TWI826407B - 用以遞送電流控制之電壓的佈置架構及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種涉及印刷導電跡線之佈置架構，該佈置架構包含至少一電壓源及至少一個目標組件，該至少一個目標組件較佳為諸如一LED之一發光組件。該佈置架構適於產生源自該電壓源之一電流控制之電壓，該電流控制之電壓耦合至該至少一個目標組件，其中該電壓取決於傳遞通過該目標組件之電流。

Description

用以遞送電流控制之電壓的佈置架構及方法 發明領域
本發明大體而言係關於電子件。更特定言之，本發明係關於一種用以遞送電流控制之電壓的佈置架構及方法。
發明背景
在許多情形下，可需要將饋入至組件之電流設定為某特定值。舉例而言，在發光二極體(light emitting diode；LED)之狀況下，LED驅動電路通常經建構以將預定電流遞送至LED。
對於可具有取決於電流之某一功能性之組件，亦可需要改變饋入至組件之電流。能夠持續變更供應至組件之電流可為有利的。舉例而言，在LED之前述狀況下，可能會要求由LED發射之光之亮度或強度的改變，在此狀況下應變更電流。
用於驅動LED之典型電路，亦為LED電流應可調整的電路，在固定電壓下進行操作。此電壓經選擇為足夠高以能夠運用將導致由LED發射之輻射之最大強度的電流來驅動LED。運用此等高電壓之解決方案係有問題的，此係因為額外電壓將在電路中之某處轉換成熱，此係不可取的。關於LED矩陣亦注意到，過電壓可能對控制LED之軟 體帶來挑戰。
印刷電子件亦變得更普遍且在許多狀況下可替換傳統印刷電路板(printed circuit board；PCB)之使用。隨著印刷電子件中之油墨用於印刷導電跡線，該油墨具有將會導致電路中之電壓損耗之電阻率，從而使得驅動印刷電子件中之LED比在傳統PCB之狀況下更具挑戰性。此電壓損耗將隨電流變化且例如歸因於印表機中之不準確度而難以考量，因此跡線甚至不可能係均一的。除了電路應經設計為將可調整電流遞送至LED之情形以外，電路設計者亦應能夠計算或估計用於具有非可調整電流的電路之前述電壓損耗，此係因為LED之功率消耗可隨時間變化。可能難以或實務上不可能估計印刷油墨電阻之效應且設計出實際上將遞送所要電流至LED之電路。
在一些狀況下，電路可遭受導致電流及/或電壓之連續調整的條件影響，此係因為電路中之電阻可隨時間變化。舉例而言，材料之拉伸或應變可在包含一電路之產品的製造期間或使用期間發生，該電路導致變化之電阻及電壓損耗，變化之電阻及電壓損耗可導致在使用中或甚至直接在製造之後隨著時間推移的產品之未預期或不當行為，此係歸因於通過目標組件之電流變化或不可預測。
發明概要
本發明之目的為減輕關於已知先前技術之問題中的至少一些。根據本發明之一個態樣，提供一種涉及印刷導電跡線之佈置架構，該佈置架構包含至少一電壓源及至少一個目標組件，該至少一個目標組件較佳為諸如一LED之一發光組件。該佈置架構適於產生源自該電壓源之一電流控制之電壓，該電流控制之電壓耦合至該至少一個目標組件，其中該電壓取決於傳遞通過該目標組件之電流。
根據另一態樣，提供一種涉及印刷電子跡線的用於將一電流控制之電壓遞送至至少一個目標組件之方法，該至少一個目標組件較佳為諸如一LED之一發光組件。
該方法至少包含提供一目標組件、提供印刷導電跡線及提供一電壓源之步驟。該方法另外包含產生取決於傳遞通過該目標組件之一電流的一電流控制之電壓及將該電流控制之電壓耦合至該目標組件之步驟。
關於本發明之效用，根據一實施例，本發明可提供一種用於驅動一目標組件之佈置架構及方法，任擇地諸如一LED之一輻射發射半導體元件，其具有足夠用於產生一目標電流但並不過高的一電壓。此可為有利的，此係因為可減小來自過電壓之加熱效應。此相比於先前技術解決方案給出優點，在先前技術解決方案中，固定的可能過高電壓用以驅動LED或其他此類組件。
