CN101271343A - 电源装置,使用该电源装置的led装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电源装置，使用该电源装置的LED装置及电子设备。电源装置(1)由供给LED(3)驱动电压的供给泵电路(2)，引入流过LED负载电流的负载电流驱动电路(4)，基准电流源(5)，比较LED的输出电压(Vdin)和基准电压(Vref)的比较电路(7)，具有根据比较电路的比较结果控制供给泵电路升压率功能的控制电路(8)构成，基准电流源具有根据外部信号(12)设定相对电源电压(VIN)的变化不变、流向LED的基准电流值功能，包括电流反射镜电路(6)，具有使与生成的基准电流相同电流量通过电流反射镜流向基准路径(9)的功能。即使对于电源电压或低下或上升状态，对于LED驱动状态变化，也能最优设定LED的驱动电压，提供能高效地供给电力、稳定地驱动LED的电源装置技术。

Description

电源装置，使用该电源装置的LED装置及电子设备

技术领域

本发明涉及用于稳定地驱动负载的电源装置，尤其涉及能实现高效率电力供给以及稳定驱动发光二极管(light-emitting diode，以下简记为“LED”)的电源装置技术。

背景技术

近年，在装备与LED驱动路径连接的恒流电路及用于驱动LED的升压电路的电源供给电路中，为了高效率地向LED供给电力，有监视LED驱动状态变化、根据该监视结果控制升压电路升压率的方法。使得电力供给追随电源电压低下，实现高效率，作为节省电力消耗的技术可以列举例如以下专利文献1，专利文献2中公开的技术。

专利文献1：特开2005-196556号公报

专利文献2：特开2005-157631号公报

按照上述背景技术，能使得电力供给追随电源电压低下，实现高效率，但是，在以升压输出电压驱动LED中，通过充电等供给电力，电源电压上升，或LED电流值减少，LED的正方向电压变小时，若继续以升压输出电压驱动，则对LED给予过剩驱动电压，存在引起效率恶化的问题(尤其参照专利文献1)。

发明内容

本发明就是为解决上述先有技术所存在的问题而提出来的，本发明的目的在于，提供电源装置，使用该电源装置的LED装置及电子设备，即使对于电源电压或低下或上升状态，对于LED驱动状态的变化，也能控制升压电路的升压率，最优设定LED的驱动电压，高效地供给电力，稳定地驱动LED。

为了实现上述目的，本发明提出以下方案：

(1)一种电源装置，其特征在于，该电源装置包括：

升压电路，用于向负载供给电压进行驱动，设有复数个动作模式，输出电源电压或比电源电压高的电压；

比较电路，比较负载的输出电压及基准电压；

控制电路，根据上述比较电路的比较结果，控制上述升压电路以复数个动作模式之一动作；

上述复数个动作模式由上述控制电路控制，上述负载的输出电压低于上述基准电压前，维持上述动作模式，当上述负载的输出电压低于上述基准电压时，切换为输出比上述输出电压高的电压的动作模式。

(2)在(1)的电源装置中，其特征在于：

所述升压电路施加电源电压后，在上述复数个动作模式中，以输出与电源电压相同电压的第一动作模式起动；

上述负载的输出电压低于上述基准电压前，维持上述第一动作模式，当上述负载的输出电压低于上述基准电压时，在上述复数个动作模式中，切换为输出比上述第一动作模式高的任意输出电压Vα的第α动作模式(α＞1，α为大于1的任意数)；

所述控制电路进行控制，使得所述升压电路以上述第α动作模式驱动时，定期返回上述第一动作模式。

(3)在(2)的电源装置中，其特征在于：

所述升压电路以上述第α动作模式驱动时，若上述负载的输出电压低于上述基准电压，则从上述第α动作模式切换为上述复数个动作模式中的第β动作模式，所述第β动作模式输出比上述输出电压Vα更高的输出电压Vβ(β＞α＞1，β为大于α的任意数)；

