專(zhuān)利名稱(chēng)：電源、發(fā)光控制裝置和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用電荷泵電路的電源，并涉及具有這種電源的發(fā)光 控制裝置和顯示裝置。具體而言，本發(fā)明涉及用于提高這些裝置的電 功率效率的技術(shù)。
背景技術(shù)：
圖6是示出了傳統(tǒng)電荷泵電路的電路圖。圖6所示電荷泵電路根 據(jù)時(shí)鐘信號(hào)(未示出)周期性地接通和斷開(kāi)多個(gè)電荷傳送開(kāi)關(guān)101到 104，從而對(duì)電荷存儲(chǔ)電容器105進(jìn)行充電和放電，以從輸入電壓Vi 中產(chǎn)生所需的輸出電壓Vo (2Vi)。
現(xiàn)在具體描述上述的正升壓操作。輸出電壓Vo是以如下方式產(chǎn) 生的。首先，在充電時(shí)段中，開(kāi)關(guān)101和102保持接通，而開(kāi)關(guān)103 和104保持?jǐn)嚅_(kāi)。通過(guò)這種開(kāi)關(guān)操作，將輸入電壓Vi施加至電容器 105的一端(點(diǎn)A)，并將接地電壓GND施加至電容器105的另一端 (點(diǎn)B)。由此對(duì)電容器105充電，直到電容器105兩端的電勢(shì)差基本 上等于輸入電壓Vi為止。
在完成對(duì)電容器105的充電之后，在泵浦時(shí)段中，開(kāi)關(guān)101和102 保持?jǐn)嚅_(kāi)，開(kāi)關(guān)103和104保持接通。通過(guò)這種開(kāi)關(guān)操作，將點(diǎn)B處 的電壓從接地電壓GND升高到輸入電壓Vi。這里，由于先前執(zhí)行的 充電，電容器105兩端的電勢(shì)差基本上等于輸入電壓Vi，當(dāng)點(diǎn)B處的 電勢(shì)升高到輸入電壓Vi時(shí)，點(diǎn)A處的電勢(shì)升高到2Vi (輸入電壓Vi 加上充電電壓Vi)。這里，點(diǎn)A經(jīng)由開(kāi)關(guān)104和輸出電容器106與接 地節(jié)點(diǎn)連接，從而對(duì)輸出電容器106充電，直到輸出電容器106兩端 的電勢(shì)差基本上等于2Vi為止。
這樣，電荷泵電路100通過(guò)上述交替的充電和泵浦時(shí)段進(jìn)行操作， 以周期性地接通和斷開(kāi)開(kāi)關(guān)101至104，由此提取通過(guò)將輸入電壓Vi
正升壓2倍而得到的正升壓電壓2Vi，作為輸出電壓Vo。
作為與電荷泵電路相關(guān)的另一種傳統(tǒng)技術(shù)，例如在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中， 本發(fā)明的申請(qǐng)人公開(kāi)并提出了一種電荷泵電路，其基于對(duì)輸出電壓的 檢測(cè)結(jié)果來(lái)改變時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
專(zhuān)利文獻(xiàn)l: JP-A2002-27209
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題
的確，對(duì)于上述傳統(tǒng)電荷泵電路100，通過(guò)對(duì)輸入電壓Vi進(jìn)行正 升壓，可以產(chǎn)生所需的輸出電壓Vo (2Vi)。
此外，在上述傳統(tǒng)電荷泵電路中，操作頻率fm(時(shí)鐘信號(hào)的頻率) 與電功率效率n (輸出功率與輸入功率之比)之間的關(guān)系以及操作頻 率fm與輸出電壓Vo之間的關(guān)系根據(jù)負(fù)載的大小、由此也根據(jù)饋送至 負(fù)載的輸出電流Io的大小而變化(見(jiàn)圖7A和7B)。
具體而言，在負(fù)載較輕的情況下，即，輸出電流Io較低時(shí)，隨著 操作頻率fin增大，電荷泵電路的電功率效率ri在給定頻率開(kāi)始降低(見(jiàn) 圖7A中的菱形標(biāo)記)。電功率效率ri的降低可歸因于電荷泵電路以過(guò) 高速度進(jìn)行操作這一事實(shí)。
與上述內(nèi)容不同，在負(fù)載較重的情況下，即，輸出電流Io較高時(shí)， 隨著操作頻率fin減小，電荷泵電路的電功率效率ri在給定頻率開(kāi)始降 低(見(jiàn)圖7A中的方形標(biāo)記)。此外，當(dāng)操作頻率fin變得過(guò)低時(shí)，輸 出電壓Vo和電功率效率ri都降低(見(jiàn)圖7B中的方形標(biāo)記)。電功率效 率ri和輸出電壓Vo的降低可歸因于電荷泵電路無(wú)法將電壓提升到所需 電壓。
在上述傳統(tǒng)電荷泵電路中，因?yàn)樽顑?yōu)先考慮防止輸出電壓Vo的 降低，所以選擇相當(dāng)高的恒定操作頻率(例如，400到1000kHz)。因 此，當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，傳統(tǒng)電荷泵電路以過(guò)高速度進(jìn)行操作，導(dǎo)致電功 率效率ri的降低。
