用于电荷再循环的方法和装置

摘要

本申请公开了用于电荷再循环的方法和装置。一种电荷再循环的方法，包括在能量存储元件处从寄生部件接收电荷，在能量存储元件处存储电荷，以及将存储在能量存储元件处的电荷提供给电源。

权利要求

1.一种电荷再循环的方法，包括：

在能量存储元件处从寄生部件接收电荷；

将所述电荷存储在所述能量存储元件处；和将存储在所述能量存储元件处的所述电荷提供给电源。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，存储在所述能量存储元件处的所述电荷被提供至所述电源的输入端或输出端。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电源是内部电源。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述能量存储元件是内部能量存储元件。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述能量存储元件处接收所述电荷包括：操作放电开关以选择性地将所述寄生部件与所述能量存储元件耦合；和当所述能量存储元件和所述寄生部件耦合时，经由所述放电开关在所述能量存储元件处接收所述电荷。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述能量存储元件处接收所述电荷包括：从多个寄生部件接收所述电荷，所述多个寄生部件至少包括第一寄生部件和第二寄生部件；其中：所述第一寄生部件适于存储第一电荷，以及所述第二寄生部件适于存储第二电荷。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述能量存储元件处接收所述电荷包括：操作第一放电开关以选择性地将所述第一寄生部件与所述能量存储元件耦合；

当所述能量存储元件和所述第一寄生部件耦合时，经由所述第一放电开关在所述能量存储元件处接收所述第一电荷；

操作第二放电开关以选择性地将所述第二寄生部件与所述能量存储元件耦合；和当所述能量存储元件和所述第二寄生部件耦合时，经由所述第二放电开关在所述能量存储元件处接收所述第二电荷。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述能量存储元件包括电容器。

9.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述电源被配置为生成电源电压；和

所述能量存储元件耦合到所述电源。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电源包括功率转换器。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述功率转换器是降压转换器或低压差稳压器。

12.根据权利要求9所述的方法，包括至少部分地使用由所述电源接收的所述电荷来生成所述电源电压。

13.根据权利要求1所述的方法，包括使用提供给所述电源的所述电荷向负载提供电流。

14.一种装置，包括：

电荷再循环电路，所述电荷再循环电路包括能量存储元件，所述能量存储元件被配置为接收来自寄生部件的电荷、存储所述电荷并将所述电荷提供给电源。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述电荷被提供给所述电源的输入端或输出端。

16.根据权利要求14所述的装置，其中，所述电源是内部电源。

17.根据权利要求14所述的装置，其中，所述能量存储元件是内部能量存储元件。

18.根据权利要求14所述的装置，其中，所述电荷再循环电路包括：放电开关，所述放电开关被配置为选择性地将所述寄生部件与所述能量存储元件耦合；其中：当所述能量存储元件和所述寄生部件耦合时，经由所述放电开关在所述能量存储元件处从所述寄生部件接收所述电荷。

19.根据权利要求14所述的装置，其中，所述电荷再循环电路包括：第一放电开关，所述第一放电开关被配置为选择性地将第一寄生部件与所述能量存储元件耦合；和第二放电开关，所述第二放电开关被配置为选择性地将第二寄生部件与所述能量存储元件耦合；其中：当所述能量存储元件和所述第一寄生部件耦合时，经由所述第一放电开关在所述能量存储元件处从所述第一寄生部件接收第一电荷；以及当所述能量存储元件和所述第二寄生部件耦合时，经由所述第二放电开关在所述能量存储元件处从所述第二寄生部件接收第二电荷。

