TW201448660A - 發光二極體的驅動電路 - Google Patents

Abstract

一種發光二極體的驅動電路，包含一發光二極體、一第一控制迴路、一第二控制迴路及一驅動電壓源。該發光二極體電性連接於一操作電壓源與該第一控制迴路之間，且該第一控制迴路包含一第一運算放大器及一第一電晶體；該第二控制迴路與該第一控制迴路電性連接，並包含一電壓調變單元以及一與該電壓調變單元電性連接的第二電晶體；而該驅動電壓源分別驅動該第一控迴路與該第二控制迴路。據此，本發明藉由該電壓調變單元輸出一調變電壓予該第二電晶體以控制流經該發光二極體的一電流的大小，避免該第一電晶體因電壓的變化產生基體效應的問題。

Description

發光二極體的驅動電路

本發明為有關一種電路，尤指一種發光二極體的驅動電路。

半導體元件中的二極體，是目前各種電子電路中最基本的組成元件之一，其具有類似一般的開關的特性，亦具有整流的作用，而在目前的電子產業中，最熱門的莫過於用以發光的發光二極體(Light Emitting Diode，LED)。
發光二極體的應用範圍非常的廣泛，例如家中的照明燈具、戶外的廣告看板、交通號誌、車燈以及電子產品的顯示螢幕等，在在顯示出發光二極體的重要性，亦使得各種驅動發光二極體的電路備受重視。
習知常見的發光二極體驅動電路如『圖1』所示，其包含有一與一供電源V電性連接的第一發光二極體1、一與該第一發光二極體1電性連接的第二發光二極體2、一與該第一發光二極體1電性連接並包含一第一運算放大器4與一第一電晶體5的第一限流單元3、一與該第二發光二極體2電性連接並包含一第二運算放大器7與一第二電晶體8的第二限流單元6、以及一分別與該第一限流單元3及該第二限流單元6電性連接並接地的偵測電阻9。
當該供電源V的電壓足夠導通該第一發光二極體1時，將產生一流經該第一限流單元3的第一電流I_a，該第一電流I_a的大小為一控制該第一運算放大器4的第一電壓V_a的電壓值除以該偵測電阻9的電阻值；而當該供電源V的電壓足夠同時導通該第一發光二極體1與該第二發光二極體2時，將產生一流經該第二限流單元6的第二電流I_b，該第二電流I_b的大小為一控制該第二運算放大器7的第二電壓V_b的電壓值除以該偵測電阻9的電阻值，據此，此種驅動電路通常為固定該偵測電阻9，而透過調整該第一電壓V_a以及該第二電壓V_b來控制該第一電流I_a與該第二電流I_b的大小。
然而，此種藉由調整該第一電壓V_a以及該第二電壓V_b的方式，當該第一電流I_a或該第二電流I_b變大時，各流經所對應的該第一電晶體5及該第二電晶體8，該第一電晶體5及該第二電晶體8的源極電壓將隨之變大，使得受基體效應(Body Effect)的影響亦變大，以致於該第一電晶體5及該第二電晶體8的電流輸出能力將變差，故仍有改善的必要。

本發明的主要目的，在於解決習知發光二極體的驅動電路，於調整該第一電流或該第二電流變大時，該第一電晶體或該第二電晶體會受基體效應的影響而使得電流輸出能力變差的問題。
為達上述目的，本發明提供一種發光二極體的驅動電路，包含有一發光二極體、一第一控制迴路、一第二控制迴路以及一驅動電壓源。該發光二極體與一操作電壓源電性連接；該第一控制迴路與該發光二極體電性連接，並包含一第一運算放大器以及一與該第一運算放大器電性連接的第一電晶體；該第二控制迴路與該第一控制迴路電性連接，並包含一電壓調變單元以及一與該電壓調變單元電性連接的第二電晶體；而該驅動電壓源驅動該第一控制迴路與該第二控制迴路，並分別電性連接該第一運算放大器與該電壓調變單元。
其中，該電壓調變單元由一電壓輸入端接收該驅動電壓源並由一變壓輸出端輸出一調變電壓予該第二電晶體以控制流經該發光二極體的一電流的大小。
如此一來，本發明藉由該電壓調變單元控制該第二電晶體以控制流經該發光二極體的該電流的大小，免除該第一電晶體於電壓上的變化，而避免該第一電晶體產生基體效應的問題，改善該電流大小調變的效果。

