TWI505615B - Automatic adjustment of the working cycle of the boost circuit - Google Patents

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Description

自動調變工作週期之升壓電路
本發明係有關於一種升壓電路，其尤指一種自動調變工作週期之升壓電路。
按，現今科技蓬勃發展，資訊商品種類推陳出新，滿足了眾多民眾不同的需求。早期顯示器多半為陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)顯示器，由於其體積龐大與耗電量大，而且所產生的輻射線，對於長時間使用顯示器的使用者而言有危害身體的疑慮，因此，現今市面上的顯示器漸漸將由液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)取代舊有的CRT顯示器。液晶顯示器具有輕薄短小、低輻射與耗電量低等優點，也因此成為目前市場主流。
承上所述，液晶顯示器依照資料訊號控制液晶單元的透光率，以顯示影像。由於主動矩陣型液晶顯示器採用主動控制開關裝置，因此該類液晶顯示器於顯示動畫方面具有優勢，而薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)則為主要用於主動矩陣型液晶顯示器的相關裝置。
請參閱第1圖，其為習知之顯示裝置之示意圖。如圖所示，顯示裝置包含一顯示面板10、一資料驅動電路14與一電荷幫浦16。如圖所示，資料驅動電路14包含複數數位類比轉換電路141與複數 運算放大器143，該些數位類比轉換電路141分別產生並輸出一選擇電壓Vsel至該些運算放大器143，該些運算放大器143則依據選擇電壓Vsel產生複數驅動訊號SL至顯示面板10之複數等效電容C，並使該些驅動訊號SL對該些等效電容C充電，以驅動顯示面板10顯示影像。其中，電荷幫浦16同時連接該些運算放大器143之差動電路1431與驅動電路1433，並依據一參考電壓VDD而供應一固定的供應電壓VP至差動電路1431與驅動電路1433使其運作。
由上述可知，習知顯示裝置是以電荷幫浦16提供固定值的供應電壓VP至差動電路1431與驅動電路1433，使運算放大器143依據供應電壓VP與選擇電壓Vsel產生複數驅動訊號SL，然而，此種方式的缺點在於，無論顯示面板的該些等效電容C所需要的電壓是大於或小於參考電壓VDD，電荷幫浦16都是提供供應電壓VP至該些運算放大器143，如此，當不需過高的供應電壓VP時，過高的供應電壓VP會造成過多的功率消耗，而浪費過多的電力。
因此，本發明針對上述問題提供了一種藉由一電感器之充放電並依據負載所需要的電源而自動調變工作週期，以提供負載所需要的電源，進而達到減少過多功率消耗及省電目的之自動調變工作週期之升壓電路。
本發明之一目的，係提供一種自動調變工作週期之升壓電路，其藉由一電感器之充放電而依據負載所需要的電源而自動調變工作週期，以提供負載所需要的電源，而達到省電的目的。
本發明之一目的，係提供一種自動調變工作週期之升壓電路，藉 由偵測升壓電路中之電感器放電時的輸出電流或輸出電壓，而判斷電感器是否放電完成，並依據負載所需要的電源而自動調整電感器的放電時間，以減少升壓電路之功率消耗，進而達到省電的目的。
本發明之一目的，係提供一種自動調變工作週期之升壓電路，藉由偵測升壓電路中之電感器充電時的充電電流，而判斷電感器是否充電完成，並依據負載所需要的電源而自動調整電感器的充電時間，以減少升壓電路之功率消耗，進而達到省電的目的。
本發明之一目的，係提供一種自動調變工作週期之升壓電路，藉由偵測升壓電路中之電感器放電時的輸出電流，而得知電感器所儲存之充電能量，並依據負載所需要的電源而自動調整電感器的充電時間，以減少升壓電路之功率消耗，進而達到省電的目的。
為了達到上述所指稱之各目的與功效，本發明係揭示了一種自動調變工作週期之升壓電路，其包含：一電感器，具有一第一端與一第二端，電感器之第一端耦接一輸入端，以接收一輸入電源；一切換模組，耦接電感器之第二端、一接地端與升壓電路之一輸出端之間，用以切換導通電感器之第二端與接地端，使輸入電源對電感器充電產生一充電能量，或切換導通電感器之第二端與輸出端，使電感器之充電能量對輸出端放電而產生一輸出電壓；以及一控制電路，依據充電能量的大小與輸出電壓，而輸出至少一控制訊號，以控制切換模組切換電感器提供輸入電源至輸出端、切換模組切換電感器之充電能量對輸出端放電，或切換模組切換使輸入電源對電感器充電。
