TWI469680B - 介面電路 - Google Patents

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TWI469680B TW103101643A TW103101643A TWI469680B TW I469680 B TWI469680 B TW I469680B TW 103101643 A TW103101643 A TW 103101643A TW 103101643 A TW103101643 A TW 103101643A TW I469680 B TWI469680 B TW I469680B
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Poshen Chen
Hsienchih Ho
Tsunglin Yu
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Lextar Electronics Corp
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Description

介面電路
本發明係有關於一種基本電子電路，且特別是有關於一種介面電路。
習知的光引擎介面具備多個腳位，其電源腳位可用以接收市電電源，其控制腳位可用以接收外部控制信號，而其接地腳位可用以與接地端進行耦接。
然而，由於光引擎介面的控制腳位並未界定正端和負端，一旦外部控制電路的正負端與光引擎介面之控制腳位的正負端耦接錯誤，會導致外部控制電路提供給光引擎介面之控制腳位的控制信號的極性錯誤，當光引擎介面將極性錯誤的控制信號傳送給驅動積體電路(Integrated Circuit,IC)時，驅動IC將無法正確判讀控制信號。
再者，一般電源所提供的電壓大小約為15V(伏特)，然驅動IC僅能接受電壓大小在5V以內的電壓。若驅動IC接收超過5V之電壓，驅動IC將有損壞之虞。
由此可見，上述現有的方式，顯然仍存在不便與缺陷，而有待改進。為了解決上述問題，相關領域莫不費盡 心思來謀求解決之道，但長久以來仍未發展出適當的解決方案。
發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此發明內容並非本揭示內容的完整概述，且其用意並非在指出本發明實施例的重要/關鍵元件或界定本發明的範圍。
本發明內容之一目的是在提供一種介面電路，藉以對輸入脈波寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)信號進行處理，而能輸出發光二極體(Light Emitting Diode,LED)驅動積體電路(Integrated Circuit,IC)適用之電壓。
為達上述目的，本發明內容之一技術態樣係關於一種介面電路，此介面電路是用以提供IC可讀取電壓給LED驅動IC。上述介面電路包含整流器、直流對直流轉換器以及主動開關。上述整流器可對輸入PWM信號進行整流，以產生經整流PWM信號，而上述直流對直流轉換器可接收並轉換電源供應電壓為IC可讀取電壓。然後，由主動開關根據經整流PWM信號，以提供IC可讀取電壓給LED驅動IC。
因此，根據本發明之技術內容，本發明實施例所提供的介面電路可藉由整流器，以對外部控制電路所輸出之PWM信號進行整流，如此，介面電路根據經整流之PWM信號所輸出的電壓，當可被LED驅動IC正確判讀。此外，介面電路可藉由直流對直流轉換器以將電源供應電壓轉換 為IC可讀取電壓，如此，IC可讀取電壓之電壓值已被轉換至LED驅動IC可接收的範圍內，從而LED驅動IC將無損壞之虞。
在參閱下文實施方式後，本發明所屬技術領域中具有通常知識者當可輕易瞭解本發明之基本精神及其他發明目的，以及本發明所採用之技術手段與實施態樣。
100、400‧‧‧介面電路
110、410‧‧‧整流器
120、420‧‧‧虛擬負載
Srec ‧‧‧經整流脈波寬度調變信號
Vref ‧‧‧參考電位
130、430‧‧‧負載
140、440‧‧‧主動開關
150、450‧‧‧直流對直流轉換器
500‧‧‧外部控制電路
600‧‧‧電源
700‧‧‧發光二極體驅動積體電路
VIC ‧‧‧積體電路可讀取電壓
Vcc ‧‧‧電源供應電壓
Vin‧‧‧輸入電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
GND‧‧‧接地端
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係依照本發明一實施例繪示一種介面電路的電路方塊示意圖。
