专利名称：开关电源的控制电路、控制方法和发光装置及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光装置。
背景技术：
近年来，作为液晶板的背光或照明设备，采用使用了以LED (发光二极管)为代表的发光元件的发光装置。图1是表示现有技术的发光装置的结构例的电路图。发光装置 1003包括多个LED串(string) 1006_1 1006_n、开关电源1004、以及电流驱动电路1008。各个LED串1006包括串联地连接的多个LED。开关电源1004将输入电压Vin升压并对LED串1006_1 1006_n的一端供给驱动电压Vout。电流驱动电路1008包括对每个LED串1006_1 1006_n设置的电流源CS1 CSn。 各个电流源CS向对应的LED串1006供给与目标亮度对应的驱动电流I·。开关电源1004包括输出电路1102和控制ICl 100。输出电路1102包括电感器Ll、 开关晶体管Ml、整流二极管D1、输出电容器Cl。控制ICllOO通过控制开关晶体管Ml的导通、截止的占空比，调节驱动电压Vout。现有技术文献专利文献[专利文献1]特开2OO8-I86668号公报
发明内容
在这样的发光装置1003中，为了调节LED串1006的亮度，有将驱动电流I·进行 PWM(Pulse Width Modulation ；脉宽调制)控制的情况。具体地说，电流驱动电路1008的 PWM控制器1009生成具有与亮度对应的占空比的脉冲信号PWM1 PWMn，对各自对应的电流源CS1 CSn进行开关控制。将这样的控制也称为猝发脉冲(burst)调光或猝发脉冲控制。开关电源1004的负载电流(输出电流)Iout为LED电流的合计。将LED串1006 进行PWM驱动时，由于负载电流Iout进行开关切换(switching)，所以输出电压Vout变动。 输出电压Vout的变动成为使LED串1006的亮度不稳定的主要原因，在液晶板的背光或照明装置中，成为闪烁的主要原因而不令人满意。本发明鉴于这样的课题而完成，其一形态的例示性的目的之一在于，提供在PWM 驱动时能够稳定输出电压的控制电路。
本发明的一形态涉及对间歇驱动的发光元件的一端供给驱动电压的开关电源的控制电路。控制电路包括采样保持电路，对与发光元件的点亮期间中的驱动电压对应的检测电压进行采样，并在发光元件的熄灭期间中保持该采样所得的电压；脉冲调制器，在发光元件的熄灭期间中，生成其占空比被调节的脉冲信号，以使检测电压与从采样保持电路输出的保持检测电压一致；以及驱动器，基于脉冲信号，驱动开关电源的开关元件。根据该形态，在使发光元件以点亮状态和熄灭状态进行开关切换的情况下，也可以将开关电源的输出电压保持为合适的电平(level)。
采样保持电路也可以包括电容器，其一端的电位在点亮期间中被固定；缓冲器， 生成与检测电压对应的电压；以及开关，其设置在电容器的另一端和缓冲器的输出端子之间，在发光元件的点亮期间中导通，在发光元件的熄灭期间中关断，该采样保持电路将电容器上产生的电压作为保持检测电压输出。脉冲调制器也可以在发光元件的点亮期间中调节脉冲信号的占空比，以使发光元件的另一端上产生的电压与规定的基准电压一致。控制电路也可以包括误差放大器，其第1输入端子上输入发光元件的另一端的电压，其第2输入端子上输入检测电压，其第3输入端子上在点亮期间选择性输入基准电压，在熄灭期间选择性输入保持检测电压，在点亮期间输出与发光元件的另一端的电压和基准电压之间的误差对应的误差信号，在熄灭期间输出与检测电压和保持检测电压之间的误差对应的误差信号；脉宽调制器，在点亮期间，生成具有与误差信号对应的占空比的脉冲信号；以及脉冲频率调制器，在熄灭期间，生成具有与误差信号对应的占空比的脉冲信号。本发明的另一形态是发光装置。该发光装置包括发光元件；开关电源，对发光元件的一端供给驱动电压；以及电流驱动电路，连接到发光元件的另一端，供给与目标亮度对应的间歇的驱动电流。