TWI426817B - 發光二極體驅動器,以及控制及取樣複數個耦接至一單電源之發光二極體串的方法 - Google Patents

發光二極體驅動器,以及控制及取樣複數個耦接至一單電源之發光二極體串的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI426817B
TWI426817B TW100112185A TW100112185A TWI426817B TW I426817 B TWI426817 B TW I426817B TW 100112185 A TW100112185 A TW 100112185A TW 100112185 A TW100112185 A TW 100112185A TW I426817 B TWI426817 B TW I426817B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
electronically controlled
way electronic
isolated
voltage
output
Prior art date
Application number
TW100112185A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201223319A (en
Inventor
Arkadiy Peker
Dror Korcharz
Paul Okada
Original Assignee
Microsemi Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Microsemi Corp filed Critical Microsemi Corp
Publication of TW201223319A publication Critical patent/TW201223319A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI426817B publication Critical patent/TWI426817B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • H05B45/3725Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/38Switched mode power supply [SMPS] using boost topology
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

發光二極體驅動器,以及控制及取樣複數個耦接至一單電源之發光二極體串的方法
本發明係有關於LED照明之領域,以及特別是有關於一種用於複數個LED串之驅動配置,其中藉由一必須與任何高電壓隔離之積體電路取樣一暴露至高電壓之外部限流器。
發光二極體(LEDs)及特別是高強度及中強度LED串已快速廣泛地使用於照明應用中。具有總高亮度之LED可用於包括以液晶顯示器(LCD)(以下,統稱為矩陣顯示器)為基礎之監視器及電視的背光源之一些應用及一般照明應用中。
在一大型LCD矩陣顯示器中,以及在大型固態照明應用中(例如,街道照明),以或至少部分以複數串串聯LED之形式來提供該等LED,以致於在一串故障之情況中,至少仍然可輸出一些光。每一LED串之該等組成LED因此共用一共同電流。
為了供應白光背光源給該矩陣顯示器,通常使用兩個基本技術中之一。在第一技術中,使用“白光”LED串,該等白光LED通常包括藍光LED且具有可吸收LED所發出之藍光及發出白光的螢光體。在第二技術中,相鄰設置個別串之彩色LED,以致於它們的光組合看起來是白色。常常使用兩串綠光LED來平衡每一單紅光及藍光LED串。
在該兩個技術之任何一者中,該等LED串在一具體例中係位於該矩陣顯示器之一端或一側,藉由一擴散器將光擴散顯示在LCD後面。在另一具體例中,該等LED直接位於LCD後面,藉由一擴散器將光擴散,以便避免熱點(hot spots)。在彩色LED之情況中,另外需要一混合器,該混合器可以是該擴散器之部分,以確保不會個別觀看該等彩色LED之光,而是被混合在一起以提供白光。光之白點(white point)係要控制的重要因素,以及非常多設計及製造的努力係集中於:在使用彩色LED之情況中維持正確的白點。
提供高亮度之LED呈現一個範圍之順向電壓降(以Vf 來表示),以及它們的亮度主要是電流之函數。例如,適用於可攜式電腦(諸如筆記型電腦)之LED的製造商指定特別高亮度白光LED之Vf 在20mA及25℃之LED接面溫度下是在2.95伏特至3.65伏特之範圍,因而Vf 呈現大於±10%之變動。再者,該等LED之亮度以接面溫度及老化之函數來變動,通常為電流之函數的亮度隨著溫度及老化之增加而減少。為了提供背光照明給具有量測之斜對角線至少25cm之LCD矩陣顯示器的可攜式電腦,需要至少20個LED,通常超過40個LED。為了提供街道照明,在某些應用中需要超過100個LED。
為了提供平衡總亮度,控制各種LED串之電流幾乎相等是重要的。在一具體例中,如Korcharz等人在2007年2月19日所提出且在2007年8月23日公開為US 2007/0195025之發明名稱“Voltage Controlled Backlight Driver”的美國專利申請案序號第11/676,313號(在此以提及方式併入該美國專利申請案之整個內容)所述,上述可藉一與每一LED串串聯設置之受控耗能元件來達成,該受控耗能元件進一步用作於該LED串之致能/失能控制,該LED可以有利地藉由脈衝寬度調變(PWM)信號來驅動。此外,控制一供應電力至複數個LED串的電源,以響應該複數個LED串中從該電源接收電力之至少一者的電氣特性之作用。通常以一金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)來具體表現該受控耗能元件,該電晶體可以被提供於LED驅動控制積積電路中或其外部。
