专利名称：升压电源电路及其控制方法和驱动器ic的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种升压电源电路、其控制方法和相应的驱动器IC，更具体地说，本发明涉及具有待机模式的升压电源电路、其控制方法和驱动器IC。
背景技术：
在半导体集成电路技术中，试图降低电源电压和功耗。在用于驱动LCD(液晶显示器)等的驱动器IC中，减小电源电压。另一方面，根据像素材料，预先确定驱动LCD等所需的电压，而且为了提高显示质量，通常要求能够输出高亮度的高电压。因此，该驱动器IC包括内置升压器，而且从该升压器提供用于驱动LCD的电压。
存在多种IC，包括提供有用于由升压器产生内部电压的外部电源的LCD驱动器IC。升压器产生的输出电压通常与平滑电容器相连，以尝试使输出稳定。
为了降低功耗，在不需要显示时，具有这种内置升压器的驱动器IC使该升压器停止工作。如上所述，将不对LCD施加驱动电压并保持低功耗状态的状态被称为待机模式。在驱动器IC中，为了在输入外部电源时使升压器停止工作，这意味着进入待机模式，释放平滑电容器中的电荷。
作为释放平滑电容器中的电荷的方法，例如，存在下述方法，即，仅将累积在该平滑电容器内的电荷释放到地线的方法，例如，Edogawa在第5-55737号日本待审实用新型公开中所述的；通过连接到作为该升压器的输入电源的外部电源，然后，从外部电源放电的放电方法，例如，Tatsumi在第6-225546号日本未审查专利申请公开所述的以及Morishita等人在第7-44134号日本未审查专利申请公开所述的。
图17和18示出其配置与Edogawa公开的升压电源电路的配置几乎相同的升压电源电路10的电路图。图17示出处于正常工作模式的升压电源电路的状态，而图18示出处于待机模式的升压电源电路10的状态。如图17所示，升压电源电路10包括升压器11和控制器12等。用于平滑外部电源VCC的第一平滑电容器C1被设置在升压器11的输入端。此外，用于平滑升高的电压Vout的第二平滑电容器C2被设置在升压器11的输出端。此外，通过第一开关器件SW1，第二平滑电容器C2连接到电阻器R1。电阻器R1是用于限制电流的电阻。
升压电源电路10包括控制器12。控制器12输出STBYB信号，以在待机模式与工作模式之间切换。在STBYB信号是“H”，而第一开关器件SW1变成断开状态时，如图17所示，升压电源电路10变成工作模式。此时，升压器11执行正常的升压操作。相反，在STBYB信号是“L”，而第一开关器件SW1变成接通状态时，如图18所示，升压电源电路10变成待机模式。此时，升压器11停止升压操作。
图19是示出现有的升压电源电路的配置的示意图。在工作模式下，第一开关器件SW1处于断开状态，而第二平滑电容器C2起稳定升高的电压Vout的电容的作用。相反，在待机模式下，在第一开关器件SW1处于接通状态的情况下，升压器11停止升压操作，第二平滑电容器C2内的电荷被释放到地线。
如上所述，在Edogawa公开的升压电源电路10中，在待机模式下，第二平滑电容器C2上的所有电荷均被释放到地线。在LCD显示板的寿命期内保持对LCD施加DC电势的确是个问题，且释放到地线是有效的。然而，为了在将升压电源电路10用作驱动器IC内的电源等时释放第二平滑电容器C2内的电荷，在从待机模式过渡到工作模式时，必须提供大量电荷，因此，增加了功耗。
为了克服该问题，提出了Tatsumi或者Morishita等人公开的升压电源电路20。图20和21示出其配置与Tatsumi或者Morishita等人公开的升压电源电路的配置几乎相同的升压电源电路20的电路图。图20示出在电源被接通而且处于待机模式时升压电源电路20的状态。此外，图21示出正常工作模式下的升压电源电路20的状态。如图20所示，升压电源电路20包括升压器21和控制器22等。用于平滑外部电源VCC的第一平滑电容器C1被设置在升压器22的输入端。此外，用于平滑升高的电压Vout的第二平滑电容器C2被设置在升压器21的输出端。第一开关器件SW1被设置在升压器21与第二平滑电容器C2之间。此外，通过第二开关器件SW2，第一平滑电容器C1与第二平滑电容器C2相连。
此外，升压电源电路20包括控制器22。控制器22输出STBYB信号，以在待机模式与工作模式之间切换。在STBYB信号为“L”时，升压电源电路20变成待机模式。此时，如图20所示，第一开关器件SW1变成断开状态，第二开关器件SW2变成接通状态，而且升压器21停止升压操作。相反，在STBYB信号为“H”时，升压电源电路20变成工作模式。此时，如图21所示，第一开关器件SW1变成接通状态，第二开关器件SW2变成断开状态，而且升压器21执行升压操作。
图22示出升压电源电路20的工作输出波形。在工作模式下(其中STBYB＝“H”)，第一开关器件SW1处于接通状态，第二开关器件SW2断开，且第二平滑电容器C2起稳定升高的电压Vout的电压的电容的作用。相反，在待机模式下(其中STBYB＝“L”)，升压器21停止升压操作，第一开关器件SW1断开，而第二开关器件SW2处于接通状态，以将第二平滑电容器C2内的电荷释放到外部电源VCC。
在Tatsumi或者Morishita等人公开的升压电源电路20中，设置了用于将第二平滑电容器C2的输入端连接到外部电源VCC的路径。在待机模式下，第二平滑电容器C2中的电荷被释放到外部电源VCC。因此，在待机模式下，在第二平滑电容器C2中，电荷被充电到外部电源VCC的电势。因此，在再一次从待机模式变更为工作模式时，升压器21从外部电源VCC的电势升压到输出电势Vout。因此，可以将不经济的电荷传送降低到最小，而且还可以缩短完成升压操作之前的时间。