本發明更揭示了一種自動調變工作週期之升壓電路，其包含：一電感器，具有一第一端與一第二端，電感器之第一端耦接一接地端；一切換模組，耦接電感器之第二端、一輸入端與升壓電路之一輸出端之間，用以切換導通電感器之第二端與輸入端，使電感器接收一輸入電源以進行充電產生一充電能量，或切換導通電感器之第二端與輸出端，使電感器之充電能量對接地端放電，而於輸出端產生一輸出電壓；以及一控制電路，依據充電能量的大小與輸出電壓，而輸出至少一控制訊號，以控制切換模組切換輸出端對接地端放電、切換模組切換電感器之充電能量對接地端放電，或切換模組切換使輸入電源對電感器充電。
10、20‧‧‧顯示面板
14、24‧‧‧資料驅動電路
141、241‧‧‧數位類比轉換電路
143、243‧‧‧運算放大器
1431、2431‧‧‧差動電路
1433、2433‧‧‧驅動電路
16‧‧‧電荷幫浦
26‧‧‧升壓電路
261‧‧‧電流偵測單元
262‧‧‧電壓偵測單元
263‧‧‧輸出電壓偵測單元
265‧‧‧控制單元
28‧‧‧升壓單元
C‧‧‧等效電容
CS1、CS2‧‧‧電流源
GND‧‧‧接地端
I、IL‧‧‧電流
IC‧‧‧充電電流
IO‧‧‧輸出電流
IS‧‧‧電流偵測訊號
L‧‧‧電感器
M1、M2、M3、M4、M5‧‧‧電晶體
P‧‧‧節點
SL‧‧‧驅動訊號
S1、S2‧‧‧切換訊號
SW1、SW2‧‧‧開關
T1‧‧‧時間
T2‧‧‧停止時間
TC1、TC2、TC3‧‧‧充電時間
TDC1、TDC2、TDC3‧‧‧放電時間
Vd‧‧‧差動電壓
VDD‧‧‧輸入電源
VOS‧‧‧輸出電壓偵測訊號
VOUT‧‧‧輸出電壓
VP、VP1、VP2‧‧‧供應電壓
Vsel‧‧‧選擇電壓
第1圖為習知之顯示裝置之示意圖；第2圖為本發明之一較佳實施例之顯示裝置之示意圖；第3圖為本發明之一較佳實施例之運算放大器之電路圖；第4圖為本發明之第一實施例之自動調變工作週期之升壓電路之電路圖；第5圖為本發明之電感器之充電電流的波形圖；第6圖為本發明之第一實施例之自動調變工作週期之升壓電路之波形圖；第7圖為本發明之第二實施例之自動調變工作週期之升壓電路之電路圖；第8圖為本發明之第三實施例之自動調變工作週期之升壓電路之波形圖；第9圖為本發明之第四實施例之自動調變工作週期之升壓電路之 電路圖；第10圖為本發明之第四實施例之自動調變工作週期之升壓電路之波形圖；第11圖為本發明之第五實施例之自動調變工作週期之升壓電路之電路圖；第12圖為本發明之第五實施例之自動調變工作週期之升壓電路之波形圖；第13圖為本發明之第六實施例之自動調變工作週期之升壓電路之電路圖；第14圖為本發明之第七實施例之自動調變工作週期之升壓電路之波形圖；第15圖為本發明之第八實施例之自動調變工作週期之升壓電路之電路圖；以及第16圖為本發明之第八實施例之自動調變工作週期之升壓電路之波形圖。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。以外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置 ，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：
請參閱第2圖，其為本發明之一較佳實施例之顯示裝置之示意圖。如圖所示，顯示裝置包含一顯示面板20、一資料驅動電路24與一升壓電路26。如圖所示，資料驅動電路24包含複數數位類比轉換電路241與複數運算放大器243，該些數位類比轉換電路241分別產生並輸出一選擇電壓Vsel至該些運算放大器243，該些運算放大器243則依據選擇電壓Vsel產生複數驅動訊號SL至顯示面板20之複數等效電容C，並使該些驅動訊號SL對該些等效電容C充電，以驅動顯示面板20顯示影像。其中，升壓電路26只連接該些運算放大器243之驅動電路2433，並供應一供應電壓VP1至驅動電路2433使其運作，而並未連接差動電路2431。此外，運算放大器243之差動電路2431與數位類比轉換電路241是依據其他供應電源運作。
請參閱第3圖，其為本發明之一較佳實施例之運算放大器之電路圖。如圖所示，運算放大器243之差動電路2431包含複數電晶體M1-M4，其耦接一升壓單元28與一電流源CS1，並依據升壓單元28輸出之一供應電壓VP2與選擇電壓Vsel產生一差動電壓Vd。運算放大器243之驅動電路2433包含一電晶體M5，其耦接升壓電路26與一電流源CS2，並依據升壓單元26輸出之供應電壓VP1與差動電壓Vd產生驅動訊號SL，以驅動顯示面板20顯示影像。由此可知， 本發明之升壓電路26只耦接運算放大器243之驅動電路2433，而不耦接差動電路2431。
