TWI571171B - 發光二極體（ｌｅｄ）驅動器電路 - Google Patents

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Description

發光二極體(LED)驅動器電路
與例示性實施例一致之方法及設備係關於一種LED驅動電路，且更特定言之係關於一種可感測一功率電晶體之一錯誤以使一LED陣列升壓之LED驅動電路。
本申請案主張2011年6月8日在美國專利商標局申請之韓國專利申請案第10-2011-0055127號之優先權，該案之揭示內容以引用方式併入本文。
液晶顯示器(LCD)廣泛使用，此係因為其等比其他顯示設備薄且輕，且因為其等需要的驅動電壓及電力消耗小。然而，因為LCD係不能照明其等自身之非發光元件，所以其等需要額外的背光以給一LCD面板供應光。
隨著LCD設備，冷陰極螢光燈(CCFL)及發光二極體(LED)廣泛使用背光光源。冷陰極螢光燈(CCFL)使用水銀且因此污染環境、具有慢回應速度、低色彩再現性，且不適合用於LCD面板之緊湊性。
另一方面，發光二極體(LED)未使用污染材料且因此環保，且能夠脈衝驅動。而且，LED具有極佳色彩再現性，且可調整紅色、綠色及藍色發光二極體之光體積，改變亮度、色彩及溫度，且適合用於LCD面板之緊湊性。歸因於此等原因，LED被廣泛用作為LCD面板中之背光光源。
在其中複數個發光二極體在一LCD背光中串聯連接(即，當使用一LED陣列時)之此一情況中，若使用一發光 二極體方法，則需要可提供特定恆定電流給該等發光二極體之一驅動電路及用於調整該等發光二極體之功率之一DC-DC轉換器。
更具體言之，該DC-DC轉換器具有一功率電晶體、輸入提供給該功率電晶體之一閘極之脈寬調變(PWM)信號，且執行升壓以驅動發光二極體。
同時，存在其中藉由一長驅動或震動等等使此一功率電晶體空乏之情況，且當該功率電晶體空乏時，不能執行用於驅動發光二極體之升壓，不能維持用於驅動發光二極體之一所要輸出電壓。
然而，過去因為不存在感測此一功率電晶體之一錯誤之方式，所以需要感測該功率電晶體之錯誤之一方法。
例示性實施例之一態樣係關於一種可感測一功率電晶體之一錯誤以使一LED陣列升壓之LED驅動電路。
根據本發明之一例示性實施例之一LED驅動電路可包含：一輸入單元，其接收用於驅動一LED陣列之一調光信號；一DC-DC轉換器，其包含執行一切換操作之一功率電晶體且其藉由該功率電晶體之切換操作提供一輸出電壓給一LED陣列；一PWM信號產生單元，其提供用於調整該LED陣列之功率之一PWM信號給該功率電晶體；一LED驅動單元，其使用該調光信號驅動該LED陣列；及一感測單元，其感測該功率電晶體之劣化。
在此情況中，該感測單元可使用該功率電晶體之一源極 電壓感測該功率電晶體之劣化。
在此情況中，該感測單元可包含一第一比較器，該第一比較器在該功率電晶體之一源極電壓大於一預定第一電壓時輸出一高信號，且該感測單元可基於該第一比較器之一輸出信號感測該功率電晶體之劣化。
在此情況中，該第一比較器可為一磁滯比較器，其在源極電壓變得大於該第一電壓時輸出一高信號，且在該源極電壓變得小於具有低於該第一電壓之一電壓位準之一第二電壓時輸出一低信號。
同時，該感測單元可進一步包含一電容器；一第一電晶體，其在該第一比較器輸出一高信號時接通並提供一恆定電流給該電容器；及一第二比較器，其在該電容器之一電壓大於一預定第三電壓時輸出一高信號，且該感測單元可基於該第二比較器之輸出信號感測該功率電晶體之劣化。
在此情況中，該電容器之一電容可為1 μF，該恆定電流可為1 μA，且該第三電壓可為1 V。
同時，該感測單元可進一步包含一第二電晶體，該第二電晶體根據一外部控制信號對電容器放電。
在此情況中，該感測單元可進一步包含一恢復單元，該恢復單元在該功率電晶體之源極電壓低於一預定第四電壓時控制該第二電晶體以對該電容器放電，且該第四電壓可具有低於該第一電壓之一電壓位準。
在此情況中，該恢復單元可在該調光信號係一低信號且該功率電晶體之源極電壓低於該第四電壓時，控制該第二 電晶體為接通。
同時，該感測單元可進一步包含一第二電晶體，該第二電晶體對該電容器放電；及一恢復單元，其在該功率電晶體之源極電壓低於一預定第四電壓時控制該第二電晶體以對該電容器放電，且該第四電壓可具有低於該第一電壓之一電壓位準。
在此情況中，該恢復單元可在該調光信號係一低信號且該功率電晶體之源極電壓低於該第四電壓時，控制該第二電晶體為接通。
