專利名稱：負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置及其攜帶式機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用直流—直流變換型電源回路，由根據(jù)所輸入的電源電壓(輸入電壓)變換的輸出電壓驅(qū)動(dòng)負(fù)載的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置及其采用該裝置的便攜式機(jī)器。
背景技術(shù)：
以往，采用產(chǎn)生與所輸入的電源電壓不同的輸出電壓的直流—直流變換型電源回路驅(qū)動(dòng)LED等負(fù)載的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置經(jīng)常使用。該負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置，如特開2001-313423號(hào)公報(bào)所述，由用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載的電源回路產(chǎn)生給定的輸出電壓、輸出電流。為此，檢測(cè)與施加在負(fù)載上的輸出電壓、流過負(fù)載的負(fù)載電流分別對(duì)應(yīng)的檢測(cè)電壓和檢測(cè)電流，反饋到電源回路的控制回路。
在該以往的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置中，檢測(cè)電壓，通過采用高電阻的分壓回路對(duì)輸出電壓分壓后進(jìn)行檢測(cè)。而檢測(cè)電流，通過與負(fù)載串聯(lián)連接的、流過負(fù)載電流的電阻的電壓降進(jìn)行檢測(cè)。該檢測(cè)電壓和檢測(cè)電流與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，根據(jù)其比較結(jié)果，將來自電源回路的輸出電壓和輸出電流控制在給定值上。
在移動(dòng)電話機(jī)等便攜式電子機(jī)器(攜帶式機(jī)器)中，為驅(qū)動(dòng)負(fù)載的負(fù)載電流，有時(shí)會(huì)根據(jù)設(shè)有該負(fù)載的電子機(jī)器在使用上的要求，在一定范圍內(nèi)增加或者減少。例如，當(dāng)負(fù)載是發(fā)光元件(發(fā)光二極管等)時(shí)，可以假設(shè)將其發(fā)光量調(diào)整到任意值的情況等。
在這種情況下，如果插入與負(fù)載串聯(lián)的負(fù)載電流檢測(cè)用電阻，隨著負(fù)載電流的增加，電流檢測(cè)用電阻形成的損耗也增加。因此，在大電流時(shí)(即，重負(fù)載時(shí))，存在包含電源回路和負(fù)載的電子機(jī)器整體的效率降低的問題。
另外，在攜帶式機(jī)器中，有時(shí)要求驅(qū)動(dòng)應(yīng)以給定恒定電流驅(qū)動(dòng)的負(fù)載和應(yīng)以給定電壓以上的電壓驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。在這種情況下，以往需要分別具備適于各個(gè)負(fù)載的電源回路。因此，包含這些電源回路和負(fù)載的電子機(jī)器所需要的空間就要變大，這也成為成本增加的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明的目的在于提供一種采用變換電源電壓后供給負(fù)載的直流—直流變換型電源回路等的電源回路，讓驅(qū)動(dòng)負(fù)載的負(fù)載電流在給定范圍內(nèi)變化，同時(shí)可以在避免負(fù)載電流的增加所帶來的損耗增大的情況下高效率驅(qū)動(dòng)負(fù)載的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置以及采用該裝置的攜帶式機(jī)器。
再有，本發(fā)明的另一目的在于提供一種采用產(chǎn)生根據(jù)電源電壓變換的輸出電壓的直流—直流變換型電源回路的電源回路，讓驅(qū)動(dòng)恒定電流負(fù)載的負(fù)載電流在給定范圍內(nèi)變化，同時(shí)將用于其它負(fù)載的輸出電壓保持在給定值以上，從而可以驅(qū)動(dòng)所要求的特定不同的多個(gè)負(fù)載的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置以及采用該裝置的攜帶式機(jī)器。
本發(fā)明之一，提供一種負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，包括電源電路，其用于向負(fù)載供給將輸入電壓變換后的輸出電壓；和恒定電流源，其與上述負(fù)載串聯(lián)連接，并流過可調(diào)整的恒定電流；上述電源電路控制上述輸出電壓，以便讓上述負(fù)載和上述恒定電流源之間的連接點(diǎn)的電壓成為恒定電壓。
