CN201765805U - 电流控制电路 - Google Patents

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Abstract

一种电流控制电路，用以驱动至少一发光二极管。电流控制电路包括一开关元件、一电阻与一脉冲宽度调变信号产生器，其中开关元件连接于一输入电压源与至少一发光二极管的第一端点之间。电阻连接于至少一发光二极管的一第二端点与一接地端之间。脉冲宽度调变信号产生器连接于开关元件与第二端点之间，且脉冲宽度调变信号产生器用以输出一切换信号以控制开关元件的开启或关闭。借由检测发光二极管的驱动电流，脉冲宽度调变信号产生器可用以产生一切换开关元件的信号。利用此种电流控制电路，不仅可有效检测且控制发光二极管的电流，还可达到减少使用输入电源的数量的目的。

Description

电流控制电路
技术领域
本实用新型涉及一种电流控制电路，尤其涉及一种用以驱动发光二极管的电流控制电路。
背景技术
背光模块(Backlight Module，BLM)又称背光板，是为薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的重要零组件之一。由于薄膜晶体管液晶显示器是为一种非自发光性的显示器，因此，在显示上必须通过背光源投射光线，并且依序穿透薄膜晶体管液晶显示器面板中的偏光板、玻璃基板、液晶层、彩色滤光片、玻璃基板与偏光板等相关零组件，最后进入人的眼睛成像，达到显示的功能。
其中背光模块关键的零组件，包括有反射片(Reflector)、背光源(BacklightSource)、导光板(Light Guide)、扩散片(Difusser)及棱镜片(Prism sheet)等零组件组成。而其中背光源的演进，也随着背光模块市场的变化(如：面板尺寸由8英寸发展到45至70英寸)，而逐渐以发光二极管(Light Emitting Diode，LED)取代传统的冷阴极管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)。
受限于发光二极管的尺寸、亮度与功率限制，在单一个背光模块上需要用到多颗发光二极管，且发光二极管的数目也随液晶面板(Liquid Crystal Display，LCD)的尺寸增加而渐增。举例而言，在用于13.1英寸的笔记型计算机的背光模块中，约需使用到72颗发光二极管；而在45英寸的液晶面板上，其背光模块则用到了超过1000颗的发光二极管。而这些发光二极管的排列方式可为线形或矩阵形，其电性连接方式则多为各个发光二极管相互串联后，再以并联的方式列排的。若续以上述13.1英寸的背光模块为例，则其中的发光二极管排列方式则是包括六串发光二极管并联，而每串有12颗发光二极管。
尽管发光二极管的排列方式包括线形或矩阵形、串联或并联，然其皆具有一个共同的设计原则，即是要确保每一串的发光二极管的电流均符合电流规格。由于发光二极管是属于电流控制型的被动元件，因此，为了确保每一串发光二极管的电流的一致性，设计者会于发光二极管的低压侧加入镜像电流源(Mirror Current Source)，并且将其整合在一颗芯片(Integrated Circuit，IC)内。但是，随着背光模块尺寸的增大，此一应用受到了局限。首先是：单颗发光二极管功率的增加，导致发光二极管的电流由几十毫安(mA)上升至几百毫安。于此电流等级下，在芯片的内部设置镜像电流源以控制电流，有其制作上的难度。其次，若采用将镜像电流源配置在芯片外的方式，则可能要考虑到元件的分散排列性、环境因素等等。即便在可配置的情况下，镜像电流源产生的功率消耗等同于可变电阻，于此，其产生的功率消耗也会随着发光二极管电流的增加而变得相当可观，存在有其它热耗的问题。
实用新型内容
鉴于以上的问题，本实用新型的目的在于，提出一种电流控制电路，不仅可有效地减少背光模块中用以驱动发光二极管的电源数目，还可以确保每一串发光二极管的电流均获得有效调整并在规范之内。
为了实现上述目的，本实用新型提出一种电流控制电路，用以驱动一发光二极管群组，其中发光二极管群组包括至少一发光二极管，且各发光二极管之间相互串联。电流控制电路包括：一开关元件、一电阻与一脉冲宽度调变信号产生器。其中开关元件连接于一输入电压源与发光二极管群组的第一端点之间。电阻连接于发光二极管群组的一第二端点与一接地端之间。脉冲宽度调变信号产生器连接于开关元件与第二端点之间，且脉冲宽度调变信号产生器用以输出一切换信号以控制开关元件的开启或关闭。
