CN101075785A - 电源电路设备及提供有该设备的电子装置 - Google Patents

Abstract

提供了电源电路设备及含有该设备的电子装置，其中提供了和电阻器R1并行排列的电阻器R2，其产生指示到负载7的输出电流的值的反馈信号，并且，在控制电路设备6中，电压改变电路68改变被施加到差错放大器64的反相输入端子的参考电势。因此，当DC电源1的电功率降低时，通过改变被施加到差错放大器64的参考电势和检测到负载7的输出电流的值的电阻器的电阻，可以减小电阻器的电功率消耗并且因此延长DC电源的使用寿命。

Description

电源电路设备及提供有该设备的电子装置

技术领域

本发明涉及升压或降压(set up or set down)从直流(DC)电源提供的输入电压以便将输入电压提供给负载的电源电路设备，并且涉及提供有这样的电源电路设备的电子装置。

背景技术

近年来，在耐用性、发光效率、和节省空间等表现优秀的发光二极管(白光LED)已经被作为合并在(incorporated in)诸如蜂窝电话、PDA(个人数字助理)、和数码相机的便携式电子装置中的液晶显示设备(LCD)的照明光源(背景光或前景光)之一使用。白光LED的亮度随着通过它的电流量的增加而增加。然而，白光LED需要大约4V的相对高的正向电压(forwardvoltage)，并且这些白光LED的正向电压变化很大。

多个白光LED典型地被用作诸如液晶显示设备的背景光的照明光源。用作照明光源的多个白光LED串行连接以便在它们的亮度上获得一致性(uniformity)。因此，需要比从内置在便携式电子装置中的电池提供的DC电压更高的DC(直流-电流)电压来驱动作为照明光源的白光LED。

另外，通信技术的发展使通信装置的小型化成为可能，随着通信装置的小型化，视频分发(distribution)到便携式电子装置变得很流行(popular)。这些可以接收视频的便携式电子装置中的一些合并有例如数字调谐器。然而，为了驱动数字调谐器，需要30V到40V的电压作为电压电源。因此，具有这种能力的便携式电子装置也需要比从内置在其中的电池提供的DC电压更高的DC电压。

因为这个原因，上面描述的便携式电子装置使用升压(stepping-up)斩波调节器(chopper regulator)作为升压电源电路设备，来升压从例如内置在其中的锂离子电池提供的DC电压。此外，在其中通常采用一种升压斩波调节器驱动方法，在该方法中，为了使作为液晶显示设备的照明光源的白光LED的亮度一致，白光LED被串行连接来在其中通过相同的电流。

图12示出了作为升压斩波调节器的这样的电源电路设备的配置。在图12中示出的电源电路设备提供有诸如锂离子电池的DC(直流)电源1、与DC电源1并行连接的输入电容器2、具有一端连接到在输入电容器2和DC电源1的正极端子(提供有电压侧)之间的节点的线圈3、其阳极连接到线圈3的另一端的二极管4，该二极管4作为整流(rectifying)元件、连接到二极管4的阴极的输出电容器5，以及控制电路设备60，该控制电路设备60被形成为安装在单一的封装中的IC、并且通过在线圈3中存储能量或者从线圈3中释放能量来执行升压操作。DC电源1、输入电容器2、以及输出电容器5的、与所提供的电压相反的侧(这些侧在DC电源1的负极侧)接地。

负载7的一端连接到二极管4的阴极，以便将由本电源电路设备升压的电压施加到负载7。具有一接地端的电阻器R1在它的另一端连接到负载7的另一端。控制电路设备60的反馈信号输入端子FB连接到负载7和电阻器R1连接在一起所在的节点。控制电路设备60具有连接到DC电源1的被提供电压侧的输入电压输入端子Vi，连接到在线圈3和二极管4之间的节点以便控制通过线圈3的电流量的控制端子Vsw，以及接地的接地端子GND。

控制电路设备60包括：输出切换(switching)晶体管Tr1(功率晶体管Tr1)，其形成为具有连接到控制端子Vsw的集电极和连接到接地端子GND的发射极的NPN晶体管；恒定电压电路61，其将从DC电源1通过输入电压输入端子Vi提供的DC电压转换为要被施加到在控制电路设备60中提供的不同块上的恒定DC电压；和控制电路620，其改变要被馈送到(be fed to)功率晶体管Tr1的基极的电压。控制电路620包括：产生参考电势Vref的参考电压电路63；在其非反相(non-inverting)输入端子接收通过反馈信号输入端子FB馈送的反馈信号、并且在其反相(inverting)输入端子接收从参考电压电路63获得的参考电势(potential)Vref的差错放大器64；输出作为用于产生PWM信号的参考波形的振荡信号的振荡电路65；在其反相输入端子接收来自差错放大器64的输出、并且在其非反相输入端子接收从振荡电路65输出的振荡信号的PWM比较器66；以及基于来自PWM比较器66的输出通过向功率晶体管Tr1的基极提供信号以导通/截止功率晶体管Tr1的驱动电路67。

在提供有如上述配置的这样的控制电路设备60的电源电路设备中，当功率晶体管Tr1被驱动电路67导通时，来自DC电源1的电流通过线圈3，从而能量被存储在线圈3中。当功率晶体管Tr1被驱动电路67截止时，存储在线圈3中的能量被释放，从而在线圈3中出现反电动势(backelectromotive force)。

在线圈3中出现的反电动势被加到从DC电源1提供的输入电压，并且通过二极管4给输出电容器5充电。也就是说，在线圈3的连接到二极管4的那侧出现的电压被二极管4和输出电容器5平滑化(smoothed)。通过重复上述的操作，升压操作被执行，导致出现跨越输出电容器5的输出电压。这个输出电压使输出电流流经负载7。在白光LED作为负载7被使用的情况下，输出电流流经白光LED，从而使白光LED发光。

作为流经负载7的输出电流也流经电阻器R1的结果，通过将这个输出电流的电流值乘以电阻器R1的电阻获得的电压被作为反馈信号输入到控制电路设备60的反馈信号输入端子FB，然后被馈送到差错放大器64的非反相输入端子。在差错放大器64中，获得在从参考电压电路63获得的参考电势Vref和反馈信号的电势之间的差异。然后，按照如此获得的差异的输出信号被输入到PWM比较器66的反相输入端子。