本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)論負(fù)載大小如何均能達(dá)到高電功率效 率的電源，并提供一種具有此類(lèi)電源的發(fā)光控制裝置和顯示裝置。
解決問(wèn)題的手段
為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面， 一種電源包括電荷泵 電路，用于根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)，周期性地接通和斷開(kāi)多個(gè)電荷傳送開(kāi)關(guān)， 從而對(duì)電荷存儲(chǔ)電容器進(jìn)行充電和放電，并從輸入電壓產(chǎn)生所需輸出 電壓，以將產(chǎn)生的輸出電壓提供給負(fù)載。這里，時(shí)鐘信號(hào)的頻率根據(jù) 流經(jīng)負(fù)載的電流而變化(第一配置)。
在第一配置的電源中，當(dāng)流經(jīng)負(fù)載的電流增大時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)的頻 率可以增大；而當(dāng)流經(jīng)負(fù)載的電流減小時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)的頻率可以減小 (第二配置)。
在第一和第二配置的任一電源中，可以由輸出電流檢測(cè)電路檢測(cè) 流經(jīng)負(fù)載的電流，所述輸出電流檢測(cè)電路用于檢測(cè)與輸出電流相對(duì)應(yīng) 的電流(第三配置)。
在第三配置的電源中，輸出電流檢測(cè)電路可以包括晶體管，用 于提取與輸出電流相對(duì)應(yīng)的電流；感測(cè)電阻器，與輸出電流相對(duì)應(yīng)的 電流流經(jīng)該感測(cè)電阻器；以及比較器，其輸出電平根據(jù)感測(cè)電阻器兩
端的電勢(shì)差而變化(第四配置)。
在第四配置的電源中，輸出電流檢測(cè)電路可以檢測(cè)輸出電流是否 高于預(yù)定閾值，在輸出電流高于預(yù)定閾值時(shí)可以將時(shí)鐘信號(hào)的頻率設(shè) 定在第一頻率，而在輸出電流低于預(yù)定閾值時(shí)可以將時(shí)鐘信號(hào)的頻率 設(shè)定在低于第一頻率的第二頻率(第五配置)。
在第一配置的電源中，可以通過(guò)監(jiān)控用于控制負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電流的 預(yù)定控制信號(hào)，監(jiān)控流經(jīng)負(fù)載的電流(第六配置)。
第六配置的電源還可以包括驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生負(fù)載 的驅(qū)動(dòng)電流；以及數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于從對(duì)提供給負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行
設(shè)定的數(shù)字控制信號(hào)中，產(chǎn)生適合控制驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路的模擬控制 信號(hào)。這里，用于監(jiān)控流經(jīng)負(fù)載的電流的控制信號(hào)可以是所述數(shù)字控 制信號(hào)(第七配置)。在第七配置的電源中，如果基于控制信號(hào)的所需驅(qū)動(dòng)電流高于預(yù) 定閾值，則可以將時(shí)鐘信號(hào)的頻率設(shè)定在第一頻率，如果所需驅(qū)動(dòng)電 流低于預(yù)定閾值，則可以將時(shí)鐘信號(hào)的頻率設(shè)定在低于第一頻率的第 二頻率(第八配置)。
第一到第八配置的任一電源還可以包括振蕩電路，用于產(chǎn)生具 有預(yù)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)；以及變頻電路，用于改變時(shí)鐘信號(hào)的頻率。 這里，電荷泵電路的時(shí)鐘信號(hào)的頻率可以由變頻電路改變(第九配置)。
第一到第八配置的任一電源還可以包括振蕩電路，用于產(chǎn)生具 有預(yù)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)。這里，電荷泵電路的時(shí)鐘信號(hào)的頻率可以由 振蕩電路改變(第十配置)。
根據(jù)本發(fā)明另一方面， 一種發(fā)光控制裝置包括電源，用于向用 作負(fù)載的光源提供電能；以及控制器，用于基于預(yù)定控制信號(hào)，改變 光源的驅(qū)動(dòng)電流。這里，上述向負(fù)載提供電能的電源是第一到第十配 置的任一電源(第十一配置)。