本發(fā)明之二，是在本發(fā)明之一的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置中，其特征在于，上述電源電路輸入基準(zhǔn)電壓、和上述連接點(diǎn)的電壓，控制上述輸出電壓，以便讓上述連接點(diǎn)的電壓與上述基準(zhǔn)電壓相等。
本發(fā)明之三，是在本發(fā)明之二的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置中，其特征在于，上述恒定電流源包括電流可變型的恒定電流電路、與該恒定電流電路串聯(lián)連接的電流反射鏡用輸入側(cè)晶體管、和與該電流反射鏡用輸入側(cè)晶體管給予相同的控制輸入的電流反射鏡用輸出側(cè)晶體管，構(gòu)成電流反射鏡電路，在上述電流反射鏡用輸出側(cè)晶體管中流動(dòng)上述可調(diào)整的恒定電流。
本發(fā)明之四，是在本發(fā)明之三的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置中，其特征在于，上述恒定電壓是比上述電流反射鏡用輸出側(cè)晶體管的飽和電壓高的電壓。
本發(fā)明之五，是在本發(fā)明之一的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置中，其特征在于，上述負(fù)載以及上述恒定電流源有多個(gè)，在上述多個(gè)負(fù)載上分別串聯(lián)連接上述多個(gè)恒定電流源，并流過可以分別調(diào)整的恒定電流；同時(shí)控制上述給定的輸出電壓，以便讓上述多個(gè)負(fù)載和上述多個(gè)恒定電流源之間的各連接點(diǎn)的電壓中最低的電壓成為恒定電壓。
本發(fā)明之六，提供一種負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，包括電源電路，其用于向負(fù)載供給將輸入電壓變換后的輸出電壓；可變電阻裝置，其與上述負(fù)載串聯(lián)連接，由控制信號(hào)改變電阻值；和電流檢測(cè)裝置，其用于檢測(cè)流過的電流；上述電源電路，輸入第一基準(zhǔn)電壓、和來自上述電流檢測(cè)裝置的第一檢測(cè)電壓，控制上述輸出電壓，以便讓上述第一檢測(cè)電壓與上述第一基準(zhǔn)電壓相等。
本發(fā)明之七，是在本發(fā)明之六的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置中，其特征在于，上述可變電阻裝置，由上述控制信號(hào)被控制成，在對(duì)應(yīng)于上述輸出電壓的電壓在給定電壓以上時(shí)呈低電阻，隨著變化到上述給定電壓以下而電阻值增大。
本發(fā)明之八，是在本發(fā)明之七的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置中，其特征在于，具有誤差放大裝置，其輸入與上述輸出電壓對(duì)應(yīng)的第二檢測(cè)電壓和第二基準(zhǔn)電壓，輸出上述控制信號(hào)。
本發(fā)明之九，提供一種負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，包括電源電路，其用于向負(fù)載供給將輸入電壓變換后的輸出電壓；和恒定電流源，其與上述負(fù)載串聯(lián)連接；上述恒定電流源是可以調(diào)整用于流過上述負(fù)載的電流的可變電流型恒定電流源；上述電源電路，輸入基準(zhǔn)電壓、作為上述恒定電流源的電壓降的第一檢測(cè)電壓、和與上述輸出電壓對(duì)應(yīng)的第二檢測(cè)電壓，控制上述輸出電壓，以便讓上述第一檢測(cè)電壓和上述第二檢測(cè)電壓中低的一方檢測(cè)電壓與上述基準(zhǔn)電壓相等。
本發(fā)明之十，是在本發(fā)明之一～之九中任一項(xiàng)所述的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置中，其特征在于，上述電源回路，是具有線圈、開關(guān)控制向該線圈的通電的開關(guān)、在上述線圈與上述開關(guān)之間的連接點(diǎn)和輸出端子之間設(shè)置的整流元件的開關(guān)電源電路。
本發(fā)明之十一，是在本發(fā)明之十的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置中，其特征在于，上述開關(guān)電源電路進(jìn)一步包括平滑電路，其被連接在上述整流元件的輸出電壓點(diǎn)側(cè)；和控制電路，其對(duì)上述開關(guān)進(jìn)行開關(guān)控制，以便讓上述負(fù)載和上述恒定電流源之間的連接點(diǎn)的電壓與基準(zhǔn)電壓相等。
本發(fā)明之十二，提供一種攜帶式機(jī)器，其特征在于，包括由流過的電流決定動(dòng)作點(diǎn)的負(fù)載；和驅(qū)動(dòng)該負(fù)載的本發(fā)明之一～之九中任一項(xiàng)所述的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置。
本發(fā)明之十三，是在本發(fā)明之十二的的攜帶式機(jī)器中，其特征在于，上述負(fù)載是包含至少一個(gè)發(fā)光二極管的發(fā)光二極管組。