為了確保流經該複數個LED串之電流係相同的,以及為了控制上述電源,必須在每一耗能元件之一或多個端上取樣電壓。在該電源係配置成用以產生超過該LED驅動控制積體電路(IC)之電壓額定的電壓之情況中,必須小心確保該LED驅動控制IC沒有經歷該超出電壓。當使用外部MOSFET時,上述特別敏銳。知道使用一分壓器配置以用來調整較低電壓IC所要取樣之高電壓;然而,在LED串之情況中,這是不利的,因為既使當經由耗能元件或其它開關要使LED串失能時,經由該分壓器通過LED串之低漏電流還是會產生弱照明。
有鑑於上面論述及其它考量,本揭示提供克服先前技藝之缺點的一部分或全部及呈現LED串驅動器配置的方法及裝置。本方法及裝置之其它新且有用優點亦將在此被描述及可被熟習該項技藝者所察覺。
在某些具體例中提供一種LED驅動器配置,其中配置一低電壓IC,取樣在用以控制複數個LED串之個別耗能電控開關的每一者之一端上的電壓,其中每一LED串從一單電源接收電力,且該單電源提供超過該IC之電壓額定的電壓。對每一電控開關提供一可控制電流源及一隔離單向電子閥,該個別電流源只在至少部分關閉該個別相關電控開關時被致能,藉此確保與該個別照明LED串相關連之個別隔離單向電子閥在施加順向偏壓至該個別隔離單向電子閥之情況中導通,以及當該相關LED串產生照明時,該IC因而知道在該個別電控開關之端上的電壓,該電壓處於比該IC之電壓額定低的電壓。
在一具體例中,提供一發光二極體(LED)驅動器配置,該LED驅動器配置包括:一控制電路;一電源;複數個LED串,該複數個LED串之每一者的第一端耦接至該電源之一共同輸出;複數個可控制電流源,每一可控制電流源響應該控制電路;複數個電控開關,該複數個電控開關之每一者的一控制端耦接至該控制電路之一個別輸出;以及複數個隔離單向電子閥,該複數個可控制電流源、該複數個電控開關及該複數個隔離單向電子閥之每一者與該複數個LED串之一個別LED串相互關連,該複數個電控開關之每一者的第一端耦接至該個別相關LED串之第二端,該複數個隔離單向電子閥之每一者的第一端耦接至該個別相關可控制電流源,以及該複數個隔離單向電子閥之每一者的第二端耦接至該個別相關電控開關之第一端,該複數個隔離單向電子閥之每一者配置成只在該第二端上之電位比該第一端上之電位低時導通,該控制電路配置成交替地打開及關閉該複數個電控開關之每一者,該等個別相關LED串之每一者因而在至少部分關閉該相關電控開關時產生照明,以及該控制電路進一步配置成只在至少部分關閉該個別相關電控開關時操作該個別可控制電流源。
在另一具體例中,該LED驅動器進一步包括:一第一比較電路,該第一比較電路之輸入的每一者耦接至該複數個隔離單向電子閥之一個別隔離單向電子閥的第一端,該個別隔離單向電子閥配置成在該個別隔離單向電子閥導通以響應該個別相關可控制電流源時,耦接在該相關電控開關之第一端上所出現之電壓至該第一比較電路之個別輸入;以及一電源控制模組,配置成用以控制該電源之輸出電壓,該電源控制模組響應該第一比較電路之輸出。
在另一具體例,該LED驅動器配置進一步包括:一第一比較電路,該第一比較電路之輸入的每一者耦接至該複數個隔離單向電子閥之一個別隔離單向電子閥的第一端,該個別隔離單向電子閥配置成在該個別隔離單向電子閥導通以響應該個別相關可控制電流源時,耦接在該相關電控開關之第一端上所出現之電壓至該第一比較電路之個別輸入;一操縱模組,響應該第一比較電路,該操縱模組之輸入的每一者耦接至該第一比較電路之一個別輸入,該操縱模組配置成用以輸出一信號,該信號之數值代表在該等相關電控開關之一特定電控開關的第一端上所出現之電壓,該特定電控開關被選擇,以響應該第一比較電路;以及一電源控制模組,配置成用以控制該電源之輸出電壓,以響應該輸出信號。
在又另一具體例中,該LED驅動器配置進一步包括:複數個補償單向電子閥,該等補償單向電子閥之每一者耦接於該等隔離電控閥之一個別隔離電控閥與該操縱電路之個別輸入之間,以及配置成用以補償橫跨該個別隔離電控閥之電壓降。在又另一具體例中,該第一比較電路配置成用以識別呈現最低電壓之輸入,以及使該操縱模組選擇呈現最低電壓之該已識別輸入。
在又另一具體例中,該第一比較電路配置成用以識別呈現最低電壓之輸入,以及使該操縱模組選擇呈現最低電壓之該已識別輸入。在又另一具體例中,該LED驅動器配置進一步包括:一誤差放大器,耦接至該操縱模組之輸出,該誤差放大器配置成用以比較該操縱模組之輸出信號與一參考值及輸出一回授誤差信號至該電源控制模組,以反映該作操縱模組之輸出與該參考值間之差異,該配置控制該電源之輸出電壓,以響應該輸出信號對該輸出回授誤差信號之響應。
在又另一具體例中,該LED驅動器配置進一步包括一起動旁路(start up bypass),該起動旁路配置用以在起動階段期間增加該電源控制模組對該回授誤差信號之響應率。在又另一具體例中,該LED驅動器配置進一步包括:一取樣保持電路,耦接至該誤差放大器之輸出及配置成用以取樣及保持該回授誤差信號,該電源控制模組接收該取樣及保持回授誤差信號。
在又另一具體例中,該LED驅動器配置進一步包括:一第二比較電路,該第二比較電路之輸入的每一者耦接至該複數個隔離單向電子閥之一個別隔離單向電子閥的第一端,該個別隔離單向電子閥配置成在該隔離單向電子閥導通以響應該個別相關電流源時,耦接在該相關電控開關之第一端上所出現之電壓至該第二比較電路之個別輸入,該第二比較電路配置成用以比較該等個別輸入之每一者與一短路參考值,以及在任何輸入超過該短路參考值時,輸出一誤差信號。
在一獨立具體例中,提供一種控制及取樣複數個耦接至一單電源之發光二極體(LED)串的方法,該方法包括:提供複數個LED串,該複數個LED串之每一者的第一端耦接至該電源之一共同輸出;提供複數個電控開關;提供複數個隔離單向電子閥,該所提供複數個電控開關及該所提供複數個隔離單向電子閥之每一者與該所提供複數個LED串之一個別LED串相互關連,該所提供複數個電控開關之每一者與該相關LED串及該相關隔離單向電子閥連接;交替地打開及關閉該所提供複數個電控開關之每一者,該等所提供個別相關LED串之每一者在至少部分關閉該所提供相關電控開關時產生照明;只在至少部分關閉該個別電控開關時,驅動一電流經過該所提供個別隔離電子閥;以及經由該所提供個別相關隔離單向電子閥取樣該所提供個別相關電控開關之一端電壓,以響應經過該所提供個別相關隔離電子閥之該驅動電流。
