CN105788559A - 稳压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种稳压装置，所述稳压装置包括信号侦测放大电路、反馈电压信号产生电路、逻辑处理电路。信号侦测放大电路用于侦测功能电路的工作电压，将侦测到的工作电压进行运算放大，并将运算放大后的电压信号输出到逻辑处理电路。逻辑处理电路用于根据运算放大后的电压信号调节第一控制信号，并将调节后的第一控制信号输出到反馈电压信号产生电路。反馈电压信号产生电路用于根据调节后的第一控制信号调节反馈电压信号，并将调节后的反馈电压信号输出到逻辑处理电路。逻辑处理电路还用于根据调节后的反馈电压信号调节第二控制信号，并将调节后的第二控制信号输出到功能电路，从而控制功能电路的输出电压使输出电压稳定。

Description

稳压装置
技术领域
本发明涉及一种轻重载变化下的稳压装置，该稳压装置可应用于液晶显示器的背光及驱动等领域。
背景技术
现在的显示面板的解析度越来越高，所需要的各路电流也越来越大。
然而，由于各路输出电压的抽载变化大，同时在面板驱动中也存在轻重载画面的变化，进而导致在这段时间内，由于各路电流变小而造成输出电压在轻重载变化下会有较大变化，导致输出电压不稳定以及纹波(Ripple)比较大。因此，轻重载变化下的电压控制变得尤其重要。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的示例性实施例提供一种控制并更改反馈电压的大小的装置，使得在轻重载变化下能更改不同的反馈电压，尽力维持输出电压的稳定性以及减小纹波大小。
根据本发明的示例性实施例，提供一种用于功能电路的稳压装置，所述稳压装置包括：信号侦测放大电路、反馈电压信号产生电路、逻辑处理电路。信号侦测放大电路用于侦测功能电路的工作电压，将侦测到的工作电压进行运算放大，并将运算放大后的电压信号输出到逻辑处理电路。逻辑处理电路用于根据运算放大后的电压信号调节第一控制信号，并将调节后的第一控制信号输出到反馈电压信号产生电路。反馈电压信号产生电路用于根据调节后的第一控制信号调节反馈电压信号，并将调节后的反馈电压信号输出到逻辑处理电路。逻辑处理电路还用于根据调节后的反馈电压信号调节第二控制信号，并将调节后的第二控制信号输出到功能电路，从而控制功能电路的输出电压保持稳定。
可选地，如果运算放大后的电压信号的幅值高于第一阈值，则逻辑处理电路使反馈电压信号的幅值减小，从而使由第二控制信号控制的功能电路的输出电压下降。
可选地，如果运算放大后的电压信号的幅值低于第一阈值，则逻辑处理电路使反馈电压信号的幅值增大，从而使由第二控制信号控制的功能电路的输出电压上升。
可选地，信号侦测放大电路包括：运算放大器、第一电阻器、第二电阻器。运算放大器的同相输入端用于侦测功能电路的工作电压，运算放大器的反相输入端通过第一电阻器电性接地，运算放大器的输出端连接至逻辑处理电路，第二电阻器连接在运算放大器的反相输入端和输出端之间。
可选地，反馈电压信号产生电路包括：第一MOS晶体管、第二MOS晶体管。第一MOS晶体管的栅极和第二MOS晶体管的栅极连接到逻辑处理电路以用于接收第一控制信号，第一MOS晶体管的源极和第二MOS晶体管的源极均连接到功能电路的输出端以用于接收功能电路的输出电压，第一MOS晶体管的漏极连接到逻辑处理电路以用于将反馈电压信号输出到逻辑处理电路，第二MOS晶体管的漏极电性接地。根据运算放大后的电压信号的幅值，逻辑处理电路通过施加到第一MOS晶体管的栅极和第二MOS晶体管的栅极的第一控制信号而控制第一MOS晶体管和第二MOS晶体管的导通和截止，以调节反馈电压信号的幅值。
