CN202093121U - 发光元件开/短路侦测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种发光元件开/短路侦测电路，用于侦测发光元件串开/短路，发光元件串包括一个或多个串联的发光元件，且具有第一端与第二端，其中，第一端耦接至电源电路，以供应电源予发光元件，发光元件开/短路侦测电路包含：异常电压感测电路，与第二端耦接，用以接收第二端电压，并输出异常电压感测讯号；电压设定电路，与该异常电压感测电路耦接，用以设定异常参考位准；以及判断电路，与该电压设定电路耦接，当异常电压感测讯号到达或超越异常参考位准时，输出开/短路检出讯号，表示发生异常状况。

Description

发光元件开/短路侦测电路

技术领域

本实用新型涉及一种发光元件开/短路侦测电路，特别是指一种可调整参考电压的发光元件开/短路侦测电路。

背景技术

图1显示美国专利申请案第2008/0094349号的背光控制电路示意图，如图1所示，除了电源电路11、误差放大电路13、最低电压选择电路21、以及电流源CS1-CSN之外，背光控制电路30包含过低电流侦测电路UCD1-UCDN。过低电流侦测电路UCD1-UCDN分别侦测发光元件串101-10N的电流，并判断于任何发光元件串中，是否有过低电流状况发生；也就是“无电流”或“非常低电流”的开路状况。当过低电流状况并未发生于所有的发光元件串时，发光元件串101-10N的电压讯号会通过过低电流侦测电路UCD1-UCDN至对应的电压比较路径111-11N，使得最低电压选择电路21可以接收这些电压讯号，并从其中选择最低电压输入误差放大电路13。误差放大电路13比较最低电压与参考电压Vref以产生控制讯号15。

当过低电流状况发生于一个或多个发光元件串101-10N时，过低电流侦测电路UCD1-UCDN会将发生过低电流状况的发光元件串101-10N的电压讯号排除，使其不会被输入至最低电压选择电路21。也就是说，最低电压选择电路21不会接收到过低电流状况的发光元件串101-10N的电压讯号，以免发生错误的判断。

这种电路的操作机制，一般是整合于集成电路之内，无法根据发光元件串中，发光元件短路的数量，而作不同的设定与控制，以避免发生误判或过度保护。且就许多应用而言，经常需要对发光元件串的开路状况，也予以侦测检出。

有鉴于以上所述，本实用新型即针对现有技术的不足，提出一种发光元件开/短路侦测电路，该发光元件开/短路侦测电路可设置于集成电路之外，最佳化选择与调整发光元件的开/短路侦测，以增加发光元件控制电路的应用范围，且简化现有发光元件控制电路设计。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种发光元件开/短路侦测电路。

为达上述目的，本实用新型提供了一种发光元件开/短路侦测电路，用于侦测至少一发光元件串开/短路，每一发光元件串包括一个或多个串联的发光元件，且该发光元件串具有第一端与第二端，其中，第一端耦接至一电源电路，以供应电源予该发光元件，该发光元件开/短路侦测电路包含：第一异常电压感测电路，与各发光元件串第二端耦接，用以分别接收各发光元件串第二端电压，并输出一第一异常电压感测讯号；第一电压设定电路，与该异常电压感测电路耦接，用以设定异常参考位准；以及第一判断电路，与该第一电压设定电路耦接，当第一异常电压感测讯号到达或超越异常参考位准时，输出开/短路检出讯号，表示发生异常状况。

在另一实施型态中，本实用新型提供了一种发光元件开/短路侦测电路，用于侦测至少一发光元件串开/短路，每一发光元件串包括一个或多个串联的发光元件，且该发光元件串具有第一端与第二端，其中，第一端耦接至一电源电路，以供应电源予该发光元件，该发光元件开/短路侦测电路包含：一异常电压感测电路，分别与各发光元件串第二端耦接，用以分别接收各发光元件串第二端电压，并输出第二异常电压感测讯号；以及一判断电路，与该异常电压感测电路耦接，当该异常电压感测讯号过低时，输出一开/短路检出讯号。

以上两实施型态可以合并而成为另一实施型态。

上述发光元件开/短路侦测电路中的第一电压设定电路，其较佳实施方式可使用齐纳二极管来达成，并以齐纳二极管的逆向崩溃电压来设定所述异常参考位准。

下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本实用新型的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1显示美国专利申请案第2008/0094349号的背光控制电路示意图；

