JP2010124676A

JP2010124676A - 電源装置

Info

Publication number: JP2010124676A
Application number: JP2009083456A
Authority: JP
Inventors: Ke-Hung Chen; 科宏陳; Chun-Yu Hsieh; 俊禹謝; Shih-Meng Chang; 世孟張; Chia-Lin Liu; 家麟劉; Chi-Neng Mo; ▲啓▼能莫
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2008-11-21
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2010-06-03
Anticipated expiration: 2029-03-30
Also published as: TWI410032B; US7888920B2; TW201021386A; JP4871970B2; US20100127672A1

Abstract

【課題】電源装置を提供する
【解決手段】本発明は、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ及び電荷回収回路を備える出力電圧を素早く切り替えられる電源装置を提供する。前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータは入力電圧に対して昇圧変換を行って、出力電圧を生成し、且つレベル調整信号に基づき、前記出力電圧のレベルを調整する。前記電荷回収回路は、前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータに電気的に接続され、前記レベル調整信号に基づいて、電流経路を形成し、前記出力電圧が高レベルから低レベルに調整される場合、前記電流経路を介して、余分の電荷を回収し、前記出力電圧が低レベルから高レベルに調整される場合、前記電流経路を介して蓄積されたエネルギーを放出し、これによって、前記出力電圧のレベル調整速度を加速し、エネルギー消費を低減する。
【選択図】図３

Description

本発明は、素早く出力電圧を切り替えられる電源装置に関し、特に素早く出力電圧を切り替えるとともに、エネルギー消費を低減させる電源装置に関する。

コストを削減するために、電子製品において、通常少数の主要電圧源しか提供せず、そのため、回路に大きさの異なる複数の直流電圧が必要である場合、一般に、一組のＤＣ−ＤＣコンバータ（DC-DC converter）を利用して変換を行って、外部素子及び集積回路の数を減らす。

図１は従来の昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の略図である。一般に、出力電圧Ｖｏｕｔのレベルを安定させるために、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、パルス幅変調（Pulse Width Modulation，PWM）コントローラ１１によって、スイッチ切り替え信号を生成して、電力トランジスタ１０２のデューティサイクル（Duty Cycle）を制御して、負荷に送られるエネルギーを増加または減少させる。ＤＣ−ＤＣコンバータの詳しい操作原理に関しては、当技術分野における通常の知識を有する者であれば熟知しており、ここで説明しない。従来技術において、出力電圧Ｖｏｕｔを高レベルから低レベルに切り替える場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、パルス幅変調コントローラ１１の運行を一時的に停止させ、例えば、スイッチ切り替え信号を無効（Disable）に設定することで、負荷電流Ｉ_loadが負荷コンデンサーＣ_L中の電荷をもらって、出力電圧Ｖｏｕｔのレベルを低下させ、出力電圧Ｖｏｕｔが目標レベルまでに下がった後、パルス幅変調コントローラ１１の運行を再開する。

この場合、負荷コンデンサーＣ_Lの大きさは電圧降下速度に影響を及ぼし、且つ、大量の電力が外部回路中で無駄に消費され、特に、外部に大容量を接続する必要がある特別な応用において、例えば、液晶表示装置の発光ダイオードバックライトモジュールの場合である。

出力電圧の切り替え速度を加速するために、従来技術では、通常もう一つの電流経路を形成することにより、出力電圧のレベルを増加または低下させる。例えば、図２を参照して下さい。図２は従来のＤＣ−ＤＣコンバータ２０の略図である。図２において、出力電圧Ｖｏｕｔが高レベルから低レベルに切り替えられる場合、スイッチＳＬがＯＮされ、負荷コンデンサーＣ_L中の電荷が直接インダクタＬ１を介してアース端子に導通されることで、素早く出力電圧Ｖｏｕｔのレベルを低下させる。しかしながら、負荷コンデンサーＣ_Lの電荷を直接アース端子までに導通させることは、余分のエネルギーをすべて浪費してしまうことである。一方、出力電圧Ｖｏｕｔを低レベルから高レベルに切り替える場合、スイッチＳＨがＯＮされ、入力電圧Ｖｉｎが直接インダクタＬ１を介して負荷コンデンサーＣ_Lを充電する。よって、出力電圧Ｖｏｕｔのレベルを素早く上昇させることができる。しかし、このような入力電圧Ｖｉｎを直接導通することにより出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させるしくみは、出力電圧Ｖｏｕｔが入力電圧Ｖｉｎより大きい場合に応用することができず、つまり、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータには適用されない。

