KR20070100376A

KR20070100376A - 승강압 레귤레이터 회로 및 이것을 이용한 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20070100376A
Application number: KR1020077019142A
Authority: KR
Inventors: 미끼야 도이; 겐이찌 나까다
Original assignee: 로무 가부시키가이샤
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2007-10-10
Also published as: TW200643866A; US7768214B2; US20090009104A1; JP2006271182A; WO2006090507A1

Abstract

본 발명에 따른 승강압 레귤레이터 회로는, 스위치(N2)의 일단이 인덕터(L1)의 타단에 접속되고, 타단이 접지되며, 제어단이 스위치(N1)의 타단에 접속되는 구성으로 하고 있다. 이에 의해, 스위치(N1)의 개폐 제어를 행함으로써, 간접적으로 스위치(N2)의 개폐 제어도 행하는 것이 가능하게 되어, 승강압 동작의 절환을 실현할 때에, 스위치 제어 회로의 구성 및 동작이 복잡하게 된다고 하는 과제를 해결할 수 있다.

인덕터, 스위치, 트랜지스터, DC/DC 컨버터, 다이오드, 스위치 제어 회로, 오차 증폭기

Description

승강압 레귤레이터 회로 및 이것을 이용한 액정 표시 장치{STEP-UP/STEP-DOWN REGULATOR CIRCUIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

본 발명은, 입력 전압을 승압 혹은 강압하여 원하는 출력 전압을 생성하는 승강압 레귤레이터 회로 및 이것을 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.

종래부터, 입력 전압을 승압 혹은 강압하여 원하는 출력 전압을 생성하는 승강압 레귤레이터 회로가 다양하게 개시·제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌1을 참조).

도 6은 승강압 레귤레이터 회로의 일 종래예를 도시하는 회로도이다. 본 도면에 도시한 바와 같이, 종래의 승강압 레귤레이터 회로는, 스위치 제어 회로(a1)와, 강압용 스위치(a2)와, 인덕터(a3)와, 다이오드(a4, a5)와, 평활 컨덴서(a6)와, 승압용 스위치(a7)를 갖고 이루어지며, 직류 전원(a8)으로부터의 입력 전압 Vin을 승압 혹은 강압하여 원하는 출력 전압 Vout를 생성하고, 그 출력 전압 Vout를 부하(a9)에 공급하는 구성으로 되어 있었다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 구성으로 이루어지는 승강압 레귤레이터 회로에서, 스위치 제어 회로(a1)는, 출력 전압 Vout를 검출하고, 승압 동작이 필요할 때에는, 승압용 스위치(a7)를 온/오프 제어하여, 출력 전압 Vout를 원하는 값까지 승압한다. 그 승압 동작 시에서, 강압용 스위치(a2)는 항상 온으로 되어 있다. 한편, 강압 동작이 필요할 때에는, 강압용 스위치(a2)를 온/오프 제어하여, 출력 전압 Vout를 원하는 값까지 강압한다. 그 강압 동작 시에서, 승압용 스위치(a7)는 항상 오프로 되어 있다.

또한, 상기 구성으로 이루어지는 승강압 레귤레이터 회로 이외에도, 종래부터, 척 회로나 제타 회로, 혹은, 세픽 회로 등의 승강압 레귤레이터 회로가 알려져 있다(도 7의 (a)∼(c)를 참조).

특허 문헌1 : 일본 특개 2003-180072호 공보

<발명의 개시>

<발명이 해결하고자 하는 과제>

확실히, 상기 구성으로 이루어지는 승강압 레귤레이터 회로이면, 별개로 설치된 승압 레귤레이터 회로와 강압 레귤레이터 회로를 적절히 절환하여 승강압 동작을 행하는 종래 구성과 달리, 회로 절환 시의 과도 현상에 기인하는 출력 전압 Vout의 저하나 언더슈트, 오버슈트, 혹은, 발진을 초래하지 않고, 용이하게 승강압 동작의 절환이 가능하여, 과도 응답의 향상, 소비 전류의 저하, 효율의 향상을 실현하는 것이 가능하다.

그러나, 상기 구성으로 이루어지는 승강압 레귤레이터 회로에서는, 그 승강압 동작의 절환을 실현할 때에, 강압용 스위치(a2)와 승압용 스위치(a7)의 쌍방을 스위치 제어 회로(a1)로 개폐 제어해야만 하여, 그 스위치 제어 회로(a1)의 구성 및 동작이 복잡해진다고 하는 과제가 있었다.

또한, 상기 구성으로 이루어지는 승강압 레귤레이터 회로에서, 인덕터(a3)의 일단에 나타나는 스위치 전압 Vsw의 파형은, 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 구형파 형상이 연속하여 나타나는 상태(소위 연속 모드)가 이상적인 바, 경부하 시나 무부하 시에는, 그 출력 전류가 저하되어 코일 전류 IL이 전체적으로 인하되어, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 링잉이라고 하는 파형의 흐트러짐이 발생하는 상태(소위 불연속 모드)에 빠질 우려가 있었다. 이러한 불연속 모드에 빠지면, 본래이면 스위치를 오프해야 할 기간에 불필요한 링잉 노이즈가 중첩되기 때문에, 그 스위칭 제어에 오동작이 발생하여, 출력 전압이 불안정하게 될 우려가 있었다.