本实用新型提出的电流控制电路，其中开关元件可为一金氧半导体(Metal-oxide-semiconductor，MOS)。
本实用新型提出的电流控制电路，其中开关元件可为一绝缘栅双极晶体管(Isolated Gate Bipolar Transistor，IGBT)。
本实用新型提出的电流控制电路，还可包括一续流二极管与一电感，其中电感连接于发光二极管群组与电阻之间，续流二极管连接于第一端点与接地端之间，并且反向并联于发光二极管群组。
为了实现上述目的，本实用新型还提出一种电流控制电路，用以驱动一发光二极管群组，其中发光二极管群组的第一端点连接于一输入电压源，发光二极管群组包括至少一发光二极管，且各发光二极管之间相互串联。电流控制电路包括：一电流检测单元、一开关元件与一脉冲宽度调变信号产生器。其中电流检测单元连接于发光二极管群组的一第二端点。开关元件连接于电流检测单元与一接地端之间。脉冲宽度调变信号产生器连接于开关元件与电流检测单元之间，且脉冲宽度调变信号产生器用以输出一切换信号以控制开关元件的开启或关闭。
本实用新型提出的电流控制电路，其中开关元件可为一金氧半导体(Metal-oxide-semiconductor，MOS)。
本实用新型提出的电流控制电路，其中开关元件可为一绝缘栅双极晶体管(Isolated Gate Bipolar Transistor，IGBT)。
本实用新型提出的电流控制电路，还可包括一续流二极管与一电感，其中续流二极管的一端连接于第一端点，另一端连接于开关元件与电流检测单元的接点，并且续流二极管反向并联于发光二极管群组，电感连接于发光二极管群组与电流检测单元之间。
本实用新型的功效在于，本实用新型所提出的电流控制电路，不仅可用以驱动发光二极管群组，还可有效利用单一电源驱动多串发光二极管群组，减少电源的使用数目。除此之外，本实用新型所提出的电流控制电路，亦可用以达到控制每一发光二极管群组的电流符合其规范要求的目的。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
图1为根据本实用新型一实施例的电流控制电路；
图2a为根据本实用新型一实施例的电流控制电路；
图2b为根据本实用新型一实施例的电流控制电路；
图3为根据本实用新型一实施例的电流控制电路；
图4为根据本实用新型一实施例的电流控制电路；
图5为根据本实用新型一实施例的电流控制电路；
图6为根据本实用新型一实施例的电流控制电路；
图7a为根据本实用新型一实施例的电流控制电路；
图7b为根据本实用新型一实施例的电流控制电路；
图8为根据本实用新型一实施例的电流控制电路；
图9为根据本实用新型一实施例的电流控制电路；以及
图10为根据本实用新型一实施例的电流控制电路。
其中，附图标记
1第一接脚
2第二接脚
12发光二极管
14p型金氧半导体
16n型金氧半导体
100电流控制电路
102开关元件
104电阻
106脉冲宽度调变信号产生器
108电感
110续流二极管
112电流检测单元
200发光二极管群组
Vin输入电压源
VPWM切换信号
V1第一端点
V2第二端点
GND接地端
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参阅图1，为根据本实用新型一实施例的电流控制电路100。电流控制电路100可用以驱动一发光二极管群组200，发光二极管群组200包括一个以上的发光二极管12且各个发光二极管12之间相互串联。
电流控制电路100包括一开关元件102、一电阻104与一脉冲宽度调变信号产生器106。其中开关元件102连接于一输入电压源Vin与发光二极管群组200的第一端点V1之间。发光二极管群组200的第二端点V2连接于电阻104，且电阻104的另一端连接于一接地端GND。脉冲宽度调变信号产生器106的第一接脚1连接开关元件102，第二接脚2连接于第二端点V2。脉冲宽度调变信号产生器106可通过第一接脚1输出一切换信号VPWM，且切换信号VPWM可用以切换开关元件102。
