(57)【要約】      （修正有）【課題】必要電力が少なく、電池の寿命を延ばすＬＣＤなどの電子ディスプレイ用に改良された駆動回路を提供する。【解決手段】駆動回路は、基準電圧Ｖｒｅｆを供給するように構成される電源システム１２と、電源システムに接続する入力１６を有し、第１の駆動電圧ＶＬ１を供給するように構成される少なくとも第１の出力１７と、第２の駆動電圧ＶＬ２を供給するように構成される第２の出力１８と、第３の出力電圧ＶＬ３を供給するように構成される第３の出力１９とを有するＤＣ−ＤＣコンバータ１５とを備える。第２の出力電圧は第１の出力電圧より高く、第３の出力電圧は第２の出力電圧より高い。ＤＣ−ＤＣコンバータは少なくとも第１のチャージポンプを備える。入力は、直接第２の出力に接続可能であり、基準電圧を第２の出力電圧として供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ディスプレイ用の駆動回路であって、
−基準電圧（Ｖｒｅｆ）を供給するように構成される電源システム（１２）であって、前記電源システム（１２）は、電池（１１）と、前記電池（１１）に接続する基準電圧レギュレータ（１３）とを備え、前記基準電圧レギュレータ（１３）は、初期設定の基準電圧（Ｖｒｅｆ＿１）または空乏基準電圧（Ｖｒｅｆ＿２）を前記基準電圧（Ｖｒｅｆ）として供給するように構成される電源システム（１２）と、
−前記電池（１１）の電圧レベルが規定の閾値以下に低下するとき、前記基準電圧レギュレータ（１３）に接続して、前記空乏基準電圧（Ｖｒｅｆ＿２）を供給するコントローラ（３０）と、
−前記電源システム（１２）に接続する入力（１６）を有し、少なくとも第１の駆動電圧（ＶＬ１）を供給するように構成される第１の出力（１７）と、第２の駆動電圧（ＶＬ２）を供給するように構成される第２の出力（１８）とを有するＤＣ−ＤＣコンバータ（１５）であって、前記第２の駆動電圧（ＶＬ２）は前記第１の駆動電圧（ＶＬ１）より高いＤＣ−ＤＣコンバータ（１５）とを備える駆動回路であって、
−前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１５）は、少なくとも第１のチャージポンプ（２０）を備え、前記入力（１６）は、前記基準電圧（Ｖｒｅｆ）を前記第２の駆動電圧（ＶＬ２）として供給するように、直接前記第２の出力（１８）に接続可能である、駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動回路であって、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１５）は、第３の駆動電圧（ＶＬ３）を供給するように構成される第３の出力（１９）を有し、前記第３の駆動電圧（ＶＬ３）は前記第２の駆動電圧（ＶＬ２）より高い、駆動回路。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動回路であって、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１５）は、前記第１のチャージポンプ（２０）と、第２のチャージポンプ（２２）とを備え、それぞれが高電圧ポート（２４、２６）と、低電圧ポート（２３、２５）とを有する、駆動回路。
【請求項４】
請求項３に記載の駆動回路であって、前記第１のチャージポンプ（２０）の前記高電圧ポート（２４）は前記入力（１６）に接続可能である、駆動回路。
【請求項５】
請求項３または４に記載の駆動回路であって、前記第２のチャージポンプ（２２）の前記低電圧ポート（２５）は前記入力（１６）に接続可能である、駆動回路。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１つに記載の駆動回路であって、第１の出力（１７）は前記第１のチャージポンプ（２０）の前記低電圧ポート（２３）に接続する、駆動回路。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか１つに記載の駆動回路であって、前記第２の出力（１８）は前記第１のチャージポンプ（２０）の前記高電圧ポート（２４）と、前記第２のチャージポンプ（２２）の前記低電圧ポート（２５）に接続する、駆動回路。