根據(jù)本發(fā)明另一方面， 一種顯示裝置包括顯示板；光源，用于 照射顯示板；以及控制器，用于控制光源發(fā)光。這里，用于控制光源 發(fā)光的控制器是第十一配置的發(fā)光控制裝置(第十二配置)。
本發(fā)明的有益效果
采用本發(fā)明可以提供一種無(wú)論負(fù)載大小如何均能達(dá)到高電功率效 率的電源，并提供一種具有此類(lèi)電源的發(fā)光控制裝置和顯示裝置。
圖1是示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的、具有LED驅(qū)動(dòng)器的液晶顯示
裝置的框圖2是示出了驅(qū)動(dòng)器電路53的配置示例的框圖3是示出了時(shí)鐘信號(hào)cl和c2的示例的脈沖波形圖4是示出了輸出電流Io與電流效率ri之間的關(guān)系的圖5是示出了本發(fā)明第二實(shí)施例的、具有LED驅(qū)動(dòng)器的液晶顯示
裝置的框圖6是示出了傳統(tǒng)電荷泵電路的示例的電路圖7A是示出了操作頻率fm與電功率效率T)之間的關(guān)系的圖；以
及
圖7B是示出了操作頻率fm與輸出電壓Vo之間的關(guān)系的圖。 附圖標(biāo)記列表
1微型計(jì)算機(jī)
2LCD驅(qū)動(dòng)器
3LCD板
4LED光源(背光)
5LED驅(qū)動(dòng)器
51振蕩電路
52變頻電路
53驅(qū)動(dòng)器電路
531定時(shí)產(chǎn)生器
532和533緩沖器
54電荷泵電路
55驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路
56數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(DAC)
57輸出電流檢測(cè)電路
Ql至U Q4電荷傳送晶體管
Cl電荷存儲(chǔ)電容器
C2輸出電容器
Q5鏡像電流產(chǎn)生晶體管
INV反相器
Rs感測(cè)電阻器
CMP比較器
LED發(fā)光二極管
具體實(shí)施例方式
圖1是示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的、具有LED(發(fā)光二極管)驅(qū) 動(dòng)器的液晶顯示裝置的框圖。
如圖1所示，本實(shí)施例的液晶顯示裝置包括微型計(jì)算機(jī)1、 LCD (液晶顯示器)驅(qū)動(dòng)器2、 LCD板3、 LED光源4和LED驅(qū)動(dòng)器5。
微型計(jì)算機(jī)1用作整體控制整個(gè)裝置的裝置，并用作從接收自媒 體再現(xiàn)裝置等(未示出)的視頻信號(hào)中分離并產(chǎn)生對(duì)LCD板3中的 RGB像素進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)信號(hào)DATA、以及對(duì)LCD板3的屏幕顯示 進(jìn)行同步的幀同步信號(hào)(用于幀的水平方向上的同步的水平同步信號(hào) HS和用于幀的垂直方向上的同步的垂直同步信號(hào)VS)的裝置。
LCD驅(qū)動(dòng)器2包括源極控制部和柵極控制部(均未示出)，并用 作基于來(lái)自微型計(jì)算機(jī)l的數(shù)據(jù)信號(hào)DATA和幀同步信號(hào)(水平同步 信號(hào)HS和垂直同步信號(hào)VS)而分別產(chǎn)生針對(duì)LCD板3的源極信號(hào) 和柵極信號(hào)、并將這些信號(hào)饋送至LCD板3的裝置。
LCD板3具有遍及其上的、分別沿垂直方向和水平方向放置的多 根源極信號(hào)線和柵極信號(hào)線，并通過(guò)導(dǎo)通和截止與液晶像素相對(duì)應(yīng)的 有源元件(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)來(lái)驅(qū)動(dòng)這些信號(hào)線相交處放置的液晶像素 (因此，LCD板3是有源矩陣型)。
LCD驅(qū)動(dòng)器2和LCD板3的配置可以與上述配置不同；它們可 以是簡(jiǎn)單矩陣型。
LED光源4用作對(duì)LCD板3提供背光的裝置，并包括發(fā)出白色 光的發(fā)光二極管LED (—般而言，是包括紅、綠和藍(lán)色發(fā)光二極管的 一組發(fā)光二極管)。雖然圖1中未示出，但是在LCD板3和LED光源 4之間設(shè)置有對(duì)LED光源4產(chǎn)生的白色光進(jìn)行引導(dǎo)的裝置，以使白色 光均勻照射整個(gè)LCD板3。
