TWI449287B - 過電壓保護電路及驅動電路 - Google Patents

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Description

過電壓保護電路及驅動電路
本發明有關於一種保護電路，且特別是一種過電壓保護電路及使用其之驅動電路。
隨著科技快速發展，發光二極體(light emitting diode，LED)已廣泛的運用於照明、指示燈、螢幕顯示及背光等用途。而發光二極體通常需要驅動電路來進行對應的驅動控制，例如導通與截止運作、亮度調整及導通時間等。
習知一般驅動電路會整合於晶片，作為驅動晶片，並與發光二極體電路連接，以驅動發光二極體電路的運作。具體地說，驅動晶片的電源接腳可連接電源供應電路的輸出端，以接收電源，而驅動接腳則連接發光二極體電路，以控制發光二極體電路的運作。此外，供應驅動晶片的電源位準與其所驅動的發光二極體數量通常是經過預先計算設定的，藉以避免過大功率消耗於驅動晶片內部，造成驅動晶片過熱現象。然當供應驅動晶片的電源位準突然調高時，會造成過多的功耗於驅動晶片內部，使得驅動晶片過熱，引發工安問題。
目前設有驅動電路的驅動晶片大多具有過高溫度保護(over temperature protection，OTP)功能。例如，驅動晶片會於內部溫度超過預設溫度(例如100℃)時，啟動保護功能，例如關閉驅動晶片以停止接收供應電源。然此類保護效能屬於被動式保護方式，須等溫度上升至一定值才會啟動保護機能，無法有效避免驅動晶片因過高電壓造成內部過熱及過高功率消耗，從而影響驅動晶片的運作。此外，對於驅動晶片並無過高溫度保護功能，則無法利用此功能進行對應保護。
本發明實施例提供一種過電壓保護電路，此過電壓保護電路利用可透過電壓偵測方式，主動地於供應電源位準高於一預設電壓值時，控制導通開關元件，關閉晶片所接收到的電壓，藉此以保護驅動晶片，避免晶片內部過熱，同時亦可降低保護電路功率的消耗。
本發明實施例提供一種過電壓保護電路，適用於配置在晶片的電源接腳與電源端之間。此過電壓保護電路包括電壓偵測單元、限流元件及開關元件。電壓偵測單元耦接於電源端與接地端之間，並用以根據電源端的電壓位準輸出設定電壓。限流元件耦接於電源端與晶片的電源接腳之間。開關元件耦接於晶片的電源接腳與接地端之間，其中開關元件另耦接電壓偵測單元以受控於一設定電壓。當電源端的電壓位準高於第一預設值時，開關元件導通以關閉晶片所接收到的電壓。
在本發明其中一個實施例中，上述開關元件可以是NMOS電晶體，且NMOS電晶體的汲極耦接於晶片的電源接腳、NMOS電晶體的源極耦接於接地端以及NMOS電晶體的閘極耦接於電壓偵測單元，以接收該設定電壓。
在本發明其中一個實施例中，上述開關元件可以是NPN電晶體，且NPN電晶體的集極耦接於晶片的電源接腳、NPN電晶體的射極耦接於接地端以及NPN電晶體的基極耦接於電壓偵測單元，以接收該設定電壓。
本發明實施例提供一種驅動電路，適用於驅動具有至少一發光二極體的發光單元，且發光單元的第一端耦接於電源端。驅動電路包括晶片及過電壓保護電路。晶片耦接於發光單元的第二端並用以驅動該發光單元。過電壓保護電路耦接於該電源端與晶片的電源接腳之間，且過電壓保護電路包括電壓偵測單元、限流元件及開關元件。電壓偵測單元耦接於電源端與接地端之間，並用以根據電源端的電壓位準輸出設定電壓。限流元件耦接於電源端與晶片的電源接腳之間。開關元件耦接於晶片的電源接腳與接地端之間，其中開關元件另耦接電壓偵測單元以受控於設定電壓。當電源端的電壓位準高於第一預設值時，開關元件導通以關閉晶片所接收到的電壓。
綜上所述，本發明實施例提供一種過電壓保護電路，此過電壓保護電路可藉由電壓偵測方式，主動地於交流電壓源電壓位準高於一預設電壓值時，控制導通開關元件，以關閉晶片所接收到的電壓，進而達到保護晶片的效能。據此，過電壓保護電路可提前在過高溫度保護功能啟動之前，以主動式方式對晶片進行保護。本發明實施例提供的過電壓保護電路可應用於所有晶片，無論有無過高溫度保護功能，從而達到對晶片的過壓/過熱保護功能。另外，此電壓保護電路的偵測架構設計亦可降低保護電路的功耗，從而提升保護電路的效益。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
 〔第一實施例〕
請參照圖1，圖1繪示本發明第一實施例提供的驅 動電路之電路圖。驅動電路1耦接於電源供應電路10的電源端PT與發光單元40，用以調整流經發光單元40的電流ILED以調整發光單元40的亮度。發光單元40包括至少一固態發光元件，例如是發光二極體(Light Emitting Diode，LED)401a~401n，但本實施例不限制固態發光元件的類型。本實施例以複數個串聯之發光二極體401a~401n為例，其中發光二極體401a的陽極耦接於電源端PT，而發光二極體401n的陰極耦接於驅動晶片30的驅動接腳SW。
電源供應電路10包括交流電壓源101與整流電路103，用以整流交流電壓VIN ，並經由電源端PT對驅動電路1與發光單元40供電。整流電路103例如是橋式整流器(bridge rectifier)，其包括二極體D1~D4，但本實施例不限制整流電路103的架構。