所述控制电路进行控制，使得所述升压电路以上述第β动作模式驱动时，定期返回低动作模式，所述低动作模式是上述复数个动作模式中，包含上述第α动作模式及第一动作模式的输出比上述输出电压Vβ低的电压的动作模式；

当上述负载的输出电压等于或大于上述基准电压时，选择上述低动作模式，当上述负载的输出电压小于上述基准电压时，切换为包含上述第α动作模式及第β动作模式的高动作模式，输出比上述低动作模式高的电压。

(4)在(1)-(3)任一个记载的电源装置中，其特征在于：

所述控制电路使得所述升压电路的动作模式返回低升压率驱动时，通过比较电路比较上述负载的输出电压及基准电压，在作为比较基准的上述基准电压上加上某电压，使其具有磁滞。

(5)在(1)-(4)任一个记载的电源装置中，其特征在于：

所述升压电路是供给泵电路，所述第α动作模式输出电压为电源电压的所定值α倍(α＞1)，所述第β动作模式输出电压为比电源电压所述α倍大所定值β倍。

(6)在(1)-(4)任一个记载的电源装置中，其特征在于：

所述升压电路是开关稳压器电路，所述控制电路根据所述比较电路的比较结果，能控制上述开关稳压器电路的输出电压，使得上述负载的输出电压不小于上述基准电压。

(7)在(1)-(4)任一个记载的电源装置中，其特征在于：

进一步包括：

负载电流驱动电路，用于使得电流流向与所述升压电路输出侧连接的所述负载；

基准电流源，能根据外部设定信号设定相对电源电压变化保持不变的基准电流值；

上述基准电流源在使得与上述基准电流值相同电流流过的基准路径上，生成成为与上述负载的输出电压进行比较的比较基准的上述基准电压。

(8)在(1)-(7)任一个记载的电源装置中，其特征在于：

上述基准电流源包括具有上述基准路径的电流反射镜电路；

上述负载电流驱动电路包括电流输出端和晶体管，所述电流输出端与上述负载输出侧连接，所述晶体管一端与上述负载电流驱动电路一端连接，另一端与固定电压连接，控制端与上述电流反射镜电路控制的端子连接；

上述电流反射镜电路具有上述基准电流源及电流反射镜构成，在上述基准路径上包括晶体管，所述晶体管一端与生成上述基准电压的点连接，另一端与固定电压连接，控制端与上述负载电流驱动电路内的晶体管的上述控制端连接，所述晶体管与上述负载电流驱动电路内的晶体管构成电流反射镜。

(9)一种LED装置，其特征在于，将上述(1)-(8)中任一个所述的电源装置作为LED电路的电源装置组装。

(10)一种电子设备，其特征在于，装有将上述(1)-(8)中任一个所述的电源装置或(9)中所述的LED装置。

按照本发明的电源装置，使用该电源装置的LED装置及电子设备，上述基准电流对于在电流反射镜电路的基准路径上流过的电源电压变化保持不变，通过电流反射镜复制上述基准电流，负载电流路径实现恒流性，对上述负载电流路径，通过与上述基准路径比较，能将上述负载的驱动电压调整为最优，能实现负载稳定驱动，向负载高效率地供给电力。

在上述比较电路比较上述负载的输出电压和上述基准电压中，在上述基准电压加上某电压，使其具有磁滞，在上述第一动作模式动作时流过的负载电流值，在移到上述第一动作模式以外的动作模式动作时流过的负载电流值，产生微量误差，对于具有这种特性的电源装置，施加成为上述第一动作模式和上述第α动作模式交界处或上述第α动作模式和上述第β动作模式交界处那样的电源电压时，实行上述第一动作模式和上述第α动作模式，或上述第α动作模式和上述第β动作模式，能防止负载电流值的偏差。

