KR20070081109A

KR20070081109A - 스위칭 레귤레이터

Info

Publication number: KR20070081109A
Application number: KR1020070013547A
Authority: KR
Inventors: 히로키 와케
Original assignee: 세이코 인스트루 가부시키가이샤
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2007-08-14
Also published as: CN101039066A; TW200746598A; US7646153B2; US20070217094A1; JP2007215318A

Abstract

복수의 발광량 출력을 필요로 하는 휴대 기기에 있어서, 저 비용, 면적 절약화의 방해가 되는 부품수를 늘리지 않고, 복수의 발광량 출력을 실현한 스위칭 레귤레이터 전원 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

스위칭 방식의 전력 변환 회로와, 부하 전류에 따른 귀환 신호를 발생하는 전류 검출 회로와, 전력 변환 회로를 구동하는 SWR 제어 회로를 구비한 스위칭 레귤레이터 전원 장치로서, SWR 제어 회로는, 제어 신호 입력 단자와, 제어 신호 입력 단자에 입력된 제어 신호에 의해 복수의 기준 전압을 출력하는 것이 가능한 기준 전압 회로를 설치하였다.

Description

스위칭 레귤레이터{SWITCHING REGULATOR}

도 1은 본 발명의 스위칭 레귤레이터의 SWR 제어 회로의 블록도,

도 2는 승압형 스위칭 레귤레이터 전원 장치의 블록도,

도 3은 종래의 스위칭 레귤레이터의 SWR 제어 회로의 블록도,

도 4는 종래의 복수의 발광량 출력에 대응한 승압형 스위칭 레귤레이터 전원 장치의 블록도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1…배터리 전력 입력 단자 3…전력 변환 회로

4…SWR 제어 회로 5, 7…부하 전류 검출 회로

6…부하 8…컨트롤 단자

11…귀환 신호 입력 단자 12, 19…기준 전압 회로

13…오차 증폭 회로 14…삼각파 발진 회로

15…콤퍼레이터 16…버퍼 회로

17…출력 단자 18…컨트롤 단자 및 그 변환 회로

본 발명은, 발광 다이오드(이하, LED라고 기재한다)를 구동하기 위해 일정 전류를 공급하는 승압형의 스위칭 레귤레이터에 관한 것이다.

LED를 광원으로서 사용하는 휴대 전화 등의 휴대 기기에 있어서, 그 발광량이나 휘도 또는 색도를 일정하게 하기 위해, LED로 공급하는 전류를 일정하게 제어할 필요가 있다. 이와 같이 LED 구동 전류를 제어하고, 안정한 일정 전류를 부하에 공급하기 위한 전원으로서, 승압형 스위칭 레귤레이터가 이용되고 있다.

LED를 구동하기 위해 필요한 스위칭 레귤레이터 전원 장치는, 유저가 필요한 LED의 발광량이나 휘도 또는 색도를 발생시키기 위해 요하는 일정 전류를 발생하는 것이다. 많은 휴대 기기에 있어서 일정 전류는 고정되어 있고, 변화시킨다고 해도 미조정에 필요한 전류를 변화시키는 정도이다. 일례로서 휴대 전화 등의 LCD 패널 표시용 백 라이트로서 사용하는 LED 구동용 스위칭 레귤레이터 전원 장치의 경우, 표시에 필요한 발광량을 얻기 위한 전류로 설정되어 있고, 그 전류는 고정값으로 설정하는 것이 일반적이다.

스위칭 레귤레이터 전원 장치에 있어서, LED를 구동하기 위한 일정 전류는 도 2의 검출 회로(5)에 의해 결정되는 것이다. 통상의 경우에 있어서, 검출 회로(5)는 저항 소자에 의해 구성되어 있고 그 저항값을 변화함으로써 일정 전류를 설정한다. 이와 같이 LED를 일정한 발광량으로 설정하기 위해서는, 검출 회로(5)의 임피던스(저항값)를, 어느 소정값이 되도록 접속하면 되는 것을 알 수 있다.

또, 그 구동 전류 ILED와 검출 회로(5)의 저항값 RLED는 이하의 식에 의해 표현되는 것이다.

ILED=VREF/RLED

ILED는, 부하(6)에 흐르게 하는 전류이고 LED를 구동하기 위한 일정 전류이다. VREF는 SWR 제어 회로(4)에 구비된 기준 전압 회로의 출력 전압값이다. 또, 저항값 RLED는 검출 회로(5)의 임피던스(저항값)이다. 스위칭 레귤레이터 전원 장치는, 검출 회로(5)의 임피던스에 흐르는 전류(=ILED)에 의해 생기는 전압차가, SWR 제어 회로(4)에 구비된 기준 전압값 VREF와 같아지도록 동작한다. 즉, 부하 전류에 따른 귀환 신호에 의해 듀티비가 결정되는 구동 신호에 의해, 스위칭 트랜지스터를 온 오프함으로써, 부하 전류를 ILED에 안정화시키고 있다.