图2A显示本实用新型的第一个实施例；

图2B显示本实用新型发光元件开/短路侦测电路100更具体的实施例；

图3显示图2B的实施例中各节点的讯号波形图；

图4A显示本实用新型另一个实施例；

图4B显示本实用新型发光元件开/短路侦测电路200更具体的实施例；

图5显示图4B所示实施例中各节点的讯号波形图；

图6A显示本实用新型另一个实施例；

图6B显示本实用新型发光元件开/短路侦测电路300更具体的实施例；

图7A显示本实用新型另一个实施例；

图7B显示本实用新型中，图7A发光元件开/短路侦测电路的更具体的实施例。

图中符号说明

11    电源电路

13            误差放大电路

15            控制讯号

20            发光电路

21            最低电压选择电路

31            控制电路

40            第一异常电压感测电路

41            第二异常电压感测电路

50，51        电压设定电路

60            第一判断电路

61            第一开关电路

63            低通滤波电路

65            晶体管

70            第二判断电路

71            第二开关电路

100，200，300 发光元件开/短路侦测电路

101-10N       发光元件串

111-11N       电压比较路径

A，B，C，D    节点

CS1-CSN       电流源

Det           开/短路检出讯号

FB            回授讯号

PWM           脉宽调变(PWM)讯号，调光讯号

t1，t2        时间点

UCD1-UCDN     过低电流侦测电路

Vcc           内部电压

Vin           输入电压

Vout          输出电压

Vref          参考电压

具体实施方式

请参考图2A，显示本实用新型的第一个实施例。如图所示，发光元件开/短路侦测电路100例如用于侦测发光元件电路20中，一个或多个发光元件串中，有一个或多个发光元件发生短路的状况。每一发光元件串例如包括多个串联的发光元件，且每一发光元件串具有第一端与第二端，其第一端耦接至控制电路31中的电源电路11，以供应电源予发光元件；其中，电源电路11根据回授讯号FB，将输入电压Vin，转换为输出电压Vout，以供应电源予发光元件。控制电路31还包括多个电流源CS1-CSN，分别耦接至各发光元件串第二端，以控制各发光元件串电流。其中，控制电路31可整合为一集成电路；亦可将电源电路11及/或电流源CS1-CSN的一部分或全部设置于集成电路之外。

在本实施例中，发光元件开/短路侦测电路100包含：第一异常电压感测电路40、第一电压设定电路50、以及第一判断电路60。其中，第一异常电压感测电路40与各发光元件串第二端耦接，用以分别接收各发光元件串第二端电压，并输出第一异常电压感测讯号。而电压设定电路50与第一异常电压感测电路40耦接，用以设定异常参考位准。第一判断电路60与电压设定电路50耦接，当第一异常电压感测讯号到达或超越异常参考位准时，输出开/短路检出讯号Det，表示发生异常状况。此外，若发光元件受控于调光讯号，例如但不限于为如图所示的脉宽调变(pulse width modulation，PWM)讯号PWM，则第一判断电路60另也与此讯号耦接，以在正确的时机进行判断，决定是否输出开/短路检出讯号Det。

图2B显示本实用新型发光元件开/短路侦测电路100更具体的实施例。其中，第一异常电压感测电路40例如但不限于为如图所示的多个二极管，各二极管的顺向端分别与各发光元件串的第二端(如图所示的节点A)耦接，用以接收第二端电压，并输出第一异常电压感测讯号于节点B。当发光元件串中，有一个或多个发光元件发生短路时，对应的节点A电压将会不正常地上升。电压设定电路50例如但不限于为如图所示的包含齐纳二极管的电路，其中，齐纳二极管的逆向端与第一异常电压感测电路40耦接，用以接收节点B的异常电压。当节点B与节点C间的压降超过齐纳二极管的逆向崩溃电压时，齐纳二极管逆向导通，反之则齐纳二极管不逆向导通，而第一判断电路60即可据此分辨异常电压是否到达或超越异常参考位准。亦即，齐纳二极管的逆向崩溃电压相当于异常参考位准，当节点B与节点C间的压降超过齐纳二极管的逆向崩溃电压时，即表示异常电压到达或超越异常参考位准。使用者可通过选用不同特性参数的齐纳二极管、或串接不同个数的齐纳二极管，来设定异常参考位准。

