TWI544832B - 開關電源之控制電路、控制方法及使用其之發光裝置以及電子機器 - Google Patents

開關電源之控制電路、控制方法及使用其之發光裝置以及電子機器 Download PDF

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Description

開關電源之控制電路、控制方法及使用其之發光裝置以及電子機器
本發明係關於發光裝置。
近年來，作為液晶面板之背光源或照明機器，使用利用以LED(發光二極體)為首之發光元件之發光裝置。圖1係顯示比較技術之發光裝置之構成例之電路圖。發光裝置1003具備複數之LED串1006_1~1006_n、開關電源1004、及電流驅動電路1008。
各LED串1006包含串聯連接之複數之LED。開關電源1004將輸入電壓Vin升壓，對LED串1006_1~1006_n之一端供給驅動電壓Vout。
電流驅動電路1008具備設置於各LED串1006_1~1006_n之電流源CS1~CSn。各電流源CS對所對應之LED串1006供給對應於目標亮度之驅動電流ILED。
開關電源1004具備輸出電路1102與控制IC1100。輸出電路1102包含電感器L1、開關電晶體M1、整流二極體D1、輸出電容器C1。控制IC1100藉由控制開關電晶體M1之開、關負載比，而調節驅動電壓Vout。
[專利文獻1]日本特開2008-186668號公報
如此發光裝置1003中，有為調節LED串1006之亮度而PWM(Pulse Width Modulation，脈衝寬度調變)控制驅動電 流ILED之情形。具體言之，電流驅動電路1008之PWM控制器1009產生具有對應於亮度之負載比之脈衝信號PWM1~PWMn，開關控制各自對應之電流源CS1~CSn。亦將如此之控制稱作脈衝調光、脈衝控制。
開關電源1004之負載電流(輸出電流)Iout係LED電流之合計。若PWM驅動LED串1006，則負載電流Iout開關，因而輸出電壓Vout變動。輸出電壓Vout之變動係使LED串1006之亮度不穩定之主要原因，液晶面板之背光源或照明裝置中，由於成為閃爍之主要原因而不佳。
本發明係鑑於如此問題而完成者，其某態樣之例示性目的之一係提供一種PWM驅動時可使輸出電壓穩定化之控制電路。
本發明之某態樣係關於對間歇驅動之發光元件之一端供給驅動電壓之開關電源之控制電路。控制電路具備：抽樣保持電路，其抽樣發光元件之點亮期間對應於驅動電壓之檢測電壓，並在發光元件之熄滅期間加以保持；脈衝調變器，其於發光元件之熄滅期間，產生以使檢測電壓與從抽樣保持電路輸出之保持檢測電壓一致之方式予以調節負載比之脈衝信號；及驅動器，其基於脈衝信號而驅動開關電源之開關元件。
根據該態樣，即使在點亮狀態與熄滅狀態下使發光元件開關之情形中，亦可將開關電源之輸出電壓保持在適當之位準。
抽樣保持電路亦可包含：電容器，其在點亮期間固定一端之電位；緩衝器，其產生對應於檢測電壓之電壓；及開關，其設於電容器之另一端與緩衝器之輸出端子間，在發光元件點亮期間打開，熄滅期間關閉；且將電容器中產生之電壓作為保持檢測電壓輸出。
脈衝調變器亦可在發光元件之點亮期間，以使於發光端子之另一端所產生之電壓與特定之基準電壓一致之方式調節脈衝信號之負載比。
控制電路亦可包含：誤差放大器，其對第1輸入端子輸入發光元件之另一端之電壓，對第2輸入端子輸入檢測電壓，對第3輸入端子於點亮期間選擇性輸入基準電壓，於熄滅期間選擇性輸入保持檢測電壓，且於點亮期間輸出對應於發光元件之另一端之電壓與基準電壓之誤差之誤差信號，於熄滅期間輸出對應於檢測電壓與保持檢測電壓之誤差之誤差信號；脈衝寬度調變器，其在點亮期間，產生具有對應於誤差信號之負載比之脈衝信號；及脈衝頻率調變器，其在熄滅期間，產生具有對應於誤差信號之負載比之脈衝信號。