本實施例的整流電路103係以橋式整流器為例，其中二極體D1的陽極耦接二極體D3的陰極，且二極體D1的陰極耦接二極體D2的陰極。二極體D2的陽極耦接二極體D4的陰極，且二極體D4的陽極耦接二極體D3的陽極。交流電壓源101的L端(如火線端)耦接於二極體D1、D3之間的接點，而交流電壓源101的N端(如中性線端)耦接於二極體D2、D4之間的接點。據此，交流電壓源101藉由二極體D1、D3與二極體D2、D4交互導通與截止運作對交流電壓VIN 進行整流。二極體D1與二極體D2之間的接點耦接至電源端PT，而二極體D3與二極體D4之間的接點耦接至接地端GND，從而二極體D1~D4所形成的橋接式整流電路可將交流電壓源101產出的交流電壓 VIN 整流後，經由電源端PT對驅動電路1與發光單元40供電。
驅動電路1包括過電壓保護電路20及驅動晶片30，其中過電壓保護電路20耦接於驅動晶片30，用以避免突發的高電壓(例如突波)對驅動晶片30造成傷害。發光單元40耦接於電源端PT與驅動晶片30的驅動接腳SW之間，其中驅動晶片30可以控制流經發光單元40的電流量。值得注意的是，驅動晶片30的驅動接腳SW個數可以為一個或多個，係依設計需求而定，且本實施例並不限制。驅動晶片30可例如為離線式線性發光二極體驅動晶片(off-line linear LED driver IC)。
過電壓保護電路20包括電壓偵測單元201、限流元件203、開關元件205及穩壓電路207。電壓偵測單元201耦接於電源端PT與接地端GND之間，可根據電源端PT的電壓位準輸出一設定電壓Vc。限流元件203耦接電源端PT與驅動晶片30的電源接腳VCC之間，其中限流元件203亦耦接於電源端PT與開關元件205之間，且可例如是高阻抗元件，用以限定流入開關元件205的電流量，避免過高電流對開關元件205造成傷害。開關元件205耦接於驅動晶片30的電源接腳VCC與接地端GND之間，其中開關元件205耦接於電壓偵測單元201以受控於設定電壓Vc。穩壓電路207耦接於驅動晶片30的電源接腳VCC與接地端GND之間，用以穩定供應驅動晶片30的工作電壓。其中，當電壓偵測單元201偵測到電源端PT的電壓位準高於第一預設值Vset時，會導通開關元件205以下拉驅動晶片30所接收到的電壓。，驅動晶片30會因為 所接收的工作電壓下降而停止運作，並且關閉發光單元40，使電流ILED降為零。藉此，過電壓保護電路20可以在驅動晶片30發生過高溫度保護(OTP)前先關閉驅動晶片30，以達到主動保護的功效。
在本實施例中，電壓偵測單元201包括電阻R1(第一電阻)及電阻R2(第二電阻)；限流元件203包括電阻R3；開關元件205包括NMOS電晶體Q1；穩壓電路207包括齊納二極體D5與電容C1。電阻R1與電阻R2串聯耦接於電源端PT與接地端GND之間，以形成分壓電路。電阻R3耦接於電源端PT與NMOS電晶體Q1之間。NMOS電晶體Q1耦接於驅動晶片30的電源接腳VCC與接地端GND之間。齊納二極體D5與電容C1並聯耦接於驅動晶片30的電源接腳VCC與接地端GND之間。
具體地說，電阻R1的第一端耦接於電源端PT，而電阻R1的第二端耦接電阻R2的第一端。電阻R2的第二端則耦接接地端GND。電阻R3的第一端耦接於電源端PT，且電阻R3的第二端耦接NMOS電晶體Q1的汲極(drain)以及驅動晶片30的電源接腳VCC。據此，藉由改變電阻R3的電阻值，可調整配置流經NMOS電晶體Q1的電流量。NMOS電晶體Q1的源極(source)耦接於接地端GND。NMOS電晶體Q1的閘極(gate)耦接於電阻R1與電阻R2之間的接點(電阻R1與電阻R2的共用端)。其中，電阻R1與電阻R2可依據電源端PT的電壓位準，產生設定電壓Vc(亦即跨於電阻R2的電壓)，並輸出至NMOS電晶體Q1的閘極，以控制NMOS電晶體Q1的導通與截止運作。
另外，齊納二極體D5的陰極耦接電容C1的第一端，並耦接驅動晶片30的電源接腳VCC。齊納二極體D5的陽極耦接電容C1的第二端，且耦接接地端GND。齊納二極體D5於逆向偏壓時，可穩定運作於其逆向崩潰電壓(breakdown voltage)，因此可用以穩定驅動晶片30的電源接腳VCC的電壓。電容C1則用以濾除驅動晶片30電源接腳VCC所接收到電壓的漣波電壓。值得一提的是，齊納二極體D5的規格可依據驅動晶片30的電性規格，選定具有該逆向崩潰電壓的齊納二極體D5，本實施例並不限制齊納二極體D5的種類。本發明技術領域具有通常知識者應可由圖1的驅動電路架構選擇符合電路運作需求的齊納二極體D5及電容C1的規格及種類，故不在此再贅述。
此外，驅動晶片30以離線式線性發光二極體驅動晶片為例，驅動晶片30的電源接腳VCC用以接收由電源端PT經電阻R3傳送的工作電壓或是於NMOS電晶體Q1導通時，下拉至接地端GND。驅動晶片30的接地接腳GND耦接接地端GND。驅動電流設定元件33於此實施例係以電阻R4實現，但本實施例不限制。其中，電阻R4耦接於驅動晶片30的驅動電流設定接腳ISET與接地端GND之間，進而可透過調整電阻R4的電阻值設定流經發光單元40中複數個串聯之發光二極體401a~401n的電流ILED，以控制發光二極體401a~401n的運作。
