检测发光二极管短路的方法及其装置与流程

本发明是有关于一种电子电路，且特别是有关于一种用以检测发光二极管短路的电子电路及其方法。

背景技术：
近来，显示面板(panel)应用于许多电子产品上。例如：数字电视、数字监示器、智能手机、笔记本电脑、平板电脑、ipad、…等各式各样的电子产品上。显示面板(panel)须有一个背光设备用以提供光源。目前较常见的背光设备利用多颗发光二极管(LED)来提供光源。其中该多颗发光二极管可分成4串或8串(channel)以进行控制。一般而言，在发光二极管背光控制器(back-lightcontroller)的电路应用上，传统的发光二极管短路检测电路检测发光二极管串(LEDchannel)的负端电压ISEN，当发光二极管有烧掉(短路)发生时，发光二极管串的跨压会变小导致发光二极管串的负端电压ISEN提高，利用检测发光二极管串负端电压ISEN的变化，即可得知发光二极管串短路发生的数目。然而，发光二极管串的跨压通常约为30～60伏特，因此要用上述机制来检测发光二极管串短路数目，一般都需要使用特殊的高压工艺来实现。当有使用到特殊的高压工艺时，则无法将其检测电路整合使用一般工艺的集成电路中，特别是在系统在晶片(systemonchip，soc)的应用上。此外，由于背光控制器用以控制发光二极管的亮/暗(ON/OFF)，一般而言，当面板尺寸愈大，则所须的发光二极管的串数、或是每串的数量就会愈多。若对一个发光二极管串进行短路检测须要该背光控制器的节点(PIN)数量愈少时，则愈可节省到背光控制器的节点数。例如：当对一个发光二极管串进行短路检测须要该背光控制器的愈多节点(PIN)时，则该背光控制器就会被占用到愈多节点(PIN)，造成生产成本提高。由于传统作法存在着一些问题点。所以，本发明提出一个检测发光二极管短路的电子电路及其方法，以克服上述的至少一个问题点。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种检测发光二极管短路的电子电路及其方法。根据本发明，提出了一种检测电路，包括一第一节点、一电流源、一电压产生电路、一第一比较电路。第一节点与一第一外部电路耦接，其中，第一外部电路包括有多个发光二极管相串接。电流源产生一电流至第一节点。电压产生电路通过一第二节点，以输出一节点电压至第一外部电路。第一比较电路具有二个输入端分别耦接第一节点以及一参考电压，第一比较电路比较二个输入端的电压以产生一第一比较信号。其中，第一比较信号用以指示多个发光二极管中是否有短路情形。根据本发明，提出了一种检测方法，该方法被使用来检测一发光二极管串中是否具有短路情形，该方法包括有下列步骤：首先，提供一电流至一第一节点，其中，第一节点通过一耐压元件与一发光二极管串相耦接。提供一第一电压至一第二节点，其中，耐压元件与第二节点相耦接，耐压元件的一控制端接收与第一电压相对应的一第二电压。接着，依据位于第一节点的电压电平产生一第一比较信号。其中，第一比较信号指示出发光二极管串中的至少一个发光二极管是否短路情形。为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。附图说明图1绘示依照本发明的检测电路的一实施例的示意图。图2绘示依照本发明的电压产生电路的一实施例的示意图。图3绘示依照本发明的检测电路的一第二实施例的示意图。图4A绘示依照本发明的检测电路一模式的一实施例的示意图。图4B绘示为依照本发明的检测电路另一模式的一实施例的示意图。图4C绘示为依照本发明的检测电路另一模式的一实施例的示意图。图4D绘示为依照本发明的检测电路另一模式的一实施例的示意图。图5绘示为依照本发明的检测电路的另一实施例的示意图。其中，附图标记说明如下：LEDs发光二极管串D0～DN二极管M0、M1晶体管R1、R2、RI1、RI2电阻100检测电路101电压产生电路102、104分压电路105比较电路106模式控制电路107通用输入输出电路具体实施方式图1绘示依照本发明的检测电路的一实施例的示意图。发光二极管短路检测电路100通过一第一节点ISEN1与一第二节点CRT与一第一外部电路EC1相耦接。一实施例，第一外部电路EC1包括有一发光二极管串LEDs。该发光二极管串LEDs包含有多个发光二极管相串接。检测电路100用以检测第一外部电路EC1的发光二极管串LEDs是否存有短路情形。该检测电路100包括有：一电压产生电路101、一(可调)电流源103、一第二分压电路104、以及一比较电路105。一实施例，该一第一节点ISEN1与第二节点CRT可为集成电路(IC)的不同接脚(PIN)。该第一外部电路EC1可能具有许多实施方式。在一实施例中，该第一外部电路EC1除了具有发光二极管串LEDs之外，还包括有：一第一分压电路102、以及一耐压元件M1。第一分压电路102耦接于工作电压VX以及该第二节点CRT的可控的节点电压VCRT之间。