CN101179882A - 光源驱动电路及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光源驱动电路，用以驱动一发光元件，此电路包括电源电压供应电路、调光电路以及反馈电路。电源电压供应电路的输出端耦接发光元件的一端，用以供应一电源电压给发光元件，并根据其反馈端所接收的反馈信号决定电源电压的大小。调光电路的第一端耦接发光元件的另一端，其第二端耦接共同电位，其根据一脉宽信号的逻辑状态，决定其第一端与其第二端的导通状态。反馈电路耦接于调光电路的第一端与电源电压供应电路的反馈端之间，根据调光电路的导通状态，决定反馈信号。

Description

光源驱动电路及其驱动方法

技术领域

本发明有关于一种驱动电路，且特别有关于一种驱动发光元件的光源驱动电路。

背景技术

光源驱动电路，其应用甚为广泛，例如液晶显示器的背光驱动电路或者是手持式移动装置的发光二极管(LED)驱动电路，并拥有高度发展潜力。其中有许多优势能持续地被改善与提升，包括电能转换效率增高、稳定性提升等等。

现有的用以驱动一(串)发光二极管106的光源驱动电路的架构如图1所示，此电路包括直流转直流的电源电压转换器101、输出电压反馈电路102、输出电容器103、时序控制电路104以及调光电路105。其中调光电路105耦接于发光二极管串106的阴极与共同电位GND之间，并接收时序控制电路104所输出的脉宽信号PWM。另外，输出电压反馈电路102利用两个串联的电阻实施。

电源电压转换器101供应直流电源电压给发光二极管串106，并透过输出电压反馈电路102所反馈的信号稳定输出电压。时序控制电路104根据使用者所设定的亮度，决定其所输出的脉宽信号PWM的宽度。调光电路105则在脉宽信号PWM处于高电位时导通，使脉宽信号PWM处于低电位时截止。透过调整脉宽信号PWM的宽度，控制调光电路105的导通状态，进一步的控制发光二极管串106是否流过电流。如此，当设定亮度较亮时，脉宽信号PWM高电位的时间较长，调光电路105导通时间较长，发光二极管串106的亮度也较亮。反之，当设定亮度较暗时，脉宽信号PWM高电位的时间较短，调光电路105导通时间较短，发光二极管串106的亮度也较暗。

然而，当脉宽信号PWM处于低电位时，调光电路105不导通，此时电源电压转换器101所供应的输出电压的压降全部落在调光电路105上。当发光二极管串106串联很多时，电源电压转换器101所供应的输出电压将会很高，当调光电路105的耐压不够时，将会导致调光电路105被电源电压转换器101所供应的输出电压击穿，导致其105损毁。另外，也可能因此需要使用耐压较高的调光电路105，然而，耐压较高的调光电路105势必需要较大的体积以及较高的价位，除了可能增加整体电路的体积之外，更增加了电路的成本，也因此降低产品在市场上的竞争力。

发明内容

本发明的目的就是在提供一种光源驱动电路，用以适应性的调整输出电压，以防止光源驱动电路内部元件损坏，延长光源驱动电路的使用寿命。

本发明的再一目的是提供一种光源驱动电路，用以减低光源驱动电路内部元件的成本，以达到增加产品竞争力。

本发明提出一种光源驱动电路，用以驱动第一发光元件，此光源驱动电路包括：电源电压供应电路、第一调光电路以及反馈电路。电源电压供应电路的输出端耦接第一发光元件的一端，根据其反馈端所接收的一反馈信号决定供应给输出端的电源电压的大小。第一调光电路的第一端耦接于第一发光元件的另一端，其第二端耦接共同电位，其中第一调光电路根据一脉宽信号的逻辑状态，决定其第一端与其第二端的导通状态。反馈电路耦接于第一调光电路的第一端与电源电压供应电路的反馈端之间，根据第一调光电路的导通状态，决定反馈信号。

