專利名稱：具備調(diào)整功能的電源裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具備使輸出電壓穩(wěn)定的調(diào)整功能的電源裝置。
背景技術：
在近年來的攜帶電話、PDA(Personal Digital Assistance；個人數(shù)字助理)等的小型信息終端中，例如用于液晶的背光的LED(Light Emitting Diode；發(fā)光二極管)等那樣，存在需要比電池的輸出電壓高的電壓的器件。例如，在這些小型信息終端中，大多使用Li離子電池，而其輸出電壓通常為3.5V左右，即使在滿充電時也就為4.2V左右，而LED作為其驅(qū)動電壓，需要4.5V左右的電壓。這樣，在需要比電池電壓高的電壓的情況下，通過使用了所謂的電荷泵型升壓電路的電源裝置而將電池電壓升壓，輸出在LED驅(qū)動上必要的電壓。
在具有這樣的升壓電路的電源裝置中，在起動時、負載極大變動的情況下，有時發(fā)生輸出電壓一時猛升到很大值的過沖(overshoot)。這種過沖，有對作為負載連接到電源裝置的LED等器件的可靠性產(chǎn)生影響的危險。
為了防止這樣的過沖，以往，已知在起動時，使輸出電壓緩慢上升的軟起動的方式(參見專利文獻1、2)。
特開2002-369501號公報(日本)[專利文獻2]特開2003-339156號公報可是，在具有這種升壓電路的電源裝置中，即使輸入電壓——電池電壓下降，為了獲得一定的輸出電壓，存在使該升壓電路的升壓率變化的裝置。在這樣的升壓電路中，不僅在起動時，而且在切換其升壓率時，瞬時地發(fā)生比設定輸出電壓大的過沖。例如，在升壓電路的輸入電壓為3V時，將升壓率從1倍切換為2倍的情況下，存在輸出電壓瞬時過沖到6V的危險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的課題的發(fā)明，其目的在于，提供一種電源裝置，具備防止對驅(qū)動器件的可靠性產(chǎn)生影響的過沖的功能，提高輸出電壓的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的一個方案涉及電源裝置，包括升壓電路，將輸入電壓以設定的升壓率進行升壓；調(diào)節(jié)器，通過反饋來調(diào)節(jié)升壓電路的輸入電壓，以使所述升壓電路的輸出電壓與設定電壓相等；電壓比較器，比較輸出電壓和規(guī)定的閾值電壓，在輸出電壓比閾值電壓高時輸出升壓停止信號；以及輔助電路，接受所述升壓停止信號，強制地降低升壓電路的輸入電壓。電壓比較器對過沖進行檢測，在輸出電壓超過閾值電壓時，將輔助電路導通。根據(jù)該方案，可以通過調(diào)節(jié)器將輸出調(diào)節(jié)為設定電壓，同時通過輔助電路，強制性地瞬時降低升壓電路的輸入電壓，防止輸出電壓過大地超過規(guī)定的閾值電壓那樣的過沖，然后在短時間內(nèi)收斂到設定電壓。
第1輔助電路也可以包括設置在升壓電路的輸入端子和接地之間，通過升壓停止信號而導通的第1開關元件。通過將開關元件導通，可以使設置于升壓電路的輸入側(cè)的電容器中積蓄的電荷被放電，并使升壓電路的輸入電壓強制性地降低。
電源裝置還可以包括接受升壓停止信號，停止升壓電路的升壓動作的部件。這種情況下，通過將升壓動作停止來防止輸出電壓大于等于閾值電壓，在此期間通過第1輔助電路強制性地降低升壓電路的輸入電壓。其結(jié)果，再次開始升壓時，可以降低輸出電壓，并可以在短時間內(nèi)使輸出電壓接近設定電壓。
電源裝置還可以包括接受升壓停止信號，強制性地降低升壓電路的輸出電壓的第2輔助電路。在超過閾值電壓的過沖時，在連接到升壓電路的輸出的負載電路以外，將通過其他途徑泄放電流的輔助電路導通，可以使過沖造成的急劇的輸出電壓的上升平穩(wěn)地進行。
電源裝置還可以包括接受升壓停止信號，限制從調(diào)節(jié)器對升壓電路的電流供給的限流電路。通過停止作為使升壓電路的輸入電壓上升的原因的來自調(diào)節(jié)器的電流供給，對輸入電壓的下降進行輔助，可以防止過沖。