習知

1．．．第一發光二極體

2．．．第二發光二極體

3．．．第一限流單元

4．．．第一運算放大器

5．．．第一電晶體

6．．．第二限流單元

7．．．第二運算放大器

8．．．第二電晶體

9．．．偵測電阻

I_a．．．第一電流

I_b．．．第二電流

V．．．供電源

V_a．．．第一電壓

V_b．．．第二電壓

本發明

10．．．發光二極體

20．．．第一控制迴路

21．．．第一運算放大器

211．．．第一正向輸入端

212．．．第一反向輸入端

213．．．第一輸出端

22．．．第一電晶體

221．．．第一閘極

222．．．第一汲極

223．．．第一源極

30．．．第二控制迴路

40．．．電壓調變單元

41．．．驅動模組

411．．．第二運算放大器

4111．．．第二正向輸入端

4112．．．第二反向輸入端

4113．．．第二輸出端

412．．．第三電晶體

4121．．．第三閘極

4122．．．第三汲極

4123．．．第三源極

42．．．電流鏡

421．．．第四電晶體

4211．．．第四閘極

4212．．．第四汲極

4213．．．第四源極

422．．．第五電晶體

4221．．．第五閘極

4222．．．第五汲極

4223．．．第五源極

43．．．可變電阻

44．．．電壓輸出模組

441．．．第三運算放大器

4411．．．第三正向輸入端

4412．．．第三反向輸入端

4413．．．第三輸出端

442．．．第六電晶體

4421．．．第六閘極

4422．．．第六汲極

4423．．．第六源極

443．．．第七電晶體

4431．．．第七閘極

4432．．．第七汲極

4433．．．第七源極

50．．．第二電晶體

51．．．第二閘極

52．．．第二汲極

53．．．第二源極

I．．．電流

I₁．．．第一電流

I₂．．．第二電流

V₁．．．操作電壓源

V₂．．．驅動電壓源

V₃．．．控制電壓源

In．．．電壓輸入端

Out．．．變壓輸出端

圖1，為習知發光二極體的驅動電路示意圖。
圖2，為本發明一實施例的電路示意圖。
圖3，為本發明一實施例的電壓調變單元電路示意圖。

有關本發明的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：
請參閱『圖2』所示，為本發明一實施例的電路示意圖，如圖所示：本發明為一種發光二極體的驅動電路，包含有一發光二極體10、一第一控制迴路20、一第二控制迴路30以及一驅動電壓源V₂。該發光二極體10包含一相對的一正極與一負極，該正極與一操作電壓源V₁電性連接，該負極與該第一控制迴路20電性連接，該第一控制迴路20包含一第一運算放大器21以及一與該第一運算放大器21電性連接的第一電晶體22，該第一運算放大器21包含一第一正向輸入端211、一第一反向輸入端212以及一第一輸出端213，該第一電晶體22則包含一第一閘極221、一第一汲極222以及一第一源極223，在此實施例中，該第一正向輸入端211與該驅動電壓源V₂電性連接，該第一反向輸入端212與該第一源極223電性連接，該第一輸出端213與該第一閘極221電性連接，而該第一汲極222則與該負極電性連接。
該第二控制迴路30與該第一控制迴路20電性連接，並包含一第二電晶體50以及一與該第二電晶體50電性連接的電壓調變單元40，該第二電晶體50包含一第二汲極52、一第二閘極51以及一第二源極53，該電壓調變單元40則包含一電壓輸入端In、一變壓輸出端Out，在此實施例中，該第二汲極52與該第一源極223電性連接，該第二閘極51與該變壓輸出端Out電性連接，該第二源極53為接地，至於該電壓輸入端In則電性連接於該驅動電壓源V₂，換句話說，該驅動電壓源V₂分別電性連接該第一運算放大器21與該電壓調變單元40，用以驅動該第一控制迴路20與該第二控制迴路30。
