CN102695326A - 具有保护功能的控制器及发光二极管驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有保护功能的控制器及发光二极管驱动电路，控制器用以控制一晶体管，晶体管具有一控制端、一第一端以及一第二端，晶体管的第一端耦接一负载。控制器包含一判断单元以及一电流控制单元。判断单元耦接晶体管，于晶体管的第一端的电位或第一端及第二端之间的跨压大于一预定值时产生一电流调降信号。电流控制单元耦接晶体管的控制端用以控制晶体管所流经的电流于一预定电流值，并于接收电流调降信号时调降晶体管所流经的电流。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制器及发光二极管驱动电路，尤其涉及一种具有电流限制功能的控制器及发光二极管驱动电路。
背景技术
请参考图1，为一现有的发光二极管驱动电路。发光二极管驱动电路包含一驱动单元110、一发光二极管模块120、一N型金氧半晶体管130、一电流检测电阻140及一误差放大器160。驱动单元110耦接发光二极管模块120的一端以提供一驱动电压VDR驱动发光二极管模块120发光。N型金氧半晶体管130耦接发光二极管模块120的另一端以根据一控制信号控制流经发光二极管模块120的电流大小。电流检测电阻140耦接N型金氧半晶体管130以检测流经发光二极管模块120的电流大小，并产生一电流检测信号Ifb。误差放大器160接收电流检测信号Ifb及一电流设定单元150所产生的一电流设定信号，并据此输出控制信号至N型金氧半晶体管130，以控制流经N型金氧半晶体管130的电流大小。
然而，当发光二极管模块120的部分发光二极管因电路异常而短路，将使N型金氧半晶体管130的漏极电压上升。如此，N型金氧半晶体管130耗损的功率上升使N型金氧半晶体管130的温度上升。过高的操作温度可能使N型金氧半晶体管130的安全工作区域(SOA，Safe OperatingArea)缩减，将可能使半导体组件的可靠度下降，甚至造成毁损。
发明内容
鉴于现有技术中的问题，本发明于晶体管的跨压过高时，降低流经晶体管的电流大小，以避免开关组件过热而毁损。
为达上述目的，本发明提供了一种具有保护功能的控制器，用以控制一晶体管，晶体管具有一控制端、一第一端以及一第二端，晶体管的第一端耦接一负载。控制器包含一判断单元以及一电流控制单元。判断单元耦接晶体管，于晶体管的第一端的电位或第一端及第二端之间的跨压大于一预定值时产生一电流调降信号。电流控制单元耦接晶体管的控制端用以控制晶体管所流经的电流于一预定电流值，并于接收电流调降信号时调降晶体管所流经的电流。
本发明也提供了一种发光二极管驱动电路，包含一发光二极管模块、一驱动单元及一控制器。发光二极管模块具有多个串联的发光二极管。驱动单元耦接发光二极管模块的一端，以提供一驱动电压驱动发光二极管模块。而控制器则耦接发光二极管的另一端，以控制流经发光二极管的一电流为一第一电流或一第二电流。其中，控制器于发光二极管模块的跨压大于一第一预定值时，稳定流经发光二极管的电流于一第一电流值，于发光二极管模块的跨压小于第一预定值时，稳定流经发光二极管的电流于一第二电流值，其中第二电流值小于第一电流值。
换言之，本发明提供了一种发光二极管驱动电路，包含一发光二极管模块、一驱动单元及一控制器。发光二极管模块具有多个串联的发光二极管；驱动单元耦接该发光二极管模块的一端，以提供一驱动电压驱动该发光二极管模块；控制器耦接该发光二极管的另一端，以控制流经该发光二极管的一电流；其中，该控制器于该发光二极管模块的跨压大于一第一预定值时，稳定流经该发光二极管的该电流于一第一电流值，于该发光二极管模块的跨压小于该第一预定值时，稳定流经该发光二极管的该电流于一第二电流值，其中该第二电流值小于该第一电流值。
