TW201427476A - 發光二極體驅動電路及其運作方法 - Google Patents

Abstract

一種發光二極體驅動電路，耦接發光二極體串與調整電阻。發光二極體驅動電路包括參考電流產生單元、第一電阻、第一電晶體、第二電阻、參數調整單元及運算放大器。參考電流產生單元根據調整電阻提供參考電流。第一電晶體耦接發光二極體串與第一電阻。參數調整單元耦接參考電流產生單元。參考電流產生單元與參數調整單元之間的參考電壓節點提供參考電壓。運算放大器耦接參數調整單元、第一電阻、第二電阻及第一電晶體。當發光二極體串、第一電晶體及第一電阻之間存在發光二極體電流時，參考電壓隨發光二極體電流改變。

Description

發光二極體驅動電路及其運作方法

本發明與驅動電路有關，特別是關於一種發光二極體驅動電路及其運作方法。

如圖1所示，目前應用於背光模組的發光二極體驅動電路1是根據不同的設定電阻R_SET來調整發光二極體電流I_LED的大小。首先，於發光二極體驅動電路1中，可透過由電晶體N0及N1、設定電阻R_SET與放大器OP1所組成之第一組電壓隨耦器(Voltage follower)電路的特性得到設定電壓V_SET等於參考設定電壓V_SETREF，並利用電晶體N1與N2所組成的電流鏡(Current mirror)得到參考電流I_REF。

接著，可將參考電流I_REF乘以電阻RT即能得到參考電壓V_REF，再透過由放大器OP2、電阻R_S、電晶體MS與發光二極體串LED所組成之第二組電壓隨耦器電路得到電壓V_S等於參考電壓V_REF。由於發光二極體電流I_LED等於電壓V_S除以電阻R_S，因此，透過設定不同大小的設定電阻R_SET之方式即可得到相對應的發光二極體電流I_LED。

然而，每一個通道(Channel)的通道電壓V_CH乘上發光二極體電流I_LED等於每一個通道的消耗功率大小，亦即每一個通道的消耗功率等於通道電壓V_CH乘以發光二極體電流I_LED。因此，在相同的發光二極體電流I_LED下，通道電壓V_CH的大小會直接反映出通道的消耗功率的大小。由於功率損耗通常會藉由熱能來釋放，因而直接導致積體電路的表面溫度上升。尤其是在多通道(Multi-channel)的發光二極體背光模組之應用上，額外的功率損耗所造成積體電路的表面溫度上升現象更是顯著。

由於通道電壓V_CH等於電壓V_S加上電晶體MS的汲源極電壓V_DS， 為了有效降低通道的消耗功率大小，通常可透過加大設定電阻R_SET來降低發光二極體電流I_LED大小，進而降低電壓V_S(參考電壓V_REF)的值，使得通道電壓V_CH變小。但若不想犧牲發光二極體電流I_LED大小來減少功率消耗，勢必要增大電晶體MS的面積，以有效降低其汲源極電壓V_DS大小，進而使得通道電壓V_CH變小，但增大電晶體MS的面積將導致生產成本的提高。

如圖2所示，假設發光二極體背光模組共有CH1~CHn等n個通道，其通道電壓V_CH分別為V_CH1~V_CHn。傳統上用來降低各通道之功率損耗的作法大致有下列兩種：

(1)假設誤差放大器Gm之正輸入端+所接收的參考電壓值V_FIX為固定值，在不同的發光二極體電流I_LED設定下，其餘電壓均落在電晶體MS上，因此在發光二極體電流I_LED較小的情況下，落於電晶體MS上的功率消耗將更為嚴重。

(2)假設誤差放大器Gm之正輸入端+所接收的參考電壓值V_FIX隨著電壓V_S產生些微變化，由於參考電壓值V_FIX等於最小通道電壓V_CH,min亦等於電壓V_S加上電晶體MS的汲源極電壓V_DS且汲源極電壓V_DS為固定值，若發光二極體電流I_LED愈小，電壓V_S愈小，使得參考電壓值V_FIX亦會產生些微變化，但實質上對於整體功率消耗及熱能之改善效果並不顯著。

