负载驱动电路和设置负载驱动电路的负载电流的方法

专利名称：负载驱动电路和设置负载驱动电路的负载电流的方法
技术领域：
本发明涉及向由一个或多个发光二极管形成的负载提供电流以驱动所述 负载的负载驱动电路、以及设置该负载驱动电路的负载电流的方法，更具体 地，涉及使用可变升压比率的电荷泵电路作为用于驱动负载的电源的负载驱 动电路、以及设置该负载驱动电路的负载电流的方法。
背景技术：
近年来，白色发光二极管开始广泛地用作像移动电话或数码相机的、具
有液晶显示设备(LCD)的便携式装置的背光。白色发光二极管的驱动电压 是3.4伏到3.7伏，然而通常用作便携式装置的电源的锂离子电池的驱动电压 是3.5伏到4.2伏。因为白色发光二极管的驱动电压接近用作电源的锂离子电 池的驱动电压，为了长时间地驱动白色发光二极管，需要使用比如电荷泵电 路的升压电路(增压器)来对电源的电压进行升压。
例如，日本特平开专利申请No.2006-187187 (以下称为"参考文件1") 公开了 一种现有技术中的电源设备的配置，该配置能够适当地设置电荷泵电 路的升压比率(或增压比率)从而向发光二极管提供恒定电流。
图7是图示如参考文件l公开的现有技术中的电源设备的配置的视图。 在如图7所示的电源设备100中，通过由恒流电路101提供的恒定电流 驱动用作负载的发光二极管110。监控电路102监控恒流电路101和发光二 极管110之间的连接部分的电压Vled，并且监控电路102具有产生阈值电压 Vth的电压源(没有示出)，所述阈值电压Vth随着使得恒流电路101能够进 行恒定操作的电压的变化而变化。
其中电压Vled小于阈值电压Vth的状态持续一定时间段时，向控制器103输 出比较结果信号Ss。
控制器103基于来自监控电路102的比较结果信号Ss增大电荷泵电路 104的升压比率；因此调整电压Vied以具有使得恒流电路101能够进行恒定操作的值，且这允许以恒定电流驱动发光二极管110。
在图7中，用作电源的电池111的电压随着使用而逐渐减小，且因此， 在图7中，允许电荷泵电路104的升压比率从低值到高值可变。为此原因， 当在来自监控电路102的比较结果信号Ss处于低电平，即电压Vied小于阈 值电压Vth的状态持续一定时间段时，控制器103将电荷泵电路104的升压 比率增大一级。
例如，当以1的升压比率来操作电荷泵电路104时，如果来自监控电路 102的比较结果信号Ss变为低电平，则控制器103将电荷泵电路104的升压 比率增大到1.5。类似地，当以升压比率1.5操作电荷泵电路104时，当来自 监控电路102的比较结果信号Ss变为低电平时，控制器103将电荷泵电路104 的升压比率增大到2。
但是，在上述方法中， 一旦电池的电压减小，电荷泵电路104的升压比 率增大。如果电池的电压稍后再次增大，则虽然理想地电荷泵电路104的升 压比率应该减小以将电压Vled维持在最优值，但是在上述方法中，电荷泵电 路104的升压比率保持在当前高值，且这使得发光二极管110被大电流过驱 动。
因为当电荷泵电路104的升压比率大时驱动效率低，因此需要电荷泵电 路104的升压比率尽可能地小。但是，在现有技术中，有时以电荷泵电路104 的大的升压比率来驱动用作负载的发光二极管110,且在该情况下，设备的 驱动效率低。
例如，假定发光二极管110的驱动电流可以具有任意值。在由大电流驱 动发光二极管IIO以发光的时段中，由于电池的电压因为大电流的缘故而减 小，因此需要增大电压Vled，且因此，将阈值电压Vth设置为高值。因此， 电荷泵电路104的升压比率变得不足；由于该原因，增大电荷泵电路104的 升压比率以驱动发光二极管110。之后，当发光二极管110的驱动电流减小时， 负载电流也减小，且因此电池的电压增大。此外，因为阈值电压Vth也减小， 因此电荷泵电路104的小的升压比率足以驱动发光二极管110。但是，在如 图7所示的设备中，仍然以保持高值的电荷泵电路104的升压比率驱动发光 二极管110，且设备的驱动效率显著地低。
另一方面，如果配置设备使得电荷泵电路104的升压比率能够容易地返 回到低值，则当在便携式装置中使用需要大电流的马达时，造成电荷泵电路104的升压比率频繁改变，且发光二极管110的亮度可能波动。为避免该问 题，允许改变增大电荷泵电路104的升压比率所需的条件和减小电荷泵电路 104的升压比率所需的条件，以避免电荷泵电路104的升压比率的频繁切换。 通过能够改变的增大或减小电荷泵电路104的升压比率所需的条件，当 改变发光二极管110的亮度时，在大多数情况下，将发光二极管110的亮度 从高值顺序地降低到低值，且当发光二极管110的亮度变为预设值时，结束 亮度调整。因为发光二极管1110的亮度在开始时被设置为高，因此需要大电 流来驱动发光二极管110，且将电荷泵电路104的升压比率设置得大。但是， 在亮度调整结束时，尽管电荷泵电路104的小的升压比率是足够的，因为增 大电荷泵电路104的升压比率所需的条件不同于减小电荷泵电路104的升压 比率所需的条件，电荷泵电路104的升压比率保持为高值。

发明内容
本发明可解决现有技术的一个或多个问题。
本发明的优选实施例可提供一种负载驱动电路和设置负载驱动电路的负 载电流的方法，其允许电荷泵电路以最优升压比率工作而不频繁地改变电荷 泵电路的升压比率。
根据本发明的第一方面，提供了一种负载驱动电路，该负载驱动电路向 由一个或多个发光二极管形成的负载提供电流以驱动该负载，所述负载驱动 电^各包才舌
升压电路，其具有根据输入控制信号可改变的升压比率，并向负载提供 电源；
电流设置电路，被配置以根据从外部输入的负载电流设置信号来设置将 要提供给负载的电流的值；