【請求項８】
請求項３〜７のいずれか１つに記載の駆動回路であって、前記第３の出力（１９）は前記第２のチャージポンプ（２２）の前記高電圧ポート（２６）に接続する、駆動回路。
【請求項９】
請求項３〜８のいずれか１つに記載の駆動回路であって、さらに、前記入力（１６）に接続するスイッチまたはマルチプレクサ（２１）を備え、前記入力（１６）を前記第１のチャージポンプ（２０）の前記低電圧ポート（２３）、または前記第１のチャージポンプ（２０）の前記高電圧ポート（２４）に選択的に接続するように構成される、駆動回路。
【請求項１０】
請求項９に記載の駆動回路であって、さらに、前記スイッチまたはマルチプレクサ（２１）に接続される前記コントローラ（３０）を備え、前記電源システム（１２）の電池（１１）の電圧レベルを決定するように構成される、駆動回路。
【請求項１１】
請求項１０に記載の駆動回路であって、前記コントローラ（３０）は、前記駆動回路を初期設定モードと空乏モードとの間で切り替えるように構成され、前記初期設定モードにおいては、前記入力（１６）は前記第１のチャージポンプ（２０）の前記高電圧ポート（２４）に接続し、前記空乏モードにおいては、前記入力（１６）は前記第１のチャージポンプ（２０）の前記低電圧ポート（２３）に接続する、駆動回路。
【請求項１２】
請求項１１に記載の駆動回路であって、前記電池（１１）の前記電圧レベルが規定の閾値より低くなるとき、前記コントローラ（３０）は、前記駆動回路を前記初期設定モードから前記空乏モードに切り替えるように構成される、駆動回路。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の駆動回路（１０）を備える、液晶ディスプレイＬＣＤ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の液晶ディスプレイを備え、または、請求項１から１２のいずれかに記載の少なくとも１つの駆動回路（１０）を備える、携帯用電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ディスプレイ用、特に液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用の駆動回路の分野に関する。別の態様では、本発明は、腕時計、スマートウォッチまたはスマートフォンなどのＬＣＤを備える液晶ディスプレイさらに携帯用電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイを駆動するためには、複数のＤＣ電圧レベルを備えて、ディスプレイの画素の行列の行と列に適切な電力を供給しなければならない。様々な異なる電圧レベルを提供するために、少なくとも１つのチャージポンプを備える抵抗分割枠または駆動回路が既知である。特許文献１は、電池を有し、多数のレギュレータを有するディスプレイドライバを記載する。レギュレータの入力は電池の正極に接続され、ＶＳＳは電池の負極に接続する。様々なレギュレータから供給される出力電圧は１．５Ｖ、３．０Ｖおよび４．５Ｖに設定されてもよい。
【０００３】
所定の電池電圧から複数の異なる電圧レベルを生成することは、一般に、たとえば１．５Ｖの低電圧レベルの生成を示唆し、低電圧レベルを所定の係数、たとえば係数２または３で乗じることによって、さらに高電圧レベルを得ることを示唆する。
【０００４】
特に、携帯電子装置では、電子ディスプレイの電力消費を低減することが一般的な目的である。したがって、本発明の目的は、必要電力が少なく、電池の寿命を延ばすＬＣＤなどの電子ディスプレイ用に改良された駆動回路を供給することである。別の目的は、低消費電力を示す改良された液晶ディスプレイを供給し、そのようなディスプレイを備える携帯用電子装置を供給することである。
【０００５】
特許文献２は、駆動回路を備える画像ディスプレイ装置を記載する。駆動回路は電源を含む。電源は、電圧レギュレータに接続し、第１および第２のチャージポンプに電力を提供する。第１のチャージポンプは、出力で走査電圧Ｖｇｈを生成するように提供され、第２のチャージポンプは非走査電圧Ｖｇｌを生成するように提供される。低電圧で動作するために、電源の電圧レベルが規定の閾値より降下するとき、２つのチャージポンプに低基準電圧を供給することに関しては何も記載されておらず、これは欠点である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，９７５，３１４Ｂ２号