本發(fā)明的另一方案也涉及電源裝置。該電源裝置包括升壓電路，將輸入電壓以設定的升壓率進行升壓；調(diào)節(jié)器，通過反饋來調(diào)節(jié)升壓電路的輸入電壓，以使升壓電路的輸出電壓與設定電壓相等；電壓比較器，比較輸出電壓和規(guī)定的閾值電壓，在輸出電壓比閾值電壓高時輸出升壓停止信號；以及接受升壓停止信號，停止升壓電路的升壓動作的部件。根據(jù)該方案，在發(fā)生了超過閾值電壓的過沖時，停止升壓電路的升壓動作本身，即使升壓電路的輸入電壓沒有下降，也可以防止輸出電壓大于等于規(guī)定的閾值電壓。
本發(fā)明的另一方案也涉及電源裝置。該電源裝置包括升壓電路，將輸入電壓以設定的升壓率進行升壓；調(diào)節(jié)器，通過反饋來調(diào)節(jié)所述升壓電路的輸入電壓，以使所述升壓電路的輸出電壓與設定電壓相等；電壓比較器，比較輸出電壓和規(guī)定的閾值電壓，在輸出電壓比閾值電壓高時輸出升壓停止信號；以及第2輔助電路，接受所述升壓停止信號，強制性地降低升壓電路的輸出電壓。第2輔助電路設置在升壓電路的輸出端子和接地間，也可以包括通過升壓停止信號而導通的第2開關元件。
根據(jù)該方案，在產(chǎn)生了超過閾值電壓的過沖時，除了連接到升壓電路的輸出上的負載電路以外，將其他路徑釋放電流的第2輔助電路導通，可以使過沖造成的急劇的輸出電壓的上升變得平緩。
本發(fā)明的另一方案也涉及電源裝置。該電源裝置包括升壓電路，將輸入電壓以設定的升壓率進行升壓；調(diào)節(jié)器，通過反饋來調(diào)節(jié)升壓電路的輸入電壓，以使升壓電路的輸出電壓與設定電壓相等；電壓比較器，比較輸出電壓和規(guī)定的閾值電壓，在輸出電壓比所述閾值電壓高時輸出升壓停止信號；以及限流電路，接受所述升壓停止信號，限制從調(diào)節(jié)器對升壓電路的電流供給。根據(jù)該方案，通過停止作為使升壓電路的輸入電壓上升的原因的來自調(diào)節(jié)器的電流供給，對輸入電壓的下降進行輔助，從而可以防止過沖。
調(diào)節(jié)器可包括對升壓電路的輸出電壓和設定電壓的誤差進行放大的誤差放大器；以及通過誤差放大器的輸出來控制其導通程度的晶體管，限流電路包括被設置在晶體管的控制端子和固定電壓間的開關元件。通過由開關元件強制性地改變晶體管的控制端子的電壓，可以將晶體管截止，可以將電流供給斷路。
本發(fā)明的另一方案也涉及電源裝置。該電源裝置包括升壓電路，將輸入電壓以設定的升壓率進行升壓；調(diào)節(jié)器，通過反饋來調(diào)節(jié)升壓電路的輸入電壓，以使升壓電路的輸出電壓與設定電壓相等；以及輔助電路，以比基于調(diào)節(jié)器的輸入電壓的調(diào)節(jié)快速的響應速度對輸入電壓進行調(diào)整。通常，調(diào)節(jié)器的響應速度不能達到可以對起動時和升壓率切換時的輸出電壓的電壓波形進行跟蹤程度的速度。因此，不像調(diào)節(jié)器那樣不具有以目標值來調(diào)整輸出電壓的能力，設置可對升壓電路的輸入電壓高速地控制的輔助電路，使這種輔助電路例如以某一閾值為邊界進行導通、截止。根據(jù)該方案，可以防止超過閾值電壓的過沖，并且與單獨使用調(diào)節(jié)器時的收斂時間相比，可以在短時間內(nèi)使輸出電壓穩(wěn)定為設定電壓。
本發(fā)明的另一方案涉及電子裝置。該電子裝置包括發(fā)光元件；以及將驅(qū)動電壓供給所述發(fā)光元件的上述的電源裝置。根據(jù)該方案，可防止對發(fā)光元件施加高電壓。
應該指出，上述結(jié)構部分的任意組合或重新配置等都是有效的，并包含在本發(fā)明實施方式中。
此外，本發(fā)明的這種概括說明不必論述所有特征，因而本發(fā)明也可以是這些描述特征的子組合。


圖1是表示本發(fā)明實施方式的電源裝置的電路圖。
圖2是表示本發(fā)明實施方式的電源裝置中使用的、可切換升壓率的升壓電路結(jié)構的方框圖。
圖3是用于說明升壓率切換時發(fā)生過沖的、表示電池電壓、輸出電壓、輸入電壓的時間波形的圖。
圖4是表示本發(fā)明實施方式的電源裝置的升壓率切換時的電池電壓、輸出電壓、輸入電壓的時間波形的圖。