第2圖係繪示依照本發明另一實施例繪示一種如第1圖所示之介面電路的電路示意圖。
第3A圖係依照本發明再一實施例繪示一種如第2圖所示之介面電路的電路模擬波形示意圖。
第3B圖係依照本發明又一實施例繪示一種如第2圖所示之介面電路的電路模擬波形示意圖。
第4圖係依照本發明另一實施例繪示一種介面電路的電路方塊示意圖。
第5圖係繪示依照本發明再一實施例繪示一種如第4圖所示之介面電路的電路示意圖。
第6A圖係依照本發明又一實施例繪示一種如第5圖所 示之介面電路的電路模擬波形示意圖。
第6B圖係依照本發明另一實施例繪示一種如第5圖所示之介面電路的電路模擬波形示意圖。
根據慣常的作業方式，圖中各種特徵與元件並未依比例繪製，其繪製方式是為了以最佳的方式呈現與本發明相關的具體特徵與元件。此外，在不同圖式間，以相同或相似的元件符號來指稱相似的元件/部件。
為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本發明的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本發明具體實施例的唯一形式。實施方式中涵蓋了多個具體實施例的特徵以及用以建構與操作這些具體實施例的方法步驟與其順序。然而，亦可利用其他具體實施例來達成相同或均等的功能與步驟順序。
除非本說明書另有定義，此處所用的科學與技術詞彙之含義與本發明所屬技術領域中具有通常知識者所理解與慣用的意義相同。此外，在不和上下文衝突的情形下，本說明書所用的單數名詞涵蓋該名詞的複數型；而所用的複數名詞時亦涵蓋該名詞的單數型。
第1圖係依照本發明一實施例繪示一種介面電路100的電路方塊示意圖。此介面電路100可配置於外部控制電路500與發光二極體(Light Emitting Diode,LED)驅動積體電路(Integrated Circuit,IC)700之間。大體而言， 介面電路100可將電源600所提供之電源供應電壓Vcc 轉換為LED驅動IC 700能夠讀取的控制電壓。然後，介面電路100根據外部控制電路500所輸出之脈波寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)信號，以提供上述控制電壓給LED驅動IC 700。如此，LED驅動IC 700可讀取上述控制電壓，而正確地驅動LED。上述簡單說明僅為使本發明實施例之介面電路100的用途更易於理解，介面電路100的詳細電性操作方式請參閱後文。
請參照第1圖，介面電路100包含整流器110、虛擬負載(dummy load)120、負載130、主動開關140及直流對直流轉換器150。如圖所示，整流器110可用以電性耦接於外部控制電路500，虛擬負載120電性耦接於整流器110、負載130及主動開關140。另外，負載130電性耦接於主動開關140與接地端GND，且負載130可用以電性耦接於LED驅動IC 700。此外，直流對直流轉換器150電性耦接於主動開關140，且直流對直流轉換器150可用以電性耦接於電源600。然而，第1圖所示之介面電路100的配置方式僅用以例示性地說明本發明的實現態樣之一，在不脫離本發明之精神的狀況下，對介面電路100的配置方式進行之更動依舊落入本發明所架構之專利範圍內。
在電性操作方面，上述整流器110可對外部控制電路500所輸出之PWM信號進行整流，以產生經整流PWM信號Srec 。舉例而言，在外部控制電路500反相輸出PWM信號至介面電路100的狀況下，介面電路100之整流器110 能夠將PWM信號處理成正相PWM信號(亦即上述經整流PWM信號Srec )。反之，若外部控制電路500正相輸出PWM信號至介面電路100，整流器110對其處理後，亦可提供正相PWM信號。據此，外部控制電路500當可任意與介面電路100進行耦接，因為無論外部控制電路500如何跟介面電路100耦接，介面電路100之整流器110均可提供正相PWM信號，以確保LED驅動IC 700能夠正確讀取。
於經整流PWM信號Srec 產生後，虛擬負載120相應地產生參考電位Vref 。另一方面，直流對直流轉換器150接收電源600所提供之電源供應電壓Vcc ，且將電源供應電壓Vcc 轉換為IC可讀取電壓VIC ，並提供IC可讀取電壓VIC 至主動開關140。所謂IC可讀取電壓VIC ，意為電壓值落在LED驅動IC 700可接受範圍內的電壓，通常LED驅動IC 700可接受約在5V(伏特)以內的電壓，然本發明並不以上述數值為限。
在一實施例中，直流對直流轉換器150可為降壓型直流對直流轉換器(Buck DC-DC Converter)，如此，本發明實施例之介面電路100即可採用直流對直流轉換器150，將電源600所提供之電源供應電壓Vcc 進行直流對直流降壓轉換，以使IC可讀取電壓VIC 之電壓值落在LED驅動IC 700可接受的範圍內。在另一實施例中，直流對直流轉換器150可為低壓差穩壓器(Low Dropout Linear Regulator,LDO)。然而，上述直流對直流轉換器150的種類僅用以例示性地說明本發明的實現態樣之一，在不脫離 本發明之精神的狀況下，採用不同的電路來實作直流對直流轉換器150，依舊落入本發明所架構之專利範圍內。
經由上述操作後，主動開關140取得直流對直流轉換器150所提供之IC可讀取電壓VIC 。隨後，主動開關140可根據參考電位Vref 而啟閉，從而透過負載130來提供IC可讀取電壓VIC 給LED驅動IC 700。
總結而論，若採用本發明實施例之介面電路100以作為外部控制電路500及LED驅動IC 700的中間介面，則外部控制電路500可任意與介面電路100進行耦接，因為無論外部控制電路500如何跟介面電路100耦接，介面電路100之整流器110均可提供正相PWM信號，據此，主動開關140根據正相PWM信號以輸出的IC可讀取電壓VIC ，即可被LED驅動IC 700正確判讀。再者，由於外部控制電路500可在不需考慮極性的狀況下，任意與介面電路100進行耦接，如此，當可增加組裝速度，提升組裝效率。此外，IC可讀取電壓VIC 之電壓值已被轉換至LED驅動IC 700可接受的範圍內，從而LED驅動IC 700將無損壞之虞。
在一實施例中，本發明實施例之介面電路100可採用高位準信號來控制LED驅動IC 700。詳言之，在第1圖之介面電路100的架構下，當經整流PWM信號Srec 為高位準信號時，虛擬負載120相應地產生高位準的參考電位Vref ，主動開關140根據高位準的參考電位Vref 而導通，並由主動開關140透過負載130以輸出IC可讀取電壓VIC 給LED驅動IC 700。
在另一實施例中，當經整流PWM信號Srec 為低位準信號時，虛擬負載120相應地產生低位準的參考電位Vref ，主動開關140根據低位準的參考電位Vref 而關閉，此時，主動開關140不透過負載130以輸出IC可讀取電壓VIC 給LED驅動IC 700。
第2圖係繪示依照本發明另一實施例繪示一種如第1圖所示之介面電路100的電路示意圖。如圖所示，虛擬負載120可由電阻來實現，負載130亦可由電阻來實現，主動開關140則可由電晶體來實現。在一實施例中，上述主動開關140可為但不限於雙接面電晶體(Bipolar Junction Transistor,BJT)、金氧半場效應電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)、絕緣柵雙極電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)…等，而整流器110可為但不限於橋式整流器、中央抽頭式整流器…等。
再者，直流對直流轉換器150可對電源供應電壓Vcc 進行轉換，而輸出IC可讀取電壓VIC ，因此，對介面電路100而言，直流對直流轉換器150提供了IC可讀取電壓VIC ，是以直流對直流轉換器150在此等效為電源。需注意的是，第2圖之介面電路100的電路示意圖，僅用以例示性地說明本發明的實現態樣之一，而非用以限制本發明。
第3A圖係依照本發明再一實施例繪示一種如第2圖所示之介面電路100的電路模擬波形示意圖。如第3A圖所示，上半圖為介面電路100之輸入電壓Vin的電路模擬 波形，而下半圖為介面電路100之輸出電壓Vout的電路模擬波形。請參閱第2圖，上述輸入電壓Vin是量測第2圖所示之介面電路100的輸入部分而得，而輸出電壓Vout則是量測第2圖所示之介面電路100的輸出部分而得。
請再參照第3A圖，由輸入電壓Vin可看出外部控制電路500反相輸出PWM信號至介面電路100，此PWM信號的電壓大小為15V，而其工作週期(Duty cycle)為10%(百分比)。然後，經由第2圖之介面電路100對此PWM信號進行處理後，介面電路100之輸出電壓Vout的電壓大小為1.5V，而其工作週期為10%。由此可知，即便外部控制電路500反相輸出PWM信號至介面電路100，經介面電路100對反相之PWM信號處理後，介面電路100輸出之輸出電壓Vout依然可被LED驅動IC 700正確判讀，且輸出電壓Vout之電壓大小在LED驅動IC 700可接受的範圍內。