开关电源包括包含开关元件的输出电路；以及驱动开关元件的上述任一形态的控制电路。本发明的再一形态也是发光装置。该发光装置包括多个发光元件；对多个发光元件的各个发光元件的一端供给各自的驱动电压的开关电源；以及对多个发光元件的各个发光元件，供给与目标亮度对应的间歇的驱动电流的电流驱动电路。开关电源包括包含开关元件的输出电路；以及驱动开关元件的上述任一形态的控制电路。输出电路包括被施加输入电压的输入端子；用于输出多个发光元件的每个发光元件的驱动电压的多个输出端子；依次串联地连接于输入端子和固定电压端子之间的电感器和开关元件；设置于多个输出端子的每个输出端子，各自的一端连接到对应的输出端子，各自的另一端与电感器和开关元件之间的连接点连接的多个整流元件；以及设置于多个输出端子的每个输出端子，各自设置在对应的输出端子和固定电压端子之间的多个输出电容器。根据该形态，在时间性变换(shift)多个发光元件的点亮期间中的情况下，可以防止在多个发光元件同时发光期间开关电源的输出电压大幅度地降低，可以抑制亮度的变动。本发明的又一形态是电子设备。该电子设备包括液晶板；作为液晶板的背光设置的上述任一形态的发光装置。再有，以上的构成要素的任意的组合或将本发明的结构要素或表现在方法、装置、 系统等之间相互地置换所得的方案，作为本发明的形态是有效的。发明效果根据本发明的一些形态，可以抑制输出电压的变动。
图1是表示现有技术的发光装置的结构例的电路图。图2是表示实施方式的包括开关电源的电子设备的结构的电路图。图3是表示图2的发光装置的动作的波形图。
图4的(a)、(b)是表示现有技术的控制IC的结构的电路图。图5是表 示变形例的开关电源的结构的电路图。图6的(a)、(b)分别是表示图5的开关电源和图2的开关电源的动作的波形图。标号说明2...电子设备、3...发光装置、4...开关电源、5. ..LCD板、6. ..LED串、8...电流驱动电路、9. ..PWM控制器、100...控制IC、102...输出电路、19...脉冲调制器、20...脉宽调制器、22...误差放大器、24...振荡器、26. ..PWM比较器、27...脉冲频率调制器、 28...驱动器、30...采样保持电路、32...缓冲器、34，36，38...开关、C2...电容器、M2、 M3...晶体管、Li...电感器、Cl...输出电容器、Dl...整流二极管、Ml...开关晶体管
具体实施例方式以下，根据优选的实施方式并参照
本发明。在各个附图中所示的相同或同等的结构要素、构件、处理上附加相同的标号，并省略相应重复的说明。此外，实施方式不是限定发明而是例示，实施方式所记述的所有特征或其组合并非发明的本质特征或组合。在本说明书中，所谓“构件A与构件B连接了的状态”，除了构件A与构件B物理性直接地连接的情况外，还包括构件A与构件B通过不对电连接状态产生影响的其他构件间接地连接的情况。同样地，所谓“构件C被设置在构件A与构件B之间的状态”，除构件A与构件C、 或构件B与构件C直接地连接的情况外，还包括通过不对电连接状态产生影响的其他构件间接地连接的情况。图2是表示实施方式的包括开关电源的电子设备的结构的电路图。电子设备2是笔记本电脑(notebook PC)、数码相机、数字摄像机、移动电话、 PDA (Personal Digital Assistant ；个人数字助理)等的电池驱动型的设备，包括发光装置 3和IXD(Liquid Crystal Display ；液晶显示器)板5。发光装置3作为IXD板5的背光而设置。发光装置3包括作为发光元件的LED串6_1 6_n、电流驱动电路8、以及开关电源4。各个LED串6包括串联地连接的多个LED。开关电源4是升压式的DC/DC变换器， 将输入到输入端子Pl的输入电压(例如电池电压)Vin升压，将输出电压(驱动电压)Vout 从输出端子P2输出。