TWI482141B - 具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路 - Google Patents

具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路 Download PDF

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Description

具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路
本發明是有關於一種具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路,特別是有關於一種可減少接腳之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路。
近年來,隨著液晶顯示器(liquid-crystal display,LCD)的快速發展,發光二極體(light-emitting diode,LED)背光源已逐漸取代了傳統的冷陰極燈管(cold-cathode fluorescent lamps,CCFL)背光源。
請參閱第1圖,第1圖係為習知之具有調光及過壓保護元件之升壓型發光二極體驅動電路發光二極體背光源驅動電路,包含升壓電路10、被驅動元件20如發光二極體、電晶體Q1、回授電阻RFB、分壓電路30、調變比較器70、過壓保護比較器80及調變信號源50。
當電晶體Q3導通時,輸入電壓Vin跨接於電感L1,使得電感L1之電流線性增加,並且儲存能量於電感L1中。若電晶體Q3達到所預期之導通時間,則電晶體Q3便立即關閉,以將所儲存的能量經過 二極體D1輸出至升壓電路10之輸出端,並且對電容C3進行充電。經由上述動作重複交替以將輸入電壓Vin提升至升壓電路10之輸出端所設定之準位,此即為升壓(boost)之原理。
其中,升壓電路10之輸出端係依序電性串聯發光二極體、電晶體Q1及回授電阻RFB。藉由回授電阻RFB之回授電壓輸出至FB接腳,並且與誤差放大器(未繪示)比較後產生適當的責任週期(duty cycle)再輸出至電晶體Q3,以達到設定的電流。
其中,過壓保護方式係為升壓電路10之輸出電壓透過分壓電路30輸出一分壓至OVP接腳,並且與過壓保護比較器80之參考電壓2.5V比較。若分壓超過2.5V,則使得此驅動電路關閉並鎖住。
此外,調光方式係經由調變信號源50提供調變信號至DIM接腳,並且與調變比較器70之參考電壓比較。其中,此調變信號為脈寬調變(pulse width modulation,PWM)信號。若調變信號之電壓低於0.2V,則調變比較器70便輸出信號至DIMOUT接腳,使得電晶體Q1關閉以中斷發光二極體之電流。若調變信號之電壓高於0.3V,則調變比較器70便輸出信號至DIMOUT接腳,使得電晶體Q1導通以開啟發光二極體之電流。因此,此驅動電路便可依據調變信號之責任週期調變發光二極體之電流。
然而,在接腳數量受到限制的情況下,傳統上具有調光及過壓保護元件之升壓型發光二極體驅動電路便無法克服此問題。
有鑑於上述習知技藝之問題,本發明之其中之一目的在於提供一種具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路, 使得在成本考量及接腳數量受到限制的情況下,此驅動電路還能夠保有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護的功能。
緣是,本發明提出一種具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路至少包含升壓電路、信號處理電路、過壓保護元件、調變元件及控制電路。此升壓電路之輸出端係依序電性串聯被驅動元件、第一電晶體及接地之回授電阻,其中升壓電路之輸出端更電性耦接接地之分壓電路以輸出分壓信號。
續言之,信號處理電路係依據分壓信號及調變信號源之調變信號以輸出處理信號至過壓保護元件及調變元件。其中,過壓保護元件及調變元件係分別為過壓保護比較器及該調變比較器,調變信號及處理信號則為脈寬調變(PWM)信號。
此外,處理信號之相位與調變信號之相位相反,而處理信號之振幅則對應於分壓信號之振幅。前述之信號處理電路之輸出端係電性耦接於過壓保護元件之非反相輸入端及調變元件之非反相輸入端。藉此將調變元件之輸入接腳及過壓保護元件之輸入接腳結合為同一個接腳。