再請參閱『圖3』所示，為本發明一實施例的電壓調變單元電路示意圖，在此要詳細說明的是，該電壓調變單元40進一步包含一驅動模組41、一電流鏡42、一可變電阻43以及一電壓輸出模組44。該驅動模組41包含一第二運算放大器411以及一第三電晶體412，該第二運算放大器411包含一第二正向輸入端4111、一第二反向輸入端4112以及一第二輸出端4113，該第三電晶體412包含一第三源極4123、一第三閘極4121以及一第三汲極4122，在此實施例中，該第二正向輸入端4111與該驅動電壓源V₂電性連接，該第二輸出端4113與該第三閘極4121電性連接，該第二反向輸入端4112與該與該第三源極4123電性連接，並且該第三源極4123還進一步與該可變電阻43電性連接，該可變電阻43未與該第三源極4123連接的一端則接地。
該電流鏡42包含一第四電晶體421以及一第五電晶體422，該第四電晶體421包含一第四源極4213、一第四閘極4211以及一第四汲極4212，該第五電晶體422包含一第五源極4223、一第五閘極4221以及一第五汲極4222，在此該第四源極4213與該第五源極4223電性連接，該第四閘極4211除了與該第四汲極4212電性連接外，還與該第五閘極4221以及該第三汲極4122電性連接，另外，在此該第四電晶體421與該第五電晶體422為使用具P型通道的場效電晶體，而與其他為N型通道的場效電晶體不同，但不以此為限制。
至於該電壓輸出模組44還包含一第三運算放大器441、一第六電晶體442以及一第七電晶體443，該第三運算放大器441包含一第三反向輸入端4412、一第三正向輸入端4411以及一第三輸出端4413，該第六電晶體442包含一第六汲極4422、一第六閘極4421以及一第六源極4423，該第七電晶體443包含一第七汲極4432、一第七源極4433以及一第七閘極4431，於本實施例之中，該第三反向輸入端4412與該驅動電壓源V₂電性連接，該第三正向輸入端4411與該第五汲極4222及該第六汲極4422電性連接，該第三輸出端4413與該第六閘極4421及該第七汲極4432電性連接並形成該變壓輸出端Out，而該第六源極4423與該第七源極4433則皆接地，該第七閘極4431與一控制電壓源V₃電性連接。
如此一來，本發明發光二極體的驅動電路於作動時，由該操作電壓源V₁用以導通該發光二極體10，該驅動電壓源V₂用以驅動該第一控制迴路20與該第二控制迴路30，利用調變該可變電阻43的大小，即可達到調整流經該發光二極體10的一電流I的大小的效果。例如於一實施例中，於『圖3』中，可調變該可變電阻43變小，使得流經該驅動模組41的一第一電流I₁變小，該第一電流I₁透過該電流鏡42作用，令流至該電壓輸出模組44的一第二電流I₂亦變小，致使該電壓輸出模組44中的該變壓輸出端Out輸出一變小的調變電壓，再請參閱『圖2』，變小的該調變電壓則控制該第二電晶體50的該第二閘極51，相對使得該第二電晶體50形成一變大的等效電阻，據此而得以控制流過該發光二極體10的該電流I變小。
再者，於此實施例中，該控制電壓源V₃還可利用輸出一脈衝寬度調變電壓至該第七電晶體443，進而調整由該變壓輸出端所輸出的該調變電壓，而控制該電流的脈衝寬度，以調整該發光二極體10的亮度。
綜上所述，由於本發明藉由該電壓調變單元與該第二電晶體的設置，利用該可變電阻的調變，以控制該電壓調變單元所輸出的該調變電壓的大小，進而以該第二電晶體形成一可調控的等效電阻，以控制該電流強度，免除該第一電晶體於電壓上的變化，而避免該第一電晶體產生基體效應的問題，改善於該發光二極體中，調變該電流大小的效果，另外，本發明還可利用該控制電壓源直接輸出該脈衝寬度調變電壓，以控制該電流的脈衝寬度，調整該發光二極體的發光效果，因此本發明極具進步性及符合申請發明專利的要件，爰依法提出申請，祈鈞局早日賜准專利，實感德便。
以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本發明的一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施的範圍。即凡依本發明申請範圍所作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍內。

