专利名称：用于amoled的供电设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于有源矩阵有机发光二极管(AM0LED)的供电设备和方法，并 且更具体地，涉及一种用于向AM0LED提供电力的供电设备和方法。
背景技术：
一种向AM0LED供电的集成电路(IC)(下文中称为供电设备)稳定地向AM0LED供 电。大多数情况下，这种IC包括降压或升压变换器，用于根据输入电压的情况形成正电 压；以及换流器，用于根据输入电压的情况形成负电压。IC使用内部元件，S卩，处于正极的 NM0S晶体管和处于负极的PM0S晶体管。在IC的实际应用中，正极和负极分别形成用于0LED的相反电压。流经供电设备 的输出级晶体管的电流量直接决定了功率的大小。与线性器件不同，供电设备以开关模式 工作，以实现效率的提升。理想地，无论负载的大小如何，供电设备都应当呈现稳定的效率。 然而，在实际情况中，由于在供电设备中使用的电路和系统而不可避免地产生内部功率损
^^ o供电设备的功率损耗可主要分为开关损耗和传导损耗。这里，具有大容量的功率 晶体管被用作开关，传导损耗与功率晶体管的大小成正比。因此，为了减少传导损耗，供电 设备使用高的开关频率。然而，在这种情况下，出现开关损耗的增加。由于开关损耗与传导 损耗之间具有交替换位，所以应当使用合适的开关频率，并且电源晶体管应当具有合适的 大小。普通的供电设备中的功率损耗可以通过下面的表达式1表示[表达式1]PaVg Pswitching+Pshort-circuit+Pleakage+Pstatic在表达式1中，“Pswit。hing”代表功率的开关分量，即，由充电/放电寄生电容引起的 功率损耗，并且对应于总损耗的约70%至90%。叩31^_&_”代表由电源晶体管的ON电阻 引起的功率损耗，并且对应于总损耗的约10%至30%。“Pleakage”代表功率的泄露分量，并且 对应于总损耗的约或更少。“Pstati。”代表静态功率。在使用理想M0S晶体管的电路中， 具有很少的静态功率或没有静态功率。参考表达式1，可以看出，由开关功率引起的功率损 耗“Pswit。hing”在供电设备的平均功率“Pav_ ”中是最大的。然而，在大多数情况下，在设计供电设备时，优先考虑电源晶体管的大小，以驱动 最大的功率。出于此原因，供电设备使用增加的频率。尽管在常规负载情况下可能会有最 优设计，但是在低负载情况下可能出现的问题在于，当频率较高时，不可避免地出现效率的 降低。
发明内容
因此，本发明针对一种用于AM0LED的供电设备和方法，其充分消除了由于相关领 域的限制和缺陷而导致的一个或多个问题。本发明的目标在于提供一种用于AM0LED的供电设备和方法，其能够根据AM0LED 的负载情况在低频率下实现开关操作，从而减少不必要地消耗的开关功率。本发明的额外优点、目的及特征将部分地在随后的描述中阐明，并且部分地对于 本领域技术人员而言在研究下列内容后将变得显而易见或者可从本发明的实践来获知。本 发明的目的及其他优点通过在书面描述及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现 和获得。为了实现这些目标和其他优点，并且根据本发明的目的，如本文中所体现并概括 描述的，一种用于有源矩阵有机发光二极管(AM0LED)的供电设备，其在使用根据时钟信号 变化的开关频率的同时为AM0LED供电，该供电设备包括负载检验器，用于将AM0LED的负 载电流与第一参考电压相比较，并将比较结果作为负载检验信号输出；以及频率振荡器，用 于响应于负载检验信号而产生时钟信号，所述时钟信号具有可变频率。在本发明的另一方面种，一种用于供电设备中的有源矩阵有机发光二极管 (AM0LED)的供电方法，以便在使用根据时钟信号变化的开关频率的同时为AM0LED供电，本 供电方法包括确定AM0LED的负载电流是否小于临界值；并在确定负载电流小于临界值 时，降低时钟信号的频率。应理解的是，对本发明的以上概括描述和以下详细描述是示例性的和解释性的， 并旨在提供对要求保护的本发明的进一步解释。附图描述附图被包括以提供对本发明的进一步理解，附图并入且构成本申请的一部分，附 图示出了本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。附图中
