CN118214280A - Dc-dc转换器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种直流对直流(“DC‑DC”)转换器，所述直流对直流(“DC‑DC”)转换器包括：第一转换器，基于在第一转换器中产生的电感电流在正常模式或者节电模式下输出第一电源电压，其中，第一转换器在正常模式下以第一驱动方式操作，并且在节电模式下以第二驱动方式操作；第二转换器，基于在第二转换器中产生的电感电流输出第二电源电压，其中，第二转换器在节电模式下以第三驱动方式操作，节电模式下的第二电源电压的大小与正常模式下的第二电源电压的大小不同；以及模式选择器，将模式控制信号供应至第一转换器和第二转换器，其中，第一转换器和第二转换器基于模式控制信号以正常模式或节电模式驱动。

Description

DC-DC转换器
本申请是申请日为2018年12月4日、申请号为201811471937.1、题为“DC-DC转换器”的专利申请的分案申请。
技术领域
公开的实施例涉及一种显示装置，更具体地，涉及一种包括在显示装置中的直流对直流(“DC-DC”)转换器。
背景技术
显示装置通常包括DC-DC转换器，所述DC-DC转换器通过将从外部供应的输入电压进行转换以产生用于驱动像素的高电势电压和低电势电压。在这样的显示装置中，DC-DC转换器可以产生正电压和负电压，并通过电压线将正电压和负电压供应至像素。
发明内容
当显示装置中包括的显示面板的可显示的亮度的大小或范围增大时，提供至显示面板的驱动电流的范围增大。因此，当显示装置以驱动电流的大小小的低亮度等驱动时，显示装置中的直流对直流(“DC-DC”)转换器的转换效率降低。此外，当电力损失由于DC-DC转换器中包括的相对大的内部电阻器或DC-DC转换器的重复开关而增加时，不必要的功耗和热生成量增加。
实施例提供一种以正常模式或具有减少电力损失的节电模式驱动的DC-DC转换器。
实施例也提供了一种包括DC-DC转换器的显示装置。
根据公开的实施例，DC-DC转换器包括：第一转换器，基于通过使第一转换器中的多个晶体管交替导通产生的第一电感电流在正常模式下或者在节电模式下输出第一电源电压，其中，第一转换器在正常模式下以第一驱动方式操作，并且在节电模式下以第二驱动方式操作；第二转换器，基于通过使第二转换器中的多个晶体管交替导通产生的第二电感电流而输出第二电源电压，其中，第二转换器在节电模式下以第三驱动方式操作，节电模式下的第二电源电压的大小与正常模式下的第二电源电压的大小不同；以及模式选择器，将模式控制信号供应至第一转换器和第二转换器，其中，第一转换器和第二转换器基于模式控制信号以正常模式或节电模式驱动。
在实施例中，在同一时段期间，在第二驱动方式中晶体管的导通次数可以比在第一驱动方式中晶体管的导通次数少，在同一时段期间，在第三驱动方式中晶体管的导通次数可以比在第二驱动方式中晶体管的导通次数少。
在实施例中，第二转换器在正常模式下可以以第一驱动方式、第二驱动方式和第三驱动方式中的基于连接至第二转换器的显示面板的负载的大小而确定的一种驱动方式操作。
在实施例中，第三驱动方式可以实施为脉冲频率调制(“PFM”)方式。
在实施例中，当第一转换器以第一驱动方式操作时，第一电感电流的大小可以连续改变，当第一转换器以第二驱动方式操作时，第一电感电流的大小可以在预定的时段期间不改变。
在实施例中，当第二转换器以第二驱动方式操作时，第二电感电流的大小可以在第一非连续时段期间不改变，当第二转换器以第三驱动方式操作时，第二电感电流的大小可以在第二非连续时段期间不改变。在这样的实施例中，第二非连续时段可以比第一非连续时段长。
在实施例中，在第一驱动方式中产生的第一电感电流可以具有第一峰值，在第二驱动方式中产生的第一电感电流可以具有比第一峰值小的第二峰值。
在实施例中，节电模式下的驱动频率可以比正常模式下的驱动频率低。
在实施例中，当连接至直流对直流转换器的显示面板的负载的大小减小时，节电模式下的驱动频率可以减少至预设值。
在实施例中，第一转换器可以包括：第一电感器，结合在输入电源和第一节点之间，其中，第一电感器可以产生第一电感电流；第一晶体管，结合在第一节点和地之间；第一节电晶体管，与第一晶体管并联结合，其中，第一节电晶体管可以具有比第一晶体管的尺寸小的尺寸；第二晶体管，结合在第一节点和第一输出端之间；第二节电晶体管，与第二晶体管并联结合，其中，第二节电晶体管可以具有比第二晶体管的尺寸小的尺寸；以及第一开关控制器，控制第一晶体管、第二晶体管、第一节电晶体管和第二节电晶体管的导通/截止操作。在这样的实施例中，第一晶体管和第二晶体管可以在正常模式下交替导通，第一节电晶体管和第二节电晶体管可以在节电模式下交替导通。
在实施例中，第一转换器还可以包括：第一开关，结合在第一晶体管的栅电极和第一节电晶体管的栅电极之间，其中，第一开关可以在正常模式下导通；第二开关，结合在第一节电晶体管的栅电极和第一开关控制器之间，其中，第二开关可以在节电模式下导通；第三开关，结合在第二晶体管的栅电极和第二节电晶体管的栅电极之间，其中，第三开关可以在正常模式下导通；以及第四开关，结合在第二节电晶体管的栅电极和第一开关控制器之间，其中，第四开关可以在节电模式下导通。
在实施例中，第一节电晶体管和第二节电晶体管可以在第一开关和第三开关导通的正常模式下交替导通。
在实施例中，第二转换器可以包括：第二电感器，结合在第二节点和地之间，其中，第二电感器可以产生第二电感电流；第三晶体管，结合在输入电源和第二节点之间；第三节电晶体管，与第三晶体管并联结合，其中，第三节电晶体管可以具有比第三晶体管的尺寸小的尺寸；第四晶体管，结合在第二节点和第二输出端之间；第四节电晶体管，与第四晶体管并联结合，其中，第四节电晶体管可以具有比第四晶体管的尺寸小的尺寸；以及第二开关控制器，控制第三晶体管、第四晶体管、第三节电晶体管和第四节电晶体管的导通/截止操作。在这样的实施例中，第三晶体管和第四晶体管可以在正常模式下交替导通，第三节电晶体管和第四节电晶体管可以在节电模式下交替导通。
在实施例中，第二转换器还可以包括：第五开关，结合在第三晶体管的栅电极和第三节电晶体管的栅电极之间，其中，第五开关可以在正常模式下导通；第六开关，结合在第三节电晶体管的栅电极和第二开关控制器之间，其中，第六开关可以在节电模式下导通；第七开关，结合在第四晶体管的栅电极和第四节电晶体管的栅电极之间，其中，第七开关可以在正常模式下导通；以及第八开关，结合在第四节电晶体管的栅电极和第二开关控制器之间，其中，第八开关可以在节电模式下导通。
在实施例中，第三节电晶体管和第四节电晶体管可以在第五开关和第七开关导通的正常模式下交替导通。
在实施例中，第二转换器可以垂直空白时段中在与模式控制信号同步地切换第二转换器的驱动方式的同时改变第二电源电压的大小。
在实施例中，第二转换器可以在垂直空白时段中与模式控制信号同步地切换第二转换器的驱动方式，第二电源电压的大小可以在驱动模式从正常模式切换至节电模式之前遍历多个垂直空白时段逐步改变至节电模式目标电平，第二电源电压的大小可以在驱动模式从节电模式切换至正常模式之后遍历多个垂直空白期间逐步改变至正常模式目标电平。
在实施例中，模式选择器可以允许模式控制信号在黑色图像时段中被启用。在这样的实施例中，第二转换器可以在黑色图像时段中改变第二电源电压的大小，并与模式控制信号同步地切换驱动方式。
在实施例中，DC-DC转换器还可以包括保护器，所述保护器在黑色图像时段期间将从第一转换器输出的第一电源电压与预设参考电压进行比较，并且如果第一电源电压变为大于参考电压则关闭DC-DC转换器，其中，在黑色图像时段中驱动模式在正常模式和节电模式之间切换。
在实施例中，第一转换器和第二转换器的开关操作可以在黑色图像时段中停止。在这样的实施例中，保护器可以在第一转换器的输出端和第二转换器的输出端浮置的状态下将第一电源电压与参考电压进行比较。
在实施例中，DC-DC转换器还可以包括：保护器，所述保护器在黑色图像时段期间将从第二转换器输出的第二电源电压与预设参考电压进行比较，并且如果第二电源电压大于参考电压则关闭DC-DC转换器，其中，在黑色图像时段中驱动模式在正常模式和节电模式之间切换。在这样的实施例中，第二转换器的操作可以在黑色图像时段的至少一部分期间停止。