因此，本發明提出一種發光二極體驅動電路及其運作方法，以解決先前技術所遭遇到之上述種種問題。

本發明之一範疇在於提出一種發光二極體驅動電路。於一較佳具體實施例中，發光二極體驅動電路耦接發光二極體串與調整電阻。發光 二極體驅動電路包括參考電流產生單元、第一電阻、第一電晶體、第二電阻、參數調整單元及運算放大器。參考電流產生單元耦接調整電阻，且根據調整電阻來提供參考電流。第一電晶體分別耦接發光二極體串與第一電阻。參數調整單元耦接參考電流產生單元，且參考電流產生單元與參數調整單元之間具有參考電壓節點，以提供參考電壓。運算放大器分別耦接參數調整單元、第一電阻、第二電阻及第一電晶體。當發光二極體串、第一電晶體及第一電阻之間存在發光二極體電流時，參考電壓隨發光二極體電流改變。

於一實施例中，參數調整單元為第二電晶體。

於一實施例中，參數調整單元為第三電阻。

於一實施例中，發光二極體驅動電路還包括誤差放大器，用以分別接收參考電壓以及發光二極體串與第一電晶體之間的通道電壓，並根據參考電壓與通道電壓產生誤差放大訊號。

於一實施例中，第一電晶體與第一電阻之間具有第一節點，以提供第一電壓，參數調整單元與第二電阻之間具有第二節點，以提供第二電壓，第二電壓等於參考電壓減去參數調整單元之參數調整電壓，運算放大器分別接收第一電壓及第二電壓，並輸出電晶體控制訊號至第一電晶體。

於一實施例中，參數調整單元之參數調整電壓與第一電晶體之第一汲源極電壓相等。

於一實施例中，第一電阻與第二電阻之間具有比例關係。

於一實施例中，第一電晶體之第一尺寸與第二電晶體之第二尺寸之間具有比例關係。

於一實施例中，通道電壓與發光二極體電流之乘積為通道消耗功率，當參考電壓隨發光二極體電流改變時，通道電壓隨之變化，致使通 道消耗功率亦隨之變化。

本發明之另一範疇在於提出一種發光二極體驅動電路運作方法。於一較佳具體實施例中，發光二極體驅動電路耦接發光二極體串與調整電阻，發光二極體驅動電路包括參考電流產生單元、第一電阻、第一電晶體、參數調整單元、第二電阻及運算放大器。該發光二極體驅動電路運作方法包括下列步驟：(a)參考電流產生單元根據調整電阻提供參考電流；(b)參考電流產生單元與參數調整單元之間的參考電壓節點提供參考電壓；(c)運算放大器分別自第一電晶體與第一電阻之間的第一節點以及參數調整單元與第二電阻之間的第二節點接收第一電壓及第二電壓，並輸出電晶體控制訊號至第一電晶體；(d)當發光二極體串、第一電晶體及第一電阻之間存在發光二極體電流時，參考電壓隨發光二極體電流改變。

相較於先前技術，根據本發明之發光二極體驅動電路及其運作方法可具有下列優點：(1)不需額外增加積體電路的面積即可達到減少功率損耗與降低積體電路溫度之功效，以提升積體電路之使用效率及壽命；(2)當增加設定電阻以減少發光二極體電流時，誤差放大器之參考電壓亦隨之下降，故能減少功率損耗並降低積體電路溫度；(3)應用於具有多通道的發光二極體背光模組時，減少功率損耗及降低積體電路溫度之功效將更為顯著；(4)可適用於各種發光二極體驅動電路架構，例如交流電AC/直流電DC加上電流平衡(Current balance)之架構、Boost加上電流平衡之架構或Buck/Boost加上電流平衡之架構。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

根據本發明之一較佳具體實施例為一種發光二極體驅動電路。實 際上，此實施例中之發光二極體驅動電路應用於具有多通道的發光二極體背光模組或其他發光二極體裝置中，用以驅動並控制發光二極體之運作。此實施例中之發光二極體驅動電路透過改變設定電阻之方式調整發光二極體電流之大小並據以調降誤差放大器之參考電壓，故可減少功率損耗與降低積體電路溫度，以提升積體電路之使用效率及壽命。

