CN1779749A - 发光二极管驱动电路 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管(LED)驱动电路，包含电源转换器、LED负载、检测电阻、分压电路、输入电压源、参考电压、测定电压以及校正电压。其中电源转换器根据测定电压与校准电压之间的差值输出电流至LED负载，并且此电流流经LED负载与检测电阻。分压电路电连接于LED负载、检测电阻以及电源转换器之第三端。其中，测定电压取自于分压电路中。

Description

发光二极管驱动电路

技术领域

本发明是关于一种发光二极管(LED)驱动电路，且特别是有关于一种LED背光模块驱动电路的发明。

背景技术

高亮度LED(Light Emitting Diode，发光二极管)以其体积小、寿命长以及环保等优势，已成为LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示装置)背光模块所主要采用的的光源。一个彩色屏幕LCD的均匀背光需要3个～4个或更多的白色LED，而为了稳定发光，在背光模块中必须使用稳定的电流(恒流源)来驱动LED。

这种恒流源的电流大小一般为15mA～20mA。LED的亮度依赖于其正向的电流，所以多个LED串连使用，可保证流过每一个LED的电流均相同，使LCD获得理想的显示效果。目前公知的LED驱动电路包括电源转换器、LED负载、检测电阻、输入电压源、参考电压V_ref、测定电压V_d以及输出电压。

参考电压V_ref是由外部所提供的固定电压值，而测定电压V_d为电源转换器所输出的电流I_LED在流经检测电阻时所造成的电压降。而电源转换器即根据此两电压的差值来控制I_LED的大小，进而控制LED负载的亮度。

其中，电源转换器的第一输入端电连接于输入电压源，第二输入端电连接于参考电压V_ref。电源转换器的输出端提供输出电压并电连接于LED负载的输入端。检测电阻的一端电连接于LED负载的输出端，另一端则电连接于接地端。其中，检测电阻与LED负载所相连接的端点为测定电压V_d的测量点，其中此测定电压Vd相等于检测电阻上之电压，且此测定电压Vd反馈至电源转换器以成封闭回路，而电源转换器依据参考电压而调节输出电压值，使得最终之测定电压Vd相等于参考电压Vref而使LED负载获得稳定之电流源。

在此公知技术中，当输出电压大于LED负载的正向压降之和(V_LED1)时，LED负载获得驱动电流I_LED而发光、发亮，此电流大小I_LED＝(V_out-V_LED)/Rsense。电源转换器根据参考电压V_ref与反馈之测定电压V_d两电压之间的差值来决定其输出电流值，据此精准地控制LED负载所能产生的亮度。

然而，此种控制方法虽然可以精准地控制LED负载的亮度，可是由于输入电压源所提供的功率有一大部分是消耗在检测电阻上，因而使得LED负载相对所得到功率明显变少，造成此种LED驱动电路的效能很低。

发明内容

本发明的目的就是提供一种LED驱动电路，以减少功率消耗，提高使用效率。

本发明提出一种LED驱动电路，包括LED负载、检测电阻、分压电路以及电源转换器。

其中，检测电阻的第一端电连接于LED负载的输出端以接收流经LED负载的输出电流，此检测电阻的第二端电连接于接地端。分压电路，分别电连接于检测电阻的第一端与校正电压。

电源转换器，此电源转换器的第一端电连接于输入电源，第二端接收参考电压信号，第三端接收分压电路所输出之测定电压信号。此电源转换器根据参考电压信号与测定电压信号两者的差值，以输出稳定的电流来驱动LED负载。

本发明因采用测定电压补偿回路，因此能够减小检测电阻所需使用的电阻值，以达到省电与提高效率的目的。

为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例之一种LED驱动电路。

图2为本发明另一较佳实施例之一种LED驱动电路。

主要元件标记说明

100：LED驱动电路

200：LED驱动电路

110、202：电源转换器

106、204：LED负载

108、206：检测电阻

102、212：输入电压源

150、214：参考电压V_ref

160、218：测定电压V_d

104、220：输出电压

134、208：第一电阻

132、210：第二电阻

216：校准电压V_reg

140：校正电压V_reg

112：脉冲调制式电压转换器

114：比较器

116：缓存

118：晶体管开关

120：升/降压电路

130：分压电路

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明一较佳实施例之LED驱动电路。此LED驱动电路100包含输入电压源102、输出电压104、LED(LightEmitting Diode，发光二极管)负载106、检测电阻108、电源转换器110、分压电路130、校正电压V_reg140、参考电压V_ref150以及测定电压V_d160。