同時，該PWM信號產生單元可包含一回饋單元，該回饋單元比較其中該LED陣列及LED驅動電路二者皆接觸之一節點之一電壓與一預定第五電壓；且該感測單元可使用該回饋單元之一輸出電壓感測該功率電晶體之劣化。
在此情況中，該感測單元可進一步包含一電容器；一第一比較器，其在該回饋單元之一輸出電壓大於一預定第一電壓時輸出一高信號；一第一電晶體，其在該第一比較器輸出一高信號時接通並提供一恆定電流給該電容器；及一第二比較器，其在該電容器之一電壓大於一預定第三電壓時輸出一錯誤信號，且該感測單元可基於該第二比較器之輸出信號感測該功率電晶體之劣化。
在此情況中，該第一比較器可為一磁滯比較器，其在該回饋單元之輸出電壓變得大於該第一電壓時輸出一高信號，且在該回饋單元之輸出電壓低於具有低於該第一電壓之一電壓位準之一第二電壓時輸出一低信號。
同時，該電容器之一電容可為1 μF，該恆定電流可為1 μA，且該第三電壓可為1 V。
同時，該感測單元可進一步包含一第二電晶體，該第二電晶體根據一外部控制信號對電容器放電。
在此情況中，該感測單元可進一步包含一恢復單元，該恢復單元在該回饋單元之輸出電壓低於一預定第四電壓時控制該第二電晶體以對該電容器放電，且該第四電壓可具有低於該第一電壓之一電壓位準。
在此情況中，該恢復單元可在該調光信號係一低信號且該回饋單元之輸出電壓低於該第四電壓時，控制該第二電晶體為接通。
同時，該感測單元可進一步包含一第二電晶體，該第二電晶體對該電容器放電；及一恢復單元，其在該回饋單元之輸出電壓低於一預定第四電壓時控制該第二電晶體以對該電容器放電，且該第四電壓可具有低於該第一電壓之一電壓位準。
在此情況中，該恢復單元可在該調光信號係一低信號且該回饋單元之輸出電壓低於該第四電壓時，控制該第二電晶體為接通。
同時，該PWM信號產生單元可包含：一信號產生單元，其產生提供給該DC-DC轉換器之功率電晶體之一PWM信號；一回饋單元，其比較其中該LED陣列及LED驅動單元二者皆接觸之一節點之一電壓與一預定第五電壓並輸出該節點之電壓；及一控制單元，其在其中該功率電晶體之一 源極電壓與具有一預定頻率之三角波相加之一第一加值電壓大於其中該回饋單元之一輸出電壓與一預定第六電壓相加之一第二加值電壓時控制該信號產生單元使得重設該PWM信號。
如前提及，根據本例示性實施例之一LED驅動電路可感測一功率電晶體之劣化以使一LED陣列升壓。
藉由參考隨附圖式描述特定本發明將更容易地明白本發明之上述及/或其他態樣。
下文參考隨附圖式更加詳細地描述特定例示性實施例。
在下列描述中，即使在不同圖式中，相同的元件使用相同的繪製元件符號。提供描述中定義之事物(諸如詳細構造及元件)以輔助對例示性實施例之一綜合理解。然而，在無具體定義之事物之情況下可實踐例示性實施例。而且，並未詳細描述熟習功能或構件以免其等因不必要的細節混淆本申請案。
圖1係根據本發明之一例示性實施例之一LED驅動電路之一方塊圖。
參考圖1，LED驅動電路1000包含一輸入單元100、一PWM信號產生單元200、一DC-DC轉換器300、一LED驅動單元400、一LED陣列500及一感測單元600。
該輸入單元100接收用於驅動該LED陣列之一調光信號。更具體言之，存在數位調光一LED之三種方法：直接模式、固定相位模式及相移模式。在本文中，該直接模式 係在外部控制一PWM頻率及作用時間(On Duty)二者之一方法(PAD)，而該固定相位模式及相移模式係在內部於一IC中產生一PWM頻率同時自該PAD僅接收該作用時間之方法。在本文中，一調光信號係用於調整LED之一亮度、色彩及溫度或用於溫度補償之一信號。
該PWM信號產生單元200產生用於調整該LED陣列之功率之一PWM信號。下文將參考圖2解釋該PWM信號產生單元200之詳細組態及操作。
該DC-DC轉換器300包含執行切換操作之一功率電晶體並根據該功率電晶體之一切換操作提供一輸出電壓給該LED陣列。更具體言之，該DC-DC轉換器300基於該PWM信號產生單元200中產生之PWM信號轉換一DC電壓，且提供所轉換DC電壓給該LED陣列500。在本文中，該DC-DC轉換器300可提供對應於該LED陣列500之一前向病毒電壓(forward direction virus voltage)之一電壓給該LED陣列500，使得該LED陣列500可在一飽和區域中操作。
該LED驅動電路400使用該調光信號驅動該LED陣列。更具體言之，該LED驅動電路400可使用自該輸入單元100輸入之調光信號調整該LED陣列500內部之一驅動電流。