圖5是表示裝載了圖1的電源裝置的電子裝置的結(jié)構的方框圖。
具體實施例方式
下面根據(jù)舉例說明本發(fā)明而不限定本發(fā)明范圍的優(yōu)選實施方式來論述本發(fā)明。對于本發(fā)明而言，實施方式中描述的所有特征和其組合不是必需的。
圖1是表示本發(fā)明實施方式的電源裝置的電路圖。該電源裝置例如裝載在攜帶電話終端或PDA等的電子裝置上，對從電池輸出的電壓進行升壓，生成驅(qū)動電壓，用于驅(qū)動用作LCD的背光的LED。
圖5是表示裝載了圖1的電源裝置的電子裝置200的結(jié)構的方框圖。電子裝置200包括電源裝置100、電池202、LED204、恒流電路206、控制部208。
電池202輸出電池電壓Vbat。電源裝置100將電池電壓Vbat升壓，并將驅(qū)動電壓Vout輸出到LED204的陽極。恒流電路206設置在LED204的陰極和接地之間，生成流過LED204的恒定電流，并使LED204以期望的亮度發(fā)光。LED204、恒流電路206相當于圖1的負載電路18?？刂撇?08是對電子裝置206整體進行綜合控制的塊。恒流電路206根據(jù)由控制部208指示的電流值而生成恒定電流，控制LED204的亮度。
返回到圖1。本實施方式的電源裝置100除了電荷泵方式等的升壓電路10、以及對其輸出電壓進行反饋來調(diào)節(jié)輸入電壓的調(diào)節(jié)器20以外，還包括對輸出電壓的過沖進行檢測的電壓比較器16、以及用于對檢測出的過沖進行直接抑制的輔助電路——第1～第3開關SW1～SW3。本實施方式的電源裝置100除了輸入輸出電容器C1、C2和負載電路18以外，至少作為半導體電路進行一體集成化。當然，根據(jù)使用的半導體制造工藝和電容值，輸入輸出電容器C1、C2等也可以進行一體集成化。
升壓電路10輸出對輸入電壓Vin乘以規(guī)定的升壓率所得的電壓，而該輸出電壓Vout可原封不動地成為電源裝置100的輸出。假設該升壓電路10為切換幾個升壓率進行動作的升壓電路，以便即使電池電壓Vbat下降，也可將規(guī)定的設定電壓Vset連續(xù)輸出。此外，升壓電路10包括啟動端子EN，可根據(jù)來自外部的信號而使升壓動作停止。這種啟動端子對于低態(tài)有效(activelow)、即對于高或低的二值輸入，在輸入低電平的期間進行升壓動作，而在輸入高電平時停止升壓動作。這在例如使用電荷泵電路作為升壓電路的情況下，可通過停止內(nèi)部的振蕩器的振蕩等方式來實現(xiàn)。而且，升壓電路10的輸入輸出端子分別由用于平滑的輸入電容器C1和輸出電容器C2接地。
升壓電路10只要是可切換多個升壓率進行動作的升壓電路就可以，與其升壓率無關，但在本實施方式中，為了簡化說明，假設為切換1倍或2倍的兩個升壓率進行動作的升壓電路。例如，如圖2所示，這樣的升壓電路10包括具有2倍的升壓率的電荷泵電路30；控制電路32；旁路開關SW4。在升壓電路10的啟動端子EN上輸入來自電壓比較器16的升壓停止信號DIS，并原封不動地輸入到控制電路32。從控制電路32輸出用于控制旁路開關SW4的導通/截止的第1控制信號S1、對電荷泵電路30的升壓率、升壓停止進行控制的第2控制信號S2，分別輸入到旁路開關SW4和電荷泵電路30。
該升壓電路10的內(nèi)部由控制電路32如下控制?？刂齐娐?2根據(jù)升壓停止信號DIS是低電平還是高電平而對電荷泵電路30的升壓動作的停止進行控制。此外，按輸出電壓Vout和設定電壓Vset的關系來決定升壓率，對電荷泵電路30的切換(switching)進行控制。即，如果輸出電壓Vout與設定電壓Vset相等，則升壓率為1倍，而在輸出電壓Vout下降到比設定電壓Vset低的規(guī)定的電壓的情況下，升壓率為2倍。
升壓電路10的控制狀態(tài)根據(jù)輸出電壓Vout和輸入到啟動端子EN的升壓停止信號DIS而分為以下三個。
第1狀態(tài)，是升壓停止信號DIS從外部以高電平輸入的情況，此時，控制電路32通過第1控制信號S1使旁路開關SW4截止而將輸入輸出端子間斷路，同時通過第2控制信號使電荷泵電路30的升壓動作停止。其結(jié)果，升壓電路10成為輸出電壓Vout不依賴于輸入電壓Vin的截止狀態(tài)。