然而，如果外部电源VCC没有对第二平滑电容器C2内的电荷进行放电的足够容量，则外部电源VCC的电势升高，如图22所示。因此，现在，发现对外部电源VCC和升压器21的输入部分施加了大于预定值的电压。
因此，需要一种升压电源电路，其具有可靠性高、利用最少的电荷传送来抑制功耗，而且即使在该升压器的输入的吸收容量小时，仍可以防止施加超过该升压器的输入部分的耐压的高压。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种升压电源电路，它包括升压器，其用于升高输入电压，以输出升高的电压，从而对第一平滑电容器施加所述升高的电压；以及控制器，用于在从工作模式过渡到待机模式时，控制第一平滑电容器中的电荷的转移目的地和转移量。通过这种配置，可以将电荷的无用转移减少到最少。此外，由于没有电荷的无用转移，所以可以缩短完成升压操作之前的时间，由此可以减少功耗。此外，由于可以防止对升压器的输入部分等施加高压，所以可以提供具有高可靠性的升压电源电路。
根据本发明的另一方面，提供了一种方法，该方法包括在工作模式下，将从外部电源输出的电压施加到升压器；以及在通过平滑电容器使所述升高的电压平滑时，从所述升压器输出升高的电压；以及在从工作模式切换到待机模式时，控制该平滑电容器中的电荷的转移目的地和转移量。因此，可以将电荷的无用转移减少到最少。此外，由于没有电荷的无用转移，所以可以缩短完成升压操作之前的时间，因此可以减少功耗。此外，由于可以防止对升压器的输入部分等施加高压，所以可以提供具有高可靠性的升压电源电路。
本发明提供了一种高可靠性升压电源电路，其通过将电荷的无用转移降低到最少，可以抑制功率消耗，而且即使在升压器的输入电源的吸收容量小时，仍可以防止施加超过升压器的输入部分等的耐压的高压。
根据下面结合附图对特定优选实施例所做的描述，本发明的上述以及其他目的、优点和特征更加显而易见，其中图1是示出在根据本发明第一实施例的升压电源电路处于工作模式时开关器件的状态的示意图；图2是示出根据本发明第一实施例的升压电源电路刚从工作模式变更为待机模式后开关器件的状态的示意图；图3是用于说明根据本发明第一实施例的升压电源电路的操作的示意图；图4是示出根据本发明第二实施例的升压电源电路处于工作模式时开关器件的状态的示意图；图5是示出根据本发明第二实施例的升压电源电路刚从工作模式变更为待机模式后(其中点A的电势低于点B的电势)开关器件的状态的示意图；图6是示出根据本发明第二实施例的升压电源电路从工作模式变更为待机模式(其中点A的电势高于点B的电势)开始经过预定时间后开关器件的状态的示意图；图7是用于说明根据本发明第二实施例的升压电源电路的操作的示意图；
图8是示出根据本发明第三实施例的升压电源电路处于工作模式时开关器件的状态的示意图；图9是示出根据本发明第三实施例的升压电源电路刚从工作模式变更为待机模式后开关器件的状态的示意图；图10是用于说明根据本发明第三实施例的升压电源电路的操作的示意图；图11是示出根据本发明第四实施例的升压电源电路处于工作模式时开关器件的状态的示意图；图12是示出根据本发明第四实施例的升压电源电路刚从工作模式变更为待机模式后开关器件的状态的示意图；图13是用于说明根据本发明第四实施例的升压电源电路的操作的示意图；图14是示出根据本发明第四实施例的升压电容器的电势的示意图；图15是示出根据本发明第四实施例处于待机模式的升压电源电路的等效电路图；图16是示出根据本发明第五实施例的驱动器IC的配置的示意图；图17是示出现有的升压电源电路的配置的示意图；图18是示出现有的升压电源电路的配置的示意图；图19是示出现有的升压电源电路的工作输出波形的示意图；图20是示出现有的升压电源电路的配置的示意图；图21是示出现有的升压电源电路的配置的示意图；以及图22是示出现有的升压电源电路的工作输出波形的示意图。
具体实施例方式
现在，在此参考说明性实施例说明本发明。本技术领域内的技术人员应当明白，利用本发明讲述的内容，可以实现许多变换实施例，而且本发明并不局限于为了说明的目的而描述的各实施例。
第一实施例下面，将参考图1和2详细说明根据本发明第一实施例的升压电源电路100。本发明的升压电源电路100具有工作模式，用于执行正常的升压操作；以及待机模式，处于较低的功耗状态。图1和2是示出该实施例的升压电源电路100的配置的示意图。图1是示出在升压电源电路100处于工作模式时开关器件的状态的示意图。此外，图2是示出根据本发明实施例的升压电源电路100刚从工作模式变更为待机模式后开关器件的状态的示意图。如图1和2所示，升压电源电路100包括升压器101、控制器102和外部电源VCC等。
升压器101将从外部电源VCC输入的输入电压升高到输出电压Vout的要求电压值。在升压器101的输入侧设置第一平滑电容器C1，以使输入电压平滑。第一平滑电容器C1的电极与升压器101的输入侧之间的触点被称为点A。此外，第一平滑电容器C1的另一电极连接到地电势。
通过第一开关器件(开关元件)SW1将第二平滑电容器C2设置在升压器101的输出侧。第二平滑电容器C2使输出电压Vout平滑。第二平滑电容器C2与升压器101的输出侧之间的触点被称为点B。此外，第二平滑电容器C2的另一电极连接到地电势。此外，第一平滑电容器C1和第二平滑电容器C2通过第二开关器件SW2连接。通过第三开关器件SW3和限流电阻器件(电阻元件)R1，第二电容器C2的另一电极连接到地电势。
控制器102输出STBYB信号(待机模式控制信号)和DISC信号(放电控制信号)。STBYB信号是用于在上述工作模式与待机模式之间切换的信号。在STBYB信号是“H”时，升压电源电路100变成工作模式，而STBYB信号是“L”时，升压电源电路100变成待机模式。此外，DISC信号是用于控制第二开关器件SW2和第三开关器件SW3，以释放第二平滑电容器C2中累积的电荷到地的信号。
