CN1934771A - 电源装置及显示装置 - Google Patents

Abstract

提供一种可以高效率地进行软起动的电源装置。根据本发明的电源装置(10)，通过预先使软起动信号的电位从接地电位偏移，可以减小从表示软起动控制的开始的软起动触发到实际开始软起动为止的时间延迟。偏移量被设定为略低于三角波信号的最低电位。此外，软起动信号的最大的电位电平优选低于电源电位。

Description

电源装置及显示装置

技术领域

本发明涉及具有软起动功能的电源装置和由电源装置驱动的显示装置。

背景技术

在起动与电源装置连接的电路时，在电源装置的输出端，有时流入比正常电流大的冲击电流。大的冲击电流使内部电路的晶体管发热，可能使电源装置的特性劣化，而且有时由于电源电位的暂时的降低也对电源装置以外的其它的电路的动作带来恶劣影响。因此，为了减轻起动时的冲击电流，提出了设置通过使在起动时被输入的电压缓慢地上升，从而使输出电压缓慢地上升的软起动功能的电源装置(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：特开2001-84044号公报

发明内容

在以往的用于LED驱动控制的PWM方式中，通过改变将流过LED的电流接通的时间和关断的时间的比率来实现直流的有效值，并控制LED发光的亮度。在输出PWM信号用于供给电源的控制信号的电源装置中，在为了减轻冲击电流而进行软起动控制的情况下，在软起动期间中，PWM信号的波形成为被抽除的状态。由此，PWM信号的占空比仅比规定的占空比下降被抽除的部分，引起被供给电源的LED的亮度降低。因此，优选尽可能限制软起动控制时的PWM信号的占空比的减少。此外，即使不是PWM方式的电源装置，由于在软起动控制时也缓慢地使输入电压上升，因此到达期望的电压为止的时间必然延迟，但优选该延迟尽可能小。

本发明鉴于这样的课题而完成，其目的在于提供一种可以高效率地实现软起动控制的电源装置。

为了解决上述课题，本发明的某一方式涉及一种电源装置，包括：振荡控制电路，输出具有规定振幅的周期信号；软起动电路，输出电位缓慢地上升或下降的软起动信号；以及控制信号生成电路，基于由振荡控制电路生成的周期信号的电位和软起动信号的电位，输出用于供给电源的控制信号。在该电源装置中，软起动电路具有箝位电路，该箝位电路使软起动信号的电位从接地电位或电源电位的一个电位偏移规定量。

通过使软起动信号的电位从接地电位或电源电位的一个电位偏移，从而在执行软起动控制时，可以减小从软起动信号的电位的变动开始至电源供给控制信号被输入为止的延迟。由此，可以缩短至供给期望的电源为止的时间。例如，在输出PWM信号作为控制信号的控制信号生成电路中，即使在进行软起动控制的情况下，也可以减小占空比的损失部分，并可以实现电源装置的稳定的电源供给。

另外，振荡控制电路输出的周期信号是使电位随时间连续周期性地变化的信号，典型地包含三角波信号和锯齿波信号，还可以包含正弦波信号等。此外，软起动信号可以是使电位缓慢上升的类型，也可以是使其下降的类型。控制信号生成电路可以被构成为输出对两个输入进行了比较的比较结果的比较器，软起动信号的类型也可以由与控制信号生成电路的关系来决定。

优选箝位电路在使软起动信号上升或下降之前，使软起动信号的电位预先接近周期信号的最低电位或最高电位。此时，箝位电路也可以将软起动信号的电位预先设定为实质上等于周期信号的最低电位或最高电位。另外，在软起动控制中，优选在软起动信号为上升的类型的情况下，在软起动信号的上升前，将软起动信号的电位设定为等于或略小于周期信号的最低电位，而且也可以在软起动信号为下降的类型的情况下，在软起动信号的下降前，将软起动信号的电位设定为等于或略高于周期信号的最高电位。从最低电位或最高电位略微的偏移量优选为例如周期信号的振幅的几分之一内的量级。由此，箝位电路可以减少从软起动信号开始上升或下降的定时到控制信号生成电路输出控制信号的定时为止的时间延迟。