つまり、従来技術は電流経路を別途に形成させることにより、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧の切り替え速度の加速化を実現したが、エネルギーの浪費が生じると共に、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータには適用できない。

そこで、本発明は出力電圧を素早く切り替えられる電源装置を提供することを目的とする。

本発明は出力電圧を素早く切り替えられる電源装置に関する。前記電源装置には昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ及び電荷回収回路を備えている。前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータは、入力電圧に対して昇圧変換を行って、出力電圧を生成し、且つ、レベル調整信号に基づいて、前記出力電圧のレベルを調整する。前記電荷回収回路は、前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータに電気的に接続され、前記レベル調整信号に基づいて、電流経路を形成することで、出力電圧が高レベルから低レベルに調整される時、前記電流経路を介して、前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータから余分の電荷を回収し、前記出力電圧が低レベルから高レベルに調整される時、前記電流経路を通じて、蓄積されたエネルギーを前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータに放出する。

これによって、出力電圧のレベルの調整速度を加速し、且つ、前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータのエネルギー消費を低減させた。

図１は従来の昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータを示す略図である。図２はもう一つの従来のＤＣ−ＤＣコンバータを示す略図である。図３は本発明の実施例による出力電圧を素早く調整できる電源装置を示す略図である。図４は図３に示す実施例の関連波形を示す略図である。図５は本発明の実施例による発光ダイオードバックライトモジュールを示す略図である。図６は図５に示す実施例の関連信号タイミングを示す略図である。

明細書および特許請求の範囲において、ある語彙で特定の素子を称している。本発明の技術分野の通常の知識を有する者であれば判っているはずだが、製造業者は異なる名詞で同様の素子を称する可能性がある。本明細書および特許請求の範囲では、名称の違いから素子を区別するわけではなく、素子の機能の差異を区別の基準としている。明細書および請求項で言及された「含む」とは開放式の用語であるため、「含むがそれに限定されない」と解釈すべきである。そして、「電気的に接続される」という言葉は、ここで如何なる直接や間接的な電気的接続手段を含む。そのため、文中で述べる第１装置が第２装置に電気的に接続されるということは、前記第１装置が直接に第２装置に接続されるか、またはその他の装置或いは接続手段により間接的に前記第２装置に接続されるということを意味する。

図３を参照して下さい。図３は本発明の実施例による出力電圧を素早く調整できる電源装置３０の略図である。電源装置３０は、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ（DC-DC Boost Converter）３１及び電荷回収回路３２を備えている。昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ３１は、入力電圧Ｖｉｎに対して昇圧変換を行って、高レベルを有する出力電圧Ｖｏｕｔを生成し、なおレベル調整信号Ｅ_REFに基づいて、出力電圧Ｖｏｕｔのレベルを調整する。電荷回収回路３２は、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ３１に電気的に接続されて、レベル調整信号Ｅ_REFに基づいて、電流経路Ｐａｔｈ＿１を形成して、出力電圧Ｖｏｕｔが高レベルから低レベルに調整される時、電流経路Ｐａｔｈ＿１を通じて、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ３１から余分の電荷を回収し、且つ、出力電圧Ｖｏｕｔが低レベルから高レベルに調整される時、電流経路Ｐａｔｈ＿１を通じて、蓄積されているエネルギーを昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ３１に放出する。これによって、出力電圧Ｖｏｕｔのレベル調整速度が加速されるとともに、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ３１のエネルギー消費を低減させた。

