TW201318470A - 發光二極體驅動電路 - Google Patents

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Abstract

本發明係揭示一種發光二極體驅動電路。該發光二極體(LED)驅動電路係包括：一電源；一LED陣列，用以接收該電源之一訊號；一積體電路，與該LED陣列相連接；以及一突波電流限制部，以逐漸增加該積體電路中辨識之一輸出電流。該突波電流限制部係包括一頻率調整部及一電流調整部其中至少一者。

Description

發光二極體驅動電路
本發明係主張關於2011年10月17日申請之韓國專利案號No.10-2011-0106109之優先權。藉以引用的方式併入本文用作參考。
本發明係關於一種發光二極體背光模組驅動電路，其係用於一液晶面板(liquid crystal panel)如一薄膜電晶體-液晶面板(TFT-LCD panel)中。
一種液晶面板如一TFT液晶面板係包括：一LED背光模組驅動電路(LED backlight driving circuit)，用以驅動該LED背光模組，進而開啟該LED背光模組，並穩定該LED背光模組之發光照明。該LED背光模組驅動電路係運用一轉換器(converter)如一升壓電路(boost converter)，以透過預設之一切換作業(switching operation)，來轉換電壓。
如圖1所示，該LED背光模組驅動電路係包括：一脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation；PWM)積體電路(IC)10，其係依據一PWM_D開/關訊號而開/關，以產生一高頻脈衝型閘極信號(high-frequency pulse-type gate signal)，其脈衝寬度係隨該 LED背光模組之一輸出電流位準而增加或縮小；一場效電晶體開關裝置13(FET switching device)，其係依據自PWM積體電路10輸出之閘極信號來切換驅動電壓；一電感器L(inductor)，用以減少電流波紋(current ripples)；一電容器C(capacitor)，用以持續維持輸出電壓；一二極體D(diode)，限制LED背光模組之反向電流(reverse current)；LED背光模組12，其係依據輸出電壓而發光；一回饋區塊11(feedback tlock)，其係將LED背光模組12之輸出電流位準提供給PWM積體電路10；轉換電阻器(conversion resistors)R1、R2、及R3，與回饋區塊11串聯連接，以將輸出電流之位準轉換為電壓位準。
在有上述結構的LED背光模組驅動電路中，場效電晶體開關裝置13係開啟，在自一電源V0供給電能予LED背光模組12之一活動期間(active duration)時，經由二極體D，提供電壓給LED背光模組12。相反的，在電能並未自電源V0傳導至LED背光模組12之一不活動期間(passive duration)裡，場效電晶體開關裝置13係運作以使電壓不會經由二極體D而被提供給LED背光模組12。因此，藉由以一預設切換頻率而改變活動期間與不活動期間之間的負載比(duty rate)，可控制輸出電壓。
在LED背光模組驅動電路中，當LED背光模組驅動電路之驅動功能在初始階段(initial stage)開始運作，輸出電流位準之辨 識電壓係以方形波(square wave)之形式被施於PWM積體電路10之一輸出電流位準辨識電壓端子，如圖2所示。據此，當一PWM調光信號(dimming signal)係被施加於一時，一PWM積體電路之閘極信號係以一預設之工作週期(duty cycle)產生。然而，當該PWM積體電路之閘極信號以一預設之工作週期產生時，場效電晶體開關裝置係同步地被該閘極信號所驅動。據此，轉換器之漏電流分量(leakage component)會立即造成突波電流(inrush current)的出現。當上述轉換器之漏電流分量造成突波電流產生於交流電(AC)被切斷之區段時，雜訊干擾就可能會因該突波電流之緣故，而產生於一電感器及一電容器中。
本發明係提供一種LED背光模組驅動電路，其係能夠藉由避免轉換器之漏電流分量所造成的突波電流之出現，來阻隔產生於一電感器中及一電容器中之雜訊。
