CN202512160U - 用于发光二极管装置的驱动电路及其电压检测装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种用于发光二极管装置的驱动电路及其电压检测装置。该电压检测装置适用于发光二极管装置的驱动装置，该电压检测装置包括：一电压侦测装置(voltage testing device)，耦合该驱动装置的一输出端，以侦测该驱动装置的输出电压状态，并输出一侦测信号；一隔绝/连接控制装置，耦合于该电压侦测装置以及该驱动装置之间，根据该侦测信号以隔绝或连接该驱动装置的该输出端；以及一比较装置，耦合于该隔绝/连接控制装置，比较该驱动装置的输出电压以及一参考电压，并根据其比较结果产生一检测信号；其中该比较装置由低压元件构成。

Description

用于发光二极管装置的驱动电路及其电压检测装置
技术领域
本实用新型涉及检测发光二极管驱动装置的输出电压，且特别涉及检测以恒电流源驱动发光二极管的驱动装置输出电压。 
背景技术
驱动发光二极管(Light-emitting Diode，LED)的方式可分为恒电压源式、恒电流源式和脉冲式，其中恒电压源式驱动的优点是成本较低且没有复杂的外部电路，但缺点是无法保持发光二极管亮度的一致性，相对而言，恒电流源式驱动克服了亮度不一致的问题，恒电流源式驱动将发光二极管串联连接以确保流经每个发光二极管的电流相同，并因此确保每个发光二极管的一致性，此外，恒电流源式驱动可避免驱动电流超出最大额定值而影响可靠度的情况。 
当发光二极管损坏时，驱动装置的输出电压会与正常工作电压不同，因此需要一种检测发光二极管驱动装置输出电压是否异常的方法，尤其当系统需要降低功耗以解决散热问题时，会利用降低发光二极管的电源电压来达成目的，如果此时驱动电路的输出电压低于正常工作范围，则输出电流可能不正常，此现象必须被检测出来。 
图1所示为检测驱动电路输出电压的一已知方式，其中发光二极管LED1-N以串联方式连接并耦接到LED驱动电路，LED驱动电路包括驱动装置108和比较器CP1。此方式直接将LED驱动电路中驱动装置108的输出点a耦接至比较器CP1的负端并与耦接至正端的参考电压VREF进行比较，当输出点a的电压较参考电压VREF低时，比较器CP1输出的检测信号Flag1为高电位，此种情况表示检测出驱动装置输出点a的电压过低，输出电流Iout有可能不正常。 
为了能够串联多个发光二极管，电压VLED通常比电压VDD高很多，因此当脉冲宽度调制(Pulse-width Modulator)控制器PWM控制开关S1为不导通时，比较器CP1的输入端需要能够耐高压。但是使用高压元件来实现比较 器CP1电路所占面积较大，除此之外，输入补偿(input offset)电压也比较大，因此此种检测方式不易精确检测驱动装置输出点a的电压。 
图2所示为检测驱动电路输出电压的另一已知方式，此方式为了能够使用低压元件来实现比较器CP2，利用电阻R1和R2以分压的方式将LED驱动电路中驱动装置208的输出点b的电压除以(VLED/VDD)，藉此确保当脉冲宽度调制控制器PWM控制开关S1为不导通时，耦接至比较器CP2负端的点c电压低于或等于VDD。 
此方式虽然能以低压元件来实现比较器CP2因而有较小的输入补偿电压，但是输入补偿所造成的影响却被放大了(VLED/VDD)倍。当串联的发光二极管个数越多，电压VLED越高，输入补偿所造成的影响越大。除此之外，此方法也引入了电阻R1与R2不匹配所导致的误差。 
实用新型内容
为了解决上述先前技术中所面临的问题，本实用新型提供一种电压检测装置，其适用于发光二极管(LED)装置的驱动装置，该电压检测装置通过以低压元件实现的比较装置检测驱动装置的输出电压，并且避免因为电阻分压所增加的检测误差。 
该电压检测装置包括：一电压侦测装置(voltage testing device)，耦合该驱动装置的一输出端，以侦测该驱动装置的输出电压状态，并输出一侦测信号；一隔绝/连接控制装置，耦合于该电压侦测装置(voltage testing device)以及该驱动装置之间，根据该侦测信号以隔绝或连接该驱动装置的该输出端；以及一比较装置，耦合于该隔绝/连接控制装置，比较该驱动装置的输出电压以及一参考电压，并根据其比较结果产生一检测信号；其中该比较装置由低压元件构成。 