当发光元件受控于调光讯号PWM时，第一判断电路60宜也与此讯号耦接，因为当调光讯号PWM为低位准时，各发光元件串上的电流很低，发光元件上仅有很小的压降，故节点A上的电压会接近输出电压Vout，此时第一异常电压感测电路40所感测到的电压并不能真正分辨是否为发光元件短路所致。当调光讯号PWM为高位准时，各发光元件串受控而有正常的电流量，此时才能根据第一异常电压感测电路40所感测到的电压是否过高，来判断发光元件是否发生短路。

在本实施例中，第一判断电路60例如包含第一开关电路61、低通滤波电路63、与晶体管65。其中，第一开关电路61根据调光讯号PWM而导通或不导通；低通滤波电路63例如但不限于为如图所示的RC电路；晶体管65例如但不限于为如图所示的双极性接面晶体管(bipolar junction transistor，BJT)。若发光元件并未受控于调光讯号PWM，则第一开关电路61和低通滤波电路63不绝对需要；若发光元件受控于调光讯号PWM，但不在意高频噪声，则低通滤波电路63亦不绝对需要。基本上，当晶体管65的控制端(BJT的基极)为相对高位准时，第一判断电路60即输出低位准的开/短路检出讯号Det，表示发生异常状况。第一开关电路61的作用是控制使晶体管65在正确的时机进行判断，而低通滤波电路63的作用则是过滤高频噪声。

详言之，请同时参考图2B与图3，本实施例中发光元件开/短路侦测电路100的操作如下：当短路状况发生时，节点A的电压升高，如节点A的讯号波形所示。等到PWM讯号为高电位时，例如于如图所示的时间t1，第一开关电路61导通，若节点B与节点C间的压降超过齐纳二极管的逆向崩溃电压，将使齐纳二极管逆向导通，表示异常电压到达或超越异常参考位准，此时节点C处于相对高位准，经过低通滤波电路63的作用，产生如图所示的节点D的讯号波形；当节点D的电压足以导通晶体管65时，开/短路检出讯号Det将如图所示，自高位准降至低位准，由此侦测出发光元件串中的发光元件中，有短路的状况发生。

与现有技术相较，本实施例的优点为，由于开/短路侦测电路100设置于集成电路之外，可选择具有适当逆向崩溃电压的齐纳二极管、或选择齐纳二极管的串接个数，来适应需求设定不同的异常参考位准，使得需要侦测的短路状况为可调整。亦即，选择具有较大逆向崩溃电压的齐纳二极管或串接较多齐纳二极管，表示需要较多发光元件发生短路，才将其侦测出来；相对的，选择具有较小逆向崩溃电压的齐纳二极管或串接较少齐纳二极管，表示只要较少发光元件发生短路，就将其侦测出来。如此，可选择所欲侦测的短路状况，增加电路的应用范围。

图4A显示本实用新型另一个实施例。如图所示，开/短路侦测电路200例如用于侦测发光元件电路20中，一个或多个发光元件串开路的状况。当发光元件串中，有一个或多个发光元件发生开路时，对应的节点A电压将会不正常地降低到零电位或接近零电位。在本实施例中，发光元件受控于调光讯号，调光讯号例如但不限于为如图所示的PWM讯号，发光元件开/短路侦测电路200包含：第二异常电压感测电路41以及第二判断电路70。其中，第二异常电压感测电路41，与各发光元件串第二端耦接，用以分别接收各发光元件串第二端电压，并输出一第二异常电压感测讯号。而第二判断电路70，与第二异常电压感测电路41耦接，当发光元件受控于调光讯号PWM时，第二判断电路70宜也与此讯号耦接，根据调光讯号PWM与第二异常电压感测讯号，以输出开/短路检出讯号Det。与前一实施例类似地，第二判断电路70接收调光讯号PWM的目的是在正确的时机进行判断。因为当调光讯号PWM为高位准时，各发光元件串受控而有正常的电流量，此时各发光元件串上的压降很大，故节点A上的电压很低，此时第二异常电压感测电路41所感测到的电压并不能真正分辨是否为发光元件开路所致。当调光讯号PWM为低位准时，才能根据异常电压感测电路40所感测到的电压是否过低，来判断发光元件是否发生开路。