LED驅(qū)動(dòng)器5用作LED光源4的發(fā)光控制(亮度調(diào)整、白平衡 調(diào)整和其他調(diào)整)裝置。本實(shí)施例的LED驅(qū)動(dòng)器5包括振蕩電路51、 變頻電路52、驅(qū)動(dòng)器電路53、電荷泵電路54、驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路55、 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路56 (以下稱(chēng)作"DAC (數(shù)模轉(zhuǎn)換器)56")和輸出電流 檢測(cè)電路57。
振蕩電路51用作產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)"a"的裝置。
變頻電路52用作基于輸出電流檢測(cè)電路57的檢測(cè)結(jié)果對(duì)時(shí)鐘信 號(hào)"a"執(zhí)行PFM(脈沖頻率調(diào)制)以產(chǎn)生具有頻率fm的時(shí)鐘信號(hào)"b"。
驅(qū)動(dòng)器電路53用作產(chǎn)生在電荷泵電路54的切換控制中使用的時(shí) 鐘信號(hào)cl和c2的裝置。如圖2所示，驅(qū)動(dòng)器電路53包括定時(shí)產(chǎn)生 器531，用于從時(shí)鐘信號(hào)b中產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)cl和c2;以及緩沖器532 和533，用于給予時(shí)鐘信號(hào)cl和c2電流饋送能力然后將它們輸出。 在定時(shí)產(chǎn)生器531中，如圖3所示，調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)cl和c2的定時(shí)， 以使電荷泵電路54中的電荷傳送開(kāi)關(guān)在預(yù)定時(shí)段中同時(shí)保持?jǐn)嚅_(kāi)。
電荷泵電路54用作如下裝置根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)cl和c2，周期性地 接通和斷開(kāi)多個(gè)電荷傳送開(kāi)關(guān)(p溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管Ql、 Q3和Q4 以及n溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2)，從而對(duì)電荷存儲(chǔ)電容器Cl進(jìn)行充電 和放電，以從輸入電壓Vi產(chǎn)生所需的輸出電壓Vo (2Vi)并將該電壓 饋送至負(fù)載(發(fā)光二極管LED)。輸出電容器C2連接在輸出節(jié)點(diǎn)(即， 從中將輸出電壓Vo輸出的節(jié)點(diǎn))與接地節(jié)點(diǎn)之間?？梢允褂弥T如鋰 離子電池等次級(jí)電池，或者可以使用從商用配送的交流電壓產(chǎn)生直流 電壓的AC-DC變換器，作為產(chǎn)生輸入電壓Vi的直流電壓源。
因此，在本實(shí)施例的LED驅(qū)動(dòng)器5中，振蕩電路51、變頻電路 52、驅(qū)動(dòng)器電路53和電荷泵電路54 —并構(gòu)成向用作負(fù)載的LED光源 4提供電能的裝置(電源)。
驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路55用作如下裝置(可變電流源)基于從DAC 56輸入的模擬控制信號(hào)，產(chǎn)生發(fā)光二極管LED的驅(qū)動(dòng)電流。
DAC 56用作如下裝置從對(duì)饋送至發(fā)光二極管LED的驅(qū)動(dòng)電流 進(jìn)行設(shè)定的數(shù)字控制信號(hào)CTL中，產(chǎn)生適合控制驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路 55的模擬控制信號(hào)，并將該模擬控制信號(hào)饋送至驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路 55。DAC 56也用作臨時(shí)保持輸入其中的數(shù)字控制信號(hào)CTL的寄存器。
因此，在本實(shí)施例的LED驅(qū)動(dòng)器5中，驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路55和 DAC 56 —并構(gòu)成用于基于數(shù)字控制信號(hào)CTL來(lái)控制LED光源4的驅(qū) 動(dòng)電流的裝置。采用這種具有驅(qū)動(dòng)電流控制裝置的配置，可以基于數(shù) 字控制信號(hào)CTL對(duì)LED光源4進(jìn)行發(fā)光控制(亮度調(diào)整、白平衡調(diào) 整和其他調(diào)整)。
輸出電流檢測(cè)電路57用作檢測(cè)至發(fā)光二極管LED的輸出電流Io (在本實(shí)施例中，檢測(cè)電流值隨輸出電流Io而變化的基準(zhǔn)電流Im) 的裝置，并包括n溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q5、感測(cè)電阻器Rs和比較器 CMP。
