CN102869148B - 具开路保护的发光二极管驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明的具开路保护的发光二极管驱动电路，包含：发光二极管模块、转换电路、转换控制器、工作电压产生电路、过压检测电路以及一保护电路。发光二极管驱动电路于检测到发光二极管模块的跨压过高时，进入开路保护状态，使发光二极管驱动电路中的转换控制器的工作电压被拉低而停止运作以保护发光二极管驱动电路。发光二极管驱动电路可进一步以拴锁住保护状态，使发光二极管驱动电路除非被重新启动或对发光二极管模块的开路状态被解除，否则被持续拴锁于保护状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管驱动电路，尤其涉及一种具有开路保护的发光二极管驱动电路
背景技术
请参见图1，为现有常见的发光二极管驱动电路的电路示意图。发光二极管驱动电路包含一转换控制器10、一电感L、一二极管D、一输出电容C、一晶体管开关SW、一电流检测电阻Rse，用以将一电压源VIN的电力进行转换等效成一电流源以驱动一发光二极管模块30发光。以下就发光二极管驱动电路的组件连接关系及电路操作进行说明。
发光二极管模块30的正端耦接电压源VIN，负端耦接电感L的一端，而电感L的另一端耦接晶体管开关SW的一第一端。输出电容C与发光二极管模块30并联。二极管D的正端耦接电感L与晶体管开关SW的连接端，负端耦接电压源VIN，以提供电感L的电流续流路径。晶体管开关SW的第二端通过电流检测电阻Rse接地。转换控制器10耦接晶体管开关SW的一控制端，藉由控制晶体管开关SW导通与关断时间的比例，达到调整提供至发光二极管模块30电力大小的作用。
当晶体管开关SW导通时，电流由电压源VIN输出，流经发光二极管模块30、电感L、晶体管开关SW及电流检测电阻Rse到地。此时，电流流经电流检测电阻Rse而产生一电流检测信号FB。转换控制器10根据电流检测电阻Rse判断流经发光二极管模块30的电流大小，当发光二极管模块30的电流到达一预定电流值时，转换控制器10关断晶体管开关SW一固定时间长度。此时，电感L的电流通过二极管D续流并释放储存于电感L及输出电容C之上的能量，使发光二极管模块30持续发光。经固定时间长度后，转换控制器10再度导通晶体管开关SW，使电感L及输出电容C再度储能。藉由上述过程，使发光二极管模块30的电流维持在一平均电流附近而达到稳定发光的目的。
然而，当发光二极管模块30中有任何发光二极管损毁或者任何电路异常，造成发光二极管模块不再流经任何电流而处于开路状态且不发光。此时，若转换控制器10仍持续运作，则造成不必要的能量损耗。而且由于发光二极管模块30因开路而不发光，若使用者为确认电路情况或更换发光二极管模块30，则有触电等人身安全的问题。
发明内容
鉴于现有技术中的发光二极管于过压时，无法进行适当的保护。本发明的发光二极管驱动电路于检测到发光二极管模块的跨压过高时，进入开路保护状态，使发光二极管驱动电路中的转换控制器的工作电压被拉低而停止运作以保护发光二极管驱动电路。发光二极管驱动电路可进一步以拴锁住保护状态，使发光二极管驱动电路除非被重新启动或对发光二极管模块的开路状态被解除，否则被持续拴锁于保护状态。
为达上述目的，本发明提供了一种具开路保护的发光二极管驱动电路，包含一发光二极管模块、一转换电路、一转换控制器、一工作电压产生电路、一过压检测电路以及一保护电路。转换电路耦接一电压源及发光二极管模块。转换控制器根据代表发光二极管模块电流大小的一电流检测信号控制转换电路运作以提供电力驱动发光二极管模块发光。工作电压产生电路耦接电压源以产生一工作电压供转换控制器操作所需。过压检测电路耦接发光二极管模块，于发光二极管模块跨压超过一预定过压保护值时判断发光二极管模块处于一开路状态并产生一开路保护信号。保护电路根据开路保护信号，将工作电压产生电路所产生的工作电压降低，使转换控制器停止运作。