圖1表示有關(guān)本發(fā)明第一實(shí)施方式的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的構(gòu)成圖。
圖2表示發(fā)光二極管LED的電流—電壓特性圖。
圖3表示恒定電流源I1的回路構(gòu)成例的圖。
圖4表示驅(qū)動(dòng)電流Io與輸出電壓Vo1的特性圖。
圖5表示有關(guān)本發(fā)明第二實(shí)施方式的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的構(gòu)成圖。
圖6表示有關(guān)本發(fā)明第三實(shí)施例的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的構(gòu)成圖。
圖7表示驅(qū)動(dòng)電流Io與輸出電壓Vo的特性圖。
圖8表示有關(guān)本發(fā)明第四實(shí)施例的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的構(gòu)成圖。
圖中100-電源回路，10、20-負(fù)載，LED1～LED3-發(fā)光二極管，L1-線圈，C1-平滑用電容器，D1-二極管，Q1-開關(guān)，Cont-控制回路，B1、B2-基準(zhǔn)電壓源，I1、I10、I20-恒定電流源，I11-恒定電流回路，Q2～Q4-N型MOS晶體管，EA-誤差放大器，R1～R3-電阻，Vcc-輸入電源電壓，Vo、Vo1-輸出電壓，Io、Io1、Io2-驅(qū)動(dòng)電流，Vled、Vled1、Vled2-發(fā)光二極管管壓降，Vdet、Vdet1、Vdet2-檢測(cè)電壓，Vref、Vref1、Vref2-基準(zhǔn)電壓。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1表示有關(guān)本發(fā)明第一實(shí)施方式的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的構(gòu)成圖。
在圖1中，開關(guān)電源回路100是將所輸入的直流電源電壓(輸入電壓)Vcc升壓后、輸出被升壓后的直流輸出電壓Vo1的升壓型開關(guān)電源回路。
在電源電壓Vcc與地之間，線圈L1、和作為N型MOS晶體管的開關(guān)Q1串聯(lián)連接。從該串聯(lián)連接點(diǎn)A，采用整流用二極管D1和平滑用電容器C1，對(duì)串聯(lián)連接點(diǎn)A的電壓整流、平滑，作為輸出電壓Vo1輸出。此外，電壓，如沒有特別聲明，則是指對(duì)地電位。
輸出電壓Vo1點(diǎn)(P1)與地之間，外部負(fù)載10與恒定電流源I1串聯(lián)連接。外部負(fù)載10是根據(jù)流過的電流決定其應(yīng)動(dòng)作的點(diǎn)的負(fù)載。在該外部負(fù)載10中流過由恒定電流源I1設(shè)定的給定驅(qū)動(dòng)電流Io。并且在恒定電流源I1的一端P2所產(chǎn)生的電壓成為檢測(cè)電壓Vdet。
控制回路Cont，輸入檢測(cè)電壓Vdet與來自基準(zhǔn)電壓源B1的基準(zhǔn)電壓Vref，為了使檢測(cè)電壓Vdet與基準(zhǔn)電壓Vref相等、產(chǎn)生用于開關(guān)控制開關(guān)Q1的開關(guān)信號(hào)。這里，控制回路Cont的構(gòu)成包含將基準(zhǔn)電壓Vref與檢測(cè)電壓Vdet之差放大后輸出的誤差放大器Eamp、和基于該誤差放大器Eamp的輸出形成PWM信號(hào)而作為開關(guān)信號(hào)輸出的脈寬調(diào)制控制回路Pwm。
外部負(fù)載10連接在端子P1與端子P2之間。本發(fā)明也包含負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的外部負(fù)載，可以作為攜帶式機(jī)器等的電子機(jī)器構(gòu)成。這種情況下端子P1、P2也可被省略。
作為外部負(fù)載10，采用發(fā)光二極管LED1～LED3。這種發(fā)光二極管LED，例如是白色發(fā)光二極管，用于LCD(液晶顯示屏)和鍵的背光。因此，在圖1中雖然示出了3個(gè)串聯(lián)的例子，也可以是不同數(shù)目的串聯(lián)連接、并聯(lián)連接或者串并聯(lián)聯(lián)接等根據(jù)發(fā)光區(qū)域和發(fā)光量等進(jìn)行組合的各種形式。
這種發(fā)光二極管LED的電流—電壓特性如圖2所示。該特性是以白色發(fā)光二極管LED的電流If—電壓Vf的特性為例。圖2中，橫軸為用對(duì)數(shù)表示的電流If，縱軸為電壓Vf。該發(fā)光二極管LED可在寬范圍電流If(例如，20mA(圖中A點(diǎn))～1.5mA(圖中B點(diǎn))下發(fā)光。通過改變?cè)撾娏鱅f，可以根據(jù)該電流If的大小改變發(fā)光二極管LED的發(fā)光量。