本发明还提供了一种发光二极管驱动电路，包含一发光二极管模块、一驱动单元、一晶体管以及一控制器。发光二极管模块具有多个串联的发光二极管。驱动单元耦接发光二极管模块的一端，以提供一驱动电压驱动发光二极管模块。晶体管具有一控制端、一第一端以及一第二端，且晶体管的第一端耦接发光二极管模块。而控制器用以控制晶体管所流经的电流大小。其中，控制器于晶体管的跨压小于一第一预定值时，稳定流经晶体管的电流于一第一电流值，于晶体管的跨压大于第一预定值时，调降流经晶体管的电流大小。
以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的申请专利范围。而有关本发明的其他目的与优点，将在后续的说明与附图加以阐述。
附图说明
图1为一现有的发光二极管驱动电路。
图2为本发明的一具有保护功能的控制器的电路示意图。
图3为本发明的一第一较佳实施例的具有保护功能的发光二极管驱动电路的电路示意图。
图4为本发明的一第二较佳实施例的具有保护功能的发光二极管驱动电路的电路示意图。
图5为本发明的一第三较佳实施例的具有保护功能的发光二极管驱动电路的电路示意图。
图6为本发明的一第四较佳实施例的具有保护功能的发光二极管驱动电路的电路示意图。
附图标记：
现有技术：
110：驱动单元
120：发光二极管模块
130：N型金氧半晶体管
140：电流检测电阻
150：电流设定单元
160：误差放大器
VDR：驱动电压
Ifb：电流检测信号
本发明：
230、330、430、530、630：晶体管
240、340、540、640：电流检测单元
440：第一电流检测电阻
442：第二电流检测电阻
260、360、460、560、660：误差放大器
280：参考电压产生单元
580、680：分流单元
380：信号叠加单元
290、390、490、590：判断单元
220：负载
320、420、520、620：发光二极管模块
210、310、410、510、610：驱动单元
VDR：驱动电压
Ifb：电流检测信号
292、392、492、592：第一分压单元
294、394、396、494、496、594、596：比较单元
Vr1：第一比较参考电压
Vr2：第二比较参考电压
EN：电流调降信号
PROT：保护信号
282、382：第二分压单元
582、682：分流电阻
284、384、584：开关单元
484：选择开关
286：电压调整单元
386：信号叠加器
686：齐纳二极管
Vr：基准电压
Vref：参考电压
具体实施方式
请参考图2，为本发明的一具有保护功能的控制器的电路示意图。控制器包含一晶体管230、一电流控制单元以及一判断单元290，其中电流控制单元包含一误差放大器260以及一参考电压产生单元280。晶体管230可以是内建于控制器或者是外接的组件，其具有一控制端、一第一端以及一第二端。其中，晶体管230的第一端耦接一负载220的一端，而一驱动单元210耦接负载220的另一端并提供的一驱动电压VDR以驱动负载220。一电流检测单元240耦接晶体管230的第二端以产生一电流检测信号Ifb。在本实施例中，电流检测单元240为一电阻。误差放大器260接收电流检测信号Ifb及参考电压产生单元280所产生的参考电压Vref，并根据参考电压Vref控制晶体管230所流经的电流大小，使晶体管230所流经的电流稳定于一预定电流值。判断单元290包含一第一分压单元292及一比较单元294，第一分压单元292耦接晶体管230的第一端以产生一第一分压信号。比较单元294的反向端接收一第一比较参考电压Vr1，其非反向端接收第一分压信号，并于第一分压信号的准位高于第一比较参考电压Vr1的准位时产生一电流调降信号EN。
