WO1990014625A1 - Power source circuit - Google Patents

Description

明 糊 電 源 回 路 技 術 分 野

本発明 は、 液晶表示装置 に用 い られ る電源回路の よ う に、 異な っ た電圧値の複数の 出力電圧を負荷に 出力す る 電源回路、 特に電源電圧の低下時にお け る 対策に関す る 発 明 の 背 景

例え ば従来の液晶表示回路の電源回路は、 電源電圧の 高低に関わ らず一定の 出力電圧を送出す る 定電圧回路 と 定電圧回路の 出力電圧を昇降圧 し て異な っ た電圧値の複 数の 出力電圧を送出す る昇降圧回路か ら構成 さ れ、 こ の 複数の 出力電圧を駆動電圧 と し て液晶表示パネ ルに供給 し て駆動 し てい

し か し、 従来の欣晶表不回路の電源回路では、 広い電 源電圧範囲にわた っ て低消費電力で液晶表示品質を保つ こ と がで き なか つ Ί乙

例え ば、 0 V , 1 V , 2 V , 3 V , 4 V の 5 値の電圧 を必要 と す る 液晶表示パネ ルを駆動す る場合につ いて考 え てみ る 。 定電圧回路で 2 V の液晶駆動電圧を発生 さ せ 昇降圧回路で こ の 2 V の液晶駆動電圧を基準 と し て I V

3 V , 4 V の液晶駆動電圧を発生さ せ る場合に お いて は 電源電圧が 2 V よ り 低 く な つ た と き は定電圧回路が 2 V の液晶駆動電圧を発生さ せ る こ と がで き な く な り 、 そ の 結果昇降圧回路 も上記の液晶駆動電圧を発生 さ せる こ と がで き な く な る 。 従 っ て 彼晶駆動電圧は電源電圧の低 下に応 じ て低 く な っ て し ま い、 液晶表示の コ ン ト ラ ス ト が劣化 し て し ま う と い う 問題点があ っ た。

ま た、 定電圧回路で I V の液晶駆動電圧を発生させ、 昇降圧回路で 2 V ， 3 V , 4 V の液晶駆動電圧を発生さ せ る よ う な場合に は、 電源電圧が 1 V に低下す る ま では 液晶パネ ルの表示品質は確保さ れる が、 コ ン デ ン サの充 放電に よ る電荷の損失が大き く 消費電流が大 き く な つ て し ま い、 電源を構成す る電池の寿命が短 く な る と い う 問 題点があ っ た。 発 明 の 開 示

本発明 は電源電圧の変動、 特に電源電圧の低下に対 し て適切に対応 し 、 かつ消費電流の増大を防 ぐ こ と を可能 に し た電源回路を提供する こ と を 目 的 とす る。

本発明に係 る電源回路は、 所定のモ ー ド制御信号に対 応 し た電圧を出力す る 定電圧回路 と 、 所定のモ ー ド制御 信号に基づい た割合で定電圧回路の 出力電圧を、 昇圧又 は降圧 し て異な つ た複数の 出力電圧を送出す る 昇降圧回 路 と を有する 。 そ して、 こ の定電圧回路及び Z又は昇降 圧回路の 出力は負荷、 例えば液晶表示パネ ルを駆動す る 液晶駆動回路に液晶駆動電圧 と して供耠さ れ る 。

こ こ で、 所定の モ ー ド制御信号を発生す る手段 と し て は、 電源電圧判定回路又は重負荷検出回路があ る。 電源 電圧判定回路 は電源電圧 と所定の基準電圧 と を比較 し て、 そ の比較結果 に対応 し たモ ー ド制御信号を出力す る。

例え ば、 電源電圧が基準電圧に比べて同 じ か或い は高 い と 判断 さ れた場合に は、 それに対応 し たモ ー ド制御信 号を定電圧回路及び昇降圧回路に送出す る 。 定電圧回路 はそ のモ ー ド制御信号に対応 し た高い電圧を出力 し 、 ま た昇降圧回路 は そ の高い 出力電圧を所定の割合で昇圧又 は降圧 し て複数の電圧を出力す る 。