根据公开的实施例，提供了一种DC-DC转换器，所述DC-DC转换器包括：升压转换器，基于在升压转换器中产生的第一电感电流在正常模式下或在节电模式下输出第一电源电压，其中，当升压转换器在节电模式下时，升压转换器以第一电感电流的大小基于具有第一驱动频率的第一脉冲宽度调制(“PWM”)信号连续改变的第一驱动方式操作，当升压转换器处于节电模式下时，升压转换器基于具有第二驱动频率的第一PWM信号以第二驱动方式操作，在所述第二驱动方式中第一电感电流的大小在第一非连续时段期间不改变；第一反相转换器，基于在第一反相转换器中产生的第二电感电流在正常模式下或在节电模式下输出第二电源电压，其中，当第一反相转换器在节电模式下时，第一反相转换器在节电模式下以第三驱动方式或降低了频率的PFM方式操作，当第一反相转换器在正常模式下时，第一反相转换器以第一驱动方式、第二驱动方式和第三驱动方式中的基于显示面板的负载的大小而确定的一种驱动方式操作，其中，当第一反相转换器以第三驱动方式操作时，第二电感电流的大小基于第二PRM信号在第二非连续时段期间不改变；以及第二反相转换器，在节电模式下不操作，其中，第二反相转换器在正常模式下仅在显示面板的负载超过预设参考负载时以第一驱动方式或第二驱动方式输出第二电源电压。在这样的实施例中，第二非连续时段比第一非连续时段长。
在实施例中，第二驱动频率可以比第一驱动频率低。
在实施例中，在节电模式下从第一反相转换器输出的第二电源电压的大小可以与在正常模式下从第一反相转换器输出的第二电源电压的大小不同。
根据公开的实施例，显示装置包括：显示面板，包括多个像素，其中，显示面板以正常模式和节电模式中的一种显示图像；数据驱动器，将数据信号提供至显示面板；以及DC-DC转换器，将第一电源电压以及比第一电源电压低的第二电源电压供应至显示面板，并将源驱动电压供应至数据驱动器。在这样的实施例中，DC-DC转换器包括：第一转换器，基于通过使第一转换器中的多个晶体管交替导通而产生的第一电感电流而输出第一电源电压，其中，第一转换器在正常模式下以第一驱动方式操作，并且在节电模式下以第二驱动方式操作；以及第二转换器，基于通过使第二转换器中的多个晶体管交替导通而产生的第二电感电流而输出第二电源电压，其中，第二转换器在节电模式下以第三驱动方式操作，并且节电模式下的第二电源电压的大小与正常模式下的第二电源电压的大小不同。
在实施例中，在同一时段期间，第二驱动方式中晶体管的导通次数可以比在第一驱动方式中晶体管的导通次数少，在同一时段期间，在第三驱动方式中晶体管的导通次数可以比在第二驱动方式中晶体管的导通次数少。
在实施例中，当第一转换器以第一驱动方式操作时，第一电感电流的大小可以连续改变，当第一转换器以第二驱动方式操作时，第一电感电流的大小可以在预定的时段期间不改变。
在实施例中，第二转换器在正常模式下可以以第二驱动方式操作。在这样的实施例中，当第二转换器以第二驱动方式操作时，第二电感电流的大小可以在第一非连续时段期间不改变，当第二转换器以第三驱动方式操作时，第二电感电流的大小可以在第二非连续时段期间不改变。在这样的实施例中，第二非连续时段可以比第一非连续时段长。
附图说明
通过参照附图对发明的示例性实施例的进一步详细描述，发明的以上和其他特征将变得更加清楚，在附图中：
图1是示出根据公开的实施例的显示装置的框图；
图2是示出根据公开的实施例的直流对直流(“DC-DC”)转换器的框图；
图3是示出图2的DC-DC转换器中包括的第一转换器的实施例的图；
图4是示意性地示出图3的第一转换器中包括的晶体管的尺寸的图；
图5是示出图2的DC-DC转换器中包括的第二转换器的示例性实施例的图；
图6A至图6C是示出图5的第二转换器产生电感电流的驱动方式的示例性实施例的信号图；
图7是示出图2的DC-DC转换器中包括的第一转换器的替代示例性实施例的图；
图8是示出图2的DC-DC转换器中包括的第二转换器的替代示例性实施例的图；
图9是示出图2的DC-DC转换器的操作的示例性实施例的波形图；
图10是示出图2的DC-DC转换器的操作的替代示例性实施例的波形图；
图11是示出图2的DC-DC转换器的操作的另一替代示例性实施例的波形图；
图12是示出根据公开的替代实施例的DC-DC转换器的图；
图13是示出图12的DC-DC转换器的操作的示例性实施例的波形图；
图14A和图14B是示出图12的DC-DC转换器的操作的替代示例性实施例的波形图；
图15是示出根据公开的另一替代实施例的DC-DC转换器的图；以及
图16是示出图15的DC-DC转换器中包括的反相转换器模块的示例性实施例的图。
具体实施方式
现在将在下文中参照示出各种实施例的附图更充分地描述发明。然而，发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为局限于在这里阐述的实施例。相反地，提供这些实施例，使得本公开将是彻底的和完整的，并且这些实施例将向本领域技术人员充分地传达发明的范围。同样的附图标记始终表示同样的元件。
将理解的是，当元件被称为“在”另一元件“上”时，该元件可以直接在所述另一元件上，或者可以在其间存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。
将理解的是，尽管这里可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一元件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离这里的教导的情况下，下面讨论的“第一元件”、“第一组件”、“第一区域”、“第一层”或“第一部分”可以被命名为第二元件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
这里使用的术语仅用于描述具体实施例的目的，并不意图限制。如这里使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”意图包括包含“至少一个”的复数形式。“或”表示“和/或”。如这里使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项的任何和全部组合。将进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”或者它们的变型时，说明存在陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除存在或附加一个或更多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
考虑到所讨论的测量和与特定量的测量有关的误差(即，测量系统的局限性)，如这里使用的“大约”或“近似”包括陈述的值，并表示对于特定值在如本领域普通技术人员所确定的可接受的偏差范围内。
除非另有限定，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的意义相同的意义。将进一步理解的是，除非这里明确地如此定义，否则术语(诸如在通用字典中定义的术语)应该被解释为具有与它们在相关领域和本公开的背景下的意义一致的意义，并且不应以理想化或过于正式的含义进行解释。
在下文中，将参照附图详细描述公开的示例性实施例。
图1是示出根据公开的实施例的显示装置的框图。
参照图1，显示装置1000可以包括直流对直流(“DC-DC”)转换器100、显示面板300和数据驱动器500。
显示装置1000还可以包括扫描驱动器(未示出)和用于控制DC-DC转换器100、数据驱动器500和扫描驱动器的操作的时序控制器(未示出)。在实施例中，时序控制器和数据驱动器500可以集成在单个驱动器集成电路(“IC”)(在图1中被称为D-IC)中，或者直接设置在显示面板300上。扫描驱动器可以直接设置在显示面板300上或者以IC形式结合到显示面板300。
显示装置1000可以是有机发光显示装置。可选择地，显示装置1000可以是液晶显示装置。然而，这仅是示例性的，显示装置1000的类型不限于此。
在实施例中，显示装置1000可以以正常地显示图像的正常模式和以低功率显示图像的节电模式被驱动。节电模式是通过将显示面板300的最大亮度限制为预定亮度或更小来使功耗最小化的驱动方式。在一个实施例中，例如，节电模式可以是始终显示简单的显示信息的熄屏显示(always-on-display，“AOD”)模式、或者屏幕在黑暗环境中以非常低的亮度显示的预定显示模式等。
DC-DC转换器100可以基于输入电源VIN控制或管理提供到显示面板300和数据驱动器500的源电压ELVDD、ELVSS和AVDD的大小和顺序。源电压ELVDD、ELVSS和AVDD包括分别作为高电势电压和低电势电压并用于驱动像素P的第一电源电压ELVDD和第二电源电压ELVSS以及作为用于驱动数据驱动器500的电压的源驱动电压AVDD。在实施例中，DC-DC转换器100可以包括用于将输入电源VIN的电压转换为第一电源电压ELVDD的第一转换器120、用于将输入电源VIN的电压转换为第二电源电压ELVSS的第二转换器140以及用于将输入电源VIN的电压转换为源驱动电压AVDD的第三转换器160。第一转换器120和第三转换器160可以是升压转换器，第二转换器140可以是反相降压-升压转换器。