또한, 도 7의 (a)∼(c)에 도시한 종래의 승강압 레귤레이터 회로는, 모두, 평활 컨덴서 Ca 외에, 에너지 축적 소자로서의 컨덴서 Cb를 필요로 하는 구성이기 때문에, 그 집적화 시에 회로 규모가 불필요하게 커지게 된다고 하는 과제를 갖고 있었다.

본 발명은, 상기의 문제점을 감안하여, 간이한 구성이면서, 용이하게 또한 적절하게, 승강압 동작의 절환을 행하는 것이 가능한 승강압 레귤레이터 회로 및 이것을 이용한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 승강압 레귤레이터 회로는, 일단이 입력 전압 인가단에 접속되는 제1 스위치 수단과, 일단이 제1 스위치 수단의 타단에 접속되는 인덕터와, 일단이 상기 인덕터의 타단에 접속되며, 타단이 기준 전압 인가단에 접속되고, 제어단이 제1 스위치 수단의 타단에 접속되는 제2 스 위치 수단과, 캐소드가 제1 스위치 수단의 타단에 접속되며, 애노드가 상기 기준 전압 인가단에 접속되는 제1 다이오드와, 애노드가 상기 인덕터의 타단에 접속되며, 캐소드가 출력 전압 인가단에 접속되는 제2 다이오드와, 일단이 상기 출력 전압 인가단에 접속되고, 타단이 상기 기준 전압 인가단에 접속되는 컨덴서와, 출력 전압에 따른 귀환 전압을 생성하는 귀환 전압 생성 수단과, 상기 귀환 전압과 소정의 참조 전압의 차분을 증폭하여 출력하는 오차 증폭 수단과, 상기 오차 증폭 수단의 출력이 작아지도록 제1 스위치 수단의 개폐 제어를 행하는 스위치 제어 수단을 갖고 이루어지며, 입력 전압을 승압 혹은 강압하여 원하는 출력 전압을 생성하는 구성(제1 구성)으로 하고 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 간이한 구성이면서, 용이하게 또한 적절하게, 승강압 동작의 절환을 행하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 제1 구성으로 이루어지는 승강압 레귤레이터 회로에서는, 제1, 제2 스위치 수단으로서 전계 효과 트랜지스터를 이용하는 구성(제2 구성)으로 하면 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 제1, 제2 스위치 수단으로서, 바이폴라 트랜지스터 등을 이용하는 구성과 비교하여, 그 전압 변환 효율을 높이는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 제1 구성으로 이루어지는 승강압 레귤레이터 회로에서, 제1 스위치 수단, 상기 오차 증폭 수단, 및, 상기 스위치 제어 수단은, 반도체 집적 회로 장치에 패키징되어 있고, 그 밖의 회로 구성 요소는, 상기 반도체 집적 회로 장치에 외장되어 있는 구성(제3 구성)으로 하면 된다. 이러한 구성이면, 반도체 집적 회로 장치로서, 일반적인 강압 레귤레이터 회로의 전원 제어 IC를 그대로 이용하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 승강압 레귤레이터 회로는, 일단이 입력 전압 인가단에 접속되는 제1 스위치 수단과, 일단이 제1 스위치 수단의 타단에 접속되는 인덕터와, 일단이 상기 인덕터의 타단에 접속되며, 타단이 기준 전압 인가단에 접속되고, 제어단이 제1 스위치 수단의 타단에 접속되는 제2 스위치 수단과, 일단이 제1 스위치 수단의 타단에 접속되며, 타단이 상기 기준 전압 인가단에 접속되는 스위치 수단으로서, 그 전류 허용량이 제1 스위치 수단의 그것보다도 작게 설계되어 있는 제3 스위치 수단과, 캐소드가 제1 스위치 수단의 타단에 접속되며, 애노드가 상기 기준 전압 인가단에 접속되는 제1 다이오드와, 애노드가 상기 인덕터의 타단에 접속되며, 캐소드가 출력 전압 인가단에 접속되는 제2 다이오드와, 일단이 상기 출력 전압 인가단에 접속되며, 타단이 상기 기준 전압 인가단에 접속되는 컨덴서와, 출력 전압에 따른 귀환 전압을 생성하는 귀환 전압 생성 수단과, 상기 귀환 전압과 소정의 참조 전압의 차분을 증폭하여 출력하는 오차 증폭 수단과, 상기 오차 증폭 수단의 출력이 작아지도록 제1 스위치 수단의 개폐 제어를 행하는 한편, 이것과는 상보적으로 제3 스위치 수단의 개폐 제어를 행하는 스위치 제어 수단을 갖고 이루어지며, 입력 전압을 승압 혹은 강압하여 원하는 출력 전압을 생성하는 구성(제4 구성)으로 하여도 된다.

또한, 본 발명에 따른 승강압 레귤레이터 회로는, 일단이 입력 전압 인가단에 접속되는 제1 스위치 수단과, 일단이 제1 스위치 수단의 타단에 접속되는 인덕터와, 일단이 상기 인덕터의 타단에 접속되며, 타단이 기준 전압 인가단에 접속되 고, 제어단이 제1 스위치 수단의 타단에 접속되는 제2 스위치 수단과, 일단이 제1 스위치 수단의 타단에 접속되며, 타단이 상기 기준 전압 인가단에 접속되는 제3 스위치 수단과, 애노드가 상기 인덕터의 타단에 접속되며, 캐소드가 출력 전압 인가단에 접속되는 다이오드와, 일단이 상기 출력 전압 인가단에 접속되며, 타단이 상기 기준 전압 인가단에 접속되는 컨덴서와, 출력 전압에 따른 귀환 전압을 생성하는 귀환 전압 생성 수단과, 상기 귀환 전압과 소정의 참조 전압의 차분을 증폭하여 출력하는 오차 증폭 수단과, 상기 오차 증폭 수단의 출력이 작아지도록 제1 스위치 수단의 개폐 제어를 행하는 한편, 이것과는 상보적으로 제3 스위치 수단의 개폐 제어를 행하는 스위치 제어 수단을 갖고 이루어지며, 입력 전압을 승압 혹은 강압하여 원하는 출력 전압을 생성하는 구성(제5 구성)으로 하여도 된다.

