CN101022000A - Led驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于驱动LED的装置。该驱动装置可以具有：LED单元，包括至少一个LED；电流控制单元，响应控制信号来控制流过LED单元的电流的大小。LED驱动装置可以包括：电压检测单元，用于检测LED单元两端的电压；控制信号阻挡单元，将由电压检测单元检测的电压和基准电压进行比较。控制信号阻挡部分防止当检测的电压低于基准电压时对电流控制单元施加控制信号。采用这种结构，当确定数量或更多数量的LED发生短路或其它不工作的情况时，该LED驱动装置能够通过截止控制信号来防止过电流损坏电路。

Description

LED驱动装置
本申请要求于2006年2月13日在韩国知识产权局提交的第2006-0013740号韩国专利申请的权益，其全部公开通过引用被包含于此。
技术领域
本发明涉及一种LED驱动装置。更具体地讲，本发明涉及一种采用PWM(脉冲宽度调制)信号驱动LED(发光二极管)的LED驱动装置。
背景技术
通常，设置为三原色(红色、绿色和蓝色)的阵列的多个LED用于LCD(液晶显示器)的背光单元。
传统的LED驱动装置可以被构造为如图1中所示的电路。在图1中的LED驱动装置1中，当开关FET(场效应晶体管)5导通时，从电源15供给的电流IO流过多个LED9和电感器11。如果开关FET5截止，则电流流过电感器11、二极管7和LED9。LED驱动装置还可以包括电容器13，用来减小对LED9的电流应力或电磁干扰。
更具体地，控制块3根据具有预定占空因数的PWM信号来控制通过LED9的电流的流动。当流过LED9的电流达到预定峰值Iref时，控制块3将流过LED9的电流控制为截止。因此，调节流过LED的电流的量，以控制从LED9发射的光的量。
例如，如果输入逻辑高PWM信号，则控制块3将开关FET5控制为导通，从而增加流过LED9的电流的量。当流过LED9的电流的量达到峰值Iref时，控制块3将开关FET5控制为截止，从而减小流过LED9的电流的量。在经过预定时间之后且PWM信号为逻辑高，则控制块3将开关FET5控制为导通，从而增加流过LED9的电流的量。重复执行这些操作。
然而，当控制块3向开关FET5发送导通信号或截止信号时，会存在延迟。如果LED9短路(例如LED9到了寿命终点或者当LED9中存在任何缺陷)，则这种延迟会出现问题。
例如，在电流达到峰值Iref之后，在电流的量没有有效地减小的情况下，如果开关FET5被PWM信号导通，则流过LED9的电流的量再次增加。接着，流过LED9的电流的量达到峰值Iref，随后控制块3向开关FET 5发送截止信号。
然而，此时，如果在向开关FET 5发送截止信号时存在延迟，则错过了能够控制在LED9中流动的电流量的适合的时间，因此，流过LED9的电流的量超过峰值Iref，而开关FET5保持导通。控制块3不能适当地控制过量的电流流过LED9。最后，流过LED9的电流的量继续增加，潜在地损坏电路。
因此，需要改进的装置和驱动LED的方法。
发明内容
本发明的示例性实施例至少找到了上述问题和/或缺点，并至少提供了下面描述的优点。因此，本发明的一方面提供了一种用于驱动LED的装置，当LED中存在任何缺陷时该装置能够通过截止控制信号来保护电路。
本发明的其它方面和/或优点将在后面的描述中部分地提到，通过描述而明显，或者可以通过本发明的实践获知。
通过提供一种LED驱动装置实现了本发明示例性实施例的前面和/或其它方面，该LED驱动装置具有：LED单元，包括至少一个LED；电流控制单元，响应控制信号来控制流过LED单元的电流的大小，所述LED驱动装置包括：电压检测单元，检测所述LED单元两端的电压；控制信号阻挡单元，将由所述电压检测单元检测的电压与基准电压进行比较，防止当所述检测的电压高于所述基准电压时对所述电流控制单元施加所述控制信号。
在示例性实施例中，所述电压检测单元可以通过利用至少一个电阻器来检测所述LED单元两端的电压。
在示例性实施例中，所述控制信号阻挡单元可以包括晶体管，其中，所述晶体管可以包括：第一端，与电压检测部分连接；第二端，对所述第二端输入所述控制信号；第三端，与所述电流控制单元连接，用于向电流控制部分供给所述控制信号。
