CN101521967A

CN101521967A - 发光二极管驱动器的离线控制电路

Info

Publication number: CN101521967A
Application number: CN200810081191A
Authority: CN
Inventors: 杨大勇
Original assignee: System General Corp Taiwan
Current assignee: Fairchild Taiwan Corp
Priority date: 2008-01-03
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2028-03-14
Also published as: US20090174344A1; US7550933B1; CN101521967B; TW200932049A; TWI454182B

Abstract

本发明公开了一种发光二极管驱动器的离线控制电路，包括切换电路、分压器、电压回馈电路，电流回馈电路和缓冲电路，藉由切换电路透过变压器而产生复数发光二极管电流，利用电压回馈电路根据跨于发光二极管之电压来产生电压回路讯号，电流回馈电路感测复数发光二极管电流并根据发光二极管之最大电流来产生电流回路讯号，缓冲电路根据电压回路讯号与电流回路讯号而产生回馈讯号，且回馈讯号透过光耦合器耦合至切换电路，藉以控制发光二极管的最大电压与最大电流，从而延长发光二极管的使用寿命。

Description

发光二极管驱动器的离线控制电路

技术领域

本发明涉及一种发光二极管(light emission diode；LED)驱动器，特别是指一种用以控制发光二极管的最大电压与最大电流之离线控制电路。

背景技术

发光二极管驱动器的特性是可以用来控制发光二极管的亮度，也可以用来控制流经发光二极管的电流。较大的电流会增加发光二极管的明亮的强度，但也会因而减低发光二极管的寿命。图1绘示了一种传统的发光二极管驱动器之离线电路，藉由调整发光二极管驱动器的输出电压V₀，提供经由电阻器79到发光二极管71~75的电流I_LED，此电流I_LED以下列公式表示：

I_{LED} = \frac{V_{O} - V_{F 71} - . . - V_{F 75}}{R_{79}}

--------------------------(1)

其中V_F71~V_F75分别表示发光二极管71~75的顺向电压。

如图1中所示的发光二极管之缺点在于电流I_LED会产生变化。由于电流I_LED随着V_F71~V_F75的顺向电压的改变而改变，而生产与操作温度的差异与变化量会导致V_F71~V_F75的顺向电压无法保持固定，因此，发光二极管71~75、81~85的最大电压和最大电流可能会过载，因而减损了发光二极管71~75、81~85的寿命。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可控制发光二极管的最大电压与最大电流，从而延长发光二极管的使用寿命的发光二极管驱动器的离线控制电路。

本发明的技术方案是这样的：发光二极管驱动器的离线控制电路，用以控制复数发光二极管，包含有：一切换电路，透过一变压器而产生复数发光二极管电流以提供给该些发光二极管；一分压器，耦合至该些发光二极管，并感测跨于该些发光二极管之电压以产生一电压回馈讯号；一电压回馈电路，耦合至该分压器，并感测该电压回馈讯号以产生一电压回路讯号；一电流回馈电路，耦合至该些发光二极管，并感测该些发光二极管电流，于感测该些发光二极管之最大电流时产生一电流回路讯号；以及一缓冲电路，耦合至该电压回馈电路与该电流回馈电路，根据该电压回路讯号与该电流回路讯号而产生一回馈讯号；其中，该回馈讯号系耦合至该切换电路，以控制该些发光二极管之最大电压与该些发光二极管之最大电流。

上述电压回馈电路具有一参考电压，该参考电压与该电压回馈讯号进行比较后，以产生该电压回路讯号。

上述电流回馈电路系根据该些发光二极管之复数电流回馈讯号而产生该电流回路讯号。

上述电流回馈电路具有一临界电流，该临界电流与该些电流回馈讯号进行比较后，以产生该电流回路讯号。

上述电流回馈电路包含：复数运算放大器，接收该些电流回馈讯号以产生该电流回路讯号；以及一第二电容器，由该些运算放大器之复数输出端耦合至一接地端以进行频率补偿；其中，该些运算放大器系为一互导运算放大器并相互并联。

