自动调变工作周期的升压电路的制作方法
【专利摘要】本发明是关于一种自动调变工作周期的升压电路，其包含：一电感器，其第一端耦接一输入端，以接收一输入电源；一切换模块，耦接电感器的第二端、一接地端与一输出端之间，用以切换使输入电源对电感器充电产生一充电能量，或切换使电感器的充电能量对输出端放电而产生一输出电压；以及一控制电路，依据充电能量与输出电压输出至少一控制讯号，以控制切换模块切换电感器提供输入电源至输出端、切换模块切换电感器的充电能量对输出端放电，或切换模块切换使输入电源对电感器充电。
【专利说明】自动调变工作周期的升压电路
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种升压电路，其尤指一种自动调变工作周期的升压电路。
【背景技术】
[0002]现今科技蓬勃发展，信息商品种类推陈出新，满足了众多民众不同的需求。早期显示器多半为阴极射线管(Cathode Ray Tube, CRT)显示器，由于其体积庞大与耗电量大，而且所产生的辐射线，对于长时间使用显示器的使用者而言有危害身体的疑虑，因此，现今市面上的显示器渐渐将由液晶显示器(Liquid Crystal Display, LCD)取代旧有的CRT显示器。液晶显示器具有轻薄短小、低辐射与耗电量低等优点，也因此成为目前市场主流。
[0003]承上所述，液晶显示器依照数据讯号控制液晶单元的透光率，以显示影像。由于主动矩阵型液晶显示器采用主动控制开关装置，因此该类液晶显示器于显示动画方面具有优势，而薄膜晶体管(thin film transistor, TFT)则为主要用于主动矩阵型液晶显示器的相关装置。
[0004]请参阅图1,其为习知的显示设备的示意图。如图所示,显示设备包含一显示面板
10、一数据驱动电路14与一电荷帮浦16。如图所示，数据驱动电路14包含复数数字模拟转换电路141与复数运算放大器143，该些数字模拟转换电路141分别产生并输出一选择电压Vsel至该些运算放大器143，该些运算放大器143则依据选择电压Vsel产生复数驱动讯号SL至显示面板10的复数等效电容C，并使该些驱动讯号SL对该些等效电容C充电，以驱动显示面板10显示影像。其中，电荷帮浦16同时连接该些运算放大器143的差动电路1431与驱动电路1433，并依据一参考电压VDD而供应一固定的供应电压VP至差动电路1431与驱动电路1433使其运作。
[0005]由上述可知，习知显示设备是以电荷帮浦16提供固定值的供应电压VP至差动电路1431与驱动电路1433，使运算放大器143依据供应电压VP与选择电压Vsel产生复数驱动讯号SL，然而，此种方式的缺点在于，无论显示面板的该些等效电容C所需要的电压是大于或小于参考电压VDD，电荷帮浦16都是提供供应电压VP至该些运算放大器143，如此，当不需过高的供应电压VP时，过高的供应电压VP会造成过多的功率消耗，而浪费过多的电力。
[0006]因此，本发明针对上述问题提供了一种藉由一电感器的充放电并依据负载所需要的电源而自动调变工作周期，以提供负载所需要的电源，进而达到减少过多功率消耗及省电目的的自动调变工作周期的升压电路。
[0007]
【发明内容】
[0008]本发明的一目的，在于提供一种自动调变工作周期的升压电路，其藉由一电感器的充放电而依据负载所需要的电源而自动调变工作周期，以提供负载所需要的电源，而达到省电的目的。[0009]本发明的一目的，在于提供一种自动调变工作周期的升压电路，藉由侦测升压电路中的电感器放电时的输出电流或输出电压，而判断电感器是否放电完成，并依据负载所需要的电源而自动调整电感器的放电时间，以减少升压电路的功率消耗，进而达到省电的目的。