在示例性实施例中，所述晶体管可以包括双极结型晶体管(BJT)，其中，所述第一端是BJT的基极端，所述第二端是BJT的发射极端，所述第三端是BJT的集电极端。
在示例性实施例中，所述控制信号阻挡单元可以防止当所述基极端和所述发射极端之间的电压差低于所述基准电压时对所述电流控制单元施加所述控制信号。
在示例性实施例中，所述LED驱动装置还可以包括下拉电阻器，当所述控制信号被控制信号阻挡部分截止时，所述下拉电阻器将所述电流控制单元接地。
在示例性实施例中，所述控制信号是脉冲宽度调制(PWM)信号。
通过提供一种发光二极管(LED)驱动装置实现了本发明示例性实施例的前面和/或其它方面，所述LED驱动装置包括：电压检测单元，用于检测LED的电压；电流控制单元；控制信号阻挡单元，将由所述电压检测单元检测的电压与基准电压进行比较，并防止当所述检测的电压高于所述基准电压时对所述电流控制单元施加控制信号。
在示例性实施例中，所述电压检测单元可以包括用于检测所述LED的电压的至少一个电阻器。
在示例性实施例中，所述控制信号阻挡单元可以包括晶体管，其中，所述晶体管可以包括：第一端，与电压检测部分连接；第二端，对所述第二端输入所述控制信号；第三端，与所述电流控制单元连接，用于向所述电流控制部分供给所述控制信号。
在示例性实施例中，所述控制信号阻挡单元可以防止当所述第一端和所述第二端之间的电压差小于所述基准电压时对所述电流控制单元施加所述控制信号。
在示例性实施例中，所述晶体管可以是双极结型晶体管(BJT)，其中，所述第一端包括BJT的基极端，所述第二端包括所述BJT的发射极端，所述第三端包括BJT的集电极端。
在示例性实施例中，所述控制信号阻挡单元可以防止当所述基极端和所述发射极端之间的电压差小于所述基准电压时对所述电流控制单元施加所述控制信号。
在示例性实施例中，所述电流控制单元还可以包括下拉电阻器，当所述控制信号被所述控制信号阻挡单元截止时，所述下拉电阻器将所述电流控制单元接地。
在示例性实施例中，所述控制信号是PWM信号。
附图说明
从下面结合附图对示例性实施例的描述中，本发明的上面和/或其它方面及优点将变得清楚和更容易理解，其中：
图1是示出现有技术的LED驱动装置的电路结构的电路图；
图2是示出根据本发明示例性实施例的LED驱动装置的结构的控制方框图；
图3是示出根据本发明示例性实施例的LED驱动装置的电路结构的示例的电路图。
整个图中，相同的附图标号将被理解为表示相同的元件、特征和结构。
具体实施方式
提供在描述部分中限定的内容(例如，详细结构和元件)来辅助全面理解本发明的实施例，所述内容仅是示例性的。因此，本领域普通技术人员将认识到在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对这里描述的实施例作各种改变和修改。另外，为了清晰和简洁，省略了公知功能和结构的描述。现在，将详细描述本发明的示例性实施例，附图中示出了本发明的示例性实施例。
图2是根据本发明示例性实施例的LED驱动装置的结构的控制方框图。
如图2中所示，根据本发明示例性实施例的LED驱动装置包括电源单元55、电流控制单元10、LED(发光二极管)单元30、电压检测单元40和PWM信号阻挡单元(PWM signal blocking unit)50。在示例性实施例中，LED单元30包括至少一个LED，电流控制单元10包括开关单元19和开关控制单元17。还提到的是，上述示例性实施例包括作为控制信号的PWM信号。然而，使用PWM信号仅是示例性的，并不排除其它控制信号。
下面，将参照图3更详细地描述根据本发明示例性实施例的LED驱动装置的每个块。
参照图3，电流控制单元10控制流过LED单元30的电流IO的大小。另外，LED驱动装置可以包括小容量电容器105，用来减小EMI(电磁干扰)或对LED单元30的电流应力。
开关单元19从开关控制单元17接收导通信号或截止信号，从而向LED单元30供给来自电源单元55的功率或者将从电源单元55向LED单元30供给的功率截止，将在后面描述开关控制单元17。在示例性实施例中，可以采用包括MOSFET的开关电路来实现开关单元10，其中，MOSFET的栅极输入来自开关控制单元17的信号。然而，使用MOSFET仅是示例性的，可以使用其它开关器件，例如双极晶体管。