驅動晶片30的驅動接腳SW耦接發光二極體401n的陰極。從而發光單元40中複數個串聯之發光二極體401a~401n可於驅動晶片30正常運作時，透過驅動晶片30的驅動接腳 SW耦接接地端GND，形成導通迴路。而於驅動晶片30停止運作時，形成斷路，使電流ILED無法續流，從而截止發光二極體401a~401n，停止發光單元40的運作。另外，流經發光二極體401a~401n的電流如圖1所標以電流ILED來表示，而跨於複數個串聯之發光二極體401a~401n之電壓則以電壓VLED表示。
驅動電路1的主要運作模式為當電源端PT低於第一預設值Vset時，電阻R1與電阻R2之接點會依據電源端PT的電壓位準輸出設定電壓Vc使NMOS電晶體Q1截止運作。此時，驅動晶片30的電源接腳VCC接收由電源端PT經齊納二極體D5與電容C1的並聯穩壓電路傳送的工作電壓，並驅動控制複數個串聯之發光二極體401a~401n的亮度。當電源端PT的電壓位準高於第一預設值Vset時，電阻R1與電阻R2之接點所輸出的設定電壓Vc會導通NMOS電晶體Q1，將驅動晶片30的電源接腳VCC下拉至接地端GND，使驅動晶片30因為所接收的工作電壓下降而停止運作。此時，複數個串聯之發光二極體401a~401n會因無導通迴路而使電流ILED無法續流，進而使發光單元40停止運作。從而過電壓保護電路20可於過高溫度保護(OTP)機能啟動前，主動保護驅動晶片30，並避免過高電壓對驅動晶片30造成傷害。
值得一提的是，第一預設值Vset與電阻R1的電阻值、電阻R2的電阻值以及NMOS電晶體Q1的導通電壓Vth相關，且可以下列公式來表示： 於上述公式中，Vset表示第一預設值。其中Vth表示開關元件205的導通電壓，於此實施例為NMOS電晶體Q1的導通電壓；R1 表示電阻R1的電阻值，而R2 表示電阻2的電阻值。據此，可透過上述公式，依需求設定第一預設值Vset，而後，獲取電阻R1、R2之電阻值R1 、R2 ，以設計電壓偵測單元201的電路，亦即電阻R1、R2的電阻值R1 、R2 。
舉例來說，假設電源端PT的電壓位準為110伏特(VAC)，可選定一上限電壓值作為第一預設值Vset例如設為148伏特(VAC)。NMOS電晶體Q1的導通電壓Vth，可由選定的NMOS電晶體Q1的規格資料(data sheet)獲取。而後，將第一預設值Vset與Vth值帶入上述公式，並獲取電阻R1、R2的電阻值比例。隨後，可先設定電阻R1、R2其中之一的電阻值(例如選定R1的電阻值R1 )，而後再依照獲取之電阻值比例，進行演算獲得另外一個電阻的電阻值(例如R2的電阻值R2 )。本發明技術領域具有通常知識者應可由圖1之電路架構及上述說明推知此公式的推導方式及應用方式，故在此不再贅述。
接著，請參照圖2與圖3，圖2與圖3分別繪示本發明第一實施的驅動電路之電路運作波形示意圖。曲線C10、C40為交流電壓源101的交流電壓VIN 的電壓波形。曲線C20、C50為跨於複數個串聯之發光二極體401a~401n的電壓VLED波形。曲線C30、C60則為流經複數個串聯之發光二極體401a~401n的電流ILED的波形。
圖2與圖3所示之波形曲線為將第一預設值Vset設 為148伏特(VAC)，且NMOS電晶體Q1的導通電壓Vth為5伏特(VDC)。而後，將第一預設值Vset及NMOS電晶體Q1的導通電壓Vth帶入上述公式後，獲得電阻R1的電阻值R1 為2百萬歐姆(MΩ)及R2的電阻值R2 為49千歐姆(kΩ)。另外，設定限流電阻R3的電阻值R3 為1百萬歐姆(MΩ)。如曲線C20、C50所示，設發光二極體401a~401n的電壓VLED為115.2伏特(VDC)。另如曲線C30、C60所示，透過調整電阻R4的電阻值R4 ，設定流經發光二極體401a~401n的電流ILED為100毫安培(mA)。
如圖2中曲線C10所示，若交流電壓源101的電壓VIN 為110伏特(VAC)，即電源端PT所傳送的電壓位準低於第一預設值Vset，電壓偵測單元201輸出的設定電壓Vc因小於NMOS電晶體Q1的導通電壓Vth，截止NMOS電晶體Q1，使得電源端PT的電壓正常供應驅動晶片30，並導通該些發光二極體401a~401n。
當交流電壓源101的電壓VIN 如圖3中曲線C40所示上升至220伏特(VAC)時，即電源端PT所傳送的電壓位準高於第一預設值Vset(如時間點t1~t2及時間點t3~t4所示)，電壓偵測單元201所輸出的設定電壓Vc會大於NMOS電晶體Q1的導通電壓Vth，進而導通NMOS電晶體Q1，並下拉驅動晶片30所接收到的工作電壓，停止驅動晶片30的運作。從而使電流ILED無法續流，截止該些發光二極體401a~401n，致使發光單元40停止運作，達到保護驅動晶片30避免因過高電壓造成過熱現象的目的。
附帶一提的是，上述之開關元件205亦可由NPN電 晶體來實現，具體來說，可將NPN電晶體的集極(collector)耦接於驅動晶片30的電源接腳VCC及電阻R3的第二端、將NPN電晶體的射極(emitter)耦接接地端GND，以及將NPN電晶體的基極(base)耦接電阻R1、R2之間的接點，以接收設定電壓Vc。NPN電晶體的運作模式，類似於NMOS電晶體Q1，因此本發明技術領域具有通常知識者，應可由上述說明，推知NPN電晶體的具體實施方式以及操作模式，故在此不再贅述。發光單元40中複數個發光二極體401a~401n，亦可以並聯或串並聯方式實現。