根据本实用新型一实施例的电流控制电路100，经由输入电压源Vin供给一电力，借以驱动发光二极管群组200。脉冲宽度调变信号产生器106可通过连接于第二端点V2的第二接脚2，检测流经第二端点V2的电流值。于此，由于流经第二端点V2的电流大小，即等同于流经发光二极管群组200中各个发光二极管12的电流值，因此，脉冲宽度调变信号产生器106可通过其第二接脚2检测发光二极管12的电流大小。
在发光二极管12的电流符合规范时，脉冲宽度调变信号产生器106使其输出的切换信号VPWM为高电位，借以导通开关元件102，以维持电流控制电路100的导通，使得发光二极管群组200可被驱动。而于检测到的发光二极管12的电流值不合于规范(过高或过低)时，脉冲宽度调变信号产生器106则将输出的切换信号VPWM置为低电位，以关闭开关元件102，借以达到保护发光二极管群组200的功效。
根据本实用新型一实施例的电流控制电路100，其中开关元件102可以如图2a所示为一控制开关(Switch)，或是如图2b所示为一金氧半导体(MetalOxide Semiconductor，MOS)。凡是可用以实现导通与切断控制的电子元件或晶体管，皆属于本实用新型的保护范围。举例而言，开关元件102亦可以是双极面结型晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)或绝缘栅双极晶体管(IsolatedGate Bipolar Transistor，IGBT)。以下的说明，本实用新型以如图2b所示，开关元件102为一p型金氧半导体14，作为一较佳实施例解释之。
为了使得脉冲宽度调变信号产生器106所测得第二端点V2的电流值可以较为平滑，且减小噪声与电流波纹，根据本实用新型一实施例的电流控制电路100，可再包括一电感108与一续流二极管110。如图3所示，电感108连接于发光二极管群组200与电阻104之间。续流二极管110连接于第一端点V1与接地端GND之间，并且续流二极管110是反向并联于发光二极管群组200。于此，当开关元件102处于闭合状态时，电流只流经发光二极管群组200，而不致流经续流二极管110；而当开关元件102处于开路状态时，电感108所储存的电能即可经由续流二极管110与发光二极管群组200而释放，进而降低电流波纹，并有效减少噪声的影响。
其次，电感108与续流二极管110还可提供稳定电流之效，也就是说，当两者同时使用时，发光二极管群组200的电流可近似一直流电流，而仅随开关元件102的导通或关闭而略有上下波动而已。
为了达到更好的驱动作用，根据图3所示，开关元件102可以以一p型金氧半导体14实现之，即如图4所示。此外，在实际的应用上，电流控制电路100亦可以多个相互串联的方式，如图5所示，共享于同一输入电压源Vin，以达到可减少输入电源的使用数量及有效控制制作成本的效果。
接着，请参阅图6，为根据本实用新型另一实施例的电流控制电路100。电流控制电路100可用以驱动一发光二极管群组200，其中发光二极管群组200具有一连接于一输入电压源Vin的第一端点V1，发光二极管群组200包括一个以上的发光二极管12且各个发光二极管12之间相互串联。
电流控制电路100包括：一电流检测单元112、一开关元件102与一脉冲宽度调变信号产生器106。其中电流检测单元112连接于发光二极管群组200的一第二端点V2。开关元件102连接于电流检测单元112与一接地端GND之间。脉冲宽度调变信号产生器106包括一第一接脚1与一第二接脚2，其中第一接脚1连接开关元件102，第二接脚2连接电流检测单元112。脉冲宽度调变信号产生器106可通过第一接脚1输出一切换信号VPWM，且切换信号VPWM可用以切换开关元件102。
根据本实用新型的另一实施例的电流控制电路100，亦可经由输入电压源Vin供给一电力，借以驱动发光二极管群组200。由于电流检测单元112串联于发光二极管群组200，且可用以检测通过发光二极管12的电流，因此脉冲宽度调变信号产生器106即可通过连接于电流检测单元112的第二接脚2，检测发光二极管12的电流大小。
当脉冲宽度调变信号产生器106通过第一接脚1，输出切换信号VPWM以切换开关元件102时，切换信号VPWM的工作周期(Duty)可用以控制流经发光二极管12的电流大小。举例而言，若切换信号VPWM的工作周期增加时，发光二极管12的电流亦会随的增加。所以，脉冲宽度调变信号产生器106可通过其第一接脚1控制流经发光二极管12的电流大小，并且通过第二接脚2，检测其电流大小是否符合规范，以达到保护发光二极管群组200的功效。
