KR20050021918A - 전원 장치 - Google Patents

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KR20050021918A
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KR1020040067993A
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야마모토이사오
이토도모유키
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로무 가부시키가이샤
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Abstract

승압 컨버터(100)는, 전지 전압(Vbat)을 챠지 펌프 회로(16)에 의해 승압시켜 승압 전압(Vf)을 출력한다. 챠지 펌프 회로(16)의 검출 출력 전압(Vs)은 레귤레이터 회로(10)로 귀환한다. 기준 전압 비교기(14)는 검출 출력 전압(Vs)을 기준 전압(Vref)과 비교하고, 비교 결과에 따라 트랜지스터(Tr)를 ON/OFF 제어함으로써, 전지 전압(Vbat)으로부터의 전력을 조정하여 챠지 펌프 회로(16)에 입력 전압(Vin)으로서 공급한다. 전원 전압 비교기(20)는 검출 전지 전압(Va)을 기준 전지 전압(Vb)과 비교하고, 비교 결과에 따른 승압률 선택 신호(SEL)를 챠지 펌프 회로(16)에 보내어, 챠지 펌프 회로(16)의 승압률을 전환한다.

Description

전원 장치{POWER SUPPLY APPARATUS}
본 발명은, 전원 전압을 승압시켜 디바이스 구동 전압을 공급하는 전원 장치에 관한 것이다.
휴대 전화기나 PDA(Personal Data Assistant) 등의 전지 구동형의 휴대 기기에서는, LED(Light-Emitting Diode) 소자를 LCD(Liquid Crystal Display)의 백 라이트나 부속의 CCD(Charge-Coupled Device) 카메라의 플래시로서 이용하거나, 발광색이 다른 LED 소자를 점멸시켜 일루미네이션으로서 이용하는 등, 각종 목적으로 LED 소자가 이용되고 있다. LED 소자를 구동하기 위해서는, 리튬 이온 전지 등에 의한 3.6V 정도의 전지 전압을 4.5V 정도로 승압시켜, 구동 전압으로서 공급할 필요가 있다. 또, 전지의 소모에 의해 전지 전압이 저하한 경우나, LED 소자에 흐르는 부하 전류가 증가하여, 전압 강하가 커지는 경우에는, 보다 높은 승압률로 전지 전압을 승압시킬 필요가 있다.
이와 같이, LED 소자 등의 디바이스를 구동하기 위한 전원 장치에서는, 동작 환경에 따라 전지 전압을 적절한 승압률로 승압시켜 디바이스의 구동 전압을 생성할 필요가 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 다수 단의 승압용 콘덴서를 구비한 승압 회로에, 승압률에 따라 필요한 승압 콘덴서를 선택하는 선택 스위치와, 이 선택 스위치에 접속되어 승압률을 선택하는 외부 선택 단자를 부설한 구동 전압 공급 장치가 개시되어 있다.
<특허 문헌 1> 일본국 특개평 6-78527호 공보
특허 문헌 1의 구동 전압 공급 장치에서는, 전원 전압의 검출 회로의 출력을 일단 CPU에 공급하고, 소프트웨어 처리로 승압률을 결정한 다음에, CPU으로부터의 승압률의 선택 신호를 장치의 외부 선택 단자에 입력하는 구성으로 되어 있다. 이와 같이 승압률의 전환을 소프트웨어 제어로 행하는 경우, 전원 장치에 제어 신호용의 외부 단자가 필요해져, 회로의 집적화에 있어서 IC의 핀 제한에 영향을 줘, 설계의 자유도가 줄어들게 된다.
본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 외부로부터의 제어 신호에 의하지 않고, 내부적으로 전원 전압의 승압률을 자동 설정할 수 있는 전원 장치의 제공에 있다.
본 발명의 어느 양태는 전원 장치에 관한 것이다. 이 전원 장치는, 설정된 승압률로 전원 전압을 승압시켜 디바이스의 구동 전압을 출력하는 승압 회로와, 상기 승압 회로의 출력 라인의 검출 전압이 기준 전압에 같아지도록, 상기 승압 회로에의 입력 전압을 조절하는 레귤레이터 회로와, 상기 레귤레이터 회로에 공급되는 상기 전원 전압을 검출하는 전원 전압 검출 회로와, 검출된 상기 전원 전압에 의거해 상기 승압률을 전환하는 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 승압률 전환 회로를 포함하고, 이들 회로가 일체로 집적화되어 있다. 승압 회로는, 승압률을 다단계로 전환 가능하게 구성되고, 승압률 전환 회로는, 상기 승압률을 단계적으로 전환하는 신호를 상기 승압 회로에 공급해도 된다.