图4B显示本实用新型发光元件开/短路侦测电路200更具体的实施例。其中，第二异常电压感测电路41，例如但不限于为如图所示的多个二极管，各二极管的逆向端分别与各发光元件串的第二端(如图所示的节点A)耦接，用以接收第二端电压，并输出第二异常电压感测讯号于节点B。第二判断电路70与各第二异常电压感测电路41耦接。第二判断电路70接收调光讯号PWM与节点B电压，进行判断后输出开/短路检出讯号Det。

请同时参考图4B与图5，发光元件开/短路侦测电路200的操作如下。当发光元件串中有开路状况发生时，表示节点A已断开与输出电压Vout的连接关系，因此节点A的电压降至极低，如节点A的波形所示。第二开关电路71在调光讯号PWM为低电位时导通(第二开关电路71例如可为PMOS晶体管，或为NMOS晶体管但接收调光讯号PWM的反相讯号)，例如于如图所示的时间t2，第二开关电路71导通，且当节点A电位低于节点B电位时，电流将由电源Vcc经第二开关电路71、节点B、节点A、电流源CS1-CSN而流通，使开/短路检出讯号Det的位准自高电位降至低电位，因此侦测出开路状况的发生。

图6A显示本实用新型另一个实施例。如图所示，开/短路侦测电路300例如用于侦测发光元件电路20中，一个或多个发光元件串开路的状况，或是节点A极低电压的状况。与图4A所示的实施例不同的是，在本实施例中，发光元件开/短路侦测电路300除了包含第二异常电压感测电路41以及第二判断电路70外，更包含电压设定电路51。电压设定电路51与第二异常电压感测电路41耦接，其中电压设定电路51可供设定异常参考位准。

图6B显示本实用新型发光元件开/短路侦测电路300更具体的实施例。其中，电压设定电路51例如但不限于为如图所示的包含齐纳二极管的电路，齐纳二极管的顺向端与第二异常电压感测电路41耦接，用以接收节点B的第二异常电压感测讯号。当开路状况发生时，节点A的电压降至极低，等到PWM讯号为低电位时，第二开关电路71导通，且当齐纳二极管的逆向偏压超过齐纳二极管的逆向崩溃电压时，齐纳二极管逆向导通，使开/短路检出讯号Det自高电位降至低电位，因此侦测出开路状况的发生。

图7A显示本实用新型另一个实施例。本实施例结合图2A与图6A所示的实施例，使得本实施例可同时侦测出发光元件电路20中，一个或多个发光元件串开路及/或短路的状况。

图7B显示本实用新型中，图7A发光元件开/短路侦测电路的更具体的实施例。本实施例结合图2C与图6B所示的实施例，使得本实施例可同时侦测出发光元件电路20中，一个或多个发光元件串开路及/或短路的状况。

以上已针对较佳实施例来说明本实用新型，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本实用新型的内容，并非用来限定本实用新型的权利范围。在本实用新型的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化。例如，在所示各实施例电路中，可插入不影响讯号主要意义的元件，如其它开关等；又例如在某些架构下，输出电压Vout为负电压，发光元件则为反接，此时电路应做相应的改变，例如，电压设定电路中齐纳二极管的方向需改换，等等。因此，所有各种等效变化，均应包含在本实用新型的范围之内。

Claims (15)

1.一种发光元件开/短路侦测电路，用于侦测至少一发光元件串开/短路，每一发光元件串包括一个或多个串联的发光元件，且该发光元件串具有第一端与第二端，其中，第一端耦接至一电源电路，以供应电源予该发光元件，其特征在于，该发光元件开/短路侦测电路包含：

