CN103383839A - 发光二极管驱动器设备 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管(LED)驱动器设备包括：脉宽调制(PWM)信号产生器，被配置为根据参考电压产生PWM信号。LED驱动器设备还包括：DC-DC转换器，被配置为基于产生的PWM信号对LED阵列提供驱动电压；LED驱动器，被配置为通过输出端口驱动LED阵列。LED驱动器设备包括：检测器，被配置为检测LED阵列是否被有效地连接到相应的输出端口。

Description

发光二极管驱动器设备
本申请要求于2012年5月4日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0047734号韩国专利申请的优先权，其公开通过引用全部合并于此。
技术领域
下面的描述涉及一种用于驱动发光二极管(LED)的设备，更具体地说，涉及一种能够检测LED阵列是否被连接到输出端口来驱动LED阵列的LED驱动器设备。
背景技术
液晶显示器(LCD)被广泛地用于显示任意图像(如在通用计算机显示器中)或可被显示或隐藏的固定图像(如预设的文字、数字和如数字时钟中的7段显示)。LCD具有有利的性能，诸如，更薄、更轻、需要更少的驱动电压以及更少的电力消耗。然而，由于LCD是本身不发光的非发光二极管，因此LCD需要单独的背光来将光提供到LCD面板上。
诸如冷阴极荧光灯(CCFL)或发光二极管(LED)的背光源一般用于LCD。使用汞的CCFL响应很慢，提供的颜色表示欠佳，并可导致空气污染。此外，考虑到用于更薄及更小的装置的LCD面板的要求，CCFL会不适合LCD。
相反，LED不使用对环境有害的材料，因此，是环境友好的，并且可由脉冲驱动。此外，LED提供良好的颜色表示，通过调整红、绿、蓝LED的光的量能够任意改变亮度和色温，并且适合来实现更薄且更小的LCD面板。因此，LED最近已经被广泛地应用为LCD面板的背光源。
为了将LCD背光源连接到由多个LED构成的LED阵列，驱动电路被用于对各个LED阵列提供恒定电流，并且调光电路被用于任意调整亮度和色温或温度补偿。
发明内容
本发明构思的示例性实施例克服上述缺点以及上面未描述的其它缺点。此外，本发明构思不需要克服上述缺点，并且本发明构思的示例性实施例可不克服上述问题中的任何一个。
根据实施例，提供一种发光二极管(LED)驱动器设备，包括：脉宽调制(PWM)信号产生器，被配置为根据参考电压产生PWM信号。LED驱动器设备还包括：DC-DC转换器，被配置为基于产生的PWM信号对LED阵列提供驱动电压；LED驱动器，被配置为通过输出端口驱动LED阵列。LED驱动器设备包括：检测器，被配置为检测LED阵列是否被有效地连接到相应的输出端口。
当多个输出端口中的一个输出端口与多个LED阵列中的一个断开连接时，所述输出端口被接地。
检测器将预设的电压量施加到输出端口，并且基于输出端口各自的电压值检测LED阵列是否被有效地分别连接到所述输出端口。
检测器包括在数量上与输出端口相应的检测电路，其中，检测电路中的每一个将预设的电压量施加到输出端口，并且当输出端口的电压低于预设的电压量时，检测到LED阵列与输出端口断开连接。
检测电路中的每一个包括：开关单元，被配置为在预设时间点将预设的电压量施加到每个输出端口；比较器，被配置为将每个输出端口的电压与预设电压进行比较；锁存器单元，被配置为存储并输出来自比较器的比较结果。
比较器包括运算放大器，其中，所述运算放大器具有有效地连接到每个输出端口的正端子和接收预设电压的负端子。
当用于控制LED驱动器设备的使能信号、欠压锁定(UVLO)信号和时钟信号中的至少一个被输入时，开关单元将预设的电压量施加到每个输出端口。
当LED阵列与多个输出端口中的一个输出端口断开连接时，PWM信号产生器产生不包括所述输出端口的正向电压的参考电压。
DC-DC转换器基于PWM信号来转换DC电压，并且将转换的DC电压输出到LED阵列。
LED驱动器调整LED阵列内的驱动电流的量，并且将调整的恒定电流作为驱动电流提供到LED阵列。
检测器包括：连接检测器，被配置为检测输出端口是否被连接到LED阵列；开放检测器，被配置为通过检测LED阵列的正向电压来确定LED阵列的开放状态是否存在。