본 발명의 다른 양태도 전원 장치에 관한 것이다. 이 전원 장치는, 설정된 승압률로 전원 전압을 승압시켜 디바이스의 구동 전압을 출력하는 승압 회로와, 상기 승압 회로의 출력 라인의 검출 전압이 기준 전압에 같아지도록, 상기 승압 회로에의 입력 전압을 조절하는 레귤레이터 회로와, 상기 승압 회로의 출력 단자에 부하로서 접속되는 상기 디바이스의 단자 전압을 검출하는 단자 전압 검출 회로와, 검출된 상기 단자 전압에 의거해 상기 승압률을 전환하는 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 승압률 전환 회로를 포함하고, 이들 회로가 일체로 집적화되어 있다.
본 발명의 다른 양태도 전원 장치에 관한 것이다. 이 전원 장치는, 설정된 승압률로 전원 전압을 승압시켜 디바이스의 구동 전압을 출력하는 승압 회로와, 상기 승압 회로의 출력 라인의 검출 전압이 기준 전압에 같아지도록, 상기 승압 회로에의 입력 전압을 조절하는 레귤레이터 회로와, 상기 승압 회로의 출력 단자에 부하로서 접속되는 상기 디바이스의 부하 전류를 검출하는 부하 전류 검출 회로와, 검출된 상기 부하 전류에 의거해 상기 승압률을 전환하는 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 승압률 전환 회로를 포함하고, 이들 회로가 일체로 집적화되어 있다.
본 발명의 또 다른 양태도 전원 장치에 관한 것이다. 이 전원 장치는, 설정된 승압률로 전원 전압을 승압시켜 디바이스의 구동 전압을 출력하는 승압 회로와, 상기 승압 회로의 출력 라인의 검출 전압이 기준 전압에 같아지도록, 상기 승압 회로에의 입력 전압을 조절하는 레귤레이터 회로와, 상기 레귤레이터 회로에 공급되는 상기 전원 전압을 검출하는 전원 전압 검출 회로와, 상기 승압 회로의 출력 단자에 부하로서 접속되는 상기 디바이스의 부하 전류를 검출하는 부하 전류 검출 회로와, 검출된 상기 전원 전압 및 상기 부하 전류의 적어도 하나에 의거해 상기 승압률을 전환하는 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 승압률 전환 회로를 포함하고, 이들 회로가 일체로 집적화되어 있다.
상기의 어느 하나의 양태의 전원 장치에 있어서도, 승압 회로에서의 전원 전압의 승압률의 전환 요인이 되는 물리량을 전원 장치 내에 설치된 검출 회로에서 검출하고, 그 검출 결과에 따라서, 승압 회로의 승압률을 전원 장치 내에 설치된 전환 회로에서 전환시킬 수 있으므로, 전원 장치의 외부로부터 승압률의 전환 제어를 행할 필요가 없다. 승압 회로의 승압률의 전환 요인으로서 전원 장치가 검출해야 할 물리량으로는, 전원 전압, 부하로서 접속되는 디바이스의 단자 전압 및 부하 전류 등이 있고, 전원 장치는, 이들의 검출값에 따라 자동적으로 승압률을 전환할 수 있다. 어떠한 양태의 전원 장치에 있어서도, 검출 회로와 전환 회로는 승압 회로와 일체로 집적화되어 있으므로, 승압률을 전환하기 위한 소프트웨어 처리가 불필요하고, 또, 승압률의 전환 신호를 외부에서 입력하기 위한 단자를 전원 장치에 설치할 필요가 없다.
또한, 이상의 구성 요소의 임의의 조합, 본 발명의 표현을 방법, 장치, 시스템 등의 사이에서 변환한 것도 또한, 본 발명의 양태로서 유효하다.
본 발명의 실시 형태에 관한 전원 장치는, 전원 전압의 승압률을 전환 가능하게 구성된 승압 회로와, 전원 전압의 승압률의 전환 요인이 되는 물리량을 검출하는 검출 회로와, 그 검출 결과에 의거해, 승압 회로의 승압률을 전환 제어하는 전환 회로를 포함하고, 이들 회로가 일체로 집적화된 것이다. 이하, 몇개의 실시 형태를 들어 전원 장치의 구성과 동작을 설명한다.