ま た、 電源電圧が低い と 判断 さ れた場合に は定電圧回 路 はそ の と き のモ ー ド制御信号に対応 し た低い電圧を出 力 し、 ま た、 昇降圧回路は低い 出力電圧を上記の場合 と は異な つ た割合で昇圧又は降圧 し て複数の電圧を出力す る 。 そ し て、 こ の と き の定電圧回路及び昇降圧回路の全 体の 出力 は、 電源電圧が同 じ か或い は高い と判断 さ れた と き と 同一に な る 。

ま た、 重負荷検出回路は、 電源に接続 さ れてい る 負荷 は予め分 っ てい る ので、 重負荷に相当す る よ う な負荷が 駆動 さ れ る 場合 に はそれに対応 し たモ ー ド制御信号を出 力す る 。 つ ま り 、 重負荷が駆動 さ れ る 場合 と い う の はそ の消費電流は犬であ り 、 電源即ち電池の 内部抵抗に よ る 電圧降下が大 と な つ て電源電圧が低下す る の は必須であ る か ら 、 上述の場合の よ う に電源電圧が低下 し てか ら そ れを検出す る ので はな く 、 電源電圧が実際に低下す る前 に、 電源電圧が低下 し た場合 と 同様な処理をす る 。 従 っ て、 本発明 に おいては電源電圧が高い場合に は定 電圧回路の 出力を高 く し、 ま た、 電源電圧が低い場合又 は重負荷が駆動 される場合に は は定電圧回路の 出力を低 く し て昇降圧回路の昇降圧の割合を前記の場合と異な ら せ、 負荷に供給する電圧を同一にする よ う に し たので、 電源電圧の変動にかかわ らず負荷を安定 し て駆動 さ せ る こ と がで き る 。 そ して、 定電圧回路が低い電圧を出力す る の は、 電源電圧が基準電圧よ り 低い場合或い は重負荷 が駆動す る場合だけであ り 、 それ以外は高い電圧を出力 す る よ う に し てい る ので全体 と し て低消費電力で負荷を 駆動 さ せ る こ とがで き 、 電源 と し て電池を用 い た場合に は長寿命化が可能にな っ てい る 図面の簡単な説明

第 1 図 は本発明の一実施例 に係る電源回路を液晶表示 パネ ルの駆動用電源と し て用 い た例を示すプロ ッ ク 図で あ る 。

第 2 図は前記実施例の定電圧回路の回路図であ る。 第 3 図 は前記実施例の昇降圧回路の回路図であ る。 第 4 図 は第 3 図の昇降圧回路の動作説明図であ る。 発明を実施す る ための最良の形態 第 1 図 に示す液晶表示パネ ルの駆動用電源回路は 1 チ ッ プ半導体 5 0に内蔵さ れてお り 、 定電圧回路 1 は I V を 出力す る モ ー ド と 2 V を出力す る モ ー ドを備えてい る 。 昇降圧回路 2 は定電圧回路 1 の 出力 7 を昇降圧す る た め に電荷を充放電す る た めの コ ン デ ン サ 6 を外付け し てい る 。 昇降圧回路 2 は定電圧回路 1 の 出力 7 が 2 V の と き は定電圧回路 1 の 出力 7 を降圧 し て出力端子 8 に 1 V を 出力 し 、 定電圧回路 1 の 出力 7 を昇圧 し て出力端子 1 0 , 1 1に そ れぞれ 3 V 、 4 V を出力す る 。 こ の と き 出力端子 に は定電圧回路出力 7 と 同 じ電位の 2 V が出力 さ れ る

7 4o 、 「 I V 」 、 「 2 V」 、 「 3 V」 及び 「 4

V 」 は絶対値を示す も の であ り 、 例え ば正極を接地電位 と し た場合に は負の値を示す こ と に な る

ま た、 定電圧回路 1 の 出力 7 が 1 V の と き は、 昇降圧 回路 2 は定電圧回路 1 の 出力 7 を昇圧 し て出力端子 9 , 1 0 , 1 1に それぞれ 2 V , 3 V , 4 Vが出力 さ れ、 出力端 子 8 に は定電圧回路 1 の 出力 7 と 同 じ電位の 1 V が出力 さ れ る 。

