JP2012221143A - Electric power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイコン(マイクロコンピュータ)やCPUなどに電源電圧を供給する電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device that supplies a power supply voltage to a microcomputer or a CPU.
従来から、電源オフ時において一定時間直流電源電圧を保持するようにした電源回路が知られている(例えば、特許文献1参照、)。この電源回路では、直流安定化電源回路の入力側にコンデンサとトランジスタを設け、電源オフ時にこのトランジスタをオフするこでコンデンサの放電時定数を大きくして電圧低下を遅らせることにより、直流安定化電源回路の出力電圧が一定時間維持される。この電圧維持により、マイコンが電源オフ時に所定の動作を行うことができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a power supply circuit that holds a DC power supply voltage for a certain period of time when the power is off is known (see, for example, Patent Document 1). In this power supply circuit, a capacitor and a transistor are provided on the input side of the DC stabilized power supply circuit, and when the power is turned off, the transistor is turned off to increase the discharge time constant of the capacitor and delay the voltage drop. The output voltage of the circuit is maintained for a certain time. By maintaining this voltage, the microcomputer can perform a predetermined operation when the power is turned off.
ところで、表示装置とその制御部が含まれ、他の装置から入力される映像信号に基づく表示を行う車載のディスプレイ製品を考えた場合に、製品としての最低動作保証電圧が9Vで、6.5Vまでは通信機能については動作している必要がある。この製品に含まれるマイコンやCPUの動作電圧を5Vとすると、特許文献1に開示された電源回路を用いた場合には、直流安定化電源回路の入力側に設けられたコンデンサによって6.5Vから5Vまで低下するまでの電圧差が1.5Vしかないため、直流安定化電源回路の出力電圧である5Vを一定時間維持しようとすると、静電容量が大きいコンデンサを用いる必要があり、コストが増大するとともに占有面積も大きくなるという問題があった。 By the way, when considering an in-vehicle display product that includes a display device and its control unit and performs display based on a video signal input from another device, the minimum operation guaranteed voltage as the product is 9V, 6.5V. Until then, the communication function must be active. Assuming that the operating voltage of the microcomputer or CPU included in this product is 5 V, when the power supply circuit disclosed in Patent Document 1 is used, the capacitor provided on the input side of the DC stabilized power supply circuit is reduced from 6.5 V. Since the voltage difference until the voltage drops to 5V is only 1.5V, it is necessary to use a capacitor with a large capacitance when maintaining 5V, which is the output voltage of the DC stabilized power supply circuit, for a certain period of time, which increases the cost. In addition, there is a problem that the occupied area increases.
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、コストを低減するとともに占有面積を小さくすることができる電源装置を提供することにある。 The present invention has been created in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a power supply device that can reduce the cost and the occupied area.
上述した課題を解決するために、本発明の電源装置は、車両に搭載されて液晶表示装置のバックライトとして用いられる発光ダイオードの動作電圧を生成するバックライト回路とともに用いられる電源装置であって、変動が許容される入力電圧から一定の出力電圧を生成する電源回路と、バックライト回路の出力電圧によって充電されるコンデンサと、バッテリ電圧が所定値以上のときに、バッテリ電圧を電源回路に供給し、バッテリ電圧が所定値よりも低くなったときに、コンデンサの端子電圧を電源回路に供給する入力電圧切替回路とを備えている。特に、上述したバックライト回路は、バッテリ電圧を昇圧して出力電圧を生成しており、電源回路の入力電圧の変動の許容範囲には、入力電圧切替回路によって入力電圧の切り替えが行われる所定値から、バックライト回路の出力電圧までが少なくとも含まれることが望ましい。 In order to solve the above-described problem, a power supply device of the present invention is a power supply device used with a backlight circuit that is mounted on a vehicle and generates an operating voltage of a light emitting diode used as a backlight of a liquid crystal display device, A power supply circuit that generates a constant output voltage from an input voltage that is allowed to fluctuate, a capacitor that is charged by the output voltage of the backlight circuit, and a battery voltage that is supplied to the power supply circuit when the battery voltage exceeds a predetermined value. And an input voltage switching circuit for supplying the terminal voltage of the capacitor to the power supply circuit when the battery voltage becomes lower than a predetermined value. In particular, the backlight circuit described above generates an output voltage by boosting the battery voltage, and the input voltage is switched by the input voltage switching circuit within the allowable range of the input voltage fluctuation of the power supply circuit. To at least the output voltage of the backlight circuit.