第2狀態(tài)，是來自外部的升壓停止信號DIS以低電平輸入，控制電路32指定了1倍升壓率的情況，此時，通過第1控制信號S1使旁路開關SW4導通，同時通過第2控制信號S2使電荷泵電路30的升壓動作停止。其結(jié)果，由于電荷泵電路30的輸入輸出電壓端子被短路，所以Vin＝Vout成立，即獲得1倍升壓率。
第3狀態(tài)，是來自外部的升壓停止信號DIS以低電平輸入，控制電路32指定了2倍升壓率的情況。此時，通過第1控制信號S1使旁路開關SW4截止，同時通過第2控制信號S2使電荷泵電路30進行通常的升壓動作，可以獲得2倍升壓率。
這樣，升壓電路10根據(jù)輸出電壓Vout和升壓停止信號DIS的狀態(tài)而形成動作模式不同的結(jié)構。
返回到圖1。升壓電路10的輸出電壓Vout供給到負載電路18，同時通過反饋被輸入到使輸出電壓Vout穩(wěn)定的調(diào)節(jié)器20。調(diào)節(jié)器20具有反饋電阻R1、R2、運算放大器12和P型MOSFET14(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor)。在運算放大器12的反轉(zhuǎn)輸入端子上輸入基準電壓Vref，在非反轉(zhuǎn)輸入端子上輸入將輸出電壓Vout通過反饋電阻R1和R2以R1/(R1+R2)進行電阻分割所得的電壓。該運算放大器12的輸出連接到MOSFET14的控制端子——柵極端子。在該MOSFET14的源極端子上連接電池電壓Vbat，漏極端子作為調(diào)節(jié)器20的輸出，連接到升壓電路10的輸入端子。
設定電壓Vset用基準電壓Vref以Vset＝(R1+R2)/R1×Vref被提供，為了使該設定電壓Vset和輸出電壓Vout的誤差最小，通過反饋來調(diào)整MOSFET14的漏極電壓、即升壓電路10的輸入電壓Vin。
電壓比較器16設置用于過沖檢測，在電壓比較器16的負側(cè)輸入端子上，輸入閾值電壓Vth。另一方面，在正側(cè)輸入端子上輸入升壓電路10的輸出電壓Vout。這里，這樣確定閾值電壓Vth比設定電壓Vset高，并且比對負載電路18中使用的器件的可靠性產(chǎn)生影響的某一電壓值低。
該電壓比較器16在輸出電壓Vout比閾值電壓Vth高時，即檢測出過度的過沖時，使其輸出——升壓停止信號DIS為高電平。當然，電壓比較器16的正側(cè)輸入端子不必是輸出電壓Vout本身，也可以通過電阻分割以一定比率下降后輸入，在負側(cè)輸入上輸入以相同比率下降了閾值電壓Vth的電壓值來進行比較。
由該電壓比較器16輸出的升壓停止信號DIS輸入到升壓電路10的啟動端子EN和第1～第3開關SW1～SW3。第1開關SW1設置在升壓電路10的輸入電壓Vin和接地電位間，在導通狀態(tài)中，將輸入電容器C1中積蓄的電荷進行放電，即具有作為使輸入電壓強制地降低的輔助電路的作用。第2開關設置在升壓電路10的輸出電壓Vout和接地電位間，在導通狀態(tài)中將輸出電容器C2中積蓄的電荷進行放電，即具有作為使升壓電路10的輸出電壓Vout強制地降低的輔助電路的作用。第3開關設置在用于調(diào)節(jié)器20的MOSFET14的柵極-源極間，導通時將柵極-源極間電位短路，具有對升壓電路10的輸入電流進行斷路的作用。例如，這些開關可以用MOSFET來構成，通過在柵極端子上輸入升壓停止信號DIS而對柵極源極間電壓進行控制，通過其導通/截止，可以用作為改變漏極-源極間的電阻值的開關。
以下，對于這樣構成的電源裝置100的動作，說明在某一時刻切換升壓電路10的升壓率的情況。如上述那樣，升壓電路10通過在其內(nèi)部具有的控制電路32，將升壓率自動地切換為與輸出電壓Vout對應的合適值。
為了進一步理解本實施方式的防止過沖功能的動作，首先用圖3來說明不使電壓比較器16動作，即未進行過沖檢測的情況下的動作。