電源電圧判定回路 3 は電源電圧が 2 V よ り 高い か低い かを判定す る 。 こ の電源電圧判定回路 3 は図示の よ う に 電源電圧を抵抗 R 1 と R 2 と で分圧 し、 そ の分圧電位 と 基準電圧発生回路 3 1の基準電圧 と を比較回路 3 2で比較 し て、 そ の比較結果を出力 し てい る。

重負荷検出回路 4 は例え ば外付ブザー の よ う な重負荷 回路が動作す る と き に そ の動作を検出す る。 こ こ で重負 荷回路につ い て説明す る。 C P U部 1 5は所定の負荷、 こ こ で は ブザー を鳴鐘 さ せ る と き に は ブザー制御 レ ジ ス タ 1 6の D 端子に " 1 " を書 き 込む。 こ の ブザー制御 レ ジ ス 夕 16の 出力 はア ン ドゲー ト 17を開 き 、 ア ン ドゲー ト 17力、 ら はブザー ク ロ ッ ク 信号 18が送出 さ れ る 。 こ の ブザー ク ロ ッ ク 信号 18は通常 2 kHz 〜 8 kHz の周波数であ り 、 ブ ザ一 ドラ イ バ 19及び ト ラ ン ジ ス タ 20を介 し て圧電ブザー 21を鳴鐘さ せ る 。 圧電ブザー 21に並列接続 さ れた昇圧コ ィ ル 22は電源電圧 （ V _DD - V e_S間電圧） が低い と 圧電プ ザ一 21の音圧が小 さ く な つ て し ま う ため に、 そ の イ ンダ ク タ ン ス の逆起電力を利用 し て圧電ブザー 21に印加 され る 電圧を上昇 さ せ、 圧電ブザー 21の音圧を大 き く す る。 こ の圧電ブザー 21の鳴鐘時に は類 mAの電流が流れ、 電池 が疲幣 し てい る と き な どの よ う に、 電池の 内部イ ン ピー ダ ン スが高い場合に は、 電池の 内部ィ ン ピー ダ ン ス によ る電圧降下によ り 電池の 出力電圧が下が っ て し ま う 。

従っ て、 ブザー の鳴鐘時の よ う に重負荷が駆動 さ れる と き に は、 C P U部 15か ら重負荷検出回路 4 を構成 して い る重負荷モ ー ド設定 レ ジ ス タ の D端子に " 1 " を書き 込み、 そ の 出力を " 1 " と して送出する 。 勿 、 ブザー の駆動を停止す る と き に は重負荷モ ー ド設定 レ ジ ス タ に " 0 " を書 き込んで、 通常のモ ー ド に戻す必要があ る。 液晶電源制御手段 5 はオ ア 回路か ら な り 、 電源電圧判 定回路 3 の 出力 と 重負荷検出回路 4 の出力 と のオア 理 を求めてモ ー ド制御信号を定電圧回路 1 及び昇降圧回路 2 に 出力す る 。

液晶電源制御手段 5 は、 例えば電源電圧判定回路 3 が 電源電圧が 2 V よ り 高い と判定 した場合、 定電圧回路 1 の 出力 を 2 V に し昇降圧回路 2 の動作 も [ I V降圧 · 3 V , 4 V昇圧 ] モ ー ドに し 、 電源電圧が 2 V よ り 低い と 判定 し た場合に は定電圧回路 1 の 出力を 1 V に切 り 替え る と と も に昇降圧回路 2 の動作を [ 2 V , 3 V , 4 V昇 圧 ] モ ー ド に切 り 替え さ せ る。