参考电压产生单元280包含一第二分压单元282、一开关单元284及一电压调整单元286。开关单元284的一端耦接第二分压单元282，另一端耦接电压调整单元286。其中，电压调整单元286在本实施例中为一电阻。第二分压单元282接收一基准电压Vr并据此产生一参考电压Vref。当判断单元290产生电流调降信号EN时，开关单元284将导通，以改变第二分压单元282的分压比，使参考电压Vref的准位下降。因此，当晶体管230的第一端的电位低于预定电流调降值时，即第一分压信号的准位低于第一比较参考电压Vr1的准位时，误差放大器260将控制晶体管230，使电流检测信号Ifb的准位等于参考电压Vref的准位，此时流经晶体管230的电流稳定于一第一电流值。当晶体管230的第一端的电位高于预定电流调降值时，判断单元290产生电流调降信号EN以导通开关单元284使参考电压Vref的准位下降，此时误差放大器260将控制晶体管230，让流经晶体管230的电流下降至一第二电流值，使电流检测信号Ifb的准位仍等于下降后的参考电压Vref的准位。
由于误差放大器260的控制，电流检测信号Ifb的准位与参考电压Vref相等，即电流检测信号Ifb(即晶体管230的第二端)的准位为一稳定值。因此，本实施例利用判断单元290耦接该晶体管230的第一端以通过第一端的电位来判断晶体管230的第一端及第二端之间的跨压。实际上，本发明的判断单元290也可以耦接晶体管230的第一端及第二端以直接根据晶体管230的第一端及第二端之间的跨压来决定是否产生电流调降信号EN，如此，就算本发明的控制器应用至任何电路，仍可正确判断晶体管的跨压及进行电流调降。
接着，请参考图3，为本发明的一第一较佳实施例的具有保护功能的发光二极管驱动电路的电路示意图。其中，发光二极管驱动电路包含一驱动单元310、一发光二极管模块320及一控制器，其中控制器包含一晶体管330、一误差放大器360、一信号叠加单元380以及一判断单元390。在本实施例，晶体管330为内建于控制器，而实际应用时，晶体管可以是一外部组件。驱动单元310耦接发光二极管模块320的一端以提供稳定的一驱动电压VDR用以驱动发光二极管模块320发光。晶体管330具有一控制端、一第一端以及一第二端。其中，晶体管330的第一端耦接发光二极管模块320的另一端，而晶体管330的第二端耦接一电流检测单元340，电流检测单元340根据流经晶体管330的电流大小以产生一电流检测信号Ifb。判断单元390包含一第一分压单元392及比较单元394、396。第一分压单元392耦接晶体管330的第一端的电位以据此产生一第一分压信号。比较单元394的反向端接收一第一比较参考电压Vr1，其非反向端接收第一分压信号。比较单元396的反向端接收一第二比较参考电压Vr2，其非反向端接收第一分压信号，其中第二比较参考电压Vr2的准位高于第一比较参考电压Vr1的准位。当发光二极管模块320因任何异常(例如，部分发光二极管毁损而短路)造成发光二极管模块320上的跨压降低，致使晶体管330上的跨压上升。比较单元394将于第一分压信号的准位高于第一比较参考电压Vr1的准位时产生一电流调降信号EN；而比较单元396经进一步于第一分压信号的准位高于第二比较参考电压Vr2的准位时产生一保护信号PROT。
信号叠加单元380根据电流调降信号EN以决定是否将电流检测信号Ifb的准位提高一预定值。信号叠加单元380包含一第二分压单元382、一开关单元384及一信号叠加器386。开关单元384的一端耦接第二分压单元382，另一端耦接信号叠加器386。第二分压单元382接收一参考电压以产生一第二分压信号。开关单元384根据电流调降信号EN以判断是否将第二分压单元382所产生的分压信号传递至信号叠加器386，若是则电流检测信号Ifb的准位将根据分压信号被提高。误差放大器360接收电流检测信号Ifb及一参考电压Vref，并根据参考电压Vref控制晶体管330所流经的电流大小。当电流调降信号EN产生时，信号叠加单元380提高电流检测信号Ifb的准位，因此误差放大器360将控制晶体管330的电流由第一电流值下降至第二电流值，使提高准位的电流检测信号Ifb的准位仍等于参考电压Vref的准位。
值的注意的是，本实施例相较于图2所示实施例额外还增加了比较单元396。当晶体管330的第一端电压若仍不正常地上升而可能会超过晶体管330的耐压极限时，比较单元396将产生保护信号PROT。此时，驱动单元310可根据保护信号PROT停止驱动发光二极管模块320，以避免毁损晶体管330。
再来请参考图4，为本发明的一第二较佳实施例的具有保护功能的发光二极管驱动电路的电路示意图。其中，发光二极管驱动电路包含一驱动单元410、一发光二极管模块420、一晶体管430及一控制器，其中控制器包含选择开关484、一误差放大器460以及一判断单元490。驱动单元410耦接发光二极管模块420的一端以提供一驱动电压VDR用以驱动发光二极管模块420发光。晶体管430具有一控制端、一第一端以及一第二端。晶体管430的第一端耦接发光二极管420的另一端，晶体管430的第二端通过一选择开关484耦接一电流检测单元以产生一电流检测信号Ifb，其中电流检测单元包含一第一电流检测电阻440或一第二电流检测电阻442。选择开关484根据电流调降信号EN耦接晶体管430及第一电流检测电阻440或晶体管430及第二电流检测电阻442。判断单元490包含一第一分压单元492及比较单元494、496。第一分压单元492耦接晶体管430的第一端的电位以据此产生一第一分压信号。比较单元494的反向端接收一第一比较参考电压Vr1，其非反向端接收第一分压信号，并于第一分压信号的准位高于第一比较参考电压Vr1的准位时产生一电流调降信号EN。比较单元496的反向端接收一第二比较参考电压Vr2，其非反向端接收第一分压信号，并于第一分压信号的准位高于第二比较参考电压Vr2的准位时产生一保护信号PROT，其中第二比较参考电压Vr2的准位高于第一比较参考电压Vr1的准位。
误差放大器460的反向端接收电流检测信号Ifb，其非反向端接收参考电压Vref并于误差放大器460的控制端输出一控制信号至晶体管430，使得电流检测信号Ifb的准位等于参考电压Vref的准位。在本实施例中，电流调降信号EN为低准位时(即第一分压信号的准位低于第一比较参考电压Vr1的准位)，选择开关484耦接晶体管430及第一电流检测电阻440，此时误差放大器460控制流经晶体管430的电流于第一电流值。当电流调降信号EN为高准位时(即第一分压信号的准位高于第一比较参考电压Vr1的准位)，选择开关484耦接晶体管430及第二电流检测电阻442，其中第二电流检测电阻442的阻值高于第一电流检测电阻440的阻值。因此，此时误差放大器460控制流经晶体管430的电流于第二电流值，而第二电流值低于第一电流值。
当晶体管430的第一端的电压仍不正常地上升而触发比较单元496产生保护信号PROT时，驱动单元410将根据保护信号PROT停止驱动发光二极管模块420，以避免超过晶体管430的耐压而毁损晶体管430。
请参考图5，为本发明的一第三较佳实施例的具有保护功能的发光二极管驱动电路的电路示意图。其中，发光二极管驱动电路包含一驱动单元510、一发光二极管模块520及一控制器，其中，控制器包含一晶体管530、一误差放大器560、一分流单元580以及一判断单元590。驱动单元510耦接发光二极管模块520的一端以提供一驱动电压VDR用以驱动发光二极管模块520发光。晶体管530具有一控制端、一第一端以及一第二端，第一端耦接发光二极管模块520的另一端，第二端耦接一电流检测单元540。电流检测单元540为一电阻根据流经发光二极管模块520的电流大小产生一电流检测信号Ifb。误差放大器560根据电流检测信号Ifb及一参考电压Vref，以控制晶体管530，使流经发光二极管模块520(也同时流经晶体管530)的电流稳定于一第一电流值。