一般に、車載に搭載される液晶表示装置のバックライトとして用いられる発光ダイオードの動作電圧はバッテリ電圧よりも高いため、この高い電圧をコンデンサに保持しておいて、バッテリ電圧低下時に電源回路の入力電圧として用いることにより、この入力電圧が電源回路が動作不能に陥る電圧まで下がる時間を長くすることができる。換言すれば、バッテリ電圧低下時に電源回路の正常動作を一定時間保証するために必要なコンデンサの静電容量を大幅に小さくすることができる。特に、コンデンサの静電容量とコストおよび占有面積はほぼ比例する関係にあるため、他の付加回路(入力電圧切替回路)の追加を考慮しても大幅なコスト低減および占有面積の小型化が可能となる。 In general, the operating voltage of a light emitting diode used as a backlight of a liquid crystal display device mounted on a vehicle is higher than the battery voltage. Therefore, this high voltage is held in a capacitor, and the input voltage of the power circuit is reduced when the battery voltage drops. As a result, it is possible to lengthen the time for the input voltage to drop to a voltage at which the power supply circuit becomes inoperable. In other words, the capacitance of the capacitor required to guarantee the normal operation of the power supply circuit for a certain time when the battery voltage drops can be greatly reduced. In particular, since the capacitance of capacitors and the cost and occupied area are almost proportional, the cost can be significantly reduced and the occupied area can be reduced even if additional circuits (input voltage switching circuit) are added. It becomes.
また、上述した入力電圧切替回路は、バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出回路と、バッテリ電圧検出回路によってバッテリ電圧が所定値よりも低くなったときにコンデンサの端子電圧を電源回路に印加するスイッチ回路とを備えることが望ましい。これにより、バッテリ電圧の低下時に確実に入力電圧の切り替えを行って、電源回路の正常動作を維持することが可能となる。 The input voltage switching circuit described above includes a battery voltage detection circuit that detects the battery voltage, and a switch circuit that applies the terminal voltage of the capacitor to the power supply circuit when the battery voltage is lower than a predetermined value by the battery voltage detection circuit. It is desirable to provide. As a result, it is possible to reliably switch the input voltage when the battery voltage decreases and to maintain the normal operation of the power supply circuit.
また、上述した電源回路へのバッテリ電圧の供給経路と、電源回路へのコンデンサの端子電圧の供給経路のそれぞれには、電流の逆流防止用素子が挿入されていることが望ましい。これにより、バッテリ電圧とコンデンサの端子電圧とを選択的に電源回路に入力することができる。 Also, it is desirable that a current backflow prevention element is inserted in each of the battery voltage supply path to the power supply circuit and the capacitor terminal voltage supply path to the power supply circuit. Thereby, the battery voltage and the terminal voltage of the capacitor can be selectively input to the power supply circuit.