請參照圖3A，圖3A繪示根據此實施例之發光二極體驅動電路的示意圖。如圖3A所示，發光二極體驅動電路3A耦接發光二極體串LED與調整電阻R_SET。發光二極體驅動電路3A包括參考電流產生單元RCG、第一電阻R_S、第一電晶體MS、第二電阻R_T、參數調整單元RAU、運算放大器OP及誤差放大器GM。

參考電流產生單元RCG耦接調整電阻R_SET。參數調整單元RAU耦接於參考電流產生單元RCG與第二電阻R_T之間。第二電阻R_T耦接至接地端。參考電流產生單元RCG與參數調整單元RAU之間具有參考電壓節點33，以提供參考電壓V_REF。第一電晶體MS耦接於發光二極體串LED與第一電阻R_S之間。第一電阻R_S耦接至接地端。發光二極體串LED耦接輸出電壓V_OUT。

運算放大器OP之正輸入端+耦接至參數調整單元RAU與第二電阻R_T之間的第二節點32，以接收第二電壓V2。運算放大器OP之負輸入端-耦接至第一電晶體MS與第一電阻R_S之間的第一節點31，以接收第一電壓V1。運算放大器OP之輸出端K耦接第一電晶體MS的閘極。誤差放大器GM之正輸入端+耦接參考電壓V_REF。誤差放大器GM之負輸入端-耦接至發光二極體串LED與第一電晶體MS之間的通道電壓節點34，以接收通道電壓V_CH。

參考電流產生單元RCG耦接工作電壓V_DD並根據調整電阻R_SET提供參考電流I_REF至參數調整單元RAU。於實際應用中，參數調整單元RAU可以是電晶體或電阻。參數調整單元RAU具有參數調整電壓 V_RA，且參數調整電壓V_RA與第一電晶體MS之第一汲源極電壓V_DS相等，故第二節點32的第二電壓V2等於參考電壓V_REF減去參數調整電壓V_RA。

至於第一節點31的第一電壓V1則等於通道電壓V_CH減去第一電晶體MS之第一汲源極電壓V_DS。運算放大器OP之負輸入端-及正輸入端+分別接收第一電壓V1及第二電壓V2，並輸出電晶體控制訊號CTR至第一電晶體MS。

誤差放大器GM之正輸入端+及負輸入端-分別接收參考電壓V_REF以及通道電壓節點34之通道電壓V_CH，並根據參考電壓V_REF與通道電壓V_CH產生誤差放大訊號Comp。

當發光二極體串LED、第一電晶體MS及第一電阻R_S之間存在發光二極體電流I_LED時，參考電壓V_REF將會隨發光二極體電流I_LED改變。更詳細地說，使用者可透過增加設定電阻R_SET之方式減少發光二極體電流I_LED，誤差放大器GM所採用之參考電壓V_REF亦隨之下降，使得通道電壓V_CH亦變小。由於通道消耗功率等於通道電壓V_CH與發光二極體電流I_LED之乘積，當設定電阻R_SET增加時，發光二極體電流I_LED及通道電壓V_CH均減少，因此，通道消耗功率亦會減少，不需額外增加積體電路的面積即可達到減少功率損耗與降低積體電路溫度之功效，以提升積體電路之使用效率及壽命。

請參照圖3B，圖3B繪示圖3A中之參數調整單元RAU為第二電晶體MT之一實施例。如圖3B所示，第二電晶體MT用以作為圖3A中之參數調整單元RAU。第二電晶體MT之源極與汲極分別耦接參考電流產生單元RCG與第二電阻R_T。第二電晶體MT之閘極耦接工作電壓V_DD。