在另一具體例中,該方法進一步包括:比較該所提供複數個電控開關之取樣端電壓;選擇該等所提供電控開關之一特定電控開關,以響應該比較之一特定狀況;以及控制該單電源之輸出電壓,以響應該等所提供電控開關之被選特定電控開關的取樣端電壓。
在又另一具體例中,該方法進一步包括補償與該等所提供電控開關之被選特定電控開關相關連之該個別隔離單向電子閥的電壓降。在又另一具體例中,該特定狀況係最低電壓。
在又另一具體例中,該方法進一步包括:比較該等所提供電控開關之被選特定電控開關的取樣端電壓與一參考電壓之作用,以產生一回授誤差信號,該回授誤差信號之數值反映該取樣端電壓與該參考電壓之比較作用間的差異,其中控制該輸出電壓係響應該產生回授誤差信號。在又另一具體例中,該方法進一步包括在一起動階段期間增加該回授誤差信號對該輸出電壓之影響。
在又另一具體例中,該方法進一步包括:比較該等取樣端電壓之每一者與一短路參考值;以及當任何該等輸入超過該短路參考值時,產生一誤差信號。
從下面圖式及敘述將使本發明之額外特徵及優點變得顯而易見。
為了更加了解本發明及顯示如何實施本發明,將單純以範例參考所附圖式,其中相似數字表示所有對應元件或部分。
現在特別詳細參考圖式,強調特點係經由範例來表示且只是為了本發明之較佳具體例的說明討論用,以及因提供相信是最有用且可輕易了解本發明之原理及概念觀點的敘述而呈現出該等特點。有鑑於此,沒有試圖要比對本發明之基本了解所需更詳細來顯示本發明之結構細節,伴隨該等圖式之敘述使熟習該項技藝者明顯知道如何可以具體實施本發明之數個形式。
在詳細說明至少一具體例前,將了解到,本發明並非侷限它的應用於下面敘述或圖式所述之構造的細節及組件的配置。本發明可應用至其它具體例及以各種方式來實施。並且,了解到,在此所使用之片語及術語係為了敘述用及不應該被視為限定用。在此所使用之術語連接不表示受限於直接連接,以及適當電阻器、電容器及電感器之使用沒有超出其範圍。
圖1描述一LED驅動器配置之示範性具體例的高層次示意圖,該LED驅動器配置包括:一LED驅動器10,較佳地以一積體電路來實施;一可控制電源20;複數個LED串30;複數個隔離單向電子閥40,被描述成二極體,但不受限於此;複數個電容器45,每一電容器與一特定隔離單向電子閥40相關連;複數個電控開關50,被描述成NMOSFET,但不受限於此;以及複數個感測電阻器60。LED驅動器10包括一控制電路100,其包括:複數個目標電流參考電壓源110;複數個比較電路120,以及複數個AND閘130。該LED驅動器10進一步包括:一延遲電路140;複數個可控制電流源150;複數個補償單向電子閥160,被描述成二極體,但不受限於此;一比較電路170;一操縱模組180,包括複數個電控開關190;一跨導式誤差放大器200,具有一相關參考電壓源210;第一及第二電控開關220;一比較電路240,具有一相關參考電壓源250;一取樣保持電路260;一短路偵測器300,包括複數個比較電路310、複數個短路參考電壓源320(每一短路參考電壓源與一特定比較電路310相關連)及一NOR閘330;以及一電源控制模組340。該複數個可控制電流源150、該複數個隔離單向電子閥40、該複數個電控開關50、該複數個電控開關190、該複數個比較電路120、該複數個目標電流參考電壓源110、該複數個補償單向電子閥160及該複數個比較電路310之每一者與該複數個LED串30之一個別LED串相互關連。圖1之LED驅動器配置被描述成比較兩個LED串30及將如此來描述,但是,這絕不表示限制及可提供任何數目之LED串30而不超出範圍。
該電源20之輸出連接至該複數個LED串30之每一者的第一端,特別被描述為每一LED串30之陽極端,以及一電阻分壓器進一步連接至該電源20之輸出。該電源20之分壓輸出以VSAMPLE來表示及被饋送至該比較電路240之反相輸入。每一LED串30之第二端連接至一個別隔離單向電子閥40之陰極及一個別電控開關50之第一端,其被描述成MOSFET實施之汲極。該等個別電控開關50之每一者的第二端(被描述成MOSFET實施之源極)連接至該個別比較電路120之反相輸入,以及經由該個別感測電阻器60連接至一共同電位。每一比較電路120之非反相輸入連接至該個別目標電流參考電壓源110之輸出,以及每一比較電路120之輸出連接至該個別電控開關50之控制端(被描述成MOSFET實施之閘極)。
該等個別隔離單向電子閥40之每一者的陽極經由該個別電容器45連接至該共同電位、連接至一個別可控制電流源150之輸出及連接至一個別補償單向電子閥160之陽極。一第一補償單向電子閥160之陰極連接至比較電路170之非反相輸入、連接至一第一電控開關190之第一端及連接至一個別比較電路310之非反相輸入。一第二補償單向電子閥160之陰極連接至比較電路170之反相輸入、連接至一第二電控開關190之第一端及連接至一個別比較電路310之非反相輸入。比較電路170被描述成一配置用以比較兩個輸入之比較器,然而,這絕非表示限定用,以及可特別預期一比較3個或更多輸入之比較電路。
該比較電路170之輸出連接至第一及第二電控開關190之每一者的控制輸入。第一電控開關190及第二電控開關190響應互補邏輯值。該第一及第二電控開關190之每一者的第二端連接至該跨導式誤差放大器200之反相輸入,以及該跨導式誤差放大器200之非反相輸入連接至該參考電壓源210之輸出。該跨導式誤差放大器200之輸出連接至該第一及第二電控開關220之每一者的第一端。該第一及第二電控開關220之每一者的第二端連接至該取樣保持電路260之輸入,該取樣保持電路260在一示範性具體例中係由一在LED驅動器10外部之RC濾波器所構成(未顯示)。該取樣保持電路260之輸出連接至該電源控制模組340之輸入及該電源控模組之輸出連接至該電源20之控制輸入。
每一短路參考電壓源320之輸出連接至該個別比較電路310之反相輸入,以及每一比較電路310之輸出連接至NOR閘330之一個別輸入。該NOR閘330之輸出(以SHORT表示)連接至每一AND閘130之第一輸入。該第一AND閘130之第二輸入連接至一接收第一PWM信號(以PWM1表示),以及該第二AND閘130之第二輸入連接至一接收第二PWM信號(以PWM2表示)。該第一AND閘130之輸出(以EN1表示)連接至第一比較電路120之一致能輸入及連接至延遲電路140之一個別輸入。該第二AND閘130之輸出(以EN2表示)連接至第二比較電路120之一致能輸入及連接至延遲電路140之一個別輸入。