连接检测器通过将预设的电压量施加到输出端口来检测LED阵列是否被有效地连接到相应的输出端口，并且基于输出端口各自的电压值来检测输出端口是否被连接到LED阵列。
PWM产生器从LED阵列的每个输出端口测量正向电压作为输出电压。
参考电压是每个测量的电压中的最低电压。
根据实施例，提供一种包括DC-DC转换器的发光二极管(LED)驱动器设备。DC-DC转换器被配置为基于PWM信号来转换电压，并且将转换的电压作为驱动电压提供到LED阵列，其中，所述PWM信号基于参考电压被产生。LED驱动器设备还包括：LED驱动器，被配置为调整LED阵列内的驱动电流的大小，并且将调整的恒定电流作为驱动电流提供到LED阵列。LED驱动器设备包括：检测器，被配置为检测LED阵列是否被有效地连接到相应的输出端口。
因此，根据各种实施例的LED驱动器设备可将预设的电压量施加到输出端口来驱动LED阵列，并在预设电压的提供之后通过检测输出端口的电压来检测LED阵列是否被连接。
附图说明
通过参照附图对本发明构思的特定示例性实施例的描述，本发明构思的上述和/或其它方面将更加清楚，其中：
图1是提供来解释LED驱动器设备的操作的波形图；
图2是根据实施例的发光二极管(LED)驱动器设备的框图；
图3是根据实施例的LED驱动器设备的电路图；
图4是提供来详细解释图2的连接检测器的操作的示图；
图5是图2的连接检测器的详细电路图；
图6是提供来详细解释图2的连接检测器的操作的波形图。
具体实施方式
现在将参考附图更详细地描述本发明构思的特定示例性实施例。
在下面的描述中，即使在不同的附图中，相同的附图参考标号被用于相同的元件。提供在描述中被限定的内容(诸如详细的结构和元件)以帮助对本发明构思的全面的理解。因此，明显的是，在没有那些明确限定的内容的情况下，本发明构思的示例性实施例也能被执行。并且，因为公知的功能或结构会在不必要的细节上模糊本发明，所以不对其进行详细描述。
LED驱动器设备可采用多个输出端口来控制多个LED阵列。在一个配置中，当LED阵列的数量等于控制通道的数量时，LED驱动器设备被设计为正常地操作。然而，如果连接的LED阵列的数量少于控制通道的数量，则LED驱动器设备不正常地操作。下面将参照图1来解释。
如图1所示，当四个LED阵列被连接到支持四个通道的LED驱动器设备时，LED驱动器设备正常地操作。然而，当存在三个LED阵列被连接到支持四个通道的LED驱动器设备时，如图1所示，初始驱动电压将增加。对于LED阵列不支持的第四通道。LED驱动器设备将检测到与第四通道相关的非连接的输出端口被开放。一旦检测到开放状态，驱动电压增加(图1)。在驱动电压的频繁增加导致缩短LED阵列的寿命。因此，根据示例性示例，配置一种能够或实现检测LED阵列的连接状态的方法，而不是使用检测LED阵列是否开放的方法。
图2是根据实施例的发光二极管(LED)驱动器设备的框图。图3是根据实施例的LED驱动器设备的电路图。
参照图2和图3，LED驱动器设备1000可包括输入端100、PWM信号产生器200、DC-DC转换器300、LED驱动器400、多个LED阵列500和检测器600。
输入端100接收驱动多个LED阵列500的调光信号。这里使用的“调光信号”指用于调整LED的亮度和色温或用于补偿温度的信号。在一个实施例中，可例如以直接模式从外部接收调光信号。然而，使用固定相位模式和相位移动模式的其它实施例也可被实现。在一个示例中，LED阵列500的数字调光可被主要分类为直接模式、固定相位模式和相位移动模式。在直接模式中，通过例如控制器、处理器或PAD外部地控制PWM频率和占空高(on-duty)信号。在固定相位模式或相位移动模式中，PWM频率在集成电路(IC)内部产生，并且仅从PAD接收占空高信号来控制多个LED阵列500。
PWM信号产生器200处理并产生参考电压。PWM信号产生器200从多个LED阵列500的每个输出端口测量正向电压作为输出电压，并且使用测量的正向电压中的最低电压作为与多个LED阵列500相应的参考电压。当产生参考电压时，来自多个LED阵列500的测量的正向电压中，与确定为从LED阵列中被断开或开放的多个LED阵列500中的至少一个的输出端口相应的正向电压被排除在考虑之外。然而，在另一实施例中，PWM信号产生器200可产生参考电压，参考电压可在图2中示出的LED驱动器400或在另一结构装置中产生。
