CN101730331B - 具有快速放电功能的升压驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有快速放电功能的升压驱动电路，其将输入电压转换为输出电压供应给负载，该升压驱动电路包含：功率晶体管，与输入电压和输出电压间的一节点电连接；脉宽调变驱动电路，控制该功率晶体管的操作；与输出电压电连接的输出端节点；与负载电连接的回授节点；与回授节点电连接的低压晶体管；以及与回授节点电连接的箝位快速放电电路，当回授节点处的电压超过一预设电压时，此箝位快速放电电路释放回授节点的电荷。

Description

具有快速放电功能的升压驱动电路
技术领域
本发明涉及一种具有快速放电功能的升压驱动电路，特别是指一种能够减少使用高压晶体管的升压驱动电路，其例如可作为发光二极管(LED)驱动电路。
背景技术
请参阅图1，升压电路(boost converter)的其中一种应用是驱动LED发光，由于多个LED串联需要较高的电压，因此通常需要将较低的输入电压Vin转换成较高的输出电压Vout，供应给串联的LED使用。图示的现有LED驱动电路1中包含一个脉宽调变驱动电路(PWM)14，其输出讯号控制功率晶体管M1，通过功率晶体管M1的切换，将输入电压Vin转换成输出电压Vout。为避免输入电压过低或输出电压过高造成电路损害，LED驱动电路1中通常另包含有过低电压防锁电路(UVLO，under voltage lock-out)12和过高电压保护电路(OVP，over voltageprotection)16，以在输入电压过低或输出电压过高时强制控制(override)PWM电路14的动作。此外，LED驱动电路1中尚包含电流调整电路18和配合的晶体管M2，以调整通过LED的电流。
上述电路中，由于节点LX可能为高电压，因此晶体管M1必须为高压晶体管。另一方面，当LED驱动电路1由ON转OFF时，回授节点FB将被瞬间拉升至接近输出电压Vout，因此晶体管M2也必须为高压晶体管，其源极必须能耐受高压，以吸收瞬间的大电流将其导地。然而，高压晶体管甚耗电路面积，对布局造成困扰，因此上述现有技术的电路并不理想。
有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种具有快速放电功能的LED驱动电路，其中可以减少使用高压晶体管。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种具有快速放电功能的升压驱动电路。
为达上述目的，本发明提供一种具有快速放电功能的升压驱动电路，其将输入电压转换为输出电压供应给负载，该升压驱动电路包含：功率晶体管，与输入电压和输出电压间的一节点电连接；脉宽调变驱动电路，控制该功率晶体管的操作；与输出电压电连接的输出端节点；与负载电连接的回授节点；与回授节点电连接的低压晶体管；以及与回授节点电连接的箝位快速放电电路，当回授节点处的电压超过一预设电压时，此箝位快速放电电路释放回授节点的电荷。
上述升压驱动电路中的箝位快速放电电路，可另与输出端节点电连接，当回授节点处的电压超过该预设电压时，此箝位快速放电电路释放输出端节点的电荷。
该箝位快速放电电路宜使用硅控整流器来制作。
当该箝位快速放电电路另与输出端节点电连接时，箝位快速放电电路中可包括一个电流镜，提供一条由该输出端节点经该电流镜接地的电流路径。
下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1标出现有LED升压驱动电路的电路结构；
图2标出本发明的升压驱动电路的其中一个实施例；
图3标出箝位快速放电电路的实施例；
图4与图5标出SCR电路的两个实施例；
图6标出SCR电路的电压—电流特性曲线；
图7-9标出箝位快速放电电路的三个实施例；
图10标出本发明的升压驱动电路的另一个实施例。
图中符号说明
1      现有LED升压驱动电路
2      升压驱动电路
3      负载
12     过低电压防锁电路
14     脉宽调变驱动电路
16     过高电压保护电路
18     电流调整电路
20     箝位快速放电电路
22     箝位快速放电电路
24     SCR电路
B1，B2 双载子晶体管
D      二极管
FB，LX 节点
M1     功率晶体管
M2     高压晶体管
M3     低压晶体管
Vin    输入电压
Vout   输出电压(输出端节点)
具体实施方式
请参考图2，在本发明的升压驱动电路2中，以低压晶体管M3取代高压晶体管M2，并提供一个兼具箝位与放电功能的箝位快速放电电路20，此箝位快速放电电路20的箝位作用可将回授节点FB的电压限制在安全范围内，同时具有快速放电的功能，可将大电流快速导地，因此免除了高压晶体管电路布局耗用面积的困扰，并也解决了节点FB的问题。
升压驱动电路2的负载3可以是图示的LED电路，但也可以是其它形式的负载。
在本发明的较佳实施例中，上述箝位快速放电电路20宜使用硅控整流器(SCR，silicon-controlled rectifier)来制作，如图3。SCR电路24有各种实施型态，图4与图5分别示出两例。请参阅图6，此为SCR电路的电压—电流特性曲线，由图中可见，当其电压上升至临界电压Vth时，将产生反折(snap back)，电压快速降低且电流以高斜率大幅增加，SCR电路将充分导通并产生大电流，对照图2、3，此表示若以SCR电路24作为箝位快速放电电路20，连结在回授节点FB与地电位之间，则当回授节点FB被瞬间拉升至高压时，由SCR电路24构成的箝位快速放电电路20将能快速吸收电流，保护低压晶体管M3不致损坏。
图10标出本发明的另一个实施例，本实施例中箝位快速放电电路22另与输出端Vout连接，以在需要时(例如前述当升压驱动电路2由ON转OFF时)从输出端Vout快速放电，一方面达成快速释压的功能，另方面因为增加一条电流路径，可使低压晶体管M3更加不必面对高压环境。图7-9举出箝位快速放电电路22的三个实施例，请先参见图7，SCR电路24连接至双载子晶体管B1的基极，通过双载子晶体管B1的电流放大作用，可快速释放输出端Vout的电荷，如此输出端电压Vout便不需要完全通过回授节点FB来释压，可进一步减轻低压晶体管M3的负担。
图8标出另一个实施例，此实施例中双载子晶体管B1、B2构成电流镜，其两条路径上的电流比例根据晶体管B1、B2的匹配状况而定，故例如可设计成使输出端Vout—晶体管B1—地电位的电流量较大，以使输出端Vout的电荷较大部分透过此一路径来释放，亦同样可减轻低压晶体管M3的负担。
图9标出另一个实施例，此实施例中同样由双载子晶体管B1、B2构成电流镜，其电流比例也同样可从晶体管B1、B2的匹配状况来设计，但本实施例中未使用SCR电路，而是使用二极管D来取代(图中仅示出一个，如有必要，可串联设置多个二极管)，当回授节点FB的电压在正常工作范围时，此箝位快速放电电路22并不产生作用，但回授节点FB的电压跃升至高压时，二极管D反向崩溃，产生从回授节点FB透过晶体管B2接地的电流，此电流也成比例地复制于从输出端Vout通过晶体管B1接地的电流路径上，因此可达成与图8实施例相似的功能。
值得注意的是，以上各实施例中，当回授节点FB的电压自高压下降至正常工作范围时，从输出端Vout通过晶体管B1接地的电流路径将自动切断，换言之在正常工作范围内，并无漏电耗损之虞。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。对于本领域技术人员，当可在本发明精神内，立即思及各种等效变化；例如，本发明可应用于任何升压电路，而不限于LED驱动电路，等等。故凡依本发明的概念与精神所为之均等变化或修饰，均应包括于本发明权利要求书的范围内。

Claims (9)

1.一种具有快速放电功能的升压驱动电路，其将输入电压转换为输出电压供应给负载，其特征在于，该升压驱动电路包含：
功率晶体管，与输入电压和输出电压间的一节点电连接；
脉宽调变驱动电路，控制该功率晶体管的操作；
与输出电压电连接的输出端节点；
与负载电连接的回授节点；
与回授节点电连接的低压晶体管；以及
与回授节点电连接的箝位快速放电电路，当回授节点处的电压超过一预设电压时，此箝位快速放电电路释放回授节点的电荷。
2.如权利要求1所述的具有快速放电功能的升压驱动电路，其中，该箝位快速放电电路包含一硅控整流器电路，其一端与该回授节点电连接，另一端电连接于地电位。
3.如权利要求2所述的具有快速放电功能的升压驱动电路，其中，该预设电压为该硅控整流器电路的反折临界电压。
4.如权利要求1所述的具有快速放电功能的升压驱动电路，其中，该箝位快速放电电路另与输出端节点电连接，当回授节点处的电压超过该预设电压时，此箝位快速放电电路释放输出端节点的电荷。
5.如权利要求4所述的具有快速放电功能的升压驱动电路，其中，该箝位快速放电电路包含：
一硅控整流器电路，其一端与该回授节点电连接，另一端电连接于地电位；以及
一个双载子晶体管，其基极与该硅控整流器电路电连接，集电极与该输出端节点电连接，发射极电连接于地电位。
6.如权利要求4所述的具有快速放电功能的升压驱动电路，其中，该箝位快速放电电路包含：
一硅控整流器电路，其一端与该回授节点电连接；以及
一个由双载子晶体管构成的电流镜，与该硅控整流器电路、该输出端节点、和地电位电连接，其提供一条由输出端节点经该电流镜接地的电流路径，并将通过该硅控整流器电路的电流，成比例地复制于该电流路径上。
7.如权利要求4所述的具有快速放电功能的升压驱动电路，其中，该箝位快速放电电路包含：
一二极管，其阴极与该回授节点电连接；以及
一个由双载子晶体管构成的电流镜，与该二极管的阳极、该输出端节点、和地电位电连接，其提供一条由输出端节点经该电流镜接地的电流路径，并将通过该二极管的电流，成比例地复制于该电流路径上。
8.如权利要求7所述的具有快速放电功能的升压驱动电路，其中，前述预设电压为该二极管的崩溃电压。
9.如权利要求1所述的具有快速放电功能的升压驱动电路，其中，该负载为发光二极管。
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