CN101588174A - 驱动电路、集成电路以及相关电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及驱动电路、集成电路以及相关电子设备。具有用于利用由电源电路所生成的DC电压来驱动负载的驱动电路和用于降低DC电压的电压转换电路的集成电路,包括:切换电路,用于使用DC电压生成电压脉冲;输出单元,用于将由切换电路所生成的电压脉冲输出至设置在集成电路外部的平滑电路;第一输入单元,用于接收由电源电路所生成的第一DC电压;第二输入单元,用于接收由平滑电路所生成的、且低于第一DC电压的第二DC电压;以及控制电路,用于基于由电压转换电路降低后的电压进行工作,并且控制切换电路和驱动电路。

Description

驱动电路、集成电路以及相关电子设备
技术领域
本发明涉及一种驱动电路,以及可在该驱动电路中使用的集成电路和其控制。
背景技术
喷墨记录设备等电子设备包括多个电动机,例如,记录头的扫描电动机和记录纸张的输送电动机。用于驱动多个电动机的一些电动机驱动电路形成一个集成电路(IC)。此外,还有用于向电动机、记录头或控制电路等供电的直流/直流(DC/DC)转换器。日本特开2006-20459讨论了一个集成电路,在该集成电路中集成有DC/DC转换器电路和电动机驱动电路。
设置在集成电路上的DC/DC转换器电路将输入电压转换成较低的输出电压。近年来,在一些中央处理单元(CPU)和专用集成电路(ASIC)中,驱动电压降低。因此,要输出到低压电路的电压也降低。在这种情况下,输入电压和输出电压之间的差增大。因此,在DC/DC转换器电路中,由于电压的转换损耗而生成的热量增加。包括电动机驱动电路的集成电路中的热量导致驱动电路发生故障。此外,电子设备的控制单元使用集成电路中所生成的电力。因此,集成电路中所生成的热导致DC/DC转换器电路停止工作,结果,电子设备的工作停止。
发明内容
本发明的第一方面提供一种驱动电路。本发明的第二方面提供一种集成电路。本发明的第三方面提供一种电子设备。
本发明提供一种驱动电路,包括:驱动部件,用于使用第一DC电压驱动负载;调节器部件,用于接收输入电压,并且从所述输入电压获得调节后输出电压;电源切换部件,其能够在第一状态和第二状态之间切换,其中,在所述第一状态下,将所述第一DC电压作为所述输入电压提供至所述调节器部件,而在所述第二状态下,将低于所述第一DC电压且高于所述调节后输出电压的第二DC电压(Vb)作为所述输入电压提供至所述调节器部件;第二电压获得部件,用于从所述第一DC电压获得所述第二DC电压;以及切换控制部件,其与所述电源切换部件连接,用于当所述第二DC电压适合于作为所述输入电压提供至所述调节器部件时,使所述电源切换部件从所述第一状态切换成所述第二状态。
本发明还提供一种集成电路,包括:驱动部件,用于使用第一DC电压驱动负载;调节器部件,用于接收输入电压,并且从所述输入电压获得调节后输出电压;电源切换部件,其能够在第一状态和第二状态之间切换,其中,在所述第一状态下,将所述第一DC电压作为所述输入电压提供至所述调节器部件,而在所述第二状态下,将低于所述第一DC电压且高于所述调节后输出电压的第二DC电压(Vb)作为所述输入电压提供至所述调节器部件;切换电路,用于与设置在所述集成电路外部的平滑电路协作,以从所述第一DC电压获得所述第二DC电压。
本发明还提供一种电子设备,包括所述驱动电路和/或所述集成电路。
通过以下参考附图对典型实施例的详细说明,本发明的其它特征和方面将变得清楚。
附图说明
包括在说明书中并构成说明书的一部分的附图,示出本发明的典型实施例、特征和方面,并与说明书一起用来解释本发明的原理。
图1是示出根据本发明的第一典型实施例的电子设备的框图;
图2是示出根据第一典型实施例的电子设备的操作的流程图;
图3是示出根据第二典型实施例的电子设备的框图;
图4是示出根据第二典型实施例的电子设备的操作的控制流程图。
具体实施方式
下面参考附图详细说明本发明的各种典型实施例、特征和方面。
图1是示出根据本发明的第一典型实施例的电子设备的框图。该电子设备是向记录头施加信号(扫描信号)以在记录介质上执行记录的记录设备。集成电路104包括用于驱动负载(例如,电动机)的驱动电路。
