TW201103367A - Low pin count LED driver integrated circuit - Google Patents

Description

201103367 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種發光二極體(LED)驅動器，特別是關於 一種低接腳數LED驅動器積體電路(1C)。 【先前技術】 如圖1所示，傳統的LED驅動器1C 10需要至少7支接 腳，包括兩支電容接腳CN及CP供分別連接飛驰電容Cfly的 兩端，輸入接腳VIN供連接輸入電源Vi，輸出接腳VOUT供 連接輸出電容Cout以提供輸出電壓Vo驅動LED 12，電流接 腳CS供連接LED 12以提供驅動電流lout給LED 12，調光 (dimming)接腳EN供接收調光信號GPIO以調節驅動電流i〇ut 的平均值，進而調節LED 12的亮度，接地接腳GND供連接 系統的接地端。為了減少接腳數量以降低成本，美國專利號 7,368,977改用電容接腳CN取代調光接腳EN接收調光信號 GPIO。然而，這仍然無法滿足使用者的需求。 因此，一種再進一步減少接腳數的LED驅動器1C，乃為 所冀。 【發明内容】 本發明的目的，在於提出一種減少接腳數、降低成本的 LED驅動器ic。 根據本發明，一種LED驅動積體電路包括輸入接腳、輸 出接腳、電容接腳以及切換電路。該輸入接腳供接受輸入電 [S1 201103367 壓，該輸出接腳供連接LED及供應輸出電壓，該電容接腳供 連接與該輸出接腳連接的飛馳電容，該切換電路連接該電容接 聊及該輸出獅，與該娜電容組就荷幫浦，肋將該輸入 接腳上的輸入電壓轉為輸出電壓至該輸出接腳上。由於該輸出 接腳也縣當作連㈣驰餘的接腳，因此可㈣少接腳數。 控制LED亮度的調光信號可由該電容接腳接收，因而進一步 減少接腳數。 【實施方式】 如圖2所示，根據本發明的LED驅動器IC 2〇只需要4 支接腳·輸入接腳VIN、輸出接腳VOUT、電容接腳CN及接 地接腳GND，便可驅動LED 22以及調節LED 22的亮度。輸 入接腳VIN供接受輸入電壓vi，輸出接腳v〇UT供連接LED 22及飛驰電容Cfly，電容接腳CN供連接飛馳電容Clfy、接 地接腳GND供連接系統的接地端。 圖3係LED驅動器1C 20的實施例’除了上述4支接腳， 尚包括切換電路26。切換電路26連接電容接腳CN及輸出接 腳VOUT ’與飛驰電容Cfly組成電荷幫浦。LED驅動器1C 20 更包括電流供應電路24連接切換電路26，提供電荷幫浦操作 所需的電流12。在電流供應電路24中，電流源44供應電流 II，PMOS電晶體]V1P1具有第一端30連接輸入接腳vin、第 二端32連接電流源44以及閘極34 ; PMOS電晶體MP2具有 第一端36連接輸入接腳VIN、第二端38連接切換電路26以 及閘極40;運算放大器42具有非反相輸入端連接PMOS電晶 201103367 體MP1的第二端32、反相輸入端連接pM〇s電晶體mp2的 第二端38以及輸出端連接pm〇S電晶體MP1及MP2的閘極 34及40。由於運算放大器42將PMOS電晶體MP1及MP2 的第二端32及38的電壓鎖在相同的準位，且pM〇s電晶體 及⑽2的尺寸比為1 : K，因此PMOS電晶體MP2將鏡 射PMOS電晶體MP1的電流η而產生電流Ι2=Ι1χΚ。切換電 路26包括開關SW1、SW2及SW3。開關SW1受控於切換信 號Φ1 ’其一端經PMOS電晶體Μρ2耦接輸入接腳VIN，另 ® 一知連接輸出接腳V〇UT。開關SW2連接在電容接腳CN及 接地接腳GND之間’受控於切換信號φ卜開關SW3受控於 切換信號Φ2 ’其一端連接電容接腳CN，另一端則經pM〇s 電晶體MP2耦接輸入接腳viN。藉著切換信號φ1及φ2切換 開關SW卜SW2及SW3，電荷幫浦將輸入接腳VIN上的輸入 電壓Vi轉換為輸出電壓v〇供應至輸出接_ν〇υτ。切換信號 Φ1及Φ2可由晶片致能/調光控制電路28或其他電路提供。晶 # 片致能/調光控制電路28連接電容接腳CN以偵測調光信號 GPIO。當調光信號GPI0為高準位時，晶片致能/調光控制電 路28送出致能信號Senl及8如2給電流供應電路24，以啟動 運算放大器42及電流源44。檢查信號chk每隔一段時間發送 給晶片致能/調光控制電路28，令其偵測電容接腳CN上的電 壓準位。在此偵測期間，開關SWh SW2及SW3全部開路使 電容接腳CN浮接’因此電容接腳CN的電壓準位由調光信號 GPIO決定。晶片致能/調光控制電路28藉由债測電容接腳 的電壓準位取得調光信號GPI〇的電壓準位。 201103367 圖4係圖3的電路的波形圖，其中波形46為調光信號 GPIO ’波形48為切換信號Φ1，波形50為切換信號φ2，波 形52為LED 22的驅動電流i〇ut ’波形54為驅動電流i〇ut的 平均值Ioutavg ’波形56為檢查信號chk。參照圖3及圖4， 在時間ti時，晶片致能/調光控制電路28偵測到調光信號Gpl〇 轉為高準位’因此送出致能信號Senl及Sen2啟動運算放大器 42及電流源44。當切換信號Φ1為高準位且切換信號Φ2為低 準位時，如時間t2所示，開關SW1及SW2閉路且開關SW3 開路’因此電流12經開關SW卜輸出接腳VOUT、飛馳電容 Cfly、電容接腳ςΝ及開關SW2流向接地接腳GND，因此對 氣馳電谷Cfly充電，此時驅動電流i〇ut為零。當切換信號φΐ 為低準位且切換信號Φ2為高準位時，如時間t3所示，開關 SW1及SW2開路且開關SW3閉路，因此電流12經開關SW3、 電容接腳CN及飛馳電容Cfly流向LED 22，此時驅動電流 Iout=I2。驅動電流lout的平均值