此外，當運算放大器243產生驅動訊號SL時，差動電路2431輸出差動訊號Vd至電晶體M5，而使電晶體M5導通，並供應電壓VP1直接提供至驅動訊號SL，使運算放大器243輸出驅動訊號SL的準位到達負載(例如顯示面板20之該些等效電容C)所需要的準位。
請參閱第4圖，其為本發明之第一實施例之自動調變工作週期之升壓電路之電路圖。如圖所示，升壓電路26包含一電感器L、一切換模組以及一控制電路。電感器L之一第一端耦接升壓電路26之一輸入端，以接收一輸入電源VDD。切換模組用以切換導通電感器L之第二端與接地端GND，使輸入電源VDD對電感器L充電產生一充電能量，或切換導通電感器L之第二端與升壓電路26之輸出端，使電感器L之充電能量對輸出端放電而產生一輸出電壓VOUT。控制電路依據充電能量的大小與輸出電壓VOUT，而輸出至少一控制訊號，以控制切換模組切換電感器L提供輸入電源VDD至輸出端、切換模組切換電感器L之充電能量對輸出端放電，或切換模組切換使輸入電源VDD對電感器L充電。其中，輸出電壓VOUT可作為第3圖中的供應電壓VP1，但不以此為限。
於此實施例中，切換模組包含複數開關SW1與SW2，開關SW1耦接電感器L之第二端與接地端GND之間，並依據控制訊號之一切換訊號S1使電感器L之第二端電性連接接地端GND，開關SW2耦接電感器L之第二端與升壓電路26之輸出端，並依據控制訊號之一切換訊號S2使電感器L之第二端電性連接升壓電路26之輸出端。控制電路包含一電流偵測單元261、一輸出電壓偵測單元263以及一控制單 元265。電流偵測單元261用於偵測電感器L之第二端與升壓電路26之輸出端間之一輸出電流IO，以得知電感器L之充電能量的大小，並依據輸出電流IO產生一電流偵測訊號IS，即電流偵測單元261偵測輸出電流IO而產生電流偵測訊號IS。輸出電壓偵測單元263用於偵測輸出電壓VOUT，並依據輸出電壓VOUT產生一輸出電壓偵測訊號VOS。控制單元265接收電流偵測訊號IS與輸出電壓偵測訊號VOS，並依據電流偵測訊號IS與輸出電壓偵測訊號VOS輸出控制訊號，控制訊號包含切換訊號S1與S2，換言之，控制單元265依據電流偵測訊號IS與輸出電壓偵測訊號VOS控制切換訊號S1、S2的切換。
請一併參閱第5圖，其為本發明之電感器之充電電流的波形圖。如圖所示，由於電感器的特性是當電感器L被充電時，電感器L會開始儲存充電能量，也就是流經電感器L之一電流IL(如第4圖所示)會開始逐漸上升直到電感器L所能儲存充電能量的額定值。當電感器L放電時，電感器L在放電的瞬間，會產生很高的電壓，若有放電路徑出現時，電感器L所儲存的充電能量會開始經由放電路徑進行釋放，也就是說電感器L所儲存的電流會開始逐漸下降，直到電感器L所儲存的電流完全釋放，因此本實施例中藉由此電感器L的特性，偵測此電流IL(第4圖中放電時轉為輸出電流IO)，以判斷電感器L是否放電完成，而依據負載所需要的電源自動調整電感器的放電時間，以減少升壓電路之功率消耗，進而達到省電的目的。以下就針對如何藉由電感器L的特性而自動調變工作週期，以提供負載所需要的電源進行詳細的說明。
請一併參閱第6圖，其為本發明之第一實施例之自動調變工作週 期之升壓電路之波形圖。如圖所示，於起始時，由於輸出電壓VOUT低於輸入電源VDD，因此控制單元265輸出低準位之切換訊號S1與高準位之切換訊號S2，以截止開關SW1並導通開關SW2，因此在時間T1時，輸入電源VDD經由電感器L直接輸出至輸出端而產生輸出電壓VOUT，若以第2、3圖之實施例來看，輸出電壓VOUT作為供應電壓VP1，並經由驅動電路2433轉換為驅動訊號SL對顯示面板20之等效電容C充電，因此輸出電壓VOUT會被充電至輸入電源VDD之準位。
接著，當輸出電壓VOUT被充電至輸入電源VDD之準位時，由於輸入端與輸出端的電壓準位相同，因此兩端點間不會有電流流過，所以電流偵測單元261偵測到輸出電流IO為0A，而輸出高準位之電流偵測訊號IS，使控制單元265輸出高準位之切換訊號S1與低準位之切換訊號S2，以導通開關SW1並截止開關SW2，使輸入電源VDD對電感器L充電一充電時間TC1，使電感器L產生並儲存充電能量。當充電結束後，切換訊號S1即轉為低準位，而切換訊號S2轉為高準位，以截止開關SW1並導通開關SW2，並進入放電時間TDC1，此時電感器L上的充電能量開始對輸出端放電，且在開關SW1截止的瞬間，節點P的電壓準位會迅速上升，當開關SW2導通時，電感器L上的充電能量開始對輸出端放電，並隨著對輸出端的放電而逐漸下降，而隨著電感器L的放電，輸出端之輸出電壓VOUT則逐漸被充電而上升，且依據電感器L的冷次定律，當電感器L放電完畢，也就是輸出電流IO為零時，節點P之電壓準位會與輸出電壓VOUT的準位相同，此實施例中為1.5倍的輸入電源VDD，實際上則依充電時間，電感器L的電感值和輸出負載量而定。