該感測單元600感測該功率電晶體之劣化。更具體言之，該感測單元600感測該DC-DC轉換器之功率電晶體中是否存在諸如停止運行等等之一劣化。下文將參考圖3及圖4解釋該感測單元600之詳細組態及操作。
如前提及，根據本發明之例示性實施例之LED驅動電路 1000可使用該感測單元600感測該功率電晶體之劣化，且因此一使用者可容易地瞭解該LED驅動電路之一錯誤。
圖2係根據本發明之例示性實施例之一LED驅動電路之一電路圖。
參考圖2，該LED驅動電路1000包含一輸入單元100、一PWM信號產生單元200、一DC-DC轉換器300、一LED驅動單元400及一LED陣列500。同時，雖然圖2中未圖解說明一感測單元600之組態，但是當具體實施該電路時，可在圖2之一側處提供圖3或圖4中之電路。
該輸入單元100自外部接收用於LED驅動之一調光信號。
該PWM信號產生單元200產生待提供給該DC-DC轉換器300之一PWM信號PWM_OUT。更具體言之，該PWM信號產生單元200包含一時鐘信號210、一信號產生單元220、一控制單元230、一求和單元240及一回饋單元250。
一時鐘信號210係具有一預定頻率之一時鐘信號。可藉由使用該LED驅動電路1000自身之一振盪器產生一時鐘信號或可自外部接收一時鐘信號。
該信號產生單元220產生待提供給該DC-DC轉換器300之功率電晶體之PWM信號。更具體言之，該信號產生單元220可具體實施為一RS正反器。在本文中，該RS正反器可藉由一設定輸入接收該時鐘信號210，且可接收該控制單元230之一輸出作為一重設輸入。在本文中，該RS正反器係當輸入一設定信號時輸出「1」且當輸入一重設信號時 輸出「0」之一正反器。
該控制單元230控制該信號產生單元220。更具體言之，該控制單元230可具體實施為一OP-AMP，且在該OP-AMP之一正極端子中接收一第一加值電壓(其中該功率電晶體之一源極電壓與具有一預定頻率之三角波相加)，且在該OP-AMP之一負極端子中接收一第二加值電壓(其中該回饋單元250之一輸出電壓與一預定第六電壓(例如，1.5 V)相加)，且提供該第一加值電壓與該第二加值電壓之差給該信號產生單元220。
該求和單元240使該DC-DC轉換器300之功率電晶體之源極電壓與具有一預定頻率之三角波相加，且將其輸出至該控制單元230之OP-AMP之正極端子。此外，該求和電路240使該回饋單元250之輸出電壓與該預定第六電壓(例如，1.5 V)相加，並將其輸出至該控制單元230之OP-AMP之負極端子。
該回饋電路250量測供應給該LED陣列500之一功率(更具體言之，其中該LED陣列500滿足該LED驅動單元400之一節點之一電壓)、比較所量測功率與一預定參考電壓(或一第五電壓)，且提供該所量測電壓與該預定參考電壓之差給該控制單元230。該圖解係關於量測其中該LED陣列500滿足該LED驅動單元400之節點之電壓V_FB之一實例，但是該圖解可以量測該DC-DC轉換器300之一輸出電壓Vout之一格式具體實施。
該DC-DC轉換器300可由一電感器、功率電晶體(或升壓 器閘)及由二極體組成之一升壓器切換器組成。圖2中所示之DC-DC轉換器執行與一般的升壓器切換器相同之操作，且因此省略詳細解釋。
該LED驅動單元400係一恆定電流控制器。圖2中所示之LED驅動單元400係通常使用於一LED驅動電路中之一恆定電流控制器，且因此省略詳細解釋。
下文係關於參考圖3及圖4之感測單元之詳細組態及操作之一解釋。
圖3係根據本發明之一第一例示性實施例之感測單元之一電路圖。更具體言之，根據該第一例示性實施例之感測單元600使用該DC-DC轉換器300之功率電晶體之源極電壓以感測該功率電晶體之劣化。
參考圖3，該感測單元600包含一第一比較器610、一第一電晶體單元620、一電容器630、一第二比較器640及一恢復單元650、660、670。
該第一比較器610比較該功率電晶體之源極電壓CS與該預定第一電壓(例如，0.7 V)。在本文中，該第一比較器610可為具有一磁滯性之OP-AMP(比較器)。因此，該第一比較器610可比較該功率電晶體之源極電壓CS與該預定第一電壓(例如，0.7 V)及該預定第二電壓(例如，0.5 V)、在該功率電晶體之源極電壓CS大於該預定第一電壓時輸出一高信號，且在該功率電晶體之源極電壓CS變成小於該預定第二電壓時輸出一低信號。在本文中，該預定第一電壓係高於該功率電晶體在一正常操作期間可具有的源極電壓之 一變化範圍之一電壓。因此，當該功率電晶體之源極電壓CS大於該預定第一電壓時，可預測該功率電晶體空乏。然而，在其中該功率電晶體之源極電壓歸因於雜訊等等而暫時大於該第一電壓之一情況中，使用如下文之一組態執行一驗證操作。