當(dāng)電流If為20mA時(shí)，如圖中A點(diǎn)所示，正向電壓Vf為3.4V。但是，各種發(fā)光二極管LED的特性并不一樣，同樣的電流20mA所對(duì)應(yīng)的正向電壓Vf會(huì)在比如3.4V～4.0V的范圍內(nèi)不規(guī)則分布。這樣，一般，白色發(fā)光二極管LED的正向電壓Vf要比其它顏色的發(fā)光二極管LED高，在此，為了串聯(lián)連接3個(gè)使用，其輸出電壓Vo1必須在12.0V以上。
圖3表示恒定電流源I1的回路構(gòu)成例的圖。在圖3中，電源電壓Vcc與地之間，恒定電流回路I11和NMOS晶體管(以下簡(jiǎn)稱為N型晶體管)Q2串聯(lián)連接。該N型晶體管Q2的漏極與柵極直接連接。另外，為了流動(dòng)驅(qū)動(dòng)電流Io，設(shè)有比N型晶體管Q2具有更高驅(qū)動(dòng)能力的N型晶體管Q3。作為輸入側(cè)晶體管的N型晶體管Q2的柵極，與作為輸出側(cè)晶體管的有N型晶體管Q3的柵極連接，構(gòu)成電流反射鏡回路。
在圖3中，通過調(diào)整恒定電流回路I11的電流，將流過N型晶體管Q3的驅(qū)動(dòng)電流Io的大小設(shè)定成所期望的值。
再次返回到圖1進(jìn)行說明。恒定電流源I1，如果有在其中所使用的晶體管(圖3的N型晶體管Q3)的飽和電壓(比如約0.3V)以上的電壓，則可以恒定電流動(dòng)作。超過該飽和電壓(約0.3V)部分的電壓變?yōu)楹愣娏髟碔1內(nèi)部的不必要的損耗(即，損耗為電壓×電流)?？刂齐娫椿芈?00的輸出電壓Vo1以使恒定電流源I1的電壓降Vdet達(dá)到基準(zhǔn)電壓Vref。因此，基準(zhǔn)電壓Vref被設(shè)定為在恒定電流源I1中使用的晶體管的飽和電壓(約0.3V)多少有一些余量的電壓值。
對(duì)于這樣構(gòu)成的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)作，參照?qǐng)D4所示驅(qū)動(dòng)電流Io與輸出電壓Vo1的特性進(jìn)行說明。首先，作為負(fù)載10的發(fā)光二極管中流過的驅(qū)動(dòng)電流Io由恒定電流回路I11設(shè)定。并且開關(guān)電源回路100開始控制開關(guān)Q1的on-off切換。這樣輸出電壓Vo1逐漸增大。
其結(jié)果，使輸出電壓Vdet與基準(zhǔn)電壓Vref相等、驅(qū)動(dòng)電流Io流過作為負(fù)載10的發(fā)光二極管的LED1～LED3。這樣，發(fā)光二極管以給定發(fā)光量發(fā)光。
這時(shí)，發(fā)光二極管LED1～LED3的正向電壓Vf的特性即使無序分散，輸出電壓Vo1也只是根據(jù)該無序分散而從給定值分散，對(duì)發(fā)光二極管LED1～LED3的發(fā)光沒有特別的影響。恒定電流源I1的電壓降，即檢測(cè)電壓Vdet為一定。因此，輸出電壓Vo1變?yōu)樵跈z測(cè)電壓Vdet上增加了與此時(shí)驅(qū)動(dòng)電流Io對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管LED1～LED3的電壓降(＝3×Vf)的大小。
然后，要改變發(fā)光二極管LED1～LED3的發(fā)光量時(shí)，改變驅(qū)動(dòng)電流Io的大小。比如，如果增大驅(qū)動(dòng)電流Io，與此對(duì)應(yīng)，發(fā)光二極管LED1～LED3的發(fā)光量也增大。同時(shí)，發(fā)光二極管LED1～LED3的電壓降Vled也依據(jù)圖2的特性變大。圖4的輸出電壓Vo1的斜率遵從圖2的If-Vf特性。
因此，隨著驅(qū)動(dòng)電流Io的增加，由于發(fā)光二極管LED1～LED3的電壓降的增大，輸出電壓Vo1也根據(jù)圖4所示特性變大。但是，由于檢測(cè)電壓Vdet保持為恒定值、即使為增大發(fā)光量而增大驅(qū)動(dòng)電流，在恒定電流源I1的損耗也不會(huì)增加。因此，維持了負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的高效率。
圖5表示有關(guān)本發(fā)明第二實(shí)施方式的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的構(gòu)成圖。在圖5中，在負(fù)載10的基礎(chǔ)上，增加了其它負(fù)載20。與負(fù)載20對(duì)應(yīng)設(shè)置了恒定電流源I20。此外，附加的其它負(fù)載也可以在2個(gè)以上。
在圖5中，與與負(fù)載10串聯(lián)設(shè)置恒定電流源I10，驅(qū)動(dòng)電流Io1流過該串聯(lián)回路。恒定電流源I10的電壓降成為第一檢測(cè)電壓Vdet1。同樣與負(fù)載20串聯(lián)設(shè)置恒定電流源I20，驅(qū)動(dòng)電流Io2流過該串聯(lián)回路。恒定電流源I20的電壓降成為第二檢測(cè)電壓Vdet2。P11、P12、P21、P22是連接負(fù)載用的端子。