下面将参考图3详细说明升压电源电路100的控制方法。图3是示出根据第一实施例的升压电源电路100的工作输出波形的示意图。如图3所示，在从外部电源VCC提供输入电压时，处于断开状态的电源要接通时，点A的电势变成输入电压的VCC电势。此时，由于STBYB信号是“L”，所以升压电源电路100处于待机模式。在电源刚变成接通状态后的待机模式中，第一开关器件SW1处于断开状态，第二开关器件SW2处于接通状态，且第三开关器件SW3处于断开状态。此外，在待机模式中，由于升压器101不执行升压操作，而原样输出输入电压，所以点B的电势变成VCC电势，与位于升压器101的输入侧的点A的电势相同。
然后，在STBYB信号变成“H”的第一时间，升压电源电路100切换到工作模式。在工作模式中，在STBYB信号升高的第一时间，第一开关器件SW1从断开状态切换到接通状态，而第二开关器件SW2从接通状态切换到断开状态。第三开关器件SW3保持断开状态。因此，在工作模式中，如图1所示，配置电路，其中第一开关器件SW1处于接通状态、第二开关器件SW2和第三开关器件SW3处于断开状态。此时，升压器101将输入电压升高到要求的输出电压Vout。然后，升压器101升高的输出电压Vout被通过第一开关器件SW1输出到内部电路。因此，如图3所示，点B的电势变为升高的输出电压Vout的升高的电压。此时，第二平滑电容器C2用作稳定输出电势Vout的电压的电容。
此后，在STBYB信号变成“L”时的第二时间，升压电源电路100从工作模式切换到待机模式。在待机模式中，在STBYB信号降低的第二时间，第一开关器件SW1从接通状态切换到断开状态。此外，在第二时间，DISC信号升高。在DISC信号升高的时间，第三开关器件SW3从断开状态切换到接通状态。此时，第二开关器件SW2保持断开状态。因此，可以释放累积在第二平滑电容器内的电荷到地。具体地说，在DISC信号是“H”时，释放累积在第二平滑电容器中的电荷到地。因此，如果在待机模式下，第二平滑电容器C2放电，则在该升压电源电路100中，在第三开关器件SW3处于接通状态时，第一开关器件SW1和第二开关器件SW2处于断开状态，如图2所示。
在第二平滑电容器C2内的电荷移动而且第二平滑电容器C2的电势变得低于输入电压的VCC电势时，在DISC信号下降的第三时间，第二开关器件SW2从断开状态切换到接通状态，而第三开关器件SW3从接通状态切换到断开状态。因此，第二平滑电容器C2被重新充电到VCC电势。
可以考虑直到第二平滑电容器C2的电势变得低于VCC电势的放电时间，根据第二平滑电容器C2的电容以及第三开关器件SW3和限流电阻器件R1的电阻值，确定DISC信号的“H”周期。即，通过释放第二平滑电容器C2的电荷，设计激活DISC信号，直到第二平滑电容器C2的电势低于VCC。请注意，优选地释放第二平滑电容器C2的电势到等于VCC电势。因此，可以抑制对第二平滑电容器C2重新充电所需的电能。
如上所述，通过利用DISC信号控制第二开关器件SW2和第三开关器件SW3，在切换到待机模式时，不释放累积在第二平滑电容器C2内的所有电荷。因此，在从待机模式切换到工作模式时，可以减少提供到第二平滑电容器C2的电荷，而且可以抑制功耗。
此外，对第二平滑电容器C2重新充电，因此，其电势是VCC电势。因此，与现有技术相同，因为第二平滑电容器C2内残余的电荷，点A的电势不升高。因此，不对外部电源VCC和升压器101的输入部分施加未定义的电压。因此，可以提高升压电源电路100的可靠性。
此后，在STBYB信号变成“H”的时间，升压电源电路100再一次从待机模式切换到工作模式。在工作模式下，在STBYB信号升高的时间，第一开关器件SW1从断开状态切换到接通状态，而第二开关器件SW2从接通状态切换到断开状态。此外，第三开关器件SW3保持断开状态。此时，如上所述，在待机模式下，第二平滑电容器C2的电势被重新充电到VCC电势。因此，可以缩短在从待机模式过渡到工作模式时完成升压操作之前的时间。
第二实施例下面，将参考图4至6详细说明根据本发明第二实施例的升压电源电路100。图4到6是示出了升压电源电路100的配置的视图。图4是示出在升压电源电路100处于工作模式下时开关器件的状态的示意图。此外，图5是示出根据本发明第二实施例的升压电源电路刚从工作模式变更为待机模式(其中点A的电势低于点B的电势)后开关器件的状态的示意图。图6是示出从根据本发明第二实施例的升压电源电路从工作模式变更为待机模式(其中点A的电势高于点B的电势)开始经过预定时间后开关器件的状态的示意图。该实施例与第一实施例的差别在于，在该实施例中，DISC信号不是从控制器提供的，而是设置了用于比较点A和B的电势的比较器。在图4至6中，利用与图1中的参考编号相同的参考编号表示与图1中的部件相同的部件，同时省略详细说明它们。
如图4至6所示，该实施例的升压电源电路100包括升压器101、控制器102和比较器103等。该实施例的升压电源电路100的配置与第一实施例中的升压电源电路100的配置几乎相同。具体地说，在升压器101的输入侧设置第一平滑电容器C1，而且第一平滑电容器C1的一个电极连接到地电势。此外，经由第一开关器件SW1将第二平滑电容器C2设置在升压器101的输出侧。第二平滑电容器C2的另一个电极连接到地电势。此外，第一平滑电容器C1和第二平滑电容器C2通过第二开关器件SW2连接在一起。经由第三开关器件SW3和限流电阻器件R1将第二电容器C2的另一电极连接到地电势。第一平滑电容器C1的电极与升压器101的输入侧之间的触点被称为点A。第二平滑电容器C2的电极与升压器101的输入侧之间的触点被称为点B。