そのうち、電荷回収回路３２は、更にエネルギー蓄積ユニット３２２と、マルチプレクサＭＵＸと、電力トランジスタＭＰ１及び制御ユニット３２４とを備える。マルチプレクサＭＵＸは、導通電圧Ｖ_ON及びオフ電圧Ｖ_OFFに電気的に接続され、制御信号Ｅ_SWITCHに基づいて、導通電圧Ｖ_ON及びオフ電圧Ｖ_OFFを切り替えて出力する。好ましくは、電力トランジスタＭＰ１がＰ型金属酸化物半導体トランジスタであり、その第１端子ＮＤ１はエネルギー蓄積ユニット３２２に電気的に接続され、第２端子ＮＤ２は昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ３１に電気的に接続され、そして、制御端子ＮＤ３はマルチプレクサＭＵＸに電気的に接続されて、マルチプレクサＭＵＸから出力された電圧に基づき、第１端子ＮＤ１と第２端子ＮＤ２との電気的接続を制御して、電流経路Ｐａｔｈ＿１を形成する。制御ユニット３２４はマルチプレクサＭＵＸ、電力トランジスタＭＰ１及び昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ３１に電気的に接続され、レベル調整信号Ｅ_REFに基づき、第１論理レベル（例えば、高論理レベル）の制御信号Ｅ_SWITCHを出力して、マルチプレクサＭＵＸが導通電圧Ｖ_ONに切り替えて出力するように制御し、そして、第１端子ＮＤ１と第２端子ＮＤ２との間の導通電流の大きさに基づいて、第２論理レベル（つまり、低論理レベル）の制御信号Ｅ_SWITCHを出力して、マルチプレクサＭＵＸがオフ電圧Ｖ_OFFを出力するように制御する。

従って、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ３１がレベル調整信号Ｅ_REFに基づいて、出力電圧Ｖｏｕｔを高レベルから低レベルに調整する場合、電荷回収回路３２は電流経路Ｐａｔｈ＿１を通じて昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ３１から余分の電荷をエネルギー蓄積ユニット３２２に回収し、出力電圧Ｖｏｕｔを低レベルから高レベルに調整する場合、電荷回収回路３２は電流経路Ｐａｔｈ＿１を介してエネルギー蓄積ユニット３２２に蓄積されたエネルギーを放出する。よって、本発明は昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ３１の出力電圧のレベル調整速度を加速するだけではなく、更に、余分のエネルギーの無駄を避けることができる。

エネルギー蓄積ユニット３２２は、エネルギー蓄積インダクタＬ_Recycle及びエネルギー蓄積コンデンサーＣ_Recycleからなることが好ましい。エネルギー蓄積インダクタＬ_Recycleは、電力トランジスタＭＰ１の第１端子ＮＤ１に直列で電気的に接続され、エネルギー蓄積コンデンサーＣ_Recycleは、エネルギー蓄積インダクタＬ_Recycle及びアース端子の間に電気的に接続される。この場合、電荷回収回路３２は、さらに分圧回路３２６及びコンパレータ３２８を備える。抵抗Ｒ１及びＲ２からなり、エネルギー蓄積コンデンサーＣ_Recycleからの出力電圧を分圧する分圧回路３２６は、エネルギー蓄積コンデンサーＣ_Recycle及びアース端子の間に電気的に接続される。コンパレータ３２８は、分圧回路３２６に電気的に接続される正入力端子、および参考電圧Ｖ_REFに電気的に接続される負出力端子を有して、分圧回路３２６による分圧結果と参考電圧Ｖ_REFとの大きさを比較して、オフ電圧Ｖ_OFFを生成する。導通電圧Ｖ_ONはアース端子に電気的に接続されることが好ましい。

又、制御ユニット３２４は、更にワンショット回路３２１、ラッチＲＳ_PUSHおよびＲＳ_PULL、コンパレータ３２３および３２５、ＮＡＮＤゲート３２７を備える。ワンショット回路３２１は、レベル調整信号Ｅ_REFに基づいて、ワンショット（one shot）信号を生成する。好ましくは、ラッチＲＳ_PUSH及びＲＳ_PULLは設定／リセットラッチ（RS Latch）であり、それぞれセット端子、リセット端子及び反転出力端子を有する。ラッチＲＳ_PUSH及びＲＳ_PULLのセット端子は、それぞれワンショット回路３２１に電気的に接続されて、当前記ワンショット信号を受信する。コンパレータ３２３は正入力端子、負入力端子及び出力端子を有する。その正入力端子は電力トランジスタＭＰ１の第１端子ＮＤ１に電気的に接続され、その負入力端子は電力トランジスタＭＰ１の第２端子ＮＤ２に電気的に接続され、その出力端子はラッチＲＳ_PUSHのリセット端子に電気的に接続される。コンパレータ３２５も正入力端子、負入力端子及び出力端子を有し、その正入力端子は電力トランジスタＭＰ１の第２端子ＮＤ２に電気的に接続され、その負入力端子は電力トランジスタＭＰ１の第１端子ＮＤ１に電気的に接続され、その出力端子はラッチＲＳ_PULLのリセット端子に電気的に接続される。ＮＡＮＤゲート３２７は第１入力端子、第２入力端子及び出力端子を有し、その第１入力端子はラッチＲＳ_PUSHの反転出力端子に電気的に接続され、その第２入力端子はラッチＲＳ_PULLの反転出力端子に電気的に接続され、その出力端子はマルチプレクサＭＵＸに電気的に接続されて制御信号Ｅ_SWITCHを出力する。