在本例示性實施例中，藉由使用具有一磁滯性之OP-AMP具體實施該第一比較器610，但是亦可使用不具有一磁滯性之一般OP-AMP來代替具有一磁滯性之OP-AMP。即，該第一比較器610可經具體實施以在該功率電晶體之源極電壓CS大於該預定第一電壓時輸出一高信號，且在該功率電晶體之源極電壓CS小於該預定第一電壓時輸出一低信號。
當該第一比較器610輸出一高信號時，該第一電晶體620接通且提供一恆定電流(例如，1 μA)給該電容器630。更具體言之，該第一電晶體單元620包含一反相器及PMOS電晶體。
該反相器使該第一比較器610之輸出信號反向。更具體言之，當該第一比較器610輸出一高信號時，該反相器使該高信號反向並輸出一低信號。且當該第一比較器610輸出一低信號時，該反相器使該低信號反向並輸出一高信號。
該PMOS電晶體根據該反相器之一輸出信號提供一恆定電流(例如，1 μA)給該電容器。更具體言之，該PMOS電晶體之一汲極連接至一恆定電流源(例如，1 μA)、該 PMOS電晶體之源極連接至該電容器之一端，且該PMOS電晶體之之閘極連接至該反相器之一輸出端。
因此，當自該第一比較器610輸入一高信號時，該第一電晶體單元620提供該恆定電流給該電容器，但是當自該第一比較器610輸入一低信號時，該第一電晶體單元620並未提供該恆定電流給該電容器。
同時，在本例示性實施例中，藉由使用該PMOS電晶體具體實施該第一電晶體620，但是亦可使用一NMOS電晶體代替該PMOS電晶體具體實施該第一電晶體620。
藉由使用透過該第一電晶體單元620提供之恆定電流(例如，1 μA)對該電容器630充電。在本文中，該電容器630之一電容可具有1 μF。在本例示性實施例中，使用具有一1 μF電容之一電容器，但是亦可使用具有不同電容值之其他電容器來代替該電容器。
該第二比較器640比較該電容器630之電壓與一預定第三電壓(例如，1 V)。更具體言之，該第二比較器640可具體實施為一OP-AMP，且該電容器630之電壓可輸入該OP-AMP之一正極端子中，且該預定第三電壓(例如，1 V)可輸入該OP-AMP之一負極端子中。因此，若該電容器630之電壓大於該預定第三電壓，則該OP-AMP輸出一高信號。
因此，當該功率電晶體之源極電壓CS與該第一電壓0.7 V相同或大於該第一電壓0.7 V時，該PMOS電晶體接通且提供該恆定電流給該電容器630，且藉由所提供恆定電流 對該電容器充電。在本文中，該電容器之電壓與提供該恆定電流之時間長度成比例。
在本例示性實施例中，使用具有1 μA恆定電流及1 μF電容之一電容器，且因此該電容器630在具備該恆定電流後之一秒具有1 V之電壓。即，當該功率電晶體之源極電壓CS變為0.7 V或更大且該狀態持續一秒或更久時，該第二比較器640輸出一高信號。因此，該感測單元600變成能夠基於該第二比較器640之輸出信號感測該功率電晶體之劣化。由於此一感測單元600具有該第一電晶體單元620、電容器630及第二比較器640，在其中該功率電晶體之源極電壓CS大於該預定第一電壓之情況中，此一感測單元600可排除其中該源極電壓CS由於雜訊等等而暫時大於該預定第一電壓之一情況。
該恢復單元650、660、670對該電容器630放電。更具體言之，該恢復單元650、660、670包含一第三比較器650、一邏輯單元660及一第二電晶體670。
該第三比較器650比較該功率電晶體之源極電壓CS與一預定第四電壓。更具體言之，該第三比較器650可具體實施為一OP-AMP，且可在該OP-AMP之一正極端子中接收該功率電晶體之源極電壓CS、在該OP-AMP之一負極端子中接收該預定第四電壓(例如，0.1 V)，且在該功率電晶體之源極電壓CS大於該預定第四電壓時輸出一高信號，且在該功率電晶體之源極電壓CS小於該預定第四電壓時輸出一低信號。
當一調光信號係一低信號且該第三比較器650之一輸出係一低信號時，該邏輯單元660接通該第二電晶體670。此外，該邏輯單元660根據一外部控制信號接通該第二電晶體670。更具體言之，該邏輯單元660可由一NOR閘、反相器及OR閘組成。
該NOR閘接收該第三比較器650之輸出及調光信號DIM，且操作為圖5中所示之真值表。更具體言之，該邏輯單元660僅在該調光信號係一低信號且該第三比較器650之輸出係一低信號時輸出一高信號。