其中，电源转换110还包括脉冲调制式电压转换器112、比较器114、缓存116、晶体管开关118以及升/降压电路120。分压电路130还包括第一电阻134与第二电阻132，其中脉冲调制式电压转换器112可选用Maxim公司生产之芯片Max1856。

其中，脉冲调制式电压转换器112之第一输入端电连接于输入电压源102，第二输入端电连接于比较器114之输出端，其输出端则电连接于缓存116之输入端。晶体管开关118之输入端电连接于缓存116之输出端，其输出端则电连接至升/降压电路120之输入端，升/降压电路120之输出端即为电源转换器110之输出端，电连接于LED负载106的输入端。

电源转换器110的输入端电连接于输入电压源102，以接收电压并经由内部之脉冲调制式电压转换器112将电压转换为脉冲形式，第二输入端电连接于参考电压V_ref150，第三输入端电连接于分压电路130之输出端，用以接收测定电压V_d160。

电源转换器110内部之比较器114将测定电压V_d160与参考电压V_ref150进行比较后，输出一组控制信号至脉冲调制式电压转换器112以调节电压脉宽或频率。

缓存116的输入端电连接于脉冲调制式电压转换器112的输出端，以传输调制信号，晶体管开关118的输入端电连接于缓存116的输出端，以接收调制后之电压脉宽来控制升压电路120之电压提高比率，而产生输出电压104至LED负载106的输入端。而LED负载106的输出端则电连接于分压电路130的输入端与检测电阻108的第一端。

分压电路130包含第一电阻134与第二电阻132，第一电阻134的第二端电连接于校正电压V_reg140，其第一端电连接于第二电阻132的第一端与电源转换器110的第三输入端。第二电阻132的第二端电连接于LED负载106的输出端与检测电阻108的第一端，而检测电阻108的第二端电连接于接地端。

测定电压V_d160可由撷取分压电路130之第一电阻134的第一端电压而得，并反馈至电源转换器110之比较器114第二输入端中，以形成封闭回路，用以调节输出稳定电流I_LED1至LED负载106。

在本实施例中详细的工作原理如下所述，LED负载106是由数个LED所组成的电路，而校正电压V_reg140必须满足Vreg＞Vref的条件，而I_LED1为流经过LED负载106的负载电流。

当输出电压104大于LED负载106的正向压降之和时，电源转换器110输出电流I_LED1来驱动LED负载106使其发光、发亮。而此输出电流大小是电源转换器110依据参考电压V_ref150与反馈之测定电压V_d160，两电压之间的差值来决定其输出电流值I_LED1之大小，当测定电压V_d160相等于参考电压V_ref150时，则LED负载106可获得稳定之电流I_LED1，因此可用以改变参考电压而得到相对之稳定电流，以精准地控制LED负载106的亮度。

其中，参考电压V_ref150由外部输入电压所提供，约为1.24V，而测定电压V_d160在公知技术中是检测电阻两端的端电压值。但是，由于检测电阻的电阻值过大而造成消耗太多功率，以致于使整个公知的驱动电路效率相当的低。

所以，在本实施例中，利用由第一电阻134及第二电阻132组成之分压电路并配合校正电压V_reg140而形成测定电压补偿电路，来补偿测定电压V_d160的电压值。

其中，第一电阻134为R1、第二电阻132为R2以及检测电阻108为R_SENSE，其关系式如下列所示：

(V_rog-V_ref)/R₁＝(V_ref-I_LED1*R_SENSE)/R₂由于第一电阻134、第二电阻132皆是数十K欧姆的电阻，所以从上式中可以知道，在此测定电压补偿回路中，校正电压V_reg140大部分的电压都落在第一电阻134与第二电阻132上，使得测定电压V_d160不再只是由检测电阻108两端的电压来判断，而转变成为由第二电阻132与检测电阻108的端电压之和来提供此测定电压V_d160。

通过这样的设计，可以使得原本可能数十K欧姆的检测电阻108，由于加入了第一电阻134、第二电阻132以及校准电压V_reg140后，可以降低为数十欧姆的电阻，同时也减少了检测电阻108所造成的电压降，这样的好处是输入电压源102所输出的功率几乎会全部消耗在LED负载106上，整体提高了输入电压源102的效率，并且达到了省电的功效。

值得一提的是，上述说明中的分压电路不仅限于使用R1、R2电阻所组成，任何电路只要符合以下条件皆可适用之：

(V_reg-V_ref)/R_X＝(V_ref-I_LED1*R_SENCE)/R_Y

其中Rx代表测定电压V_d160端至校正电压V_reg140端之电阻值、Ry代表测定电压V_d160端至检测电阻108之第一端之电阻值，并且符合且Vreg＞Vref的关系。