該延遲電路140之輸出連接至每一可控制電流源150之控制輸入及連接至該第一電控開關220之控制輸入。該比較電路240之非反相輸入連接至該參考電壓源250,以及該比較電路240之輸出連接至該第二電控開關220之控制輸入。
PWM1及PWM2被描述成接收脈衝寬度調變(PWM)信號,然而,這絕不表示限定用。在一具體例中,LED驅動器10包括一PWM產生功能性,較佳地進一步包括一配置用以輸出PWM1及PWM2且在PWM1及PWM2之每一者的週期之開始間具有一個別時間延遲之錯調功能性(staggering functionality)。
在一示範性具體例(未顯示)中,提供一單目標電流參考電壓源110,目標電流參考電壓源110包括一電流源及一串聯電阻器,該電阻器被提供於LED驅動器10之外部。在一示範性具體例(未顯示)中,提供一單短路參考電壓源320,該短路參考電壓源320包括一電流源及一串聯電阻器,該電阻器被提供於LED驅動器10之外部。在一示範性具體例(未顯示)中,該等參考電壓源210及250之每一者包括一電流源及一串連電阻器,該電阻器被提供於LED驅動器10之外部。
在操作中,LED串30之每一者提供照明,以響應該個別PWM信號,亦即,PWM1及PWM2。使該等個別電控開關50之汲極上所出現之高電壓藉由該等隔離單向電子閥40與該LED驅動器10之電壓電路隔離。延遲電路140在PWM1及PWM2兩者皆啟動(active)後,提供一具有一預定延遲之啟動輸出(active output),因而確保經過該等個別電控開關50之每一者的電流係穩定的,以及已消除任何導通暫態(turn on transients)。延遲電路140使可控制電流源150致能,該等可控制電流源150係操作以驅動電流經過該等個別隔離單向電子閥40,因而傳送該個別電控開關50之汲極上所出現之電壓的電壓表示至該比較電路170之輸入、該操縱模組180之輸入及該短路偵測器300之輸入。因此,在每一電控開關50之汲極上所出現之電壓只在兩個電控開關50導通時及在暫態解決後出現在LED驅動器10。再者,在每一電控開關50之汲極上所出現之電壓只在該電壓比橫跨該個別電容器45之電壓低時出現在LED驅動器10。可控制電流源150藉由驅動電流經由該個別隔離單向電子閥40來確保它導通。由LED驅動器10所取樣之端電壓因而沒有超過LED驅動器10之最大電壓額定,其中該LED驅動器10如上所述較佳地以一積體電路來實施。
該補償單向電子閥160補償橫跨該個別隔離單向電子閥40之電壓降,以致於該短路偵測器300及該跨導式誤差放大器200呈現有在該個別電控開關50之汲極上所出現之實際電壓。在一替代具體例中,沒有提供該補償單向電子閥160,以及因而設定該等短路參考電壓源320及參考電壓源210之數值。
該短路偵測器300配置成用以比較在該個別電控開關50之汲極上所出現之電壓與一短路值,該短路值表示大於一LED串30之預定最大允許數目的構成LED已短路,以及用以在任何LED串30被偵測為具有大於該預定最大允許數目之短路構成LED的情況中確立信號SHORT。特別地,當一LED串30呈現一短路LED時,在該相關電控開關之汲極上的電壓將上升。響應該信號SHORT之確立及與該等AND閘130合作,該等信號EN1及EN2配置成使比較電路120失能,藉此停止電流流經複數個LED串30。
比較電路170配置成用以比較在該等個別電控開關50之汲極上所出現之電壓及控制該操縱模組180傳送在該等個別電控開關50之汲極上所出現之較低電壓(較佳地由該等補償單向電子閥160所補償)至跨導式誤差放大器200。跨導式誤差放大器200配置成用以比較在該等個別電控開關50之汲極上所出現之較低電壓(較佳地由補償單向電子閥160所補償)與由參考電壓源210所輸出之電壓(其表示該目標電流經由每一LED串30被傳送),以及用以輸出一回授誤差信號,該回授誤差信號之數值反映該差異。第一電控開關220以一操作模式配置成用以傳送由跨導式誤差放大器200所輸出之回授誤差信號至取樣保持電路260,以響應延遲電路140之輸出。取樣保持電路260在該延遲電路140之輸出所提供之個別樣本間維持該輸出回授誤差信號之數值,以及經由電源控制模組340饋送該維持數值至電源20,以便控制響應在該等個別電控開關50之汲極上所出現之較低電壓(較佳地由補償單向電子閥160所補償)所輸出之電壓。
在電源20之起動狀況中,當VSAMPLE小於由參考電壓源250所輸出之電壓時,在一具體例中,VSAMPLE被設定至該電源20之輸出的標稱值之80%而不具限定用,第二電控開關220配置成用以維持該跨導式誤差放大器200至電源20之輸出電流的固定路徑,因而增加電源20對該跨導式誤差放大器200之輸出的響應率。
在一示範性具體例(未顯示)中,電源20包括一升壓轉換器,其電控開關被調變,以響應該取樣保持電路260之輸出(任選地由電源控制模組340放大或移位)與一鋸齒波形之比較。可以在LED驅動器10之外部提供電源20之電控開關及電感器而不具限定用。電源控制模組340可以由一緩衝器或一電源接頭(electrical connection)所構成而不具限定用。
每一比較電路120配置成用以調整流經該相關LED串30之電流,以響應橫跨該個別感測電阻器60之電流的電壓表示與由該個別目標電流參考電壓源110所輸出之電壓的比較。使每一比較電路120交替地致能及失能,以響應所接收PWM信號PWM1及PWM2中之個別PWM信號。當該個別PWM信號不是啟動時,比較電路120配置成用以使該相關電控開關50打開。當該個別PWM信號係啟動時,比較電路120配置成用以至少部分關閉該個別電控開關50,以便允許電流流經該個別電控開關50。特別地,藉由該封閉迴路配置與該個別感測電阻器60合作來自動地控制該個別電控開關50之導通電阻,以致於流經感測電阻器60之電流沒有超過該個別目標電流參考電壓源110所設定之數值。