本發明之其他態樣係發光裝置。該發光裝置具備：發光元件；開關電源，其對發光元件之一端供給驅動電壓；及電流驅動電路，其與發光元件之另一端連接，供給對應於目標亮度之間歇性驅動電流。開關電源包含：包含開關元件之輸出電路；及驅動開關元件之上述任一態樣之控制電路。
本發明之進而其他態樣亦為發光裝置。該發光裝置具備：複數之發光元件；開關電源，其對複數之發光元件各自之一端供給獨立之驅動電壓；及電流驅動電路，其對複數之發光元件各自供給對應於目標亮度之間歇性驅動電流。開關電源包含：包含開關元件之輸出電路；及驅動開關元件之上述任一態樣之控制電路。輸出電路包含：被施加輸入電壓之輸入端子；複數之輸出端子，其用以輸出複數之發光元件各自之驅動電壓；電感器及開關元件，其依序串聯連接於輸入端子與固定電壓端子之間；複數之整流元件，其設於複數之各輸出端子，且各自之一端與對應之輸出端子連接，各自之另一端連接於電感器與開關元件之連接點上；及複數之輸出電容器，其設置於複數之各輸出端子，且設於各自對應之輸出端子與固定電壓端子之間。
根據該態樣，隨時間移動複數之發光元件之點亮期間之情形中，可防止複數之發光元件同時發光期間開關電源之輸出電壓大幅下降，可抑制亮度之變動。
本發明之進而其他態樣係電子機器。該電子機器具備液晶面板，及作為液晶面板之背光源而設之上述任一態樣之發光裝置。
另，將以上構成要素之任意組合或本發明之構成要素或表現在方法、裝置、系統等之間相互轉換者亦作為本發明之態樣有效。
根據本發明之某態樣，可抑制輸出電壓之變動。
以下，基於較佳實施形態一面參照附圖說明本發明。對各圖所示之同一或同等構成要素、構件、處理附加同一符號，適當省略重複說明。又，實施形態係不限定發明之例示，實施形態所描述之所有特徵或其組合未必係發明之本質性者。
本說明書中，所謂「構件A與構件B連接之狀態」，除構件A與構件B物理性直接連接之情形外，亦包含構件A與構件B經由不影響電性連接狀態之其他構件間接性連接之情形。
同樣，所謂「構件C設於構件A與構件B之間之狀態」，除構件A與構件C、或構件B與構件C直接連接之情形外，亦包含經由不影響電性連接狀態之其他構件間接性連接之情形。
圖2係顯示實施形態之具備開關電源之電子機器之構成之電路圖。
電子機器2係筆記型PC、數位相機、數位攝像機、手機終端、PDA(Personal Digital Assistant，個人數位助理)等電池驅動型機器，具備發光裝置3與LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示)面板5。發光裝置3作為LCD面板5之背光源而設置。
發光裝置3具備發光元件之LED串6_1~6_n、電流驅動電路8、及開關電源4。
各LED串6包含串聯連接之複數之LED。開關電源4係升 壓型DC/DC轉換器，將輸入於輸入端子P1之輸入電壓(例如電池電壓)Vin升壓，從輸出端子P2輸出輸出電壓(驅動電壓)Vout。複數之LED串6_1~6_n各自之一端(陽極)與輸出端子P2共通地連接。
開關電源4具備控制IC100及輸出電路102。輸出電路102包含電感器L1、整流二極體D1、開關電晶體M1、輸出電容器C1。輸出電路102之拓撲較普遍，因此省略說明。
控制IC100之開關端子P4與開關電晶體M1之閘極連接。控制IC100利用回饋調節開關電晶體M1之開、關之負載比，以獲得LED串6之點亮所必要之輸出電壓Vout。另，開關電晶體M1亦可內藏於控制IC100中。
電阻R1、R2藉由將輸出電壓Vout分壓，而產生對應於其之回饋電壓Vout'。回饋電壓Vout'輸入於回饋端子P3(OVP端子)。未圖示之過電壓保護(Over Voltage Protection)電路(未圖示)在回饋電壓Vout'超過閾值時，進行過電壓保護。
