CN101252800A - 发光二极管驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种发光二极管驱动电路，用于多个发光二极管。发光二极管驱动电路包含一个电感装置耦接一个输入电压；一个功率晶体管串联于电感装置，以控制电感装置的切换电流，当功率晶体管导通时，电感装置会储存能量，当功率晶体管截止时，电感装置所储存的能量将经由一个返驰式二极管被传递至该些发光二极管；一个控制电路用以侦测电感装置的切换电流，以产生一个切换讯号至功率晶体管，进而提供一个固定电流至该些发光二极管。

Description

发光二极管驱动电路

技术领域：

本发明是有关于一种发光二极管驱动电路，特别是关于一种发光二极管驱动电路的控制电路。

背景技术：

现今已有多种切换控制电路适用于驱动发光二极管(LED)，例如：Yang所提出的美国专利第7,245,089号的「SwitchingLED driver」。然而，此习知技术的缺点是驱动电路不适用于宽广范围的输入电压，此习知技术的另一缺点是发光二极管上会产生高涟波电流。

发明内容：

本发明的目的，在于提供一种发光二极管驱动电路，其控制一个电感装置的切换电流，以产生固定的电流通过发光二极管，用于驱动发光二极管。

本发明提供高效率的发光二极管驱动电路，其可减少发光二极管驱动电路的面积与成本。

为实现本发明的目的及解决其技术问题，本发明是通过以下技术方案来实现的。本发明为一种发光二极管的驱动电路，其包含一个电感装置耦接一个输入电压；一个功率晶体管串联电感装置，以控制电感装置的一个切换电流；一个返驰式二极管耦接电感装置；多个发光二极管经由返驰式二极管耦接至电感装置；一个控制电路耦接电感装置，以侦测电感装置的切换电流，用于产生一个切换讯号至该功率晶体管，而控制该功率晶体管；其中，该些发光二极管是藕接该返驰式二极管，且经由该返驰式二极管耦接该电感装置，该功率晶体管截止时，该电感装置的该切换电流流动至该返驰式二极管与该些发光二极管，该功率晶体管导通，且该电感装置的该切换电流流经该功率晶体管时，该控制电路侦测并控制该切换电流。

为实现本发明的目的及解决其技术问题，本发明还通过以下技术方案来实现。

前述的发光二极管驱动电路，其中更包含一个电容，该电容并联该些发光二极管。

前述的发光二极管驱动电路，其中该控制电路在该功率晶体管导通时，利用控制该电感装置的该切换电流使该些发光二极管的一个发光二极管电流成为一个固定值。

前述的发光二极管驱动电路，其中该电感装置具有一个主绕组与一个辅助绕组，该主绕组提供一个电感值，以产生该切换电流，该辅助绕组提供一个电能至该控制电路。

前述的发光二极管驱动电路，其中该控制电路侦测该电感装置的一个反射电压，以调整该些发光二极管的一个最大发光二极管电压。

前述的发光二极管驱动电路，其中该控制电路包含：一个电流波形侦测器，该电流波形侦测器量测该电感装置的该切换电流，以产生一个电流波形讯号；一个积分器，该积分器依据该电感装置的一个放电时间积分该电流波形讯号，以产生一个电流回授讯号；一个电流回路误差放大器，该电流回路误差放大器放大该电流回授讯号；以及一个切换控制电路，该切换控制电路依据该电流回路误差放大器的一个输出，以产生该切换讯号，其中该切换讯号切换该电感装置并调整一个发光二极管电流。

前述的发光二极管驱动电路，其中该积分器的一个时间常数关联于该切换讯号的一个切换周期。

前述的发光二极管驱动电路，其中该电流波形侦测器包含一个峰值侦测器，该峰值侦测器取样该切换电流的一个峰值，以产生一个峰值电流讯号。

前述的发光二极管驱动电路，其中该控制电路包含有：一个电压波形侦测器，该电压波形侦测器量测该电感装置的一个反射电压，以产生一个电压回授讯号；一个电压回路误差放大器，该电压回路误差放大器放大该电压回授讯号；以及一个切换控制电路，该切换控制电路依据该电压回路误差放大器的一个输出，以产生该切换讯号，其中该切换讯号切换该电感装置并调整一个最大发光二极管电压。

前述的发光二极管驱动电路，其中该电压波形侦测器多重取样该反射电压，以产生该电压回授讯号，其中该电感装置完全释放能量时，该电压波形侦测器即产生该电压回授讯号。

为实现本发明的目的及解决其技术问题，本发明还通过以下技术方案来实现。

本发明提供一种发光二极管驱动电路，其包含：一个电感，该电感耦接一个输入电压；一个功率晶体管，该功率晶体管耦接该电感；以及一个控制电路，该控制电路侦测该电感的一个切换电流，以产生一个切换讯号控制该切换电流与多个发光二极管的一个电流；其中，该些发光二极管耦接该电感，该功率晶体管导通时，该电感是储存能量，该功率晶体管截止时，该电感所储存的能量是传送至该些发光二极管。