參考電流產生單元RCG包括電晶體N0~N2及運算放大器OP1。其中，電晶體N1之閘極與電晶體N2之閘極相對耦接形成電流鏡。運算 放大器OP1之正輸入端+耦接參考設定電壓V_SETREF，其負輸入端-耦接至電晶體N0與調整電阻R_SET之間的節點36，以接收設定電壓V_SET，其輸出端K1耦接電晶體N0的閘極。調整電阻R_SET耦接於電晶體N0與接地端之間。電晶體N0分別耦接電晶體N1、調整電阻R_SET及運算放大器OP1。電晶體N1耦接於工作電壓V_DD與電晶體N0之間。電晶體N2耦接於工作電壓V_DD與第二電晶體MT之間。電晶體N1之閘極與電晶體N2之閘極相對耦接的節點37耦接至電晶體N1與N0之間的節點35。

設定電流I_SET流經電晶體N1、N0及調整電阻R_SET。參考電流I_REF流經電晶體N2、第二電晶體MT及第二電阻R_T。假設流經電晶體N1的設定電流I_SET經由電晶體N1之閘極與電晶體N2之閘極相對耦接形成的電流鏡後變為N倍的參考電流I_REF，也就是說，流經電晶體N2的參考電流I_REF為流經電晶體N1的設定電流I_SET的N倍，N大於零。

假設第一電阻R_S與第二電阻R_T之間的比例關係是第二電阻R_T為第一電阻R_S的m倍，且第一電晶體MS之第一尺寸與第二電晶體MT之第二尺寸之間的比例關係是第一電晶體MS之第一尺寸為第二電晶體MT之第二尺寸的m倍，m大於零，為了使得第二電晶體MT之第二汲源極電壓V_DS2與第一電晶體MS之第一汲源極電壓V_DS相等，則第二電晶體MT之第二汲極-源極電阻R_DS2需為第一電晶體MS之第一汲極-源極電阻R_DS1的m倍，因此，流經發光二極體串LED之發光二極體電流I_LED為流經第二電晶體MT之參考電流I_REF的m倍。由下列公式1可得到發光二極體電流I_LED乃是由可變的調整電阻R_SET來決定：I_LED=m*I_REF=m*(N*I_SET)=m*N*(V_SETREF/R_SET) (公式1)

由下列推導出公式2之計算可得到第二電晶體MT之第二汲極-源極電阻R_DS2為第一電晶體MS之第一汲極-源極電阻R_DS1的m倍：V_DS=I_LED*R_DS1

V_DS2=I_REF*R_DS2

由於V_DS=V_DS2且I_LED=m*I_REF

因此(m*I_REF)*R_DS1=I_REF*R_DS2

故可得R_DS2=m*R_DS1 (公式2)

需說明的是，位於電晶體N2與第二電晶體MT之間的參考電壓節點33之參考電壓V_REF乃是提供給誤差放大器GM，很明顯的，參考電壓V_REF等於第二電晶體MT的第二汲源極電壓V_DS2與第二電壓V2之和。由下列推導出公式3之計算可得到參考電壓V_REF亦隨著調整電阻R_SET而變：由於V_DS2=I_REF*R_DS2

V2=I_REF*R_T

I_REF=N*I_SET=N*(V_SET/R_SET)

因此V_REF=V_DS2+V2=(I_REF*R_DS2)+(I_REF*R_T)=N*(V_SET/R_SET)(R_DS2+R_T)

且V_SET=V_SETREF

因此V_REF=N*(V_SETREF/R_SET)(R_DS2+R_T)=(1/R_SET)*N*V_SETREF*(R_DS2+R_T) (公式3)

由上述可知：藉由改變調整電阻R_SET之電阻值可調整流經發光二極體串LED之發光二極體電流I_LED的大小，同時，亦可改變電晶體N2與第二電晶體MT之間的參考電壓V_REF的大小。舉例而言，若增大調整電阻R_SET之電阻值，不僅可調降流經發光二極體串LED之發光二極體電流I_LED的大小，亦能調降參考電壓V_REF的大小。

由於通道電壓V_CH等於第一電壓V1加上第一電晶體MS的第一汲 源極電壓V_DS，且第一電晶體MS的第一汲源極電壓V_DS等於第二電晶體MT的第二汲源極電壓V_DS2，若忽略運算放大器OP的偏移電壓(Offset Voltage)的情況下，第一電壓V1等於第二電壓V2，故在穩態(Steady State)的操作下，通道電壓V_CH等於參考電壓V_REF：V_CH=V1+V_DS