电源101是交流/直流(AC/DC)电源。电源101接收来自AC电源102的输入,从而输出DC电压103。用于驱动电动机等的电压(例如,32伏特(V))103从电源101输出,并且通过集成电路104的输入单元(第一输入单元)10输入。集成电路104包括输入单元(第二输入单元)11,其用于输入来自后面将说明的平滑电路121的电压(5伏特)。集成电路104使用信号线122与CPU 113进行通信。CPU 113控制记录设备的操作。
集成电路104包括调节器106、控制器107、电动机驱动器108和切换电路109。集成电路104还包括切换器105。调节器(电压转换电路)106将输入电压降低成预定电压。切换器105选择向调节器106提供的电源。利用切换器105,确定是从输入单元10还是从输入单元11供电。例如,当启动集成电路104时,将从输入单元10输入的电力提供至调节器106。然后,一旦满足预定条件,将从输入单元11输入的电力提供至调节器106。
控制器107在调节器106所生成的3.3伏特的电压下工作。控制器107控制电动机驱动器108和切换电路109。控制器107基于从输入和输出单元17输入的命令和数据,控制电动机驱动器108和切换电路109。此外,控制器107将关于集成电路的状态等的信息从输入和输出单元17输出到CPU。为了稳定电压,通过外部端子将电容器110连接到调节器106的输出。
切换电路109具有两个输出13和14。将切换电路109内的切换元件(例如,场效应晶体管(FET))与这些输出中的每一个相关联。IC控制器107包括两个控制电路,其中,每个控制电路控制切换电路109中的切换元件中的一个。
切换电路109与平滑电路121相互协作,以生成两个不同的电源电压(电压脉冲信号)Va和Vb。这两个电源电压中的一个Va用于向与电源线114连接的CPU 113和其它组件(未示出)供电。可以将连接到电源线114的CPU 113和其它组件认为是第一系统。这两个电源电压中的另一个Vb用于向与另一电源线115连接的逻辑电路116供电,并且还在通过CPU切换了切换器105时作为调节器106的降低后的电源电压。可以将连接到电源线115的逻辑电路116和其它组件认为是第二系统。
包括电感器(111-a、111-b)和电容器(112-a、112-b)的平滑电路121平滑各输出13和14的输出电压,以将所述电压转换成期望电压值的DC电压。例如,电源线114的电压(Va)为1.6伏特,并且将其提供至CPU 113。此外,例如,电源线115的电压(Vb)为5伏特,并且将其提供至逻辑电路116。例如,当电子设备是记录设备时,将来自逻辑电路116的电压提供至设置在记录头上的运算放大器。此外,通过输入单元11将电源线115的电压提供至设置在集成电路104中的切换器105。
通过电源线119将由电阻器117和118分割的电压作为监视信号输入到CPU 113的端口。在启动CPU 113之后,CPU 113基于输入至该端口的电压水平判断输出115是否正常(适合用作调节器106的电压)。在本实施例中,当与线路119连接的端口处的输入电压水平达到预定水平时,CPU 113判断为输出115正常或适合,但是,在其它实施例中,该判断可以基于输出115的稳定性或其它一些相关标准。另外,在本实施例中,由CPU 113基于线路119上的监视信号间接判断输出115的稳定性是可能的,这是因为输出119依赖于作为由电阻器117和118所构成的分压器的结果的输出115。然而,在其它实施例中,可以直接基于输出115判断该稳定性。当CPU 113判断为输出115正常时,CPU113向切换器105输出用于进行切换的控制信号120。集成电路104包括用于输入控制信号120的输入单元12。因此,切换器105将至调节器106的供电线从DC电压103切换成电源线115。
切换器105可以将至调节器106的输入电压从32伏特改变成5伏特。随后,调节器106降低5伏特的电压。根据来自CPU 113的命令执行对电动机122的控制。
在另一典型实施例中,CPU 113可以通过确认切换元件109的正常启动,来确认电源线115的电压的状态。因此,电阻器117和118变得不必要,并且不必给CPU 113分配端口。因此,可以实现电阻元件的减少和向其它应用分配端口。
