TW201410069A - 發光二極體驅動器 - Google Patents

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TW201410069A
TW201410069A TW102115714A TW102115714A TW201410069A TW 201410069 A TW201410069 A TW 201410069A TW 102115714 A TW102115714 A TW 102115714A TW 102115714 A TW102115714 A TW 102115714A TW 201410069 A TW201410069 A TW 201410069A
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TW102115714A
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English (en)
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Jae Hong Jeong
Minjong Kim
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Altoran Chip & Systems Inc
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

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  • Led Devices (AREA)

Abstract

本發明提供一種用於驅動發光二極體(LEDs)的驅動電路。該驅動電路包括一串LEDs，分成n組，該等n組的LEDs係串聯互相電連接，組m-1的下游端係電連接至組m的上游端，其中m係等於或小於n的正數。該驅動電路包括複數電流調節電路，該等電流調節電路的每一者係連接至在一端之對應組的下游端且連接至在另一端之接地，以及包括感測器放大器及具有第一與第二電晶體之柵地陰地放大器(cascode)，每一該感測器放大器係連接至不同電壓源用於對其提供不同參考電壓。

Description

發光二極體驅動器 [對照參考]
本申請案係2011年9月26日提出申請之申請案號13/244,873的部分連續案，亦係2011年9月26日提出申請之申請案號13/244,892的部分連續案，以及亦係2011年9月26日提出申請之申請案號13/244,900的部分連續案，以上該等案請求2010年12月11日提出申請之美國臨時申請案號61/422,128的利益，且藉由其全部內容中的參照併入本文中。
本發明係關於用於驅動發光二極體(LED)驅動器，且更特別地，係關於用於驅動一串發光二極體(LEDs)的電路。
由於低能量消耗的觀念，LED燈正盛行且視為能量短缺時代中的照明用實踐。典型的是，LED燈包括一串LEDs以提供所需的光輸出。該串LEDs可並聯或串 聯或二者的組合予以配置。不管配置型式，對於LEDs的有效操作，提供正確電壓及/或電流係必要的。
於電源係週期性的應用中，LED驅動器應能夠將時變電壓轉換成正確電壓及/或電流位準。典型地，電壓轉換係由一般熟知為AC/DC轉換器的電路所實施。這些轉換器，其運用感應器或變壓器、電容器、及/或其它組件，係大尺寸且短壽命，其導致燈設計中令人討厭的形狀因子、高製造成本、及系統可靠性的降低。因此，有LED驅動器之需要，其係可靠且具有小的形狀因子，藉此降低製造成本。
於本揭露的一實施例中，一種用於驅動發光二極體(LEDs)的方法包括：提供一串分成組的LEDs，該等組係串聯互相電連接；提供電源，電連接至該串LEDs；通過分開電流調節電路，將該等組的每一組連接至接地，該分開電流調節電路包括具有第一與第二電晶體的疊接結構(cascode structure)；不同參考電壓應用於每一該組的該分開電流調節電路；及增大來自該電源的輸入電壓，以下游順序接通該等組。
於本揭露的另一實施例中，一種用於驅動發光二極體(LEDs)的驅動電路包括：一串LEDs，分成n組，該等n組的LEDs係串聯互相電連接，組m-1的下游端係電連接至組m的上游端，其中m係等於或小於n的 正數；及複數電流調節電路，該等電流調節電路的每一者係連接至在一端之對應組的下游端且連接至在另一端之接地，以及包括感測器放大器及具有第一與第二電晶體之柵地陰地放大器(cascode)，每一該感測器放大器係連接至不同電壓源用於對其提供不同參考電壓。
於本揭露的另一實施例中，一種用於驅動發光二極體(LEDs)的方法包括：提供一串分成組的LEDs，該等組係串聯互相電連接；提供電源，電連接至該串LEDs；通過分開電流調節電路，將該等組的每一組連接至接地，該分開電流調節電路包括電晶體及感測器放大器，該感測器放大器的輸出銷係連接至該電晶體的閘極；將不同參考電壓應用於每一該組的該感測器放大器；及增大來自該電源的輸入電壓，以下游順序接通該等組。
於本揭露的另一實施例中，一種用於驅動發光二極體(LEDs)的驅動電路包括：一串LEDs，分成n組，該等n組的LEDs係串聯互相電連接，組m-1的下游端係電連接至組m的上游端，其中m係等於或小於n的正數；及複數電流調節電路，該等電流調節電路的每一者係連接至在一端之對應組的下游端且連接至在另一端之接地，以及包括感測器放大器及電晶體，該感測器放大器的輸出銷係連接至不同電壓源用於對其提供不同參考電壓。
於本揭露的另一實施例中，一種用於驅動發光二極體(LEDs)的方法包括：提供一串分成組的LEDs， 該等組係串聯互相電連接；提供電源，電連接至該串LEDs；通過電流調節電路的對應一者，將該等組的每一組連接至接地，每一該組係連接至不同電壓源用於對其提供不同參考電壓；測量該電源的電壓波形的相位；及基於所測量相位，以下游順序接通該等組。
於本揭露的另一實施例中，一種用於驅動發光二極體(LEDs)的驅動電路包括：一串LEDs，分成n組，該等n組的LEDs係串聯互相電連接，組m-1的下游端係電連接至組m的上游端，其中m係等於或小於n的正數，組1的上游端係配置成連接至提供輸入電壓之電源；複數電流調節電路，該等電流調節電路的每一者係連接至在一端之對應組的下游端且連接至在另一端之接地，以及包括感測器放大器及具有第一與第二電晶體之柵地陰地放大器，該等電流調節電路的每一者係連接至不同電壓源；及相位控制邏輯，用於傳送信號至該等電流調節電路的每一者，藉此控制通過該等電流調節電路的每一者之電流。
於本揭露的另一實施例中，一種用於驅動發光二極體(LEDs)的方法包括：提供一串分成組的LEDs，該等組係串聯互相電連接；提供電源，電連接至該串LEDs；通過分開電流調節電路，將該等組的每一組連接至接地，該分開電流調節電路包括具有第一與第二電晶體的疊接結構及相同於該第二電晶體的第三電晶體，該第二電晶體的閘極係直接連接至該第三電晶體的閘極，藉此形 成電流鏡；將不同電流應用於每一該組的該第三電晶體；及增大來自該電源的輸入電壓，以下游順序接通該等組。
於本揭露的另一實施例中，一種用於驅動發光二極體(LEDs)的驅動電路包括：一串LEDs，分成n組，該等n組的LEDs係串聯互相電連接，組m-1的下游端係電連接至組m的上游端，其中m係等於或小於n的正數；及複數電流調節電路，該等電流調節電路的每一者係連接至在一端之對應組的下游端且連接至在另一端之接地，以及包括具有第一與第二電晶體之柵地陰地放大器及相同於該第二電晶體之第三電晶體，該第二電晶體的閘極係直接連接至該第三電晶體的閘極，藉此形成電流鏡。