以下、本発明を適用した一実施形態のディスプレイ装置について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a display device according to an embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
図1は、一実施形態のディスプレイ装置の構成を示す図である。図1に示すディスプレイ装置100は、車両に搭載されて外部装置(図示せず)から入力された映像信号を表示するためのものであり、LCD(液晶表示装置)モジュール110、LCD電源114、LEDバックライト回路116、映像IC120、映像IC電源122、入力I/F(インタフェース)124、CPU130、BUS I/F132、CPU電源140、コイル142、コンデンサ144を含んで構成されている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a display device according to an embodiment. A display device 100 shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle and displays a video signal input from an external device (not shown). An LCD (liquid crystal display)
LCDモジュール110は、バックライトとしてのLED(発光ダイオード)112を内蔵しており、LCD電源114によって生成される複数の駆動電圧を用いて表示制御される。
The
LEDバックライト回路116は、LED112を駆動するためのLED電源であり、例えば、バッテリ200の端子電圧(バッテリ電圧)である12Vを22Vに昇圧してLED112の動作電圧を生成する。この22Vは、VFが6個のLED素子を直列に接続する場合を想定したものであり、直列する素子数が異なる場合や、使用するLED素子のVFが異なる場合には、この動作電圧の値も変更される。
The
映像IC120は、入力I/F124を介して入力される入力映像信号に対応する映像を表示するためにLCDモジュール110を制御する。映像IC電源122は、バッテリ電圧が入力されており、映像IC120の動作電圧を生成する。入力I/F(インタフェース)124は、外部装置が接続可能であって、外部装置から入力される映像信号を受信して映像ICに入力する。
The
CPU130は、ディスプレイ装置100全体、具体的にはLEDバックライト回路116、映像IC120、映像IC電源122、LCD電源114の各動作を制御する。また、CPU130は、BUS I/F132を介して外部装置との間で各種信号の送受信(通信)が可能であり、例えば、外部装置から送られてくる割り込み信号を制御動作に反映させることが可能となる。
The CPU 130 controls operations of the entire display device 100, specifically, the
CPU電源140は、CPU130の動作電圧を生成する。本実施形態では、バッテリ電圧の過度の低下時あるいは切断時に、CPU130は、ユーザ調整情報のEEP−ROM(図示せず)への待避や、LCDモジュール110の破損等を防止するためにLCD電源114の電源オフシーケンスの遵守、不自然な残像の発生を防止するために映像ICのオフシーケンスの遵守、などの各種制御を行う必要がある。このため、CPU130に供給される動作電圧(例えば5V)は、バッテリ電圧の過度の低下あるいは切断が発生しても、ある程度の時間維持している必要があり、CPU電源140ではこのような動作電圧維持のために工夫がなされている。なお、コイル142とコンデンサ144によってLCフィルタを形成しており、バッテリ200の端子電圧に含まれるノイズを低減している。
The
図2は、CPU電源140の詳細構成を示す図である。図2に示すように、CPU電源140は、電源回路150、コンデンサ152、154、160、ダイオード156、162、170、スイッチ回路(SW)164、検出IC166、抵抗168を含んで構成されている。
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the
電源回路150は、CPU130に供給する5Vの動作電圧を生成する安定化電源回路であって、入力電圧が5V以上の所定範囲(例えば、5VからLEDバックライト回路116の出力電圧である22Vまでの範囲)で変動したときに5Vの一定電圧を生成する。電源回路150の入力側および出力側には、平滑用のコンデンサ152、154が接続されている。
The power supply circuit 150 is a stabilized power supply circuit that generates an operating voltage of 5V to be supplied to the CPU 130, and has an input voltage of 5V or more in a predetermined range (for example, from 5V to 22V that is the output voltage of the LED backlight circuit 116). A constant voltage of 5V is generated when it fluctuates in the range.