PWM信号产生器200根据参考电压产生PWM信号。在一个配置中，PWM信号产生器200根据在先前的处理中产生的参考电压产生PWM信号来控制DC-DC转换器300的驱动电压的量。
DC-DC转换器300可包括晶体管来执行开关，并且根据晶体管的开关操作对多个LED阵列500提供驱动电压。在一个示例性示例中，DC-DC转换器300基于在PWM信号产生器200产生的PWM信号来转换DC电压，并且将转换的DC电压作为驱动电压提供到多个LED阵列500。DC-DC转换器300可将电压提供给多个LED阵列500，使得多个LED阵列500在饱和区操作，其中，所述电压与多个LED阵列500的正向偏置电压相应。
LED驱动器400通过多个输出端口来驱动多个LED阵列500。在一个示例中，LED驱动器400调整多个LED阵列500内的驱动电流的量，并且将调整的恒定电流作为驱动电流提供到多个LED阵列500。LED驱动器400通过输出端口来驱动多个LED阵列500。当没有有效地连接到输出端口的LED阵列时，输出端口被接地。在一个配置中，多个LED阵列500到输出端口之间的连接是直接的，或者连接可以不是直接的或不是无中介的，但是在多个LED阵列500和输出端口之间具有至少一个结构元件或装置，使多个LED阵列500和输出端口在操作中被连接。
检测器600检测多个输出端口是否被有效地连接到LED阵列，并且检测多个LED阵列500中的每一个是否是开放的。如图3中所示，检测器600包括连接检测器610和开放检测器620。
如图3中所示，连接检测器610检测多个输出端口是否被连接到多个LED阵列500。为了做到这点，连接检测器610将预设的电压量施加到多个输出端口，并且基于多个输出端口的各自的电压量来检测多个输出端口是否被连接到LED阵列。下面将参照图4到图6解释用于确定到LED阵列的连接的操作。
开放检测器620确定多个LED阵列500是否开放。在一个示例中，开放检测器620通过检测多个LED阵列500的正向电压来检测多个LED阵列500的开放状态是否存在。
在一个示例性配置中，虽然检测器600可确定多个LED阵列是否被连接以及是否开放，但是可选择的实施例是可以的。例如，为了检测一个LED阵列的连接和开放状态，检测器600可被实现。此外，虽然在示出的实施例和上面的解释中，检测器600可检测LED阵列的连接和开放状态，但是根据一个示例，检测器600可被设计为仅检测LED阵列的连接状态。
在一些实施例中，LED驱动器设备1000通过对输出端口提供至少一个预设电压来驱动多个LED阵列500，检测LED阵列是否被连接到输出端口。在至少一个预设电压被提供之后，LED驱动器设备1000在输出端口检测电压值。
如在上面的实施例所解释的，虽然LED驱动器设备1000可包括多个LED阵列500，但是可选择的实施例是可以的。例如，LED驱动器设备1000可不包括多个LED阵列500。在这种情况下，PWM信号产生器200、DC-DC转换器300、LED驱动器400和检测器600可被集成在一个单个集成芯片中来控制多个LED阵列。可选择地，LED驱动器设备1000可不包括PWM信号产生器200和/或多个LED阵列500。在这种情况下，DC-DC转换器300、LED驱动器400和检测器600可被集成在一个单个集成芯片中来控制LED阵列500。
图4是提供来详细解释图2的连接检测器的操作的示图。图5是图2的连接检测器的详细电路图。
参照图4和图5，连接检测器610可被连接到多个输出端口，并且将关于LED阵列是否被连接到多个输出端口的信息提供到PWM信号产生器200。具体地，连接检测器610包括在数量上与输出端口相应的多个检测电路。每个检测电路将预设的电压量施加到输出端口，并且当输出端口的电压低于预设的电压量时，检测到LED阵列未被连接到输出端口。如图5中所示，在连接检测器610中的检测电路可包括开关单元611-1到611-n、比较器612-1到612-n和锁存器单元613-1到613-n。
