TW201014458A - Boost driver circuit with fast discharging function - Google Patents

Description

201014458 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種具有快速放電功能之升壓驅動電 路’特別是指一種能夠減少使用高壓電晶體的升壓驅動電 路，其例如可作為發光二極體(LED)驅動電路。 【先前技術】 請參閱第1圖，升壓電路(boost converter)的其中一種應 用是驅動LED發光，由於多個LED串聯需要較高的電壓， 因此通常需要將較低的輸入電壓Vin轉換成較高的輸出電 壓Vout，供應給串聯的LED使用。圖示之習知LED驅動 電路1中包含一個脈寬調變驅動電路(PWM) 14，其輸出訊 號控制功率電晶體Ml，藉由功率電晶體Ml的切換’將輸 入電愿Vin轉換成輸出電壓Vout。為避免輸入電壓過低或 輸出電壓過高造成電路損害，LED驅動電路1中通常另包 含有過低電壓防鎖電路(UVLO, under voltage lock-out) 12和 過高電壓保護電路(〇VP，over v〇ltage protection) 16，以在輸 入電壓過低或輸出電壓過高時強制控制(override) PWM電 路14的動作。此外，LED驅動電路1中尚包含電流調整電 路18和配合的電晶體M2，以調整通過LED的電流。 上述電路中，由於節點LX可能為高電壓，因此電晶體 Ml必須為高壓電晶體。另一方面，當LED驅動電路1由 ON轉OFF時’回授節點FB將被瞬間拉升至接近輸出電壓 ν〇=’因此電晶體1^2也必須為高壓電晶體，其源極必須能 耐觉尚壓，以吸收瞬間之大電流將其導地。然而，高壓電 201014458 晶體甚耗電路面積 並不理想。 對佈局造成困擾，因此上述習知電路 【發明内容】 ❹ 發θ之目的在提供—種具錢速放電魏之升壓驅 動電路。 处ί達上述之目的，本發明提供了-種具有快速放電功 壓驅動電路’其將輸人電壓轉換為輸出電壓供應給 負載，該升壓驅動電路包含：辦電晶體，與輸入電壓和 輸出電壓間之-知點電連接；脈寬調變驅動電路，控制該 功率電晶體之操作；與輸出電壓電連接之輸出端節點；與 負載電連接之回授節點；與回授節點電連接之低壓電晶 參 ·以及與回授節點電連接之箝位快速放電電路，當回授 節點處的電壓超過-預設電壓時，此箝位快速放電電路釋 放回授節點的電荷。 上述升壓驅動電路中之箝位快速放電電路，可另與輸 出端節點電連接，當回授節點處的電壓超過該預設電屋] 時’此箝位快速放電電路釋放輸出端節點的電荷。 該箝位快速放電電路宜使用矽控整流器來製作。 當該箝位快速放電電路另與輸出端節點電連接時，籍 位快速放電電路中可包括一個電流鏡，提供一條由該輸出 201014458 端節點經該電流鏡接地的電流路徑。 之目實施例詳加朗，#更容易瞭解本發明 之目的、技伽容、特點及其所達成之功效。 【實施方式】 請參考第2 ®，在本發明之升壓轉電路 低壓電晶體M3取代高壓電晶體奶，並提供一個兼具箱位 ❹

與放電功能的箝錄耻電電路2〇，此触快速放電電路 2〇之箝位作用可將回授節點FB _電壓限制在安全範圍 内’同時具有快速放電的魏，可將大電錄速導地，因 此免除了回壓電晶體電路佈局耗用面積的困擾，並也解決 了節點FB的問題。 、 升壓驅動電路2的負載3可以是圖示的LED電路，但 也可以是其他形式的負載。 在本發明的較佳實施例中，上述箝位快速放電電路2〇 且使用紗控整流器（SCR，silicon-controlled rectifier)來製 作，如第3圖。SCR電路24有各種實施型態，第4圖與第 5圖分別示出兩例。請參閱第6圖，此為SCR電路的電壓 —電流特性曲線，由圖中可見，當其電壓上升至臨界電壓 Vth時’將產生反折(snapback) ’電壓快速降低且電流以高 斜率大幅增加，SCR電路將充分導通並產生大電流，對照 第2、3圖’此表示若以SCR電路24作為箝位快速放電電 路20 ’連結在回授節點Fb與地電位之間，則當回授節點 FB被瞬間拉升至高壓時，由SCR電路24構成的箝位快速 201014458 ，保護低壓電晶體M3不致 放電電路20將能快速吸收電流 損壞。 1 第1〇圖示出本發明的另一個實施例 快速放電電路22另盘輪中她t、击社頁苑例中箝位 ㈣V雜’以在冑要時（例如 月升壓=動電路2由〇N轉〇FF時）從輸出端v⑽快 速放電’ ^方面達成快速釋壓的魏，另方面因為增加一 條電流路彳工’可使低壓電晶體M3更加不必面對高壓環境。