多个LED串6_1 6_n各自的一端(阳极)共同地连接到输出端子 P2。开关电源4包括控制IC100和输出电路102。输出电路102包括电感器Li、整流二极管D1、开关晶体管Ml、输出电容器Cl。输出电路102的拓扑结构是普通的拓扑结构，所以省略说明。控制IC100的开关端子P4与开关晶体管Ml的栅极连接。控制IC100通过反馈而调节开关晶体管Ml的导通、截止的占空比，以获得LED串6的点亮上必要的输出电压Vout。 再有，开关晶体管Ml也可以被内置在控制IC100中。 通过电阻Rl、R2将输出电压Vout分压，生成与电阻对应的反馈电压Vout ’。反馈电压Vout’被输入到反馈端子P3 (0VP端子)。未图示的过压保护(Over Voltage Protection)电路(未图示)在反馈电压Vout’超过阈值时，进行过压保护。电流驱动电路8与多个LED串6_1 6_n的另一端(阴极)连接。电流驱动电路 8对LED串6_1 6_n的各个串供给与目标亮度对应的间歇式的驱动电流Imn I_n。具体地说，电流驱动电路8包括对每个LED串6_1 6_n设置的多个电流源CS1 C&、以及 PWM控制器9。第i电流源CSi与对应的第i LED串6_i的阴极连接。电流源CSi构成为， 根据从PWM控制器9输出的控制信号PWMi,可切换输出驱动电流的动作(有效)状态和停止驱动电流Imm的停止状态。PWM控制器9生成具有与目标亮度对应的占空比的控制信号PWMi PWMn,并输出到电流源CS1 CSn。控制信号PWMi被肯定(assert)的(例如高电平)期间(点亮期间TJ，对应的电流源CSi成为动作状态Φ ，LED串6_i点亮。控制信号PWMi被否定(negate)的(例如低电平)期间(熄灭期间Tqff)，对应的电流源CSi成为停止状态Φ_，LED串6」熄灭。通过控制点亮期间Tm和熄灭期间Ttw的时间比例，可以控制LED串6」中流过的驱动电流Imi的有效值(时间平均值)，调节亮度。控制IC100和电流驱动电路8如图2所示被集成在分开的芯片上。它们可以构成单一的封装(模块)，也可以构成独立的封装(package)。或者，也可以将控制IC100和电流驱动电路8集成在单一的芯片上。以上是发光装置3整体的结构。接着，说明控制IC100的结构。控制IC100包括对每个LED串6_1 6_n设置的LED端子LED1 LEDn。各个LED端子LEDi与对应的LED 串6」的阴极端子连接。再有，LED串不必为多个，也可以是一个。控制IC100主要包括脉冲调制器19、驱动器观、采样保持电路30、电阻R3、R4。电阻R3、R4将输入到反馈端子P3的输出电压Vout进行分压，生成与该输出电压对应的检测电压Vs。采样保持电路30对与LED串6的点亮期间Tw中的驱动电压Vout对应的检测电压Vs进行采样，并将该采样所得的电压在LED串6的熄灭期间Ttw中保持。采样保持电路 30将保持了的采样所得的电压(称为保持检测电压)VsH输出。图2的采样保持电路30在熄灭期间Ttw中输出比点亮期间Tm中的检测电压Vs 稍高的、具体来说高5%左右的保持检测电压VsH。采样保持电路30包括缓冲器32、开关SWl、电容器C2。缓冲器32生成与检测电压 Vs对应的电压Ns’。缓冲器32包括运算放大器0A1、晶体管M2、电阻R5、R6、晶体管M3。晶体管M2、电阻R5、R6顺序地串联连接在电源端子和接地端子之间。运算放大器OAl的同相输入端子被输入检测电压Vs，其反相输入端子与作为缓冲器32的输出端子的晶体管M2和电阻R5之间的连接点连接。缓冲器32输出与检测电压Vs相等的电压Vs’。晶体管M3与电阻R6并联地设置。晶体管M3的控制端子(栅极)上，输入用于控制LED串6的点亮期间、熄灭期间的控制信号PWM，晶体管M3在点亮期间Tm中导通，在熄灭期间Ttw中截止。电容器C2的一端与电阻R5和R6之间的连接点连接。在点亮期间Tw中晶体管M3 导通时，电容器C2的一端被接地，其电位被固定。开关SWl设置在电容器C2的另一端和缓冲器32的输出端子之间，受到与控制信号PWM同步导通、关断的控制。具体地说，开关SWl在点亮期间Tw中导通，在熄灭期间Ttw 中关断。