現(xiàn)在，更詳細(xì)地描述先前所述的電荷泵電路54的配置和操作。
在電荷泵電路54中，晶體管Q1的源極與輸入節(jié)點(diǎn)(即，輸入電 壓Vi所輸入到的節(jié)點(diǎn))(以下稱(chēng)作"輸入電壓輸入端子")連接。晶體 管Q1的漏極與電容器C1的一端(點(diǎn)A)連接。晶體管Q1的柵極經(jīng) 由反相器INV與驅(qū)動(dòng)器電路53的第一輸出端子連接；時(shí)鐘信號(hào)cl被 反相并饋送至該柵極。從上述內(nèi)容可以理解，晶體管Ql用作導(dǎo)通和 切斷輸入電壓輸入端子與電容器Cl的所述一端(點(diǎn)A)之間的連接 路徑的開(kāi)關(guān)裝置。
晶體管Q2的漏極與電容器Cl的另一端(點(diǎn)B)連接。晶體管 Q2的源極與接地節(jié)點(diǎn)連接。晶體管Q2的柵極與驅(qū)動(dòng)器電路53的第 一輸出端子連接，以接收時(shí)鐘信號(hào)cl。從上述內(nèi)容可以理解，晶體管 Q2用作導(dǎo)通和切斷接地節(jié)點(diǎn)與電容器C1的所述另一端(點(diǎn)B)之間 的連接路徑的開(kāi)關(guān)裝置。
晶體管Q3的源極與輸入電壓輸入端子連接。晶體管Q3的漏極與 電容器Cl的另一端(點(diǎn)B)連接。晶體管Q3的柵極與驅(qū)動(dòng)器電路 53的第二輸出端子連接，以接收時(shí)鐘信號(hào)c2。從上述內(nèi)容可以理解， 晶體管Q3用作導(dǎo)通和切斷輸入電壓輸入端子與電容器C1的所述另一 端(點(diǎn)B)之間的連接路徑的開(kāi)關(guān)裝置。
晶體管Q4的源極與電容器C1的一端(點(diǎn)A)連接。晶體管Q4 的漏極與從中將輸出電壓Vo輸出的輸出節(jié)點(diǎn)(以下稱(chēng)作"輸出電壓 輸出端子")連接。晶體管Q4的柵極與驅(qū)動(dòng)器電路53的第二輸出端 子連接，以接收時(shí)鐘信號(hào)c2。從上述內(nèi)容可以理解，晶體管Q4用作 導(dǎo)通和切斷輸出電壓輸出端子與電容器Cl的所述一端(點(diǎn)A)之間 的連接路徑的開(kāi)關(guān)裝置。
具體描述上述配置的電荷泵電路54的正升壓操作。輸出電壓Vo 是以如下方式產(chǎn)生的。首先，在充電時(shí)段中，晶體管Q1和Q2保持導(dǎo)
通，晶體管Q3和Q4保持截止(即，時(shí)鐘信號(hào)cl和c2保持為高)。
通過(guò)這種開(kāi)關(guān)操作，將輸入電壓Vi施加至電容器Cl的一端(點(diǎn)A);
將接地電壓GND施加至電容器C1的另一端(點(diǎn)B)。由此，對(duì)電容 器Cl充電，直到電容器Cl兩端的電勢(shì)差基本上等于輸入電壓Vi為 止。
在完成對(duì)電容器Cl的充電之后，在泵浦時(shí)段中，晶體管Ql和 Q2保持截止，晶體管Q3和Q4保持導(dǎo)通(即，時(shí)鐘信號(hào)cl和c2保 持為低)。通過(guò)這種開(kāi)關(guān)操作，將點(diǎn)B的電壓從接地電壓GND升高到 輸入電壓Vi。這里，由于先前執(zhí)行的充電，電容器C1兩端的電勢(shì)差 基本上等于輸入電壓Vi，當(dāng)點(diǎn)B處的電勢(shì)升高到輸入電壓Vi時(shí)，點(diǎn) A處的電勢(shì)升高到2Vi (輸入電壓Vi加上充電電壓Vi)。這里，點(diǎn)A 經(jīng)由晶體管Q4和輸出電容器C2與接地節(jié)點(diǎn)連接，從而對(duì)輸出電容器 C2充電，直到輸出電容器C2兩端的電勢(shì)差基本上等于2Vi為止。
如上所述，電荷泵電路54通過(guò)上述充電和泵浦時(shí)段交替進(jìn)行操 作，以周期性導(dǎo)通和截止晶體管Q1到Q4，從而提取通過(guò)將輸入電壓 Vi正升壓2倍而得到的正升壓電壓2Vi作為輸出電壓Vo。
現(xiàn)在詳細(xì)描述輸出電流檢測(cè)電路57的配置以及變頻電路52基于 輸出電流檢測(cè)電路57的檢測(cè)結(jié)果的操作。
在輸出電流檢測(cè)電路57中，晶體管Q5的源極與晶體管C1的一 端(點(diǎn)A)連接。晶體管Q5的漏極經(jīng)由感測(cè)電阻器Rs與輸出電壓輸 出端子連接。晶體管Q5的柵極與驅(qū)動(dòng)器電路53的第二輸出端子連接， 以接收時(shí)鐘信號(hào)c2。從上述內(nèi)容可以理解，晶體管Q5用作與晶體管 Q4同步導(dǎo)通和截止、以從電容器C1的一端(點(diǎn)A)提取基準(zhǔn)電流Im 的開(kāi)關(guān)裝置。晶體管Q5設(shè)計(jì)為具有的柵極面積是晶體管Q4的柵極面 積的1/N(例如，1/10000)。因此，基準(zhǔn)電流Im是輸出電流Io的1/N。 這樣檢測(cè)基準(zhǔn)電流Im消除了在至負(fù)載的電流路徑中放置感測(cè)電阻器 的需要，從而有助于防止電能損失。