V_REF=V2+V_DS2

假設不考慮運算放大器OP1的偏移電壓

V1=V2且V_DS=V_DS2

因此V_CH=V_REF (公式4)

由於每一個通道的通道消耗功率等於通道電壓V_CH乘以發光二極體電流I_LED。因此，在相同的發光二極體電流I_LED下，每一個通道電壓V_CH的大小會直接反映出該通道的通道消耗功率的大小。由上述可知：當調整電阻R_SET之電阻值增大時，不僅可調降流經發光二極體串LED之發光二極體電流I_LED的大小，亦能調降參考電壓V_REF的大小，故於發光二極體電流I_LED的電流變小的同時，通道電壓V_CH亦隨之變小，藉此能更有效的減少通道消耗功率。

如圖4所示，假設發光二極體背光模組共包括n個發光二極體串，亦即有n個通道，其通道電壓分別為V_CH1~V_CHn。由最小通道電壓選擇器30自n個通道的n個通道電壓V_CH1~V_CHn中選出最小通道電壓V_CH,min並將其輸出至誤差放大器Gm的負輸入端-。誤差放大器Gm的負輸入端-與正輸入端+分別接收最小通道電壓V_CH,min與參考電壓V_REF，並據以產生誤差放大訊號Comp。

圖5繪示本發明之發光二極體驅動電路的另一實施例。圖5中的發光二極體驅動電路5與圖3B中的發光二極體驅動電路3B不同之處在於：耦接於電晶體N2與第二電阻R_T之間的參數調整單元並非電晶 體，而是電阻R_M。跨電阻R_M兩端的參數調整電壓V_RM等於參考電壓V_REF減去第二電壓V2，亦等於第一電晶體MS的第一汲源極電壓V_DS。由於圖5中的發光二極體驅動電路5的運作情形與圖3B中的發光二極體驅動電路3B大致相同，故於此不另行贅述。

接下來，將以具有單一通道的發光二極體驅動電路來比較先前技術與本發明所消耗功率。假設電阻R_S為4歐姆，當第一電壓V1分別為0.4伏特、0.2伏特及0.1伏特時，可得發光二極體電流I_LED分別為100毫安培、50毫安培及25毫安培。

在第一電晶體MS的尺寸不變的情況下，若先前技術採用固定通道電壓V_CH為1伏特之方式，當發光二極體電流I_LED分別為100毫安培、50毫安培及25毫安培時，通道消耗功率分別為100毫瓦、50毫瓦及25毫瓦。若先前技術採用固定第一電晶體MS的第一汲源極電壓V_DS為0.6伏特之方式，當發光二極體電流I_LED分別為100毫安培、50毫安培及25毫安培時，通道電壓V_CH等於第一電壓V1與第一汲源極電壓V_DS之和，分別為1伏特、0.8伏特及0.7伏特，故通道消耗功率分別為100毫瓦、40毫瓦及17.5毫瓦。由上述可知：先前技術所採用之方法均僅能小幅降低通道消耗功率。

然而，若採用本發明所提之發光二極體驅動電路架構，當使用者增大可變的調整電阻R_SET之電阻值時，發光二極體電流I_LED將會變小，第一電晶體MS的第一汲源極電壓V_DS亦會變小，且第一電壓V1亦變小，由於通道電壓V_CH等於第一電壓V1與第一汲源極電壓V_DS之和，故通道電壓V_CH將會隨之變小，而通道消耗功率等於發光二極體電流I_LED與通道電壓V_CH之乘積，故通道消耗功率亦會隨之變小。因此，當發光二極體電流I_LED分別為100毫安培、50毫安培及25毫安培時，第一汲源極電壓V_DS分別為0.6伏特、0.3伏特及0.15伏特，通道電壓V_CH分別為1伏特、0.5伏特及0.25伏特，通道消耗功率分別為100 毫瓦、25毫瓦及6.25毫瓦，故本發明之發光二極體驅動電路確能大幅降低通道消耗功率。