該反相器使一外部控制信號EN反向並輸出該外部控制信號EN。在本文中，該外部控制信號係用於控制該LED驅動電路1000之一操作狀態。更具體言之，當該外部控制信號係一高信號時，該LED驅動電路1000及感測單元600執行上文提及之操作，但是當該外部控制信號係一低信號時，該LED驅動電路1000及感測單元600並不執行上文提及之操作。同時，在上文提及之實施例中，該LED驅動電路1000及感測單元600在該外部控制信號係一高信號時操作，但該LED驅動電路1000及感測單元600亦可經具體實施以在該外部控制信號係一低信號時操作。此外，在上文提及之實施例中，僅解釋使用控制該LED驅動電路1000之操作狀態之控制信號之實例，但是亦可具體實施使用僅控制該感測單元600之操作狀態之控制信號。
該OR閘接收該NOR閘之一輸出信號及該反相器之一輸出信號，且若該兩個信號之一者係一高信號，則輸出該高 信號。
該第二電晶體670對該電容器放電。更具體言之，該第二電晶體670之汲極連接至該第一電晶體單元620之PMOS電晶體之源極，且該第二電晶體670之閘極連接至該邏輯單元660之輸出端。在本文中，該第二電晶體可為一NMOS。因此，當自該邏輯單元660接收一高信號時，該第二電晶體接通且可對該電容器放電。
在本例示性實施例中，使用該第一比較器610、該第一電晶體單元620、該電容器630、該第二比較器640及該恢復單元650、660、670具體實施該感測單元600，但是可藉由僅使用該第一比較器610或藉由僅使用該第一比較器610、該第一電晶體620、該電容器630及該第二比較器640具體實施該感測單元600。
圖4係根據本發明之一第二例示性實施例之一感測單元之一電路圖。更具體言之，根據本發明之第二例示性實施例之感測單元600'使用該回饋單元250之一輸出電壓CS2以感測該功率電晶體之劣化。本發明之第二例示性實施例之感測單元600'具有類似於本發明之第一例示性實施例之感測單元600之一組態，惟用以感測該電晶體之劣化之功率類型不同除外。
參考圖4，該感測單元600'包含一第一比較器610、一第一電晶體單元620、一電容器630、一第二比較器640及一恢復單元650、660、670。
該第一比較器610比較該回饋單元250之輸出電壓CS2與 該預定第一電壓(例如，0.7 V)。在本文中，該第一比較器610可為具有一磁滯性之一OP-AMP(比較器)。因此，該第一比較器610可比較該回饋單元250之源極電壓CS2與該預定第一電壓(例如，0.7 V)及該預定第二電壓(例如，0.5 V)、在該回饋單元之源極電壓CS2變得大於該預定第一電壓時輸出一高信號，且在該回饋單元之源極電壓CS2變得小於該預定第二電壓時輸出一低信號。在本文中，該預定第一電壓係高於該功率電晶體在一正常操作期間可具有的源極電壓之一變化範圍之一電壓。因此，當該回饋單元之輸出電壓CS2大於該預定第一電壓時，可預測該功率電晶體空乏。然而，在其中該功率電晶體之源極電壓歸因於雜訊等等而大於該第一電壓之一情況中，使用如下文之一組態執行一驗證操作。
在本例示性實施例中，藉由使用具有一磁滯性之OP-AMP具體實施該第一比較器610，但是亦可使用不具有一磁滯性之一般的OP-AMP來代替該OP-AMP。即，該第一比較器610可經具體實施以在該回饋單元250之輸出電壓CS2大於該預定第一電壓時輸出一高信號，且在該回饋單元250之輸出電壓CS2小於該預定第一電壓時輸出一低信號。
當該第一比較器610輸出一高信號時，該第一電晶體620接通且提供一恆定電流(例如，1 μA)給該電容器630。更具體言之，該第一電晶體單元620包含一反相器及PMOS電晶體。
該反相器使該第一比較器610之輸出信號反向。更具體言之，當該第一比較器610輸出一高信號時，該反相器使該高信號反向且輸出一低信號。且當該第一比較器610輸出一低信號時，該反相器使該低信號反向且輸出一高信號。
該PMOS電晶體根據該反相器之一輸出信號提供一恆定電流(例如，1 μA)給該電容器。更具體言之，該PMOS電晶體之一汲極連接至一恆定電流源(例如，1 μA)、該PMOS電晶體之源極連接至該電容器之一端，且該PMOS電晶體之閘極連接至該反相器之一輸出端。
因此，當自該第一比較器610輸入一高信號時，該第一電晶體單元620接通並提供該恆定電流給該電容器，但是當自該第一比較器610輸入一低信號時，該第一電晶體單元620關閉且未提供該恆定電流給該電容器。
同時，在本例示性實施例中，藉由使用該PMOS電晶體具體實施該第一電晶體620，但是亦可藉由使用一NMOS電晶體代替該PMOS電晶體來具體實施該第一電晶體620。