圖2描述一控制及取樣複數個耦接至一單電源之LED串的方法之示範性具體例的高層次流程圖。在步驟1000中,提供從一單電源(例如,電源20)接收電力之複數個LED串(例如,LED串30)、複數個電控開關(例如,電控開關50)及複數個隔離單向電子閥(例如,隔離單向電子閥40)。該複數個電控開關及隔離單向電子閥之每一者與該等LED串之一特定LED串相互關連。
在步驟1010中,交替地打開及關閉步驟1000所提供電控開關之每一者,該相關LED串在至少部分關閉該電控開關時提供照明。在一具體例中,控制在關閉時之步驟1000所提供電控開關的每一者,以便呈現一導通電阻,進而控制其流經電流,因而其只部分被關閉。在步驟1020中,只在該個別所提供LED串提供照明時,諸如藉由可控制電流源150驅動一電流流經該個別相關隔離單向電子閥,以及較佳地具有一從該照明開始起之延遲,以便允許任何暫態之消除。
在步驟1030中,經由該個別相關隔離單向電子閥取樣該電控開關之一端電壓,以響應步驟1020之驅動電流。
在步驟1040中,以虛線框描述成任選的,諸如藉由補償單向電子閥160補償與隔離單向電子閥相關連之電壓降。在步驟1050中,以虛線框描述成任選的,比較該等取樣電壓及選擇該等取樣電壓中之一特定電壓,以響應一預定狀況,較佳地,該預定狀況係最低電壓。
在步驟1060中,以虛線框描述成任選的,控制步驟1000之電源的輸出電壓,以響應步驟1050之被選電壓。較佳地,該電源之控制響應被選電壓與一參考電壓之比較所產生之回授誤差信號。
在步驟1070中,以虛線框描述成任選的,在一起動階段期間增加對該回授誤差信號之響應。在一示範性具體例中,此可藉由第二電控開關220之使用來完成,以在取樣週期間維持該跨導式誤差放大器200之輸出電流。
在步驟1080中,以虛線框描述成任選的,諸如藉由短路偵測器300比較該等取樣電壓之每一者與一短路參考電壓,以及在任何取樣電壓超過該短路參考電壓之情況中,產生一誤差信號。在一示範性具體例中,該誤差信號干擾步驟1010之電控開關的關閉。
察覺到,在單一具體例中亦可以以組合方式提供在個別具體例之上下文中所清楚描述之本發明的某些特徵。相反地,亦可以分別或以任何合適次組合方式提供在單一具體例之上下文中所簡潔描述之本發明的各種特徵。
除非另外界定,在此所使用之所有技術及科學術語具有相同於本發明所屬技藝之一般人士所通常了解之意思。雖然可在本發明之實施或測試中使用相似或同等於在此所述之方法,但是在此只描述合適方法。
以提及方式併入在此所述之所有刊物、專利申請案、專利及其它參考資料之全部。在衛突之情況中,將以本專利說明書(包含定義)為主。此外,材料、方法及範例只是描述用而不是想要作為限制用。
熟習該項技藝者將察覺到,本發明並非侷限於上面所特別顯示及描述者。更確切地說,本發明之範圍以所附申請專利範圍來界定及包括上面所述之各種特徵的組合及次組合以及熟習該項技藝者在讀取先前敘述時會想到且不在該習知技藝中之變更及修改。
10...LED驅動器
20...可控制電源
30...LED串
40...隔離單向電子閥
45...電容器
50...電控開關
60...感測電阻器
100...控制電路
110...目標電流參考電壓源
120...比較電路
130...AND閘
140...延遲電路
150...可控制電流源
160...補償單向電子閥
170...比較電路
180...操縱模組
190...電控開關
200...跨導式誤差放大器
210...參考電壓源
220...第一及第二電控開關
240...比較電路
250...參考電壓源
260...取樣保持電路
300...短路偵測器
310...比較電路
320...短路參考電壓源
330...NOR閘
340...電源控制模組
EN1...第一AND閘130之輸出
EN2...第二AND閘130之輸出
PWM1...第一PWM信號
PWM2...第二PWM信號
SHORT...NOR閘330之輸出
VSAMPLE...電源20之分壓輸出
圖1描述一LED驅動器配置之示範性具體例的高層次示意圖;以及
圖2描述一控制及取樣複數個耦接至一單電源之LED串的方法之示範性具體例的高層次流程圖。
10...LED驅動器
20...可控制電源
30...LED串
40...隔離單向電子閥
45...電容器
50...電控開關
60...感測電阻器
100...控制電路
110...目標電流參考電壓源
120...比較電路
130...AND閘
140...延遲電路
150...可控制電流源
160...補償單向電子閥
170...比較電路
180...操縱模組
190...電控開關
200...跨導式誤差放大器
210...參考電壓源
220...第一及第二電控開關
240...比較電路
250...參考電壓源
260...取樣保持電路
300...短路偵測器
310...比較電路
320...短路參考電壓源
330...NOR閘
340...電源控制模組
EN1...第一AND閘130之輸出
EN2...第二AND閘130之輸出
PWM1...第一PWM信號
PWM2...第二PWM信號
SHORT...NOR閘330之輸出
VSAMPLE...電源20之分壓輸出

Claims (17)

  1. 一種發光二極體(LED)驅動器電路,包括:一控制電路;一電源;複數個LED串,該複數個LED串之每一者的第一端耦接至該電源之一共同輸出;複數個可控制電流源,每一可控制電流源響應該控制電路;複數個電控開關,該複數個電控開關之每一者的一控制端耦接至該控制電路之一個別輸出;以及複數個隔離單向電子閥,該複數個可控制電流源、該複數個電控開關及該複數個隔離單向電子閥之每一者與該複數個LED串之一個別LED串相互關連,該複數個電控開關之每一者的第一端耦接至該個別相關LED串之第二端,該複數個隔離單向電子閥之每一者的第一端耦接至該個別相關可控制電流源,以及該複數個隔離單向電子閥之每一者的第二端耦接至該個別相關電控開關之第一端,該複數個隔離單向電子閥之每一者配置成只在該第二端上之電位比該第一端上之電位低時導通,該控制電路配置成交替地打開及關閉該複數個電控開關 之每一者,該等個別相關LED串之每一者因而在至少部分關閉該相關電控開關時產生照明,以及該控制電路進一步配置成只在至少部分關閉該個別相關電控開關時操作該個別可控制電流源。