可选地，如果运算放大后的电压信号的幅值高于第一阈值，则逻辑处理电路根据第一控制信号使第一MOS晶体管截止并使第二MOS晶体管导通，从而使反馈电压信号的幅值减小；如果运算放大后的电压信号的幅值低于第一阈值，则逻辑处理电路根据第一控制信号使第一MOS晶体管导通并使第二MOS晶体管截止，从而使反馈电压信号的幅值增大。
可选地，反馈电压信号产生电路还包括：第三电阻器、第四电阻器、第五电阻器、第六电阻器、第七电阻器。第一MOS晶体管的源极通过第六电阻器连接到功能电路的输出端，第二MOS晶体管的源极通过串联的第三电阻器和第四电阻器连接到功能电路的输出端，第二MOS晶体管的漏极通过第七电阻器电性接地，第五电阻器的一端连接到第二MOS晶体管的源极，第五电阻器的另一端电性接地。
可选地，所述功能电路是升压电路，所述升压电路包括：第三MOS晶体管以及串联连接的电感器、二极管和电容器。第三MOS晶体管的栅极连接到逻辑处理电路以用于从逻辑处理电路接收第二控制信号，第三MOS晶体管的漏极连接到电感器和二极管之间，第三MOS晶体管的源极电性接地。如果反馈电压信号的幅值低于第二阈值，则逻辑处理电路通过调节第二控制信号的占空比而使第三MOS晶体管的导通占空比增大，从而控制功能电路的输出电压上升；如果反馈电压信号的幅值高于第二阈值，则逻辑处理电路通过调节第二控制信号的占空比而使第三MOS晶体管的导通占空比减小，从而控制功能电路的输出电压下降。
可选地，所述升压电路还包括：第八电阻器。第三MOS晶体管的源极通过第八电阻器电性接地。
根据本发明的示例性实施例，提供一种液晶显示器的驱动电路，所述驱动电路包括根据本发明的实施例中的任何一个所述的稳压装置。
将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。
附图说明
通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是根据本发明示例性实施例的将稳压装置应用于功能电路的结构框图；
图2是示出根据本发明示例性实施例的用于升压电路的稳压装置的电路示意图。
具体实施方式
现将详细描述本发明的示例性实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号指示相同的部分。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本发明。
图1是根据本发明示例性实施例的将稳压装置应用于功能电路的结构框图。如图1所示，稳压装置包括信号侦测放大电路、反馈电压信号产生电路、逻辑处理电路。信号侦测放大电路用于侦测功能电路的工作电压，将侦测到的工作电压进行运算放大，并将运算放大后的电压信号输出到逻辑处理电路。逻辑处理电路用于根据运算放大后的电压信号调节第一控制信号，并将调节后的第一控制信号输出到反馈电压信号产生电路。反馈电压信号产生电路用于根据调节后的第一控制信号调节反馈电压信号，并将调节后的反馈电压信号输出到逻辑处理电路。此外，反馈电压信号产生电路可以连接到功能电路，以接收功能电路的输出电压信号。
逻辑处理电路还用于根据调节后的反馈电压信号调节第二控制信号，并将调节后的第二控制信号输出到功能电路，从而控制功能电路的输出电压保持稳定。
如果运算放大后的电压信号的幅值高于第一阈值，则逻辑处理电路使反馈电压信号的幅值减小，从而使由第二控制信号控制的功能电路的输出电压下降。或者，如果运算放大后的电压信号的幅值低于第一阈值，则逻辑处理电路使反馈电压信号的幅值增大，从而使由第二控制信号控制的功能电路的输出电压上升。
上述稳压装置可应用或集成到液晶显示器等电子设备的驱动电路中，以实现稳压以及减少纹波的功能。
图2是示出根据本发明示例性实施例的用于升压电路的稳压装置的电路示意图。如图2所示，在此以升压(BOOST)电路作为功能电路的示例，示出一种用于升压电路的稳压装置。所述稳压装置包括信号侦测放大电路、反馈电压信号产生电路、逻辑处理电路。
信号侦测放大电路包括：运算放大器、第一电阻器R1、第二电阻器R2。运算放大器的同相输入端用于侦测升压电路的工作电压，运算放大器的反相输入端通过第一电阻器R1电性接地，运算放大器的输出端连接至逻辑处理电路。第二电阻器R2连接在运算放大器的反相输入端和输出端之间。信号侦测放大电路将侦测到的工作电压进行运算放大，并将运算放大后的电压信号输出到逻辑处理电路。
反馈电压信号产生电路包括第一MOS晶体管Q1和第二MOS晶体管Q2。第一MOS晶体管Q1的栅极和第二MOS晶体管Q2的栅极连接到逻辑处理电路以从逻辑处理电路接收第一控制信号，所述第一控制信号包括由逻辑处理电路分别施加到第一MOS晶体管Q1的栅极和第二MOS晶体管Q2的栅极的栅极驱动信号G1和G2，使得逻辑处理电路可以通过栅极驱动信号G1和G2分别控制第一MOS晶体管Q1和第二MOS晶体管Q2。此外，第一MOS晶体管Q1的漏极连接到逻辑处理电路，从而向逻辑处理电路提供反馈电压信号FB。
可选地，第一MOS晶体管Q1和第二MOS晶体管Q2中的任何一个可以是NMOS晶体管。
反馈电压信号产生电路还包括：第三电阻器R3、第四电阻器R4、第五电阻器R5、第六电阻器R6、第七电阻器R7。第一MOS晶体管的源极通过第六电阻器R6连接到升压电路的输出端，第二MOS晶体管的源极通过串联连接的第三电阻器R3和第四电阻器R4连接到升压电路的输出端，第二MOS晶体管的漏极通过第七电阻器R7电性接地，第五电阻器R5的一端连接到第二MOS晶体管的源极，第五电阻器R5的另一端电性接地。
所述升压电路包括：第三MOS晶体管Q3、第八电阻器R8以及串联连接的电感器L1、二极管D1和电容器C1。第三MOS晶体管的栅极连接到逻辑处理电路以从逻辑处理电路接收第二控制信号，第三MOS晶体管的漏极连接在电感器L1和二极管D1之间，第三MOS晶体管的源极通过第八电阻器R8电性接地。运算放大器的同相输入端连接在电阻器R8的一端与第三MOS晶体管Q3的源极之间，电阻器R8的另一端连接到地。电阻器R8被配置为侦测升压电路的电流，并向运算放大器提供电压信号，通过运算放大器运算放大后的电压信号输入到逻辑处理电路以进行逻辑处理。所述信号可以实时反馈升压电路的电流的工作状况，不同的工作电流可以向逻辑处理反馈不同的电压。
可选地，第三MOS晶体管Q3可以是NMOS晶体管。
逻辑处理电路根据运算放大后的电压信号调节栅极驱动信号G1和G2，并将栅极驱动信号G1和G2分别施加到第一MOS晶体管Q1和第二MOS晶体管Q2的栅极。第一MOS晶体管Q1和第二MOS晶体管Q2根据栅极驱动信号G1和G2调节反馈电压信号FB。
在所述升压电路示例中，逻辑处理电路、运算放大器、电阻器R8和第三MOS晶体管Q3被包含在集成电路(IC)模块中。
逻辑处理电路根据从运算放大器接收的不同电压水平的信号来控制第一MOS晶体管Q1和第二MOS晶体管Q2的导通和截止。例如，若电压的幅值比特定阈值高(即，证明工作电流大)，则逻辑处理电路通过分别施加到第一MOS晶体管的栅极和第二MOS晶体管的栅极的栅极驱动信号G1和G2，使第二MOS晶体管Q2导通并使第一MOS晶体管Q1截止，可以使反馈电压信号FB的幅值减小，使升压电路的输出电压下降。同时，反馈电压信号FB被提供给逻辑处理电路，使所述IC模块对由于大电流导致的输出电压的下降进行补偿并减小纹波。此外，若电压的幅值比特定阈值低(即，证明工作电流小)，则逻辑处理电路通过所述栅极驱动信号G1和G2，使第一MOS晶体管Q1导通并使第二MOS晶体管Q2截止，可以使反馈电压信号FB的幅值增大，使升压电路的输出电压上升。同时，反馈电压信号FB被提供给逻辑处理电路，使所述IC模块对由于小电流导致的输出电压的恢复进行补偿并减小纹波。可根据实际需要来设置所述特定阈值。
可选地，逻辑处理电路除了侦测运算放大器的输出电压水平，还侦测所述反馈电压信号FB。逻辑处理电路根据反馈电压信号FB的幅值，通过调节施加到第三MOS晶体管的栅极的第二控制信号的占空比，来控制第三MOS晶体管Q3的导通占空比，从而控制整体输出电压的大小，以便及时进行补偿。例如，如果侦测到的反馈电压信号FB的幅值小于另一特定阈值，则逻辑处理电路通过调节所述第二控制信号的占空比来使第三MOS晶体管Q3的导通占空比增大，从而使所述升压电路的输出电压上升；如果侦测到的反馈电压信号FB的幅值大于所述另一特定阈值，则逻辑处理电路通过调节所述第二控制信号的占空比来使第三MOS晶体管Q3的导通占空比减小，从而使所述升压电路的输出电压下降。可根据实际需要来设置所述另一特定阈值。如上所述，可以进一步实现稳压装置的稳压功能。
可选地，逻辑处理电路还可以包括误差放大器(未示出)，误差放大器用于监测反馈电压信号FB，将反馈电压信号FB与预先设置的预定信号进行比较，以便逻辑处理电路按照前面描述的方式调节所述第二控制信号的占空比，以便调节第三MOS晶体管Q3的导通占空比的大小。
如上所述，当在轻重载变化的情况下工作时，所述稳压装置可以有效及时地反馈输出负载的大小，并通过控制反馈，将输出基本稳定在一条直线上，从而在保持输出电压的稳定性的同时还可以减小纹波。
应注意，本发明仅示出了部分电子器件，本领域技术人员可以根据需要设置更细分的电阻及补偿电路，可以设置更多的电阻及MOS晶体管，以便实现更稳定的控制。
虽然本发明以上述电路结构为例，但是，所述稳压装置可应用于各种功能电路(例如，如上所述的升压电路)中，还可以同步扩展到其他拓扑架构中。例如，稳压装置可应用于液晶显示器等的驱动电路，以实现稳压以及减少纹波的功能。
此外，基于本发明限定的各个元件所执行的处理，本领域技术人员可以根据需要而将根据本发明的示例性实施例的稳压装置实现为各种硬件组件并应用于各种电子设备。
本发明的以上实施例仅仅是示例性的，而本发明并不受限于此。本领域技术人员应该理解：在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行改变，其中，本发明的范围在权利要求及其等同物中限定。

Claims (10)

1.一种用于功能电路的稳压装置，其特征在于，包括：信号侦测放大电路、反馈电压信号产生电路、逻辑处理电路；
信号侦测放大电路用于侦测功能电路的工作电压，将侦测到的工作电压进行运算放大，并将运算放大后的电压信号输出到逻辑处理电路；
逻辑处理电路用于根据运算放大后的电压信号调节第一控制信号，并将调节后的第一控制信号输出到反馈电压信号产生电路；
反馈电压信号产生电路用于根据调节后的第一控制信号调节反馈电压信号，并将调节后的反馈电压信号输出到逻辑处理电路；
逻辑处理电路还用于根据调节后的反馈电压信号调节第二控制信号，并将调节后的第二控制信号输出到功能电路，从而控制功能电路的输出电压保持稳定。