藉由使用透過該第一電晶體單元620提供之恆定電流(例如，1 μA)對該電容器630充電。在本文中，該電容器630之一電容可具有1 μF。在本例示性實施例中，使用具有一1 μF電容之一電容器，但是亦可使用具有不同電容值之其他電容器來代替該電容器。
該第二比較器640比較該電容器630之電壓與一預定第三電壓(例如，1 V)。更具體言之，該第二比較器640可具體 實施為一OP-AMP，且該電容器630之電壓可輸入該OP-AMP之一正極端子中，且該預定第三電壓(例如，1 V)可輸入該OP-AMP之一負極端子中。因此，若該電容器630之電壓大於該預定第三電壓，則該OP-AMP輸出一高信號。
因此，當該回饋單元250之輸出電壓CS2與該第一電壓0.7 V相同或大於該第一電壓0.7 V，則該PMOS電晶體接通且提供該恆定電流給該電容器630，且藉由所提供恆定電流對該電容器充電。在本文中，該電容器之電壓與提供該恆定電流之時間長度成比例。
在本例示性實施例中，使用具有1 μA恆定電流及1 μF電容之一電容器，且因此該電容器630在具備該恆定電流後之一秒具有1 V之電壓。即，當該回饋單元之輸出電壓CS2變成0.7 V或更大且該狀態持續一秒或更久時，該第二比較器640輸出一高信號。因此，該感測單元600'基於該第二比較器640之輸出信號變得能夠感測該功率電晶體之劣化。由於此一感測單元600'具有該第一電晶體單元620、電容器630及第二比較器640，在其中該回饋單元250之輸出電壓CS2大於該預定第一電壓之情況中，此一感測單元600'可排除其中該回饋單元250之輸出電壓CS2由於雜訊等等而暫時大於該預定第一電壓之一情況。
該恢復單元650、660、670對該電容器630放電。更具體言之，該恢復單元650、660、670包含一第三比較器650、一邏輯單元660及一第二電晶體670。
該第三比較器650比較該回饋單元250之輸出電壓CS2與一預定第四電壓。更具體言之，該第三比較器650可具體實施為一OP-AMP，且可在該OP-AMP之一正極端子中接收該回饋單元250之輸出電壓CS2、在該OP-AMP之一負極端子中接收該預定第四電壓(例如，0.1 V)，且在該回饋單元250之輸出電壓CS2大於該預定第四電壓時輸出一高信號，且在該回饋單元250之輸出電壓CS2小於該預定第四電壓時輸出一低信號。
當一調光信號係一低信號且該第三比較器650之一輸出係一低信號時，該邏輯單元660接通該第二電晶體670。此外，該邏輯單元660根據一外部控制信號接通該第二電晶體670。更具體言之，該邏輯單元660可由一NOR閘、反相器及OR閘組成。
該NOR閘接收該第三比較器650之輸出及調光信號DIM，且操作為圖5中所示之真值表。更具體言之，該邏輯單元660僅在該調光信號係一低信號且該第三比較器650之輸出係一低信號時輸出一高信號。
該反相器使一外部控制信號EN反向並輸出該外部控制信號EN。
該OR閘接收該NOR閘之一輸出信號及該反相器之一輸出信號，且若該兩個信號之一者係一高信號，則輸出該高信號。
該第二電晶體670對該電容器放電。更具體言之，該第二電晶體670之汲極連接至該第一電晶體單元620之PMOS 電晶體之源極、該第二電晶體670之源極連接至一接地，且該第二電晶體670之閘極連接至該邏輯單元660之輸出端。在本文中，該第二電晶體可為一NMOS。因此，當自該邏輯單元660接收一高信號時，該第二電晶體接通且可對該電容器放電。
在本例示性實施例中，使用該第一比較器610、該第一電晶體單元620、該電容器630、該第二比較器640及該恢復單元650、660、670具體實施該感測單元600'，但是可藉由僅使用該第一比較器610、該第一電晶體620、該電容器630及該第二比較器640具體實施該感測單元600'。
圖6係用於解釋在一正常操作期間該LED驅動電路之操作之一波形圖。此外，圖7係用於解釋在一異常操作期間該LED驅動電路之操作之一波形圖。
參考圖6及圖7，在其中該功率電晶體正常操作之一情況中，當輸入該功率電晶體之閘極中之PWM信號DL接通時，該功率電晶體之源極電壓CS之電壓值增加。此外，當輸入該功率電晶體之閘極中之PWM信號DL關閉時，該功率電晶體之源極電壓CS之電壓值降低。在本文中，該功率電晶體之源極電壓具有約0 V至0.5 V之一電壓範圍。