判断单元590包含一第一分压单元592及一比较单元594、596，第一分压单元592耦接晶体管530的第一端以产生一分压信号。比较单元594的反向端接收一第一比较参考电压Vr1，其非反向端接收分压信号，并于分压信号的准位高于第一比较参考电压Vr1时产生一电流调降信号EN。比较单元596的反向端接收一第二比较参考电压Vr2，其非反向端接收分压信号，并于分压信号的准位高于第二比较参考电压Vr2的准位时产生一保护信号PROT，其中第二比较参考电压Vr2的准位高于第一比较参考电压Vr1的准位。
分流单元580耦接于晶体管530的第一端及第二端，并根据电流调降信号EN，以选择是否分流晶体管530的电流。在本实施例中，分流单元580包含串联的一分流电阻582及一开关单元584。当判断单元590产生电流调降信号EN时，将使开关单元584导通，使流经发光二极管模块520的部分电流流经分流单元580，因此可降低流经晶体管530的电流大小。当晶体管530的第一端的电压仍不正常地上升而触发比较单元596产生保护信号PROT时，驱动单元510将根据保护信号PROT停止驱动发光二极管模块520，以避免超过晶体管530的耐压而毁损晶体管530。
接着，请参考图6，为本发明的一第四较佳实施例的具有保护功能的发光二极管驱动电路的电路示意图。其中，发光二极管驱动电路包含一驱动单元610、一发光二极管模块620及一控制器，其中，控制器包含一晶体管630、一误差放大器660以及一分流单元680，其中控制器包含一晶体管630、一电流检测单元640以及一误差放大器660。驱动单元610耦接发光二极管模块620的一端用以提供一驱动电压VDR驱动发光二极管模块620发光。晶体管630具有一控制端、一第一端以及一第二端。其中，晶体管630的第一端耦接发光二极管模块620的另一端，晶体管630的第二端耦接电流检测单元640。电流检测单元640为一电阻，根据流经发光二极管模块620的电流大小产生一电流检测信号Ifb。误差放大器660根据电流检测信号Ifb及一参考电压Vref，以控制晶体管630，使流经发光二极管模块620的电流稳定于一第一电流值。
分流单元680与晶体管630并联，且包含串联的一分流电阻682及一齐纳二极管686。当晶体管630的跨压高于一预定值时，即高于齐纳二极管686的逆向崩溃电压时，分流单元680将通过分流电阻682及一齐纳二极管686分流晶体管630的电流。
如上所述，本发明在上文中已以较佳实施例揭示，然所属领域普通技术人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以权利要求所界定者为准。
Claims (16)
1.一种具有保护功能的控制器，用以控制一晶体管，该晶体管，具有一控制端、一第一端以及一第二端，该晶体管的该第一端耦接一负载，控制器包含：
一判断单元，耦接该晶体管，于该晶体管的该第一端的电位或该第一端及该第二端之间的跨压大于一第一预定值时产生一电流调降信号；以及
一电流控制单元，耦接该晶体管的该控制端用以控制该晶体管所流经的电流于一预定电流值，并于接收该电流调降信号时调降该晶体管所流经的电流。
2.根据权利要求1所述的具有保护功能的控制器，其中该判断单元包含一第一分压单元及一比较单元，该第一分压单元耦接该第一端，该比较单元耦接该第一分压单元以根据该晶体管的该第一端的电位及一第一比较参考电压以产生该电流调降信号。
3.根据权利要求1所述的具有保护功能的控制器，其中该晶体管的该第二端耦接一电流检测单元，该电流检测单元根据流经该电流检测单元的一电流大小产生一电流检测信号，该电流控制单元根据该电流检测信号控制该晶体管所流经的电流大小。