在点亮期间Tw中开关SWl导通、晶体管M3导通时，电容器C2的一端上施加检测电压Vs’( = Vs)，另一端接地。其结果，电容器C2的两端间的电压Vc2与检测电压Vs’相等。接着，在熄灭期间Tqff中开关SWl关断、晶体管M3截止时，保持检测电压VsH按式⑴ 提供。VsH = VC2+VE6 ... (1)其中，若VK6 = Vs X R6/ (R5+R6)成立，则保持检测电压VsH按式(Ia)提供。VsH = Vs+Vs X R6/ (R5+R6)= (1+R6/(R5+R6)) XVs . . . (la)通过决定电阻值以满足R6/R5+R6 = 0. 05，可以生成比检测电压Vs高5%的保持检测电压VsH。脉冲调制器19在LED串6的熄灭期间Tqff中，生成其占空比被调节的脉冲调制信号SMQD，以使检测电压Vs与从采样保持电路30输出的保持检测电压VsH —致。脉冲调制器19在LED串6的点亮期间Tw中，调节脉冲信号Smqd的占空比，以使在 LED串6的阴极端子上产生的电压(LED端子电压)V_ Vmin中最低的一个电压与规定的基准电压Vref—致。脉冲调制器19包括误差放大器22、脉宽调制器20、脉冲频率调制器27、开关SW4。误差放大器22具有多个反相输入端子(_)和一个同相输入端子(+)。多个反相输入端子(第1输入端子)上，分别被输入LED端子电压Vmn V_n。在另外的反相输入端子(第2输入端子)上，被输入检测电压Vs。误差放大器22的同相输入端子(第3输入端子)上，在点亮期间Ton中被输入基准电压Vref，在熄灭期间Tqff中被选择性输入保持检测电压VsH。开关SW2接受基准电压 Vref和保持检测电压VsH，在控制信号PWM为高电平(点亮期间Tw)时选择基准电压Vref， 在低电平(熄灭期间Ttw)时输出保持检测电压VsH。误差放大器22生成与多个反相输入端子的电压中最低一个的电压和同相输入端子的电压之间的误差对应的误差信号Verr。在误差放大器22的输出端子和接地端子之间， 串联地设置相位补偿用的电阻R7和电容器C3。电阻R7和电容器C3外装在控制IC100的 FB端子上。开关SW3接受固定电压Vdd和检测电压Vs，在点亮期间Tw中输出前者，在熄灭期间Ttw中输出后者。固定电压Vdd设定得比在点亮期间Tw中可得到多个LED端子电压 Vledi Vmin的电压高。例如，固定电压Vdd是电源电压。这样，通过决定固定电压Vdd，可在点亮期间Tw中基于LED端子电压Vmn Vmin 进行反馈控制。即，误差放大器22可以在点亮期间Tw中输出与LED端子电压V·中最低的电压和基准电压Vref之间的误差对应的误差信号Verr，在熄灭期间Tqff中输出与检测电压Vs和保持检测电压VsH之间的误差对应的误差信号Verr。作为开关电源4的控制方式，采用脉宽调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)。PWM的负载响应性高，PFM的轻负载状态中的效率高。因此，脉冲调制器19在负载比较重的点亮期间Tw中通过脉宽调制，在轻负载状态的熄灭期间Ttw中通过脉冲频率调制，生成脉冲信号Sm。由此，可以兼顾重负载时的负载响应性和轻负载时的效率。在开关SW4的输入端子上，输入误差放大器22的输出信号Verr。开关SW4在点亮期间Ton中使脉宽调制器20侧导通，在熄灭期间Ttw中使脉冲频率调制器27侧导通。脉宽调制器20在点亮期间Tw中有效(active)，生成与具有与误差信号Verr对应的占空比的脉冲信号Spwm。例如，脉宽调制器20包括振荡器M和PWM比较器沈。