실시 형태 1
도 1은 실시 형태에 관한 승압 컨버터(100)의 구성도이다. 승압 컨버터(100)를 구성하는 회로는 전원 장치로서 일체로 집적화된다. 승압 컨버터(100)는, 리튬 이온 전지(11)의 전지 전압(Vbat)을 입력 전압으로 하여, 승압용 콘덴서(C1, C2)를 사용한 챠지 펌프 회로(16)에서 챠지 펌프 방식에 의해 승압시켜, 승압 전압(Vf)을 출력한다. 승압 컨버터(100)의 출력 단자에는 다수의 LED 소자(200)가 평활용 콘덴서(C)와 함께 병렬 접속되고, 저항(R)을 통해 접지되어 있다. 승압 컨버터(100)로부터 출력되는 승압 전압(Vf)은 이들 LED 소자(200)에 공급된다. 리튬 이온 전지(11)의 전지 전압(Vbat)은 대략 3.6V이고, 통상 3.0V∼4.2V의 범위의 값을 취한다. 승압 컨버터(100)는 전지 전압(Vbat)을 4.5∼5V의 승압 전압(Vf)으로 승압시켜, 병렬 접속된 LED 소자(200)의 각각의 구동 전압으로서 공급한다.
챠지 펌프 회로(16)는, 내부에 설치된 스위치로서 동작하는 트랜지스터의 ON/OFF 동작에 의해, 승압용 콘덴서(C1, C2)를 선택적으로 충방전하여, 입력 전압(Vin)을 설정된 승압률로 승압시켜, 출력 전압(Vout)을 출력한다. 챠지 펌프 회로(16)의 출력 전압(Vout)을 2개의 분압 저항(R1, R2)으로 분압함으로써 얻어지는 검출 출력 전압(Vs)은 레귤레이터 회로(10)로 귀환된다. 레귤레이터 회로(10)의 기준 전압 비교기(14)는, 기준 전압원으로부터의 기준 전압(Vref)과 챠지 펌프 회로(16)의 검출 출력 전압(Vs)을 대소 비교하고, 그 비교 결과에 따라 트랜지스터(Tr)를 ON/OFF 제어함으로써, 전지 전압(Vbat)으로부터의 전력을 조정하여, 평활용 콘덴서(C3)를 통해 입력 전압(Vin)으로서 챠지 펌프 회로(16)에 공급한다. 이것에 의해 검출 출력 전압(Vs)과 기준 전압(Vref)의 차이가 0이 되도록, 챠지 펌프 회로(16)에의 입력 전압(Vin)이 정전압화된다.
전원 전압 비교기(20)는, 전지 전압(Vbat)을 2개의 분압 저항(R3, R4)으로 분압함으로써 얻어지는 검출 전지 전압(Va)과, 기준 전지 전압(Vb)을 대소 비교하여, 검출 전지 전압(Va)이 기준 전지 전압(Vb)보다 낮은 경우는 H 레벨의 신호를, 그렇지 않은 경우는 L 레벨의 신호를 승압률 선택 신호(SEL)로서 출력하여, 챠지 펌프 회로(16)에 공급한다. 챠지 펌프 회로(16)는, 승압률 선택 신호(SEL)에 의해 1배, 1.5배, 2배 중의 어느 하나의 승압률로 전환하여 입력 전압(Vin)을 승압시킨다. 예를 들면, 기준 전지 전압(Vb)이 3.4V로 설정되고, 리튬 이온 전지(11)의 소모에 의해, 검출 전지 전압(Va)이 3.4V 이하가 된 경우, 전원 전압 비교기(20)로부터의 승압률 선택 신호(SEL)는 H 레벨로 되고, 챠지 펌프 회로(16)의 승압률은 1.5배에서 2배로 전환된다. 리튬 이온 전지(11)의 충전에 의해 검출 전지 전압(Va)이 3.4V를 넘은 경우는, 전원 전압 비교기(20)로부터의 승압률 선택 신호(SEL)는 L 레벨이 되고, 챠지 펌프 회로(16)의 승압률은 2배에서 1.5배로 전환된다.