電流驅動電路8與複數之LED串6_1~6_n之另一端(陰極)連接。電流驅動電路8對各LED串6_1~6_n供給對應於目標亮度之間歇性驅動電流ILED1~ILEDn。具體言之，電流驅動電路8具備設置於各LED串6_1~6_n之複數之電流源CS1~CSn，與PWM控制器9。第i號電流源CSi與所對應之第i號LED串6_i之陰極連接。電流源CSi構成為根據從PWM控制器9輸出之控制信號PWMi，可切換於輸出驅動電流ILEDi之動作(有效)狀態與停止驅動電流ILEDi之停止狀態。PWM控制器9產生具有對應於目標亮度之負載比之控制信號 PWMi~PWMn，向電流源CS1~CSn輸出。控制信號PWMi生效(例如高位準)期間(點亮期間TON)，對應之電流源CSi變成動作狀態ΦON，LED串6_i點亮。控制信號PWMi取消(例如低位準)期間(熄滅期間TOFF)，對應之電流源CSi變成停止狀態ΦOFF，LED串6_i熄滅。藉由控制點亮期間TON與熄滅期間TOFF之時間比率，而可控制流動於LED串6_i之驅動電流ILED之實效值(時間平均值)並調節亮度。
控制IC100與電流驅動電路8如圖2所示積體化成各個晶片。該等可構成單一之封裝(模組)，亦可構成分開之封裝。或亦可將控制IC100與電流驅動電路8積體化成單一之晶片。
以上係發光裝置3全體之構成。接著說明控制IC100之構成。控制IC100具備設置於各LED串6_1~6_n之LED端子LED1~LEDn。各LED端子LEDi與所對應之LED串6_i之陰極端子連接。另，LED串無需為複數，亦可為1個。
控制IC100主要具備脈衝調變器19、驅動器28、抽樣保持電路30、電阻R3、R4。電阻R3、R4將輸入於回饋端子P3之輸出電壓Vout分壓，產生對應於其之檢測電壓Vs。
抽樣保持電路30抽樣LED串6之點亮期間TON對應於驅動電壓Vout之檢測電壓Vs，在LED串6之熄滅期間TOFF保持。抽樣保持電路30輸出所保持之檢測電壓(稱作保持檢測電壓)VsH。
圖2之抽樣保持電路30熄滅期間TOFF比點亮期間TON之檢測電壓Vs稍高，具體輸出高5%左右之保持檢測電壓VsH。
抽樣保持電路30具備緩衝器32、開關SW1、電容器C2。緩衝器32產生對應於檢測電壓Vs之電壓Vs'。緩衝器32包含運算放大器OA1、電晶體M2、電阻R5、R6、電晶體M3。電晶體M2、電阻R5、R6在電源端子與接地端子間依序串聯連接。對運算放大器OA1之非反轉輸入端子輸入檢測電壓Vs，其反轉輸入端子與緩衝器32之輸出端子即電晶體M2與電阻R5之連接點連接。緩衝器32輸出與檢測電壓Vs相等之電壓Vs'。
電晶體M3與電阻R6並聯而設。對電晶體M3之控制端子(閘極)輸入用以控制LED串6之點亮期間、熄滅期間之控制信號PWM，電晶體M3在點亮期間TON打開，在熄滅期間TOFF關閉。
電容器C2之一端連接於電阻R5與R6之連接點上。若點亮期間TON電晶體M3接通，則電容器C2之一端接地，其電位被固定。
開關SW1設於電容器C2之另一端與緩衝器32之輸出端子之間，與控制信號PWM同步控制打開、關閉。具體為開關SW1在點亮期間TON打開，在熄滅期間TOFF關閉。
若點亮期間TON開關SW1打開，電晶體M3打開，則對電容器C2之一端施加檢測電壓Vs'(=Vs)，另一端接地。其結果，電容器C2兩端間之電壓VC2與檢測電壓Vs'相等。接著若熄滅期間TOFF開關SW1關閉，電晶體M3關閉，則保持檢測電壓VsH以式(1)給與。
VsH=VC2+VR6…(1)
此處，VR6=Vs×R6/(R5+R6)成立，因此保持檢測電壓VsH以式(1a)給與。
VsH=Vs+Vs×R6/(R5+R6)=(1+R6/(R5+R6))×Vs…(1a)
藉由以滿足R6/R5+R6=0.05之方式規定電阻值，而可產生比檢測電壓Vs高5%之保持檢測電壓VsH。
脈衝調變器19在LED串6熄滅期間TOFF，以檢測電壓Vs與從抽樣保持電路30輸出之保持檢測電壓VsH一致之方式，產生調節負載比之脈衝調變信號SMOD。
脈衝調變器19在LED串6點亮期間TON，以產生於LED串6之陰極端子之電壓(LED端子電壓)VLED1~VLEDn中最低之一個與特定之基準電壓Vref一致之方式，調節脈衝信號SMOD之負載比。
脈衝調變器19具備誤差放大器22、脈衝寬度調變器20、脈衝頻率調變器27、開關SW4。
誤差放大器22具有複數之反轉輸入端子(-)與一個非反轉輸入端子(+)。對複數之反轉輸入端子(第1輸入端子)分別輸入LED端子電壓VLED1~VLEDn。對其他反轉輸入端子(第2輸入端子)輸入檢測電壓Vs。
對誤差放大器22之非反轉輸入端子(第3輸入端子)於點亮期間TON輸入基準電壓Vref，於熄滅期間TOFF選擇性輸入保持檢測電壓VsH。開關SW2接收基準電壓Vref與保持檢測電壓VsH，控制信號PWM在高位準(點亮期間TON)時選擇基準電壓Vref，在低位準(熄滅期間TOFF)時輸出保持檢測 電壓VsH。
誤差放大器22產生複數之反轉輸入端子之電壓中最低之一個，與對應於非反轉輸入端子之電壓之誤差之誤差信號Verr。在誤差放大器22之輸出端子與接地端子間，串聯設有相位補償用電阻R7及電容器C3。電阻R7及電容器C3外部連接於控制IC100之FB端子。
開關SW3接收固定電壓Vdd與檢測電壓Vs，點亮期間TON輸出前者，熄滅期間TOFF輸出後者。固定電壓Vdd於點亮期間TON比複數之LED端子電壓VLED1~VLEDn所獲得之電壓高地設定。例如固定電壓Vdd為電源電壓。
藉由如此規定固定電壓Vdd，而點亮期間TON基於LED端子電壓VLED1~VLEDn可回饋控制。即，誤差放大器22於點亮期間TON可輸出對應於LED端子電壓VLED中最低電壓與基準電壓Vref之誤差之誤差信號Verr，於熄滅期間TOFF可輸出對應於檢測電壓Vs與保持檢測電壓VsH之誤差之誤差信號Verr。
作為開關電源4之控制方式，係利用脈衝寬度調變(PWM)與脈衝頻率調變(PFM)。PWM負載應答性高，PFM輕負載狀態下之效率較高。因此脈衝調變器19在負載比較重之點亮期間TON利用脈衝寬度調變，在輕負載狀態之熄滅期間TOFF利用脈衝頻率調變，產生脈衝信號SMOD。藉此可使重負載時之負載應答性與輕負載時之效率兩立。
對開關SW4之輸入端子輸入誤差放大器22之輸出信號Verr。開關SW4於點亮期間TON對脈衝寬度調變器20側打 開，於熄滅期間TOFF對脈衝頻率調變器27側打開。
脈衝寬度調變器20於點亮期間TON生效，產生具有對應於誤差信號Verr之負載比之脈衝信號Spwm。例如脈衝寬度調變器20包含振盪器24及PWM比較器26。振盪器24產生三角波或鋸齒波之週期電壓Vosc。若開關SW4對脈衝寬度調變器20側打開，則FB端子上產生對應於LED端子電壓VLED與基準電壓Vref之誤差之回饋電壓VFB。PWM比較器26將回饋電壓VFB與週期電壓Vosc進行比較，產生具有對應於比較結果之位準之PWM信號Spwm。
脈衝頻率調變器27於熄滅期間TOFF生效。脈衝頻率調變器27只要利用眾所周知者即可。若開關SW4對脈衝頻率調變器27側打開，則誤差放大器22之輸出端子與電阻R7及電容器C3切斷。其結果，誤差放大器22以電壓比較器之方式動作，誤差信號Verr在檢測電壓Vs與保持檢測電壓VsH交叉之時序下具有邊緣。脈衝頻率調變器27以誤差信號Verr之邊緣為契機，於特定期間(最小打開期間)產生成高位準之PFM信號Spfm。最小打開期間，若開關電晶體M1打開，則輸出電壓Vout稍上升。其後，開關電晶體M1之關閉持續，輸出電壓Vout下降，檢測電壓Vs大約下降至保持檢測電壓VsH時，誤差信號Verr之邊緣再次產生，開關電晶體M1打開。PFM控制下重複該動作。
另，熄滅期間TOFF開關SW4對脈衝頻率調變器27側打開之狀態下，FB端子變成高阻抗，因此應留意保持產生於FB端子之回饋電壓VFB。藉此，從熄滅期間TOFF返回至點 亮期間TON時，可防止回饋電壓VFB變為不連續。
脈衝調變器19將點亮期間TON之PWM信號Spwm作為脈衝信號SMOD輸出，將熄滅期間TOFF之PFM信號Spfm作為脈衝信號SMOD輸出。驅動器28基於脈衝信號SMOD驅動開關電晶體M1。
以上係控制IC100之構成。
接著說明發光裝置3之動作。圖3係顯示圖2之發光裝置3之動作之波形圖。圖3從上依序顯示控制信號PWM、回饋電壓VFB(實線)、輸出電壓Vout(實線)、驅動電流ILED(實線)。本說明書中之波形圖或時序圖之縱軸及橫軸係為容易理解而適當放大、縮小者，又，所示之各波形亦為容易理解而簡化。
時刻t0之前，控制信號PWM係高位準，係點亮期間TON。該期間對各LED串6_1~6_n供給驅動電流ILED1~ILEDn。使各LED串6_1~6_n之電壓下降為Vf1~Vfn時，LED端子電壓VLED1~VLEDn分別以(Vout-Vf1)~(Vout-Vfn)給與。即，電壓下降Vf越大之通道，LED端子電壓VLED變得越低。
點亮期間TON，以複數之LED端子中最低電壓VLED與基準電壓Vref一致之方式保持輸出電壓Vout。又，此時藉由抽樣保持電路30而產生比點亮期間TON之檢測電壓Vs稍高之保持檢測電壓VsH。
時刻t0下控制信號PWM向低位準轉移，於熄滅期間TOFF切換。如此則驅動電流ILED變成零，各通道之LED串 6_1~6_n之電壓下降變成零，LED端子電壓VLED上升至輸出電壓Vout附近。
熄滅期間TOFF，以檢測電壓Vs與保持檢測電壓VsH相等之方式回饋控制輸出電壓Vout。即，熄滅期間TOFF之輸出電壓Vout(Vs)保持在比之前點亮期間TON之輸出電壓Vout(Vs)稍高之位準。
又，熄滅期間TOFF，FB端子與誤差放大器22切斷，因此回饋電壓VFB繼續維持在與點亮期間TON大致相同之電壓位準。
時刻t1下控制信號PWM向高位準轉移，在點亮期間TON切換。此時輸出電壓Vout保持在充分高之電壓，因此可立即向LED串6流動驅動電流ILED，短時間內發光。
若時刻t1下開關SW4與脈衝寬度調變器20側連接，則在含誤差放大器22及脈衝寬度調變器20之路徑中重新開始回饋控制。此時，FB端子之電壓VFB保持在上次點亮期間之電壓位準，因此短時間內亦可使輸出電壓Vout返回至原來之電壓位準。
以上係發光裝置3之動作。發光裝置3之優點藉由與比較技術之對比進而明確。圖4(a)、(b)係顯示比較技術之控制IC1100a、1100b之構成之電路圖。
於圖4(a)之控制IC1100a中，開關SW10a、SW10b在點亮期間TON打開，在熄滅期間TOFF關閉。因此在點亮期間TON以使LED端子電壓VLED1~VLEDn中最低電壓與基準電壓Vref一致之方式調節脈衝信號Spwm之負載比。若於熄滅期間 TOFF開關SW10a、10b關閉，則回饋路徑被截斷，開關電晶體M1之控制停止。其結果，輸出電壓Vout因自然放電而緩慢下降。
若於熄滅期間TOFF開關SW10a、10b關閉，則FB端子變成高阻抗，回饋電壓VFB保持一定。接著，若切換為點亮期間TON，則將所保持之回饋電壓VFB作為起始點，重新開始開關電晶體M1之負載比之控制，因自然放電而下降之輸出電壓Vout返回至原來之電壓位準。
如此，在圖4(a)之控制IC1100a中，於熄滅期間TOFF由於回饋控制停止，因此輸出電壓Vout因自然放電而下降。因此若熄滅時間TOFF變長，會有輸出電壓Vout明顯下降、於下一點亮期間TON使輸出電壓Vout返回至原來之位準較為費時，且LED串6之再點亮需要長時間之問題。
圖4(b)之控制IC1100b係在點亮期間TON，以使LED端子電壓VLED1~VLEDn中最低電壓與基準電壓Vref一致之方式調節脈衝信號Spwm之負載比，且在熄滅期間TOFF，以使對應於輸出電壓Vout之檢測電壓Vs與基準電壓Vref一致之方式調節脈衝信號Spwm之負載比。
於某熄滅期間TOFF，將輸出電壓Vout分壓之檢測電壓Vs以與基準電壓Vref一致之方式進行回饋。設此時之輸出電壓Vout之電壓位準為Vout1。
於下一點亮期間TON，若以使LED端子電壓VLED1與基準電壓Vref一致之方式進行回饋，則輸出電壓Vout之目標值Vout2變成 Vout2=Vref+Vf1。
此處，Vf1係於LED串6_1中流動驅動電流ILED1時之電壓下降。
即，若熄滅期間TOFF之輸出電壓Vout之位準Vout1與點亮期間TON之目標電壓Vout2背離，則輸出電壓Vout到達使LED串6點亮所必要之電壓位準之時間變長，有LED串6之再點亮需要長時間之問題。
如圖3之波形所示，根據圖2之發光裝置3，在點亮期間TON及熄滅期間TOFF，可將輸出電壓Vout保持在最佳之電壓位準，可抑制其變動。藉此，可獲得可縮短LED串6點亮所需要之時間之效果。
又，圖2之控制IC100產生比點亮期間TON之檢測電壓Vs稍高之保持檢測電壓VsH。因此，某點亮期間之電壓下降Vf比上次之點亮期間之電壓下降Vf大之情形中，換言之，驅動電流ILED切換成大位準之情形中，亦對LED串6供給充分高之輸出電壓Vout，因此可在短時間內發光。
另一方面，藉由產生比點亮期間TON之檢測電壓Vs稍高之保持檢測電壓VsH，而有產生以下問題之情形。若熄滅期間TOFF輸出電壓Vout保持比點亮時間TON高，則有轉移為下一點亮期間TON後，輸出電壓Vout立即下沖之虞。圖3顯示該情形。輸出電壓Vout之下沖產生驅動電流ILED之變動，因此亮度稍微變動。根據用途不同，該亮度之變動亦有不佳之情形。
此時，與圖2之電路相反，只要產生比點亮期間TON之檢 測電壓Vs稍低之保持檢測電壓VsH即可。相關領域技術人員可基於圖2設計可產生如此之保持檢測電壓VsH之抽樣保持電路30。顯示一例則只要省略電晶體M3，使電阻R6短路，且對運算放大器OA1之反轉輸入端子與電晶體M2之源極之間插入電阻R8即可。此時，保持檢測電壓VsH以VsH=Vs×R5(R5+R8)給與。
此時之波形於圖3中以一點鏈線表示。驅動電流ILED到達目標位準之時間稍微變長，但由於波動被抑制而可防止閃爍。另，此時與圖4(a)、(b)之構成相比，亦可短時間內使LED串6發光。
若產生與點亮期間TON之檢測電壓Vs相等之保持檢測電壓VsH，則可獲得實線與一點鏈線之中間特性。此情形時之緩衝器32亦可以所謂電壓跟隨器電路構成。
即，藉由使保持檢測電壓VsH之電壓位準最佳化，可獲得對發光裝置3之應用最佳之波形。
接著，說明用以抑制輸出電壓Vout之變動之其他技術。
圖2之發光裝置3中，有使各LED串6_1~6_n之點亮期間隨時間轉移之情形。此時同時發光之LED串6之個數隨時都在變化。此意指開關電源4之負載變動，因此成為輸出電壓Vout變動乃至於亮度變動之主要原因。
圖5係顯示變形例之開關電源4a之構成之電路圖。圖5之輸出電路102a具備設置於各複數之LED串6_1~6_n之輸出端子P21~P2n。複數之整流二極體D11~D1n各自之一端與所對應之輸出端子P21~P2n連接，各自之另一端與開關電晶 體M1與電感器L1之連接點共通地連接。複數之輸出電容器C11~C1n設於其各自所對應之輸出端子P21~P2n與固定電壓端子(接地端子)之間。
圖6(a)係顯示圖5之開關電源4a之動作之波形圖。圖6(a)顯示n=2之動作。圖6(b)中，合併顯示利用圖2之輸出電路102之情形之波形圖。使用圖2之輸出電路102之情形中，若回饋環路之應答速度較慢，則LED串6_1、6_2於同時點亮期間輸出電壓Vout會下降，隨之會有驅動電流ILED1、ILED2乃至於亮度下降之虞。
與此相對，利用圖5之開關電源4a，如圖6(a)所示，由於依各負載而獨立產生輸出電壓Vout，因此各輸出電壓Vout之變動量變小，亦可抑制驅動電流ILED1、ILED2之變動。
以上已針對本發明基於實施形態進行說明。該實施形態係為例示，該等之各構成要素或各處理步驟、該等之組合可存在各種變形例。以下針對如此變形例進行說明。
根據實施形態，說明熄滅期間TOFF控制IC100進行PFM控制之情形，但熄滅期間TOFF亦可進行PWM控制。
實施形態中說明使用電感器之非絕緣型開關電源，但本發明亦可應用於使用轉換器之絕緣型開關電源。