續言之,控制電路則依據過壓保護元件之輸出信號及調變元件之輸出信號控制第一電晶體之導通。其中,若處理信號之電壓高於過壓保護元件之參考電壓時,則第一電晶體不導通;若處理信號之電壓低於參考電壓時,則依據調變元件之輸出信號調變被驅動元件之電性參數。因此,在成本考量及接腳數量受到限制的情況下,使得此驅動電路還能夠保有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護的功能。
前述之信號處理電路包含第二電晶體、電阻及接地之電容。其中,電阻係電性耦接於第二電晶體之閘極及調變信號源之間,電容係電性耦接於第二電晶體之閘極,第二電晶體之源極/汲極之一者或射極/集極之一者係為接地,而信號處理電路之輸出端係電性耦接於第二電晶體之源極/汲極之另一者或射極/集極之另一者及分壓電路。
此外,信號處理電路亦可包含二極體及第三電晶體。其中,二極體之陰極係電性耦接第三電晶體之源極/汲極之一者或射極/集極之一者,第三電晶體之源極/汲極之另一者或射極/集極之另一者係為接地,第三電晶體之閘極係電性耦接於調變信號源,而信號處理電路之輸出端係電性耦接於二極體之陽極及分壓電路。
前述之控制電路包含鎖相器(latch)及反或(NOR)邏輯閘。其中,鎖相器係依據過壓保護元件之輸出信號輸出鎖相信號至反或邏輯閘,而反或邏輯閘係依據鎖相信號及調變元件之輸出信號控制電晶體之導通。
前述之被驅動元件係為發光二極體(LED)或冷陰極燈管(CCFL)。前述之電性參數係為電流或電壓。
承上所述,依據本發明之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路,其可具有一或多個下述優點:
(1)本發明之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路,可將調變元件之輸入接腳及過壓保護元件之輸入接腳結合為同一個接腳。
(2)本發明之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之 驅動電路,可在成本考量及接腳數量受到限制的情況下,使得此驅動電路還能夠保有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護的功能。
茲為使 貴審查委員對本發明之技術特徵及所達到之功效有更進一步之瞭解與認識,謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明如後。
10‧‧‧升壓電路
20‧‧‧被驅動元件
30‧‧‧分壓電路
40‧‧‧信號處理電路
41‧‧‧處理信號
50‧‧‧調變信號源
51‧‧‧調變信號
60‧‧‧控制電路
61‧‧‧反或邏輯閘
62‧‧‧鎖相器
70‧‧‧調變比較器
80‧‧‧過壓保護比較器
第1圖係為習知之具有調光及過壓保護元件之升壓型發光二極體驅動電路。
第2圖係為本發明之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路之第一實施例之示意圖。
第3圖係為本發明之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路之調變信號及處理信號之示意圖。
第4圖係為本發明之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路之第二實施例之示意圖。
以下將參照相關圖式,說明依本發明之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路之實施例,為使便於理解,下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
請參閱第2圖及第3圖,第2圖係為本發明之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路之第一實施例之示意圖。第3圖係為本發明之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路之調變信號及處理信號之示意圖。
此具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路至少包含升壓電路10、信號處理電路40、過壓保護元件、調變元件及控制電路60。其中,過壓保護元件及調變元件係可例如各別為過壓保護比較器80及調變比較器70。
