TWI420964B - 驅動電路及發光二極體驅動控制器 - Google Patents

Description

驅動電路及發光二極體驅動控制器

本發明係關於一驅動電路及發光二極體驅動控制器，尤指一種具有閂鎖保護之驅動電路及發光二極體驅動控制器。

請參考第一圖，為習知之一具保護功能之驅動電路之電路示意圖。驅動電路包含由一電感L、一二極體D、一電晶體開關SW、一電容C所構成的一轉換電路、以及一控制器10，用以驅動一負載30。一電阻R耦接負載30，以根據流經負載30之電流大小產生一迴授訊號FB。控制器10根據迴授訊號FB產生一控制訊號Gate控制電晶體開關SW之導通與截止，以調整由一輸入電壓VIN傳送至轉換電路之輸出端的電力，使流經負載30之電流穩定於一電流值。

控制器10包含一誤差放大電路12、一震盪電路14、一脈寬調變電路16、一驅動控制電路18以及一保護電路20。誤差放大電路12接收一參考電壓Vref及迴授訊號FB，並據此產生一誤差放大訊號COMP。脈寬調變電路16接收誤差放大訊號COMP及震盪電路14所輸出的一斜波訊號SAW，以產生一脈寬調變訊號PWM。驅動控制電路18根據脈寬調變訊號PWM產生控制訊號Gate以控制電晶體開關SW。保護電路20於驅動電路異常時，輸出一保護訊號PROT至驅動控制電路18，使驅動控制電路18暫時停止輸出控制訊號Gate，以停止輸入電壓VIN傳送電力至轉換電路。當電路異常解除時，保護電路20停止輸出保護訊號PROT，使驅動控制電路18重新輸出控制訊號Gate以控制電晶體開關SW。

然而，一般一旦出現電路異常，例如輸出電壓異常或輸出電流異常，控制器10停止輸出控制訊號Gate後電路異常會消失但並非根本排除造成電路異常之原因。因此之後控制器10又重新輸出控制訊號Gate又會使電路異常再出現。如此週而復始不僅電路依然無法正常運作，也增加了不必要的電力消耗，而且造成了電路的不穩定甚至使電路增加了毀損之風險。

鑑於先前技術中的控制器保護功能之設計使驅動電路於電路異常時增加了不必要的功耗，且造成電路的不穩定及增加毀損風險。本發明之驅動電路及控制器於電路異常，保持驅動電路於保護模式直至驅動電路重新啟動，以避免先前技術之驅動電路之問題，並且對於雙電源驅動電路，增加驅動電路之電源的判斷，以避免電路誤判而無法動作。

為達上述目的，本發明提供一種發光二極體驅動控制器，用以控制一發光二極體驅動電路以驅動一發光二極體模組。發光二極體驅動控制器包含一迴授控制單元以及一保護單元。迴授控制單元根據代表流經發光二極體模組之一驅動電流大小之一電流迴授訊號輸出一控制訊號以調整驅動電流。保護單元根據電流迴授訊號以決定是否產生一保護訊號，以停止發光二極體驅動電路輸出驅動電流直至發光二極體驅動控制器被重新啟動。

本發明也提供一種驅動電路，用以驅動一負載。驅動電路包含一驅動電源以及一控制器。驅動電源係用以提供一第一電源以驅動負載。控制器耦接一第二電源以接收操作所需電力，並於一第一模式時用以控制驅動電源提供負載之電力大小而於一第二模式時用以停止驅動電源提供負載電力。其中，控制器於驅動電源提供第一電源前，禁止操作於該第二模式。

以上的概述與接下來的詳細說明皆為示範性質，是為了進一步說明本發明的申請專利範圍。而有關本發明的其他目的與優點，將在後續的說明與圖示加以闡述。

請參考第二圖，為根據本發明之一第一較佳實施例之驅動電路之電路示意圖。驅動電路包含一控制器100以及一驅動電源，用以驅動一負載145，其中驅動電源包含一輸入電壓VIN、一開關140、一電感142、一二極體144以及一輸出電容146。在本實施例，驅動電源為一直流轉直流升壓轉換電路，用以將輸入電壓VIN轉換成一輸出電壓VOUT，以驅動負載145。控制器100接收由一電壓偵測電路134所產生之一電壓迴授訊號VFB，電壓迴授訊號VFB代表驅動電路所提供之輸出電壓VOUT之大小，並據此產生一控制訊號S1以控制開關140之切換，使輸出電壓VOUT穩定。