根據本發明一實施例，提供一種發光二極體驅動電路(LED driving circuit)。該LED驅動電路係包括：一電源(power supply)；一發光二極體陣列(LED array)，用以接收該電源之一訊號；一積體電路，與該LED陣列相連接；以及一突波電流限制 部(inrush current restricting part)，以逐漸增加該積體電路中辨識之一輸出電流。該突波電流限制部係包括一頻率調整部(frequency adjusting part)及一電流調整部(current adjusting part)其中至少一者。
如上所述，根據本發明實施例，不會產生轉換器之漏電流分量所造成的突波電流。
經由提高頻率以防止突波電流出現，可避免一閃爍現象(flicker phenomenon)的產生，且LED可被穩定驅動於最小亮度下。
下文中，將配合圖示詳細說明本發明實施例。本發明實施例之細節將包含於下列詳細說明及圖示之中。根據下列配合圖示對實施例之詳述，熟習此項技術者可基於本發明實施例，輕易理解本發明之優點、功能、與達到其優點與功能之方式。在本文中，相同參考的數字將會指定到圖示解說中的相同元件。
圖3係根據本發明實施例，繪示有一LED背光模組驅動電路之一電路圖。根據本發明實施例，該LED背光模組驅動電路係包括：一電源20；一電感器L1，用以減少電流波紋；一電容器C1，用以持續維持輸出電壓；以及一二極體D1，用以限制一LED陣列 部60之反向電流，進而提供穩定的驅動電力。當大量電流流經一LED陣列部60時，一開關裝置Q1會降低輸出電流，反之，當小量電流流經一LED背光模組時，開關裝置Q1會提高輸出電流。
此外，該LED背光模組驅動電路係包括：LED陣列部60；一積體電路50(IC)；以及一突波電流限制部100。突波電流限制部100係包括一頻率調整部110及一電流調整部120。
頻率調整部110及電流調整部120彼此之間可為並聯連接。
分壓電阻器(voltage division resistors)R2、R3經由分壓輸出之電壓係可透過串聯之一第四電阻器R4而施加於電流調整部120，並可透過串聯之一第一電容器C1而施加於頻率調整部110。
一般而言，積體電路50係使LED陣列部60之一陰極端子(cathode terminal)之輸出與積體電路50中一場效電晶體(FET)51及一ERR AMP 52相連接，以限制透過電阻器Rs、Ra、及Risenl而施加於LED陣列部60之電流，並控制一閘極驅動器55(gate driver)，以藉由比較ERR AMP 52之輸出與一振盪器(OSC)之輸出，而使ERR AMP 52得以產生一恆定輸出。
該LED驅動電路必須接收低電流，以進行一軟啟動(soft start)，而使其中一突波電流不會在一初始驅動階段(initial driving stage)時產生。在此情況下，需提高頻率，以使LED陣列部60能夠正常地運作，即使在低亮度下也不會被關閉。例如， 初始驅動電流之頻率可為500KHz。
然而，即使LED陣列部60在初始驅動完成後依舊正常運作，但若持續輸入一高頻率，則一電感器L1及開關裝置Q1可能會發熱。據此，可能會破壞該驅動電路。為解決此問題，在一初始驅動電流輸入之一時間點以後經過一段預設時間後(例如，在初始驅動電流輸入之時間點以後約1秒至1.5秒之範圍內)，一頻率必得被自動降低(例如降低至200kHz)，而電流必得被增加。為達此目的，方提供頻率調整部110及電流調整部120。
在下文中，將配合圖4至6，詳細說明頻率調整部110及電流調整部120之運作原理。圖4係繪示有根據時間間隔(time lapse)而將電壓施於圖3中之一端子C之一圖示；圖5係繪示有根據時間間隔而將電壓施於圖3中之一節點B之一圖示；圖6係繪示有根據時間間隔而將電壓施於圖3中之一節點D之一圖示。
首先，以下將說明電流調整部120之運作原理。若一高頻訊號(5V)係在一時點t1時經由初始驅動而施於端子C，則預設電壓係透過分壓電阻R2、R3輸入節點A。舉例而言，若分壓電阻R2、R3分別為5kΩ、10kΩ，則3.33V的電壓可被輸入節點A。