另外，可運用本發明之實施例有效地考量印刷油墨之電阻之效應。在例如應增加LED電流之狀況下，與印刷油墨相關聯的電壓損耗將隨著電流增加而增加。經由將取決於傳遞通過至少一個目標組件之電流的驅動電壓耦合至該至少一個目標組件，可將電流設定為所要或目標值或可根據電流使耦合電壓變化，使得可不必使用過高電壓。藉此，可考量由於例如印刷油墨蹟線之電阻的電路中之電壓損耗。不必估計或計算前述電壓損耗，此可節省時間及資源。
在本發明之一第一實施例中，經由一量測電路量測該LED電流(或至少指示該LED電流之一電流)，且可根據該偵測到之電流設定該量測電路之一第一輸出電壓，將該第一輸出電壓耦合至一第一電晶體，該第一電晶體控制一電壓調節器電路之一調整電壓，其中該電壓調節器電路接著產生一第二輸出電壓，該第二輸出電壓接著耦合至該至少 一個目標組件。經由此佈置架構，可藉由使LED驅動電壓變化將該量測電流(其可為LED電流)設定為一所要值。
在本發明之另一第二實施例中，使用一電晶體電路，且藉由一控制電壓控制一電晶體之一基極電壓，該基極電壓可經設定為一預定值。該電晶體之射極電流可傳遞至另一電晶體之基極，該另一電晶體在集極側上可耦接至至少一個目標組件且在射極側上可耦接至電壓源。因此，若使通過至少一個目標組件之電流變化，則饋入至該目標組件之電壓亦將變化。傳遞通過目標組件的電流之變化可隨著印刷油墨蹟線之電阻變化而變化，其例如可能在電路之使用期間發生。
在本文中所呈現之例示性實施例中，針對作為目標組件之LED利用本發明。然而，明顯的是，本發明可用以遞送電流相依電壓及/或用於經由變更運用如本文中所描繪之回饋電路組態遞送之電壓而將電流調整至某一值的方式。
本發明之各種實施例提供對於涉及一或多個目標組件之不同類型之電路可有利的解決方案。舉例而言，本發明之一個實施例可利用量測電路及電壓調節器電路，且此實施例可在可並行連接之一或多個單目標組件(諸如LED)之狀況下方便使用。
另一方面，在涉及LED矩陣之電路中，可利用可為佈置架構之其他實施例之一組合的本發明之另一實施例，其中後果為：此組合之實施例相比於單獨實施例更有利，即使該等實施例亦將分別適用。
在另一實施例中，上文所揭示之二個實施例可一起用於涉及LED矩陣之佈置架構中，在此狀況下，包含量測及電壓調節電路的該佈置架構之部分可用以量測及調節經導引至LED矩陣整體之電壓，而該佈置架構之另一部分可較佳包含若干電晶體電路，以用於得到可用作單一LED之微調的電流控制之電壓。
應理解，一種實施例佈置架構可包含作為部分或部分電路的任何數目個單獨實施例，從而尤其意謂第一實施例可與一或多個第二實施例成對，以獲得可針對一些使用情境尤其有利的佈置架構之另一實施例。
佈置架構可經提供為單獨組件，或佈置架構可經提供為或至少包含整合式系統單晶片(system on a chip；SoC)或系統單封裝(system on a package；SoP)。自利用SoC或SoP獲得之可能的益處可例如提供高整合位準、低功率消耗及/或低空間要求。
佈置架構可提供用以考量環境條件，諸如在使用期間發生的材料拉伸或應變之方法。佈置架構可延長容易發生彎曲的產品之生命週期，此係因為此彎曲可能不會導致非想要的電流改變，且因此不會導致歸因於材料拉伸及後續電阻改變的非想要的LED亮度改變。舉例而言，包含印刷電子件之可穿戴式產品為本發明可被證實有用的應用，如同使用者例如按壓產品或以另外方式對產品施加力的產品。
除了在使用期間之前述材料應變以外，本發明亦可提供產品製造之改良，其中在製造期間可能發生材料應變。最終產品可接著將目標電流提供至一或多個目標組件，而不必考量可歸因於材料拉伸而發生的電阻改變。
在本文中所呈現之例示性實施例並不被解譯為造成對所附申請專利範圍之適用性的限制。動詞「包含」在本文中用作開放式限制，其並不排除未敍述特徵之存在。在附屬項中敍述之特徵可彼此自由組合，除非另有明確陳述。
特別在所附申請專利範圍中闡述了被認為係本發明之特性的新穎特徵。然而，本發明自身關於其構造及其操作方法二者，以及其額外目標及優點將自結合隨附圖式閱讀時之特定實例實施例之以下 描述得以最佳地理解。