當節點P之電壓準位與輸出電壓VOUT的準位相同時，電流偵測單元261偵測到輸出電流IO為0A，而使控制單元265再藉由切換訊號S1、S2以導通開關SW1並截止開關SW2，輸入電源VDD再對電感器L充電一段充電時間TC2。當充電結束後，切換訊號S1再轉為低準位，而切換訊號S2轉為高準位，以截止開關SW1並導通開關SW2，並進入一放電時間TDC2，電感器L再對輸出端放電，而由於本實施例中設定一預設電壓為1.8倍的輸入電源VDD，因此當輸出電壓VOUT上升至高於1.8倍的輸入電源VDD時，輸出電壓偵測單元263輸出高準位之輸出電壓偵測訊號VOS，使控制單元265同時輸出低準位之切換訊號S1、S2，以同時截止開關SW1與SW2，而停止升壓電路26的充電及放電，進入一停止時間T2。
且由於在停止時間T2時，升壓電路26並無充電或放電，若輸出端有電力消耗時，輸出電壓VOUT會逐漸下降，當輸出電壓VOUT低於預設電壓時，輸出電壓偵測單元263依據輸出電壓VOUT使輸出電壓偵測訊號VOS轉為低準位，所以切換訊號S1即轉為高準位，而切換訊號S2維持低準位，以導通開關SW1並截止開關SW2，輸入電源VDD重新開始對電感器L充電一充電時間TC3後，切換訊號S1即轉為低準位，而切換訊號S2維持高準位，並進入一放電時間TDC3，使電感器L對輸出端放電，直到輸出電壓VOUT再高於預設電壓時，輸出電壓偵測訊號VOS轉為高準位，以再截止開關SW1與SW2。
由上述可知，本實施例之升壓電路26是以固定預設的充電時間TC1、TC2、TC3，使電感器L被充電相同的充電能量，並在每一段放電時間TDC1、TDC2、TDC3時將充電能量完全放電至輸出端，而隨著輸出電壓VOUT逐漸上升，每一段放電時間TDC1、TDC2、TDC3則越短， 且可得出以下公式：
其中，TS為每一個充放電的週期，例如為TC1+TDC1或TC2+TDC2，TSloff為相對應充放電週期TS的放電時間，例如為TDC1或TDC2，而D則為每一個充放電的週期中，充電時間所佔的百分比，例如在TC1+TDC1中TC1所佔的百分比。
請參閱第7圖，其為本發明之第二實施例之自動調變工作週期之升壓電路之電路圖。本實施例與第一實施例之差異僅在於，本實施例中，控制電路之電流偵測單元261是耦接於電感器L之第二端與節點P之間，其餘則相同於第一實施例，所以不再贅述。
由於電感器L上所流經的電流會隨著其所儲存之充電能量而上升(如第5圖所示)，因此，本實施例利用在充電時間TC1、TC2或TC3時偵測流經電感器L之一充電電流IC，以判斷電感器L是否充電完成，不同於第一實施例中之充電時間TC1、TC2、TC3為預設相同時間的。本實施例之波形圖相同於第6圖，當在時間T1或放電時間TDC1、TDC2、TDC3時，相同於第一實施例，開關SW1為截止而開關SW2為導通，因此電流偵測單元261即偵測輸出電流IO，以判斷電感器L之放電是否完成。而當在充電時間TC1、TC2或TC3時，由於開關SW1轉為導通而開關SW2轉為截止，因此電流偵測單元261轉為偵測充電電流IC，當充電電流IC高於一預設值時，電流偵測單元261即輸 出低準位之電流偵測訊號IS，以使控制單元265截止開關SW1而導通開關SW2，以結束充電時間TC1、TC2或TC3。
請參閱第8圖，其為本發明之第三實施例之自動調變工作週期之升壓電路之波形圖。本實施例之電路圖相同於第二實施例的第6圖，差異在於本實施例之放電時間TDC1、TDC2、TDC3為預設且固定的，並藉由電流偵測單元261在放電時間TDC1、TDC2或TDC3結束時偵測輸出電流IO的電流量，以得知前次在充電時間TC1、TC2或TC3時，電感器L所儲存的充電能量是否過多或過少，若充電能量過多或過少時調整電流偵測單元261之預設值，進而調整充電時間。
如圖所示，當經過時間T1使輸出電壓VOUT被充電至輸入電源VDD之準位時，電流偵測單元261偵測到輸出電流IO為0A，而輸出高準位之電流偵測訊號IS，使控制單元265輸出高準位之切換訊號S1與低準位之切換訊號S2，以導通開關SW1並截止開關SW2，而進入充電時間TC1使輸入電源VDD對電感器L充電。當充電電流IC高於預設值時，即表示充電完成，電流偵測單元261輸出低準位之電流偵測訊號IS至控制單元265，使控制單元265輸出低準位之切換訊號S1與高準位之切換訊號S2，而截止開關SW1並導通開關SW2，並進入放電時間TDC1。經過一個固定且預設的放電時間TDC1後，電流偵測單元261依據此時的輸出電流IO調整電流偵測單元261之預設值，此實施例為放電時間TDC1後輸出電流IO低於電流偵測單元261之一門檻值，即代表電感器L於充電時間TC1時所儲存之充電能量過少，因此調高電流偵測單元261之預設值，也就是增加下一個充電時間TC2。
