TWI444093B - 用以調節負載電流的裝置、方法以及發光系統 - Google Patents

Description

用以調節負載電流的裝置、方法以及發光系統

本發明係有關發光二極體(LED)，具體有關多串LED負載的電流控制。

發光二極體(LED)被廣泛應用於多種場合，例如，用以為液晶(LCD)電視、液晶顯示器、LED顯示器或其他類似裝置提供背光等。在這些場合中，往往使用大量的LED，為了減少驅動和控制部件，通常採用多串LED的配置形式，其中，每串LED為多個串聯連接的LED。每串LED燈條受整體控制，這樣，減少了驅動和控制部件，同時又能實現對每串燈條的分別控制。

流過LED燈條的電流需要被控制，以防出現亮度過高、裝置損壞或安全事故。現有的電流控制方法通常採用控制晶片來予以控制。控制晶片檢測流過LED燈條的電流，當電流過大時，控制晶片透過內部裝置來增大等效阻抗以抑制電流或阻斷電流。該方法會使控制晶片的功耗過大，由此帶來的熱問題將影響控制晶片的性能或不能正常操作。因此，需要新的電流控制方法，在有效地對LED背光源的電流進行控制的同時，實現持久可靠的操作。

本發明的目的在於提出一種用以調節一或多個負載電流的裝置，其包含一或多個第一限流電路，每個第一限流電路和一個負載串聯連接並用以控制該負載的電流。該裝置進一步包含檢測及控制電路，輸出至少一個驅動信號來控制一或多個第二限流電路，其中，每個第二限流電路和一個第一限流電路及一個對應的負載串聯連接。在另一個實施例中，該裝置進一步包含所述一或多個第二限流電路，每個第二限流電路根據所述驅動信號來控制對應負載的電流。在一個實施例中，第一限流電路和檢測及控制電路係位於一控制晶片內，第二限流電路位於控制晶片外。

其中，第一限流電路可為線性電流調節電路，每個第一限流電路包含檢測電阻，檢測對應負載的電流，而獲得到電流檢測信號；誤差放大器，比較所述電流檢測信號與參考值，以輸出控制信號；以及開關，係和對應負載串聯連接，根據所述控制信號來控制對應負載的電流。所述開關可進一步受PWM信號所控制，如用以實現調光等。

第二限流電路可為含線性變化操作區的開關裝置。在一些實施例中，第二限流電路為絕緣閘極雙極性電晶體、接面場效電晶體、雙極性電晶體、金屬氧化物半導體場效電晶體或金屬半導體場效電晶體。

在一個實施例中，檢測及控制電路基於一或多個檢測電壓來控制電源變換器，其中，所述檢測電壓為每個第一限流電路之兩端的電壓、每個第二限流電路之兩端的電壓或每對第一限流電路和第二限流電路之兩端的和電壓，電源變換器為負載供電。檢測及控制電路基於所述檢測電壓的最小值與參考值之比較來控制電源變換器。在一個實施例中，電源變換器為升壓變換器，根據檢測及控制電路所輸出的至少一個控制信號而輸出直流電壓，用以驅動每個負載。

在一個實施例中，檢測及控制電路基於一或多個檢測電壓而輸出所述至少一個驅動信號，所述檢測電壓為每個第一限流電路之兩端的電壓，或每個第二限流電路之兩端的電壓，或每對第一限流電路和第二限流電路之兩端的和電壓。在一個實施例中，檢測及控制電路基於所述檢測電壓的最大值與參考值之比較，以輸出所述至少一個驅動信號。在一實施例中，檢測電壓的最大值透過共陰極電壓隨耦器電路來予以獲得。在另外一個實施例中，檢測及控制電路基於可編程信號、固定信號或閉迴路回饋信號而產生所述驅動信號。檢測及控制電路還可檢測每個第二限流電路的功耗，當檢測到所述功耗大於閾值時，透過對應的第一限流電路而阻斷該路負載或所有負載的電流。

在典型的實施例中，每個負載為LED燈條，係由一個或多個LED所串聯連接而成。

在一個實施例中，透過至少一個驅動信號對第二限流電路的控制，以選擇性地熄滅LED燈條。在另一實施例中，所述至少一個驅動信號為共同驅動信號，以同時控制所有的第二限流電路。

本發明的目的還在於提出一種發光系統，包括：控制晶片，其包含一或多個內部限流電路，其中，每個內部限流電路和一負載串聯連接，用以控制該負載的電流；以及一或多個外部限流電路，其中，每個外部限流電路和一內部限流電路及一個對應的負載串聯連接。在一個典型的實施例中，控制晶片輸出共同驅動信號，以控制所有的外部限流電路。在另一個實施例中，該發光系統還可進一步包括驅動信號產生器，以產生驅動信號來控制所有的外部限流電路。驅動信號產生器可為分壓器、數位-類比轉換器或參考電壓源。該發光系統還進一步包括一或多個負載以及電源變換器，其中，每個負載和一個內部限流電路及對應的一個外部限流電路串聯連接後多路並聯連接，電源變換器輸出供電電壓至負載。