恒流电路，被配置以产生和提供具有由所述电流设置电路设置的值的恒 定电流；
确定电路，被配置以确定所述恒流电路是否能够提供所述恒定电流；和 控制电路，被配置以根据所述确定电路的确定结果来控制所述升压电路 的升压比率， 其中
当输入用于改变电流的设置值的负载电流设置信号时，所述电流设置电路将电流的值设置为最大，并将电流的设置值逐级地向下减小到预定值，以 及
每次所述电流设置电路将电流的设置值减小 一级时，所述控制电路根据 所述确定电路的确定结果来改变所述升压电路的升压比率，直到所述恒流电 路提供具有由所述电流设置电路设置的电流值的电流。
优选地，当电流设置电路改变电流的值时，控制电路将升压电路的升压 比率设置为最小，且根据确定电路的确定结果逐级地顺序增大升压比率，直 到恒流电路提供具有由电流设置电路设置的电流值的电流。
优选地，当电流设置电路改变电流的值时，控制电路根据确定电路的确 定结果，将升压电路的升压比率增大一级，或维持升压电路的当前升压比率， 在预定的短时间段中将升压电路的升压比率减小一级，并根据确定电路的确 定结果将升压电路的升压比率增大一级，以返回到原始值或维持当前升压比 率。
优选地，配置确定电路以应用第一条件和第二条件，其中该第一条件用
于确定是否需要增大升压电路的升压比率以用于恒流电路执行恒流操作，且 该第二条件用于确定即使在升压电路的升压比率减小时恒流电路是否能够执
行恒流操作，以及
控制电路控制确定电路来选择第 一条件和第二条件之一 。
优选地，所述确定电路包括
选择电路，被配置以在将对应于所述第一条件的第一基准电压和对应于 所述第二条件的第二基准电压输入到所述确定电路时，根据来自所述控制电 路的控制信号，排他性地选择所述第一基准电压和第二基准电压之一；
电压比较电路，被配置以将由所述选择电路选择的第一基准电压和第二 基准电压之一与在所述恒流电路和负载之间的连接部分的电压相比较，并产 生和输出比较结果信号；以及
所述控制电路使得在增大升压比率时将所述第 一基准电压输出到所述选 择电路，并使得在减小升压比率时将所述第二基准电压输出到所述选择电路， 并根据从所述电压比较电路输出的比较结果信号来调整升压比率。
优选地，该第 一基准电压和第二基准电压是根据由电流设置电路设置的 电流的值可改变的。
优选地，恒流电路根据由电流设置电路设置的电流的值产生可改变的第一基准电压，以及
确定电路根据由恒流电路产生的第一基准电压产生第二基准电压。
优选地，在开始时间，控制电路将升压电路的升压比率设置为最小，且 根据驱动电流的确定结果逐级地顺序增大升压比率，直到恒流电路提供具有 由电流设置电路设置的电流值的电流。
优选地，负载电流设置信号包括多个连续脉冲，所述连续脉冲的数目对 应于由电流设置电路设置的电流值。
电流设置电路根据负载电流设置信号的第 一脉冲将电流的值设置为最 大，将指示正在调整电流的值的电流设置信号输出到控制电路，并在每次输 入在负载电流设置信号中在第 一脉沖之后的脉冲之一时，逐级地减小电流的 值。
优选地，所述升压电路包括
电荷泵电路，其具有由控制电路控制的升压比率；和 钳位电路，其将电荷泵电路的输出电压的上限电压钳位到预定值，且输 出钳位的电压。
根据本发明的第二方面，提供了 一种负载驱动电路的负载电流设置方法， 用于向由一个或多个发光二极管形成的负载提供电流以驱动所述负载，所述 负载驱动电路包括
升压电路，具有根据输入控制信号可改变的升压比率，并向负载提供电 源；和
电流提供电路，根据从外部输入的负载电流设置信号来设置将要提供给 负载的电流的值，并产生和提供具有设置值的恒定电流， 所述负载电流设置方法包括步骤
当输入用于改变电流的值的负载电流设置信号时，将电流的值设置为最
大；
将电流的值逐级地向下减小到预定值；
每次将电流的值减小一级时，确定是否能够将恒定电流提供给负载，并 根据确定结果改变升压比率，直到将具有设置值的电流提供给负载。
优选地，当改变电流的值时，将升压电路的升压比率设置为最小，且根 据确定结果逐级地顺序增大升压比率，直到将具有设置值的电流提供给负载。
优选地，当改变电流的值时，根据确定结果将升压电路的升压比率增大一级或维持升压电路的升压比率，在预定的短时间段中将升压电路的升压比 率减小一级，并根据确定结果将升压电路的升压比率增大一级，且所述升压 比率返回到原始值或维持当前升压比率。
优选地，应用第一条件和第二条件，其中所述第一条件用于确定是否需 要增大升压电路的升压比率以向负载提供恒定电流，且所述第二条件用于确
定即使升压电路的升压比率减小时是否能够将恒定电流提供到负载，以及 选择第一条件和第二条件之一以将恒定电流提供到负载。
优选地，排他性地选择对应于第 一条件的第 一基准电压和对应于第二条 件的第二基准电压之一，
将第一基准电压和第二基准电压中所选的一个与在恒定电流提供电路和 负载之间的连接部分的电压相比较，
当增大升压比率时，选择第一基准电压， 当减小升压比率时，选择第二基准电压，以及 根据比较的结果调整升压比率。
优选地，所述第 一基准电压和第二基准电压是根据电流的设置值可改变的。
优选地，在开始时间，将升压电路的升压比率设置为最小，且根据确定 结果逐级地顺序增大升压比率，直到将设置的恒定电流提供给所述负载。
优选地，所述负载电流设置信号包括多个连续脉冲，所述连续脉冲的数 目对应于由电流设置电路设置的电流值，
根据负载电流设置信号的第 一脉冲将电流的值设置为最大，以及
每次输入负载电流设置信号中第 一脉冲之后的脉沖之一时，逐级地减小 电流的值。
根据本发明的负载驱动电路和负载电流设置方法，当输入用于改变电流 的值的负载电流设置信号时，将电流的值设置为最大，且将电流的值逐级地
