TW201313060A - 驅動電路與相關之錯誤偵測電路以及錯誤偵測方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種用以驅動發光裝置的低輸出電壓驅動電路，該驅動電路中包含有偏移消除電路，以及/或電壓位準移位電路，藉此提升所產生之驅動電流的準確度。再者，本發明利用一種錯誤偵測電路與方法來偵測電壓驅動電路的最小輸出電壓，進而判斷驅動電路是否正常運作。

Description

驅動電路與相關之錯誤偵測電路以及錯誤偵測方法
本發明係關於驅動電路，特指用以驅動發光裝置的一種低輸出電壓驅動電路，以及相關的錯誤偵測電路以及方法。
如第1圖所示，傳統的定電流驅動電路通常用來產生驅動電流，以驅動負載裝置。一般來說，用於驅動發光裝置(light-emitting diode,LED)的電流驅動電路通常需要高輸出阻抗。高輸出阻抗可藉由降低通道長度調變效應(channel length modulation)來達成，或者是將驅動電路疊接來達成(如第2圖所示)。這兩種方式都有些不完善的地方；前者的問題在於：電路設計上必須在電流準確度與電路面積兩者之間妥協，所以這並不是個很好的方式，因為為了達到較高的電流準確度，實際上必須犧牲迴轉率(slew rate)。而後者則使用負回授迴路，以大約(2+gm＊ro)的倍率來增加輸出阻抗，因此輸出阻抗係透過增益迴路來增加，但卻可能需要使用具有較短通道長度的電晶體來實現驅動電路。然而，這樣的電路實現方式並不利於低輸出電壓的設計。
美國專利證號6,194,967號專利案，揭露一種利用電流鏡電路與主動回授來實現驅動電路的方式。如該案所揭露，運算放大器被用在電流鏡電路的設置中，使得電流鏡電路中相對應端點的電壓實 質上維持一致。然而，由於該案所揭露的電流鏡電流的輸出部分包含有兩個疊接的電晶體，疊接的電晶體提高了輸出電壓的電壓位準，導致功率耗損的增加，並且大面積的驅動電路亦增加寄生電容，降低迴轉率。此外，當電晶體操作於三極管區(triode region)時，並不只是如前案樂觀的指出臨界電壓的影響會減少，還有輸出電壓對電流的影響會增加，因此會造成疊接的電晶體無法提供準確度高的輸出電流。亦即，儘管電流鏡電路的設置可以良好地控制電晶體的閘端點電壓，但是卻無法提供準確度高的驅動電流予負載裝置。顯然，習知的電流驅動電路的設計方式仍有亟待改進之處。
為了解決習知技術所面臨的問題，本發明提出一種具有低輸出電壓的驅動電路。本發明不僅於驅動電路的回授迴路中採用主動元件(如：放大電路)，並且也維持低輸出電壓。其中，主動元件可藉由維持驅動電路中之電晶體對應端點的電壓一致，因此，輸入至驅動電路中的參考電流可準確地被複製。另外，本發明的驅動電路亦將輸出電壓維持在相當低的位準，使得驅動電路的功率耗損得以控制。本發明亦將偏移消除電路與/或電壓位準移位電路整合於驅動電路之中，進而提升放大電路的性能。如此一來，本發明的驅動電路可產生準確度高的驅動電流。
本發明另提供一種錯誤偵測電路，可用來監控驅動電路的運作狀態是否正常，其主要概念為偵測驅動電路的輸出電壓。
本發明之一實施例提供一種用以驅動一發光裝置的驅動電路，該驅動電路包含：一電流鏡與一放大器。該電流鏡具有一第一電晶體以及一第二電晶體，其中，每一電晶體包含有一第一端、一第二端以及一控制端。該第一電晶體用來從該第一電晶體的該第一端接收一參考電流，以及該第二電晶體用來從該第二電晶體的該第一端產生一驅動電流，該第二電晶體的該第一端係直接連接於該發光裝置。該放大器具有一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端。該第一輸入端耦接於該第一電晶體的該第一端，該第二輸入端耦接於該第二電晶體的該第一端，以及該輸出端耦接於該第一與第二電晶體的該些控制端。
本發明另一實施例提供一種錯誤偵測電路，該錯誤偵測電路用於一驅動電路，該驅動電路包含至少一第一電晶體，該第一電晶體的一第一端輸出一驅動電流。該錯誤偵測電路包含：一參考電壓產生電路與一比較器。該參考電壓產生電路包含：一第二電晶體，具有一第一端、一第二端以及一控制端，該第二電晶體的該控制端耦接於該驅動電路的一供應電壓；以及一參考電流源，耦接於該第二電晶體的該第一端，用以提供一參考電流至該第二電晶體。該比較器具有一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端。該第一輸入端耦接於該第一電晶體的該第一端，該第二輸入端耦接於該第二電晶體的該第一端。該比較器用以比較該第一電晶體的該第一端的一電壓位準與該第二電晶體的該第一端的一電壓位準，進而於該輸出端 產生一錯誤指示訊號。
本發明又一實施例提供一種錯誤偵測方法，並且用於一驅動電路，該驅動電路包含至少一第一電晶體，該第一電晶體的一第一端輸出一驅動電流。該錯誤偵測方法包含：藉由施加一供應電壓至一第二電晶體的一閘極，以及提供一參考電流至該第二電晶體的一第一端，以產生一參考電壓；以及比較該第一電晶體的該第一端的一電壓位準與該第二電晶體的該第一端的一電壓位準，以產生一錯誤指示訊號。