또한, 본 발명에 따른 승강압 레귤레이터 회로는, 일단이 입력 전압 인가단에 접속되는 제1 스위치 수단과, 일단이 제1 스위치 수단의 타단에 접속되는 인덕터와, 일단이 상기 인덕터의 타단에 접속되며, 타단이 기준 전압 인가단에 접속되고, 제어단이 제1 스위치 수단의 타단에 접속되는 제2 스위치 수단과, 일단이 제1 스위치 수단의 타단에 접속되며, 타단이 상기 기준 전압 인가단에 접속되는 제3 스위치 수단과, 일단이 상기 인덕터의 타단에 접속되며, 타단이 출력 전압 인가단에 접속되는 제4 스위치 수단과, 일단이 상기 출력 전압 인가단에 접속되며, 타단이 상기 기준 전압 인가단에 접속되는 컨덴서와, 출력 전압에 따른 귀환 전압을 생성하는 귀환 전압 생성 수단과, 상기 귀환 전압과 소정의 참조 전압의 차분을 증폭하여 출력하는 오차 증폭 수단과, 상기 오차 증폭 수단의 출력이 작아지도록 제1 스 위치 수단의 개폐 제어를 행하는 한편, 이것과는 상보적으로 제3 스위치 수단 및 제4 스위치 수단의 개폐 제어를 행하는 스위치 제어 수단을 갖고 이루어지며, 입력 전압을 승압 혹은 강압하여 원하는 출력 전압을 생성하는 구성(제6 구성)으로 하여도 된다.

상기 제4∼제6 구성으로 함으로써, 간이한 구성이면서, 용이하게 또한 적절하게, 승강압 동작의 절환을 행하는 것이 가능하게 되는 것 외에, 경부하 시에서의 링잉을 적절히 방지하여, 보다 안정된 승강압 동작을 실현하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 직류 전원과, 상기 직류 전원의 출력 변환 수단인 DC/DC 컨버터와, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압에 의해 구동되는 액정 표시 패널을 갖고 이루어지는 액정 표시 장치로서, 상기 DC/DC 컨버터로서, 상기 제1∼제6 중 어느 하나의 구성으로 이루어지는 승강압 레귤레이터 회로를 구비하여 이루어지는 구성(제7 구성)으로 하고 있다. 이러한 구성으로 함으로써, DC/DC 컨버터에서는, 직류 전원으로부터의 입력 전압이 원하는 출력 전압보다도 높은지 낮은지에 의하지 않고, 항상 원하는 출력 전압을 얻을 수 있으므로, 액정 표시 패널에서의 표시 동작의 안정화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

<발명의 효과>

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 승강압 레귤레이터 회로 및 이것을 이용한 액정 표시 장치이면, 간이한 구성이면서, 복수의 스위치 수단을 타이밍 조정하면서 이용하는 방법과 달리，1개의 스위치 수단의 개폐 동작만으로, 용이하게 또한 적절하게, 승강압 동작의 절환을 행할 수 있어, 입력 전압이 원하는 출력 전압보다 높은지 낮은지에 의하지 않고, 항상 원하는 출력 전압을 얻는 것이 가능하게 된다.

또한, 경부하 시의 링잉을 적절히 방지하여, 보다 안정된 승강압 동작을 실현하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 일 구성예를 도시하는 블록도.

도 2는 DC/DC 컨버터(2)의 제1 실시 형태를 도시하는 회로도.

도 3은 DC/DC 컨버터(2)의 제2 실시 형태를 도시하는 회로도.

도 4는 DC/DC 컨버터(2)의 제3 실시 형태를 도시하는 회로도.

도 5는 DC/DC 컨버터(2)의 제4 실시 형태를 도시하는 회로도.

도 6은 승강압 레귤레이터 회로의 일 종래예를 도시하는 회로도.

도 7은 승강압 레귤레이터 회로의 다른 종래예를 도시하는 회로도.

도 8은 경부하 시에서의 링잉 발생을 설명하기 위한 도면.

<부호의 설명>

1 : 직류 전원

2 : DC/DC 컨버터(승강압 레귤레이터 회로)

3 : TFT 액정 패널

IC1 : 반도체 집적 회로 장치

CTRL : 스위치 제어 회로

N1 : N채널 MOS 전계 효과 트랜지스터(제1 스위치 수단)

N2 : N채널 MOS 전계 효과 트랜지스터(제2 스위치 수단)

N3a, N3b : N채널 MOS 전계 효과 트랜지스터(제3 스위치 수단)

N4 : N채널 MOS 전계 효과 트랜지스터(제4 스위치 수단)

ERR : 오차 증폭기

E1 : 직류 전압원(밴드 갭 전원 회로)

T1 : 입력 단자

T2 : 출력 단자

T3 : 귀환 단자

T4 : 제어 단자

L1 : 인덕터(코일)

D1, D2 : 다이오드

C1 : 평활 컨덴서

R1, R2 : 저항

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

이하에서는, 액정 표시 장치에 탑재되며, 직류 전원의 출력 전압을 변환하여 장치 각 부(특히, TFT[Thin Film Transistor] 액정 패널)의 구동 전압을 생성하는 DC/DC 컨버터에 본 발명을 적용한 경우를 예로 들어 설명을 행한다.