控制器100包含一迴授控制單元110以及一保護單元120。迴授控制單元110包含一震盪單位102、一誤差放大單位104、一脈寬調整單位106以及一驅動控制單位108。誤差放大單位104接收電壓迴授訊號VFB以及一參考訊號Vr1，並據此產生一誤差放大訊號Vea。脈寬調整單位106耦接震盪單位102及誤差放大單位104，以接收誤差放大訊號Vea及由震盪單位102所產生之一三角波訊號並據此產生一脈寬調變訊號107。驅動控制單位108耦接脈寬調整單位106及保護單元120，以接收脈寬調變訊號107及由保護單元120所產生之一保護訊號PROT。驅動控制單位108根據脈寬調變訊號107調整控制訊號S1之工作週期，以調整提供至負載之電力大小，並根據保護訊號PROT以決定是否停止提供負載145電力。

控制器100更包含一過低壓比較單位122、一過高壓比較單位124、一過低電流比較單位126以及一過高電流比較單位128。過低壓比較單位122接收電壓迴授訊號VFB以及一過低壓參考訊號Vuvp，於電壓迴授訊號VFB之準位低於過低壓參考訊號Vuvp之準位時，即輸出電壓VOUT低於一預定過低電壓值時輸出一過低壓保護訊號UVP。過高壓比較單位124接收電壓迴授訊號VFB以及一過高壓參考訊號Vovp，於電壓迴授訊號VFB之準位高於過高壓參考訊號Vovp之準位時，即輸出電壓VOUT高於一預定過高電壓值時輸出一過高壓保護訊號OVP。過低電流比較單位126接收一過低電流參考訊號Vucp以及由一電流偵測電路132所產生之一電流迴授訊號IFB，電流迴授訊號IFB代表流經負載145之驅動電流Iload之大小，於電流迴授訊號IFB之準位低於過低電流參考訊號Vucp之準位時，即負載電流Iload低於一預定過低電流值時輸出一過低電流保護訊號UCP。過高電流比較單位128接收電流迴授訊號IFB以及一過高電流參考訊號Vocp，於電流迴授訊號IFB之準位高於過高電流參考訊號Vocp之準位時，即驅動電流Iload高於一預定過高電流值時輸出一過高電流保護訊號OCP。當保護單元120一旦接收到過低壓保護訊號UVP、過高壓保護訊號OVP、過低電流保護訊號UCP、過高電流保護訊號OCP之任一時，即輸出保護訊號PROT以停止控制器100輸出控制訊號S1，使驅動電源不再傳送電力至負載145直至控制器100被重新啟動為止。也就是說，當控制器100遇到電路異常時，控制器100即被鎖住(latch)在保護模式，以避免電路不斷地嘗試正常電路作動。一般而言，控制器100可以透過外部之一重新啟動訊號(未繪出)至保護單元120，使保護單元120解除鎖住以停止再輸出保護訊號PROT，或者停止提供控制器100所需之電力，使控制器100內部電路狀態重新重設。

除了上述一發生電路異常即進入保護模式之外，本發明也可以過低壓保護訊號UVP、過高壓保護訊號OVP、過低電流保護訊號UCP、過高電流保護訊號OCP或其他用以偵測驅動電路之保護偵測訊號之任一持續產生超過一預定時間長度時，保護單元120才輸出保護訊號PROT，以避免驅動電路暫時性的電路異常，例如：人為的晃動或碰觸，而造成的電路誤判。或者，本發明也可以過低壓保護訊號UVP、過高壓保護訊號OVP、過低電流保護訊號UCP、過高電流保護訊號OCP或其他用以偵測驅動電路之保護偵測訊號之任一產生的次數超過一預定次數(例如：3次)時，保護單元120才輸出保護訊號PROT來避免暫時電路異常所造成的電路誤判。

上述實施例係以電壓迴授控制之直流轉直流升壓轉換電路為例說明，然本發明也可以應用至任何具有保護功能之驅動電路。請參考第三圖，為根據本發明之一第二較佳實施例之驅動電路之電路示意圖。本實施例之驅動電路係為雙電源電路系統，也就是驅動負載之電源與驅動控制器之電源為彼此獨立之電源。