依照本发明的较佳实施例所述的光源驱动电路，上述反馈电路还包括耦接于电源电压供应器的输出端，根据电源电压的大小决定反馈信号。在一实施例中的反馈电路包括：阻抗侦测电路以及反馈电压控制电路。阻抗侦测电路的第一端耦接第一调光电路的第一端，其第二端耦接共同电位。其根据阻抗侦测电路的第一端与阻抗侦测电路的第二端之间的阻抗决定阻抗侦测电路的侦测端所输出的电位。反馈电压控制电路的输入端耦接阻抗侦测电路的侦测端，根据该阻抗侦测电路的侦测端所输出的电位，控制其输出端输出反馈信号的电压大小。

依照本发明的较佳实施例所述的光源驱动电路，上述阻抗侦测电路包括第一阻抗元件以及第二阻抗元件。第一阻抗元件的一端为阻抗侦测电路的第一端，其另一端为阻抗侦测电路的侦测端。第二阻抗元件的一端耦接第一阻抗元件的另一端，其另一端耦接共同电位。

依照本发明的较佳实施例所述的光源驱动电路，上述反馈电压控制电路包括运算放大器，其包括第一输入端、第二输入端以及输出端，其输出端耦接电源电压供应器的反馈端，其第一输入端耦接阻抗侦测电路的侦测端，其第二输入端耦接一参考电压。在实施例中，反馈电压控制电路还包括第一二极管与第二二极管，第一二极管的阴极耦接运算放大器的输出端，其阳极耦接电源电压供应器的反馈端。第二二极管的阴极耦接第一二极管的阳极，其阳极耦接电源电压供应器的反馈端。

依照本发明的较佳实施例所述的光源驱动电路，上述反馈电压控制电路还包括：第三阻抗元件与输出电压反馈电路。第三阻抗元件的一端耦接第一二极管的阳极，其另一端耦接电源电压供应器的输出端。输出电压反馈电路耦接于电源电压供应器的输出端与电源电压供应器的反馈端之间，用以根据电源电压供应器的输出电压决定反馈电压的大小。在实施例中，输出电压反馈电路包括第四阻抗元件以及第五阻抗元件。第四阻抗元件的一端耦接电源电压供应器的输出端，其另一端耦接电源电压供应器的反馈端。第五阻抗元件的一端耦接第四阻抗元件的另一端，其另一端耦接共同电位。

依照本发明的较佳实施例所述的光源驱动电路，还包括时序控制电路耦接第一调光电路，用以将使用者所输入的亮度设定，转换为脉宽信号。在光源驱动电路的实施例中，其中第一发光元件为至少一发光二极管，其阳极耦接电源电压供应器的输出端。

本发明因采用反馈电路根据调光电路的导通状态，决定反馈信号，因此以透过改变反馈信号的手段，达成适应性的调整输出电压，进一步的防止光源驱动电路内部的调光电路元件损坏，延长光源驱动电路的使用寿命。另外，由于适应性的调整输出电压，因此便无需使用较高价位且耐压较高的调光电路，更进一步的达到减低光源驱动电路内部元件的成本，产品竞争力也跟着更加提升。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为现有的用以驱动一串发光二极管106的光源驱动电路的电路图。

图2为本发明第一实施例的光源驱动电路的电路图。

图3为本发明第二实施例的光源驱动电路的电路图。

图4为本发明第三实施例的光源驱动电路的电路图。

图5为本发明第四实施例的光源驱动电路的电路图。

图6为本发明第五实施例的光源驱动电路的电路图。

具体实施方式

图2为本发明第一实施例的光源驱动电路的电路图。此光源驱动电路用以驱动发光元件204，请参考图2，此光源驱动电路主要包括电源电压供应电路201、调光电路202以及反馈电路203。上述实施例的电源电压供应电路201并不限定于特定某种电源电压供应电路，举凡降压型(buck)、升压型(boost)、升降压型(buck-boost)电源电压供应电路以及上述电源电压供应电路所衍生的各种拓朴例如顺向(forward)、返驰(flyback)、半桥、全桥等等，亦或是线性电压调节器皆可用以实施本发明的实施例。另外，为了说明上述实施例，在图2中标示一节点电压Vn。

电源电压供应电路201的输出端耦接发光元件的一端，用以供应一电源电压Vpp给发光元件204，并根据其反馈端所接收的反馈信号FB决定其所供应的电源电压的大小。调光电路202耦接在发光元件204的另一端与共同电位GND之间，其根据一脉宽信号PWM的逻辑状态，决定发光元件204与共同电位GND之间的导通状态。当亮度设定较亮时，脉宽信号PWM在逻辑高电位的时间较长，调光电路202导通的时间也较长，因此发光元件204也因而较亮。

反馈电路203耦接于调光电路202与电源电压供应电路201的反馈端之间，根据调光电路202的导通状态，决定反馈信号。例如调光电路202截止时，由于电源电压供应电路201此时处于几乎无负载状态，因此电源电压Vpp会持续上升，因而造成调光电路202所承载的电压Vn跟着上升。此时反馈电路203侦测到调光电路202截止时，便控制电源电压供应电路201的反馈端所接收的反馈信号FB，进一步控制电源电压Vpp下降，使此调光电路202所承载的电压Vn在电路所能承载的安全范围内，因此光源驱动电路的使用寿命也因而得以延长。

值得一提的是，虽然上述实施例中已经对本发明实施例的光源驱动电路描绘出了一个可能的型态，但熟知此技术者应知，各厂商对于反馈电路以及调光电路的设计方式都不一样，因此发明的应用当不限制于此种可能的型态。换言之，只要是反馈电路203耦接在调光电路202与电源电压供应电路201之间，并且依照调光电路202的导通状态控制反馈信号FB，就已经是符合了本发明的精神所在。

图3为本发明第二实施例的光源驱动电路的电路图。请参考图3，其中，发光元件204(图2所示)在此包含一串阳极耦接阴极的发光二极管L301，其中第一个发光二极管的阳极耦接电源电压供应电路201的输出端，反馈电路203(图2所示)包含电阻R301～R305、二极管D301～D302以及运算放大器A301。另外，在本实施例增加了一个时序控制电路T301，用以根据使用者所设定的亮度设定，输出决定其所输出的一脉宽信号PWM。

以下将利用时序控制电路T301所输出的脉宽信号PWM的逻辑电位，分为两部分说明本实施例。

首先，当时序控制电路T301的输出为逻辑高电位时，此时调光电路202为导通状态，因此落在调光电路202与共同电位GND之间的压降较低。电阻R301与R302分压侦测调光电路202的阻抗，例如当调光电路202不导通时，也就是调光电路202处于高阻抗状态，此时电阻R301与R302所耦接的端点得到的分压将会是较高的电位，当调光电路202导通时，也就是调光电路202处于低阻抗状态，此时电阻R301与R302所耦接的端点得到的分压将会是较低的电位。

运算放大器A301的负输入端耦接电阻R301与R302，运算放大器A301的正输入端耦接一参考电压VREF。以此实施例来说，此运算放大器A301通常会设计使其增益够大，且参考电压VREF是一个固定的电压。当调光电路202导通时，运算放大器A301的负输入端所接收的电压将会比参考电压VREF低，由于运算放大器A301的增益够大，使得运算放大器A301输出端所输出的电位为正饱和电位(高电位)。由于运算放大器A301输出端所输出的电位为正饱和电位(高电位)，因此二极管D301与D302不导通。反馈信号FB的大小也就由电阻R303与R304所形成的输出电压反馈电路所决定。电源电压供应电路201所输出的电源电压Vpp透过反馈信号FB达到稳定。

当时序控制电路T301的输出为逻辑低电位时，此时调光电路202为不导通状态，因此落在调光电路202与共同电位GND之间的压降较高，此时电阻R301与R302所耦接的端点得到的分压将会是较高的电位。运算放大器A301的负输入端所接收的电压将会比参考电压VREF高，由于运算放大器A301的增益够大，使得运算放大器A301输出端所输出的电位为负饱和电位(低电位)。由于运算放大器A301输出端所输出的电位为负饱和电位(低电位)，因此二极管D301与D302导通。反馈信号FB将会透过二极管D301与D302被拉低，电源电压供应电路201接收到被拉低的反馈信号FB后，也跟着将其输出的电源电压Vpp拉低。