PWM比较器66比较从振荡电路65输出的锯齿振荡信号和差错放大器64的输出信号。作为比较的结果，在差错放大器64的输出信号的电压电平(voltage level)高于从振荡电路65输出的振荡信号的信号电平期间，PWM比较器66的PWM信号取L(低)电平；在差错放大器64的输出信号的电压电平低于从振荡电路65输出的振荡信号的信号电平期间，PWM比较器66的PWM信号取H(高)电平。

驱动电路67接收作为结果的PWM比较器66的PWM信号，并且由此以与如此获得的PWM信号相当的占空比来控制功率晶体管Tr1的导通/截止(ON/OFF)状态。也就是说，当PWM比较器66的PWM信号取H电平时，驱动电路67通过对功率晶体管Tr1提供预定的基极电压(base voltage)来导通功率晶体管Tr1。当PWM比较器66的PWM信号转到L电平时，驱动电路67通过停止对功率晶体管Tr1提供基极电压来截止功率晶体管Tr1。

在这样的电源电路设备被合并在上述的便携式电子装置中的情况下，必须延长内置在便携式电子装置中的诸如锂离子电池的DC电源1的使用寿命。为了延长诸如DC(直流)电池的DC电源的使用寿命，电源电路设备调整输出电功率。作为调整输出电功率的电源电路设备，已经提出了根据连接到输出侧的负载有多大(heavy)而通过改变用于切换切换元件(switchingelement)的控制操作，来减小电功率消耗的电源电路设备(参见JP-A-2005-287260)。

当功率晶体管Tr1的导通/截止状态控制在图12中示出的电源电路设备中被执行时，升压操作以这样的方式被执行：被输入到反馈信号输入端子FB的反馈信号的信号电平变成等于参考电势Vref。也就是说，到负载7的输出电流Io被稳定(be stabilized)为通过将参考电势Vref除以电阻器R1的电阻r1所获得的电流，如在下面的等式中所示。因此，例如，假设参考电势Vref被设为1V并且到负载7的输出电流Io被设为20mA。那么，电阻器R1的电阻r1为50Ω。

Io＝Vref/r1

顺便提及，作为负载7使用的白光LED的亮度的变化取决于从参考电压电路63获得的参考电势Vref的变化。由于与例如芯片制造过程相关的原因，参考电势Vref越高，则参考电势Vref的变化范围越小。然而，参考电势Vref越高，则在电阻器R1中损失的电功率越大。这影响了在被用于便携式电子装置等中的电源电路设备中作为DC电源1使用的电池的使用寿命。

在上面提到的JP-A-2005-287260中公开的技术防止与减小切换损耗的努力相关联的电源效率的减小，该切换损耗是作为在谐振类型(resonance-type)的电源电路设备中的在轻负载条件下振荡频率变高的结果产生的。相比较而言，在图12中示出的在自激励型(self-excited)电源电路设备中，用作DC电源1的电池的使用寿命可以通过减小在电阻器R1中的电功率损耗来延长，电阻器R1产生用于设置流经负载7的电流量的反馈信号。

发明内容

考虑到上述的常规遇到的问题，本发明的一个目的是提供能够减小用于测量经过负载的电流的值的电阻器的电功率消耗的电源电路设备。

为了到达上述的目的，根据本发明的一个方面，一种电源电路设备包括：电压变换电路，其被连接到直流电源；整流电路，其被连接到所述电压变换电路；第一切换元件，被连接到所述电压变换电路，并且通过执行切换调整要被输出到所述整流电路的电功率；驱动电路，其控制所述第一切换元件的接通/断开状态；电流检测电路，其检测流经被连接到所述整流电路的负载的电流；PWM信号产生电路，其产生用于控制接通/断开状态控制的PWM信号，该接通/断开状态控制是由所述驱动电路通过比较电流检测信号的信号电平和参考值来执行的，该电流检测信号指示由所述电流检测电路所检测的电流的值；参考值改变电路，其改变所述参考值并且将作为结果的参考值馈送到所述PWM信号产生电路；以及电阻改变电路，其改变所述电流检测电路的电阻。在这里，当从所述参考值改变电路馈送的所述参考值降低时，所述电阻改变电路减小所述电流检测电路的电阻。

根据本发明，可以降低从参考值改变电路馈送的参考值并且使得电阻改变电路减小电流检测电路的电阻。这使得减小电流检测电路的电功率消耗成为可能。此外，通过使状态检测电路基于DC电源的电功率来改变被馈送到PWM信号产生电路的参考值和电流检测电路的电阻，当DC电源的电功率降低时可以减小电流检测电路的电功率消耗。这有助于延长DC电源的使用寿命。进一步，在检测到DC电源的电功率的量降低后，当电源电路设备被再次接通时，通过改变被馈送到PWM信号产生电路的参考值和电流检测电路的电阻，当LED作为负载被使用时可以平稳地改变LED的亮度。

附图说明

图1为示出根据第一和第二实施例的电源电路设备的内部配置的框图；

图2为示出用于图示PWM比较器的操作的相关部分的信号状态的时序图；

图3为示出根据第一实施例的电源电路设备的配置例子的框图；

图4为示出了根据第三实施例的电源电路设备的内部配置的框图；

图5为示出根据第四实施例的电源电路设备的内部配置的框图；

图6为示出在图5中示出的电源电路设备中提供的外部信号检测电路的配置的电路图；

图7为示出根据第五实施例的电源电路设备的内部配置的框图；

图8为示出在图7中示出的电源电路设备中提供的状态检测电路的配置的电路图；

图9为示出根据第六实施例的电源电路设备的内部配置的框图；

图10为示出根据第七实施例的电源电路设备的内部配置的框图；

图11为示出根据第七实施例的电源电路设备的配置的另一个例子的框图；以及

图12为示出传统的电源电路设备的内部配置的框图。

具体实施方式

                        第一实施例

将参考附图描述本发明的第一实施例。图1为示出本实施例的电源电路设备的内部配置的框图。在图1中，那些如在图12中示出的传统的电源电路设备中被用于相同目的的电路块被用相同的附图标记来标识，并且将不重复对它们的具体描述。