[0010]本发明的一目的，在于提供一种自动调变工作周期的升压电路，藉由侦测升压电路中的电感器充电时的充电电流，而判断电感器是否充电完成，并依据负载所需要的电源而自动调整电感器的充电时间，以减少升压电路的功率消耗，进而达到省电的目的。
[0011]本发明的一目的，在于提供一种自动调变工作周期的升压电路，藉由侦测升压电路中的电感器放电时的输出电流，而得知电感器所储存的充电能量，并依据负载所需要的电源而自动调整电感器的充电时间，以减少升压电路的功率消耗，进而达到省电的目的。
[0012]为了达到上述所指称的各目的与功效，本发明揭示了一种自动调变工作周期的升压电路，其包含:一电感器，具有一第一端与一第二端，电感器的第一端稱接一输入端，以接收一输入电源；一切换模块，稱接电感器的第二端、一接地端与升压电路的一输出端之间，用以切换导通电感器的第二端与接地端，使输入电源对电感器充电产生一充电能量，或切换导通电感器的第二端与输出端，使电感器的充电能量对输出端放电而产生一输出电压；以及一控制电路，依据充电能量的大小与输出电压，而输出至少一控制讯号，以控制切换模块切换电感器提供输入电源至输出端、切换模块切换电感器的充电能量对输出端放电，或切换模块切换使输入电源对电感器充电。
[0013]本发明更揭示了一种自动调变工作周期的升压电路，其包含:一电感器，具有一第一端与一第二端，电感器的第一端耦接一接地端；一切换模块，耦接电感器的第二端、一输入端与升压电路的一输出端之间，用以切换导通电感器的第二端与输入端，使电感器接收一输入电源以进行充电产生一充电能量，或切换导通电感器的第二端与输出端，使电感器的充电能量对接地端放电，而于输出端产生一输出电压；以及一控制电路，依据充电能量的大小与输出电压，而输出至少一控制讯号，以控制切换模块切换输出端对接地端放电、切换模块切换电感器的充电能量对接地端放电，或切换模块切换使输入电源对电感器充电。
[0014]实施本发明产生的有益效果是:发明的自动调变工作周期的升压电路，藉由控制电路侦测电感器的充电能量大小与输出电压，以得知电感器是否充电完成、是否放电完成或输出电压是否到达默认电压，并依据侦测结果控制切换模块进行切换，以自动切换电感器进行充电、放电或停止充电及放电，进而自动调变升压电路的工作周期。如此，可达到减少功率消耗及省电的目的。
[0015]【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为习知的显示设备的示意图；
图2为本发明的一较佳实施例的显示设备的示意图；
图3为本发明的一较佳实施例的运算放大器的电路图；
图4为本发明的第一实施例的自动调变工作周期的升压电路的电路图；
图5为本发明的电感器的充电电流的波形图；
图6为本发明的第一实施例的自动调变工作周期的升压电路的波形图；图7为本发明的第二实施例的自动调变工作周期的升压电路的电路图；
图8为本发明的第三实施例的自动调变工作周期的升压电路的波形图；
图9为本发明的第四实施例的自动调变工作周期的升压电路的电路图；
图10为本发明的第四实施例的自动调变工作周期的升压电路的波形图；
图11为本发明的第五实施例的自动调变工作周期的升压电路的电路图；
图12为本发明的第五实施例的自动调变工作周期的升压电路的波形图；
图13为本发明的第六实施例的自动调变工作周期的升压电路的电路图；
图14为本发明的第七实施例的自动调变工作周期的升压电路的波形图；
图15为本发明的第八实施例的自动调变工作周期的升压电路的电路图；以及 图16为本发明的第八实施例的自动调变工作周期的升压电路的波形图。
[0017]【图号对照说明J__【具体实施方式】
[0018]在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
[0019]为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下:
请参阅图2，其为本发明的一较佳实施例的显示设备的示意图。如图所示，显示设备包含一显示面板20、一数据驱动电路24与一升压电路26。如图所示，数据驱动电路24包含复数数字模拟转换电路241与复数运算放大器243，该些数字模拟转换电路241分别产生并输出一选择电压Vsel至该些运算放大器243，该些运算放大器243则依据选择电压Vsel产生复数驱动讯号SL至显示面板20的复数等效电容C，并使该些驱动讯号SL对该些等效电容C充电，以驱动显示面板20显示影像。其中，升压电路26只连接该些运算放大器243的驱动电路2433，并供应一供应电压VP1至驱动电路2433使其运作，而并未连接差动电路2431。此外，运算放大器243的差动电路2431与数字模拟转换电路241是依据其他供应电源运作。
[0020]请参阅图3，其为本发明的一较佳实施例的运算放大器的电路图。如图所示，运算放大器243的差动电路2431包含复数晶体管M1-M4，其耦接一升压单元28与一电流源CS1,并依据升压单元28输出的一供应电压VP2与选择电压Vsel产生一差动电压Vd。运算放大器243的驱动电路2433包含一晶体管M5，其耦接升压电路26与一电流源CS2,并依据升压单元26输出的供应电压VP1与差动电压Vd产生驱动讯号SL，以驱动显示面板20显示影像。由此可知，本发明的升压电路26只耦接运算放大器243的驱动电路2433，而不耦接差动电路 2431。
[0021]此外，当运算放大器243产生驱动讯号SL时，差动电路2431输出差动讯号Vd至晶体管M5,而使晶体管M5导通，并供应电压VP1直接提供至驱动讯号SL，使运算放大器243输出驱动讯号SL的准位到达负载(例如显示面板20的该些等效电容C)所需要的准位。
[0022]请参阅图4，其为本发明的第一实施例的自动调变工作周期的升压电路的电路图。如图所不，升压电路26包含一电感器L、一切换模块以及一控制电路。电感器L的一第一端耦接升压电路26的一输入端，以接收一输入电源VDD。切换模块用以切换导通电感器L的第二端与接地端GND，使输入电源Vdd对电感器L充电产生一充电能量，或切换导通电感器L的第二端与升压电路26的输出端，使电感器L的充电能量对输出端放电而产生一输出电压V0UTO控制电路依据充电能量的大小与输出电压Votjt,而输出至少一控制讯号，以控制切换模块切换电感器L提供输入电源Vdd至输出端、切换模块切换电感器L的充电能量对输出端放电，或切换模块切换使输入电源Vdd对电感器L充电。其中,输出电压Vmjt可作为图3中的供应电压VP1，但不以此为限。
[0023]于此实施例中，切换模块包含复数开关SW1与SW2,开关SW1耦接电感器L的第二端与接地端GND之间，并依据控制讯号的一切换讯号S1使电感器L的第二端电性连接接地端GND,开关SW2稱接电感器L的第二端与升压电路26的输出端,并依据控制讯号的一切换讯号S2使电感器L的第二端电性连接升压电路26的输出端。控制电路包含一电流侦测单元261、一输出电压侦测单元263以及一控制单元265。电流侦测单元261用于侦测电感器L的第二端与升压电路26的输出端间的一输出电流1，以得知电感器L的充电能量的大小，并依据输出电流L产生一电流侦测讯号IS，即电流侦测单元261侦测输出电流Itj而产生电流侦测讯号is。输出电压侦测单兀263用于侦测输出电压Vqut,并依据输出电压Vqut产生一输出电压侦测讯号VOS。控制单兀265接收电流侦测讯号IS与输出电压侦测讯号VOS,并依据电流侦测讯号IS与输出电压侦测讯号VOS输出控制讯号，控制讯号包含切换讯号S1与S2，换言之，控制单元265依据电流侦测讯号IS与输出电压侦测讯号VOS控制切换讯号S1^S2的切换。
[0024]请一并参阅图5，其为本发明的电感器的充电电流的波形图。如图所示，由于电感器的特性是当电感器L被充电时，电感器L会开始储存充电能量，也就是流经电感器L的一电流IJ如图4所示)会开始逐渐上升直到电感器L所能储存充电能量的额定值。当电感器L放电时，电感器L在放电的瞬间，会产生很高的电压，若有放电路径出现时，电感器L所储存的充电能量会开始经由放电路径进行释放，也就是说电感器L所储存的电流会开始逐渐下降，直到电感器L所储存的电流完全释放，因此本实施例中藉由此电感器L的特性，侦测此电流込(图4中放电时转为输出电流g，以判断电感器L是否放电完成，而依据负载所需要的电源自动调整电感器的放电时间，以减少升压电路的功率消耗，进而达到省电的目的。以下就针对如何藉由电感器L的特性而自动调变工作周期，以提供负载所需要的电源进行详细的说明。
[0025]请一并参阅图6，其为本发明的第一实施例的自动调变工作周期的升压电路的波形图。如图所示，于起始时，由于输出电压Votit低于输入电源VDD，因此控制单元265输出低准位的切换讯号S1与高准位的切换讯号S2,以截止开关SW1并导通开关SW2,因此在时间T1时，输入电源Vdd经由电感器L直接输出至输出端而产生输出电压Votjt,若以第2、3图的实施例来看，输出电压Vqut作为供应电压VP1，并经由驱动电路2433转换为驱动讯号SL对显示面板20的等效电容C充电，因此输出电压Vot会被充电至输入电源Vdd的准位。
[0026] 接着，当输出电压Vmjt被充电至输入电源Vdd的准位时，由于输入端与输出端的电压准位相同，因此两端点间不会有电流流过，所以电流侦测单元261侦测到输出电流‘为0A，而输出高准位的电流侦测讯号IS，使控制单元265输出高准位的切换讯号S1与低准位的切换讯号S2,以导通开关SW1并截止开关SW2,使输入电源Vdd对电感器L充电一充电时间Τα，使电感器L产生并储存充电能量。当充电结束后，切换讯号S1即转为低准位，而切换讯号S2转为高准位，以截止开关SW1并导通开关SW2,并进入放电时间Tio，此时电感器L上的充电能量开始对输出端放电，且在开关SW1截止的瞬间，节点P的电压准位会迅速上升，当开关SW2导通时，电感器L上的充电能量开始对输出端放电,并随着对输出端的放电而逐渐下降，而随着电感器L的放电，输出端的输出电压Vtot则逐渐被充电而上升，且依据电感器L的冷次定律，当电感器L放电完毕，也就是输出电流Itj为零时，节点P的电压准位会与输出电压Vott的准位相同，此实施例中为1.5倍的输入电源VDD，实际上则依充电时间，电感器L的电感值和输出负载量而定。[0027]当节点P的电压准位与输出电压Vtot的准位相同时，电流侦测单元261侦测到输出电流I。为0A，而使控制单元265再藉由切换讯号Sp S2以导通开关SW1并截止开关SW2,输入电源Vdd再对电感器L充电一段充电时间当充电结束后，切换讯号S1再转为低准位，而切换讯号S2转为高准位，以截止开关SW1并导通开关SW2，并进入一放电时间TDe2，电感器L再对输出端放电，而由于本实施例中设定一默认电压为1.8倍的输入电源VDD，因此当输出电压Vtot上升至高于1.8倍的输入电源Vdd时，输出电压侦测单元263输出高准位的输出电压侦测讯号V0S，使控制单元265同时输出低准位的切换讯号Sp S2,以同时截止开关SWi与SW2，而停止升压电路26的充电及放电，进入一停止时间T2。
[0028]且由于在停止时间T2时，升压电路26并无充电或放电，若输出端有电力消耗时，输出电压Vqut会逐渐下降，当输出电压Vqut低于默认电压时，输出电压侦测单兀263依据输出电压Vtot使输出电压侦测讯号VOS转为低准位，所以切换讯号S1即转为高准位，而切换讯号S2维持低准位，以导通开关SW1并截止开关SW2,输入电源Vdd重新开始对电感器L充电一充电时间Tra后，切换讯号S1即转为低准位，而切换讯号S2维持高准位，并进入一放电时间Tdc3,使电感器L对输出端放电，直到输出电压Votjt再高于默认电压时，输出电压侦测讯号VOS转为高准位，以再截止开关SW1与SW2。
[0029]由上述可知，本实施例的升压电路26是以固定默认的充电时间Ta、Tc2、Tc3,使电感器L被充电相同的充电能量,并在每一段放电时间TDa、Tdc2> Tdc3时将充电能量完全放电至输出端，而随着输出电压VOUT逐渐上升，每一段放电时间Tio、Tdc2、Tio则越短，且可得出以下公式:
【权利要求】
1.一种自动调变工作周期的升压电路，其特征在于，其包含: 一电感器，具有一第一端与一第二端，该电感器的该第一端稱接一输入端，以接收一输入电源； 一切换模块，耦接该电感器的该第二端、一接地端与该升压电路的一输出端之间，用以切换导通该电感器的该第二端与该接地端，使该输入电源对该电感器充电产生一充电能量，或切换导通该电感器的该第二端与该输出端，使该电感器的该充电能量对该输出端放电而产生一输出电压；以及 一控制电路，依据该充电能量的大小与该输出电压，而输出至少一控制讯号，以控制该切换模块切换该电感器提供该输入电源至该输出端、该切换模块切换该电感器的该充电能量对该输出端放电，或该切换模块切换使该输入电源对该电感器充电。
2.如权利要求1所述的升压电路，其特征在于，其中当该输出电压低于该输入电源时，该控制电路控制该切换模块切换该电感器提供该输入电源至该输出端。
3.如权利要求1所述的升压电路，其特征在于，其中该输出电压高于一默认电压时，该切换模块依据该控制讯号截止该电感器的该第二端与该接地端之间的路径以及该电感器的该第二端与该升压电路的该输出端之间的路径。
4.如权利要求1所述的升压电路，其特征在于，其中该切换模块包含: 一第一开关，耦接该电感器的该第二端与该接地端之间，并依据该控制讯号的一第一切换讯号而导通，使该电感器的该第二端电性连接该接地端；以及 一第二开关，耦接该电感器的该第二端与该升压电路的该输出端之间，并依据该控制讯号的一第二切换讯号而导通，使该电感器的该第二端电性连接该升压电路的该输出端。
5.如权利要求1所述的升压电路，其特征在于，其中该控制电路包含: 一电流侦测单元，侦测该电感器的该第二端与该升压电路的该输出端间的一输出电流，以得知该充电能量的大小，并依据该输出电流产生一电流侦测讯号； 一输出电压侦测单兀，侦测该输出电压，并依据该输出电压产生一输出电压侦测讯号；以及 一控制单元，依据该电流侦测讯号与该输出电压侦测讯号输出该控制讯号。
6.如权利要求1所述的升压电路，其特征在于，其中该控制电路包含: 一电流侦测单元，侦测该电感器的该第二端与该接地端间的一充电电流，当该充电电流高于一默认值时，该电流侦测单元产生一电流侦测讯号； 一输出电压侦测单兀，侦测该输出电压，并依据该输出电压产生一输出电压侦测讯号；以及 一控制单元，依据该电流侦测讯号与该输出电压侦测讯号输出该控制讯号。
7.如权利要求6所述的升压电路，其特征在于，其中当该充电电流高于该默认值时，该电流侦测单元输出该电流侦测讯号，使该控制单元导通该电感器的该第二端与该升压电路的该输出端之间的路径，以结束一充电时间。
8.如权利要求6所述的升压电路，其特征在于，其中当该电感器的该充电能量对该输出端放电一放电时间时，该电流侦测单元侦测该电感器的该第二端与该升压电路的该输出端间的一输出电流，若该输出电流大于一门坎值，则该电流侦测单兀调低该默认值，若该输出电流小于或等于该门坎值，则该电流侦测单元调高该默认值。
9.如权利要求1所述的升压电路，其特征在于，其中该控制电路包含: 一电压侦测单元，侦测该充电能量的电压准位是否等于该输出电压，并依据该充电能量的电压准位输出一电压侦测讯号； 一输出电压侦测单兀，侦测该输出电压，并依据该输出电压输出一输出电压侦测讯号；以及 一控制单兀，依据该电压侦测讯号与该输出电压侦测讯号输出该控制讯号。
10.如权利要求1所述的升压电路，其特征在于，其中该输出电压输出至一显示面板的一画素电容，以驱动该显示面板。
11.一种自动调变工作周期的升压电路，其特征在于，其包含: 一电感器，具有一第一端与一第二端，该电感器的该第一端稱接一接地端； 一切换模块，I禹接该电感器的该第二端、一输入端与该升压电路的一输出端之间，用以切换导通该电感器的该第二端与该输入端，使该电感器接收一输入电源以进行充电产生一充电能量，或切换导通该电感器的该第二端与该输出端，使该电感器的该充电能量对该接地端放电，而于该输出端产生一输出电压；以及 一控制电路，依据该充电能量的大小与该输出电压，而输出至少一控制讯号，以控制该切换模块切换该输出端对该接地端放电、该切换模块切换该电感器的该充电能量对该接地端放电，或该切换模块切换使该输入电源对该电感器充电。
12.如权利要求1.1所述的升压电路，其特征在于，其中当该输出电压高于该接地端的电压准位时，该控制电路控制该切换模块切换该输出端对该接地端放电。
13.如权利要求11所述的升压电路，其特征在于，其中该输出电压低于一默认电压时，该切换模块依据该控制讯号截止该电感器的该第二端与该输入端之间的路径以及该电感器的该第二端与该升压电路的该输出端之间的路径。
14.如权利要求11所述的升压电路，其特征在于，其中该切换模块包含: 一第一开关，耦接该电感器的该第二端与该输入端之间，并依据该控制讯号的一第一切换讯号而导通，使该电感器的该第二端电性连接该输入端；以及 一第二开关，耦接该电感器的该第二端与该升压电路的该输出端之间，并依据该控制讯号的一第二切换讯号而导通，使该电感器的该第二端电性连接该升压电路的该输出端。
15.如权利要求11所述的升压电路，其特征在于，其中该控制电路包含: 一电流侦测单元，侦测该电感器的该第二端与该升压电路的该输出端间的一输出电流，以得知该充电能量的大小，并依据该输出电流产生一电流侦测讯号； 一输出电压侦测单兀，侦测该输出电压，并依据该输出电压产生一输出电压侦测讯号；以及 一控制单元，依据该电流侦测讯号与该输出电压侦测讯号输出该控制讯号。
16.如权利要求11所述的升压电路，其特征在于，其中该控制电路包含: 一电流侦测单元，侦测该输入端与该电感器的该第二端间的一充电电流，当该充电电流高于一默认值时，该电流侦测单元产生一电流侦测讯号； 一输出电压侦测单兀，侦测该输出电压，并依据该输出电压产生一输出电压侦测讯号；以及 一控制单元，依据该电流侦测讯号与该输出电压侦测讯号输出该控制讯号。
17.如权利要求16所述的升压电路，其特征在于，其中当该充电电流高于该默认值时，该电流侦测单元输出该电流侦测讯号，使该控制单元导通该电感器的该第二端与该升压电路的该输出端之间的路径，以结束一充电时间。
18.如权利要求16所述的升压电路，其特征在于，其中当该电感器的该充电能量对该接地端放电一放电时间后，该电流侦测单元侦测该电感器的该第二端与该升压电路的该输出端间的一输出电流，若该输出电流大于一门坎值，则该电流侦测单元调低该默认值，若该输出电流小于或等于该门坎值，则该电流侦测单元调高该默认值。
19.如权利要求11所述的升压电路，其特征在于，其中该控制电路包含: 一电压侦测单元，侦测该充电能量的电压准位是否等于该输出电压，并依据该充电能量的电压准位输出一电压侦测讯号； 一输出电压侦测单兀，侦测该输出电压，并依据该输出电压输出一输出电压侦测讯号；以及 一控制单兀，依据该电压侦测讯号与该输出电压侦测讯号输出该控制讯号。
【文档编号】H02M3/156GK103475222SQ201310418610
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】苏忠信 申请人:矽创电子股份有限公司