前述的发光二极管驱动电路，其中更包含一个返驰式二极管，该返驰式二极管耦接该电感与该些发光二极管。

前述的发光二极管驱动电路，其中更包含一个电容，该电容并联该些发光二极管。

前述的发光二极管驱动电路，其中该控制电路在该功率晶体管导通时，利用控制该电感的该切换电流使该些发光二极管的该电流成为一个固定值。

前述的发光二极管驱动电路，其中该电感具有一个辅助绕组，该辅助绕组提供一个电能至该控制电路。

前述的发光二极管驱动电路，其中该控制电路侦测该电感的一个反射电压，以调整该些发光二极管的一个最大发光二极管电压。

前述的发光二极管驱动电路，其中该控制电路包含：一个电流波形侦测器，该电流波形侦测器量测该电感的该切换电流，以产生一个电流波形讯号；一个积分器，该积分器依据该电感的一个消磁时间积分该电流波形讯号，以产生一个电流回授讯号；以及一个切换控制电路，该切换控制电路依据该电流回授讯号产生该切换讯号，该切换讯号切换该电感并调整该些发光二极管的该电流。

前述的发光二极管驱动电路，其中该电流波形侦测器包含一个峰值侦测器，该峰值侦测器取样该切换电流的一个峰值，以产生一个峰值电流讯号。

前述的发光二极管驱动电路，其中该控制电路包含：一个电压波形侦测器，该电压波形侦测器量测该电感的一个反射电压，以产生一个电压回授讯号；以及一个切换控制电路，该切换控制电路依据该电压回授讯号产生该切换讯号，其中该切换讯号切换该电感并调整一个最大发光二极管电压。

前述的发光二极管驱动电路，其中该电压波形侦测器多重取样该反射电压，以产生该电压回授讯号，其中该电感完全释放能量时，该电压波形侦测器即产生该电压回授讯号。

本发明的有益效果是：提供一种发光二极管驱动电路，其控制一个电感装置的切换电流，以产生固定的电流通过发光二极管，用于驱动发光二极管；其还可减少发光二极管驱动电路的面积与成本。