在该实施例中采用的控制器102输出STBYB信号。如上所述，STBYB信号是用于在上述工作模式与待机模式之间切换的信号。在STBYB信号是“H”时，升压电源电路100变成工作模式，而在STBYB信号是“L”时，升压电源电路100变成待机模式。
比较器103始终监视点A和点B的电势。此外，比较器103还在待机模式下释放在第二平滑电容器C2内累积的电荷，或者控制第二开关器件SW2和第三开关器件SW3以使第二平滑电容器C2与第一平滑电容器C1连接。具体地说，在第一实施例中，通过从控制器102输入的DISC信号控制第二开关器件SW2和第三开关器件SW3。然而，在第二实施例中，由监视点A和B的电势的比较器103分别控制每个开关器件。在该实施例中，点A连接到比较器103的+输入端，而点B连接到-输入端。因此，如果点A的电势高于点B的电势，则比较器103输出“H”电平信号，而如果点B的电势高于点A的电势，则输出“L”电平信号。
下面将参考图7详细说明根据第二实施例的升压电源电路100的控制方法。图7是示出根据该实施例的升压电源电路100的工作输出波形的示意图。如图7所示，当在从外部电源VCC提供输入电压时，要接通处于断开状态的电源的同时，点A的电势变成输入电压的VCC电势。此时，由于STBYB信号是“L”，所以升压电源电路100处于待机模式。在电源刚变成接通状态后的待机模式下，第一开关器件SW1处于断开状态，第二开关器件SW2处于接通状态，而第三开关器件SW3处于断开状态。此外，在待机模式下，由于升压器101不执行升压操作，而原样输出输入电压，所以点B的电势变成VCC电势，与位于升压器101的输入侧的点A的电势相同。
然后，在STBYB信号变成“H”的第一时间，升压电源电路100切换到工作模式。在工作模式中，在STBYB信号升高的第一时间，第一开关器件SW1从断开状态切换到接通状态，而第二开关器件SW2从接通状态切换到断开状态。第三开关器件SW3保持断开状态。因此，在工作模式下，如图4所示，配置电路使得第一开关器件SW1处于接通状态、第二开关器件SW2和第三开关器件SW3处于断开状态。此时，升压器101将输入电压升高到要求的输出电压Vout。然后，升压器101升高的输出电压Vout被通过第一开关器件SW1输出到内部电路。因此，如图3所示，点B的电势变为升高的输出电压Vout的升高电压。此时，第二平滑电容器C2用作稳定输出电势Vout的电压的电容。
此后，在STBYB信号变成“L”的第二时间，升压电源电路100从工作模式切换到待机模式。在待机模式下，在STBYB信号下降的第二时间，第一开关器件SW1从接通状态切换到断开状态。因此，比较器103仅在待机模式下工作(其中STBYB信号是“L”)，而且将点A和点B的电势进行比较。结果，如果点A的电势低于点B的电势，则比较器103输出“L”电平信号。在比较器103的输出是“L”时，第二开关器件SW2断开，而第三开关器件SW3接通，如图5所示。因此，可以释放累积在第二平滑电容器上的电荷到地。
相反，如果点A的电势高于点B的电势，则比较器103输出“H”电平信号。在比较器103的输出是“H”时，第二开关器件SW2接通，而第三开关器件SW3断开，如图6所示。因此，第二平滑电容器C2连接到外部电源VCC，然后，充电VCC电势。
如上所述，采用利用DISC信号控制第二开关器件SW2和第三开关器件SW3的比较器103，在切换到待机模式时，可以不释放在第二平滑电容器C2内累积的所有电荷。因此，在从待机模式切换到工作模式时，可以减少提供到第二平滑电容器C2的电荷，而且可以抑制功耗。因此，因为第二平滑电容器C2的电势始终是VCC电势，所以点A的电势因为在第二平滑电容器C2内的残留电荷而不升高。因此，不对外部电源VCC和升压器101的输入部分施加未定义的电压。因此，可以提高升压电源电路100的可靠性。此外，在待机模式下，第二平滑电容器C2的电势被充电到VCC电势。因此，可以缩短在从待机模式过渡到工作模式时完成升压操作之前的时间。
与第一实施例相比，该实施例利用直接监视点A和B的电势的比较器103，使得能够控制第二开关器件SW2和第三开关器件SW3，因此，不过度释放第二平滑电容器C2内的电荷。此外，无需考虑到第二平滑电容器C2为VCC电势的放电时间进行设计，因此可以轻而易举地设计升压电源电路100。
第三实施例下面，将参考图8和9详细说明根据本发明第三实施例的升压电源电路100。图8和9是示出根据该实施例的升压电源电路100的配置的示意图。图8是示出在根据该实施例的升压电源电路100处于工作模式时开关器件的状态的示意图。图9是示出根据本发明第三实施例的升压电源电路100刚从工作模式变更为待机模式后开关器件的状态的示意图。该实施例的升压电源电路100消除第二平滑电容器内的电荷，从而实现与放电相同的效果。在将用于输出多个电压，例如，产生正电压和负电压的升压器用作升压器101时，该实施例尤其有效。在图8和9中，利用与图1中的参考编号相同的参考编号表示与图1中的部件相同的部件，同时省略详细说明它们。
如图8和9所示，该实施例的升压电源电路包括升压器101、控制器102等。该实施例采用的升压器101将从外部电源VCC输入的输入电压升高到要求的正输出电压(正输出Vout+)和负输出电压(负输出Vout-)。在升压器101的输入侧设置第一平滑电容器C1。第一平滑电容器C1的电极与升压器101的输入侧之间的触点被称为点A。此外，第一平滑电容器C1的另一电极连接到地电势。
经由第一开关器件SW1将第二平滑电容器C2设置在升压器101的正输出Vout+的输出侧。第二平滑电容器C2使正输出Vout+平滑。第二平滑电容器C2的电极与升压器101的输入侧之间的触点被称为点B。此外，第二平滑电容器C2的另一电极连接到地电势。此外，第一平滑电容器C1和第二平滑电容器C2经由第二开关器件SW2连接。