10．．．發光二極體

20．．．第一控制迴路

21．．．第一運算放大器

211．．．第一正向輸入端

212．．．第一反向輸入端

213．．．第一輸出端

22．．．第一電晶體

221．．．第一閘極

222．．．第一汲極

223．．．第一源極

30．．．第二控制迴路

40．．．電壓調變單元

50．．．第二電晶體

51．．．第二閘極

52．．．第二汲極

53．．．第二源極

I．．．電流

V₁．．．操作電壓源

V₂．．．驅動電壓源

In．．．電壓輸入端

Out．．．變壓輸出端

Claims (11)

1. 一種發光二極體的驅動電路，包含有：
   　 一與一操作電壓源電性連接的發光二極體；
   　 一與該發光二極體電性連接的第一控制迴路，該第一控制迴路包含一第一運算放大器以及一與該第一運算放大器電性連接的第一電晶體；
   　 一與該第一控制迴路電性連接的第二控制迴路，該第二控制迴路包含一電壓調變單元以及一與該電壓調變單元電性連接的第二電晶體；以及
   　 一驅動該第一控制迴路與該第二控制迴路的驅動電壓源，該驅動電壓源分別電性連接該第一運算放大器與該電壓調變單元；
   　 其中，該電壓調變單元由一電壓輸入端接收該驅動電壓源並由一變壓輸出端輸出一調變電壓予該第二電晶體以控制流經該發光二極體的一電流的大小。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體的驅動電路，其中該第一運算放大器包含一與該驅動電壓源電性連接的第一正向輸入端、一與該第一電晶體的一第一源極電性連接的第一反向輸入端以及一與該第一電晶體的一第一閘極電性連接的第一輸出端。
3. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體的驅動電路，其中該第一電晶體包含一與該發光二極體電性連接的第一汲極。
4. 如申請專利範圍第3項所述的發光二極體的驅動電路，其中該第二電晶體包含一與該第一源極電性連接的第二汲極、一與該變壓輸出端電性連接的第二閘極以及一接地的第二源極。
5. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體的驅動電路，其中該電壓調變單元包含一與該驅動電壓源電性連接的驅動模組、一與該驅動模組電性連接的電流鏡、一與該驅動模組電性連接的可變電阻以及一與該電流鏡電性連接並輸出該調變電壓的電壓輸出模組。
6. 如申請專利範圍第5項所述的發光二極體的驅動電路，其中該驅動模組包含一第二運算放大器以及一第三電晶體，該第二運算放大器包含一與該驅動電壓源電性連接並形成該電壓輸入端的第二正向輸入端、一與該第三電晶體的一第三源極電性連接的第二反向輸入端以及一與該第三電晶體的一第三閘極電性連接的第二輸出端。
7. 如申請專利範圍第6項所述的發光二極體的驅動電路，其中該可變電阻一端與該第三源極電性連接，相對另一端為接地。
8. 如申請專利範圍第6項所述的發光二極體的驅動電路，其中該電流鏡包含一第四電晶體以及一第五電晶體，該第四電晶體的一第四源極與該第五電晶體的一第五源極電性連接，該第四電晶體的一第四閘極、一第四汲極、該第五電晶體的一第五閘極以及該第三電晶體的一第三汲極互為電性連接。
9. 如申請專利範圍第8項所述的發光二極體的驅動電路，其中該電壓輸出模組包含一第三運算放大器、一第六電晶體以及一第七電晶體，該第三運算放大器包含一與該驅動電壓源電性連接的一第三反向輸入端、一與該第五電晶體的一第五汲極及該第六電晶體的一第六汲極電性連接的第三正向輸入端、以及一與該第六電晶體的一第六閘極電性連接的第三輸出端，該第六電晶體包含一接地的第六源極，該第七電晶體包含一與該第三輸出端電性連接的第七汲極、一接地的第七源極以及一與一控制電壓源電性連接的第七閘極。
10. 如申請專利範圍第9項所述的發光二極體的驅動電路，其中該第三輸出端、該第六閘極與該第七汲極相互電性連接形成該變壓輸出端。
11. 如申請專利範圍第9項所述的發光二極體的驅動電路，其中該控制電壓源輸出一控制該調變電壓的脈衝寬度調變電壓至該第七電晶體以控制流經該發光二極體的該電流的脈衝寬度。