驱动电路制造技术

本发明专利技术涉及一种用于为一电子装置供电的驱动电路。所述驱动电路包括一电压源、两个均包括一与一电容器串联连接的二极管的电荷泵布置。所述电荷泵布置连接至所述电压源，且所述电容器在一第一阶段期间充电至一大致等于所述电压源电压电平的正电压电平。此外，提供切换构件以用于将所述电荷泵布置切换至一第二阶段，借此使其同时充电，其中一个电容器充电至一大致为所述电压源所提供电压电平的两倍的正电压而另一电容器则充电至一其大小大致等于所述电压源的大小的负电压电平。由此提供一种只具有很少组件的改良且具成本效率的驱动电路。本发明专利技术还涉及此种方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于为例如发光二极管等电子装置供电的驱动电路。本专利技术还涉及用于为电子装置供电的此种方法。
技术介绍
在诸如蜂窝式电话及膝上型计算机等便携式电子装置中，需要DC-DC转换器来为电子装置内的不同子电路馈送适当的电压电平-其通常不同于所述装置的电池所提供的电压电平。所述适当的电压电平可高于或低于所述电池电压。例如，许多用电池驱动的便携式电子装置包括一彩色液晶显示器(LCD)，且在此种彩色LCD应用中通常使用一白色发光二极管(LED)作为背景照明。某些应用(例如DECT(数字增强型无绳电信))使用低压电源(例如双单元NiMH(镍金属氢化物))而不是在GSM电话中通常使用的Li-Ion电池(锂离子电池)。然而，双单元NiMH电池只输送2V，而白色LED通常需要一4-5V的供电电压才能正确运行。一显而易见的解决方案将是添加电池单元来提供所需的电压。然而，便携式电子装置的成本及尺寸通常是所关注的重要问题且添加电池单元会增加成本以及尺寸。因此，LED所需的电压电平高于所述装置的电池所提供的电压，且因此需要一DC-DC转换器。一种可能的解决方案是利用一DC-DC转换器来将电池的电压输出升高至3.3V并随后使用一电荷泵以便输送大约5V。电荷泵是一使用电容器作为储能元件来将一输入DC电压转换成所需DC电压的电子电路。简单地说，为了产生一更高的电压，一第一阶段包含将一电容器连接于一电压两端并充电。在第二阶段中，将所述电容器与原始充电电压断开并将其负极端子重新连接至原始正极充电电压，且由于电容器保持其两端的电压，因此所述正极端子电压会加至原始电压且因此使电压加倍。另一种可能的解决方案是仅利用一DC-DC转换器，但因而将必须使用一非常先进且昂贵的DC-DC转换器，从而增加电子装置的总成本。使用一包括一DC-DC转换器及一电荷泵的解决方案的缺点在于，所述DC-DC转换器必须处理LED的高电流。此需要使用昂贵的组件，且万一需要一大于两倍的电压则代价甚至更高。存在其中LED消耗DC-DC转换器容量的40％的应用。此外，电荷泵使用开关来控制将电压连接至电容器。用于此种低功率应用中的开关(例如构建成晶体管)通常仅限于处理大约3.6V的负载。如果应用更高的电压，则所述开关将损坏。因此，将需要能够为低压应用提供一经改良的驱动器、尤其是具有一经改良的DC-DC转换装置的经改良的驱动器。
技术实现思路
本专利技术的一目的是提供一种用于为一电子装置供电(例如为便携式电子装置中的白色LED应用供电)的经改良的驱动器，其具有一用于为充电装置(例如电容器)充电的经改良的布置，从而至少减轻现有技术的缺陷。本专利技术的另一目的是提供一种只需要很少组件且仍具有一足够效率的低成本驱动电路。这些目的连同其他目的一起是通过一种根据权利要求1所述的特征部分的驱动电路及通过一种根据权利要求11所述的特征部分的方法来实现的。根据本专利技术，提供一种用于为一电子装置供电的驱动电路。所述驱动电路包括一电压源，所述电压源的一第一端子连接至一节点N0处的参考电位且一第二端子连接至一具有所述电压源的值的电位的节点N3。所述驱动电路进一步包括两个电荷泵布置，其分别包括一与一电容器串联的整流器。所述电荷泵布置连接至所述电压源且所述电容器经布置以在一第一阶段期间充电，以使一位于所述电荷泵布置中一者的整流器与电容器之间的节点N1获得一与节点N3大致相同的电位，且一位于所述电荷泵布置中另一者的整流器与电容器之间的节点N2获得与节点N0大致相同的电位，以使所述电容器两端的电压大致等于节点N0与N3之间的电位差。提供切换装置来将所述电荷泵布置自所述第一阶段切换至一第二阶段，其中所述切换装置经布置以在所述第二阶段期间同时充电以使节点N1处的电位大致为节点N3处的电位的两倍，并使节点N2具有一与节点N3处的电位大致相等大小的负电位，从而在节点N1与N2之间提供一大致为节点N0与节点N3之间电压的三倍的的电位差。根据本专利技术，因而同时在+Vin及-Vin中泵入电荷并可获得一为电池电压的三倍的电压。本专利技术驱动电路需要很少的组件并可使价格及芯片面积需求保持较低，从而提供一最具成本效率的小型驱动电路。