根据本实用新型一实施例的电流控制电路100，其中开关元件102可以如图7a所示为一控制开关(Switch)，或是如图7b所示为一金氧半导体(MetalOxide Semiconductor，MOS)。凡是可用以实现导通与切断控制的电子元件或晶体管，皆属于本实用新型的保护范围。举例而言，开关元件102亦可以是双极面结型晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)或绝缘栅双极晶体管(IsolatedGate Bipolar Transistor，IGBT)。以下的说明，本实用新型是以如图7b所示，开关元件102为一n型金氧半导体16，作为一较佳实施例解释之。
为了使得电流检测单元112所测得的电流值可以较为平滑，且减小噪声与电流波纹，根据本实用新型又一实施例的电流控制电路100，可还包括一电感108与一续流二极管110。如图8所示，电感108连接于发光二极管群组200与电流检测单元112之间。续流二极管110的一端连接于输入电压源Vin，另一端连接于开关元件102与电流检测单元112的接点，并且续流二极管110反向并联于发光二极管群组200。于此，同前一实施例，电感108与续流二极管110可用以稳定流经发光二极管群组200的电流，并且有效降低电流波纹，以达到减少噪声的影响。
其中，为了达到更好的驱动作用，根据图8所示，开关元件102可以以一n型金氧半导体16实现之，即如图9所示。此外，在实际的应用上，电流控制电路100亦可以多个相互串联的方式，如图10所示，共享于同一输入电压源Vin，以达到可减少输入电源的使用数量及有效控制制作成本的效果。
所以，根据本实用新型实施例的电流控制电路100，不仅可利用其电流检测单元112实现对发光二极管群组200的电流的回馈与控制，还可利用开关元件102与脉冲宽度调变信号产生器106产生的切换信号VPWM驱动发光二极管群组200。除此之外，还提供了应用于大尺寸背光模块时，可利用单一电源来驱动多串发光二极管群组200，以减少电源使用数目的一种驱动电路。
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种电流控制电路，用以驱动一发光二极管群组，其中该发光二极管群组包括至少一发光二极管，且各该发光二极管相互串联，其特征在于，该电流控制电路包括：
一开关元件，该开关元件连接于一输入电压源与该发光二极管群组的一第一端点之间；
一电阻，连接于该发光二极管群组的一第二端点与一接地端之间；以及
一脉冲宽度调变信号产生器，连接于该开关元件与该第二端点之间，该脉冲宽度调变信号产生器用以输出一切换信号以控制该开关元件的开启或关闭。
2.根据权利要求1所述的电流控制电路，其特征在于，该开关元件为一金氧半导体。
3.根据权利要求1所述的电流控制电路，其特征在于，该开关元件为一绝缘栅双极晶体管。
4.根据权利要求1所述的电流控制电路，其特征在于，还包括一续流二极管与一电感，其中该电感连接于该发光二极管群组与该电阻之间，该续流二极管连接于该接地端与该第一端点之间，并且反向并联于该发光二极管群组。
5.一种电流控制电路，用以驱动一发光二极管群组，其中该发光二极管群组的一第一端点连接于一输入电压源，该发光二极管群组包括至少一发光二极管，且各该发光二极管相互串联，其特征在于，该电流控制电路包括：
一电流检测单元，连接于该发光二极管群组的一第二端点；
一开关元件，连接于该电流检测单元与一接地端之间；以及
一脉冲宽度调变信号产生器，连接于该开关元件与该电流检测单元之间，该脉冲宽度调变信号产生器用以输出一切换信号以控制该开关元件的开启或关闭。
6.根据权利要求5所述的电流控制电路，其特征在于，该开关元件为一金氧半导体。
7.根据权利要求5所述的电流控制电路，其特征在于，该开关元件为一绝缘栅双极晶体管。
8.根据权利要求5所述的电流控制电路，其特征在于，还包括一续流二极管与一电感，其中该续流二极管的一端连接于该第一端点，另一端连接于该开关元件与该电流检测单元的接点，并且该续流二极管反向并联于该发光二极管群组，该电感连接于该发光二极管群组与该电流检测单元之间。
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