如熟習此項技術者所瞭解，在細節上作必要修改後，可將先前呈現之關於佈置架構之各種實施例的考慮因素靈活地應用於方法之實施例，且反之亦然。
100、200、300:佈置架構
102:第一電阻器R1
104:電流感測放大器
106:目標組件
108:旁路電容器
110:第一電晶體
112:電壓調節器
114:第二電阻器R2
116:第三電阻器R3
118:輸入電容器
120:輸出電容器
224:第二電晶體
226:第四電阻器R4
228:第三電晶體
402、404、406、408、410、502、504、506、508、510、512、514、516、602、604、606、608、610:步驟
GND:接地插腳
ILED、IR,LED:電流
REF:參考插腳
V+:供應電壓插腳
VAdj:調整電壓
VIN:插腳
VIN+、VIN-、Vout:電壓
VMCU:控制電壓
VOUT1:第一輸出電壓
VOUT2:第二輸出電壓
Vsupply:電壓源
Vsupply,2:第二電源供應器
接下來，將參看根據隨附圖式之例示性實施例更詳細地描述本發明，在該等圖式中：圖1說明根據本發明之一個實施例之例示性佈置架構，圖2給出根據本發明之另一實施例之第二例示性佈置架構，圖3給出根據本發明之另一實施例之第三例示性佈置架構，圖4說明可在根據本發明之一實施例之方法中執行的步驟，圖5給出可在根據本發明之一實施例之另一方法中執行的另外步驟，以及圖6給出可在根據本發明之一實施例之又一方法中執行的另外步驟。
較佳實施例之詳細說明
在圖1中，描繪例示性佈置架構100。佈置架構100之實施例中之導電跡線，例如在圖1中被描繪為連接包含於佈置架構100中之各種組件的線之導電跡線，可為包含油墨之印刷跡線。可印刷佈置架構100中之所有跡線中的任一者。舉例而言，可印刷一些跡線，而蝕刻其他跡線。量測電路經組配以量測或偵測電流，且在圖1中，量測電路包含至少第一電阻器102及電流感測放大器104。第一電阻器R1 102可作為電流感測電阻器用以量測傳遞通過其之電流IR,LED，其中電流IR,LED為傳遞通過LED之同一電流(或至少指示該電流)。電流IR,LED可傳遞通過之 組件亦可為任何其他電流操作之裝置。佈置架構100之目的可為遞送或產生適當驅動電壓至目標組件，諸如輻射發射之半導體元件(例如LED)，以便具有傳遞通過目標組件106之所要電流。
佈置架構100亦包含電壓源Vsupply，此處為第一電源供應器，其可用以對電壓調節電路及目標組件106供電。Vsupply可例如為12V。
可藉由量測橫越電阻器R1 102之電壓降來量測電流IR,LED，其可經由電流感測放大器104來進行。電流感測放大器104可例如為共模零漂移拓樸電流-感測放大器，諸如購自德州儀器公司之INA 199-Q1。可藉由電流感測放大器104偵測電壓VIN+及VIN-來量測橫越第一電阻器102之電壓降。
如熟習此項技術者可理解，電流感測放大器104可接著產生第一輸出電壓Vout1，其取決於所感測之電壓降(亦即電流)。諸如對於屬於此處所論述之種類且涉及前述電流感測放大器的通常使用之量測電路，量測電路另外可包含旁路電容器108及第二電源供應器Vsupply,2。旁路電容器可例如具有100nF之電容，且第二電源供應器Vsupply,2可例如供應用以對電流感測放大器104供電之5V之電壓。用於圖1之實施例中的電流感測放大器104亦包含參考插腳REF、接地插腳GND及供應電壓插腳V+。
此第一輸出電壓Vout1可接著經遞送至電壓調節電路。在圖1之實施例中，電壓調節電路包含至少第一電晶體110及電壓調節器112。電壓Vout1可經遞送至第一電晶體110，該第一電晶體可用以控制電壓調節器112之輸出電壓。第一電晶體110可為PNP雙極矽電晶體，諸如BC857BLT1G，且電壓調節器112可為具有例如NCV317之浮動輸出之可調整低壓差(LDO)調節器，其二者可購自半導體元件工業公司 LLC。可由電壓源Vsupply經由插腳VIN對電壓調節器112供電。線性調節器之輸出電壓--第二輸出電壓Vout2將取決於第一輸出電壓Vout1且因此取決於電流IR,LED，如下文將論述。