然而，在其中該功率電晶體並非正常操作之一情況中，即使輸入該功率電晶體之閘極中之PWM信號DL關閉，該功率電晶體之源極電壓CS之電壓值亦並未降低。即，無關於輸入該功率電晶體之閘極中之PWM信號，該功率電晶體停止運作且維持接通狀態。
如前提及，當該功率電晶體並非正常操作時，該功率電晶體之源極電壓CS將一電壓值維持在一正常操作之電壓範圍內或大於該正常操作之電壓範圍(例如，0 V至0.5 V)。
圖8及圖9係用於解釋根據本例示性實施例之一感測單元之操作之波形圖。更具體言之，圖8係其中該功率電晶體空乏之一情況中之一波形圖，且圖9係其中雜訊暫時流入之一情況中之一波形圖。
參考圖8，當該功率電晶體之源極電壓CS由於該功率電晶體之劣化而變為該第一電壓0.7 V或更大時，提供恆定電流給該電容器630，且藉由所提供恆定電流對該電容器充電。同時，隨著提供該恆定電流給該電容器，電壓值SCP逐漸增加，且該第二比較器640在該電容器之電壓值SCP變為1 V或更大時輸出一高信號FLT。即，當該電晶體之源極電壓CS維持在一預定電壓或更大(例如，0.7 V)持續一預定時間(例如，1秒)或更久時，該感測單元600可感測該功率電晶體空乏。
參考圖9，當該功率電晶體之源極電壓CS暫時變為0.7 V或更大時，提供恆定電流給該電容器630，且藉由所提供恆定電流對該電容器充電。然而，該功率電晶體之源極電壓CS即刻變為0.5 V或更小，暫停供應該恆定電流至該電容器630。
此外，由於調光信號係一低信號且該第三比較器650之輸出信號變為一低信號時，該第二電晶體670接通且該電容器放電。因此，該第二比較器640之輸出電壓FLT維持該 低信號。
雖然已展示並描述本發明之幾個實施例，但是熟習此項技術者將明白在不脫離本發明之原理及精神之情況下可在此實施例中作出改變，本發明之範疇定義於申請專利範圍及其等效物中。
100‧‧‧輸入單元
200‧‧‧脈寬調變(PWM)信號產生單元
210‧‧‧時鐘信號
220‧‧‧信號產生單元
230‧‧‧控制單元
240‧‧‧求和單元
250‧‧‧回饋單元
300‧‧‧直流-直流(DC-DC)轉換器
400‧‧‧發光二極體(LED)驅動單元
500‧‧‧發光二極體(LED)陣列
600‧‧‧感測單元
600'‧‧‧感測單元
610‧‧‧第一比較器
620‧‧‧第一電晶體單元
630‧‧‧電容器
640‧‧‧第二比較器
650‧‧‧恢復單元/第三比較器
660‧‧‧恢復單元/邏輯單元
670‧‧‧恢復單元/第二電晶體
1000‧‧‧發光二極體(LED)驅動電路
圖1係根據本發明之一例示性實施例之一LED驅動電路之一方塊圖，圖2係根據本發明之一例示性實施例之一LED驅動電路之一電路圖，圖3係根據本發明之一第一例示性實施例之一感測單元之一電路圖，圖4係根據本發明之一第二例示性實施例之一感測單元之一電路圖，圖5係圖解說明一NOR閘之一真值表之一視圖，圖6係用於解釋一正常操作期間一LED驅動電路之操作之一波形圖，圖7係用於解釋一異常操作期間一LED驅動電路之操作之一波形圖，圖8及圖9係用於解釋根據本發明之一例示性實施例之一感測單元之操作之波形圖。
100‧‧‧輸入單元
200‧‧‧脈寬調變(PWM)信號產生單元
300‧‧‧直流-直流(DC-DC)轉換器
400‧‧‧發光二極體(LED)驅動單元
500‧‧‧發光二極體(LED)陣列
600‧‧‧感測單元
1000‧‧‧發光二極體(LED)驅動電路

Claims (21)

  1. 一種發光二極體(LED)驅動電路，其包括：一輸入單元，其接收用於驅動一LED陣列之一調光信號；一DC-DC(直流電-直流電)轉換器，其包含執行一切換操作之一功率電晶體且經組態以使用該切換操作提供一輸出電壓給該LED陣列；一PWM(脈寬調變)信號產生單元，其提供一PWM信號給用於調整該LED陣列之功率之該功率電晶體；一LED驅動單元，其經組態以使用該調光信號來驅動該LED陣列；及一感測單元，其感測該功率電晶體之一劣化。
  2. 如請求項1之LED驅動電路，其中該感測單元經組態以使用該功率電晶體之一源極電壓來感測該功率電晶體之該劣化。
  3. 如請求項2之LED驅動電路，其中該感測單元包括一第一比較器，該第一比較器在該功率電晶體之一源極電壓大於一預定第一電壓時輸出一高信號；及其中該感測單元經組態以使用該經輸出之第一高信號來感測該功率電晶體之該劣化。
  4. 如請求項3之LED驅動電路，其中該第一比較器包含一磁滯比較器，其在該源極電壓變得大於該預定第一電壓時輸出一高信號，且在該源極電壓變得小於具有低於該第一電壓之一電壓位準之一預定第二電壓時輸出一低信 號。