第3B圖係依照本發明又一實施例繪示一種如第2圖所示之介面電路100的電路模擬波形示意圖。相較於第3A圖，請參照輸入電壓Vin部分，在此外部控制電路500正相輸出PWM信號至介面電路100，此PWM信號的電壓大小為15V，而其工作週期為10%。同樣經第2圖之介面電路100對此PWM信號進行處理後，介面電路100之輸出電壓Vout的電壓大小為1.5V，而其工作週期為10%。由此可知，外部控制電路500正相輸出PWM信號至介面電路100，經介面電路100對此正相PWM信號進行處理後，介面電路100輸出之輸出電壓Vout，可被LED驅動IC 700 正確判讀，且輸出電壓Vout之電壓大小亦在LED驅動IC 700可接受的範圍內。
第4圖係依照本發明另一實施例繪示一種介面電路400的電路方塊示意圖。在此需說明的是，在第4圖之介面電路400中，電子元件的元件名稱與介面電路100的電子元件相同者，代表其具備相同之電性操作方式，因此，其電性操作方式在此不作贅述，僅就不同處進行說明。
相較於第1圖所示之介面電路100，負載430配置於介面電路400中的位置不同。在介面電路400中，負載430是配置於主動開關440與直流對直流轉換器450之間。在電性操作上，直流對直流轉換器450可透過負載430以將IC可讀取電壓VIC 提供給LED驅動IC 700。需注意的是，主動開關440電性耦接於負載430及接地端GND之間，當主動開關440關閉時，直流對直流轉換器450可正常提供IC可讀取電壓VIC 給LED驅動IC 700，而主動開關440關閉與否，則由參考電位Vref 而定。在一實施例中，於經整流PWM信號Srec 為低位準信號的狀況下，虛擬負載420相應地產生低位準的參考電位Vref ，此時，主動開關140根據低位準的參考電位Vref 而關閉。
另一方面，一旦主動開關440開啟，直流對直流轉換器450會透過負載430及主動開關440而接地，此時，IC可讀取電壓VIC 會被下拉，因此，直流對直流轉換器450無法透過負載430，以將IC可讀取電壓VIC 提供給LED驅動IC 700。由此可知主動開關440可用以決定是否提供IC 可讀取電壓VIC 給LED驅動IC 700。綜上所述，當有使用低位準信號來控制LED驅動IC 700的需求時，可採用第4圖所示之介面電路400以實現上述需求，因為在介面電路400的架構下，外部控制電路500所輸出之PWM信號提供低位準信號時，介面電路400才會提供IC可讀取電壓VIC 給LED驅動IC 700。
第5圖係繪示依照本發明再一實施例繪示一種如第4圖所示之介面電路400的電路示意圖。如圖所示，虛擬負載420可由電阻來實現，負載430亦可由電阻來實現，主動開關440可由電晶體來實現。此外，主動開關440可採用之電晶體種類相似於第2圖之主動開關140，整流器410可採用之種類亦相似於第2圖之整流器110，在此不作贅述。再者，直流對直流轉換器450可對電源供應電壓Vcc 進行轉換，而輸出IC可讀取電壓VIC ，因此，對介面電路400而言，直流對直流轉換器450提供了IC可讀取電壓VIC ，是以直流對直流轉換器450在此等效為電源。在此需說明的是，第5圖之介面電路400的電路示意圖，同樣僅用以例示性地說明本發明的實現態樣之一，而非用以限制本發明。
第6A圖係依照本發明又一實施例繪示一種如第5圖所示之介面電路400的電路模擬波形示意圖。如第6A圖所示，上半圖為介面電路400之輸入電壓Vin的電路模擬波形，而下半圖為介面電路400之輸出電壓Vout的電路模擬波形。請參閱第5圖，上述輸入電壓Vin是量測第5圖 所示之介面電路400的輸入部分而得，而輸出電壓Vout則是量測第5圖所示之介面電路400的輸出部分而得。
請再參照第6A圖，由輸入電壓Vin可看出外部控制電路500反相輸出PWM信號至介面電路400，此PWM信號的電壓大小為15V，而其工作週期為10%。然後，經由第5圖之介面電路400對此PWM信號進行處理後，介面電路400之輸出電壓Vout的電壓大小為1.5V，而其工作週期為90%。由此可知，即便外部控制電路500反相輸出PWM信號至介面電路400，經介面電路400對此PWM信號進行處理後，介面電路400輸出之輸出電壓Vout，可被LED驅動IC 700正確判讀，且輸出電壓Vout之電壓大小在LED驅動IC 700可接受的範圍內。
第6B圖係依照本發明另一實施例繪示一種如第5圖所示之介面電路400的電路模擬波形示意圖。相較於第6A圖，請參照輸入電壓Vin部分，在此外部控制電路500正相輸出PWM信號至介面電路400，此PWM信號的電壓大小為15V，而其工作週期為10%。同樣經第5圖之介面電路400對此PWM信號進行處理後，介面電路400之輸出電壓Vout的電壓大小為1.5V，而其工作週期為90%。由此可知，外部控制電路500正相輸出PWM信號至介面電路400，經介面電路400對此PWM信號進行處理後，介面電路400輸出之輸出電壓Vout，可被LED驅動IC 700正確判讀，且輸出電壓Vout之電壓大小在LED驅動IC 700可接受的範圍內。