請參照圖6，圖6繪示具有複數個通道的發光二極體驅動電路之示意圖。如圖6所示，發光二極體驅動電路6耦接n個發光二極體串LED1~LEDn及調整電阻R_SET。發光二極體驅動電路6包括n個電流調節器CR1~CRn、最小通道電壓選擇器60、電流設定單元62及誤差放大器Gm。發光二極體串LED1~LEDn之一端均耦接至輸出電壓V_OUT，另一端則分別耦接至電流調節器CR1~CRn。電流調節器CR1~CRn均耦接至電流設定單元62。誤差放大器Gm耦接最小通道電壓選擇器60及電流設定單元62。

發光二極體串LED1~LEDn與電流調節器CR1~CRn之間分別具有對應n個通道的n個通道電壓V_CH1~V_CHn。最小通道電壓選擇器60將會接收到這n個通道電壓V_CH1~V_CHn，並從其中選出最小通道電壓V_CH,min。電流調節器CR1~CRn與電流設定單元62之間均具有相同的第二電壓V2。誤差放大器Gm分別自最小通道電壓選擇器60及電流設定單元62接收到最小通道電壓V_CH,min及參考電壓V_REF，並根據最小通道電壓V_CH,min與參考電壓V_REF輸出誤差放大訊號Comp。

至於圖7及圖8分別繪示圖6中之電流調節器CR1及電流設定單元62的詳細電路圖。由於其電路架構均可參照圖3B，故於此不另行贅述。

綜上所述，本發明所揭露之發光二極體驅動電路可適用於各種發光二極體驅動電路架構，例如交流電AC/直流電DC加上電流平衡(Current balance)之架構、Boost加上電流平衡之架構或Buck/Boost加上電流平衡之架構。

本發明之另一具體實施例為一種發光二極體驅動電路操作方法。於此實施例中，發光二極體驅動電路操作方法用以操作發光二極體驅動 電路。發光二極體驅動電路耦接發光二極體串與調整電阻，發光二極體驅動電路包括參考電流產生單元、第一電阻、第一電晶體、參數調整單元、第二電阻及運算放大器。

請參照圖9，圖9繪示根據此實施例之發光二極體驅動電路運作方法的流程圖。如圖9所示，於步驟S10中，參考電流產生單元根據調整電阻提供參考電流。於步驟S12中，參考電流產生單元與參數調整單元之間的參考電壓節點提供參考電壓。於步驟S14中，運算放大器分別自第一電晶體與第一電阻之間的第一節點以及參數調整單元與第二電阻之間的第二節點接收第一電壓及第二電壓。於步驟S16中，運算放大器根據第一電壓及第二電壓產生電晶體控制訊號至第一電晶體。

其中，第一電晶體之第一汲源極電壓與參數調整單元之參數調整電壓相等，並且第一電晶體之第一尺寸與參數調整單元之第二尺寸之間具有比例關係。實際上，參數調整單元可以是電晶體或電阻，並且參數調整單元之參數調整電壓可以是電晶體之汲源極電壓或跨電阻兩端之電壓值。

於步驟S18中，該方法分別接收參考電壓以及發光二極體串與第一電晶體之間的通道電壓，並根據參考電壓與通道電壓產生誤差放大訊號。於步驟S20中，當發光二極體串、第一電晶體及第一電阻之間存在發光二極體電流時，參考電壓隨發光二極體電流改變。於步驟S22中，當參考電壓隨發光二極體電流改變時，通道電壓隨之變化，致使通道消耗功率亦隨之變化。

假設發光二極體驅動電路耦接複數個發光二極體串，亦即具有複數個通道，於步驟S18中，該方法可先從對應於複數個通道之複數個通道電壓中選出最低通道電壓，並根據最低通道電壓與誤差放大參考電壓產生誤差放大訊號。

舉例而言，假設第二電阻為第一電阻的m倍，且第一電晶體之第 一尺寸亦為參數調整單元之第二尺寸的m倍，m大於零。參數調整單元之第二汲極-源極電阻為第一電晶體之第一汲極-源極電阻的m倍，並且流經發光二極體串之發光二極體電流為流經參數調整單元之參考電流的m倍。