本实用新型另一实施例提供一种用于发光二极管装置的驱动电路，包含：一驱动装置，耦合至一发光二极管装置，用以驱动该发光二极管装置；一电压侦测(voltage testing device)装置，耦合该驱动装置的一输出端，以侦测该驱动装置的输出电压状态，并输出一侦测信号；一隔绝/连接控制装置，耦合于该电压侦测装置以及该驱动装置之间，根据该侦测信号以隔绝或连接该驱动装置的该输出端；以及一比较装置，耦合于该隔绝/连接控制装置，比较该驱动装置的输出电压以及一参考电压，并根据其比较结果产生一检测信号；其 中该比较装置由低压元件构成。 
附图说明
图1所示为一种检测驱动电路输出电压的方式； 
图2所示为另一种检测驱动电路输出电压的方式； 
图3所示为根据本实用新型一实施例的电压检测装置应用至LED驱动装置的电路方块示意图； 
图4所示为根据本实用新型一实施例的电压检测装置应用至LED驱动装置的详细电路图。 
【主要元件符号说明】 
108、208、308、408～驱动装置； 
300、400～电压检测装置； 
302、402～电压侦测装置； 
304、404～隔绝/连接控制装置； 
306、406～比较装置； 
a、b、c、h、k～节点； 
CP-1、CP-2、CP-3～比较器； 
D1、D2、D3～二极管； 
Flag 1、Flag 2、Flag 3～检测信号； 
Iout～恒电流源； 
I1、I2、I3～可控制电流源； 
LED1-N～发光二极管； 
M1、M2～晶体管； 
PWM～脉冲宽度调制(Pulse-width Modulator)控制器； 
R1、R2、R5、R6～电阻； 
S1～开关； 
SW、 
Figure DEST_PATH_GDA00001849991100031
～侦测信号； 
VLED、VDD～电压源； 
VREF～参考电压。 
具体实施方式
以下说明为本实用新型的实施例。其目的是要举例说明本实用新型一般性的原则，不应视为本实用新型的限制，本实用新型的范围当以申请专利范围所界定者为准。 
如图3所示，根据本实用新型的一实施例，电压检测装置300包括耦接至驱动装置308输出端的一电压侦测装置302、由低压元件所构成的一比较装置306以及耦接于驱动装置308输出端及比较装置306之间的一隔绝/连接控制装置304。电压侦测装置302接收驱动装置308的输出端电压并输出侦测信号，其中当驱动装置308的输出端电压的电平为高时，侦测信号为第二信号 
Figure DEST_PATH_GDA00001849991100041
而当驱动装置308的输出端电压的电平为低时，侦测信号为第一信号SW。比较装置306比较驱动装置308的输出端电压与一参考电压VREF并输出检测信号Flag3以检测驱动装置308的输出端电压是否异常。隔绝/连接控制装置304根据电压侦测装置302输出的侦测信号而决定电性隔绝或电性连接驱动装置308的输出端电压以及比较装置306，其中当侦测信号为第二信号 
Figure DEST_PATH_GDA00001849991100042
时，隔绝/连接控制装置304电性隔绝驱动装置308的输出端电压及比较装置306，使比较装置306不会受到高电平的输出端电压破坏。而当侦测信号为第一信号SW时，隔绝/连接控制装置304电性连接驱动装置308的输出端电压及比较装置306，使比较装置306比较驱动装置308的输出端电压以及参考电压VREF，进而检测驱动装置308的输出端电压是否异常。由于当驱动装置308的输出端电压的电平为高时，隔绝/连接控制装置304电性隔绝驱动装置308的输出端电压及比较装置306，因此比较装置306得以用低压元件来实现。在本实用新型的一实施例中，驱动装置308和电压检测装置300可封装或制造于同一集成电路中。 