【特許文献２】欧州特許出願第１１８０７６２Ａ２号
【発明の概要】
【０００７】
第１の態様において、電子ディスプレイ用の駆動回路が供給される。本駆動回路は、基準電圧を供給するように構成される電源システムを備える。駆動回路はさらに、ＤＣ−ＤＣコンバータを備える。ＤＣ−ＤＣコンバータは、電源システムの基準電圧に接続する入力を有し、少なくとも第１の駆動電圧を供給するように構成される第１の出力を有する。ＤＣ−ＤＣコンバータさらに、少なくとも第２の駆動電圧を供給するように構成される第２の出力を有する。第２の駆動電圧は第１の駆動電圧より高い。
【０００８】
第２の態様では、ＤＣ−ＤＣコンバータは第１の駆動電圧を供給する第１の出力と、第２の駆動電圧を供給する第２の出力と、少なくとも第３の駆動電圧を供給するように構成される第３の出力とを有する。第２の駆動電圧は第１の駆動電圧より高く、第３の駆動電圧は第２の駆動電圧より高い。
【０００９】
ＤＣ−ＤＣコンバータはさらに、少なくとも第１のチャージポンプを備える。ＤＣ−ＤＣコンバータの入力は、基準電圧を第２の駆動電圧として供給するように、直接第２の出力に内部で接続可能である。このようにして、駆動回路は、電源システムから供給される基準電圧を第２の駆動電圧として、駆動回路のインタフェースに直接使用する方法を取る。駆動回路はデジタル入力信号を処理し、単一または複数の電子ディスプレイの選択された画素を起動するように動作可能である。
【００１０】
少なくとも第１のチャージポンプによって、基準電圧は所定の係数によって割られるか、または乗じられ、第１および／または第３の駆動電圧を供給する。たとえば、１．５Ｖ、３Ｖおよび４．５Ｖなどの、第１、第２および第３の３つの異なるレベルの駆動電圧が必要な場合は、駆動回路の電源システムは３Ｖの基準電圧を供給するように構成され、ＤＣ−ＤＣコンバータは１．５Ｖの第１の駆動電圧を供給し、４．５Ｖの第３の駆動電圧を供給するように構成される。
【００１１】
ＤＣ−ＤＣコンバータは、供給された基準電圧を所定の係数、たとえば係数２で割ることによって、第１の駆動電圧を得るように構成され、基準電圧を所定の係数、たとえば係数１．５で乗じることによって、第３の駆動電圧を供給するように構成される。
【００１２】
このようにして、電源システムによって供給される基準電圧は、３つの異なる出力電圧の中間電圧として選択されるため、駆動回路の電力消費を低減することができ、電池の寿命を延長することができる。
【００１３】
一実施形態によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータは、第１のチャージポンプおよび第２のチャージポンプを備え、それぞれが高電圧ポートおよび低電圧ポートを備える。一般に、第１のチャージポンプを用いて、電源システムによって供給される基準電圧を所定の係数で割り、第１の駆動電圧を第１の出力で供給することができる。第２のチャージポンプを用いて、電源システムによって供給される基準電圧を所定の係数で乗じ、第３の駆動電圧をＤＣ−ＤＣコンバータの第３の出力で供給することができる。本構成において、入力が第２の出力に直接接続することによって、第２の駆動電圧は、修正を何も必要としない。電圧フォロワを用いて、負荷に関して適切な出力を確保してもよい。第１の駆動電圧は分圧によって得られ、第３の駆動電圧は電圧増倍によって得られる。
【００１４】
このように、第２の駆動電圧または中間駆動電圧を、利用可能な基準または入力電圧にしたがって選択する。次に、第１および第３の駆動電圧のうち一方を、基準電圧を増倍して得る。第１および第３の駆動電圧の他方を、基準電圧を割ることによって得る。
【００１５】
一実施形態において、第１のチャージポンプの高電圧ポートは入力に接続可能である。第１のチャージポンプの高電圧ポートは選択的に入力に接続可能であることが考案される。必要に応じて、第１のチャージポンプの高電圧ポートは入力から分離されてもよい。第１のチャージポンプの高電圧ポートを入力に接続することによって、第１のチャージポンプは電圧分割モードで動作可能となる。このように、第１のチャージポンプの低電圧ポートで、第２の駆動電圧と等しいか、または、たとえば係数２または３の所定の係数で割った基準電圧と等しくなる第１の駆動電圧が得られる。