在時刻T0～T1，電池電壓Vbat比輸出的設定電壓Vset高，所以可以將輸出電壓Vout以1倍的升壓率穩(wěn)定為設定電壓Vset。電池電壓Vbat因長時間的使用而下降時，伴隨該下降，升壓電路10的輸入電壓Vin也下降。因此，在升壓電路10的升壓率一定的情況下，其輸出電壓Vout也隨著電池的電壓下降而降低，不能維持設定電壓Vset的輸出。這種狀態(tài)相當于圖3中的時刻T1～T2的期間。
因此，在輸出電壓Vout低于規(guī)定的值的時刻T2，控制電路32將升壓電路10的升壓率從1倍切換到2倍，以使輸出電壓Vout與設定電壓Vset相等。在切換的瞬間，升壓電路10因要輸出2倍輸入電壓Vin的電壓，所以輸出電壓Vout產(chǎn)生瞬間地增大的過沖。然后，輸入電壓Vin通過調(diào)節(jié)器20的反饋而緩慢地下降，輸出電壓Vout平緩地收斂到設定電壓Vset。這樣，只通過調(diào)節(jié)器20的反饋不能防止升壓率切換時的過沖，達到穩(wěn)定狀態(tài)的時間也變長。
下面，對于本發(fā)明實施方式的電源裝置100，用圖4說明使檢測過沖的電壓比較器16動作的情況下的動作。從時刻T0至T2，與上述未進行過沖檢測的情況相同。在該期間，由于輸出電壓Vout比閾值電壓Vth低，所以電壓比較器16輸出低電平作為升壓停止信號DIS，將所有的開關SW1～SW3截止。
在時刻T2，將升壓率從1倍切換為2倍時，升壓電路10進行要輸出切換的瞬間的輸入電壓Vin的2倍電壓的動作，輸出電壓Vout開始上升。在時刻T3，在輸出電壓Vout上升至閾值電壓Vth時，電壓比較器16對其進行檢測，將電壓比較器16的輸出——升壓停止信號DIS切換為高電平。在該升壓停止信號DIS變?yōu)楦唠娖綍r，升壓電路10的升壓動作被停止，同時第1～第3開關SW1～SW3導通。
如果升壓電路10的升壓動作在時刻T3停止，則輸出電壓Vout在過沖至某一電壓后，與輸入電壓Vin無關，通過輸出電容器C2中積蓄的電荷的放電而緩慢地下降。輸出電容器C2的放電路徑通常時為負載電路18，而通過升壓停止信號DIS使第2開關SW2導通，也可經(jīng)由第2開關SW2進行放電。其結(jié)果，與只通過負載電路18進行放電的情況相比，可以迅速地降低輸出電壓Vout。
另一方面，著眼于該時刻T3～T4之間的升壓電路10的輸入電壓Vin時，進行如下的動作。升壓電路10的升壓動作停止時，從調(diào)節(jié)器20供給、積蓄在輸入電容器C1中的電荷失去放電路徑，所以即使調(diào)節(jié)器20在要降低升壓電路10的輸入電壓Vin時施加反饋，輸入電壓Vin也不下降。因此，通過第1開關SW1在時刻T3導通，從而從升壓電路10的輸入端子對接地電位重新設置了放電路徑。輸入電容器C1中積蓄的電荷通過該放電路徑而放電，升壓電路10的輸入電壓Vin被強制地降低。此外，第3開關SW3導通時，調(diào)節(jié)器20的MOSFET14的柵極源極間電位被短路，所以MOSFET14截止，停止對升壓電路10的電流供給。由于只是停止對輸入電容器C1的充電，所以可以間接地有助于升壓電路10的輸入電壓Vin的下降。此外，在該期間從調(diào)節(jié)器20供給的電流最終都經(jīng)由第1開關SW1被放電而無用，所以期望將從該調(diào)節(jié)器20供給的電流斷路。這樣，第1開關SW1和第3開關SW3一起承擔使輸入電壓Vin下降的輔助電路的作用。該輔助電路利用經(jīng)由開關的放電，所以與采用運算放大器12構成反饋環(huán)的調(diào)節(jié)器20進行輸入電壓Vin的調(diào)整相比，可以高速地改變電壓。
再次關注于升壓電路10的輸出端子側(cè)時，升壓停止信號DIS為高電平時的一連串的動作期間，由于升壓電路10的升壓動作本身停止，所以輸出電壓Vout因經(jīng)由負載電路18和第3開關SW3的放電而下降。然后，電壓比較器16在輸出電壓Vout下降至閾值電壓Vth的時刻T4，將升壓停止信號DIS降低為低電平。
在時刻T4，通過第1開關SW1和第3開關SW3的兩個輔助電路，輸入電壓Vin充分地下降。這里，預先設計使輸入電壓Vin下降的第1開關SW1產(chǎn)生的放電速度，以在輸出電壓Vout一度超過閾值電壓Vth至再次比閾值電壓小的時間，即時刻T3～T4的期間，輸入電壓Vin下降到輸出設定電壓Vset的1/2倍。