電源装置３０に対する詳しい操作は、下記の説明をご覧下さい。まず、本発明の実施例において、制御信号Ｅ_SWITCHはあらかじめ低論理レベルに設定され、従って、回路始動の際、電荷回収回路３２は、分圧回路３２６及びコンパレータ３２８からなるフィードバックネットワークによって、エネルギー蓄積コンデンサーＣ_Recycleの電圧を向上させ且つ所定の電圧レベル例えば、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ３１の出力可能な低電圧レベルに維持する。関連操作はその技術分野の通常知識を有する者であれば熟知するものであり、ここで説明しない。注意すべきことは、回路が始動後、分圧回路３２６に生じる分圧は一般的に参考電圧Ｖ_REFより大きいので、コンパレータ３２８に生じるオフ電圧Ｖ_OFFは、通常高電圧レベルを維持して、電力トランジスタＭＰ１をＯＦＦにさせる。

次に、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ３１がレベル調整信号Ｅ_REFに基づいて、出力電圧Ｖｏｕｔを高電圧レベルＶ２から低電圧レベルＶ１に切り替える時、電荷回収回路３２は同時にレベル調整信号Ｅ_REFによりワンショット回路３２１を制御してワンショット信号を生じて、ラッチＲＳ_PUSHを触発し、ＮＡＮＤゲート３２７に高論理レベルの制御信号Ｅ_SWITCHを出力させる。この場合、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ３１は、一時的に操作を停止し、マルチプレクサＭＵＸは導通電圧Ｖ_ONを切り替えて出力して、電力トランジスタＭＰ１を導通する。この時、エネルギー蓄積コンデンサーＣ_Recycleの電圧が出力電圧Ｖｏｕｔより小さいため、負荷コンデンサーＣ_L上の電荷は、電力トランジスタＭＰ１が生成する電流経路Ｐａｔｈ＿１を通じて素早くエネルギー蓄積コンデンサーＣ_Recycleに転移して、出力電圧Ｖｏｕｔの降下速度を加速する。又、インダクタは電流変化を抵抗する特性を有するため、出力電圧Ｖｏｕｔとエネルギー蓄積コンデンサーＣ_Recycleの電圧が等しい場合、エネルギー蓄積インダクタＬ_Recycleは、引き続き負荷コンデンサーＣ_Lから電流を取り出してエネルギー蓄積コンデンサーＣ_Recycleに送って、より大きなエネルギーを蓄積させる。インダクタ電流Ｉ_Lの大きさがゼロになるまで、即ち、電流方向が変更される時、コンパレータ３２５により高論理レベル信号Ｖ_PUSHをラッチＲＳ_PUSHのリセット端子に出力して、ＮＡＮＤゲート３２７に低論理レベルの制御信号Ｅ_SWITCHを出力させ、電荷回収の周期を終え、そして、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ３１の運行を回復し、出力電圧Ｖｏｕｔのレベルを安定させる。