要說明的是，圖1僅為本發明實施例提供驅動電路的示意圖，並非用以限定本發明。同樣地，圖2與圖3僅為本發明實施例提供驅動電路的運作波形示意圖，並非用以限定本發明。另外，本發明亦不限定電源供應電路10、電壓偵測單元201、限流元件203、開關元件205及穩壓電路207的種類、實體架構、實施方式及/或連接方式。
〔第二實施例〕
上述第一實施例中的電壓偵測單元201以及開關元件205可由不同方式實施，請參照圖4，其繪示本發明第二實施例的驅動電路示意圖。於本實施例中，耦接於電源供應電路10的驅動電路2包括過電壓保護電路50及驅動晶片30，其中過電壓保護電路50耦接於驅動晶片30，如前述可用以避免突發的高電壓(例如突波)對驅動晶片30造成傷害。另外，發光單元40耦接於電源端PT與驅動晶片30的驅動接腳SW之間，其中驅動晶片30如前述可以控制流經發光單元40的電流量。過電壓保護電路50包括電壓感測單元501、限流元件203、開關元件505以 及穩壓電路207。驅動晶片30亦可如前述為離線式線性發光二極體驅動晶片。此外，驅動電路2之電路架構類似於前述實施例驅動電路1之電路架構，故在此不再贅述。
圖4與圖1的差異處在於驅動電路2之過電壓保護電路50的電路架構。於本實施例中，過電壓保護電路50的電壓感測單元501另包括一比較器OA1；過電壓保護電路50的開關元件505包括開關SW1。比較器OA1可例如由運算放大器(operational amplifier)來實現，但本發明並不限制比較器OA1的類型。開關SW1則為具有第一端、第二端與控制端的開關，本發明亦不限制開關SW1的架構。
具體地說，比較器OA1的第一輸入端(例如正輸入端)耦接電阻R1、R2之間的接點(即電阻R1、R2的共用端)，而比較器OA1的第二輸入端(例如負輸入端)耦接參考電壓V_REF。比較器OA1的輸出端耦接開關SW1的控制端。開關SW1的第一端耦接於驅動晶片30的電源接腳VCC及限流電阻R3的第二端。開關SW1的第二端耦接於接地端GND。據此，電壓偵測單元501的比較器OA1可依據電阻R2的跨壓與參考電壓V_REF的比較結果，輸出設定電壓Vc，以導通或截止開關SW1。
進一步地說，當電源端PT的電壓位準低於第一預設電壓Vset，電阻R2的跨壓會低於參考電壓V_REF，比較器OA1輸出的設定電壓Vc會截止開關SW1，使驅動晶片30的電源接腳VCC正常接收電源端PT供應的電壓。而當電源端PT的電壓位準高於第一預設電壓Vset，即電阻R2的跨壓高於參考電壓V_REF，比較器OA1輸出的 設定電壓Vc導通開關SW1，下拉驅動晶片30的電源接腳VCC。從而。使驅動晶片30停止運作，並且關閉發光單元40，使電流ILED降為零，截止發光二極體401a~401n的運作。
值得一提的是，參考電壓V_REF可例如為依據第一預設值Vset及電阻R1、R2的電阻值R1 、R2 而設置或是依據開關SW1的導通電壓Vth而設置，但本發明並不設限。過電壓保護電路50其他電路架構類似於圖1之過電壓保護電路20，且本發明技術領域具有通常知識者應可上述說明推知過電壓保護電路50的運作方式，故在此不再贅述。要說明的是，圖4僅為本發明實施例提供驅動電路的示意圖，並非用以限定本發明。同樣地，本發明亦不限定過電壓保護電路50、電壓偵測單元501、限流元件203、比較器OA1、開關元件505、穩壓電路207、驅動晶片30與發光單元40的種類、實體架構、實施方式及/或連接方式。
〔第三實施例〕
上述第一實施例的驅動電路1可用以驅動控制複數個發光單元40。請參照圖5並同時參照圖1，圖5繪示本發明第三實施例提供的驅動電路之電路圖。
圖5與圖1的差異處在於，驅動電路3耦接於電源供應電路10的電源端PT與複數個發光單元40，以接收電源供應電路10傳送的電壓，並調整流經複數個發光單元40中發光二極體401a~401n的電流ILED以調整該些發光二極體401a~401n的亮度。其中複數個發光二極體401a的陽極耦接於電源端PT，而複數個發光二極體401n 的陰極分別耦接於複數個驅動晶片30的驅動接腳SW。
驅動電路3包括過電壓保護電路20以及複數個驅動晶片30。過電壓保護電路20耦接於複數個驅動晶片30，以同時對該些驅動晶片30進行過電壓保護。詳細地說，每一個驅動晶片30的電源接腳VCC耦接於過電壓保護電路20的NMOS電晶體Q1的汲極及電阻R3的第二端。每一個驅動晶片30的電源接腳VCC亦耦接齊納二極體D5與電容C1形成的並聯穩壓電路。每一個驅動晶片30的接地接腳GND分別耦接接地端GND。
此外，每一個驅動晶片30的驅動電流設定接腳ISET耦接電阻R4，以藉由調整電阻R4的電阻值，調整流經耦接該驅動晶片30的發光單元40中發光二極體401a~401n的電流量，從而配置發光二極體401a~401n的亮度。值得注意的是，耦接該些驅動晶片30的驅動電流設定接腳ISET的該些電阻R4可分別具有同一電阻值或不同的電阻值，係依設計需求而設置，且本實施例並不設限制。另外，每一個驅動晶片30的驅動接腳SW分別耦接每一個發光單元40中發光二極體401n的陰極，以分別控制驅動該些發光單元40中發光二極體401a~401n的運作。