實施形態中，說明作為發光裝置3之應用之電子機器，但用途無特別限定，亦可利用於照明等。
又，本實施形態中，高位準、低位準之邏輯信號之設定係一例，可藉由以反相器等適當反轉而自由變更。
基於實施形態，使用具體語句說明本發明，但實施形態 僅表示本發明之原理、應用，認為在不脫離請求範圍所規定之本發明之思想之範圍內，可對實施形態改變較多之實施例或配置。
2‧‧‧電子機器
3‧‧‧發光裝置
4‧‧‧開關電源
5‧‧‧LCD面板
6‧‧‧LED串
8‧‧‧電流驅動電路
9‧‧‧PWM控制器
19‧‧‧脈衝調變器
20‧‧‧脈衝寬度調變器
22‧‧‧誤差放大器
24‧‧‧振盪器
26‧‧‧PWM比較器
27‧‧‧脈衝頻率調變器
28‧‧‧驅動器
30‧‧‧抽樣保持電路
32‧‧‧緩衝器
34、36、38‧‧‧開關
100‧‧‧控制IC
102‧‧‧輸出電路
C1‧‧‧輸出電容器
C2‧‧‧電容器
D1‧‧‧整流二極體
L1‧‧‧電感器
M1‧‧‧開關電晶體
M2、M3‧‧‧電晶體
圖1係顯示比較技術之發光裝置之構成例之電路圖。
圖2係顯示實施形態之具備開關電源之電子機器之構成之電路圖。
圖3係顯示圖2之發光裝置之動作之波形圖。
圖4(a)、(b)係顯示比較技術之控制IC之構成之電路圖。
圖5係顯示變形例之開關電源之構成之電路圖。
圖6(a)、(b)分別係顯示圖5之開關電源及圖2之開關電源之動作之波形圖。
2‧‧‧電子機器
3‧‧‧發光裝置
5‧‧‧LCD面板
6_1、6_n‧‧‧LED串
8‧‧‧電流驅動電路
9‧‧‧PWM控制器
19‧‧‧脈衝調變器
20‧‧‧脈衝寬度調變器
22‧‧‧誤差放大器
24‧‧‧振盪器
26‧‧‧PWM比較器
27‧‧‧脈衝頻率調變器
28‧‧‧驅動器
30‧‧‧抽樣保持電路
32‧‧‧緩衝器
100‧‧‧控制IC
102‧‧‧輸出電路
C1‧‧‧輸出電容器
C3‧‧‧電容器
CS1、CSn‧‧‧電流源
D1‧‧‧整流二極體
D1‧‧‧整流二極體
L1‧‧‧電感器
LED1、LEDn‧‧‧LED端子
M1‧‧‧開關電晶體
M2、M3‧‧‧電晶體
OA1‧‧‧運算放大器
P1‧‧‧輸入端子
P2‧‧‧輸出端子
P3‧‧‧回饋端子
P4‧‧‧開關端子
PWM‧‧‧脈寬調變
PWM1、PWMn‧‧‧脈衝信號
R1~R6‧‧‧電阻
R7‧‧‧相位補償用電阻
SMOD‧‧‧脈衝調變信號
Spfm‧‧‧PFM信號
Spwm‧‧‧脈衝信號
SW1~SW4‧‧‧開關
Verr‧‧‧誤差信號
VFB‧‧‧回饋電壓
Vin‧‧‧輸入電壓
VLED1、VLEDn‧‧‧LED端子電壓
Vout'‧‧‧回饋電壓
Vout‧‧‧驅動電壓
Vref‧‧‧基準電壓
VsH‧‧‧檢測電壓

Claims (8)

  1. 一種控制電路，其特徵在於：其係對間歇驅動之發光元件之一端供給驅動電壓之開關電源之控制電路，其具備：抽樣保持電路，其抽樣前述發光元件之點亮期間對應於前述驅動電壓之檢測電壓，並在前述發光元件之熄滅期間加以保持；脈衝調變器，其於前述發光元件之熄滅期間，產生以使前述檢測電壓與從前述抽樣保持電路輸出之保持檢測電壓一致之方式予以調節負載比之脈衝信號；及驅動器，其基於前述脈衝信號而驅動前述開關電源之開關元件；前述脈衝調變器在前述發光元件之點亮期間，以使於前述發光端子之另一端所產生之電壓與特定之基準電壓一致之方式調節前述脈衝信號之負載比；前述脈衝調變器包含：誤差放大器，其對第1輸入端子輸入前述發光元件之前述另一端之電壓，對第2輸入端子輸入前述檢測電壓，對第3輸入端子於前述點亮期間選擇性輸入前述基準電壓，於前述熄滅期間選擇性輸入前述保持檢測電壓，且於前述點亮期間輸出對應於前述發光元件之另一端之電壓與前述基準電壓之誤差的誤差信號，於前述熄滅期間輸出對應於前述檢測電壓與前述保持檢測電壓之誤差的誤差信號； 脈衝寬度調變器，其在前述點亮期間，產生具有對應於前述誤差信號之負載比之前述脈衝信號；及脈衝頻率調變器，其在熄滅期間，產生具有對應於誤差信號之負載比之脈衝信號。