在時刻T4，輸出停止信號DIS為低電平時，第1～第3開關SW1～SW3再次截止，升壓電路10的升壓動作再次開始。在升壓動作再次開始時，升壓電路10將輸入電壓Vin的2倍升壓率的電壓輸出。因此，此時，如果升壓電路10的輸入電壓Vin下降至設定電壓Vset的1/2倍，則輸出與設定電壓Vset接近的值作為升壓電路10的輸出電壓。然后，超過閾值電壓Vth的過沖不再發(fā)生，升壓停止信號DIS不為高電平，所以通過調(diào)節(jié)器20來調(diào)整升壓電路10的輸入電壓Vin，將輸出電壓Vout收斂于設定電壓Vset。
這樣，在本實施方式的電源裝置中，通過對超過了規(guī)定的閾值電壓Vth這樣的過沖進行檢測，停止升壓電路10的升壓動作，使輸出電壓Vout強制地下降，同時在該期間，輸入電壓Vin也急速地下降。過沖的原因在于，調(diào)節(jié)器20的響應速度不能跟隨輸出電壓Vout的急劇變化，而新設置的強制降低輸入電壓Vin的輔助電路、強制降低輸出電壓Vout的輔助電路的其中任何一個與調(diào)節(jié)器20相比，都可以高速地改變輸入電壓Vin或輸出電壓Vout。其結(jié)果，防止對作為負載電路18連接的器件的可靠性產(chǎn)生影響那樣大的過沖，并且可以在短時間內(nèi)收斂于規(guī)定的設定電壓Vset。
本發(fā)明的效果，對于普通的升壓電路的起動時、或負載切換的瞬間產(chǎn)生的過沖，通過同樣的處理，可獲得同樣的效果。有關防止發(fā)生上升時產(chǎn)生的過沖，同時使用普通的基于軟起動的方式也是有效的。
本領域技術人員應該理解，這些實施方式是例示，在各構成部件和各處理流程的組合中有各種變形例，而這樣形成的變形例也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
例如，在本實施方式中，對于切換1倍和2倍的升壓率的電源裝置，說明了其結(jié)構、作用、效果，但在具有可切換1倍、1.5倍、2倍、更多的升壓率的升壓電路10的情況下，本發(fā)明的實質(zhì)性的結(jié)構、作用和效果不變。這種情況下，電荷泵電路30本身具有1.5倍、2倍的兩個以上的升壓率，而在1倍的升壓率時，停止電荷泵電路30的升壓動作，同時通過旁路開關SW4對電荷泵電路30進行旁路就可以，而1.5倍或2倍的升壓率的切換，通過第2控制信號，對電荷泵電路30內(nèi)的開關動作進行控制就可以，以獲得期望的升壓率。
該電荷泵電路30中的1.5倍、2倍的升壓率的切換，更具體地說，例如，在電荷泵電路30中，通過設置電容值相等的兩個充電電容器來實現(xiàn)。在升壓率為1.5倍時，將兩個充電電容器串聯(lián)連接而以輸入電壓Vin進行充電。其結(jié)果，在各自的充電電容器上，被充電0.5×Vin的電壓。接著，通過開關將兩個充電電容器并聯(lián)連接，通過將兩個電容器的接地電位側(cè)連接到輸入電壓Vin，在電容器的另一端上，作為輸出電壓，獲得Vout＝0.5×Vin+Vin＝1.5×Vin，得到1.5倍的升壓率。而在升壓率為2倍時，將兩個充電電容器并聯(lián)連接，進行輸入電壓Vin的充電。這種情況下，在兩個電容器上，被充電Vin的電壓。接著，通過開關將原來并聯(lián)的接地電位側(cè)連接到輸入電壓Vin，在電容器的另一端上，作為輸出電壓，獲得Vout＝Vin+Vin＝2×Vin，得到2倍的升壓率。通過控制電路32輸出的第2控制信號S2來改變這樣的開關動作，與旁路開關SW4的動作進行組合，從而可自由地切換1倍、1.5倍、2倍等多個升壓率。
與此相反，升壓電路10也可以不具有升壓率的切換功能，而以固定的升壓率進行動作。這種情況下，在升壓電路10的起動時或連接的負載變動時，抑制過沖的功能有效地起作用。
在本實施方式中，同時使用了由第1開關SW1來強制降低輸入電壓、停止升壓電路10的升壓動作，由第2開關SW2來強制降低輸出電壓，由第3開關SW3來對電流供給進行斷路的所有結(jié)構部件，但為了獲得同樣的效果，并非需要使用所有的部件。
