TWI669985B - 發光二極體驅動裝置以及發光二極體背光模組 - Google Patents
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Abstract
一種發光二極體驅動裝置以及發光二極體背光模組。藉由受控於調光信號的可控電流源提供電流至整流電路,以使整流電路產生對應的調光電壓來控制流經發光二極體單元的電流,以對發光二極體單元進行調光。
Description
本發明是有關於一種驅動裝置,且特別是有關於一種發光二極體驅動裝置以及發光二極體背光模組。
傳統的背光模組大致可以分為兩類,其一是由冷陰極管(cold cathode fluorescent lamp,CCFL)所組成的背光模組,而另一則是由發光二極體(light emitting diode,LED)所組成的背光模組。其中,由於發光二極體背光模組可以提升液晶顯示器的色域(color gamut),故而現今各家面板業者大多以發光二極體背光模組來取代冷陰極管背光模組。
發光二極體背光模組具有多組並列在一起的發光二極體串(LED string),且每一發光二極體串是由多顆串接在一起的發光二極體所組成。基本上,所有發光二極體串可以操作在由升壓單元(boost unit)所產生的系統電壓(system voltage)下,藉以讓流經每一發光二極體串的電流都保持相同的定電流。
在某些應用上,配合環境光或者顯示的畫面不同將可能有調整亮度的需求。目前常見的方式是額外提供控制信號以及電壓產生電路來產生一組電壓,以控制流經發光二極體串的電流,從而達到調光的目的。如此雖可達到調光的目的,然額外提供控制信號將增加電路設計的複雜度,且可能增加驅動裝置的控制晶片的接腳數目。
本發明提供一種發光二極體驅動裝置以及發光二極體背光模組,可不需額外提供控制信號來進行調光,且可避免增加控制晶片的接腳數目。
本發明的發光二極體驅動裝置適於驅動發光二極體單元,發光二極體驅動裝置包括電源轉換電路、控制晶片以及整流電路。電源轉換電路用以將輸入電壓轉換為輸出電壓,以驅動發光二極體單元,電源轉換電路具有功率開關,功率開關的控制端接收切換控制信號,並依據切換控制信號切換功率開關自身的導通狀態,以將輸入電壓轉換為輸出電壓。控制晶片耦接電源轉換電路與發光二極體單元,控制晶片具有調光接腳以及回授接腳,調光接腳以及回授接腳分別接收調光信號以及反應發光二極體單元的輸出電流的回授信號,控制晶片依據調光信號的工作比以及回授信號產生切換控制信號。控制晶片包括可控電流源,可控電流源依據調光信號的工作比產生對應的電流。整流電路透過回授接腳耦接可控電流源,配置於發光二極體單元與回授接腳間的回授路徑上,依據可控電流源提供的電流產生調光電壓,以調整流經發光二極體單元的電流。
在本發明的一實施例中,上述的整流電路包括電阻。電阻耦接於回授接腳與發光二極體單元之間,調光電壓產生於電阻上。
在本發明的一實施例中,上述的整流電路還包括電容,電容的一端耦接電阻的一端,電容的另一端耦接電阻的另一端或接地。
在本發明的一實施例中,上述的發光二極體驅動裝置更包括電流偵測單元。電流偵測單元耦接功率開關,偵測流經功率開關之電流而輸出電流偵測信號至控制晶片的電流偵測接腳,控制晶片更依據電流偵測信號調整切換控制信號的工作比。
在本發明的一實施例中,上述的發光二極體驅動裝置更包括回授單元,其耦接發光二極體單元與整流電路,反應發光二極體單元的輸出電流而提供回授信號。
在本發明的一實施例中,上述的調光信號為脈寬調變信號。
本發明的發光二極體背光模組包括電源轉換電路、發光二極體單元、控制晶片以及整流電路。電源轉換電路用以將輸入電壓轉換為輸出電壓,電源轉換電路具有功率開關,功率開關的控制端接收切換控制信號,並依據切換控制信號切換功率開關自身的導通狀態,以將輸入電壓轉換為輸出電壓。發光二極體單元,耦接電源轉換電路,接收輸出電壓而進行發光。控制晶片耦接電源轉換電路與發光二極體單元,具有調光接腳以及回授接腳,調光接腳以及回授接腳分別接收調光信號以及反應發光二極體單元的輸出電流的回授信號,控制晶片依據調光信號的工作比以及回授信號產生切換控制信號。控制晶片包括可控電流源,可控電流源依據調光信號的工作比產生對應的電流。整流電路透過回授接腳耦接可控電流源,配置於發光二極體單元與回授接腳間的回授路徑上,依據電流產生調光電壓,以調整流經發光二極體單元的電流。
在本發明的一實施例中,上述的整流電路包括電阻。電阻耦接於回授接腳與發光二極體單元之間,調光電壓產生於電阻上。
在本發明的一實施例中,上述的整流電路還包括電容,電容的一端耦接電阻的一端,電容的另一端耦接電阻的另一端或接地。
在本發明的一實施例中,上述的發光二極體背光模組更包括電流偵測單元以及過電壓偵測單元。電流偵測單元耦接功率開關,偵測流經功率開關之電流而輸出電流偵測信號至控制晶片的電流偵測接腳,控制晶片更依據電流偵測信號調整切換控制信號的工作比。
在本發明的一實施例中,上述的發光二極體背光模組更包括回授單元,其耦接發光二極體單元與整流電路,反應發光二極體單元的輸出電流而提供回授信號。
在本發明的一實施例中,上述的調光信號為脈寬調變信號。
基於上述,本發明實施例的發光二極體驅動裝置藉由受控於調光信號的可控電流源提供電流至整流電路,以使整流電路產生對應的調光電壓來控制流經發光二極體單元的電流,從而達到調光的目的。由於調光信號為發光二極體驅動裝置中控制晶片的接腳原本就會使用的信號,因此不需額外提供控制信號來產生調光電壓進行調光,而可避免增加控制晶片的接腳數目。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是依照本發明實施例的一種發光二極體背光模組的示意圖,請參照圖1。發光二極體背光模組包括發光二極體驅動裝置以及發光二極體單元104,發光二極體驅動裝置可包括電源轉換電路102、控制晶片106、電流偵測單元108、整流電路114以及回授單元116。其中控制晶片106還包括可控電流源112,且控制晶片106具有電源接腳VCC、輸出接腳OUT、調光接腳DIM、回授接腳FB、接地接腳GND以及電流偵測接腳CS。電源轉換電路102耦接輸出接腳OUT,電源轉換電路102用以將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓VBUS。進一步來說,電源轉換電路102具有功率開關SW1,功率開關SW1的控制端可接收切換控制信號PWM1(其可為脈寬調變信號),並依據來自輸出接腳OUT的切換控制信號PWM1切換功率開關SW1自身的導通狀態,以將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓VBUS。發光二極體單元104耦接電源轉換電路102,以接收電源轉換電路102所輸出的輸出電壓VBUS而被驅動進行發光。發光二極體單元104可例如圖1所示,以多個串接的發光二極體PD1來實施,然不以此為限。回授單元116耦接發光二極體單元104與整流電路114,反應發光二極體單元104的輸出電流而提供回授信號SF1。
電流偵測單元108耦接功率開關SW1以及電流偵測接腳CS,電流偵測單元108可偵測流經功率開關SW1的電流而輸出電流偵測信號SC1至控制晶片106的電流偵測接腳CS,控制晶片106可依據電流偵測信號SC1調整切換控制信號PWM1的工作比,進而穩定提供至發光二極體單元104的輸出電壓VBUS。
控制晶片106的電源接腳VCC耦接輸入電壓Vin,以接收控制晶片106運作所需的電源,控制晶片106的接地接腳則耦接至接地。控制晶片106的回授接腳FB可接受回授信號SF1,並且與誤差放大器(未繪示)的參考電壓比較,以使控制晶片106產生具有適當的責任週期的切換控制信號PWM1輸出至功率開關SW1,而達到設定的電流。
此外,控制晶片106中的可控電流源112的輸出端透過回授接腳FB耦接整流電路114,可控電流源112可接收調光信號DIM1,以依據調光信號DIM1的工作比產生對應的電流,其中調光信號DIM1可例如為脈寬調變信號。其中回授接腳FB耦接至控制晶片106內的比較器(未繪示)的負輸入端,比較器的具有負輸入端與比較器的正輸入端相同的電壓且具有高阻抗的特性。透過調整調光信號DIM1的工作比可調整提供給整流電路114的電流I1的電流值。整流電路114配置於發光二極體單元104與回授接腳FB間的回授路徑上,耦接回授接腳FB以及發光二極體單元104,整流電路114可依據電流I1產生調光電壓。由回授接腳FB上的電壓、發光二極體串的陰極端的電壓以及調光電壓間的關係(回授接腳FB上的電壓等於發光二極體單元104中發光二極體串的陰極端的電壓加上調光電壓)可知,透過調整電流I1的值(可藉由調整調光信號DIM1的工作比調整電流I1的值)來改變調光電壓的電壓值,即可改變流經發光二極體單元104的電流,而達到對發光二極體單元104進行調光的目的。
如此藉由使用調光接腳DIM所接收調光信號DIM1控制可控電流源112產生對應的電流,進而使整流電路114產生對應的調光電壓,可進行發光二極體單元104的調光而不需額外提供控制信號來產生一組調光電壓,並避免增加控制晶片106的接腳數目。
圖2是依照本發明另一實施例的發光二極體背光模組的示意圖,請參照圖2。詳細來說,在本實施例中,發光二極體背光模組的電源轉換電路102可包括電感L1、整流二極體D1、電晶體Q1以及電容C1。其中電晶體Q1用來實施上述的功率開關SW1,電晶體Q1的閘極耦接輸出接腳OUT,汲極與源極則分別耦接電感L1與電流偵測單元108。電感L1耦接於輸入電壓Vin與電晶體Q1的汲極之間,整流二極體D1之陽極與陰極分別耦接電感L1與電晶體Q1的共同接點以及電源轉換電路102的輸出端,電容C1則耦接於整流二極體D1的陰極與接地之間。當電晶體Q1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。當電晶體Q1達到所預期之導通時間時,電晶體Q1關閉,以將所儲存的能量經過整流二極體D1輸出至電源轉換電路102的輸出端,並且對電容C1進行充電。經由上述動作重複交替以將輸入電壓Vin提升至電源轉換電路102的輸出端所設定之準位。
此外,在本實例中,電流偵測單元108包括電阻R1,其中電阻R1的一端耦接電晶體Q1的源極以及電流偵測接腳CS,電阻R1的另一端耦接接地,以感測流經電晶體Q1的電流。回授單元116包括電阻RF,電阻RF耦接於發光二極體單元104與接地之間,以於發光二極體單元104與電阻RF的共同接點產生回授信號SF1給回授接腳FB。
另外,在本實施例中,整流電路114可包括電容C3以及電阻R4,其中電容C3與電阻R4並聯地耦接於回授接腳FB與發光二極體單元104之間,在部分實施例中,電容C3也可以一端耦接回授接腳FB另一端耦接接地的方式來與電阻R4形成整流電路114。由回授接腳FB上的電壓、發光二極體串的陰極端的電壓以及調光電壓間的關係(回授接腳FB上的電壓等於發光二極體單元104中發光二極體串的陰極端的電壓加上調光電壓)可知,透過改變整流電路114依據電流I1所產生的調光電壓(在本實施例中調光電壓為電阻R4上的跨壓),即可改變流經發光二極體單元104的電流,而達到對發光二極體單元104進行調光的目的。也就是說,可透過改變調光信號DIM1的工作比調整回授接腳FB所流出的電流I1的電流值,來達到對發光二極體單元104進行調光的目的,而不需額外提供控制信號來產生調光電壓進行調光。
綜上所述,本發明實施例的發光二極體驅動裝置藉由受控於調光信號的可控電流源提供電流至整流電路,以使整流電路產生對應的調光電壓來控制流經發光二極體串的電流,從而達到調光的目的。由於調光信號為發光二極體驅動裝置中控制晶片的接腳原本就會使用的信號,因此不需額外提供控制信號來產生調光電壓進行調光,而可避免增加控制晶片的接腳數目。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
102‧‧‧電源轉換電路
104‧‧‧發光二極體單元
106‧‧‧控制晶片
108‧‧‧電流偵測單元
112‧‧‧可控電流源
114‧‧‧整流電路
116‧‧‧回授單元
CS‧‧‧電流偵測接腳
DIM1‧‧‧接收調光信號
DIM‧‧‧調光接腳
FB‧‧‧回授接腳
GND‧‧‧接地接腳
VCC‧‧‧電源接腳
Vin‧‧‧輸入電壓
VBUS‧‧‧輸出電壓
OUT‧‧‧輸出接腳
PD1‧‧‧發光二極體
PWM1‧‧‧切換控制信號
SC1‧‧‧電流偵測信號
SF1‧‧‧回授信號
SW1‧‧‧功率開關
I1‧‧‧電流
L1‧‧‧電感
D1‧‧‧整流二極體
Q1‧‧‧電晶體
C1、C3‧‧‧電容
R1、R4‧‧‧電阻
圖1是依照本發明的實施例的一種發光二極體背光模組的示意圖。 圖2是依照本發明另一實施例的一種發光二極體驅動裝置的示意圖。
Claims (12)
- 一種發光二極體驅動裝置,適於驅動一發光二極體單元,該發光二極體驅動裝置包括: 一電源轉換電路,用以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓,以驅動該發光二極體單元,該電源轉換電路具有一功率開關,該功率開關的控制端接收一切換控制信號,並依據該切換控制信號切換該功率開關自身的導通狀態,以將該輸入電壓轉換為該輸出電壓; 一控制晶片,耦接該電源轉換電路與該發光二極體單元,具有一調光接腳以及一回授接腳,該調光接腳與該回授接腳分別接收一調光信號以及反應該發光二極體單元的輸出電流的一回授信號,該控制晶片依據該調光信號的工作比以及該回授信號產生該切換控制信號,該控制晶片包括: 一可控電流源,依據該調光信號的工作比產生對應的電流;以及 一整流電路,透過該回授接腳耦接該可控電流源,配置於該發光二極體單元與該回授接腳間的回授路徑上,依據該電流產生一調光電壓,以調整流經該發光二極體單元的電流。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體驅動裝置,其中該整流電路包括: 一電阻,耦接於該回授接腳與該發光二極體單元之間,該調光電壓產生於該電阻上。
- 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體驅動裝置,其中該整流電路還包括: 一電容,其一端耦接該電阻的一端,另一端耦接該電阻的另一端或接地。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體驅動裝置,更包括: 一電流偵測單元,耦接該功率開關,偵測流經該功率開關之電流而輸出一電流偵測信號至該控制晶片的一電流偵測接腳,該控制晶片更依據該電流偵測信號調整該切換控制信號的工作比。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體驅動裝置,更包括: 一回授單元,耦接該發光二極體單元與該整流電路,反應該發光二極體單元的輸出電流而提供該回授信號。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體驅動裝置,其中該調光信號為脈寬調變信號。
- 一種發光二極體背光模組,包括: 一電源轉換電路,用以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓,該電源轉換電路具有一功率開關,該功率開關的控制端接收一切換控制信號,並依據該切換控制信號切換該功率開關自身的導通狀態,以將該輸入電壓轉換為該輸出電壓; 一發光二極體單元,耦接該電源轉換電路,接收該輸出電壓而進行發光; 一控制晶片,耦接該電源轉換電路與該發光二極體單元,具有一調光接腳以及一回授接腳,該調光接腳與該回授接腳分別接收一調光信號以及反應該發光二極體單元的輸出電流的一回授信號,該控制晶片依據該調光信號的工作比以及該回授信號產生該切換控制信號,該控制晶片包括: 一可控電流源,依據該調光信號的工作比產生對應的電流;以及 一整流電路,透過該回授接腳耦接該可控電流源,配置於該發光二極體單元與該回授接腳間的回授路徑上,依據該電流產生一調光電壓,以調整流經該發光二極體單元的電流。
- 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體背光模組,其中該整流電路包括: 一電阻,耦接於該回授接腳與該發光二極體單元之間,該調光電壓產生於該電阻上。
- 如申請專利範圍第8項所述的發光二極體背光模組,其中該整流電路還包括: 一電容,其一端耦接該電阻的一端,另一端耦接該電阻的另一端或接地。
- 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體背光模組,更包括: 一電流偵測單元,耦接該功率開關,偵測流經該功率開關之電流而輸出一電流偵測信號至該控制晶片的一電流偵測接腳,該控制晶片更依據該電流偵測信號調整該切換控制信號的工作比。
- 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體背光模組,更包括: 一回授單元,耦接該發光二極體單元與該整流電路,反應該發光二極體單元的輸出電流而提供該回授信號。
- 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體背光模組,其中該調光信號為脈寬調變信號。
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