【００１６】
別の実施形態では、第２のチャージポンプの低電圧ポートは入力に接続可能である。第２のチャージポンプの低電圧ポートは選択的に入力に接続可能であってもよい。必要に応じて、第２のチャージポンプの低電圧ポートは入力から分離されてもよい。第２のチャージポンプの低電圧ポートが入力に接続し、したがって基準電圧に接続する場合、第２のチャージポンプは電圧倍増器として機能し、動作する。ここで、第２のチャージポンプの低電圧ポートに供給される基準電圧は、所定の係数、たとえば係数２または３で倍増され、第３の駆動電圧を供給する。
【００１７】
一般に、ＤＣ−ＤＣコンバータの第２の出力は、ノードを備える。ノードは、第１のチャージポンプの高電圧ポートと第２のチャージポンプの低電圧ポートの両方に接続する。一般に、第１および第２のチャージポンプは、共通の入力に接続する。第１のチャージポンプの高電圧ポートは電気的に第２のチャージポンプの低電圧ポートに接続する。
【００１８】
別の実施形態では、第１の出力は第１のチャージポンプの低電圧ポートに接続する。第１のチャージポンプの高電圧ポートが基準電圧、したがって第２の出力に接続する場合、第１のチャージポンプは分圧器として機能し、動作する。その結果として、第１のチャージポンプの低電圧ポート、したがってＤＣ−ＤＣコンバータの第１の出力で、所定の係数で割った基準電圧は第１の駆動電圧として供給される。
【００１９】
別の実施形態では、第２の出力は第１のチャージポンプの高電圧ポート、および第２のチャージポンプの低電圧ポートに接続する。この動作モードでは、第１のチャージポンプは分圧器として動作し、第２のチャージポンプは電圧倍増器として動作する。たとえば、第１のチャージポンプは、電源システムによって供給される基準電圧を係数２で割るように構成されてもよく、第２のチャージポンプは、電源システムによって供給される基準電圧を係数１．５で乗じるように構成されてもよい。たとえば３Ｖの所定の基準電圧では、１．５Ｖおよび４．５Ｖの電圧レベルを、ＤＣ−ＤＣコンバータの第１および第３の出力それぞれにおいて、第１および第３の駆動電圧として供給することができる。
【００２０】
第１、第２および第３の出力で供給されるそれぞれの電流を考慮すると、最低駆動電圧を第１のチャージポンプによって増倍し、第１のチャージポンプの出力電圧をさらに第２のチャージポンプによって増倍する構成に比べて、駆動回路の総電力消費を低減することができる。このようにして、駆動回路の総電力消費を効率的に低減し、電池寿命を延長することができる。
【００２１】
一実施形態において、第３の出力は第２のチャージポンプの高電圧ポートに接続する。この構成において、電源システムが直接第２の出力、したがって第２のチャージポンプの低電圧ポートに接続する場合、第２のチャージポンプは電圧倍増器として機能し、動作する。
【００２２】
別の実施形態では、駆動回路はまた、入力に接続するスイッチまたはマルチプレクサも備える。スイッチまたはマルチプレクサは、電源システムの入力、したがって出力を、第１のチャージポンプの低電圧ポートまたは第１のチャージポンプの高電圧ポートに選択的に接続するように構成される。スイッチまたはマルチプレクサを用いて、駆動回路を２つの異なるモードで駆動することができる。駆動回路を２つの異なる駆動モード間で切り替えることによって、駆動回路は、たとえば電源システムから供給される変動する基準電圧レベルに動的に適応することができる。
【００２３】
動作中に、電池の出力電圧が連続して減少する場合は、駆動回路を１つの駆動モードから別の駆動モードに切り替えることによって、電池の電圧レベルが減少しても、さらに駆動回路を動作するようにさせてもよい。
【００２４】