Ioutavg=I2χ(1 -D1) y 公气 1 其中，D1為切換信號Φ1的責任週期比(duty)，（1_D1)為切換 、號02的責任週期比。又電流12：=11)<^，因此公式丨可改寫 公式2

Ioutavg= II) 〇 201103367 當晶片致能/調光控制電路28接收到檢查信號Chk時，如時間 t4所示，切換信號Φ1及Φ2均轉為低準位使電容接腳CN浮 接，晶片致能/調光控制電路28透過電容接腳CN偵測調光信 號GPIO的電壓準位。 在LED驅動器1C 20中，輸出接腳V0UT除了提供輸出 電壓V〇外’也作為連接飛驰電容Cfly的接腳，而電容接腳 CN除了連接飛馳電容Cfly外，也作為接收調光信號Gpi〇的 接腳。與圖1的LED驅動器ic 10相比，LED驅動器1C 20 春 減少了調光接腳EN、電容接腳CP及電流接腳CS。 圖5係LED驅動器1C 20調光的實施例，圖6係其波形 圖，其中波形60為調光信號GPIO ,波形62為切換信號， 波形64為切換信號Φ2，波形66為驅動電流I〇ut，波形68為 驅動電流lout的平均值l〇utavg，波形7〇為檢查信號chk。由 於LED 22的亮度與其驅動電流I〇ut的平均值丨⑽放％有關， 因此調節平均值I〇utavg的大小即調節LED 22的亮度。圖5 • 及圖6係藉控制運算放大器42的開與關調節平均值Ioutavg。