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权利要求。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为现有常见的发光二极管驱动电路的电路示意图。
图2为根据本发明的一第一较佳实施例的发光二极管驱动电路的电路示意图。
图3为根据本发明的一第二较佳实施例的发光二极管驱动电路的电路示意图。
附图标记：
现有技术：
10：转换控制器
30：发光二极管模块
L：电感
D：二极管
C：输出电容
SW：晶体管开关
Rse：电流检测电阻
VIN：电压源
FB：电流检测信号
本发明：
100、200：转换控制器
110、210：工作电压产生电路
220：电力回送电路
130、230：发光二极管模块
140、240：过压检测电路
150、250：保护电路
260：拴锁电路
L：电感
D、D1、D2：二极管
C：输出电容
SW：晶体管开关
VIN：电压源
Rse：电流检测电阻
FB、FB+、FB-：电流检测信号
R1、R2、R3、R11、R12、R13、R14、R15：电阻
C1：输入电容
C2：电容
ZD：齐纳二极管
Iop：开路保护信号
BT：双载子接面晶体管
VD：电压检测信号
M1、M2：晶体管
VDD：工作电压
具体实施方式
请参见图2，为根据本发明的一第一较佳实施例的发光二极管驱动电路的电路示意图。发光二极管驱动电路包含一转换控制器100、一工作电压产生电路110、一发光二极管模块130、一过压检测电路140、一保护电路150以及一转换电路。在本实施例，转换电路为一降压转换电路，包含一电感L、一二极管D、一输出电容C及一晶体管开关SW，耦接一电压源VIN以根据转换控制器100的控制将电压源VIN的电力进行转换等效成一适当的电流源驱动发光二极管模块130稳定发光。输出电容C与发光二极管模块130并联，以滤除高频信号而提供稳定的电力至发光二极管模块130。发光二极管模块130的正端耦接电压源VIN，负端耦接电感L的一端，而电感L的另一端耦接晶体管开关SW的一第一端及二极管D的正端。二极管D的负端耦接电压源VIN，以作为电感L的电流续流路径。晶体管开关SW的一第二端接地，而一控制端耦接转换控制器100以根据转换控制器100的控制于导通与关断之间切换。一电流检测电阻Rse连接于电感L及晶体管开关SW之间，以产生电流检测信号FB+、FB-。转换控制器100根据电流检测信号FB+、FB-判断发光二极管模块130的电流大小，于发光二极管模块130的电流上升至一电流上位值时关断晶体管开关SW，于发光二极管模块130的电流下降至一电流下位值时导通晶体管开关SW，其中电流上位值大于电流下位值。如此，使发光二极管电流被控制于电流上位值及电流下位值之间而达到稳定发光二极管模块130发光的功能。
工作电压产生电路110耦接电压源VIN，以产生一工作电压VDD供转换控制器100操作所需。工作电压产生电路110也可以耦接其他电源以取代耦接电压源VIN来提供工作电压VDD。工作电压产生电路110包含电阻R1、R2、一输入电容C1以及齐纳二极管ZD。电阻R2、输入电容C1以及齐纳二极管ZD彼此并联，并通过电阻R1耦接电压源VIN。输入电容C1将根据齐纳二极管ZD的阈电压储存电力以提供上述的工作电压VDD。电阻R2作为一释能路径，于停止提供电压源VIN时，将输入电容C1的储存能量释放。
过压检测电路140耦接发光二极管模块130，以检测发光二极管模块130的跨压高低，于判断发光二极管模块130的跨压超过一预定过压保护值时判断发光二极管模块130处于一开路状态并产生一开路保护信号Iop。过压检测电路140包含电阻R11、R12、R14以及一双载子接面晶体管BT。电阻R11、R12构成一分压电路，并与发光二极管模块130并联以产生代表发光二极管模块130跨压的一电压检测信号VD。双载子接面晶体管BT的基极耦接电阻R11、R12的连接点以接收电压检测信号VD。双载子接面晶体管BT的发射极通过电阻R14耦接电压源VIN，集极则耦接保护电路150。双载子接面晶体管BT为一P型双载子接面晶体管，于基极电位低于发射极电位一导通阈电压时，双载子接面晶体管BT会导通而提供开路保护信号Iop。