附图说明：

图1为包含本发明的发光二极管驱动电路的实施例的功率转换器电路图；

图2为本发明的功率转换器与控制电路的各种讯号波形图；

图3为本发明的控制电路的实施例的电路图；

图4为本发明的电压波形侦测器的实施例的电路图；

图5为本发明的振荡器的实施例的电路图；

图6为本发明的电流波形侦测器的实施例的电路图；

图7为本发明的积分器的实施例的电路图；

图8为本发明的脉波宽度调变电路的实施例的电路图；以及

图9为本发明的加法器的实施例的电路图。

图号说明：

10    电感装置            20     功率晶体管

30    电流感测电阻        40     返驰式二极管

45    电容                50     电阻

51    电阻                53     发光二极管

59    发光二极管          60     二极管

65    电容                70     控制电路

71    比较器              73     比较器

74    比较器              75     比较器

79    与门                100    电压波形侦测器

110   电容                111    电容

115   电容                121    开关

122   开关                123    开关

124   开关                125    开关

130   二极管              131    二极管

135   电流源              150    比较器

151   比较器              161    反相器

162   反相器              163    与门

164   与门                165    与门

166    与门                 170    D型触发器

171    D型触发器            180    电流源

181    晶体管               182    电容

190    取样脉波产生器       200    振荡器

201    比较器               205    比较器

210    电阻                 230    开关

231    开关                 232    开关

233    开关                 250    晶体管

251    晶体管               252    晶体管

253    晶体管               254    晶体管

255    晶体管               260    反相器

300    电流波形侦测器       310    比较器

320    电流源               330    开关

340    开关                 350    开关

361    电容                 362    电容

400    积分器               410    比较器

420    晶体管               421    晶体管

422    晶体管               450    电阻

460    开关                 461    开关

462    开关                 471    电容

472    电容                 500    脉波宽度调变电路

511    与非门               512    反相器

515    D型触发器            518    反相器

519    与门                 520    消隐电路

521    反相器                522    反相器

523    与门                  525    电流源

526    晶体管                527    电容

600    加法器                610    比较器

611    比较器                620    晶体管

621    晶体管                622    晶体管

650    电阻                  651    电阻

CLR    清除讯号              CS     感测端

DET    侦测端                GND    接地端

I₂₅₀   参考电流              I₂₅₃   振荡器充电电流

I₂₅₅   振荡器放电电流        I₄₂₀   电流

I₆₂₂   电流                  I_LED   发光二极管电流

I_LED1  峰值                  I_LEDP  发光二极管放电电流

I_P     切换电流              I_P1    峰值

I_PRO   可预先设计充电电流    N_A     辅助绕组

N_P     主绕组                OUT    输出端

PLS    振荡讯号              /PLS   反相振荡讯号

RMP    斜坡讯号              RST    重置讯号

S_DS    放电时间讯号          T      切换周期

T_d     延迟时间              T_DS    放电时间

T_ON    导通时间              V_AUX   反射电压

V_AUX1  峰值                  V_BLK   消隐讯号

V_CC    供应电压              V_CS    电流感测讯号

V_DET   侦测电压              V_H     高临界电压

V_I       电流回授讯号        V_IN     输入电压

V_L       低临界电压          V_REF    参考电压

V_REF1    参考电压            V_REF2   参考电压

V_REF3    参考电压            V_PWM    切换讯号

V_SLP     斜率讯号            V_SP1    第一个取样讯号

V_SP2     第二取样讯号        V_V      电压回授讯号

V_W       电流波形讯号        VCC     供应端

具体实施方式：

为对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例及配合详细的说明，说明如后：

请参阅图1为包含本发明的一个发光二极管驱动电路的功率转换器的电路示意图。如图所示，本发明的发光二极管驱动电路包含：具有一个辅助绕组N_A与一个主绕组N_P的一个电感装置10，电感装置10用以作为一个电感。电感装置10的主绕组N_P是藕接一个输入电压V_IN，并提供一个电感值L_P以用于产生一个切换电流I_P。电感装置10的辅助绕组N_A提供一个电能至一个控制电路70。一个功率晶体管20是串联电感装置10，以控制电感装置10的切换电流I_P。当功率晶体管20导通时，电感装置10储存能量，且切换电流I_P不会从电感装置10流至发光二极管53-59。一个返驰式二极管40是藕接电感装置10。控制电路70是经由一个电流感测装置30(例如电阻)耦接电感装置10，以侦测电感装置10的切换电流I_P，用于产生一个切换讯号V_PWM至功率晶体管20，以控制功率晶体管20。

发光二极管53-59相互串联，且经由返驰式二极管40耦接至电感装置10。当功率晶体管20截止时，电感装置10的切换电流I_P会流至返驰式二极管40与发光二极管53-59；当功率晶体管20导通且电感装置10的切换电流I_P流过功率晶体管20时，控制电路70将侦测并控制电感装置10的切换电流I_P。一个电容45并联发光二极管53-59，以作为一个滤波器，用于滤波一个发光二极管电流I_LED。当功率晶体管20导通时，控制电路70会经由控制电感装置10的切换电流I_P，以控制发光二极管电流I_LED成为一个固定值。控制电路70更侦测电感装置10的一个反射电压V_AUX，用于调整发光二极管53-59的一个最大发光二极管电压V_LED。为了控制最大发光二极管电压V_LED与发光二极管电流I_LED，控制电路70产生切换讯号V_PWM至功率晶体管20，以切换电感装置10。

请参阅图2，是显示图1的发光二极管驱动电路的各种讯号的波形。如图所示，当切换讯号V_PWM为使能时，切换电流I_P相应地产生，切换电流I_P的峰值I_P1可表示为如下列方程式(1)：

$I_{P1}=\frac{V_{\mathrm{IN}}}{L_P}\×T_{\mathrm{ON}}---\left(1\right)$

其中，V_IN为电感装置10的输入电压；L_P为电感装置10的主绕组N_P的电感值；T_ON为切换讯号V_PWM的导通时间。

一旦切换讯号V_PWM截止时，电感装置10所储存的能量会经由返驰式二极管40传送至发光二极管53-59，因而产生一个发光二极管放电电流I_LEDP。该发光二极管放电电流I_LEDP的一个峰值I_LED1是等同于切换电流I_P的峰值I_P1，发光二极管放电电流I_LEDP可表示为如下列方程式(2)：

$I_{\mathrm{LEDP}}=\frac{(V_{\mathrm{LED}}+V_F)}{L_P}\×T_{\mathrm{DS}}---\left(2\right)$

其中，V_LED为发光二极管53-59的发光二极管电压；V_F为返驰式二极管40的顺向偏压；T_DS为电感装置10的放电时间(消磁时间)。

同时间，电感装置10的辅助绕组N_A产生反射电压V_AUX，反射电压V_AUX可表示为如下列方程式(3)：

$V_{\mathrm{AUX}}=\frac{T_{\mathrm{NA}}}{T_{\mathrm{NP}}}\×(V_{\mathrm{LED}}+V_F)---\left(3\right)$

其中，T_NP与T_NA分别为主绕组N_P与辅助绕组N_A的绕组圈数。

如图2所示，当发光二极管放电电流I_LEDP降低至零时，反射电压V_AUX则会开始减少。也就是说，在此瞬间电感装置10所储存的能量完全释放。所以如图2所示，可从切换讯号V_PWM的下降边缘至反射电压V_AUX开始下降的时间点量测到方程式(2)中的放电时间T_DS。

复参阅图1，控制电路70包含一个供应端VCC与一个接地端GND，其用于接收电能。一个分压电路包含电阻50与电阻51，分压电路耦接于电感装置10的辅助绕组N_A与地端之间。控制电路70的一个侦测端DET是藕接于电阻50与电阻51的一个藕接点，一个侦测电压V_DET产生于侦测端DET，侦测电压V_ET可表示为如下列方程式(4)：

$V_{\mathrm{DET}}=\frac{R_{51}}{R_{50}+R_{51}}\×V_{\mathrm{AUX}}---\left(4\right)$

其中，R₅₀与R₅₁为电阻50与电阻51的电阻值。

承接上述，反射电压V_AUX更经由二极管60对电容65充电，以供电至控制电路70。电流感测电阻30用以作为一个电流感测装置，电流感测电阻30耦接于功率晶体管20的源极与地端之间，用以将切换电流I_P转换为一个切换电流讯号V_CS。控制电路70的一个感测端CS耦接电流感测电阻30，以侦测切换电流讯号V_CS。控制电路70的一个输出端OUT是输出切换讯号V_PWM至功率晶体管20，以切换电感装置10。