参照图4，发光二极管装置LED1-N的驱动装置408可包括一由脉冲宽度调制(Pulse-width Modulator)控制的开关S1以及一电流源Iout。脉冲宽度调制控制器(未显示)传送PWM控制信号控制开关S1的导通与关闭，当开关S1为导通时恒电流源Iout可驱动发光二极管装LED1-N。 
如图4所示，在电压检测装置400中，电压侦测装置402包括一二极管D1以及晶体管M1与M2，其中二极管D1的阴极偶接至驱动装置408的输出端k，晶体管M1与M2的源极耦接至电压源VDD，晶体管M1与M2的栅极耦接在一起，晶体管M1的漏极耦接至晶体管M1的栅极并通过一电阻R5耦接至二极管D1的阳极，晶体管M2的漏极通过一电阻R6接地，而晶体 管M2的漏极端h更进一步耦接至电压侦测装置402的侦测信号。隔绝/连接控制装置404包括隔离二极管D2以及可控制电流源I1与I2，其中隔离二极管D2的阴极耦接至驱动装置408的输出端k，隔离二极管D2的阳极端耦接至可控制电流源I1与I2，隔离二极管D2的阳极端更进一步耦接至比较装置406中比较器CP3的负输入端。电压检测装置400还包括一补偿二极管D3与可控制电流源I3，其中补偿二极管D3的阳极端耦接至可控制电流源I3以及比较装置406中比较器CP3的正输入端，而补偿二极管D3的阴极端耦接至参考电压VREF，且补偿二极管D3与隔离二极管D2匹配，可控制电流源I3与可控制电流源I1的输出电流相等。 
当驱动装置408的开关S1为关闭时，发光二极管装置LED1-N未被驱动，驱动装置408的输出端k的电压被拉高到电压VLED，因此二极管D1为不导通，由于二极管D1为不导通所以晶体管M2的漏极端h电压被拉低，此时电压侦测装置402输出侦测信号 
Figure DEST_PATH_GDA00001849991100051
侦测信号 
Figure DEST_PATH_GDA00001849991100052
控制可控制电流源I2使可控制电流源I2为导通而可控制电流源I1为关闭。由于可控制电流源I2为导通，隔离二极管D2的阳极端电压被导通的可控制电流源I2拉低至接地，因此隔离二极管D2为不导通。这个时候驱动装置408的输出端k会被不导通的隔离二极管D2隔绝于比较装置406外，所以比较装置406不会被驱动装置408输出端k的高电压破坏，因此比较装置406可以用低压元件来实现。 
当驱动装置408的开关S1为导通时，发光二极管装置LED1-N被驱动，驱动装置408的输出端k的电压被拉低，因此二极管D1为导通，由于二极管D1为导通所以晶体管M2的漏极端h电压被拉高，此时电压侦测装置402输出侦测信号SW，侦测信号SW控制可控制电流源I1使可控制电流源I1为导通而可控制电流源I2为关闭。由于可控制电流源I1为导通，此时比较器CP3负输入端的电压为驱动装置408输出端k的电压加上隔绝二极管D2导通的电压。同时侦测信号SW控制可控制电流源I3使可控制电流源I3为导通，因此比较器CP3正输入端的电压为参考电压VREF加上补偿二极管D3导通的电压，由于补偿二极管D3与隔离二极管匹配且可控制电流源I3与可控制电流源I1的输出电流相等，所以隔绝二极管D2导通的电压等于补偿二极管D3导通的电压，因此比较器CP3可比较驱动装置408输出端k的电压以及参考电压，当驱动装置408输出端k的电压比参考电压VREF低时，比较器CP3输出的检测信号Flag3为高电位，表示检测出驱动装置408输出端k的电压 过低，输出电流Iout有可能不正常。 
在本实用新型的一实施例中，驱动装置408和电压检测装置400可封装或制造在同一集成电路中。 
以上所述为实施例的概述特征。本领域技术人员应可以轻而易举地利用本实用新型为基础设计或调整以实行相同的目的和/或达成此处介绍的实施例的相同优点。本领域技术人员也应了解相同的配置不应背离本实用新型的精神与范围，在不背离本实用新型的精神与范围下他们可做出各种改变、取代和交替。 

Claims (10)

1.一种电压检测装置，适用于发光二极管装置的驱动装置，其特征在于，该电压检测装置包括：
一电压侦测装置，耦合该驱动装置的一输出端，以侦测该驱动装置的输出电压状态，并输出一侦测信号；