本發明還提出了一種用以控制負載電流的裝置，該裝置包含：一或多個第一限流電路，每個第一限流電路和一個負載串聯連接，用以控制該負載的電流；一或多個第二限流電路，每個第二限流電路和一個第一限流電路及其對應的一個負載串聯連接，用以控制對應負載的電流。或者包括第一個限流電路，和第一個負載串聯連接，用以控制第一個負載的電流；第二個限流電路，和第二個負載串聯連接，用以控制第二個負載的電流；第三個限流電路，和第一個負載及第一個限流電路串聯連接，用以部分控制第一個負載的電流；第四個限流電路，和第二個負載及第二個限流電路串聯連接，用以部分控制第二個負載的電流；其中，第三個限流電路和第四個限流電路受同一驅動信號所控制。

本發明的目的還在於提出一種用以控制負載電流的方法，其包括：透過第一個限流電路而對和其串聯連接的第一個負載進行電流控制；透過第二個限流電路而對和其串聯連接的第二個負載進行電流控制；當第一個限流電路不完全對第一個負載進行電流控制時，透過第三個限流電路和第一個限流電路而共同對第一個負載進行電流控制，其中，第三個限流電路與第一個限流電路及第一個負載串聯連接；當第二個限流電路不完全對第二個負載進行電流控制時，透過第四個限流電路和第二個限流電路而共同對第二個負載進行電流控制，其中，第四個限流電路與第二個限流電路及第二個負載串聯連接。其中，第三個限流電路和第四個限流電路受同一驅動信號所控制。

該部分的描述只針對幾個典型的實施例，本發明並不僅局限於實施例所描述的範圍。相同或相近的現有技術手段與實施例中的一些技術特徵進行相互替換也在本發明描述和保護的範圍內。

說明書中的“基於”是指標對個別實施例的“基於”，在其他實施例中，也可基於其他的內容。“耦合”包含直接連接，也包含間接連接，例如透過一些主動裝置、被動裝置或傳導媒介來進行連接。“電路”指一個或多個元件(包括主動裝置和被動裝置)被耦合在一起以提供一定功能的單元。“信號”可涉及電流信號、電壓信號、電荷信號、溫度信號、資料或其他信號。信號可透過邏輯高位準、邏輯低位準、時間多工、同步、非同步、差分、單端或其他類比、數位或調變的手段來予以產生。說明書中的“或”不僅限於“或”的關係，也可表示“或/和”的關係。

在多個實施例中，一個系統包含多路負載111-11n，每路負載和一個第一限流電路和一個第二限流電路係呈串聯連接關係。為了便於描述，同一類部件採用整體描述，例如，用負載111-11n來代表負載111、負載112……或負載11n，而一一對應關係也採用整體描述，例如，“負載111-11n耦合到限流電路121-12n”代表負載111耦合到限流電路121，負載112耦合到限流電路122，……，負載11n耦合到限流電路12n。在多個實施例中，每個負載(例如，111)為一個或多個串聯連接的LED燈，也稱“LED燈條”或“一串LED燈”。

本發明的實施例係有關裝置、系統、含LED的發光系統或多串LED燈的控制方法等。一個裝置可包含一或多個第一限流電路和一或多串LED燈，其中每個第一限流電路與一串LED燈串聯，用以對該串LED燈的電流進行部分控制。該裝置還可控制一或多個第二限流電路，其中，每個第二限流電路也與一串LED燈及對應的一第一限流電路串聯連接，也用以對該LED燈條的電流進行部分控制。這裏的“部分控制”指除了該部件起控制作用外，還可以有其他部件一起進行控制。該一或多個第二限流電路可由同一個驅動信號來進行驅動，也可由多個不同的驅動信號來進行驅動。

在本發明的一種實施方式中，採用了只含少量接腳的系統控制積體電路(IC)晶片(簡稱控制晶片)，對多路LED燈條的電流進行調節。為了解決散熱問題，第一限流電路(內部限流電路)係位於控制晶片內，至少部分控制流過LED燈條的電流，第二限流電路(外部限流電路)係位於控制晶片外，也部分控制LED燈條的電流。其中，外部限流電路可基於內部限流電路的操作狀態對LED燈條電流進行控制，例如，基於內部限流電路是否操作於操作區的上部(淨空)、線性區域或中間區域對LED燈條的電流進行選擇性地或不同程度地控制。在一些實施方式中，透過外部限流電路而將內部限流電路的電壓降、功耗或其他參數控制在一定位準下，以實現外部限流電路對負載電流的部分控制。

透過增加外部限流電路，電流控制時產生的熱量部分轉移到外部限流電路，因此，控制晶片產生的熱量遠少於只採用內部限流電路的情形，控制晶片的熱問題獲得到有效的解決。另外，當多個外部限流電路係由一個共同驅動信號來予以驅動時，控制晶片的接腳數目很少。

