DC-DC转换器以及具有其的显示设备

本申请是申请日为2017年2月24日、申请号为201710103157.0且名称为“DC-DC转换器以及具有其的显示设备”的发明的分案申请。

技术领域

本发明构思的示例性实施方式的一个或多个方面涉及DC-DC转换器以及具有该DC-DC转换器的显示设备。

背景技术

显示设备包括DC-DC转换器以便将电池电压转换为用于显示面板的DC电压。由于电池的容量增加，所以电池电压逐渐增加。

此外，由于电池的容量增加，所以电池电压的范围可增加，并且适配器电压还可根据高速充电的需求而增加。

由于电池电压和适配器电压的增加，所以DC-DC转换器的稳定性会降低。例如，当由于电池电压和适配器电压的增加，DC-DC转换器的输入电压变得大于DC-DC转换器的输出电压时，DC-DC转换器可能不能够稳定地生成输出电压。

在该背景部分中公开的上述信息用于增强对本发明构思的背景的理解，并且因此它可能包含不构成现有技术的信息。

发明内容

本发明构思的示例性实施方式的一个或多个方面针对于一种用于根据输入电压改变转换模式以便稳定生成输出电压的DC-DC转换器。例如，本发明构思的示例性实施方式的一个或多个方面针对于一种用于不管输入电压的变化都稳定地生成输出电压的DC-DC转换器。

本发明构思的示例性实施方式的一个或多个方面针对于一种具有该DC-DC转换器的显示设备。

根据本发明构思的示例性实施方式，一种DC-DC转换器，包括：第一开关；第二开关，连接至第一开关；模式选择电路，被配置为基于输入电压从至少第一模式和第二模式中的一个选择转换模式；以及控制器，被配置为基于转换模式生成用于控制第一开关的第一开关控制信号以及基于转换模式生成用于控制第二开关的第二开关控制信号。

在示例性实施方式中，在第一模式中，第一开关可被配置为响应于第一开关控制信号而重复接通和断开，并且第二开关可被配置为响应于第二开关控制信号而重复接通和断开。

在示例性实施方式中，在第二模式中，第一开关可被配置为响应于第一开关控制信号而重复接通和断开，并且第二开关可被配置为响应于第二开关控制信号而保持断开状态。

在示例性实施方式中，模式选择电路可被配置为当输入电压从第一基准电压以下增加至等于或大于第一基准电压时，将转换模式从第一模式改变为第二模式。

在示例性实施方式中，模式选择电路可被配置为当输入电压从第二基准电压以上降低至小于第二基准电压时，将转换模式从第二模式改变为第一模式，并且第二基准电压的电平可不同于第一基准电压的电平。

在示例性实施方式中，模式选择电路可被配置为从至少第一模式、第二模式和第三模式中的一个选择转换模式。

在示例性实施方式中，在第三模式中，第一开关可被配置为响应于第一开关控制信号而重复接通和断开，并且第二开关可被配置为响应于第二开关控制信号而保持接通状态。

在示例性实施方式中，在第三模式中，第二开关控制信号可以是输入电压。

在示例性实施方式中，模式选择电路可被配置为当输入电压从第一基准电压以下增加至等于或大于第一基准电压时，将转换模式从第一模式改变为第二模式。

在示例性实施方式中，模式选择电路可被配置为当输入电压从第二基准电压以上降低至小于第二基准电压时，将转换模式从第二模式改变为第一模式，并且第二基准电压的电平可不同于第一基准电压的电平。

在示例性实施方式中，模式选择电路可被配置为当输入电压从第三基准电压以下增加至等于或大于第三基准电压时，将转换模式从第二模式改变为第三模式，并且第三基准电压的电平可大于第一基准电压的电平。

在示例性实施方式中，模式选择电路可被配置为当输入电压从第四基准电压以上降低至小于第四基准电压时，将转换模式从第三模式改变为第二模式，并且第四基准电压的电平可大于第二基准电压的电平，并且可不同于第三基准电压的电平。

在示例性实施方式中，DC-DC转换器可被配置为当转换模式是第一模式时，在连续导通模式的当前模式下输出输出电压，并且DC-DC转换器可被配置为当转换模式是第二模式时，在脉冲跳过模式、不连续导通模式以及连续导通模式中的一个的当前模式下输出输出电压。

在示例性实施方式中，DC-DC转换器可进一步包括自适应加载器电路，并且该自适应加载器电路可被配置为当转换模式从第二模式改变为第一模式并且当前模式是脉冲跳过模式时，依次将当前模式从脉冲跳过模式改变为不连续导通模式并且从不连续导通模式改变为连续导通模式。

在示例性实施方式中，自适应加载器电路可包括：第三开关、连接至第三开关的负载电阻器以及被配置为控制第三开关的切换的模式检测器，该第三开关被配置为接通使得当转换模式从第二模式改变为第一模式并且当前模式是脉冲跳过模式时，当前模式可依次从脉冲跳过模式改变为不连续导通模式，并且该第三开关可被配置为在转换模式是第一模式时断开。

根据本发明构思的示例性实施方式，一种显示设备包括：显示面板，该显示面板包括多条扫描线、多条数据线以及多个子像素，所述子像素连接至扫描线和数据线；扫描驱动器，被配置为将扫描信号输出至扫描线；数据驱动器，被配置为将数据电压输出至数据线；以及DC-DC转换器，包括：第一开关；第二开关，连接至第一开关；模式选择电路，被配置为基于输入电压从至少第一模式和第二模式中的一个选择转换模式；以及控制器，被配置为基于转换模式生成用于控制第一开关的第一开关控制信号以及基于转换模式生成用于控制第二开关的第二开关控制信号。

在示例性实施方式中，在第一模式中，第一开关可被配置为响应于第一开关控制信号而重复接通和断开，并且第二开关可被配置为响应于第二开关控制信号而重复接通和断开。

在示例性实施方式中，在第二模式中，第一开关可被配置为响应于第一开关控制信号而重复接通和断开，并且第二开关可被配置为响应于第二开关控制信号而保持断开状态。

在示例性实施方式中，模式选择电路可被配置为当输入电压从第一基准电压以下增加至等于或大于第一基准电压时，将转换模式从第一模式改变为第二模式。

在示例性实施方式中，模式选择电路可被配置为当输入电压从第二基准电压以上降低至小于第二基准电压时，将转换模式从第二模式改变为第一模式，并且第二基准电压的电平可不同于第一基准电压的电平。