接着请继续参考图2，图2为本发明另一较佳实施例之LED驱动电路。此LED驱动电路200包含电源转换器202、LED(LightEmitting Diode，发光二极管)负载204、检测电阻206、第一电阻208、第二电阻210、输入电压源212、参考电压V_ref214、校准电压V_reg216、测定电压V_d218以及输出电压220。

其中，电源转换器202的第一输入端电连接于输入电压源212，以接收电压来驱动LED负载204，第二输入端电连接于参考电压V_ref214，第三输入端电连接于第一电阻208的第二端与第二电阻210的第一端，以接收一组测定电压V_d218，输出端则输出电压220至负载204的第一端，以输出驱动电流供LED负载204使用。

第一电阻208的第一端电连接于校准电压V_reg216，第二端电连接于第二电阻210的第一端与电源转换器202的第三输入端，第二电阻210的第二端电连接于LED负载204的第二端与检测电阻206的第一端，检测电阻206的第二端电连接于接地端。

在本实施例中，LED负载204是由数个LED所组成的电路，且校准电压V_reg216必须满足Vreg＞Vref的条件，而I_LED2为流经过LED负载204的负载电流。

当电源转换器202的输出电压220大于LED负载204的正向压降之和时，电源转换器202输出电流I_LED2来驱动LED负载204使其发光、发亮，而此电流大小是电源转换器202根据参考电压V_ref214与测定电压V_d218两电压之间的差值来决定其输出电流值I_LED2的大小，以精准地控制LED负载204的亮度。

其中，参考电压V_ref214由外部输入电压所提供，约为1.24V，而测定电压V_d218在公知技术中是为检测电阻两端的端电压值。但是，由于公知检测电阻的电阻值过大而造成消耗太多功率，以致于使整个公知的驱动电路效率相当的低。

所以，在本实施例中，利用由第一电阻208、第二电阻210以及校准电压V_reg216所组成的测定电压补偿电路，来补偿测定电压V_d218的电压值。

其中，第一电阻208为R1、第二电阻210为R2以及检测电阻为R_SENCE其关系式如下列所示：

(V_reg-V_ref)/R₁＝(V_ref-I_LED3*R_SENCE)/R₂

在设计上会将第一电阻208与第二电阻210的电阻值设计为数十K欧姆以上，所以在此测定电压补偿回路中，校准电压V_reg216大部分的电压都落在第一电阻208与第二电阻210上，使得测定电压V_d218不只是由检测电阻206两端的电压来判断，而转变成为由第二电阻210与检测电阻206端电压之和来提供此测定电压V_d218。

通过这样的设计，可以使得原本可能数十K欧姆的检测电阻206，由于加入了第一电阻208、第二电阻210以及校准电压V_reg216后，可以降低为数十欧姆的电阻，同时也达到降低原本数十K欧姆的检测电阻206所造成的电压降，这样的好处是输入电压源212所输出的功率几乎会全部消耗在负载204上，整体提高了输入电压源212的效率，并且达到了省电的功效。

综上所述，本发明因采用了分压电路以及校准电压所组成的测定电压补偿电路，因此可以减小检测电阻的电阻值，以达到省电与提高效率的目的。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何发明所属技术领域的普通专业人员，在不脱离本发明之思想和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (7)

1.一种LED驱动电路，其特征是包括：

LED负载；

检测电阻，第一端连接至该LED负载之输出端以接收流经该LED负载的输出电流，该检测电阻的第二端接地；

分压电路，连接至该检测电阻之第一端与校正电压；以及

电源转换器，第一端连接至输入电源，第二端接收参考电压信号，第三端接收该分压电路所输出之测定电压信号，该电源转换器根据该参考电压信号与该测定电压信号的差值，以调节供给该LED负载稳定之输出电流。

2.根据权利要求1所述之LED驱动电路，其特征是该LED负载由多个LED所组成。

3.根据权利要求1所述之LED驱动电路，其特征是该电源转换器还包括比较器、脉冲调制式电压转换器、缓存、晶体管开关以及升/降压电路。

4.根据权利要求1所述之LED驱动电路，其特征是该电源转换器为整合式电子芯片。

5.根据权利要求1所述之LED驱动电路，其特征是该电源转换器具有脉宽调制或脉频调制功能。

6.根据权利要求1所述之LED驱动电路，其特征是该分压电路至少包含第一电阻与第二电阻。

7.根据权利要求1所述之LED驱动电路，其特征是该校正电压为Vreg、该参考电压为Vref，该第一电阻为Rx、该第二电阻为Ry、该输出电流为I_LED2、该检测电阻为Rsence，且该分压电路符合下式：

(V_reg-V_ref)/R_X＝(V_ref-I_LED2*R_SENCE)/R_Y。

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