簡單來說，當電壓偵測單元201偵測到電源端PT的電壓位準高於第一預設值Vset時，會輸出設定電壓Vc導通NMOS電晶體Q1以下拉該些驅動晶片30所接收到的工作電壓。同時，該些驅動晶片30會因為所接收的工作電壓下降而停止運作，並使流經該些發光單元40的電流ILED降為零，以關閉該些發光單元40。藉此，過電壓保護電路20可以在該些驅動晶片30發生過高溫度保護(OTP)前先關閉該些驅動晶片30，以達到主動保護的功效。
值得一提的是，圖5為圖1的一特殊應用實施方式，且過電壓保護電路20的運作與上述實施例相同，本發明技術領域具有通常知識者應可推知過電壓保護電路20與複數個驅動晶片30的運作模式，故在此不再贅述。此外，圖5之驅動電路3用以驅動控制複數個發光單元40的模式，可應用於背光、液晶顯示螢幕或發光二極體顯示器等大型發光系統用途，但本實施例並不設限。
另外，本實施例的開關元件205如前述可由NPN電晶體來實現。例如將NPN電晶體的集極耦接於該些驅動晶片30的電源接腳VCC及電阻R3的第二端、將NPN電晶體的射極耦接接地端GND，以及將NPN電晶體的基極耦接電阻R1、R2之間的接點，以接收設定電壓Vc，其運作模式與NMOS電晶體Q1類似，因此本發明技術領域具有通常知識者，應可由上述說明，推知NPN電晶體驅動控制多個驅動晶片30的具體實施方式以及操作模式，故在此不再贅述。本實施例中的電壓偵測單元201如第二實施例以電阻R1、R2以及比較器OA1來實現，而開關元件205亦可如第二實施例以開關SW1來實現。本發明技術領域具有通常知識者應可推知電壓偵測單元201及開關元件205的其他實施方式，故在此不再贅述。要說明的是，圖5所示之過電壓保護電路20的實體架構與實施方式以及與複數個驅動晶片30的連接方式僅為一電路示意圖，並不用以限定本發明。
綜上所述，本發明實施例所提供的過電壓保護電路，適用於耦接於電源端與驅動發光單元的驅動晶片的電源接腳之間。過電壓保護電路可藉由電壓偵測方式，主動地於交流電壓源的電壓位準高於預設電壓值時，控制導通開關元件，以關閉驅動晶片所接收到的工作電壓，進而保護驅動晶片，避免發生因過高電壓造成晶片內部過熱現象。
本發明實施例所提供的過電壓保護電路可耦接多個驅動晶片以同時對複數個驅動晶片進行保護。另外，所述的第一預設電壓值亦可依據需求而設置並可透過公式演算設計對應的電壓偵測單元的電路，進而增加過電壓保護電路的實用性。過電壓保護電路另包括穩壓電路，用以穩定供應驅給動晶片的電壓，藉此以外接方式簡化驅動晶片的設計。
除此之外，本發明實施例所提供過電壓保護電路亦可於驅動電路正常運作時，降低保護電路的功耗。總而言之，此過電壓保護電路可提前在過高溫度保護功能啟動前，以主動式方式對驅動晶片進行保護。據此，此過電壓保護電路可應用於所有類型之驅動晶片，無論有無過高溫度保護機制，從而達到對驅動晶片的過壓/過熱保護功能。
以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。
1、2、3．．．驅動電路
10．．．電源供應電路
101．．．交流電壓源
103．．．整流電路
20、50．．．過電壓保護電路
201、501．．．電壓偵測單元
203．．．限流元件
205、505．．．開關元件
207．．．穩壓電路
30．．．驅動晶片
33．．．驅動電流設定元件
40．．．發光單元
401a~401n．．．發光二極體
R1~R4．．．電阻
Q1．．．NMOST電晶體
C1．．．電容
SW1．．．開關
OA1．．．比較器
D1~D4．．．二極體
D5．．．齊納二極體
Vc．．．設定電壓
V_REF．．．參考電壓
VCC．．．驅動晶片之電源接腳
GND．．．驅動晶片之接地接腳、接地端
SW．．．驅動晶片之驅動接腳
ISET．．．驅動晶片之驅動電流設定接腳
VIN ．．．交流電壓
VLED．．．電壓
ILED．．．電流
PT．．．電源端
C10~C60．．．曲線
圖1是本發明第一實施例的驅動電路的電路示意圖。
圖2是本發明第一實施例的驅動電路的電路運作波形示意圖。
圖3是本發明第一實施例的驅動電路的電路運作波形示意圖。
圖4是本發明第二實施例的驅動電路的電路示意圖
圖5是本發明第三實施例的驅動電路的電路示意圖。
1．．．驅動電路
10．．．電源供應電路
101．．．交流電壓源
103．．．整流電路
20．．．過電壓保護電路
201．．．電壓偵測單元
203．．．限流元件
205．．．開關元件
207．．．穩壓電路
30．．．驅動晶片
33．．．驅動電流設定元件
40．．．發光單元
401a~401n．．．發光二極體
R1~R4．．．電阻
Q1．．．NMOST電晶體
C1．．．電容
D1~D4．．．二極體
D5．．．齊納二極體
VCC．．．驅動晶片之電源接腳
GND．．．驅動晶片之接地接腳、接地端
SW．．．驅動晶片之驅動接腳
ISET．．．驅動晶片之驅動電流設定接腳
Vc．．．設定電壓
VIN ．．．交流電壓
VLED．．．電壓
ILED．．．電流
PT．．．電源端

Claims (10)

