[發(fā)明專(zhuān)利]具有用于對(duì)電負(fù)載供給電壓的電壓轉(zhuǎn)換器的裝置和方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680008272.X
• 申請(qǐng)日: 2006-03-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101142735A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彼得·特拉特勒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 奧地利微系統(tǒng)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/07
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/07;H05B33/08
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李德山;李春暉

本發(fā)明涉及一種具有用于對(duì)電負(fù)載供給電壓的電壓轉(zhuǎn)換器的裝置以及用于對(duì)電負(fù)載供給電壓的方法。

該裝置可以用于對(duì)發(fā)光二極管(簡(jiǎn)稱(chēng)LED)供電，這些發(fā)光二極管例如被用在便攜式電話(huà)和數(shù)碼照相機(jī)中。

稱(chēng)為直流/直流轉(zhuǎn)換器的電壓轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱(chēng)DC/DC轉(zhuǎn)換器，通常用于將低電壓轉(zhuǎn)換為較高的電壓。輸出電壓與輸入電壓的比通常可以通過(guò)選擇一個(gè)乘法因子來(lái)調(diào)整。電壓轉(zhuǎn)換器例如用于用LED產(chǎn)生閃光和用于顯示器的背光。

便攜式裝置通常利用電池工作，因此對(duì)于要供電的電負(fù)載(例如LED)來(lái)說(shuō)不具有恒定電壓。然而，負(fù)載的功能應(yīng)該不受降低的輸入電壓影響。出于這個(gè)原因，可以操作具有附加電路的電壓轉(zhuǎn)換器用于設(shè)定乘法因子。

如果多個(gè)不同類(lèi)型或具有制造公差的LED同時(shí)運(yùn)行，可能會(huì)發(fā)生這樣的情況：乘法因子必須提高，以便能夠驅(qū)動(dòng)具有高的閾電壓的LED。這樣導(dǎo)致整個(gè)裝置的效率受損。

本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供一種裝置，用于對(duì)一個(gè)或多個(gè)需要較高電壓的負(fù)載供電，并具有改善的效率。

根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)這樣的裝置來(lái)達(dá)到，它具有：

-電壓轉(zhuǎn)換器，其在一個(gè)輸出端上與串聯(lián)電路的一個(gè)端子相連接，該串聯(lián)電路包括用于連接電負(fù)載和電流阱(電流沉，current?sink)的裝置，并且其輸出電壓與輸入電壓和當(dāng)前的乘法因子相關(guān)，

-第一比較器，其在采樣輸入端與用于饋送電流阱電壓的電流阱耦合，并且該第一比較器被設(shè)置用于將電流阱電壓與下閾值進(jìn)行比較，

-第二比較器，其在采樣輸入端與用于饋送電流阱電壓的電流阱耦合，源于輸入電壓的信號(hào)可在另一抽樣輸入端被輸入到第二比較器，該第二比較器被設(shè)置用于根據(jù)該當(dāng)前的乘法因子、一個(gè)較小的新的乘法因子、所述預(yù)先確定的下閾值和該源于輸入電壓的信號(hào)來(lái)確定上閾值，并且該第二比較器被設(shè)置用于將電流阱電壓與該上閾值進(jìn)行比較，及

-選擇邏輯，其與第一和第二比較器的輸出端相連，并且與電壓轉(zhuǎn)換器的控制輸入端相連接，用于預(yù)先確定當(dāng)前乘法因子，并且被設(shè)計(jì)用于當(dāng)電流阱電壓下降到低于下閾值時(shí)，從所述乘法因子的一組可選擇的值中預(yù)先確定一個(gè)新的、與當(dāng)前的乘法因子相比而言較大的乘法因子，并且被設(shè)計(jì)用于當(dāng)電流阱電壓超過(guò)上閾值時(shí)，預(yù)先確定新的、較小的乘法因子。

電壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生降落在電負(fù)載和電流阱上的輸出電壓。因此，在理想狀態(tài)下下式成立：

U_OUT＝m·U_IN和U_OUT＝U_SINK+U_L

這里，U_OUT是電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，m是乘法因子，U_IN是電壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，U_SINK是電流阱上的電壓，在此叫做電流阱電壓，U_L是電負(fù)載上的電壓。電負(fù)載可以包括多個(gè)串聯(lián)連接的電部件。

經(jīng)過(guò)電負(fù)載的電流借助于電流阱保持恒定。如果電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓升高，則電流阱用于吸收多余的電壓。這避免了電負(fù)載兩端的電壓和流過(guò)電負(fù)載的電流升高。電負(fù)載兩端的電壓和流過(guò)電負(fù)載的電流因此實(shí)際上是恒定的。

為了設(shè)定乘法因子，電流阱電壓被輸送給一個(gè)比較器，如果電流阱電壓下降到低于下閾值，則比較器提供一個(gè)信號(hào)。下閾值與所選擇的電流源的實(shí)施相關(guān)。在這種情況下，電負(fù)載不再被足夠地供電，從而乘法因子被增大。

電流阱電壓同樣被輸送給第二比較器，該比較器將電流阱電壓與上閾值進(jìn)行比較。如果電流阱電壓超過(guò)上閾值，則第二比較器輸出一個(gè)信號(hào)，結(jié)果是設(shè)定電壓轉(zhuǎn)換器的較小的乘法因子。乘法因子的減小使得電壓供給的效率增加，因?yàn)槌朔ㄒ蜃颖贿x擇地如所需要的一樣高，而不會(huì)更高。

電壓轉(zhuǎn)換器優(yōu)選地被設(shè)置為無(wú)須附加的開(kāi)關(guān)開(kāi)銷(xiāo)即可以生成整數(shù)的乘法因子。

如果在一個(gè)改進(jìn)方案中，一個(gè)另外的電負(fù)載被連接到一個(gè)另外的電流阱，并且與包括該電負(fù)載和該電流阱的串聯(lián)電路同時(shí)由電壓轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)，則在兩個(gè)電流阱上發(fā)生電壓降，該電壓降被轉(zhuǎn)化為熱。通過(guò)所述另外的電負(fù)載和所述電負(fù)載的串聯(lián)連接，不需要用于所述另外的電流阱的空間，并且省去了作為電功率消耗裝置的所述另外的電流阱。這樣，串聯(lián)連接的負(fù)載和具有多個(gè)乘法因子的電壓轉(zhuǎn)換器的結(jié)合更進(jìn)一步提高了該裝置的效率。

在一個(gè)實(shí)施例中，電負(fù)載被連接到一個(gè)參考電勢(shì)端子。電流阱電壓由電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓端子的電勢(shì)與串聯(lián)電路的一個(gè)電路節(jié)點(diǎn)的電勢(shì)之間的差得到，其中該電路節(jié)點(diǎn)在電負(fù)載和該電流阱之間。