根据本发明构思的一个或多个示例性实施方式，DC-DC转换器可根据输入电压的电平以同步模式、异步二极管模式以及异步VGS模式操作，使得即使输入电压大于输出电压，DC-DC转换器也可稳定生成输出电压。

此外，根据本发明构思的一个或多个示例性实施方式，转换模式的进入阈值电压和退出阈值电压可设为彼此不同，使得转换模式不会在阈值电压处或阈值电压附近重复改变。

附图说明

参考附图，通过本发明构思的示例性实施方式的详细说明，其以上和/或其他方面以及特征将变得显而易见，其中：

图1是示出根据本发明构思的示例性实施方式的显示设备的框图；

图2是示出图1的显示面板的像素结构的电路图；

图3是示出图1的电力生成单元的框图；

图4是示出图3的DC-DC转换器的框图；

图5A是示出当第一转换部以第一模式操作时，图4的第一转换部的电路图；

图5B是示出当第一转换部以第一模式操作时，图4的第一转换部的输出电压的时序图；

图6A是示出当第一转换部以第二模式操作时，图4的第一转换部的电路图；

图6B是示出当第一转换部以第二模式操作时，图4的第一转换部的输出电压的时序图；

图7A是示出当第一转换部以第三模式操作时，图4的第一转换部的电路图；

图7B是示出当第一转换部以第三模式操作时，图4的第一转换部的输出电压的时序图；

图8是示出根据本发明构思的示例性实施方式的DC-DC转换器的第一转换部的电路图；

图9A是示出来自图8的第一转换部的当前模式的脉冲跳过模式下的输入电压、逆变器电流以及输出电压的时序图；

图9B是示出来自图8的第一转换部的当前模式的不连续导通模式下的输入电压、逆变器电流以及输出电压的时序图；

图9C是示出来自图8的第一转换部的当前模式的连续导通模式下的输入电压、逆变器电流以及输出电压的时序图；

图10A是示出当图8的第一转换部的模式从转换模式中的第二模式以及当前模式中的脉冲跳过模式改变为转换模式中的第一模式以及当前模式中的连续导通模式时，输入电压、逆变器电流以及输出电压的时序图；

图10B是示出当图8的第一转换部的模式从转换模式中的第二模式以及当前模式中的不连续导通模式改变为转换模式中的第一模式以及当前模式中的连续导通模式时，输入电压、逆变器电流以及输出电压的时序图；

图11是示出根据本发明构思的示例性实施方式的DC-DC转换的方法的流程图；

图12A是示出当输出电压约为4.6V时，图11的DC-DC转换的方法的时序图；以及

图12B是示出当输出电压约为5.0V时，图11的DC-DC转换的方法的时序图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图更详细地描述示例性实施方式。然而，本发明构思可以各种不同形式体现，并且不应被解释为仅限于本文示出的实施方式。而是，这些实施方式被提供作为实例，以使得本公开将全面且完整，并向本领域技术人员完整传达本发明构思的方面和特征。因此，为了全面理解本发明构思的方面和特征，可不描述对于本领域普通技术人员来说不必要的处理、元件和技术。除非另有说明，否则贯穿附图和书面描述，相同参考数字表示相同元件，并且因此可不重复其描述。

在附图中，为清晰起见，可放大和/或简化元件、层以及区域的相对尺寸。为了便于说明，在本文中可使用诸如“在……下面”、“在……下方”、“下部”、“在……之下”、“在……上方”、“上部”等空间相对术语来描述如附图中示出的一个元件或特征与另一元件(多个元件)或特征(或多个特征)的关系。将理解的是，除附图中所描述的定向之外，空间相对术语旨在包括使用或操作中的装置的不同定向。例如，如果将图中的装置翻转，则被描述为在其他元件或特征下方或者下面或者之下的元件将被定向为在其他元件或特征的上方。因此，示例性术语“在……下方”和“在……之下”可包括在……上方和在……下方两个定向。装置可以其他方式定向(例如，旋转90度或处于其他定向)并且应当相应地应解释本文所用的空间相对描述符。

将理解的是，尽管本文可使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，然而这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语用于区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分。因此，在不背离本发明构思的精神和范围的情况下，如下描述的第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分可被称为第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分。

将理解的是，当元件或层被称为在另一元件或层上、“连接至”或“耦接至”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、直接连接至或直接耦接至另一元件或层，或者可存在一个或多个中间元件或层。另外，还将理解的是，当元件或层被称为在两个元件或两个层之间时，其可以是两个元件或两个层之间的唯一元件或层，或者还可存在一个或多个中间元件或层。

本文使用的术语的目的在于描述特定的实施方式，并非旨在限制本发明构思。如本文使用的，除非上下文另有明确指示，否则，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”以及“该”旨在也包括复数形式。还将理解的是，当术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”以及“包含(including)”用于本说明书时，指示所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除存在或附加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件及/或其组合。如在本文中所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举项的任意和所有组合。在元件列表之前的诸如“至少一种”的表达修饰整个元件列表并且不修饰列表的单个元件。

如本文使用的，术语“基本上”、“约”以及相似术语用作近似术语并且不作为程度术语，并且旨在考虑本领域普通技术人员所识别的测量或计算值的内在变化。此外，当描述本发明构思的实施方式时的“可以”的使用指代“本发明构思的一个或多个实施方式”。如本文使用的，术语“使用(use)”、“使用(using)”和“使用(used)”可被认为分别与术语“利用(utilize)”、“利用(utilizing)”和“利用(utilized)”同义。另外，术语“示例性”旨在指代实例或说明。