保护电路150耦接过压检测电路140及工作电压产生电路110，根据该开路保护信号Iop，将工作电压产生电路110所产生的工作电压VDD降低，使工作电压VDD低于转换控制器100的可操作电压范围而停止运作。保护电路150包含电阻R15及晶体管M1，电阻R15耦接于晶体管M1的控制端及接地，晶体管M1的一第一端耦接工作电压产生电路110，一第二端接地。当电阻R15接收开路保护信号Iop使晶体管M1的控制端的电位高于晶体管M1的导通阈电压时，晶体管M1导通，使工作电压产生电路110中的输入电容C1通过晶体管M1释能，而使输入电容C1所提供的工作电压VDD被拉低而使转换控制器100停止操作。如此，转换电路不再进行电力转换，使发光二极管模块130的跨压不会继续升高而达到开路保护的作用。
接着，请参见图3，为根据本发明的一第二较佳实施例的发光二极管驱动电路的电路示意图。发光二极管驱动电路包含一转换控制器200、一工作电压产生电路210、一电力回送电路220、一发光二极管模块230、一过压检测电路240、一保护电路250、一拴锁电路260以及一转换电路。转换电路耦接一电压源VIN，包含一电感L、一二极管D、一输出电容C及一晶体管开关SW。转换控制器200根据代表发光二极管模块230电流大小的一电流检测信号FB控制转换电路运作以提供电力驱动发光二极管模块230稳定发光。在本实施例，过压检测电路240以晶体管M2取代图2所示实施例的双载子接面晶体管BT。
本实施例的发光二极管驱动电路与图2所示的发光二极管驱动电路主要差异在于多了电力回送电路220及拴锁电路260，以下就这些主要差异进行说明。
拴锁电路260耦接过压检测电路240及一共同电位(在此为接地电位)，以提供过压检测电路240一回路路径。在本实施例中，拴锁电路260包含一电阻R13，电阻R13的一端耦接过压检测电路240中的电阻R12，另一端接地。当发光二极管模块230的跨压过高时，过压检测电路240判断发光二极管模块230处于该开路状态而产生一开路保护信号Iop，使转换控制器200因工作电压VDD不足而停止操作。此时，转换电路中不进行时电力转换而不再提供电力至输出电容C储存，输出电容C的跨压可能会因为一些电流漏流路径而逐渐降低。如此，过压检测电路240误判过压的情况解除，并使保护电路250中的晶体管M1关断。如此，工作电压产生电路210所提供的工作电压VDD再度上升而使转换控制器200重新启动。拴锁电路260也耦接转换电路中的输出电容C，于发光二极管模块230处于该开路状态时仍维持输出电容C的跨压高于预定过压保护值。拴锁电路260同时可提供一电流至过压检测电路240使过压检测电路240持续产生开路保护信号Iop。当发光二极管模块230处于开路状态时，输出电容C的跨压由过压检测电路240中的电阻R11、R12及拴锁电路260中的电阻R13的阻值比例而决定，也就是vin*(r11+r12)/(r11+r12+r13)，其中vin为电压源VIN的电压，r11、r12、r13分别为电阻R11、R12、R13的阻值。vin*(r11+r12)/(r11+r12+r13)必须高于预定过压保护值，使过压检测电路240于发光二极管模块230处于开路状态时，持续产生开路保护信号Iop。如此，即可达到将发光二极管驱动电路于发光二极管模块230于开路状态未解除前，被拴锁在保护状态，避免发光二极管驱动电路持续供电时可能造成的使用者人身安全问题。而当发光二极管模块230的开路状态被解除，而拴锁电路260所提供的电力不足以维持发光二极管模块230稳定发光所需。此时，输出电容C的跨压将降低而使过压检测电路240停止产生开路保护信号Iop而使保护电路250的晶体管M1关断。此时，工作电压VDD回升而使转换控制器200重新启动而解除保护状态的拴锁。