도 3은, 종래의 스위칭 레귤레이터의 SWR 제어 회로(4)의 블록도이다. SWR 제어 회로(4)는, 검출 회로(5)로부터의 귀환 신호를 입력하는 입력 단자(11)와, 기준 전압을 출력하는 기준 전압 회로(19)와, 기준 전압과 귀환 신호의 전압차를 증폭하는 오차 증폭 회로(13)와, 삼각파 신호를 출력하는 삼각파 발진 회로(14)와, 삼각파 신호와 오차 증폭 회로(13)가 출력하는 신호를 비교하여 출력 신호를 발생하는 콤퍼레이터(15)와, 콤퍼레이터(15)의 출력 신호를 전력 변환 회로(3)에 구비된 스위치 트랜지스터 Q1을 구동할 수 있는 구동 신호로 변환하는 버퍼 회로(16)로 구성된다.

SWR 제어 회로(4)는, 귀환 신호와 기준 전압이 같아지도록 스위치 트랜지스터 Q1을 제어하는 것이고, 기준 전압 회로 출력은 소정의 일정 전압 레벨이기 때문에, 부하(6)에 흐르는 전류는, 검출 회로(5)와 SWR 제어 회로(4)에 구비된 기준 전압 회로(19)의 전압에 의해 일정 전류로 제어된다.

최근에는, 복수의 LED를 요하는 휴대 기기가 많아졌기 때문에, 전술한 검출 회로(5)와 같이 단일한 임피던스를 접속하는 수법으로는 대응할 수 없고, 복수의 발광량 출력에 대응한 복수의 임피던스를 갖는 검출 회로가 필요해지고 있다.

도 4는, 종래의 복수의 발광량 출력에 대응한 LED 구동용 승압형 스위칭 레귤레이터 전원 장치의 블록도이다. 복수의 발광량 출력에 대응한 검출 회로(7)는, 예를 들면 2레벨의 출력이 필요한 경우, 병렬로 접속한 제1 저항 소자와 제2 저항 소자, 및 출력 레벨을 전환하기 위한 단자(8)에서 입력한 제어 신호에 의해 제어하는 스위치 트랜지스터에 의해 구성된다. 동일하게, 2레벨 이상의 출력이 필요한 경우에는, 필요에 따라 저항 소자 및 스위치 트랜지스터를 추가함으로써 구성이 가능해진다.

(특허 문헌 1) 일본 공개특허공보 2004-194448

그러나, 복수 레벨의 발광량 출력에 대응한 LED 구동용의 스위칭 레귤레이터 전원 회로를 구성하는 경우, 발광량을 설정하기 위해 필요한 저항 소자 및 전환 제어 신호에 의해 제어되는 스위치 트랜지스터가 필요해지기 때문에, 전원 장치에 요하는 소자수의 증가 및 그것에 따른 실장 면적의 증대에 의해 저 비용화 및 면적 절약화(고 밀도 실장)의 방해가 되고 있었다.

그래서 본 발명은, 복수의 발광량 출력을 필요로 하는 휴대 기기에 있어서, 저 비용, 면적 절약화의 방해가 되는 부품수를 늘리지 않고, 복수의 발광량 출력을 실현한 스위칭 레귤레이터 전원 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 스위칭 레귤레이터는, 스위칭 방식의 전력 변환 회로와, 부하 전류에 따른 귀환 신호를 발생하는 전류 검출 회로와, 전력 변환 회로를 구동하는 SWR 제어 회로를 구비한 스위칭 레귤레이터 전원 장치로서, SWR 제어 회로는, 제어 신호 입력 단자와, 제어 신호 입력 단자에 입력된 제어 신호에 의해 복수의 기준 전압을 출력하는 것이 가능한 기준 전압 회로를 설치하였다.

<실시예>

도 2는, 승압형의 스위칭 레귤레이터 전원 장치의 블록도이다. 승압형의 스위칭 레귤레이터 전원 장치는, 배터리 전력 입력 단자(1)와, 배터리 전력을 부하(6)(LED)가 구동할 수 있는 전력으로 변환하는 전력 변환 회로(3)와, 전력 변환 회로(3)를 제어하는 SWR 제어 회로(4)와, 부하 전류 검출 회로(5)로 구성된다.