第7-9圖舉出箝位快速放電電路22的三個實施例，請先參 見第7圖’ SCR電路24連接至雙載子電晶體m的基極， 藉由雙載子電晶體B1的觀放大，可快雜放輸出端 V〇Ut的電荷’如輯_電壓編鮮需要完全透過回授 節點FB來釋壓，可進一步減輕低壓電晶體奶的負擔。 第8圖示出另-個實施例，此實施例中雙載子電晶體 B卜B2構成電流鏡’其兩條路徑上的電流比例根據電晶體 B卜B2的匹配狀況而定，故例如可設計成使輸出端v⑽ :電晶體B1 -地電位的電流量較大，以使輸出端伽的電 荷較大部分透過此一路徑來釋放，亦同樣可減輕低壓電晶 體M3的負擔。 第9圖示出另一個實施例，此實施例中同樣由雙載子 電晶體B1、B2構成電流鏡’其電流比例也同樣可從電晶體 Bl、B2的匹配狀況來設計，但本實施例中未使用SCR電 路’而是使用二極體D來取代（圖中僅示出一個，如有必 要，可串聯設置多個二極體）’當回授節點FB的電壓在正 常工作範圍時’此箝位快速放電電路22並不產生作用，但 201014458 回授節點FB的電壓躍升至高壓時，二極體D反向崩潰， 產生從回授節點FB透過電晶體B2接地的電流，此電流也 成比例地複製於從輸出端Vout透過電晶體B1接地的電流 路徑上，因此可達成與第8圖實施例相似的功能。 值得注意的是，以上各實施例中，當回授節點FB的電 壓自高壓下降至正常工作範圍時，從輸出端v〇ut透過電晶 體B1接地的電流路徑將自動切斷，換言之在正常工作範圍 内’並無漏電耗損之虞。 以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述 者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的内容而已， 並非用來限定本發明之權利範圍。對於熟悉本技術者，當 可在本發明精神内，立即思及各種等效變化；例如，本^ 明可應用於任何升壓電路’而不限於LED驅動電路，等等。 故凡依本發明之概念與精神所為之均等變化或修 包括於本發明之申請專利範圍内。 ^ 二應 【圖式簡單說明】 圖式說明： 第1圖示出習知LED升壓驅動電路之電路結構。 第2圖示出本發明之升壓驅動電路的其中一個實施 第3圖示出箝位快速放電電路之實施例。 第4圖與第5圖示出SCR電路的兩個實施例。 第6圖示出SCR電路的電壓—電流特性曲線。 第7-9圖示出箝位快速放電電路的三個實施例。 201014458 第ίο圖示出本發明之升壓驅動電路的另一個實施例。 【主要元件符號說明】 1習知LED升壓驅動電路 2升壓驅動電路 3負載 12過低電壓防鎖電路 14脈寬調變驅動電路 16過高電壓保護電路 18電流調整電路 20箝位快速放電電路 22箝位快速放電電路 24 SCR電路 B1，B2雙載子電晶體 D二極體 FB，LX節點

Ml功率電晶體 M2高壓電晶體 M3低壓電晶體

Vin輸入電壓

Vout輸出電壓（輸出端節 點）

Claims (1)

1. 201014458 十、申請專利範圍： 轉換為輪電功能之升壓㈣電路，其將輸入電愿 功率曰壓供應給負載，該升壓驅動電路包含： 接· Ί日體’與輸人電壓和輸出電㈣之—節點電連 變蝴魏，控繼神電㈣之操作； 二輪出電壓電連接之輸出端節點； 參 _ 、負載電連接之回授節點； 與回授節點電連接之低壓電晶體；以及 處的獅賴·，當回授節點 授節點的電荷。，此箝位快速放電電路釋放回 壓梅物能之升 (SCRH攸/中“籍位快速放電電路包含一石夕控整流器 地電位。〃端與該回授節點電連接’另一端電連接於 3壓驅如專利範圍第2項所述之具有快迷放電功能之升 =)動臨㈣賊錢鱗SCR魏之反折(卿 4藤如申請專利範圍第i項所述之具有快速放電功能之升 ^動，路，其中該箱位快速放電電路另與輸出端節點電 =’㈣㈣點處的電壓超過該預設電料，此籍位快 速放電電路釋放輸出端節點的電荷。 t如申請專利範圍第4項所述之具有快迷放電功能之升 壓驅動電路，其中該箝位快速放電電路包 201014458 一 SCR電路，其一端與該回授節點電連接，另一端電 連接於地電位；以及 一個雙載子電晶體，其基極與該SCR電路電連接，集 極與該輸出端節點電連接，射極電連接於地電位。 6.如申請專利範圍第4項所述之具有快速放電功能之升 麗驅動電路，其中該箝位快速放電電路包含： 一 SCR電路，其一端與該回授節點電連接；以及

   一個由雙載子電晶體構成的電流鏡，與該SCR電路、 該輸出端節點、和地電位電連接，其提供一條由輸出端節 點經該電流鏡接地的電流路徑，並將通過該SCR電路的電 流，成比例地複製於該電流路徑上。 7.如申請專利範圍第4項所述之具有快速放電功能之升 壓驅動電路，其中該箱位快速放電電路包含： 一二極體，其陰極與該回授節點電連接；以及 一個由雙載子電晶體構成的電流鏡，與該二極體的陽 極、該輸出端節點、和地電位電連接，其提供一條由輸出 端節點經該電流鏡接地的電流路徑，並將通過該^極^的 電流，成比例地複製於該電流路徑上。 、 如申請專利細第7項所述之具麵速放電功能 壓驅動電路’其中前述預設電壓為該二極體的崩潰電壓 9.如申請專利範圍第丨項所述之具有快迷放電功能之 壓驅動電路，其中該負載為發光二極體。 12