请参阅图3，本发明的控制电路70的一个较佳实施例的电路图。如图所示，一个电压波形侦测器100耦接侦测端DET，以藉由多重取样侦测电压V_DET，而产生一个电压回授讯号V_V与一个放电时间讯号S_DS，也就是说，电压波形侦测器100量测反射电压V_AUX(如图1所示)，其中放电时间讯号S_DS是表示发光二极管放电电流I_LEDP的放电时间T_DS(如图2所示)。一个电流波形侦测器300耦接感测端CS，以藉由量测切换电流讯号V_CS，而产生一个电流波形讯号V_W。一个振荡器200产生一个振荡讯号PLS，以用于决定切换讯号V_PWM的一个切换频率。

复参阅图3，一个积分器400耦接电压波形侦测器100与电流波形侦测器300，以依据放电时间讯号S_DS对电流波形讯号V_W进行积分，而产生一个电流回授讯号V_I。一个电压回路误差放大器包括一个运算放大器71与一个参考电压V_REF1，用于放大电压回授讯号V_V并提供输出电压控制的一个回路增益。运算放大器71的负输入端是藕接电压波形侦测器100，以接收电压回授讯号V_V；运算放大器71的正输入端是接收参考电压V_REF1。一个电流回路误差放大器包括运算放大器72与参考电压V_REF2，用于放大电流回授讯号V_I并提供输出电流控制的一个回路增益。运算放大器72的负输入端是藕接积分器400，以接收电流回授讯号V_I，运算放大器72的正输入端是接收参考电压V_REF2。

一个切换控制电路包含一个脉波宽度调变电路500、一个比较器73与一个比较器75，用以依据电压回路误差放大器与电流回路误差放大器的输出，而产生切换讯号V_PWM并控制切换讯号V_PWM的脉波宽度。脉波宽度调变电路500耦接输出端OUT，以输出切换讯号V_PWM。比较器73的正输入端是藕接运算放大器71的输出端，比较器75的正输入端是藕接运算放大器72的输出端。比较器73的负输入端是藕接至一个加法器600的一个输出端。比较器75的负输入端是接收振荡器200输出的一个斜坡讯号RMP。

加法器600加总切换电流讯号V_CS与斜坡讯号RMP，以产生一个斜率讯号V_SLP。比较器74的一个正输入端是接收一个参考电压V_REF3，比较器74的负输入端是藕接感测端CS，并透过感测端CS接收切换电流讯号V_CS，用以达到周期性的(cycle-by-cycle)电流限制。与非门79的三个输入端分别耦接比较器73、74与75的输出端，与非门79的输出端产生一个重置讯号RST。重置讯号RST传送至脉波宽度调变电路500，以控制切换讯号V_PWM的工作周期(Duty Cycle)。控制电路70的供应端VCC是提供一个供应电压V_CC。

本发明从侦测切换电流I_P开始至依据参考电压V_REF2调变切换讯号V_PWM的脉波宽度形成一个电流控制回路，以控制切换电流I_P的振幅。依据图2所示的讯号波形可知，功率转换器(如图1所示)的发光二极管电流I_LED为发光二极管放电电流I_LEDP的平均值。发光二极管放电电流I_LEDP的峰值I_LED1是等于切换电流I_P的峰值I_P1，其可表示为如下列方程式(5)：

$I_{\mathrm{LED}}=I_{\mathrm{LED}1}\×\frac{T_{\mathrm{DS}}}{2T}---\left(5\right)$

所以，由方程式(5)可知，发光二极管电流I_LED是可被调整，其中T为切换讯号V_PWM的切换周期。

电流波形侦测器300侦测切换电流讯号V_CS并产生电流波形讯号V_W。积分器400更依据放电时间T_DS对电流波形讯号V_W进行积分，而产生电流回授讯号V_I，因此电流回授讯号V_I可依据下列方程式(6)来设计：

$V_I=\frac{V_W}{2}\×\frac{T_{\mathrm{DS}}}{T_I}---\left(6\right)$

其中，电流波形讯号V_W可表示为如下列方程式(7)：

V_W＝R_S×I_LED1  -------------------------------(7)

其中，T_I为积分器400的一个时间常数，且时间常数T_I是与切换周期T有关；R_S为电阻30的电阻值(如图1所示)。由上述的方程式(5)至(7)可知，电流回授讯号V_I可表示为如下列方程式(8)：

$V_I=\frac{T}{T_I}\×R_S\×I_{\mathrm{LED}}---\left(8\right)$

由上述方程式(8)可得知电流回授讯号V_I与功率转换器的发光二极管电流I_LED成比例；发光二极管电流I_LED增加时，电流回授讯号V_I随着增加。然而，利用电流控制回路的调整，即将电流回授讯号V_I的最大值限制为参考电压V_REF2的电压值。按照电流控制回路的回授控制，一个最大发光二极管电流I_LED(max)可表示为如下列方程式(9)：

$I_{O\left(\max \right)}=\frac{G_A\×G_{\mathrm{SW}}\×V_{\mathrm{REF}2}}{1+(G_A\×G_{\mathrm{SW}}\×\frac{R_S}{K})}---\left(9\right)$