经由第三开关器件SW3，将第二电容器C2设置在负输出Vout-的输出侧。第三平滑电容器C3使负输出Vout-平滑。第三平滑电容器C3的电极与升压器101的输出侧之间的触点被称为点C。此外，第三平滑电容器C3的另一电极连接到地电势。第二平滑电容器C2和第三平滑电容器C3经由第四开关器件SW4连接。具体地说，正输出Vout+和负输出Vout-通过开关器件SW4连接。
控制器102输出STBYB信号(待机模式控制信号)和PREC信号(预充电控制信号)。STBYB信号是用于在上述工作模式与待机模式之间切换的信号。在STBYB信号是“H”时，升压电源电路100变成工作模式，而STBYB信号是“L”时，升压电源电路100变成待机模式。此外，PREC信号是用于控制第二开关器件SW2，以将第二平滑电容器C2充电到VCC电势的信号。
下面将参考图10详细说明第三实施例的升压电源电路100的控制方法。图10是示出根据该实施例的升压电源电路100的工作输出波形的示意图。如图10所示，当从外部电源VCC供给输入电压时，要接通处于断开状态的电源的同时，点A的电势变成输入电压的VCC电势。此时，由于STBYB信号是“L”，所以升压电源电路100处于待机模式。在电源刚变成接通状态后的待机模式下，第一开关器件SW1处于断开状态，第二开关器件SW2处于接通状态，第三开关器件SW3处于断开状态，而且第四开关器件SW3处于断开状态。此外，在该实施例的升压电源电路100中，在待机模式下，升压器101不执行升压操作，而原样输出正输出Vout+。因此，点B的电势变成VCC电势，与位于升压器101的输入侧的点A的电势相同。另一方面，升压器101的负输出Vout-输出地电势。因此，点C的电势变成地电势。
然后，在STBYB信号变成“H”的第一时间，升压电源电路100切换到工作模式。在工作模式下，在STBYB信号升高的第一时间，第一开关器件SW1从断开状态切换到接通状态。另一方面，第二开关器件SW2从接通状态切换到断开状态。第四开关器件SW4保持断开状态。因此，在工作模式下，如图8所示，配置该电路，其中，第一开关器件SW1和第三开关器件SW3处于接通状态、第二开关器件SW2和第四开关器件SW4处于断开状态。
此时，升压器101将来自外部电源VCC的输入电压升高到要求的正输出电压。然后，从正输出Vout+输出的正输出电压被通过第一开关器件SW1输出到内部电路。因此，如图10所示，点B的电势变成正输出Vout+的升高的电压。此时，第二平滑电容器C2起稳定正输出Vout+的电压的电容的作用。
此外，升压器101将从外部电源VCC输入的输入电压逐级降低到要求的负输出电压。然后，通过第三开关器件SW3，从负输出端Vout-输出的负输出电压被输出到内部电路。因此，如图10所示，点C的电势降低到变成正输出端的逐级降低的电压Vout-。此时，第三平滑电容器C3起稳定负输出Vout-的电压的电容的作用。
此后，在STBYB信号变成“L”的第二时间，升压电源电路100从工作模式切换到待机模式。在待机模式下，在STBYB信号下降的第二时间，第一开关器件SW1和第三开关器件SW3从接通状态切换到断开状态。此外，在第四开关器件SW4从断开状态切换到接通状态时，第二开关器件SW2保持断开状态。因此，在待机模式下，如图9所示，第一开关器件SW1、第二开关器件SW2和第三开关器件SW3处于断开状态，而第四开关器件SW4处于接通状态。这样，通过第四开关器件SW4，在累积了正电压的第二平滑电容器C2与累积了负电压的第三平滑电容器C3之间发生短路。因为短路，累积在第二平滑电容器C2上和第三平滑电容器C3上的电荷被消除，从而获得与放电相同的效果。
通过正输出Vout+、负输出Vout-以及第二平滑电容器C2和第三平滑电容器C3的电容唯一地确定其电荷被消除之后第二平滑电容器C2和第三平滑电容器C3的电势。例如，假定正输出Vout+的电势是V1[V]，负输出Vout-的电势是-V2[V]，第二平滑电容器C2的电容是C1[F]，且第三平滑电容器C3的电容是C2[F]，则利用下面的公式表示通过使第四开关器件SW4接通而在正输出Vout+和负输出Vout-之间发生短路后点B和C的电势Vo[V]。
Vo＝(C1·V1-C2·V2)/(C1+C2)[V]利用上面的公式，如果正输出Vout+的电势和负输出Vout-的电势是正、负对称的，而且C1＝C2，电势Vo是0[V]。
此后，在PREC信号变成“H”时，第二开关器件SW2从断开状态切换到接通状态，而第四开关器件SW4从接通状态切换到断开状态。此时，第一开关器件SW1和第三开关器件SW3保持断开状态。因此，第二平滑电容器C2经由第二开关器件SW2连接到第一平滑电容器C1。这样使第二平滑电容器C2被再一次充电到VCC电势。请注意，在将第三平滑电容器C3充电到是正电势的VCC电势方面没有好处，因为在工作模式下，第三平滑电容器C3连接到负输出Vout-，且向第三平滑电容器C3提供负电压。因此，第三平滑电容器C3不连接到VCC电势。
如上所述，通过第四开关器件SW4在第二平滑电容器C2和第三平滑电容器C3发生短路。因此，因为第二平滑电容器C2和第三平滑电容器C3内残留的电荷，点A的电势不升高。此外，不对外部电源VCC和升压器101的输入部分施加未定义的电压。因此，可以提高升压电源电路100的可靠性。
此后，在STBYB信号变成“H”的时间，升压电源电路100再一次从待机模式切换到工作模式。在工作模式下，在STBYB信号升高的第一时间，第一开关器件SW1和第三开关器件SW3从断开状态切换到接通状态，而第二开关器件SW2从接通状态切换到断开状态。此外，第四开关器件SW4保持断开状态。此时，如上所述，在待机模式下，第二平滑电容器C2的电势被重新充电到VCC电势。因此，可以缩短在从待机模式过渡到工作模式时完成升压操作之前的时间。
此外，在图10中，在刚断开电源之前，不需要将第二平滑电容器C2重新充电到VCC电势，如虚线示出点B的电势。因此，如果事先知道电源要被断开，则可以对第二平滑电容器C2进行控制，以便不重新充电。
如上所述，通过设置用于在正输出Vout+与负输出Vout-之间产生短路的一个开关器件进行控制，可以以简单的电路配置，实现与释放第二平滑电容器C2和第三平滑电容器C3内的电荷相同的效果。因此，由于在具有输出多个电压的升压器的现有升压电源电路中设置了一个开关器件和控制电路，所以可以防止电路尺寸增大。
第四实施例下面，将参考图11和12详细说明根据本发明第四实施例的升压电源电路100。图11和12是示出该实施例的升压电源电路100的配置的示意图。图11是示出在该实施例的升压电源电路100处于工作模式时开关器件的状态的示意图。此外，图12是示出根据本发明实施例的升压电源电路100刚从工作模式变更为待机模式后开关器件的状态的示意图。使用在升压器101在设置的升压电容器C4，该实施例的升压电源电路100释放第二平滑电容器C2内的电荷。
如图11和12所示，升压电源电路100包括升压器101和控制器102等。此外，升压器101包括升压电容器C4。请注意，升压电容器C4可以包括多个升压电容器。在工作模式下，升压器101根据从外部输入的CLK信号执行升压操作，并根据从外部电源VCC输入的输入电压，输出要求的输出电压Vout。在升压器101的输入侧设置第一平滑电容器C1，用于平滑输入电压。第一平滑电容器C1的电极与升压器101的输入侧之间的触点被称为点A。此外，第一平滑电容器C1的另一电极连接到地电势。
经由第一开关器件SW1将第二平滑电容器C2设置在升压器101的输出侧。第二平滑电容器C2使输出电压Vout平滑。第二平滑电容器C2的电极与升压器101的输出侧之间的触点被称为点B。此外，第二平滑电容器C2的另一电极连接到地电势。此外，第一平滑电容器C1和第二平滑电容器C2经由第二开关器件SW2连接。
通过第三开关器件SW3，升压器101内的升压电容器C4的一个电极连接到地电势。相反，升压电容器C4的另一电极经由第四开关器件SW4连接到升压器101的输出侧，在电流方向上，连接在点B下面的点。
控制器102输出STBYB信号(待机模式控制信号)。STBYB信号是用于在工作模式与待机模式之间切换的信号。在STBYB信号是“H”时，升压电源电路100变成工作模式，而在STBYB信号是“L”时，升压电源电路100变成待机模式。
下面将参考图13至15详细说明根据第四实施例的升压电源电路100的控制方法。图13是示出根据该实施例的升压电源电路100的工作输出波形的示意图。此外，图14是示出图11和12所示的升压电容器C4的电势波形的示意图。在图14中，利用实线表示升压电容器C4的+电极的电势波形，而利用虚线表示-电极的电势波形。图15是处于待机模式下的部分升压电源电路100的等效电路图。在此，下面将说明升压器101使电压加倍的情况。
如图13所示，在从外部电源VCC供给输入电压时，要接通处于断开状态的电源的同时，点A的电势变成输入电压的VCC电势。此时，由于STBYB信号是“L”，升压电源电路100处于待机模式。在电源刚变成接通状态后的待机模式下，第一开关器件SW1处于断开状态，第二开关器件SW2处于接通状态，第三开关器件SW3和第四开关器件处于断开状态。此外，在待机模式下，由于升压器101不执行升压操作，而原样输出输入电压，所以点B的电势变成VCC电势，与位于升压器101的输入侧的点B的电势相同。
然后，在STBYB信号变成“H”的第一时间，升压电源电路100切换到工作模式。在工作模式下，在STBYB信号升高的第一时间，第一开关器件SW1从断开状态切换到接通状态，而第二开关器件SW2从接通状态切换到断开状态。第三开关器件SW3和第四开关器件SW4保持断开状态。因此，在工作模式下，如图11所示，配置该电路，其中第一开关器件SW1处于接通状态，第二开关器件SW2、第三开关器件SW3和第四开关器件SW4处于断开状态。
此时，升压器101将从外部电源VCC输入的输入电压升高到要求的输出电压Vout。如图14所示，首先，将VCC电势施加到升压电容器C4的+电极，而对-电极提供地电势。在从外部输入的CLK信号升高时，对-电极提供VCC电势。此时，由于升压电容器C4的两个电极之间的电势差保持与VCC电势相同，所以升压电容器C4的+电极变成VCC电势的两倍。然后，设置在升压器101内的开关器件(未示出)变成接通状态，且从升压器101输出作为VCC电势升压加倍的输出电压Vout。通过第一开关器件SW1，输出电压Vout被输出到内部电路。此外，对第二平滑电容器C2提供加倍的VCC电势(升压电势)。此后，在CLK信号降低时，对升压电容器C4的-电极施加地电势。因此，升压电容器C4的+电极变成VCC电势。此时，由于设置在升压器101内的开关器件(未示出)变成断开状态，所以升压器101不输出电压，而将累积在第二平滑电容器C2中的升压电势输出到内部电路。因此，在工作模式下，如图13所示，点B的电势变成升压器101升压的升压电势。此时，第二平滑电容器C2起稳定输出电压Vout的电压的电容的作用。
此后，在STBYB信号变成“L”的第二时间，升压电源电路100从工作模式切换到待机模式。在待机模式下，在STBYB信号下降的第二时间，第一开关器件SW1从接通状态切换到断开状态。此外，第三开关器件SW3和第四开关器件SW4从断开状态切换到接通状态。另一方面，第二开关器件SW2保持断开状态。因此，在工作模式下，如图12所示，配置该电路为待机模式，第一开关器件SW1和第二开关器件SW2处于断开状态，而第三开关器件SW3和第四开关器件SW4处于接通状态。