如圖4所示，因高頻訊號(5V)係持續地輸入節點C，故3.33V的電壓係持續地輸入節點A。因此，節點B之電壓係由第四電阻R4及一電容器C2來決定，且依據時間間隔來將電壓充於電容器 C2中。在此情況下，一電阻Risen2係處於一浮接狀態(floating state)，直到確保一開關裝置Q3之一閘極端子(gate termina)之一開啟電壓並啟動電晶體Q3(transistor)為止。因此，只存在一電阻Risen1，以防止突波電流。
當電容器C2之電容提高時，開啟開關裝置Q3所需之時間也隨之增加。據此，若需要時，電容器C2之電容可被調整為一所需值。
然而，如圖5所示，節點B之電壓增加係因電容器C2、依據時間間隔而增加，且在時間點t2時，開啟開關裝置Q3所需之最低的電壓係被輸入開關裝置Q3之閘極端子，以開啟開關裝置Q3。開關裝置Q3可包括一N通道型FET(N channel-type FET)。
當開關裝置Q3被開啟時，電阻Risen1、Risen2係為並聯連接，以使總電阻值降低。據此，輸入積體電路50之電流值(current value)會增加。因此，驅動所需之穩定電流可被提供給LED陣列60。
亦即，在電容器C2之充電期間，可防止突波電流產生於初始驅動階段中。在電容器C2完全充電以後，總電阻值下降，所以輸入積體電路50之電流值會增加。
在下文中，將說明頻率調整部110之運作原理。圖6繪示了在將節點A之3.33V電壓輸入頻率調整部110以後，因電容器C1 與電阻R1之故、依據時間間隔所產生的電壓變化圖。也就是說，在時間點t1時，構成頻率調整部110之開關裝置Q2係被開啟、運作。據此，電阻Risen1、Risen2係為並聯連接，以使總電阻值降低，進而提升輸出頻率。
然而，若輸入開關裝置Q2之一閘極端子之電壓，係依據時間間隔被降低至開關裝置Q2之開啟電壓或以下，則開關裝置Q2會被關閉。當開關裝置Q2被關閉時，電阻Rfreq2會處於一浮接狀態(floating state)，故只有電阻Rfreq1會運作。因此，會降低輸出頻率。當頻率調整部110之輸出頻率降低時，便可解決一裝置中與發熱相關之問題。
圖7、8係依據習知技藝及本發明實施例，分別繪示有輸入圖3中之一點E之電流波形，並依此來比較習知技藝及本發明實施例。圖7係根據習知技藝，繪示有一電路之電流波形；圖8係根據本發明實施例，繪示有一電路之電流波形。
如圖7所示，當施加一初始開啟電壓時，通過電感器L1之電流係升高至一峰值為3.2A。相反的，根據本發明實施例，該電流之峰值係被降低為1.57 A。
本發明實施例可選擇性的包括頻率調整部110及電流調整部120。也就是說，若有需要，突波電流限制部100可以只包括頻率調整部110，或者只包括電流調整部120。此外，突波電流限制部 100可包括頻率調整部110及電流調整部120兩者。
圖9係根據本發明另一實施例，繪示有一LED背光模組驅動電路之一電路圖。與圖3所示之電路不同，在此係使用一P通道型FET，取代N通道型FET作為構成一頻率調整部210之一開關裝置Q2，以省略圖3中所示之一電阻R1及一電容器C1。據此，可以降低成本，並簡化電路。在此情況下，輸入開關裝置Q2之閘極端子之電壓的波形係與輸入開關裝置Q3之閘極端子之電壓的波形相同。
在本說明書中所提到的“一實施例”、“實施例”、“範例實施例”等任何的引用，代表本發明之至少一實施例中包括關於該實施例的一特定特徵、結構或特性。此類用語出現在文中多處但不盡然要參考相同的實施例。此外，在特定特徵、結構或特性的描述關係到任何實施例中，皆認為在熟習此技藝者之智識範圍內其利用如此的其他特徵、結構或特徵來實現其它實施例。
雖然參考實施例之許多說明性實施例來描述實施例，但應理解，熟習此項技藝者可想出將落入本發明之原理的精神及範疇內的眾多其他修改及實施例。更特定言之，在本發明、圖式及所附申請專利範圍之範疇內，所主張組合配置之零部件及/或配置的各種變化及修改為可能的。對於熟悉此項技術者而言，除了零部件及/或配置之變化及修改外，替代用途亦將顯而易見。
10‧‧‧PWM積體電路
11‧‧‧回饋區塊
12‧‧‧LED背光模組
13‧‧‧場效電晶體開關裝置
20‧‧‧電源
50‧‧‧積體電路
51‧‧‧場效電晶體(FET)
52‧‧‧ERR AMP
55‧‧‧閘極驅動器
60‧‧‧LED陣列部
100‧‧‧電流限制部
110‧‧‧頻率調整部