比較器CMP的非反相輸入端子(+ )與感測(cè)電阻器Rs的一端(晶 體管Q5偵lj)連接。比較器CMP的反相輸入端子(-)與感測(cè)電阻器 Rs的另一端(輸出電壓輸出端子側(cè))連接。比較器CMP的輸出端子
與變頻電路52的控制端子連接。因此，比較器CMP根據(jù)感測(cè)電阻器 Rs兩端的電勢(shì)差(對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)電流Im，并由此對(duì)應(yīng)于輸出電流Io) 是否大于預(yù)定閾值，移動(dòng)其輸出電平。
艮口，本實(shí)施例的輸出電流檢測(cè)電路57用于檢測(cè)輸出電流l0是否 高于預(yù)定閾值電流Ith。
基于輸出電流檢測(cè)電路57的檢測(cè)結(jié)果，本實(shí)施例的變頻電路52 在輸出電流Io高于預(yù)定閾值電流Ith時(shí)將時(shí)鐘信號(hào)b的頻率fm(從而 將時(shí)鐘信號(hào)cl和c2的頻率fm、由此將電荷泵電路54的操作頻率fm) 設(shè)定在第一頻率fml;相反，當(dāng)輸出電流Io低于預(yù)定閾值電流Ith時(shí)， 變頻電路52將時(shí)鐘信號(hào)b的頻率fm設(shè)定在低于第一頻率fml的第二 頻率fm2 (見(jiàn)圖4)。即，在本實(shí)施例的變頻電路52中，當(dāng)負(fù)載較輕 時(shí)，改變時(shí)鐘信號(hào)b的頻率fm，以降低電荷泵電路54的操作頻率fm; 相反，當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，改變時(shí)鐘信號(hào)b的頻率fm，以提高電荷泵電路 54的操作頻率fm。
不同于電荷泵電路54的操作頻率固定的傳統(tǒng)配置，對(duì)于這種采用 輸出電流反饋的配置，可以避免輕負(fù)載時(shí)的過(guò)度高速操作和重負(fù)載時(shí) 升壓性能的降低。這有助于增強(qiáng)電功率效率ri，而與負(fù)載大小無(wú)關(guān)。
對(duì)于這種配置，變頻電路52設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器電路53的前一級(jí)中， 這不僅可以改進(jìn)電荷泵電路54的電功率效率，還可以降低驅(qū)動(dòng)器電路 53的功耗。這有助于降低整個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器5的功耗。
考慮電荷泵電路54的操作頻率fm與電功率效率T!之間的關(guān)系(如 圖7A所示)以及電荷泵電路54的操作頻率fin與輸出電壓Vo之間的 關(guān)系(如圖7B所示)，適當(dāng)設(shè)定上述閾值電流Ith、第一和第二頻率 finl禾口 fm2。
參照?qǐng)D5，將描述作為本發(fā)明第二實(shí)施例的具有LED驅(qū)動(dòng)器的液 晶顯示裝置。
圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的具有LED驅(qū)動(dòng)器的液晶顯 示裝置的框圖。
本實(shí)施例的液晶顯示裝置具有與第一實(shí)施例基本上相同的配置。 因此，用共同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)第一實(shí)施例中也存在的部分，并不再重 復(fù)對(duì)這些部分的詳細(xì)描述。因此，以下描述著重關(guān)注本實(shí)施例獨(dú)有的 特征。
如圖5所示，在本實(shí)施例的LED驅(qū)動(dòng)器5中，省略了上述輸出電 流檢測(cè)電路57;取而代之地，變頻電路52使用用于改變發(fā)光二極管 LED的驅(qū)動(dòng)電流的數(shù)字控制信號(hào)CTL，以使時(shí)鐘信號(hào)b的頻率fin基 于數(shù)字控制信號(hào)CTL而變化。
具體而言，基于數(shù)字控制信號(hào)CTL，本實(shí)施例的變頻電路52在 發(fā)光二極管LED所需的驅(qū)動(dòng)電流(由此，輸出電流Io)高于預(yù)定閾 值電流Ith時(shí)，將時(shí)鐘信號(hào)b的頻率fm (從而將時(shí)鐘信號(hào)cl和c2的 頻率fm、由此將電荷泵電路54的操作頻率fm)設(shè)定在第一頻率finl; 相反，當(dāng)所需的驅(qū)動(dòng)電流低于預(yù)定閾值電流Ith時(shí)，變頻電路52將時(shí) 鐘信號(hào)b的頻率fm設(shè)定在低于第一頻率fml的第二頻率fm2(見(jiàn)圖4)。 即，在本實(shí)施例的變頻電路52中，如第一實(shí)施例中一樣，當(dāng)負(fù)載較輕 時(shí)，改變時(shí)鐘信號(hào)b的頻率fm，以降低電荷泵電路54的操作頻率； 相反，當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，改變時(shí)鐘信號(hào)b的頻率fm，以提高電荷泵電路 54的操作頻率。