通过处于接通状态的第三开关器件SW3，升压电容器C4的+电极连接到地电势。由于升压电容器C4的两个电极之间的电势差保持在VCC，所以升压电容器C4的-电极变成-VCC电势。然后，利用处于接通状态的第四开关器件SW4，具有-VCC电势的升压电容器C4的-电极连接到处于2VCC电势的第二平滑电容器C2的电极。具体地说，如图15所示，在第二平滑电容器C2与第四平滑电容器C4之间发生短路。这使得能够消除累积在第二平滑电容器C2上和升压电容器C4上的电荷，从而获得与放电相同的效果。
经由正输出Vout的升高电压、升压电容器C4的电势以及第二平滑电容器C2和升压电容器C4的电容，唯一地确定其电荷被消除之后的第二平滑电容器C2和升压电容器C4的电势。例如，在升压器101加倍升压的实施例中，假定输出电压Vout的电势是V1[V]，升压电容器C4的两端的电势是V1/2[V]。此外，假定第二平滑电容器C2的电容是C1[F]，而升压电容器C4的电容是C2[F]，则利用下面的公式表示工作模式下每个电容器的电荷量。
第二平滑电容器C2∶Q2＝C1·V1升压电容器C4∶Q4＝C2·V1/2在待机模式下，被减少和消除的根据下面的公式计算的电荷分别留在第二平滑电容器C2和升压电容器C4的每一个内。
Q2-Q4＝(2·C1-C2)V1/2如图15所示，第二平滑电容器C2和升压电容器C4是并联电容，因此，它们的总电容是C1+C2。因此，利用处于接通状态的第三开关器件SW3和第四开关器件SW4，利用下面的公式表示第二平滑电容器C2和升压电容器C4之间发生短路后点B的电势Vo[V]。
Vo＝(Q2-Q4)/(C1+C2)＝(2C1-C2)V1/2(C1+C2)[V]如上所述，在第二平滑电容器C2与升压电容器C4之间发生短路。因此，因为在切换到待机模式时第二平滑电容器C2内的残留电荷，点A的电势不升高。此外，不对外部电源VCC和升压器101的输入部分施加未定义的电压。因此，可以提高升压电源电路100的可靠性。
此后，在STBYB信号变成“H”的时间，升压电源电路100再一次从待机模式切换到工作模式。在工作模式中，在STBYB信号升高的时间，第一开关器件SW1从断开状态切换到接通状态。此外，第三开关器件SW3和第四开关器件SW4从接通状态切换到断开状态。此外，第二开关器件SW2保持断开状态。此时，如上所述，在待机模式下，第二平滑电容器C2的电势被充电到几乎与VCC电势相同。因此，可以缩短在从待机模式过渡到工作模式时完成升压操作之前的时间。请注意，通过在第二平滑电容器C2与升压电容器C4之间产生短路，可以确定每个电容器的电容和电势，以将第二平滑电容器C2的电势充电到VCC电势。
如上所述，通过设置用于在第二平滑电容器C2与升压电容器C4之间产生短路的两个开关器件以进行控制，可以以简单的电路配置，实现与释放第二平滑电容器C2和第三平滑电容器C3内的电荷相同的效果。因此，由于在现有升压电源电路上仅设置了二个开关器件，所以可以防止该电路尺寸增大。请注意，在该实施例中，这可以应用于任意升压器101，而不局限于如在第三实施例中所述，用于输出多个电压的升压器的升压器101。
请注意，在该实施例中，尽管说明了限定累积在第四电容器C4内的电荷，以使第二平滑电容器C2的电势变成VCC电势，但是并不局限于此。例如，如在第三实施例中所述，为了分别控制每个开关器件SW1至SW4，以将第二平滑电容器C2重新充电到VCC电势，新增加PREC信号。具体地说，在第二平滑电容器C2与升压电容器C4之间发生短路后，第三开关器件SW3和第四开关器件SW4可以处于断开状态，而第二开关器件SW2可以处于接通状态。
第五实施例下面将参考图16详细说明根据本发明第五实施例的驱动器IC。图16是示出根据该实施例的驱动器IC200的配置的示意图。该实施例的驱动器IC200是插入了第一至第四实施例的升压电源电路100的驱动器IC。在该实施例中，例如，描述单芯片LCD驱动器IC，该单芯片LCD驱动器IC包括具有根据本发明第三和第四实施例的两个升压器100的内置电源。
如图16所示，该实施例的驱动器IC200包括调节器201、内部调节器202和两个升压电源电路100。驱动器IC200包括用于液晶显示器的栅极线的内置驱动电路。安装在驱动器IC200内的两个升压电源电路100之一是在第三实施例中描述的用于产生正电压VGH和负电压VGL的升压电源电路，作为对液晶显示器的栅极线提供的电源。此外，两个升压电源电路100之另一个是在第四实施例中描述的用于产生用于内部调节器202的电源VDD2的升压电源电路。请注意，在图16中，在第三实施例的升压电源电路100内示出升压电容器C5和C6。升压电容器C5和C6被设置在用于执行升压操作的升压器101内。
VCC是外部电源，而VDD2是第四实施例的升压电源电路100产生的用于内部调节器202的电源。此外，正电压VGH和负电压VGL是第三实施例的升压电源电路100产生的用于栅极线的电源。在对LCD显示板应用电源时，需要设计每个平滑电容器的电容，以便在待机模式下，在消除电荷时，第二平滑电容器C2和第三平滑电容器C3的电势降低到地电势。请注意，对于对内部调节器202产生电源VDD2的升压电源电路，可以采用第一或者第二实施例的升压电源电路。
在待机模式下，在释放平滑电容器内的电荷时，这样配置的驱动器IC不释放所有电荷，而是保留某些电荷，如上所述。因此，可以缩短该升压器再一次过渡到工作模式所需的起动时间。此外，外部电源的电势不升高，因此，不会出现破坏器件的可能性。
如上所述，根据本发明，当在待机模式下释放位于升压器101的输出侧的第二平滑电容器C2内的电荷时，不释放全部电荷，使得第二平滑电容器C2保留某些电荷。因此，可以缩短升压器再一次变更为工作模式所需的起动时间。此外，效率高，因为不无用地释放第二平滑电容器C2内的电荷。此外，外部电源的电势不升高，因此，可以减少破坏器件的可能性。此外，可以利用简单的配置和控制实现上述配置。