電壓調節電路另外可包含第二電阻器R2 114及第三電阻器R3 116、輸入電容器118以及輸出電容器120。第二電阻器R2 114可經組配以限制至第一電晶體110之基極之電流，以便將小電流遞送至第一電晶體110之基極，以便遞送可用以控制電晶體110之此電流，如由熟習此項技術者可瞭解。
第三電阻器R3 116、輸入電容器118及輸出電容器120可包含於用於可調整電壓調節器112之典型電路組態中，該可調整電壓調節器112之輸出電壓可在受到第三電阻器116及調整電阻器控制之典型電路中，其在此典型電路中將駐留於電晶體110之位置。可例如在用於NCV317電壓調節器之資料工作表中找到涉及電壓調節器112之例示性典型電路。
電壓調節器112可經組配以保持第二輸出電壓VOUT2與調整電壓Vadj之間的固定電壓，諸如1.25V。在習知使用情境(不涉及電晶體)中，可接著藉由例如藉由使用可變電阻器調整一調整電阻器之電阻來調整第二輸出電壓VOUT2。
巧妙地，在圖1之實施例中，代替使用可變電阻器，藉由經由調整第一電晶體110之基極電流使該第一電晶體110之阻抗變化，該阻抗繼而經由VOUT1予以調整，從而變更調整電壓Vadj且因此變更第二輸出電壓VOUT2。
若需要增加到達目標組件106之電流，則此可經由增加第二輸出電壓VOUT2來達成。因此，如自上文及圖1可理解，儘管在電路中發生變化之電壓損耗，但仍可將傳遞通過目標組件106之電流IR,LED 設定為所要值或保持處於恆定值。
舉例而言，在電路之負荷或阻抗改變時，電流IR,LED可變化。可理解，電路材料中發生之變化可考量此改變且相應地考量電流之改變。舉例而言，包含於電路中之材料之彎曲或拉伸可導致該電流改變。該改變可例如為漸進的，此係因為材料在使用電路的情況係漸進地展現變換。
自圖1之電路組態，可導出以下方程式：VOUT2-△VOUT2,Vadj-Veb,1=Vqb,1, (1) 其中△VOUT2,Vadj為VOUT2與Vadj之間的電壓，其在此處為1.25V；Veb,1為射極與第一電晶體110之基極之間的電壓(在此實例中使用為0.7V之飽和電壓)；且Vqb,1為集極與第一電晶體110之基極之間的電壓，(VOUT1-Vqb,1)/R2=Ib,1, (2) 其中VOUT1-Vqb,1為第一電晶體110基極與第一輸出電壓之間的電壓差；R2為第二電阻器114之電阻；且Ib,1為傳遞通過第一電晶體110之基極之電流。在此實例中，電阻R2經選擇為110kΩ。另外，(△VOUT2,Vadj/R3)/Hfe,1=Ib,1, (3) 其中R3為第三電阻器116之電阻(其經選擇為124Ω)，且Hfe,1為第一電晶體110之電流增益。自方程式(1)，VOUT2-1.25V-0.7V=Vqb,1 (4)
→VOUT2=Vqb,1+1.95V, (5)且自方程式(2)：Vqb,1=VOUT1+Ib,1*100kΩ. (6)
藉由組合(5)及(6)且自(3)插入Ib,1：VOUT2=VOUT1+100kΩ *((1.25V/124Ω)/Hfe,1)+1.95V =VOUT1+1008/Hfe,1+1.95V (7)
作為實例，此處已被提及為BC857BLT1G的第一電晶體110之DC電流增益在此狀況下在5V下可被視為200A，從而給出：VOUT2=VOUT1+5.04V+1.95V→VOUT2=VOUT1+6.99V。 (8)
因此，自(8)可看到，第二輸出電壓VOUT2與用於此實例中之組件一起將僅取決於第一輸出電壓VOUT1，且因此取決於偵測到之電流IR,LED。此處對於Vsupply,2使用為5V之例示性值，在電流IR,LED處於其最大值的狀況下，第一輸出電壓VOUT1可為5V，從而導致VOUT2達到11.99V。此為VOUT2之理論最大值，實務上VOUT2可能更小，此係因為某些電壓在電壓調節器中轉換成熱。