开关单元611-1到611-n在预设时间点将预设的电压量施加到输出端口。开关单元611-1到611-n可被设计：源极接收预设电压，栅极接收用于控制LED驱动器设备的使能信号、欠压锁定(UVLO)信号、时钟信号和电源良好(PG)信号中的至少一个，漏极可被连接到输出端口。开关单元611-1到611-n可被设计为连接到输出端口的P型MOS晶体管。
比较器612-1到612-n将输出端口的电压与预设电压进行比较，并输出比较结果。在一个示例中，比较器612可以是运算放大器(OP-AMP)，在所述运算放大器中，正端子被连接到输出端口且负端子接收预设电压，使得OP-AMP放大差值，并输出放大的结果。
锁存器单元613存储在比较器612-1到612-n输出的放大的结果，并输出所述结果。也就是说，锁存器单元613可存储从比较器612输出的放大的结果(即，多个LED阵列500是否被连接到输出端口)，并对LED驱动器设备中的开放检测器620或另一结构元件提供放大的结果。
图6是提供来详细解释图2的连接检测器的操作的波形图。
参照图6，当输入使能信号时，电源被提供到LED驱动器设备，并且当以正常的状态输入供电电源时，欠压锁定(UVLO)信号接通。
在UVLO信号接通的情况下，用于启动连接检测器610的操作的使能信号被输入，连接检测器610将预设电源输入到多个输出端口中的每一个。连接检测器610通过检测输出端口的电量来检测LED阵列是否被连接。而且，如实施例中示出的，第一输出端口到第三输出端口被连接到LED阵列，而第四输出端口被接地。
因此，当电压被提供到第一输出端口到第三输出端口时，电压被保持高于预设量。换句话说，LED阵列和驱动LED阵列的LED驱动器的开关元件被连接到相应的输出端口。由于LED驱动器的开关元件，相应的端口被保持低于预设的电压量。连接检测器610可发现LED阵列是否被连接到第一输出端口到第三输出端口，并输出通知连接状态的数据指示。
相反，接地的第四输出端口的电压低于预设量。也就是说，第四输出端口被接地并被连接到LED驱动器的开关元件来驱动相应的输出端口。由于预设电源和地之间形成的电子电流路径，第四输出端口被保持低于预设的电压量。因此，连接检测器610确认LED阵列未被连接到第四输出端口。如图6中所示，连接检测器610可输出数据来通知LED阵列未被连接到相应的端口。
在一个示例性示例中，虽然连接检测器610如上面解释地检测LED阵列到四个输出端口的连接状态，但是可选择的实施例是可以的。例如，五个LED阵列可被连接到LED驱动器设备，在这种情况下，连接检测器610可分别检测LED阵列是否被连接到五个输出端口。在另一实施例中，LED阵列到三个或更少输出端口的连接可被检测。
这里描述的PWM信号产生器200、DC-DC转换器300、检测器600和LED驱动器400、转换单元611-1到611-n、比较器612-1到612-n和锁存器单元613-1到613-n可使用硬件组件来实现。所述硬件组件可包括，例如，控制器、传感器、处理器，产生器、驱动器和其它等效的电子组件。硬件组件可使用一个或多个通用或专用计算机来实现，例如，处理器、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程阵列、可编程逻辑单元、微处理器或能够以定义的方式响应并执行指令的任何其它装置。硬件组件可运行操作系统(OS)和在OS上运行的一个或多个软件应用。硬件组件响应于软件的执行，还可访问、存储、操作、处理和创建数据。为了简单起见，处理装置的描述被用作单数；但是，本领域的技术人员将理解，处理装置可包括多个处理元件和多种类型的处理元件。例如，硬件组件可包括多个处理器或处理器和控制器。此外，不同的处理配置是可能的，诸如，并行处理器。
前述的示例性实施例和优点仅是示例性的，而不被认为限制本发明。本发明教导能被容易地应用到其它类型的设备。并且，本发明构思的示例性实施例的描述意在示出，而不是限制权利要求的范围。

Claims (19)

1.一种发光二极管(LED)驱动器设备，包括：
脉宽调制(PWM)信号产生器，被配置为根据参考电压产生PWM信号；
DC-DC转换器，被配置为基于产生的PWM信号对LED阵列提供驱动电压；