显然，本发明并不局限于上述实施例，而且在不脱离本发明实质范围的情况下，可以对本发明进行修改和变更。
权利要求
1.一种升压电源电路，包括升压器，用于升高输入电压，以输出升高的电压，从而对第一平滑电容器施加所述升高的电压；以及控制器，用于在从工作模式过渡到待机模式时，控制第一平滑电容器中的电荷的转移目的地和转移量。
2.根据权利要求1所述的升压电源电路，进一步包括连接的第一开关元件，其将所述升高的电压输出到连接到所述第一平滑电容器的节点；第二开关元件，用于将所述节点与所述升压器的输入连接；以及第三开关元件，用于通过电阻元件，将所述节点连接到第一电源，其中，在从工作模式过渡到待机模式的第一时间，控制器使第一开关元件变成断开状态、第二开关元件变成断开状态、第三开关元件变成接通状态，而在第二时间，使第二开关元件变成接通状态，使第三开关元件变成断开状态，第二时间是第一时间经过预定时间之后的时间。
3.根据权利要求2所述的升压电源电路，其中，该第三开关元件连接到地电势。
4.根据权利要求1所述的升压电源电路，进一步包括比较器，用于将升压器的输入与所述节点进行比较，而且输出比较信号，其中根据该比较信号，控制器控制第一平滑电容器中的电荷的转移目的地和转移量。
5.根据权利要求4所述的升压电源电路，其中，如果升压器的输入的电势高于所述节点的电势，则该比较器使所述节点连接到所述升压器的输入，以及如果升压器的输入的电势低于所述节点的电势，则该比较器使所述节点连接到地电势。
6.根据权利要求1所述的升压电源电路，其中，该升压器包括正电压输出，用于将所述第一平滑电容器和负电压输出连接；以及负电压输出，用于连接第二平滑电容器，其中，所述升压电源电路包括第四开关元件，其用于连接第一平滑电容器与第二平滑电容器。
7.根据权利要求6所述的升压电源电路，其中，在从工作模式过渡到待机模式的第一时间，第四开关元件变成接通状态，且在经过预定时间后第四开关元件变为断开状态时，第一平滑电容器连接到所述升压器的输入。
8.根据权利要求1所述的升压电源电路，其中，该升压器包括升压电容器，以及通过将第一平滑电容器与升压电容器连接，使第一平滑电容器内的电荷移动。
9.根据权利要求7所述的升压电源电路，其中，在从工作模式过渡到待机模式的第一时间，第一平滑电容器连接升压电容器。
10.一种具有根据权利要求1所述的升压电源电路的驱动器IC。
11.一种方法，包括在工作模式下，将从外部电源输出的电压施加到升压器；以及在利用平滑电容器使所述升高的电压平滑时，从所述升压器输出升高的电压；以及在从工作模式切换到待机模式时，控制该平滑电容器中的电荷的转移目的地和转移量。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在从工作模式过渡到待机模式的第一时间，将第一平滑电容器连接到第一电源；以及在第二时间，将平滑电容器连接到第二电源，该第二时间是从第一时间经过预定时间之后的时间。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括在第一时间，将连接到平滑电容器的升压器的输出侧的电极连接到地电势；以及在第二时间，将连接到平滑电容器的升压器的输出侧的电极连接到外部电源。
14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括在第一时间，将连接到平滑电容器的升压器的输出侧的电极连接到平滑电容器的电极的电势的反向电势；以及在第二时间，将连接到平滑电容器的升压器的输出侧的电极连接到外部电源。
15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括将升压器的输入部分的电势与连接到该平滑电容器的升压器的输出侧的电极进行比较；以及根据比较结果，控制该平滑电容器中的电荷的转移目的地和转移量。
16.一种升压电源电路，包括升压器，包括用于接收输入信号的输入，以及第一输出，设置所述输入用于连接到第一电容器；第一开关，其连接在所述第一输出与第一节点之间，设置所述第一节点用于连接到第二电容器；以及第二开关，其连接在所述输入与所述第一节点之间；以及第三开关，其连接在所述第一节点与线路之间。
17.根据权利要求16所述的升压电源电路，进一步包括比较器，其接收所述输入的电势和所述第一节点的电势，以控制所述第二开关和第三开关。
18.根据权利要求16所述的升压电源电路，进一步包括第四开关，其连接在第二输出与第二节点之间，其中所述第二输出用于输出与从所述第一输出输出的电压互补的电压，设置所述第二节点用于连接第三电容器，其中该线路连接到所述第二节点。
19.根据权利要求16所述的升压电源电路，进一步包括第四开关和升压电容器，该升压电容器连接在所述第一节点与所述线路之间，以使所述第三电容器、所述升压电容器和所述第四开关串联连接，并以该顺序从所述节点连接到所述线路，所述升压电容器的电极连接到升压器。
20.根据权利要求16所述的升压电源电路，其中，控制所述第三开关以在从工作模式过渡到待机模式时将其接通。
全文摘要
一种升压电源电路包括升压器，用于升高输入电压，以输出升高的电压，从而对第一平滑电容器施加所述升高电压；以及控制器，用于在从工作模式过渡到待机模式时，控制第一平滑电容器中的电荷的转移目的地和转移量。
文档编号H02M3/07GK101090230SQ20071010649
公开日2007年12月19日 申请日期2007年6月1日 优先权日2006年6月1日
发明者杉山明生, 宫崎喜芳, 田畑贵史 申请人:恩益禧电子股份有限公司