图1是示出了根据本发明的示例性实施例的用于有源矩阵有机发光二极管 (AM0LED)的供电设备的框图；以及图2是解释了根据本发明的示例性实施例的用于AM0LED的供电方法的流程图。
具体实施例方式下文中，将参考附图描述根据本发明的示例性实施例的用于有源矩阵有机发光二 极管(AM0LED)的供电设备和方法。图1是示出了根据本发明的示例性实施例的用于AM0LED的供电设备的框图。如图1中所述的供电设备用于为AM0LED供电，尽管根据时钟信号CLK改变其开关 频率。由于为根据本发明所示实施例的供电设备中的AM0LED供电的电路是广为人知的，描 述将仅集中在供电设备的根据AM0LED的负载电流来改变时钟信号的频率的部分上。图1所示的供电设备包括负载检验器10和频率振荡器20。负载检验器10将AM0LED的负载电流、与第一参考电压VKEF相比较，并将比较结果 作为负载检验信号输出至频率振荡器20。为了实现此功能，负载检验器10包括外部电 阻器R、二极管14和第一比较器12。在这种情况下，负载电流L可以是通常包括在AM0LED 供电设备中的功率晶体管的开关负载。
负载电阻器R具有连接至负载电流L的一端和连接至地面的另一端。二极管14 具有连接至外部电阻器R的阴极和连接至负载电压Vott的阳极。在这种情况下，负载电压 Vtm可以具有固定的值。第一比较器12包括连接至外部电阻器R的一端的负输入端子(-) 和连接至第一参考电压Vkef的正输入端子(+)。在具有上述配置的负载检验器10中，当负载电流L较小时，低电压施加于第一比 较器12的负输入端子(_)。因此，在这种情况下，具有“高”逻辑电平的负载检验信号Vuj输 出至频率振荡器20。另一方面，当负载电流l·较大时，具有“低”逻辑电平的负载检验信号 Vuj输出至频率振荡器20，因为高电压施加于第一比较器12的负输入端子(_)。 参考以上根据本发明所述实施例的供电设备，可以看出，负载检验器10执行感测 负载情况的功能。因此，外部电阻器R的电阻和第一参考电压Vkef的电平能够根据负载电 流込的情况确定。同时，频率振荡器20响应于负载检验器10提供的负载检验信号Vm而产生时钟信 号CLK，该时钟信号具有可变频率。为了实现此功能，频率振荡器20包括电流源Ic ；多个电 容器，例如，电容器Cl和C2 ；第一开关30和第二开关32 ；以及开关单元22。电流源IC用于提供恒定电流。电容器Cl和C2并联在电流源IC提供的恒定电流 与地面之间。第一开关30连接在电容器Cl和C2的一部分(例如电容器C2)与地面之间。第 一开关30响应于负载检验器10提供的负载检验信号Vui进行开关。虽然在图1的情况下 只有两个电容器Cl和C2，但是可以有3个或者更多的电容器。在这种情况下，两个电容器 之外的多余电容器并联在第一开关30与节点m之间。为便于描述，下面的描述将结合仅 有两个电容器Cl和C2给出。然而，本发明的原理可等效地应用于使用3个或者更多电容 器的情况。第一开关30可以包括第一 NMOS晶体管丽1。第一 NMOS晶体管丽1具有连接在电 容器Cl和C2中的一个(例如电容器C2)与地面之间的漏极和源极；以及连接至负载检验 信号Vui的栅极。第二开关32并联至电容器Cl和C2的中剩下的一个，即，电容器Cl。第二开关32 响应于时钟信号CLK进行开关。为了实现此功能，第二开关32包括第二 NMOS晶体管MN2。 第二 NMOS晶体管MN2具有分别连接至电流源Ic和地面的漏极和源极；以及连接至时钟信 号CLK的栅极。开关单元22根据电容器Cl和C2中充入的电压与第二参考电压\和Vh中的每个 之间的比较结果而输出时钟信号CLK。下面将详细描述具有上述结构的频率振荡器20的操作。当负载电流込较小时，由于产生了具有“高”逻辑电平的负载检验信号Vui，第一开 关30开启。