  5. 如請求項3之LED驅動電路，其中該感測單元進一步包括：一電容器；其中在該第一比較器輸出該第一高信號時，一第一電晶體經組態以接通並提供一恆定電流給該電容器；及一第二比較器，其經組態以在該電容器之一電壓位準大於一預定第三電壓之一電壓位準時輸出一第二高信號，及其中該感測單元經組態以使用該經輸出之第二高信號來感測該功率電晶體之該劣化；其中該感測單元經組態以使用該功率電晶體之一源極電壓來感測該功率電晶體之該劣化。
  6. 如請求項5之LED驅動電路，其中該電容器之一電容係約1μF，該恆定電流係約1μA，及該第三電壓係約1V。
  7. 如請求項5之LED驅動電路，其中該感測單元進一步包括一第二電晶體，該第二電晶體根據一外部控制信號對該電容器放電。
  8. 如請求項7之LED驅動電路，其中該感測單元進一步包括一恢復單元，該恢復單元在該功率電晶體之該源極電壓低於一預定第四電壓時控制該第二電晶體以對該電容器放電，及 該第四電壓具有低於該第一電壓之一電壓位準。
  9. 如請求項8之LED驅動電路，其中該恢復單元在該調光信號係一低信號且該功率電晶體之該源極電壓低於該第四電壓時，控制該第二電晶體為接通。
  10. 如請求項5之LED驅動電路，其中該感測單元進一步包括：一第二電晶體，其對該電容器放電；及一恢復單元，其在該功率電晶體之該源極電壓低於一預定第四電壓時控制該第二電晶體以對該電容器放電，及該第四電壓具有低於該第一電壓之一電壓位準。
  11. 如請求項10之LED驅動電路，其中該恢復單元在該調光信號係一低信號且該功率電晶體之該源極電壓低於該第四電壓時，控制該第二電晶體為接通。
  12. 如請求項1之LED驅動電路，其中該PWM信號產生單元包括一回饋單元，該回饋單元比較其中該LED陣列及該LED驅動電路二者皆接觸之一節點之一電壓與一預定第五電壓；且該感測單元使用該回饋單元之一輸出電壓感測該功率電晶體之劣化。
  13. 如請求項12之LED驅動電路，其中該感測單元進一步包括：一電容器；一第一比較器，其在該回饋單元之一輸出電壓大於一預定第一電壓時輸出一高信號；一第一電晶體，其在該第一比較器輸出一高信號時接 通並提供一恆定電流給該電容器；及一第二比較器，其在該電容器之一電壓大於一預定第三電壓時輸出一錯誤信號，及該感測單元基於該第二比較器之該輸出信號感測該功率電晶體之劣化。
  14. 如請求項13之LED驅動電路，其中該第一比較器係一磁滯比較器，其在該回饋單元之該輸出電壓變得大於該第一電壓時輸出一高信號，且在該回饋單元之該輸出電壓低於具有低於該第一電壓之一電壓位準之一第二電壓時輸出一低信號。
  15. 如請求項13之LED驅動電路，其中該電容器之一電容係約1μF，該恆定電流係約1μA，及該第三電壓係約1V。
  16. 如請求項13之LED驅動電路，其中該感測單元進一步包括一第二電晶體，該第二電晶體根據一外部控制信號對該電容器放電。
  17. 如請求項16之LED驅動電路，其中該感測單元進一步包括一恢復單元，該恢復單元在該回饋單元之該輸出電壓低於一預定第四電壓時控制該第二電晶體以對該電容器放電，及該第四電壓具有低於該第一電壓之一電壓位準。
  18. 如請求項17之LED驅動電路，其中該恢復單元在該調光信號係一低信號且該回饋單元之該輸出電壓低於該第四 電壓時，控制該第二電晶體為接通。
  19. 如請求項13之LED驅動電路，其中該感測單元進一步包括：一第二電晶體，其對該電容器放電；及一恢復單元，其在該回饋單元之一輸出電壓低於一預定第四電壓時控制該第二電晶體以對該電容器放電，及該第四電壓具有低於該第一電壓之一電壓位準。
  20. 如請求項19之LED驅動電路，其中該恢復單元在該調光信號係一低信號且該回饋單元之該輸出電壓低於該第四電壓時，控制該第二電晶體為接通。
  21. 如請求項1之LED驅動電路，其中該PWM(脈寬調變)信號產生單元包括：一信號產生單元，其產生提供給該DC-DC(直流電-直流電)轉換器之該功率電晶體之一PWM信號；一回饋單元，其比較其中該LED陣列及該LED驅動電路二者皆接觸之一節點之一電壓與一預定第五電壓並輸出該節點之電壓；及一控制單元，該控制單元在一第一加值電壓大於一第二加值電壓時，在該功率電晶體之一源極電壓與具有一預定頻率之一三角波相加時，及在該回饋單元之一輸出電壓與一預定第六電壓相加時控制該信號產生單元使得該PWM信號被重設。
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