圖1所示為本發明之系統100的實施例示意圖。系統100包括負載111-11n、限流電路121-12n、控制電路130和電源變換器190。限流電路121-12n、控制電路130和電源變換器190共同被用來調節流過負載111-11n的電流。在一種實施方式中，控制電路130和系統100的其他部分可透過較少的信號而聯繫，亦即，當控制電路130為IC晶片時，控制晶片130的接腳數目較少，這透過控制電路130僅輸出一個共同驅動信號V_DRV以驅動所有的外部限流電路121-12n，同時也透過很少的電源變換控制信號PWR_CTL以控制電源變換器190來予以實現。

在一個實施例中，負載111-11n中的每一個負載可以為任意數量的LED、電子發光裝置或其他類型的發光裝置。負載111-11n中的每一個負載可以為單個裝置、串聯連接的裝置系列或裝置陣列(多個並聯連接的裝置系列)。在如圖1所示的實施例中，每個負載11x和一個內部限流電路14x及一個外部限流電路12x串聯連接後並聯連接。負載111-11n藉由限流電路121-12n、控制電路130和電源變換器190來予以共同調節亮度。系統100可同時對所有的負載111-11n進行亮度調節，也可對其中的部分負載進行亮度調節。例如，透過對負載分別進行亮度調節，可以實現動態對比度調節或亮度與功耗之間的平衡控制等。雖然負載111-11n在這裏被描述成發光裝置，負載111-11n也可以為非發光的任意類型的電子裝置，例如馬達、感測器、發射器、積體電路、電池或充電器等。

限流電路121-12n和負載111-11n串聯連接，用以部分控制流過負載111-11n的電流。如圖1所示，限流電路121-12n受控制電路130輸出的一個共同驅動信號V_DRV所控制。在另一種實施方式中，限流電路121-12n受控制電路130輸出的多個驅動信號所控制。

在一種實施方式中，限流電路121-12n為電阻可控之含線性變化操作區的開關裝置。開關裝置可為絕緣閘極雙極性電晶體(IGBT)，接面場效電晶體(JFET)，雙極性電晶體(BJT)，金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)或金屬半導體場效電晶體(MESFET)等。除了開關裝置外，限流電路121-12n也可為線性電流調節器或其他類型的電流調節器等。

在本發明的一個實施方式中，限流電路121-12n被設計得功率耗散和/或壓降比內部限流電路141-14n大得多，其產生的熱量遠比控制電路130的內部限流電路141-14n產生的熱量多。因此，限流電路121-12n通常採用大功率裝置。限流電路121-12n的增加使系統100所產生的熱量大量的經由控制電路130而被轉移到限流電路121-12n。

控制電路130透過多種途徑對負載111-11n中的電流進行控制。第一種途徑是透過其包含的限流電路141-14n(亦稱內部限流電路141-14n)來部分控制負載111-11n中的電流。另一種途徑是透過控制限流電路121-12n(亦稱外部限流電路121-12n)來部分控制負載111-11n中的電流。第三種途徑是透過控制電源變換器190來調節負載111-11n中的電流。然而，在本發明的描述中，“部分控制”或“完全控制”只針對第一種途徑和第二種途徑的控制。如圖1所示，控制電路130包括限流電路141-14n和檢測及控制電路150。其中，控制電路130可以為一單晶片的積體電路、專用積體電路晶片(ASIC)或其他形式的裝置。控制電路130也可以為一個或多個電路模組。控制電路130和系統100中的其他部分可透過很少的信號/接腳來予以聯繫，具體實現方法參見下面的實施例，例如，採用共同驅動信號V_DRV而對所有的限流電流121-12n進行控制。

限流電路141-14n係內置於控制電路130中，用以調節負載111-11n的電流。限流電路141-14n、限流電路121-12n和負載111-11n可以以任一順序而串聯耦合。限流電路141-14n、限流電路121-12n和負載111-11n也可以採用串聯耦合以外的連接方式來調節負載111-11n的電流。和限流電路121-12n相比，限流電路141-14n的功耗較低。

在一個實施例中，限流電路121-12n和控制電路130組成控制負載111-11n電流的控制裝置。其中，控制電路130進一步包含限流電路141-14n。具體而言，限流電路141和負載121串聯耦合，用以控制負載121的電流；限流電路142和負載122串聯耦合，用以控制負載122的電流；限流電路121和限流電路141及負載121串聯耦合，也用以控制負載121的電流；限流電路122和限流電路142及負載122串聯耦合，也用以控制負載122的電流……，依此類推。其中，限流電路121-12n受共同驅動信號V_DRV所控制。這樣，在一種控制方式中，透過限流電路141對負載111進行電流控制，當限流電路141不完全對負載111進行電流控制時，透過限流電路121和限流電路141而共同對負載111進行電流控制；透過限流電路142對負載112進行電流控制，當限流電路142不完全對負載112進行電流控制時，透過限流電路122和限流電路142而共同對負載112進行電流控制。