正如在图12中示出的电源电路设备的情况，在图1中示出的电源电路设备包括DC(直流)电源1、输入电容器2、线圈3、二极管4、输出电容器5，和电阻器R1，并且提供被升压的输出电压到负载7。在图1中示出的电源电路设备还包括控制电路设备6，用于在存储能量到线圈3中从线圈3释放能量之间进行切换。类似于在图12中示出的电源电路设备的控制电路设备60，控制电路设备6包括功率晶体管Tr1、恒定电压电路61、输入电压输入端子Vi、控制端子Vsw、反馈信号输入端子FB、接地端子GND、和对应于在图12中示出的电源电路设备的控制电路620的控制电路62。

类似于在图12中示出的电源电路设备的控制电路620，控制电路62包括参考电压电路63、差错放大器64、振荡电路65、PWM比较器66、以及驱动电路67。另外，控制电路62包括用于改变从参考电压电路63获得的参考电势Vref的值的电压改变电路68；改变被用于测量到负载7的输出电流的电阻器的电阻的开关SW2；控制提供在电压改变电路68中的开关SW1(对其将在后面描述)的接通/断开(ON/OFF)状态和开关SW2的接通/断开状态的切换电路69；和检测DC电源1状态的状态检测电路70。

此外，与电阻器R1并行排列的电阻器R2的一端连接到在负载7和电阻器R1之间的节点。控制电路设备6包括电阻开关端子SW，电阻器R2的另一端连接到该电阻开关端子SW。开关SW2在它的一端连接到电阻开关端子SW，并且在它的另一端连接到接地端子GND。电压改变电路68包括：在其一端接收从参考电压电路63获得的参考电势Vref的电阻器R3；在其一端连接到电阻器R3的另一端并且在其另一端通过接地端子GND接地的电阻器R4；以及其两端均连接到电阻器R3以便与电阻器R3并行排列的开关SW1。差错放大器64的反相输入端子连接到在电阻器R3和电阻器R4与开关SW1之间的节点。

在下文中，将描述如上面描述所配置的电源电路设备的操作。本电源电路设备被配置使得，尽管由控制电路设备62执行的用于升压操作的总体控制操作是共同的，但开关SW1和SW2的接通/断开的切换取决于电源电路设备是否执行在其间从DC电源1提供的电功率为充分高的操作(在下文中称为“正常操作”)或者在其间从DC电源1提供的电功率为低的操作(在下文中称为“低功率操作”)。下面的描述开始于解释对于正常操作和低功率操作来说是共同的电源电路设备的总体控制操作。

总体控制操作

正如在图12中示出的所配置的电源电路设备的情况，在图1中示出的所配置的电源电路设备中，当功率晶体管Tr1被导通时，来自DC电源1的电流通过线圈3流经功率晶体管Tr1，从而能量被存储在线圈3中。在这期间，电流被从输出电容器5提供给负载7。当功率晶体管Tr1被截止时，存储在线圈3中的能量被释放，由此在线圈3中出现反电动势。这样，通过二极管4被馈送到负载7的电压被升压。这时，被升压的电压被馈送到负载7并且被馈送到电容器5，由此电流被提供给负载7并且电容器5被充电。

当通过重复地导通/截止功率三极管Tr1而在线圈3中执行升压操作时，通过将流经负载7的输出电流转换为电压信号而获得的反馈信号被输入到控制电路设备62的反馈信号输入端子FB。差错放大器64对于被输入到它的非反相输入端子的反馈信号的信号电平和从电压改变电路68施加到它的反相输入端子的参考电势执行相减操作，然后将与通过该相减操作得到的值相称的差分信号输出到PWM比较器66的反相输入端子。

如在图2中所示的，在PWM比较器66中，将从振荡电路65输出的锯齿振荡信号的信号电平与从差错放大器64输出的差分信号的信号电平进行比较。作为结果，在差错放大器64的输出信号的电压电平高于从振荡电路65输出的振荡信号的信号电平期间，PWM比较器66的PWM信号取L电平；在差错放大器64的输出信号的电压电平低于从振荡电路65输出的振荡信号的信号电平期间，PWM比较器66的PWM信号取H电平。

这样，在PWM比较器66中，根据从差错放大器64输出的差分信号的信号电平执行脉冲宽度调制。当接收到作为由PWM比较器66执行的脉冲宽度调制的结果被获得、然后被馈送到驱动电路67的PWM信号时，驱动电路67在PWM信号处于L电平时截止功率晶体管Tr1，而在PWM信号处于H电平时导通功率晶体管Tr1。

作为相关块如上所述进行操作的结果，功率晶体管Tr1的开关控制以期望的输出电流被提供给负载7这样的方式被执行。在下文中，在执行上述总体控制操作的电源电路设备中的正常操作(高精度模式)和低功率操作(高效率模式)将各自被说明。

正常操作

现在，将描述当DC电源1的电功率充分高时被执行的电源电路设备的正常操作。当状态检测电路70检测到DC电源1的电功率充分高时，检测结果被馈送到切换电路69。切换电路69接通提供在电压改变电路68中的开关SW1并且保持开关SW2处于断开(OFF)状态。

作为结果，作为跨越电阻器R1出现的电压信号，反馈信号通过反馈信号输入端子FB被输入到差错放大器64的非反相输入端子，并且从参考电压电路63获得的参考电势Vref通过开关SW1被输入到差错放大器64的反相输入端子。因此，流经负载7的输出电流通过下面的等式给出，其中r1表示电阻器R1的电阻。

Io＝Vref/r1

在这种情况中，当串行连接的多个白光LED被作为负载7使用时，为了减小这些白光LED亮度上的变化，在例如形成电源电路设备的半导体芯片的制造过程中参考电势Vref被设为大的值(例如，1V)。这有助于减小在半导体芯片的参考电势Vref中的改变，并且因此提供到负载7的输出电流的高精度控制。