相比于第一實(shí)施例，對(duì)于這種采用寄存器設(shè)定的配置，可以在無(wú) 需輸出電流檢測(cè)電路57的情況下，避免輕負(fù)載時(shí)的過(guò)度高速操作和重 負(fù)載時(shí)升壓性能的降低。因此，可以采用更簡(jiǎn)單的配置來(lái)得到與第一 實(shí)施例相同的有益效果。
雖然上述實(shí)施例針對(duì)的是將本發(fā)明應(yīng)用于液晶顯示裝置中結(jié)合的 LED驅(qū)動(dòng)器的電源的情況，但是這并不是要限制本發(fā)明的應(yīng)用。本發(fā) 明可以廣泛應(yīng)用于通常具有電荷泵電路的電源中。
在不背離本發(fā)明范圍的前提下，可以存在多種修改和變化。
雖然上述實(shí)施例針對(duì)的是將變頻電路52用作控制時(shí)鐘信號(hào)cl和 c2的頻率fm(由此，電荷泵電路54的操作頻率fm)的情況，但是本 發(fā)明不限于這種配置。例如，可以用單相時(shí)鐘信號(hào)控制電荷泵電路54; 可以省略變頻電路52，并提供可以自由改變振蕩頻率的振蕩電路51， 以使振蕩電路52的振蕩頻率基于輸出電流Io的檢測(cè)結(jié)果或基于從裝 置外部饋入的控制信號(hào)CTL而變化。
雖然第一實(shí)施例針對(duì)的是將比較器CMP用作輸出電流檢測(cè)電路
57的一個(gè)組件的情況，本發(fā)明不限于這種配置。可以提供對(duì)感測(cè)電阻 器Rs兩端的電壓進(jìn)行放大的放大器來(lái)取代比較器CMP，以使電荷泵 電路54的操作頻率fm基于放大輸出而變化。
雖然上述實(shí)施例針對(duì)的是使用將電壓正升壓兩倍的電荷泵電路 54的情況，但是本發(fā)明不限于這種配置。任何電荷泵電路，無(wú)論是正 升壓型還是負(fù)升壓型，或者升壓倍數(shù)為多少，只要能夠根據(jù)時(shí)鐘信號(hào) 周期性地接通和斷開(kāi)電荷傳送開(kāi)關(guān)、從而對(duì)電荷存儲(chǔ)電容器進(jìn)行充電 和放電以從輸入電壓產(chǎn)生所需電壓，就可以使用。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明的技術(shù)在提高具有電荷泵電路的電源的電功率效率方面十 分有用，并適合用在例如以電池為電源的便攜式裝置中。
權(quán)利要求
1.一種電源，包括電荷泵電路，用于根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)，周期性地接通和斷開(kāi)多個(gè)電荷傳送開(kāi)關(guān)，從而對(duì)電荷存儲(chǔ)電容器進(jìn)行充電和放電，并從輸入電壓產(chǎn)生所需輸出電壓，以將產(chǎn)生的輸出電壓提供給負(fù)載，其中所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率根據(jù)流經(jīng)所述負(fù)載的電流而變化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電源，其中當(dāng)流經(jīng)所述負(fù)載的電流增大時(shí)，所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率增大； 而當(dāng)流經(jīng)所述負(fù)載的電流減小時(shí)，所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率減小。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其中由輸出電流檢測(cè)電路檢測(cè)流經(jīng)所述負(fù)載的電流，所述輸出電 流檢測(cè)電路用于檢測(cè)與所述輸出電流相對(duì)應(yīng)的電流。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源， 其中所述輸出電流檢測(cè)電路包括晶體管，用于提取與所述輸出電流相對(duì)應(yīng)的電流； 感測(cè)電阻器，與所述輸出電流相對(duì)應(yīng)的電流流經(jīng)該感測(cè)電阻器；以及比較器，其輸出電平根據(jù)所述感測(cè)電阻器兩端的電勢(shì)差而變化。