別の実施形態では、駆動回路はコントローラを備える。コントローラは、スイッチまたはマルチプレクサに接続する。コントローラは、電源システムの電池の電圧レベルを決定するように構成される。コントローラは、したがって、電源システムの電池にも接続する。コントローラは、電池の電圧レベルを監視するように構成される。一般に、コントローラが電池の電圧レベルが大幅に減少したことを検知すると、コントローラは、駆動回路を１つの駆動モードから別の駆動モードに切り替えることを起動するように動作可能である。コントローラを用いて、駆動回路の駆動モードの自動切り替えが提供される。自動切り替えは、実際の電源システムの電池の電圧レベルによって、起動することができる。
【００２５】
コントローラは、駆動回路と一体的に実装されなくてもよい。コントローラは、駆動回路に電気的に接続する別個の回路によって実装されてもよい。
【００２６】
別の実施形態では、コントローラは、初期設定モードと空乏モードとの間で駆動回路を切り替えるように構成される。初期設定モードおよび空乏モードは駆動回路の２つの異なる駆動モードの２つの例である。初期設定モードにおいて、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力は、第１のチャージポンプの高電圧ポートに接続する。空乏モードにおいて、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力は、第１のチャージポンプの低電圧ポートに接続する。
【００２７】
初期設定モードにおいて、駆動回路は前述のように動作する。次に、電源システムによって供給される基準電圧を、ＤＣ−ＤＣコンバータの第２の出力に供給される第２の駆動電圧として直接用いる。第１の駆動電圧は、基準電圧から第１のチャージポンプを用いた分圧によって得られ、第３の駆動電圧は、基準電圧を第２のチャージポンプによって倍増することによって、基準電圧から得ることができる。
【００２８】
空乏モードにおいて、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力はもはや第２の出力に直接接続しないが、入力は第１のチャージポンプの低電圧ポートに接続する。入力は、したがって、第１の出力に接続する。空乏モードにおいて、第１のチャージポンプおよび第２のチャージポンプは、電圧倍増器として機能し、動作する。ここで、第１のチャージポンプの低電圧ポートに供給される基準電圧を所定の係数で乗じ、第２の駆動電圧を第２の出力で供給する。次に、第２のチャージポンプは、第２の駆動電圧を倍増し、第３の駆動電圧を第３の出力で供給する。
【００２９】
空乏モードにおいて、駆動回路は、所定の基準電圧を倍増することによって第２および第３の駆動電圧を供給する。空乏モードにおいて、駆動回路は、第２の駆動電圧より低い基準電圧で動作することができる。電池の寿命がある間に電池の電圧レベルが降下する場合には、駆動回路は空乏モードに自動的に切り替えてもよい。空乏モードでは、低基準電圧を用いて、第２および第３の駆動電圧を、両方とも電圧増倍モードで動作中の第１および第２のチャージポンプによって生成する。
【００３０】
したがって、別の実施形態によれば、電池の電圧レベルが規定の閾値より降下した場合に、コントローラは駆動回路を初期設定モードから空乏モードに切り替えるように構成される。このようにして、駆動回路は、初期設定モードに比較して多くの電力を消費することもある。しかし、電池の電圧レベルが低くなっても、駆動回路は依然として動作可能である。このようにして、電池寿命は延長し、電池によって供給される電力をより広範囲に用いることができる。
【００３１】
別の実施形態によれば、電源システムは電池と、電池に接続する基準電圧レギュレータとを備える。基準電圧レギュレータは、初期設定の基準電圧を供給するか、または空乏基準電圧を基準電圧として供給するように構成される。基準電圧レギュレータを用いて、少なくとも２つの異なる基準電圧レベル、つまり、初期設定の基準電圧および空乏基準電圧を供給することができる。一般に、初期設定の基準電圧は、空乏基準電圧より高い。基準電圧レギュレータを用いて、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力に供給される基準電圧は、駆動回路の駆動モードにしたがって、独立して適応することができる。
【００３２】