附图说明

图1是本发明涉及的电源装置说明图。

图2表示通过控制电路的供给泵电路的升压率控制方法程序流程图。

具体实施方式

下面，参照附图所示实施形态，详细说明本发明。在以下实施例中，虽然对构成要素，种类，组合，形状，相对配置等作了各种限定，但是，这些仅仅是例举，本发明并不局限于此。

图1是本发明涉及的电源装置说明图。

如该图所示，本发明涉及的电源装置1由供给泵电路(charge pumpcircuit)2，负载电流驱动电路4，基准电流源5，比较电路7，控制电路8构成。

LED3作为负载，所述供给泵电路2与电源电压VIN连接，供给用于驱动所述LED3的驱动电压。

所述负载电流驱动电路4用于引入流过LED3的负载电流。

所述基准电流源5具有能根据外部信号设定相对电源电压VIN的变化不变、流向LED3的基准电流值的功能，其包括电流反射镜电路6，具有使得与生成的基准电流相同电流量通过电流反射镜流向基准路径(reference path)9的功能。在电流反射镜电路6内的基准路径9生成基准电压Vref。

所述比较电路7用于比较LED3的输出电压Vdin和基准电压Vref。

所述控制电路8具有根据比较电路7的比较结果控制所述供给泵电路2的升压率的功能。

在所述负载电流驱动电路4使用N沟道MOS型场效应晶体管41，在供给泵电路2的输出处，并联连接LED3，相对该LED3，分别使用上述N沟道MOS型场效应晶体管41。

在所述基准电流源5生成基准电流。在所述基准电流源5中，通过DAC50将外部信号12变换成某电压，输入到放大器51的正相输入端，电阻52连接在放大器51的逆相输入端和GND之间，通过电压电流变换生成，因此，能相对电源电压VIN的变化保持不变。

所述基准电流源5内放大器51的输出端与N沟道MOS型场效应晶体管53的栅极连接，使得该N沟道MOS型场效应晶体管53的源极与放大器51的逆相输入端短路，用于基准电流值稳定化。

电流反射镜电路6和负载电流驱动电路4的N沟道MOS型场效应晶体管41构成电流反射镜，使得基准电流在与LED3连接的负载路径31折返。

如前所述，负载电流驱动电路4用于引入负载电流，所述比较电路7的个数与所述负载电流驱动电路4内的N沟道MOS型场效应晶体管41相同，在图1场合为2个。

在图1中，例示从供给泵电路2的输出电压VOUT并联连接LED3。

在本实施例中，供给泵电路2设有三种动作模式，即，将电源电压按原样输出的第一模式，以比电源电压高的第二电压输出的第二模式，以比上述第二电压高的第三电压输出的第三模式。例如，作为公知技术，可以将第二模式的第二电压设为1.5倍，将第三模式的第三电压设为2倍。

图2表示通过控制电路8对供给泵电路2的升压率控制方法程序流程图。

下面参照图2说明供给泵电路2的升压率控制程序。

若接通电源(图2中“开始”)，则图1所示的供给泵电路2以第一模式开始动作，输出与电源电压VIN相同电压值的输出电压VOUT(步骤S21)。

若图1所示供给泵电路2的输出电压VOUT上升到电源电压VIN，则驱动所述负载电流驱动电路4，负载电流流向LED3，使得LED3点灯(步骤S22)。

若驱动所述负载电流驱动电路4，则通过比较电路7开始比较LED3的输出电压Vdin和基准电压Vref(步骤S24)。从以第一模式动作的供给泵电路2的输出电压VOUT减去LED3的正向电压，得到LED3的输出电压Vdin，若Vdin大于或等于基准电压Vref(步骤S24的“否”)，则返回步骤S23，保持第一模式，若Vdin小于基准电压Vref(步骤S24的“是”)，则进入步骤S25，供给泵电路2移到第二模式，以比电源电压高的第二电压VOUT＝αVIN(在本实施例中，升压1.5倍)输出。