입력 단자(1)에는 초크 코일 L1이 접속되어 있고, 초크 코일의 타단에는 스위칭 트랜지스터 Q1, 및 정류용 쇼트키 다이오드 D1이 접속되어 있다. 또, 정류용 쇼트키 다이오드 D1의 캐소드는 2a에 접속되고 있고, 또한 평활용 콘덴서 C1이 접속되어 있다. 다른 쪽의 출력 단자(2b)와 회로의 기준 전위점으로서의 그라운드의 사이에는, 부하(6)에 흐르는 부하 전류를 검출하여, 당해 부하 전류에 따른 귀환 신호를 발생하기 위한 검출 회로(5)가 접속되어 있다. 그리고 전력 변환 회로(3)를 구동하기 위한 SWR 제어 회로(4)가 접속되어 있다.

이하에, 도 2의 스위칭 레귤레이터 전원 장치의 동작을 설명한다. SWR 제어 회로(4)는, 검출 회로(5)로부터의 귀환 신호에 따른 듀티비를 갖는 구동 신호에 의해, 스위칭 트랜지스터 Q1을 온 오프 동작시킨다. 여기에서, 귀환 신호는 통상의 스위칭 레귤레이터 전원 장치와 같은 출력 전압에 따른 신호량이 아니라, 부하 전류인 출력 전류에 따른 신호량을 갖고 있다. 이 때문에 스위칭 트랜지스터 Q1은, 부하 전류에 따른 온 듀티비 구동 신호에 의해 온 오프 동작을 행하여, 부하 전류를 안정화시킨다.

부하 전류가 안정한 전류보다도 낮은 경우는, 평활용 콘덴서 C1의 단자간 전압을 상승시켜 부하 전류를 증가하도록 유도한다. 또 반대로 부하 전류가 안정한 전류보다도 높은 경우는, 평활용 콘덴서 C1의 전하를 부하 전류에 의해 소비함으로써 평활용 콘덴서 C1의 단자간 전압을 하강시켜 부하 전류를 감소하도록 작용한다.

본 발명의 스위칭 레귤레이터 전원 장치의, SWR 제어 회로(4)의 블록도를 도 1에 나타낸다. 도 1의 블록도에 나타낸 SWR 제어 회로(4)는, 검출 회로(5)에 의해 검출한, 부하(6)에 흐르는 부하 전류에 따른 귀환 신호를 입력하는 단자(11)와, 기준 전압을 출력하는 기준 전압 회로(12)와, 기준 전압과 귀환 신호의 전압차를 증폭하는 오차 증폭 회로(13)와, 삼각파 신호를 출력하는 삼각파 발진 회로(14)와, 삼각파 신호와 오차 증폭 회로(13)가 출력하는 신호를 비교하여 출력 신호를 발생하는 콤퍼레이터(15)와, 콤퍼레이터(15)의 출력 신호를 전력 변환 회로(3)에 구비된 스위치 트랜지스터 Q1을 구동할 수 있는 구동 신호로 변환하는 버퍼 회로(16)와, 외부로부터의 제어 신호를 입력하는 제어 신호 입력 단자(18)로 구성된다. 여기에서, 기준 전압 회로(12)는, 제어 신호 입력 단자(18)에 입력된 제어 신호에 의 해, 복수의 기준 전압을 출력하는 기능을 갖고 있다.

이상과 같은 SWR 제어 회로(4)를 구비한 LED 구동용의 스위칭 레귤레이터 전원 장치에 있어서는, 검출 회로로서 1개의 저항 소자만의 구성으로서, 종래예에서는 불가능하였던 복수의 발광량 출력에 대응이 가능하다.

본 발명에 있어서의 복수의 발광량 출력의 실현 방법으로 관해, 예를 이용하여 상세하게 설명한다. 예를 들면, 기준 전압 회로(12)는 0.5V와 1.0V로 설정 가능하게 한다. 기준 전압은, 제어 신호 입력 단자(18)에 입력하는 제어 신호에 의해 설정할 수 있는 것이고, 예를 들면 로우 레벨을 입력하면 기준 전압은 0.5V로 설정되고, 하이 레벨을 입력하면 기준 전압은 1.0V로 설정되는 것으로 한다. 검출 회로(5)는, 5옴의 저항을 접속하는 것으로 한다. 검출 회로(5)에 접속하는 저항 소자는, 1개의 저항 소자이고 복수개의 저항 소자 혹은 스위치 트랜지스터는 필요로 하지 않는다.

스위칭 레귤레이터 전원 장치는, 검출 회로(5)의 저항에 흐르는 전류(=ILED)에 의해 생기는 전압차가, 기준 전압 회로(12)의 기준 전압 VREF와 같아지도록 동작하는 것이고, 부하 전류에 따른 귀환 신호에 다른 듀티비를 갖는 구동 신호에 의해 스위칭 트랜지스터 Q1을 온 오프 동작함으로써, 결과적으로 부하 전류를 ILED에 안정화시키고 있다.

부하 전류 ILED는, 기준 전압 VREF와 검출 회로(5)의 저항의 값에 의해, 이하의 식에 의해 나타내어진다.

ILED=VREF/RLED

제어 신호 입력 단자(18)의 입력이 로우 레벨인 경우, VREF=0.5V로 설정되기 때문에, 부하가 되는 LED에 100mA의 일정 전류가 흐른다. 또, 제어 신호 입력 단자(18)의 입력이 하이 레벨인 경우, VREF=1.0V로 설정되기 때문에, 부하가 되는 LED에 200mA의 일정 전류가 흐른다. LED의 발광량은 전류에 비례하기 때문에, 제어 신호 입력 단자(18)의 입력을 하이 레벨로 함으로써 LED를 밝게 발광시키는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 제어 신호 입력 단자(18)의 입력을 제어함으로써, 통상 LED 점등과 플래시 발광 LED 점등과 같은, 발광량이 다른 LED의 점등 모드를 실현하는 것이 가능해진다. 플래시 발광 LED 점등이란, 통상 LED 점등보다 밝은 휘도로, 점멸 발광하는 모드이다.

본 실시예에 있어서는 2단계로 설정하는 예를 설명하였지만, 기준 전압 회로(12)의 기준 전압을 복수 설정 가능한 구성으로 함으로써, 검출 회로(5)를 구성하는 소자를 늘리지 않고, 복수 단계의 LED 휘도에 대응하는 것도 가능한 것은 말할 필요도 없다.

상기한 본 발명의 스위칭 레귤레이터 전원 장치에 의하면, 기준 전압 회로는 제어 신호 입력 단자에 입력된 제어 신호에 의해, 기준 전압을 복수 전환하여 출력하기 때문에, 복수의 발광량 출력을 필요로 하는 휴대 기기에 있어서, 검출 회로에 저항이나 스위치 트랜지스터와 같은 복수의 외부 소자를 설치하지 않고, 단일한 저항으로 복수의 발광량 출력에 대응한 스위칭 레귤레이터 전원 장치를 제공할 수 있 으므로, 저 비용 및 면적 절약화를 실현하는 것이 가능해진다.

Claims

부하에 흐르는 전류에 따른 귀환 신호를 입력하는 귀환 신호 단자와,

복수의 기준 전압을 출력하는 기준 전압 회로와,

상기 귀환 신호와 상기 기준 전압을 입력하여, 차를 증폭하는 오차 증폭 회로와,

삼각파를 발생하는 삼각파 발진 회로와,

상기 오차 증폭 회로의 출력 신호와 상기 삼각파를 비교하여 스위칭 신호를 출력하는 콤퍼레이터로 구성되는 스위칭 레귤레이터 제어 회로로서,

상기 기준 전압은 제어 신호에 의해 복수의 기준 전압을 전환하여 출력하는 수단을 갖는, 스위칭 레귤레이터 제어 회로.
청구항 1에 있어서, 상기 제어 신호를 외부에서 입력하는 외부 단자를 구비한, 스위칭 레귤레이터 제어 회로.
전원의 전력을 입력하는 전원 입력 단자와,

상기 전력을, 부하가 구동할 수 있는 전력으로 변환하는 스위칭 방식의 전력 변환 회로와,

상기 전력 변환 회로의 전력에 의해 구동되는 상기 부하와,

상기 부하에 흐르는 전류에 따른 귀환 신호를 발생하는 전류 검출 회로와,

상기 귀환 신호에 따라 상기 전력 변환 회로를 구동하는 청구항 1에 기재된 스위칭 레귤레이터 제어 회로를 구비한, 스위칭 레귤레이터 전원 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 부하는 LED를 구비하고 있고, 상기 LED에 공급하는 전류를 전환하여 휘도를 변화시키는, 스위칭 레귤레이터 전원 장치.
청구항 4에 있어서, 상기 LED를 적어도 LED 통상 발광 상태와, LED 플래시 발광 상태를 전환하여 발광하는, 스위칭 레귤레이터 전원 장치.