除非另外限定，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)与本发明构思所属领域的普通技术人员所通常理解的术语具有同样含义。将进一步理解的是，诸如在常用字典中限定的那些术语的含义应当被解释为与它们在相关领域和/或本说明书的上下文中的含义相一致，并且将不得以理想化或过度形式化意义进行解释，除非在本文中明确如此限定。

图1是示出根据本发明构思的示例性实施方式的显示设备的框图。

参考图1，显示设备包括显示面板100、定时控制器200、扫描驱动器300、数据驱动器400以及电力生成单元(例如，发电机)500。

在一示例性实施方式中，定时控制器200、扫描驱动器300、数据驱动器400以及电力生成单元500可以包括在集成电路芯片中。

在一示例性实施方式中，扫描驱动器300可安装在显示面板100上或集成在显示面板100上。数据驱动器400可安装在显示面板100上或集成在显示面板100上。

显示面板100显示图像。显示面板100包括多条扫描线SL1至SLN、多条数据线DL1至DLM、以及连接至扫描线SL1至SLN以及数据线DL1至DLM的多个子像素P。例如，子像素P可布置为矩阵形式。

在一示例性实施方式中，扫描线的数量可等于N。数据线的数量可等于M。本文中，N和M是自然数。在一示例性实施方式中，子像素P的数量可等于N×M。在一示例性实施方式中，三个子像素P可形成一个像素，使得像素的数量可等于N×M/3。

显示面板100通过扫描线SL1至SLN连接至扫描驱动器300。显示面板100通过数据线DL1至DLM连接至数据驱动器400。

此外，显示面板100从电力生成单元500接收第一电源电压ELVDD和第二电源电压ELVSS。第一电源电压ELVDD可施加至子像素P的有机发光元件的第一电极。第二电源电压ELVSS可施加至子像素P的有机发光元件的第二电极。参考图2更详细地描述显示面板100的子像素P的结构。

定时控制器200生成用于控制扫描驱动器300的驱动定时的第一控制信号CONT1，并且将第一控制信号CONT1输出至扫描驱动器300。定时控制器200生成用于控制数据驱动器400的驱动定时的第二控制信号CONT2，并且将第二控制信号CONT2输出至数据驱动器400。

响应于从定时控制器200接收的第一控制信号CONT1，扫描驱动器300生成扫描信号以便驱动扫描线SL1至SLN。扫描驱动器300可将扫描信号依次输出至扫描线SL1至SLN。

响应于从定时控制器200接收的第二控制信号CONT2，数据驱动器400生成数据信号以驱动数据线DL1至DLM。数据驱动器400将数据信号输出至数据线DL1至DLM。

电力生成单元500生成第一电源电压ELVDD和第二电源电压ELVSS。电力生成单元500将第一电源电压ELVDD和第二电源电压ELVSS中的每一个提供至显示面板100。

第一电源电压ELVDD施加至子像素P的有机发光元件的第一电极。第二电源电压ELVSS施加至子像素P的有机发光元件的第二电极。例如，第一电源电压ELVDD可大于第二电源电压ELVSS。

电力生成单元500可包括DC-DC转换器以生成第一电源电压ELVDD和第二电源电压ELVSS中的每一个。参考图3至图7B更详细地描述电力生成单元500的结构和操作。

图2是示出图1的显示面板100的像素结构的电路图。

参考图1和图2，子像素P包括第一像素开关元件(例如，第一像素晶体管)T1、第二像素开关元件(例如，第二像素晶体管)T2、存储电容器CS以及有机发光元件OLED。

第一像素开关元件T1可以是薄膜晶体管。第一像素开关元件T1包括连接至扫描线SL1的控制电极、连接至数据线DL1的输入电极以及连接至第二像素开关元件T2的控制电极的输出电极。

第一像素开关元件T1的控制电极可以是栅电极。第一像素开关元件T1的输入电极可以是源电极。第一像素开关元件T1的输出电极可以是漏电极。

第二像素开关元件T2包括连接至第一像素开关元件T1的输出电极的控制电极、第一电源电压ELVDD施加至其的输入电极以及连接至有机发光元件OLED的第一电极的输出电极。

第二像素开关元件T2可以是薄膜晶体管。第二像素开关元件T2的控制电极可以是栅电极。第二像素开关元件T2的输入电极可以是源电极。第二像素开关元件T2的输出电极可以是漏电极。

存储电容器CS的第一端(例如，第一电极)连接至第二像素开关元件T2的输入电极。存储电容器CS的第二端(例如，第二电极)连接至第一像素开关元件T1的输出电极。

有机发光元件OLED的第一电极连接至第二像素开关元件T2的输出电极。第二电源电压ELVSS施加至有机发光元件OLED的第二电极。

有机发光元件OLED的第一电极可以是阳极电极。有机发光元件OLED的第二电极可以是阴极电极。

子像素P接收扫描信号、数据信号、第一电源电压ELVDD以及第二电源电压ELVSS，并且使有机发光元件OLED发光以具有与数据信号相对应的亮度以显示图像。

图3是示出图1的电力生成单元500的框图。图4是示出图3的DC-DC转换器540的框图。

参考图1至图4，电力生成单元500可包括电力控制器520和DC-DC转换器540。电力控制器520可包括充电模块522。

充电模块522可连接至适配器(TA)800和电池组700。当适配器800连接至充电模块522时，适配器800的电流被划分为电流ISYS和ICHG，并且电流ISYS和ICHG分别流过DC-DC转换器540和电池组700。流过DC-DC转换器540的电流ISYS驱动DC-DC转换器540。流过电池组700的电流ICHG对电池组700充电。

充电模块522可包括连接至适配器800以便将系统电压VSYS输出至DC-DC转换器540的第一开关部BUCK CON.。

充电模块522可包括连接至电池组700以便将电池电压VBAT输出至DC-DC转换器540的第二开关部SW。

DC-DC转换器540连接至充电模块522以接收输入电压VIN。当显示设备由适配器800驱动时的输入电压VIN可不同于当显示设备由电池组700驱动时的输入电压VIN。例如，当显示设备由适配器800驱动时，输入电压VIN可以是系统电压VSYS，并且当显示设备由电池组700驱动时，输入电压VIN可以是电池电压VBAT。