本发明的其它方式涉及包括发光元件和对发光元件供给电源的电源装置的显示装置。该电源装置包括：振荡控制电路，输出具有规定振幅的周期信号；软起动电路，输出电位缓慢地上升或下降的软起动信号；以及控制信号生成电路，基于由振荡控制电路生成的周期信号的电位和软起动信号的电位，输出用于对发光元件供给电源的控制信号，软起动电路具有箝位电路，该箝位电路使软起动信号的电位从接地电位或电源电位的一个电位仅偏移规定量。

在电源装置中，通过使软起动信号的电位从接地电位或电源电位的一个电位偏移，从而在执行发光元件起动时的软起动控制时，可以减小从软起动信号的电位的变动开始到电源供给控制信号被输出为止的时间延迟。由此，例如，在输出PWM信号作为控制信号的控制信号生成电路中，即使在进行软起动控制的情况下，也可以减小占空比的损失部分，发光元件可以以实质上与期望的亮度相等的亮度进行发光。

根据本发明的电源装置，可以缩短从软起动的触发到软起动开始为止的时间延迟。

附图说明

图1是表示具有软起动功能的电源装置的基本结构的概略的图。

图2是表示电源装置的比较器的输入输出信号的关系的图。

图3是表示实施例的具有软起动功能的电源装置的结构的图。

图4是表示实施例的电源装置的比较器的输入输出信号的关系的图。

图5是利用本实施例的电源装置的显示装置的方框图。

符号说明

1…电源装置，2…比较器，3…电容器，4…恒流源，5…振荡控制电路，10…电源装置，12…软起动电路，20…箝位电路，21…箝位器切换单元，22、23…开关，24…高箝位器设定电压供给单元，25…低箝位器设定电压供给单元，26…倒相器，27…电阻，40…电流变换电路，50…LED，60…显示装置，Tr1…晶体管，Tr2…晶体管。

具体实施方式

首先说明实现软起动功能的电源装置的基本结构。

图1是表示具有软起动功能的电源装置1的基本结构的概略。电源装置1包括比较器2、软起动用电容器3、恒流源4、振荡控制电路5以及用于开关的晶体管Tr1。晶体管Tr1在基极被输入控制信号，并被控制导通/截止。晶体管Tr1的发射极连接到恒流源4，集电极接地。电容器3被设置在恒流源4和地之间，并被连接到比较器2的同相(+)输入端子。在比较器的反相(-)输入端子输入由振荡控制电路5生成的三角波信号。在晶体管Tr1导通时，电容器3的电位成为地电位，晶体管Tr1截止时，电容器3被充电，电位缓慢上升到电源电位的电平。

图2是表示电源装置1的比较器2的输入输出信号的关系的图。具体来说，表示被输入比较器2的反相输入端子的三角波信号、从电容器3输入比较器2的同相输入端子的软起动信号、比较器2的输出之间的关系。振荡控制电路5为了即使比较器2的一个输入为接地电位也能使输出稳定，优选将三角波信号的最低电位设定为高于0V。此外，特别在以低电压高速驱动差动放大电路的情况下，振荡控制电路5需要将三角波信号的最低电位设定为高于0V。在这样的情况下，振荡控制电路5将三角波信号的最低电位设定为1V。另外，振荡控制电路5将三角波信号的最高电位设定为2V。

晶体管Tr1被输入用于执行软起动控制的信号时，晶体管Tr1截止，电容器3被持续充电。这通过由基极控制信号使基极截止来进行。晶体管Tr1的从导通到截止的转换在图中表示为软起动触发的定时被进行。晶体管Tr1截止时，电容器3从接地电位被充电到电源电位。从电容器3的充电量到达三角波信号的最低电位(1V)的时刻开始软起动，比较器2的输出根据充电量而缓慢地增长脉冲宽度。这样，电源装置1可以实现软起动，并可以减轻冲击电流。

在图2中，三角波信号使电位电平在从1V到2V之间周期性地直线变动。而软起动触发后的电容器3的输出从接地电位的0V缓慢上升到电源电位的3.5V。从而，电容器3的充电量从接地电位到达三角波信号的最低电位为止的期间不开始软起动。即，从软起动触发到实际开始软起动为止产生时间延迟。电源装置1通过PWM控制对由LED等构成的背光的光源进行电源供给的情况下，由于该时间延迟，作为比较器2的输出的PWM信号的占空比受损。

在图2中，如作为软起动期间所示的，在进行软起动控制时，比较器2的PWM信号的波形成为被抽除的状态，因此PWM信号的占空比仅比期望的占空比下降被间隔提出的部分。从而，从软起动触发到软起动开始为止的延迟引起进一步损害PWM信号的占空比的情况。以下，示出通过减小从软起动触发到软起动开始为止的延迟而使从比较器2输出的控制信号的占空比接近期望的占空比的电源装置。

图3表示本发明的实施例的具有软起动功能的电源装置10的结构。电源装置10被一体集成在一个半导体衬底上而构成。电源装置10被构成为具有软起动电路12。本实施例的软起动电路12除了软起动用电容器3、恒流源4以及晶体管Tr1之外，还具有箝位电路20。箝位电路20是具有使电容器3保持低电压电平的低箝位器功能和使其保持高电压电平的高箝位器功能的电压保持电路。箝位电路20设定软起动信号的电位的下限以及上限，将软起动信号的电位限制在大于接地电位并小于电源电位的范围内。箝位电路20使软起动信号的电位从接地电位或电源电位的一个电位仅偏移规定量。另外，箝位电路20可以仅具有从低箝位器功能到高箝位器功能的其中一个，在本实施例中，由于利用使电位上升的软起动信号，因此箝位电路20优选至少具有低箝位器功能。箝位电路20具有箝位器切换单元21、开关22、23、高箝位器设定电压供给单元24、低箝位器设定电压供给单元25、倒相器26、电阻27、晶体管Tr2。另外，晶体管Tr1被形成为pnp型双极晶体管，晶体管Tr2被形成为npn型双极晶体管。晶体管Tr1和晶体管Tr2的组合可以避免电路的温度依赖性。

晶体管Tr2在基极上连接开关22以及23，在发射极上连接晶体管Tr1的基极，在集电极上连接电源电位。晶体管Tr2的发射极和晶体管Tr1的基极之间连接有被接地的电阻27。开关22以及开关23分别是接受高和低的两个控制信号并可以进行双向的信号传输的开关，基于从箝位器切换单元21供给的箝位器切换信号被导通截止。具体来说，在供给高的箝位器切换信号的情况下，开关22导通，开关23截止，从而从高箝位器设定电压供给单元24对晶体管Tr2的基极供给规定的高箝位器设定电压。另一方面，在供给低的箝位器切换信号的情况下，开关23导通，开关22截止，从而从低箝位器设定电压供给单元25对晶体管Tr2的基极供给规定的低箝位器设定电压。低箝位器设定电压优选被设定为略小于三角波信号的最低电位的值，高箝位器设定电压是高于三角波信号的最高电位的值，优选被设定为低于电源电位的值。

晶体管Tr1的发射极连接到恒流源4，集电极接地。电容器3连接到晶体管Tr1的发射极，被设置在恒流源4和地之间，并被连接到比较器2的同相(+)输入端子。晶体管Tr1成为截止的状态时，电容器3由恒流源4充电。另一方面，晶体管Tr1成为导通状态时，电容器3的电位成为对晶体管Tr1的基极电位加上了正向电压Vf后的电位。对比较器2的反相(-)输入端子输入由振荡控制电路5生成的三角波信号。

晶体管Tr2通过从高箝位器设定电压供给单元24对基极供给高箝位器设定电压而被导通，对晶体管Tr1的基极供给从高箝位器设定电压仅下降了正向电压Vf后的发射极的电位。此时，晶体管Tr1处于截止状态，电容器3由从恒流源4供给的电荷持续充电。电容器3的电位上升到高箝位器设定电压时，晶体管Tr1被导通，电容器3的充电被限制。不使电容器3的电位上升到电源电位的作用是箝位电路20的高箝位器功能引起的。充电消耗的时间依赖于电容器3的电容和恒流源4的电流。

箝位器切换信号从高切换为低时，晶体管Tr2在基极被从低箝位器设定电压供给单元25供给低箝位器设定电压，从低箝位器设定电压仅下降了正向电压Vf的发射极的电位被供给到晶体管Tr1的基极。此时，由于电容器3的电位被保持在高箝位器设定电压，因此晶体管Tr1被导通，电容器3放出被充电了的电荷，直到电位成为低箝位器设定电压值为止。不使电容器3的电位下降到接地电位的作用由箝位电路20的低箝位器功能引起。

在本实施例中，通过箝位电路20的低箝位器功能，在软起动控制的开始前，即软起动信号上升前，预先将电容器3充电到实质上接近于三角波信号的最低电位的值，从而，使软起动信号的电位接近三角波信号的最低电位。此外，通过箝位电路20的高箝位器功能，将电容器3的充电量的最大值设定得低于电源电位。在振荡控制电路5输出的三角波信号是在最低电位1V、最高电位2V之间连续地变动电位的周期信号的情况下，低箝位器设定电压供给单元25在开关23被导通、开关22被截止的情况下供给低箝位器设定电压，以使电容器3的电压值实质上等1V或略小于1V。高箝位器设定电压供给单元24在开关22被导通、开关23被截止的情况下供给高箝位器设定电压，以使电容器3的电压值高于2V且低于电源电位。

图4是表示本实施方式的电源装置10的比较器2的输入输出信号的关系的图。具体来说，表示被输入比较器2的反相输入端子的三角波信号、从电容器3输入比较器2的同相输入端子的软起动信号、比较器2的输出的关系。

在开始软起动控制前，箝位器切换单元21将箝位器切换信号设定为低，通过开关23导通、开关22截止，电容器3的电压从接地电位偏移，被设定为略小于1V的值。在开始软起动控制时，箝位器切换单元21将箝位器切换信号从低切换为高。图中，该切换的定时被表示为软起动触发。通过开关22导通、开关23截止，电容器3被缓慢地升压，开始软起动。由于从三角波信号的最低电位附近起升压，因此可以减少软起动开始为止的时间延迟。这样，通过使本实施例的电源装置10具有低箝位器功能，从而可以使软起动信号的电位偏移，以减少从软起动信号开始上升的定时到比较器2输出控制信号的定时为止的时间延迟。从比较器2输出的PWM信号的占空比接近于规定的值，可以解决进行软起动控制所引起的时间延迟的问题。

在利用双极晶体管的电流镜而生成恒流源4的情况下，晶体管Tr1保持截止状态时，电流的通路消失，恒流源4可能不正常地工作。特别在恒流源4与电源装置10以外的其它的电路被共用的情况下，恒流源4不能工作对共用的其它的电路带来恶劣影响。对晶体管Tr1的基极施加电源电位的情况下，晶体管Tr1保持截止状态。

根据本实施例的电源装置10的高箝位器功能，由于可以将晶体管Tr1导通，因此可以确保电流的通路从而正常地保持恒流源4的工作。这样，箝位电路20通过将软起动信号的电位限制在大于接地电位且小于电源电位的范围内，可以高效率地实现软起动，同时实现良好的电路动作。

图5表示利用了本实施例的电源装置10的显示装置60的方框图。另外，显示装置60是利用电源装置10的电子设备的一例，通过在电子设备中设置具有软起动功能的电源装置10，能够实现可以进行迅速的软起动控制的电子设备。显示装置60包括：对发光元件供给电源的电源装置10、将电压变换为电流的电流变换电路40以及作为发光元件的LED50。电源装置10生成用于供给电源的PWM控制信号，电流变换电路40将PWM控制信号变换为电流。LED50通过被变换了的电流信号而发光。电源装置10通过进行软起动控制，以减少从软起动触发到生成PWM控制信号为止的时间延迟，从而LED50的亮度不会超出必要地降低，能够提供可以充分地享受软起动控制的优点的显示装置60。

以上，基于实施例说明了本发明。实施方式为例示，对这些各构成要素或各处理过程的组合可以有各种变形例，而且这样的变形例也属于本发明的范围，这一点本领域技术人员应该理解。

在实施例中，对于通过使电位缓慢地上升而执行软起动的软起动信号进行了说明，但反之，也可以使用通过使电位缓慢地下降来执行软起动的软起动信号。在该情况下，高箝位器设定电压供给单元24和低箝位器设定电压供给单元25的作用与实施例中说明的各自的作用相反。高箝位器设定电压供给单元24为了有效率地实现软起动，在使软起动信号下降之前预先将软起动信号设定为略高于三角波信号的最高电位即可。由此，与实施例同样，在软起动触发后，迅速地开始软起动。

另外，在实施例中对利用恒流源4的电源装置10进行了说明，但也可以利用恒压源来取代恒流源4。在该情况下，为了对电流施加限制，在电容器和电源电位之间插入保护电阻。通过在保护电阻和电容器之间同样设置实现低箝位器功能和高箝位器功能的箝位器电路，可以实现与实施例同样的效果。

产业上的可利用性

本发明的技术可以在电源供给的领域利用。

Claims (12)

1.一种电源装置，其特征在于，包括：

振荡控制电路，输出具有规定的振幅的周期信号；

软起动电路，输出电位缓慢地上升或下降的软起动信号；以及

控制信号生成电路，基于由所述振荡控制电路生成的周期信号的电位和软起动信号的电位，输出用于供给电源的控制信号；

所述软起动电路具有箝位电路，该箝位电路使软起动信号的电位从接地电位或电源电位的一个电位偏移规定量。

2.如权利要求1所述的电源装置，其特征在于，

所述箝位电路在使软起动信号上升或下降之前，预先使软起动信号的电位接近周期信号的最低电位或最高电位。

3.如权利要求2所述的电源装置，其特征在于，

所述箝位电路将软起动信号的电位预先设定为实质上等于周期信号的最低电位或最高电位。

4.如权利要求2所述的电源装置，其特征在于，

在所述软起动信号为上升的类型的情况下，所述箝位电路在所述软起动信号的上升前，将所述软起动信号的电位设定为等于或略小于周期信号的最低电位。

5.如权利要求2所述的电源装置，其特征在于，

在所述软起动信号为下降的类型的情况下，所述箝位电路在所述软起动信号的下降前，将所述软起动信号的电位设定为等于或略高于周期信号的最高电位。

6.如权利要求2所述的电源装置，其特征在于，

所述箝位电路使软起动信号的电位偏移，以减少从软起动信号开始上升或下降的定时至所述控制信号生成电路输出控制信号的定时为止的时间延迟。

7.如权利要求1所述的电源装置，其特征在于，

所述箝位电路将软起动信号的电位限制在大于接地电位并小于电源电位的范围内。

8.如权利要求1所述的电源装置，其特征在于，

所述振荡控制电路输出三角波信号或锯齿波信号。

9.如权利要求1所述的电源装置，其特征在于，

所述控制信号生成电路是对周期信号的电位和软起动信号的电位进行比较的比较器。

10.如权利要求1至9的任何一项所述的电源装置，其特征在于，

所述电源装置被一体集成在一个半导体衬底上。

11.一种电子设备，包括如权利要求1至10的任何一项所述的电源装置。

12.一种显示装置，包括发光元件和对发光元件供给电源的电源装置，其特征在于，

所述电源装置包括：

振荡控制电路，输出具有规定的振幅的周期信号；

软起动电路，输出电位缓慢地上升或下降的软起动信号；以及

控制信号生成电路，基于由所述振荡控制电路生成的周期信号的电位和软起动信号的电位，输出用于对所述发光元件供给电源的控制信号；

所述软起动电路具有箝位电路，该箝位电路使软起动信号的电位从接地电位或电源电位的一个电位偏移规定量。

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