另外，控制回路Cont的誤差放大器Eamp具有兩個(gè)非反相輸入端子(+)和一個(gè)反相輸入端在(-)。在兩個(gè)非反相輸入端子(+)上分別輸入第一檢測(cè)電壓Vdet1和第二檢測(cè)電壓Vdet2，在反相輸入端子(-)上輸入基準(zhǔn)電壓Vref。在該誤差放大器Eamp中，選擇兩個(gè)非反相輸入端子(+)的輸入第一檢測(cè)電壓Vdet1和第二檢測(cè)電壓的Vdet2中較低一方的電壓與基準(zhǔn)電壓Vref比較。其他的構(gòu)成與圖1的第一實(shí)施方式相同。
在圖5的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置中，能夠單獨(dú)調(diào)整多個(gè)負(fù)載10、20的驅(qū)動(dòng)電流I01、I02。并且，自動(dòng)選擇恒定電流源I10、I20的電壓降Vdet1、Vdet2中較低一方的電壓、進(jìn)行電源回路100的開關(guān)控制。
確保流過多個(gè)負(fù)載10、20的驅(qū)動(dòng)電流I01、I02的恒定電流源I10、I20的恒定電流動(dòng)作。因此，即使對(duì)于多個(gè)負(fù)載，可得到與第一實(shí)施方式相同的效果。
圖6表示有關(guān)本發(fā)明第三實(shí)施例的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的構(gòu)成圖。在圖6中，開關(guān)電源回路100與圖1的相同。
在第三實(shí)施例的圖6中，在輸出電壓Vo和地之間，以給定恒定電流驅(qū)動(dòng)的第一外部負(fù)載(以下稱為第一負(fù)載)10、可通過控制信號(hào)改變電阻值的作為可變電阻裝置的N型晶體管Q2、作為電流檢測(cè)裝置的電阻R1串聯(lián)連接。第一負(fù)載10是由流過的流決定動(dòng)作點(diǎn)的負(fù)載，在第一負(fù)載10中流過設(shè)定的給定驅(qū)動(dòng)電流Io。并且，電阻R1的電壓降成為第一檢測(cè)電壓Vdet1。
在控制回路Cont上，輸入第一檢測(cè)電壓Vdet1和來自基準(zhǔn)電壓源B1的第一基準(zhǔn)電壓Vref1。
第一負(fù)載10與圖1的負(fù)載10相同。另外，輸出電壓Vo點(diǎn)與地之間，連接以給定電壓V1以上的電壓驅(qū)動(dòng)的第二外部負(fù)載(以下稱為第二負(fù)載)20。
為了檢測(cè)該輸出電壓Vo，設(shè)置通過電阻R2和電阻R3的電阻分壓電路，其分壓電壓成為第二檢測(cè)電壓Vdet2。誤差放大器EA，在非反相輸入端子(+)上輸入第二檢測(cè)電壓Vdet2，在反相輸入端子(-)上輸入來自基準(zhǔn)電壓源B2的電壓Vref2。在誤差放大器EA，對(duì)這些第二檢測(cè)電壓Vdet2和第二基準(zhǔn)電壓Vref2進(jìn)行比較，將與其差值對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)施加到N型晶體管Q2的柵極上。
為了以所給定電壓V1以上的電壓驅(qū)動(dòng)第二負(fù)載20，第二基準(zhǔn)電壓Vref2被設(shè)定成由電阻R2、R3對(duì)給定電壓V1分壓后的電壓(＝V1×R3/(R2+R3))。因此，當(dāng)輸出電壓Vo比給定電壓V1高時(shí)，N型晶體管Q2被控制成開關(guān)接通狀態(tài)，其電阻值極小。即，成為短路狀態(tài)(低電阻值)。另一方面，輸出電壓Vo比給定電壓V1低時(shí)，N型晶體管Q2的電阻值增大。這樣，N型晶體管Q2可以作為通過控制信號(hào)改變電阻值的可變電阻裝置發(fā)揮作用。
對(duì)于這樣所構(gòu)成的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)作，參照?qǐng)D7所示驅(qū)動(dòng)電流Io與輸出電壓Vo的特性進(jìn)行說明。該負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置，如圖7所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流Io在所定電流Io1以下時(shí)，輸出電壓Vo保持為給定電壓V1。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流Io大于給定電流Io1時(shí)，輸出電壓Vo隨著驅(qū)動(dòng)電流Io的增加而增大。
首先，設(shè)定與作為在第一負(fù)載10的發(fā)光二極管中流過的驅(qū)動(dòng)電流Io對(duì)應(yīng)的第一基準(zhǔn)電壓Vref1(Vref1＝Io×R1)。假定此時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流Io被設(shè)定為比給定電流Io1大的值。
為了使第一檢測(cè)電壓Vdet1與第一基準(zhǔn)電壓Vref1相等，開關(guān)電源回路100開始開關(guān)Q1的開關(guān)控制。這樣，輸出電壓Vo逐漸上升。
輸出電壓Vo比給定電壓V1小的期間，第二檢測(cè)電壓Vdet2比第二基準(zhǔn)電壓Vref2小。所以，N型晶體管Q2不成為導(dǎo)通狀態(tài)，成高電阻狀態(tài)。因此，由于驅(qū)動(dòng)電流Io幾乎不能流動(dòng)，第一檢測(cè)電壓Vdet1比第一基準(zhǔn)電壓Vref1小，輸出電壓Vo逐漸上升。