振荡器 24生成三角波或锯齿波的周期电压Vosc。开关SW4使脉宽调制器20侧导通时，在FB端子上产生与LED端子电压Vmi和基准电压Vref之间的误差对应的反馈电压VFB。PWM比较器 26将反馈电压Vfb和周期电压Vosc进行比较，生成具有与比较结果对应的电平的PWM信号 Spwm0脉冲频率调制器27在熄灭期间Ttw中有效。脉冲频率调制器27采用公知的脉冲频率调制器即可。开关SW4使脉冲频率调制器27侧导通时，误差放大器22的输出端子与电阻R7和电容器C3断开。其结果，误差放大器22成为电压比较器那样进行动作，误差信号Verr在检测电压Vs越过保持检测电压VsH的定时有边缘(edge)。脉冲频率调制器27 以误差信号Verr的边缘作为转机而生成规定期间(最小导通期间)、成为高电平的PFM信号Spfm。在最小导通期间的时候，开关晶体管Ml导通时，输出电压Vout稍稍上升。然后， 开关晶体管Ml的截止持续，输出电压Vout降低，检测电压Vs不久降低至保持检测电压VsH 时，误差信号Verr的边缘再次产生，开关晶体管Ml被导通。在PFM控制中重复进行该动作。再有，在熄灭期间Ttw中开关SW4使脉冲频率调制器27侧导通的状态下，由于FB 端子为高阻抗，所以要注意在FB端子上产生的反馈电压Vfb被保持。由此，从熄灭期间Tqff 返回了点亮期间Ton时，能够防止反馈电压Vfb不连续。脉冲调制器19在点亮期间Ton中输出PWM信号Spwm作为脉冲信号Sm，在熄灭期间Ttw中输出PFM信号Spfm作为脉冲信号SMOT。驱动器28基于脉冲信号Sm，驱动开关晶体管Ml。以上是控制IClOO的结构。接着，说明发光装置3的动作。图3是表示图2的发光装置3的动作的波形图。图 3中从上起顺序地表示控制信号PWM、反馈电压Vfb (实线)、输出电压Vout (实线)、驱动电流(实线)。本说明书中的波形图或时序图的纵轴和横轴，为了易于理解而进行了适当放大、缩小，而所示的各个波形也为了易于理解而被简化。时刻tO以前，控制信号PWM为高电平，为点亮期间TQN。在该期间中，在各个LED串 6_1 6_n中供给驱动电流Imn Ι·η。在将各个LED串6_1 6_n的电压降设为Vf1 Vfn时，LED端子电压Vledi VLEDn分别按(Vout-Vf1) (Vout-Vfn)提供。即，电压降Vf越大的通道(channel)，LED端子电压V·越低。点亮期间Tw的时候，输出电压Vout被维持，以使多个LED端子中最低的电压V· 与基准电压Vref —致。此外，此时，通过采样保持电路30，生成比点亮期间Ton的检测电压 Vs稍高的保持检测电压VsH。在时刻tO，控制信号PWM转移为低电平，切换为熄灭期间Τ_。于是，驱动电流I· 为零，各个通道的LED串6_1 6_n的电压降为零，LED端子电压V·上升至输出电压Vout 附近。在熄灭期间Ttw中，输出电压Vout受到反馈控制，以使检测电压Vs与保持检测电压VsH相等。即，熄灭期间Tqff中的输出电压Vout (Vs)维持比之前的点亮期间Tqn中的输出电压Vout (Vs)稍高的电平。
此外，在熄灭期间Ttw中，FB端子与误差放大器22断开，所以反馈电压Vfb继续维持与点亮期间Ton大致相同的电压电平。 在时刻tl，控制信号PWM转移为高电平，切换为点亮期间TQN。此时，输出电压Vout 维持足够高的电压，所以LED串6中立即流过驱动电流I·，可以使其在短期间发光。在时刻tl，开关SW4连接到脉宽调制器20侧时，经由包含误差放大器22和脉宽调制器20再开始反馈控制。此时，FB端子的电压Vfb维持上次点亮期间中的电压电平，所以可以将输出电压Vout在短时间返回到原来的电压电平。以上是发光装置3的动作。发光装置3的优点通过与现有技术的对比而更明确。 图4的(a)、(b)是表示现有技术的控制IC1100a、1100b的结构的电路图。