电力回送电路220耦接于转换电路及工作电压产生电路210之间，于转换电路进行电力转换时，将部分电力由转换电路传送至工作电压产生电路210中的输入电容C1。如此，工作电压产生电路210中的电阻R1的阻值提高，降低工作电压产生电路210在发光二极管驱动电路不操作时的功率耗损。当转换控制器200操作时，工作电压产生电路210所提供电力不足的部分则可由电力回送电路220来补足。电力回送电路220包含了一电容C2、二极管D1、D2以及电阻R3。二极管D1、D2以及电阻R3依序串联于接地电位及工作电压产生电路210的齐纳二极管ZD的负端之间，而电容C2耦接于转换电路中的二极管D的正端及二极管D1、D2的连接点。当转换电路中的晶体管开关SW导通时，电容C2通过二极管D1进行储能。当转换电路中的晶体管开关SW关断时，二极管D的正端电位拉高至约略高于电压源VIN，此时电容C2通过二极管D2进行释放能量至工作电压产生电路210。
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。
Claims (7)
1.一种具开路保护的发光二极管驱动电路，包含：
一发光二极管模块；
一转换电路，耦接一电压源及该发光二极管模块，驱动该发光二极管模块；
一转换控制器，耦接该转换电路，根据代表该发光二极管模块电流大小的一电流检测信号控制该转换电路运作，使该转换电路将该电压源的电力进行转换成一电流源以驱动该发光二极管模块稳定发光；
一工作电压产生电路，耦接该电压源及该转换控制器，产生一工作电压供该转换控制器操作所需；
一过压检测电路，与该发光二极管模块并接，于该发光二极管模块跨压超过一预定过压保护值时判断该发光二极管模块处于一开路状态并产生一开路保护信号；以及
一保护电路，耦接该工作电压产生电路及该过压检测电路，根据该开路保护信号，以将该工作电压产生电路所产生的该工作电压降低，从而使该转换控制器停止运作。
2.根据权利要求1所述的具开路保护的发光二极管驱动电路，其中还包含一拴锁电路耦接该过压检测电路及一共同电位，于该发光二极管模块处于该开路状态时提供一电流至该过压检测电路使该过压检测电路持续产生该开路保护信号。
3.根据权利要求1所述的具开路保护的发光二极管驱动电路，其中还包含一拴锁电路，其中该转换电路包含一输出电容以稳定该转换电路所提供的电力，该拴锁电路耦接该输出电容，于该发光二极管模块处于该开路状态时，维持该输出电容的电压高于该预定过压保护值。
4.根据权利要求3所述的具开路保护的发光二极管驱动电路，其中该拴锁电路及该过压检测电路均包含至少一电阻，使该输出电容的电压于该发光二极管模块处于该开路状态时根据该些电阻的阻值而定。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的具开路保护的发光二极管驱动电路，其中还包含一电力回送电路耦接于该转换电路及该工作电压产生电路之间，该电力回送电路于该转换电路运作时提供电力至该工作电压产生电路。
6.根据权利要求2或3所述的具开路保护的发光二极管驱动电路，其中该过压检测电路包含一分压电路及一晶体管，该分压电路与该发光二极管模块并联并于该发光二极管模块跨压超过该预定过压保护值导通该晶体管以提供一开路保护电流作为该开路保护信号。
7.根据权利要求6所述的具开路保护的发光二极管驱动电路，其中该保护电路包含一电阻及一晶体管，该电阻一端耦接该晶体管的一控制端而另一端耦接一共同电位，而该晶体管的一第一端耦接该工作电压产生电路，一第二端耦接该电阻的该另一端，该开路保护电流流经该电阻时使该晶体管导通，以将该工作电压产生电路所产生的该工作电压降低，从而使该转换控制器停止运作。
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