도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 일 구성예를 도시하는 블록도(특히, TFT 액정 패널에의 전원계 부분)이다. 본 도면에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 액정 표시 장치는, 장치 전원으로 되는 직류 전원(1)과, 직류 전원(1)의 출 력 변환 수단인 DC/DC 컨버터(2)와, 액정 표시 장치의 표시 수단인 TFT 액정 패널(3)을 갖고 이루어진다.

DC/DC 컨버터(2)는, 직류 전원(1)으로부터 인가되는 입력 전압 Vin으로부터 원하는 출력 전압 Vout를 생성하고, 그 출력 전압 Vout를 TFT 액정 패널(3)에 공급한다.

도 2는 DC/DC 컨버터(2)의 제1 실시 형태를 도시하는 회로도(일부에 블록도를 포함함)이다. 본 도면에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 DC/DC 컨버터(2)는, N채널 MOS[Metal-Oxide-Silicon] 전계 효과 트랜지스터 N1, N2와, 인덕터(코일) L1과, 다이오드 D1, D2와, 평활 컨덴서 C1과, 저항 R1, R2와, 오차 증폭기 ERR과, 직류 전압원 E1과, 스위치 제어 회로 CTRL을 갖고 이루어진다.

본 도면에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 DC/DC 컨버터(2)에서, 트랜지스터 N1, 오차 증폭기 ERR(직류 전압원 E1, 및, 스위치 제어 회로 CTRL은, 모두 실리콘 모노실릭의 반도체 집적 회로 장치 IC1에 패키징되어 있고, 그 밖의 회로 구성 요소는, 반도체 집적 회로 장치 IC1에 외장되어 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 본 실시 형태의 DC/DC 컨버터(2)에서는, 반도체 집적 회로 장치 IC1로서 일반적인 강압 레귤레이터 회로의 전원 제어 IC를 그대로 이용하는 것이 가능하게 된다.

또한, 반도체 집적 회로 장치 IC1에는, 상기의 회로 구성 요소 외에, 각종 보호 회로(저입력 오동작 방지 회로, 열 보호 회로, 과전류 보호 회로, 단락 보호 회로 등)도 내장되어 있지만, 이들 회로는, 모두 본 발명과 직접 관계가 없기 때문 에, 그 도시 및 상세한 설명은 생략한다. 또한, 본 발명의 구성은 이에 한정되는 것이 아니라, 본 도면에서 외장된 회로 구성 요소를 반도체 집적 회로 장치 IC1 내에 적절히 집적화해도 된다.

트랜지스터 N1의 드레인은, 반도체 집적 회로 장치 IC1의 입력 단자 T1을 통해서, 입력 전압 인가단(직류 전원(1)의 전원 출력단)에 접속되어 있고, 그 드레인에는, 입력 전압 Vin이 인가되어 있다. 트랜지스터 N1의 소스는, 반도체 집적 회로 장치 IC1의 출력 단자 T2를 통해서, 인덕터 L1의 일단, 트랜지스터 N2의 게이트, 및, 다이오드 D1의 캐소드에 각각 접속되어 있다. 다이오드 D1의 애노드는 접지되어 있다. 트랜지스터 N2의 드레인은, 인덕터 L1의 타단 및 다이오드 D2의 애노드에 각각 접속되어 있다. 트랜지스터 N2의 소스는 접지되어 있다. 다이오드 D2의 캐소드는, 출력 전압 인가단(TFT 액정 패널(3)의 전원 입력단)에 접속되는 한편, 평활 컨덴서 C1을 통해서 접지되며, 또한, 저항 R1, R2로 이루어지는 직렬 접속 회로(출력 전압 Vout에 따른 귀환 전압 Vfb를 생성하는 귀환 전압 생성 회로)를 통해서도 접지되어 있다. 귀환 전압 Vfb의 출력단으로 되는 저항 R1, R2의 접속 노드는, 반도체 집적 회로 장치 IC1의 귀환 단자 T3을 통해서, 오차 증폭기 ERR의 반전 입력단(-)에 접속되어 있다. 오차 증폭기 ERR의 비반전 입력단(+)은, 직류 전압원 E1(밴드 갭 전원 회로 등)의 정극단에 접속되어 있고, 그 비반전 입력단(+)에는, 출력 전압 Vout의 목표값을 설정하기 위한 참조 전압 Vref가 인가되어 있다. 직류 전압원 E1의 부극단은 접지되어 있다. 오차 증폭기 ERR의 출력단은, 스위치 제어 회로 CTRL의 오차 신호 입력단에 접속되어 있다. 스위치 제어 회로 CTRL의 제어 신호 출력단은, 트랜지스터 N1의 게이트에 접속되어 있다.

상기 구성으로 이루어지는 DC/DC 컨버터(2)에서, 오차 증폭기 ERR은, 귀환 전압 Vfb와 참조 전압 Vref의 차분을 증폭하여 출력하고, 소정의 전압에 도달하도록, 스위치 제어 회로 CTRL은, 오차 증폭기 ERR의 출력이 작아지도록 트랜지스터 N1의 개폐 제어를 행한다.