其中，K为等于T_I/T的一个常数；G_A为电流回路误差放大器的增益；G_SW为切换电路的增益。

当电流控制回路的回路增益高时(即G_A×G_SW＞＞1)，最大发光二极管电流I_LED(max)可简化为如下列方程式(10)：

$I_{O\left(\max \right)}=K\×\frac{V_{\mathrm{REF}2}}{R_S}---\left(10\right)$

因此，功率转换器的最大发光二极管电流I_LED(max)可依据参考电压V_REF2调整为一个固定电流。此外，本发明从取样反射电压V_AUX开始至调变切换讯号V_PWM的脉波宽度形成一个电压控制回路。电压控制回路依据参考电压V_REF1控制反射电压V_AUX的振幅。如方程式(3)所示，反射电压V_AUX与最大发光二极管电压V_LED成比例。如方程式(4)所示，反射电压V_AUX进一步衰减为侦测电压V_DET。电压波形侦测器100多重取样侦测电压V_DET而产生电压回授讯号V_V，也就是说，电压波形侦测器100多重取样反射电压V_AUX而产生电压回授讯号V_V。本发明利用电压控制回路的调整，而依据参考电压V_REF1的电压值来控制电压回授讯号V_V的电压值。电压回路误差放大器与切换电路提供回路增益于电压控制回路，所以最大发光二极管电压V_LED可简化为如下列方程式(11)：

$V_0=(\frac{R_{50}+R_{51}}{R_{50}}\×\frac{T_{\mathrm{NP}}}{T_{\mathrm{NA}}}\×V_{\mathrm{REF}1})-V_F---\left(11\right)$

电压波形侦测器100用于多重取样反射电压V_AUX，电压波形侦测器100在发光二极管放电电流I_LEDP降为0之前快速取样并量测反射电压V_AUX的电压值。因此，发光二极管放电电流I_LEDP的变化并不影响返驰式二极管40的顺向压降(Forward voltagedrop)V_F的电压值。由上述可知，本发明藉由切换控制电路依据电流回路误差放大器与电压回路误差放大器的输出，而产生切换讯号V_PWM，以调整发光二极管电流I_LED与最大发光二极管电压V_LED。请参阅图4，本发明的电压波形侦测器100的一个较佳实施例的电路图。如图所示，取样脉波产生器190是产生一个取样脉波讯号而用于多重取样。一个临界电压156是加上侦测电压V_DET以产生一个电平偏移(level-shift)反射讯号，也就是说，临界电压156与反射电压V_AUX产生电平偏移反射讯号。一个第一讯号产生器包含D型触发器171、与门165、166，用于产生第一个取样讯号V_SP1与第二取样讯号V_SP2。一个第二讯号产生器是包含D型触发器170、与非门163、与门164与比较器155，用于产生放电时间讯号S_DS。一个时间延迟电路包含反相器162、电流源180、晶体管181与电容182，用于在切换讯号V_PWM禁止时产生一个延迟时间T_d(如图2所示)。

复参阅图4，反相器161的输入端是接收切换讯号V_PWM，反相器161的输出端是藕接反相器162的输入端、与门164的第一个输入端与D型触发器170的时脉输入端CK。反相器162的输出端控制晶体管181的导通/截止。电容182与晶体管181并联，电流源180耦接供应电压V_CC与电容182，电流源180是用于对电容182充电，所以电流源180的电流值与电容182的电容值决定时间延迟电路的延迟时间T_d，其中时间延迟电路的输出值是取自于电容182。

D型触发器170的输入端D藉由供应电压V_CC拉至高电位，D型触发器170的输出端Q耦接与门164的第二输入端，与门164输出放电时间讯号S_DS，因此，放电时间讯号S_DS在切换讯号V_PWM禁止时使能。与非门163的输出端是藕接D型触发器170的重置输入端R。与非门163的两个输入端分别耦接时间延迟电路的输出端与比较器155的一个输出端。比较器155负输入端是接收电平偏移反射讯号，比较器155的正输入端是接收电压回授讯号V_V。因此，在延迟时间T_d之后，一旦电平偏移反射讯号低于电压回授讯号V_V时，放电时间讯号S_DS可被禁止。此外，只要切换讯号V_PWM使能，放电时间讯号S_DS即会禁止。

D型触发器171的时脉输入端CK、与门165与与门166的第三输入端分别接收取样脉波产生器190的取样脉波讯号，D型触发器171的输入端D与反相输出端/Q相互耦接以形成一个除2计数器(divided-by-two counter)，D型触发器171的输出端Q与反相输出端/Q分别耦接与门165与与门166的第二输入端。与门165与与门166的第一个输入端分别接收放电时间讯号S_DS，与门165与与门166的第四输入端分别耦接时间延迟电路的输出端。所以第一个取样讯号V_SP1与第二取样讯号V_SP2是依据取样脉波产生器190的取样脉波讯号所产生。此外，第一个取样讯号V_SP1与第二取样讯号V_SP2是在放电时间讯号S_DS使能期间交替产生。然而，延迟时间T_d会插入于放电时间讯号S_DS开始使能时，以抑制第一个取样讯号V_SP1与第二取样讯号V_SP2。因此，在延迟讯号T_d周期内，第一个取样讯号V_SP1与第二取样讯号V_SP2为禁止。

第一个取样讯号V_SP1与第二取样讯号V_SP2使用于经由侦测端DET与该分压器(如图1所示)交替取样反射电压V_AUX(如图1所示)。第一个取样讯号V_SP1与第二取样讯号V_SP2分别控制开关121与开关122，用于分别取得位于电容110的第一个维持电压与位于电容111的第二维持电压。开关121耦接于侦测电压V_DET与电容110之间，开关122耦接于侦测电压V_DET与电容111之间。开关123与电容110并联连接，以对电容110放电，开关124与电容111并联连接，以对电容111放电。脉波宽度调变电路500(如图3所示)产生的清除讯号CLR控制开关123与124的导通/截止。