檢測及控制電路150輸出共同驅動信號V_DRV，用以驅動第二限流電路121-12n。檢測及控制電路150還輸出電源變換控制信號PWR_CTL，用以控制電源變換器190。在一個實施例中，共同驅動信號V_DRV和電源變換控制信號PWR_CTL基於限流電路141-14n中的至少一個限流電路的兩端電壓而產生。限流電路141-14n的兩端電壓可表現為如圖1所示的FB1-FBn信號。

此外，檢測及控制電路150、限流電路141-14n或其他模組還可進一步包括保護電路或邏輯電路，用以在出現異常情況時抑制或阻斷負載111-11n中的電流。異常情況包括負載111-11n或其他部件的開迴路、斷路，限流電路121-12n或其他部件的過溫、低溫、過壓、低壓，以及其他異常情況。

系統100還包括電源_變換器190，電源變換器190在電源變換控制信號PWR_CTL的控制下為負載111-11n提供穩定的供電電壓Vout。在一個實施例中，電源變換器190為開關電源變換器，以提供直流電壓Vout至負載111-11n。電源變換器190可以是升壓變換器(boost)、降壓變換器(buck)、升降壓變換器(buck/boost)、返馳式變換器(fly-back)、逆變器(inverter)、推挽式變換器(push-pull)或其他類型的電壓變換器。控制電路130與電源變換器190之間透過少量的傳遞信號而建立聯繫。例如，控制電路130輸出控制信號以控制電源變換器190的同步開關、非同步開關、保險開關或頻率補償等。電源變換器190也可提供電流檢測信號、過壓檢測信號或其他回饋信號至控制電路130。在一個實施例中，電源變換器190為升壓變換器，輸出振幅為30 V至100 V的直流電壓Vout，用以驅動LCD電視或LCD顯示器的背光LED陣列，亦即，驅動呈並聯連接關係的多串LED。

圖2示出了本發明的系統200的實施例示意圖。系統200可為系統100的一個具體實施例。在該實施例中，負載111-11n中的每一個負載為由一個或多個LED串聯組成的LED串，限流電路121-12n為N通道MOSFET開關(亦稱外部開關121-12n)，限流電路141-14n為線性電流調節電路。

限流電路141-14n包括檢測電阻器RS1-RSn、誤差放大器EA1-EA2和內部開關Si1-Sin，亦即，每個限流電路(例如，141)包括檢測電阻器RS1、誤差放大器EA1和內部開關Si1，依此類推。在圖示的實施例中，控制電路130為低側控制電路，與接地端相連接。檢測電阻器RS1-RSn的一端連接內部開關Si1-Sin，另一端接地。檢測電阻RS1-RSn之兩端的電壓(即為電流檢測信號CS1-CSn)係輸入至誤差放大器EA1-EAn的反相輸入端。參考信號IR1-Irn係輸入至誤差放大器EA1-EAn的同相輸入端。誤差放大器EA1-EAn輸出傳導控制信號DR1-DRn。限流電路141-14n根據檢測電阻器RS1-RSn和參考信號IR1-IRn的值，為內部開關Si1-Sin提供閉迴路電流控制。內部開關Si1-Sin和負載111-11n串聯耦合來提供傳導通路。內部開關Si1-Sin受誤差放大器EA1-EAn輸出的傳導控制信號DR1-DRn所控制。例如，CS1=RS1*I1，其中，I1為流過第一路負載111的電流，當I1增大至CS1=VIR1時，誤差放大器EA1輸出的控制信號DR1對內部開關Si1進行調節，以限制I1超過VIR1/RS1，其中，VIR1為誤差放大器EA1的同相輸入端之電壓。在圖2中，內部開關Si1-Sin為N型MOSFET電晶體。內部開關Si1-Sin也可採用其他類型的開關裝置。

限流電路141-14n也可採用除了線性電流調節電路外之其他類型的電流限制電路。例如開關、電流鏡等。當限流電路141-14n為開關時，也可採用例如限流電路121-12n的開關及其控制方式。

在運行時，限流電路121-12n和限流電路141-14n對流過負載111-11n的電流都可起調節作用。下面將描述一種限流電路121-12n和限流電路141-14n對負載電流進行調節的實施方式。如圖2所示，限流電路141-14n之兩端的電壓，亦即，內部開關Si1-Sin的汲極電壓提供回饋信號FB1-FBn。