여기서, 트랜지스터 N1이 온 상태(폐쇄 상태)로 되면, 트랜지스터 N2의 게이트 전위가 거의 입력 전압 Vin까지 상승하기 때문에, 트랜지스터 N2도 온 상태(폐쇄 상태)로 된다. 따라서, 인덕터 L1에는, 경로 i1을 통해서 전류가 흘러, 그 전기 에너지가 축적된다. 또한, 그 트랜지스터 N1, N2의 온 기간에서, 평활 컨덴서 C1에 전하가 축적되어 있었던 경우, 출력 전압 인가단에는, 평활 컨덴서 C1로부터의 전류가 흐르게 된다. 또한, 이 때, 인덕터 L1의 타단 전위는, 트랜지스터 N2를 통해서, 거의 접지 전위까지 저하되어 있기 때문에, 다이오드 D2는 역바이어스 상태로 되어, 평활 컨덴서 C1로부터 트랜지스터 N2를 향하여 전류가 유입되는 일은 없다.

다음으로, 트랜지스터가 오프 상태(개방 상태)로 되면, 인덕터 L1에 발생한 역기전압에 의해, 거기에 축적된 전기 에너지가 경로 i2를 통해서 방전되어, 트랜지스터 N2의 게이트 전위가 부전위로 된다. 따라서, 트랜지스터 N1에 이어서 트랜지스터 N2도 오프 상태(개방 상태)로 되어, 경로 i2를 통해서 흐르는 전류는, 출력 전압 인가단으로부터 TFT 액정 패널(3)에 유입됨과 함께, 평활 컨덴서 C1을 통해서 접지단에도 유입되어, 평활 컨덴서 C1을 충전하게 된다.

상기한 바와 같이, 본 실시 형태의 DC/DC 컨버터(2)는, 일단이 입력 전압 인가단에 접속되는 제1 스위치 수단(트랜지스터 N1)과, 일단이 제1 스위치 수단의 타단에 접속되는 인덕터 L1과, 일단이 인덕터 L1의 타단에 접속되며, 타단이 접지되고, 제어단이 제1 스위치 수단의 타단에 접속되는 제2 스위치 수단(트랜지스터 N2)과, 캐소드가 제1 스위치 수단 N1의 타단에 접속되며, 애노드가 접지되는 다이오드 D1과, 애노드가 인덕터 L1의 타단에 접속되며, 캐소드가 출력 전압 인가단에 접속되는 다이오드 D2와, 일단이 출력 전압 인가단에 접속되며, 타단이 접지되는 컨덴서 C1과, 출력 전압 Vout에 따른 귀환 전압 Vfb를 생성하는 귀환 전압 생성 수단(저항 R1, R2)과, 귀환 전압 Vfb와 소정의 참조 전압 Vref의 차분을 증폭하여 출력하는 오차 증폭기 ERR과, 오차 증폭기 ERR의 출력이 작아지도록 제1 스위치 수단의 개폐 제어를 행하는 스위치 제어 수단 CTRL을 갖고 이루어지며, 입력 전압 Vin을 승압 혹은 강압하여 원하는 출력 전압 Vout를 생성하는 구성으로 하고 있다.

이러한 구성으로 함으로써, 제1 스위치 수단인 트랜지스터 N1의 개폐 제어를 행함으로써, 간접적으로 제2 스위치 수단이면 트랜지스터 N2의 개폐 제어도 행하는 것이 가능하게 된다.

따라서, 본 실시 형태의 DC/DC 컨버터(2)이면, 스위치 제어 수단 CTRL로 제1 스위치 수단인 트랜지스터 N1의 구동 듀티비(=온 기간/오프 기간)를 적절히 제어함으로써, 더욱 구체적으로 설명하면, 강압 동작 시에는, 구동 듀티비를 1보다 작은 값으로까지 저하시키고, 반대로, 승압 동작 시에는, 구동 듀티비를 1보다 큰 값으로까지 상승시킴으로써, 간이한 구성이면서, 용이하게 또한 적절하게, 그 승강압 동작을 절환하는 것이 가능하게 된다. 또한, 나아가서는, 그 DC/DC 컨버터(2)를 탑재하는 액정 표시 장치에서, 직류 전원(1)으로부터의 입력 전압 Vin이 원하는 출력 전압 Vout보다도 높은지 낮은지에 의하지 않고, 항상 원하는 출력 전압 Vout를 얻을 수 있게 된다. 따라서, 예를 들면, 출력 전압 Vout의 원하는 값이 16[V]인 것에 대해서, 입력 전압 Vin이 6∼18[V]의 범위에서 변동되는 경우라도, 원하는 출력 전압을 얻을 수 있으므로, 액정 표시 패널(3)에서의 표시 동작의 안정화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

또한, 도 2에서도 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 DC/DC 컨버터(2)는, 제1, 제2 스위치 수단으로서 전계 효과 트랜지스터 N1, N2를 이용하는 구성으로 되어 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 제1, 제2 스위치 수단으로서 바이폴라 트랜지스터 등을 이용하는 구성과 비교하여, 그 전압 변환 효율을 높이는 것이 가능하게 된다. 단, 본 발명의 구성은 이에 한정되는 것이 아니라, 제1, 제2 스위치 수단으로서, 바이폴라 트랜지스터 등을 이용해도 된다.