第一转换器120可以在正常模式下以第一驱动方式输出第一电源电压ELVDD，第一驱动方式通过允许多个晶体管交替导通来产生第一电感电流。在实施例中，第一驱动方式可以是其中第一电感电流(即，第一电感电流的大小)基于具有第一驱动频率的第一脉冲宽度调制(“PWM”)信号而连续改变的驱动方式。在一个实施例中，例如，第一驱动方式可以是连续导通模式(“CCM”)方式。
第一转换器120可以在节电模式下以第二驱动方式输出第一电源电压ELVDD，第二驱动方式以比第一驱动方式中的导通次数(例如，每单元时段的导通时段的数量)少的导通次数产生第一电感电流。在实施例中，第二驱动方式可以包括第一不连续时段，第一不连续时段为其中第一电感电流(即，第一电感电流的大小)不基于具有第二驱动频率的第一PWM信号改变的时段。在一个实施例中，例如，第二驱动方式可以是不连续导通模式(“DCM”)方式。在实施例中，第二驱动频率可以等于或小于第一驱动频率。
在实施例中，以第一驱动方式产生的第一电感电流可以具有第一峰值，以第二驱动方式产生的第一电感电流可以具有比第一峰值小的第二峰值。
节电模式下第一电感电流的大小不改变的时段对应于第一转换器120中包括的晶体管的开关操作停止的时段。在这样的实施例中，第一不连续时段可以对应于第一转换器120中包括的全部晶体管处于截止状态的时段。
在这样的实施例中，第一转换器120可以以第一驱动方式输出第一电源电压ELVDD同时连续改变第一电感电流的大小，并且以第二驱动方式输出第一电源电压ELVDD同时包括第一电感电流的大小不改变的时段。因此，由开关导致的功耗可以因节电模式下第一电感电流的大小不改变的时段而降低。
在节电模式下，第二转换器140可以以第三驱动方式输出第二电源电压ELVSS。第三驱动方式可以以比第二驱动方式中的导通次数少的导通次数产生第二电感电流(即，第二转换器140中的电流)。在实施例中，第二转换器140可以以第三驱动方式输出第二电源电压ELVSS，第三驱动方式包括第二电感电流的大小不基于第二PWM信号而改变的第二不连续时段。第二不连续时段可以对应于第二转换器140中包括的晶体管全部处于截止状态的时段。在一个实施例中，例如，第三驱动方式可以是跳脉冲模式(“PSM”)方式。
可选择地，第三驱动方式可以使用脉冲频率调制(“PFM”)方式通过降低频率来减少晶体管的导通次数(开关次数)。在一个实施例中，例如，在节电模式下，第二转换器140中包括的晶体管的开关次数可以通过降低用于驱动晶体管的信号的频率而减少，并且第二电源电压ELVSS的绝对值可以减小。
在这样的实施例中，第二不连续时段可以比第一不连续时段长。因此，第二转换器140中包括的晶体管在第三驱动方式中的导通次数(开关次数)比第二转换器140中包括的晶体管在第二驱动方式中的导通次数(开关次数)少得多。因此，第二转换器140在节电模式下的功耗也可以降低。
在实施例中，在正常模式下，第二转换器140可以基于显示面板300的负载(例如，发射亮度)的大小以第一驱动方式至第三驱动方式中的一种驱动方式驱动。第二转换器140也可以根据第一驱动方式至第三驱动方式调整第二电源电压ELVSS的大小。在一个实施例中，例如，当第二电源电压ELVSS是负电压时，以第三驱动方式输出的第二电源电压ELVSS可以比以第一驱动方式输出的第二电源电压ELVSS大。因此，节电模式下的第一电源电压ELVDD和第二电源电压ELVSS之间的电势差可以比正常模式下的第一电源电压ELVDD和第二电源电压ELVSS之间的电势差小。
第三转换器160可以以与第二转换器140相同的方式操作。在一个实施例中，例如，在正常模式下，第三转换器160可以基于显示面板300的负载的大小以第一驱动方式至第三驱动方式中的一种驱动方式驱动。在节电模式下，第三转换器160可以以第三驱动方式或者以降低了频率的PFM方式输出源驱动电压AVDD。
显示面板300显示图像。显示面板300可以包括基于供应至其的第一电源电压ELVDD、第二电源电压ELVSS、数据信号和扫描信号等来操作的多个像素P。在实施例中，第二电源电压ELVSS可以小于(或低于)第一电源电压ELVDD。在一个实施例中，例如，第一电源电压ELVDD可以是正电压，第二电源电压ELVSS可以是负电压。
数据驱动器500可以将数据信号供应至显示面板300。
在实施例中，如上所述，显示装置1000和包括在显示装置1000中的DC-DC转换器100在节电模式下以降低第一转换器120、第二转换器140和第三转换器160中包括的晶体管的开关损耗的驱动方式驱动，使得可以进一步降低节电模式下的功耗。
图2是示出根据公开的实施例的DC-DC转换器的框图。
参照图2，DC-DC转换器100的实施例可以包括第一转换器120、第二转换器140和模式选择器170。为了便于说明和描述，未在图2中示出图1的第三转换器160，并且将省略其详细描述。
在这样的实施例中，DC-DC转换器100可以基于从外部接收的控制信号以显示正常图像的正常模式和限制可显示的最大亮度的节电模式中的一种模式操作。
第一转换器120可以基于输入电源VIN的电压和模式控制信号PS_EN输出第一电源电压ELVDD。在正常模式下，第一转换器120可以以通过允许多个晶体管交替导通而产生第一电感电流的第一驱动方式来输出第一电源电压ELVDD。在实施例中，第一转换器120可以以其中第一电感电流基于具有第一驱动频率的第一PWM信号而连续改变的第一驱动方式来输出第一电源电压ELVDD。第一电感电流是流经第一转换器120中包括的电感器以确定第一电源电压ELVDD的电流。在一个实施例中，例如，第一驱动方式可以是CCM方式。无论显示面板300在正常模式下的负载如何，第一转换器120可以仅以CCM方式驱动以获得对像素发射具有极大影响的第一电源电压ELVDD的输出稳定性。
在节电模式下，第一转换器120可以以第二驱动方式输出第一电源电压ELVDD，第二驱动方式以比第一驱动方式的导通次数少的导通次数产生第一电感电流。在实施例中，第二驱动方式可以包括第一不连续时段，所述第一不连续时段为其中第一电感电流不基于具有比第一驱动频率低的第二驱动频率的第一PWM信号而改变的时段。在一个实施例中，例如，第二驱动方式可以是DCM方式。
第二转换器140可以基于输入电源VIN的电压和模式控制信号PS_EN输出第二电源电压ELVSS。在节电模式下，第二转换器140可以以第三驱动方式输出第二电源电压ELVSS，第三驱动方式以比第二驱动方式中的导通次数少的导通次数产生第二电感电流。在实施例中，第二转换器140可以以第三驱动方式输出第二电源电压ELVSS，第三驱动方式包括其中第二电感电流不基于第二PWM信号而改变的第二不连续时段。第二不连续时段比第一不连续时段长。
在一个实施例中，例如，第三驱动方式可以实现为PSM方式或PFM方式。
当第二电感电流的大小不改变的时段(即，不连续时段)加长时，由第二电感电流导致的第二电源电压ELVSS的大小可以逐步改变。因此，正常模式下的第二电源电压ELVSS的大小可以与节电模式下的第二电源电压ELVSS的大小不同。
在正常模式下，第二转换器140可以根据显示面板300的负载的大小以第一驱动方式、第二驱动方式和第三驱动方式中的一种驱动方式驱动。在一个实施例中，例如，第二转换器140可以以用于高亮度发射(当负载大时)的第一驱动方式驱动。在这样的实施例中，第二转换器140可以以用于中等亮度发射的第二驱动方式驱动，并且第二转换器140可以以用于低亮度发射的第三驱动方式驱动。
在实施例中，第一转换器120和/或第二转换器140在正常模式下的驱动频率可以等于第一转换器120和/或第二转换器140在节电模式下的驱动频率。这里，驱动频率可以是供应至第一转换器120和/或第二转换器140的晶体管的栅电极的控制信号的频率。也就是说，可以基于驱动频率来控制晶体管的开关(导通)和电感电流。在一个实施例中，例如，第一电源电压ELVDD可以在正常模式下以大约1.5兆赫兹(MHz)的CCM方式输出，并且在节电模式下以大约1.5MHz的DCM方式输出。在这样的实施例中，由于在具有相同的频率的一个时段中，晶体管在DCM方式中同时具有截止状态的时段的长度比晶体管在CCM方式中同时具有截止状态的时段的长度长，因此，输出电压的大小变得更小，并且节电模式下的功耗比正常模式下的功耗低。
在可选择的实施例中，节电模式下的驱动频率可以比正常模式下的驱动频率低。在一个实施例中，例如，第一转换器120可以在正常模式下以大约1.5MHz的CCM方式输出第一电源电压ELVDD，并且在节电模式下以大约500千赫兹(KHz)的DCM方式输出第一电源电压ELVDD。在这样的实施例中，由于晶体管同时具有截止状态的时段比晶体管以相同的驱动频率驱动的时段长，因此，节电模式下的功耗可以比正常模式下的功耗低。
在实施例中，随着显示面板300的负载的大小减少，节电模式下的驱动频率可以减小至预设值。在一个实施例中，例如，随着显示面板300的负载的大小减小，可以以大约500KHz、大约400KHz、大约300KHz、大约200KHz和大约100KHz的顺序选择驱动频率。
在这样的实施例中，DC-DC转换器100在节电模式下直接控制第二电源电压ELVSS，使得第二电源电压ELVSS的设定相对自由。因此，可以在周围照明明亮的外部环境下以具有比现有的节电模式的电平高的电平的节电模式实现亮度。在这样的实施例中，可以相对容易执行DC-DC转换器100的驱动方式和/或第二电源电压ELVSS的大小的调整。因此，可以灵活控制节电模式下的最大亮度。
模式选择器170可以将模式控制信号PS_EN提供至第一转换器120和第二转换器140使得第一转换器120和第二转换器140基于外部命令CMD以正常模式或节电模式驱动。在一个实施例中，例如，模式控制信号PS_EN被启用的时段可以对应于节电模式，模式控制信号PS_EN被禁止的时段可以对应于正常模式。可以基于模式控制信号PS_EN来选择第一驱动方式至第三驱动方式中的一种。
在实施例中，模式选择器170可以包括用于检测显示面板300的负载的负载检测器。因此，在正常模式下，可以基于显示面板300的负载不同地选择驱动方式。
在实施例中，在节电模式下，可以完全或部分停止DC-DC转换器100中包括的一些组件的操作。在一个实施例中，例如，可以完全或部分停止第一转换器120和/或第二转换器140中包括的电流感测块、输入/输出电压检测/稳定块和PWM/段比较块等的操作。因此，中断对在节电模式下不使用的各功能块的电力供应，使得可以降低不必要的功耗。
在实施例中，如上所述，DC-DC转换器100基于显示面板300的驱动模式和负载适应性地选择第一转换器120和第二转换器140的驱动方式，使得可以降低功耗。
图3是示出图2的DC-DC转换器中包括的第一转换器的示例性实施例的图。图4是示意性地示出图3的第一转换器中包括的晶体管的尺寸的图。
参照图2至图4，第一转换器120可以包括开关单元和第一开关控制器125。开关单元可以包括第一电感器L1、第一晶体管M1、第一节电晶体管PSM1、第二晶体管M2和第二节电晶体管PSM2。
第一转换器120可以基于模式控制信号PS_EN通过转换输入电源VIN来输出第一电源电压ELVDD。在一个实施例中，例如，第一转换器120可以包括升压转换器。
第一电感器L1可以结合在被施加输入电源VIN的电压的输入端与第一节点N1之间。可以基于流过第一电感器L1的第一电感电流来控制第一电源电压ELVDD。
第一晶体管M1可以结合在第一节点N1和地之间。第一晶体管M1可以接收从第一开关控制器125施加的第一控制信号G1以被导通，并且控制流过第一电感器L1的电流。
第一节电晶体管PSM1可以与第一晶体管M1并联结合。第一节电晶体管PSM1可以接收从第一开关控制器125施加的第一节电控制信号G11以被导通，并且控制流过第一电感器L1的电流。第一节电晶体管PSM1可以执行与第一晶体管M1基本相同的操作。
在实施例中，如图4中所示，第一节电晶体管PSM1可以具有比第一晶体管M1的尺寸小的尺寸。在这样的实施例中，第一节电晶体管PSM1的允许电流量可以比第一晶体管M1的允许电流量小。
第二晶体管M2可以结合在第一节点N1与从其输出第一电源电压ELVDD的第一输出端之间。在正常模式下，第二晶体管M2可以与第一晶体管M1交替导通。因此，随着第一晶体管M1导通在第一电感器L1中产生电动势之后，第二晶体管M2导通，使得第一节点N1的电压V1可以基于输入电源VIN转换为第一电源电压ELVDD，并且第一电源电压ELVDD可以输出至第一输出端。第二晶体管M2可以接收从第一开关控制器125施加的第二控制信号G2以被导通。第一输出端可以连接至第一电容器C1。
第二节电晶体管PSM2可以与第二晶体管M2并联结合。第二节电晶体管PSM2可以接收从第一开关控制器125施加的第二节电控制信号G22以被导通。第二节电晶体管PSM2可以与第一节电晶体管PSM1交替导通。第二节电晶体管PSM2可以执行与第二晶体管M2基本相同的操作。
在这样的实施例中，如图4中所示，第二节电晶体管PSM2可以具有比第二晶体管M2的尺寸小的尺寸。
在实施例中，第一晶体管M1和第二晶体管M2可以仅在正常模式下操作(例如，执行开关操作)，第一节电晶体管PSM1和第二节电晶体管PSM2可以仅在节电模式下操作。在一个实施例中，例如，在节电模式下，可以通过第一控制信号G1和第二控制信号G2保持第一晶体管M1和第二晶体管M2的截止状态。在这样的实施例中，在正常模式下，可以通过第一节电控制信号G11和第二节电控制信号G22保持第一节电晶体管PSM1和第二节电晶体管PSM2的截止状态。
在可选择的实施例中，第一晶体管M1和第二晶体管M2可以仅在正常模式下操作，第一节电晶体管PSM1和第二节电晶体管PSM2可以在正常模式和节电模式两者下操作。在一个实施例中，例如，在正常模式下可以通过第一控制信号G1保持第一晶体管M1的截止状态，第一节电晶体管PSM1可以响应于第一节电控制信号G11在正常模式和节电模式两者下执行开关操作。在这样的实施例中，可以通过第二控制信号G2保持第二晶体管M2的截止状态，第二节电晶体管PSM2可以响应于第二节电控制信号G22在正常模式和节电模式两者下执行开关操作。
当晶体管开关时，由于晶体管的电极之间的寄生电容而产生电力损失。寄生电容会随着晶体管的尺寸增加而增加，电力损失的量也会随着寄生电容增加而增加。因此，可以通过在用于节电的节电模式下仅开关具有小尺寸的第一节电晶体管PSM1和第二节电晶体管PSM2来减小功耗。
在一个实施例中，例如，如图4中所示，第一节电晶体管PSM1可以具有比第一晶体管M1的尺寸小的尺寸。在一个实施例中，例如，第一节电晶体管PSM1的沟道宽度和/或沟道长度可以比第一晶体管M1的沟道宽度和/或沟道长度小。在实施例中，第一晶体管M1和第一节电晶体管PSM1可以为n沟道金属氧化物半导体(“NMOS”)晶体管。
第二节电晶体管PSM2可以具有比第二晶体管M2的尺寸小的尺寸。在一个实施例中，例如，第二节电晶体管PSM2的沟道宽度和/或沟道长度可以比第二晶体管M2的沟道宽度和/或沟道长度小。在实施例中，第二晶体管M2和第二节电晶体管PSM2可以是p沟道金属氧化物半导体(“PMOS”)晶体管。
在一个实施例中，例如，第一晶体管M1和第二晶体管M2允许大约600毫安(mA)或更大的电流得到高达大约750坎每平方米(cd/m2)至大约800cd/m2的亮度。然而，在可选择的实施例中，第一晶体管M1和第二晶体管M2可以仅得到大约100cd/m2或更小的亮度。
在实施例中，第一转换器120可以在正常模式下使用第一晶体管M1和第二晶体管M2以CCM方式(即，第一驱动方式)输出第一电源电压ELVDD，并且在节电模式下使用第一节电晶体管PSM1和第二节电晶体管PSM2以DCM方式(即，第二驱动方式)输出第一电源电压ELVDD。
第一开关控制器125可以控制第一晶体管M1、第二晶体管M2、第一节电晶体管PSM1和第二节电晶体管PSM2的导通/截止。第一晶体管M1和第二晶体管M2可以在第一开关控制器125的控制下交替地导通/截止。第一节电晶体管PSM1和第二节电晶体管PSM2可以在第一开关控制器125的控制下交替地导通/截止。
在实施例中，第一开关控制器125可以将正常模式和节电模式下的驱动频率设置为彼此不同。在一个实施例中，例如，第一开关控制器125可以在正常模式下以大约1.5MHz的驱动频率控制晶体管M1、M2、PSM1和PSM2，在节电模式下以大约500KHz的驱动频率控制晶体管M1、M2、PSM1和PSM2。
在一个实施例中，例如，第一开关控制器125可以产生具有预定频率的PWM信号以控制控制信号G1、G11、G2和G22中的每个的驱动频率。PWM信号可以是方波信号。可以通过本领域已知的各种方法执行PWM信号的产生和驱动频率的控制。
在实施例中，当显示面板300的负载的大小减小时，节电模式下的第一驱动频率可以减小至预设值。因此，当显示面板300的负载的大小减小时，第一节电晶体管PSM1和第二节电晶体管PSM2的开关次数可以减少。因此，可以减少由晶体管开关而导致的电力损失。
图5是示出图2的DC-DC转换器中包括的第二转换器的示例性实施例的图。
参照图2和图5，第二转换器140可以包括开关单元和第二开关控制器145。开关单元可以包括第二电感器L2、第三晶体管M3、第三节电晶体管PSM3、第四晶体管M4和第四节电晶体管PSM4。
第二转换器140可以基于模式控制信号PS_EN通过转换输入电源VIN来输出第二电源电压ELVSS。在一个实施例中，例如，第二转换器140可以包括反相降压-升压转换器。
第二电感器L2可以结合在第二节点N2和地之间。可以基于流过第二电感器L2的第二电感电流来控制第二电源电压ELVSS。
第三晶体管M3可以结合在输入电源VIN和第二节点N2之间。第三晶体管M3可以接收从第二开关控制器145施加的第三控制信号G3以被导通，并且控制流过第二电感器L2的电流。
第三节电晶体管PSM3可以与第三晶体管M3并联结合。第三节电晶体管PSM3可以接收从第二开关控制器145施加的第三节电控制信号G33以被导通，并且控制流过第二电感器L2的电流。第三节电晶体管PSM3可以执行与第三晶体管M3基本相同的操作。
第三节电晶体管PSM3可以具有比第三晶体管M3的尺寸小的尺寸。在这样的实施例中，第三节电晶体管PSM3的允许电流量可以比第三晶体管M3的允许电流量小。
第四晶体管M4可以结合在第二节点N2和第二输出端之间。第四晶体管M4可以响应于从第二开关控制器145供应的第四控制信号G4与第三晶体管M3交替导通。因此，随着第三晶体管M3导通在第二电感器L2中产生电动势之后，第四晶体管M4导通，使得第二节点N2的电压V2可以基于输入电源VIN转换为第二电源电压ELVSS，并且第二电源电压ELVSS可以输出至第二输出端。此时，第二节点N2可以被定义为第三晶体管M3、第四晶体管M4和第二电感器L2的公共节点。在实施例中，第二输出端可以连接至第二电容器C2。
第四节电晶体管PSM4可以与第四晶体管M4并联结合。第四节电晶体管PSM4可以接收从第二开关控制器145施加的第四节电控制信号G44以被导通。第四节电晶体管PSM4可以与第四晶体管M4交替导通。第四节电晶体管PSM4可以执行与第四晶体管M4基本相同的操作。
第四节电晶体管PSM4可以具有比第四晶体管M4的尺寸小的尺寸。
在实施例中，第三晶体管M3和第四晶体管M4可以仅在正常模式下操作(例如，执行开关操作)，第三节电晶体管PSM3和第四节电晶体管PSM4可以仅在节电模式下操作。在一个实施例中，例如，在节电模式下，可以通过第三控制信号G3和第四控制信号G4保持第三晶体管M3和第四晶体管M4的截止状态。在这样的实施例中，在正常模式下，可以通过第三节电控制信号G33和第四节电控制信号G44保持第三节电晶体管PSM3和第四节电晶体管PSM4的截止状态。
在可选择的实施例中，第三晶体管M3和第四晶体管M4可以仅在正常模式下操作，第三节电晶体管PSM3和第四节电晶体管PSM4可以在正常模式和节电模式两者下操作。在一个实施例中，例如，在正常模式下可以通过第三控制信号G3保持第三晶体管M3的截止状态，第三节电晶体管PSM3可以响应于第三节电控制信号G33在正常模式和节电模式两者下执行开关操作。在这样的实施例中，可以通过第四控制信号G4保持第四晶体管M4的截止状态，第四节电晶体管PSM4可以响应于第四节电控制信号G44在正常模式和节电模式两者下执行开关操作。
在实施例中，第二转换器140可以在正常模式下利用第三晶体管M3和第四晶体管M4通过选择第一驱动方式至第三驱动方式中的一种驱动方式来输出第二电源电压ELVSS，并且在节电模式下利用第三节电晶体管PSM3和第四节电晶体管PSM4以第三驱动方式输出第二电源电压ELVSS。这里，第一驱动方式可以是CCM方式，第二驱动方式可以是DCM方式。第三驱动方式可以是PSM方式或PFM方式。
可以基于显示面板300的负载选择性地使用第二转换器140在正常模式下的驱动方式。在显示面板300的负载大的高亮度驱动的情况下，第二转换器140可以以第一驱动方式(例如，CCM方式)输出第二电源电压ELVSS。在显示面板300的负载小于预设参考负载的中等亮度驱动的情况下，第二转换器140可以以第二驱动方式(例如，DCM方式)输出第二电源电压ELVSS。在显示面板300的负载小于预设参考负载的低亮度驱动的情况下，第二转换器140可以以第三驱动方式(例如，PSM方式或PFM方式)输出第二电源电压ELVSS。
第二开关控制器145可以控制第三晶体管M3、第四晶体管M4、第三节电晶体管PSM3和第四节电晶体管PSM4的导通/截止。第三晶体管M3和第四晶体管M4可以在第二开关控制器145的控制下交替地导通/截止。第三节电晶体管PSM3和第四节电晶体管PSM4可以在第二开关控制器145的控制下交替地导通/截止。
在实施例中，第二开关控制器145可以将正常模式和节电模式下的驱动频率设置为彼此不同。在这样的实施例中，在显示面板300的负载的大小减小时，第一节电模式下的第一驱动频率可以减小至预设值。节电模式下的晶体管M3、M4、PSM3和PSM4的开关次数(每单位时段的导通次数)可以通过第二开关控制器145减少，使得可以减少由晶体管开关导致的电力损失。
图6A至图6C是示出图5的第二转换器产生电感电流的驱动方式的示例性实施例的信号图。
参照图2、图3以及图6A至图6C，第一转换器120可以在正常模式下以第一驱动方式操作，并且在节电模式下以第二驱动方式操作。第二转换器140可以在正常模式下以第一驱动方式至第三驱动方式中的一种操作，并且在节电模式下以第三驱动方式操作。
在图6A至图6C中，将描述图3的第一转换器120以第一驱动方式至第三驱动方式操作的实施例。第二转换器140可以通过与第一转换器120基本相同的开关操作输出第二电源电压ELVSS。
第一驱动方式可以通过交替导通第一晶体管M1和第二晶体管M2来产生第一电感电流IL。在实施例中，如图6A中所示，可以重复第一晶体管M1和第二晶体管M2在预定的开关时段T中的导通/截止操作。在一个实施例中，例如，在开关时段T中，第一晶体管M1的导通状态时段和第二晶体管M2的导通状态时段彼此不重叠。
当第一晶体管M1导通(t1)时，第一节点N1的电压V1可以具有地电平GND，第一电感电流IL的大小可以通过输入端的电压和第一节点N1的电压V1之间的差而增大。
当第一晶体管M1截止且第二晶体管M2导通(t2)时，第一节点N1的电压V1可以提高至具有第一电源电压ELVDD的电平，第一电感电流IL的大小可以通过输入端的电压和第一节点N1的电压V1之间的差而减小。
随着开关时段重复，第一电感电流IL的大小可以连续改变。在一个实施例中，例如，第一驱动方式可以是CCM方式。由于第一驱动方式使输出波动最小化，因此，第一驱动方式具有高输出稳定性。
在实施例中，如图6B中所示，第二驱动方式可以在一个开关时段T中包括第一晶体管M1和第二晶体管M2同时截止的时段(在下文中，被称为第一不连续时段t3)。此时，第一节点N1的电压V1可以保持输入电源VIN的电压。由于第一电感器L1的一端断开，因此，电流保持地电平GND，第一电感电流IL在第一不连续时段t3期间不改变。在一个实施例中，例如，第二驱动方式中的第一电感电流IL的峰值可以比第一驱动方式中的第一电感电流IL的峰值小。在一个实施例中，例如，第二驱动方式可以是DCM方式。
第一转换器120可以根据显示面板300的负载调整第二驱动方式中的驱动频率。由于驱动频率的大小在同一时刻减小，因此第一晶体管M1和第二晶体管M2的开关次数(导通次数)可以减少。因此，由于第一晶体管M1和第二晶体管M2的开关操作由寄生电容导致的电力损失可以减少。
如图6C中所示，第三驱动方式可以包括在一个开关时段中第一晶体管M1和第二晶体管M2同时截止的第二不连续时段t4。第二不连续时段t4可以比第二驱动方式中的第一不连续时段t3长。在实施例中，第三驱动方式可以跳过部分开关时段。在这样的实施例中，可以跳过第一晶体管M1和第二晶体管M2的开关，第一电感电流IL可以不流动。因此，第三驱动方式中的第一电感电流IL的幅值可以比第二驱动方式中的第一电感电流IL的幅值小。在一个实施例中，例如，第三驱动方式可以是PSM方式。
由于第三驱动方式在预定的时段内跳过第一晶体管M1和第二晶体管M2的开关操作，因此总开关次数(导通次数)可以减少。因此，由于第一晶体管M1和第二晶体管M2的开关操作由寄生电容导致的电力损失可以减少。
第二转换器140的操作与上述操作基本相同，将省略对其任意重复的详细描述。
图7是示出图2的DC-DC转换器中包括的第一转换器的替代示例性实施例的图。
除了第一开关S1至第四开关S4之外，图7的第一转换器120A可以与图3的第一转换器120基本相同。在图7中，由同样的附图标记表示与参照图3描述的组件相同的组件，并且将省略对其的任意重复的详细描述。
参照图3和图7，第一转换器120A的实施例可以包括第一电感器L1、第一晶体管M1、第一节电晶体管PSM1、第二晶体管M2、第二节电晶体管PSM2、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4以及第一开关控制器125A。
第一电感器L1可以结合在被施加输入电源VIN的电压的输入端与第一节点N1之间。第一晶体管M1可以结合在第一节点N1和地之间。第一节电晶体管PSM1可以与第一晶体管M1并联结合。第二晶体管M2可以结合在第一节点N1和从其输出第一电源电压ELVDD的第一输出端之间。第二节电晶体管PSM2可以与第二晶体管M2并联结合。
在这样的实施例中，第一节电晶体管PSM1的尺寸可以比第一晶体管M1的尺寸小，第二节电晶体管PSM2的尺寸可以比第二晶体管M2的尺寸小。
第一开关S1可以结合在第一晶体管M1的栅电极与第一节电晶体管PSM1的栅电极之间。第一开关S1可以响应于从第一开关控制器125A供应的控制信号在正常模式下导通。第一开关S1在节电模式下处于截止状态。因此，在正常模式下第一晶体管M1和第一节电晶体管PSM1两者可以执行开关操作。
第二开关S2可以结合在第一节电晶体管PSM1的栅电极与第一开关控制器125A之间。第二开关S2可以在节电模式下导通。第一开关S1在节电模式下处于截止状态。因此，在节电模式下，第一晶体管M1具有截止状态，仅第一节电晶体管PSM1可以执行开关操作。第二开关S2在正常模式下处于截止状态。
第三开关S3可以结合在第二晶体管M2的栅电极与第二节电晶体管PSM2的栅电极之间。第三开关S3可以响应于从第一开关控制器125A供应的控制信号在正常模式下导通。第三开关S3在节电模式下具有截止状态。因此，在正常模式下第二晶体管M2和第二节电晶体管PSM2两者可以执行开关操作。
第四开关S4可以结合在第二节电晶体管PSM2的栅电极和第一开关控制器125A之间。第四开关S4可以在节电模式下导通。第三开关S3在节电模式下处于截止状态。因此，在节电模式下，第二晶体管M2具有截止状态，仅第二节电晶体管PSM2可以执行开关操作。第四开关S4在正常模式下处于截止状态。
在实施例中，在节电模式下，第一开关控制器125A不将控制信号供应至第一晶体管M1和第二晶体管M2。
在实施例中，如上所述，在节电模式下通过具有小尺寸的第一节电晶体管PSM1和第二节电晶体管PSM2输出第一电源电压ELVDD，使得由于第一晶体管M1和第二晶体管M2的开关操作由寄生电容导致的功耗可以降低。
图8是示出图2的DC-DC转换器中包括的第二转换器的替代示例性实施例的图。
除了第五开关S5至第八开关S8，图8的第二转换器140A与图5的第二转换器140可以基本相同。在图8中，由同样的附图标记表示与参照图5描述的组件相同的组件，并且将省略对其任意重复的详细描述。
参照图5和图8，第二转换器140A的实施例可以包括第二电感器L2、第三晶体管M3、第三节电晶体管PSM3、第四晶体管M4、第四节电晶体管PSM4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7、第八开关S8以及第二开关控制器145A。
第三节电晶体管PSM3的尺寸可以比第三晶体管M3的尺寸小，第四节电晶体管PSM4的尺寸可以比第四晶体管M4的尺寸小。
第五开关S5可以结合在第三晶体管M3的栅电极和第三节电晶体管PSM3的栅电极之间。第五开关S5可以响应于从第二开关控制器145A供应的控制信号在正常模式下导通。第五开关S5在节电模式下处于截止状态。因此，在正常模式下第三晶体管M3和第三节电晶体管PSM3两者可以执行开关操作。
第六开关S6可以结合在第三节电晶体管PSM3的栅电极与第二开关控制器145A之间。第六开关S6可以在节电模式下导通。第五开关S5可以在节电模式下处于截止状态。因此，在节电模式下，第三晶体管M3具有截止状态，仅第三节电晶体管PSM3可以执行开关操作。第六开关S6在正常模式下处于截止状态。
第七开关S7可以结合在第四晶体管M4的栅电极和第四节电晶体管PSM4的栅电极之间。第七开关S7可以在正常模式下导通。第七开关S7在节电模式下处于截止状态。因此，在正常模式下第四晶体管M4和第四节电晶体管PSM4两者可以执行开关操作。
第八开关S8可以结合在第四节电晶体管PSM4的栅电极和第二开关控制器145A之间。第八开关S8可以在节电模式下导通。因此，在节电模式下，第四晶体管M4具有截止状态，仅第四节电晶体管PSM4可以执行开关操作。
在实施例中，在节电模式下，第二开关控制器145A不向第三晶体管M3和第四晶体管M4供应控制信号。
在这样的实施例中，如上所述，在节电模式下输出通过具有小尺寸的第三节电晶体管PSM3和第四节电晶体管PSM4调整其大小的第二电源电压ELVSS，使得由于第三晶体管M3和第四晶体管M4的开关操作由寄生电容导致的功耗可以降低。
图9是示出图2的DC-DC转换器的操作的示例性实施例的波形图。
参照图2和图9，DC-DC转换器100的实施例可以在模式控制信号PS_EN的启用时段期间以节电模式(PS模式)操作，并且在模式控制信号PS_EN的禁止时段期间以正常模式操作。
在正常模式下，显示装置1000可以显示正常图像。在节电模式下，显示装置1000可以在屏幕上显示AOD图像，例如，诸如时钟的图像。
在实施例中，模式控制信号PS_EN可以在垂直空白时段VBLNK中执行转变。此外，模式控制信号PS_EN的启用时段可以与节电模式对应。在实施例中，模式控制信号PS_EN的禁止时段可以与正常模式对应。垂直空白时段VBLNK是黑色时段，并且可以与垂直同步信号Vsync重叠。
可以在垂直空白时段VBLNK中切换第一转换器120和第二转换器140的驱动方式。在一个实施例中，例如，当显示装置1000的模式从正常模式切换至节电模式时，第一转换器120的驱动方式可以从第一驱动方式切换至第二驱动方式，第二转换器140的驱动方式可以从第一驱动方式或第二驱动方式切换至第三驱动方式。在这样的实施例中，当显示装置1000的模式从节电模式切换至正常模式时，第一转换器120的驱动方式可以从第二驱动方式切换至第一驱动方式，第二转换器140的驱动方式可以从第三驱动方式切换至第一驱动方式或第二驱动方式。在实施例中，第一转换器120和第二转换器140的驱动方式的切换可以与模式控制信号PS_EN同步执行。在这样的实施例中，也可以在垂直空白时段VBLNK中改变第二电源电压ELVSS的大小。在实施例中，第二电源电压ELVSS可以与模式控制信号PS_EN同步改变。
因此，第二电源电压ELVSS的大小与驱动方式可以在垂直空白时段VBLNK中一起改变。节电模式下的第二电源电压ELVSS的大小可以大于正常模式下的第二电源电压ELVSS的大小。
因此，在这样的实施例中，实现了驱动方式的模式切换和快速切换，而没有使用占用单独图像帧的任何黑色图像时段。
图10是示出图2的DC-DC转换器的操作的替代示例性实施例的波形图。
在图10中，由同样的附图标记表示与参照图9描述的组件相同的组件，并且将省略对其任何重复的详细描述。
参照图2和图10，模式控制信号PS_EN的启用时段可以对应于节电模式，模式控制信号PS_EN的禁止时段可以对应于正常模式。
可以与模式控制信号PS_EN同步执行第一转换器120和第二转换器140的驱动方式的切换。在一个实施例中，例如，当模式控制信号PS_EN的电平从禁止电平改变至启用电平时，第二转换器140的驱动方式可以切换至PSM方式。在这样的实施例中，当模式控制信号PS_EN的电平从启用电平改变至禁止电平时，第二转换器140的驱动方式可以切换至DCM方式或CCM方式。
当显示装置1000的模式从正常模式切换至节电模式时，第二电源电压ELVSS的大小可以在第一转换器120和第二转换器140的驱动方式的切换之前遍历多个垂直空白时段VBLNK逐步改变至节电模式目标电平。在一个实施例中，例如，如图10中所示，节电模式目标电平可以是大约-2.5V。在这样的实施例中，第二电源电压ELVSS和显示面板300的亮度可以在显示装置1000进入节电模式之前逐渐且平缓地改变。
在这样的实施例中，当显示装置1000的模式从节电模式切换至正常模式时，第二电源电压ELVSS的大小可以在第一转换器120和第二转换器140的驱动方式的切换之后遍历多个垂直空白时段VBLNK逐步改变至正常模式目标电平。在一个实施例中，例如，正常模式目标电平可以是大约-4.2V。在这样的实施例中，第二电源电压ELVSS和显示面板300的亮度可以在显示装置1000进入正常模式之后逐渐且平缓地改变。
然而，这仅是示例性的，可选择地，第二电源电压ELVSS和显示面板300的亮度可以仅在显示装置1000进入节电模式之前和显示装置1000进入正常模式之后中的一个中逐渐且平缓地改变。
在这样的实施例中，如上所述，有效地防止了第二电源电压ELVSS在模式切换中迅速改变，从而可以去除诸如闪烁的显示缺陷。
图11是示出图2的DC-DC转换器的操作的另一替代示例性实施例的波形图。
在图11中，由同样的附图标记表示与参照图9描述的组件相同的组件，并且将省略对其任意重复的详细描述。
参照图2和图11，模式控制信号PS_EN的启用时段可以对应于节电模式，模式控制信号PS_EN的禁止时段可以对应于正常模式。
在实施例中，可以在黑色图像时段中执行DC-DC转换器100的模式切换。黑色图像时段是当向显示装置1000施加黑色数据时显示黑色图像的时段。在一个实施例中，例如，黑色图像时段可以对应于一个帧时段。然而，这仅是示例性的，可替换地，黑色图像时段可以对应于多个帧时段。
模式选择器170可以允许在黑色图像时段中启用模式控制信号PS_EN。第二转换器140可以在黑色图像时段改变第二电源电压ELVSS的大小，第二转换器140的驱动方式可以在黑色图像时段中与模式控制信号PS_EN同步切换。在实施例中，第一转换器120的驱动方式也可以与模式控制信号PS_EN同步切换。
黑色图像时段可以置于显示装置1000的模式从正常模式切换至节电模式的时段和显示装置1000的模式从节电模式切换至正常模式的时段中的至少一个时段中。
在实施例中，可以在黑色图像时段中额外地执行DC-DC转换器100的短路检测和关闭操作。
图12是示出根据公开的替代实施例的DC-DC转换器的图。图13是示出图12的DC-DC转换器的操作的示例性实施例的波形图。图14A和图14B是示出图12的DC-DC转换器的操作的替代示例性实施例的波形图。
除了保护器180，图12的DC-DC转换器100A可以与图2的DC-DC转换器100基本相同。在图12中，由同样的附图标记表示与参照图2描述的组件相同的组件，并且将省略对其任意重复的详细描述。
参照图2及图12至图14B，DC-DC转换器100A的实施例可以包括第一转换器120、第二转换器140、模式选择器170和保护器180。
第一转换器120可以在正常模式下以第一驱动方式输出第一电源电压ELVDD，且在节电模式下以第二驱动方式输出第一电源电压ELVDD。
第二转换器140可以在正常模式下以第一驱动方式至第三驱动方式中的一种输出第二电源电压ELVSS，且在节电模式下以第三驱动方式输出第二电源电压ELVSS。
模式选择器170可以基于外部命令CMD将模式控制信号PS_EN提供至第一转换器120和第二转换器140，使得第一转换器120和第二转换器140以正常模式或节电模式驱动。
保护器180可以基于短路检测信号SDET执行短路检测操作。保护器180可以在驱动模式在正常模式和节电模式之间切换的黑色图像时段BIP期间将从第一转换器120输出的第一电源电压ELVDD与预设参考电压VREF进行比较。在一个实施例中，例如，保护器180可以在黑色图像时段BIP中短路检测信号SDET被启用的检测时段期间执行短路检测操作。当第一电源电压ELVDD变为大于参考电压VREF时，保护器180可以输出关闭信号SSD。DC-DC转换器100A可以通过关闭信号SSD关闭。
在实施例中，如图13中所示，第一转换器120和第二转换器140的开关操作可以在黑色图像时段BIP的检测时段DP中停止。因此，第一转换器120的输出端和第二转换器140的输出端可以浮置。也就是说，第一转换器120的输出端和第二转换器140的输出端变为高阻抗(“Hi-Z”)状态。
此时，在正常情况下，由于存储在结合至第一转换器120的输出端的第一电容器C1中的电压，第一电源电压ELVDD的大小不小于设定为参考电压VREF(例如，图13中的第一参考电压VREF1)的电压。
然而，当在显示面板300或DC-DC转换器100A中发生短路时，第一电源电压ELVDD会变为比第一参考电压VREF1大。此时，保护器180可以输出关闭信号SSD。
然而，这仅是示例性的，可选择地，保护器180可以结合至第二转换器140的输出端以通过检测第二电源电压ELVSS的变化来检测电路的短路。在一个实施例中，例如，当用于传输第二电源电压ELVSS的线与用于传输第一电源电压ELVDD的线彼此短路时，第二电源电压ELVSS会显著增加。在这样的实施例中，如图13中所示，保护器180可以通过感测第二电源电压ELVSS的变化并将感测到的第二电源电压ELVSS与第二参考电压VREF2进行比较来检测短路，并且如果第二电源电压ELVSS变为大于第二参考电压VREF2，则关闭DC-DC转换器。
在实施例中，第二转换器140的操作可以在黑色图像时段BIP中停止。保护器180可以结合至第二转换器140的输出端以感测第二电源电压ELVSS的变化并将感测到的第二电源电压ELVSS与参考电压(图14A和图14B中的VREF)进行比较。在一个实施例中，例如，仅第二转换器140的操作可以在黑色图像时段BIP的检测时段DP中停止。因此，第二转换器140的输出端可以浮置。
在正常情况下，如图14B中所示，第二电源电压ELVSS可以不被允许比参考电压VREF大。因此，在黑色图像时段BIP之后，可以在节电模式下正常地输出第二电源电压ELVSS。
如图14A中所示，当短路发生时，第二电源电压ELVSS会超过参考电压VREF。此时，DC-DC转换器100A会关闭。
在实施例中，如上所述，黑色图像时段BIP正好置于显示装置1000从正常模式进入节电模式之前，使得可以在黑色图像时段BIP期间执行短路测试。
图15是示出根据公开的另一替代实施例的DC-DC转换器的图。图16是示出图15的DC-DC转换器中包括的反向转换器模块的示例性实施例的图。
除了反相转换器模块230，图15和图16的DC-DC转换器200可以与图2的DC-DC转换器100基本相同。在图15和图16中，由同样的附图标记表示与参照图2和图5描述的组件相同的组件，并且将省略对其任何重复的详细描述。
参照图15和图16，DC-DC转换器200的实施例可以包括升压转换器220、反相转换器模块230和模式选择器270。反相转换器模块230可以包括第一反相转换器240和第二反相转换器250。
升压转换器220可以对应于上面参照图2至图12描述的第一转换器120和120A的实施例中的一个。升压转换器220可以在正常模式下以第一驱动方式(例如，CCM方式)输出第一电源电压ELVDD，并且在节电模式下以第二驱动方式(例如，DCM方式)输出第一电源电压ELVDD。
第一反相转换器240可以对应于上面参照图2至图12描述的第二转换器140和140A的实施例中的一个。第一反相转换器240可以在节电模式下以第三驱动方式输出第二电源电压ELVSS，并且在正常模式下基于显示面板300的负载的大小以第一驱动方式、第二驱动方式和第三驱动方式中的一个输出第二电源电压ELVSS。在实施例中，如图16中所示，第一反相转换器240可以具有与图8的第二转换器140A的构造基本相同的构造。
反相转换器模块230还可以包括相位控制器238和开关控制器234，相位控制器238基于显示面板300的负载I_PANEL来确定第二反相转换器250是否被驱动，开关控制器234基于相位控制器238的输出DUAL_EN和模式控制信号PS_EN来控制第一反相转换器240和第二反相转换器250的驱动。
在实施例中，第二反相转换器250可以包括第五晶体管M5和第六晶体管M6以及第三电感器L3，而不包括节电晶体管。因此，第二反相转换器250在节电模式下不操作。在这样的实施例中，第二反相转换器250可以仅在显示面板300的负载I_PANEL超过预设参考负载时在正常模式下以第一驱动方式或第二驱动方式输出第二电源电压ELVSS。在这样的实施例中，第二反相转换器250和第一反相转换器240一起可以仅在显示具有预设水平或更高的高亮度图像时输出第二电源电压ELVSS。
因此，仅第一反相转换器240在正常模式下针对低亮度至中等亮度输出第二电源电压ELVSS，由此可以降低DC-DC转换器200的功耗。
在根据公开的DC-DC转换器以及包括DC-DC转换器的显示装置的实施例中，利用DC-DC转换器中的驱动方式的改变以及第二电源电压根据驱动方式的改变来输出电源电压，使得可以降低由开关导致的功耗。因此，在这样的实施例中，可以降低DC-DC转换器以及包括DC-DC转换器的显示装置的热生成量和功耗，并且可以提高电源电压的转换效率。
另外，在根据公开的DC-DC转换器以及包括DC-DC转换器的显示装置的这样的实施例中，可以相对自由地控制正常模式和节电模式之间的第二电源电压和驱动方式而没有任何额外的组件。因此，可以降低实现节电模式(例如，AOD模式)的成本，并且可以在周围照明明亮的外部环境下实现具有比现有节电模式的电平高的电平的节电模式的亮度。在这样的实施例中，可以相对容易执行对DC-DC转换器的驱动方式和/或第二电源电压的大小的调整。因此，可以灵活地控制节电模式下的最大亮度。
发明不应被解释为受限于在这里阐述的示例性实施例。相反，提供这些示例性实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且将发明的构思充分地传达给本领域技术人员。在一些情况下，如对于到提交本申请之时为止的本领域普通技术人员而言将明显的，除非另外明确指出，否则结合具体实施例描述的特征、特性和/或元件可以单独使用或与结合其他实施例描述的特征、特性和/或元件组合使用。
虽然已经参照发明的示例性实施例具体示出和描述了发明，但是本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离如由权利要求限定的发明的精神或范围的情况下，可以对其做出形式和细节上的各种改变。

Claims (20)

1.一种直流对直流转换器，所述直流对直流转换器包括：
第一转换器，在正常模式下和在节电模式下输出第一电源电压，其中，所述第一转换器在所述正常模式下以第一驱动方式操作，并且在所述节电模式下以第二驱动方式操作；
第二转换器，输出第二电源电压，其中，所述第二转换器在所述节电模式下以第三驱动方式操作；以及
模式选择器，将模式控制信号供应至所述第一转换器和所述第二转换器，其中，所述第一转换器和所述第二转换器基于所述模式控制信号在所述正常模式下和在所述节电模式下驱动，
其中，所述第二电源电压的大小在驱动模式从所述正常模式切换至所述节电模式之前遍历多个垂直空白时段逐步改变至节电模式目标电平。
2.如权利要求1所述的直流对直流转换器，其中，
在同一时段期间，在所述第二驱动方式中在所述第一转换器中的晶体管的导通次数比在所述第一驱动方式中在所述第一转换器中的所述晶体管的导通次数少，并且
在同一时段期间，在所述第三驱动方式中在所述第二转换器中的晶体管的导通次数比在所述第二驱动方式中在所述第二转换器中的所述晶体管的导通次数少。
3.如权利要求1所述的直流对直流转换器，其中，所述第二转换器在所述正常模式下以所述第一驱动方式、所述第二驱动方式和所述第三驱动方式中的基于连接至所述第二转换器的显示面板的负载的大小而确定的一种驱动方式操作。
4.如权利要求3所述的直流对直流转换器，其中，所述第三驱动方式实施为脉冲频率调制方式。
5.如权利要求3所述的直流对直流转换器，其中，
当所述第一转换器以所述第一驱动方式操作时，所述第一转换器中的第一电感电流的大小连续改变，并且
当所述第一转换器以所述第二驱动方式操作时，所述第一电感电流的所述大小在预定的时段期间不改变。
6.如权利要求5所述的直流对直流转换器，其中，
当所述第二转换器以所述第二驱动方式操作时，所述第二转换器中的第二电感电流的大小在第一非连续时段期间不改变，
当所述第二转换器以所述第三驱动方式操作时，所述第二电感电流的所述大小在第二非连续时段期间不改变，并且，
所述第二非连续时段比所述第一非连续时段长。
7.如权利要求5所述的直流对直流转换器，其中，
在所述第一驱动方式中产生的所述第一电感电流具有第一峰值，并且
在所述第二驱动方式中产生的所述第一电感电流具有比所述第一峰值小的第二峰值。
8.如权利要求1所述的直流对直流转换器，其中，所述节电模式下的驱动频率比所述正常模式下的驱动频率低。
9.如权利要求8所述的直流对直流转换器，其中，当连接至所述直流对直流转换器的显示面板的负载的大小减小时，所述节电模式下的所述驱动频率减少至预设值。
10.如权利要求1所述的直流对直流转换器，其中，所述第一转换器包括：
第一电感器，结合在输入电源与第一节点之间，其中，所述第一电感器产生第一电感电流；
第一晶体管，结合在所述第一节点与地之间；
第一节电晶体管，与所述第一晶体管并联结合，其中，所述第一节电晶体管具有比所述第一晶体管的尺寸小的尺寸；
第二晶体管，结合在所述第一节点与第一输出端之间；
第二节电晶体管，与所述第二晶体管并联结合，其中，所述第二节电晶体管具有比所述第二晶体管的尺寸小的尺寸；以及
第一开关控制器，控制所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第一节电晶体管和所述第二节电晶体管的导通/截止操作，
其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管在所述正常模式下交替导通，并且
所述第一节电晶体管和所述第二节电晶体管在所述节电模式下交替导通。
11.如权利要求10所述的直流对直流转换器，其中，所述第一转换器还包括：
第一开关，结合在所述第一晶体管的栅电极与所述第一节电晶体管的栅电极之间，其中，所述第一开关在所述正常模式下导通；
第二开关，结合在所述第一节电晶体管的所述栅电极与所述第一开关控制器之间，其中，所述第二开关在所述节电模式下导通；
第三开关，结合在所述第二晶体管的栅电极与所述第二节电晶体管的栅电极之间，其中，所述第三开关在所述正常模式下导通；以及
第四开关，结合在所述第二节电晶体管的所述栅电极与所述第一开关控制器之间，其中，所述第四开关在所述节电模式下导通。
12.如权利要求11所述的直流对直流转换器，其中，所述第一节电晶体管和所述第二节电晶体管在所述第一开关和所述第三开关导通的所述正常模式下交替导通。
13.如权利要求1所述的直流对直流转换器，其中，所述第二转换器包括：
第二电感器，结合在第二节点与地之间，其中，所述第二电感器产生第二电感电流；
第三晶体管，结合在输入电源与所述第二节点之间；
第三节电晶体管，与所述第三晶体管并联结合，其中，所述第三节电晶体管具有比所述第三晶体管的尺寸小的尺寸；
第四晶体管，结合在所述第二节点与第二输出端之间；
第四节电晶体管，与所述第四晶体管并联结合，其中，所述第四节电晶体管具有比所述第四晶体管的尺寸小的尺寸；以及
第二开关控制器，控制所述第三晶体管、所述第四晶体管、所述第三节电晶体管和所述第四节电晶体管的导通/截止操作，
其中，所述第三晶体管和所述第四晶体管在所述正常模式下交替导通，并且
其中，所述第三节电晶体管和所述第四节电晶体管在所述节电模式下交替导通。
14.如权利要求13所述的直流对直流转换器，其中，所述第二转换器还包括：
第五开关，结合在所述第三晶体管的栅电极与所述第三节电晶体管的栅电极之间，其中，所述第五开关在所述正常模式下导通；
第六开关，结合在所述第三节电晶体管的所述栅电极与所述第二开关控制器之间，其中，所述第六开关在所述节电模式下导通；
第七开关，结合在所述第四晶体管的栅电极与所述第四节电晶体管的栅电极之间，其中，所述第七开关在所述正常模式下导通；以及
第八开关，结合在所述第四节电晶体管的所述栅电极与所述第二开关控制器之间，其中，所述第八开关在所述节电模式下导通。
15.如权利要求14所述的直流对直流转换器，其中，所述第三节电晶体管和所述第四节电晶体管在所述第五开关和所述第七开关导通的所述正常模式下交替导通。
16.如权利要求1所述的直流对直流转换器，其中，
所述第二转换器在垂直空白时段中与所述模式控制信号同步地切换所述第二转换器的驱动方式，并且
所述第二电源电压的所述大小在所述驱动模式从所述节电模式切换至所述正常模式之后遍历多个垂直空白时段逐步改变至正常模式目标电平。
17.如权利要求1所述的直流对直流转换器，其中，
所述模式选择器允许所述模式控制信号在黑色图像时段中被启用，并且
所述第二转换器与所述模式控制信号同步地切换所述第二转换器的驱动方式。
18.如权利要求1所述的直流对直流转换器，所述直流对直流转换器还包括：
保护器，在黑色图像时段期间，将从所述第一转换器输出的所述第一电源电压与预设的参考电压进行比较，并且如果所述第一电源电压变为大于所述参考电压则关闭所述直流对直流转换器，在所述黑色图像时段中驱动模式在所述正常模式与所述节电模式之间切换。
19.如权利要求18所述的直流对直流转换器，其中，
所述第一转换器和所述第二转换器的开关操作在所述黑色图像时段中停止，并且
所述保护器在所述黑色图像时段中在其中所述第一转换器的输出端和所述第二转换器的输出端浮置的状态下将所述第一电源电压与所述参考电压进行比较。
20.如权利要求1所述的直流对直流转换器，所述直流对直流转换器还包括：
保护器，在黑色图像时段期间将从所述第二转换器输出的所述第二电源电压与预设的参考电压进行比较，并且如果所述第二电源电压的所述大小大于所述参考电压则关闭所述直流对直流转换器，在所述黑色图像时段中驱动模式在所述正常模式与所述节电模式之间切换，
其中，所述第二转换器的操作在所述黑色图像时段的至少一部分期间停止。
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