隨著輸出電壓Vo的增長(zhǎng)，其結(jié)果，第一檢測(cè)電壓Vdet1與第一基準(zhǔn)電壓Vref1相等。在該狀態(tài)下，預(yù)定的驅(qū)動(dòng)電流Io流過作為負(fù)載10的發(fā)光二極管LED1～LED3。這樣，發(fā)光二極管以給定發(fā)光量發(fā)光。
這時(shí)，發(fā)光二極管LED1～LED3的特性即使是無序分散，輸出電壓Vo也只是對(duì)應(yīng)于其無序分散而從給定值分散，對(duì)發(fā)光二極管LED1～LED3的發(fā)光沒有特別影響。因此，輸出電壓Vo，成為在與第一基準(zhǔn)電壓Vref1相等的第一檢測(cè)電壓Vdet1的基礎(chǔ)上，增加了在該時(shí)刻的驅(qū)動(dòng)電流Io所對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管LED1～LED3的電壓降Vled(＝3×Vf)的大小。
這時(shí)的輸出電壓Vo比給定電壓V1大。因此，對(duì)輸出電壓Vo分壓的第二檢測(cè)電壓Vdet2，也比第二基準(zhǔn)電壓Vref2大。這樣，利用誤差放大器EA的控制信號(hào)，N型晶體管Q2變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。該電阻值是極小的值，N型晶體管Q2也可以說是短路狀態(tài)。
然后，發(fā)光二極管LED1～LED3的發(fā)光量朝增大的方向改變時(shí)，通過增大第一基準(zhǔn)電壓Vref1而增大驅(qū)動(dòng)電流Io。如果增大驅(qū)動(dòng)電流Io，與其對(duì)應(yīng)，發(fā)光二極管LED1～LED3的發(fā)光量也增多。同時(shí)，發(fā)光二極管LED1～LED3的電壓降Vled依據(jù)圖2的特性增大。圖7的輸出電壓Vo的斜率遵從圖2的If-Vf特定。
因此，由于隨驅(qū)動(dòng)電流Io的增大，發(fā)光二極管LED1～LED3的電壓降Vled變大，輸出電壓Vo將按圖7所示特性變大。
反之，發(fā)光二極管LED1～LED3的發(fā)光量要變小時(shí)，通過減小第一基準(zhǔn)電壓Vref1，減小驅(qū)動(dòng)電流Io。如果驅(qū)動(dòng)電流Io減小，與此對(duì)應(yīng)，發(fā)光二極管LED1～LED3的發(fā)光量也變小。同時(shí)，發(fā)光二極管LED1～LED3的電壓降Vled也依據(jù)圖2所示的特性變小。
這時(shí)驅(qū)動(dòng)電流Io設(shè)定為比恒定電流Io1小的值，發(fā)光二極管LED1～LED3的電壓降Vled變小。這樣，輸出電壓Vo比給定電壓V1低。
但是，這時(shí)，第二檢測(cè)電壓Vdet2變?yōu)榕c第二基準(zhǔn)電壓Vref2相等或者比其低。因此，通過來自誤差放大器EA的N型晶體管Q2的控制信號(hào)，N型晶體管Q2的電阻值Rs增加。
通過該N型晶體管Q2的電阻值Rs的增加，驅(qū)動(dòng)電流Io減小，第一檢測(cè)電壓Vdet1減小。電源回路100按照使第一基準(zhǔn)電壓Vref1與第一檢測(cè)電壓Vdet1相等那樣動(dòng)作。因此，輸出電壓Vo只上升了電壓降Io×Rs，即為驅(qū)動(dòng)電流Io和N型晶體管Q2的電阻值Rs之積。
其結(jié)果，驅(qū)動(dòng)電流Io被設(shè)定為比給定電流Io1小的情況下，N型晶體管Q2作為可變電阻裝置發(fā)揮作用，輸出電壓Vo維持在給定電壓V1。
在N型晶體管Q2中，雖然產(chǎn)生其電壓降Io×Rs量的損耗，但向第二負(fù)載20供給給定電壓V1以上的輸出電壓Vo。
圖8表示有關(guān)本發(fā)明第4實(shí)施例的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置的構(gòu)成示圖。在圖8中，刪除了在圖6中作為可變電阻裝置的N型晶體管Q2、對(duì)其控制的誤差放大器EA、和基準(zhǔn)電壓源B2?？刂苹芈稢ont的誤差放大器Eamp為3輸入型。
在誤差放大器Eamp的第一非反相輸入端子(+)上輸入第一檢測(cè)電壓Vdet1，在第二非反相輸入端子(+)上輸入第二檢測(cè)電壓Vdet2。在誤差放大器Eamp的反相輸入端子(-)上輸入第一基準(zhǔn)電壓Vref1。
該誤差放大器Eamp，自動(dòng)選擇出輸入到第一和第二非反相輸入端子(+)的第一和第二檢測(cè)電壓Vdet1、Vdet2中較低一方的檢測(cè)電壓，將其低的一方的檢測(cè)電壓與第一基準(zhǔn)電壓Vref1作比較。
另外，在圖8中，作為驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)裝置，設(shè)置電流值可變型的恒定電流源I1，以代替圖6的電阻R1。該恒定電流源I1使用如圖3所示的恒定電流源。這里，為了使恒定電流源I1的電壓降的第一基準(zhǔn)電壓Vdet1變?yōu)榈谝换鶞?zhǔn)電壓Vref1，控制電源回路的輸出電壓Vo。因此，第一基準(zhǔn)電壓Vref1被設(shè)定為在恒定電流源I1中使用的晶體管的飽和電壓(約0.3V)多少有一些余量的電壓值。