다음으로, 본 발명에 따른 DC/DC 컨버터(2)의 제2 실시 형태에 대해서, 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 3은 DC/DC 컨버터(2)의 제2 실시 형태를 도시하는 회로도(일부에 블록도를 포함함)이다. 본 도면에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 DC/DC 컨버터(2)는, 전술한 제1 실시 형태와 거의 마찬가지의 구성으로 이루어진다. 따라서, 제1 실시 형태와 마찬가지의 부분에 대해서는, 도 2와 동일 부호를 붙임으로써 설명을 생략하고, 이하에서는, 본 실시 형태의 특징 부분(링잉 방지 수단의 추가 설치)에 대해서 중점적인 설명을 행하기로 한다.

본 실시 형태의 DC/DC 컨버터(2)는, 경부하 시 혹은 무부하 시에서의 링잉 방지 수단으로서, N채널 MOS 전계 효과 트랜지스터 N3a(제3 스위치 수단)를 반도체 집적 회로 장치 IC1에 패키징하여 이루어진다.

트랜지스터 N3a의 드레인은, 트랜지스터 N1의 소스에 접속되어 있다. 트랜지스터 N3a의 소스는 접지되어 있다. 트랜지스터 N3a의 게이트는, 스위치 제어 회로 CTRL의 제어 신호 출력단에 접속되어 있다.

또한, 트랜지스터 N3a의 전류 허용량은, 불필요한 칩 면적의 증대나 변환 효율의 저하를 초래하지 않도록, 링잉 노이즈라고 하는 미소 전류를 뽑아낼 수 있는 필요 최소한으로 설계해야 한다. 즉, 본 실시 형태의 DC/DC 컨버터(2)에서, 트랜지스터 N3a의 전류 허용량은, 대전류를 흘릴 필요가 있는 트랜지스터 N1의 그것보다도 작게 설계되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 트랜지스터 N3a의 게이트 면적은, 트랜지스터 N1이 갖는 게이트 면적의 1/N(본 실시 형태에서는 1/10)로 설계되어 있다.

스위치 제어 회로 CTRL은, 전술한 바와 같이, 오차 증폭기 ERR의 출력이 작아지도록 트랜지스터 N1의 개폐 제어를 행하는 한편, 이것과는 상보적으로 트랜지스터 N3a의 개폐 제어를 행한다.

이러한 구성으로 함으로써, 경부하 시나 무부하 시에, 그 출력 전류가 저하되어 코일 전류가 전체적으로 인하되어, 앞서 설명한 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 링잉이라고 하는 파형의 흐트러짐이 발생하는 상태(소위 불연속 모드)에 빠진 경우라도, 그 링잉 노이즈를 트랜지스터 N3a를 통해서 접지 라인으로 빠져나가게 하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 트랜지스터 N2의 스위칭 제어에 오동작이 발생하는 것을 미연에 회피하여, 보다 안정된 승강압 동작을 실현하는 것이 가능하게 된다.

다음으로, 본 발명에 따른 DC/DC 컨버터(2)의 제3 실시 형태에 대해서, 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 4는 DC/DC 컨버터(2)의 제3 실시 형태를 도시하는 회로도(일부에 블록도를 포함함)이다. 본 도면에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 DC/DC 컨버터(2)는, 제1, 제2 실시 형태와 거의 마찬가지의 구성으로 이루어진다. 따라서, 제1, 제2 실시 형태와 마찬가지의 부분에 대해서는, 도 2, 도 3과 동일 부호를 붙임으로써 설명을 생략하고, 이하에서는, 본 실시 형태의 특징 부분(다이오드 D1의 동기 정류화)에 대해서 중점적인 설명을 행하기로 한다.

본 실시 형태의 DC/DC 컨버터(2)는, 다이오드 D1을 대체하는 동기 정류 수단으로서, 또한, 경부하 시 혹은 무부하 시에서의 링잉 방지 수단으로서, N채널 MOS 전계 효과 트랜지스터 N3b(제3 스위치 수단)를 반도체 집적 회로 장치 IC1에 패키징하여 이루어진다.

트랜지스터 N3b의 드레인은, 트랜지스터 N1의 소스에 접속되어 있다. 트랜지스터 N3b의 소스는 접지되어 있다. 트랜지스터 N3b의 게이트는, 스위치 제어 회로 CTRL의 제어 신호 출력단에 접속되어 있다.

또한, 트랜지스터 N3b의 전류 허용량은, 트랜지스터 N1의 그것과 동등하게 설계되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 트랜지스터 N3b의 게이트 면적은, 트랜지스터 N1이 갖는 게이트 면적과 동등하게 설계되어 있다.

스위치 제어 회로 CTRL은, 전술한 바와 같이, 오차 증폭기 ERR의 출력이 작아지도록 트랜지스터 N1의 개폐 제어를 행하는 한편, 이것과는 상보적으로 트랜지스터 N3b의 개폐 제어를 행한다.