在一種實施方式中，當某路負載電流Ix較低時，該路對應的外部限流電路(也稱之為第二限流電路)12x的開關和內部線性電流調節電路的內部開關Six完全導通，回饋信號FBx較低，FBxIx*RSx。當Ix增大而使得FBx=VIRx，(其中，VIRx為誤差放大器Eax輸入端電壓)內部線性電流調節電路中的驅動信號DRx控制內部開關Six初步進入線性操作區域，使Ix保持在VIRx/RSx，對負載11x起輕微的電流限制作用。此時，第二限流電路12x的開關仍完全導通，藉由內部限流電路(也稱之為第一限流電路)14x而完全控制所述負載電流。當內部開關Six進入更深的線性操作區域，FBx逐漸增大，相應的外部開關12x的閘極-源極電壓降低，使得該外部開關12x也進入線性操作區域。

當外部開關12x的汲極-源極電壓壓降增大，對負載11x的電流也起控制作用。假設外部開關121-12n的閘極-源極閾值電壓為Vth，則內部線性電流調節電路141-14n之兩端的最大壓降為V_DRV-Vth，這比只採用內部線性電流調節電路141-14n時的壓降小很多。因此，系統200產生的熱量絕大部分藉由控制電路130而被轉移到外部限流電路121-12n。

結合圖2，接下來根據本發明而介紹控制負載電流的一種裝置實施例及其控制方法。該裝置包括第一個限流電路141，係和第一個負載111串聯連接，用以控制負載111的電流；第二個限流電路142，係和第二個負載112串聯連接，用以控制負載112的電流；第三個限流電路121，係和第一個負載111及第一個限流電路141串聯連接，用以部分控制第一個負載111的電流；以及第四個限流電路122，係和第二個負載112及第二個限流電路142串聯連接，用以部分控制第二個負載112的電流；其中，第三個限流電路121和第四個限流電路122係受同一驅動信號V_DRV所控制。控制方法為：透過第一個限流電路141對和其串聯連接的第一個負載111進行電流控制，當限流電路141不完全對負載111進行電流控制時，透過串聯連接的第三個限流電路121和第一個限流電路141而共同對負載111進行電流控制；透過第二個限流電路142對和其串聯連接的第二個負載112進行電流控制，當限流電路142不完全對負載112進行電流控制時，透過串聯連接的第四個限流電路122和限流電路142而共同對負載112進行電流控制。

系統200還可包括其他的電路或功能模組，用以對部分或全部的負載111-11n進行調光。例如，系統200可包含控制電路，其透過脈寬調變信號(PWM)或其他控制方式而選擇性地對內部開關Sil-Sin進行導通或關斷動作，以實現對相應的LED串進行調光。同樣地，系統200也可包含電路或功能模組，用以選擇性地熄滅負載。例如，當這些電路或功能模組將共同驅動信號V_DRV設置成低位準時，負載111-11n同時被熄滅。在另外一個實施例中，這些電路或功能模組輸出多個驅動信號至限流電路121-12n，透過設置多個驅動信號，選擇性地熄滅部分LED燈條。這些額外電路或額外功能模組可用作為控制電路130的一部分，也可以用作為檢測及控制電路150的一部分並受控制電路130或外部信號的控制。

圖3所示為圖1和圖2中之檢測及控制電路150的一個實施例示意圖。如圖所示，檢測及控制電路150包含限流驅動控制單元351和電源變換控制單元355。在一個實施例中，檢測及控制電路150的限流驅動控制單元351輸出共同驅動信號V_DRV，用以同時控制限流電路121-12n。電源變換控制單元355用以輸出電源變換控制信號PWR_CTL來控制電源變換器190。在一種實施方式中，限流驅動控制單元351包括最大值選擇單元352和誤差放大器EA_DRV。電源變換控制單元355包括最小值選擇單元356和誤差放大器EA_PWR。

檢測及控制電路150的限流驅動控制單元351輸出共同驅動信號V_DRV，用以同時控制限流電路121-12n。在一種實施方式中，該共同驅動信號V_DRV係基於限流電路141-14n之其中一個限流電路的兩端電壓而被產生，例如，基於信號FB1-FBn之中的一個信號而被產生。為了實現這個功能，在一個實施方式中，限流驅動控制單元351中的最大值選擇單元352檢測每個限流電路141-14n之兩端的電壓，即可獲得信號FB1-FBn。在另一種實施方式中，限流驅動控制單元351檢測每個限流電路121-12n之兩端的電壓。或者還可檢測每對串聯的的限流電路121-12n和限流電路141-14n之兩端的和電壓，亦即，限流電路121之兩端的電壓與限流電路141之兩端的電壓的總和，限流電路122之兩端的電壓與限流電路142之兩端的電壓的總和，依次類推。最大值選擇單元352從上述檢測電壓或信號(例如，FB1-FB2)中選擇最大值並將該最大值輸入誤差放大器EA_DRV的反向輸入端。誤差放大器EA_DRV的同相輸入端接收比較參考信號VR1，將該最大值和參考值做比較，而獲得到共同驅動信號V_DRV，該共同驅動信號V_DRV被用來驅動所有的限流電路121-12n。這樣，每個限流電路141-14n之兩端的電壓被控制得小於該參考值VR1，控制電路130的功耗被限制在一定的位準下。此外，透過限流驅動控制單元351的閉迴路回饋控制，能實現檢測及控制電路150對不同參數的限流電路121-12n進行調節。這些參數包括限流電路121-12n的閾值電壓、溫度特性、製造特性、操作特性或其他參數。在一個實施例中，最大值選擇單元352為共陰極電壓隨耦器電路。