一进入步骤S25，则马上进入步骤S27，进行Vdin和Vref的比较。

在此，S25和S27可以看作无时间滞后的动作。

另外，根据比较电路7的比较结果，移到第二模式动作的供给泵电路2通过控制电路8的控制，定期返回第一模式(步骤S26)。在本实施例中，设为每1秒后返回。

返回第一模式的供给泵电路2(步骤S26)由控制电路8控制，根据比较电路7的比较结果，或保持第一模式(步骤S26的“否”，返回步骤S23)，或升压到第二模式(步骤S26的“是”，返回步骤S25)。

此时，在通过比较电路7比较LED3的输出电压Vdin和基准电压Vref中，可以在作为比较基准的基准电压Vref上附加磁滞(hysteresis)ΔV，与LED3的输出电压Vdin进行比较。

通过使用该特征，能得到如下效果。

在图1所示电源装置1中，当供给泵电路2的动作模式从第一模式切换为第二模式附近的由电源电压VIN生成的LED3的输出电压Vdin，以该输出电压Vdin驱动时的负载电流值，和以移到第二模式时生成的LED3的输出电压Vdin驱动时的负载电流值产生微量误差，对具有上述特性的电源装置，施加从第一模式切换为第二模式的附近的电源电压VIN，因噪音等原因，电源电压波动，在第一模式和第二模式间来回晃动，产生负载电流值偏差，这种场合，即使供给泵电路2返回第一模式，马上移到第二模式，具有能防止负载电流偏差，或LED的闪烁。

通过控制电路8返回第一模式，容易想象用于驱动LED3的电压不足，发生灭灯，但是，比较电路7实行动作模式判定时间设定为非常短，能实现无问题地稳定地LED点灯。在此，上述时间设定0.1毫秒。

在根据比较电路7的比较结果，移到第二模式(步骤S25)动作的供给泵电路2中，与控制电路8的在第一模式的控制方式相同，在步骤S27判断Vdin是否小于Vref，当LED3的输出电压Vdin大于或等于基准电压Vref(步骤S27的“否”)，则返回步骤S25，保持第二模式，若Vdin小于基准电压Vref(步骤S27的“是”)，则进入步骤S28，供给泵电路2移到第三模式，以比第二电压高的第三电压VOUT＝βVIN(在本实施例中，与电源电压1.5倍升压的电压相比，再升压到2倍)输出。

移到第三模式(图2中步骤S28)动作的供给泵电路2与控制电路8的在第二模式的控制方式(图2中步骤S26)相同，通过控制电路8控制，定期返回第二模式(图2中的步骤S29)。在本实施例中，设为每1秒后返回。

返回第二模式的供给泵电路2(图2中的步骤S29)由控制电路8控制，根据比较电路7的比较结果，或保持第二模式(步骤S29的“否”，返回步骤S25)，或升压到第三模式(步骤S29的“是”，返回步骤S28)。

此时，在通过比较电路7比较LED3的输出电压Vdin和基准电压Vref中，可以在作为比较基准的基准电压Vref上附加磁滞ΔV，与LED3的输出电压Vdin进行比较。

通过使用上述通过控制电路8对供给泵电路2的控制方法，电源电压增减变化，或LED正向电压偏差·流过LED的负载电流的设定变更等各种各样原因，能将LED的驱动电压调整到最优，因此，能实现LED的稳定驱动以及向负载高效率地供给电力。这样，通过将电源装置作为LED电路的电源装置利用，将这样的电源装置或LED装置组装到电子设备中，能实现稳定驱动及高效率的装置。

上面参照附图说明了本发明的实施例，但本发明并不局限于上述实施例。在本发明技术思想范围内可以作种种变更，它们都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电源装置，其特征在于，该电源装置包括：

升压电路，用于向负载供给电压进行驱动，设有复数个动作模式，输出电源电压或比电源电压高的电压；

比较电路，比较负载的输出电压及基准电压；

控制电路，根据上述比较电路的比较结果，控制上述升压电路以复数个动作模式之一动作；

上述复数个动作模式由上述控制电路控制，上述负载的输出电压低于上述基准电压前，维持上述动作模式，当上述负载的输出电压低于上述基准电压时，切换为输出比上述输出电压高的电压的动作模式。