一隔绝/连接控制装置，耦合于该电压侦测装置以及该驱动装置之间，根据该侦测信号以隔绝或连接该驱动装置的该输出端；以及
一比较装置，耦合于该隔绝/连接控制装置，比较该驱动装置的输出电压以及一参考电压，并根据其比较结果产生一检测信号；
其中该比较装置由低压元件构成。
2.如权利要求1所述的电压检测装置，其特征在于，该隔绝/连接控制装置包括：
一隔离二极管，其阳极和阴极分别连接至该比较装置的一第一输入端和该驱动装置的该输出端；
一第一可控制电流源，其连接至该隔离二极管的该阳极，该第一可控制电流源受控于一第一信号而提供电流流入该隔离二极管的该阳极；以及
一第二可控制电流源，其连接至该隔离二极管的该阳极，该第二可控制电流源受一第二信号控制以降低该隔离二极管的阳极电位进而关闭该隔离二极管。
3.如权利要求2所述的电压检测装置，其特征在于，还包括：
一补偿二极管，其阳极和阴极分别连接至该比较装置的一第二输入端和该参考电压；以及
一第三可控制电流源，其连接至该补偿二极管的该阳极，该第三可控制电流源受控于该第一信号而提供电流流入该补偿二极管的该阳极；
其中该补偿二极管与该隔离二极管匹配，而该第三可控制电流源的输出电流与该第一可控制电流源的输出电流相等。
4.如权利要求2所述的电压检测装置，其特征在于，当该驱动装置的输出端电压为一第一电压时该电压侦测装置输出该第一信号，当该输出端电压为一第二电压时该电压侦测装置输出该第二信号，其中该第二电压的电平高于该第一电压。
5.如权利要求4所述的电压检测装置，其特征在于，该隔绝/连接控制装置接收该电压侦测装置的输出，当接收到该第二信号时，电性隔绝该驱动装置的该输出端及该比较装置，使该比较装置免受该第二电压破坏，当接收到该第一信号时，电性连接该驱动装置的该输出端至该比较装置，使该比较装置将该第一电压与该参考电压进行比较检测。
6.一种用于发光二极管装置的驱动电路，其特征在于，包含：
一驱动装置，耦合至一发光二极管装置，用以驱动该发光二极管装置；
一电压侦测装置，耦合该驱动装置的一输出端，以侦测该驱动装置的输出电压状态，并输出一侦测信号；
一隔绝/连接控制装置，耦合于该电压侦测装置以及该驱动装置之间，根据该侦测信号以隔绝或连接该驱动装置的该输出端；以及
一比较装置，耦合于该隔绝/连接控制装置，比较该驱动装置的输出电压以及一参考电压，并根据其比较结果产生一检测信号；
其中该比较装置由低压元件构成。
7.如权利要求6所述的驱动电路，其特征在于，该隔绝/连接控制装置包括：
一隔离二极管，其阳极和阴极分别连接至该比较装置的一第一输入端和该驱动装置的该输出端；
一第一可控制电流源，其连接至该隔离二极管的该阳极，该第一可控制电流源受控于一第一信号而提供电流流入该隔离二极管的该阳极；以及
一第二可控制电流源，其连接至该隔离二极管的该阳极，该第二可控制电流源受一第二信号控制以降低该隔离二极管的阳极电位进而关闭该隔离二极管。
8.如权利要求7所述的驱动电路，其特征在于，还包括：
一补偿二极管，其阳极和阴极分别连接至该比较装置的一第二输入端和该参考电压；以及
一第三可控制电流源，其连接至该补偿二极管的该阳极，该第三可控制电流源受控于该第一信号而提供电流流入该补偿二极管的该阳极；
其中该补偿二极管与该隔离二极管匹配，而该第三可控制电流源的输出电流与该第一可控制电流源的输出电流相等。
9.如权利要求7所述的驱动电路，其特征在于，当该驱动装置的输出端电压为一第一电压时该电压侦测装置输出该第一信号，当该输出端电压为一第二电压时该电压侦测装置输出该第二信号，其中该第二电压的电平高于该第一电压。
10.如权利要求9所述的驱动电路，其特征在于，该隔绝/连接控制装置接收该电压侦测装置的输出，当接收到该第二信号时，电性隔绝该驱动装置的该输出端及该比较装置，使该比较装置免受该第二电压破坏，当接收到该第一信号时，电性连接该驱动装置的该输出端至该比较装置，使该比较装置将该第一电压与该参考电压进行比较检测。
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