在圖2中，給出根據本發明之另一實施例之第二佈置架構200。亦在此處(與本發明之所有實施例一樣)，任何或全部跡線可為印刷油墨跡線。第二佈置架構200包含：目標組件106，其為LED；電壓源Vsupply；及電晶體電路，其包含控制電壓VMCU、第二電晶體224、第四電阻器R4 226及第三電晶體228。
控制電壓VMCU可經遞送至第二電晶體224之基極，該第二電晶體224可為NPN雙極矽電晶體，諸如BC846B。可由微控制器單元(microcontroller unit；MCU)設定控制電壓VMCU。控制電壓VMCU可例如在0V與5V之間變化，且控制電壓可經設定為預定值。
第二電晶體224之集極電流傳遞至第三電晶體228之基極，該第三電晶體228可為PNP雙極功率電晶體MJD210。第三電晶體228之集極側可耦接至目標組件106，而第三電晶體228之射極側耦接至電壓源Vsupply。
因此，傳遞至第三電晶體228之基極之電流係恆定的，且 電流ILED之改變(例如經由包含於電路中之材料之電阻的改變)將會導致自電壓源Vsupply汲取之電壓改變，其接著亦將相應地改變電壓Vout，該電壓Vout為可驅動目標組件106之電壓。
控制電壓之預定值連同第四電阻器226之值判定可傳遞通過目標組件106之最大電流。
自圖2之電路組態可導出：第二電晶體224之基極處之電流Ib,2為Ib,2=(VMCU-Vbc,2)/R4, (9) 其中Vbc,2為第二電晶體224之基極與集極之間的電壓，且R4為第四電阻器之電阻。傳遞通過第二電晶體之電流Ic,2為Ic,2=Ib,2 * Hfe,2, (10) 其中Hfe,2為第二電晶體224之電流增益，而第三電晶體228之基極處之基極電流Ib,3為Ib,3=Ic,2. (11)
可傳遞通過目標組件106之最大電流ILED,max則為ILED,max=Hfe,3 * Ib,3 (12)
經由組合(9)、(10)、(11)及(12)：ILED,max=Hfe,3 * Hfe,2 *(VMCU-Vbc,2)/R4. (13)
經遞送至目標組件106之電壓Vout為Vout=Vf,LED * ILED, (14) 其中Vf,LED為LED之正向電壓。因此，產生耦合至目標組件106之電流控制之電壓。
可注意，亦可出於其他目的，諸如高壓側開關來使用圖2之實施例。
在圖3中，給出根據本發明之另一實施例之第三佈置架構 300。第三佈置架構300可構成組合實施例，其包含佈置架構100及第二佈置架構200之至少部分以及該二個佈置架構之功能性中的至少一些。圖3之第三佈置架構300包含如結合圖1之佈置架構100所揭示的量測電路及電壓調節電路，且另外包含結合圖2之第二佈置架構200所揭示的電晶體電路。
圖3中之組件及部分電路如先前所揭示起作用，其中區別在於：量測電路現在量測電流IR,LED，其可並非直接為傳遞通過目標組件106之電流，而是指示此傳遞通過目標組件106之電流。電壓調節電路現在產生電壓VOUT2，其將充當用於基本上等效於圖2中之第二佈置架構200的電路之其餘部分之電壓源。對應於第二佈置架構200之部分電路可接著用以使電壓VOUT2變化以便例如考量可能在電流ILED中發生的改變，該電流ILED為傳遞通過目標組件106之電流。
另外實施例可包含如上文所揭示之量測電路及電壓調節電路，以及可各自耦接至目標組件106之多個電晶體電路，該佈置架構接著包含多個目標組件106。在此等實施例中，電流IR,LED可為傳遞至LED矩陣之電流。矩陣中之LED中之每一者可接著與各自包含電流ILED之電晶體電路相關聯，該電流ILED可接著為傳遞通過目標組件106中之每一者之電流，因此提供微調通過每一目標組件106之電流之方法。在一實施例中，可結合LED矩陣使用或需要之電晶體電路之數目可取決於例如該LED矩陣經組配以包含之列及/或行之數目。
圖4說明可在根據本發明之方法中採取的步驟。提供(402)(至少一個)目標組件106、提供(404)印刷導電跡線，且提供(406)電壓源Vsupply。在408處，產生取決於通過目標組件106之電流之電流控制之電壓，而在410處，所產生之電流控制之電壓耦合至目標組件106。