一个缓冲放大器包含运算放大器150与151、二极管130与131以及一个电流源135，用于产生一个维持电压。运算放大器150与151的正输入端分别耦接电容110与111，运算放大器150与151的负输入端分别耦接缓冲放大器的输出端。二极管130是藕接于运算放大器150的输出端与该缓冲放大器的输出端之间，二极管131是藕接于运算放大器151的输出端与缓冲放大器的输出端之间。因此，该维持电压是取自于第一个维持电压与第二维持电压两者之间的较高电压值。电流源135是用于截止(termination)。开关125是藕接于缓冲放大器的输出端与电容115之间。开关125周期性传导该维持电压至电容115，用于产生电压回授讯号V_V。振荡讯号PLS控制开关125的导通/截止。经延迟时间T_d之后，根据第一个取样讯号V_SP1与第二取样讯号V_SP2以产生第一个维持电压与该第二维持电压，如此可排除该反射电压V_AUX的尖峰干扰(spike interference)。切换讯号V_PWM禁止且功率晶体管20截止时，反射电压V_AUX的尖峰干扰即会出现。

如图2所示，发光二极管放电电流I_LEDP降为0时，反射电压V_AUX则开始降低，藉由比较器155可侦测到反射电压V_AUX开始降低，进而禁止放电时间讯号S_DS。所以放电时间讯号S_DS的脉波宽度与发光二极管放电电流I_LEDP的放电时间T_DS(如图2所示)相关联。同一个时间，第一个取样讯号V_SP1与第二取样讯号V_SP2为禁止状态，且多重取样亦停止于放电时间讯号S_DS的禁止状态，此时，缓冲放大器的输出端所产生的维持电压因而仅关联于发光二极管放电电流I_LEDP降为0的期间所取样的反射电压V_AUX。维持电压是取自于第一个维持电压与第二维持电压两者间的较高电压，当反射电压V_AUX开始降低时，将忽略取样的电压。

请参阅图5，本发明的振荡器200的一个较佳实施例的电路图。如图所示，一个第一个电压电流转换器包含运算放大器201、电阻210与晶体管250。第一个电压电流转换器依据参考电压V_REF产生参考电流I₂₅₀。运算放大器201的正输入端是接收该参考电压V_REF，运算放大器201的负输入端与输出端分别耦接至晶体管250的源极与栅极。电阻210耦接晶体管250的源极与地端之间。参考电流I₂₅₀产生于晶体管250的漏极。

复参阅图5，多个晶体管，如晶体管251、252、253、254与255形成为多个电流镜，用于依据该参考电流I₂₅₀产生振荡器充电电流I₂₅₃与振荡器放电电流I₂₅₅。晶体管251、252与253的源极皆耦接至供应电压V_CC，晶体管251、252、253的栅极与晶体管251、250的漏极是藕接一起，晶体管253的漏极是产生振荡器充电电流I₂₅₃。晶体管254、255的源极皆耦接至地端。晶体管254、255的栅极与晶体管254、252的漏极是藕接在一起，振荡器放电电流I₂₅₅产生于晶体管255的漏极。开关230耦接于晶体管253的漏极与电容215之间；开关231耦接于晶体管255的漏极与电容215之间，电容215产生斜坡讯号RMP。比较器205的正输入端耦接电容215，比较器205输出振荡讯号PLS。如图2所示，振荡讯号PLS决定切换讯号V_PWM的切换频率。开关232的第一端是接收一个高临界电压V_H，开关233的第一端接收一个低临界电压V_L。开关232与开关233的第二端分别耦接比较器205的负输入端。反相器260的输入端耦接于产生振荡讯号PLS的比较器205的输出端，反相器260的输出端产生一个反相振荡讯号/PLS，振荡讯号PLS控制开关231与233的导通/截止，反相振荡讯号/PLS控制开关230与232的导通/截止。电阻210的电阻值R₂₁₀与电容215的电容值C₂₁₅是决定切换频率的切换周期T可表示为如下列方程式(12)：

$T=\frac{C_{215}\×V_{\mathrm{OSC}}}{V_{\mathrm{REF}}/R_{210}}=R_{210}\×C_{215}\×\frac{V_{\mathrm{OSC}}}{V_{\mathrm{REF}}}---\left(12\right)$

其中，V_OSC等于V_H-V_L。

请参图6，本发明的电流波形侦测器300的一个较佳实施例的电路图。如图所示，一个峰值侦测器包含比较器310、电流源320、开关330、340与电容361。切换电流讯号V_CS的峰值被取样用于产生一个峰值电流讯号，换句话说，峰值电流讯号是取样切换电流I_P(如图1所示)的一个峰值所产生。比较器310的正输入端是接收切换电流讯号V_CS，比较器310的负输入端耦接电容361。开关330耦接于电流源320与电容361之间。比较器310的输出端是控制开关330的导通/截止。电流源320耦接供应电压V_CC。开关340与电容361并联，以对电容361放电。脉波宽度调变电路500(如图3所示)所产生的清除讯号CLR是控制开关340的导通/截止。开关350是藕接于电容361与电容362之间。开关350周期性传导该峰值电流讯号至电容362，用于产生电流波形讯号V_W。振荡讯号PLS是控制开关350的导通/截止。

请参阅图7，本发明的积分器400的一个较佳实施例的电路图。如图所示，一个第二电压电流转换器包含一个运算放大器410、一个电阻450与晶体管420、421、422。运算放大器410的正输入端接收电流波形讯号V_W，运算放大器410的负输入端是藕接电阻450，运算放大器410的输出端驱动晶体管420的栅极。晶体管420的源极是藕接电阻450。第二电压电流转换器是经由晶体管420的漏极依据电流波形讯号V_W产生一个电流I₄₂₀。晶体管421与422形成一个电流镜，其比率为2比1。电流I₄₂₀是驱动电流镜，以透过晶体管422的漏极产生一个可预先设计的(programmable)充电电流I_PRG。晶体管421、422的源极是藕接供应电压V_CC，晶体管421、422的栅极与晶体管421、420的漏极是藕接一起，其中可预先设计的充电电流I_PRG可表示为如下列方程式(13)：

$I_{\mathrm{PRG}}=\frac{1}{R_{450}}\×\frac{V_W}{2}---\left(13\right)$

其中，R₄₅₀是电阻450的电阻值。

复参阅图7，电容471用以产生一个积分讯号。开关460耦接于晶体管422的漏极与电容471之间，放电时间讯号S_DS是控制开关460的导通/截止。开关462与电容471并联连接，用于对电容471放电。开关461是藕接于电容471与电容472之间。开关461周期性传导该积分讯号至电容472，用于产生电流回授讯号V_I。振荡讯号PLS是控制开关461的导通/截止，所以电容472是产生电流回授讯号V_I，电流回授讯号V_I可表示为如下列方程式(14)。

$V_I=\frac{1}{R_{450}\×C_{471}}\×\frac{V_W}{2}\×T_{\mathrm{DS}}---\left(14\right)$

依据上述图4至图7的较佳实施例，电流回授讯号V_I是关联于发光二极管电流I_LED，因此，方程式(8)可重写为如下列方程式(15)：

V_I＝m×R_S×I_LED-----------------------------(15)

其中，m为一个常数，m可由下列方程式(15)决定：

$m=\frac{R_{210}\×C_{215}}{R_{450}\×C_{471}}\×\frac{V_{\mathrm{OSC}}}{V_{\mathrm{REF}}}---\left(16\right)$

承接上述，电阻450的电阻值R₄₅₀是关联于电阻210(如图5所示)的电阻值R₂₁₀。电容471的电容值C₄₇₁是关联于电容215(如图5所示)的电容值C₂₁₅，所以，电流回授讯号V_I是与功率转换器的发光二极管电流I_LED(如图1所示)成比例。

请参阅图8，本发明的脉波宽度调变电路500的一个较佳实施例的电路图。如图所示，脉波宽度电路500是包含与非门511、D型触发器515、与门519、消隐(blanking)电路520与反相器512、518。D型触发器515的输入端D被所耦接的供应电压V_CC拉至高电位。振荡讯号PLS驱动反相器512的输入端，反相器512的输出端是藕接D型触发器515的时脉输入端CK，用于使能切换讯号V_PWM。D型触发器515的输出端是藕接与门519的第一个输入端，与门519的第二输入端是藕接反相器512的输出端，与门519是输出切换讯号V_PWM至功率晶体管20(如图1所示)，以切换电感装置10。D型触发器515的重置输入端R耦接与非门511的输出端，与非门511的第一个输入端是接收该重置讯号RST，用以周期性地禁止切换讯号V_PWM。与非门511的第二输入端耦接消隐电路520的输出端，用于确保切换讯号V_PWM于使能时的一个最小导通时间。

复参阅图8，消隐电路520的输入端是接收切换讯号V_PWM，如图2所示，当切换讯号V_PWM使能时，消隐电路520会产生消隐讯号V_BLK，以抑制D型触发器515的重置。消隐电路520包含与非门523、电流源525、电容527、晶体管526与反相器521、522。反相器521的输入端与与门523的第一个输入端是接收切换讯号V_PWM。电流源525耦接供应电压V_CC，并用以对电容527充电。电容527与晶体管526并联。反相器521的一个输出端控制晶体管526的导通/截止。反相器522的输入端耦接电容527，反相器522的输出端耦接与非门523的第二输入端。与非门523的输出端是输出该消隐讯号V_BLK，电流源525的电流值与电容527的电容值是决定消隐讯号V_BLK的脉波宽度。反相器518的输入端是藕接与非门523的输出端，反相器518的输出端是产生清除讯号CLR至开关123、124、340与462，以控制开关123、124、340与462(如图4、图6与图7所示)的导通/截止。

请参阅图9，本发明的加法器600的一个较佳实施例的电路图。如图所示，一个第三电压电流转换器包含运算放大器610、晶体管620、621、622与电阻650。第三电压电流转换器用于依据斜坡讯号RMP产生电流I₆₂₂。运算放大器610的正输入端接收该斜坡讯号RMP，运算放大器610的负输入端与输出端分别耦接至晶体管620的源极与栅极。电阻650耦接于晶体管620的源极与地端之间。晶体管622与621的源极皆耦接供应电压V_CC，晶体管621、622的栅极与晶体管621、620的漏极是相互耦接，电流I₆₂₂产生于晶体管622的漏极产生。运算放大器611的正输入端接收切换电流讯号V_CS，运算放大器611的负输入端与输出端是相互耦接，以使运算放大器611形成缓冲器。晶体管622的漏极是经由电阻651耦接运算放大器611的输出端，晶体管622的漏极是产生斜率讯号V_SLP，所以斜率讯号V_SLP关联于斜坡讯号RMP以及切换电流讯号V_CS。