請參見第三圖，驅動電路包含了一控制器200以及一驅動電源250。驅動電源250係用以提供一第一電源VDDH以驅動負載245，在此實施例，負載245為一發光二極體模組。控制器200耦接一第二電源VDDL以接收操作所需電力。當驅動電路無任何電路異常時，控制器200操作在一正常模式，此時控制器200輸出一控制訊號S2控制開關240，以控制驅動電源250提供負載245之電力大小。當控制器200判斷驅動電路發生電路異常時，控制器200操作在一保護模式，以停止驅動電源250提供負載245電力。另外，為避免第一電源VDDH晚於第二電源VDDL輸入時控制器200可能誤判電路異常而進入保護模式。因此，本發明之控制器200會判斷驅動電源250是否已經開始提供第一電源VDDH，若否禁止操作於第二模式。

控制器200包含一迴授控制單元210以及一保護單元220。迴授控制單元210包含一誤差放大單位212以及一及閘214。誤差放大單位212接收一參考訊號Vr2及由一電流偵測電路232所產生之一電流迴授訊號Cs，電流迴授訊號Cs代表流經負載245之驅動電流之大小，並據此產生一控制訊號S2。在本實施例，控制訊號S2控制開關的等效阻值，以控制流經負載的驅動電流穩定於一預定電流值。及閘耦接誤差放大單位212及保護單元220，以接收一調光訊號DIM及由保護單元220所產生之一保護訊號PROT，並根據保護訊號PROT及調光訊號DIM以決定是否停止提供負載245電力。

控制器200更包含一保護啟動單元215、一過低壓比較單位222、一過高壓比較單位224、一過低電流比較單位226以及一過高電流比較單位228，其中保護啟動單元215包含一反向器216、一單擊電路(One-Shot Circuit)218。保護啟動單元215耦接過低電流比較單位226及保護單元220。過低電流比較單位226接收電流迴授訊號Cs以及一過低電流參考訊號Vucp。當第一電源VDDH尚未提供至負載245前，電流迴授訊號Cs之準位低於一過低電流參考訊號Vucp之準位，使過低電流比較單位226輸出高準位之過低電流保護訊號UCP。高準位之過低電流保護訊號UCP經反向器216反向成低準位訊號，故單擊電路218的維持輸出低準位之保護啟動訊號，此時保護單元220未啟動。因此，當第一電源VDDH尚未提供至負載245前，控制器200未啟動保護功能，因而無法操作於第二模式。

一旦第一電源VDDH提供至負載245，使電流迴授訊號Cs之準位高於過低電流參考訊號Vucp之準位，過低電流比較單位226輸出低準位之過低電流保護訊號UCP，經反向器216反向成高準位訊號，故單擊電路218將維持輸出高準位之保護啟動訊號，保護單元220開始啟動保護功能。

保護單元220啟動後，當電流迴授訊號Cs之準位再低於一過低電流參考訊號Vucp之準位，即流經負載245之負載電流低於一預定過低電流值時再輸出一過低電流保護訊號UCP。過低壓比較單位222接收一過低壓參考訊號Vuvp以及一電壓迴授訊號Vs，電壓迴授訊號Vs代表第一電源VDDH之驅動電壓之大小，於電壓迴授訊號Vs之準位低於過低壓參考訊號Vuvp之準位時，即第一電源VDDH之驅動電壓低於一預定過低電壓值時輸出一過低壓保護訊號UVP。過高壓比較單位224接收電壓迴授訊號Vs以及一過高壓參考訊號Vovp，於電壓迴授訊號Vs之準位高於過高壓參考訊號Vovp之準位時，即第一電源VDDH之驅動電壓高於一預定過高電壓值時輸出一過高壓保護訊號OVP。過高電流比較單位228接收電流迴授訊號Cs以及一過高電流參考訊號Vocp，於電流迴授訊號Cs之準位高於過高電流參考訊號Vocp之準位時，即流經負載245之負載電流高於一預定過高電流值時輸出一過高電流保護訊號OCP。當保護單元220一旦接收到過低壓保護訊號UVP、過高壓保護訊號OVP、過低電流保護訊號UCP、過高電流保護訊號OCP之任一時，即輸出保護訊號PROT以停止控制器200輸出控制訊號S2，使第一電源VDDH不再傳送電力至負載245直至控制器200被重新啟動為止。

本實施例也可以過低壓保護訊號UVP、過高壓保護訊號OVP、過低電流保護訊號UCP、過高電流保護訊號OCP或其他用以偵測驅動電路之保護偵測訊號之任一持續產生超過一預定時間長度時，保護單元220才輸出保護訊號PROT；或者，也可以過低壓保護訊號UVP、過高壓保護訊號OVP、過低電流保護訊號UCP、過高電流保護訊號OCP或其他用以偵測驅動電路之保護偵測訊號之任一產生的次數超過一預定次數時，保護單元220才輸出保護訊號PROT來避免暫時電路異常所造成的電路誤判。