在另一個實施例中，檢測及控制電路輸出多個驅動信號至第二限流電路121-12n，其中，每個第二限流電路接收一個驅動信號，驅動信號的振幅控制第二限流電路的導通電阻，從而控制與第二限流電路串聯連接的負載中的電流。在一些實施方式中，多個驅動信號可基於一個或多個檢測信號而被產生，該檢測信號可來自限流電路141-14n之兩端的電壓、限流電路121-12n之兩端的電壓或限流電路121-12n與限流電路141-14n之兩端的和電壓。

除了採用最大值選擇單元352外，限流驅動控制單元351也可基於可編程信號(例如，設定值)而產生共同驅動信號V_DRV。也可以對檢測信號FB1-FBn採用其他的演算法處理或電路而獲得到一信號並與參考值比較，或透過其他的演算法處理或電路而輸出共同驅動信號V_DRV等。共同驅動信號V_DRV除了基於限流電路141-14n之兩端的電壓而被產生外，也可基於限流電路121-12n的閾值電壓而被產生，或基於串列週邊介面(SPI)或內部整合電路(I2C)介面等傳遞的信號而被產生。此外，限流驅動控制單元351還可透過電阻器或其他裝置(例如，電阻器、電感器、電容器或其他被動或主動裝置)而被耦接並控制限流電路121-12n。

在一種實施方式中，檢測及控制電路150的電源變換控制單元355輸出的電源變換控制信號PWR_CTL也可基於限流電路141-14n中至少一個限流電路之兩端的電壓(例如，FB1-FBn之中的一個)而被產生，用以控制電源變換器190。為此，電源變換控制單元355中的最小值選擇單元356檢測限流電路141-14n之兩端的電壓，即可獲得信號FB1-FBn。最小值選擇單元356還可檢測每個限流電路121-12n之兩端的電壓，或者還可檢測每對串聯連接的限流電路121-12n和限流電路141-14n之兩端的和電壓。最小值選擇單元356從上述檢測電壓(例如，FB1-FB2)中選擇最小值並將該最小值輸入誤差放大器EA_PWR的反相輸入端。誤差放大器EA_PWR的同相輸入端接收參考信號VR2。誤差放大器EA_PWR將該最小值和參考信號VR2做比較，以輸出電源變換控制信號PWR_CTL。這樣，電源變換控制單元355對電源變換器190的輸出電壓Vout實現閉迴路控制，將Vout控制在一定位準。在一個實施例中，最小值選擇單元356為共陽極電壓隨耦器電路。

圖4為本發明之系統400的實施例示意圖。系統400與系統100和系統200的不同之處在於，控制電路430的檢測及控制電路450還檢測外部限流電路421-42n的汲極電壓。在另外的實施例中，檢測及控制電路450還用以檢測限流電路421-42n的功耗或限流電路421-42n之兩端的電壓。在一個實施例中，當某路限流電路42x的功耗大於一閾值或當某個之兩端的電壓小於一閾值時，透過關斷對應的第一限流電路44x的內部開關，阻斷該路負載或全部負載111-11n的電流。

圖5所示為本發明之另一個系統500的實施例示意圖。系統500與系統100和系統200的不同之處在於，共同驅動信號V_DRV係由外部驅動信號產生器580所產生，而不是由控制電路530所產生。共同驅動信號V_DRV可為分壓器、數位-類比轉換器(DAC)或參考電壓源產生之可編程或固定的信號。在一個實施例中，驅動信號產生器580為分壓器、數位-類比轉換器或參考電壓源。例如，當共同驅動信號V_DRV係由數位-類比轉換器所產生時，數位-類比轉換器可從微處理單元、微控制器、數位信號處理器或類似帶微處理系統的裝置或模組接收數位信號。該數位信號可以透過I2C介面或SPI介面而傳遞。驅動信號產生器580產生的共同驅動信號V_DRV可基於閉迴路回饋信號，例如從限流電路121-12n或控制電路530測得的多種信號而被產生，用以控制負載111-11n的電流。這些信號包括限流電路121-12n的開關參數、電壓和功耗等參數，控制電路530的相關參數，例如，內部限流電路的閾值電壓、兩端電壓、功耗等，甚至限流電路121-12n與控制電路530共同的參數，例如，限流電路121-12n與內部限流電路之兩端的和電壓等。