当开关单元19导通时，通过由电源单元55施加的电压Vin，电流IO流过LED单元30和电感器20。流过LED单元30的电流的能量存储在电感器20中。
当开关单元19截止时，由电感器20、LED单元30和二极管101构成封闭电路，从而由于存储在电感器20中的能量使电流流过LED单元30，而存储在电感器20中的能量通过封闭电路逐渐放电，流过LED单元30的电流相应减小。
开关控制单元17可以根据PWM减弱信号使开关单元19导通，并且可以根据模拟减弱信号使开关单元19截止。
可以采用通过PWM引脚(PWM_D)输入的PWM信号由PWM减弱信号来控制LED单元30的占空比。另外，可以通过用电流检测引脚(currentdetecting pin，CS)检测流过LED单元30的电流并将检测的电流与峰值电流Iref比较，通过模拟减弱信号来控制流过LED单元30的电流的量。
即，开关控制单元17通过电流检测引脚CS连续检测流过LED单元30的电流的大小，并将检测的电流大小与峰值Iref比较。当流过LED单元30的电流达到峰值Iref时，开关控制单元17将开关单元19截止。当通过PWM引脚(PWM_D)输入的PWM信号是逻辑高时，开关控制单元17通过导通开关单元19来控制流过LED单元30的电流的大小。在示例性实施例中，可以基于与LED单元30的电流有关的最大值来设置峰值电流Iref。
电压检测单元40检测LED单元30两端的电压。在示例性实施例中，可以采用包括两个电阻器(R1和R2)的分压电路来实现电压检测单元40。对PWM信号阻挡单元50施加电压VB，其中，电压VB是被电阻器R1和R2分压的LED单元30的阴极电压Vk的分压，这将在后面描述。
响应由电压检测单元40检测的电压，PWM信号阻挡单元50向PWM引脚(PWM_D)供给PWM信号或者截止对PWM引脚(PWM_D)供给PWM信号。可以采用晶体管来实现PWM信号阻挡单元50。在示例性实施例中，PWM信号阻挡单元50可以包括PNP双极结型晶体管、PMOS(P-沟道金属氧化物半导体)晶体管等。
采用PNP型双极晶体管实现的示例性PWM信号阻挡单元50包括基极端B、发射极端E和集电极端C。在示例性实施例中，PNP晶体管的基极端B与电压检测单元40连接，并被施加由电压检测单元40检测的电压VB。PWM信号被施加到发射极端E，集电极端C与电流控制单元10的PWM引脚(PWM_D)连接。再次提到的是，使用PWM信号作为控制信号仅是示例性的，并不排除使用其它合适的控制信号。
示例性的PWM信号阻挡单元50根据发射极端E和基极端B之间的电压差导通或截止。例如，当发射极端E和基极端B之间的电压差高于基准电压时，PWM信号阻挡单元50导通。相反，当发射极端E和基极端B之间的电压差低于基准电压时，PWM信号阻挡单元50截止。这里，基准电压是PNP双极型晶体管的“导通”电压Veb。
在示例性实施例中，如果当PWM信号是逻辑高时对发射极施加的电压VH和对基极施加的电压VB之间的电压差(VH-VB)高于“导通”电压Veb，则PWM信号阻挡单元50导通。接着，如果电压差VH-VB高于“导通”电压，则发射极端E和集电极端C导通。因此，对电流控制单元10的PWM引脚(PWM_D)施加通过发射极端E输入的PWM信号。
在示例性实施例中，如果当PWM信号是逻辑高时发射极电压VH和基极电压VB之间的电压差(VH-VB)低于“导通”电压Veb，则PWM信号阻挡单元50截止。于是，通过发射极端E对电流控制单元10施加的PWM信号截止。
在示例性实施例中，LED驱动电路还可以包括将PWM引脚(PWM_D)接地的下拉电阻器R3 103。当PWM信号截止时，通过下拉电阻器R3 103，PWM引脚(PWM_D)接地，从而停止驱动LED驱动电路。
在示例性实施例中，由于LED单元30中的一些或者全部LED会发生短路或者其它损坏，LED单元30的阴极电压VK增加，所以由电压检测单元40检测的电压VB会增加。更具体地，如果LED单元30中确定数量的LED短路，则PWM信号阻挡单元50的发射极电压VH和基极电压VB之间的电压差(VH-VB)变得小于“导通”电压Veb。因此，即使PWM信号是逻辑高，PWM信号阻挡单元50也将PWM信号截止，从而保护LED单元30。
