點的地之間。檢測電路5檢測流過負載6的負載電流，從而響應(yīng)于檢測到的負載電流而產(chǎn)生反饋信號。用于驅(qū)動功率轉(zhuǎn)換電路3的SWR控制電路4連接到輸出端子2b。
接著描述圖2所示的開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備的操作。SWR控制電路4通過驅(qū)動信號導(dǎo)通/截止開關(guān)晶體管Q1，其中該驅(qū)動信號的占空比對應(yīng)于來自檢測電路5的反饋信號。應(yīng)該注意，上述反饋信號并不具有與正常開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備內(nèi)的輸出電壓相對應(yīng)的信號量，而是具有與作為負載電流的輸出電流相對應(yīng)的信號量。結(jié)果，開關(guān)晶體管Q1基于其占空比對應(yīng)于負載電流的驅(qū)動信號而執(zhí)行導(dǎo)通/截止操作，這導(dǎo)致該負載電流的穩(wěn)定。
對于負載電流低于穩(wěn)定電流的情形，平滑電容器C1的端子之間的電壓被升壓，從而增大該負載電流。另一方面，對于負載電流高于穩(wěn)定電流的情形，平滑電容器C1的電荷被負載電流消耗，從而降低平滑電容器C1端子兩側(cè)的電壓，由此導(dǎo)致該負載電流降低。
圖1的方框圖示出了本發(fā)明的開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備的SWR控制電路4。圖1的方框圖所示的SWR控制電路4包括端子11、參考電壓電路12、誤差放大電路13、三角波振蕩電路14、比較器15、緩沖電路16以及控制信號輸入端子18。端子11用于輸入反饋信號，該反饋信號對應(yīng)于檢測電路5檢測到的且流過負載6的負載電流。參考電壓電路12輸出參考電壓。誤差放大電路13放大參考電壓和反饋信號之間的電壓差。三角波振蕩電路14輸出三角波信號。比較器15將三角波信號與從誤差放大電路13輸出的信號比較，從而產(chǎn)生輸出信號。緩沖電路16將比較器15的輸出信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動信號，通過該驅(qū)動信號可以驅(qū)動功率轉(zhuǎn)換電路3中提供的開關(guān)晶體管Q1。控制信號輸入端子18用于輸入來自外部源的控制信號。在SWR控制電路4中，參考電壓電路12具有基于輸入到控制信號輸入端子18的控制信號而輸出多個參考電壓的功能。
在配備了前述SWR控制電路4的用于驅(qū)動LED的開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備中，僅使用一個電阻元件構(gòu)造該檢測電路，可以實現(xiàn)傳統(tǒng)開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備尚無法實現(xiàn)的多個發(fā)光量輸出。
接著將通過示例詳細地描述本發(fā)明中實現(xiàn)多個發(fā)光量輸出的方法。例如，假設(shè)參考電壓電路12的參考電壓可設(shè)置為0.5V和1.0V?？梢曰谳斎氲娇刂菩盘栞斎攵俗?8的控制信號設(shè)置該參考電壓。例如，假設(shè)當(dāng)輸入低電平的控制信號時將參考電壓設(shè)置為0.5V，而當(dāng)輸入高電平的控制信號時將參考電壓設(shè)置為1.0V。還假設(shè)將電阻值為5歐姆的電阻器連接到檢測電路5。將被連接到檢測電路5的電阻元件為單一電阻元件，因此無需多個電阻元件或開關(guān)晶體管。
以如下方式操作上述開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備，使得由流過檢測電路5的電阻器的電流(＝ILED)產(chǎn)生的電壓差變?yōu)榈扔趨⒖茧妷弘娐?2的參考電壓VREF，且驅(qū)動信號導(dǎo)通/截止開關(guān)晶體管Q1，其中該驅(qū)動信號具有的占空比對應(yīng)于響應(yīng)于負載電流而產(chǎn)生的反饋信號，導(dǎo)致將負載電流穩(wěn)定為電流ILED。
根據(jù)參考電壓VREF和檢測電路5中提供的電阻器的電阻值，該負載電流ILED可由以下等式表述ILED＝VREF/RLED對于控制信號輸入端子18的輸入為低電平的情形，參考電壓VREF設(shè)置為0.5V，因此100mA的恒定電流流過構(gòu)成負載6的LED。此外，對于控制信號輸入端子18的輸入為高電平的情形，參考電壓VREF設(shè)置為1.0V，因此200mA的恒定電流流過構(gòu)成負載6的LED。由于LED的發(fā)光量與流過該LED的電流成正比，因此控制信號輸入端子18的輸入設(shè)置為高電平，使得該LED可發(fā)射亮光。