ま た、 液晶電源制御手段 5 は重負荷検出回路 4 よ り 出 力 さ れる モ ー ド制御信号に応 じ て通常動作時すな わ ち重 負荷時ではな い と き は定電圧回路 1 の 出力を 2 V に し昇 降圧回路 2 の動作 も [ I V降圧 · 3 V , 4 V昇圧 ] モ ー ドに し 、 重負荷動作時に は定電圧回路 1 の 出力を I V に 切 り 替え る と と も に昇降圧回路 2 の動作を [ 2 V , 3 V , 4 V昇圧 ] モ ー ド に切 り 替え る 。

液晶駆動回路 12は昇降圧回路 2 か ら の液晶駆動電圧 1 V， 2 V , 3 V , 4 Vを入力す る と 共に C P U部 15か ら の画像情報 25を入力 し 、 画像情報 25に基づいて適宜液晶 駆動電圧を.選択 し て液晶表示信号 13を液晶表示パネ ル 14 に 出力 し 、 液晶表示パネ ル 14は そ の液晶表示信号 13に基 づいて画像を表示す る。

第 2 図 は定電圧回路 1 の一例を示す回路図であ る。

接続点 103 に は P M O S — F E T 101 と 102 の し き い 値電圧の差が基準電圧 と し て出力 さ れ る 。 こ こ で、 P M 0 S - F E T 101 はデプ レ ッ シ ョ ン型 F E Tであ り 、 P M 0 S - F E T 102 はエ ン ハ ン ス メ ン ト 型 F E Tであ る 。

P O S - F E T 101 と 102 の し き い値電圧の差を ポ リ シ リ コ ン ゲ一 卜 の仕事関数差でつ く る 場合 に は安定 し て 約 I V を発生 さ せ る こ と が可能で あ る 。 な お、 接銃点 103 の基準電圧は V _DDに対する一定電圧 と して出力 さ れ る 。 5 つ の M O S — F E T 104 , 105 , 106 , 107 , 108 はオペア ン プの差動增幅回路であ り 、 差動バ ッ フ ァ 回路を構成 し てい る。

モ ー ド制御信号 H V L D 113 は定電圧回路 1 の 出力モ — ドを制御す る信号であ り 、 H V L Dが L O Wの と き は 基準電圧が帰還抵抗 109 と 110 に よ っ て増幅さ れ基準電 圧の 2倍の電圧が端子 112 よ り V L 2 と して出力 される， ま た、 H V L Dが H I G Hの と き は基準電圧 と 同 じ電位 の電圧が端子 111 よ り V L 1 と し て出力 される。

こ の よ う に基準電圧が V _DD (零電位） に対 して一 I V と設定 さ れた場合、 H V L Dが L O Wの と き V L 2 に一 2 V力《出力 され、 H V L Dが H I G Hの と き は V L 1 に ― 1 Vが出力 さ れる。

第 3 図 は昇降圧 回路 2 の 一例 を示す回路図で あ る 。

201 の f _A と 202 の f _B は ク ロ ッ ク 信号であ り 、 そ の タ イ ミ ン グチ ャ ー ト は第 4 図に示 し た通り であ る。 なお、 充放電の タ イ ミ ン グが重な る の を防 ぐ た めに、 ク ロ ッ ク 信号 f _A の立下が り と f _B の 立上 が り と の 間 に 時 間差 △ t を設 け て い る 。 レ ベ ル変換器 204 ， 205 , 206 , 207 , 208 ， 209 ， 210 およ び 211 は上述の ク ロ ッ ク 信 号を含む制御信号を よ り 高い振幅の信号に変換す る レべ ル変換回路であ る 。

こ の昇降圧回路 2 に お い て は、 ク ロ ッ ク 信号 f が H I G H、 ク ロ ッ ク 信号 f _B が L O Wの タ イ ミ ン グ A と f _A が L 0 W、 f _n が H I G Hの タ イ ミ ン グ B と で、 電 荷の ト ラ ン ス フ ァ · コ ン デ ン サ （第 3 図の 212 ， 213 , 214 ) と V _DDか ら V L 4 ま での電源端子と の接続状態を 変化 さ せ る こ と で昇降圧動作を実現 し てい る 。 H V L D が L 0 Wの と き は