圖5展示可在根據本發明之一實施例之另一方法中採取的另外步驟。在502中，提供量測電路及電壓調節電路。步驟504涉及提供第一電阻器102及電流感測放大器104，其將包含於量測電路中。仍在504處，另外提供諸如PNP電晶體之第一電晶體110及電壓調節器112且使其將包含於電壓調節器電路中。在圖5中省略了提供目標組件106、印刷導電跡線及電壓源Vsupply之步驟。
在506處，經由利用量測電路偵測電流。運用電流感測放大器104偵測傳遞通過第一電阻器且可傳遞通過目標組件106之電流IR,LED，之後在508中根據偵測到之電流設定量測電路之第一輸出電壓(此處為電流感測放大器104之第一輸出電壓VOUT1)。
在步驟510處，將第一輸出電壓VOUT1遞送至電壓調節電路。在512處，使用經遞送之第一輸出電壓以控制第一電晶體110，而在514中使用第一電晶體110以調整電壓調節器112之調整電壓Vadj。在516處，根據第一輸出電壓設定(或產生)電壓調節電路之第二輸出電壓(此處在例示性實施例中為VOUT2，其將隨Vadj變化)。如藉由上文關於圖1所揭示之內容容易理解，此第二輸出電壓將取決於偵測到之電流且因此為耦合至目標組件106之電流控制之電壓。
在圖6中，展示可在本發明之又一實施例中採取的另外步驟。提供(602)諸如PNP電晶體之第二電晶體224、諸如NPN電晶體之第三電晶體228以及控制電壓源VMCU(除了提供目標組件106、印刷導電跡線及電壓源Vsupply(其在圖6中被省略)以外)。運用控制電壓源經由第二電晶體之基極控制(604)第二電晶體224。在606處，將電流自第二電晶體224之集極傳遞至第三電晶體228之基極。第三電晶體228之集極耦接(608)至目標組件106，而在610處，第三電晶體228之射極耦接至電壓源。
上文已關於前述實施例解釋了本發明，且已論證了本發明之若干優點。明顯的是，本發明並不僅限於此等實施例，而是包含本發明性思想及以下申請專利範圍之精神及範疇內的所有可能實施例。
在附屬項中敍述之特徵可彼此自由組合，除非另有明確陳述。
100:佈置架構
102:第一電阻器R1
104:電流感測放大器
106:目標組件
108:旁路電容器
110:第一電晶體
112:電壓調節器
114:第二電阻器R2
116:第三電阻器R3
118:輸入電容器
120:輸出電容器
GND:接地插腳
IR,LED:電流
REF:參考插腳
V+:供應電壓插腳
VAdj:調整電壓
VIN:插腳
VIN+、VIN-:電壓
VOUT1:第一輸出電壓
VOUT2:第二輸出電壓
Vsupply:電壓源
Vsupply,2:第二電源供應器

Claims (7)

  1. 一種涉及印刷導電跡線之佈置架構，該佈置架構包含至少：一電壓源，一量測電路，該量測電路包含至少一電流感測放大器及一第一電阻器，一電壓調節電路，該電壓調節電路包含至少一第一電晶體及一電壓調節器，及至少一個目標組件，該佈置架構適於產生源自該電壓源之一電流控制之電壓，該電流控制之電壓耦合至該至少一個目標組件，其中該電流控制之電壓取決於傳遞通過該目標組件之電流，特徵在於該電流感測放大器經組配以偵測傳遞通過該第一電阻器之電流，傳遞通過該第一電阻器之電流為至少指示傳遞通過該至少一個目標組件之電流的一電流，其中該電流感測放大器之一第一輸出電壓取決於偵測到之該電流，該第一輸出電壓藉由通向該第一電晶體之基極的該第一輸出電壓來控制該第一電晶體，其中該量測電路另外經組配以控制該電壓調節電路以產生取決於偵測到之該電流之該電流控制之電壓，且其中該第一電晶體藉由通過調整該電壓調節器之一調整電壓判定一第二輸出電壓的該第一電晶體之阻抗來控制該電壓調節器的該電流控制之電壓。