图2是示出根据第一典型实施例的电子设备的操作的流程图。在步骤S201,电源101输出32伏特的直流电压。在步骤S202,调节器106生成3.3伏特的电压。在步骤S203,控制器107和切换电路109开始工作。当切换电路109开始工作时,在平滑电路121中生成电压。在步骤S204,CPU 113从平滑电路121接收电源电压Va,并且启动CPU 113。在启动CPU 113之后,CPU 113将平滑电路121的输出119和阈值电压进行比较,从而确认切换电路109和平滑电路121是否正常工作。在确认该操作之后,在步骤S 205,CPU 113向集成电路104输出控制信号120。在步骤S206,当输入控制信号120时,切换器105操作,并且调节器106从5伏特的电压生成3.3伏特的电压。随后,调节器106从5伏特的电压继续生成3.3伏特的电压。
在上述例子中,电力和热生成之间的关系如下。电源103的输出为32V(伏特),在平滑电路121中生成并被输入至集成电路104的电压为5V(伏特),而由调节器生成的电压为3.3V(伏特)。安装在基板上的集成电路的耐热为25℃/W,而在集成电路工作时所消耗的逻辑电流为20mA。在上述条件下,如下计算通过将输入电压从32V(伏特)切换成5V(伏特)所引起的损耗的差:
(32V-3.3V)×20mA-(5V-3.3V)×20mA=0.54W    (1)
0.54W×25℃/W=13.5℃                      (2)
在上述条件下,可以实现集成电路的温度降低约13.5℃。
图3是示出根据本发明的第二典型实施例的电子设备的框图。仅说明与第一典型实施例的不同点。在第二典型实施例中,对于与第一典型实施例的相似点,省略对其的说明。在第一典型实施例中,基于来自集成电路外部的CPU 113的信号,执行切换器105的操作。然而,在第二典型实施例中,通过切换器控制器323执行切换器305的操作。切换器控制器323从调节器306接收切换器控制器323的操作所需的供电。
在切换电路309中,DC电压303通过切换元件而经历脉冲控制并输出。通过包括电感器311和电容器312的平滑电路321对该脉冲进行平滑,并且将该脉冲转换成DC电压。通过电源线314将该DC电压提供至CPU 313。此外,在集成电路304中,将该DC电压从输入单元31输入至切换器305和切换器控制器323。
图4是示出根据第二典型实施例的电子设备的操作的流程图。由于步骤S401~步骤S403的处理类似于第一典型实施例中所述的图2中的处理,因而省略对其的说明。
在步骤S404,通过从平滑电路321接收供电,启动切换器控制器323。在步骤S405,切换器控制器323输出控制信号320。在步骤S406,通过控制信号320操作切换器305,并且调节器306从5伏特的电压生成3.3伏特的电压。
注意,在上述典型实施例中,设置在集成电路中的驱动电路不局限于用于电动机的驱动电路。例如,可以实现为用于驱动作为负载的例如记录头、电荷耦合装置(CCD)或发光二极管(LED)等的驱动电路。
在上述第二典型实施例中,可以将切换器控制器323配置成使用上限电压值、下限电压值或这两者来检查从输入单元31输入的电压。当输入电压处于异常条件时,切换器控制器323可以向CPU 313通知该异常条件。
此外,为了预先判断集成电路的输入单元31是否接地,在步骤S404,切换器控制器323可以执行输入单元31的电位是否为0V的处理。
此外,在典型实施例中,集成电路包括一个电动机驱动电路。然而,集成电路可以包括多个电动机驱动电路。
本发明的实施例可以提供一种包括用于利用由电源电路所生成的DC电压来驱动负载的驱动电路和用于降低DC电压的电压转换电路106的集成电路104,集成电路104包括:切换电路109,用于使用DC电压生成电压脉冲;输出单元,用于将由切换电路109所生成的电压脉冲输出至设置在集成电路104外部的平滑电路;第一输入单元,用于接收由电源电路所生成的第一DC电压;第二输入单元,用于接收由平滑电路所生成的、且低于第一DC电压的第二DC电压;以及控制电路107,用于基于由电压转换电路106降低后的电压来工作,并且控制切换电路109和驱动电路。
集成电路104还可以包括切换器,该切换器用于进行切换以将从第一输入单元输入的电压提供至电压转换单元106,并且在第二DC电压达到预定电压值之后,将从第二输入单元输入的电压提供至电压转换电路106。
在一个实施例中,切换电路109基于从控制电路107输出的信号来执行该切换,其中,控制电路107基于从平滑电路提供的电力工作。
在一个实施例中,负载是电动机。
在一个实施例中,集成电路104是一个芯片的半导体电路。
可以提供电子设备的本发明的其它实施例包括如上所述的集成电路。该电子设备可以是记录设备。
