TW201112869A - Circuit and method for controlling light emitting device, and integrated circuit therefor - Google Patents

Description

201112869 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種發光元件控制電路與控制方法，特別是 指一種能減少積體電路接腳數目的發光元件控制電路與控制 方法。本發明也有關於應用在發光元件控制電路與控制方法中 的積體電路。 【先前技術】 凊參閱第1圖’先前技術之發光元件控制電路包括積體電 路20，其中包含一個功率級控制電路21，控制功率級電路6〇 中功率電晶體的切換，以將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓 V〇ut ’供應給多串發光二極體(LED) cm_CHn。功率級電路 60例如但不限於可為第2A-2G圖所示的同步或非同步降墨、 升壓、升降壓、反壓、返驰電路。其中，視應用場合而定，在 某些情況下功率級電路60中的功率電晶體或二極體可以整合 至積體電路20的内部。 為了控制各串LED的亮度，第丨圖中係以運算放大器 OP1、電晶體φ、電阻R1構成的電流源電路CS1來控制第一 LED通道CH1的電流，以運算放大器〇p2、電晶體Q2、電阻 R2構成的電流源電路CS2來控制第二LED通道CH2的電流， 等等。由於在每一 LED通道上串接多個LED之故，輸出電壓 V〇ut相當高，因此電晶體Ql_Qn必須使用高耐壓元件，益法 整合在積體電路20之内而必須設置在積體電路外部。然而， 如此-來積體電路20必須設置通道數目兩倍的接腳ρι_ρ2Ν， 才能控制N串的LED電路。 在某些應用場合中，更如第3圖所示，需將電晶體Q, 201112869 的壓取入積體電路20内部，如此更將此部份所需的接 腳數目增加到通道數目的三倍。 丨伪所而的接 有，於lit本發明乃提出—減少積 發光元件㈣電路與控制方法。 聊數目的 【發明内容】 本毛月目的之一在提供一種發光元件控制電路。 本發明的另一目的在提供-種發光元件控制方法。 之積的再一目的在提供-種用於發光元件控制電路中 為達上述之目的’就其中—個觀點言，本發明提供一 件控魏路’包含：解級控㈣路，其控制一功率 級電路，以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓，供應給至少一個 件該發光元件通道+包括至少—悔光元件；位 =光兀件通道上的電晶體開以及控制該發光元件通道 ^的^源電路’其中，該功率級控制電路與該電流源電路 曰S關路内，此積體電路提供一控制電壓，控制該電 曰日體開關的閘極〇 、就另-個觀點言，本發明提供了 一種發光元件控制方 法該發光元件位於-發光元件通道上，所述方法包含：在該 發光几件通道上設置電晶體關：提供-積體電路，前述電曰 體開關位於此積體電路的外部；在該積體電路中以—電流源= 路控制該發光元件it道的電流；以及猶㈣電路提供一控制 電壓，以控制該電晶體開關的閘極。 就另-個齡言，本發贿供了—_於發光元件控制 電路中之積體電路，該發光元件控制電路控継少一個發光元 201112869 件通道，此發光元件通道中包括至少一個發光元件及一個盘該 發光元件雛的電晶體_，且該發統件控制·包含」功 f級電路，所述積體電路包含：功率級控制電路，其控制該功 率級電路以將-輸入電壓轉換為一輸出頓，供應給該至少一 個發光7C件通道，以及控髓發光元件通道電流的電流源電 中，該積體電路提供一㈣電壓，控制所述電晶體開關 的閉極。

盥路^述？制電路、方法、或積體電路中，若電晶體開關一端 μ 彳祕’另-端與電流源電路雛，則可將該電晶體 開關與電流源電路_的—端碰與—參考電壓比較，以決定 该發光7L件通道上是碰生鱗；該參考電叙電位可 所述輸出電壓和電晶體關與發光元件雛的-端電壓之間。 所述控制電壓可以固定高於該參考電壓 於該參考電壓、間歇高於該參考、或在開機時單=高也ς 該參考電壓。 底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之 目的、技術内容、特點及其所達成之功效。 【實施方式】 明脸j考第4圖’其中顯不本發明的第—個實施例。本發 月將電W原電路csl-csn整合至積體電路20的内部，並 2 led通道cm_CHn上設置電晶體開關M1撕這 曰曰開關Μΐ·Μη的閘極受電壓VG控制。_VG例如 電壓或週期性的方波訊號。當_ VG為方波訊號時， ;:電壓VG的佔空比(duty rati〇)來調整各LED通道的平均 電流’亦即達成調整LED亮度的侧。由於電晶體開關奶他 201112869 的閘極電壓為VG，因此電晶體開關Ml-Mn的源極電壓最高 不會超過VG，亦即電晶體開關Ml-Mn提供了阻擋高壓的作 用，使得電流源電路CSl-CSn内的元件可使用低壓元件來製 作’便利於整合至積體電路20的内部。如圖所示，根據本發 明’就控制各LED通道而言’積體電路20僅需要設置N+1 個接腳，遠較第1、3圖數目為低。 第5圖顯示本發明的另一實施例，在本實施例中，更設 置有一個短路偵測電路23 ’以供偵測各LED通道是否發生 短路。如圖所示，偵測各LED通道是否發生短路，並不需要 另外設置接腳自積體電路20的外部取訊號，而可自積體電路 20的内部取各電晶體開關Ml-Mn的源極電壓。 請對照參閱第5圖與第6圖，舉一例說明如何根據電晶 體開關ΜΙ -Μη的源極電壓來判斷對應各LED通道是否發生短 路。在電流導通時，電晶體開關Ml-Mn的沒極電壓vDl-VDn 等於輸入電壓Vin減掉對應通道中LED的電壓總和，而電晶 體開關Ml-Mn的源極電壓VS1_VSn則等於VG減掉電晶體的 界電壓VT。若持續將vg的電壓升高，源極電壓vsi_vSn 也會跟著升高，直到源極電壓vsl_VSn約等於汲極電壓 VDl-VDn為止’此時源極電壓vsl_VSn的電位會被箝位在電 壓VDl-VDn，不會再隨著VG升高而升高。 參閱第5圖與第6圖，假設第一 LED通道CH為當 工作，„_LED通道CHn發生_，齡於短路 錄電壓VDn _讀出賴伽，遠高於正常狀況下的沒 極電壓VD1。因此’我們可任意設定一個位於正常汲極電壓 和輸出電壓v〇ut之間的參考電壓VH，並拉高電壓vg至高於 此參考電塵VH。如前所述，當電壓呢升高時，電晶體開關 201112869 雜電壓會跟著升高，但最高僅料於其祕電 壓’故正，工作的第—LED通道中’電壓㈣將被 於參考電愿VH的電壓vd卜但在發生短路的第通 道CHn中,VSn將高於參考電壓紐。因此二路= 電路23中僅需使用比較器比較參考電壓 門關 如她的源極電愿vsi_vsn，便可獲知對應通道的電二^開關

LED通道是否發生贿，可財驗行或間歇進 灯。备電愿VG為方波訊號時，請參閱第7、8圖，若使 呢的高位準高於參考輕VH，即為常態進行短路铜。若 Ιί個才拉綱VG超過參考電壓VH，則為間歇性 地進灯祕制。或者’電路亦可僅在_時進行單 路偵測。當頓VG制定賴時，若鋪使其高於參考電愿 VH即為常態進行短路_，或如第9圖，可在開機時使電麼 VG超過參考錢VH，之麟使龍VG降為—個低於參考 電壓VH的固定電壓，進行單一次的短路侧。 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 圍。在本發明之相同精神下，熟悉本 技術者了以心及各種等效變化。例如，電晶體開關奶她 可為NMOS電晶體、亦可為PM〇s電晶體；又如發光元件 不必然是發光二極體，而可為任何叫流㈣亮度的發光元 件；再=’本侧稀於翻在Μ咖通道的場合，亦可 應用在早-串LED通道的場合；又如，整合在積體電路 的電流源桃⑶儀，可為任何形式之電流職路 可以使用雙載子電晶體來代換其中的趣電晶體叫咖。凡 此種種，均應包含在本發明的範圍之内。 201112869 【圖式簡單說明】 第1圖說明先前技術之發光元件控制電路，其缺點是積體電路 接腳數目過多》 第2A-2G圖顯示功率級電路6〇的數個實施例。 第3圖顯示另一種先前技術，其同樣有接腳數目過爹的缺‘點。 第4圖顯示本發明之發光树控制電路的—個實施， Ϊ 5圖顯示本發明之發光元件控制電路的另-實旅， 第6圖說明偵測短路的機制。 第圖至第9圖舉例顯不執行短路债測的幾種方式。 【主要元件符號說明】 2〇積體電路 21功率級控制電路 23短路偵測電路 60功率級電路 OTUHn LED 通道 CSl-CSn電流源電路 Ml-Mn電晶體開關 OPl-OPn運算放大器 P1-P2N接腳 Ql-Qn電晶體 Rl-Rn電阻

Claims (1)

1. 201112869 七、申請專利範圍： 1· 一種發光元件控制電路，包含： 功率級控制電路’其控制一功率級電路，以將一輸入電壓 轉換為-輸出電壓，供應給至少一個發光元件通道，該發光元 件通道中包括至少一個發光元件； 位於該發光元件通道上的電晶體開關 ;以及 控制該發光元件通道電流的電流源電路； 其中，該功率級控制電路與該電流源電路整合於一積體電 • 路内，此積體電路提供一控制電壓，控制該電晶體開關的閘極。 2. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件控制電路，其中該 電晶體開關-端與發光元件耗接，另一端與電流源電路輕接， 且發光元件控制電路更包含有一短路偵測電路，將該電晶體開 關與電流源電路祕的—端電壓與-參考電壓味，以決定該 發光元件通道上是否發生短路。 X 3. 如申請專利範圍第2項所述之發光元件控制電路，其中該 參考電壓之電位位於所述輸出電壓和電晶體開關與發光元件 φ 耦接的一端電壓之間。 4. 如申請專利範圍第2項所述之發光元件控制電路，其中該 控制電壓為固定電壓且高於該參考電壓。 5·如申凊專利範圍第2項所述之發光元件控制電路，其中該 控制電壓開機時高於該參考電壓。 6·如申凊專利範圍第2項所述之發光元件控制電路，其中該 控制電壓為方波訊號，其高位準高於該參考電壓。 7·如申晴專利範圍第2項所述之發光元件控制電路，其中該 控制電壓為方波訊號，其高位準間歇高於該參考電壓。 8· 一種發光元件控制方法，該發光元件位於一發光元件通蹲 201112869 上，所述方法包含： 在該發光元件通道上設置電晶體開關； 提供一積體電路，前述電晶體開關位於此積體電路的外 部； 在該積體電路中以一電流源電路控制該發光元件通道的 電流；以及 由該積體電路提供一控制電壓，以控制該電晶體開關的閘 極0 9. 如申§青專利範圍第8項所述之發光元件控制方法，其中該 電晶體開關一端與發光元件耦接，另一端與電流源電路耦接， 且方法更包含：將該電晶體開關與電流源電路耦接的一端電壓 與一參考電壓比較，以決定該發光元件通道上是否發生短路。 10. 如申請專利範圍第9項所述之發光元件控制方法，其中該 發光元件的一端接收一供應電壓，另一端與該電晶體開關耦 接，且其中該參考電壓之電位位於該供應電壓和電晶體開關與 發光元件轉接的一端電壓之間。 11. 如申請專利範圍第9項所述之發光元件控制方法，其中該 控制電壓為固定電壓且高於該參考電壓。 12. 如巾料鄕圍第9項所狀發光元件㈣方法，更包 含.於開機時使該控制電壓高於該參考電壓。 13. 如申請專利範圍第9項所述之發光元件控制方法，其中該 控制電壓為方波訊號，其高位準高於該參考電壓。 14. 如申請專利範圍第9項所述之發光元件控制方法，其中該 控制電屢為方波訊號，其高位準間歇高於該參考電愿。' I5· -種用於發光元件控制電路中之積體電路，該發光 制電路控制至少-個發光元件通道，此發光元件通道中包括2 201112869 ^ ,個發光70件及—個與該發光元件墟的電日$體開關，且該 發光7G件控制電路包含—功率級電路，所述積路包含： 力率、、及控制電路’其控制該功率級電路以將—輸入電壓轉 換為-輸出電壓’供應給該至少一個發光元件通道；以及 控制該發光元件通道電流的電流源電路； 其中’該積體電路提供一控制電壓，控制所述電晶體開關

   I6.如申明專利範圍第U項所述之用於發光元件控制電路中 ，積體電路’其中該電晶體開關—端與發光祕减，另一端 ?電流源電軸接，且積體電路中更包含有—短路彳貞測電路， 將/電阳體開關與電流源電路輕接的_端電壓與一參考電壓比 較’以決定該發光元件通道上是科生短路。 Π.如申味專利㈣第項所述之發光元件控制電路，其中 =考電壓之電位位於所述輸出電壓和電⑽關與發光元 件耦接的一端電壓之間。 18·如申請專利範圍第16項所述之發光元件控制電路，巧 该控制電壓為固定電壓且高於該參考電壓。 如申請專利範_ 16項所述之發光元件控制電路，1中 該控制電壓開機時高於該參考電壓。 、 讥如申請專利範圍第16項所述之發光元件控制電路中 該控制賴為城城，其高轉高_參考電壓。、 如申請專利範圍第16項所述之發光元件控制電路，其中 〜控制電壓為方波爐’其高位準間歇高於該參考電壓。