在图4的(a)的控制ICllOOa中，开关SWIOa、SfflOb在点亮期间Tw中导通，在熄灭期间Tqff中关断。因此，脉冲信号Spwm的占空比在点亮期间Ton中被调节，以使LED端子电压 Vmin中最低的电压与基准电压Vref —致。在熄灭期间Tqff中，开关SWIOa、IOb 关断时反馈路径被断路，开关晶体管Ml的控制被停止。其结果，输出电压Vout因自然放电而缓慢地降低。在熄灭期间Tqff中开关SWlOaUOb关断时FB端子成为高阻抗，反馈电压Vfb被维持一定。接着，在切换为点亮期间Tffl时，以保持的反馈电压Vfb作为起点而再开始开关晶体管Ml的占空比的控制，因自然放电而降低了的输出电压Vout返回到原来的电压电平。这样，在图4的(a)的控制ICllOOa中，在熄灭期间Tqff中反馈控制被停止，所以输出电压Vout因自然放电而降低。因此，有以下问题熄灭时间Tqff变长时，输出电压Vout 明显地降低，在下一个点亮期间Tqn中将输出电压Vout返回到原来的电平需要时间，LED串 6的再点亮上需要长时间。图4的(b)的控制ICllOOb调节脉冲信号Spwm的占空比，以使在点亮期间Ton中 LED端子电压Vmn Vmin中最低的电压与基准电压Vref —致，在熄灭期间Ttw中输出电压 Vout对应的检测电压Vs与基准电压Vref —致。在某一熄灭期间Tqff中，施加反馈，以使分压了输出电压Vout所得的检测电压Vs 与基准电压Vref—致。将此时的输出电压Vout的电压电平设为Voutl。在下个点亮期间Tqn中，施加反馈，以使LED端子电压Vmn与基准电压Vref —致， 输出电压Vout的目标值Vout2为Vout2 = Vref+Vfi。其中，Vf1是LED串61中流过驱动电流Ι ΕΙ)1时的电压降。即，有以下问题熄灭期间Tqff中的输出电压Vout的电平Voutl和点亮期间Tw中的目标电压Vout2背离时，输出电压Vout达到使LED串6点亮所需的电压电平为止的时间变长，LED串6的再点亮上需要长时间。如图3的波形所示，根据图2的发光装置3，在点亮期间Tqn和熄灭期间Tqff中，能够将输出电压Vout维持为最合适的电压电平，可以抑制其变动。由此，可以获得能够缩短 LED串6点亮所需的时间的效果。此外，图2的控制IClOO生成比点亮期间Tqn中的检测电压Vs稍高的保持检测电压VsH。因此，在某一点亮期间中的电压降Vf大于上次点亮期间中的电压降Vf的情况下， 换句话说，在驱动电流切换到了大级别的情况下，由于在LED串6上供给足够高的输出电压Vout，所以能够在短时间内发光。另一方面，通过生成比点亮期间Tw中的检测电压Vs稍高的保持检测电压VsH，有时产生以下问题。在熄灭期间Ttw中输出电压Vout维持得比点亮期间Tw高，有在转换为下一个熄灭期间Tw之后，输出电压Vout立刻一度负向过冲(undershoot)的顾虑。图3表示这种状况。输出电压Vout的负向过冲引起驱动电流I·的变动，所以亮度稍稍变动。根据用途，有不满这种亮度的变动的情况。在该情况下，与图2的电路相反，生成比点亮期间Tm中的检测电压Vs稍低的保持检测电压VsH即可。如果是本领域技术人员，则可以基于图2，设计可生成这样的保持检测电压VsH的采样保持电路30。若表示一例，则将晶体管M3省略，使电阻R6短路，并且在运算放大器OAl的反相输入端子和晶体管M2的源极之间插入电阻R8即可。这种情况下，保持检测电压VsH按VsH = VsX R5/ (R5+R8)提供。在图3中用点划线表示此时的波形。驱动电流I·达到目标电平为止的时间稍长， 但波纹(ripple)受到抑制，所以可以防止闪烁。再有，这种情况下，与图4的(a)、(b)的结构相比，可以在短时间内使LED串6发光。如果生成与点亮期间Tw中的检测电压Vs相等的保持检测电压VsH，则可以获得与实线和点划线之间的中间特性。这种情况下的缓冲器32也可以由所谓的电压跟随器电路构成。