以上所述，仅为本发明的一个较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (20)

1、一种发光二极管驱动电路，其特征在于，其包含：

一个电感装置，该电感装置耦接一个输入电压；

一个功率晶体管，该功率晶体管串联该电感装置，并控制该电感装置的一个切换电流，该功率晶体管导通时，该切换电流不会从该电感装置流动至多个发光二极管；

一个返驰式二极管，该返驰式二极管耦接该电感装置；

一个控制电路，该控制电路耦接该电感装置并依据该电感装置的该切换电流产生一个切换讯号而控制该功率晶体管；

其中，该些发光二极管是藕接该返驰式二极管，且经由该返驰式二极管耦接该电感装置，该功率晶体管截止时，该电感装置的该切换电流流动至该返驰式二极管与该些发光二极管，该功率晶体管导通，且该电感装置的该切换电流流经该功率晶体管时，该控制电路侦测并控制该切换电流。

2、如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，更包含一个电容，该电容并联该些发光二极管。

3、如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该控制电路在该功率晶体管导通时，利用控制该电感装置的该切换电流使该些发光二极管的一个发光二极管电流成为一个固定值。

4、如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该电感装置具有一个主绕组与一个辅助绕组，该主绕组提供一个电感值，以产生该切换电流，该辅助绕组提供一个电能至该控制电路。

5、如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该控制电路侦测该电感装置的一个反射电压，以调整该些发光二极管的一个最大发光二极管电压。

6、如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该控制电路包含：

一个电流波形侦测器，该电流波形侦测器量测该电感装置的该切换电流，以产生一个电流波形讯号；

一个积分器，该积分器依据该电感装置的一个放电时间积分该电流波形讯号，以产生一个电流回授讯号；

一个电流回路误差放大器，该电流回路误差放大器放大该电流回授讯号；以及

一个切换控制电路，该切换控制电路依据该电流回路误差放大器的一个输出，以产生该切换讯号，其中该切换讯号切换该电感装置并调整一个发光二极管电流。

7、如权利要求6所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该积分器的一个时间常数关联于该切换讯号的一个切换周期。

8、如权利要求6所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该电流波形侦测器包含一个峰值侦测器，该峰值侦测器取样该切换电流的一个峰值，以产生一个峰值电流讯号。

9、如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该控制电路包含有：

一个电压波形侦测器，该电压波形侦测器量测该电感装置的一个反射电压，以产生一个电压回授讯号；

一个电压回路误差放大器，该电压回路误差放大器放大该电压回授讯号；以及

一个切换控制电路，该切换控制电路依据该电压回路误差放大器的一个输出，以产生该切换讯号，其中该切换讯号切换该电感装置并调整一个最大发光二极管电压。

10、如权利要求9所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该电压波形侦测器多重取样该反射电压，以产生该电压回授讯号，其中该电感装置完全释放能量时，该电压波形侦测器即产生该电压回授讯号。

11、一种发光二极管驱动电路，其特征在于，其包含：

一个电感，该电感耦接一个输入电压；

一个功率晶体管，该功率晶体管耦接该电感；以及

一个控制电路，该控制电路侦测该电感的一个切换电流，以产生一个切换讯号控制该切换电流与多个发光二极管的一个电流；

其中，该些发光二极管耦接该电感，该功率晶体管导通时，该电感是储存能量，该功率晶体管截止时，该电感所储存的能量是传送至该些发光二极管。

12、如权利要求11所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，更包含一个返驰式二极管，该返驰式二极管耦接该电感与该些发光二极管。

13、如权利要求11所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，更包含一个电容，该电容并联该些发光二极管。

14、如权利要求11所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该控制电路在该功率晶体管导通时，利用控制该电感的该切换电流使该些发光二极管的该电流成为一个固定值。

15、如权利要求11所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该电感具有一个辅助绕组，该辅助绕组提供一个电能至该控制电路。

16、如权利要求11所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该控制电路侦测该电感的一个反射电压，以调整该些发光二极管的一个最大发光二极管电压。

17、如权利要求11所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该控制电路包含：

一个电流波形侦测器，该电流波形侦测器量测该电感的该切换电流，以产生一个电流波形讯号；

一个积分器，该积分器依据该电感的一个消磁时间积分该电流波形讯号，以产生一个电流回授讯号；以及

一个切换控制电路，该切换控制电路依据该电流回授讯号产生该切换讯号，该切换讯号切换该电感并调整该些发光二极管的该电流。

18、如权利要求17所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该电流波形侦测器包含一个峰值侦测器，该峰值侦测器取样该切换电流的一个峰值，以产生一个峰值电流讯号。

19、如权利要求11所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该控制电路包含：

一个电压波形侦测器，该电压波形侦测器量测该电感的一个反射电压，以产生一个电压回授讯号；以及

一个切换控制电路，该切换控制电路依据该电压回授讯号产生该切换讯号，其中该切换讯号切换该电感并调整一个最大发光二极管电压。

20、如权利要求19所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该电压波形侦测器多重取样该反射电压，以产生该电压回授讯号，其中该电感完全释放能量时，该电压波形侦测器即产生该电压回授讯号。

Images