4.根据权利要求3所述的具有保护功能的控制器，其中该电流检测单元包含一第一电流检测电阻及一第二电流检测电阻，该电流控制单元包含一选择开关耦接于该晶体管的该第二端，该选择开关根据该电流调降信号耦接该第一电流检测电阻或该第二电流检测电阻。
5.根据权利要求1所述的具有保护功能的控制器，其中该电流控制单元包含一参考电压产生单元，用以产生一参考电压，该电流控制单元根据该参考电压的准位调整该晶体管所流经的电流大小，该参考电压产生单元于接收该电流调降信号时调降该参考电压的准位。
6.根据权利要求5所述的具有保护功能的控制器，其中该参考电压产生单元包含一第二分压单元、一开关单元及一电压调整单元，该第二分压单元接收一基准电压以产生一参考电压，该开关单元的一端耦接该第二分压单元而另一端根据该电流调降信号耦接或去耦该电压调整单元以调整该参考电压的准位。
7.根据权利要求3所述的具有保护功能的控制器，其中该电流控制单元包含一信号叠加单元，该信号叠加单元耦接该电流检测单元并根据该电流调降信号决定是否将该电流检测信号的准位提高一预定值。
8.根据权利要求3所述的具有保护功能的控制器，其中该电流控制单元包含一分流单元耦接该晶体管及该电流检测单元，该分流单元于接收该电流调降信号时分流流经该晶体管的电流。
9.根据权利要求4、5、6或8所述的具有保护功能的控制器，其中该判断单元还于该晶体管的该第一端的电位或该第一端及该第二端之间的跨压大于一第二预定值时产生一保护信号，该第二预定值大于该第一预定值。
10.一种发光二极管驱动电路，包含：
一发光二极管模块，具有多个串联的发光二极管；
一驱动单元，耦接该发光二极管模块的一端，以提供一驱动电压驱动该发光二极管模块；以及
一控制器，耦接该发光二极管的另一端，以控制流经该发光二极管的一电流；
其中，该控制器于该发光二极管模块的跨压大于一第一预定值时，稳定流经该发光二极管的该电流于一第一电流值，于该发光二极管模块的跨压小于该第一预定值时，稳定流经该发光二极管的该电流于一第二电流值，其中该第二电流值小于该第一电流值。
11.根据权利要求10所述的发光二极管驱动电路，其中该控制器还于该发光二极管模块的跨压小于一第二预定值时，产生一保护信号，该驱动单元于接收该保护信号时，停止驱动该发光二极管模块。
12.根据权利要求10所述的发光二极管驱动电路，其中该控制器控制一晶体管以调整流经该发光二极管的该电流的大小，该晶体管具有一控制端、一第一端以及一第二端，且该晶体管的该第一端耦接该发光二极管模块。
13.根据权利要求12所述的发光二极管驱动电路，其中该控制器还包含一判断单元，该判断单元根据该晶体管的该第一端的电位或该第一端及其该第二端之间的跨压以决定是否产生一电流调降信号，该控制器于该电流调降信号产生时，稳定流经该发光二极管的该电流于该第二电流值。
14.一种发光二极管驱动电路，包含：
一发光二极管模块，具有多个串联的发光二极管；
一驱动单元，耦接该发光二极管模块的一端，以提供一驱动电压驱动该发光二极管模块；
一晶体管，具有一控制端、一第一端以及一第二端，且该晶体管的该第一端耦接该发光二极管模块；以及
一控制器，用以控制该晶体管所流经的电流大小；
其中，该控制器于该晶体管的跨压小于一第一预定值时，稳定流经该晶体管的该电流于一第一电流值，于该晶体管的跨压大于该第一预定值时，调降该电流的大小。
15.根据权利要求14所述的发光二极管驱动电路，其中该控制器还包含一分流单元耦接该晶体管，该分流单元于该晶体管的跨压大于该第一预定值时分流流经该晶体管的电流。
16.根据权利要求14所述的发光二极管驱动电路，其中该控制器于该晶体管的跨压大于该第一预定值时，将该电流稳定于一第二电流值，而该第二电流值小于该第一电流值。
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