2.根据权利要求1中记载的电源装置，其特征在于：

所述升压电路施加电源电压后，在上述复数个动作模式中，以输出与电源电压相同电压的第一动作模式起动；

上述负载的输出电压低于上述基准电压前，维持上述第一动作模式，当上述负载的输出电压低于上述基准电压时，在上述复数个动作模式中，切换为输出比上述第一动作模式高的任意输出电压Vα的第α动作模式(α＞1，α为大于1的任意数)；

所述控制电路进行控制，使得所述升压电路以上述第α动作模式驱动时，定期返回上述第一动作模式。

3.根据权利要求2中记载的电源装置，其特征在于：

所述升压电路以上述第α动作模式驱动时，若上述负载的输出电压低于上述基准电压，则从上述第α动作模式切换为上述复数个动作模式中的第β动作模式，所述第β动作模式输出比上述输出电压Vα更高的输出电压Vβ(β＞α＞1，β为大于α的任意数)；

所述控制电路进行控制，使得所述升压电路以上述第β动作模式驱动时，定期返回低动作模式，所述低动作模式是上述复数个动作模式中，包含上述第α动作模式及第一动作模式的输出比上述输出电压Vβ低的电压的动作模式；

当上述负载的输出电压等于或大于上述基准电压时，选择上述低动作模式，当上述负载的输出电压小于上述基准电压时，切换为包含上述第α动作模式及第β动作模式的高动作模式，输出比上述低动作模式高的电压。

4.根据权利要求1-3中任一个记载的电源装置，其特征在于：

所述控制电路使得所述升压电路的动作模式返回低升压率驱动时，通过比较电路比较上述负载的输出电压及基准电压，在作为比较基准的上述基准电压上加上某电压，使其具有磁滞。

5.根据权利要求1-4中任一个记载的电源装置，其特征在于：

所述升压电路是供给泵电路，所述第α动作模式输出电压为电源电压的所定值α倍(α＞1)，所述第β动作模式输出电压为比电源电压所述α倍大所定值β倍。

6.根据权利要求1-4中任一个记载的电源装置，其特征在于：

所述升压电路是开关稳压器电路，所述控制电路根据所述比较电路的比较结果，能控制上述开关稳压器电路的输出电压，使得上述负载的输出电压不小于上述基准电压。

7.根据权利要求1-4中任一个记载的电源装置，其特征在于：

进一步包括：

负载电流驱动电路，用于使得电流流向与所述升压电路输出侧连接的所述负载；

基准电流源，能根据外部设定信号设定相对电源电压变化保持不变的基准电流值；

上述基准电流源在使得与上述基准电流值相同电流流过的基准路径上，生成成为与上述负载的输出电压进行比较的比较基准的上述基准电压。

8.根据权利要求1-7中任一个记载的电源装置，其特征在于：

上述基准电流源包括具有上述基准路径的电流反射镜电路；

上述负载电流驱动电路包括电流输出端和晶体管，所述电流输出端与上述负载输出侧连接，所述晶体管一端与上述负载电流驱动电路一端连接，另一端与固定电压连接，控制端与上述电流反射镜电路控制的端子连接；

上述电流反射镜电路具有上述基准电流源及电流反射镜构成，在上述基准路径上包括晶体管，所述晶体管一端与生成上述基准电压的点连接，另一端与固定电压连接，控制端与上述负载电流驱动电路内的晶体管的上述控制端连接，所述晶体管与上述负载电流驱动电路内的晶体管构成电流反射镜。

9.一种LED装置，其特征在于，将上述权利要求1-8中任一个所述的电源装置作为LED电路的电源装置组装。

10.一种电子设备，其特征在于，装有将上述权利要求1-8中任一个所述的电源装置或权利要求9中所述的LED装置。

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