另外，在本實施例，控制器200系透過偵測點A之狀態來判斷第一電源VDDH是否以提供至負載245。在實際應用上，控制器200亦可以偵測耦接至驅動電源250之任何一點來判斷第一電源VDDH是否以提供至負載245，例如第三圖中所示之點B或點C。

如上所述，本發明完全符合專利三要件：新穎性、進步性和產業上的利用性。本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以下文之申請專利範圍所界定者為準。

先前技術：

10．．．控制器

12．．．誤差放大電路

14．．．震盪電路

16．．．脈寬調變電路

18．．．驅動控制電路

20．．．保護電路

30．．．負載

L．．．電感

D．．．二極體

SW．．．電晶體開關

C．．．電容

R．．．電阻

FB．．．迴授訊號

Gate．．．控制訊號

VIN．．．輸入電壓

Vref．．．參考電壓

COMP．．．誤差放大訊號

SAW．．．斜波訊號

PWM．．．脈寬調變訊號

PROT．．．保護訊號

本發明：

100、200．．．控制器

102．．．震盪單位

104、212．．．誤差放大單位

106．．．脈寬調整單位

107．．．脈寬調變訊號

108．．．驅動控制單位

110、210．．．迴授控制單元

120、220．．．保護單元

122、222．．．過低壓比較單位

124、224．．．過高壓比較單位

126、226．．．過低電流比較單位

128、228．．．過高電流比較單位

132、232．．．電流偵測電路

134、234．．．電壓偵測電路

140、240．．．開關

142．．．電感

144．．．二極體

145、245．．．負載

146．．．輸出電容

214．．．及閘

215．．．保護啟動單元

216．．．反向器

218．．．單擊電路

250．．．驅動電源

VIN．．．輸入電壓

VOUT．．．輸出電壓

VFB、Vs．．．電壓迴授訊號

S1、S2．．．控制訊號

Vr1、Vr2．．．參考訊號

Vea．．．誤差放大訊號

PROT．．．保護訊號

Vuvp．．．過低壓參考訊號

UVP．．．過低壓保護訊號

Vovp．．．過高壓參考訊號

OVP．．．過高壓保護訊號

Vucp．．．過低電流參考訊號

IFB、Cs．．．電流迴授訊號

Iload．．．驅動電流

UCP．．．過低電流保護訊號

Vocp．．．過高電流參考訊號

OCP．．．過高電流保護訊號

VDDH．．．第一電源

VDDL．．．第二電源

DIM．．．調光訊號

A、B、C．．．點

第一圖為習知之一具保護功能之驅動電路之電路示意圖。

第二圖為根據本發明之一第一較佳實施例之驅動電路之電路示意圖。

第三圖為根據本發明之一第二較佳實施例之驅動電路之電路示意圖。

100．．．控制器

102．．．震盪單位

104．．．誤差放大單位

106．．．脈寬調整單位

107．．．脈寬調變訊號

108．．．驅動控制單位

110．．．迴授控制單元

120．．．保護單元

122．．．過低壓比較單位

124．．．過高壓比較單位

126．．．過低電流比較單位

128．．．過高電流比較單位

132．．．電流偵測電路

134．．．電壓偵測電路

140．．．開關

142．．．電感

144．．．二極體

145．．．負載

146．．．輸出電容

VIN．．．輸入電壓

VOUT．．．輸出電壓

VFB．．．電壓迴授訊號

S1．．．控制訊號

Vr1．．．參考訊號

Vea．．．誤差放大訊號

PROT．．．保護訊號

Vuvp．．．過低壓參考訊號

UVP．．．過低壓保護訊號

Vovp．．．過高壓參考訊號

OVP．．．過高壓保護訊號

Vucp．．．過低電流參考訊號

IFB．．．電流迴授訊號

Iload．．．驅動電流

UCP．．．過低電流保護訊號

Vocp．．．過高電流參考訊號

OCP．．．過高電流保護訊號

Claims (18)