別の実施形態では、コントローラは基準電圧レギュレータに接続し、電池の電圧レベルが規定の閾値より降下すると、空乏基準電圧を供給する。一般に、コントローラは、スイッチまたはマルチプレクサと基準電圧レギュレータの両方を同時に切り替えるように動作可能であってもよい。コントローラが駆動回路を初期設定モードから空乏モードに切り替える場合、コントローラはまた基準電圧レギュレータを切り替えて、初期設定の基準電圧から、基準電圧として空乏基準電圧に変える。次に空乏モードに切り替えられると、ＤＣ−ＤＣコンバータは空乏基準電圧を供給される。次に、空乏基準電圧を第１の出力に供給される第１の駆動電圧として用いる。第２および第３の駆動電圧は、空乏基準電圧を第１のチャージポンプおよび第２のチャージポンプそれぞれによって倍増することによって、得られる。
【００３３】
本発明の別の態様もまた、前述の駆動回路を備える液晶ディスプレイに関する。
【００３４】
さらに別の態様によれば、本発明はまた、前述の液晶ディスプレイまたは少なくとも１つの駆動回路を備える携帯用電子装置に関する。携帯用電子装置は、腕時計、フィットネストラッカー、スマートウォッチ、携帯電話、スマートフォン、タブレットコンピュータ、または類似の携帯用電子装置として構成されてもよく、実装されてもよい。
【００３５】
以下、電子ディスプレイ用の駆動回路の代表的な実施形態を、図を参照して詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】駆動回路の概略ブロック図を示す。
【図２】ＤＣ−ＤＣコンバータのブロック図を示す。
【図３】空乏モードで駆動されるときのＤＣ−ＤＣコンバータのブロック図を示す。
【図４】初期設定モードで駆動されるときのＤＣ−ＤＣコンバータのブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１では、ＬＣＤなどの電子ディスプレイ用の駆動回路１０を概略的に示す。駆動回路１０は電源システム１２を備える。電源システム１２は、電池１１と、電池の正極に接続する基準電圧レギュレータ１３とを備える。駆動回路１０はさらに、図２−４に詳細に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１５を備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ１５は、電源システム１２に接続する入力１６を示す。本実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５の入力１６は、基準電圧レギュレータ１３の出力Ｖｒｅｆに接続する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１５は、第１の出力１７と、第２の出力１８とを有していてもよい。ＤＣ−ＤＣコンバータの第３の出力１９は、図２−４に示す別の実施形態において提供されてもよい。第１、第２および第３の出力１７、１８、１９のそれぞれは、一連の接触ポート４２を有するインタフェース４０に接続し、一連の接触ポート４２によって、電子ディスプレイ６０は駆動され、動作する。
【００３８】
電子ディスプレイ６０を駆動するために、駆動回路１０はさらに、デジタル信号プロセッサ４４を備える。デジタル信号プロセッサ４４は、インタフェース４０に接続する少なくとも１つの出力４５を有する。デジタル信号プロセッサ４４は、電子ディスプレイ６０に表示されるデータを受信する入力４６を有する。
【００３９】
デジタル信号プロセッサ４４はまた、電池１１の正極に別個のデジタル電圧レギュレータ３３を通じて接続する。また、インタフェース４０は電池１１の正極に直接接続する。レギュレータ１３、３３、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５およびプロセッサ４４もまた、図１に不図示の電池１１の負極に接続する。
【００４０】
ディスプレイ６０を動作させるため、および駆動回路１０を駆動するため、インタフェース４０に、少なくとも２つ、またはさらに多くの異なる駆動電圧ＶＬ１、ＶＬ２、ＶＬ３を供給されなければならない。図１に示すように、第１の駆動電圧ＶＬ１は第１の出力１７に供給され、第２の駆動電圧ＶＬ２は第２の出力１８に供給され、最終的に第３の駆動電圧ＶＬ３は第３の出力１９に供給される。
【００４１】