即，通过使保持检测电压VsH的电压电平最佳，可以在发光装置3的应用上获得最佳的波形。接着，说明用于抑制输出电压Vout的变动的其他技术。在图2的发光装置3中，有时使LED串6_1 6_n各自的点亮期间时间性地移动。 此时同时发光的LED串6的个数时刻变化。这意味着开关电源4的负载变动，所以成为输出电压Vout的变动、甚至亮度的变动的主要原因。图5是表示变形例的开关电源如的结构的电路图。图5的输出电路10 包括对多个LED串6_1 6_n的每个串设置的输出端子 P\。多个整流二极管Dl1 Dln各自的一端与对应的输出端子PA PA连接，各个整流二极管的另一端与开关晶体管Ml和电感器Ll的连接点共同地连接。多个输出电容器Cl1 Cln分别设置在对应的输出端子 PA Mn和固定电压端子(接地端子)之间。图6的(a)是表示图5的开关电源如的动作的波形图。图6的(a)表示n = 2的动作。在图6的(b)中，同时表示利用了图2的输出电路102的情况下的波形图。在使用了图2的输出电路102的情况下，反馈环的响应速度慢时，在LED串6_1、6_2同时点亮的期间中输出电压Vout降低，随着输出电压降低，有驱动电流Imi、、甚至亮度降低的顾虑。相反，根据图5的开关电源如，如图6的(a)所示，对每个负载独立生成输出电压 Vout，所以各个输出电压Vout的变动量小，还可以抑制驱动电流IlED1、Iled2的变动。以上，基于实施方式说明了本发明。但该实施方式是例示，在它们的各结构要素或各处理过程、它们的组合上，可以存在各种各样的变形例。以下，说明这样的变形例。在实施方式中，说明了在熄灭期间Ttw中控制IC进行PFM控制的情况，但在熄灭期间Ttw中也可以进行PWM控制。在实施方式中说明了使用了电感器的非绝缘型的开关电源，但本发明也可以适用于使用了变压器的绝缘型的开关电源。此外，在实施方式中，作为发光装置3的应用说明了电子设备，但用途并无特别地限定，也可以在照明等中应用。此外，在本实施方式中，高电平、低电平的逻辑信号的设定是一例，可通过反相器 (inverter)等适当反转而自由地变更。基于实施方式，使用特定的语句说明了本发明，但实施方式仅是用于表示本发明的原理、应用，在不脱离权利要求书所规定的本发明的思想的范围内，可以对实施方式进行多种变形或配置的变更。
权利要求
1.一种控制电路，是对间歇驱动的发光元件的一端供给驱动电压的开关电源的控制电路，其特征在于，该控制电路包括采样保持电路，对与所述发光元件的点亮期间中的所述驱动电压对应的检测电压进行采样，并在所述发光元件的熄灭期间中保持该采样所得的电压；脉冲调制器，在所述发光元件的熄灭期间中，生成其占空比被调节的脉冲信号，以使所述检测电压与从所述采样保持电路输出的保持检测电压一致；以及驱动器，基于所述脉冲信号，驱动所述开关电源的开关元件。
2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于， 所述采样保持电路包括电容器，在点亮期间中其一端的电位被固定； 缓冲器，生成与所述检测电压对应的电压；以及开关，其设置在所述电容器的另一端和所述缓冲器的输出端子之间，在所述发光元件的点亮期间中导通，在熄灭期间中关断，所述采样保持电路将所述电容器上产生的电压作为所述保持检测电压输出。
3.如权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于，所述脉冲调制器在所述发光元件的点亮期间中调节所述脉冲信号的占空比，以使所述发光元件的另一端上产生的电压与规定的基准电压一致。