在本發(fā)明中，在升壓停止信號DIS為高電平的期間，輸出電壓Vout下降，并期望將再次下降到閾值電壓Vth的時間(以下稱為Ta)和輸入電壓Vin下降而下降到輸出的設定電壓Vset的(1/升壓率)倍的時間(以下稱為Tb)相等地設計。因此，在對輸入輸出電容器C1、C2的電容值、輸出電容器C2的放電速度和輸入電容器C1的放電速度進行調(diào)整的條件下，有各種方式。這種放電速度的調(diào)整，例如可通過變更用作開關的晶體管的尺寸、在開關中串聯(lián)地插入電阻來進行。
通過基于這樣的方法的放電速度的調(diào)節(jié)，如果Ta＝Tb成立，例如，作為過沖檢測時的輔助電路的動作，只要第1開關SW1和停止升壓動作就可以。這種情況下，輸出電壓Vout通過負載電路18而下降，輸入電壓Vin的強制下降由第1開關SW1進行。
另外，可考慮升壓電路10的升壓動作停止、第1開關SW1和第2開關SW2的同時使用、升壓電路10的升壓動作停止、第1開關SW1和第3開關SW3的同時使用等各種方式。
此外，如上述那樣，根據(jù)多個部件，可以有效地防止過沖，其后的向設定電壓的收斂也可在短時間內(nèi)完成，但防止過沖、或縮短輸出的穩(wěn)定時間的目的，即使只通過其中一個部件也可以完成。例如，在只進行升壓停止動作的情況下，具有對輸出電壓Vout進行抑制，不使其極大地超過閾值電壓Vth的效果。而在只進行輸出電壓Vout的強制下降的情況下，具有可以平緩過沖的上升的效果。在只進行輸入電壓Vin的強制下降的情況下，可以用短時間設定輸出電壓Vout。在只使用了停止來自調(diào)節(jié)器20的電流供給的部件的情況下，由于拒絕對升壓電路10的電流供給，所以具有與停止升壓動作等效的作用，并可期待縮短過沖的持續(xù)時間的效果。
此外，在本實施方式中，作為從調(diào)節(jié)器20對升壓電路10的電流斷路的部件，示出了第3開關的例子，除此以外，通過在運算放大器12中設置升壓停止信號DIS的輸入端子，在升壓停止信號為高電平時，將提供給MOSFET14的柵極的電壓上升到電池電壓Vbat等方式，也可以獲得同樣的效果。
此外，作為其他實施方式，作為過沖的防止部件，電源裝置100也可以設置輔助電路，與調(diào)節(jié)器20的輸入電壓Vin的調(diào)節(jié)相比，可以用快速的響應速度來改變輸入電壓Vin。通常發(fā)生的過沖因調(diào)節(jié)器20的響應速度不能追隨急劇的輸出電壓Vout的變動而引起。因此，預先設置與與調(diào)節(jié)器20并列地用作緊急避險的輔助電路，輔助電路雖然比該調(diào)節(jié)器20高速地進行動作，但不像調(diào)節(jié)器20那樣具有要調(diào)整的設定值，而以導通/截止的其中之一進行動作。通過例如對幾個閾值的每個閾值設置一個或多個促使加速進行向這樣的設定電壓Vset收斂的輔助電路，可以進一步防止過沖，同時可在更短的時間內(nèi)收斂到設定電壓Vset。
權利要求
1.一種電源裝置，其特征在于，包括升壓電路，將輸入電壓以設定的升壓率進行升壓；調(diào)節(jié)器，通過反饋來調(diào)節(jié)所述升壓電路的輸入電壓，以使所述升壓電路的輸出電壓與設定電壓相等；電壓比較器，比較所述輸出電壓和規(guī)定的閾值電壓，在所述輸出電壓比所述閾值電壓高時輸出升壓停止信號；以及第1輔助電路，接受所述升壓停止信號，強制地降低所述升壓電路的輸入電壓。
2.如權利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述第1輔助電路設置在所述升壓電路的輸入端子和接地之間，包括通過所述升壓停止信號而導通的第1開關元件。
3.如權利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于，還包括接受所述升壓停止信號，停止所述升壓電路的升壓動作的部件。
4.如權利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于，還包括接受所述升壓停止信號，強制性地降低所述升壓電路的輸出電壓的第2輔助電路。