例如，假设参考电势Vref被设为1V并且流经负载7的输出电流Io被设为20mA。那么，电阻器R1的电阻r1为1V/20mA＝50Ω，并且在正常操作中电阻器R1的电功率损失通过Vref×Io＝Vref²/r1给出。因此，如上面所描述的，在参考电势Vref和流经负载7的输出电流Io分别被设为1V和20mA的情况下，在电阻器R1中的电功率损耗为20mA。

低功率操作

现在，将描述当DC电源1的电功率为低时为减小电功率消耗被执行的电源电路设备的低功率操作。在以如上所述的方式执行的正常操作期间，如果状态检测电路70检测到DC电源1的电功率减小时，检测结果被馈送到切换电路69。当接收到来自状态检测电路70的检测结果时，切换电路69断开在电压改变电路68中提供的开关SW1并且接通开关SW2以便执行低功率操作。

作为结果，作为在电阻器R1和电阻器R2被并联连接于其中的电路中出现的电压信号，反馈信号通过反馈信号输入端子FB被输入到差错放大器64的非反相输入端子，并且由在电压改变电路68中提供的电阻器R3和电阻器R4所分压的(divided)的电势被输入到差错放大器64的反相输入端子。因此，流经负载7的输出电流通过下面的等式给出，其中r1到r4分别表示电阻器R1到电阻器R4的电阻。

Io＝Vref×r4×(r1+r2)/((r3+r4)×r1×r2)

在这种情况中，设置电阻器R2到电阻器R4的电阻以便流经负载7的输出电流Io的量等于在正常操作中流经负载7的输出电流Io的量。因此，例如，假设电阻器R3的电阻r3与电阻器R4的电阻r4之比被设为9∶1。那么，从电压改变电路68输出的参考电势通过Vref×(r4/(r3+r4))给出，即，0.1×Vref。电阻器R1和电阻器R2的组合电阻以这样的方式被设置：使得到负载7的输出电流被阻止作为被输入到差错放大器64的反相输入端子的参考电势已经减小到在正常操作中表现的十分之一的结果而逐渐地减小。也就是说，电阻器R2的电阻被如此设置以便通过r1×r2/(r1+r2)给出的电阻器R1和电阻器R2的组合电阻变成等于通过0.1×r1给出的电阻。

因此，例如，如上面所描述的，在参考电势Vref和在正常操作中流经负载7的输出电流Io分别被设为1V和20mA的情况下，电阻器R1的电阻r1被设为50Ω并且电阻器R2的电阻r2被设为5.6Ω。这使得即使当从电压改变电路68输出的参考电势被切换电路69更改为0.1V时，流经负载7的电流值也是恒定的。进一步，在低功率操作中，在电阻器R1和电阻器R2中的电流损耗通过1/10×Vref×Io给出，也就是说，在上面所述的例子中，在电阻器R1和电阻器R2中的电流损耗为0.1V×20mA＝2mW。因此，和正常操作相比较，低功率操作使得电功率损耗减小18mW成为可能。

根据这样的配置，当DC电源1的电功率减小时，可以减小产生反馈信号的电阻器R1和电阻器R2的组合的电功率消耗而不改变到负载7的输出电流。这样就可以延长例如用作DC电源1的锂电池的使用寿命。

或者，如在图3中所示出，在本实施例中，状态检测电路70可以作为被连接到输入电压输入端子Vi的输入电压检测电路701被建立以便测量来自DC电源1的输入电压。在这种情况下，输入电压检测电路701比较从DC电源1被输入到输入电压输入端子Vi的输入电压和预定的电压值，并且，当来自DC电源1的输入电压变成低于预定的电压值时，对切换电路68给出指令以便将正常操作切换到低功率操作。

                       第二实施例

将参考附图描述本发明的第二实施例。和第一实施例的电源电路设备的情况一样，本实施例的电源电路设备被配置成如在图1的框图中所示那样。在后面的描述中，只有和第一实施例的电源电路设备的不同之处被说明，并且对于那些也可以在第一实施例中找到的电路块的解释将不会再像在第一实施例中那样重复。

不同于第一实施例的电源电路设备，当执行低功率操作时，本实施例的电源电路设备使得到负载7的输出电流小于在正常操作中的电流。也就是说，假设在正常操作中流经负载7的输出电流为Io，而在低功率操作中流经负载7的输出电流为K×Io(0＜K＜1)。那么，在电阻器R1到电阻器R4的电阻r1到电阻r4之间的关系通过下列等式给出。

r4×(r1+r2)/((r3+r4)×r2)＝K

如上所述，在低功率操作中，通过减小流经负载7的输出电流量，可以减小电阻器R1和电阻器R2的组合的电功率消耗。在这里，使得电阻器R3和电阻器R4的电阻具有与在第一实施例的电源电路设备中它们的对应部分相同的关系，并且使得与电阻器R1的电阻相关的电阻器R2的电阻大于第一实施例的电源电路设备的电阻器R2的电阻，以便在低功率操作中被提供到负载7的输出电流量能够被减小。

因此，例如，在从参考电压电路63获得的参考电势Vref被设为1V、并且在正常操作中流经负载7的电流Io被设为20mA的情况下，电阻器R1的电阻r1为50Ω并且在正常操作中在电阻器R1中的电功率损耗为20mW。在这种情况下，假设电阻器R3的电阻r3与电阻器R4的电阻r4之比被设为9∶1。那么，从在低功率操作中从电压改变电路68输出的参考电势为0.1×Vref＝0.1V。并且，假设在低功率操作中K×Io＝(3/4)×20mA＝15mA的输出电流流经负载7。那么，电阻器R1和电阻器R2的组合的电阻被设为6.7Ω，即，电阻器R2的电阻r2被设为7.7Ω。

通过如上所述地设置电阻器R1到电阻器R4的电阻r1到电阻r4，在低功率操作中，0.1V的参考电势被从电压改变电路68输入到差错放大器64的反相输入端子，并且流经负载7的电流被从在正常操作中设置的20mA减小到15mA。结果，在低功率操作中，电阻器R1和电阻器R2的组合的电流损耗为Vref×(r4/(r3+r4))×(K×Io)＝0.1V×15mA＝1.5mW。也就是说，与当正常操作被执行时相比较，电功率损耗减小了18.5mW。如上所述，通过切换到低功率操作，可以进一步延长例如用作DC电源1的锂电池的使用寿命。也就是说，在本实施例中，在白光LED被用作负载7的情况中，尽管在低功率操作中由于输出电流的降低导致白光LED的亮度降低，但可以延长DC电源1的使用寿命。