20.根据权利要求14所述的装置，其中，所述能量存储元件包括电容器。

21.根据权利要求14所述的装置，其中：所述电源被配置为生成电源电压；和

所述能量存储元件耦合到所述电源。

22.根据权利要求14所述的装置，其中，所述电源包括功率转换器。

23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述功率转换器是降压转换器或低压差稳压器。

24.根据权利要求21所述的装置，其中，所述电源电压至少部分地是使用由所述电源接收的所述电荷生成的。

25.根据权利要求14所述的装置，其中，提供给所述电源的所述电荷用于向负载提供电流。

26.根据权利要求14所述的装置，包括：位线交换系统，所述位线交换系统包括多条位线，其中每条位线包括适于存储所述电荷的寄生部件。

27.根据权利要求26所述的装置，其中：所述电荷再循环电路包括多个放电开关，每个放电开关具有相关联的位线；

每个放电开关被配置成选择性地将其相关联的位线的寄生部件与所述能量存储元件耦合；以及对于每个寄生部件和放电开关，当所述能量存储元件和寄生部件耦合时，经由所述放电开关在所述能量存储元件处从所述寄生部件接收所述电荷。

28.根据权利要求26所述的装置，其中，每条位线耦合到发光二极管。

29.根据权利要求28所述的装置，包括位线开关，所述位线开关用于选择性地将所述位线中的至少一条位线耦合到LED电压。

说明书

用于电荷再循环的方法和装置

[0001] 本公开涉及用于电荷再循环的方法和装置。特别地，本公开涉及一种用于使寄生部件放电并将电荷提供给电源的电荷再循环电路。特别地，本公开可以应用于LED背光照明应用。

[0002] 背景

[0003] 图1示出了适用于LED背光照明应用的已知发光二极管(LED)系统100。LED系统100包括LED矩阵102，其中LED矩阵102包括多个LED串104、106、108、110，其中每个LED串104、106、108、110包括多个LED 111。

[0004] 每个LED串104、106、108、110耦合到相关联的位线112、114、116、118。LED驱动器(120+122+124)耦合到LED串104、106、108、110，并且被配置成调节通过LED串104、106、108、110中每一个LED串的电流。LED驱动器(120+122+124)包括晶体管120、运算放大器122和电阻器124。运算放大器122在第一输入端处接收参考电压vref，并且具有耦合到晶体管120的端子的第二输入端。运算放大器122接收电源电压VDD。

[0005] 图1中示出了四个位线112、114、116、118和四个LED串104、106、108、110。然而，要认识到的是，LED系统100可以包括更多或更少的位线和更多或更少的LED串。另外，每个LED串可以包括更多或更少的LED。

[0006] LED系统100包括开关126，以用于经由相关联的位线112、114、116、118将LED电压(VLED)耦合到LED串104、106、108、110。当LED电压耦合到LED串104、106、108、110之一时，电流将流过耦合的LED串，并且LED串将被点亮。例如，开关126可以由计算机控制，当给定应用需要时，该计算机选择需要的LED串104、106、108、110来点亮。开关126可以被称为位线开关。

[0007] 每个位线112、114、116、118经由寄生电容器128、130、132、134耦合到地。要认识到的是，表示寄生电容器128、130、132、134的电容器电路符号不代表物理上实现的部件，而是被提供来指示寄生电容对位线112、114、116、118的影响。

[0008] 寄生电容器128、130、132、134中的每一个能够存储电荷。例如，如果开关126最初将LED电压VLED耦合到位线112；则开关126切换以将LED电压VLED耦合到位线114。电荷随后将被存储在寄生电容器128上，使得位线112将保持在LED电压VLED处。

[0009] 寄生电容器128可经由LED串104放电到地，这可导致LED串104的点亮，尽管处于关断状态。这可以称为虚假照明(ghost lighting)。

[0010] LED系统100包括开关131、133、135、137，其中每个位线112、114、116、118具有相关联的开关131、133、135、137，并且当其相关联的开关131、133、135、137处于闭合状态时耦合到地。包括开关131、133、135、137使得存储在寄生电容器128、130、132、134上的电荷能够直接放电到地，而不是经由LED串104、106、108、110。

[0011] 例如，如果开关126最初将LED电压VLED耦合到位线112；则开关126切换以将LED电压VLED耦合到位线114。电荷将被存储在寄生电容器128上，使得位线112将保持在LED电压VLED处。将开关131切换到闭合状态，于是将使寄生电容器128放电到地，从而防止LED串104的虚假照明。