第一异常电压感测电路，与各发光元件串第二端耦接，用以分别接收各发光元件串第二端电压，并输出一第一异常电压感测讯号；

第一电压设定电路，与该异常电压感测电路耦接，用以设定异常参考位准；以及

第一判断电路，与该第一电压设定电路耦接，当第一异常电压感测讯号到达或超越异常参考位准时，输出开/短路检出讯号，表示发生异常状况。

2.如权利要求1所述的发光元件开/短路侦测电路，其特征在于，该发光元件受控于一脉宽调变讯号，且该第一判断电路也与该脉宽调变讯号耦接。

3.如权利要求1所述的发光元件开/短路侦测电路，其特征在于，该第一异常电压感测电路包括至少一个二极管，其顺向端与该发光元件串的第二端耦接。

4.如权利要求1所述的发光元件开/短路侦测电路，其特征在于，该第一电压设定电路包括至少一齐纳二极管，与异常电压感测电路耦接，该齐纳二极管的逆向崩溃电压用以设定该异常参考位准。

5.如权利要求1所述的发光元件开/短路侦测电路，其特征在于，该第一判断电路包括：一晶体管，与一内部电压耦接，并在该耦接节点处输出该开/短路检出讯号，当第一异常电压感测讯号到达或超越异常参考位准时，该晶体管受控导通，使该开/短路检出讯号改变位准。

6.如权利要求5所述的发光元件开/短路侦测电路，其特征在于，该第一判断电路还包括：

一第一开关电路，与该第一电压设定电路耦接，该第一开关电路受控于一调光讯号；以及

一低通滤波电路，与该第一开关电路耦接，以接收该第一开关电路所输出的讯号，传送给该晶体管的控制端。

7.如权利要求1所述的发光元件开/短路侦测电路，其特征在于，还包含：

第二异常电压感测电路，与各发光元件串第二端耦接，用以分别接收各发光元件串第二端电压，并输出一第二异常电压感测讯号；以及

一第二判断电路，与该第二异常电压感测电路耦接，当该第二异常电压感测讯号过低时，输出该开/短路检出讯号。

8.如权利要求7所述的发光元件开/短路侦测电路，其特征在于，该第二异常电压感测电路包括至少一个二极管，其逆向端与该发光元件串的第二端耦接。

9.如权利要求7所述的发光元件开/短路侦测电路，其特征在于，该第二判断电路包括一第二开关电路，耦接于一内部电压和该第二异常电压感测电路之间，并在该第二开关电路与内部电压耦接节点处输出该开/短路检出讯号，该第二开关电路受控于一调光讯号，当该调光讯号为低电位且该第二异常电压感测讯号过低时，该开/短路检出讯号改变位准。

10.如权利要求1所述的发光元件开/短路侦测电路，其特征在于，还包含：第二电压设定电路，耦接于该第二异常电压感测电路和该第二判断电路之间，用以设定异常参考位准，以判断该第二异常电压感测讯号是否过低。

11.一种发光元件开/短路侦测电路，用于侦测至少一发光元件串开/短路，每一发光元件串包括一个或多个串联的发光元件，且该发光元件串具有第一端与第二端，其中，第一端耦接至一电源电路，以供应电源予该发光元件，其特征在于，该发光元件开/短路侦测电路包含：

一异常电压感测电路，分别与各发光元件串第二端耦接，用以分别接收各发光元件串第二端电压，并输出一异常电压感测讯号；以及

一判断电路，与该异常电压感测电路耦接，当该异常电压感测讯号过低时，输出一开/短路检出讯号。

12.如权利要求11所述的发光元件开/短路侦测电路，其特征在于，该异常电压感测电路包括至少一个二极管，其逆向端与该发光元件串的第二端耦接。

13.如权利要求11所述的发光元件开/短路侦测电路，其特征在于，该判断电路包括一开关电路，耦接于一内部电压和该异常电压感测电路之间，并在该开关电路与内部电压耦接节点处输出该开/短路检出讯号，该开关电路受控于一调光讯号，当该调光讯号为低电位且该异常电压感测讯号过低时，该开/短路检出讯号改变位准。

14.如权利要求11所述的发光元件开/短路侦测电路，其特征在于，还包含一电压设定电路，耦接于该异常电压感测电路和该判断电路之间，用以设定异常参考位准，以判断该异常电压感测讯号是否过低。

15.如权利要求14所述的发光元件开/短路侦测电路，其特征在于，该电压设定电路包括一齐纳二极管，与该异常电压感测电路耦接，该齐纳二极管的逆向崩溃电压用以设定该异常参考位准。

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