  2. 如請求項1之控制電路，其中前述抽樣保持電路包含：電容器，其在點亮期間固定一端之電位；緩衝器，其產生對應於前述檢測電壓之電壓；及開關，其設於前述電容器之另一端與前述緩衝器之輸出端子之間，在前述發光元件點亮期間打開(on)，熄滅期間關閉(off)；且將前述電容器中產生之電壓作為前述保持檢測電壓輸出。
  3. 如請求項1之控制電路，其中前述脈衝調變器進而包含：回饋端子，其用以連接相位補償用電阻及電容器；及開關，其接收前述誤差信號，於點亮期間對前述回饋端子輸出前述誤差信號，於熄滅期間對前述脈衝頻率調變器輸出前述誤差信號；且前述脈衝寬度調變器根據前述回饋端子之電壓而產生前述脈衝信號。
  4. 一種發光裝置，其特徵在於具備：發光元件；開關電源，其對前述發光元件之一端供給驅動電壓；及電流驅動電路，其與前述發光元件之另一端連接，供給對應於目標亮度之間歇性驅動電流； 前述開關電源包含：包含開關元件之輸出電路；及驅動前述開關元件之如請求項1或2之控制電路。
  5. 一種發光裝置，其特徵在於具備：複數之發光元件；開關電源，其對前述複數之發光元件各自之一端供給獨立之驅動電壓；及電流驅動電路，其對前述複數之各發光元件供給對應於目標亮度之間歇性驅動電流；前述開關電源包含：包含開關元件之輸出電路；及驅動前述開關元件之控制電路；前述輸出電路包含：被施加輸入電壓之輸入端子；複數之輸出端子，其用以輸出前述複數之各發光元件之前述驅動電壓；電感器及開關元件，其依序串聯連接於前述輸入端子與固定電壓端子之間；複數之整流元件，其設於前述複數之各輸出端子，且各自之一端與對應之前述輸出端子連接，各自之另一端連接於前述電感器與前述開關元件之連接點；及複數之輸出電容器，其設於前述複數之各輸出端子，且設於各自對應之前述輸出端子與前述固定電壓端子之間； 前述控制電路包含：抽樣保持電路，其抽樣前述發光元件之點亮期間的對應於前述驅動電壓之檢測電壓，而在前述發光元件之熄滅期間之間加以保持；脈衝調變器，其於前述發光元件之熄滅期間，產生以使前述檢測電壓與從前述抽樣保持電路輸出之保持檢測電壓一致之方式予以調節負載比之脈衝信號；及驅動器，其基於前述脈衝信號而驅動前述開關電源之開關元件。
  6. 一種附有液晶面板之電子機器，其特徵在於具備：前述液晶面板；及作為前述液晶面板之背光源而設之如請求項4之發光裝置。
  7. 一種附有液晶面板之電子機器，其特徵在於具備：前述液晶面板；及作為前述液晶面板之背光源而設之如請求項5之發光裝置。
  8. 一種控制方法，其特徵在於，其係對間歇驅動之發光元件之一端供給驅動電壓之開關電源之控制方法，其具備：抽樣前述發光元件之點亮期間對應於前述驅動電壓之檢測電壓，並在前述發光元件之熄滅期間加以保持之步驟；(i)於前述發光元件之熄滅期間，以使前述檢測電壓與 所保持之檢測電壓一致之方式調節脈衝信號之負載比，並且(ii)於前述發光元件之點亮期間，以使於前述發光元件之另一端所產生之電壓與特定之基準電壓一致之方式調節前述脈衝信號之負載比的調變步驟；及基於前述脈衝信號，驅動前述開關電源之開關元件之步驟；前述調變步驟包含以下步驟：對誤差放大器之第1輸入端子輸入前述發光元件之前述另一端之電壓，對前述誤差放大器之第2輸入端子輸入前述檢測電壓，對前述誤差放大器之第3輸入端子於前述點亮期間選擇性輸入前述基準電壓，於前述熄滅期間選擇性輸入前述保持檢測電壓，藉此(i)於前述點亮期間，產生對應於前述發光元件之另一端之電壓與前述基準電壓之誤差的誤差信號，(ii)於前述熄滅期間，產生對應於前述檢測電壓與前述保持檢測電壓之誤差的誤差信號；在前述點亮期間，產生具有對應於前述誤差信號之負載比之前述脈衝信號；及在熄滅期間，產生具有對應於誤差信號之負載比之脈衝信號。
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