ダイオード156は、バッテリ電圧が過度に低下したときに電源回路150の入力側とバッテリ端子側との間を遮断する電流逆流防止用素子であり、コイル142とコンデンサ144によって形成されるLCフィルタと電源回路150と電源回路150の入力端子との間に、アノードがLCフィルタ側になるように挿入されている。
The
コンデンサ160は、LEDバックライト回路116の出力端子にダイオード162を介して接続されており、LEDバックライト回路116の出力電圧(22V)に応じた電荷を保持する。このコンデンサ160は、バッテリ電圧が低下したときに、バッテリ200に代わって電源回路150に入力電圧を供給するためのものであり、例えば100μFの静電容量を有している。ダイオード162は、LEDバックライト回路116の出力電圧が低下したときにLEDバックライト回路116の出力側とコンデンサ160との間を遮断する電流逆流防止用素子であり、これらの間にカソードがコンデンサ160側になるように挿入されている。なお、LEDバックライト回路116の出力側に設けられたコンデンサ118は、LEDバックライト回路116の出力電圧を平滑するためのものである。
The
スイッチ回路164は、一方端がコンデンサ160に接続され、他方端が電流逆流防止用素子としてのダイオード170を介して電源回路150の入力側に接続されている。スイッチ回路164は、バッテリ電圧が低下したときにオンされ、それ以外のときにはオフされる。このスイッチ回路164は、例えば、アナログスイッチ、FET、バイポーラトランジスタなどにより形成することができる。検出IC166は、バッテリ電圧の検出を行っており、バッテリ電圧が所定値(例えば6.5V)よりも低下したときにスイッチ回路164をオンする。なお、検出IC166は、抵抗168を介してコンデンサ160側から印加される電圧によって動作しており、バッテリ電圧低下時の確実な動作が確保されている。
The switch circuit 164 has one end connected to the
上述したLCDモジュール110が特許請求の範囲における液晶表示装置に、LEDバックライト回路116がバックライト回路に、スイッチ回路164、検出IC166、ダイオード156、170が入力電圧切替回路に、検出IC166がバッテリ電圧検出回路にそれぞれ対応する。
The
本実施形態のCPU電源140(電源装置)はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。 The CPU power supply 140 (power supply device) of the present embodiment has such a configuration, and the operation thereof will be described next.
(正常時の動作)
バッテリ電圧が6.5V以上の正常時には、スイッチ回路164がオフされている。このとき、コンデンサ160は、LEDバックライト回路116の出力電圧によって充電され、コンデンサ160の両端電圧は、LEDバックライト回路116の出力電圧(22V)とほぼ同じ値に維持される(実際には、ダイオード162の順方向電圧分低くなる)。また、電源回路150は、LCフィルタおよびダイオード156を介して印加されるバッテリ電圧に基づいて一定(5V)の出力電圧を生成する。この出力電圧は、CPU130およびBUS I/F132に動作電圧として印加される。
(Normal operation)
When the battery voltage is normal at 6.5 V or higher, the switch circuit 164 is turned off. At this time, the
(電圧低下時)
バッテリ電圧が6.5Vよりも低下すると、検出IC166は、このバッテリ電圧の低下を検出してスイッチ回路164をオンする。以後、コンデンサ160の端子電圧(両端電圧)がダイオード170を介して電源回路150の入力側に印加される。電源回路150は、スイッチ回路164を介して印加されるコンデンサ160の端子電圧に基づいて一定(5V)の出力電圧を生成する。特に、コンデンサ160の端子電圧は、スイッチ回路164をオンする直前までLEDバックライト回路116の出力電圧である20V以上の高い値を維持しているため、スイッチ回路164がオンされた後にコンデンサ160の端子電圧が、電源回路150が正常動作可能な5V近傍まで低下するまでの時間を長くすることができる。
(When voltage drops)
When the battery voltage drops below 6.5 V, the
このように、本実施形態のCPU電源140では、LEDバックライト回路116の高い出力電圧をコンデンサ160に保持しておいて、バッテリ電圧低下時に電源回路150の入力電圧として用いることにより、この入力電圧が電源回路150が動作不能に陥る電圧まで下がる時間を長くすることができる。すなわち、バッテリ電圧低下時に電源回路150の正常動作を一定時間(バッテリ電圧低下時に所定の処理を行うために必要なCPU130の一定の動作時間)保証するために必要なコンデンサ160の静電容量を大幅に小さくすることができる。特に、コンデンサ160の静電容量とコストおよび占有面積はほぼ比例する関係にあるため、検出IC166等の他の付加回路の追加を考慮しても大幅なコスト低減および占有面積の小型化が可能となる。
As described above, in the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、ディスプレイ装置100に備わったCPU電源140について本発明を適用したが、LCDモジュールのバックライトとしてLEDが用いられている装置であればLEDバックライト回路の出力電圧を利用することができるため、ディスプレイ装置100以外の各種装置についても広く本発明を適用することができる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention. For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the
また、上述した実施形態では、電源回路150によって生成される動作電圧によってCPU130を動作させる場合を考えたが、マイコンやメモリ等のCPU以外の動作時間を長くする場合にも本発明を適用することができる。 In the above-described embodiment, the case where the CPU 130 is operated by the operating voltage generated by the power supply circuit 150 is considered. However, the present invention is also applied to the case where the operating time other than the CPU such as a microcomputer or a memory is extended. Can do.