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源，其中所述輸出電流檢測(cè)電路檢測(cè)所述輸出電流是否高于預(yù)定閾 值，在所述輸出電流高于所述預(yù)定閾值時(shí)將所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率設(shè)定 在第一頻率，而在所述輸出電流低于所述預(yù)定閾值時(shí)將所述時(shí)鐘信號(hào) 的頻率設(shè)定在低于第一頻率的第二頻率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其中通過(guò)監(jiān)控用于控制所述負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電流的預(yù)定控制信號(hào)，監(jiān) 控流經(jīng)所述負(fù)載的電流。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源，還包括 驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生所述負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電流；以及 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于從對(duì)提供給所述負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行設(shè)定的數(shù) 字控制信號(hào)中，產(chǎn)生適合控制所述驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生電路的模擬控制信號(hào)，其中所述用于監(jiān)控流經(jīng)所述負(fù)載的電流的控制信號(hào)是所述數(shù)字控 制信號(hào)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源，其中如果基于所述控制信號(hào)的所需驅(qū)動(dòng)電流高于預(yù)定閾值，則將 所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率設(shè)定在第一頻率，如果所需驅(qū)動(dòng)電流低于所述預(yù) 定閾值，則將所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率設(shè)定在低于第一頻率的第二頻率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1到8任一項(xiàng)所述的電源，還包括 振蕩電路，用于產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)；以及 變頻電路，用于改變所述時(shí)鐘信號(hào)的頻率， 其中所述電荷泵電路的時(shí)鐘信號(hào)的頻率由變頻電路改變。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1到8任一項(xiàng)所述的電源，還包括振蕩電路， 用于產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的時(shí)鐘信號(hào)，其中所述電荷泵電路的時(shí)鐘信號(hào)的頻率由振蕩電路改變。
11. 一種發(fā)光控制裝置，包括電源，用于向用作負(fù)載的光源提供電能；以及 控制器，用于基于預(yù)定控制信號(hào)，改變所述光源的驅(qū)動(dòng)電流， 其中用于向所述負(fù)載提供電能的裝置是權(quán)利要求1到8任一項(xiàng)所 述的電源。
12. —種顯示裝置，包括 顯示板；光源，用于照射所述顯示板；以及 控制器，用于控制所述光源發(fā)光；其中用于控制所述光源發(fā)光的裝置是權(quán)利要求11所述的發(fā)光控 制裝置。
全文摘要
本發(fā)明的電源包括電荷泵電路(54)，用于根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)(c1和c2)，周期性地接通和斷開(kāi)多個(gè)電荷傳送開(kāi)關(guān)(Q1到Q4)，從而對(duì)電荷存儲(chǔ)電容器(C1)進(jìn)行充電和放電，并從輸入電壓(Vi)產(chǎn)生所需輸出電壓(Vo)，以將產(chǎn)生的輸出電壓(Vo)提供給負(fù)載(LED)輸出電流檢測(cè)電路57，用于檢測(cè)至負(fù)載的輸出電流Io(圖1中基準(zhǔn)電流(Im))；以及基于輸出電流(Io)的檢測(cè)結(jié)果來(lái)改變時(shí)鐘信號(hào)(c1和c2)的頻率的裝置(圖1中變頻電路52)。采用這種配置，無(wú)論負(fù)載大小如何，均可以獲得高的電功率效率。
文檔編號(hào)H02M3/07GK101356717SQ20078000140
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2007年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月17日
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