  1. 一種過電壓保護電路，適於配置在一晶片的一電源接腳(VCC)與一電源端之間，該過電壓保護電路包括：一電壓偵測單元，包括：一第一電阻，耦接於該電源端與一共用端之間；以及一第二電阻，耦接於該共用端與接地端之間，並由該共用端產生一設定電壓；一限流元件，耦接該電源端與該晶片的該電源接腳之間；以及一開關元件，耦接於該晶片的該電源接腳與該接地端之間，其中該開關元件並耦接該電壓偵測單元以受控於該設定電壓；其中，當該電源端的電壓位準高於一第一預設值時，該開關元件導通以關閉該晶片所接收到的電壓；該電源端係耦接於一整流電路，該整流電路整流一交流電壓並經由該電源端對該晶片供電，當該交流電壓大於該第一預設值時該開關元件導通，該第一預設值係與該第一電阻的電阻值、該第二電阻的電阻值以及該開關元件的導通電壓相關，其公式如下： 其中，Vset 表示該第一預設值；R 1表示該第一電阻的電阻值；R 2表示該第二電阻的電阻值；Vth 表示該開關元件的導通電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的過電壓保護電路，其中該電壓偵測單元更包括一比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入端與一輸出端，該第一輸入端耦接於該共用端，該第二輸入端耦接於一參考電壓，該輸出端用以輸出該設定電壓至該開關元件。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的過電壓保護電路，其中該限流元件為一電阻。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的過電壓保護電路，其中該開關元件為一NMOS電晶體，該NMOS電晶體的汲極耦接於該電源接腳，該NMOS電晶體的源極耦接於該接地端，該NMOS電晶體的閘極耦接於該電壓偵測單元以接收該設定電壓。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的過電壓保護電路，其中該開關元件為一NPN電晶體，該NPN電晶體的集極耦接於該電源接腳，該NPN電晶體的射極耦接於該接地端，該NPN電晶體的基極耦接於該電壓偵測單元以接收該設定電壓。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的過電壓保護電路，更包括：一齊納二極體，其陽極耦接於該接地端，其陰極耦接於該晶片的該電源接腳；以及一電容，耦接於該晶片的該電源接腳與該接地端之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的過電壓保護電路，其中該晶片為一離線式線性發光二極體驅動晶片(off-line linear LED driver IC)。
  8. 一種驅動電路，適用於驅動具有至少一發光二極體的一發光單 元，該發光單元的一第一端耦接於一電源端，該驅動電路包括：一晶片，耦接於該發光單元的一第二端，用以驅動該發光單元；以及一過電壓保護電路，耦接於該電源端與該晶片的一電源接腳(VCC)之間，該過電壓保護電路包括：一電壓偵測單元，包括：一第一電阻，耦接於該電源端與一共用端之間；以及一第二電阻，耦接於該共用端與接地端之間，並由該共用端產生設定電壓；一限流元件，耦接該電源端與該晶片的該電源接腳之間；一開關元件，耦接於該晶片的該電源接腳與該接地端之間，其中該開關元件並耦接該電壓偵測單元以受控於該設定電壓；以及一整流電路，耦接於該電源端，用以整流一交流電壓，並經由該電源端對該晶片供電，其中當該交流電壓大於第一預設值時，該開關元件導通，其中該第一預設值係與該第一電阻的電阻值、該第二電阻的電阻值以及該開關元件的導通電壓相關，其公式如下： 其中，Vset 表示該第一預設值；R 1表示該第一電阻的電阻值；R 2表示該第二電阻的電阻值；Vth 表示該開關元件的導通電壓； 其中，當該電源端的電壓位準高於該第一預設值時，該開關元件導通以關閉該晶片的電源，使該晶片停止驅動該發光單元。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的驅動電路，其中該電壓偵測單元更包括一比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入端與一輸出端，該第一輸入端耦接於該共用端，該第二輸入端耦接於一參考電壓，該輸出端用以輸出該設定電壓至該開關元件。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的驅動電路，其中該限流元件為一電阻。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10186954B1 (en) 2018-04-10 2019-01-22 Excelliance Mos Corporation Voltage converting circuit and control circuit thereof