2.如权利要求1所述的稳压装置，其特征在于，如果运算放大后的电压信号的幅值高于第一阈值，则逻辑处理电路使反馈电压信号的幅值减小，从而使由第二控制信号控制的功能电路的输出电压下降。
3.如权利要求1所述的稳压装置，其特征在于，如果运算放大后的电压信号的幅值低于第一阈值，则逻辑处理电路使反馈电压信号的幅值增大，从而使由第二控制信号控制的功能电路的输出电压上升。
4.如权利要求1所述的稳压装置，其特征在于，信号侦测放大电路包括：运算放大器、第一电阻器、第二电阻器；
运算放大器的同相输入端用于侦测功能电路的工作电压，运算放大器的反相输入端通过第一电阻器电性接地，运算放大器的输出端连接至逻辑处理电路，第二电阻器连接在运算放大器的反相输入端和输出端之间。
5.如权利要求1所述的稳压装置，其特征在于，反馈电压信号产生电路包括：第一MOS晶体管、第二MOS晶体管；
第一MOS晶体管的栅极和第二MOS晶体管的栅极连接到逻辑处理电路以用于接收第一控制信号，第一MOS晶体管的源极和第二MOS晶体管的源极均连接到功能电路的输出端以用于接收功能电路的输出电压，第一MOS晶体管的漏极连接到逻辑处理电路以用于将反馈电压信号输出到逻辑处理电路，第二MOS晶体管的漏极电性接地；
其中，根据运算放大后的电压信号的幅值，逻辑处理电路通过施加到第一MOS晶体管的栅极和第二MOS晶体管的栅极的第一控制信号而控制第一MOS晶体管和第二MOS晶体管的导通和截止，以调节反馈电压信号的幅值。
6.如权利要求5所述的稳压装置，其特征在于，如果运算放大后的电压信号的幅值高于第一阈值，则逻辑处理电路根据第一控制信号使第一MOS晶体管截止并使第二MOS晶体管导通，从而使反馈电压信号的幅值减小；如果运算放大后的电压信号的幅值低于第一阈值，则逻辑处理电路根据第一控制信号使第一MOS晶体管导通并使第二MOS晶体管截止，从而使反馈电压信号的幅值增大。
7.如权利要求5或6所述的稳压装置，其特征在于，反馈电压信号产生电路还包括：第三电阻器、第四电阻器、第五电阻器、第六电阻器、第七电阻器；
第一MOS晶体管的源极通过第六电阻器连接到功能电路的输出端，第二MOS晶体管的源极通过串联的第三电阻器和第四电阻器连接到功能电路的输出端，第二MOS晶体管的漏极通过第七电阻器电性接地，第五电阻器的一端连接到第二MOS晶体管的源极，第五电阻器的另一端电性接地。
8.如权利要求1所述的稳压装置，其特征在于，所述功能电路是升压电路，所述升压电路包括：第三MOS晶体管以及串联连接的电感器、二极管和电容器；
第三MOS晶体管的栅极连接到逻辑处理电路以用于从逻辑处理电路接收第二控制信号，第三MOS晶体管的漏极连接到电感器和二极管之间，第三MOS晶体管的源极电性接地；
如果反馈电压信号的幅值低于第二阈值，则逻辑处理电路通过调节第二控制信号的占空比而使第三MOS晶体管的导通占空比增大，从而控制功能电路的输出电压上升；如果反馈电压信号的幅值高于第二阈值，则逻辑处理电路通过调节第二控制信号的占空比而使第三MOS晶体管的导通占空比减小，从而控制功能电路的输出电压下降。
9.如权利要求8所述的稳压装置，其特征在于，所述升压电路还包括：第八电阻器；第三MOS晶体管的源极通过第八电阻器电性接地。
10.一种液晶显示器的驱动电路，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的稳压装置。
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