參照以下圖式、說明及請求項，本發明的這些及其它特徵、態樣及優點將變得更佳瞭解。
10‧‧‧LED驅動電路、驅動器
100‧‧‧LED驅動電路
102‧‧‧相位控制邏輯
110‧‧‧LED驅動電路
112‧‧‧相位控制邏輯
113‧‧‧檢測器
114‧‧‧時鐘計數器
115‧‧‧頻率選擇器
116‧‧‧振盪器
117‧‧‧檢測器
118‧‧‧時鐘計數器
119‧‧‧標籤選擇器
120‧‧‧標籤
150‧‧‧電路
151‧‧‧虛線
152‧‧‧電路
154‧‧‧電路
155a-155d‧‧‧虛線
162‧‧‧過電壓檢測器
164‧‧‧檢測器
20‧‧‧LED驅動電路
200‧‧‧輸入發電機
202‧‧‧整流器
204‧‧‧變壓器
210‧‧‧輸入發電機
212‧‧‧整流器
214‧‧‧變壓器
30‧‧‧LED驅動電路
40‧‧‧LED驅動電路
50‧‧‧LED驅動電路
60‧‧‧LED驅動電路
70‧‧‧LED驅動電路
80‧‧‧LED驅動電路
90‧‧‧LED驅動電路
i1-i4‧‧‧電流
Iref1-Iref4‧‧‧參考電流
M‧‧‧調節電晶體
M1‧‧‧第二電晶體、調節電晶體
M2‧‧‧調節電晶體
M3‧‧‧調節電晶體
M4‧‧‧調節電晶體
N1‧‧‧節點
N2‧‧‧節點
N3‧‧‧節點
N4‧‧‧節點
P1-P8‧‧‧點
Pd‧‧‧接地位準
R‧‧‧感測電阻器
Rs‧‧‧電流感測電阻器
SA‧‧‧感測器放大器
SA1-SA4‧‧‧感測器放大器
T1ra，T1rb，T1fa，T1fb‧‧‧點
T2ra，T2rb，T2fa，T2fb‧‧‧點
T3ra，T3rb，T3fa，T3fb‧‧‧點
UHV1‧‧‧第一電晶體、防護電晶體
UHV2‧‧‧防護電晶體
UHV3‧‧‧防護電晶體
UHV4‧‧‧防護電晶體
UHVs‧‧‧防護電晶體
Vcc2‧‧‧恆定電壓、恆定閘極電壓
VCC2‧‧‧恆定電壓
VCC2‧‧‧閘極電壓
Vrect‧‧‧已整流電壓
Vref‧‧‧參考電壓
Vref1-Vref4‧‧‧參考電壓
Vref1-Vref4‧‧‧參考電壓
Vs‧‧‧電壓
Z1‧‧‧節點
圖1顯示依據本發明的一實施例之LED驅動電路的示意圖；圖2顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路的示意圖；圖3顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路的示意圖；圖4顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路的示意圖； 圖5顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路的示意圖；圖6顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路的示意圖；圖7顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路的示意圖；圖8顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路的示意圖；圖9顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路的示意圖；圖10顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路的示意圖；圖11顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路的示意圖；圖12A-12C顯示可被輸入至圖1-11的驅動器之已整流電壓的不同波形；圖12D顯示圖10及11的頻率檢測器及相位控制邏輯的示意圖；圖13A-13B顯示可被輸入至圖1-11的驅動器之已整流電壓的不同波形；圖14A-14F顯示圖10及11的頻率檢測器及相位控制邏輯的輸出信號；圖15A-15C顯示依據本發明的另一實施例之用於控制流通過電晶體的電流之電路的示意圖； 圖16顯示依據本發明的另一實施例之過電壓檢測器的示意圖；及圖17A-17B顯示依據本發明的另一實施例之之輸入發電機的示意圖。
現參照圖1，顯示有依據本發明的一實施例之LED驅動電路(或短暫驅動器)10的示意圖。如所示意圖。驅動器10係由諸如交流電流(AC)電源之電源所推進。來自AC電源的電流係由整流電路所整流。整流電路可以是任何適合的整流電路，諸如橋式二極體整流器，能夠整流來自AC電源之交流電路。已整流電壓Vrect然後被施加於一串發光二極體(LEDs)。若要的話，AC電源及整流器可由直流電路(DC)電源所取代。
如文中所述之LEDs係用於許多不同類型的發光二極體之一般用語，諸如傳統LED、超亮LED、高亮度LED、有機LED等。本發明的驅動器係可應用於所有種類的LED。
如圖1所示意圖，一串LEDs係電連接至電源，且分成四組。然而，對於熟知者而言，明顯的是，該串LEDs可被驅動任何適合數目的組。每一組中之LEDs可以是相同或不同種類的組合，諸如不同色。它們可以串聯或並聯或二者的混合而連接。而且，一或多個電阻可被包括於每一組內側，例如LED1。
分開的電流調節電路(或短暫調節電係連接至每一LED組的下游端，其中電流調節電路共同地意指一組用於電流調節之元件，例如i1，且包括第一電晶體(例如UHV1)、第二電晶體(例如M1)及感測器放大器(例如SA1)。以下，用語“電晶體”意指N-通道型MOSFET、P-通道型MOSFET、NPN-雙極性電晶體、PNP-雙極性電晶體、絕緣閘雙極性電晶體(IGBT)、類比開關或繼電器。
第一及第二電晶體係串聯電連接，形成疊接結構。第一電晶體係能夠防護第二電晶體免於高電壓。就其而論，以下，第一電晶體被稱為防護電晶體，即使，其功能不限於防護第二電晶體。第二電晶體的主要功能包括調節電流i1；且就其而論，第二電晶體以下被稱為調節電晶體。防護電晶體可以是超高電壓(UHV)電晶體，其具有500V的高崩潰電壓，例如，而調節電晶體M1可以是低電壓(LV)、中電壓(MV)或高電壓(HV)電晶體，且具有比防護電晶體更低的崩潰電壓。節點，諸如N1，意指防護電晶體的源極之點係連接至調節電晶體的汲極。
電壓Vs可由以下方程式表示：Vs=(i1+i2+i3+i4)* Rs，其中Rs意指電流感測電阻器。
感測器放大器SA1，其可以是操作放大器，比較電壓Vs與參考電壓Vref1，且輸出輸入至調節電晶 體的閘極之信號，藉此形成流通過柵地陰地放大器及電阻器Rs之電流i1的反饋控制。防護電晶體的閘極電壓可被設定至恆定電壓Vcc2。(以下Vcc2意指恆定電壓Vcc2)。用於產生恆定閘極電壓Vcc2之機構係熟知於此項技術中，該機構的詳細說明不敘述於本文中。
如以上所述，每一電流調節電路係經由電流感測電阻器Rs在一端電連接至對應LED組的下游端以及在另一端接地。調節電晶體M1，M2，M3，及M4具有共同感測器電壓Vs。以下，用語“共同感測器電壓”及“共同源極電壓”意指電壓Vs。
參考電壓Vref1，Vref2，Vref3及Vref4係設定至不同值。例如，參考電壓可滿足以下條件，Vref1<Vref2<Vref3<Vref4，使得驅動器10可在Vrect的位準改變時成功地接通/斷開每一組LEDs。當電源的電壓開始自零增大時，Vrect可能不夠高以使電流流通過LEDs。在此階段，Vs係低於參考電壓Vref1-Vref4，且因此，感測器放大器SA1，SA2，SA3，及SA4分別接通調節電晶體M1，M2，M3，及M4。
當電源的電壓增大足以接通第一LED組、LED1(或Group 1)時，其係立即位在電源的下游，第一調節電路，亦即，UHV1，M1及SA1導電，以及電流i1流至接地。注意到，第一調節電路可在已整流電壓Vrect達到足以起動LED1之前、當時或之後接通。相同類推應用於對應於Groups2-4的其它調節電路。當Vrect係足夠高 於起動LED1但不足以接通LED2時，感測器放大器SA1比較電壓位準Vs與參考電壓Vref1，且傳送控制信號至調節電晶體M1。更特別的是，感測器放大器SA1的輸出信號係輸入至調節電晶體M1的閘極。
當Vrect增大時，其達到足以起動LED1及LED2之位準。然後，第二調節電路(亦即，UHV2，M2，及SA2)導電，以及LED1及LED2係接通。如以上所述，第二調節電路可在Vrect達到足以起動LED1及LED2的位準之前、當時或之後接通。感測器放大器SA2比較電壓位準Vs與Vref2，且傳送控制信號至調節電晶體M2。
當第二電流調節電路係接通時，如果電流i1被切斷(或設至最小位準)，驅動器10的總效率將被加強。這是因為如果電流流通過其中，LED2將產生更多光，以及，切斷(或降低)電流i1將造成電流i1重定向至LED2。於驅動器10中，當電流i2開始流動時，電壓Vs及時在某點進一步增大且超過Vref1。在此點，SA1傳送信號至M1，藉此降低電流i1。
當Vrect進一步增大時，電流i2進一步增大。而且，電流i1進一步減小。當Vref1係小於Vs時，電流i1最後被感測器放大器SA1係完全阻擋，其中Vs係由方程式Vs=i2 * Rs所表示。在此點，僅電流i2流通過LED1及LED2，且由感測器放大器SA2所調節。
相同類推應用於後續組。一般而言，當下游 LED組接通及與下游組關聯的電流調節電路導電時，與上游組關聯之電流調節電路可被斷開(或流通過調節電路之電流設定至最小位準)以加強驅動電路10的總效率。
一旦源極電壓(或已整流電壓Vrect)達到其峰值及開始下降，以上過程逆轉使得第一電流調節電路最後回到接通。注意到，各源極電壓減小至不足以繼續下游組接通之位準時，即使其關聯調節電路可能是接通，下游組自然地斷開。
如以上所述，每一調節電路包括兩個電晶體，諸如UHV1及M1，串聯配置以形成疊接結構。疊接結構，其被實施為電流槽，具有與單電晶體電流槽比較的不同優點。首先，其具有加強的電流驅動能力。當操作於其飽和區時，其被期望用於電流槽，LV/MV/HV NMOS的電流驅動能力(Idrv)係遠優於UHV NMOS。例如，典型的LV NMOS的Idrv是500μA/μm，而典型的UHV NMOS的Idrv是10~20μA/μm。因此，為調節相同量的電流，晶片上之UHV NMOS的所需投射區係至少20倍大於LV NMOS的所需投射區。而且，典型的UHV NMOS具有20μm的最小通道長度，而典型的LV NMOS具有0.5μm的最小通道長度。然而，典型的LV NMOS需要提供免於高電壓的保護之防護機構。於疊接結構中，第一電晶體，較佳為UHV NMOS，操作如防護電晶體，而第二電晶體，較佳為LV/MV/HV NMOS，操作如電流調節器，提供加強的電流驅動能力。防護電晶體不會操作於如以下例子中之 飽和區，其中單UHV NMOS被使用作為電流槽且操作於線性區。就其而論，電流驅動能力Idrv不是決定性設計因素；確切地說，防護電晶體Rdson的電阻，係設計柵地陰地放大器的UHV NMOS之重要因素。
第二，由於疊接結構的系列配置，疊接結構的電壓(頭頂空間)的所需電壓(a.k.a電壓順應性)可以是高於單UHV NMOS配置。至於LED驅動器例子，然而，由於所需電壓之功率損失係非常小於由於LED驅動電壓之功率損失。例如，於AC-驅動LED驅動器例子中，LED驅動電壓(LED正極上的電壓)範圍為100Vmrs~250Vrms。例如，單UHV NMOS的所需電壓係2V而疊接結構的所需電壓係5V。於此例中，效率分別為98~99%及95~98%。當然，Rdson可被降低使得疊接結構的所需電壓可以是約相同如單UHV NMOS的所需電壓。重點是，疊接結構所消耗的附加功率係小缺點。如果效率係決定性設計因素，疊接結構可於電流鏡配置而設計，而使用兩個UHV NMOS電晶體之電流鏡配置實際上不可行由於其晶片上的大面積。
第三，因為UHV NMOS及LV/MV/HV NMOS係分開控制，接通/斷開電流槽係較易於疊接結構。於單UHV NMOS電流槽中，電流調節及開關動作二者必須藉由控制UHV NMOS的閘極而完成，其具有大電容器的特性。相比之下，於疊接結構中，電流調節可藉由控制LV/MV/HV NMOS而完成，以及開關動作可藉由UHV NMOS而完成，UHV NMOS僅需要邏輯操作應用在閘極上。
第四，比起單UHV NMOS配置中開關的速度係更順利地控制於疊接結構中。於單UHV NMOS配置中，因為電流係閘極電壓的平方函數，電流的線性控制不能藉由控制閘極電壓而容易達成。相比之下，於疊接結構中，當LV/MV/HV NMOS的閘極被控制時，電流控制(旋轉)變得更順利，因為電流控制係操作如電阻器，電阻器係閘極電壓的反函數。
第五，疊接結構提供更佳的雜訊抗擾性。來自電源的雜訊可傳播通過LEDs，且接著可被耦合至電流調節電路。更特別的是，雜訊被引入電流調節電路的反饋迴路。於單UHV NMOS配置中，此雜訊係直接耦合至此迴路，然而，於疊接結構中。雜訊係以UHV NMOS的Rdson對LV/MV/HV NMOS的有效電阻的比。
第六，疊接結構所產生之雜訊係低於單UHV NMOS配置。於疊接結構中，電流控制主要由調節電晶體所實施，然而，於單UHV NMOS配置中，電流控制由UHV NMOS所實施。因為LV/MV/HV NMOS的閘極電容係低於UHV NMOS，疊接結構所產生之雜訊係低於單UHV NMOS配置。
注意到，防護電晶體UHV1-UHV4可以是相同或相互不同。同樣地，調節電晶體M1-M4可以是相同或相互不同。防護及調節電晶體的規格可被選擇以符合設 計者的目的。
圖2顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路20的示意圖。如所述，驅動電路20係類似於圖1中的驅動電路10，差異處在於某實施例中，檢測器1、檢測器2及檢測器3被使用來分別檢測在節點N2，N3及N4之電壓。每一檢測器可以是例如，操作放大器、反相器(邏輯閘極)或斯密特(Schmitt)觸發器。每一檢測器傳送信號至與上游LED組關聯之感測器放大器，藉此控制流通過電流調節電路之電流。例如，當已整流電壓Vrect係足夠高以接通LED1及LED2時，檢測器1監視在節點N2的電壓位準。當在節點N2的電壓進一步增大而達到預設電壓位準時，檢測器1傳送信號至感測器放大器SA1。接著，感測器放大器SA1可藉由控制調節電晶體M2的閘極電壓而斷開電流i1(或電流i1設定至最小位準)。一旦Vrect達到其峰值位準且下降，以上過程反向。
相同類推應用於其它檢測器。例如，檢測器2監視在節點3且傳送信號至感測器放大器SA2的電壓位準以控制電流i2。注意到，感測器放大器SA2亦比較參考電壓Vref2與電壓Vs以控制調節電晶體M2的閘極電壓。因此，感測器放大器SA2取得3個輸入電壓以控制電流i2；節點N3的電壓、調節電晶體M2的電壓Vs(亦即源極電壓)及參考電壓Vref2。
圖3顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路30的示意圖。如所述，驅動電路30係類似於驅動 電路10，差異處在於，感測器放大器的輸出信號例如SA2，係輸入至上游感測器放大器，例如SA1。例如，當電壓Vs達到預設位準時，感測器放大器SA2傳送信號至感測器放大器SA1，且接著，感測器放大器SA1可減小其輸出電壓位準，使得調節電晶體M1斷開電流i1。因此，感測器放大器SA1取得3個輸入電壓以控制電流i1；來自感測器放大器SA2的輸出、調節電晶體M1的電壓Vs(亦即源極電壓)及參考電壓Vref1。
圖4顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路40的示意圖。如所述，驅動電路40係類似於圖2中之驅動電路20，差異處在於，每一檢測器的輸出銷係連接至上游電流調節電路的第一電晶體的閘極。每一檢測器傳送輸出信號至與上游LED組關聯之第一(或防護)電晶體的閘極，藉此控制流通過電流調節電路之電流。例如，當已整流電壓Vrect係足夠高以接通LED1及LED2時，檢測器1監視在節點N2的電壓位準。當在節點N2的電壓進一步增大而達到預設電壓位準時，檢測器1傳送輸出信號至UHV1的閘極。接著，UHV1斷開電流i1(或將電流i1設定至最小位準)。
相同類推應用至其它檢測器。例如，檢測器2監視在節點3的電壓位準且傳送輸出信號至UHV2以控制電流i2。注意到，UHV4，與LED4(最後LED組)關聯之電流調節電路的第一電晶體，具有恆定閘極電壓Vcc2。
圖5顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路50的示意圖。如所述，驅動電路50係類似於圖1中之驅動電路10，差異處在於，感測器放大器的輸出銷係連接至上游電流調節電路的第一電晶體的閘極，藉此控制流通過上游電流調節電路之電流。例如，當已整流電壓Vrect係足夠高以接通LED1及LED2時，感測器放大器SA2傳送輸出信號至UHV1的閘極，藉此降低電流i1。當Vrect進一步增大時，UHV1斷開電流i1(或將電流i1設定至最小位準)。
相同類推應用至其它感測器放大器。例如，感測器放大器SA3傳送輸出信號至UHV2以控制電流i2。注意到，UHV4，與LED4(最後LED組)關聯之電流調節電路的第一電晶體，具有恆定閘極電壓Vcc2。
圖6顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路60的示意圖。如所述，驅動電路60係類似於圖1中之驅動電路10，差異處在於，檢測器1、檢測器2及檢測器3係使用來分別檢測在節點N1、N2及N3的電壓。每一檢測器可以是例如，操作放大器、反相器(邏輯閘極)或斯密特觸發器。每一檢測器傳送信號至與下游LED組關聯之感測器放大器，藉此控制流通過電流調節電路之電流。
當在每一節點，例如N1，之電壓位準係低於預設臨界值位準時，檢測器1傳送其輸出信號至感測器放大器SA2，使得感測器放大器SA2係失能，且，結果，調 節電晶體M2係斷開。Vs係低於參考電壓Vref1，且因此，感測器放大器SA1係賦能。而且，賦能的感測器放大器SA1輸出高能狀態的輸出信號以接通調節電晶體M1。更特別的是，感測器放大器SA1的輸出銷係直接連接至調節電晶體M1的閘極，以及高能狀態輸出信號接通調節電晶體M1。因此，於此早期階段中，僅第一調節電晶體M1係接通，且因此，僅第一電流調節電路傳導電流，而其它電流調節電路係斷開。
當Vrect增大時，電流i1流通過第一組LED1，致使LED1發光。然後，電流i1流通過電晶體UHV1、M1及電流感測電阻器Rs至接地。當在節點N1的電壓位準達到預設位準時，檢測器1傳送輸出信號至感測器放大器SA2，以使感測器放大器SA2接通調節電晶體M2以及電流i2流通過LED2。因此，於此階段中，電流i1及i2二者分別流通過LED1及LED2。
當Vrect進一步增大至電壓Vs高於Vref1之位準時，感測器放大器SA1傳送低能狀態輸出信號至調節電晶體M1，藉此斷開調節電晶體M1。於此階段中，僅電流i2流通過LED1及LED2。當電流i1係切斷時(或設定至最小位準)，驅動器60的總效率增大。這是因為如果更多電流流通過其中，LED2將產生更多光，以及，切斷(或減小)電流i1將致使電流i1重定向至LED2。
相同類推應用至對應於Groups 2-4之其它電流調節電路。例如，用於LED3之電流調節電路係斷開一 直到檢測器2傳送高能狀態輸出信號至感測器放大器SA3。而且，當Vs係高於Vref3時，用於LED3之電流調節電路係斷開。
當源極電壓(或已整流電壓Vrect)達到其峰值時，用於LED1、LED2及LED3之電流調節電路係斷開。當Vrect開始下降時，以上過程反向使得第一電流調節電路最後回到接通。
圖7顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路70的示意圖。如所述，驅動電路70係類似於驅動電路60，差異處在於，驅動器70並未包括檢測器以及感測器放大器，例如SA1的輸出信號係輸入至下游感測器放大器，例如SA2。例如，當Vrect係在接地位準時，LED2、LED3及LED4的電流調節電路係斷開。當電壓Vs達到預設位準時，感測器放大器SA1傳送輸出信號至感測器放大器SA2，使得感測器放大器SA2接通調節電晶體M2，以容許電流i2流通過LED2。因此，於此階段中，電流i1及i2二者分別流通過LED1及LED2。
當Vrect進一步增大至電壓Vs高於Vref1之位準時，感測器放大器SA1傳送低能狀態輸出信號至調節電晶體M1，藉此斷開調節電晶體M1。於此階段中，僅電流i2流通過LED1及LED2。
相同類推應用至對應於Groups 2-4之其它電流調節電路。例如，用於LED3之電流調節電路保持於失能狀態一直到感測器放大器SA2傳送高能狀態輸出信號 至感測器放大器SA3。而且，當Vs係高於Vref3時，用於LED3之電流調節電路係斷開(或，失能)。感測器放大器SA3具有三個輸入；M3的源極電壓Vs、參考電壓Vref3及來自SA2之輸出信號。
圖8顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路80的示意圖。如所述，驅動電路80係類似於圖7中之驅動電路70，差異處在於，每一感測器放大器的輸出銷係連接至下游電流調節電路的防護電晶體的閘極，藉此控制流通過下游電流調節電路之電流。例如，當Vrect係在接地位準時，防護電晶體UHV2、UHV2及UHV3係斷開且UHV1係接通。當電壓Vs增大至預設位準時，感測器放大器SA1傳送輸出信號至防護電晶體UHV2的閘極，藉此接通電晶體UHV2。
當Vrect進一步增大至電壓Vs高於Vref1之位準時，感測器放大器SA1傳送低能狀態輸出信號至調節電晶體M1，藉此斷開調節電晶體M1。於此階段中，僅電流i2流通過LED1及LED2。
相同類推應用至其它電流調節電路。注意到，第一防護電晶體UHV1的閘極係保持在恆定位準，使得當Vrect係在接地位準時，LED1的電流調節電路係接通。
圖9顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路90的示意圖。如所述，每一電流調節電路包括電晶體(例如，UHV1)及感測器放大器(例如，SA1)。如以上 所述，圖1-8中的疊接結構，其係實施為電流槽，具有相較於單電晶體電流槽之不同優點。然而，單電晶體電流槽具有製造成本低於疊接結構之優點。
當電源的電壓增大足以接通LED1時，電流i1流通過電晶體UHV1及Rs至接地。注意到，第一電流調節電路可在已整流電壓Vrect達到足以起動LED1的位準之前、當時或之後接通。相同類推應用至對應於Groups 2-4之其它電流調節電路。當Vrect係足夠高以起動LED1但不足以接通LED2時，感測器放大器SA1比較電壓Vs與參考電壓Vref1且傳送控制信號至電晶體UHV1以調節電流i1。更特別的是，感測器放大器SA1的輸出信號係輸入至調節電晶體UHV1的閘極。
當Vrect增大時，其達到足以起動LED1及LED2之位準。然後，第二調節電晶體(亦即，UHV2及SA2)傳導，以及LED1及LED2係接通。如以上所述，第二電流調節電路可在Vrect達到足以起動LED1及LED2的位準之前、當時或之後而接通。感測器放大器SA2比較電壓位準Vs與Vref2且傳送控制信號至電晶體UHV2。
當第二電流調節電路接通時，如果電流i1係切斷(或設定至最小位準)，驅動器90的總效率將被加強。這是因為如果電流流通過其中，LED2將產生更多光，以及，切斷(或減小)電流i1將造成電流i1重定向至LED2。於驅動器90中，當電流i2開始流動時，電壓Vs 進一步增大且及時在某點超過Vref1。在此點，SA1傳送信號至UHV1，藉此切斷電流i1。
相同類推應用於後續組。一般而言，當下游LED組接通及與下游組關聯的電流調節電路導電時，與上游組關聯之電流調節電路可被斷開(或流通過調節電路之電流係設定至最小位準)以加強驅動電路90的總效率。
一旦源極電壓(或已整流電壓Vrect)達到其峰值及開始下降，以上過程反向使得第一電流調節電路最後回到接通。注意到，當源極電壓減小至不足以保持下游組接通之位準時，即使其關聯調節電路可能是接通，下游組係自然地斷開。
圖10顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路100的示意圖。如所述，驅動電路100係類似於圖1中的驅動器10，差異處在於，頻率檢測器及相位控制邏輯(或簡言之，相位控制邏輯)102傳送信號至UHV1-UHV4。驅動器100可依據接收自相位控制邏輯102的信號依次接通/斷開每一組的LEDs。例如，相位控制邏輯102傳送信號至防護電晶體UHV1的閘極以使其接通，而其它防護電晶體UHV2-UHV4係斷開。如結合圖14A-14F所述，相位控制邏輯102可傳送輸出信號至防護電晶體UHV1-UHV4以控制它們於不同時序。
於另一實例中，相位控制邏輯102傳送信號至多個防護電晶體，例如UHV1及UHV2，以接通多個防護電晶體，例如UHV1及UHV2。
感測器放大器SA1-SA4以如結合驅動器10所述的類似方式來控制調節電晶體M1-M4的閘極。因此，流通過每一電流調節電路之電流，例如i1，係由感測器放大器SA1或相位控制邏輯102或二者所控制。
圖11顯示依據本發明的另一實施例之LED驅動電路110的示意圖。如所述，驅動電路110係類似於圖10中的驅動電路100，差異處在於，相位控制邏輯112傳送信號至SA1-SA4。
驅動器110可依據接收自相位控制邏輯112的信號依次接通/斷開每一組的LEDs。例如，相位控制邏輯112傳送信號至感測器放大器SA1以接通調節電晶體M1，而其它調節電晶體M2-M4係斷開。如結合圖14A-14F所述，相位控制邏輯112可以不同時序傳送輸出信號至感測器放大器SA1-SA4以控制調節電晶體M1-M4。
於另一實例中，相位控制邏輯112傳送信號至多個感測器放大器，例如SA1及SA2，以接通多個調節電晶體，例如M1及M2。當Vrect自接地位準增大時，電流僅流通過第一LED組，亦即，僅電流i1流動。當Vrect進一步增大足以接通第一及第二LED組、LED1及LED2(或組1及組2)時，電流i2開始流通過第二電流調節電路。在同時，Vs即時在一點進一步增大且超過Vref1。在此點，反饋迴路控制機構切斷電流i1，亦即，感測器放大器SA1比較電壓位準Vs與參考電壓Vref1，且傳送控制信號至調節電晶體M1。更特別的是，當Vs係高於 Vref1時，感測器放大器SA1傳送低能狀態輸出信號至調節電晶體M1，藉此斷開調節電晶體M1。
於另一實例中，感測器放大器SA1僅基於相位控制邏輯112的輸出信號來控制調節電晶體M1。因此，每一感測器信號具有3個輸入；Vs、Vref及來自相位控制邏輯112之信號。
相同類推應用至對應於Groups 2-4之其它電流調節電路。例如，電流i3係基於相位控制邏輯112的輸出信號或Vs/Vref3或二者由感測器放大器SA3所控制。當源極電壓(或已整流電壓Vrect)達到其峰值以及Vrect開始下降時，以上過程反向以使第一電流調節電路最後回到接通。
如以上所述，相位控制邏輯102及112分別傳送信號至防護電晶體UHV1-UHV4與感測器放大器SA1-SA4。因為二者相位控制邏輯102及112具有類似結構及操作機構，僅詳述相位控制邏輯112。相位控制邏輯112的操作包括測量AC ½循環時間，其中AC ½循環時間意指AC信號的旋環週期的一半。圖12A顯示輸入至驅動器110之已整流電壓的波形作為時間的函數，其中AC ½循環時間係T1ra與T1rb之間或T1fa與T1fb之間的時距。圖12D顯示圖11的相位控制邏輯112的示意圖。如圖12D中所示，當Vrect上升至預設位準諸如Vval時，檢測器113監視Vrect的電壓位準且傳送信號，賦能1。例如，檢測器113在T1ra傳送第一賦能信號。然後，時 鐘計數器114開始計數接收自振盪器116之時鐘信號。當Vrect上升至在T1rb的Vval時，檢測器113傳送第二賦能信號至時鐘計數器114以及時鐘計數器114停止計數時鐘信號。接著，測量計數器值係轉移(或加載)至頻率選擇器115以決定AC輸入的頻率(或Vrect)。在轉移所測量計數器值之時，時鐘計數器114重設計數器值且再次開始計數以保持已整流AC電壓頻率的監視。
基於所決定頻率，頻率選擇器115選擇開關標籤(或簡言之，標籤)的預設時距。驅動器110(圖11中所示)包括對應於感測器放大器SA1-SA4的輸入銷之4個標籤，以及頻率選擇器115指定預設時距至每一標籤，其中預設時距意指參考點(諸如T1ra)與信號將被傳送至對應標籤(諸如圖12A中的P1)的時間之間的時距。
當Vrect下降(或上升)至預定電壓位準諸如Vval時，檢測器117監視Vrect下降(或上升)的位準且傳送賦能信號，賦能2。然後，時鐘計數器118開始計數振盪器116所產生之時鐘信號。接著，標籤選擇器119自時鐘計數器118接收該計數。然後，標籤選擇器119比較接收自時鐘計數器118的計數與接收自頻率選擇器115的預設時距，且當時鐘計數器118的計數符合預設時距時，傳送開關賦能信號至對應的標籤120。在自標籤選擇器119接收開關賦能信號之時，對應標籤，諸如感測器放大器SA1，接通/斷開調節電晶體M1。
於圖11中，有4個感測器放大器，且因此， 8個預設時距(亦即，T1ra及P1、T1ra及P2、T1ra及P3、T1ra及P4、T1ra及P5、T1ra及P6、T1ra及P7、與T1ra及P8之間的時距，如圖12A所示)係由頻率選擇器115指定至對應感測器放大器。因為每一預設時距對應至輸入電壓波形的固定相位點，每一預設時距亦意指在T1ra與在對應點，諸如P1的相位之間的相位差。就其而論，用語“預設時距”及“預設相位差”係可互換使用。
注意的是，當Vrect上升或下降至Vval時，檢測器113可傳送賦能信號。例如，檢測器113可在T1fa及T1fb(或T1ra及T1rb)傳送賦能信號，使得時鐘計數器114可計數在一個AC ½循環時間的時鐘信號。同樣地，當Vrect上升或下降至Vval時，檢測器117可傳送賦能信號。亦注意的是，檢測器113及117可在不同預設電壓位準來傳送賦能信號。
數位閉鎖迴路或相位閉鎖迴路可被使用代替時鐘計數器114(或時鐘計數器118)。因為DLL、PLL及時鐘計數器於此項技術中係熟知的，本文中不給予詳細說明。
圖12B及12C顯示輸入至圖11的驅動器110之已整流電壓的不同波形，其中AC輸入電壓係由調光器開關予以處理。如所述，調光器開關保持AC輸入電壓至接地值一直到AC輸入電壓上升至Vdim(圖12B)或下降至Vdim(圖12C)為止。相位控制邏輯112可藉由計數在T2ra及T2rb之間或在T2fa及T2fb之間的時鐘信號而測量AC ½ 循環時間。更特別的是，檢測器113及117可在及時點T2ra、T2rb、T2fa及T2fb的一點傳送賦能信號。相同類推應用至圖12C的Vrect，亦即，檢測器113及117可在及時點T3ra、T3rb、T3fa及T3fb的一點傳送賦能信號。
如以上所述，相位控制邏輯112基於AC輸入電壓波形的頻率及相位來控制電流i1-i4。當AC電源的雜訊位準係高及/或較佳地使電流波形順利地跟著AC輸入電壓波形時，此方法係有用的。如果電流i1係僅由反饋迴路控制機構所控制，因為反饋控制機構依賴Vrect位準，當Vrect的雜訊位準係高時，電流i1將明顯地波動。電流i1-i4的波動可導致能由人眼查察的亮度閃爍。
圖13A-13B顯示可被輸入至圖11的驅動器110之已整流電壓的2種波形。(注意的是，圖12A-12C及13A-13B中的波形亦可輸入至圖1-10的驅動器電路)，不像使用來產生圖12B及12C中的波形之調光器，使用來產生圖13A及13B中的波形之調光器切斷每一循環的後部，亦即，在Vrect上升/下降至Vdim之後，Vrect保持在接地位準。因為相位控制邏輯112以如結合圖12B及12C所述之相同方式來測量頻率及相位，為簡潔之，不重複相位控制邏輯112的操作程序的詳細說明。
圖14A顯示圖11的相位控制邏輯112的輸出信號，其中4個標籤開關(或簡言之，標籤)對應至4個感測器放大器SA1-SA4。更特別地，每一標籤開關信號，例 如，標籤1開關信號，係傳送至對應感測器放大器，例如，SA1，以使感測器放大器接通/斷開對應之調節電晶體，例如，M1。如圖14A所示，每一標籤開關信號波形的帽形部表示當對應感測器放大器係接通時之時距，亦即，標籤開關信號係於主動狀態。就其而論，傳送至感測器放大器之信號係及時排序，以使僅調節電晶體M1-M4的一者係及時接通在每一點。更特別地，接通及斷開信號係分別在P1及P2由相位控制邏輯112傳送至SA1。(這裡，圖14A的P1-P8分別對應至圖12A的P1-P8)。同樣地，SA2、SA3及SA4係由分別在P2/P3、P3/P4及P4/P5的信號所接通/斷開。當Vrect自其峰值減小時，SA3、SA2及SA1係由分別傳送在P5/P6、P6/P7及P7/P8的信號所接通/斷開。就其而論，僅一感測器放大器係及時在各點接通(亦即，於主動狀態)。注意的是，每一感測器放大器，例如SA1，連續地比較對應調節電晶體，例如M1的源極電壓，例如Vs，與Vref1且調節電流，以使Vs保持相同如當感測器放大器係於主動狀態時的Vref1。
圖14B顯示依據另一實施例之圖11的相位控制邏輯112的輸出信號。不像圖14A中的信號波形，傳送至感測器放大器之標籤開關信號係及時排序，以使一或多個調節電晶體係同時接通。例如，調節電晶體M1係由在P1/P8的信號所接通/斷開，而調節電晶體M2係由P2/P7的信號所接通/斷開。因此，連接至標籤2開關之調節電晶體M2係接通，同時連接至標籤1開關之調節電晶體 M1已經接通。注意的是，感測器放大器SA1可藉由使用反饋迴路進一步控制調節電晶體M1，如結合圖11所述。因此，可能的是，僅調節電晶體M1-M4的一者被接通，即使所有相位控制邏輯112所傳送的標籤開關信號係處於主動狀態。
於一實例中，相位控制邏輯112傳送信號至SA1以接通在P1的M1。在P1，電流可僅流通過第一LED組，亦即，僅電流i1流動。在P2，信號係傳送至SA2以接通M2。當Vrect進一步增加足以接通第一及第二LED組，LED1及LED2(或組1及組2)時，電流i2開始流通過第二電流調節電路。在同時，Vs及時在一點進一步增加且超過Vref1。在此點，反饋迴路控制機構切斷電流i1，亦即，感測器放大器SA1比較電壓位準Vs與參考電壓Vref1，且傳送控制信號至調節電晶體M1。更特別的，當電壓Vs高於Vref1時，感測器放大器SA1傳送低能狀態輸出信號至調節電晶體M1藉此斷開調節電晶體M1。
圖14C及14D顯示依據本發明的另一實施例之圖11的相位控制邏輯112的輸出信號。如所示，Vrect的波形係相似於圖13A中的Vrect，亦即，調光器係使用來產生圖14C及14D中的波形。圖14C及14D中的時序係分別相似於圖14A及14B中的時序，亦即，僅一個感測器放大器係及時在每一點接通(圖14C)，或多個感測器放大器可及時在每一點接通(圖14D)。注意的是，於圖 14C中，標籤2開關(諸如SA2)可以處於在Pd的主動狀態。然而，當Vrect在Pd下降至接地位準時，流通過第二電流調節電路之電流亦將在Pd下降至零。而且，將沒有流通過LED組的電流在P7及P8之間，即使SA1係於主動狀態。就其而論，LED組所發射之總光線將被減小如調光器設計者所預期。同樣地，如圖14D所示，標籤1開關及標籤2開關二者在Pd係於主動狀態。然而，當Vrect在Pd下降至接地位準時，流通過LED組的電流亦將下降至零，藉此減小LED組所發射之總光線。
圖14E及14F顯示依據本發明的另一實施例之圖11的相位控制邏輯112的輸出信號。如所示，Vrect的波形係相似於圖12B中的Vrect，亦即，調光器係使用來產生圖14E及14F中的波形。圖14E及14F中的時序係分別相似於圖14A及14B中的時序，亦即，僅一個感測器放大器係及時在每一點接通(圖14E)，或多個感測器放大器可及時在每一點接通(圖14F)。注意的是，於圖14E中，標籤2開關(諸如SA2)係在P2接通，然而，當Vrect在Pd自接地位準上升時，電流將開始在Pd流通過第二電流調節電路，亦即，電流將不會流動在P2及Pd之間。且，將沒有流通過LED組的電流在P1及P2之間，即使SA1係於主動狀態。就其而論，LED組所發射之總光線將被減小如調光器設計者所預期。同樣地，如圖14F所示，二者標籤1開關及標籤2開關二者在Pd係於主動狀態。然而，當Vrect在Pd自接地位準上升時，無電流 流通過在P1及Pd之間的LED組，藉此減小LED組所發射之總光線。
如以上所述，相位控制邏輯102的結構及操作機構係相似於相位控制邏輯112的結構及操作機構，其差異在於某實施例中，相位控制邏輯102的4個標籤對應於防護電晶體UHV1-UHV4的閘極。基於結合圖12A-14F所述之方法，相位控制邏輯102藉由傳送信號至防護電晶體UHV1-UHV4而控制電流i1-i4。
圖15A顯示用於控制流通過調節電晶體M的電流i之電路150的示意圖，其中電路150係包括於圖1-8及10-11中的驅動電路。如所述，感測器放大器SA比較參考電壓Vref與電壓位準Vs，且傳送信號至調節電晶體M的閘極以控制電流i。注意的是，感測器放大器具有不同的參考電壓Vref，如圖1-8及10-11中所示。因此，圖15A中的參考電壓Vref可以是參考電壓Vref1-Vref4的一者。亦注意的是，圖9中的驅動電路90不具有調節電晶體，以及，就其而論，當電路150係使用於驅動電路90時，來自感測器放大器SA之輸出信號係傳送至電晶體UHV的閘極，如虛線151所示(亦即，恆定電壓VCC2未應用於UHV)。
電路150的組件的類型及操作機構係結合圖1予以說明。例如，調節電晶體M可以是LV/MV/HV NMOS，而防護電晶體可以是UHV NMOS。為簡潔起見，其它組件的說明不再重複。
圖15B顯示依據本發明的另一實施例之用於控制流通過調節電晶體M1的電流i之電路152的示意圖。如所示，另一電晶體M2，其係相同於調節電晶體M1，係連接至調節電晶體M1以形成電流鏡配置。更特別地，二個電晶體M1、M2的閘極係相互電連接以具有相同閘極電壓。流通過第二電晶體M2之電流Iref被控制以調節流通過調節電晶體M1之電流i。電流調節電路152可被使用以取代圖15A的電流調節電路150，以及例如，電流調節電路152可被使用於圖1-11的驅動電路。注意的是，參考電流Iref1-Iref4被提供以取代參考電壓Vref1-Vref4。亦注意的是，相較於電路150，電流調節電路152未包括任何感測器放大器。且，電路152未包括電流感測電阻器Rs。
圖15C顯示依據本發明的另一實施例之用於控制流通過調節電晶體M的電流i之電路154的示意圖。如所示，每一感測器放大器SA設有非反向輸入電壓Vref，其中Vref係由以下方程式所決定：Vref=Iref * R其中Iref表示電流以及R表示每一電壓節點下游的總電阻。例如，Vref3可由以下方程式所計算：Vref3=Iref *(R1+R2+R3)。
電流調節電路154可被使用於圖1-8及10-11的驅動電路。當電路154被使用於圖9的驅動電路90時，來自感測器放大器SA之輸出係輸入至UHV的閘極，如虛線155a-155d所示，亦即，恆定電壓VCC2並未應用至UHV的閘極。
圖16顯示依據本發明的另一實施例之過電壓檢測器162的示意圖。如所述，過電壓檢測器162可包括：齊納(Zener)二極體，連接至最後LED組的下游端；檢測器164，用於檢測電壓；及感測電阻器R。在節點Z1的電壓位準等於Vrect及由於該串LEDs的電壓降之間的電壓差。當在Z1的電壓位準超過預設位準時，該位準較佳為齊納二極體的崩潰電壓，電流流通過感測電阻器R。然後，檢測器164檢測電壓位準且傳送信號至驅動電路的適當組件，藉此控制流通過LEDs之電流，亦即，切斷流通過LEDs之電流或防止包含驅動電路的晶片中之過度電力消耗。例如，過電壓檢測器162的輸出信號係輸入至圖1中的SA4，以使電流i4被切斷。於另一實例中，輸出信號係傳送至產生參考電壓Vref1-Vref4之組件(圖1未顯示)，以使該組件可降低圖1中的參考電壓。於另一實例中，輸出信號係使用來降低防護電晶體UHVs的閘極電壓VCC2。注意的是，過電壓檢測器162亦可被使用於圖1-11的驅動電路。
如圖1-11所述，每一驅動器可包括整流器以 整流AC電源所供應之電流。於某些應用中，諸如高功率LED街燈，LEDs可需要高電力消耗。於此些應用中，驅動器為安全目的可藉由變壓器而與AC電源隔離。圖17A-17B顯示依據本發明的另一實施例之輸入發電機200及210的示意圖。如圖17A中所示，變壓器204可被配置在AC輸入及整流器202之間。替代地，整流器212可配置在AC輸入源及變壓器214之間，如圖17B所示。於二者例子中，電流i在操作期間流通過LED組的多者。輸入發電機200及210可被應用於圖1-11的驅動器。
應瞭解到，當然，以上所述係關於本發明的示範性實施例，以及修改可被施作而不會背離如以下請求項所提出之本發明的精神及範圍。
10‧‧‧LED驅動電路、驅動器

Claims (45)

  1. 一種用於驅動發光二極體(LEDs)的方法，包含：提供一串分成組的LEDs，該等組係串聯互相電連接；提供電源，電連接至該串LEDs；通過分開電流調節電路，將該等組的每一組連接至接地，該分開電流調節電路包括具有第一與第二電晶體的疊接結構(cascode structure)；將不同參考電壓應用於每一該組的該分開電流調節電路；及增大來自該電源的輸入電壓，以下游順序接通該等組。
  2. 如申請專利範圍第1項的方法，進一步包含：連接該等組的該等第二電晶體的源極，使得該等第二電晶體具有相同源極電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項的方法，進一步包含：將閘極電壓應用於該第一電晶體的閘極；及藉由改變該第二電晶體的閘極電壓，調節流通過該第二電晶體之電流，其中當上游組的下游之下一組的電流達到預設位準時，流通過該上游組的該第二電晶體之該電流係降低至最小位準或斷開。
  4. 如申請專利範圍第3項的方法，其中將閘極電壓應用於該第一電晶體的閘極的步驟包括： 將應用於該第一電晶體的該閘極之該閘極電壓保持在實質上恆定位準。
  5. 如申請專利範圍第3項的方法，其中該分開電流調節電路包括感測器放大器，以及其中調節流通過該第二電晶體之電流的步驟包括：致使該感測器放大器比較該第二電晶體的該閘極電壓與該不同參考電壓；及致使該感測器放大器傳送輸出信號至該第二電晶體的該閘極，藉此調節流通過該第二電晶體之該電流。
  6. 如申請專利範圍第5項的方法，進一步包含，在致使該感測器放大器傳送輸出信號的步驟之前：致使檢測器監視下游組的該第二電晶體的汲極電壓；及致使該檢測器傳送輸出信號至該下游組的上游之下一組的該感測器放大器。
  7. 如申請專利範圍第5項的方法，進一步包含：致使下游組的該感測器放大器傳送該輸出信號至該下游組的上游之下一組的該感測器放大器。
  8. 如申請專利範圍第1項的方法，其中應用不同參考電壓的步驟包括：致使參考電流流通過串聯的複數電阻器；及取得在該複數電阻器的一者的上游之電壓作為該不同參考電壓。
  9. 如申請專利範圍第3項的方法，其中將閘極電壓應 用於該第一電晶體的閘極的步驟包括：致使檢測器監視下游組的該第二電晶體的汲極電壓；及致使該檢測器傳送輸出信號至該下游組的上游之下一組的該第一電晶體的該閘極。
  10. 如申請專利範圍第3項的方法，其中該分開電流調節電路包括感測器放大器，以及其中將閘極電壓應用於該第一電晶體的閘極的步驟包括：致使下游組的該感測器放大器傳送輸出信號至該下游組的上游之下一組的該第一電晶體的該閘極。
  11. 如申請專利範圍第1項的方法，進一步包含：串聯配置齊納(Zener)二極體及電阻器於該串LEDs的下游端與該接地之間；致使檢測器監視在該電阻器的點之電壓位準；當電流流通過該齊納二極體時，致使該檢測器傳送輸出信號；及基於該檢測器的該輸出信號，控制流通過該串LEDs的電流。
  12. 如申請專利範圍第5項的方法，進一步包含：致使檢測器檢測上游組的該第一電晶體的源極電壓；及輸入該檢測器的輸出信號至該上游組的下游之下一組的該感測器放大器。
  13. 如申請專利範圍第5項的方法，進一步包含： 輸入上游組的該感測器放大器的該輸出信號至該上游組的下游之下一組的該感測器放大器。
  14. 如申請專利範圍第3項的方法，其中該分開電流調節電路包括感測器放大器，以及其中將閘極電壓應用於該第一電晶體的閘極的步驟包括：致使上游組的該感測器放大器傳送輸出信號至該上游組的下游之下一組的該第一電晶體的該閘極。
  15. 一種用於驅動發光二極體(LEDs)的驅動電路，包含：一串LEDs，分成n組，該等n組的LEDs係串聯互相電連接，組m-1的下游端係電連接至組m的上游端，其中m係等於或小於n的正數；及複數電流調節電路，該等電流調節電路的每一者係連接至在一端之對應組的下游端且連接至在另一端之接地，以及包括感測器放大器及具有第一與第二電晶體之柵地陰地放大器(cascode)，每一該感測器放大器係連接至不同電壓源用於對其提供不同參考電壓。
  16. 如申請專利範圍第15項的驅動電路，其中該等n組的該等第二電晶體的源極係相互連接，使得該等第二電晶體具有相同源極電壓。
  17. 如申請專利範圍第15項的驅動電路，進一步包含：複數檢測器，該等檢測器的每一者係適於檢測對應於組m之該電流調節電路的該第一電晶體的源極電壓，且 傳送信號至對應於組m-1之該電流調節電路的該感測器放大器。
  18. 如申請專利範圍第15項的驅動電路，其中對應於組m之該電流調節電路的該感測器放大器的輸出銷係直接連接至組m-1的該感測器放大器。
  19. 如申請專利範圍第15項的驅動電路，進一步包含：複數檢測器，該等檢測器的每一者係適於檢測對應於組m之該電流調節電路的該第一電晶體的源極電壓，且傳送信號至對應於組m-1之該電流調節電路的該第一電晶體的閘極。
  20. 如申請專利範圍第15項的驅動電路，其中對應於組m之該電流調節電路的該感測器放大器的輸出銷係直接連接至對應於組m-1之該電流調節電路的該第一電晶體的閘極。
  21. 如申請專利範圍第15項的驅動電路，其中該不同電壓源包括參考電流源及串聯的複數電阻器。
  22. 如申請專利範圍第15項的驅動電路，其中對應於組m-1之該電流調節電路的該感測器放大器的輸出銷係直接連接至對應於組m之該電流調節電路的該感測器放大器。
  23. 如申請專利範圍第15項的驅動電路，其中對應於組m-1之該電流調節電路的該感測器放大器的輸出銷係直接連接至對應於組m之該電流調節電路的該第一電晶體 的閘極。
  24. 如申請專利範圍第15項的驅動電路，進一步包含過電壓檢測器，連接至該串LEDs的下游端。
  25. 如申請專利範圍第24項的驅動電路，其中該過電壓檢測器包括齊納二極體、電阻器、及適於檢測在該電阻器中的點之電壓之檢測器。
  26. 一種用於驅動發光二極體(LEDs)的方法，包含：提供一串分成組的LEDs，該等組係串聯互相電連接；提供電源，電連接至該串LEDs；通過分開電流調節電路，將該等組的每一組連接至接地，該分開電流調節電路包括電晶體及感測器放大器，該感測器放大器的輸出銷係連接至該電晶體的閘極；將不同參考電壓應用於每一該組的該感測器放大器；及增大來自該電源的輸入電壓，以下游順序接通該等組。
  27. 如申請專利範圍第26項的方法，進一步包含：連接該等組的該等電晶體的源極，使得該等電晶體具有相同源極電壓。
  28. 一種用於驅動發光二極體(LEDs)的驅動電路，包含：一串LEDs，分成n組，該等n組的LEDs係串聯互相電連接，組m-1的下游端係電連接至組m的上游端， 其中m係等於或小於n的正數；及複數電流調節電路，該等電流調節電路的每一者係連接至在一端之對應組的下游端且連接至在另一端之接地，以及包括感測器放大器及電晶體，該感測器放大器係連接至不同電壓源用於對其提供不同參考電壓。
  29. 如申請專利範圍第28項的驅動電路，其中該等組的該等電晶體的源極係相互連接，使得該等電晶體具有相同源極電壓。
  30. 一種用於驅動發光二極體(LEDs)的方法，包含：提供一串分成組的LEDs，該等組係串聯互相電連接；提供電源，電連接至該串LEDs；通過電流調節電路的對應一者，將該等組的每一組連接至接地，每一該組係連接至不同電壓源用於對其提供不同參考電壓；測量該電源的電壓波形的相位；及基於所測量相位，以下游順序接通該等組。
  31. 如申請專利範圍第30項的方法，進一步包含：提供調光器開關；及致使該調光器開關處理該電壓波形，藉此調整該串LEDs的亮度。
  32. 如申請專利範圍第30項的方法，其中該等電流調節電路的每一者包括具有第一與第二電晶體之疊接結構，以及其中接通該等組的步驟包括： 將相位控制邏輯直接連接至該第一電晶體的閘極；及致使該相位控制邏輯傳送輸出信號至該第一電晶體的該閘極，藉此調節流通過該第一電晶體之電流。
  33. 如申請專利範圍第30項的方法，其中該等電流調節電路的每一者包括感測器放大器及具有第一與第二電晶體之疊接結構，進一步包含：將閘極電壓應用於該第一電晶體的閘極；輸入該不同參考電壓至該感測器放大器；及致使該感測器放大器傳送輸出信號至該第二電晶體的閘極，藉此調節流通過該第二電晶體之電流。
  34. 如申請專利範圍第33項的方法，其中將閘極電壓應用於該第一電晶體的閘極的步驟包括：將應用於該第一電晶體的該閘極之該閘極電壓保持在實質上恆定位準。
  35. 如申請專利範圍第33項的方法，其中接通該等組的步驟包括：將相位控制邏輯直接連接至該感測器放大器；及當該電壓波形的該相位與參考相位之間的差符合預設相位差時，致使該相位控制邏輯傳送信號至該感測器放大器。
  36. 如申請專利範圍第33項的方法，進一步包含：致使參考電流流通過串聯的複數電阻器；及取得在該複數電阻器的一者的上游之電壓作為該不同參考電壓。
  37. 一種用於驅動發光二極體(LEDs)的驅動電路，包含：一串LEDs，分成n組，該等n組的LEDs係串聯互相電連接，組m-1的下游端係電連接至組m的上游端，其中m係等於或小於n的正數，組1的上游端係配置成連接至提供輸入電壓之電源；複數電流調節電路，該等電流調節電路的每一者係連接至在一端之對應組的下游端且連接至在另一端之接地，以及包括感測器放大器及具有第一與第二電晶體之柵地陰地放大器，該等電流調節電路的每一者係連接至不同電壓源；及相位控制邏輯，用於傳送信號至該等電流調節電路的每一者，藉此控制通過該等電流調節電路的每一者之電流。
  38. 如申請專利範圍第37項的驅動電路，其中該相位控制邏輯包括：頻率選擇器，用於決定該輸入電壓的頻率且指定預設時距至該等電流調節電路的每一者；及選擇器，用於選擇該等電流調節電路的一個特殊電流調節電路，且當該輸入電壓的相位符合該預設時距時，傳送信號至該特殊電流調節電路。
  39. 如申請專利範圍第37項的驅動電路，其中該相位控制邏輯係直接連接至該第一電晶體的閘極。
  40. 如申請專利範圍第37項的驅動電路，其中該相位 控制邏輯係直接連接至該感測器放大器。
  41. 如申請專利範圍第37項的驅動電路，其中該不同參考電壓源包括參考電流源及串聯的複數電阻器。
  42. 如申請專利範圍第37項的驅動電路，進一步包含：過電壓檢測器，連接至該串LEDs的下游端。
  43. 一種用於驅動發光二極體(LEDs)的方法，包含：提供一串分成組的LEDs，該等組係串聯互相電連接；提供電源，電連接至該串LEDs；通過分開電流調節電路，將該等組的每一組連接至接地，該分開電流調節電路包括具有第一與第二電晶體的疊接結構及相同於該第二電晶體的第三電晶體，該第二電晶體的閘極係直接連接至該第三電晶體的閘極，藉此形成電流鏡；將不同電流應用於每一該組的該第三電晶體；及增大來自該電源的輸入電壓，以下游順序接通該等組。
  44. 如申請專利範圍第43項的方法，其中將閘極電壓應用於該第一電晶體的閘極的步驟包括：將應用於該第一電晶體的該閘極之該閘極電壓保持在實質上恆定位準。
  45. 一種用於驅動發光二極體(LEDs)的驅動電路，包含： 一串LEDs，分成n組，該等n組的LEDs係串聯互相電連接，組m-1的下游端係電連接至組m的上游端，其中m係等於或小於n的正數；及複數電流調節電路，該等電流調節電路的每一者係連接至在一端之對應組的下游端且連接至在另一端之接地，以及包括具有第一與第二電晶體之柵地陰地放大器及相同於該第二電晶體之第三電晶體，該第二電晶體的閘極係直接連接至該第三電晶體的閘極，藉此形成電流鏡。
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