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103426411A (zh) * 2012-05-22 2013-12-04 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 Led背光驱动电路
PL2802100T3 (pl) * 2013-05-10 2016-09-30 Ulepszony obwód dławiący i zawierający go zasilacz magistrali
TWI477194B (zh) * 2013-05-29 2015-03-11 Richtek Technology Corp Light emitting diode drive device
TWI502836B (zh) * 2013-08-05 2015-10-01 Ind Tech Res Inst 電壓保護傳輸裝置及包括該裝置的電壓保護裝置
EP3066889B1 (en) 2013-11-08 2017-06-28 Philips Lighting Holding B.V. Driver with open output protection
US9788369B2 (en) * 2014-07-28 2017-10-10 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd LED driver and LED driving method
US10757785B2 (en) * 2014-10-24 2020-08-25 Signify Holding B.V. Driver with open output protection
ITMI20150543A1 (it) 2015-04-15 2016-10-15 Costr Elettromeccaniche P Torresan S R L Regolatore di tensione in derivazione di protezione di un carico elettrico da sovratensioni e transitori di tensione
CN108370216B (zh) * 2015-10-26 2019-11-22 戴洛格半导体公司 启动时具有零电流的开关功率转换器
WO2017106878A1 (en) 2015-12-18 2017-06-22 Thync Global, Inc. Apparatuses and methods for transdermal electrical stimulation of nerves to modify or induce a cognitive state
CN105451401B (zh) * 2016-01-31 2018-05-15 芜湖锐芯电子科技有限公司 Led开路电压保护方法与电路及使用该电路的驱动电路
US10250029B2 (en) * 2016-05-20 2019-04-02 Infineon Technologies Ag Device overvoltage detector
US10360485B2 (en) * 2016-08-29 2019-07-23 Integrated Device Technology, Inc. Circuits and systems for low power magnetic secure transmission
KR101847839B1 (ko) 2016-09-21 2018-04-11 현대자동차주식회사 차량용 전류 제어 장치 및 이를 포함하는 차량
CN106455234B (zh) * 2016-11-22 2023-09-12 赛尔富电子有限公司 一种插拨式多功能led电源系统
US9848472B1 (en) * 2017-03-02 2017-12-19 Alfasemi Inc. LED device with energy compensation
CN109996364A (zh) * 2017-12-29 2019-07-09 群光电能科技股份有限公司 照明装置
CN110364522B (zh) * 2018-03-26 2021-10-08 瑞昱半导体股份有限公司 能保护低电压元件的电路架构
US11278724B2 (en) 2018-04-24 2022-03-22 Thync Global, Inc. Streamlined and pre-set neuromodulators
CN108807305B (zh) * 2018-07-02 2024-02-13 山东晶导微电子股份有限公司 一种带输出保护的电源功率模块结构
CN110753421B (zh) * 2018-07-04 2023-09-19 晨辉光宝科技股份有限公司 一种led驱动电路和灯管
US20220273947A1 (en) * 2019-09-30 2022-09-01 Thync Global, Inc. Neuromodulator apparatuses comprising led driver integrated circuits