[0012] LED系统100可用于便携式电子器件，诸如由锂电池供电的手机和平板计算机。在这种便携式电子应用中，存在严格的功率效率要求，且因此不希望通过将电荷放电到地来“浪费”存储在寄生电容器中的电荷。

[0013] 图2示出了另一个已知的LED系统200(图2中省略了LED串)，其实现了位线到位线电荷再循环方案。LED系统200与LED系统100共享特征，且因此公共特征共享公共参考数字。并非如图1中的LED系统100的情况那样包括使位线112、114、116、118能够耦合到地的开关
131、133、135、137，LED系统200包括开关202、204、206、208、210、212，其被布置为使每个位线112、114、116、118能够耦合到其他位线112、114、116、118中的任一个。例如，位线112可以经由开关202耦合到位线114；经由开关204耦合到位线116；或者经由开关206耦合到位线
118。LED系统200使得存储在寄生电容器128、130、132、134之一中的电荷能够再循环到另一位线中，而不是放电到地。

[0014] LED系统200需要六个开关202、204、206、208、210、212来实现一条位线112、114、116、118到其他位线112、114、116、118中任一个的耦合。具有更多位线的系统将需要更多开关来实现电荷再循环功能。对于这种系统的总开关数NSW可以使用等式(1)如下计算：

[0015]

[0016] 其中，NBL是位线的数量。

[0017] 因此，实施这种电荷再循环方案将需要大量开关。这将需要不合理的大管芯尺寸，并且也将极其昂贵。

[0018] 以下文件描述了现有的电荷再循环方案：US 2009/0212642；US2013/0021066；US 2006/0227080；US 9,196,209，但是它们没有公开向电源提供存储在能量存储元件处的电荷。

[0019] 概述

[0020] 期望提供一种克服或减轻一个或更多个上述问题的电荷再循环方案。

[0021] 根据本公开的第一方面，提供了一种电荷再循环方法，包括在能量存储元件处从寄生部件接收电荷，在能量存储元件处存储电荷，以及将存储在能量存储元件处的电荷提供给电源。

[0022] 可选地，存储在能量存储元件处的电荷被提供给电源的输入端或输出端。

[0023] 可选地，电源是内部电源。

[0024] 可选地，能量存储元件是内部能量存储元件。

[0025] 可选地，在能量存储元件处接收电荷包括操作放电开关以选择性地将寄生部件与能量存储元件耦合，以及当能量存储元件和寄生部件耦合时经由放电开关在能量存储元件处接收电荷。

[0026] 可选地，在能量存储元件处接收电荷包括从多个寄生部件接收电荷，多个寄生部件至少包括第一寄生部件和第二寄生部件，其中第一寄生部件适于存储第一电荷，且第二寄生部件适于存储第二电荷。

[0027] 可选地，在能量存储元件处接收电荷包括操作第一放电开关以选择性地将第一寄生部件与能量存储元件耦合，当能量存储元件和第一寄生部件耦合时经由第一放电开关在能量存储元件处接收第一电荷，操作第二放电开关以选择性地将第二寄生部件与能量存储元件耦合，以及当能量存储元件和第二寄生部件耦合时经由第二放电开关在能量存储元件处接收第二电荷。

[0028] 可选地，能量存储元件是电容器。

[0029] 可选地，电源被配置为生成电源电压，并且能量存储元件耦合到电源。

[0030] 可选地，电源包括功率转换器。

[0031] 可选地，功率转换器是降压转换器或低压差稳压器。

[0032] 可选地，该方法包括使用由电源接收的电荷至少部分地生成电源电压。

[0033] 可选地，该方法包括使用提供给电源的电荷向负载提供电流。

[0034] 根据本公开的第二方面，提供了一种包括电荷再循环电路的装置，该电荷再循环电路包括能量存储元件，该能量存储元件被配置为从寄生部件接收电荷、存储电荷并将电荷提供给电源。