上述したように、本発明によれば、バッテリ電圧低下時に電源回路150の正常動作を一定時間保証するために必要なコンデンサ160の静電容量を大幅に小さくすることができ、大幅なコスト低減および占有面積の小型化が可能となる。
As described above, according to the present invention, the capacitance of the
100 ディスプレイ装置
110 LCDモジュール
112 LED
114 LCD電源
116 LEDバックライト回路
120 映像IC
122 映像IC電源
124 入力I/F
130 CPU
132 BUS I/F
140 CPU電源
142 コイル
144、152、154、160 コンデンサ
200 バッテリ
150 電源回路
156、162、170 ダイオード
164 スイッチ回路(SW)
166 検出IC
168 抵抗
100
114
122 Video
130 CPU
132 BUS I / F
140
166 Detection IC
168 resistance
Claims (4)
変動が許容される入力電圧から一定の出力電圧を生成する電源回路と、
前記バックライト回路の出力電圧によって充電されるコンデンサと、
バッテリ電圧が所定値以上のときに、前記バッテリ電圧を前記電源回路に供給し、バッテリ電圧が所定値よりも低くなったときに、前記コンデンサの端子電圧を前記電源回路に供給する入力電圧切替回路と、
を備えることを特徴とする電源装置。 A power supply device used in conjunction with a backlight circuit that generates an operating voltage of a light emitting diode mounted on a vehicle and used as a backlight of a liquid crystal display device,
A power supply circuit that generates a constant output voltage from an input voltage that is allowed to fluctuate;
A capacitor charged by the output voltage of the backlight circuit;
An input voltage switching circuit that supplies the battery voltage to the power supply circuit when the battery voltage is equal to or higher than a predetermined value, and supplies the terminal voltage of the capacitor to the power supply circuit when the battery voltage becomes lower than a predetermined value. When,
A power supply apparatus comprising:
前記バックライト回路は、バッテリ電圧を昇圧して出力電圧を生成しており、
前記電源回路の入力電圧の変動の許容範囲には、前記入力電圧切替回路によって入力電圧の切り替えが行われる前記所定値から、前記バックライト回路の出力電圧までが少なくとも含まれることを特徴とする電源装置。 In claim 1,
The backlight circuit boosts the battery voltage to generate an output voltage,
The allowable range of fluctuation of the input voltage of the power supply circuit includes at least from the predetermined value at which the input voltage is switched by the input voltage switching circuit to the output voltage of the backlight circuit. apparatus.
前記入力電圧切替回路は、
バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出回路と、
前記バッテリ電圧検出回路によってバッテリ電圧が所定値よりも低くなったときに前記コンデンサの端子電圧を前記電源回路に印加するスイッチ回路と、
を備えることを特徴とする電源装置。 In claim 1 or 2,
The input voltage switching circuit is
A battery voltage detection circuit for detecting the battery voltage;
A switch circuit that applies a terminal voltage of the capacitor to the power supply circuit when the battery voltage is lower than a predetermined value by the battery voltage detection circuit;
A power supply apparatus comprising:
前記電源回路へのバッテリ電圧の供給経路と、前記電源回路への前記コンデンサの端子電圧の供給経路のそれぞれには、電流の逆流防止用素子が挿入されていることを特徴とする電源装置。 In claim 3,
A power supply device, wherein a current backflow prevention element is inserted in each of a battery voltage supply path to the power supply circuit and a terminal voltage supply path of the capacitor to the power supply circuit.
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CN109686322A (en) * | 2019-02-19 | 2019-04-26 | 昆山龙腾光电有限公司 | Switching circuit and backlight drive circuit |
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- 2011-04-07 JP JP2011085196A patent/JP2012221143A/en not_active Withdrawn
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