S卩，第一 NMOS晶体管丽1接通，从而建立了用于将电流源Ic提供的电流充入 电容器C2中的路径。在这种情况下，电流源Ic提供的电流充入电容器Cl和C2中。因为 此情况下的等效电容器是“C1+C2”，充入的电压增加。因此，节点m处的电压增加。当节点 Nl处的电压增加时，开关单元22在时钟信号CLK的频率降低的情况下输出时钟信号CLK。 艮口，时钟信号CLK的频率降低了电容(即，电容器C2的电容)的增加部分。为了上述供电 设备的稳定工作，连接至第一开关30的电容器C2的电容可以是电容器Cl的一半(1/2)。这里，负载电流L在这种情况下是较小的，时钟信号CLK的频率可以减小至约2/3。另一方面，这里，负载电流L不低，第一开关30关闭，由于产生了具有“低”逻辑电 平的负载电流信号VM。S卩，第一 NM0S晶体管丽1关闭，从而切断了用于将电流源Ic提供 的电流充入电容器C2中的路径。因此，在这种情况下，电流源Ic提供的电流仅充入电容器 C1中。结果，节点m处没有电压增加。在这种情况下，当节点m处没有出现电压增加时， 开关单元22没有降低时钟信号CLK的频率。即，等效电容对应于电容器C1的电容，而没有 增加了电容器C2的电容，因此时钟信号CLK的频率没有降低。因此，可以看出，频率振荡器20根据负载电流L的变化来调制时钟信号CLK的频率。在这种情况下，第二开关32响应于时钟信号CLK而开启或关闭。当具有“高”逻 辑电平的时钟信号CLK提供给第二 NM0S晶体管丽2的栅极时，第二 NM0S晶体管丽2开启。 在另一方面，当具有“低”逻辑电平的时钟信号CLK提供给第二 NM0S晶体管丽2的栅极时， 第二 NM0S晶体管丽2关闭。因此，由于第二 NM0S晶体管丽2的开关操作，时钟信号可以交 替的方式在“高”逻辑电平和“低”逻辑电平处输出。开关单元22执行关键的功能，即，当节点m处的电压增加时降低时钟信号CLK的 频率，而当节点m处的电压降低时增加时钟信号CLK的频率，该开关单元包括第二和第三 比较器24和26以及SR触发器28。 第二比较器24具有连接至充入电容器C1和C2的至少一个中的电压(即节点N1) 的负输入端子(_)，以及连接至第二参考电压中较低的一个(即第二参考电压的正输入 端子(+)。第三比较器26具有连接至充入电容器C1和C2的至少一个中的电压(即节点 N1)的正输入端子(+)，以及连接至第二参考电压中较高的一个(即第二参考电压VH)的负 输入端子(_)。SR触发器28具有连接至第三比较器26的输出的S输入端子、连接至第二 比较器24的输出的R输入端子以及输出时钟信号CLK的输出端子。尽管在所示情况中，时 钟信号CLK从正输出端子Q输出，但其也可以从负输出端子(未示出)输出。如从上述描述中显而易见的，根据本发明所述实施例的用于AM0LED的供电设备， 可以减少由快速开关操作期间产生的不必要的功率消耗而引起的功率损耗。因此，当产生 较小负载电流时，可以实现功率效率的提升。在下文中，将参考附图来描述根据本发明的示例性实施例的用于AM0LED的供电方法。图2是解释了根据本发明的示例性实施例的用于AM0LED的供电方法的流程图。如图2所示的供电方法可以由图1所示的供电设备执行。按照本供电方法，首先确定AM0LED的负载电流込是否小于临界值(40)。在图1 所示的电路中，临界值为Vkef/R。确定步骤40可以通过第一比较器12的比较操作执行。当确定负载电流込小于临界值时，因为确定负载电流込较低，降低时钟信号CLK 的频率(42)。另一方面，当确定负载电流L不小于临界值时，不降低时钟信号CLK的频率。如从上面的描述显而易见的，根据本发明的用于AM0LED的供电设备不同于一般 的供电设备，本供电设备根据具有基于AM0LED的负载情况(例如负载电流)而调制的频率 的时钟信号进行开关，而一般的设备根据具有固定频率的时钟信号进行开关，从而其不必 要以高速进行开关，因此产生功率损耗。因此，根据本发明的供电设备和方法减少了在产生小负载电流的情况下由不必要的功率消耗引起的开关功率损耗，从而实现了效率的提升。 即，由于小负载电流条件的影响大大减小，可使效率提升最大化。 对本领域技术人员而言将显而易见的是，在不背离本发明的精神或范围的前提 下，可对本发明做出各种修改及改变。因此，旨在使本发明涵盖该发明的修改及改变，只要 它们落在所附权利要求及其等同物的范围内。