도 2는 챠지 펌프 회로(16)의 구성도이다. 챠지 펌프 회로(16)는, 설정된 승압률에 따라 제1∼제9 스위치(SW1∼SW9)를 ON/OFF 제어함으로써, 2개의 승압용 콘덴서(C1, C2)의 접속 형태와 충방전 타이밍을 전환하여, 입력 전압(Vin)을 출력 전압(Vout)으로 승압시킨다. 도 3은, 1배 승압의 경우의 제1∼제9의 스위치(SW1∼SW9)의 ON/OFF 상태를 도시하는 도면이다. 이 도면과 같이, 제1, 제3, 제7, 제8의 스위치(SW1, SW3, SW7, SW8)가 ON으로 설정되고, 그 이외의 스위치가 OFF로 설정됨으로써, 입력 전압(Vin)은 그대로 출력 전압(Vout)으로서 출력된다.
다음에 1.5배 승압의 경우를 설명한다. 도 4는 스위칭의 제1 타이밍에 있어서의 제1∼제9 스위치(SW1∼SW9)의 ON/OFF 상태를 도시하는 도면이다. 제1 타이밍에서, 챠지 펌프 회로(16)는, 제1, 제5, 제6 스위치(SW1, SW5, SW6)를 ON으로 설정하고, 그 이외의 스위치를 OFF로 함으로써, 2개의 승압용 콘덴서(C1, C2)를 직렬 접속하는 회로를 형성하고, 다음 제2 타이밍 까지의 동안, 입력 전압(Vin)의 전력에 의해 2개의 승압용 콘덴서(C1, C2)를 충전한다. 이것에 의해, 2개의 승압용 콘덴서(C1, C2)에는 각각 0.5Vin의 전압이 발생한다.
도 5는 스위칭의 제2 타이밍에서의 제1∼제9 스위치(SW1∼SW9)의 ON/OFF 상태를 도시하는 도면이다. 제2 타이밍에서, 챠지 펌프 회로(16)는, 제1 타이밍에서 ON으로 설정한 3개의 스위치(SW1, SW5, SW6)를 OFF로 전환하는 한편, 제2, 제4, 제7, 제8 스위치(SW2, SW4, SW7, SW8)를 ON으로 전환함으로써, 2개의 승압용 콘덴서(C1, C2)를 병렬 접속하여, 0.5Vin의 전압으로 충전된 2개의 승압용 콘덴서(C1, C2)에 입력 전압(Vin)을 충전시와는 역방향으로 인가하여, 2개의 승압용 콘덴서(C1, C2)를 방전시키고, 출력 단자에 전력을 공급한다. 이것에 의해, 입력 전압(Vin)에 2개의 승압용 콘덴서(C1, C2)의 전압 0.5Vin이 가산되어, 출력 전압(Vout)은 1.5Vin이 된다.
챠지 펌프 회로(16)는, 제1, 제2 타이밍에서의 제1∼제9 스위치(SW1∼SW9)의 ON/OFF 상태를 번갈아 반복함으로써, 2개의 승압용 콘덴서(C1, C2)의 충전과 방전을 반복하여, 입력 전압(Vin)을 1.5배로 승압시킨 출력 전압(Vout)을 출력한다.
다음에 2배 승압의 경우를 설명한다. 도 6은, 스위칭의 제1 타이밍에서의 제1∼제9 스위치(SW1∼SW9)의 ON/OFF 상태를 도시하는 도면이다. 제1 타이밍에서, 챠지 펌프 회로(16)는, 제1, 제3, 제6, 제9 스위치(SW1, SW3, SW6, SW9)를 ON으로 설정하고, 그 이외의 스위치를 OFF로 설정함으로써, 2개의 승압용 콘덴서(C1, C2)를 병렬 접속하는 회로를 형성하고, 다음 제2 타이밍까지의 동안, 입력 전압(Vin)의 전력에 의해 2개의 승압용 콘덴서(C1, C2)를 충전한다. 이것에 의해, 2개의 승압용 콘덴서(C1, C2)에는 각각 Vin의 전압이 발생한다.
도 7은 스위칭의 제2 타이밍에서의 제1∼제9 스위치(SW1∼SW9)의 ON/OFF 상태를 도시하는 도면이다. 제2의 타이밍에서, 챠지 펌프 회로(16)는, 제1 타이밍에서 ON으로 설정한 4개의 스위치(SW1, SW3, SW6, SW9)를 OFF로 전환하는 한편, 제2, 제4, 제7, 제8 스위치(SW2, SW4, SW7, SW8)를 ON으로 전환함으로써, 2개의 승압용 콘덴서(C1, C2)를 병렬 접속하여, Vin의 전압으로 충전된 2개의 승압용 콘덴서(C1, C2)에 입력 전압(Vin)을 충전시와는 역방향으로 인가하여, 2개의 승압용 콘덴서(C1, C2)를 방전시키고, 출력 단자에 전력을 공급한다. 이것에 의해, 입력 전압(Vin)에 2개의 승압용 콘덴서(C1, C2)의 전압(Vin)이 가산되어, 출력 전압(Vout)은 2Vin이 된다.
챠지 펌프 회로(16)는, 제1, 제2 타이밍에서의 제1∼제9 스위치(SW1∼SW9)의 ON/OFF 상태를 번갈아 반복함으로써, 2개의 승압용 콘덴서(C1, C2)의 충전과 방전을 반복하여, 입력 전압(Vin)을 2배로 승압한 출력 전압(Vout)을 출력한다.
실시 형태 2
도 8은 실시 형태 2에 관한 승압 컨버터(100)의 구성도이다. 본 실시 형태의 승압 컨버터(100)는, 승압률을 전환 가능한 챠지 펌프 회로(16)와, 승압 컨버터(100)의 출력 단자에 부하로서 접속되는 다수의 LED 소자(200)의 각각의 단자 전압(Vd)을 검출하기 위한 전압 검출 회로(VDET)(22)와, 검출된 단자 전압에 따라 챠지 펌프 회로(16)의 승압률을 전환하는 논리 회로(24)를 일체로 집적화한 전원 장치이다.
도 9는 전압 검출 회로(22)의 구성도이다. 비교기(30)는, LED 소자(200)의 단자 전압(Vd)과 기준 전압 0.5V를 비교하여, 단자 전압(Vd)이 0.5V 이하인 경우에 H 레벨의 출력 신호(VDETOUT)를 출력한다.
도 8로 되돌아가면, 논리 회로(24)는, 다수의 전압 검출 회로(22)의 출력 신호(VDETOUT)의 논리 연산을 행하고, 그 결과를 승압률 전환 신호(SEL)로서 챠지 펌프 회로(16)에 공급한다. 예를 들면, 논리 회로(24)는 다수의 출력 신호(VDETOUT)의 논리합을 계산하여, 적어도 하나의 출력 신호(VDETOUT)가 H 레벨인 경우에, H 레벨의 승압률 전환 신호(SEL)를 출력한다.
논리 회로(24)는 다수의 출력 신호(VDETOUT)의 다수결 논리 연산을 행하여, 소정 개수 이상의 출력 신호(VDETOUT)가 H 레벨인 경우에, H 레벨의 승압률 전환 신호(SEL)를 출력해도 된다. 또, 논리 회로(24)는, LED 소자(200)의 발광색에 의해서 출력 신호(VDETOUT)에 가중치를 주어 논리 연산을 해도 되고, 이것에 의해, 특정한 색의 LED 소자(200)의 단자 전압의 저하를 가중치를 주어 평가하여, 승압률을 올릴 수 있다. 논리 회로(24)에서의 논리 연산은 외부로부터 개서 가능하게 구성해도 된다.
본 실시 형태의 승압 컨버터(100)에서는, 전지 전압(Vbat)이 저하하는 등의 요인에 의해 LED 소자(200)의 단자 전압이 저하한 경우에, 전압 검출 회로(22)가 단자 전압의 저하를 자동적으로 검출하고, 논리 회로(24)가 챠지 펌프 회로(16)의 승압률을 올릴 수 있다.
실시 형태 3
도 10은 실시 형태 3에 관한 승압 컨버터(100)의 구성도이다. 본 실시 형태의 승압 컨버터(100)는, 승압률을 전환 가능한 챠지 펌프 회로(16)와, 승압 컨버터(100)의 출력 단자에 부하로서 접속되는 다수의 LED 소자(200)의 각각의 부하 전류(Id)를 검출하기 위한 전류 검출 회로(IDET)(23)와, 검출된 부하 전류에 따라 챠지 펌프 회로(16)의 승압률을 전환하는 논리 회로(25)를 일체로 집적화한 전원 장치이다.
도 11은 전류 검출 회로(23)의 구성도이다. 비교기(32)는, LED 소자(200)의 부하 전류(Id)가 10Ω의 저항이 흐를 때의 검출 전압과 기준 전압 0.2V를 비교하여, 검출 전압이 0.2V를 넘은 경우에 H 레벨의 출력 신호(IDETOUT)를 출력한다. 즉, LED 소자(200)의 부하 전류(Id)가 규정값 20mA를 넘은 경우에 출력 신호(IDETOUT)는 H 레벨이 된다.
도 10으로 되돌아가면, 논리 회로(25)는, 다수의 전류 검출 회로(23)의 출력 신호(IDETOUT)의 논리 연산을 행하고, 그 결과를 승압률 전환 신호(SEL)로서 챠지 펌프 회로(16)에 공급한다. 예를 들면, 논리 회로(25)는 다수의 출력 신호(IDETOUT)의 논리합의 계산 또는 다수결 논리 연산을 행하고, 연산 결과에 의거해 H/L 레벨의 승압률 전환 신호(SEL)를 출력한다.
예를 들면, LED 소자(200)를 보다 강하게 발광시키기 위해서 큰 부하 전류(Id)를 흐르게 하면, 전압 강하에 의해 구동 전압이 저하하는 경우가 있는데, 본 실시 형태의 승압 컨버터(100)에서는, 전압 검출 회로(22)가 규정값을 넘는 부하 전류(Id)를 자동적으로 검출하고, 논리 회로(25)가 챠지 펌프 회로(16)의 승압률을 올려, LED 소자(200)의 구동 전압의 저하를 막을 수 있다.
실시 형태 4
도 12는, 실시 형태 4에 관한 승압 컨버터(100)의 구성도이다. 본 실시 형태의 승압 컨버터(100)는, 도 1의 승압 컨버터(100)의 전원 전압 비교기(20)에 관한 구성과, 도 10의 승압 컨버터(100)의 전류 검출 회로(23)에 관한 구성을 조합한 것이고, 전원 전압 비교기(20)에 의한 전원 전압(Vbat)의 검출 결과와, 전류 검출 회로(23)에 의한 LED 소자(200)의 부하 전류(Id)의 검출 결과를 논리 회로(26)에서 소정의 논리 연산에 의해 평가하여, 챠지 펌프 회로(16)에 승압률 전환 신호(SEL)를 보낸다. 예를 들면, 논리 회로(26)는, 전원 전압 비교기(20)의 출력과 전류 검출 회로(23)의 출력의 논리합 또는 다수결 논리에 의해, 승압률 전환 신호(SEL)의 값을 정한다.
본 실시 형태의 승압 컨버터(100)에서는, 전지 전압(Vbat)의 저하 및 LED 소자(200)의 부하 전류(Id)의 증가를 조합해 평가하여 챠지 펌프 회로(16)의 승압률을 자동적으로 전환시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 실시 형태를 기초로 설명하였다. 실시 형태는 예시이고, 이들 각 구성 요소나 각 처리 프로세스의 조합에 다양한 변형예가 가능한 것, 또 이러한 변형예도 본 발명의 범위에 있는 것은 당업자에게 이해되는 바이다.
일반적으로, 챠지 펌프 회로의 승압률은, 승압용 콘덴서의 개수와 그 전환 접속의 형태, 승압 단수 등, 승압용 콘덴서의 스위칭 구성에 의해 결정된다. 실시 형태에서는, 챠지 펌프 회로의 승압용 콘덴서의 개수를 2개로 하고, 승압률이 1배, 1.5배, 2배로 전환되어지는 구성을 설명했는데, 이는 일례를 나타낸 것이고, 챠지 펌프 회로의 구성에는 설계의 자유도가 있어, 승압용 콘덴서의 개수, 전환 가능한 승압률의 범위는 설계에 따라 다르다.
실시 형태의 승압 컨버터는, 입력 전압을 스위칭 방식에 의해 승압시키는 것이고, 일례로서, 승압용 콘덴서를 사용한 챠지 펌프 회로에 의해 전원 전압을 승압시키는 구성을 설명했는데, 코일을 사용한 승압 초퍼 회로에 의해 전원 전압을 승압시키는 구성으로 해도 된다. 승압 초퍼 회로는, 코일에의 에너지 축적, 코일로부터의 에너지 방출을 번갈아 반복하여, 전원 전압을 승압시키는 것이다.
실시 형태에서는, 병렬 접속된 LED 소자를 구동하는 경우에, 각 LED 소자의 단자 전압, 부하 전류를 검출하여 승압률을 전환하는 구성을 설명했는데, 직렬 접속된 LED 소자를 구동하는 경우는, 직렬 접속된 LED 소자의 양 단의 단자 전압, 부하 전류를 검출하고, 검출값을 규정값과 비교하여, 승압률을 전환하는 구성으로 할 수 있다.
실시 형태에서는, 전원 장치에 접속하는 디바이스로서 LED 소자를 예로 들었는데, 이는 당연히 별도의 소자, 예를 들면 유기 EL(Electro-Luminescence) 소자 등이어도 된다.
본 발명에 의하면, 전원 전압의 승압률을 자동 설정하여 구동 전압을 공급할 수 있다.
도 1은 실시 형태 1에 관한 승압 컨버터의 구성도,
도 2는 도 1의 챠지 펌프 회로의 구성도,
도 3은 도 2의 챠지 펌프 회로의 승압률이 1배로 설정된 경우에 있어서의 스위치의 ON/OFF 상태를 도시하는 도면,
도 4는 도 2의 챠지 펌프 회로의 승압률이 1.5배로 설정된 경우에 있어서, 충전 시의 스위치의 ON/OFF 상태를 도시하는 도면,
도 5는 도 2의 챠지 펌프 회로의 승압률이 1.5배로 설정된 경우에 있어서, 방전 시의 스위치의 ON/OFF 상태를 도시하는 도면,
도 6은 도 2의 챠지 펌프 회로의 승압률이 2배로 설정된 경우에 있어서, 충전 시의 스위치의 ON/OFF 상태를 도시하는 도면,
도 7은 도 2의 챠지 펌프 회로의 승압률이 2배로 설정된 경우에 있어서, 방전 시의 스위치의 ON/OFF 상태를 도시하는 도면,
도 8은 실시 형태 2에 관한 승압 컨버터의 구성도,
도 9는 도 8의 전압 검출 회로의 구성도,
도 10은 실시 형태 3에 관한 승압 컨버터의 구성도,
도 11은 도 10의 전류 검출 회로의 구성도,
도 12는 실시 형태 4에 관한 승압 컨버터의 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 레귤레이터 회로 11 : 리튬 이온 전지
14 : 기준 전압 비교기 16 : 챠지 펌프 회로
20 : 전원 전압 비교기 22 : 전압 검출 회로
23 : 전류 검출 회로 24, 25, 26 : 논리 회로
100 : 승압 컨버터 200 : LED 소자

Claims (19)

  1. 설정된 승압률로 전원 전압을 승압시켜 디바이스의 구동 전압을 출력하는 승압 회로와,
    상기 승압 회로의 출력 라인의 검출 전압이 기준 전압에 같아지도록, 상기 승압 회로에의 입력 전압을 조절하는 레귤레이터 회로와,
    상기 레귤레이터 회로에 공급되는 상기 전원 전압을 검출하는 전원 전압 검출 회로와,
    검출된 상기 전원 전압에 의거해 상기 승압률을 전환하는 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 승압률 전환 회로를 포함하고, 이들 회로가 일체로 집적화된 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 승압 회로는, 상기 승압률을 다단계로 전환 가능하게 구성되고, 상기 승압률 전환 회로는, 상기 승압률을 단계적으로 전환하는 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 승압률 전환 회로는, 검출된 상기 전원 전압이 소정의 기준 전압보다도 낮아진 경우에, 상기 승압률을 올리기 위한 전환 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 승압률 전환 회로는, 검출된 상기 전원 전압이 소정의 기준 전압보다도 높아진 경우에, 상기 승압률을 내리기 위한 전환 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 승압 회로는, 다수의 승압용 콘덴서를 선택적으로 충방전함으로써, 상기 전원 전압을 상기 승압률로 승압시키는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  6. 설정된 승압률로 전원 전압을 승압시켜 디바이스의 구동 전압을 출력하는 승압 회로와,
    상기 승압 회로의 출력 라인의 검출 전압이 기준 전압에 같아지도록, 상기 승압 회로에의 입력 전압을 조절하는 레귤레이터 회로와,
    상기 승압 회로의 출력 단자에 부하로서 접속되는 상기 디바이스의 단자 전압을 검출하는 단자 전압 검출 회로와,
    검출된 상기 단자 전압에 의거해 상기 승압률을 전환하는 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 승압률 전환 회로를 포함하고, 이들 회로가 일체로 집적화된 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 단자 전압 검출 회로는, 상기 승압 회로의 출력 단자에 부하로서 접속되는 다수의 상기 디바이스의 각각의 단자 전압을 검출하고,