次に、出力電圧Ｖｏｕｔを低電圧レベルＶ１から高電圧レベルＶ２に切り替えようとする場合、電荷回収回路３２は同様にレベル調整信号Ｅ_REFに基づき、ワンショット回路３２１を制御してワンショット信号を生成してラッチＲＳ_PULLのセット端子に送り、ＮＡＮＤゲート３２７に高論理レベルの制御信号Ｅ_SWITCHを出力させる。この場合、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ３１は、操作を一時的停止し、マルチプレクサＭＵＸは導通電圧Ｖ_ONを切り替えて出力することにより、電力トランジスタＭＰ１を導通する。この時、エネルギー蓄積コンデンサーＣ_Recycleの電圧が出力電圧Ｖｏｕｔより大きいため、電荷回収回路３２は、電力トランジスタＭＰ１が生成した電流経路Ｐａｔｈ＿１を通じてエネルギー蓄積コンデンサーＣ_Recycle上のエネルギーを負荷コンデンサーＣ_Lに放出して、効率的に出力電圧Ｖｏｕｔの上昇速度を加速化する。更に、インダクタは電流変化に抵抗する特性を有するため、出力電圧Ｖｏｕｔとエネルギー蓄積コンデンサーＣ_Recycleの電圧が等しい場合、エネルギー蓄積インダクタＬ_Recycleは、引き続きエネルギー蓄積コンデンサーＣ_Recycleより電荷を取り出し、負荷コンデンサーＣ_Lに送り、インダクタ電流Ｉ_Lの大きさがゼロになるまで、即ち、電流方向が変更される時、コンパレータ３２３により高論理レベル信号Ｖ_PULLをラッチＲＳ_PULLのリセット端子に出力して、ＮＡＮＤゲート３２７に低論理レベルの制御信号Ｅ_SWITCHを出力させ、電荷回収の周期を終え、且つ昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ３１の運行を回復して、出力電圧Ｖｏｕｔのレベルを維持する。上述実施例の関連波形に関しては、図４を参照して下さい。中で時点Ｔ１は出力電圧Ｖｏｕｔが高電圧レベルＶ２から低電圧レベルＶ１に切り替えられる時に対応する時間を示し、時点Ｔ２は出力電圧Ｖｏｕｔが低電圧レベルＶ１から高電圧レベルＶ２に切り替えられる時に対応する時間を示している。

簡単に言えば、電荷回収回路３２により、本発明の実施例は昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ３１の出力電圧Ｖｏｕｔが高レベルから低レベルに切り替えられる場合、負荷コンデンサーＣ_L上の電荷をエネルギー蓄積コンデンサーＣ_Recycleに転移且つ蓄積し、そして、出力電圧Ｖｏｕｔが低レベルから高レベルに切り替えられる場合、エネルギー蓄積コンデンサーＣ_Recycle中に蓄積された電荷を負荷コンデンサーＣ_Lに放出する。従って、本発明に係る電源装置３０は、出力電圧の切り替え速度を加速化するだけでなく、更にエネルギーの浪費を低減させた。

従って、本発明に係る電源装置３０は、出力電圧レベルを素早く切り替える必要のあるいかなる電子装置、例えば、色順次表示方式液晶表示装置の発光ダイオード（Light Emit Diode）バックライトモジュールに応用することができ、且つ、これに限定されない。異なる色の発光ダイオードは、異なる製造プロセスと材料を備えるため、異なる色の発光ダイオードの点灯に必要な電圧レベルにも差異があり、例えば、赤色発光ダイオードの駆動電圧は一般的に１８ボルトであり、緑色及び青色発光ダイオードの駆動電圧は２２．５ボルトである。従って、パネル上で色順次表示を実現するために、発光ダイオードバックライトモジュールは、入力電圧に対して昇圧を行い、且つ素早く電圧を切り替えて出力する電源装置を更に必要であって、これにより異なる色の発光ダイオードを駆動させる。

例えば、図５は本発明の実施例に係る発光ダイオードバックライトモジュール５０の略図である。発光ダイオードバックライトモジュール５０は、色順次表示方式液晶表示装置に用いられ、同一時間内に、同一色の発光ダイオードのみを点灯させる。発光ダイオードバックライトモジュール５０は、電源装置５１、処理装置５２、電流平衡回路５３、赤色発光ダイオード組Ｒ１〜Ｒｎ、緑色発光ダイオード組Ｇ１〜Ｇｎ及び青色発光ダイオード組Ｂ１〜Ｂｎを備える。そのうち、電源装置５１は、更に昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ５３１及び電荷回収回路５３２を含み、図３に示す電源装置３０により実現される。

発光ダイオードバックライトモジュール５０が緑、青色発光ダイオード（高駆動電圧）の点灯から赤色発光ダイオード（低駆動電圧）の点灯に変換する場合、処理装置５２はレベル調整信号Ｅ_REFを生成することにより、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ５３１に知らせ、且つ電荷回収回路５３２の運行を始動させて、出力電圧Ｖｏｕｔのレベルの切り替えを加速する。この場合、電荷回収回路５３２は、制御信号Ｅ_SWITCHが高論理レベルにある時間帯で電流経路を形成して、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ５３１中の余分の電荷をエネルギー蓄積コンデンサー（未図示）に伝送して蓄積し、且つ昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ５３１の運行を一時的停止させる。