DC-DC转换器540可包括第一转换部(例如，第一转换器)542和第二转换部(例如，第二转换器)544。第一转换部542可基于输入电压VIN生成第一电源电压ELVDD。第二转换部544可基于输入电压VIN生成第二电源电压ELVSS。

例如，第一转换部542可以是升压转换器，并且第二转换部544可以是反相降压升压转换器(inverting buck-boost converter)。

例如，系统电压VSYS可大于电池电压VBAT。例如，系统电压VSYS可大于第一转换部542的输出电压ELVDD。例如，电池电压VBAT可小于第一转换部542的输出电压ELVDD。例如，系统电压VSYS可约为4.8V，电池电压VBAT可约为4.4V，并且第一转换部542的输出电压ELVDD可约为4.6V。

第一转换部542可以是用于将低压转换为高压的升压转换器。因此，当第一转换部542的输入电压VIN大于第一转换部542的输出电压ELVDD时，第一转换部542可不操作。

在本示例性实施方式中，DC-DC转换器540的第一转换部542根据输入电压VIN以不同模式操作，使得即使输入电压VIN大于输出电压ELVDD，第一转换部542也可生成(例如，稳定地生成)输出电压ELVDD。

电力生成单元500可包括电感器L1、电容器C1以及电阻器Rs。电感器L1的第一端可连接至充电模块520的输出端。电感器L1的第二端可连接至DC-DC转换器540的输入端。电容器C1的第一端可连接至DC-DC转换器540的输入端。电容器C1的第二端可接地。电阻器Rs的第一端可连接至充电模块520的电池输入端。电阻器Rs的第二端可连接至电池组700。

图5A是示出当第一转换部542以第一模式操作时，图4的第一转换部542的电路图。图5B是示出当第一转换部542以第一模式操作时，图4的第一转换部542的输出电压的时序图。图6A是示出当第一转换部542以第二模式操作时，图4的第一转换部542的电路图。图6B是示出当第一转换部542以第二模式操作时，图4的第一转换部542的输出电压的时序图。图7A是示出当第一转换部542以第三模式操作时，图4的第一转换部542的电路图。图7B是示出当第一转换部542以第三模式操作时，图4的第一转换部542的输出电压的时序图。

参考图5A和图5B，第一转换部542包括第一开关元件(例如，第一开关或第一开关换晶体管)M1、第二开关元件(例如，第二开关或第二开关换晶体管)M2、模式选择电路MSC以及控制器PC。第一转换部542可进一步包括电感器L1、第一二极管D1、第二二极管D2、比较器CP、输出电容器C2以及反馈电路。

电感器L1的第一端连接至输入电压VIN施加至的输入端。电感器L1的第二端连接至第一节点LX1。

第一开关元件M1的控制电极连接至控制器PC。第一开关元件M1的第一电极连接至第一节点LX1。第一开关元件M1的第二电极接地。

第一开关元件M1的第一电极可连接至第一二极管D1的阴极电极。第一开关元件M1的第二电极可连接至第一二极管D1的阳极电极。例如，第一开关元件M1可以是晶体管。例如，第一开关元件M1可以是N型晶体管。第一二极管D1可以是晶体管M1的体二极管。

第二开关元件M2的控制电极连接至控制器PC。第二开关元件M2的第一电极连接至第一节点LX1。第二开关元件M2的第二电极连接至用于输出输出电压ELVDD的输出端。

第二开关元件M2的第一电极可连接至第二二极管D2的阳极电极。第二开关元件M2的第二电极可连接至第二二极管D2的阴极电极。例如，第二开关元件M2可以是晶体管。例如，第二开关元件M2可以是P型晶体管。第二二极管D2可以是晶体管M2的体二极管。

模式选择电路MSC包括基准电压生成部(例如，基准电压生成器)VG和模式选择器MS。基准电压生成部VG接收输入电压VIN，并且生成多个基准电压VDEN、VDEX、VVEN以及VVEX。基准电压VDEN、VDEX、VVEN以及VVEX用于确定第一转换部542的转换模式SELMODE。

基准电压生成部VG可基于输入电压VIN生成第一基准电压VDEN。第一基准电压VDEN确定从第一模式进入第二模式。可使用第一可变电阻器VR1生成第一基准电压VDEN。

基准电压生成部VG可基于输入电压VIN生成第二基准电压VDEX。第二基准电压VDEX确定从第二模式退出至第一模式。可使用第二可变电阻器VR2生成第二基准电压VDEX。

输入电压VIN、第一基准电压VDEN以及第二基准电压VDEX被输入至模式选择器MS。模式选择器MS比较输入电压VIN与第一基准电压VDEN和第二基准电压VDEX中的每一个以输出转换模式SELMODE。

当输入电压VIN从第一基准电压VDEN以下的电平增加至等于或大于第一基准电压VDEN的电平的电平时，模式选择器MS将转换模式SELMODE从第一模式改变为第二模式。第一基准电压VDEN可被称为第二模式的进入阈值电压。

当输入电压VIN从第二基准电压VDEX以上的电平降低至小于第二基准电压VDEX的电平的电平时，模式选择器MS将转换模式SELMODE从第二模式改变为第一模式。第二基准电压VDEX可被称为第二模式的退出阈值电压。

例如，第二基准电压VDEX可具有不同于第一基准电压VDEN的电平的电平。例如，第二基准电压VDEX可具有小于第一基准电压VDEN的电平的电平。第二基准电压VDEX被设为不同于第一基准电压VDEN，从而防止或基本防止转换模式SELMODE在阈值电压附近重复改变。

第一模式可以是同步模式。在第一模式中，第一开关元件M1可响应于第一开关控制信号CONS1而重复接通和断开，并且第二开关元件M2可响应于第二开关控制信号CONS2而重复接通和断开。