[0035] 可选地，电荷被提供给电源的输入端或输出端。

[0036] 可选地，电源是内部电源。

[0037] 可选地，能量存储元件是内部能量存储元件。

[0038] 可选地，电荷再循环电路包括放电开关，该放电开关被配置为选择性地将寄生部件与能量存储元件耦合，其中当能量存储元件和寄生部件耦合时经由放电开关在能量存储元件处接收电荷。

[0039] 可选地，电荷再循环电路包括第一放电开关和第二放电开关，该第一放电开关被配置为选择性地将第一寄生部件与能量存储元件耦合，该第二放电开关被配置为选择性地将第二寄生部件与能量存储元件耦合，其中当能量存储元件和第一寄生部件耦合时经由第一放电开关在能量存储元件处从第一寄生部件接收第一电荷，并且当能量存储元件和第二寄生部件耦合时经由第二放电开关在能量存储元件处从第二寄生部件接收第二电荷。

[0040] 可选地，能量存储元件是电容器。

[0041] 可选地，电源被配置为生成电源电压，并且能量存储元件耦合到电源。

[0042] 可选地，电源包括功率转换器。

[0043] 可选地，功率转换器是降压转换器或低压差稳压器。

[0044] 可选地，电源电压至少部分地是使用由电源接收的电荷生成的。

[0045] 可选地，提供给电源的电荷用于向负载提供电流。

[0046] 可选地，该装置包括位线交换系统，该位线交换系统包括多条位线，其中每条位线包括适于存储电荷的寄生部件。

[0047] 可选地，电荷再循环电路包括多个放电开关，每个放电开关具有相关联的位线，每个放电开关被配置成选择性地将其相关联的位线的寄生部件与能量存储元件耦合，并且对于每个寄生部件和放电开关，当能量存储元件和寄生元件耦合时，经由放电开关在能量存储元件处从寄生部件接收电荷。

[0048] 可选地，每个位线耦合到发光二极管。

[0049] 可选地，该装置包括位线开关，以用于选择性地将位线中的至少一个位线耦合到LED电压。

附图说明

[0050] 在下面通过示例并参考附图来更详细地描述本公开，在附图中：

[0051] 图1是现有技术中的用于LED背光照明应用的第一已知发光二极管(LED)系统的示意图；

[0052] 图2是现有技术中的用于LED背光照明应用的第二已知LED系统的示意图，其实现位线到位线的电荷再循环方案；

[0053] 图3(a)是包括电荷再循环电路的装置的示意图，图3(b)是根据本公开的第一实施例的电荷再循环方法的流程图；

[0054] 图4是根据本公开的第二实施例的包括电荷再循环电路的装置的示意图；

[0055] 图5是根据本公开的第三实施例的LED系统的示意图；

[0056] 图6是根据本公开的第四实施例的装置；

[0057] 图7是根据本公开的第五实施例的装置；

[0058] 图8是根据本公开的第六实施例的装置；

[0059] 图9是根据本公开的第七实施例的装置；

[0060] 图10是用于图9的装置的仿真布局；以及

[0061] 图11示出了用于图9的装置和图10的仿真布局的仿真波形。

[0062] 详细描述

[0063] 图3(a)是根据本公开的第一实施例的包括电荷再循环电路301的装置300的示意图。电荷再循环电路301包括能量存储元件302，该能量存储元件302被配置为接收电荷、存储电荷并将电荷提供给电源304。能量存储元件302从寄生部件306(例如寄生电容器)接收电荷。寄生部件306适于存储电荷。电荷可以被提供给电源304的输入端或输出端。

[0064] 图3(b)示出了根据本公开的第一实施例的电荷再循环的方法308。方法308可以使用电荷再循环电路301来执行。该方法包括第一步骤310，在能量存储元件处从寄生部件接收电荷；第二步骤312，在能量存储元件处存储电荷；以及第三步骤314，将存储在能量存储元件处的电荷提供给电源。电荷可以被提供给电源的输入端或输出端。

[0065] 电源304可以是内部电源，其可以被称为系统电源。能量存储元件302可以是内部能量存储元件。能量存储元件302可以包括电容器。电源304可以被配置为生成电源电压。能量存储元件302可以耦合到电源304。

[0066] “内部”是指电源304或能量存储元件302实现在与要进行再循环的电荷源(诸如寄生部件306)相同芯片上或相同系统内。

[0067] 通过向电源304提供电荷，电荷可以被再循环并用于向实现装置300的芯片内的其他电路元件提供电力。

[0068] 实现装置300或使用方法308的系统可以通过将寄生部件306(诸如高压寄生电容器)上的电荷放电到能量存储元件302(诸如能量存储电容器或低压电源电容器)中而不是像现有技术中那样将电荷放电到地或其他位线中来表现出改进的功率效率。

[0069] 能量存储元件302可用于存储，然后再利用从寄生部件306提供的剩余电荷，从而提高功率效率。

[0070] 当与具有外部电源的系统相比时，实现装置300或使用方法308并实现用于接收再循环电荷的内部电源的系统将具有降低的材料清单(BOM)成本和减少的外部部件数量。

[0071] 图4是根据本公开的第二实施例的包括电荷再循环电路401的装置400的示意图。装置400与装置300共享特征，且因此公共特征被赋予公共参考数字。

[0072] 电源304耦合到能量存储元件302。能量存储元件302包括电容器402，其第一端子经由存储节点Ns耦合到电源304，而第二端子耦合到地。存储节点Ns处于提供给电源304的存储电压Vs。电源304在其输出端处提供电源电压VDD。

[0073] 电容器402可以被称为能量存储电容器。

[0074] 电荷再循环电路401包括放电开关404，该放电开关404被配置为选择性地将寄生部件406与能量存储元件302耦合。当能量存储元件302和寄生部件406耦合时，经由放电开关404在能量存储元件302处从寄生部件406接收第一电荷。当放电开关404处于闭合状态时，能量存储元件302和寄生部件406耦合，而当放电开关404处于断开状态时，能量存储元件302和寄生部件406去耦。

[0075] “选择性耦合”是指如通过由开关接收的控制信号来控制对部件的耦合和/或去耦。

[0076] 电荷再循环电路401还包括放电开关408，该放电开关408被配置为选择性地将寄生部件410与能量存储元件302耦合。当能量存储元件302和寄生部件410耦合时，经由放电开关408在能量存储元件302处从寄生部件410接收第二电荷。当放电开关408处于闭合状态时，能量存储元件302和寄生部件410耦合，而当放电开关406处于断开状态时，能量存储元件302和寄生部件410去耦。

[0077] 电荷再循环电路401还可以包括另外的放电开关，该另外的放电开关被配置为选择性地将寄生部件与能量存储元件302耦合。例如，其中n是任意整数，可以存在n个放电开关和n个寄生部件，其中存在第n个放电开关412和第n个寄生部件414。

[0078] 在该特定实施例中，寄生部件406、410、414中的每一个是寄生电容器，并且每个寄生部件406、410、414与不同的位线相关联。

[0079] 装置400包括位线交换系统416，其包括多条位线418、420、422。每个位线418、420、422包括适用于存储电荷的寄生部件。位线418、420、422中的每一个位线都耦合到其相关联的放电开关404、408、412。

[0080] 位线418包括寄生部件406，并且耦合到放电开关404。位线420包括寄生部件410，并且耦合到放电开关408。位线422是第n个位线，并且包括第n个寄生部件414，并且耦合到第n个放电开关412。

[0081] 每个放电开关404、408、412被配置成选择性地将其相关联的位线的寄生部件406、410、414与能量存储元件302耦合。对于每个寄生部件406、410、414和放电开关404、408、
412，当能量存储元件302和寄生部件406、410、414耦合时，经由放电开关404、408、412在能量存储元件302处从寄生部件406、410、414接收电荷。

[0082] 当与实现位线到位线的电荷再循环方案的系统相比时，装置400减少了所需的开关数量，从而降低了设备成本和管芯尺寸。

[0083] 根据本领域技术人员的理解，对于给定的应用，可以存在任意数量的放电开关和位线。例如，装置400的当前示例示出了n个放电开关和n条位线，其中n是整数。因此，n可以等于大于或等于一的任何整数。

[0084] 在另一实施例中，放电开关和位线的数量可以不相等。例如，可以存在三条位线和两个放电开关，使得其中一条位线不具有相关联的放电开关，以使寄生电容器之一能够放电。此外，在可选的实施例中，除了前面描述的其他放电方法之外，还可以实现使寄生部件放电到能量存储元件的电荷再循环电路401。例如，一些位线可以将它们的寄生电容器放电到能量存储元件，而其他位线可以放电到地和/或其他位线。

[0085] 电源304被配置为生成电源电压VDD。在装置400中，能量存储元件302耦合到电源304的输入端。电源电压VDD至少部分地是使用由电源304接收的电荷生成的，并且电源电压VDD被提供在电源304的输出端处。电源304包括功率转换器，诸如DC-DC转换器，例如降压转换器、低压差稳压器LDO或电荷泵。根据本领域技术人员的理解，功率转换器可以是任何其他类型的功率转换器。

[0086] 图5是根据本公开的第三实施例的LED系统500的示意图。LED系统500可以是例如微型LED背光照明系统。LED系统500与LED系统100、装置300和装置400共享特征，且因此公共特征共享公共参考数字。LED系统500包括装置400，其中n等于四，使得存在四条位线418、420、506、422和四个相关联的放电开关404、408、502、412。要认识到的是，在图5中，位线
418、420、506、422不限于由标记为416的框包围的区域。

[0087] 每个位线404、408、502、412可以耦合到至少一个LED。例如，在LED系统500中，每个位线404、408、502、412耦合到LED串104、106、108、110，其中每个LED串104、106、108、110包括一个或更多个LED111。

[0088] 能量存储元件302包括用于存储电荷的电容器402。电容器402的第一端子经由存储节点Ns耦合到电源304。存储节点Ns处于存储电压Vs并且耦合到电源304的输入端。存储电压Vs被提供作为电源304的输入。电源电压VDD至少部分地是使用存储电压Vs生成的。

[0089] 图6示出了根据本公开的第四实施例的装置600。装置600包括电荷再循环电路401、电源304和开关126，如对于图5中关于LED系统500所描述的。装置600示出了一般实现方式，并且不限于LED显示应用。因此，当开关126处于闭合状态时，装置500的LED电压VLED已经被用于经由开关126耦合到位线418、420、506、422中的每一个位线的电压Vcc代替。因此，可以看出，根据本领域技术人员的理解，装置600可以与包括任何数量的位线(包括单个位线)、用于向存储元件302放电并向电源304提供电荷的任何合适的电路布置一起使用。另外，根据本领域技术人员的理解，本文中呈现的任何实施例可适用于除LED显示应用之外的应用。这样的应用可以包括但不限于包括存储元件而不是LED的位线交换系统。

[0090] 图7示出了根据本公开的第五实施例的装置700。如在图5和图6中先前所描述的那样，装置700包括电荷再循环电路401、电源304和开关126。在该具体实现中，提供了单个位线418、单个寄生电容器406和单个放电开关404。要认识到的是，根据本领域技术人员的理解，装置700可以可选地包括更多放电开关和具有寄生电容器的位线。

[0091] 在装置700中，电源304包括降压转换器702，其是一种功率转换器。存储节点Ns耦合到降压转换器702的输入端，并且在操作中，存储电压Vs作为输入被提供给降压转换器702。装置700还包括箝位电路704，其具有耦合到电容器402的第一端子的第一端子和耦合到电容器402的第二端子的第二端子。

[0092] 装置700包括LED通道接通/关断控件(706+708)，其包括控制器706、708。开关126被配置为从控制器706接收第一控制信号，以将开关126从断开状态切换到闭合状态或者从闭合状态切换到断开状态；并且放电开关404被配置为从控制器708接收第二控制信号，以将放电开关404从断开状态切换到闭合状态或者从闭合状态切换到断开状态。

[0093] 在寄生电容器406存储的电荷已经放电到电容器402之后，存储电压Vs等于中间电压VMID，并且可以使用等式(2)如下计算：

[0094] (VLED-VMID)×Cp＝(VMID-Vs0)×Cs  (2)

[0095] 其中，Cp是寄生电容器406的电容；Vs0是在寄生电容器406放电之前在存储节点Ns处的初始电压；以及Cs是电容器402的电容。其他符号具有它们如前所述的含义。

[0096] 因此，初始电压Vs0可以是降压转换器702接收的最低输入电压。因此，中间电压VMID可以是降压转换器702接收的最高输入电压。

[0097] 例如，对于VLED＝20V；CP＝Cs＝2.56nF；且Vs0＝5V；那么中间电压VMID＝12.5V。

[0098] 如下在等式(3)中示出了平均放电电流Iavg1，其是在寄生电容器406放电时从寄生电容器406流向电容器402的平均电流：

[0099] Iavg1＝(VLED-VMID)×Cp×Fsw  (3)

[0100] 其中，Fsw是由LED通道接通/关断控件(706+708)提供的开关126和放电开关404的切换频率。其他符号具有其如前所述的含义。

[0101] 例如，对于VLED＝20V；VMID＝12.5V；Cp＝2.56nF；FSW＝20kHz；那么Iavg1＝384μA。

[0102] 电路在寄生电容器406放电到电容器402期间消耗的总剩余功率PRSD使用等式(4)如下表示：

[0103] PRSD＝(VMID-Vs0)×Iavg1  (4)

[0104] 使用前面列出的值，总剩余功率PRSD＝2.88mW。

[0105] 在电源304是低压电源的情况下，降压转换器702可以是用于生成电源电压VDD的具有效率比η为90％的步降降压DC-DC转换器。可由电源304提供的电流IDD可使用等式(5)如下计算：

[0106]

[0107] 假设典型的电源电压VDD值，其中VDD＝2.5V，电源304和电源电压VDD可以提供1mA的电流IDD，且因此可以支持1mA的负载电流。

[0108] 负载是消耗功率的电路元件或部件，且因此当负载耦合到具有电源电压VDD的电源304时，负载可以接收功率。负载电流是负载所需的电流，并且电流IDD是可以由电源304提供给负载的电流。

[0109] 平均放电电流Iavg1可能超过电源304的电流IDD，从而导致存储电压Vs被充电过高，使得将超过中间电压VMID，如上所计算的。在这种情况下，寄生电容器406将不会完全放电。提供箝位电路704是为了通过对提供给降压转换器702的存储电压Vs提供上限来解决这个问题。箝位电路704可以是例如齐纳二极管。箝位电路704可以提供过压保护(OVP)功能。

[0110] 图8示出了根据本公开的第六实施例的装置800。装置800如针对图7的装置700所描述的，但并不是实现作为电源304的一部分的降压转换器，而是装置800的电源304包括低压差稳压器(LDO)802，这是一种功率转换器。

[0111] LDO 802通常将提供比降压转换器702更低的效率比η。然而，LDO802提供能够直接支持384μA的平均放电电流Iavg1的优点。

[0112] 如果LDO 802仅实现内部部件，则其可以“直接”支持平均放电电流Iavg 1。这与可以实现诸如电感器的外部部件的降压转换器形成对比。

[0113] 如前所讨论，“内部”是指LDO 802包括集成在同一芯片上或在同一系统内的部件，而“外部”是指在芯片外或系统外实现的部件。例如，降压转换器的电感器可能不在与降压转换器的开关相同的芯片上实现。

[0114] 要认识到的是，箝位电路704、降压转换器702和LDO 802是有利的但非必要的特征。

[0115] 图9示出了根据本公开的第七实施例的装置900。图9和前面的图之间的共同特征具有共同的参考数字。

[0116] 装置900包括箝位电路904和电容器906。装置900的电源304包括LDO 902，它是一种功率转换器。LDO 902具有耦合到LED电压VLED的输入端。在另一实施例中，LDO 902可以使其输入端耦合到另一电压。

[0117] LDO 902具有在输出节点Nout处耦合到放电开关404、能量存储元件302和箝位电路904的第一端子的输出端。LDO 902在输出节点Nout处输出电源电压VDD。箝位电路904的第二端子耦合到地。箝位电路904如先前针对图7和图8的箝位电路704所描述的那样操作。

[0118] 能量存储元件302包括电容器906，其第一端子耦合到输出节点Nout，而第二端子耦合到地。在装置900中，电容器906可以是低压电源电容器。来自寄生电容器406的电荷可以直接放电到电容器906，且因此电荷直接提供给电源电压VDD。因此，能量存储元件302处存储的电荷被提供给电源304的输出端。寄生电容器406可以是高电压寄生电容器。

[0119] 电压纹波是指电压的周期性变化。装置900可以适用于其中电源电压VDD上的电压纹波VRIP的存在不是实质性问题的应用。电容器906可以降低电源电压VDD的电压纹波VRIP。

[0120] 电压纹波VRIP可如下使用等式(6)来计算：

[0121] (VLED-VDD)×CP＝VRIP×CL  (6)

[0122] 其中，CP是寄生电容器406的电容，且CL是电容器906的电容。

[0123] 对于VLED＝20V；VDD＝2.7V；CP＝2.56nF；CL＝1uF；电压纹波VRIP将等于44.288mv(假设负载电流不变，为1mA)。电压纹波VRIP约为电源电压VDD的1.64％，这表示电源电压VDD的小变化。要认识到的是，电压纹波VRIP等于44.288mv的计算假设了负载电流没有变化，这将导致电源电压VDD的变化。因此，这里计算的电压纹波VRIP是电荷再循环的结果，而不是由于负载电流的任何变化。

[0124] 对于装置900的平均放电电流Iavg2可以使用等式(7)如下计算：

[0125] Iavg2＝(VLED-VDD)×CP×Fsw  (7)

[0126] 对于切换频率FSW＝20hz，平均放电电流Iavg2将等于885.76μA。这意味着寄生电容器406上的电荷可以在一个开关周期期间提供大约885.76μA的平均放电电流Iavg2。

[0127] 在装置900中，平均放电电流Iavg2是由再循环的电荷提供的电流。平均放电电流Iavg2可以直接贡献给提供给负载的电流，从而减轻电源304在向负载提供电流时的要求。例如，对于1mA的负载电流，电源304可以提供114.24μA，且平均放电电流Iavg2可以提供
885.76μA。因此，提供给电源304的电荷用于向负载提供电流(平均放电电流Iavg2)。

[0128] 图10示出了用于装置900的仿真布局。R1和R2分别代表开关126和放电开关404的导通电阻。使用装置900的实际实现方式中典型的参数执行仿真，且这些参数如下：VLED＝20V；VDD＝2.7V；CP＝2.56nF；CL＝1uF；FSW＝20KHz；且负载电流ILOAD＝1mA。

[0129] 图11示出了用于装置900的仿真波形。图11中所示的仿真波形如下：时钟信号1100(其控制开关126和放电开关404的切换操作)；位线418的电压1102；从寄生电容器406流向电容器906的电流1104；电源电压VDD 1106；和由LDO 902提供的电流1108。

[0130] 可以观察到，电源电压VDD上的电压纹波为34mV，其小于先前计算的值44.288mv。这是因为在仿真期间电源电压VDD上总是有1mA的负载电流。

[0131] 电源和电源电压VDD提供大约115μA到1mA的负载电流，且平均放电电流Iavg2提供大约885μA。

[0132] 可以对上述内容进行各种改进和修改，而不脱离本公开的范围。