レギュレータ１３、３３は、低ドロップアウトレギュレータ（ＬＤＯ）として実装されていてもよい。デジタル信号プロセッサ４４およびＤＣ−ＤＣコンバータ１５は、一般に、図１の符号３６で示されるようにクロック信号によって駆動されるが、必ずしもクロック信号によって駆動されるとは限らない。
【００４２】
図１では、さらに、コントローラ３０を図示する。コントローラ３０は、電池１１に接続し、さらに基準電圧レギュレータ１３およびＤＣ−ＤＣコンバータ１５に接続する。コントローラ３０は代表的なものとしてのみ例示する。その機能は異なる方法で実装されてもよい。コントローラ３０またはコントローラによって提供される機能もまた、図示しない駆動回路１０の任意の他の論理回路によって提供されてもよい。
【００４３】
図２では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５の概略ブロック図を示す。ＤＣ−ＤＣコンバータ１５は、第１のチャージポンプ２０と、第２のチャージポンプ２２とを備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ１５はさらに、スイッチまたはマルチプレクサ２１を備える。チャージポンプ２０、２２はまた、クロック信号３６によって、起動され、動作されてもよい。スイッチまたはマルチプレクサ２１は電源システム１２に接続する。スイッチまたはマルチプレクサ２１によって、基準電圧Ｖｒｅｆは、選択的に第１のチャージポンプ２０の低電圧ポート２３または高電圧ポート２４に供給することができる。
【００４４】
第１のチャージポンプ２０および第２のチャージポンプ２２は、共通の入力に接続する。第１のチャージポンプ２０は、低電圧ポート２３と、高電圧ポート２４を備える。第１のチャージポンプ２０の低電圧ポート２３は、第１の出力１７に接続し、高電圧ポート２４は第２の出力１８に接続する。第２のチャージポンプ２２はまた、低電圧ポート２５と、高電圧ポート２６とを有する。低電圧ポート２５は、第１のチャージポンプ２０の高電圧ポート２４に接続する。第２のチャージポンプ２２の高電圧ポート２６は第３の出力１９に接続する。図２に示すように、スイッチまたはマルチプレクサ２１は、コントローラ３０によって切り替え可能および制御可能である。
【００４５】
図３および４では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５の２つの異なる動作モードを例示する。図３に示す空乏モードでは、かなり低い基準電圧、または空乏基準電圧Ｖｒｅｆ＿２を基準電圧として供給する。スイッチまたはマルチプレクサ２１は、電源システム１２を第２の出力１８から切断済みである。むしろ、スイッチまたはマルチプレクサ２１は、電源システム１２、したがって空乏基準電圧Ｖｒｅｆ＿２を第１のチャージポンプ２０の第１の出力１７、したがって低電圧ポート２３に接続済みである。空乏モードでは、空乏基準電圧Ｖｒｅｆ＿２は、たとえば１．５Ｖに等しくてもよい。次に、第１のチャージポンプ２０は、空乏基準電圧を倍増して、第２の駆動電圧を得る。第１のチャージポンプ２０が係数２による増倍を提供するように構成される場合は、次に、第２の駆動電圧ＶＬ２は３Ｖに等しくなる。
【００４６】
第２のチャージポンプ２２は、係数１．５による電圧増倍を供給するように構成されてもよい。次に、第３の駆動電圧ＶＬ３は、第３の出力１９で４．５Ｖに等しくなる。
【００４７】
より簡略化した実施形態では、単一のチャージポンプ２０のみを供給し、より低い第１の駆動電圧ＶＬ１に基づいて、第２の駆動電圧ＶＬ２を得ることができる。第２の駆動電圧ＶＬ２は、第１の駆動電圧ＶＬ１より高い。たとえば、ＶＬ２は２．１Ｖであってもよく、ＶＬ１は、単一のチャージポンプ２０において、第２の電圧ＶＬ２を係数２で割って得られる１．０５Ｖであってもよい。しかし、第２の電圧ＶＬ２は、図３に示すように第１の駆動電圧ＶＬ１から生成されてもよい。
【００４８】
初期設定の駆動モードでは、図４に示すように、より高い基準電圧、つまり、初期設定の基準電圧Ｖｒｅｆ＿１で駆動回路１０を動作させことができる。初期設定の基準電圧Ｖｒｅｆ＿１は、３Ｖと等しくてもよい。初期設定モードでは、スイッチまたはマルチプレクサ２１は、電源システム１２を第１のチャージポンプ２０と第２のチャージポンプ２２との間に位置するノードに接続する。電源システム１２は、直接第２の出力１８に接続し、したがって第２の駆動電圧ＶＬ２は実質的に初期設定の基準電圧Ｖｒｅｆ＿１に等しい。