  2. 如申請專利範圍第1項之LED驅動器電路,進一步包括:一第一比較電路,該第一比較電路之輸入的每一者耦接至該複數個隔離單向電子閥之一個別隔離單向電子閥的第一端,該個別隔離單向電子閥配置成在該個別隔離單向電子閥導通以響應該個別相關可控制電流源時,耦接在該相關電控開關之第一端上所出現之電壓至該第一比較電路之個別輸入;以及一電源控制模組,配置成用以控制該電源之輸出電壓,該電源控制模組響應該第一比較電路之輸出。
  3. 如申請專利範圍第1項之LED驅動器電路,進一步包括:一第一比較電路,該第一比較電路之輸入的每一者耦接至該複數個隔離單向電子閥之一個別隔離單向電子閥的第一端,該個別隔離單向電子閥配置成在該個別隔離單向電子閥導通以響應該個別相關可控制電流源時,耦接在該相關電控開關之第一端上所出現之電壓至該第一比較電路之個別輸入; 一操縱模組,響應該第一比較電路,該操縱模組之輸入的每一者耦接至該第一比較電路之一個別輸入,該操縱模組配置成用以輸出一輸出信號,該輸出信號之數值代表在該等相關電控開關之一特定電控開關的第一端上所出現之電壓,該特定電控開關被選擇,以響應該第一比較電路;以及一電源控制模組,配置成用以控制該電源之輸出電壓,以響應該輸出信號。
  4. 如申請專利範圍第3項之LED驅動器電路,進一步包括複數個補償單向電子閥,該等補償單向電子閥之每一者耦接於該等隔離單向電子閥之一個別隔離單向電子閥與該操縱模組之個別輸入之間,以及配置成用以補償橫跨該個別隔離單向電子閥之電壓降。
  5. 如申請專利範圍第4項之LED驅動器電路,其中,該第一比較電路配置成用以識別呈現最低電壓之輸入,以及使該操縱模組選擇該第一比較電路所識別之該呈現最低電壓之輸入。
  6. 如申請專利範圍第3項之LED驅動器電路,其中,該第一比較電路配置成用以識別呈現最低電壓之輸入,以及使該操縱模組選擇該第一比較電路所識別之該呈現最低電壓之輸入。
  7. 如申請專利範圍第3項之LED驅動器電路,進一步包括: 一誤差放大器,耦接至該操縱模組之輸出,該誤差放大器配置成用以比較該操縱模組之輸出信號與一參考值及輸出一回授誤差信號至該電源控制模組,以反映該操縱模組之輸出與該參考值間之差異,該LED驅動器電路控制該電源之輸出電壓,以響應該輸出信號對該回授誤差信號之響應。
  8. 如申請專利範圍第7項之LED驅動器電路,進一步包括一起動旁路(start up bypass),該起動旁路配置用以在起動階段期間增加該電源控制模組對該回授誤差信號之響應率。
  9. 如申請專利範圍第7項之LED驅動器電路,進一步包括一取樣保持電路,耦接至該誤差放大器之輸出及配置成用以取樣及保持該回授誤差信號,該電源控制模組接收該取樣保持電路所取樣及保持之該回授誤差信號。
  10. 如申請專利範圍第2至9項中任一項之LED驅動器電路,進一步包括一第二比較電路,該第二比較電路之輸入的每一者耦接至該複數個隔離單向電子閥之一個別隔離單向電子閥的第一端,該個別隔離單向電子閥配置成在該隔離單向電子閥導通以響應該個別相關電流源時,耦接在該相關電控開關之第一端上所出現之電壓至該第二比較電路之個別輸入,該第二比較電路配置成用以比較該等個別輸入之每一者與一短路參考值,以及在任何該等輸入超過該短路參考值 時,輸出一誤差信號。
  11. 一種控制及取樣複數個耦接至一單電源之發光二極體(LED)串的方法,該方法包括:提供複數個LED串,該複數個LED串之每一者的第一端耦接至該電源之一共同輸出;提供複數個電控開關;提供複數個隔離單向電子閥,該所提供複數個電控開關及該所提供複數個隔離單向電子閥之每一者與該所提供複數個LED串之一個別LED串相互關連,該所提供複數個電控開關之每一者與該相關LED串及該相關隔離單向電子閥連接;交替地打開及關閉該所提供複數個電控開關之每一者,該等所提供個別相關LED串之每一者在至少部分關閉該所提供相關電控開關時產生照明;只在至少部分關閉該個別電控開關時,驅動一電流經過該所提供個別隔離單向電子閥;以及經由該所提供個別相關隔離單向電子閥取樣該所提供個別相關電控開關之一端電壓,以響應被驅動經過該所提供個別相關隔離單向電子閥之該電流。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法,進一步包括:比較該所提供複數個電控開關之取樣端電壓;選擇該等所提供電控開關之一特定電控開關,以響應該比 較之一特定狀況;以及控制該單電源之輸出電壓,以響應該等所提供電控開關之被選特定電控開關的取樣端電壓。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法,進一步包括補償與該等所提供電控開關之被選特定電控開關相關連之該個別隔離單向電子閥的電壓降。
  14. 如申請專利範圍第12項之方法,其中,該特定狀況係最低電壓。
  15. 如申請專利範圍第12或13項之方法,進一步包括:比較該等所提供電控開關之被選特定電控開關的取樣端電壓與一參考電壓之作用,以產生一回授誤差信號,該回授誤差信號之數值反映該取樣端電壓與該參考電壓之比較作用間的差異,其中,控制該輸出電壓係響應該回授誤差信號。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法,進一步包括在一起動階段期間增加該回授誤差信號對該輸出電壓之影響。
  17. 如申請專利範圍第12項之方法,進一步包括:比較該等取樣端電壓之每一者與一短路參考值;以及當任何該等取樣端電壓超過該短路參考值時,產生一誤差信號。
TW100112185A 2010-04-09 2011-04-08 發光二極體驅動器,以及控制及取樣複數個耦接至一單電源之發光二極體串的方法 TWI426817B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US32231210P 2010-04-09 2010-04-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201223319A TW201223319A (en) 2012-06-01
TWI426817B true TWI426817B (zh) 2014-02-11

