CN101193475A

CN101193475A - 驱动装置及其方法

Info

Publication number: CN101193475A
Application number: CNA2006101492634A
Authority: CN
Inventors: 王家伟; 高进发; 黄世中
Original assignee: SHUOJIE TECH Co Ltd
Current assignee: SHUOJIE TECH Co Ltd; Beyond Innovation Technology Co Ltd
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2008-06-04

Abstract

一种驱动装置及其方法。此驱动装置包括一控制单元、一驱动单元、一电流调节单元及一检测单元。其中，控制单元输出一控制讯号，驱动单元依据控制讯号而产生一驱动讯号，以驱动多个负载，电流调节单元耦接多个负载，并调节流经多个负载的电流，检测单元耦接电流调节单元，并检测电流调节单元的状态以产生一检测讯号，其中，控制单元依据检测讯号调整控制讯号。

Description

驱动装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种驱动装置及其方法，特别是涉及一种发光二极管的驱动装置及其方法。

背景技术

现今许多电子产品，例如液晶显示器，都需要背光模块用以提供光源。通常背光模块主要具有一驱动装置及多个发光单元(例如，发光二极管装置)，其中驱动装置驱动所述发光单元使其发光，用以提供光源。

请参阅图1所示，图1为现有的驱动装置用以驱动多个负载的示意图。其中，负载为发光二极管装置10。驱动装置1包括一控制单元11、一驱动单元13及一回授单元15。其中，控制单元11输出一控制讯号S_c至驱动单元13，使驱动单元13依据此控制讯号S_c，而产生一驱动讯号S_d，以驱动多个发光二极管装置10。另外，驱动装置1藉由回授单元15依据驱动讯号S_d而产生一回授讯号S_f，而控制单元11可依据回授讯号S_f以调整输出的控制讯号S_c，即可使驱动单元13输出稳定的驱动讯号S_d，使得发光二极管装置10工作于稳定电压之下。

但是，通常发光二极管装置10中的每一发光二极管的特性不完全相同，例如，每一个发光二极管的导通电压不同，将使得流经每一个发光二极管装置10的电流不相同，此举将会造成发光二极管装置10亮度不均的问题。

因此，如何提供一种发光二极管的驱动装置，可以降低发光二极管的电流不平衡性，实为现今重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种发光二极管的驱动装置及其方法，可降低发光二极管的电流不平衡性。

本发明的另一目的为提供一种发光二极管的驱动装置及其方法，可减少驱动装置的功率消耗。

为实现上述目的，根据本发明的一种驱动装置，用以驱动多个负载，驱动装置包括一控制单元、一驱动单元、一电流调节单元及一检测单元。其中，控制单元输出一控制讯号，驱动单元依据控制讯号而产生一驱动讯号，以驱动所述负载，电流调节单元耦接所述负载，并调节流经所述负载的电流，及检测单元耦接电流调节单元，并检测电流调节单元的状态以产生一检测讯号，其中，该控制单元依据该检测讯号调整该控制讯号。

另外，为实现上述目的，根据本发明的一种驱动方法，包括下列步骤：首先，提供一控制讯号；接着，依据该控制讯号产生一驱动讯号，以驱动所述负载；再者，提供一电流调节单元，以调节流经所述负载的电流；接着，检测该电流调节单元的状态以产生一检测讯号；以及最后依据该检测讯号，调整该控制讯号。

如上所述，依据本发明的驱动装置及其方法，藉由电流调节单元调整流经负载的电流，并且藉由检测单元检测电流调节单元的状态，以调整控制讯号及驱动讯号，可使电流调节单元的跨压下降，即可达到减少电流调节单元所产生的功率消耗。

附图说明

图1为现有的驱动装置用以驱动多个负载的示意图。

图2为本发明较佳实施例的驱动装置用以驱动多个负载的示意图。

图3为本发明较佳实施例的驱动装置用以驱动多个负载的电路示意图。

图4为电流调节单元的另一态样的示意图。

图5为本发明另一较佳实施例的驱动装置用以驱动负数个负载的电路示意图。

图6为本发明再一较佳实施例的驱动装置用以驱动多个负载的电路示意图。

附图符号说明

1：驱动装置

10：发光二极管装置

11、31、61：控制单元

13、33、63：驱动单元

15、35、65：回授单元

3、3’、6：驱动装置

30、60：负载

311：第一比较器

312：补偿器

313：第二比较器

314：讯号产生器

331：电感

332：开关

333：萧特基二极管

334：电容

37、37’、67：电流调节单元

39、69：检测单元

R、R’、R₁～R₆、371’：电阻

Q₁～Q₅：晶体管

D₁～D₁₀：二极管

S_c：控制讯号

S_d：驱动讯号

S_f：回授讯号

S_t：检测讯号

S_r：参考讯号

S₁：比较讯号

V_in：输入电压

V_REF：参考电压

V_P1：第一参考值

V_P2：第二参考值

I1：第一输入端

I2：第二输入端

I3：第三输入端

I4：第四输入端

O1：第一输出端

O2：第二输出端

具体实施方式

以下将参照附图说明依本发明较佳实施例的驱动装置及其方法，其中相同的组件将以相同的标号加以说明。

请参阅图2以及图3，图2以及图3为本发明较佳实施例的驱动装置用以驱动多个负载的示意图以及电路示意图。其中，负载30可为一发光二极管装置，并且发光二极管装置具有多个发光二极管，所述发光二极管串联连接。

如图2所示，本实施例的驱动装置3包括一控制单元31、一驱动单元33、一电流调节单元37以及一检测单元39。其中，控制单元31可为一脉宽调制(Pulse width modulation，PWM)控制器，用以输出一控制讯号S_c。在本实施例中，控制讯号S_c为一脉宽调制讯号，驱动单元33为一直流/直流转换器(DC/DC converter)，其依据控制讯号S_c，产生一驱动讯号S_d，以驱动多个负载30。

另外，电流调节单元37耦接所述负载30，并用以调节流经所述负载30的电流，于本实施例中，电流调节单元37使流经所述负载30的电流大约相等，令所述负载30具有相同的亮度。此外，本实施例的检测单元39耦接至电流调节单元37，用以检测电流调节单元37的状态而产生一检测讯号S_t。接着，控制单元31依据此检测讯号S_t以调整控制讯号S_c的工作周期(Dutycycle)，并且驱动单元33依据调整后的控制讯号S_c来调整驱动讯号S_d。

另外，本实施例的驱动装置3还包括一回授单元35。其中，回授单元35依据驱动讯号S_d以产生一回授讯号S_f，并且控制单元31亦可依据回授讯号S_f，来调整控制讯号S_c的工作周期。尤其是当所述负载30全部故障，使得检测单元39检测不到任何的讯号时，则回授单元35产生的回授讯号S_f，会成为控制单元31控制驱动单元33的主要控制依据。然而，在其它实施例中，回授单元35可被省略。

如图3所示，本实施例的控制单元31具有一第一比较器311、一补偿器312、一第二比较器313以及一讯号产生器314。其中，讯号产生器314产生一参考讯号S_r。在本实施例中，参考讯号S_r可为一三角波或是一锯齿波，并且补偿器312具有至少一电容。

第一比较器311具有一第一输入端I₁、一第二输入端I₂及一第一输出端O₁。其中，第一输入端I₁接收一参考电压V_REF。第二输入端I₂通过补偿器312耦接第一输出端O₁，并接收检测讯号St。

另外，第二比较器313具有一第三输入端I₃、一第四输入端I₄及一第二输出端O₂。其中，第三输入端I₃耦接第一输出端O₁，第四输入端I₄接收参考讯号S_r，而第二输出端O₂输出控制讯号S_c。在本实施例中，第一输入端I₁及第三输入端I₃分别为一正相输入端，第二输入端I₂及第四输入端I₄分别为一反相输入端。

再者，驱动单元33主要具有一电感331、一开关332、一萧特基二极管(Schottky diode)333以及一电容334。其中，电感331的第一端耦接至一输入电压V_in，开关332系依据控制讯号S_c而决定是否将电感331的第二端通过开关332接地。萧特基二极管333的阳极端耦接电感331的第二端，并且其阴极端通过电容334接地，以输出电能给电容334与负载30，使跨接于电感331与接地之间的电容334产生驱动讯号S_d。在本实施例中，驱动单元33依据控制讯号S_c的工作周期，而决定驱动讯号S_d的大小。

此外，本实施例的电流调节单元37可为一电流镜电路，其具有多个晶体管Q₁～Q₅。其中，晶体管Q₁～Q₅的基极相耦接，晶体管Q₁～Q₅的发射极共同接地，晶体管Q₁～Q₄的集电极(接收端)分别耦接所述负载30之一。此外，晶体管Q₅的集电极与基极相耦接，且经由一电阻R耦接至电压V₁，用以设定电流镜电路的参考电流，以藉由电流镜电路的特性，使得流经所述负载30的电流大约相等。

另外，请参阅图4，图4为电流调节单元的另一态样的示意图。本实施例的电流调节单元37’具有多个电阻371’，每一电阻371’的第一端耦接所述负载30之一，藉由电阻371’调节流经所述负载的电流，以达到使流经所述负载的电流大约相等的功效。当然，虽然上述的电流调节单元37仅举图3及图4的电路说明，但不限定于此。在其它实施例中，电流调节单元37亦可为一低压降稳压(Low Dropout Linear，LDO)芯片或其它本领域的技术人员所熟知的电流调节技术。

再请参阅图3所示，检测单元39具有多个检测端与一讯号处理器，其中，可以多个二极管实现。于本实施例中，检测单元39具有多个二极管D₁～D₅以及电阻R₁、R₂。其中，电阻R₁的第一端耦接至一电压源V_d。二极管D₁～D₄的阳极端分别耦接电阻R₁的第二端，二极管D₁～D₄的阴极端(检测端)分别耦接相对应的晶体管Q₁～Q₄的集电极。二极管D₅的阳极端耦接电阻R₁的第二端，二极管D₅的阴极端耦接电阻R₂的第一端，而电阻R₂的第二端耦接第一比较器311的第二输入端I₂。须注意的是，在其它实施例中，电阻R₂及二极管D₅可被省略，意即将电阻R₁的第二端直接连接至第一比较器311的第二输入端I₂，亦可达到相同的功效。

在本实施例中，二极管D₁～D₄检测晶体管Q₁～Q₄上的跨压(意即集电极与发射极之间的跨压)，并且依据最小的跨压而产生检测讯号S_t送至第一比较器311的第二输入端I₂，则控制单元31依据检测讯号S_t，使控制讯号S_c的工作周期变小，进而降低驱动讯号S_d的电压值，可以降低电流调节单元37所承受的电压。另外，虽然在图3中显示了利用多个二极管D₁～D₄来检测每一个晶体管Q₁～Q₄的跨压。若是考虑到所述负载30个别特性差异不大时，则在其它实施例中，可仅选用二极管D₁～D₄其中之一，来检测晶体管Q₁～Q₄其中之一，亦可达到相同的功效。

此外，回授单元35具有二个电阻R₃和R₄。电阻R₃的第一端连接驱动单元33以检测驱动讯号S_d，而电阻R₃的第二端连接电阻R₄的第一端，电阻R₄的第二端接地。其中，电阻R₄的第一端产生回授讯号S_f，并且通过一二极管D₁₁送至第一比较器311的第二输入端I₂，则控制单元31亦可依据回授讯号S_f调整输出的控制讯号S_c的工作周期。须注意的是，通常回授讯号S_f可以采用电流讯号或电压讯号。在本实施例中，回授讯号S_f为电压讯号，然而本发明并不加以限定。

本实施例的驱动装置3的驱动方法如下，首先控制单元31提供控制讯号S_c，驱动单元33依据控制讯号S_c而产生驱动讯号S_d，用以驱动所述负载30。并且驱动装置3藉由电流调节单元37使流经所述负载30的电流大约相等。接着，检测单元39检测电流调节单元37所承受的电压，以产生检测讯号S_t。再者，第一比较器311则依据检测讯号S_t、回授讯号S_f与参考电压V_REF，产生一比较讯号S₁。而第二比较器313依据比较讯号S₁与参考讯号S_r调整控制讯号S_c的工作周期，进而调整驱动讯号S_d的大小。

因此，当检测单元39检测到电流调节单元37的跨压过大时，即送出检测讯号S_t至控制单元31，以调整控制讯号S_c的工作周期，即可使驱动讯号S_d下降，以达到使电流调节单元37的跨压下降的功效。

此外，为了使本发明更易于了解，还举下列实施例说明。在本实施例中，先假设驱动讯号S_d为26伏特，而发光二极管装置所需的驱动电压为20伏特，意即电流调节单元37所承受的压降为6伏特，将使电流调节单元37所产生的功率消耗过大。然而，本实施例的检测单元39可依据电流调节单元37所承受的压降，送出检测讯号S_t(用以指示电流调节单元所承受的电压约6伏特)至控制单元31。当控制单元31接收检测讯号S_t后，则减少控制讯号S_c的工作周期，以降低驱动讯号S_d(例如，降低至21伏特)，进而降低电流调节单元37所承受的压降，因此减少其所产生的功率消耗。

通常，在本实施例中，控制单元31、电流调节单元37、检测单元39可设置于同一集成电路内。当然，本领域的技术人员，可轻易推测在其它实施例中，其它组件亦可设置于此集成电路内。

此外，请参考图5，图5为本发明另一较佳实施例的驱动装置用以驱动多个负载的电路示意图。

本实施例的驱动装置3’与图2中的驱动装置3不同之处在于，驱动装置3’还包括一第一保护单元321、一第二保护单元322以及一与门323。在本实施例中，第一保护单元321与第二保护单元323分别为一比较器。其中，第一保护单元321的正输入端耦接电阻R₁的第二端，用以接收检测讯号S_t，第一保护单元321的负输入端接收一第一参考值V_P1，并依据检测讯号S_t与第一参考值V_P1，产生一第一保护讯号。而第二保护单元322的正输入端接收一第二参考值V_P2，第二保护单元322的负输入端耦接电阻R₄的第一端，用以接收回授讯号S_f，并依据回授讯号S_f与第二参考值V_P2，产生一第二保护讯号。

另外，与门323耦接控制单元31、第一保护单元321、第二保护单元322与驱动单元33，并且依据第一保护讯号以及第二保护讯号，选择性送出控制讯号S_C。本实施例的驱动装置操作方式如下，当所述负载30之一损坏时，将使得检测讯号S_t小于第一参考值V_P1，此时第一保护单元321即产生第一保护讯号，当与门323接收第一保护讯号时，则停止送出控制讯号S_C，使驱动单元33停止输出驱动讯号S_d，以达到保护的功效。

同理，当驱动讯号S_d过高时，将使回授讯号S_f大于第二参考值V_P2，则第二保护单元322产生第二保护讯号，而与门323接收第二保护讯号时，即停止送出控制讯号S_C，使驱动单元33停止输出驱动讯号S_d，以达到保护的功效。须注意的是，本实施例的第一参考值V_P1与第二参考值V_P2的电压大小，可依据使用者实际操作的状况而选用适合的电压值，在此不加以限定。

请参考图6，图6为本发明再一较佳实施例的驱动装置用以驱动多个负载的电路示意图。本实施例的驱动装置6包括一控制单元61、一驱动单元63、一回授单元65、一电流调节单元67以及一检测单元69。其中，控制单元61、驱动单元63以及回授单元65可以如同上述的控制单元31、驱动单元33以及回授单元35，具有相同构成组件及功效，在此不加以赘述。

其中，电流调节单元67耦接于驱动单元63与该负载60之间，用以使流经所述负载60的电流相等。于本实施例中，电流调节单元67为一电流镜电路，具有多个晶体管Q₁～Q₅。其中，晶体管Q₁～Q₅的基极相耦接，晶体管Q₁～Q₅的发射极共同耦接驱动单元，晶体管Q₁～Q₄的集电极分别耦接所述负载60之一。此外，晶体管Q₅的集电极与基极相耦接，且经由一电阻R’接地，使得流经所述负载60的电流大约相等。

另外，本实施例的检测单元69具有多个减法器691、多个二极管D₆～D₁₀以及电阻R₅～R₆。其中，每一减法器691具有二输入端及一输出端，二输入端分别耦接电流调节单元67，以撷取电流调节单元67所承受的电压。在本实施例中，二输入端分别耦接晶体管Q₁～Q₄的集电极与发射极。

另外，电阻R₅的第一端耦接至电压源V_d。二极管D₆～D₉的阳极端分别耦接电阻R₅的第二端，二极管D₆～D₉的阴极端分别耦接相对应的减法器691的输出端。二极管D₁₀的阴极端耦接电阻R₆的第一端，电阻R₆的第二端耦接控制单元61，以送出检测讯号S_t，而控制单元61依据检测讯号S_t调整控制讯号S_c的工作周期，其操作方式如上述，在此不加以赘述。

另外，虽然在图6中显示了利用多个减法器691来检测每一个晶体管Q₁～Q₄的跨压。但是若考虑到所述负载60的个别差异不大时，则在其它实施例中，可只采用一个减法器691，来检测晶体管Q₁～Q₄其中之一，亦可达到相同的功效。

另外，本发明还披露了一种芯片的较佳实施例，本实施例的芯片包括一电流调节单元与一检测单元，本发明的芯片可与一控制单元与一驱动单元配合使用。其中，电流调节单元、检测单元、控制单元与驱动单元如同上述的电流调节单元37、检测单元39、控制单元31与驱动单元33具有相同组件、连接关系与功效，在此不加以赘述。

综上所述，依据本发明的驱动装置及方法，藉由电流调节单元调整流经负载的电流，并且藉由检测单元检测电流调节单元的状态，以调整控制讯号及驱动讯号，以使电流调节单元的跨压下降，即可达到减少电流调节单元所产生的功率消耗的功效。

以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本发明的权利要求中。

Claims

1.一种驱动装置，用以驱动多个负载，包括：

一控制单元，输出一控制讯号；

一驱动单元，依据该控制讯号产生一驱动讯号，以驱动所述负载；

一电流调节单元，耦接所述负载，并调节流经所述负载的电流；以及

一检测单元，耦接该电流调节单元，并检测该电流调节单元的状态以产生一检测讯号，其中，该控制单元依据该检测讯号调整该控制讯号。

2.如权利要求1所述的驱动装置，其中该电流调节单元调节流经所述负载的电流，使流经所述负载的电流大约相等。

3.如权利要求1所述的驱动装置，其中该电流调节单元为一低压降稳压芯片或一电流镜电路。

4.如权利要求1所述的驱动装置，其中该电流调节单元具有多个电阻，每一电阻的一第一端耦接所述负载其中之一，每一电阻的一第二端接地。

5.如权利要求1所述的驱动装置，其中该检测讯号用以指示该电流调节单元所承受的电压。

6.如权利要求1所述的驱动装置，其中该检测单元具有：

一减法器，耦接该电流调节单元；

一电阻，其一第一端耦接一电压源；以及

一二极管，该二极管的阳极端耦接该电阻的一第二端，该二极管的阴极端耦接该减法器，其中该电阻的该第二端耦接该控制单元。

7.如权利要求1所述的驱动装置，还包括一第一保护单元，耦接该检测单元，并依据该检测讯号，产生一第一保护讯号，其中该控制单元依据该第一保护讯号选择性输出该控制讯号。

8.如权利要求7所述的驱动装置，其中该控制单元具有一与门，耦接该第一保护单元与该驱动单元，该与门依据该第一保护讯号选择性输出该控制讯号。

9.如权利要求8所述的驱动装置，还包括一回授单元及一第二保护单元，该回授单元检测该驱动讯号以产生一回授讯号，该第二保护单元依据该回授讯号，产生一第二保护讯号，其中该控制单元依据该第二保护讯号选择性输出该控制讯号。

10.如权利要求9所述的驱动装置，其中该第一保护单元与该第二保护单元分别为一比较器，该第一保护单元的正输入端接收该检测讯号，该第一保护单元的负输入端接收一第一参考值，该第二保护单元的正输入端接收一第二参考值，该第二保护单元的负输入端接收该回授讯号。

11.如权利要求1所述的驱动装置，其中该电流调节单元具有多个接收端，所述接收端分别耦接对应的负载，该检测单元具有多个检测端与一讯号处理器，所述检测端耦接对应的所述接收端，该讯号处理器根据所述接收端所接收的讯号产生该检测讯号。

12.如权利要求11所述的驱动装置，其中该讯号处理器具有多个二极管，所述二极管的阴极端耦接对应的所述接收端，所述二极管的阳极端相耦接。