由上述的实施例，可以发现，当调光电路202不导通时，由上面实施例所实施的反馈电路控制反馈信号FB，便可以达到降低输出电压的效果，如此便可防止调光电路202损坏，延长电路的使用寿命。另外，由于在调光电路202不导通时，调低电源电压Vpp，因此便可以较低价位且耐压较低的调光电路202取代原本需要较高耐压的调光电路202，进一步的达到减低光源驱动电路内部元件的成本，增加产品的竞争力。

图4为本发明第三实施例的光源驱动电路的电路图。请同时参考图4与图3，此图4的电路与图3的电路差异在于图4比图3多了一组发光二极管L401以及其对应的调光电路402，然而此电路仅需在原来发光二极管L301与调光电路202加上反馈电路，便可以达成当调光电路202不导通时降低输出电压的效果，其与图3的电路原理相同，故在此不予赘述。另外，本实施例虽然使用两组发光二极管L401与L301以及两组调光电路202与402，然而，若使用多组发光二极管以及多组调光电路也可以实施。

图5为本发明第四实施例的光源驱动电路的电路图。请同时参考图5与图3，此图5的电路与图3的电路的差异在于图5比图3多了3组发光二极管即L501、L502与L503，另外调光电路也多了3个电流通道，其运作同样是透过脉宽信号PWM决定4组发光二极管L301、L501、L502与L503的导通状态。同样的道理，图5的电路也只需要在发光二极管L301与调光电路202之间加上反馈电路控制反馈信号FB，便可以达成当调光电路202不导通时降低输出电压的效果，其与图3的电路的原理相同，故在此不予赘述。另外，本实施例虽然使用4组发光二极管L301、L501～L503以及有4个电流通道的调光电路202，然本领域具有通常知识者应当可推知，只要使用两组以上发光二极管以及两通道以上的调光电路202便可以实施。

图6为本发明第五实施例的光源驱动电路的电路图。请同时参考图6与图3，此图6的电路与图3的电路的差异在于图6比图3多了一组发光二极管L601以及多了一组调光电路602并且更进一步的加上电阻R601、R602以及二极管D601与D602。其运作同样是透过脉宽信号PWM决定此2组发光二极管L301、L601的导通状态。此实施例与图4、图5的差别在于图4与图5皆采用侦测其中一个发光元件或者是一个调光电路的导通状态，以控制反馈信号FB，然而此实施例则是透过第一阻抗侦测电路包含电阻R301、R302、二极管D602以及第二阻抗侦测电路包含电阻R601、R602、二极管D601同时侦测两个发光元件L301与L501以及两个调光电路202、602的导通状态以控制反馈信号FB。本领域具有通常知识者参考图3～图5的实施例应当可推知图6电路的运作，故在此不予赘述。

综上所述，本发明因采用反馈电路根据调光电路的导通状态，决定反馈信号，因此以透过改变反馈信号的手段，达成适应性的调整输出电压，进一步的防止光源驱动电路内部的调光电路元件损坏，延长光源驱动电路的使用寿命。另外，由于适应性的调整输出电压，因此便无需使用较高价位且耐压较高的调光电路，进一步的达到减低光源驱动电路内部元件的成本，产品竞争力也跟着更加提升。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。

Claims (25)

1.一种光源驱动电路，用以驱动一第一发光元件，包括：

一电源电压供应电路，具有输出端与反馈端，其输出端耦接该第一发光元件的一端，用以供应一电源电压给该第一发光元件，并根据其反馈端所接收的一反馈信号决定该电源电压的大小；

一第一调光电路，其第一端耦接于该第一发光元件的另一端，其第二端耦接一共同电位，其中该第一调光电路根据一脉宽信号的逻辑状态，决定其第一端与其第二端的导通状态；以及

一反馈电路，耦接于该第一调光电路的第一端与该电源电压供应电路的反馈端之间，根据该第一调光电路的导通状态，决定该反馈信号。

2.如权利要求1所述的光源驱动电路，其特征在于，该反馈电路还包括耦接于该电源电压供应器的输出端，根据该电源电压的大小决定反馈信号。

3.如权利要求1所述的光源驱动电路，其特征在于，该反馈电路包括：

一阻抗侦测电路，包括第一端、第二端与侦测端，其第一端耦接该第一调光电路的第一端，其第二端耦接该共同电位，用以根据该阻抗侦测电路的第一端与该阻抗侦测电路的第二端之间的阻抗决定该阻抗侦测电路的侦测端所输出的电位；以及

一反馈电压控制电路，其输入端耦接该阻抗侦测电路的侦测端，其输出端输出该反馈信号，用以根据该阻抗侦测电路的侦测端所输出的电位，控制该反馈信号的电压大小。

4.如权利要求3所述的光源驱动电路，其特征在于，该阻抗侦测电路包括：

一第一阻抗元件，其一端为该阻抗侦测电路的第一端，其另一端为该阻抗侦测电路的侦测端；以及

一第二阻抗元件，其一端耦接该第一阻抗元件的另一端，其另一端耦接该共同电位。

5.如权利要求3所述的光源驱动电路，其特征在于，该反馈电压控制电路包括：

一运算放大器，其包括第一输入端、第二输入端以及输出端，其输出端耦接该电源电压供应器的反馈端，其第一输入端耦接该阻抗侦测电路的侦测端，其第二输入端耦接一参考电压。

6.如权利要求5所述的光源驱动电路，其特征在于，该反馈电压控制电路还包括：

一第一二极管，其阴极耦接该运算放大器的输出端，其阳极耦接该电源电压供应器的反馈端。

7.如权利要求6所述的光源驱动电路，其特征在于，该反馈电压控制电路还包括：

一第二二极管，其阴极耦接该第一二极管的阳极，其阳极耦接该电源电压供应器的反馈端。

8.如权利要求7所述的光源驱动电路，其特征在于，该反馈电压控制电路还包括：

一第三阻抗元件，其一端耦接该第一二极管的阳极，其另一端耦接该电源电压供应器的输出端。

9.如权利要求3所述的光源驱动电路，其特征在于，该反馈电路还包括：

一输出电压反馈电路，耦接于该电源电压供应器的输出端与该电源电压供应器的反馈端之间，用以根据电源电压供应器的输出电压决定该反馈电压的大小。

10.如权利要求9所述的光源驱动电路，其特征在于，该输出电压反馈电路包括：

一第四阻抗元件，其一端耦接该电源电压供应器的输出端，其另一端耦接该电源电压供应器的反馈端；以及

一第五阻抗元件，其一端耦接该第四阻抗元件的另一端，其另一端耦接该共同电位。

11.如权利要求1所述的光源驱动电路，其特征在于，还包括：

一时序控制电路，耦接该第一调光电路，用以将使用者所输入的亮度设定，转换为该脉宽信号。

12.如权利要求1所述的光源驱动电路，其特征在于，该第一发光元件为一发光二极管，其阳极耦接该电源电压供应器的输出端。

13.如权利要求1所述的光源驱动电路，其特征在于，该第一发光元件为多个发光二极管，该些发光二极管以阳极耦接阴极的方式串接，其中第一个发光二极管的阳极耦接该电源电压供应器的输出端。

14.如权利要求1所述的光源驱动电路，其特征在于，此光源驱动电路还用以驱动一第二发光元件，且该第一调光电路还包括第三端耦接该第二发光元件，根据该脉宽信号的逻辑状态，决定其第三端与其第二端的导通状态。

15.如权利要求1所述的光源驱动电路，其特征在于，此光源驱动电路还用以驱动一第二发光元件，且此光源驱动电路还包括：

一第二调光电路，其第一端耦接于该第二发光元件的另一端，其第二端耦接该共同电位，其中该第二调光电路根据该脉宽信号的逻辑状态，决定其第一端与其第二端的导通状态。

16.如权利要求15所述的光源驱动电路，其特征在于，该反馈电路包括：

一第一阻抗侦测电路，包括第一端、第二端与侦测端，其第一端耦接该第一调光电路的第一端，其第二端耦接该共同电位，用以根据该阻抗侦测电路的第一端与该阻抗侦测电路的第二端之间的阻抗决定该阻抗侦测电路的侦测端所输出的电位；

一第二阻抗侦测电路，包括第一端、第二端与侦测端，其第一端耦接该第二调光电路的第一端，其第二端耦接该共同电位，用以根据该阻抗侦测电路的第一端与该阻抗侦测电路的第二端之间的阻抗决定该阻抗侦测电路的侦测端所输出的电位；以及

一反馈电压控制电路，其输入端耦接该第一阻抗侦测电路的侦测端以及该第二阻抗侦测电路的侦测端，其输出端，用以根据该第一阻抗侦测电路的侦测端以及该第二阻抗侦测电路的侦测端所输出的电位，控制该反馈信号的电压大小。

17.如权利要求16所述的光源驱动电路，其特征在于，该第一阻抗侦测电路以及该第二阻抗侦测电路分别包括：

一第一阻抗元件，其一端为该第一阻抗侦测电路的第一端；

一第二阻抗元件，其一端耦接该第一阻抗元件的另一端，其另一端耦接该共同电位；

一第一二极管，其阳极耦接该第一阻抗元件的另一端，其阴极耦接该第一阻抗侦测电路的侦测端；

一第三阻抗元件，其一端为该第二阻抗侦测电路的第一端；

一第四阻抗元件，其一端耦接该第三阻抗元件的另一端，其另一端耦接该共同电位；以及

一第二二极管，其阳极耦接该第三阻抗元件的另一端，其阴极耦接该第二阻抗侦测电路的侦测端。

18.如权利要求16所述的光源驱动电路，其特征在于，该反馈电压控制电路包括：

一运算放大器，其包括第一输入端、第二输入端以及输出端，其输出端耦接该电源电压供应器的反馈端，其第一输入端耦接该第一阻抗侦测电路的侦测端以及该第二阻抗侦测电路的侦测端，其第二端耦接一参考电压。

19.如权利要求18所述的光源驱动电路，其特征在于，该反馈电压控制电路还包括：

一第三二极管，其阴极耦接该运算放大器的输出端，其阳极耦接该电源电压供应器的反馈端。

20.如权利要求18所述的光源驱动电路，其特征在于，该反馈电压控制电路还包括：

一第四二极管，其阴极耦接该第三二极管的阳极，其阳极耦接该电源电压供应器的反馈端。

21.如权利要求20所述的光源驱动电路，其特征在于，该反馈电压控制电路还包括：

一第三阻抗元件，其一端耦接该第三二极管的阳极，其另一端耦接该电源电压供应器的输出端。

22.如权利要求16所述的光源驱动电路，其特征在于，该反馈电路还包括：

一输出电压反馈电路，耦接于该电源电压供应器的输出端与该电源电压供应器的反馈端之间，用以根据电源电压供应器的输出电压决定该反馈电压的大小。

23.如权利要求22所述的光源驱动电路，其特征在于，该输出电压反馈电路包括：

一第四阻抗元件，其一端耦接该电源电压供应器的输出端，其另一端耦接该电源电压供应器的反馈端；以及

一第五阻抗元件，其一端耦接该第四阻抗元件的另一端，其另一端耦接该共同电位。

24.如权利要求15所述的光源驱动电路，其特征在于，该第二发光元件为一发光二极管，其阳极耦接该电源电压供应器的输出端。

25.如权利要求15所述的光源驱动电路，其特征在于，该第二发光元件为多个发光二极管，该些发光二极管以阳极耦接阴极的方式串接，其中第一个发光二极管的阳极耦接该电源电压供应器的输出端。

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