另一方面，當(dāng)輸出電壓Vo與V1相等時(shí)，按照第二檢測(cè)電壓Vdet2與第一基準(zhǔn)電壓Vref1大致相等來設(shè)定電阻R2、R3的分壓比。即，V1×R3/(R2+R3)＝Vref1。
圖8的其他構(gòu)成與圖6的第三實(shí)施例相同。
在圖8的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置中，自動(dòng)選擇恒定電流源I1電壓降的第一檢測(cè)電壓Vdet1、和對(duì)輸出電壓Vo分壓后的第二檢測(cè)電壓Vdet2中較低一方的電壓，進(jìn)行電源回路100的開關(guān)控制。
在圖8的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置中，也可以獲得與圖6第三實(shí)施例相同的輸出特性。即，參照?qǐng)D7所示的驅(qū)動(dòng)電流Io和輸出電壓Vo的特性，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流Io比給定電流Io1小時(shí)，輸出電壓Vo維持在給定電壓V1。另外，如果驅(qū)動(dòng)電流Io超過給定電流Io1時(shí)，輸出電壓Vo隨著驅(qū)動(dòng)電流Io的增大而增大。
可以采用圖5的恒定電流源I1代替圖6的作為電流檢測(cè)裝置的電阻R1。這種情況下，恒定電流源I1的電流設(shè)定值為可變，第一基準(zhǔn)電壓Vref1為固定值即可。
(發(fā)明的效果)根據(jù)本發(fā)明，采用直流—直流變換型電源回路，變換輸入電壓而獲得輸出電壓，同時(shí)在由流過的電流決定動(dòng)作點(diǎn)的負(fù)載、例如發(fā)光二極管組上串聯(lián)連接可調(diào)整電流值的恒定電流源。這樣，可以在負(fù)載上穩(wěn)定流過在負(fù)載側(cè)所要求的電流。
再有，按照使恒定電流源的電壓降變?yōu)榕c設(shè)定成能使該恒定電流源穩(wěn)定動(dòng)作的電壓值的基準(zhǔn)電壓相等那樣，控制直流—直流變換型電源回路的輸出電壓。因此，作為負(fù)載的發(fā)光二極管組即使存在特性上無序分散，也可以自動(dòng)調(diào)整直流—直流變換型電源回路的輸出電壓，以便流過預(yù)定的發(fā)光量所需要的電流。
當(dāng)恒定電流源的電壓降，按照可以維持設(shè)定的電流值而與基準(zhǔn)電壓相等那樣，自動(dòng)進(jìn)行控制。這樣，流過作為負(fù)載的發(fā)光二極管組的電流即使增大的情況下，也可以不會(huì)象用電阻進(jìn)行電壓檢測(cè)那樣增加損耗。因此，由于負(fù)載電流的增加所伴隨的損耗實(shí)際上沒有增加，可以在寬負(fù)載電流范圍高效驅(qū)動(dòng)負(fù)載。
另外，直流—直流變換型電源回路，由于是開關(guān)控制對(duì)線圈的通電而將電源電壓變換成輸出電壓的開關(guān)電源回路，變換效率高，并且可以輸出所需要的高電壓。
另外，這對(duì)作為負(fù)載的發(fā)光二極管組，相應(yīng)設(shè)置可變電流型恒定電流源，并且按照這些恒定電流源的電壓降中較低的電壓，控制直—直流變換型電源回路。這樣，在作為負(fù)載的發(fā)光二極管組的每一個(gè)中可以穩(wěn)定流過給定的恒定電流。
另外，依據(jù)本發(fā)明，采用產(chǎn)生根據(jù)電源電壓變換成的輸出電壓的直流—直流變換型電流回路等電源回路，可以在給定范圍內(nèi)改變驅(qū)動(dòng)恒定電流負(fù)載的負(fù)載電流，同時(shí)對(duì)于其它負(fù)載將輸出電壓保持在給定值以上，可以驅(qū)動(dòng)所要求的特性不同的多個(gè)負(fù)載。
再有，即使由于調(diào)整恒定電流源的設(shè)定電流值，而使得輸出電壓要降低到給定電壓以下時(shí)，也可以控制使得輸出電壓保持在給定電壓，可以為驅(qū)動(dòng)其他負(fù)載而輸出所需要的給定電壓。
權(quán)利要求
1.一種負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，包括電源電路，其用于向負(fù)載供給將輸入電壓變換后的輸出電壓；和恒定電流源，其與所述負(fù)載串聯(lián)連接，并流過可調(diào)整的恒定電流；所述電源電路控制所述輸出電壓，以便讓所述負(fù)載和所述恒定電流源之間的連接點(diǎn)的電壓成為恒定電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述電源電路輸入基準(zhǔn)電壓、和所述連接點(diǎn)的電壓，控制所述輸出電壓，以便讓所述連接點(diǎn)的電壓與所述基準(zhǔn)電壓相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述恒定電流源包括電流可變型的恒定電流電路、與該恒定電流電路串聯(lián)連接的電