由於電流偵測單元261之預設值被調高，因此充電時間TC2相較於充電時間TC1之時間為較長，電感器L所儲存之充電能量相對的較多，而在充電時間TC2結束後進入放電時間TDC2，當輸出電壓VOUT高於預設電壓(1.8倍的輸入電源VDD)時，輸出電壓偵測單元263亦輸出高準位的輸出電壓偵測訊號VOS，以同時截止開關SW1與SW2，而進入停止時間T2。當輸出電壓VOUT降至低於預設電壓時，輸出電壓偵測訊號VOS轉為低準位，以使開關SW1導通、開關SW2截止，進入充電時間TC3，輸入電源VDD再對電感器L充電。
由上述可知，本實施例之升壓電路26是以固定預設的放電時間TDC1、TDC2、TDC3使電感器L對輸出端放電，當放電時間TDC1、TDC2或TDC3結束時藉由電流偵測單元261偵測輸出電流IO，若輸出電流IO大於門檻值即表示充電時間過長充電能量過多，而調低電流偵測單元261之預設值，若輸出電流IO小於等於門檻值即表示充電時間過短充電能量過少，而調高電流偵測單元261之預設值，以調整電感器L之充電時間。
其中，若電流偵測單元261之門檻值可設定為0A時，當放電時間TDC1、TDC2或TDC3結束時，還有輸出電流IO即表示充電時間過長充電能量過多，無輸出電流IO即表示充電時間過短充電能量過少。
請一併參閱第9圖與第10圖，第9圖為本發明之第四實施例之自動調變工作週期之升壓電路之電路圖，第10圖為本發明之第四實施例之自動調變工作週期之升壓電路之波形圖。本實施例與第一實施例之差異在於，本實施例以一電壓偵測單元262取代第一實施例的電流偵測單元261，其餘電路及原理則相同於第一實施例，所以不再贅述。
如圖所示，電壓偵測單元262耦接於節點P與輸出端，且在時間T1後，當輸出電壓VOUT被充電至輸入電源VDD之準位時，由於升壓電路26的輸入端與輸出端的電壓準位相同，因此兩端點間不會有電流流過，所以電壓偵測單元262偵測到節點P與輸出端之間無電位差，而輸出高準位之電壓偵測訊號VS，使控制單元265輸出高準位之切換訊號S1與低準位之切換訊號S2，以導通開關SW1並截止開關SW2，而進入充電時間TC1。且如第一實施例所述，在放電時間TDC1後，當電感器L上的充電能量對輸出端放電完畢時，節點P之電壓準位亦與輸出電壓VOUT相同，因此，電壓偵測單元262亦偵測到節點P與輸出端之間無電位差，而輸出高準位之電壓偵測訊號VS，其餘則以此類推。由上述可知，第一實施例是利用偵測電流的方式，而本實施例則是利用偵測電壓的方式以判斷電感器L是否放電完畢。
請一併參閱第11圖與第12圖，第11圖為本發明之第五實施例之自動調變工作週期之升壓電路之電路圖，第12圖為本發明之第五實施例之自動調變工作週期之升壓電路之波形圖。如第11圖所示，本實施例與第一實施例之差異在於電感器L與切換模組的連接關係，電感器L之第一端耦接於接地端GND，而切換模組之開關SW1則耦接於輸入電源VDD與電感器L之第二端之間，其餘則相同於第一實施例。
如第12圖所示，由於在起始時輸出電壓VOUT之準位未知，可能為輸入電源VDD到接地端GND之間之準位，假設位於輸入電源VDD，而高於接地端GND之準位(OV)，因此控制單元265輸出低準位之切換訊號S1與高準位之切換訊號S2，以截止開關SW1並導通開關SW2， 因此在時間T1時，輸出端經由電感器L對接地端GND放電，使輸出電壓VOUT降至接地端GND的0V，此時由於輸出端與接地端GND的電壓準位相同，因此兩端點間不會有電流流過，所以電流偵測單元261偵測到輸出電流IO為0A，而輸出高準位之電流偵測訊號IS，使控制單元265輸出高準位之切換訊號S1與低準位之切換訊號S2，以導通開關SW1並截止開關SW2，使輸入電源VDD對電感器L充電一充電時間TC1，以產生充電能量。
當充電結束後，切換訊號S1即轉為低準位，而切換訊號S2轉為高準位，以截止開關SW1並導通開關SW2，並進入放電時間TDC1，此時電感器L之第一端耦接接地端GND、第二端轉而產生負電壓，其中當開關SW2導通的瞬間，輸出端會經由開關SW2與電感器L對接地端GND放電，電感器L上的電壓會迅速上升，並隨著對接地端GND的放電而逐漸下降，而輸出端之輸出電壓VOUT亦逐漸下降，且相同於第一實施例，當電感器L放電完畢，也就是輸出電流IO為零時，節點P之電壓準位會與輸出電壓VOUT的準位相同，此實施例為負0.5倍的輸入電源VDD。