相較於先前技術，根據本發明之發光二極體驅動電路及其運作方法可具有下列優點：(1)不需額外增加積體電路的面積即可達到減少功率損耗與降低積體電路溫度之功效，以提升積體電路之使用效率及壽命；(2)當增加設定電阻以減少發光二極體電流時，誤差放大器之誤差放大參考電壓亦隨之下降，故能減少功率損耗並降低積體電路溫度；(3)應用於具有多通道的發光二極體背光模組時，減少功率損耗及降低積體電路溫度之功效將更為顯著；(4)可適用於各種發光二極體驅動電路架構，例如交流電AC/直流電DC加上電流平衡之架構、Boost加上電流平衡之架構或Buck/Boost加上電流平衡之架構。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

S10~S22‧‧‧流程步驟

1、3A、3B、5、6‧‧‧發光二極體驅動電路

I_LED、I_LED1~I_LEDn‧‧‧發光二極體電流

LED、LED1~LEDn‧‧‧發光二極體串

V_DS、V_DS2‧‧‧汲源極電壓

R_SET‧‧‧調整電阻

I_REF‧‧‧參考電流

N0、N1、N2、MS、MT‧‧‧電晶體

OP、OP1、OP2‧‧‧運算放大器

C‧‧‧電容

V_SET‧‧‧設定電壓

V_SETREF‧‧‧參考設定電壓

R、R_T、R_S、R_M‧‧‧電阻

V_REF‧‧‧參考電壓

V_S‧‧‧電壓

V_CH、V_CH1~V_CHn‧‧‧通道電壓

Gm、GM‧‧‧誤差放大器

K、K1、K2‧‧‧輸出端

+‧‧‧正輸入端

-‧‧‧負輸入端

V_FIX‧‧‧固定參考電壓值

V_CH,min‧‧‧最小通道電壓

10、30、60‧‧‧最小通道電壓選擇器

V_DD‧‧‧工作電壓

I_SET‧‧‧設定電流

V_OUT‧‧‧輸出電壓

MT‧‧‧第二電晶體

Comp‧‧‧誤差放大訊號

C_out‧‧‧輸出電容

CR1~CRn‧‧‧電流調節器

62‧‧‧電流設定單元

RCG‧‧‧參考電流產生單元

RAU‧‧‧參數調整單元

31~37‧‧‧節點

V1‧‧‧第一電壓

V2‧‧‧第二電壓

CTR‧‧‧電晶體控制訊號

V_RA、V_RM‧‧‧參數調整電壓

圖1繪示先前技術中之發光二極體驅動電路的示意圖。

圖2繪示先前技術中之誤差放大器的示意圖。

圖3A繪示根據本發明之一具體實施例之發光二極體驅動電路的示意圖。

圖3B繪示根據本發明之另一具體實施例之發光二極體驅動電路的示意圖。

圖4繪示根據本發明之一具體實施例之誤差放大器的示意圖。

圖5繪示根據本發明之另一具體實施例之發光二極體驅動電路的示意圖。

圖6繪示耦接複數個發光二極體串的發光二極體驅動電路之示意圖。

圖7及圖8分別繪示圖6中之電流調節器及電流設定單元的詳細電路圖。

圖9繪示根據本發明之另一具體實施例之發光二極體驅動電路運作方法的流程圖。

3A‧‧‧發光二極體驅動電路

R_SET‧‧‧調整電阻

I_REF‧‧‧參考電流

I_LED‧‧‧發光二極體電流

MS‧‧‧電晶體

OP‧‧‧運算放大器

GM‧‧‧誤差放大器

LED‧‧‧發光二極體串

V_OUT‧‧‧輸出電壓

R_T、R_S‧‧‧電阻

V_REF‧‧‧參考電壓

V1‧‧‧第一電壓

V_CH‧‧‧通道電壓

V_DS‧‧‧汲源極電壓

31~34‧‧‧節點

K‧‧‧輸出端

V_DD‧‧‧工作電壓

+‧‧‧正輸入端

-‧‧‧負輸入端

RAU‧‧‧參數調整單元

RCG‧‧‧參考電流產生單元

CTR‧‧‧電晶體控制訊號

V_RA‧‧‧參數調整電壓

Comp‧‧‧誤差放大訊號

Claims (14)

1. 一種發光二極體驅動電路，耦接一發光二極體串與一調整電阻，該發光二極體驅動電路包括：一參考電流產生單元，耦接該調整電阻，且根據該調整電阻提供一參考電流；一第一電阻；一第一電晶體，分別耦接該發光二極體串與該第一電阻；一參數調整單元，耦接該參考電流產生單元，且該參考電流產生單元與該參數調整單元之間具有一參考電壓節點，以提供一參考電壓；一第二電阻；以及一運算放大器，分別耦接該參數調整單元、該第一電阻、該第二電阻及該第一電晶體，其中當該發光二極體串、該第一電晶體及該第一電阻之間存在一發光二極體電流時，該參考電壓隨該發光二極體電流改變。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路，其中該參數調整單元為一第二電晶體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路，其中該參數調整單元為一第三電阻。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路，還包括：一誤差放大器，用以分別接收該參考電壓以及該發光二極體串與該第一電晶體之間的一通道電壓，並根據該參考電壓與該通道電壓產生一誤差放大訊號。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路，其中該第一電晶體與該第一電阻之間具有一第一節點，以提供一第一電壓，該參數調整單元與該第二電阻之間具有一第二節點，以提供一第二電壓，該第二電壓等於該參考電壓減去該參數調整單元之一參數調整電壓，該運算放大器分別接收該第一電壓及該第二電壓，並輸出一電晶體控制訊號至該第一電晶體。
6. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體驅動電路，其中該參數調整單元之該參數調整電壓與該第一電晶體之一第一汲源極電壓相等。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路，其中該第一電阻與該第二電阻之間具有一比例關係。
8. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體驅動電路，其中該第一電晶體之一第一尺寸與該第二電晶體之一第二尺寸之間具有一比例關係。
9. 如申請專利範圍第4項所述之發光二極體驅動電路，其中該通道電壓與該發光二極體電流之乘積為一通道消耗功率，當該參考電壓隨該發光二極體電流改變時，該通道電壓隨之變化，致使該通道消耗功率亦隨之變化。
10. 一種運作一發光二極體驅動電路之方法，該發光二極體驅動電路耦接一發光二極體串與一調整電阻，該發光二極體驅動電路包括一參考電流產生單元、一第一電阻、一第一電晶體、一參數調整單元、一第二電阻及一運算放大器，該方法包括下列步驟：(a)該參考電流產生單元根據該調整電阻提供一參考電流；(b)該參考電流產生單元與該參數調整單元之間的一參考電壓節點提供一參考電壓； (c)該運算放大器分別自該第一電晶體與該第一電阻之間的一第一節點以及該參數調整單元與該第二電阻之間的一第二節點接收一第一電壓及一第二電壓，並輸出一電晶體控制訊號至該第一電晶體；以及(d)當該發光二極體串、該第一電晶體及該第一電阻之間存在一發光二極體電流時，該參考電壓隨該發光二極體電流改變。
11. 如申請專利範圍第10項所述之發光二極體驅動方法，其中該參數調整單元為一第二電晶體。
12. 如申請專利範圍第10項所述之發光二極體驅動方法，其中該參數調整單元為一第三電阻。
13. 如申請專利範圍第10項所述之發光二極體驅動方法，更包括下列步驟：分別接收該參考電壓以及該發光二極體串與該第一電晶體之間的一通道電壓，並根據該參考電壓與該通道電壓產生一誤差放大訊號。
14. 如申請專利範圍第10項所述之發光二極體驅動方法，其中該通道電壓與該發光二極體電流之乘積為一通道消耗功率，當該參考電壓隨該發光二極體電流改變時，該通道電壓隨之變化，致使該通道消耗功率亦隨之變化。