此外，施加至所使用的开关的电压决不会超过所施加的电池电压且从而可避免开关故障。根据本专利技术的一实施例，所述两个电荷泵布置连接于电压源的正极与负极连接端之间，所述开关经布置以使所述第一电荷泵布置的电容器能够连接至电压源的负极连接端及电压源的正极连接端，以便为所述电容器充电。一第一开关连接于所述电压源的正极连接端、一第三开关与一第一电荷泵布置的电容器之间；一第二开关连接于所述第一电荷泵布置的电容器、所述第二电荷泵布置的电容器与所述电压源的负极连接端之间；所述第三开关连接于所述电压源的正极连接端、所述第一电荷泵布置的电容器与所述第二电荷泵布置的电容器之间；一第四开关连接于所述电荷泵布置的电容器与所述电池的负极连接端之间；一第五开关连接于所述第二电荷泵布置的二极管与所述第二及第四开关之间。由此构成一种只具有很少的组件且仍实现一为所使用电压源电压的三倍的输出电压的简单电路。根据另一实施例，提供一种将一端连接至一节点N1并将另一端连接至一节点N2的负载装置，其中所述节点为每一电荷泵布置的二极管与电容器之间的节点。这便是所述输出电压为所述电压源电压的三倍-适合于驱动例如发光二极管的电压-的所在。也可提供其他电压电平，从而借助一相对简单且廉价的电路实现不同的输出电压。根据本专利技术的一实施例，所述驱动电路用于驱动发光二极管。此种发光二极管通常用于例如提供液晶显示器的背景照明，且本专利技术因此提供一种用于通用应用中的具成本效率的解决方案。根据再一实施例，将一个或可能一个以上发光二极管或其他电子装置与一相应的电阻器串联。借此拉平各发光二极管的阈值电压的差别。根据另一实施例，电压源包括两个镍金属氢化物单元。可替代地使用任一其他电压源以提供灵活性，但镍金属氢化物电池为一适用于例如驱动发光二极管的选择。根据再一实施例，所述电容器及所述二极管布置在芯片外，而所述开关则布置在芯片上。借此为电路设计者提供构建所述电路的设计灵活性。本专利技术还涉及一种用于驱动一低功率装置的方法，借此实现对应于上文所述的优点。附图说明图1为一传统电荷泵的方块图。图2为本专利技术一实施例的一方块图。图3a-3b为图2所示驱动电路的不同阶段的方块图。图4为一用于验证本专利技术的仿真模型的一方块图。图5为一在使用图2所示仿真模型时所获得的仿真结果。具体实施例方式在下文说明中，术语“驱动器”及“驱动电路”用来表示一电子组件(例如一集成电路)，所述电子组件用来控制另一电子组件(例如一白色发光二极管)。难以直接由一电池来运行LED，因为大多数电池的放电状态低于LED的最低所需正向电压，且因此利用一电荷泵。为了便于透彻了解本专利技术，首先简要阐述一电荷泵的大体操作。图1为一图解说明一电荷泵的原理的方块图。电路1包括若干个开关2、3、4、5及至少两个电容器6、8-通常分别称作“浮动电容器”或传送电容器及“蓄积电容器”。电路1分两个阶段运行一充电阶段及一传送阶段。在该图式中所图解说明的充电阶段期间，开关2及5断开而开关3及1闭合。电池7将浮动电容器6充电至输入电压电平Vin。在所述传送阶段期本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于为一电子装置供电的驱动电路（１０），所述驱动电路（１０）包括一电压源（Ｂ↓［１］、Ｂ↓［２］），所述电压源的一第一端子连接至一节点Ｎ０处的一参考电位且一第二端子连接至一节点Ｎ３，所述节点Ｎ３具有一为所述电压源的值的电位，其特征在于：两个电荷泵布置（１１、１２），其均包括一与一电容器（Ｃ↓［１］、Ｃ↓［２］）串联连接的整流器（Ｄ↓［１］、Ｄ↓［２］），所述电荷泵布置（１１、１２）连接至所述电压源（Ｂ↓［１］、Ｂ↓［２］）且所述电容器（Ｃ↓［１］、Ｃ↓［２］）经布 置以在一第一阶段期间充电，以使位于所述电荷泵布置（１１、１２）中一第一者的所述整流器与电容器之间的节点Ｎ１获得一与节点Ｎ３大致相同的电位，且一位于所述电荷泵布置（１１、１２）中一第二者的所述整流器与电容器之间的节点Ｎ２获得与节点Ｎ０大致相同的电位，以使所述电容器（Ｃ↓［１］、Ｃ↓［２］）两端的电压大致等于节点Ｎ０与Ｎ３之间的电位差，及切换构件（Ｓ↓［１］、Ｓ↓［２］、Ｓ↓［３］、Ｓ↓［４］），其用于将所述电荷泵布置（１１、１２）自所述第一阶段切换至一第二阶段，其中所述 电荷泵布置（１１、１２）经布置以在所述第二阶段期间同时充电，以使所述节点Ｎ１处的所述电位大致为节点Ｎ３处所述电位的两倍，并使节点Ｎ２具有一与节点Ｎ３处的所述电位大致相等大小的负电位，以由此在节点Ｎ１与Ｎ２之间提供一大致为所述节点Ｎ０与Ｎ３之间所述电压的三倍的电位差。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：JE埃克隆，J阿尔夫布兰特，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]