1. 一種發光二極體驅動控制器，用以控制一發光二極體驅動電路以驅動一發光二極體模組，包含：一迴授控制單元，根據代表流經該發光二極體模組之一驅動電流大小之一電流迴授訊號輸出一控制訊號以調整該驅動電流；一保護單元，根據該電流迴授訊號判斷該驅動電流大於一第一電流值或小於一第二電流值時並基於該判斷結果以決定是否產生一保護訊號，以停止該發光二極體驅動電路輸出該驅動電流直至該發光二極體驅動控制器被重新啟動；以及一保護啟動單元，根據該電流迴授訊號以決定是否啟動該保護單元。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動控制器，其中該發光二極體驅動控制器耦接一第一電源，該發光二極體驅動電路耦接一第二電源。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體驅動控制器，其中該保護單元於該驅動電流高於一第一電流值或低於一第二電流值時，產生該保護訊號。
4. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體驅動控制器，其中該保護單元計數該驅動電流高於一第一電流值之次數或低於一第二電流值之次數，於該些次數之任一大於一預定次數值時，產生該保護訊號。
5. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體驅動控制器，其中該保護單元於該驅動電流高於一第一電流值或低於一第二電流值持續一預定時間長度時，產生該保護訊號。
6. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體驅動控制器，其中該保護單元更接收代表該發光二極體驅動電路所提供之一驅動電壓大小之一電壓迴授訊號，並於根據該電壓迴授訊號以決定是否產生該保護訊號，以停止該發光二極體驅動電路輸出該驅動電流直至該發光二極體驅動控制器被重新啟動。
7. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體驅動控制器，其中該保護單元於該驅動電壓高於一第一電壓值或低於一第二電壓值時，產生該保護訊號。
8. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體驅動控制器，其中該保護單元計數該驅動電壓高於該第一電壓值之次數或低於該第二電壓值之次數，於該些次數之任一大於一預定次數值時，產生該保護訊號。
9. 如申請專利範圍第6項所述之發光二極體驅動控制器，其中該保護單元於該驅動電壓高於一第一電壓值或低於一第二電壓值持續一預定時間長度時，產生該保護訊號。
10. 一種驅動電路，用以驅動一負載，包含：一驅動電源，用以提供一第一電源以驅動該負載；以及一控制器，耦接一第二電源以接收操作所需電力，並於一第一模式時用以控制該驅動電源提供該負載之電力大小而於一第二模式時用以停止該驅動電源提供該負載電力，該控制器包含：一保護單元，根據代表流經該負載之一驅動電流大小之一電流迴授訊號判斷該驅動電流大於一第一電流值或小於一第二電流值時並基於該判斷結果以決定是否產生一保護訊號，以停止該驅動電路停止驅動該負載直至該驅動控制器被重新啟動；以及 一保護啟動單元，根據該電流迴授訊號以決定是否啟動該保護單元；其中，該控制器於該驅動電源提供該第一電源前，禁止操作於該第二模式。
11. 如申請專利範圍第10項所述之驅動電路，其中該控制器偵測該第一電源之一驅動電壓，並於該驅動電壓一旦高於一第一電壓值或低於一第二電壓值時，進入該第二模式。
12. 如申請專利範圍第10項所述之驅動電路，其中該控制器偵測該第一電源之一驅動電壓，並計數該驅動電壓高於該第一電壓值之次數或低於該第二電壓值之次數，於該些次數之任一一旦大於一預定次數值時，進入該第二模式。
13. 如申請專利範圍第10項所述之驅動電路，其中該控制器偵測該第一電源之一驅動電壓，並於該驅動電壓一旦高於一第一電壓值或低於一第二電壓值持續一預定時間長度時，進入該第二模式。
14. 如申請專利範圍第10項所述之驅動電路，其中該控制器偵測流經該負載之一驅動電流，並於該驅動電流一旦高於一第一電流值或低於一第二電流值時，進入該第二模式。
15. 如申請專利範圍第10項所述之驅動電路，其中該控制器偵測流經該負載之一驅動電流，並計數該驅動電流高於該第一電流值之次數或低於該第二電流值之次數，於該些次數之任一一旦大於一預定次數值時，進入該第二模式。
16. 如申請專利範圍第10項所述之驅動電路，其中該控制器偵測流經該負載之一驅動電流，並於該驅動電流一旦高於一第一 電流值或低於一第二電流值持續一預定時間長度時，進入該第二模式。
17. 如申請專利範圍第10項所述之驅動電路，其中該負載包含一發光二極體。
18. 如申請專利範圍第17項所述之驅動電路，其中該控制器接收一調光訊號，並根據該調光訊號控制該驅動電源提供該負載電力之時間。