TWI703806B (zh) * 2019-10-14 2020-09-01 台達電子工業股份有限公司 主動橋式整流電路
CN110996457B (zh) * 2019-12-31 2023-05-23 惠州视维新技术有限公司 Led驱动电路、装置、led控制保护方法及存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002231470A (ja) * 2001-02-05 2002-08-16 Pioneer Electronic Corp 発光ダイオード駆動回路
JP2003174356A (ja) * 2001-12-06 2003-06-20 Mitsubishi Electric Corp 過電圧保護回路、当該過電圧保護回路を備える半導体装置及び実装基板
JP2008059811A (ja) * 2006-08-29 2008-03-13 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte Ltd Ｌｅｄを駆動するための装置及び方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1538376C3 (de) * 1966-11-30 1979-01-04 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Überspannungsschutzanordnung für einen Gleichspannungsverbraucher
JPS5829698B2 (ja) * 1978-05-17 1983-06-24 ファナック株式会社 過電圧防止回路
JPS5519436U (zh) * 1978-07-20 1980-02-07
JPS60131026A (ja) * 1983-12-16 1985-07-12 日産自動車株式会社 車載電子回路装置
JPH0681418B2 (ja) * 1988-04-22 1994-10-12 富士通テン株式会社 負荷駆動装置の過電圧保護回路
EP0401410B1 (de) * 1989-06-08 1993-12-29 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung zum Schutz elektronischer Schaltungen vor Überspannung
JPH0697739B2 (ja) * 1989-12-21 1994-11-30 株式会社東芝 過電圧保護回路
TW517422B (en) * 2001-05-18 2003-01-11 Palmax Technology Co Ltd Input protection circuit of hand-held electrical apparatus
DE102004025909A1 (de) * 2004-05-27 2005-12-22 Infineon Technologies Ag Stromversorgungsanordnung zur Stromversorgung einer Last
US8410717B2 (en) * 2009-06-04 2013-04-02 Point Somee Limited Liability Company Apparatus, method and system for providing AC line power to lighting devices
CN101807792B (zh) * 2010-05-12 2012-08-29 英飞特电子（杭州）有限公司 一种电源保护装置
KR101141356B1 (ko) * 2010-09-08 2012-07-16 삼성전기주식회사 발광소자 구동장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002231470A (ja) * 2001-02-05 2002-08-16 Pioneer Electronic Corp 発光ダイオード駆動回路
JP2003174356A (ja) * 2001-12-06 2003-06-20 Mitsubishi Electric Corp 過電圧保護回路、当該過電圧保護回路を備える半導体装置及び実装基板
JP2008059811A (ja) * 2006-08-29 2008-03-13 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte Ltd Ｌｅｄを駆動するための装置及び方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10186954B1 (en) 2018-04-10 2019-01-22 Excelliance Mos Corporation Voltage converting circuit and control circuit thereof

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