4.如权利要求3所述的控制电路，其特征在于， 所述控制电路包括误差放大器，其第1输入端子输入所述发光元件的所述另一端的电压，其第2输入端子输入所述检测电压，其第3输入端子在所述点亮期间中选择性地输入所述基准电压，在所述熄灭期间中选择性地输入所述保持检测电压，在所述点亮期间中输出与所述发光元件的另一端的电压和所述基准电压之间的误差对应的误差信号，在所述熄灭期间中输出与所述检测电压和所述保持检测电压之间的误差对应的误差信号；脉宽调制器，在所述点亮期间中，生成具有与所述误差信号对应的占空比的所述脉冲信号；以及脉冲频率调制器，在熄灭期间中，生成具有与误差信号对应的占空比的脉冲信号。
5.如权利要求4所述的控制电路，其特征在于， 所述脉冲调制器包括反馈端子，用于连接相位补偿用的电阻和电容器；以及开关，接受所述误差信号，在点亮期间中将所述误差信号输出到所述反馈端子，在所述熄灭期间中，将所述误差信号输出到所述脉冲频率调制器；所述脉宽调制器根据所述反馈端子的电压，生成所述脉冲信号。
6.一种发光装置，其特征在于，包括 发光元件；开关电源，对所述发光元件的一端供给驱动电压；以及电流驱动电路，其连接到所述发光元件的另一端，供给与目标亮度对应的间歇的驱动电流，所述开关电源包括包含开关元件的输出电路；以及驱动所述开关元件的权利要求1或2所述的控制电路。
7.一种发光装置，其特征在于，包括 多个发光元件；开关电源，对所述多个发光元件的各个发光元件的一端供给各自的驱动电压；以及电流驱动电路，对所述多个发光元件的各个发光元件，供给与目标亮度对应的间歇的驱动电流，所述开关电源包括 包含开关元件的输出电路；以及驱动所述开关元件的权利要求1或2所述的控制电路， 所述输出电路包括 输入端子，被施加输入电压；多个输出端子，用于输出所述多个发光元件的每个发光元件的所述驱动电压； 电感器和开关元件，依次串联地连接到所述输入端子和固定电压端子之间； 多个整流元件，设置于所述多个输出端子的每个输出端子，各自的一端连接到对应的所述输出端子，各自的另一端连接到所述电感器和所述开关元件之间的连接点；以及多个输出电容器，设置于所述多个输出端子的每个输出端子，各自设置在对应的所述输出端子和所述固定电压端子之间。
8.一种电子设备，其特征在于，包括 液晶板；以及作为所述液晶板的背光设置的权利要求6所述的发光装置。
9.一种电子设备，其特征在于，包括 液晶板；以及作为所述液晶板的背光设置的权利要求7所述的发光装置。
10.一种控制方法，是对间歇驱动的发光元件的一端供给驱动电压的开关电源的控制方法，其特征在于，该方法包括对与所述发光元件的点亮期间中的所述驱动电压对应的检测电压进行采样，并在所述发光元件的熄灭期间中保持该采样所得的电压的步骤；在所述发光元件的熄灭期间中，生成其占空比被调节的脉冲信号，以使所述检测电压与保持的检测电压一致的步骤；以及基于所述脉冲信号，驱动所述开关电源的开关元件的步骤。
11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，还包括在所述发光元件的点亮期间中，调节所述脉冲信号的占空比，以使所述发光元件的另一端上产生的电压与规定的基准电压一致的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种开关电源的控制电路、控制方法和发光装置及电子设备，提供在进行PWM驱动时能够稳定输出电压的控制电路。控制IC(100)控制对间歇驱动的LED串(6)的一端供给驱动电压(Vout)的开关电源(4)。采样保持电路(30)对与点亮期间的驱动电压(Vout)对应的检测电压(Vs)进行采样，并在熄灭期间保持该采样所得的电压。脉冲调制器(19)在熄灭期间中生成其占空比被调节的脉冲信号Spwm，以使检测电压(Vs)与从采样保持电路(30)输出的保持检测电压(VsH)一致。驱动器(28)基于脉冲信号(Spwm)，驱动开关晶体管(M1)。
文档编号H02M3/155GK102238779SQ20111009725
公开日2011年11月9日 申请日期2011年4月19日 优先权日2010年4月23日
发明者井上直树, 今村洋寿, 内本大介 申请人:罗姆股份有限公司