圖1係根據習知技藝，繪示有一LED背光模組驅動電路之一電路圖；圖2係根據習知技藝，繪示有LED背光模組驅動電路中一輸出電流位準辨識電壓及一閘極信號之波形圖；圖3係根據本發明實施例，繪示有一LED背光模組驅動電路之一電路圖；圖4係繪示有根據時間間隔而將電壓施於圖3中之一端子C之一圖示；圖5係繪示有根據時間間隔而將電壓施於圖3中之一節點B之一圖示；圖6係繪示有根據時間間隔而將電壓施於圖3中之一節點D之一圖示。
圖7、8係依據習知技藝及本發明實施例，分別繪示有輸入圖3中之一點E之電流波形，並依此來比較習知技藝及本發明實施例；以及圖9係根據本發明另一實施例，繪示有一LED背光模組驅動電路之一電路圖。
20‧‧‧電源
50‧‧‧積體電路
51‧‧‧場效電晶體(FET)
52‧‧‧ERR AMP
55‧‧‧閘極驅動器
60‧‧‧LED陣列部
100‧‧‧電流限制部
110‧‧‧頻率調整部

Claims (12)

  1. 一種發光二極體驅動電路包括：一電源；一發光二極體(LED)陣列，用以接收該電源之一訊號；一積體電路，與該LED陣列相連接；以及一突波電流限制部，以逐漸增加該積體電路中辨識之一輸出電流；其中，該突波電流限制部係包括一頻率調整部及一電流調整部其中至少一者。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路，其中該頻率調整部係包括：一場效電晶體(FET)、一電容器、以及一電阻器；其中，該電阻之一端係與一接地端子相連接，而該電阻之另一端係與該FET之一閘極相連接。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體驅動電路，其中該FET係為一N型FET。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之發光二極體驅動電路，其進一步包括一電阻，與該N型FET之一汲極相連接。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路，其中該電流調整部係包括：一場效電晶體(FET)、一電容器、 以及一電阻器；其中，該電容器之一端係與一接地端子相連接，而該電容器之另一端係與該FET之一閘極相連接。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體驅動電路，其中該FET係為一N型FET。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體驅動電路，其進一步包括一電阻，與該N型FET之一汲極相連接。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路，其中該頻率調整部及該電流調整部兩者都被提供，且該頻率調整部係與該電流調整部並聯連接。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體驅動電路，其中該頻率調整部及該電流調整部係接收由分壓電阻透過分壓所輸出之一電壓。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之發光二極體驅動電路，其中由分壓電阻透過分壓所輸出之該電壓係經由串聯連接之一第四電阻而被輸入於該電流調整部，並經由串聯連接之一第一電容器而被輸入於該頻率調整部。
  11. 一種發光二極體驅動電路包括：一電源；一發光二極體(LED)陣列，用以接收該電源之一訊 號；一積體電路，與該LED陣列相連接；以及一突波電流限制部，以逐漸增加該積體電路中辨識之一輸出電流；其中，該突波電流限制部係包括一頻率調整部以及一電流調整部，該頻率調整部係包括一P型場效電晶體(FET)，該電流調整部係包括一N型FET，且施於該P型FET之一電壓係與施於該N型FET之一電壓相等。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之發光二極體驅動電路，其中該電流調整部係包括一FET、一電容器、以及一電阻器，其中該電容器之一端係與一接地端子相連接，而該電容器之另一端係與該FET之一閘極相連接。
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