【００４９】
初期設定の駆動モードでは、第１のチャージポンプ２０は、分割モードで動作し、第２のチャージポンプ２２のみが増倍モードで動作する。たとえば３Ｖの初期設定の基準電圧Ｖｒｅｆ＿１は、第２のチャージポンプ２２によって係数１．５で乗じられ、４．５Ｖの第３の駆動電圧となる。第１のチャージポンプ２０は初期設定の基準電圧Ｖｒｅｆ＿１を係数２で割り、たとえば１．５Ｖの第１の駆動電圧ＶＬ１を供給するように動作する。
【００５０】
本明細書で記載する係数２または１．５および様々な電圧レベルは、例示的なものにすぎない。本明細書に記載するＤＣ−ＤＣコンバータ１５の概念は、第１および第２のチャージポンプ２０、２２の様々な異なる特定の構成に移されてもよい。さらに、本明細書に記載するものと完全に異なる電圧レベルも、基準電圧として、さらに第１、第２および第３の駆動電圧として用いることができる。本発明の概念もまた、３つの異なる駆動電圧レベルにのみ限定されない。ＤＣ−ＤＣコンバータ１５の出力それぞれの数で、４以上の異なる駆動電圧までにも拡大されてもよい。
【００５１】
初期設定モードでは、駆動回路１０の総電力消費は空乏モードに比べて減少する。新規の電池の場合、駆動回路１０は一般に、初期設定モードで駆動される。電池１１の電圧レベルは、動作後しばらくしてから降下してもよいため、コントローラ３０は一般に、スイッチまたはマルチプレクサ２１を基準電圧レギュレータ１３と同時に起動するように構成される。図４による初期設定モードから図３に示す空乏モードへの切り替えは、一般に、第２の出力１８を電源システム１２から切断し、電源システム１２を第１のチャージポンプ２０の低電圧ポート２３、つまり第１の出力１７に接続することを伴う。
【００５２】
この種類の切断および接続と同時に、コントローラ３０はまた、基準電圧レギュレータ１３の切り替えを誘導して、初期設定の基準電圧より低い空乏基準電圧Ｖｒｅｆ＿２を供給する。このように、電池１１の電圧レベルは、初期設定の基準電圧より降下することもある。電池１１の電圧レベルが所定の規定の閾値より低くなること、または初期設定の基準電圧Ｖｒｅｆ＿１より低くなることは、コントローラ３０によって監視することができる。電池１１の電圧レベルが規定の閾値より降下すること、または初期設定の基準電圧Ｖｒｅｆ＿１より降下することに応答して、図３に示すように、コントローラ３０は自動的に駆動回路１０を空乏モードに切り替えてもよい。次に、空乏モードにおいて、電池１１の電圧レベルが減少していても、駆動回路を少なくともある期間動作させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１．５、２、３  ：係数
１０          ：駆動回路
１１          ：電池
１２          ：電源システム
１３          ：レギュレータ
１５          ：ＤＣ−ＤＣコンバータ
１６          ：入力
１９          ：出力
２０          ：チャージポンプ
２１          ：マルチプレクサ
２３          ：低電圧ポート
２４          ：高電圧ポート
３０          ：コントローラ
３３          ：レギュレータ
３６          ：クロック信号
４０          ：インタフェース
４２          ：接触ポート
４４          ：デジタル信号プロセッサ
４４          ：プロセッサ
４５          ：出力
４６          ：入力
６０          ：ディスプレイ
ＶＬ１        ：駆動電圧
Ｖｇｈ        ：走査電圧
Ｖｇｌ        ：非走査電圧
Ｖｒｅｆ      ：基準電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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