於下文中，將利用多個實施例來闡述本發明內容。在不違背本發明的廣義概念與範疇下，這些實施例包含有基於本發明所為的諸多變化與細節修改。此外，下文中針對這些實施例的說明將搭配特定的圖式，但這些圖式所揭露的內容不應當視為本發明的限制。不同圖式中具有相同標號的元件或符號應被視為具有類似的涵義、功能或運作模式。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所 提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
請參考第3圖，其係繪示本發明之用以驅動一發光裝置的一驅動電路的實施電路示意圖。如第3圖所示，驅動電路300包含一電流鏡310與一放大器320，並且用來驅動一發光裝置(light-emitting device)LD。本發明驅動電路300主要利用電流鏡310來複製一參考電流IREF，產生一驅動電流IDRV，其中參考電流IREF可能由一定電流源所產生。透過放大器320，可使驅動電流IDRV更為準確。電流鏡310具有一第一電晶體M1與一第二電晶體M2，每一電晶體包含有一第一端D、一第二端S與一控制端G。第一電晶體M1用以接收由第一電晶體M1的第一端D所輸入的參考電流IREF，第二電晶體M2則用以產生驅動電流IDRV，並由第二電晶體M2的第一端D來輸出。再者，第二電晶體M2的第一端D係直接連接於發光裝置LD。放大器320可維持電晶體M1與M2各個對應端的電壓一致，並且包含一第一輸入端IN_A、一第二輸入端IN_B與一輸出端OUT_C。第一輸入端IN_A耦接於第一電晶體M2的第一端D，而第二輸入端IN_B則耦接於第二電晶體M2的第一端D。再者，輸出端OUT_C耦接於第一與第二電晶體M1與M2的控制端。由於放大器320本身的虛接地特性，第一與 第二電晶體M1與M2之第一端D的電壓位準將會維持實質上一致。所以，參考電流IREF可被準確地複製，並且依據電晶體M1與M2的尺寸比例(aspect ratio)，產生驅動電流IDRV。因電流鏡310的尺寸及閘極電容可以較小，故有較快的反應時間。另外，放大器320的第一輸出端IN_A因回授的關係，可調整放大器320的轉導(transconductance,gm)，藉此動態地調節迴路穩定性。
為了達到低輸出電壓，第二電晶體M2可能需要操作在線性區，使得驅動電流IDRV與輸出電壓(亦即，電晶體M2的第一端的電壓位準)之間具備一函數關係。將第二電晶體M2操作在線性區的好處為：減少電晶體M1與M2兩者的臨界電壓(threshold voltage)的誤差變動。這是因為當電晶體操作於線性區時，電流的關係式為(Vgate-source-Vthreshold)的函數，與操作於飽和區時的平方關係(square law)有所不同。儘管如此，Vdrain-source的誤差變動對電流的影響卻會變大。此外，當電晶體M2操作於線性區時，驅動電路300的迴路增益也會隨之降低。
在這種情形下，放大器320的偏移變成了相當重要的問題。為了既能增加迴路增益，又能消除放大器320的偏移。於一實施例中，本發明於驅動電路中另增加了偏移消除電路，其繪示於第4圖。其中，偏移消除電路OC被用來消除放大器320的偏移電壓，且偏移消除電路OC係耦接於放大器320與電流鏡310。
於本發明部分實施例中，偏移消除電路採用切換電容電路架構，然而，這並非是本發明的特殊限制，偏移消除電路仍可以其他可能的架構來實現。基於切換電容電路架構所實現的偏移消除電路330的詳細電路圖係繪示於第5圖。在此例中利用了一種自歸零(auto-zeroed)偏移消除技巧，其係藉由使用差動輸入與單端輸出的放大器320，並將一電容性元件332串接於放大器320的一輸入端。偏移消除電路330係交替地操作於不同週期，分別為：感測與儲存週期，以及工作週期。在感測與儲存週期中，放大器320係設置為單位增益(unit gain)放大器，且一參考電壓施加於電容性元件332。放大器320的偏移電壓VOS實質上相同於輸出端OUT_C與輸入端IN_A之間的電位差，因此偏移電壓VOS可被感測與儲存於電容性元件332中，其中VOS=VIN-VO(放大器320的輸入端與輸出端的電壓位準)。據此，在工作週期中，偏移電壓VOS會被儲存於電容性元件332的電壓所消除，進而使得放大器320的輸出電壓相同於輸入電壓。偏移消除電路330係由包含有開關SW11~SW13的一開關裝置所控制，使電路得以操作於這兩個不同週期。
如第5圖所示，偏移消除電路330包含一電容性元件332與一開關裝置。該開關裝置包含一第一開關SW 11、SW 12、與SW 13。電容性元件332具有一第一端3321與一第二端3322。電容性元件332的第一端3321耦接於放大器320的第一輸入端IN_A。第一開關SW11耦接於第一電晶體M1的第一端D與電容性元件332的第一端3321之間，第二開關SW 12耦接於電容性元件332 的第二端3322與第一電晶體M1的第一端D之間，第三開關SW13耦接於電容性元件332的第二端3322與第二電晶體M2的第一端D之間。電容性元件332用以當第一與第三開關SW11與SW13導通且第二開關SW 12未導通時，感測與儲存偏移電壓。此時，偏移電壓VOS將由電容性元件332所感測與儲存。當偏移電壓VOS被感測與儲存於電容性元件332之後，偏移消除電路330將會操作於工作週期。在這當中，偏移消除電路330可將偏移電壓VOS消除，此時第二開關SW 12係為導通，且第一與第三開關SW 11與SW 13未導通。如此一來，偏移電壓VOS被消除，而放大器320的性能因此改善，使得驅動電流IDRV更為準確。