在第一模式中，第一开关元件M1的状态与第二开关元件M2的状态彼此同步，使得第一模式可被称为同步模式。

例如，在第一模式中，当第一开关元件M1接通时，第二开关元件M2断开，并且当第一开关元件M1断开时，第二开关元件M2接通。

参考图5B，第一转换部542仅以第一模式(t1至t6)操作。例如，此处，输入电压VIN可小于第一基准电压VDEN。

第一模式是同步模式，并且在第一模式中，输出电压VOUT是第一电源电压ELVDD。

第二模式可以是异步模式。在第二模式中，第一开关元件M1可响应于第一开关控制信号CONS1而重复接通和断开，并且第二开关元件M2可响应于第二开关控制信号CONS2而保持处于断开状态。

在第二模式中，第一开关元件M1的状态和第二开关元件M2的状态彼此不同步，从而第二模式可被称为异步模式。参考图6A，在第二模式中，第二开关元件M2断开，并且电流流过第二开关元件M2的体二极管D2，从而第二模式可被称为异步二极管模式。

参考图6B，第一转换部542以第一模式(t1至t6)操作，并且第一转换部542的模式改变为第二模式(t7至t10)。例如，在t1至t6期间，输入电压VIN可小于第一基准电压VDEN。在t7处，输入电压VIN可增加至等于或大于第一基准电压VDEN。

第二模式是异步二极管模式，并且在第二模式中，输出电压VOUT是第一电源电压ELVDD。第一节点LX1处的电压被确定为第一电源电压ELVDD与第二二极管D2的正向压降Vf的总和。例如，第二二极管D2的正向压降Vf可约为0.5V。

当输入电压VIN增加(并且因此，不保持用于使第一转换部542以第一模式操作的最小占空比(minimum on duty))时，电感器L1的端部(例如，两端)之间的电压差小(例如，非常小)，使得第一开关元件M1和第二开关元件M2可能不能正常操作。

当输入电压VIN增加至等于或大于第一基准电压VDEN时，第一转换部542的转换模式改变为第二模式。当第一转换部542的转换模式改变为第二模式时，在输入电压VIN改变为最小占空比(例如，预定最小占空比)之前，第二开关元件M2断开。当第二开关元件M2断开时，第一转换部542由第二开关元件M2的体二极管D2的续流驱动。

在第二模式中，由于第二二极管D2的正向压降Vf，最小占空比增加。第一节点LX1处的电压增加第二二极管D2的正向压降Vf，使得电感器L1的端部之间的电压差增加。因此，由于电感器L1的端部之间的电压差增加，切换调节是可能的。

基准电压生成部VG可基于输入电压VIN进一步生成第三基准电压VVEN。第三基准电压VVEN确定从第二模式进入第三模式。可使用第三可变电阻器VR3生成第三基准电压VVEN。

基准电压生成部VG可基于输入电压VIN进一步生成第四基准电压VVEX。第四基准电压VVEX确定从第三模式退出至第二模式。可使用第四可变电阻器VR4生成第四基准电压VVEX。

输入电压VIN、第一基准电压VDEN、第二基准电压VDEX、第三基准电压VVEN以及第四基准电压VVEX被输入至模式选择器MS。模式选择器MS比较输入电压VIN与第一基准电压VDEN、第二基准电压VDEX、第三基准电压VVEN以及第四基准电压VVEX中的每一个以输出转换模式SELMODE。

当输入电压VIN从第三基准电压VVEN以下的电平增加至等于或大于第三基准电压VVEN的电平的电平时，模式选择器MS将转换模式SELMODE从第二模式改变为第三模式。第三基准电压VVEN可被称为第三模式的进入阈值电压。

例如，第三基准电压VVEN的电平可大于第一基准电压VDEN的电平。

当输入电压VIN从第四基准电压VVEX以上的电平降低至小于第四基准电压VVEX的电平的电平时，模式选择器MS将转换模式SELMODE从第三模式改变为第二模式。第四基准电压VVEX可被称为第三模式的退出阈值电压。

例如，第四基准电压VVEX可具有大于第二基准电压VDEX的电平的电平。

例如，第四基准电压VVEX可具有不同于第三基准电压VVEN的电平的电平。例如，第四基准电压VVEX可具有小于第三基准电压VVEN的电平的电平。第四基准电压VVEX被设为不同于第三基准电压VVEN，从而防止或基本防止转换模式SELMODE在阈值电压附近重复改变。

例如，第二基准电压VDEX可小于第一基准电压VDEN，第一基准电压VDEN可小于第四基准电压VVEX，并且第四基准电压VVEX可小于第三基准电压VVEN。

第三模式可以是异步VGS模式。在第三模式中，第一开关元件M1可响应于第一开关控制信号CONS1而重复接通和断开，并且第二开关元件M2可响应于第二开关控制信号CONS2而保持接通状态。在第三模式中，输入电压VIN被施加至第二开关元件M2的控制电极。

在第三模式中，第一开关元件M1的状态与第二开关元件M2的状态彼此不同步，从而第三模式可被称为异步模式。参考图7A，在第三模式中，输入电压VIN被施加至第二开关元件M2的控制电极以接通第二开关元件M2，并且第一节点LX1处的电压是输入电压VIN与第二开关元件M2的栅源电压VGS的总和，从而第三模式被称为异步VGS模式。

参考图7B，第一转换部542以第二模式(t1至t6)操作，并且第一转换部542的模式改变为第三模式(t7至t10)。例如，在t1至t6期间，输入电压VIN可小于第三基准电压VVEN。在t7处，输入电压VIN可增加至等于或大于第三基准电压VVEN。

第三模式是异步VGS模式，并且在第三模式中，输出电压VOUT是第一电源电压ELVDD。

当输入电压VIN进一步增加以超过第二二极管D2的正向压降Vf时，不保持用于使第一转换部542以第二模式操作的最小占空比。当不保持用于使第一转换部542以第二模式操作的最小占空比时，输入电压VIN可施加至第二开关元件M2的控制电极(例如，栅电极)。当输入电压VIN被施加至第二开关元件M2的控制电极(例如，栅电极)时，第一节点LX1处的电压增加，并且占空比也增加。因此，切换调节是可能的。