                        第三实施例

将参考附图描述本发明的第三实施例。图4为示出本实施例的电源电路设备的内部配置的框图。在图4中，那些如在图1中示出的电源电路设备中被用于相同的目的的电路块用相同的附图标记来标识，并且将不重复对它们的具体描述。

不同于第一实施例的电源电路设备(参见图1)，本实施例的电源电路设备具有这样的配置：在其中基于从外部馈送的控制信号在正常操作和低功率操作之间进行切换。因此，如在图4中所示，控制电路设备6a具有控制信号输入端子CONT，来自外部的控制信号被馈送到该控制信号输入端子CONT。另外，在控制电路设备6a中提供的控制电路62a包括外部信号检测电路71，以代替状态检测电路70，其中外部信号检测电路71基于通过控制信号输入端子CONT被输入到其中的控制信号来操作切换电路69。在其他的方面，本实施例的电源电路设备与第一实施例的电源电路设备相同。

通过这种配置，基于从外部馈送的控制信号执行在正常操作和低功率操作之间的切换。也就是说，当指示正常操作的控制信号被输入到控制信号输入端子CONT时，在控制电路62a中提供的外部信号检测电路71检测正常操作指令的发布(issuance)。切换电路69在收到给它的检测结果时，接通开关SW1并且断开开关SW2，由此执行高精度模式的正常操作。

另一方面，当指示低功率操作的控制信号被输入到控制信号输入端子CONT时，在控制电路62a中提供的外部信号检测电路71检测低功率操作指令的发布。切换电路69在收到检测结果时，断开开关SW1并且接通开关SW2，由此执行高效率模式的低功率操作。

                        第四实施例

将参考附图描述本发明的第四实施例。图5为示出本实施例的电源电路设备的内部配置的框图。在图5中，那些如在图4中示出的电源电路设备中被用于相同的目的的电路块用相同的附图标记来标识，并且将不重复对它们的具体描述。

不同于第三实施例(参见图4)的电源电路设备，基于从外部馈送的控制信号，本实施例的电源电路设备不仅执行在正常操作和低功率操作之间的切换，并且控制在图5中示出的控制电路设备6b的接通/断开状态。也就是说，如在图5中所示，控制电路设备6b具有被分别输入控制信号S1和S2的控制信号输入端子CONT1和CONT2，并且在控制电路62b中提供的外部信号检测电路71a从输入的控制信号S1和S2产生用于控制驱动电路67的接通/断开状态的信号和用于控制切换电路69的信号。此外，控制电路62b包括接收来自PWM比较器66的PWM信号和来自外部信号检测电路71a的信号的AND(与)电路72，并且产生到驱动电路67的输出。

在下面的描述中，将给出如上所述配置的电源电路设备的操作的解释，基于控制信号S1和S2的电平对该操作进行控制。首先，控制信号S1和S2每个是在H电平和L电平之间转换的二进制信号，控制信号S1和S2的电平组合起到指示下列三个状态中的一个的外部指令的作用：(1)正常操作(在高精度模式中驱动)，(2)低功率操作(在高效率模式中驱动)，以及(3)断开(OFF)状态。

当控制信号S1转到H电平并且控制信号S2转到L电平时，其指示上面(1)的情况下所描述的正常操作。也就是说，当控制信号S1转到H电平并且控制信号S2转到L电平时，外部信号检测电路71a输出H电平信号到AND电路72并且控制切换电路69以便执行正常操作。这使得切换电路69接通开关SW1并且断开开关SW2，并且来自PWM比较器66的PWM信号通过AND电路72被馈送到驱动电路67。

当控制信号S1转到H电平并且控制信号S2转到H电平时，这指示上面(2)的情况下所描述的低功率操作。也就是说，当控制信号S1和控制信号S2两者都转到H电平时，外部信号检测电路71a输出H电平信号到AND电路72并且控制切换电路69以便执行低功率操作。这使得切换电路69断开开关SW1并且接通开关SW2，并且来自PWM比较器66的PWM信号通过AND电路72被馈送到驱动电路67。

当控制信号S1转到L电平并且控制信号S2转到L电平时，这指示上面(3)的情况下所描述的断开状态。也就是说，当控制信号S1和控制信号S2两者都转到L电平时，外部信号检测电路71a输出L电平信号到AND电路72。这使得AND电路72禁止PWM比较器66将PWM信号馈送到驱动电路67。结果，功率晶体管Tr1被保持处于截止状态(OFF)。

图6示出在如上所述操作的电源电路设备的控制电路设备6b中提供的外部信号检测电路71a的配置的例子。如在图6的电路图中所示，外部信号检测电路71a包括分别被输入控制信号S1和S2的反相器711和712、接收来自反相器711和712的输出并且产生输出到AND电路72的NAND(与非)电路713、被输入控制信号S1和S2的AND电路714、反相来自AND电路714的输出的反相器715、被输入来自反相器715的输出和控制信号S1的AND电路716、以及在其设置端子接收来自AND电路714的输出并且在其复位端子接收来自AND电路716的输出的触发器(flip-flop)717。来自触发器717的输出被馈送到切换电路69。

在如上所述配置的外部信号检测电路71a中，当控制信号S1和控制信号S2被分别转到H电平和L电平时，或者当控制信号S1和控制信号S2两者都转到H电平时，H电平输出被从NAND电路713馈送到AND电路72。结果，来自PWM比较器66的PWM信号被馈送到驱动电路67。另一方面，当控制信号S1和控制信号S2两者都转到L电平时，L电平输出被从NAND电路713馈送到AND电路72。结果，来自PWM比较器66的PWM信号被禁止馈送到驱动电路67。

当控制信号S1和控制信号S2被分别转到H电平和L电平时，AND电路714的输出转到L电平。结果，到AND电路716的两个输入都取H电平，使得AND电路716输入H电平到触发器717的复位端子。这使得触发器717将L电平信号馈送到切换电路69，以便切换电路69接通开关SW1并且断开开关SW2。