LED驱动器，被配置为通过输出端口驱动LED阵列；
检测器，被配置为检测LED阵列是否被有效地连接到相应的输出端口。
2.如权利要求1所述的LED驱动器设备，其中，当多个输出端口中的一个输出端口与多个LED阵列中的一个LED阵列断开连接时，所述输出端口被接地。
3.如权利要求2所述的LED驱动器设备，其中，检测器将预设的电压量施加到输出端口，并且基于输出端口各自的电压值检测LED阵列是否被有效地分别连接到相应的输出端口。
4.如权利要求1所述的LED驱动器设备，其中，检测器包括：
在数量上与输出端口相应的检测电路，其中，检测电路中的每一个将预设的电压量施加到输出端口，并且当输出端口的电压低于预设的电压量时，检测到LED阵列与相应的输出端口断开连接。
5.如权利要求4所述的LED驱动器设备，其中，检测电路中的每一个包括：
开关单元，被配置为在预设时间点将预设的电压量施加到每个输出端口；
比较器，被配置为将每个输出端口的电压与预设电压进行比较；
锁存器单元，被配置为存储并输出来自比较器的比较结果。
6.如权利要求5所述的LED驱动器设备，其中，比较器包括运算放大器，其中，所述运算放大器具有有效地连接到每个输出端口的正端子和接收预设电压的负端子。
7.如权利要求5所述的LED驱动器设备，其中，当用于控制LED驱动器设备的使能信号、欠压锁定(UVLO)信号和时钟信号中的至少一个被输入时，开关单元将预设的电压量施加到每个输出端口。
8.如权利要求1所述的LED驱动器设备，其中，当LED阵列与多个输出端口中的一个输出端口断开连接时，PWM信号产生器产生不包括所述输出端口的正向电压的参考电压。
9.如权利要求1所述的LED驱动器设备，其中，DC-DC转换器基于PWM信号来转换DC电压，并且将转换的DC电压输出到LED阵列。
10.如权利要求1所述的LED驱动器设备，其中，LED驱动器调整LED阵列内的驱动电流的量，并且将调整的恒定电流作为驱动电流提供到LED阵列。
11.如权利要求1所述的LED驱动器设备，其中，检测器包括：
连接检测器，被配置为检测输出端口是否被连接到LED阵列；
开放检测器，被配置为通过检测LED阵列的正向电压来确定LED阵列的开放状态是否存在。
12.如权利要求11所述的LED驱动器设备，其中，连接检测器通过将预设的电压量施加到输出端口来检测LED阵列是否被有效地连接到相应的输出端口，并且基于输出端口各自的电压值来检测输出端口是否被连接到LED阵列。
13.如权利要求1所述的LED驱动器设备，其中，PWM产生器从LED阵列的每个输出端口测量正向电压作为输出电压。
14.如权利要求1所述的LED驱动器设备，其中，参考电压是每个测量的电压中的最低电压。
15.一种发光二极管(LED)驱动器设备，包括：
DC-DC转换器，被配置为基于PWM信号来转换电压，并且将转换的电压作为驱动电压提供到LED阵列，其中，所述PWM信号基于参考电压被产生；
LED驱动器，被配置为调整LED阵列内的驱动电流的大小，并且将调整的恒定电流作为驱动电流提供到LED阵列；
检测器，被配置为检测LED阵列是否被有效地连接到相应的输出端口。
16.如权利要求15所述的LED驱动器设备，其中，检测器包括：
在数量上与输出端口相应的检测电路，其中，检测电路中的每一个将预设的电压量施加到输出端口，并且当输出端口的电压低于预设的电压量时，检测到LED阵列与相应的输出端口断开连接。
17.如权利要求16所述的LED驱动器设备，其中，检测电路中的每一个包括：
开关单元，被配置为在预设时间点将预设的电压量施加到每个输出端口；
比较器，被配置为将每个输出端口的电压与预设电压进行比较；
锁存器单元，被配置为存储并输出来自比较器的比较结果。
18.如权利要求17所述的LED驱动器设备，其中，比较器包括运算放大器，其中，所述运算放大器具有有效地连接到每个输出端口的正端子和接收预设电压的负端子。
19.如权利要求17所述的LED驱动器设备，其中，当用于控制LED驱动器设备的使能信号、欠压锁定(UVLO)信号和时钟信号中的至少一个被输入时，开关单元将预设的电压量施加到每个输出端口。
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