尽管参考典型实施例说明了本发明,但是应该理解,本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释,以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (15)

1.一种驱动电路,包括:
驱动部件,用于使用第一DC电压驱动负载;
调节器部件,用于接收输入电压,并且从所述输入电压获得调节后输出电压;
电源切换部件,其能够在第一状态和第二状态之间切换,其中,在所述第一状态下,将所述第一DC电压作为所述输入电压提供至所述调节器部件,而在所述第二状态下,将低于所述第一DC电压且高于所述调节后输出电压的第二DC电压(Vb)作为所述输入电压提供至所述调节器部件;
第二电压获得部件,用于从所述第一DC电压获得所述第二DC电压;以及
切换控制部件,其与所述电源切换部件连接,用于当所述第二DC电压适合于作为所述输入电压提供至所述调节器部件时,使所述电源切换部件从所述第一状态切换成所述第二状态。
2.根据权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,所述第二电压获得部件的各部分由所述调节后输出电压供电。
3.根据权利要求1或2所述的驱动电路,其特征在于,所述第二电压获得部件包括切换电路和与所述切换电路连接的平滑电路,其中,所述切换电路用于使用所述第一DC电压生成一个或多个脉冲输出,所述平滑电路用于平滑所述一个或多个脉冲输出以至少生成所述第二DC电压(Vb)。
4.根据权利要求3所述的驱动电路,其特征在于,所述电源切换部件和所述第二电压获得部件的所述切换电路构成同一集成电路的一部分,而所述平滑电路在所述集成电路外部。
5.根据权利要求4所述的驱动电路,其特征在于,所述切换控制部件的至少一部分在所述集成电路外部。
6.根据权利要求5所述的驱动电路,其特征在于,所述切换控制部件的至少一部分由通过所述切换电路和所述平滑电路的协作所生成的一个或多个电压供电。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的驱动电路,其特征在于,所述切换控制部件用于使用依赖于所述第二DC电压(Vb)的监视信号来判断所述第二DC电压是否适合于提供至所述调节器部件。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的驱动电路,其特征在于,还包括用于控制所述驱动部件的驱动控制部件,其中,所述驱动控制部件由所述调节后输出电压供电。
9.一种集成电路,包括:
驱动部件,用于使用第一DC电压驱动负载;
调节器部件,用于接收输入电压,并且从所述输入电压获得调节后输出电压;
电源切换部件,其能够在第一状态和第二状态之间切换,其中,在所述第一状态下,将所述第一DC电压作为所述输入电压提供至所述调节器部件,而在所述第二状态下,将低于所述第一DC电压且高于所述调节后输出电压的第二DC电压(Vb)作为所述输入电压提供至所述调节器部件;
切换电路,用于与设置在所述集成电路外部的平滑电路协作,以从所述第一DC电压获得所述第二DC电压。
10.根据权利要求9所述的集成电路,其特征在于,还包括:
第一输入单元,用于从设置在所述集成电路外部的电源电路接收所述第一DC电压;
第二输入单元,用于从所述平滑电路接收所述第二DC电压;以及
控制部件,其由所述调节后输出电压供电,并且用于控制所述切换电路和所述驱动部件。
11.根据权利要求9或10所述的集成电路,其特征在于,所述切换电路用于使用所述第一DC电压生成一个或多个脉冲输出,所述平滑电路使用所述一个或多个脉冲输出以至少生成所述第二DC电压(Vb)。
12.根据权利要求9~11中任一项所述的集成电路,其特征在于,还包括:
切换控制部件,用于当所述第二DC电压适合于提供至所述调节器部件时,使所述电源切换部件从所述第一状态切换成所述第二状态。
13.根据权利要求12所述的集成电路,其特征在于,所述切换控制部件用于在所述第二DC电压达到预定电压值之后,使所述电源切换部件从所述第一状态切换成所述第二状态。
14.根据权利要求9或10所述的集成电路,其特征在于,还具有切换控制输入单元,所述切换控制输入单元用于接收从设置在所述集成电路外部的控制电路输出的控制信号。
15.一种电子设备,包括:
根据权利要求1~8中任一项所述的驱动电路和/或根据权利要求9~14中任一项所述的集成电路。
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