  2. 如請求項1之佈置架構，其中該佈置架構另外包含：一電晶體電路，其包含一第二電晶體、一第三電晶體及一控制電壓源，其中該第二電晶體係藉由由該控制電壓源產生之通向該第二電晶體之基極的一電壓而受到該控制電壓源控制，該第二電晶體之集極電流傳遞至該第三電晶體之基極，且該第三電晶體之集極耦接至該至少一個 目標組件，其中來自該電壓調節器之該第二輸出電壓通向該第三電晶體之射極。
  3. 如請求項1或2之佈置架構，其中該佈置架構經組配以調整所產生之該電流控制之電壓，以便達到傳遞通過該目標組件之該電流的一目標值。
  4. 如請求項1或2之佈置架構，其中該佈置架構被提供為或至少包含一整合式系統單晶片或系統單封裝。
  5. 如請求項1或2之佈置架構，其中該至少一個目標組件包含一LED矩陣。
  6. 一種涉及印刷電子跡線之方法，該等印刷電子跡線用於將一電流控制之電壓遞送至至少一個目標組件，該方法至少包含以下步驟提供一目標組件，提供印刷導電跡線，提供一電壓源，提供一量測電路，該量測電路包含一第一電阻器及一電流感測放大器，提供一電壓調節電路，該電壓調節電路包含一第一電晶體及一電壓調節器，偵測通過該第一電阻器之一電流，該電流至少指示傳遞通過該目標組件之電流，該方法之特徵在於藉由以下步驟產生取決於傳遞通過該目標組件之一電流的該電流控制之電壓，根據偵測到之該電流設定該量測電路之一第一輸出電壓， 通過該第一輸出電壓控制該第一電晶體，通過該第一電晶體調整該電壓調節器之一調整電壓，以該電壓調節器產生取決於偵測到之該電流的該電流控制之電壓，以及將該電流控制之電壓耦合至該目標組件。
  7. 如請求項6之方法，其中該方法另外包含以下步驟：提供一第二電晶體，提供一第三電晶體，提供一控制電壓源，運用藉由將由該控制電壓源產生之一電壓通向該第二電晶體之基極的該電壓來控制該第二電晶體，將該第二電晶體之集極電流傳遞至該第三電晶體之基極，將該第三電晶體之集極耦接至該目標組件，以及將該電流控制之電壓自該電壓調節器耦接至該第三電晶體之射極，該電流控制之電壓因而為耦合至該目標組件的輸出電壓並取決於自該第三電晶體之集極傳遞至該目標組件之電流。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08185232A (ja) * 1994-12-28 1996-07-16 Nec Corp シャントレギュレータ
JP2003059676A (ja) * 2001-08-10 2003-02-28 Japan Storage Battery Co Ltd 発光ダイオードの点灯用電源装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008509523A (ja) 2004-08-04 2008-03-27 ン、ジェイムス、ケー． Ｌｅｄ照明装置
US8853885B2 (en) * 2008-12-31 2014-10-07 Linear Technology Corporation Method and system for voltage independent power supply load sharing
JP5322849B2 (ja) 2009-08-25 2013-10-23 学校法人金沢工業大学 発光ダイオードの駆動回路、それを用いた発光装置および照明装置
WO2011052834A1 (ko) 2009-10-26 2011-05-05 (주)에어텍시스템 정전류 구동 led 모듈 장치
EP2398298A3 (en) * 2010-05-24 2012-03-14 ADB Airfield Solutions LLC Power supply for an airfield LED sign
US20120062147A1 (en) 2010-09-13 2012-03-15 Suntec Enterprises High efficiency drive method for driving LED devices
JP5538170B2 (ja) 2010-10-07 2014-07-02 Ｐｉａａ株式会社 定電流回路