当控制信号S1和控制信号S2两者都转到H电平时，AND电路714的输出转到H电平。结果，AND电路716的输入之一取L电平，并且H电平被从AND电路714输入到触发器717的设置端子。这使得触发器717将H电平信号馈送到切换电路69，以便切换电路69断开开关SW1并且接通开关SW2。

                        第五实施例

将参考附图描述本发明的第五实施例。图7为示出本实施例的电源电路设备的内部配置的框图。在图7中，那些如在图1中示出的电源电路设备中被用于相同的目的的电路块用相同的附图标记来标识，并且将不重复对它们的具体描述。

不同于第一实施例(参见图1)的电源电路设备，在本实施例的电源电路设备中，控制电路设备6c具有被输入从外部馈送的控制信号的控制信号输入端子CONT。在控制电路设备6c的控制电路62c中，被输入到控制信号输入端子CONT的控制信号被馈送到检测DC电源1的状态的状态检测电路70a，并且提供了接收被输入到控制信号输入端子CONT的控制信号和来自PWM比较器66的PWM信号、并且产生到驱动电路67的输出的AND电路72。

在如上所述配置的电源电路设备中，当输入到控制信号输入端子CONT的控制信号取H电平并且允许将来自PWM比较器66的PWM信号馈送到驱动电路67时，如果状态检测电路70a检测到DC电源1的电功率充分高，则它给出正常操作指令到切换电路69。因此，切换电路69接通开关SW1并且断开开关SW2。

不同于第一实施例，即使当状态检测电路70a检测到DC电源1的电功率已经降低，只要被输入到控制信号输入端子CONT的控制信号保持在H电平，就继续执行正常操作而不切换到低功率操作。当被输入到控制信号输入端子CONT的控制信号转到L电平时，来自PWM比较器66的PWM信号被禁止馈送到驱动电路67。此时，状态检测电路70a给出低功率操作指令到切换电路69。因此，切换电路69断开开关SW1并且接通开关SW2。

此后，即使在被输入到控制信号输入端子CONT的控制信号转到H电平后，切换电路69也保持开关SW1处于断开位置并且保持开关SW2处于接通位置，以便继续执行低功率操作，直到状态检测电路70a检测到DC电源1的电功率已经变得充分高。在另一方面，如果在DC电源1的电功率仍然充分高的时候正常操作被继续执行，则当被输入到控制信号输入端子CONT的控制信号转到L电平时，切换电路69保持开关SW1处于接通位置并且保持开关SW2处于断开位置。

在如上所述配置的电源电路设备中，不同于第一实施例的电源电路设备，在检测到DC电源1的电功率降低后，当指示电源电路设备的断开状态的控制信号被从外部馈送时，执行切换到低功率操作。也就是说，在电源电路设备处于断开状态的时候切换操作被执行，并且当电源电路设备转到接通状态时改变操作状态。因此，在白光LED被用作负载7的情况下，白光LED或负载7的亮度在正常操作被切换到低功率操作时可以被平稳地改变。

在这里，在图8中示出了在如上所述电源电路设备的控制电路设备6c中提供的状态检测电路70a的配置的例子。在图8中所示的配置例子中，状态检测电路70a测量从DC电源1输入到输入电压输入端子Vi的输入电压，由此检测DC电源1的状态。

在图8中所示的状态检测电路70a包括连接到输入电压输入端子Vi的输入电压检测电路701、反相被输入到控制信号输入端子CONT的控制信号的反相器702、反相从输入电压检测电路701输出的信号的反相器703、被输入反相器702的输出和从输入电压检测电路701输出的信号的AND电路704、以及在其复位端子接收来自反相器703的输出并且在其设置端子接收来自AND电路704的输出的触发器705。来自触发器705的输出被馈送到切换电路69。

在如上所述配置的状态检测电路70a中，当从DC电源1通过输入电压输入端子Vi提供的输入电压比预定的电压高时，输入电压检测电路701输出L电平信号，并且当从DC电源1提供的输入电压变为低于预定的电压时，输入电压检测电路701输出H电平信号。因此，当从DC电源1提供的输入电压比预定的电压高并且因此从输入电压检测电路701输出L电平信号时，反相器703输出H电平，并且AND电路704输出L电平。相应地，触发器705在其复位端子接收H电平信号，并且输出L电平信号到切换电路69。结果，开关SW1被接通并且开关SW2被断开。

当被输入到控制信号输入端子CONT的控制信号处于H电平时，反相器702输出L电平，并且因此AND电路704的输出维持在L电平。相应地，即使当作为从DC电源1提供的输入电压变为低于预定电压的结果而使输入电压检测电路701输出H电平信号时，AND电路704的输出仍维持在L电平，并且因此触发器705的输出保持不变。

此时，当一旦被输入到控制信号输入端子CONT的控制信号取L电平时，AND电路704输出H电平到触发器705的设置端子。相应地，触发器705输出H电平信号到切换电路69，由此开关SW1被断开并且开关SW2被接通。此后，当通过控制信号输入端子CONT输入的控制信号转到H电平，在电源电路设备中执行低功率操作。

                        第六实施例

将参考附图描述本发明的第六实施例。图9为本实施例的电源电路设备的内部配置的框图。在图9中，那些如在图7中示出的电源电路设备中被用于相同的目的的电路块用相同的附图标记来标识，并且将不重复对它们的具体描述。

不同于第五实施例(参见图7)的电源电路设备，在本实施例的电源电路设备中，控制电路设备6d的控制电路62d包括基于被输入到反馈信号输入端子FB的反馈信号来检测电源电路设备的接通/断开状态的反馈电压检测电路73，并且来自反馈电压检测电路73的输出被馈送到状态检测电路70a。此外，不同于第五实施例的电源电路设备，被输入到控制信号输入端子CONT的控制信号仅仅被输入到AND电路72。