이러한 구성으로 함으로써, 전술한 제2 실시 형태와 마찬가지로, 경부하 시나 무부하 시에, 그 출력 전류가 저하되어 코일 전류가 전체적으로 인하되어, 앞서 설명한 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 링잉이라고 하는 파형의 흐트러짐이 발생하는 상태(소위 불연속 모드)에 빠진 경우라도, 그 링잉 노이즈를 트랜지스터 N3b를 통해서 접지 라인으로 빠져나가게 하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 트랜지스터 N2의 스위칭 제어에 오동작이 발생하는 것을 미연에 회피하여, 보다 안정된 승강압 동작을 실현하는 것이 가능하게 된다. 또한, 다이오드 D1을 보다 온 저항이 작은 트랜지스터 N3b로 치환한 본 구성이면, 전술한 제2 실시 형태에 비해, 다이오드 D1에서 발생하였던 전력 손실을 억제할 수 있으므로, 장치의 변환 효율 향상에 공헌하는 것이 가능하게 된다. 또한, 전술한 제2 실시 형태에 비해, 외장의 다이오드 D1을 1개 삭감할 수 있으므로, 장치 규모의 축소에도 공헌하는 것이 가능하게 된다.

마지막으로, 본 발명에 따른 DC/DC 컨버터(2)의 제4 실시 형태에 대해서, 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 5는 DC/DC 컨버터(2)의 제4 실시 형태를 도시하는 회로도(일부에 블록도를 포함함)이다. 본 도면에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 DC/DC 컨버터(2)는, 전술한 제3 실시 형태와 거의 마찬가지의 구성으로 이루어진다. 따라서, 제3 실시 형태와 마찬가지의 부분에 대해서는, 도 4와 동일 부호를 붙임으로써 설명을 생략하고, 이하에서는, 본 실시 형태의 특징 부분(다이오드 D2의 동기 정류화)에 대해서 중점적인 설명을 행하기로 한다.

본 실시 형태의 DC/DC 컨버터(2)는, 다이오드 D2를 대체하는 동기 정류 수단으로서, N채널 MOS 전계 효과 트랜지스터 N4(제4 스위치 수단)를 반도체 집적 회로 장치 IC1에 외장하여 이루어진다.

트랜지스터 N4의 드레인은, 인덕터 L1의 타단에 접속되어 있다. 트랜지스터 N4의 소스는, 출력 전압 인가단에 접속되어 있다. 트랜지스터 N4의 게이트는, 반도체 집적 회로 장치 IC1의 제어 단자 T4를 통해서, 스위치 제어 회로 CTRL의 제어 신호 출력단에 접속되어 있다.

스위치 제어 회로 CTRL은, 전술한 바와 같이, 오차 증폭기 ERR의 출력이 작아지도록 트랜지스터 N1의 개폐 제어를 행하는 한편, 이것과는 상보적으로 트랜지스터 N3b, 및, 트랜지스터 N4의 개폐 제어를 행한다.

이와 같이, 역류 방지용의 다이오드 D2를 보다 온 저항이 작은 트랜지스터 N4로 치환한 구성이면, 전술한 제3 실시 형태에 비해, 다이오드 D2에서 발생하였던 전력 손실을 억제할 수 있으므로, 장치의 변환 효율 향상에 공헌하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 제2∼제4 실시 형태의 설명 중에서 이용한 「상보적」이라고 하는 문언은, 트랜지스터 N1과 트랜지스터 N3a, N3b, N4의 온/오프가 완전히 역전되어 있는 경우 외에, 관통 전류 방지 등의 관점에서, 트랜지스터 N1과 트랜지스터 N3a, N3b, N4의 온/오프 천이 타이밍에 소정의 지연이 부여되어 있는 경우도 포함 하는 것으로 한다.

또한, 상기에서는, 액정 표시 장치에 탑재되며, 직류 전원(1)으로부터 인가되는 입력 전압 Vin을 변환하여 TFT 액정 패널(3)의 구동 전압 Vout를 생성하는 DC/DC 컨버터(2)에 본 발명을 적용한 경우를 예로 들어 설명을 행하였지만, 본 발명의 적용 대상은 이에 한정되는 것이 아니라, 본 발명은, 입력 전압을 승압 혹은 강압하여 원하는 출력 전압을 생성하는 승강압 레귤레이터 회로 전반에 널리 적용하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 구성은, 상기 실시 형태 외에, 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경을 가하는 것이 가능하다.

본 발명은, 승강압 레귤레이터 회로의 간략화를 도모하는 데에 유용한 기술이다.

Claims

일단이 입력 전압 인가단에 접속되는 제1 스위치 수단과,

일단이 상기 제1 스위치 수단의 타단에 접속되는 인덕터와,

일단이 상기 인덕터의 타단에 접속되며, 타단이 기준 전압 인가단에 접속되고, 제어단이 상기 제1 스위치 수단의 타단에 접속되는 제2 스위치 수단과,

캐소드가 상기 제1 스위치 수단의 타단에 접속되며, 애노드가 상기 기준 전압 인가단에 접속되는 제1 다이오드와,

애노드가 상기 인덕터의 타단에 접속되며, 캐소드가 출력 전압 인가단에 접속되는 제2 다이오드와,

일단이 상기 출력 전압 인가단에 접속되고, 타단이 상기 기준 전압 인가단에 접속되는 컨덴서와,

출력 전압에 따른 귀환 전압을 생성하는 귀환 전압 생성 수단과,

상기 귀환 전압과 소정의 참조 전압의 차분을 증폭하여 출력하는 오차 증폭 수단과,

상기 오차 증폭 수단의 출력이 작아지도록 상기 제1 스위치 수단의 개폐 제어를 행하는 스위치 제어 수단

을 포함하며,

입력 전압을 승압 혹은 강압하여 원하는 출력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 승강압 레귤레이터 회로.
제1항에 있어서,