Family

ID=44123302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100112185A TWI426817B (zh) 2010-04-09 2011-04-08 發光二極體驅動器,以及控制及取樣複數個耦接至一單電源之發光二極體串的方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8461764B2 (zh)
TW (1) TWI426817B (zh)
WO (1) WO2011127227A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI430238B (zh) * 2011-05-17 2014-03-11 Realtek Semiconductor Corp 應用於背光源的操作電路及其相關方法
CN102420888B (zh) * 2011-11-30 2014-06-25 惠州Tcl移动通信有限公司 一种手机的恒压式闪光灯驱动电路及其驱动闪光灯的方法
US8994387B2 (en) 2012-11-04 2015-03-31 Winbond Electronics Corp. Semiconductor device and detection method thereof
TWI559812B (zh) * 2015-02-12 2016-11-21 聯詠科技股份有限公司 定電流驅動裝置之回授裝置及回授方法
EP3113578B1 (en) * 2015-06-30 2018-08-08 Nxp B.V. A filter circuit
US10999906B1 (en) * 2020-03-18 2021-05-04 Xiamen Eco Lighting Co. Ltd. Self-adaptive illuminating device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003332624A (ja) * 2002-05-07 2003-11-21 Rohm Co Ltd 発光素子駆動装置、及び発光素子を備えた電子機器
TWI236169B (en) * 2004-11-19 2005-07-11 Quanta Comp Inc Driving device for light emitted diode
TW200822801A (en) * 2006-11-09 2008-05-16 Beyond Innovation Tech Co Ltd Driving apparatus and method thereof
US20080164828A1 (en) * 2007-01-04 2008-07-10 Gregory Szczeszynski Electronic circuit for driving a diode load
TWI314718B (zh) * 2004-10-18 2009-09-11
TWI316781B (en) * 2006-07-20 2009-11-01 Au Optronics Corp Dc to dc conversion circuit with variable output voltage

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6411483B1 (en) 1999-11-24 2002-06-25 Enterasys Networks, Inc. Hiccup-mode current protection circuit for switching regulator
US6621235B2 (en) * 2001-08-03 2003-09-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. Integrated LED driving device with current sharing for multiple LED strings
US7081722B1 (en) * 2005-02-04 2006-07-25 Kimlong Huynh Light emitting diode multiphase driver circuit and method
JP4398411B2 (ja) * 2005-07-12 2010-01-13 株式会社小糸製作所 車両用灯具の点灯制御装置
TW200737070A (en) 2006-02-23 2007-10-01 Powerdsine Ltd Voltage controlled backlight driver
US7550934B1 (en) 2008-04-02 2009-06-23 Micrel, Inc. LED driver with fast open circuit protection, short circuit compensation, and rapid brightness control response
US8174212B2 (en) * 2008-11-30 2012-05-08 Microsemi Corp.—Analog Mixed Signal Group Ltd. LED string driver with light intensity responsive to input voltage
US9030122B2 (en) * 2008-12-12 2015-05-12 O2Micro, Inc. Circuits and methods for driving LED light sources
US8058810B2 (en) * 2009-05-07 2011-11-15 Linear Technology Corporation Method and system for high efficiency, fast transient multi-channel LED driver