當節點P之電壓準位與輸出電壓VOUT的準位相同時，電流偵測單元261偵測到輸出電流IO為0A，而使控制單元265再藉由切換訊號S1、S2導通開關SW1並截止開關SW2，輸入電源VDD再對電感器L充電一段充電時間TC2。當充電結束後，切換訊號S1再轉為低準位，而切換訊號S2轉為高準位，以截止開關SW1並導通開關SW2，並進入放電時間TDC2，電感器L再對接地端GND放電，而由於本實施例中設定預設電壓為負038倍的輸入電源VDD，因此當輸出電壓VOUT下降至低於負0.8倍的輸入電源VDD時，輸出電壓偵測單元263輸出高 準位之輸出電壓偵測訊號VOS，使控制單元265同時輸出低準位之切換訊號S1、S2，以同時截止開關SW1與SW2，而停止升壓電路26的充電及放電，進入停止時間T2。
且由於在停止時間T2時，升壓電路26並無充電或放電，若輸出端有電力消耗時，輸出電壓VOUT會逐漸上升，當輸出電壓VOUT高於預設電壓時，輸出電壓偵測單元263依據輸出電壓VOUT使輸出電壓偵測訊號VOS轉為低準位，所以切換訊號S1即轉為高準位，而切換訊號S2維持低準位，以導通開關SW1並截止開關SW2，輸入電源VDD重新開始對電感器L充電一段充電時間TC3後，切換訊號S1即轉為低準位，而切換訊號S2轉為高準位，並進入一段放電時間TDC3，使電感器L對接地端GND放電，直到輸出電壓VOUT再低於預設電壓時，輸出電壓偵測訊號VOS轉為高準位，以再截止開關SW1與SW2。
由上述可知，本實施例之升壓電路26原理相同於第一實施例，是以固定預設的充電時間TC1、TC2、TC3，使電感器L被充電相同的充電能量，並在每一段放電時間TDC1、TDC2、TDC3時將充電能量完全放電至接地端GND，使輸出電壓VOUT逐漸下降，且隨著輸出電壓VOUT的下降，每一段放電時間TDC1、TDC2、TDC3則越短，但本實施例藉由電感器L與開關SW1的此種連接方式，使輸出端的輸出電壓VOUT可為負值。
請參閱第13圖，其為本發明之第六實施例之自動調變工作週期之升壓電路之電路圖。本實施例為結合第二實施例與第五實施例，本實施例中，控制電路之電流偵測單元261是耦接於電感器L之第二端與節點P之間。
相同於第二實施例，本實施例利用在充電時間TC1、TC2或TC3時偵測流經電感器L之充電電流IC，以判斷電感器L是否充電完成，不同於第五實施例中之充電時間TC1、TC2、TC3為預設的。本實施例之波形圖相同於第12圖，當在時間T1或放電時間TDC1、TDC2、TDC3時，相同於第五實施例，開關SW1為截止而開關SW2為導通，因此電流偵測單元261即偵測輸出電流IO，以判斷電感器L之放電是否完成。而當在充電時間TC1、TC2或TC3時，由於開關SW1轉為導通而開關SW2轉為截止，因此電流偵測單元261轉為偵測充電電流IC，當充電電流IC高於預設值時，電流偵測單元261即輸出低準位之電流偵測訊號IS，以使控制單元265截止開關SW1而導通開關SW2，以結束充電時間TC1、TC2或TC3。
請參閱第14圖，其為本發明之第七實施例之自動調變工作週期之升壓電路之波形圖。本實施例之電路圖相同於第六實施例的第13圖，差異在於本實施例之放電時間TDC1、TDC2、TDC3為預設且固定的，並藉由電流偵測單元261在放電時間TDC1、TDC2或TDC3結束時偵測輸出電流IO的電流量，以得知前次在充電時間TC1、TC2或TC3時，電感器L所儲存的充電能量是否過多或過少，若充電能量過多或過少時，則調整電流偵測單元261之預設值，進而調整充電時間。此部分原理如第三實施例所述，本實施例之升壓電路26是以固定預設的放電時間TDC1、TDC2、TDC3使電感器L對輸出端放電，當放電時間TDC1、TDC2或TDC3結束時，藉由電流偵測單元261偵測輸出電流IO，若輸出電流IO大於門檻值即表示充電時間過長充電能量過多，而小於等於門檻值即表示充電時間過短充電能量過少，而調低電流偵測單元261之預設值，若無輸出電流IO即表示 充電時間過短充電能量過少，而調高電流偵測單元261之預設值，以調整電感器L之充電時間。
請一併參閱第15圖與第16圖，第15圖為本發明之第八實施例之自動調變工作週期之升壓電路之電路圖，第16圖為本發明之第八實施例之自動調變工作週期之升壓電路之波形圖。本實施例與第五實施例之差異在於，本實施例以電壓偵測單元262取代第五實施例的電流偵測單元261，其餘電路及原理則相同於第五實施例，所以不再贅述。
如第16圖所示，在時間T1後，當輸出電壓VOUT被放電至接地端GND之準位時，由於輸出端與接地端GND的電壓準位相同，因此兩端點間不會有電流流過，所以電壓偵測單元262偵測到節點P與輸出端之間無電位差，而輸出高準位之電壓偵測訊號VS，使控制單元265輸出高準位之切換訊號S1與低準位之切換訊號S2，以導通開關SW1並截止開關SW2，而進入充電時間TC1。且如第五實施例所述，在放電時間TDC1後，當電感器L上的充電能量對輸出端放電完畢時，節點P之電壓準位亦與輸出電壓VOUT相同，因此，電壓偵測單元262亦偵測到節點P與輸出端之間無電位差，而輸出高準位之電壓偵測訊號VS，其餘則以此類推。