次に、発光ダイオードバックライトモジュール５０が赤色発光ダイオード（低駆動電圧）の点灯から緑、青色発光ダイオード（高駆動電圧）の点灯に変換する場合、処理装置５２は同様にレベル調整信号Ｅ_REFを生成して、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ５３１に知らせ、電荷回収回路５３２の運行を始動させ、出力電圧Ｖｏｕｔのレベルの切り替えを加速する。この場合、電荷回収回路５３２は、制御信号Ｅ_SWITCHが高論理レベルにある時間内に電流経路を形成し、蓄積された電荷を昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ５３１中の負荷コンデンサーに返し、そして、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ５３１の運行を一時的停止させる。上記信号の関連タイミングに関しては、図６を参照する。

従って、発光ダイオードバックライト５０は電源装置５１によって、素早く駆動電圧のレベルを切り替え、順次に異なる色の発光ダイオードを点灯させ、さらに、パネル上で色順次表示を実現する。

要するに、本発明に係る電源装置は、余分の電流経路を生じることにより、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧の切り替え速度を加速するだけでなく、更に余分の電荷を回収することにより、エネルギーの消費を低減した。

上記内容は、本発明の好ましい実施例に過ぎなく、本発明を限定するものではない。本発明の特許請求の範囲により行った均等の変動や潤色は、すべて本発明に関わる範囲に属している。

１０、３１：昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ
Ｖｉｎ：入力電圧
Ｖｏｕｔ：出力電圧
１１、２１、３１２：パルス幅変調コントローラ
１０２、ＭＰ１：電力トランジスタ
Ｉ_load：負荷電流
Ｃ_L：負荷コンデンサー
ＳＬ、ＳＨ：スイッチ
Ｌ１：インダクタ
３０、５１：電源装置
３２：電荷回収回路
Ｅ_REF：レベル調整信号
Ｐａｔｈ＿ｌ：電流経路
３２２：エネルギー蓄積ユニット
３２４：制御ユニット
ＭＵＸ：マルチプレクサ
Ｖ_ON：導通電圧
Ｖ_OFF：オフ電圧
Ｅ_SWITCH：制御信号
ＮＤ１、ＮＤ２、ＮＤ３：端子
Ｌ_Recycle：エネルギー蓄積インダクンス
Ｃ_Recycle：エネルギー蓄積コンデンサー
３２６：分圧回路
３２８、３２３、３２５：コンパレータ
Ｒ１、Ｒ２：抵抗
Ｖ_REF：参考電圧
３２１：ワンショット回路
ＲＳ_PUSH、ＲＳ_PULL：ラッチ
３２７：ＮＡＮＤゲート
Ｖ１：低電圧レベル
Ｖ２：高電圧レベル
Ｔ１、Ｔ２：時点
Ｉ_L：インダクタ電流
５０：発光ダイオードバックライトモジュール
５２：処理装置
５３：電流平衡回路
Ｒ１〜Ｒｎ：赤色発光ダイオード組
Ｇ１〜Ｇｎ：緑色発光ダイオード組
Ｂ１〜Ｂｎ：青色発光ダイオード組