在本实施例的电源电路设备中，不是被输入到在第五实施例的电源电路设备中的控制信号输入端子CONT的控制信号，而是反馈电压检测电路73的检测结果，被馈送到状态检测电路70a，以便状态检测电路70a可以检查电源电路设备的接通/断开状态。也就是说，根据指示反馈电压检测电路73的检测结果的信号的切换，状态检测电路70a以与它按照控制信号的信号电平进行切换所进行的操作同样的方式操作。因此，在下面的描述中，只说明和第五实施例的差异不同之处，即反馈电压检测电路73的操作。

当被输入到控制信号输入端子CONT的控制信号被变为L电平、并且因此AND电路72禁止PWM比较器66将PWM信号馈送到驱动电路67时，功率晶体管保持为断开。这停止了输出电流到负载7的供给，导致被输入到反馈信号输入端子FB的反馈信号的信号电平的减小。

当检测到反馈信号的信号电平已经减小到预定的信号电平时，反馈电压检测电路73将从其输出到状态检测电路70a的信号从H电平改变为L电平。尽管在其中有减小，如果反馈信号的信号电平被发现高于预定的信号电平，则从反馈电压检测电路73输出到状态检测电路70a的信号被保持处于H电平。以这种方式，反馈电压检测电路73检查到负载7的输出电流的量，由此检测电源电路设备的接通/断开状态。

利用这种操作，在利用处于H电平的控制信号执行正常操作的时候，当状态检测电路70a检测到DC电源1的电功率的降低时，控制信号转到L电平，并且因此电源电路设备被断开。这样就减小了反馈信号的信号电平。之后，当来自反馈电压检测电路73的输出转到L电平时，正常操作被切换为低功率操作。也就是说，在状态检测电路70a检测到DC电源1的电功率的降低之后，当从来自反馈电压检测电路73的输出转到L电平时，切换电路69断开开关SW1并且接通开关SW2。因此，利用具有在图8中示出的第五实施例的配置的状态检测电路70a，来自反馈电压检测电路73的输出，而不是被输入到控制信号输入端子CONT的控制信号，被输入到反相器702。

顺便提及，在第三到第六实施例中，电阻器R1到电阻器R4的电阻r1到r4可以具有类似于在第一实施例中描述的关系，或者类似于在第二实施例中描述的关系。也就是说，通过给予电阻器R1到电阻器R4的电阻r1到r4与在第一实施例中所描述的类似的关系，可以在低功率操作中在不改变到负载7的输出电流的值的情况下减小电阻器R1和电阻器R2的组合的电功率消耗。或者，通过给予电阻器R1到电阻器R4的电阻r1到r4与在第二实施例中所描述的类似的关系，可以使得到负载7的输出电流的值变小。这使得进一步减小电阻器R1和电阻器R2的组合的电功率损耗成为可能。

在第一、第五、或第六个实施例中，可以提供在第三或第四实施例中描述的外部信号检测电路71或71a。也就是说，外部信号检测电路71可以被提供来基于从外部馈送的控制信号来检查指示的是正常操作还是低功率操作，并且将检查结果馈送到状态检测电路70或70a以便它控制切换电路69相应地操作。或者，外部信号检测电路71a可以被提供来基于从外部馈送的两个控制信号S1和S2来检查指示的是正常操作、低功率操作、还是断开状态，并且将检查结果馈送到状态检测电路70或70a以便它控制切换电路69相应地操作。

                        第七实施例

将参考附图描述本发明的第七实施例。图10为本实施例的电源电路设备的内部配置的框图。在图10中，那些如在图1中示出的电源电路设备中被用于相同的目的的电路块用相同的附图标记来标识，并且将不重复对它们的具体描述。

本实施例的电源电路设备不同于第一实施例(参见图1)的电源电路设备之处在于提供有两个电阻器R2a和R2b，每个电阻器都具有连接到在电阻器R1和负载7之间的节点的一端，以便与电阻器R1并行排列；控制电路设备6e具有分别连接到电阻器R2a和电阻器R2b的另一端的电阻切换端子SWa和SWb，并且控制电路62e具有开关SW2a和开关SW2b，开关SW2a和开关SW2b分别在其它们各自的一端连接到电阻切换端子SWa和SWb、并且在它们各自的另一端连接到接地端子GND。

在这种配置中，将电阻器R2a的电阻的值被设定为：在该值，在开关SW2a被接通以便形成在其中电阻器R1和电阻器R2a并行排列的电路的情况下，当要被施加到差错放大器64的反相输入端子的参考电势在电压改变电路68中通过断开开关SW1而降低时，和在正常操作中流经负载7的电流相同的输出电流流经负载7。在另一方面，将电阻器R2b的电阻的值设为：在开关SW2b被接通以便形成在其中电阻器R1和电阻器R2b并行排列的电路的情况下，当被施加到差错放大器64的反相输入端子的参考电势在电压改变电路68中通过断开开关SW1被降低时，小于在正常操作中流经负载7的电流的输出电流流经负载7。

也就是说，例如，在从参考电压电路63获得的参考电势Vref被设为1V并且在正常操作中流经负载7的电流Io被设为20mA的情况中，假设电阻器R3的电阻r3与电阻器R4的电阻r4之比被设为9∶1。那么，电阻器R2a的电阻r2a被设为5.6Ω。进一步，假设在开关SW2b被接通时15mA的输出电流流经负载7。那么，电阻器R2b的电阻r2b被设为7.7Ω。

如上所述，电阻器R2b的电阻r2b的值被设为大于电阻器R2a的电阻r2a的值。当开关SW2a被接通时，和在正常操作下流经负载7的电流相同的输出电流流经负载7；当开关SW2b被接通时，比在正常操作下流经负载7的电流小的输出电流流经负载7。当状态检测电路70检测到DC电源1的电功率已经降低到低于第一阈值时，它给出指令到切换电路69以便断开开关SW1并且接通开关SW2a。此时，开关SW2被断开。之后，当状态检测电路70检测到DC电源1的电功率已经降低到低于小于第一阈值的第二阈值时，它给出指令到切换电路69以便断开开关SW1并且接通开关SW2b。此时，开关SW2a被断开。