JP5613577B2 (ja) 2011-01-26 2014-10-22 ローム株式会社 発光ダイオードの駆動回路およびそれを用いた発光装置、電子機器
CN103369779A (zh) * 2012-04-11 2013-10-23 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 Led恒流驱动电路
CN102695341B (zh) * 2012-05-28 2014-07-16 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种适应于电子变压器的led驱动电源
US8989598B2 (en) 2012-10-11 2015-03-24 Source Photonics, Inc. Power-saving driver circuit for providing a bias current or driving a current-driven load
US9185754B2 (en) * 2013-03-26 2015-11-10 General Led, Inc. Interconnectable LED module for use in a direct current circuit
US9252662B2 (en) 2013-04-17 2016-02-02 Cooledge Lighting, Inc. Illumination device control systems and methods
JP2014229152A (ja) 2013-05-23 2014-12-08 小林　新一郎 非線形特性を有する負荷の駆動回路
CN103269548B (zh) * 2013-05-29 2015-07-08 成都芯源系统有限公司 Led驱动电路系统,控制器及控制方法
CN103269550B (zh) * 2013-06-04 2015-02-04 上海晶丰明源半导体有限公司 一种led电流纹波消除驱动电路
US8975831B1 (en) * 2013-11-27 2015-03-10 Linear Technology Corporation Pre-charging inductor in switching converter while delaying PWM dimming signal to achieve high PWM dimming ratio in LED drivers
US9148918B2 (en) * 2013-12-04 2015-09-29 Infineon Technologies Ag Feedforward circuit for fast analog dimming in LED drivers
US9699836B2 (en) * 2014-06-18 2017-07-04 Farhad Bahrehmand Multifunctional universal LED driver
US9642200B2 (en) * 2015-05-29 2017-05-02 Linear Technology Corporation Maintaining LED driver operating point during PWM off times

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08185232A (ja) * 1994-12-28 1996-07-16 Nec Corp シャントレギュレータ
JP2003059676A (ja) * 2001-08-10 2003-02-28 Japan Storage Battery Co Ltd 発光ダイオードの点灯用電源装置

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