續言之,此升壓電路10之輸出端係可例如依序電性串聯被驅動元件、電晶體Q1及接地之回授電阻RFB,其中升壓電路10之輸出端更電性耦接接地之分壓電路30以輸出分壓信號。其中,被驅動元件20可例如為發光二極體(LED)或冷陰極燈管(CCFL),分壓電路30則可例如為由電阻R1、R2電性串聯所構成。此外,本發明所述之電晶體可例如為金氧半場效電晶體(MOSFET)或雙極性電晶體(BJT),亦或僅為迴授電阻,在此實施例中較佳為金氧半場效電晶體,因此下述實施例中係以金氧半場效電晶體作舉例。
續言之,信號處理電路40係依據分壓電路30之分壓信號及調變信號源50之調變信號51以輸出處理信號41至OVP/DIM接腳,此OVP/DIM接腳係電性耦接於過壓保護比較器80及調變比較器70之非反向輸入端。藉此將調變比較器70之輸入接腳DIM及過壓保護比較器80之輸入接腳OVP結合為同一個OVP/DIM接腳。其中,調變信號51及處理信號41係可例如為脈寬調變(PWM)信號。
此外,信號處理電路40可例如包含電晶體Q2、電阻R3及接地之電容C1。電阻R3係電性耦接於電晶體Q2之閘極及調變信號源50之間,電容C1係電性耦接於電晶體Q2之閘極,電晶體Q2之源極係可例如為接地,而信號處理電路40之輸出端係可例如電性耦接於電晶體Q2之汲極及分壓電路30。
如第3圖所示,當調變信號51在0至dT之時間區間時,調變信號51之振幅為V1,此時的電晶體Q2係為導通之狀態。因此,信號處理電路40之輸出端在此時便視為接地,使得信號處理電路40所輸出之處理信號41在0至dT之時間區間中的振幅為0。
接著,當調變信號51在dT至T之時間區間時,調變信號51之振幅為0,此時的電晶體Q2係為不導通之狀態,且處理信號41之振幅V2在dT至T之時間區間中係對應於分壓電路30之分壓信號的振幅。因此,便使得調變信號51之相位與處理信號41之相位相反。
續言之,控制電路60進一步依據過壓保護比較器80之輸出信號及調變比較器70之輸出信號控制電晶體Q1之導通。此控制電路60可例如包含鎖相器(latch)62及反或(NOR)邏輯閘61。其中,鎖相器62係依據過壓保護比較器80之輸出信號輸出鎖相信號至反或邏輯閘61,而反或邏輯閘61係依據鎖相信號及調變比較器70之輸出信號控制電晶體Q1之導通。
其中,若處理信號41之振幅V2高於過壓保護比較器80之參考電壓如2.5V時,則電晶體Q1便不導通並鎖住,使得電晶體Q1不會因為下一時間區間如T至T+dt之振幅為0而又再次導通。
反之,若處理信號41之振幅V2低於過壓保護比較器80之參考電壓如2.5V時,控制電路60之輸出信號便對應於調變比較器70之輸出信號。此時,當處理信號41之振幅低於調變比較器70之參考電壓如0.2V時(如時間區間0至dT之振幅為0),控制電路60便輸出信號至DIMOUT接腳,使得電晶體Q1不導通以中斷例如被驅動元件20之電流。接著當處理信號41之振幅V2高於調變比較器70之參考電壓 如0.3V時(如時間區間dT至T),則控制電路60便輸出信號至DIMOUT接腳,使得電晶體Q1導通以打開例如被驅動元件20之電流。
因此,以發光二極體為例,電晶體Q1便可例如依據調變比較器70之輸出信號之責任週期(duty cycle)調變被驅動元件20之電性參數如電流或電壓,使得在成本考量及接腳數量受到限制的情況下,此驅動電路還能夠保有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護的功能,惟本發明不限於此,即若符合上述邏輯判斷功能之控制電路60,皆應屬本發明所請求保護之範圍。
請參閱第3圖及第4圖,第4圖係為本發明之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路之第二實施例之示意圖。信號處理電路40亦可例如為包含二極體D2及電晶體Q2。其中,二極體D2之陰極係可例如電性耦接電晶體Q2之汲極,電晶體Q2之源極係可例如為接地,電晶體Q2之閘極係電性耦接於調變信號源50,而信號處理電路40之輸出端係電性耦接於二極體D2之陽極及分壓電路30。
如第3圖所示,當調變信號51在0至dT之時間區間時,調變信號51之振幅為V1,此時的電晶體Q2係為導通之狀態。因此,信號處理電路40之輸出端在此時便視為接地,使得信號處理電路40所輸出之處理信號41在0至dT之時間區間中的振幅為0。
接著,當調變信號51在dT至T之時間區間時,調變信號51之振幅為0,此時的電晶體Q2係為不導通之狀態,且處理信號41之振幅V2在dT至T之時間區間中係對應於分壓電路30之分壓信號的振幅 ,惟本發明不限於此,即若符合上述信號處理功能之信號處理電路40,皆應屬本發明所請求保護之範圍。