V L 2 を 1 Z 2 降圧 し て V L 1 を、

V L 2 を 1.5 倍昇圧 し て V L 3 を、

V L 2 を 2倍昇圧 し て V L 4 を

それぞれ発生 し てい る。

ま た 、 H V L Dが H I G Hの と き は

V L 1 を 2倍昇圧 し て V L 2 を、

V L 1 を 3倍昇圧 し て V L 3 を、

V L 1 を 4倍昇圧 し て V L 4 を

そ れぞれ発生 し てい る 。

そ れぞれの モ 一 ドでの ト ラ ン ス フ ァ · コ ン デ ン サ の接 続状態につ いて は第 4 図 に示す と お り であ る 。

液晶電源制御手段 5 は直接電源電圧判定回路 3 の 出力 や重負荷制御回路 4 か ら の 出力を受けて液晶電源を制御 す る場合 も あれば、 マ イ ク ロ コ ン ピ ュ ー タ な どの よ う に ソ フ ト ウ エ ア で制御す る よ う に し て も よ い。

な お、 上述の実施例 に お いて は重負荷検出回路 4 と し て D型フ リ ッ プ フ ロ ッ プ回路を用 い た例を示 し たが、 他 の型式の フ リ ッ プフ ロ ッ プ回路で も よ い し 、 ま た、 ブザ 一回路の ブザー制御 レ ジ ス タ 16を構成 し てい る フ リ ッ プ フ ロ ッ プ回路をそ の ま ま 利用 し て も よ い 産業上の利用可能性

こ の発明 に係 る 電源回路は液晶表示装置用の電源回路 だけでな く 、 定電圧回路と昇降圧回路 と の組合せに よ り 多値電圧を出力す る 必要があ る も のであれば同様に適用 さ れ る。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . モ ー ド制御信号 に対応 し た電圧を出力す る 定電圧回 路 と 、

前記定電圧回路の 出力電圧を入力 し 、 前記モ ー ド制御 信号に基づい た割合で、 入力電圧を昇圧又は降圧 し て複 数の 出力電圧を送出す る昇降圧回路 と

¾有す る こ と を特徴 と す る電源回路。

2 . 電源電圧 と 所定の基準電圧 と を比較 し て、 そ の比較 結果に対応 し た モー ド制御信号を送出す る 電源電圧判定 回路を有する 請求の範囲第 1 項記載の電源回路。

3 . 外付け さ れた所定の負荷が駆動 さ れ る と き 、 そ の駆 動を検出 し 、 そ の検出結果に対応 し たモ 一 ド制御信号を 送出す る 重負荷検出回路を有す る 請求の範囲第 1 項記載 の電源回路。

4 . 外付け さ れた所定の負荷が駆動 さ れ る と き 、 そ の駆 動を検出 し 、 そ の検出結果に対応 し たモ ー ド制御信号を 送出す る重負荷検出回路を有す る 請求の範囲第 2 項記載 の電源回路。

5 . 電源電圧判定回路か ら のモ ー ド制御信号及び重負荷 検出回路か ら の モ ー ド制御信号のオ ア論理を求めて、 モ 一 ド制御信号 と し て定電圧回路及び昇降圧回路に 出力す る請求の範囲第 4 項記載の電源回路。

6 . 画像情報を出力す る C P U と 、 定電圧回路及び昇降 圧回路の 出力電圧を液晶駆動用電圧 と し て入力す る と共 に、 C P U か ら 画像情報を入力 し て、 外付 さ れた液晶表 示パネ ル に表示信号を送出する 液晶表示駆動回路 と を備 え、 液晶表示装置用 の電源回路 と し て用 いた請求の範囲 第 5 項記載の電源回路。

7 . 各部材を 1 チ ッ プの半導体装置で構成 し てな る請求 の範囲第 5 項記載の電源回路。

8 . 昇降圧回路の外付コ ン デ ン サ用 の端子を設けた請求 の範囲第 7 項記載の電源回路。