权利要求
一种用于有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)的供电设备，以便在使用根据时钟信号变化的开关频率的同时为所述AMOLED供电，所述供电设备包括负载检验器，用于将所述AMOLED的负载电流与第一参考电压相比较，并且将比较结果作为负载检验信号输出；以及频率振荡器，用于响应于所述负载检验信号而产生所述时钟信号，所述时钟信号具有可变频率。
2.根据权利要求1所述的供电设备，其中，所述负载检验器包括外部电阻器，具有连接至所述负载电流的一端以及连接至地面的另一端；以及第一比较器，具有连接至所述外部电阻器的一端的负输入端子以及连接至所述第一参 考电压的正输入端子。
3.根据权利要求1所述的供电设备，其中，所述频率振荡器包括电源，用于提供恒定电流；多个电容器，并联在所述恒定电流与所述地面之间；第一开关，连接在所述电容器的一部分与地面之间，所述第一开关响应于所述负载检 验信号进行开关；第二开关，并联至所述电容器的其余部分，所述第二开关响应于所述时钟信号进行开 关；以及开关单元，用于根据分别充入所述电容器中的电压与第二参考电压的比较结果而输出 所述时钟信号。
4.根据权利要求3所述的供电设备，其中，所述开关单元包括第二比较器，具有连接至充入至少一个所述电容器中的电压的负输入端子以及连接至 所述第二参考电压中较低电平的一个的正输入端子；第三比较器，具有连接至充入至少一个所述电容器中的电压的正输入端子以及连接至 所述第二参考电压中较高电平的一个的负输入端子；SR触发器，具有连接至来自所述第三比较器的输出的S输入端子、连接至来自所述第 二比较器的输出的R输入端子以及输出所述时钟信号的输出端子。
5.根据权利要求3所述的供电设备，其中，所述第一开关包括NM0S晶体管，所述NM0S 晶体管具有连接在至少一个所述电容器与所述地面之间的漏极和源极、以及连接至所述负 载检验信号的栅极。
6.根据权利要求3所述的供电设备，其中，所述第二开关包括NM0S晶体管，所述NM0S 晶体管具有分别连接至所述电流源和所述地面的漏极和源极、以及连接至所述时钟信号的 栅极。
7.根据权利要求3所述的供电设备，其中，连接至所述第一开关的电容器部分具有的 电容对应于连接至所述第二开关的电容器部分的电容的一半。
8.根据权利要求2所述的供电设备，其中，所述外部电阻器具有根据所述负载电流的 情况而确定的电阻。
9.根据权利要求2所述的供电设备，其中，所述第一参考电压具有根据所述负载电流 的情况而确定的电平。
10.一种用于供电设备中的有源矩阵有机发光二极管(AM0LED)的供电方法，以便在使用根据时钟信号变化的开关频率的同时为所述AMOLED供电，所述供电方法包括 确定所述AM0LED的负载电流是否小于临界值；以及 当确定所述负载电流小于所述临界值时，降低所述时钟信号的频率。
全文摘要
公开了一种用于有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)的供电设备和方法。供电设备在使用根据时钟信号变化的开关频率的同时为AMOLED供电，并且包括负载检验器，用于将AMOLED的负载电流与第一参考电压相比较，并且将比较结果作为负载检验信号输出；以及频率振荡器，用于响应于负载检验信号而产生时钟信号，所述时钟信号具有可变频率。供电设备根据具有基于AMOLED的负载情况(例如负载电流)而调制的频率的时钟信号进行开关。因此，在产生小负载电流的情况下，可以减少由不必要的功率消耗引起的开关功率损耗，从而实现效率的提升。
文档编号G09G3/32GK101877206SQ200910215539
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月28日 优先权日2008年12月29日
发明者曹欢, 裴成勋 申请人:东部高科股份有限公司