상기 제1, 제2 스위치 수단은, 전계 효과 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 승강압 레귤레이터 회로.
제1항에 있어서,

상기 제1 스위치 수단, 상기 오차 증폭 수단, 및 상기 스위치 제어 수단은, 반도체 집적 회로 장치에 패키징되어 있고, 그 밖의 회로 구성 요소는, 상기 반도체 집적 회로 장치에 외장되어 있는 것을 특징으로 하는 승강압 레귤레이터 회로.
일단이 입력 전압 인가단에 접속되는 제1 스위치 수단과,

일단이 상기 제1 스위치 수단의 타단에 접속되는 인덕터와,

일단이 상기 인덕터의 타단에 접속되며, 타단이 기준 전압 인가단에 접속되고, 제어단이 상기 제1 스위치 수단의 타단에 접속되는 제2 스위치 수단과,

일단이 제1 스위치 수단의 타단에 접속되며, 타단이 상기 기준 전압 인가단에 접속되는 스위치 수단으로서, 그 전류 허용량이 상기 제1 스위치 수단의 전류 허용량보다도 작게 설계되어 있는 제3 스위치 수단과,

캐소드가 제1 스위치 수단의 타단에 접속되며, 애노드가 상기 기준 전압 인가단에 접속되는 제1 다이오드와,

애노드가 상기 인덕터의 타단에 접속되며, 캐소드가 출력 전압 인가단에 접 속되는 제2 다이오드와,

일단이 상기 출력 전압 인가단에 접속되며, 타단이 상기 기준 전압 인가단에 접속되는 컨덴서와,

출력 전압에 따른 귀환 전압을 생성하는 귀환 전압 생성 수단과,

상기 귀환 전압과 소정의 참조 전압의 차분을 증폭하여 출력하는 오차 증폭 수단과,

상기 오차 증폭 수단의 출력이 작아지도록 상기 제1 스위치 수단의 개폐 제어를 행하는 한편, 이것과는 상보적으로 상기 제3 스위치 수단의 개폐 제어를 행하는 스위치 제어 수단

을 포함하며,

입력 전압을 승압 혹은 강압하여 원하는 출력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 승강압 레귤레이터 회로.
일단이 입력 전압 인가단에 접속되는 제1 스위치 수단과,

일단이 상기 제1 스위치 수단의 타단에 접속되는 인덕터와,

일단이 상기 인덕터의 타단에 접속되며, 타단이 기준 전압 인가단에 접속되고, 제어단이 상기 제1 스위치 수단의 타단에 접속되는 제2 스위치 수단과,

일단이 상기 제1 스위치 수단의 타단에 접속되며, 타단이 상기 기준 전압 인가단에 접속되는 제3 스위치 수단과,

애노드가 상기 인덕터의 타단에 접속되며, 캐소드가 출력 전압 인가단에 접 속되는 다이오드와,

일단이 상기 출력 전압 인가단에 접속되며, 타단이 상기 기준 전압 인가단에 접속되는 컨덴서와,

출력 전압에 따른 귀환 전압을 생성하는 귀환 전압 생성 수단과,

상기 귀환 전압과 소정의 참조 전압의 차분을 증폭하여 출력하는 오차 증폭 수단과,

상기 오차 증폭 수단의 출력이 작아지도록 상기 제1 스위치 수단의 개폐 제어를 행하는 한편, 이것과는 상보적으로 상기 제3 스위치 수단의 개폐 제어를 행하는 스위치 제어 수단

을 포함하며,

입력 전압을 승압 혹은 강압하여 원하는 출력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 승강압 레귤레이터 회로.
일단이 입력 전압 인가단에 접속되는 제1 스위치 수단과,

일단이 상기 제1 스위치 수단의 타단에 접속되는 인덕터와,

일단이 상기 인덕터의 타단에 접속되며, 타단이 기준 전압 인가단에 접속되고, 제어단이 상기 제1 스위치 수단의 타단에 접속되는 제2 스위치 수단과,

일단이 상기 제1 스위치 수단의 타단에 접속되며, 타단이 상기 기준 전압 인가단에 접속되는 제3 스위치 수단과,

일단이 상기 인덕터의 타단에 접속되며, 타단이 출력 전압 인가단에 접속되 는 제4 스위치 수단과,

일단이 상기 출력 전압 인가단에 접속되며, 타단이 상기 기준 전압 인가단에 접속되는 컨덴서와,

출력 전압에 따른 귀환 전압을 생성하는 귀환 전압 생성 수단과,

상기 귀환 전압과 소정의 참조 전압의 차분을 증폭하여 출력하는 오차 증폭 수단과,

상기 오차 증폭 수단의 출력이 작아지도록 상기 제1 스위치 수단의 개폐 제어를 행하는 한편, 이것과는 상보적으로 상기 제3 스위치 수단 및 상기 제4 스위치 수단의 개폐 제어를 행하는 스위치 제어 수단

을 포함하며,

입력 전압을 승압 혹은 강압하여 원하는 출력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 승강압 레귤레이터 회로.
직류 전원과, 상기 직류 전원의 출력 변환 수단인 DC/DC 컨버터와, 상기DC/DC 컨버터의 출력 전압에 의해 구동되는 액정 표시 패널을 포함하는 액정 표시 장치로서,

상기 DC/DC 컨버터로서, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 승강압 레귤레이터 회로를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.