上述电压回馈电路系接收一控制讯号以控制该些发光二极管之发光强度。

根据上述控制讯号而产生一控制电流，该控制电流系耦合至该分压器以控制跨于该些发光二极管之该电压。

上述分压器包含至少二电阻器。

上述电压回馈电路包含：一第一运算放大器，接收该电压回馈讯号以产生该电压回路讯号；以及一第一电容器，由该第一运算放大器之丨输出端耦合至一接地端以进行频率补偿；其中，该第一运算放大器系为一互导运算放大器。

上述缓冲电路包含并联的二缓冲放大器，用以分别接收该电压回路讯号与该电流回路讯号以产生该回馈讯号。

上述回馈讯号系透过一光耦合器耦合至该切换电路。

采用上述方案后，本发明的发光二极管驱动器的离线控制电路，切换电路会透过变压器而产生复数发光二极管电流，以控制复数并联连接的串联发光二极管之强度。电压回馈电路会根据跨于发光二极管之电压来产生电压回路讯号。而电流回馈电路会耦合到发光二极管以感测发光二极管电流，并根据发光二极管之最大电流产生电流回路讯号。至于缓冲电路会根据电压回路讯号与电流回路讯号而产生回馈讯号，此回馈讯号会透过光耦合器耦合至切换电路，以控制发光二极管的最大电压与最大电流，从而延长发光二极管的使用寿命。

附图说明

图1为一种传统的离线发光二极管驱动器的电路图。

图2为本发明发光二极管驱动器的离线控制电路的电路图。

图3为图2中切换控制器的电路图。

图4为图2中回馈电路的电路图。

图5为图2中互导运算放大器的电路图。

图6为根据图2中互导缓冲放大器的电路图。

具体实施方式

图2是显示本发明发光二极管驱动器的离线控制电路较佳实施例的示意图。如图2所示，本发明的发光二极管驱动器的离线控制电路包含有切换电路50、分压器60与回馈电路100。发光二极管71~75与电阻器79串联连接，发光二极管81~85与电阻器89串联连接后再与发光二极管71~75、电阻器79的串联支路进行并联连接。

切换电路50包含有切换控制器51与功率晶体管20，切换电路50连接于变压器的初级线圈的一端，切换电路50透过变压器10在变压器10的次级线圈产生发光二极管电流。

整流器40与电容器45耦合至变压器10的次级线圈，并依据变压器10的切换而产生输出电压V₀。

输出电压V₀提供给发光二极管71~75与81~85，流经电阻器79、89的复数发光二极管电流会产生复数电流回馈讯号S₁~S_N。另外，分压器60具有至少二电阻器61与62，并侦测输出电压V₀以产生电压回馈讯号S_V。电流回馈讯号S₁~S_N和电压回馈讯号S_V分别输送至回馈电路100的输入端，由回馈电路100侦测电流回馈讯号S₁~S_N和电压回馈讯号S_V，用以产生回馈讯号S_D并调整发光二极管之电流。控制讯号S_CNT也耦合至回馈电路100以控制发光二极管71~75与81~85的发光强度。

电阻器30则连接至功率晶体管20并耦合至变压器10，电阻器30感测变压器10的切换电流，用以产生切换电流讯号V_C。

切换控制器51的电压回馈端与回馈电路100的讯号回馈端之间连接有光耦合器35，切换控制器51的回馈电压V_FB是透过光耦合器35藉由回馈电路100的回馈讯号S_D所产生，切换控制器51会依照回馈电压V_FB与切换电流讯号V_C产生切换讯号V_PWM，切换控制器51的切换讯号V_PWM透过功率晶体管20对变压器10进行切换动作。

如图3所示，切换控制器51包含有一振荡器(OSC)511、一反相器(inverter)512、一触发器(flip-flop)513、一与门(AND gate)514、一比较器519、一提升电阻器(pull high resistor)515、一电平移动晶体管(level-shift transistor)516与二电阻器517、518。振荡器(OSC)511的输出端连接于反相器512的输入端，反相器512的输出端连接至触发器513的控制输入端(D端)，振荡器(OSC)511产生脉冲讯号PLS透过反相器512而耦合至触发器513，以触发触发器513，使触发器513能够运作。触发器513之输出端Q与反相器512之输出端连接至与门514的输入端，以启用切换讯号V_PWM，使切换讯号V_PWM能够运作。回馈电压V_FB传送到电平移动晶体管516。提升电阻器515连接至电平移动晶体管516提供偏压。电阻器517与518形成一分压器并连接到电平移动晶体管516，用以产生衰减讯号，此衰减讯号传送到比较器519之一个输入端，比较器519之另一个输入端负责接收切换电流讯号V_C，且比较器519会比较衰减讯号与切换电流讯号V_C，并产生复位讯号RST，以透过触发器513停用切换讯号V_PWM，使切换讯号V_PWM无法运作。