在某些應用中，驅動電路需要產生範圍較大的輸出電壓，因此，放大器320的輸入共模電壓變成了一個重要的考量。面對這種情況，本發明驅動電路另整合一電壓位準移位電路(level shifter)。相關的電路係繪示於第6圖，其中電壓位準移位電路標示為“LS”，而偏移消除電路則標示為“OC”。然而，應當注意的是，於本發明的部分實施例中，驅動電路可能包含僅包含電壓位準移位電路，而未包含偏移消除電路，這樣的實施例則繪示於第7圖。在此例中，電壓位準移位電路LS直接耦接於放大器320與電流鏡310，以將移位電壓位準VLS施加於放大器320的第一與第二輸入端IN_A與IN_B。
通常來說，電壓位準移位電路的設置會替系統(亦即，驅動電 路)帶來另外的極點，造成穩定性的問題。因此，本發明採用一種不會增加極點的特殊電路設置，這種電路設置係透過將偏移消除電路與電壓位準移位電路整合來實現。相關的實施例係分別繪示於第8A~8C圖與第9A~9C圖中。兩實施例中的偏移消除與電壓位準移位電路340與350，每一均耦接於放大器320與電流鏡310，並且用以施加一移位電壓位準VLS至放大器320的第一與第二輸入端IN_A與IN_B，以及消除放大器320的偏移電壓VoS。一般來說，移位電壓位準VLS為一適當的電位，使得放大器320無論於何時均可維持於主動狀態(active)。
如第8A圖所示，偏移消除與電壓位準移位電路340包含一第一電容性元件341、一第二電容性元件342、一電壓產生器(未示出)與一開關裝置。開關裝置包含有開關SW 21~SW 26。第一電容性元件341具有一第一端3411與一第二端3412，其中第一電容性元件341的第一端3411耦接於放大器320的第一輸入端IN_A。第二電容性元件342具有一第一端3421與一第二端3422，第二電容性元件342的第一端3421耦接於放大器320的第二輸入端IN_B。電壓產生器耦接於放大器320的第二輸入端IN_B，並且用來產生移位電壓位準VLS。如圖示，第一開關SW 21耦接於第一電容性元件341的第二端3412與一參考電壓VR之間，第二開關SW 22耦接於第一電容性元件341的第二端3412與第一電晶體M1的第一端D之間，第三開關SW 23耦接於放大器320的第一輸入端IN_A與第一電晶體M1的第一端D之間，第四開關SW 24耦接 於放大器320的第二輸入端IN_B與提供移位電壓位準VLS的電壓產生器之間，第五開關SW 25耦接於第二電容性元件342的第二端3422與第二電晶體M2的第一端D之間，第六開關耦接於參考電壓VR與第二電容性元件342的第二端3422之間。
如第8B圖與第8C圖所示，偏移消除與電壓位準移位電路340係透過開關裝置的切換而操作於感測與儲存週期以及工作週期中。在感測與儲存週期中，偏移消除與電壓位準移位電路340利用第一與第二電容性元件341與342，感測與儲存偏移電壓VOS與移位電壓位準VLS，此時第一、第三、第四與第六開關為導通，且其他開關均不導通。接著，在工作週期之中，偏移消除與電壓位準移位電路340利用第一與第二電容性元件341與342，消除偏移電壓VOS，並且施加移位電壓位準VLS至放大器320的第一與第二輸入端IN_A與IN_B，此時第二與第五開關SW22與SW 25為導通，且其他開關均不導通。
請參考第9A圖，該圖繪示本發明偏移消除與電壓位準移位電路之另一實施例。本實施例與第8A圖所示之實施例的不同之處在於偏移消除與電壓位準移位電路350進行偏移消除與電壓位準移位時，電流鏡310可同時產生驅動電流IDRV來驅動發光裝置LD。這是因為偏移消除與電壓位準移位電路350在感測與儲存週期時，開關SW 34未導通，使得偏移消除與電壓位準移位電路350處於浮接狀態(floating)。因此，電晶體M1與M2將不會介入偏移 消除與電壓位準位移的迴路。如此一來，偏移消除與電壓位準移位電路350可進行偏移消除操作與移位操作，且不影響發光裝置LD的驅動。
如第9A圖所示，偏移消除與電壓位準移位電路350包含一第一電容性元件351、一第二電容性元件352、一電壓產生器(未示出)與一開關裝置(包含有開關SW 31~SW 37)。第一電容性元件351具有一第一端3511與一第二端3512，其中第一端3511耦接於放大器320的第一輸入端IN_A。第二電容性元件具有一第一端3521與一第二端3522，其中第一端3521耦接於放大器320之第二輸入端IN_B。電壓產生器耦接放大器320的第二輸入端IN_B，並且用以產生移位電壓位準VLS。如圖示，第一開關SW 31耦接於第一電容性元件351的第二端3512與一參考電壓VR之間，第二開關SW 32耦接於第一電容性元件351的第二端3512與第一電晶體M1的第一端D之間，第三開關SW 33耦接於放大器320的第一輸入端IN_A與電壓產生器之間，第四開關SW 34耦接於放大器320的輸出端OUT_C與第一電晶體M1的控制端G之間，第五開關SW 35耦接於放大器320的輸出端OUT_C與放大器320的第二輸入端IN_B之間，第六開關耦接於第二電容性元件352的第二端3522與第二電晶體M2的第一端D之間，第七開關耦接於參考電壓VR與第二電容性元件352的第二端3522之間。