减小到预定值；每次将电流的值减小一级，确定是否能够将恒定电流提供给 负载，且根据确定结果改变升压比率，直到将具有设置值的电流提供给负载。 由于上述操作，能够在设置负载电流之后设置适当的电荷泵电路的升压比率， 而不频繁地改变升压比率，且这防止了效率的恶化。
通过下面参考附图给出的优选实施例的详细描述，本发明的这些和其它 目的、特征和优点将变得更为明显。


图1是示范根据本发明第一实施例的负载驱动电路的电路图2是示出了根据本实施例的负载驱动电路1的操作的时序图3是示出了根据本实施例在开始时间的负载驱动电路1的操作的流程
图4是示出了根据本实施例在负载驱动电路1中设置负载电流的方法的 流程图5是示出了根据本实施例在负载驱动电路1中设置负载电流的方法的 流程图6是示范在图5的步骤25中执行的升压比率设置例程的流程图；和 图7是示出了现有技术中的电源设备的配置的视图。
具体实施例方式
下面，将参考

本发明的优选实施例。 第一实施例
图1是示范根据本发明第一实施例的负载驱动电路的电路图。
如图l所示，负载驱动电路1将从诸如电池的直流电源输入到输入端IN
的电源电压Vbat进行增压，产生输出电压Vout,并通过输出端OUT将输出
电压Vout提供到发光二极管10a和发光二极管10b,以驱动发光二极管10a
和发光二极管10b。
负载驱动电路1包括逻辑电路部分2和模拟电路部分3。逻辑电路部分2
包括控制电路11和电流设置电路12。将负载电流设置信号Sa从外部输入到
电流设置电路12。
电流设置电路12输出指示正在执行电流设置的信号Sf。例如，当没有 在执行电流设置的操作时，信号Sf处于高电平，且当正在执行用于电流设置 的操作时，信号Sf处于低电平。在正在执行电流设置的操作的时间段期间， 将低电平信号Sf输出到控制电路11,并将从外部输入的负载电流设置信号 Sa转换为包括(n+l)个位信号Di0到Din的电流设置位信号Sb。
模拟电路部分3包括电荷泵电路15、钳位电路16、确定电路17和恒流 电路18。电荷泵电路15将电源电压Vbat进行增压。当电荷泵电路15的输出信号 过高时，钳位电路16将电荷泵电路的输出电压钳位到预设值，并将钳位的电 压输出到输出端OUT。
当恒流电路18和发光二极管10a之间的连接部分的电压Vdinl和恒流电 路18和发光二极管10b之间的连接部分的电压Vdin2之一小于基准电压时， 确定电路17产生升压比率控制信号Sc,并将升压比率控制信号Sc输出到控 制电路11。确定电路17包括OR电路31、比较器32、 33、选择器34、 35 和电源36、 37。
应该注意，控制电路11对应于本申请的权利要求中的"控制电路"，电 流设置电路12对应于本申请的权利要求中的"电流设置电路"，电荷泵电路 15和钳位电路16对应于本申请的权利要求中的"升压电路"，且确定电路17 对应于本申请的权利要求中的"确定电路"，恒流电路18对应于本申请的权 利要求中的"恒流电路"，电流设置电路12和恒流电路18对应于本申请的权 利要求中的"电流提供电路"。此外，选择器34、 35对应于本申请的权利要 求中的"选择电路"，且OR电路31和比较器32、 33对应于本申请的权利要 求中的"电压比较电路"。
恒流电路18产生具有对应于电流设置位信号Sb的值的恒定电流，并将 所述恒定电流提供给发光二极管10a、 10b，其中所述电流设置位信号Sb是 由电流设置电路12响应于负载电流设置信号Sa而产生的。恒流电路18包括 D/A转换器41、运算放大器42、 PMOS晶体管Ml到M3以及NMOS晶体管 M4到M9和电阻器Rl。
将电流设置位信号Sb输入到D/A转换器41，且D/A转换器41的输出 端连接到运算放大器42的非反向输入端。
PMOS晶体管Ml到M3形成电流镜像电路，PMOS晶体管Ml到M3 的源极连接到电源电压Vbat, PMOS晶体管Ml到M3的栅极彼此连接，且 PMOS晶体管Ml到M3的栅极的连接部分连接到PMOS晶体管Ml的漏极。
NMOS晶体管M4和电阻器Rl串联连接在PMOS晶体管Ml的漏极和 地电位之间，PMOS晶体管M4的栅极连接到运算放大器42的输出端，且 NMOS晶体管M4和电阻器Rl的连接部分连接到运算放大器42的反向输入 端。
NOMS晶体管M5连接在PMOS晶体管M2的漏极和地电位之间。NOMS晶体管M5的栅极连接到NMOS晶体管M6的栅极，且NMOS晶体管M5的 栅极和NMOS晶体管M6的栅极的连接部分连接到NMOS晶体管M5的漏极。
NMOS晶体管M6和NMOS晶体管M7串联连接在PMOS晶体管M3的 漏极和地电位之间，且PMOS晶体管M3和NMOS晶体管M6的连接部分连 接到NMOS晶体管M7到M9的栅极。NMOS晶体管M8连接在连接端Ta 和地电位之间，且NMOS晶体管M9连接在连接端Tb和地电位之间。从NMOS 晶体管M6和NMOS晶体管M7的连接部分提取第一基准电压Vref。
将第一基准电压Vref输入到每个选择器34、 35的输入端之一，将等于 第一基准电压Vref加上电源36的电压Vs的电压输入到选择器34的另一输 入端，且将等于第一基准电压Vref加上电源37的电压Vs的电压输入到选择 器35的另一输入端。将来自控制电路11的条件选择信号Se输入到选择器 34、 35的控制信号输入端。当将处于低电平的条件选择信号Se输入到选择 器34、 35时，选择器34、 35输出第一基准电压Vref，且当将处于高电平的 条件选择信号Se输入到选择器34、 35时，选择器34、 35输出第二基准电压 Vref，该第二基准电压Vref等于第一基准电压Vref加上电压Vs ( Vref+Vs )。
选择器34的输出端连接到比较器32的非反向输入端，且比较器32的反 向输入端连接到NMOS晶体管M8和连接端Ta的连接部分。
选择器35的输出端连接到比较器33的非反向输入端，且比较器33的反 向输入端连接到NMOS晶体管M9和连接端Tb的连接部分。
比较器32、 33的输出端连接到OR电路31的相应的输入端，且将升压 比率控制信号Sc从OR电路31的输出端输出到控制电路11。
将电源电压Vba输入到电荷泵电路15，由钳位电路16钳位电荷泵电路 15的输出电压，且通过输出端OUT输出。发光二极管10a的阳极和发光二 极管10b的阳极连接到输出端OUT,发光二极管10a的阴极连接到连接端Ta, 且发光二极管10b的阴极连接到连接端Tb。将来自控制电路11的状态变换 信号Sd输入到电荷泵电路15,且根据该状态变换信号Sd在1， 1.5和2之间 切换电荷泵电路15的升压比率。
在如图l所示的电路中，由D/A转换器41的输出电压Vda确定流过发 光二极管10a的负载电流iol和流过发光二极管10b的负载电流io2。运算放 大器42控制NMOS晶体管M4的栅极电压，使得在NMOS晶体管M4和电 阻器R1的连接部分的电压变为D/A转换器41的输出电压Vda。为此原因，假定电阻器R1的电阻值是rl， NMOS晶体管M4的漏极电流id4表示如下， Id4=Vda/rl
并且漏极电流id4也成为PMOS晶体管Ml的漏才及电流。 如上所述，PMOS晶体管Ml到M3形成电流镜像电路，且当至少PMOS 晶体管M2、 M3具有相同晶体管特性时，PMOS晶体管M2的漏极电流变得 等于PMOS晶体管M3的漏极电流，且进一步，PMOS晶体管M2的漏极电 流和PMOS晶体管M3的漏极电流变得与NMOS晶体管M4的漏极电流id4 成比例。此外，PMOS晶体管M3的漏极电流变为NMOS晶体管M6的漏极 电流和NMOS晶体管M7的漏极电流。因为NMOS晶体管M7到M9的栅极 國源极电压相等，因此用作驱动晶体管的NMOS晶体管M8的漏极电流和 NMOS晶体管M9的漏极电流也变得与NMOS晶体管M4的漏极电流id4成 比例；因此恒流电路18能够以恒定电流驱动发光二极管10a和发光二极管10b 中的每个。
为了以恒定电流驱动NMOS晶体管M8和NMOS晶体管M9, NMOS晶 体管M8的漏极电压Vdinl和NMOS晶体管M9的漏才及电压Vdin2应该大于 或等于第一基准电压Vref,该第一基准电压Vref是NMOS晶体管M7的漏极 电压。这是因为当NMOS晶体管M8的漏极电压Vdinl和NMOS晶体管M9 的漏极电压Vdin2小于第一基准电压Vref时，NMOS晶体管M8和NMOS 晶体管M9处于饱和模式，且不能实现恒流操作。
由于此原因，在比较器32中比较NMOS晶体管M8的漏极电压Vdinl 与第一基准电压Vref,在比较器33中比较NMOS晶体管M9的漏极电压Vdin2 与第一基准电压Vref，且当NMOS晶体管M8的漏极电压Vdinl和NMOS 晶体管M9的漏极电压Vdin2中的至少一个小于第一基准电压Vref时，将从 OR电路31输出的升压比率控制信号Sc设置为高电平。之后该控制电路11 使用状态变换信号Sd以将电荷泵电路15的升压比率增大一级，由此增大输 出电压Vout。
接下来，将对控制电路11用于确定是否应该减小电荷泵电路15的升压 比率的确定操作进行描述。
在该情况下，控制电路11将电荷泵电路15的当前升压比率减d、一级， 并将第二基准电压Vref输出到选择器34、 35，其中该第二基准电压Vref等 于第一基准电压Vref加上电压Vs (Vref+Vs)。在该情况下，当比较器32、33的输出信号处于低电平，且OR电路31输出低电平升压比率控制信号Sc 时，控制电路ll确定，即使当电荷泵电路15的升压比率减小一级时，仍然 能够以恒定电流驱动发光二极管10a和发光二极管10b,并维持电荷泵电路 15的当前升压比率减小一级的状态。例如，电压Vs是大约0.3伏。
相反，当比较器32、 33的输出信号处于高电平时，控制电路ll输出指 示电荷泵电路15的升压比率应该返回到原始值的状态变换信号Sd。因为该 确定操作仅使用非常短的时间段，因此人眼不能察觉到发光二极管10a和发 光二极管10b的光量的闪动。由于此原因，当用作驱动晶体管的NMOS晶体 管M8的漏极电压Vdinl和NMOS晶体管M9的漏极电压Vdin2中的至少一 个小于第一基准电压Vref时，控制电路11增大电荷泵电路15的升压比率。 当用作驱动晶体管的NMOS晶体管M8的漏极电压Vdinl和NMOS晶体管 M9的漏极电压Vdin2大于或等于第二基准电压(Vref+Vs)时，控制电路ll 减小电荷泵电路15的升压比率。
接下来，描述如图1所示的负载驱动电路1的操作。 图2是示出了根据本发明的负载驱动电路1的操作的时序图。 具体地，图2示出了根据负载电流设置信号Sa设置负载电流iol和负载 电流io2的方法，该负载电流iol和负载电流io2分别是发光二极管10a和发 光二极管10b的驱动电流。
注意，在图2中，假定负载电流iol和负载电流io2分别从电流值i3改 变到电流值i5。
在图2中，负载电流设置信号Sa在时间tl处于低电平，且当该状态持 续大约lms或更长时，电流设置电路12将信号Sf设置为低电平，通知控制 电路11正在执行设置负载电流，并产生和输出电流设置位信号Sb,使得负 载电流iol和负载电流io2变为最大电流值il。
当接收处于低电平的信号Sf时，控制电路11临时停止电荷泵电路15的 操作，增大电荷泵电路15的升压比率到最大，例如2,且之后恢复电荷泵电 路15的操作。电荷泵电路15具有软启动电路(没有示出)，且在该时刻，电 荷泵电路15的输出电流以一定斜率增大，且随着该输出电流的增大，负载电 流io 1和负载电流io2也以 一定斜率增大。
在时间t2，负载电流设置信号Sa上升到高电平，且保持高电平直到负载 电流iol和负载电流io2变为最大电流值il。电流设置电i 各12将根据负载电
16流设置信号Sa获得的电流的设置值转换为电流设置位信号Sb,并将这样获 得的电流设置位信号Sb输出到D/A转换器41。通过D/A转换器41的输出 电压Vda确定发光二才及管10a和发光二4 L管10b的驱动电流。
以此方式，因为在负载电流设置信号Sa下降到低电平之后，来自电流设 置电路12的设置值立即是最大电流值il,因此当电荷泵电路15开始操作时， 将最大电流值il提供给发光二极管10a和发光二极管10b。
当负载电流设置信号Sa在短于lms的时间段内处于低电平之后，在时 间t3时再次上升到高电平时，电流设置电路12将电流设置值设置为i2，该 i2是仅次于最大电流值il的第二大的电流值，且提供给发光二极管10a和发 光二极管10b的电流的值改变为i2。
当在负载电流设置信号Sa在短于lms的时间段内处于低电平之后，在 时间t4时再次上升到高电平时，电流设置电路12将电流设置值设置为i3, 该i3次于电流值i2,且提供给发光二极管10a和发光二极管10b的电流的值 改变为i3。
类似地，当负载电流设置信号Sa在短于lms的时间段内处于低电平之 后，在时间t5时再次上升到高电平时，电流设置电路12将电流设置值设置 为i4,该i4次于电流值i3，且提供给发光二极管10a和发光二极管10b的电 流的值改变为i4。
进一步，当负载电流设置信号Sa在短于lms的时间段内处于低电平之 后，在时间t6时再次上升到高电平时，电流设置电路12将电流设置值设置 为i5,该i5次于电流值i4，且提供给发光二极管10a和发光二极管10b的电 流的值改变为i5。
之后，当负载电流设置信号Sa保持在高电平大约5ms时，电流设置电 路12确定完成了设置负载电流的操作，并设置信号Sf为高电平。
以此方式，当设置提供给发光二极管10a和发光二极管10b的电流时， 将提供给发光二极管10a和发光二极管10b的电流的值从最大的一个值逐级 地减小。由于该原因，当负载电流iol和负载电流io2下降时，电源电压Vbat 上升。结果，当电荷泵电路15的升压比率小就足够时，控制电路ll如上所 述地减小电荷泵电3各15的升压比率。
图3是示出了根据本实施例的负载驱动电路1在开始时间的操作的流程图。具体地，图3示出了将电源电压Vbat输入到图1所示的电路以将电路上 电的操作和设置负载电流iol和负载电流io2的值的操作。 这里，假定在电流设置电路12中设置电流值i3。
在图3中，当将电源电压Vbat输入到输入端IN时，执行，图3所示的 开始例程。
在步骤Sl，电流设置电路12产生指示设置电流值i3的电流设置位信号 Sb，并将电流设置位信号Sb输出到D/A转换器41。
在步骤S2,控制电路11将电荷泵电路15的升压比率设置为最小值(即1)。
在步骤S3，控制电路ll将条件选择信号Se设置在低电平，并引导选择 器34、 35输出第一基准电压Vref。
因为在电流设置电路12中设置电流值i3,因此在恒流电路18中，控制 NMOS晶体管M8和M9的栅极电压，使得将具有电流值i3的负载电流iol 和负载电流io2提供到发光二极管10a和发光二极管10b。
在步骤S4,根据比较器32和比较器33的输出信号，当确定NMOS晶 体管M8的漏极电压Vdinl和NMOS晶体管M9的漏极电压Vdin2中的至少 一个小于第一基准电压Vref时(是)，例程继续到步骤S5。
否则，当确定NMOS晶体管M8的漏极电压Vdinl和NMOS晶体管M9 的漏极电压Vdin2都大于第一基准电压Vref时(否)，例程结束。
注意，在图3的步骤S4中，"Vdin<Vref，意味着NMOS晶体管M8的 漏极电压Vdinl和NMOS晶体管M9的漏极电压Vdin2中的至少一个小于第 一基准电压Vref。
在步骤S5， OR电路31将升压比率控制信号Sc设置为高电平。
在步骤S6，控制电路11确定电荷泵电路15的升压比率是否不是最大值， 就是说，是否能够进一步增大电荷泵电路15的升压比率。
当电荷泵电路15的升压比率不等于最大值时(是)，就是说，能够进一 步增大电荷泵电路15的升压比率时，例程继续到步骤S7。
否则，当电荷泵电路15的升压比率等于最大值(否)时，就是说，不能 够进一步增大电荷泵电路15的升压比率时，例程结束。
在步骤S7中，控制电路11输出状态变换信号Sd，该状态变换信号Sd 引导将电荷泵电路15的升压比率增大一级。之后，例程回到步骤S4。下面，将具体描述在负载驱动电路1中设置负载电流的方法。
图4是示出了根据本实施例在负载驱动电路1中设置负载电流的方法的
流程图。
如图4所示，在步骤Sll中，电流设置电路12确定负,电流设置信号 Sa是否从高电平下降到低电平。
当电流设置电路12确定负载电流设置信号Sa没有下降到低电平时(否)， 电流设置电路12重复步骤Sll中的操作。低电平负载电流设置信号Sa对应 于图2中时间tl时的状态。
当电流设置电路12确定负载电流设置信号Sa从高电平下降到低电平时 (是)，例程继续到步骤S12。
在步骤S12,电流设置电路12进一步确定负载电流设置信号Sa是否处 于低电平达lms或更长时间。
当电流设置电路12确定负载电流设置信号Sa已经处于低电平达lms或 更长时间时(是)，设置负载电流的例程开始。
否则，当电流设置电路12确定负载电流设置信号Sa没有处于低电平达 lms或更长时间时(否)，例程返回到步骤Sll。
在步骤S13,当开始设置负载电流的例程时，电流设置电路12将信号 Sf设置为低电平，并通知控制电路11正在进行设置负载电流。
在步骤S14,电流设置电路12确定负载电流设置信号Sa是否从低电平 上升到高电平。
当电流设置电路12确定负载电流设置信号Sa没有从低电平上升到高电 平时(否)，电流设置电路12重复步骤S14中的操作。
否则，当电流设置电路12确定负载电流设置信号Sa从低电平上升到高 电平时(是)，例程继续到步骤S15。
在步骤S15,电流设置电路12将电流设置值设置为最大电流值il。
在步骤S16，执行如图3所示的开始例程中的步骤S2到步骤S7。
在步骤S17,当开始例程结束时，电流设置电路12确定负载电流设置信 号Sa是否处于高电平。
当电流设置电路12确定负载电流设置信号Sa没有处于高电平时(否)， 例程继续到步骤S18。
否则，当电流设置电路12确定负载电流设置信号Sa处于低电平时(是)，例程继续到步骤S21。
在步骤S18,电流设置电路12确定负载电流设置信号Sa是否从低电平 上升到高电平。
当电流设置电路12确定负载电流设置信号Sa没有从低电平上升到高电 平时(否)，电流设置电路12重复步骤S18的操作。
否则，当电流设置电路12确定负载电流设置信号Sa从低电平上升到高 电平时(是)，例程继续到步骤S19。
在步骤S19,电流设置电路12确定是否能够进一步减小电流设置值。
当电流设置电路12确定能够进一步减小电流设置值时(是)，例程继续 到步骤S20。
否则，当电流设置电路12确定不能够进一步减小电流设置值时(否)， 例程继续到步骤S22。
在步骤S20，电流设置电路12将电流设置值减小一级，且例程返回到步 骤S16。
在步骤S21,因为电流设置电路12在步骤S17确定负载电流设置信号 Sa处于低电平，因此电流设置电路12进一步确定负载电流设置信号Sa是否 处于高电平达5ms。
当电流设置电路12确定负载电流设置信号Sa没有在高电平达5ms时 (否)，例程返回到步骤S17。
否则，当电流设置电路12确定负载电流设置信号Sa处于高电平达5ms 时(是)，例程继续到步骤S22。
在步骤S22，电流设置电路12将信号Sf设置为高电平，并通知控制电 路11完成了负载电流的设置，之后结束该例程。
如上所述，根据本实施例中的负载驱动电路1，当通过使用多个连续脉 冲设置负载电流时，每次执行负载电流设置的操作时，执行与开始操作相同 的操作；因此可以在负载电流设置的操作之后设置适当的升压比率，且这防 止了效率的劣化。
第二实施例
在第一实施例中，每次执行负载电流设置的操作时，执行与开始操作相 同的操作。在本实施例中，在短时间段中減小升压比率，且确定是否能够进
20一步减小升压比率。该确定的条件与在增大升压比率时用于设置负载电流的 条件相同。
注意，本实施例的负载驱动电路与第 一 实施例中的负载驱动电路1相同， 因此省略本实施例的电路配置和负载驱动电路的操作的描述。此外，本实施 例的开始操作与图3所示的相同，因此省略了详细描述。
图5是示出了根据本实施例在负载驱动电路1中设置负载电流的方法的
流程图。
在图5中，将相同的参考数字分配给与如图4所示的相同的步骤，且省 略重复的描述。下面，仅描述图5和图4之间的不同。
如图5所示的操作不同于图4的操作在于，图4中步骤S16中执行的开 始例程由图5中步骤S25中执行的升压比率设置例程代替。
图6是示范在图5的步骤S25中执行的升压比率设置例程的流程图。
图6所示的升压比率设置例程包括用于确定是否应该增大升压比率的升 压比率增大确定例程、以及用于确定是否应该减小升压比率的升压比率减小 确定例程。
在升压比率设置例程中，首先，执行升压比率增大确定例程。
当开始升压比率增大确定例程时，在步骤S31，控制电路ll将条件选择 信号Se设置在低电平，且引导选择器34、 35输出第一基准电压Vref。比较 器32和比较器33分别比较NMOS晶体管M8的漏极电压Vdinl和NMOS 晶体管M9的漏极电压Vdin2与第一基准电压Vref。
在步骤S32,确定电路17确定是否NMOS晶体管M8的漏极电压Vdinl 和NMOS晶体管M9的漏极电压Vdin2中的至少一个小于第一基准电压Vref。
当确定电路17确定NMOS晶体管M8的漏极电压Vdinl和NMOS晶体 管M9的漏极电压Vdin2中的至少一个小于第一基准电压Vref时(是)，例程 继续到步骤S33。
否则，当确定电路17确定NMOS晶体管M8的漏极电压Vdinl和NMOS 晶体管M9的漏极电压Vdin2都大于第一基准电压Vref时(否)，结束增压比 率增大确定例程，且开始升压比率减小确定例程。
在步骤S33,确定电路17将升压比率控制信号Sc设置为高电平。 在步骤S34,控制电路11确定电荷泵电路15的当前升压比率是否小于 最大值，即2。当控制电路11确定电荷泵电路15的当前升压比率小于最大值2时(是)， 例程继续到步骤S35。
当控制电路11确定电荷泵电路15的当前升压比率等于最大值2时(否)， 也就是，不能进一步增加升压比率时，结束升压比率增大确定例程，并开始 升压比率减小确定例程。
在步骤S35，控制电路11将电荷泵电路15的升压比率增大一级，之后 开始升压比率减小确定例程。
当开始升压比率减小确定例程时，在步骤S36,控制电路ll确定电荷泵 电路15的当前升压比率是否大于最小值，即l。
当控制电路11确定电荷泵电路15的当前升压比率大于最小值，即1时 (是)，例程继续到步骤S37。
当控制电路11确定电荷泵电路15的当前升压比率等于最小值1时(否)， 就是说，不能进一步减小升压比率时，例程继续到步骤S39。
在步骤S37,控制电路11将电荷泵电路15的升压比率减d、一级。
在步骤S38，控制电路11等待0.1ms，使得电荷泵电路15的输出信号变 得稳定。
在步骤S39,控制电路11确定指示正在执行负载电流的设置的信号Sf 是否处于高电平。
当控制电路11确定信号Sf处于高电平时，例程继续到步骤S40。 否则，当控制电路ll确定信号Sf处于低电平时，例程继续到步骤S44。 在步骤S40,控制电路11将条件选4奪信号Se设置在高电平，并引导选 择器34、 35输出第二基准电压Vref,该第二基准电压Vref等于第一基准电 压Vref加上电压Vs ( Vref+Vs )。比较器32和比较器33分别将NMOS晶体 管M8的漏极电压Vdinl和NMOS晶体管M9的漏极电压Vdin2与第二基准 电压(Vref+Vs)进行比较。
在步骤S41，确定电路17确定NMOS晶体管M8的漏极电压Vdinl和 NMOS晶体管M9的漏极电压Vdin2中的至少一个是否小于第二基准电压 (Vref+Vs )。
当确定电路17确定NM0S晶体管M8的漏极电压Vdinl和NMOS晶体 管M9的漏极电压Vdin2都大于第二基准电压(Vref+Vs )时(否)，例程继 续到步骤S42。否则，当确定电路17确定NMOS晶体管M8的漏极电压Vdinl和NMOS 晶体管M9的漏极电压Vdin2中的至少一个小于第二基准电压(Vref+Vs )时 (是),例程继续到步骤S46。
在步骤S42,确定电路17将升压比率控制信号Sc设置为低电平，且控 制电路11维持电荷泵电路15的减小的升压比率。
在步骤S43，控制电路ll等待l秒，以继续升压比率增大确定例程，以 重复升压比率增大确定例程和升压比率减小确定例程。
在步骤S44,因为信号Sf处于低电平，因此控制电路11将条件选择信 号Se设置在低电平，并引导选择器34、 35输出第一基准电压Vref。比较器 32和比较器33分别将NMOS晶体管M8的漏极电压Vdinl和NMOS晶体管 M9的漏极电压Vdin2与第一基准电压Vref相比较。
在步骤S45,确定电路17确定NMOS晶体管M8的漏极电压Vdinl和 NMOS晶体管M9的漏极电压Vdin2中的至少一个是否小于第一基准电压 Vref。
当确定电路17确定NMOS晶体管M8的漏极电压Vdinl和NMOS晶体 管M9的漏极电压Vdin2中的至少一个小于第一基准电压Vref时(是)，例程 继续到步骤S46。
否贝'J,当确定电路17确定NMOS晶体管M8的漏极电压Vdinl和NMOS 晶体管M9的漏极电压Vdin2都大于第一基准电压Vref时(否)，例程继续到 步骤S43。
在步骤S46，确定电路17将升压比率控制信号Sc设置为高电平。
在步骤S47,控制电路11将电荷泵电路15的升压比率增大一级，以返 回到初始升压比率。
如上所述，在如图6所示的升压比率设置例程中，每一秒确定是否应该 增大或减小电荷泵电路15的升压比率，且如步骤S45所示的用于升压比率减 小确定例程中的负载电流设置的确定条件与如步骤S52所示的升压比率增大 确定例程中的确定条件相同。由于此原因，即使当电荷泵电路15的升压比率 低时，也可以驱动发光二极管10a和发光二极管10b,且这防止总是以高的升 压比率驱动发光二极管10a和发光二极管10b。
在本实施例的负载驱动电路中，在短时间段内减小升压比率，且确定是 否能够进一步减小升压比率。该确定的条件与在增大升压比率时用于设置负载电流的条件相同。因此，可以在负载电流设置的操作之后设置适当的升压 比率，且这防止了效率的劣化。
虽然参考为了说明的目的而选择的特定实施例描述了本发明，但是很明 显，本发明不限于这些实施例，而是在不脱离本发明的基本概念和范围的情 况下，可以由本领域技术人员做出多个修改。
例如，在上述实施例中，假定驱动两个发光二极管10a和10b而做出描 述，但是本发明不限于此。本发明还可应用于驱动一个或多个负载的情况， 且负载的数目确定了图1中比较器、选择器、电源、确定电路17的OR电路 的输入端的数目，以及在图1中恒流电路18中的驱动晶体管的数目。但是， 当仅存在一个负载时，比较器的输出信号变为升压比率控制信号Sc。
本专利申请基于2007年6月18日提交的日本优先权专利申请No. 2007-159879,将其全部内容完全包括在此并作为参考。
权利要求
1.一种负载驱动电路，向由一个或多个发光二极管形成的负载提供电流以驱动所述负载，所述负载驱动电路包括升压电路，其具有根据输入控制信号可改变的升压比率，并向负载提供电源；电流设置电路，被配置以根据从外部输入的负载电流设置信号来设置将要提供给负载的电流的值；恒流电路，被配置以产生和提供具有由所述电流设置电路设置的值的恒定电流；确定电路，被配置以确定所述恒流电路是否能够提供所述恒定电流；和控制电路，被配置以根据所述确定电路的确定结果来控制所述升压电路的升压比率，其中当输入用于改变电流的设置值的负载电流设置信号时，所述电流设置电路将电流的值设置为最大，并将电流的设置值逐级地向下减小到预定值，以及每次所述电流设置电路将电流的设置值减小一级时，所述控制电路根据所述确定电路的确定结果来改变所述升压电路的升压比率，直到所述恒流电路提供具有由所述电流设置电路设置的电流值的电流。
2. 根据权利要求1的负载驱动电路，其中当所述电流设置电路改变电流的设置值时，所述控制电路将所述升压电 路的升压比率设置为最小，并根据所述确定电路的确定结果逐级地顺序增大 所述升压比率，直到所述恒流电路提供具有由所述电流设置电路设置的电流 值的电流。
3. 根据权利要求1的负载驱动电路，其中当所述电流设置电路改变电流的设置值时，所述控制电路根据所述确定 电路的确定结果，将所述升压电路的升压比率增大一级或维持所述升压电路 的当前升压比率，在预定的短时间段中将所述升压电路的升压比率减小一级， 并根据所述确定电路的确定结果，将升压电路的升压比率增大一级，以返回 到原始值，或维持当前升压比率。
4. 根据权利要求2的负载驱动电路，其中所述确定电i 各被配置为应用第一条件和第二条件，其中该第 一条件用于 确定是否需要增大升压电路的升压比率以用于恒流电路执行恒流操作，且该 第二条件用于确定即使在所述升压电路的升压比率减小时恒流电路是否能够 执行恒流操作，以及所述控制电路控制所述确定电路来选择所述第 一条件和第二条件之一 。
5. 根据权利要求4的负载驱动电路，其中 所述确定电路包括选择电路，被配置以在将对应于所述第一条件的第一基准电压和对应于 所述第二条件的第二基准电压输入到所述确定电路时，根据来自所述控制电 路的控制信号，排他性地选择所述第一基准电压和第二基准电压之一；电压比较电路，被配置以将由所述选择电路选择的第一基准电压和第二 基准电压之一与在所述恒流电路和负载之间的连接部分的电压相比较，并产 生和输出比较结果信号；以及所述控制电路使得在增大升压比率时将所述第 一基准电压输出到所述选 择电路，并使得在减小升压比率时将所述第二基准电压输出到所述选择电路， 并根据从所述电压比较电路输出的比较结果信号来调整升压比率。
6. 根据权利要求5的负载驱动电路，其中，该第一基准电压和第二基准 电压是根据由所述电流设置电路设置的电流的值而可改变的。
7. 根据权利要求6的负载驱动电路，其中，所述恒流电路根据由所述电流设置电路设置的电流的值产生可改变的第 一基准电压，以及所述确定电路根据由所述恒流电路产生的第 一基准电压产生第二基准电压。
8. 根据权利要求1的负载驱动电路，其中，在开始时间，所述控制电路将所述升压电路的升压比率设置为最小，并 根据所述确定电路的确定结果逐级地顺序增大所述升压比率，直到所述恒流 电路提供具有由所述电流设置电路设置的电流值的电流。
9. 根据权利要求1的负载驱动电路，其中，所述负载电流设置信号包括多个连续脉冲，所述连续脉冲的数目对应于 由所述电流设置电路设置的电流值，所述电流设置电路根据所述负载电流设置信号的第 一脉冲将电流的值设 置为最大，将指示正在调整电流的值的电流设置信号输出到所述控制电路， 并在每次输入所述负载电流设置信号中的在第 一脉冲之后的脉冲之一时，逐 级地减小电流的值。
10. 根据权利要求1的负载驱动电路，其中， 所述升压电路包括电荷泵电路，具有由所述控制电路控制的升压比率；和 钳位电路，将所述电荷泵电路的输出电压的上限电压钳位到预定值，并 输出钳位的电压。
11. 一种负载驱动电路的负载电流设置方法，该负载驱动电路用于向由 一个或多个发光二极管形成的负载提供电流以驱动所述负载，所述负载驱动 电^各包括升压电路，具有根据输入控制信号可改变的升压比率，并向负载提供电 源；和电流提供电路，根据从外部输入的负载电流设置信号来设置将要提供给 负载的电流的值，并产生和提供具有设置值的恒定电流， 所述负载电流设置方法包括步骤当输入用于改变电流的值的负载电流设置信号时，将电流的值设置为最大；将电流的值逐级地向下减小到预定值；每次将电流的值减小一级时，确定是否能够将恒定电流提供给负载，并 根据确定结果改变升压比率，直到将具有设置值的电流提供给负载。
12. 根据权利要求11的负载电流设置方法，其中 当改变电流的值时，将所述升压电路的升压比率设置为最小，并根据确定结果逐级地顺序增大升压比率，直到将具有设置值的电流提供给负载。
13. 根据权利要求11的负载电流设置方法，其中，当改变电流的值时，根据确定结果将升压电路的升压比率增大一级或维 持升压电路的当前升压比率，在预定短时间段中将所述升压电路的升压比率 减小一级，并根据确定结果将升压电路的升压比率增大一级并返回到原始值， 或维持当前升压比率。
14. 根据权利要求12的负载电流设置方法，其中，应用第 一条件和第二条件，其中所述第 一条件用于确定是否需要增大升 压电路的升压比率以向负载提供恒定电流，并且所述第二条件用于确定即使 当升压电路的升压比率减小时，是否能够将恒定电流提供到负载，以及选择所述第一条件和第二条件之一，以将恒定电流提供到负载。
15. 根据权利要求14的负载电流设置方法，其中， 排他性地选择对应于第 一条件的第 一基准电压和对应于第二条件的第二基准电压之一，将第一基准电压和第二基准电压中所选的一个与在所述恒定电流提供电路和负载之间的连接部分的电压相比较，当增大升压比率时，选择所述第一基准电压， 当减小升压比率时，选择所述第二基准电压，以及 根据比较的结果调整所述升压比率。
16. 根据权利要求15的负载电流设置方法，其中，所述第一基准电压和 第二基准电压是根据电流的设置值而可改变的。
17. 根据权利要求11的负载电流设置方法，其中， 在开始时间，将所述升压电路的升压比率设置为最小，以及根据确定结果逐级地顺序增大升压比率，直到将设置的恒定电流提供给 所述负载。
18. 根据权利要求11的负载电流设置方法，其中，所述负载电流设置信号包括多个连续脉沖，所述连续脉沖的数目对应于由所述电流设置电路设置的电流值，根据负载电流设置信号的第 一脉冲将电流的值设置为最大，以及 每次输入负载电流设置信号中第一脉冲之后的脉冲之一时，逐级地减小电流的值。
全文摘要
公开了一种负载驱动电路，其允许电荷泵电路在最优升压比率工作，而不频繁地改变升压比率。该负载驱动电路包括升压电路；设置将要提供给负载的电流的值的电流设置电路；产生具有设置值的恒定电流的恒流电路；确定电路；和控制电路。响应于负载电流设置信号，电流设置电路将电流设置为最大，并将电流逐级地向下减小到预设值。每次将电流减小一级时，控制电路根据确定电路的确定结果改变升压比率，直到恒流电路提供设置的电流。
文档编号H02M3/04GK101542878SQ200880000571
公开日2009年9月23日 申请日期2008年5月14日 优先权日2007年6月18日
发明者岸冈俊树, 志和屋阳一 申请人:株式会社理光