當曰曰片致能/§周光控制電路28接收到檢查信號時，切換信 號Φ1及Φ2皆轉為低準位使電容接腳CN浮接，晶片致能/調 光控制電路28偵測電容接腳CN的電壓準位以判斷調光信號 GPIO的準位。若調光信號Gpi〇為高準位，如時間d至沁所 示，晶片致能/調光控制電路28使運算放大器42正常運作， 此時LED驅動器1C 20提供驅動電流i〇ut給LED 22。當偵測 到调光彳§號GPIO為低準位時，如時間t6至t7所示，晶片致 月&/调光控制電路28關閉運算放大器42，此時LED驅動器1C 201103367 20停止提供驅動電流lout給LED 22。假設調光信號GPIO的 責任週期比為D2，則公式2可以改寫為 I〇utavg=iixKx(l-Dl)xD2。 公式 3 由公式3可知，改變調光信號GPIO的責任週期比D2可以改 變驅動電流I〇ut的平均值Ioutavg，進而調節LED22的亮度。 圖7係LED驅動器1C 20調光的另一個實施例，圖8係 其波形圖’其中波形80為調光信號Gpi〇，波形82為切換信 號Φ1，波形84為切換信號Φ2，波形86為驅動電流lout，波 形88、90及92為三種驅動電流Iout的平均值I〇utavg，波形 94為檢查信號chk。圖7及圖8係藉調節電流^而調節平均 值Ioutavg。晶片致能/調光控制電路28在接收到檢查信號chk 後偵測調光信號GPIO的準位’每當偵測到調光信號GPI〇由 低準位轉為高準位，晶片致能/調光控制電路28將調節電流源 44所提供的電流η的大小。由公式2可知，調節電流n可以 改變驅動電流lout的平均值i〇utavg，進而調節LED 22的亮 度。參照驅動電流lout的波形86，在一開始，驅動電流1〇饥 的平均值Ioutavg如波形88所示，當調光信號Gpi〇由低準位 轉為高準位，如時間t8所示，晶片致能/調光控制電路28降低 電流II，因此驅動電流Iout的平均值1〇饥狀§將下降，如波形 90所示。當調光信號GPI0再次由低準位轉為高準位時，如時 間t9所示，晶片致能/調光控制電路28進一步降低電流u，因 此驅動電流lout的平均值i〇utavg再次下降，如波形％所示。 201103367 以上對於本發明之較佳實施例所作的敛述係為閣明之目 的’而無意限定本發明精硪地為所揭露的形式，基於以上的教 導或從本發明的實施例學習而作修改或變化是可能的，實施例 係為解說本發明的原理以及讓熟習該項技術者以各種實施例 利用本發明在實際應用上而選擇及敘述，本發明的技術思想企 圖由以下的申請專利範圍及其均等來決定。 _ 【圖式簡單說明】 圖1係傳統的LED驅動器ic的配置圖； 圖2係本發明的LED驅動器ic的配置圖； 圖3係圖2的LED驅動器ic的實施例； 圖4係圖3的電路的波形圖； 圖5係本發明的LED驅動器ic調光的實施例； 圖6係圖5的電路的波形； 圖7係本發明的LED驅動器ic調光的實施例；以及 _ 圖8係圖7的電路的波形。 【主要元件符號說明】 10 LED驅動器1C 12 LED 20 LED驅動器IC 22 LED 24 電流供應電路 26 切換電路 201103367 28 晶片致能/調光控制電路 30 PMOS電晶體MP1的第一端 32 PMOS電晶體MP1的第二端 34 PMOS電晶體MP1的閘極 36 PMOS電晶體MP2的第一端 38 PMOS電晶體MP2的第二端 40 PMOS電晶體MP2的閘極 42 運算放大器 44 電流源 46 調光信號GPIO的波形 48 切換信號Φ1的波形 50 切換信號Φ2的波形 52 驅動電流lout的波形 54 驅動電流lout的平均值 56 檢查信號chk的波形 60 調光信號GPIO的波形 62 切換信號Φ1的波形 64 切換信號Φ2的波形 66 驅動電流lout的波形 68 驅動電流lout的平均值 70 檢查信號chk的波形 80 調光信號GPIO的波形 82 切換信號Φ1的波形 切換信號Φ2的波形 [S] 10 84 201103367 86 驅動電流lout的波形 88 驅動電流lout的平均值 90 驅動電流lout的平均值 92 驅動電流lout的平均值 94 檢查信號chk的波形

[si 11

Claims (1)

1. 201103367

   七、申請專利範圍： -種低接腳數LED驅動器積體電路，包括： 輸入接腳，供接受輸入電壓； 輸出接腳，供連接LED及供應輪出電壓； 電容接腳’供連接與該輸出接腳連接的飛驰電容.以及 切換電路，連接該電容接腳輸轉腳，_飛驰電容 組成電荷幫浦，用以將該輸入電壓轉為該輸出電壓。 2. 如請求項丨之低接腳數LED鶴_體電路，更包括電流 供應電路連接該切換電路，提供該電荷暫 电何絮浦才呆作所需的電 &，因而從該輸出接腳供應驅動電流給該LED。 3. 如請求項2之低接腳數LED驅動器積體電路，更包括控制 電路連接該電容接腳及該電流供應電路，以偵測該電容獅 的電壓準位而產生電流調節信號給該電流供應電路， 該驅動電流的平均值。 1.

   4. 如請求項3之低接腳數LED驅動器積 電路根據檢查信號使該電容接腳浮接， 5. 如請求項2之低接腳數LE：D驅動器積 供應電路包括： 體電路’其中該控制 以偵測其電壓準位。 體電路’其中該電流 電流源，提供源電流； 第一電晶體，具有第一端連接該 電流源、以及閘極； 輸入接腳、第二端連接該 第一電晶體，具有第一端連接輸入接腳 換電路、以及閘極；以及 第二端連接該切 運算放大器，具有兩輸入端分別連接該第一 及第二電晶體 [S1 12 201103367 的第二端、以及輸出端連接該第一及第二電晶體的閘 極0 6. 如請求項5之低接腳數LED驅動器積體電路，更包括控制 電路連接該電容接腳及該電流供應電路，根據該電容接腳的 電壓準位開啟或關閉該運算放大器，以調節該驅動電流的平 均值。 7. 如請求項6之低接腳數LED驅動器積體電路，其中該控制 電路根據檢查信號使該電容接腳浮接，以偵測其電壓準位。 8. 如請求項5之低接腳數LED驅動器積體電路，更包括控制 電路連接該電容接腳及該電流供應電路，根據該電容接腳的 電壓準位產生電流調節信號給該電流源，以調節該源電流。 9. 如請求項8之低接腳數咖驅動器積體電路，其中該控制 電路根據檢查信號使該電容接腳浮接，以偵測其電壓準位。 13 [S]