總言之,本發明之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路將OVP接腳及DIM接腳結合為OVP/DIM接腳,使得在成本考量及接腳數量受到限制的情況下,此驅動電路還能夠保有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護的功能。
以上所述僅為舉例性,而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇,而對其進行之等效修改或變更,均應包含於後附之申請專利範圍中。
10‧‧‧升壓電路
20‧‧‧被驅動元件
30‧‧‧分壓電路
40‧‧‧信號處理電路
50‧‧‧調變信號源
60‧‧‧控制電路
61‧‧‧反或邏輯閘
62‧‧‧鎖相器
70‧‧‧調變比較器
80‧‧‧過壓保護比較器

Claims (9)

  1. 一種具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路,包含:一升壓電路,該升壓電路之輸出端係依序電性串聯一被驅動元件、一電晶體及一接地之回授電阻,其中該升壓電路之輸出端更電性耦接一接地之分壓電路以輸出一分壓信號;一信號處理電路,係依據該分壓信號及一調變信號源之一調變信號以輸出一處理信號至一過壓保護元件及一調變元件,其中該處理信號之相位與該調變信號之相位相反,而該處理信號之振幅係對應於該分壓信號之振幅;以及一控制電路,係依據該過壓保護元件之輸出信號及該調變元件之輸出信號控制該電晶體之導通;其中,若該處理信號高於該過壓保護元件之一參考準位時,則該電晶體不導通;若該處理信號低於該參考準位時,則依據該調變元件之輸出信號調變該被驅動元件之一電性參數;其中,該過壓保護元件及該調變元件係分別為過壓保護比較器及調變比較器。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路,其中該信號處理電路之輸出端係電性耦接於該過壓保護元件之非反相輸入端及該調變元件之非反相輸入端。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之具有調變被驅動元件之電性參數及 過壓保護元件之驅動電路,其中該信號處理電路包含該信號處理電路之電晶體、一電阻及一接地之電容,該電阻係電性耦接於該信號處理電路之電晶體之閘極及該調變信號源之間,該電容係電性耦接於該信號處理電路之電晶體之閘極,其中該信號處理電路之電晶體之源極/汲極之一者或射極/集極之一者係為接地,而該信號處理電路之輸出端係電性耦接於該信號處理電路之電晶體之源極/汲極之另一者或射極/集極之另一者及該分壓電路。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路,其中該信號處理電路包含一二極體及該信號處理電路之電晶體,該二極體之陰極係電性耦接該信號處理電路之電晶體之源極/汲極之一者或射極/集極之一者,其中該信號處理電路之電晶體之源極/汲極之另一者或射極/集極之另一者係為接地,該信號處理電路之電晶體之閘極係電性耦接於該調變信號源,該信號處理電路之輸出端係電性耦接於該二極體之陽極及該分壓電路。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路,其中該控制電路包含一鎖相器(latch)及一反或(NOR)邏輯閘,該鎖相器係依據該過壓保護元件之輸出信號輸出一鎖相信號至該反或邏輯閘,該反或邏輯閘係依據該鎖相信號及該調變元件之輸出信號控制該電晶體之導通。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路,其中該調變信號及該處理信號為脈寬調變(pulse width modulation,PWM)信號。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路,其中該被驅動元件係為發光二極體 (light-emitting diode,LED)或冷陰極燈管(cold-cathode fluorescent lamps,CCFL)。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路,其中該參考準位係為該過壓保護元件之一參考電壓。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之具有調變被驅動元件之電性參數及過壓保護元件之驅動電路,其中該電性參數係為電流或電壓。
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