5.如權利要求3所述的電源裝置，其特征在于，還包括接受所述升壓停止信號，強制性地降低所述升壓電路的輸出電壓的第2輔助電路。
6.如權利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于，還包括接受所述升壓停止信號，限制從所述調(diào)節(jié)器對所述升壓電路的電流供給的限流電路。
7.如權利要求3所述的電源裝置，其特征在于，還包括接受所述升壓停止信號，限制從所述調(diào)節(jié)器對所述升壓電路的電流供給的限流電路。
8.如權利要求4所述的電源裝置，其特征在于，還包括接受所述升壓停止信號，限制從所述調(diào)節(jié)器對所述升壓電路的電流供給的限流電路。
9.一種電源裝置，其特征在于，包括升壓電路，將輸入電壓以設定的升壓率進行升壓；調(diào)節(jié)器，通過反饋來調(diào)節(jié)所述升壓電路的輸入電壓，以使所述升壓電路的輸出電壓與設定電壓相等；電壓比較器，比較所述輸出電壓和規(guī)定的閾值電壓，在所述輸出電壓比所述閾值電壓高時輸出升壓停止信號；以及接受所述升壓停止信號，停止所述升壓電路的升壓動作的部件。
10.一種電源裝置，其特征在于，包括升壓電路，將輸入電壓以設定的升壓率進行升壓；調(diào)節(jié)器，通過反饋來調(diào)節(jié)所述升壓電路的輸入電壓，以使所述升壓電路的輸出電壓與設定電壓相等；電壓比較器，比較所述輸出電壓和規(guī)定的閾值電壓，在所述輸出電壓比所述閾值電壓高時輸出升壓停止信號；以及第2輔助電路，接受所述升壓停止信號，強制性地降低所述升壓電路的輸出電壓。
11.如權利要求10所述的電源裝置，其特征在于，所述第2輔助電路設置在所述升壓電路的輸出端子和接地間，包括通過所述升壓停止信號而導通的第2開關元件。
12.一種電源裝置，其特征在于，包括升壓電路，將輸入電壓以設定的升壓率進行升壓；調(diào)節(jié)器，通過反饋來調(diào)節(jié)所述升壓電路的輸入電壓，以使所述升壓電路的輸出電壓與設定電壓相等；電壓比較器，比較所述輸出電壓和規(guī)定的閾值電壓，在所述輸出電壓比所述閾值電壓高時輸出升壓停止信號；以及限流電路，接受所述升壓停止信號，限制從所述調(diào)節(jié)器對所述升壓電路的電流供給。
13.如權利要求12所述的電源裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)器包括對所述升壓電路的輸出電壓和所述設定電壓的誤差進行放大的誤差放大器；以及通過所述誤差放大器的輸出來控制其導通程度的晶體管，所述限流電路包括被設置在所述晶體管的控制端子和固定電壓間的開關元件。
14.一種電源裝置，其特征在于，包括升壓電路，將輸入電壓以設定的升壓率進行升壓；調(diào)節(jié)器，通過反饋來調(diào)節(jié)所述升壓電路的輸入電壓，以使所述升壓電路的輸出電壓與設定電壓相等；以及輔助電路，以比基于所述調(diào)節(jié)器的輸入電壓的調(diào)節(jié)快的響應速度對所述輸入電壓進行調(diào)整。
15.一種電子裝置，其特征在于，包括發(fā)光元件；以及將驅(qū)動電壓供給所述發(fā)光元件的權利要求1、2、9、10、12、14的任何一項所述的電源裝置。
全文摘要
提供一種電源裝置，防止輸出電壓的過沖，提高穩(wěn)定性。電源裝置(100)通過電壓比較器(16)而對輸出電壓(Vout)和閾值電壓(Vth)進行比較，從而檢測過沖。在電源裝置(100)中，設置第1～第3開關(SW1～SW3)。隨著過沖的檢測，將升壓電路(10)的升壓動作停止，而第1～第3開關(SW1～SW3)導通。在升壓動作停止中，通過第2開關(SW2)使輸出電壓(Vout)降低，同時通過第1、第3開關(SW1、SW3)強制性地降低輸入電壓(Vin)，使升壓動作再開始后的輸出電壓(Vout)接近設定電壓。
文檔編號H02M1/32GK1700572SQ20051006884
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月12日 優(yōu)先權日2004年5月21日
發(fā)明者伊藤智將, 山本勛 申請人:羅姆股份有限公司