圖6所示為系統600的實施例示意圖。系統600與系統100和系統200的不同之處在於，限流電路621-62n採用BJT開關來代替圖1和圖2中的N型MOSFET開關121-12n。限流電路621-62n中的BJT集極電壓FB1-FBn被控制電路630所採集。在圖示的實施例中，電壓FB1-FBn分別透過構成共陽極電壓隨耦器電路的二極體D1-Dn而被輸入至控制電路630中之電源變換控制單元655的誤差放大器EA_PWR。根據本發明的一個實施例，這裏的共陽極電壓隨耦器電路可以為最小值選擇單元。共同驅動信號V_DRV係由用作為電壓隨耦器的誤差放大器EA_DRV根據預定參考電壓V_SET而被產生。其中，參考電壓V_SET可為由分壓器、數位-類比轉換器(DAC)或參考電壓源產生之可編程或固定的信號。參考電壓V_SET的值也可基於微處理單元、微控制器、數位信號處理器或類似帶微處理系統的裝置或模組產生的數位信號。

圖7所示為系統700的示意圖。系統700與系統100和系統200的不同之處在於，控制電路730為高側控制電路，係和電源變換器190的輸出端Vout相連接，且位於限流電路121-12n之上。相應地，控制電路730包含高側限流電路741-74n和高側檢測及控制電路750。這樣，系統700還包含低側限流電路121-12n。如圖所示，每個低側限流電路121-12n為一個P型的MOSFET開關。在另外的實施例中，外部限流電路121-12n、控制電路和負載111-11n還可採用其他的任意順序。例如，限流電路121-12n作為低側限流電路121-12n係位於負載111-11n的陰極和地之間。此外，限流電路121-12n也可直接和輸出電壓Vout相連接，另一端和負載111-11n的陽極端相連接，而控制電路作為低側控制電路，其一端連接負載111-11n的陰極，另一端連接地。

100．．．系統

111-11n．．．負載

121-12n．．．限流電路

130．．．控制電路

141-14n．．．內部限流電路

150．．．檢測及控制電路

190．．．電源變換器

200．．．系統

351．．．限流驅動控制單元

352．．．最大值選擇單元

355．．．電源變換控制單元

356．．．最小值選擇單元

400．．．系統

421-42n．．．外部限流電路

430．．．控制電路

450．．．控制電路

500．．．系統

530．．．控制電路

580．．．驅動信號產生器

600．．．系統

621-62n．．．限流電路

630．．．控制電路

655．．．電源變換控制單元

700．．．系統

730．．．控制電路

741-74n．．．高側限流電路

750．．．高側檢測及控制電路

Si1-Sin．．．內部開關

RS1-RSn．．．電阻器

EA1-EA2．．．誤差放大器

圖1所示為本發明的一個系統實施例之示意圖。

圖2所示為圖1的一個對多串LED進行驅動與控制的具體實施例之示意圖。

圖3所示為圖1、圖2中檢測及控制電路的一個實施例之示意圖。

圖4-7所示為本發明的多個其他可能形式的系統實施例之示意圖，其中，圖4中之檢測及控制電路還檢測外部限流電路的汲極電壓，圖5中之共同驅動信號係由外部驅動信號產生器所產生，圖6中之外部限流電路為BJT開關，圖7中之控制電路為高側控制電路。

111-11n．．．負載

121-12n．．．限流電路

130．．．控制電路

141-14n．．．內部限流電路

150．．．檢測及控制電路

190．．．電源變換器

200．．．系統

Claims (29)