当在第三模式中，第一开关元件M1断开时，第二开关元件M2的控制电极处的电压是输入电压VIN，并且第一节点LX1处的电压是输入电压VIN与第二开关元件M2的栅源电压VGS的总和。当输入电压VIN与第二开关元件M2的栅源电压VGS的总和在用于第三模式的合适电平时，流过电感器L1的电流被传输至输出端。

比较器CP包括：第一输入端，用于接收比较基准电压VRAMP；第二输入端，用于接收来自反馈电路的反馈电压；以及输出端，用于通过比较输入至第一输入端的比较基准电压VRAMP与输入至第二输入端的反馈电压来输出比较结果。比较基准电压VRAMP与基于穿过电感器L1的电流生成的感应信号SS的总和可施加至第一输入端。

控制器PC从比较器CP接收比较结果，并且从模式选择器MS接收转换模式SELMODE。控制器PC基于转换模式SELMODE以及来自比较器CP的比较结果，生成用于控制第一开关元件M1的第一开关控制信号CONS1。控制器PC基于转换模式SELMODE以及来自比较器CP的比较结果，生成用于控制第二开关元件M2的第二开关控制信号CONS2。

在第一模式、第二模式和第三模式中，第一开关控制信号CONS1可以是用于重复接通和断开第一开关元件M1的脉宽调制信号。在第一模式中，脉宽调制信号的占空比(dutyratio)可以是DT1。在第二模式中，脉宽调制信号的占空比可以是DT2。在第三模式中，脉宽调制信号的占空比可以是DT3。

在第一模式中，第二开关控制信号CONS2可以是用于重复接通和断开第二开关元件M2的脉宽调制信号。在第二模式中，第二开关控制信号CONS2可以是保持第二开关元件M2的断开状态的信号。在第三模式中，第二开关控制信号CONS2可以是保持第二开关元件M2的接通状态的信号。例如，在第三模式中，第二开关控制信号CONS2可以是输入电压VIN。

输出电容器C2包括连接至用于输出输出电压ELVDD的输出端的第一端，以及接地的第二端。

反馈电路可包括第一电阻器R1、第二电阻器R2以及误差放大器EA。

第一电阻器R1包括连接至输出端的第一端以及连接至误差放大器EA的第一输入端的第二端。

第二电阻器R2包括连接至误差放大器EA的第一输入端的第一端以及接地的第二端。

反馈基准电压VREF被施加至误差放大器EA的第二输入端。误差放大器EA的输出端连接至比较器CP的第二输入端。

根据示例性实施方式，控制器PC根据输入电压VIN的电平，从同步模式、异步二极管模式以及异步VGS模式中的一个确定第一转换部542的模式，使得即使输入电压VIN大于输出电压ELVDD，DC-DC转换器也可稳定地生成输出电压ELVDD。

此外，转换模式中的每一个的进入阈值电压和退出阈值电压被设为彼此不同，使得转换模式不会在阈值电压处或阈值电压附近重复改变。

图8是示出根据本发明构思的示例性实施方式的DC-DC转换器的第一转换部的电路图。图9A是示出来自图8的第一转换部的当前模式的脉冲跳过模式下的输入电压、逆变器电流以及输出电压的时序图。图9B是示出来自图8的第一转换部的当前模式的不连续导通模式下的输入电压、逆变器电流以及输出电压的时序图。图9C是示出来自图8的第一转换部的当前模式的连续导通模式下的输入电压、逆变器电流以及输出电压的时序图。图10A是示出当图8的第一转换部的模式从转换模式中的第二模式以及当前模式中的脉冲跳过模式改变为转换模式中的第一模式以及当前模式中的连续导通模式时，输入电压、逆变器电流以及输出电压的时序图。图10B是示出当图8的第一转换部的模式从转换模式中的第二模式以及当前模式中的不连续导通模式改变为转换模式中的第一模式以及当前模式中的连续导通模式时，输入电压、逆变器电流以及输出电压的时序图。

根据本示例性实施方式的DC-DC转换器、使用DC-DC转换器进行DC-DC转换的方法以及包括DC-DC转换器的显示设备与参考图1至图7B描述的根据示例性实施方式的DC-DC转换器、使用DC-DC转换器进行DC-DC转换的方法以及包括DC-DC转换器的显示设备相同或基本相同，除了图8中的DC-DC转换器的第一转换部542进一步包括自适应加载器电路ALC以外。因此，相同的参考标号将用于指代与在图1至图7B的示例性实施方式中描述的那些相同或相似的部件，并且可不重复相同或基本相同的元件的重复描述。

参考图1至图10B，显示设备包括显示面板100、定时控制器200、扫描驱动器300、数据驱动器400以及电力生成单元(例如，发电机)500。

电力生成单元500可包括电力控制器520和DC-DC转换器540。电力控制器520可包括充电模块522。

DC-DC转换器540可包括第一转换部(例如，第一转换器)542和第二转换部(例如，第二转换器)544。第一转换部542可基于输入电压VIN生成第一电源电压ELVDD。第二转换部544可基于输入电压VIN生成第二电源电压ELVSS。

参考图8，第一转换部542包括第一开关元件(例如，第一开关或第一开关换晶体管)M1、第二开关元件(例如，第二开关或第二开关换晶体管)M2、模式选择电路MSC以及控制器PC。第一转换部542可进一步包括电感器L1、第一二极管D1、第二二极管D2、比较器CP、输出电容器C2以及反馈电路。

在本示例性实施方式中，第一转换部542可进一步包括自适应加载器电路ALC。

当转换模式SELMODE是第一模式时，在连续导通模式(CCM)的当前模式下，第一转换部542可生成输出电压。

当转换模式是第二模式时，在脉冲跳过模式(PSM)和不连续导通模式(DCM)中的一个的当前模式下，第一转换部542可生成输出电压。

参考图9A，曲线图表示脉冲跳过模式的当前模式下的波形。在脉冲跳过模式中，逆变器电流IL在一些周期中具有脉冲，但是在其他周期中不具有脉冲。

参考图9B，曲线图表示不连续导通模式的当前模式下的波形。在不连续导通模式中，逆变器电流IL在一个周期中具有增加时间段、降低时间段以及维持时间段。在不连续导通模式中，逆变器电流IL在后续周期中不连续增加和降低。在不连续导通模式中，逆变器电流IL的增加和降低被后续周期中的维持时间段切断。因此，具有上述逆变器电流IL的模式被称为不连续导通模式。

参考图9C，曲线图表示连续导通模式的当前模式下的波形。在连续导通模式中，逆变器电流IL在一个周期中具有增加时间段和降低时间段。在连续导通模式中，逆变器电流IL在后续周期中连续地增加和降低。因此，具有上述逆变器电流IL的模式被称为连续导通模式。

根据连接至DC-DC转换器540的显示面板100的负载，第一转换部542的当前模式可被确定。例如，当连接至DC-DC转换器540的显示面板100的负载小于第一基准负载时，第一转换部542的当前模式可以是脉冲跳过模式。例如，当连接至DC-DC转换器540的显示面板100的负载等于或大于第一基准负载且小于第二基准负载时，第一转换部542的当前模式可以是不连续导通模式。例如，当连接至DC-DC转换器540的显示面板100的负载等于或大于第二基准负载时，第一转换部542的当前模式可以是连续导通模式。

参考图8，自适应加载器电路ALC可连接至第一转换部542的输出端。自适应加载器电路ALC可包括模式检测器MD、第三开关元件(例如，第三开关换晶体管)M3以及负载电阻器RL。

第三开关元件M3包括连接至模式检测器MD的控制电极、连接至负载电阻器RL的第一端的第一电极以及接地的第二电极。

负载电阻器RL包括连接至第三开关元件M3的第一电极的第一端以及连接至第一转换部542的输出端的第二端。

模式检测器MD基于转换模式SELMODE和输入电压VIN，控制第三开关元件M3的接通和断开操作。

当转换模式SELMODE从第二模式改变为第一模式并且当前模式是脉冲跳过模式时，通过自适应加载器电路ALC将当前模式依次从脉冲跳过模式改变为不连续导通模式并且从不连续导通模式改变为连续导通模式。

如图10A所示，当当前模式从脉冲跳过模式PSM改变为连续导通模式CCM时，逆变器电流IL的电平不稳定地改变。因此，第一转换部542的输出电压VOUT的电平也可能不稳定。

当转换模式SELMODE从第二模式改变为第一模式并且当前模式是脉冲跳过模式时，第三开关元件M3接通，使得负载电阻器RL连接至输出端。因此，第一转换部542的当前模式可从脉冲跳过模式改变为不连续导通模式。

当转换模式SELMODE是第一模式时，第三开关元件M3断开。

如图10B所示，当当前模式依次从脉冲跳过模式改变为不连续导通模式DCM并且从不连续导通模式DCM改变为连续导通模式CCM时，逆变器电流IL的电平可稳定地改变。因此，第一转换部542的输出电压VOUT的电平也会是稳定的。

根据本示例性实施方式，控制器PC根据输入电压VIN的电平，确定第一转换部542的来自同步模式、异步二极管模式以及异步VGS模式中的一个的模式，使得即使输入电压VIN大于输出电压ELVDD，DC-DC转换器也可稳定地生成输出电压ELVDD。

此外，转换模式中的每一个的进入阈值电压和退出阈值电压被设为彼此不同，使得转换模式不会在阈值电压处或阈值电压附近重复改变。

此外，当转换模式SELMODE从第二模式改变为第一模式并且当前模式是脉冲跳过模式时，当前模式可依次从脉冲跳过模式改变为不连续导通模式并且从不连续导通模式改变为连续导通模式。因此，输出电压ELVDD可稳定地输出，而不论转换模式SELMODE的改变。

图11是示出根据本发明构思的示例性实施方式的DC-DC转换的方法的流程图。图12A是示出当输出电压约为4.6V时，图11的DC-DC转换的方法的时序图。图12B是示出当输出电压约为5.0V时，图11的DC-DC转换的方法的时序图。

参考图1至图7B以及图11至图12B，显示设备可包括显示面板100、定时控制器200、扫描驱动器300、数据驱动器400以及电力生成单元(例如，发电机)500。

电力生成单元500可包括电力控制器520和DC-DC转换器540。电力控制器520可包括充电模块522。

DC-DC转换器540可包括第一转换部(例如，第一转换器)542和第二转换部(例如，第二转换器)544。第一转换部542可基于输入电压VIN生成第一电源电压ELVDD。第二转换部544可基于输入电压VIN生成第二电源电压ELVSS。

第一转换部542包括第一开关元件(例如，第一开关或第一开关换晶体管)M1、第二开关元件(例如，第二开关或第二开关换晶体管)M2、模式选择电路MSC以及控制器PC。第一转换部542可进一步包括电感器L1、第一二极管D1、第二二极管D2、比较器CP、输出电容器C2以及反馈电路。

模式选择电路MSC包括基准电压生成部(例如，基准电压生成器)VG和模式选择器MS。基准电压生成部VG接收输入电压VIN，并且生成多个基准电压VDEN、VDEX、VVEN以及VVEX。基准电压VDEN、VDEX、VVEN以及VVEX被用于确定第一转换部542的转换模式SELMODE。

输入电压VIN、第一基准电压VDEN、第二基准电压VDEX、第三基准电压VVEN以及第四基准电压VVEX被输入至模式选择器MS。模式选择器MS比较输入电压VIN与第一基准电压VDEN、第二基准电压VDEX、第三基准电压VVEN以及第四基准电压VVEX中的每一个以输出转换模式SELMODE。

当输入电压VIN从第一基准电压VDEN以下增加至等于或大于第一基准电压VDEN(例如，从图12A中的ta1至ta2，以及从图12B中的tb1至tb2)时，模式选择器MS将转换模式SELMODE从第一模式改变为第二模式。第一基准电压VDEN可被称为第二模式的进入阈值电压。

第一模式可以是同步模式。在第一模式中，第一开关元件M1可响应于第一开关控制信号CONS1而重复接通和断开，并且第二开关元件M2可响应于第二开关控制信号CONS2而重复接通和断开。