如图4所示，回馈电路100包括电压回馈电路101、电流回馈电路102和缓冲电路103。

电压回馈电路101包含有一运算放大器110、一电流源130与一第一电容器91。运算放大器110具有一参考电压V_R1，可与电压回馈讯号SV相比较而产生电压回路讯号C_OMV。第一电容器91是从运算放大器110的输出端被耦合至接地端，以进行频率补偿。运算放大器110为一种互导运算放大器(trans-conductance operationalamplifier)。

电流回馈电路102具有复数运算放大器120~129、电流源140与一第二电容器92。运算放大器120~129之正输入端具有一临界电流V_T1，运算放大器120~129之负输入端分别感测电流回馈讯号S₁~S_N，并根据发光二极管的最大电流产生电流回路讯号C_OMI。第二电容器92是从运算放大器120~129之输出端耦合至接地端，以进行频率补偿。运算放大器120~129为一种互导运算放大器并相互并联。

缓冲电路103包含有二缓冲放大器150、160与一电流源180。缓冲放大器150与缓冲放大器160并联连接，并根据电压回路讯号C_OMV与电流回路讯号C_OMI产生回馈讯号S_D。而回馈讯号S_D透过光耦合器35耦合至切换电路50，以控制发光二极管的最大电压与最大电流。

电流源135乃透过开关137耦合至分压器60，并接收电压回馈讯号S_V。而控制讯号S_CNT控制开关137，因此，控制电流是根据控制讯号S_CNT所产生，且控制电流的电流是由电流源135所决定的，其耦合至分压器60以控制跨于发光二极管的电压。

Vo = \frac{R_{61} + R_{62}}{R_{62}} \times V_{R 1}

-----------------------------------------------(1)

Vo = \frac{R_{61} + R_{62}}{R_{62}} × (V_{R 1} - I_{135} \times \frac{R_{61} \times R_{62}}{R_{61} + R_{62}})

----------------------------(2)

其中，R₆₁与R₆₂分别为电阻器61与62之电阻值；及

I₁₃₅为电流源135之电流。

图5绘示了本发明中互导运算放大器110、120~129的范例电路图。此电路包含复数晶体管211、212、220、225、230、235、240与一电流源210。晶体管211具有耦合至晶体管212与电流源210之栅极、耦合至电流源210之漏极、以及耦合至电压源V_DD与晶体管212之源极。晶体管212具有耦合至晶体管211之栅极、耦合至晶体管220与230之漏极、以及耦合至电压源V_DD与晶体管211之源极。晶体管220具有耦合至运算放大器的反相输入端(inverting inputterminal)之栅极、耦合至晶体管225与235之漏极、以及耦合至晶体管212之源极。晶体管230具有耦合至运算放大器的非反相输入端(non-inverting input terminal)之栅极、耦合至晶体管235与240之漏极、以及耦合至晶体管212之源极。晶体管225具有耦合至晶体管235与220之栅极、耦合至晶体管220之漏极、以及耦合至接地端之源极。晶体管235具有耦合至晶体管225与220之栅极、耦合至晶体管240之漏极、以及耦合至接地端之源极。晶体管240具有耦合至晶体管230与235之栅极、耦合至放大器之通用端COM之漏极、以及耦合至接地端之源极。