1. 一種用以調節一或多個負載電流的裝置，包含：一或多個第一限流電路，每個第一限流電路和一個負載串聯連接並用以控制該負載的電流；檢測及控制電路，輸出至少一個驅動信號以控制一或多個第二限流電路，其中，每個第二限流電路和一個第一限流電路及一個對應的負載串聯連接並用以控制該負載的電流。
2. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，該一或多個第二限流電路中，每個第二限流電路根據該驅動信號來控制對應負載的電流。
3. 如申請專利範圍第2項所述的裝置，其中，該第一限流電路和該檢測及控制電路係位於一控制晶片內，且該第二限流電路係位於該控制晶片外。
4. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，每個第一限流電路為線性電流調節電路，其中，該線性電流調節電路包含：檢測電阻器，檢測對應負載的電流，而獲得到電流檢測信號；誤差放大器，比較該電流檢測信號與參考值，以輸出控制信號；開關，係和該對應負載串聯連接，而根據該控制信號來控制該對應負載的電流。
5. 如申請專利範圍第4項所述的裝置，其中，該開 關進一步受PWM信號所控制。
6. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，該第二限流電路為含有線性變化操作區的開關裝置。
7. 如申請專利範圍第6項所述的裝置，其中，該第二限流電路為絕緣閘極雙極性電晶體、接面場效電晶體、雙極性電晶體、金屬氧化物半導體場效電晶體或金屬半導體場效電晶體。
8. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，還包括為一或多個負載供電的電源變換器，該檢測及控制電路基於一或多個檢測電壓來控制該電源變換器，其中，該檢測電壓為每個第一限流電路之兩端的電壓、每個第二限流電路之兩端的電壓或每對第一限流電路和第二限流電路之兩端的和電壓。
9. 如申請專利範圍第8項所述的裝置，其中，該檢測及控制電路基於該檢測電壓的最小值與參考值之比較來控制該電源變換器。
10. 如申請專利範圍第8項所述的裝置，其中，該電源變換器為升壓變換器，根據該檢測及控制電路所輸出的至少一個控制信號而輸出直流電壓，用以驅動每個負載。
11. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，該檢測及控制電路基於一或多個檢測電壓而輸出該至少一個驅動信號，該檢測電壓為每個第一限流電路之兩端的電壓，或每個第二限流電路之兩端的電壓，或每對第一限流電路和第二限流電路之兩端的和電壓。
12. 如申請專利範圍第11項所述的裝置，其中，該檢測及控制電路基於該檢測電壓的最大值與參考值之比較，以輸出該至少一個驅動信號。
13. 如申請專利範圍第12項所述的裝置，其中，該檢測電壓的最大值透過共陰極電壓隨耦器電路獲得。
14. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，該檢測及控制電路基於可編程信號、固定信號或閉迴路回饋信號而產生該驅動信號。
15. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，該檢測及控制電路檢測每個第二限流電路的功耗，當檢測到該功耗大於預設閾值時，透過對應的第一限流電路來阻斷該電路負載或所有負載的電流。
16. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，該每個負載為LED燈條，係由一個或多個LED串聯連接而成。
17. 如申請專利範圍第16項所述的裝置，其中，透過至少一個驅動信號而對第二限流電路的控制，以選擇性地熄滅LED燈條。
18. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，該至少一個驅動信號為共同驅動信號，同時控制所有第二限流電路。
19. 一種發光系統，包括：控制晶片，包含一或多個內部限流電路，其中，每個內部限流電路和一負載串聯連接，用以控制該負載的電 流；一或多個外部限流電路，其中，每個外部限流電路和一內部限流電路及一個對應的負載串聯連接並用以控制該負載的電流。
20. 如申請專利範圍第19項所述的發光系統，其中，該控制晶片輸出共同驅動信號，以控制所有外部限流電路。
21. 如申請專利範圍第19項所述的發光系統，其中，進一步包括驅動信號產生器，其產生驅動信號來控制所有外部限流電路。
22. 如申請專利範圍第21項所述的發光系統，其中，該驅動信號產生器為分壓器、數位-類比轉換器或參考電壓源。
23. 如申請專利範圍第19項所述的發光系統，其中，進一步包括：一或多個負載，其中，每個負載和一個內部限流電路及對應的一個外部限流電路串聯連接後多路並聯連接；電源變換器，其輸出供電電壓至負載。
24. 如申請專利範圍第23項所述的發光系統，其中，該控制晶片基於一或多個檢測電壓而輸出一或多個控制信號以控制該電源變換器，其中，該檢測電壓為每個內部限流電路之兩端的電壓、每個外部限流電路之兩端的電壓或每對內部限流電路和外部限流電路之兩端的和電壓。
25. 如申請專利範圍第19項所述的發光系統，其 中，該外部限流電路為絕緣閘極雙極性電晶體、接面場效電晶體、雙極性電晶體、金屬氧化物半導體場效電晶體或金屬半導體場效電晶體。
26. 一種用以控制負載電流的裝置，包括：一或多個第一限流電路，每個第一限流電路和一個負載串聯連接，用以控制該負載的電流；一或多個第二限流電路，每個第二限流電路和一個第一限流電路及其對應的一個負載串聯連接，用以控制對應負載的電流。
27. 一種用以控制負載電流的裝置，包括：第一個限流電路，和第一個負載串聯連接，用以控制第一個負載的電流；第二個限流電路，和第二個負載串聯連接，用以控制第二個負載的電流；第三個限流電路，和第一個負載及第一個限流電路串聯連接，用以部分控制第一個負載的電流；第四個限流電路，和第二個負載及第二個限流電路串聯連接，用以部分控制第二個負載的電流；其中，第三個限流電路和第四個限流電路係受同一驅動信號所控制。
28. 一種用以控制負載電流的方法，包括：透過第一個限流電路而對和其串聯連接的第一個負載進行電流控制；透過第二個限流電路而對和其串聯連接的第二個負載 進行電流控制；當該第一個限流電路不完全對該第一個負載進行電流控制時，透過第三個限流電路和該第一個限流電路共同對該第一個負載進行電流控制，其中，該第三個限流電路與該第一個限流電路及該第一個負載串聯連接；當該第二個限流電路不完全對該第二個負載進行電流控制時，透過第四個限流電路和該第二個限流電路共同對該第二個負載進行電流控制，其中，該第四個限流電路與該第二個限流電路及該第二個負載串聯連接。
29. 如申請專利範圍第28項所述的方法，其中，該第三個限流電路和該第四個限流電路係受同一驅動信號所控制。