第一電晶體M1的閘極(控制端G)可用移位電壓位準VLS來 避免電荷分享效應，特別是當電路由偏移消除模式切換至正常模式，並且將第二電容性元件352重新連接，造成所儲存的偏移之間的誤差。
如第9B圖所示，在感測與儲存週期中，偏移消除與電壓位準移位電路350利用第一與第二電容性元件351與352，感測與儲存偏移電壓VOS與移位電壓位準VLS，此時第一、第三、第五與第七開關SW 31、SW 33、SW 35與SW 37為導通，而其他開關則未導通。而如第9C圖所示，在工作週期中，偏移消除與電壓位準移位電路350被用來利用第一與第二電容性元件351與352，消除偏移電壓VOS，並將移位電壓位準VLS施加於放大器320的第一與第二輸入端IN_A與IN_B，此時第二、第四與第六開關SW 32、SW 34與SW 36為導通，而其他開關則未導通。
一般來說，當驅動電路的尺寸越大，則會有越大的閘極電容。驅動電路中之電晶體的寄生電容之電容值(parasitic capacitance)可決定整個系統的主極點，亦可決定出驅動電路的頻寬。事實上，驅動電路之電晶體會造成另外的高頻極點，並且當驅動電路的輸出電壓增加時，高頻極點會往低頻帶的方向移動。因此，這個第二非主集點將會決定性的影響驅動電路的迴路穩定性。為了確保本發明驅動電路的穩定性，於本發明一實施例中，驅動電路另包含有零極點消除電阻(zero nulling resistor)，其係耦接於驅動電路300的電晶體M1與M2的閘極，用以消除極點。相關的實施例係繪示於第10圖， 其中，一電阻性元件311用來耦接於放大器320的輸出端OUT_C與第二電晶體M2的控制端之間。如此一來，電阻性元件311與第二電晶體M2的閘極寄生電容可產生一額外的零點，使得其與既有的非主極點產生零極相互抵銷的效果。
另外，本發明亦提供一種可動態調整迴路穩定性的電路架構，其係將如第10圖所示之第一輸入端IN_A回授，以控制放大器320的轉導。因此，在低輸出電壓的情況下，當次極點移至高頻帶，迴路頻寬會動態地往高頻帶移動，進而增加迴轉率。另一方面，在高輸出電壓的情況下，次極點與迴路增益均會移至低頻帶，增加電路穩定性。
為了確保本發明驅動電路的正常運作，本發明另提供一種錯誤偵測電路來監控驅動電路的輸出電壓(如：第3圖所示之電晶體M2的第一端D的電壓位準)。當驅動電路無法正常運作時，本發明錯誤偵測電路產生一錯誤指示訊號ALM，以指出錯誤狀態。錯誤偵測電路係偵測驅動電路的輸出電壓是否小於一預定的最小值。當驅動電路的輸出電壓低於該預定的最小值時，則該驅動電路被認定為運作異常。本發明錯誤偵測電路之一實施例係繪示於第11圖。如圖所示，錯誤偵測電路400用來偵測驅動電路的運作狀態(僅有驅動電路之輸出部分M2示於圖中)。錯誤偵測電路400包含一參考電壓產生電路410與一比較器420。比較器420用以偵測是否電晶體M2的輸出電壓VO低於一預定最小值。其中，該預定最小值係由參考 電壓產生電路410所產生。
參考電壓產生電路410包含一電晶體M3與一參考電流源412(可用任何形式的定電流源來實現)。電晶體M3具有一第一端D、一第二端S與一控制端G，其中電晶體M2的控制端G耦接於驅動電路的一供應電壓VDD。參考電流源412耦接於電晶體M3的第一端，並且用以提供一參考電流IREF1至電晶體M3。藉由施加驅動電路之電源供應的最高電壓位準VDD，電晶體M3的第一端可產生一預定的最小值(亦即，電壓位準VREF)，其係為驅動電路之輸出電壓VO的最小可容許值。之後，輸出電壓VO將透過比較器420與電壓位準VREF進行比較。比較器420具有一第一輸入端IN_D，一第二輸入端IN_E以及一輸出端OUT_F，其中第一輸入端IN_D耦接於電晶體M2的第一端D，以接收輸出電壓VO，並且第二輸入端IN_E耦接於電晶體M3的第一端D，以接收電壓位準VREF。由於電壓位準VREF係可容許的最小值，所以若是當輸出電壓VO低於電壓位準VREF，則由輸出端OUT_F所產生的錯誤指示訊號ALM將會指出驅動電路的錯誤狀態。參考電流IREF1的量值係依據電晶體M2與M3之機的尺寸比例(aspect ratio)關係、與驅動電流IDRV1的量值來決定。例如，若是電晶體M2的尺寸比例係為電晶體M3之尺寸比例的n倍，則驅動電流IDRV1亦會是參考電流IREF1的n倍。如此一來，電壓位準VREF可基於參考電流IREF1而被決定。
基於前述的錯誤偵測電路，本發明另提出一種錯誤偵測方 法。該錯誤偵測方法可用於偵測一驅動電路(產生一驅動電流)的錯誤狀態。本發明錯誤偵測方法包含：藉由施加一供應電壓(如：參考電壓VDD)至一第二電晶體(如：電晶體M3)的一閘極，以及施加一參考電流(參考電流IREF1)至第二電晶體的一第一端，以產生一參考電壓；比較第一電晶體的第一端的一電壓位準與該第二電晶體的該第一端的一電壓位準，以產生一錯誤指示訊號。當中，該第一電晶體可能為該驅動電路的輸出部分(如：電晶體M2)。此外，當該第一電晶體的該第一端的電壓位準小於該第二電晶體的該第一端的電壓位準時，該錯誤指示訊號指出該驅動電路之該錯誤狀態。該參考電流之一量值係為該驅動電流之一量值的1/K倍，以及該第二電晶體之一尺寸係為該第一電晶體之一尺寸的1/K倍。