利用上面描述的配置，当DC电源1的电功率已经降低到低于第一阈值时，输入到差错放大器64的反相输入端子的参考电压被降低来减小电阻器R1和电阻器R2a的组合的电功率损耗而不改变到负载7的输出电流的值。进一步，当DC电源1的电功率已经降低到低于第二阈值时，到负载7的输出电流的值被变得更小以进一步减小电阻器R1和电阻器R2b的组合的电功率损耗。当如上所述被配置时，如同在图2中示出的第一实施例的配置中，DC电源1的电功率的改变可以通过检查在从DC电源1被输入到输入电压输入端子Vi的输入电压中的改变被检测。

如同在本实施例中，在提供有电阻器R2a和电阻器R2b的情况中，正如在第三或第四实施例中所描述的电源电路设备的情况，可以根据从外部馈送的控制信号控制切换电路69以便控制开关SW2a和SW2b的接通/断开状态。也就是说，例如，如同在第四实施例中那样，在控制信号S1和S2被输入的情况中，可以提供如在图11中所示的控制信号S1和S2被输入的外部信号检测电路71b，以便控制开关SW2a和SW2b的接通/断开状态、并且根据每个都是二进制信号的控制信号S1和S2的组合来改变被输入到AND电路72的信号的信号电平。

在这种情况下，当控制信号S1和S2两者都取L电平时，外部信号检测电路71b输出L电平信号到AND电路72，因此来自PWM比较器66的PWM信号被禁止馈送到驱动电路67。控制信号S1和S2的信号电平的其他任何组合都使外部信号检测电路71b输出H电平信号到AND电路72，因此来自PWM比较器66的PWM信号被允许馈送到驱动电路67。

当控制信号S1取H电平并且控制信号S2取L电平时，开关SW1被接通并且开关SW2a和开关SW2b被断开，以便执行用于高精度模式的正常操作。当控制信号S1和S2两者都取H电平时，开关SW2a被接通并且开关SW1和开关SW2b被断开，以便执行用于高效率模式的低功率操作。当控制信号S1取L电平并且控制信号S2取H电平时，开关SW2b被接通并且开关SW1和开关SW2a被断开，以便执行用于高效率模式的低功率操作。

顺便提及，如同在本实施例中描述的、能够利用多个具有不同电阻值的多个电阻器执行用于在多个阶段改变电功率损耗的多个低功率操作的电源电路设备，可以与在第五或第六实施例中描述的配置相结合，其中所述多个电阻器与电阻器R1并行排列。

本发明适用于作为升高或降低输出电压的DC电压斩波电路设备的电源电路设备。此外，本发明可适用于能够调整用作电压被输出到的负载使用的LED的亮度的电源电路设备。进一步，当LED，特别是白光LED被作为负载使用时，本发明可用于其中白光LED被用作液晶显示设备的照明光源的情况。

Claims (13)

1.一种电源电路设备，包括：

电压变换电路，其被连接到直流电源；

整流电路，其被连接到所述电压变换电路；

第一切换元件，其被连接到所述电压变换电路，并且通过执行切换来调整被输出到所述整流电路的电功率；

驱动电路，其控制所述第一切换元件的接通/断开状态；

电流检测电路，其检测流经被连接到所述整流电路的负载的电流；

PWM信号产生电路，其产生用于控制接通/断开状态控制的PWM信号，该接通/断开状态控制是由所述驱动电路通过比较电流检测信号的信号电平和参考值来执行的，该电流检测信号指示由所述电流检测电路所检测的电流的值；

参考值改变电路，其改变所述参考值并且将作为结果的参考值馈送到所述PWM信号产生电路；以及

电阻改变电路，其改变所述电流检测电路的电阻；

其中，当从所述参考值改变电路馈送的所述参考值降低时，所述电阻改变电路减小所述电流检测电路的电阻。

2.如权利要求1所述的电源电路设备，还包括：

状态检测电路，其检测所述直流电源的电功率的量，

其中，当所述状态检测电路检测到所述直流电源的电功率的量降低时，从所述参考值改变电路馈送的所述参考值降低，并且所述电阻改变电路减小所述电流检测电路的电阻。

3.如权利要求2所述的电源电路设备，其中

所述状态检测电路通过检查从所述直流电源输入的输入电压来检测所述直流电源的电功率的量。

4.如权利要求2所述的电源电路设备，其中

在所述状态检测电路检测到所述直流电源的电功率的量降低后，所述电源电路设备被断开，并且，当所述电源电路设备被再次接通时，从所述参考值改变电路馈送的所述参考值降低，并且所述电阻改变电路减小所述电流检测电路的电阻。

5.如权利要求4所述的电源电路设备，其中

基于流经所述负载的电流的值检查所述电源电路设备的驱动状态，所述电流由所述电流检测电路检测。

6.如权利要求1所述的电源电路设备，还包括：

逻辑门，基于控制所述驱动电路的接通/断开状态的第一控制信号使得从所述PWM信号产生电路到所述驱动电路的PWM信号的输入变成可能/不可能。

7.如权利要求1所述的电源电路设备，其中，

基于从外部馈送的第二控制信号，来控制由所述参考值改变电路和所述电阻改变电路执行的改变操作。

8.如权利要求7所述的电源电路设备，

其中基于所述第二控制信号来控制所述驱动电路的接通/断开状态，

其中所述电源电路设备还包括逻辑门，该逻辑门基于所述第二控制信号使得从所述PWM信号产生电路到所述驱动电路的PWM信号的输入变成可能/不可能。

9.如权利要求1所述的电源电路设备，其中

所述电流检测电路的电阻是由所述电阻改变电路以多个值改变的。

10.如权利要求1所述的电源电路设备，其中

当从所述参考值改变电路馈送的所述参考值降低且所述电阻改变电路减小所述电流检测电路的电阻时，流经所述负载的输出电流保持不变。

11.如权利要求1所述的电源电路设备，其中

当从所述参考值改变电路馈送的所述参考值降低且所述电阻改变电路减小所述电流检测电路的电阻时，流经所述负载的输出电流降低。

12.一种电子装置，包括：

权利要求1到11之一的电源电路设备，

其中所述电子装置是由从所述电源电路设备输出的输出电压驱动的。

13.如权利要求12所述的电子设备，还包括：

发光二极管，其被提供来自所述电源电路设备的输出电压。

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