參考電壓的選擇方法與流程

本技術屬于驅動電路領域，涉及一種在負載電流下主動調整回授參考電壓以改善效率的電壓驅動器。

背景技術：

1、請參考圖1所示，其為傳統的驅動電路系統100的方框示意圖。該驅動電路系統100包含驅動電路110與定電流負載電路120。傳統的驅動電路110包含升壓電路130，用于將輸入電壓vin提升到輸出電壓vout。輸出電壓vout必須高到能夠啟動定電流負載電路120的功能。上述的升壓電路130可以包含電荷泵(charge?pump)、升壓轉換器(boost?regulator)、直流-直流轉換器(dc-dc?converter)等類型的元器件，或上述類型元器件的任意組合。選用的震蕩器140可以用于控制輸出電壓vout的頻率。

2、傳統的驅動電路110包含在定電流負載電路120之后的電流調節器(currentregulator)150。電流調節器150會輸出回授電壓vfb到誤差放大器(ea,error?amplifier)160和參考電壓vref進行比對。所得的誤差信號會輸入到升壓電路130。當設定的輸出電壓vout大于定電流負載電路120的啟動電壓時，多余的電壓就會跨在電流調節器150上，形成功率的浪費。

3、上述的定電流負載電路120可以是一或多個發光二極管(led)，上述的驅動電路110可以是發光二極管驅動電路。輸出電壓vout最少需要是上述發光二極管的導通電壓。當應用于現有的led顯示器時，上述的定電流負載電路120可以包含多串發光二極管。

4、請參考圖2所示，其為另一種傳統的驅動電路系統200的方框示意圖。和圖1相比，圖2的負載電路為led顯示器220，其包含了多個(x個)定電流負載電路220-1至220-x，其中x為大于1的自然數。每一個定電流負載電路包含了多個發光二極管。由于制程變化(processvariation)的緣故，定電流負載電路220-1至220-x所需要的啟動電壓通常是不同的，有的較高，有的較低。

5、由于每一個定電流負載電路的啟動電壓有所變化，因此定電流負載電路220-1至220-x所分別對應的回授電壓vfb1至vfbx也就不同。電流調節器250所包含的最低電壓選擇電路會在多個回授電壓vfb1至vfbx當中選擇最低的vfb，并且將其送至誤差放大器160和參考電壓vref進行比對。所得的誤差信號送回升壓電路130進行調節，以便得到最佳的輸出電壓vout，以便讓定電流負載電路220-1至220-x的電流能夠盡量一致，進而達到穩定且均勻的發光二極管的亮度。

6、圖2的驅動電路210還可以包含脈沖寬度調變(pwm)控制電路270，其可以控制輸出電壓vout的脈沖寬度、占空比或工作比(duty?cycle)。

7、請參考圖3所示，其為現有的電流調節器350的電路示意圖。該電流調節器350分為左右兩側。右側分別連接前述的定電流負載電路220-1至220-x，其分別對應多個回授電壓vfb1至vfbx。而該電流調節器350的左側分為運算放大器opa_s兩邊。運算放大器opa_s左邊包含了外部設定電阻rext。其外部設定參考電流iref的大小相應于外部設定電壓vf與外部設定電阻rext的比值，如方程式(1)。

8、

9、運算放大器opa_s右邊的負載電流是左側的外部測定參考電流iref的n倍。運算放大器opa_s右邊的負載電流設定之參考電壓vset是右邊負載電流與右邊的負載電流設定之參考電阻rset的乘積，如以下的方程式(2)。

10、vset＝(n×iref)×rset??方程式(2)

11、將方程式1帶入方程式2之后，可以得到方程式(3)。

12、

13、電流調節器350右側的定電流負載電路220-1至220-x的輸出分別對應到電阻r1至rx。針對第i個負載電流ild_i來說，可以適用于方程式(4)，其中i為1至x其中之一。

14、

15、將方程式3帶入方程式4之后，可以得到方程式(5)。

16、

17、據此，就可以得到定電流負載電路220-1至220-x當中每一個的負載電流。藉由調整外部設定電阻rext，可以得到所需的負載電流。而總負載電流iload就是每一個負載電流ild_i的總和，即i為1至x。如果要讓定電流負載電路220-1至220-x當中的發光二極管的亮度更亮，即減少外部設定電阻rext值。反之，如果要讓定電流負載電路220-1至220-x當中的發光二極管的亮度減少，則增加外部設定電阻rext值。

18、除此之外，可以利用前述的脈沖寬度調變(pwm)控制電路270，透過控制輸出電壓vout的脈沖寬度、占空比或工作比，就可以改變負載電流的大小，進一步控制定電流負載電路220-1至220-x當中的發光二極管的亮度。

19、無論是圖1或圖2所示的現有驅動電路110或210，都使用相同固定的參考電壓vref。在不同的負載電流ild_i之下，驅動電路110或210還是產生固定的輸出電壓vout。

20、請參考圖4所示，其為圖2所示之驅動電路系統200的負載電流量與相應之啟動電壓的關系圖。橫軸是負載電流量，縱軸是電壓。當只啟動第一個定電流負載電路220-1時，其所需的電壓為vl。當啟動全部的定電流負載電路220-1至220-x時，其所需的電壓為vh。vh大于vl。

21、從圖4可以知道，當負載電流量較小時，其最低的回授電壓vfb可以更小。然而，由于參考電壓vref的電壓值是固定的。當具有較低的回授電壓vfb時，其與參考電壓vref的差異電壓也就越大。換言之，電流調整器會承受較大的差異電壓，產生多余的功率消耗。

