[发明专利]具有用于对电负载供给电压的电压转换器的装置和方法

说明书

本发明涉及一种具有用于对电负载供给电压的电压转换器的装置以及用于对电负载供给电压的方法。

该装置可以用于对发光二极管(简称LED)供电，这些发光二极管例如被用在便携式电话和数码照相机中。

称为直流/直流转换器的电压转换器，简称DC/DC转换器，通常用于将低电压转换为较高的电压。输出电压与输入电压的比通常可以通过选择一个乘法因子来调整。电压转换器例如用于用LED产生闪光和用于显示器的背光。

便携式装置通常利用电池工作，因此对于要供电的电负载(例如LED)来说不具有恒定电压。然而，负载的功能应该不受降低的输入电压影响。出于这个原因，可以操作具有附加电路的电压转换器用于设定乘法因子。

如果多个不同类型或具有制造公差的LED同时运行，可能会发生这样的情况：乘法因子必须提高，以便能够驱动具有高的阈电压的LED。这样导致整个装置的效率受损。

本发明的一个目的在于，提供一种装置，用于对一个或多个需要较高电压的负载供电，并具有改善的效率。

根据本发明，该目的通过这样的装置来达到，它具有：

-电压转换器，其在一个输出端上与串联电路的一个端子相连接，该串联电路包括用于连接电负载和电流阱(电流沉，current sink)的装置，并且其输出电压与输入电压和当前的乘法因子相关，

-第一比较器，其在采样输入端与用于馈送电流阱电压的电流阱耦合，并且该第一比较器被设置用于将电流阱电压与下阈值进行比较，

-第二比较器，其在采样输入端与用于馈送电流阱电压的电流阱耦合，源于输入电压的信号可在另一抽样输入端被输入到第二比较器，该第二比较器被设置用于根据该当前的乘法因子、一个较小的新的乘法因子、所述预先确定的下阈值和该源于输入电压的信号来确定上阈值，并且该第二比较器被设置用于将电流阱电压与该上阈值进行比较，及

-选择逻辑，其与第一和第二比较器的输出端相连，并且与电压转换器的控制输入端相连接，用于预先确定当前乘法因子，并且被设计用于当电流阱电压下降到低于下阈值时，从所述乘法因子的一组可选择的值中预先确定一个新的、与当前的乘法因子相比而言较大的乘法因子，并且被设计用于当电流阱电压超过上阈值时，预先确定新的、较小的乘法因子。

电压转换器产生降落在电负载和电流阱上的输出电压。因此，在理想状态下下式成立：

U_OUT＝m·U_IN和U_OUT＝U_SINK+U_L

这里，U_OUT是电压转换器的输出电压，m是乘法因子，U_IN是电压转换器的输入电压，U_SINK是电流阱上的电压，在此叫做电流阱电压，U_L是电负载上的电压。电负载可以包括多个串联连接的电部件。

经过电负载的电流借助于电流阱保持恒定。如果电压转换器的输出电压升高，则电流阱用于吸收多余的电压。这避免了电负载两端的电压和流过电负载的电流升高。电负载两端的电压和流过电负载的电流因此实际上是恒定的。

为了设定乘法因子，电流阱电压被输送给一个比较器，如果电流阱电压下降到低于下阈值，则比较器提供一个信号。下阈值与所选择的电流源的实施相关。在这种情况下，电负载不再被足够地供电，从而乘法因子被增大。

电流阱电压同样被输送给第二比较器，该比较器将电流阱电压与上阈值进行比较。如果电流阱电压超过上阈值，则第二比较器输出一个信号，结果是设定电压转换器的较小的乘法因子。乘法因子的减小使得电压供给的效率增加，因为乘法因子被选择地如所需要的一样高，而不会更高。

电压转换器优选地被设置为无须附加的开关开销即可以生成整数的乘法因子。

如果在一个改进方案中，一个另外的电负载被连接到一个另外的电流阱，并且与包括该电负载和该电流阱的串联电路同时由电压转换器驱动，则在两个电流阱上发生电压降，该电压降被转化为热。通过所述另外的电负载和所述电负载的串联连接，不需要用于所述另外的电流阱的空间，并且省去了作为电功率消耗装置的所述另外的电流阱。这样，串联连接的负载和具有多个乘法因子的电压转换器的结合更进一步提高了该装置的效率。

在一个实施例中，电负载被连接到一个参考电势端子。电流阱电压由电压转换器的输出电压端子的电势与串联电路的一个电路节点的电势之间的差得到，其中该电路节点在电负载和该电流阱之间。