    상기 승압률 전환 회로는, 각 디바이스의 상기 단자 전압을 소정의 임계값과 대소 비교하는 다수의 비교기와, 상기 다수의 비교기에 의한 출력을 소정의 논리 연산으로 평가하고, 그 평가 결과에 의거해, 상기 승압률을 전환하는 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 논리 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 승압 회로는, 상기 승압률을 다단계로 전환 가능하게 구성되고, 상기 승압률 전환 회로는, 상기 승압률을 단계적으로 전환하는 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 승압률 전환 회로는, 검출된 상기 다수의 디바이스의 상기 단자 전압의 적어도 하나가 소정의 기준 전압보다도 낮아진 경우에, 상기 승압률을 올리기 위한 전환 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 승압 회로는, 다수의 승압용 콘덴서를 선택적으로 충방전함으로써, 상기 전원 전압을 상기 승압률로 승압시키는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  11. 설정된 승압률로 전원 전압을 승압시켜 디바이스의 구동 전압을 출력하는 승압 회로와,
    상기 승압 회로의 출력 라인의 검출 전압이 기준 전압에 같아지도록, 상기 승압 회로에의 입력 전압을 조절하는 레귤레이터 회로와,
    상기 승압 회로의 출력 단자에 부하로서 접속되는 상기 디바이스의 부하 전류를 검출하는 부하 전류 검출 회로와,
    검출된 상기 부하 전류에 의거해 상기 승압률을 전환하는 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 승압률 전환 회로를 포함하고, 이들 회로가 일체로 집적화된 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 부하 전류 검출 회로는, 상기 승압 회로의 출력 단자에 부하로서 접속되는 다수의 상기 디바이스의 각각의 부하 전류를 검출하고,
    상기 승압률 전환 회로는, 각 디바이스의 상기 부하 전류를 소정의 임계값과 대소 비교하는 다수의 비교기와, 상기 다수의 비교기에 의한 출력을 소정의 논리 연산으로 평가하고, 그 평가 결과에 의거해, 상기 승압률을 전환하는 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 논리 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 승압 회로는, 상기 승압률을 다단계로 전환 가능하게 구성되고, 상기 승압률 전환 회로는, 상기 승압률을 단계적으로 전환하는 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 승압률 전환 회로는, 검출된 상기 다수의 디바이스의 상기 부하 전류의 적어도 하나가 규정값을 넘은 경우에, 상기 승압률을 올리기 위한 전환 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 승압 회로는, 다수의 승압용 콘덴서를 선택적으로 충방전함으로써, 상기 전원 전압을 상기 승압률로 승압시키는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  16. 설정된 승압률로 전원 전압을 승압시켜 디바이스의 구동 전압을 출력하는 승압 회로와,
    상기 승압 회로의 출력 라인의 검출 전압이 기준 전압에 같아지도록, 상기 승압 회로에의 입력 전압을 조절하는 레귤레이터 회로와,
    상기 레귤레이터 회로에 공급되는 상기 전원 전압을 검출하는 전원 전압 검출 회로와,
    상기 승압 회로의 출력 단자에 부하로서 접속되는 상기 디바이스의 부하 전류를 검출하는 부하 전류 검출 회로와,
    검출된 상기 전원 전압 및 상기 부하 전류의 적어도 하나에 의거해 상기 승압률을 전환하는 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 승압률 전환 회로를 포함하고,
    이들 회로가 일체로 집적화된 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 승압 회로는, 상기 승압률을 다단계로 전환 가능하게 구성되고, 상기 승압률 전환 회로는, 상기 승압률을 단계적으로 전환하는 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 승압률 전환 회로는, 검출된 상기 전원 전압이 소정의 기준 전압보다도 낮아지던지, 또는 검출된 상기 부하 전류가 규정값을 넘은 경우에, 상기 승압률을 올리기 위한 전환 신호를 상기 승압 회로에 공급하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 승압 회로는 다수의 승압용 콘덴서를 선택적으로 충방전함으로써, 상기 전원 전압을 상기 승압률로 승압시키는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
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