綜上所述，本發明之自動調變工作週期之升壓電路，藉由控制電路偵測電感器的充電能量大小與輸出電壓，以得知電感器是否充電完成、是否放電完成或輸出電壓是否到達預設電壓，並依據偵測結果控制切換模組進行切換，以自動切換電感器進行充電、放電或停止充電及放電，進而自動調變升壓電路之工作週期。如此，可達到減少功率消耗及省電之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
本發明係實為一具有新穎性、進步性及可供產業利用者，應符合我國專利法所規定之專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈 鈞局早日賜准專利，至感為禱。
26‧‧‧升壓電路
261‧‧‧電流偵測單元
263‧‧‧輸出電壓偵測單元
265‧‧‧控制單元
GND‧‧‧接地端
IS‧‧‧電流偵測訊號
IO‧‧‧輸出電流
IL‧‧‧電流
L‧‧‧電感器
P‧‧‧節點
SW1‧‧‧開關
SW2‧‧‧開關
S1‧‧‧切換訊號
S2‧‧‧切換訊號
VOS‧‧‧輸出電壓偵測訊號
VDD‧‧‧輸入電源
VOUT‧‧‧輸出電壓

Claims (19)

  1. 一種自動調變工作週期之升壓電路，其包含：一電感器，具有一第一端與一第二端，該電感器之該第一端耦接一輸入端，以接收一輸入電源；一切換模組，耦接該電感器之該第二端、一接地端與該升壓電路之一輸出端之間，用以切換導通該電感器之該第二端與該接地端，使該輸入電源對該電感器充電產生一充電能量，或切換導通該電感器之該第二端與該輸出端，使該電感器之該充電能量對該輸出端放電而產生一輸出電壓；以及一控制電路，依據該充電能量的大小與該輸出電壓，而輸出至少一控制訊號，以控制該切換模組切換該電感器提供該輸入電源至該輸出端、該切換模組切換該電感器之該充電能量對該輸出端放電，或該切換模組切換使該輸入電源對該電感器充電。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之升壓電路，其中當該輸出電壓低於該輸入電源時，該控制電路控制該切換模組切換該電感器提供該輸入電源至該輸出端。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之升壓電路，其中該輸出電壓高於一預設電壓時，該切換模組依據該控制訊號截止該電感器之該第二端與該接地端之間的路徑以及該電感器之該第二端與該升壓電路之該輸出端之間的路徑。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之升壓電路，其中該切換模組包含：一第一開關，耦接該電感器之該第二端與該接地端之間，並依據 該控制訊號之一第一切換訊號而導通，使該電感器之該第二端電性連接該接地端；以及一第二開關，耦接該電感器之該第二端與該升壓電路之該輸出端之間，並依據該控制訊號之一第二切換訊號而導通，使該電感器之該第二端電性連接該升壓電路之該輸出端。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之升壓電路，其中該控制電路包含：一電流偵測單元，偵測該電感器之該第二端與該升壓電路之該輸出端間之一輸出電流，以得知該充電能量的大小，並依據該輸出電流產生一電流偵測訊號；一輸出電壓偵測單元，偵測該輸出電壓，並依據該輸出電壓產生一輸出電壓偵測訊號；以及一控制單元，依據該電流偵測訊號與該輸出電壓偵測訊號輸出該控制訊號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之升壓電路，其中該控制電路包含：一電流偵測單元，偵測該電感器之該第二端與該接地端間之一充電電流，當該充電電流高於一預設值時，該電流偵測單元產生一電流偵測訊號；一輸出電壓偵測單元，偵測該輸出電壓，並依據該輸出電壓產生一輸出電壓偵測訊號；以及一控制單元，依據該電流偵測訊號與該輸出電壓偵測訊號輸出該控制訊號。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之升壓電路，其中當該充電電流高於該預設值時，該電流偵測單元輸出該電流偵測訊號，使該控制單元導通該電感器之該第二端與該升壓電路之該輸出端之間的路徑，以結束一充電時間。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之升壓電路，其中當該電感器之該充電能量對該輸出端放電一放電時間時，該電流偵測單元偵測該電感器之該第二端與該升壓電路之該輸出端間之一輸出電流，若該輸出電流大於一門檻值，則該電流偵測單元調低該預設值，若該輸出電流小於或等於該門檻值，則該電流偵測單元調高該預設值。