如前所述，通過控制控制信號輸入端子18的輸入，可以實現(xiàn)需要不同發(fā)光量的LED開啟模式，例如正常的LED開啟和閃爍發(fā)光(flashemission)LED開啟。上述的閃爍發(fā)光LED開啟模式是這樣一種模式，其中LED以閃爍方式發(fā)光，發(fā)光的亮度高于正常的LED開啟模式。
在本實施方案中，LED亮度設(shè)置為兩級。然而，通過允許將參考電壓電路12的參考電壓設(shè)置為多個級別，則可以使開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備對應(yīng)于多級的LED亮度，而不增加檢測電路5的結(jié)構(gòu)元件的數(shù)目。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)調(diào)節(jié)器控制電路，包括反饋信號端子，用于將響應(yīng)于流過負載的電流所產(chǎn)生的反饋信號輸入到該反饋信號端子；參考電壓電路，用于輸出多個參考電壓；誤差放大電路，用于將所述反饋信號和參考電壓輸入到該誤差放大電路以放大其間差值；三角波振蕩電路，用于振蕩產(chǎn)生三角波；以及比較器，用于比較所述誤差放大電路的輸出信號與所述三角波以輸出開關(guān)信號，其中所述參考電壓電路包括基于控制信號切換所述多個參考電壓以輸出切換的參考電壓的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器控制電路，進一步包括用于從外部源輸入所述控制信號的端子。
3.一種開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備，包括電源輸入端子，用于將電源的電功率輸入到該電源輸入端子；開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換電路，用于將所述電功率轉(zhuǎn)換為能夠驅(qū)動負載的電功率；負載，由所述功率轉(zhuǎn)換電路的電功率驅(qū)動；電流檢測電路，用于響應(yīng)于流過所述負載的電流產(chǎn)生反饋信號；以及根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器控制電路，用于響應(yīng)于所述反饋信號驅(qū)動所述功率轉(zhuǎn)換電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備，其中所述負載包括LED；以及供給到所述LED的電流被切換以改變亮度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備，其中所述發(fā)光二極管通過至少在發(fā)光二極管正常發(fā)光條件和發(fā)光二極管閃爍發(fā)光條件之間切換而發(fā)光。
全文摘要
本發(fā)明的目標是提供一種開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備，其能夠?qū)崿F(xiàn)多個發(fā)光輸出而不增加其結(jié)構(gòu)元件的總數(shù)，其中這種結(jié)構(gòu)元件總數(shù)的增加會阻礙需要多個發(fā)光量輸出的各類便攜裝置中的成本降低與面積節(jié)約效應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備包括開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換電路；電流檢測電路，用于響應(yīng)于負載電流而產(chǎn)生反饋信號；以及SWR控制電路，用于驅(qū)動該功率轉(zhuǎn)換電路。在該開關(guān)調(diào)節(jié)器電源設(shè)備中，SWR控制電路設(shè)有控制信號輸入端子和參考電壓電路，該參考電壓電路能夠基于輸入到該控制信號輸入端子的控制信號而輸出多個參考電壓。
文檔編號H02M3/155GK101039066SQ200710005109
公開日2007年9月19日 申請日期2007年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月9日
發(fā)明者和氣宏樹 申請人:精工電子有限公司