此外，由第6A圖及第6B圖可知，當外部控制電路500輸出之PWM信號為低位準信號時，介面電路400才會相應地提供輸出電壓Vout給LED驅動IC 700，因此，當有使用低位準信號來控制LED驅動IC 700的需求時，可採用第5圖所示之介面電路400以實現上述需求。
由上述本發明實施方式可知，應用本發明具有下列優點。本發明實施例所提供的介面電路100、400可對外部控制電路500所輸出之PWM信號進行處理，如此，無論外部控制電路500輸出至介面電路100、400的PWM信號極性為何，經介面電路100、400處理所輸出的IC可讀取電壓VIC ，可被LED驅動IC 700正確判讀，並且IC可讀取電壓VIC 之電壓值已被轉換至LED驅動IC 700可接受的範圍內，從而LED驅動IC 700將無損壞之虞。
雖然上文實施方式中揭露了本發明的具體實施例，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不悖離本發明之原理與精神的情形下，當可對其進行各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當以附隨申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧介面電路
110‧‧‧整流器
120‧‧‧虛擬負載
130‧‧‧負載
140‧‧‧主動開關
150‧‧‧直流對直流轉換器
500‧‧‧外部控制電路
600‧‧‧電源
700‧‧‧發光二極體驅動積體電路
Srec ‧‧‧經整流脈波寬度調變信號
Vref ‧‧‧參考電位
VIC ‧‧‧積體電路可讀取電壓
Vcc ‧‧‧電源供應電壓
GND‧‧‧接地端

Claims (10)

  1. 一種介面電路，用以提供一積體電路可讀取電壓予一發光二極體驅動積體電路，包含：一整流器，用以對一輸入脈波寬度調變信號進行整流，以產生一經整流脈波寬度調變信號；一直流對直流轉換器，用以接收並轉換一電源供應電壓為該積體電路可讀取電壓；以及一主動開關，用以根據該經整流脈波寬度調變信號而提供該積體電路可讀取電壓予該發光二極體驅動積體電路。
  2. 如請求項1所述之介面電路，其中當該經整流脈波寬度調變信號為高位準信號時，該主動開關輸出該積體電路可讀取電壓予該發光二極體驅動積體電路。
  3. 如請求項2所述之介面電路，更包含：一負載，耦接於該主動開關與一接地端之間；其中該主動開關透過該負載以輸出該積體電路可讀取電壓予該發光二極體驅動積體電路。
  4. 如請求項3所述之介面電路，更包含：一虛擬負載，耦接於該整流器與該主動開關之間，用以根據該經整流脈波寬度調變信號產生一參考電位，該主 動開關根據該參考電位而提供該積體電路可讀取電壓予該發光二極體驅動積體電路。
  5. 如請求項3所述之介面電路，其中當該經整流脈波寬度調變信號為低位準信號時，該主動開關關閉，俾使該主動開關不透過該負載以輸出該積體電路可讀取電壓予該發光二極體驅動積體電路。
  6. 如請求項1所述之介面電路，其中當該經整流脈波寬度調變信號為低位準信號時，該主動開關提供該積體電路可讀取電壓予該發光二極體驅動積體電路。
  7. 如請求項6所述之介面電路，其中該主動開關之一端接地，該介面電路更包含：一負載，耦接於該直流對直流轉換器與該主動開關之間；其中當該經整流脈波寬度調變信號為低位準信號時，該主動開關關閉，俾使該直流對直流轉換器透過該負載以提供該積體電路可讀取電壓予該發光二極體驅動積體電路。
  8. 如請求項7所述之介面電路，更包含：一虛擬負載，耦接於該整流器與該主動開關之間，用 以根據該經整流脈波寬度調變信號產生一參考電位，該主動開關根據該參考電位而提供該積體電路可讀取電壓予該發光二極體驅動積體電路。
  9. 如請求項7所述之介面電路，其中當該經整流脈波寬度調變信號為高位準信號時，該主動開關導通，俾使該直流對直流轉換器接地，該直流對直流轉換器不透過該負載以提供該積體電路可讀取電壓予該發光二極體驅動積體電路。
  10. 如請求項1至9任一項所述之介面電路，其中該直流對直流轉換器包含一降壓型直流對直流轉換器及一低壓差穩壓器(Low Dropout Linear Regulator,LDO)的其中至少一者。
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