图6绘示了本发明互导缓冲放大器150与160的另一范例电路图。此电路包含有复数晶体管251、252、253、260、265、270、275、280、290、一电流源250与串联连接的一电容器281与一电阻器283。晶体管251具有耦合至晶体管252、253与电流源250之栅极、耦合至电流源250之漏极、以及耦合至电压源V_DD与晶体管252、253、290之源极。晶体管252具有耦合至晶体管251之栅极、耦合至晶体管260与270之漏极、以及耦合至电压源V_DD与晶体管251、253与290之源极。晶体管253具有耦合至晶体管251之栅极、耦合至电阻器283与晶体管280、290之漏极、以及耦合至电压源V_DD与晶体管251、252、290之源极。晶体管260具有耦合至放大器的非反相输入端之栅极、耦合至晶体管265与275之漏极、以及耦合至晶体管252、270之源极。晶体管270具有耦合至放大器的反相输入端之栅极、耦合至晶体管275、280与电容器281之漏极、以及耦合至晶体管252之源极。晶体管265具有耦合至晶体管275与260之栅极、耦合至晶体管260之漏极、以及耦合至接地端之源极。晶体管275具有耦合至晶体管265与260之栅极、耦合至晶体管280与电容器281之漏极、以及耦合至接地端之源极。晶体管280具有耦合至晶体管270、275与电容器281之栅极、耦合至晶体管253、290与电阻器283之漏极、以及耦合至接地端之源极。晶体管290具有耦合至晶体管280、253与电阻器283之栅极、耦合至电压源V_DD与晶体管251、252、253之源极、以及接收回馈讯号S_D之漏极。

虽然本发明以前述之较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明之保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1、发光二极管驱动器的离线控制电路，用以控制复数发光二极管，其特征在于：包含有：

一切换电路，透过一变压器而产生复数发光二极管电流以提供给该些发光二极管；

一分压器，耦合至该些发光二极管，并感测跨于该些发光二极管之电压以产生一电压回馈讯号；

一电压回馈电路，耦合至该分压器，并感测该电压回馈讯号以产生一电压回路讯号；

一电流回馈电路，耦合至该些发光二极管，并感测该些发光二极管电流，于感测该些发光二极管之最大电流时产生一电流回路讯号；以及

一缓冲电路，耦合至该电压回馈电路与该电流回馈电路，根据该电压回路讯号与该电流回路讯号而产生一回馈讯号；

其中，该回馈讯号系耦合至该切换电路，以控制该些发光二极管之最大电压与该些发光二极管之最大电流。

2、根据权利要求1所述的发光二极管驱动器的离线控制电路，其特征在于：其中该电压回馈电路具有一参考电压，该参考电压与该电压回馈讯号进行比较后，以产生该电压回路讯号。

3、根据权利要求1所述的发光二极管驱动器的离线控制电路，其特征在于：其中该电流回馈电路系根据该些发光二极管之复数电流回馈讯号而产生该电流回路讯号。

4、根据权利要求3所述的发光二极管驱动器的离线控制电路，其特征在于：其中该电流回馈电路具有一临界电流，该临界电流与该些电流回馈讯号进行比较后，以产生该电流回路讯号。

5、根据权利要求3所述的发光二极管驱动器的离线控制电路，其特征在于：其中该电流回馈电路包含：

复数运算放大器，接收该些电流回馈讯号以产生该电流回路讯号；以及

一第二电容器，由该些运算放大器之复数输出端耦合至一接地端以进行频率补偿；

其中，该些运算放大器系为一互导运算放大器并相互并联。

6、根据权利要求1所述的发光二极管驱动器的离线控制电路，其特征在于：其中该电压回馈电路系接收一控制讯号以控制该些发光二极管之发光强度。

7、根据权利要求6所述的发光二极管驱动器的离线控制电路，其特征在于：其中系根据该控制讯号而产生一控制电流，该控制电流系耦合至该分压器以控制跨于该些发光二极管之该电压。

8、根据权利要求1所述的发光二极管驱动器的离线控制电路，其特征在于：其中该分压器包含至少二电阻器。

9、根据权利要求1所述的发光二极管驱动器的离线控制电路，其特征在于：其中该电压回馈电路包含：

一第一运算放大器，接收该电压回馈讯号以产生该电压回路讯号；以及

一第一电容器，由该第一运算放大器之1输出端耦合至一接地端以进行频率补偿；

其中，该第一运算放大器系为一互导运算放大器。

10、根据权利要求1所述的发光二极管驱动器的离线控制电路，其特征在于：其中该缓冲电路包含并联的二缓冲放大器，用以分别接收该电压回路讯号与该电流回路讯号以产生该回馈讯号。

11、根据权利要求1所述的发光二极管驱动器的离线控制电路，其特征在于：其中该回馈讯号系透过一光耦合器耦合至该切换电路。