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之升壓電路，其中該控制電路包含：一電壓偵測單元，偵測該充電能量之電壓準位是否等於該輸出電壓，並依據該充電能量之電壓準位輸出一電壓偵測訊號；一輸出電壓偵測單元，偵測該輸出電壓，並依據該輸出電壓輸出一輸出電壓偵測訊號；以及一控制單元，依據該電壓偵測訊號與該輸出電壓偵測訊號輸出該控制訊號。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之升壓電路，其中該輸出電壓輸出至一顯示面板之一等效電容，以驅動該顯示面板。
  11. 一種自動調變工作週期之升壓電路，其包含：一電感器，具有一第一端與一第二端，該電感器之該第一端耦接一接地端；一切換模組，耦接該電感器之該第二端、一輸入端與該升壓電路之一輸出端之間，用以切換導通該電感器之該第二端與該輸入端，使該電感器接收一輸入電源以進行充電產生一充電能量，或切換導通該電感器之該第二端與該輸出端，使該電感器之該充電能量對該接地端放電，而於該輸出端產生一輸出電壓；以及一控制電路，依據該充電能量的大小與該輸出電壓，而輸出至少一控制訊號，以控制該切換模組切換該輸出端對該接地端放電、 該切換模組切換該電感器之該充電能量對該接地端放電，或該切換模組切換使該輸入電源對該電感器充電。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之升壓電路，其中當該輸出電壓高於該接地端之電壓準位時，該控制電路控制該切換模組切換該輸出端對該接地端放電。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之升壓電路，其中該輸出電壓低於一預設電壓時，該切換模組依據該控制訊號截止該電感器之該第二端與該輸入端之間的路徑以及該電感器之該第二端與該升壓電路之該輸出端之間的路徑。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之升壓電路，其中該切換模組包含：一第一開關，耦接該電感器之該第二端與該輸入端之間，並依據該控制訊號之一第一切換訊號而導通，使該電感器之該第二端電性連接該輸入端；以及一第二開關，耦接該電感器之該第二端與該升壓電路之該輸出端之間，並依據該控制訊號之一第二切換訊號而導通，使該電感器之該第二端電性連接該升壓電路之該輸出端。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之升壓電路，其中該控制電路包含：一電流偵測單元，偵測該電感器之該第二端與該升壓電路之該輸出端間之一輸出電流，以得知該充電能量的大小，並依據該輸出電流產生一電流偵測訊號；一輸出電壓偵測單元，偵測該輸出電壓，並依據該輸出電壓產生一輸出電壓偵測訊號；以及一控制單元，依據該電流偵測訊號與該輸出電壓偵測訊號輸出該控制訊號。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之升壓電路，其中該控制電路包含： 一電流偵測單元，偵測該輸入端與該電感器之該第二端間之一充電電流，當該充電電流高於一預設值時，該電流偵測單元產生一電流偵測訊號；一輸出電壓偵測單元，偵測該輸出電壓，並依據該輸出電壓產生一輸出電壓偵測訊號；以及一控制單元，依據該電流偵測訊號與該輸出電壓偵測訊號輸出該控制訊號。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之升壓電路，其中當該充電電流高於該預設值時，該電流偵測單元輸出該電流偵測訊號，使該控制單元導通該電感器之該第二端與該升壓電路之該輸出端之間的路徑，以結束一充電時間。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之升壓電路，其中當該電感器之該充電能量對該接地端放電一放電時間後，該電流偵測單元偵測該電感器之該第二端與該升壓電路之該輸出端間之一輸出電流，若該輸出電流大於一門檻值，則該電流偵測單元調低該預設值，若該輸出電流小於或等於該門檻值，則該電流偵測單元調高該預設值。
  19. 如申請專利範圍第11項所述之升壓電路，其中該控制電路包含：一電壓偵測單元，偵測該充電能量之電壓準位是否等於該輸出電壓，並依據該充電能量之電壓準位輸出一電壓偵測訊號；一輸出電壓偵測單元，偵測該輸出電壓，並依據該輸出電壓輸出一輸出電壓偵測訊號；以及一控制單元，依據該電壓偵測訊號與該輸出電壓偵測訊號輸出該控制訊號。
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