在示例性实施例中，可以在电压检测单元40的分压电路中适当地设置电阻器R1和R2的电阻，使得当LED单元30中确定数量的LED或更多的LED发生短路或者其它损坏时，PWM信号阻挡单元50可以将PWM信号截止。即，设置R1和R2的电阻的大小(ability)，从而控制构成确定数量的LED的数量。
因此，即使当LED单元30中确定数量或更多的LED短路时，也可以通过将PWM信号截止来防止电路被过电流损坏。
从上面描述中清楚的是，本发明提供了一种当确定数量或更多LED短路时能够通过将PWM信号截止来防止过电流损坏电路的LED驱动装置。
另外，本发明的示例性实施例提供了一种能够防止电路损坏而没有过度增加成本的LED驱动装置。
尽管已经示出和描述了本发明的几个示例性实施例，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1、一种发光二极管驱动装置，具有：发光二极管单元，包括至少一个发光二极管；电流控制单元，响应控制信号来控制流过发光二极管单元的电流的大小，所述发光二极管驱动装置包括：
电压检测单元，检测所述发光二极管单元两端的电压；
控制信号阻挡单元，将由所述电压检测单元检测的电压与基准电压进行比较，防止当所述检测的电压高于所述基准电压时对所述电流控制单元施加所述控制信号。
2、根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其中，所述电压检测单元通过利用至少一个电阻器来检测所述发光二极管单元两端的电压。
3、根据权利要求2或1所述的发光二极管驱动装置，其中，所述控制信号阻挡单元包括晶体管，
其中，所述晶体管包括：第一端，与电压检测部分连接；第二端，对所述第二端输入所述控制信号；第三端，与所述电流控制单元连接，用于向电流控制部分供给所述控制信号。
4、根据权利要求3所述的发光二极管驱动装置，其中，所述晶体管包括双极结型晶体管，其中，所述第一端是双极结型晶体管的基极端，所述第二端是双极结型晶体管的发射极端，所述第三端是双极结型晶体管的集电极端。
5、根据权利要求4所述的发光二极管驱动装置，其中，所述控制信号阻挡单元防止当所述基极端和所述发射极端之间的电压差低于基准电压时对所述电流控制单元施加所述控制信号。
6、根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，还包括下拉电阻器，当所述控制信号被控制信号阻挡部分截止时，所述下拉电阻器将所述电流控制单元接地。
7、根据权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其中，所述控制信号是脉冲宽度调制信号。
8、一种发光二极管驱动装置，包括：
电压检测单元，用于检测发光二极管的电压；
电流控制单元；
控制信号阻挡单元，将由所述电压检测单元检测的电压与基准电压进行比较，并防止当所述检测的电压高于所述基准电压时对所述电流控制单元施加控制信号。
9、根据权利要求8所述的发光二极管驱动装置，其中，所述电压检测单元包括用于检测所述发光二极管的电压的至少一个电阻器。
10、根据权利要求9所述的发光二极管驱动装置，其中，所述控制信号阻挡单元包括晶体管，其中，所述晶体管包括：第一端，与电压检测部分连接；第二端，对所述第二端输入所述控制信号；第三端，与所述电流控制单元连接，用于向电流控制部分供给所述控制信号。
11、根据权利要求10所述的发光二极管驱动装置，其中，所述控制信号阻挡单元防止当所述第一端和所述第二端之间的电压差小于所述基准电压时对所述电流控制单元施加所述控制信号。
12、根据权利要求10所述的发光二极管驱动装置，其中，所述晶体管是双极结型晶体管，其中，所述第一端包括所述双极结型晶体管的基极端，所述第二端包括所述双极结型晶体管的发射极端，所述第三端包括双极结型晶体管的集电极端。
13、根据权利要求12所述的发光二极管驱动装置，其中，所述控制信号阻挡单元防止当所述基极端和所述发射极端之间的电压差小于所述基准电压时对所述电流控制单元施加所述控制信号。
14、根据权利要求8所述的发光二极管驱动装置，其中，所述电流控制单元还包括下拉电阻器，当所述控制信号被所述控制信号阻挡单元截止时，所述下拉电阻器将所述电流控制单元接地。
15、根据权利要求8所述的发光二极管驱动装置，其中，所述控制信号是脉冲宽度调制信号。
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