以上文中所提及之「一實施例」或「部分實施例」代表針對該實施例所描述之特定特徵、結構或者是特性係包含於本發明之至少一實施方式中。再者，文中不同段落中所出現之「一實施例」並非代表相同的實施例。因此，儘管以上對於不同實施例描述時，分別提及了不同的結構特徵或是方法性的動作，但應當注意的是，這些不同特徵可透過適當的修改而同時實現於同一特定實施例中。
總結來說，本發明利用一放大器與一電流來形成驅動電路，提供高度準確的驅動電流。由於放大器的性能對於驅動電流的準確度相當重要，本發明另採用偏移消除電路與電壓位準移位電路來增進放大器的性能。另外，本發明也提出錯誤偵測電路來確保驅動電路 的正常運作。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
M1、M2、M3‧‧‧電晶體
LD‧‧‧發光裝置
310‧‧‧電流鏡
320‧‧‧放大器
OC、330‧‧‧偏移消除電路
SW 11~SW 13、SW 21~SW 26‧‧‧開關
332、341、342、351、352‧‧‧電容性元件
LS‧‧‧電壓位準移位電路
340、350‧‧‧偏移消除與電壓位準移位電路
410‧‧‧參考電壓產生電路
420‧‧‧比較器
第1圖係為習知電流驅動電路的電路圖。
第2圖係為習知疊接電流驅動電路的電路圖。
第3圖係為本發明驅動電路之一實施例的電路圖。
第4圖係為本發明驅動電路與偏移消除電路之一實施例的電路示意圖。
第5圖係為第4圖之電路示意圖的詳細電路結構圖。
第6圖係為本發明驅動電路、偏移消除電路以及電壓位準移位電路之一實施例的電路示意圖。
第7圖係為本發明驅動電路以及電壓位準移位電路之一實施例的電路示意圖。
第8A~8C圖係為本發明驅動電路以及偏移消除電路與電壓位準移位電路之一實施例的詳細電路圖與對應週期的操作原理。
第9A~9C圖係為本發明驅動電路以及偏移消除電路與電壓位準移位電路之另一實施例的詳細電路圖與對應週期的操作原理。
第10圖係解釋本發明驅動電路所採用的零極點消除電阻。
第11圖係為本發明錯誤偵測電路之一實施例的電路圖。
M1、M2‧‧‧電晶體
LD‧‧‧發光裝置
310‧‧‧電流鏡
320‧‧‧放大器

Claims (15)

  1. 一種用以驅動一發光裝置的驅動電路，包含：一電流鏡，具有一第一電晶體以及一第二電晶體，每一電晶體包含有一第一端、一第二端以及一控制端，其中該第一電晶體用來從該第一電晶體的該第一端接收一參考電流，以及該第二電晶體用來從該第二電晶體的該第一端產生一驅動電流，該第二電晶體的該第一端係直接連接於該發光裝置；以及一放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端，該第一輸入端耦接於該第一電晶體的該第一端，該第二輸入端耦接於該第二電晶體的該第一端，以及該輸出端耦接於該第一與第二電晶體的該些控制端。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，另包含：一偏移消除電路，耦接至該放大器與該電流鏡，用以消除該放大器之一偏移電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之驅動電路，其中該偏移消除電路包含：：一電容性元件，具有一第一端與一第二端，該電容性元件的該第一端耦接於該放大器的該第一輸入端；以及一開關裝置，具有一第一開關、一第二開關以及一第三開關；該第一開關耦接於該第一電晶體的該第一端與該電容性元 件的該第一端之間，該第二開關耦接於該電容性元件的該第二端與該第一電晶體的該第一端之間，該第三開關耦接於該電容性元件的該第二端與該第二電晶體的該第一端之間；其中該電容性元件係用來當該第一與該第三開關導通以及該第二開關不導通時，感測與儲存該偏移電壓；並且當該第二開關導通以及該第一與該第三開關不導通時，該電容性元件係用來依據已感測與儲存的偏移電壓來消除該偏移電壓。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，另包含：一偏移消除與電壓位準移位電路，耦接至該放大器與該電流鏡，用以施加一移位電壓位準至該放大器的該第一與該第二輸入端，並且消除該放大器的一偏移電壓。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之驅動電路，其中該偏移消除與電壓位準移位電路包含：一第一電容性元件，具有一第一端與一第二端，該第一電容性元件的該第一端耦接於該放大器的該第一輸入端；一第二電容性元件，具有一第一端與一第二端，該第二電容性元件的該第一端耦接於該放大器的該第二輸入端；一電壓產生器，耦接於該放大器的該第二輸入端，用來產生該移位電壓位準；以及一開關裝置，具有一第一開關、一第二開關、一第三開關、一第四開關、一第五開關以及一第六開關；該第一開關耦接於 該第一電容性元件的該第二端與一參考電壓之間，該第二開關耦接該第一電容性元件的該第二端與該第一電晶體的該第一端之間，該第三開關耦接於該放大器的該第一輸入端與該第一電晶體的該第一端之間，該第四開關耦接於於該放大器的該第二輸入端與該電壓產生器之間，該第五開關耦接於該第二電容性元件的該第二端與該第二電晶體的該第一端之間，該第六開關耦接於該參考電壓與該第二電容性元件的該第二端；其中該偏移消除與電壓位準移位電路當該第一、第三、第四與第六開關導通且其他開關不導通時，透過該第一與第二電容性元件，感測與儲存該偏移電壓與該移位電壓位準，並且，當該第二與第五開關導通且其他開關不導通時，該偏移消除與電壓位準移位電路透過該第一與第二電容性元件，消除該偏移電壓，並且施加該移位電壓位準至該放大器的該第一與第二輸入端。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之驅動電路，其中該偏移消除與電壓位準移位電路包含：一第一電容性元件，具有一第一端與一第二端，該第一電容性元件的該第一端耦接於該放大器的該第一輸入端；一第二電容性元件，具有一第一端與一第二端，該第二電容性元件的該第一端耦接於該放大器的該第二輸入端；一電壓產生器，耦接於該放大器的該第二輸入端，用來產生該 移位電壓位準；以及一開關裝置，具有一第一開關、一第二開關、一第三開關、一第四開關、一第五開關、一第六開關與一第七開關；該第一開關耦接於該第一電容性元件的該第二端與一參考電壓之間，該第二開關耦接該第一電容性元件的該第二端與該第一電晶體的該第一端之間，該第三開關耦接於該放大器的該第一輸入端與該電壓產生器之間，該第四開關耦接於於該放大器的該輸出端與該第一電晶體的該控制端之間，該第五開關耦接於該放大器的該輸出端與該放大器的該第二輸入端之間，該第六開關耦接於該第二電容性元件的該第二端與該第二電晶體的該第一端之間，該第七開關耦接於該參考電壓與該第二電容性元件的該第二端之間；其中該偏移消除與電壓位準移位電路當該第一、第三、第五與第七開關導通且其他開關不導通時，透過該第一與第二電容性元件，感測與儲存該偏移電壓與該移位電壓位準，並且，當該第二、第四與第六開關導通且其他開關不導通時，該偏移消除與電壓位準移位電路透過該第一與第二電容性元件，消除該偏移電壓，並且施加該移位電壓位準至該放大器的該第一與第二輸入端。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，另包含：一電壓位準移位電路，耦接於該放大器與該電流鏡，用以提供一移位電壓位準至該放大器的該第一與第二輸入端。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，另包含：一電阻性元件，耦接於該放大器的該輸出端與該第二電晶體的該控制端之間，用來提供一零點至該驅動電路。
  9. 一種錯誤偵測電路，用於一驅動電路，該驅動電路包含至少一第一電晶體，該第一電晶體的一第一端輸出一驅動電流，該錯誤偵測電路包含：一參考電壓產生電路，包含：一第二電晶體，具有一第一端、一第二端以及一控制端，該第二電晶體的該控制端耦接於該驅動電路的一供應電壓；以及一參考電流源，耦接於該第二電晶體的該第一端，用以提供一參考電流至該第二電晶體；以及一比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入端以及一輸出端，該第一輸入端耦接於該第一電晶體的該第一端，該第二輸入端耦接於該第二電晶體的該第一端，該比較器用以比較該第一電晶體的該第一端的一電壓位準與該第二電晶體的該第一端的一電壓位準，進而於該輸出端產生一錯誤指示訊號。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之錯誤偵測電路，其中該比較器產生該錯誤指示訊號，並當該第一電晶體的該第一端的電壓位準小於該第二電晶體的該第一端的電壓位準時，指出該驅動電路之一錯誤狀態。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之錯誤偵測電路，其中該參考電流之一量值係為該驅動電流之一量值的1/K倍，以及該第二電晶體之一尺寸係為該該第一電晶體之一尺寸的1/K倍。
  12. 一種錯誤偵測方法，用於一驅動電路，該驅動電路包含至少一第一電晶體，該第一電晶體的一第一端輸出一驅動電流，該錯誤偵測方法，包含：藉由施加一供應電壓至一第二電晶體的一閘極，以及提供一參考電流至該第二電晶體的一第一端，以產生一參考電壓；以及比較該第一電晶體的該第一端的一電壓位準與該第二電晶體的該第一端的一電壓位準，以產生一錯誤指示訊號。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之錯誤偵測方法，其中當該第一電晶體的該第一端的電壓位準小於該第二電晶體的該第一端的電壓位準時，該錯誤指示訊號指出該驅動電路之一錯誤狀態。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之錯誤偵測方法，其中該參考電流之一量值係為該驅動電流之一量值的1/K倍，以及該第二電晶體之一尺寸係為該第一電晶體之一尺寸的1/K倍。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之錯誤偵測方法，其中該驅動電路係用來驅動一發光裝置，以及該方法另包含：調整該發光裝置的一陽極，讓該驅動電路得以運作在一最佳工作 區。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI726697B (zh) * 2020-04-27 2021-05-01 茂達電子股份有限公司 高速驅動發光元件的發光驅動器

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011045220A (ja) * 2009-08-24 2011-03-03 Panasonic Corp 端末装置及び供給電流制御方法
CN102413608B (zh) * 2011-10-31 2014-02-05 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种参考电压调节方法、电路及应用其的恒流源驱动电路
TWI492661B (zh) * 2013-01-21 2015-07-11 Princeton Technology Corp 發光二極體驅動裝置
CN104020815B (zh) * 2014-06-13 2016-05-11 无锡中感微电子股份有限公司 低失调带隙基准源电路及低失调缓冲电路
CN104038039B (zh) * 2014-06-20 2017-02-15 东南大学 一种单周期控制加iii型补偿的cuk型开关变换器的启动电路
US10660180B2 (en) 2014-10-23 2020-05-19 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Light source driver
US10186942B2 (en) * 2015-01-14 2019-01-22 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Methods and apparatus for discharging a node of an electrical circuit
US10782347B2 (en) * 2017-10-23 2020-09-22 Nxp B.V. Method for identifying a fault at a device output and system therefor
CN107817868B (zh) * 2017-11-14 2019-06-21 南京中感微电子有限公司 设置有校准电路的电流镜电路
CN108259010B (zh) * 2017-12-25 2019-07-19 无锡中感微电子股份有限公司 改进的运算放大器
CN108233900B (zh) * 2017-12-25 2019-07-19 无锡中感微电子股份有限公司 改进的电压比较器
CN108207057B (zh) * 2017-12-25 2019-07-19 无锡中感微电子股份有限公司 改进的led电路
US10484089B1 (en) * 2018-04-27 2019-11-19 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Driver assisted by charge sharing
US10491428B2 (en) 2018-04-27 2019-11-26 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Current supply for an opto-electronic device
US10187948B1 (en) * 2018-05-31 2019-01-22 Pixart Imaging Inc. Light control circuit and optical encoder system
CN108848594A (zh) * 2018-07-11 2018-11-20 上海艾为电子技术股份有限公司 一种led驱动电路及多路led发光系统
CN111897391B (zh) * 2020-08-17 2022-08-19 上海艾为电子技术股份有限公司 电流镜电路、偏置电路结构、集成电路、电子设备

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2783241B2 (ja) 1996-02-20 1998-08-06 日本電気株式会社 発光素子駆動回路
US6194967B1 (en) 1998-06-17 2001-02-27 Intel Corporation Current mirror circuit
CA2242720C (en) * 1998-07-09 2000-05-16 Ibm Canada Limited-Ibm Canada Limitee Programmable led driver
JP2000201032A (ja) * 1998-12-28 2000-07-18 Xerox Corp 広範囲の出力負荷インピ―ダンスに対して定電流を供給するカレントミラ―
JP3526432B2 (ja) 1999-09-14 2004-05-17 東芝マイクロエレクトロニクス株式会社 定電流回路
JP2002118451A (ja) 2000-10-10 2002-04-19 Fujitsu Ltd 定電流ドライバ回路
JP2003124751A (ja) 2001-10-16 2003-04-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体集積回路
TW200524139A (en) * 2003-12-24 2005-07-16 Renesas Tech Corp Voltage generating circuit and semiconductor integrated circuit
US8558760B2 (en) * 2004-08-05 2013-10-15 Linear Technology Corporation Circuitry and methodology for driving multiple light emitting devices
US20060055465A1 (en) * 2004-09-15 2006-03-16 Shui-Mu Lin Low voltage output current mirror method and apparatus thereof
JP4740576B2 (ja) * 2004-11-08 2011-08-03 パナソニック株式会社 電流駆動装置
US7432696B1 (en) 2005-07-19 2008-10-07 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for low input voltage current mirror circuit
US8013663B2 (en) * 2006-03-01 2011-09-06 Integrated Memory Logic, Inc. Preventing reverse input current in a driver system
TW200744316A (en) * 2006-05-16 2007-12-01 Richtek Techohnology Corp Control circuit of switching mode of charge pump and the method thereof
US7394309B1 (en) 2006-08-15 2008-07-01 National Semiconductor Corporation Balanced offset compensation circuit
CN1913736A (zh) * 2006-08-30 2007-02-14 启攀微电子（上海）有限公司 一种一路参考电流驱动多路并联led的电流源电路
US20080068066A1 (en) * 2006-09-18 2008-03-20 Netasic Llc High efficiency white LED drivers
CN101207950B (zh) * 2006-12-20 2010-05-19 钰瀚科技股份有限公司 发光二极管的驱动方法、系统以及冗余电路
CN101304212B (zh) * 2007-05-11 2011-03-30 联咏科技股份有限公司 可提升电压转换效率的电压转换装置
JP5279217B2 (ja) * 2007-08-29 2013-09-04 セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー 発光素子制御回路
TWI397034B (zh) * 2008-10-29 2013-05-21 Richtek Technology Corp 改善ｌｅｄ顯示系統效能的電流調節器及方法
US8148914B2 (en) * 2008-12-31 2012-04-03 Texas Instruments Incorporated Dynamic power saving pulse width modulated LED driver circuit
US8890432B2 (en) * 2010-12-11 2014-11-18 Jae Hong Jeong Light emitting diode driver

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI726697B (zh) * 2020-04-27 2021-05-01 茂達電子股份有限公司 高速驅動發光元件的發光驅動器

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Publication number Publication date
CN102970789A (zh) 2013-03-13
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CN102970789B (zh) 2015-05-06
EP2597931A2 (de) 2013-05-29
US8947008B2 (en) 2015-02-03
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JP5328964B2 (ja) 2013-10-30

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