US20110068700A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-24 Suntec Enterprises Method and apparatus for driving multiple LED devices
US8405320B2 (en) * 2009-10-15 2013-03-26 Richtek Technology Corporation Circuit and method for controlling light emitting device, and integrated circuit therefor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003332624A (ja) * 2002-05-07 2003-11-21 Rohm Co Ltd 発光素子駆動装置、及び発光素子を備えた電子機器
TWI314718B (zh) * 2004-10-18 2009-09-11
TWI236169B (en) * 2004-11-19 2005-07-11 Quanta Comp Inc Driving device for light emitted diode
TWI316781B (en) * 2006-07-20 2009-11-01 Au Optronics Corp Dc to dc conversion circuit with variable output voltage
TW200822801A (en) * 2006-11-09 2008-05-16 Beyond Innovation Tech Co Ltd Driving apparatus and method thereof
US20080164828A1 (en) * 2007-01-04 2008-07-10 Gregory Szczeszynski Electronic circuit for driving a diode load

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011127227A1 (en) 2011-10-13
TW201223319A (en) 2012-06-01
US8461764B2 (en) 2013-06-11
US20110248639A1 (en) 2011-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8008864B2 (en) Single LED string lighting
TWI444093B (zh) 用以調節負載電流的裝置、方法以及發光系統
TWI426817B (zh) 發光二極體驅動器,以及控制及取樣複數個耦接至一單電源之發光二極體串的方法
Chiu et al. A high accuracy current-balanced control technique for LED backlight
RU2627937C2 (ru) Источник сд-подсветки и жидкокристаллическое устройство
US20150156846A1 (en) Over-current protection circuit, led backlight driving circuit and liquid crystal device
US9672779B2 (en) Liquid crystal display device, backlight module, and drive circuit for backlight source thereof
US8669934B2 (en) Driving circuit for light emitting device with overcurrent protection
TWI391028B (zh) 發光二極體驅動模組
TWI424781B (zh) 發光二極體驅動電路
KR101712676B1 (ko) Pwm 제어 회로 및 이를 이용한 led 구동회로
RU2651145C1 (ru) Схема управления светодиодной подсветкой и жидкокристаллическое устройство отображения
TWI586206B (zh) Led驅動裝置
US20130050288A1 (en) Led driver apparatus
US20110285685A1 (en) Light emitting element driver and display device
KR101712210B1 (ko) Pwm 제어 회로 및 이를 이용한 led 구동회로
US9058776B2 (en) LED backlight source and liquid crystal device
US8911111B2 (en) LED backlight system and display device
US9013110B2 (en) Circuit for driving light emitting elements
TWI594664B (zh) 發光二極體驅動裝置及驅動裝置的短路保護方法
US8981662B1 (en) Backlight driving circuit and liquid crystal display
US9635746B2 (en) Detecting circuit for open of LED array and LED driver apparatus using the same
KR20130124099A (ko) Led 구동 장치
JP2011181378A (ja) 発光素子の駆動回路およびそれを用いた発光装置、ディスプレイ装置
KR20180135431A (ko) Led 어레이 오픈여부 감지회로 및 이를 이용한 led 구동장치

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees