CN102169672B - 背光模块、过温度保护电路及其过温度保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种过温度保护电路，适用于耦接发光组件的光源驱动器。光源驱动器具有接收设定电流的电流设定端，以对应地控制流经发光组件的电流大小。过温度保护电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、热敏电阻及二极管。第一电阻的第一端耦接电流设定端，以提供设定电流。第二电阻耦接于第一电阻的第二端与接地电压之间。热敏电阻的第一端耦接参考电压，并且用以量测发光组件的温度。第三电阻耦接于热敏电阻的第二端与接地电压之间。二极管的阳极耦接热敏电阻的第二端，二极管的阴极耦接第一电阻的第二端。

Description

背光模块、过温度保护电路及其过温度保护方法

技术领域

本发明是有关于一种背光模块、过温度保护电路及其过温度保护方法，且特别是有关于以发光二极管为背光源的一种背光模块、过温度保护电路及其过温度保护方法。

背景技术

随着电子产业日益发达，平面显示器已逐渐取代阴极射线管显示器，成为目前显示器中的主流。而在平面显示器中，又以液晶显示器的技术最为纯熟且普及化。然而，由于液晶显示器的液晶显示面板本身无法发光，故在液晶显示面板下方必须配置背光模块以提供光源，进而达到显示的功能。并且，由于发光二极管(Light Emitting Diode，LED)具有寿命长、效率高以及对环境污染较低等特性，因此液晶显示器的背光模块多采用发光二极管作为其背光源。

一般而言，发光二极管的驱动电路是由直流对直流转换器（DC-DC converter）产生驱动电压来驱动发光二极管发光，而驱动的发光二极管同时会发光及发热而致使其温度上升，并且发光二极管的顺向电压及顺向电流会随着其温度的上升而降低。在驱动电路无法感知发光二极管的温度的情况下，发光二极管的驱动电路无法因应温度的改变而作对应的调整，以致于在发光二极管的温度上升时，驱动电压及流经发光二极管的电流仍会维持于原始值。因此，在发光二极管的温度过高时，易容造成发光二极管电气特性的劣化以及减短其使用寿命。为了抑制发光二极管电气特性的劣化以及减短其使用寿命，逐有人在背光模块中加入过温度保护电路。

图1为一传统背光模块的系统示意图。请参照图1，在背光模块100中，直流对直流转换器110产生驱动电压V_D来驱动发光二极管Da~Dc，其中电流I_D为流经发光二极管Da~Dc的电流。而晶体管TR1、TR2及热敏电阻R_PTC构成过温度保护电路，其中热敏电阻R_PTC用以量测发光二极管Da~Dc的温度，且热敏电阻R_PTC为正温度系数的热敏电阻。当发光二极管Da~Dc的温度于容许的温度范围内时，电压Va会受热敏电阻R_PTC的电阻值的变动而变动，并藉此调整电流I_D，但电压Va仍会设定为小于晶体管TR2的基极与射极的顺向偏压V_BE（例如为0.5V~0.69V），以避免晶体管TR2导通（turn on）。

当发光二极管Da~Dc的温度超出容许的温度范围时，热敏电阻R_PTC的电阻值会过大，以致于电压Va会大于或等于晶体管TR2的顺向偏压V_BE，而使晶体管TR2导通。此时，晶体管TR1的基极的电压Vb会耦接接地电压，而控制晶体管TR1的脉宽调变（pulse width modulation, PWM）信号S_PWM会藉由导通的晶体管TR2而形同接地，以致于晶体管TR1会关闭（turn off），连带的电流I_D无法流经发光二极管Da~Dc而使发光二极管Da~Dc无法发光。

接着，待发光二极管Da~Dc的温度回到容许的温度范围内时，热敏电阻R_PTC的电阻值会回复到适当值，致使发光二极管Da~Dc可正常发光。而上述过温度保护电路虽可达到过温度保护的效果，但因其架构设计关系，热敏电阻R_PTC所产生功耗会影响直流对直流转换器110的转换效率。并且，上述过温度保护电路为透过关闭晶体管TR1来保护发光二极管Da~Dc，致使发光二极管Da~Dc可能会于发光与不发光之间切换，因此可能产生背光闪烁的现象，影响使用者的视觉观感。

发明内容

本发明提供一种背光模块、过温度保护电路及其过温度保护方法，其光源驱动器依据设定电流调整流经发光组件的电流大小，而本发明实施例于发光组件的温度过高时降低设定电流的大小以降低发光组件的温度，藉此保护发光组件的温度不会过高。

本发明提出一种过温度保护电路，适用于耦接发光组件的光源驱动器，光源驱动器具有接收设定电流的电流设定端，并且依据设定电流控制流经发光组件的电流大小。过温度保护电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、热敏电阻及二极管。第一电阻的第一端耦接电流设定端，以提供设定电流。第二电阻耦接于第一电阻的第二端与接地电压之间。热敏电阻的第一端耦接参考电压，并且用以量测发光组件的温度。第三电阻耦接于热敏电阻的第二端与接地电压之间。二极管的阳极耦接热敏电阻的第二端，二极管的阴极耦接第一电阻的第二端。

本发明亦提出一种背光模块，包括光源驱动器、发光组件及过温度保护电路。光源驱动器具有电流设定端及光源驱动端，其中电流设定端接收设定电流，并且光源驱动器依据设定电流控制光源驱动端的电流。发光组件耦接于驱动电压与光源驱动器的光源驱动端之间。过温度保护电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、热敏电阻及二极管。第一电阻的第一端耦接电流设定端，以提供设定电流。第二电阻耦接于第一电阻的第二端与接地电压之间。热敏电阻的第一端耦接参考电压，并且用以量测发光组件的温度。第三电阻耦接于热敏电阻的第二端与接地电压之间。二极管的阳极耦接热敏电阻的第二端，二极管的阴极耦接第一电阻的第二端。

在本发明的一实施例中，上述的二极管为萧特基二极管。

在本发明的一实施例中，上述的热敏电阻为负温度系数的热敏电阻。

在本发明的一实施例中，上述的第三电阻的电阻值等于R_TTP/((VDD/V1)-1)，其中R_TTP为热敏电阻对应临界温度的电阻值，VDD为参考电压，V1为第一电阻的第二端的电压，且VDD大于V1。

在本发明的一实施例中，上述的热敏电阻配置于发光组件旁。

在本发明的一实施例中，上述的发光组件包括至少一发光二极管。

本发明另提出一种过温度保护方法，适用于具有发光组件及光源驱动器的背光模块，光源驱动器具有接收一设定电流的电流设定端，光源驱动器耦接发光组件，以依据设定电流控制流经发光组件的电流大小。过温度保护方法包括下列步骤。量测发光组件的温度。当发光组件的温度大于临界温度时，降低设定电流。当发光组件的温度小于等于临界温度时，使设定电流为默认值。

在本发明的一实施例中，上述的发光组件的温度经由热敏电阻来量测。

基于上述，本发明实施例的背光模块、过温度保护电路及其过温度保护方法，利用二极管判断光敏电阻与第三电阻的分压是否大于第一电阻与第二电阻的分压，以此判断发光组件的温度是否过高。在发光组件的温度过高时，光敏电阻与第三电阻的分压会大于第一电阻与第二电阻的分压，并且会拉高第一电阻的第二端的电压，以此降低设定电流的电流大小，进而降低流经发光组件的电流，以降低发光组件的温度。藉此，可透过简单的电路保护发光组件的温度不会过高，并且不会造成画面闪烁。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为一传统背光模块的系统示意图。

图2为依据本发明的一实施例的背光模块的系统示意图。

图3为依据本发明的一实施例的过温度保护方法的流程图。

【主要组件符号说明】

100、200：背光模块

110：直流对直流转换器

210：光源驱动器

220：发光组件

230：过温度保护电路

a~d：端点

D1、D2：二极管

Da~Dc：发光二极管

GND：接地端

I_D、I_D1、I_D2：电流

I_SET：设定电流

L：电感

L1、L2：发光二极管串行

LDT1、LDT2：光源驱动端

R1~R3：电阻

R_PTC、R_NTC：热敏电阻

SET：电流设定端

S_PWM：脉宽调变信号

TR1、TR2：晶体管

Va、Vb、V1、V2：电压

V_BE：偏压

VCC：系统电压

V_D、VDR：驱动电压

VDD：参考电压

VIN：电压输入端

VOUT：电压输出端

S310、S320、S330、S340：步骤。

具体实施方式

  图2为依据本发明的一实施例的背光模块的系统示意图。请参照图2，在本实施例中，背光模块200至少包括光源驱动器210、发光组件220及过温度保护电路230。光源驱动器210具有电压输入端VIN、电压输出端VOUT、接地端GND、电流设定端SET及至少一光源驱动端（如LDT1及LDT2），其中光源驱动端的数量决定于发光组件220的电路结构。

在光源驱动器210中，电压输入端VIN接收系统电压VCC，电压输出端VOUT输出驱动电压VDR至发光组件220，电流设定端SET接收设定电流I_SET，接地端GND耦接接地电压，光源驱动端（如LDT1及LDT2）耦接发光组件220以控制流经发光组件220的电流。光源驱动器210依据设定电流I_SET控制光源驱动端（如LDT1及LDT2）的电流（如I_D1及I_D2）大小（即流经发光组件220的电流大小），并且光源驱动端（如LDT1及LDT2）的电流大小会正比于设定电流I_SET的电流大小。

过温度保护电路230耦接光源驱动器210的电流设定端SET以提供设定电流I_SET，并且过温度保护电路230会依据发光组件220的温度调整设定电流I_SET的电流大小。换言之，当发光组件220的温度未过高（即小于等于临界温度）时，过温度保护电路230提供的设定电流I_SET会为默认值；当发光组件220的温度过高（即大于临界温度）时，过温度保护电路230会降低设定电流I_SET，以透过光源驱动器210降低流经发光组件220的电流大小，藉此降低发光组件220的温度，进而保护发光组件220不会因为温度过高而加速老化及造成毁损。

在本实施例中，过温度保护电路230包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、热敏电阻R_NTC及二极管D1，其中热敏电阻R_NTC在此以负温度系数的热敏电阻为例，二极管D1在此以萧特基二极管（Schottky Diode）为例。第一电阻R1的第一端a耦接光源驱动器210的电流设定端SET以提供设定电流I_SET。第二电阻R2耦接于第一电阻R1的第二端b与接地电压之间。热敏电阻R_NTC的第一端c耦接参考电压VDD，并且热敏电阻R_NTC可配置于发光组件220旁以便于量测发光组件220的温度。第三电阻R3耦接于热敏电阻R_NTC的第二端d与接地电压之间。二极管D1的阳极耦接热敏电阻热敏电阻R_NTC的第二端d，二极管D1的阴极耦接第一电阻R1的第二端b。

当发光组件220的温度小于等于临界温度时，则热敏电阻R_NTC的电阻值会较高，以致于热敏电阻R_NTC与第三电阻R3的分压V2会小于等于第一电阻R1与第二电阻R2的分压V1（即第一电阻R1的第二端b的电压）。此时，二极管D1会由于逆向偏压或偏压不足而不导通，而设定电流I_SET会等于电流设定端SET的电压除以第一电阻R1与第二电阻R2的电阻值（即默认值）。

当发光组件220的温度大于临界温度时，则热敏电阻R_NTC的电阻值会较低，以致于分压V2会大于分压V1。此时，二极管D1会由于顺向偏压而导通，致使分压V1会受分压V2的影响而被拉高。由于分压V1被拉高，因此第一电阻R1的跨压会降低，以致于设定电流I_SET被降低，此时设定电流I_SET等于电流设定端SET的电压减去分压V1后除以第一电阻R1的电阻值。以光源驱动器210的电流设定端SET而言，等同于等效电阻变大。

此外，由于热敏电阻R_NTC的电阻值会随发光组件220的温度而变，因此第三电阻R3的电阻值须经过设计，以使在发光组件220的温度大于临界温度时，分压V2大于分压V1，在发光组件220的温度小于等于临界温度时，分压V2小于等于分压V1。依据上述，第三电阻R3的电阻值等于R_TTP/((VDD/V1)-1)，其中R_TTP为热敏电阻_RNTC对应临界温度的电阻值，并且参考电压VDD会远大于分压V1。举例来说，假设热敏电阻_RNTC对应临界温度（例如为70度C）的电阻值为12 kΩ，参考电压VDD为3 V，分压V1为 0.6V，则第三电阻R3的电阻值等于 12 kΩ/((3/0.6)-1)=3 kΩ。

在本实施例中，发光组件220包括发光二极管串行L1及L2，其中发光二极管串行L1及L2中发光二极管的数目大致上会相同，但不以此为限。并且，由于发光组件220包括两个发光二极管串行L1及L2，因此光源驱动器210会对应的具有两个光源驱动端LDT1及LDT2，以分别耦接发光二极管串行L1及L2，但在其它实施例中，光源驱动端的数目可依据发光二极管串行的数目对应的作调整。并且，在本实施例中，发光组件220所接收驱动电压VDR为光源驱动器210所提供，但在其它实施例中，驱动电压VDR可以由其它组件或电路提供的电压，且本发明实施例不以此为限。

再者，在本实施例中，背光模块200可更包括电感L及二极管D2，用以滤除驱动电压VDR的噪声，以使驱动电压VDR的电压更加稳定。其中，电感L耦接于光源驱动器210的电压输入端VIN与电压输出端VOUT之间，二极管D2顺向耦接于光源驱动器210的电压输出端VOUT与发光组件220之间。

依据上述，可汇整为一过温度保护方法，以应用于背光模块200。图3为依据本发明的一实施例的过温度保护方法的流程图。请参照图3，在本实施例中，首先会量测发光组件的温度（步骤S310）。接着，判断发光组件的温度是否大于临界温度（步骤S320）。当发光组件的温度大于临界温度时（亦即判断结果为“是”），则降低设定电流的电流大小（步骤S330）；反之，当发光组件的温度小于等于（亦即不大于）临界温度时（亦即判断结果为“否”），则使设定电流为默认值。其中，上述步骤的细节可参照背光模块200的说明，在此则不再赘述。

综上所述，本发明实施例的背光模块、过温度保护电路及其过温度保护方法，利用二极管判断光敏电阻与第三电阻的分压是否大于第一电阻与第二电阻的分压，以此判断发光组件的温度是否过高。在发光组件的温度过高时，光敏电阻与第三电阻的分压会大于第一电阻与第二电阻的分压，并且会拉高第一电阻的第二端的电压，以此降低设定电流的电流大小，进而降低流经发光组件的电流，以降低发光组件的温度。藉此，可透过简单的电路保护发光组件的温度不会过高，并且不会造成画面闪烁。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。 

Claims (8)

1.一种过温度保护电路，适用于耦接一发光组件的一光源驱动器，该光源驱动器具有接收一设定电流的一电流设定端且依据该设定电流控制流经该发光组件的电流大小，其特征在于，该过温度保护电路包括：

一第一电阻，该第一电阻的第一端耦接该电流设定端，以提供该设定电流；

一第二电阻，耦接于该第一电阻的第二端与一接地电压之间；

一热敏电阻，该热敏电阻的第一端耦接一参考电压，并且该热敏电阻用以量测该发光组件的温度；

一第三电阻，耦接于该热敏电阻的第二端与该接地电压之间；以及

一二极管，该二极管的阳极耦接该热敏电阻的第二端，该二极管的阴极耦接该第一电阻的第二端；所述热敏电阻为一负温度系数的热敏电阻；所述第三电阻的电阻值等于R_TTP/((VDD/V1)-1)，其中R_TTP为该热敏电阻对应一临界温度的电阻值，VDD为该参考电压，V1为该第一电阻的第二端的电压，且VDD大于V1。

2.根据权利要求1所述的过温度保护电路，其特征在于：所述二极管为一萧特基二极管（Schottky Diode）。

3.根据权利要求1所述的过温度保护电路，其特征在于：所述热敏电阻配置于该发光组件旁。

4.一种背光模块，其特征在于，包括：

一光源驱动器，具有一电流设定端及一光源驱动端，该电流设定端接收一设定电流，该光源驱动器依据该设定电流控制该光源驱动端的一电流的大小；

一发光组件，耦接于一驱动电压与该光源驱动器的该光源驱动端之间；以及

一过温度保护电路，包括：

一第一电阻，该第一电阻的第一端耦接该电流设定端，以提供该设定电流；

一第二电阻，耦接于该第一电阻的第二端与一接地电压之间；

一热敏电阻，该热敏电阻的第一端耦接一参考电压，并且该热敏电阻用以量测该发光组件的温度；

一第三电阻，耦接于该热敏电阻的第二端与该接地电压之间；以及

一二极管，该二极管的阳极耦接该热敏电阻的第二端，该二极管的阴极耦接该第一电阻的第二端；所述热敏电阻为一负温度系数的热敏电阻；所述第三电阻的电阻值等于R_TTP/((VDD/V1)-1)，其中R_TTP为该热敏电阻对应一临界温度的电阻值，VDD为该参考电压，V1为该第一电阻的第二端的电压，且VDD大于V1。

5.根据权利要求4所述的背光模块，其特征在于：所述二极管为一萧特基二极管。

6.根据权利要求4所述的背光模块，其特征在于：所述热敏电阻配置于该发光组件旁。

7.根据权利要求4所述的背光模块，其特征在于：所述发光组件包括至少一发光二极管。

8.一种用于权利要求4所述的背光模块的过温度保护方法，该光源驱动器具有接收一设定电流的一电流设定端，该光源驱动器耦接该发光组件以依据该设定电流控制流经该发光组件的电流大小，其特征在于，所述过温度保护方法包括：

使用该热敏电阻量测该发光组件的温度；

利用该二极管判断光敏电阻与第三电阻的分压是否大于所述第一电阻与所述第二电阻的分压，以此判断该发光组件的温度是否过高，当该发光组件的温度大于一临界温度时，降低该设定电流；以及

当该发光组件的温度小于等于该临界温度时，使该设定电流为一默认值。

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