第二模式可以是异步模式。在第二模式中，第一开关元件M1可响应于第一开关控制信号CONS1而重复接通和断开，并且第二开关元件M2可响应于第二开关控制信号CONS2而保持断开状态。

在图11和图12A中，例如，输出电压ELVDD是4.6V。在图11和图12A中，例如，第一基准电压VDEN是4.5V。当输入电压VIN接近输出电压时，最小占空比不足以生成输出电压，使得第一转换部542可能不能够以第一模式操作。

在图12B中，例如，输出电压ELVDD是5.0V。在图12B中，例如，第一基准电压VDEN是4.9V。

当输入电压VIN从第三基准电压VVEN以下增加至等于或大于第三基准电压VVEN(例如，从图12A中的ta2至ta3，以及从图12B中的tb2至tb3)时，模式选择器MS将转换模式SELMODE从第二模式改变为第三模式。第三基准电压VVEN可被称为第三模式的进入阈值电压。

第三模式可以是异步VGS模式。在第三模式中，第一开关元件M1可响应于第一开关控制信号CONS1而重复接通和断开，并且第二开关元件M2可响应于第二开关控制信号CONS2而保持接通状态。在第三模式中，输入电压VIN被施加至第二开关元件M2的控制电极。

在图11和图12A中，例如，输出电压ELVDD是4.6V。在图11和图12A中，例如，第三基准电压VVEN是5.1V。第二二极管D2的正向压降Vf可约为0.5V。当输入电压VIN接近输出电压与第二二极管D2的正向压降Vf的总和时，最小占空比不足以生成输出电压，使得第一转换部542可能不能够以第二模式操作。

在图12B中，例如，输出电压ELVDD是5.0V。在图12B中，例如，第三基准电压VVEN是5.5V。

当输入电压VIN从第四基准电压VVEX以上降低至小于第四基准电压VVEX(例如，从图12A中的ta3至ta4，以及从图12B中的tb3至tb4)时，模式选择器MS将转换模式SELMODE从第三模式改变为第二模式。第四基准电压VVEX可被称为第三模式的退出阈值电压。

在图11和图12A中，例如，输出电压ELVDD是4.6V。在图11和图12A中，例如，第四基准电压VVEX是5.0V。

在图12B中，例如，输出电压ELVDD是5.0V。在图12B中，例如，第四基准电压VVEX是5.4V。

第四基准电压VVEX被设为不同于第三基准电压VVEN，从而防止或基本防止转换模式在阈值电压处或阈值电压附近重复改变。

当输入电压VIN从第二基准电压VDEX以上降低至小于第二基准电压VDEX(例如，从图12A中的ta4至ta5，以及从图12B中的tb4至tb5)时，模式选择器MS将转换模式SELMODE从第二模式改变为第一模式。第二基准电压VDEX可被称为第二模式的退出阈值电压。

在图11和图12A中，例如，输出电压ELVDD是4.6V。在图11和图12A中，例如，第二基准电压VDEX是4.4V。

在图12B中，例如，输出电压ELVDD是5.0V。在图12B中，例如，第二基准电压VDEX是4.8V。

第二基准电压VDEX被设为不同于第一基准电压VDEN，从而防止或基本防止转换模式在阈值电压处或阈值电压附近重复改变。

根据一个或多个示例性实施方式，控制器PC根据输入电压VIN的电平，确定第一转换模式542的来自同步模式、异步二极管模式以及异步VGS模式中的一个的模式，使得即使当输入电压VIN大于输出电压ELVDD时，DC-DC转换器也可稳定地生成输出电压ELVDD。

此外，转换模式中的每一个的进入阈值电压和退出阈值电压被设为彼此不同，使得转换模式不会在阈值电压处或阈值电压附近重复改变。

本发明构思可应用至包括显示设备的任意系统。例如，本发明构思可应用至电视机、膝上型电脑、数码照相机、蜂窝电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、MP3播放器、导航系统、视频电话等。

可利用任意合适的硬件、固件(例如，专用集成电路)、软件或者软件、固件以及硬件的组合来实现本文描述的根据本发明构思的实施方式的电子或电气装置(例如，定时控制器、PWM控制器、模式检测器、比较器等)和/或任意其他相关装置或部件。例如，这些装置的各种部件可形成在一个集成电路(IC)芯片或单独IC芯片上。此外，这些装置的各种部件可实现在柔性印制电路膜、带载封装(TCP)、印刷电路板(PCB)上或形成在一个基板上。此外，这些装置的各种部件可以是在一个或多个计算装置中的一个或多个处理器上运行的、执行计算机程序指令并与其他系统部件交互以用于执行本文描述的各种功能的过程或线程。计算机程序指令存储在可在使用标准存储器装置的计算装置中实现的存储器中，诸如，例如，随机存取存储器(RAM)。计算机程序指令还可存储在其他非易失性计算机可读介质中，诸如，例如CD-ROM、闪存驱动等。另外，在不偏离本发明构思的示例性实施方式的精神和范围的情况下，本领域技术人员应认识到的是，各种计算装置的功能可合并或集成到单个计算装置中，或者特定计算装置的功能可跨一个或多个其他计算装置分布。

以上是对本发明构思的方面和特征的说明，而不应解释为限制本发明构思。尽管已描述了本发明构思的示例性实施方式，但本领域技术人员将容易理解的是，在本质上不背离本发明构思的精神和范围的情况下，各种修改是可能的。因此，所有这样的修改旨在被包括在如由权利要求及其等同物所限定的本发明构思的范围内。在权利要求中，装置加功能子句(如果有的话)旨在覆盖被描述为执行所述的功能的结构，并且不仅结构上等同而且还是等同结构。因此，应理解的是，上述是本发明构思的说明，且不应解释为限于所公开的特定示例性实施方式，并且对所公开的示例性实施方式以及其他示例性实施方式的修改旨在包括在所附权利要求及其等同物的精神和范围内。本发明构思由所附权利要求限定，权利要求的等同物也包括在内。