22、例如某一個驅動電路系統200具有三個定電流負載電路220-i，i為1至3其中之一。表1是上述三個定電流負載電路220-i在固定參考電壓vref和各種開啟情況下所造成的不同負載電流量iload與最小回授電壓vfb的消耗功率表。

23、 <![cdata[負載電流量i_load]]> <![cdata[回授電壓v_fb]]> 消耗功率 10ma 0.6v 6mw 20ma 0.6v 12mw 30ma 0.6v 18mw

24、表1：不同負載電流與固定參考電壓vref所產生的跨壓的功率消耗表

25、總上所述，亟需一種能夠適應性地根據負載電流而減少電流調節器跨壓的系統與方法，即可減少額外功率消耗。

技術實現思路

1、本技術是為了解決現有技術中的不足而提出的一種參考電壓邏輯電路和參考電壓的選擇方法，目的是能夠適應性地根據負載電流而減少電流調節器跨壓，可減少額外功率消耗，減少散熱需求，增加邏輯電路的使用壽命。如果應用在可攜式行動裝置上，還可以在有限的電池電力供應之下，延長使用時間。

2、為了實現上述目的，本技術采用了如下技術方案：

3、根據本技術一實施例，提供一種參考電壓邏輯電路，其特征在于，包含：電壓比較電路，用于接收至少一個回授信號，并且判斷是否全部的該回授信號的電壓高于第一設定電壓vh以決定輸出點a的邏輯電位和判斷是否至少有一個該回授信號的電壓低于第二設定電壓vl以決定輸出點b的邏輯電位；電壓選擇邏輯電路，根據上述的輸出點a和輸出點b的邏輯電位，輸出多個控制信號；以及電壓調整邏輯電路，根據該多個控制信號，輸出新的參考電壓，其中當全部的該回授信號的電壓高于該第一設定電壓vh時，上述新的參考電壓低于舊的參考電壓，當至少有一個該回授信號的電壓低于該第二設定電壓vl時，上述新的參考電壓高于上述舊的參考電壓，其中該第一設定電壓vh高于該第二設定電壓vl。

4、較佳地，為了只判斷單一個負載電流設定之參考電壓vset，其特征在于，上述的電壓選擇邏輯電路只根據負載電流設定之參考電壓vset作為上述唯一的回授信號，其中該負載電流設定之參考電壓vset系連接到一或多個定電流負載電路的輸出。

5、較佳地，為了判斷多個回授電壓，其特征在于，上述的電壓選擇邏輯電路將多個定電流負載電路的輸出作為上述的多個回授信號。

6、較佳地，為了判斷上述的輸出點a和輸出點b的邏輯電位，其特征在于，上述的電壓比較電路還包含：多個遲滯比較器；一個以上的and邏輯閘組成的邏輯電路以輸出該輸出點a的邏輯電位；以及一個以上的or邏輯閘組成的邏輯電路以輸出該輸出點b的邏輯電位，其中該多個回授信號的每一個與該第一設定電壓vh所輸入的該多個遲滯比較器之一的結果送至該一個以上的and邏輯閘組成的邏輯電路，該多個回授信號的每一個與該第二設定電壓vl所輸入的該多個遲滯比較器之一的結果送至該一個以上的or邏輯閘組成的邏輯電路。

7、較佳地，為了適用于發光二極管屏幕，其特征在于，上述的多個定電流負載電路包含多個串聯的發光二極管。

8、根據本技術一實施例，提供一種驅動電路，其特征在于，包含：如前所述的參考電壓邏輯電路，用于輸出前述新的參考電壓；升壓電路，用于根據誤差信號將輸入電壓提升到輸出電壓；電流調整器，用于接收前述的多個定電流負載電路的輸出以便調整電流與輸出回授電壓；以及誤差放大器，用于接收前述新的參考電壓與回授電壓，以便輸出該誤差信號至該升壓電路。

9、根據本技術一實施例，提供一種參考電壓的選擇方法，其特征在于，包含：接收一或多個回授信號；判斷是否全部的該回授信號的電壓高于第一設定電壓vh；當全部的該回授信號的電壓高于該第一設定電壓vh時，選擇新的參考電壓，其中上述新的參考電壓低于舊的參考電壓；判斷是否至少有一個該回授信號的電壓低于第二設定電壓vl；當至少有一個該回授信號的電壓低于該第二設定電壓vl時，上述新的參考電壓高于上述舊的參考電壓；以及當至少一個該回授信號的電壓高于該第二設定電壓vl與低于該第一設定電壓vh時，維持選擇上述舊的參考電壓，其中該第一設定電壓vh高于該第二設定電壓vl。

10、較佳地，為了只判斷單一個負載電流設定之參考電壓vset，其特征在于，其中負載電流設定之參考電壓vset作為上述唯一的回授信號，該負載電流設定之參考電壓vset系連接到一或多個定電流負載電路的輸出。

11、較佳地，為了判斷多個回授電壓，其特征在于，其中多個定電流負載電路的輸出作為上述的多個回授信號。

12、較佳地，為了適用于發光二極管屏幕，其特征在于，該多個定電流負載電路包含多個串聯的發光二極管。

13、由于采用上述方案，本技術的有益效果為：能夠適應性地根據負載電流而減少電流調節器跨壓，可減少額外功率消耗，減少散熱需求，增加邏輯電路的使用壽命。如果應用在可攜式行動裝置上，還可以在有限的電池電力供應之下，延長使用時間。