流反射鏡用輸入側(cè)晶體管、和與該電流反射鏡用輸入側(cè)晶體管給予相同的控制輸入的電流反射鏡用輸出側(cè)晶體管，構(gòu)成電流反射鏡電路，在所述電流反射鏡用輸出側(cè)晶體管中流動(dòng)所述可調(diào)整的恒定電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述恒定電壓是比所述電流反射鏡用輸出側(cè)晶體管的飽和電壓高的電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述負(fù)載以及所述恒定電流源有多個(gè)，在所述多個(gè)負(fù)載上分別串聯(lián)連接所述多個(gè)恒定電流源，并流過可以分別調(diào)整的恒定電流；同時(shí)控制所述給定的輸出電壓，以便讓所述多個(gè)負(fù)載和所述多個(gè)恒定電流源之間的各連接點(diǎn)的電壓中最低的電壓成為恒定電壓。
6.一種負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，包括電源電路，其用于向負(fù)載供給將輸入電壓變換后的輸出電壓；可變電阻裝置，其與所述負(fù)載串聯(lián)連接，由控制信號(hào)改變電阻值；和電流檢測(cè)裝置，其用于檢測(cè)流過的電流；所述電源電路，輸入第一基準(zhǔn)電壓、和來自所述電流檢測(cè)裝置的第一檢測(cè)電壓，控制所述輸出電壓，以便讓所述第一檢測(cè)電壓與所述第一基準(zhǔn)電壓相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述可變電阻裝置，由所述控制信號(hào)被控制成，在對(duì)應(yīng)于所述輸出電壓的電壓在給定電壓以上時(shí)呈低電阻，隨著變化到所述給定電壓以下而電阻值增大。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，具有誤差放大裝置，其輸入與所述輸出電壓對(duì)應(yīng)的第二檢測(cè)電壓和第二基準(zhǔn)電壓，輸出所述控制信號(hào)。
9.一種負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，包括電源電路，其用于向負(fù)載供給將輸入電壓變換后的輸出電壓；和恒定電流源，其與所述負(fù)載串聯(lián)連接；所述恒定電流源是可以調(diào)整用于流過所述負(fù)載的電流的可變電流型恒定電流源；所述電源電路，輸入基準(zhǔn)電壓、作為所述恒定電流源的電壓降的第一檢測(cè)電壓、和與所述輸出電壓對(duì)應(yīng)的第二檢測(cè)電壓，控制所述輸出電壓，以便讓所述第一檢測(cè)電壓和所述第二檢測(cè)電壓中低的一方檢測(cè)電壓與所述基準(zhǔn)電壓相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述電源回路，是具有線圈、開關(guān)控制向該線圈的通電的開關(guān)、在所述線圈與所述開關(guān)之間的連接點(diǎn)和輸出端子之間設(shè)置的整流元件的開關(guān)電源電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述開關(guān)電源電路進(jìn)一步包括平滑電路，其被連接在所述整流元件的輸出電壓點(diǎn)側(cè)；和控制電路，其對(duì)所述開關(guān)進(jìn)行開關(guān)控制，以便讓所述負(fù)載和所述恒定電流源之間的連接點(diǎn)的電壓與基準(zhǔn)電壓相等。
12.一種攜帶式機(jī)器，其特征在于，包括由流過的電流決定動(dòng)作點(diǎn)的負(fù)載；和驅(qū)動(dòng)該負(fù)載的權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的攜帶式機(jī)器，其特征在于，所述負(fù)載是包含至少一個(gè)發(fā)光二極管的發(fā)光二極管組。
全文摘要
提供一種負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置，采用直流—直流變換型的電源回路，在直流—直流變換型的電源回路(100)的輸出電壓(Vo1)點(diǎn)與地之間，串聯(lián)連接LED等的負(fù)載(10)與恒定電流源(I1)。該直流—直流變換型的電源回路，可調(diào)整恒定電流源的電流(Io)，控制輸出電壓，以使得基準(zhǔn)電壓(Vref)與恒定電流源電壓降的檢測(cè)電壓(Vdet)相等。這樣，可以在給定范圍改變驅(qū)動(dòng)負(fù)載的負(fù)載電流，并且在避免隨著負(fù)載電流的增加引起的損耗增大的情況下可以高效驅(qū)動(dòng)負(fù)載。
文檔編號(hào)H05B33/08GK1578095SQ20041006217
公開日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2004年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月7日
發(fā)明者村上禎一 申請(qǐng)人:羅姆股份有限公司