Claims

出力電圧を素早く切り替えられる電源装置であって、
入力電圧を昇圧変換させて出力電圧を生成し、且つレベル調整信号に基づき、前記出力電圧のレベルを調整する昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ（DC-DC Boost Converter）と、
前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータに電気的に接続され、前記レベル調整信号に基づいて、電流経路を生成し、前記出力電圧が高レベルから低レベルに調整される場合、前記電流経路を通じて，前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータから余分の電荷を回収し、前記出力電圧が低レベルから高レベルに調整される場合、前記電流経路を介して、蓄積されたエネルギーを前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータへ放出して、前記出力電圧のレベル調整速度を加速させると共に、前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータのエネルギー消耗を低減させる電荷回収回路と、
を備えることを特徴とする電源装置。
前記電荷回収回路は、
エネルギー蓄積ユニットと、
導通電圧及びオフ電圧に電気的に接続され、制御信号に基づき、前記導通電圧及び前記オフ電圧を切り替えて出力するマルチプレクサと、
前記エネルギー蓄積ユニットに電気的に接続される第１端子と、前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータに電気的に接続される前記第２端子と、前記マルチプレクサに電気的に接続され、且つ前記マルチプレクサから出力された電圧に基づき、前記第１端子と前記第２端子との電気的接続を制御して前記電流経路を生成する制御端子とを有する電力トランジスタと、
前記マルチプレクサ、電力トランジスタ及び前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータに電気的に接続され、前記レベル調整信号に基づき、第１論理レベルの前記制御信号を出力することにより、前記マルチプレクサを制御して前記導通電圧を出力させ、且つ、前記電力トランジスタの前記第１端子及び第２端子との間の導通電流の大きさに基づいて、第２論理レベルの前記制御信号を出力することにより、前記マルチプレクサを制御して前記オフ電圧を出力させる制御ユニットと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
前記昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記制御ユニットから前記第１論理レベルの制御信号が出力される時、操作を停止することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
前記エネルギー蓄積ユニットは、
第１端子及び第２端子を有し、前記第１端子は前記電力トランジスタの第１端子に電気的に接続されるインダクタと、
第１端子及び第２端子を有し、且つ、前記第１端子は前記インダクタの第２端子に電気的に接続され、前記第２端子はアース端子に電気的に接続されるコンデンサーと、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
前記電荷回収回路は、さらに、前記コンデンサー及び前記マルチプレクサに電気的に接続され、前記コンデンサーの出力電圧に基づき、前記オフ電圧を生成するフィードバックユニットを備えることを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
前記フィードバックユニットは、
前記コンデンサーの第１端子及びアース端子の間に電気的に接続され、前記コンデンサーからの出力電圧を分圧する分圧回路と、
前記分圧回路に電気的に接続される正入力端子と、参考電圧に電気的に接続され、且つ前記分圧回路の分圧結果と前記参考電圧の大きさを比較して、前記オフ電圧を生成する負出力端子とを有するコンパレータと、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
予め前記制御信号を前記第２論理レベルに設定して、回路が始動する際、前記コンデンサーからの出力電圧を特定のレベルに維持させることを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
前記導通電圧がアース端子に電気的に接続されることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
前記電力トランジスタはＰ型金属酸化物半導体（PMOS）トランジスタであることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
前記制御ユニットは、
前記レベル調整信号に基づき、ワンショット（one shot）信号を生成するワンショット回路と、
セット端子、リセット端子及び反転出力端子を有し、前記セット端子が前記ワンショット回路に電気的に接続されて、前記ワンショット信号を受信する第１ラッチと、
セット端子、リセット端子及び反転出力端子を有し、前記セット端子が前記ワンショット回路に電気的に接続され、前記ワンショット信号を受信する第２ラッチと、
正入力端子、負入力端子及び出力端子を有し、前記正入力端子が前記電力トランジスタの第１端子に電気的に接続され、前記負入力端子が前記電力トランジスタの第２端子に電気的に接続され、前記出力端子が前記第１ラッチのリセット端子に電気的に接続される第１コンパレータと、
正入力端子、負入力端子及び出力端子を有し、前記正入力端子が前記電力トランジスタの第２端子に電気的に接続され、前記負入力端子が前記電力トランジスタの第１端子に電気的に接続され、前記出力端子が前記第２ラッチのリセット端子に電気的に接続される第２コンパレータと、
第１入力端子、第２入力端子及び出力端子を有し、前記第１入力端子が前記第１ラッチの反転出力端子に電気的に接続され、前記第２入力端子が前記第２ラッチの反転出力端子に電気的に接続され、前記出力端子が前記制御信号の出力に用いられるＮＡＮＤゲートと、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
前記第１ラッチ及び前記第２ラッチはセット／リセットラッチ（RS Latch）であることを特徴とする請求項１０に記載の電源装置。
前記電源装置が色順次表示方式の液晶表示装置の発光ダイオード（Light Emit Diode）バックライトモジュールに用いられることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
前記レベル調整信号は、前記発光ダイオードバックライトモジュールより生成され、異なる色の発光ダイオードを駆動するのに用いられることを特徴とする請求項１２に記載の電源装置。