第一分压电路102接收节点电压VCRT，且利用二个阻抗元件(例如是电阻R1、R2)分压工作电压VX与节点电压的压差，产生一第一分压V1至第一分压电路102的输出端，其中，该第一分压V1的电压值为(R1VX+R2VCRT)/(R1+R2)。由于节点电压VCRT可调的。换言之，该第一分压V1的电压值亦为可调的。耐压元件M1的栅极耦接于该第一分压电路102的输出，也就是，该耐压元件M1的栅极接收该第一分压V1。换言之，该耐压元件M1的工作区受到该第一分压V1的控制。电压产生电路101用以产生节点电压VCRT，通过第二节点CRT输出节点电压VCRT至第一外部电路EC1。电流源103产生一电流I至第一节点ISEN1，以流通发光二极管串LEDs点亮发光二极管串LEDs，并于该第一节点ISEN1产生一电压信号VISEN1。一实施例，电流源103为可调电流源。第二分压电路104与该第一节点ISEN1相耦接以接收电压信号VISEN1，第二分压电路104分压电压信号VISEN1(例如是利用电阻RI1与RI2来进行分压)，以产生一第二分压V2给比较电路105。若电压信号VISEN1的大小在尚未进行分压前就已适用于比较电路105，不需要再进行分压，则第二分压电路104可省略。比较电路105具有二个输入端分别耦接该第一节点ISEN1以及一参考电压VREF，接收该二个输入端的电压(设有第二分压电路104时为第二电压V2与参考电压VREF)，并比较第二分压V2(当第二分压电路104可省略时，则为电压信号VISEN1)及参考电压VREF，来产生一比较信号LED_SHORT。其中，参考电压VREF依据一发光二极管短路的电压大小来进行设定(例如：参考电压VREF设为等于或是略大于一发光二极管短路的电压大小)，比较信号LED_SHORT用以指示第一外部电路EC1的多个发光二极管中是否有短路情形。例如：当第二分压V2大于参考电压VREF时，则比较电路105判断出第一外部电路EC1的发光二极管串LEDs中至少一个发光二极管有发光二极管短路，以输出比较信号LED_SHORT。换言之，比较电路105依据位于该第一节点ISEN1的电压电平来产生一第一比较信号。检测电路100及其方法是利用一个外部耐压元件M1(一实施例为一晶体管)来阻挡(抵抗)发光二极管串LEDs电流导通(调亮)下，节点ISEN0的高电压(例如是30V～60V)。在耐压元件M1(例如是一实施例的晶体管型号2N7002)的栅极(gate)提供适当的电压就能确保节点电压VISEN1永远小于检测电路100所能承受的最高电压。一实施例，在发光二极管串LEDs在电流导通(dimmingon)时，为了让集成电路的检测电路，例如是比较电路105，可以确实的检测到节点电压VISEN1，耐压元件M1应操作在线性区，因此须供给耐压元件M1的栅极电压至大于欲检测发光二极管短路电压之上。一实施例，可设定供给耐压元件M1的栅极电压应大于全部的该多个发光二极管的短路电压总合电压值加上耐压元件M1的临界电压值的电压。一实施例，耐压元件M1可为型号2N7002的晶体管，当然，本发明不限于此，耐压元件M1可为目前现有或未来发展出的各种耐压的元件。图2绘示本发明的电压产生电路101的一实施例的示意图。该电压产生电路101包括有串接的一第一晶体管MI0与一第二晶体管MI1、串接的多个二极管D0～DN。串接的第一晶体管MI0与第二晶体管MI1，耦接于一第一电源V1st与该第二节点CRT之间，其中，第一晶体管MI0的第三端(控制端)接收一反相时脉信号CKDDB。其中，反相时脉信号CKDDB为时脉信号CKDD(未图示)的反相信号，时脉信号CKDD用以进行发光二极管串LEDs的数字调光(digitaldimming)。串接的多个二极管D0～DN，耦接于一第二电源V2st与该第二节点CRT之间。当电压产生电路101的数字调光功能启动(on)时－CKDD=1，CKDDB=0，第一晶体管MI0被关掉(off)，假如此时节点电压VCRT比多个二极管D0～DN耦接的电压(例如5V)高，则电流I会流过二极管D0、D1及D2到电压5V处。假设每个二极管D0～Dn的临界电压Vth=0.7V，以本图的示例来看节点电压VCRT会等于7.1V。此时利用第一分压电路102的分压，耐压元件M1的栅极可接收到一高于发光二极管短路电压的电压，例如接收一大于VREF+Vth的电压，例如10V。当电压产生电路101的数字调光(digitaldimming)功能关掉(off)－CKDD=0，CKDDB=1，第一晶体管MI0导通，节点电压VCRT会被拉到0V，此时二极管D0～Dn为逆偏，二极管D0～Dn不会有电流流过。而耐压元件M1栅极接收的电压，利用第一分压电路102分压后例如可为8V。所以经由电压产生电路101的数字调光启动/关掉(digitaldimmingon/off)的功能，节点电压VCRT会有7.1V与0V的电压变化。此时节点电压VCRT会产生如图示中0V与7V上下变动的信号。而耐压元件M1耦接的电压，可如图示中8V与10V上下变动的信号，以在耐压元件M1的工作区操作。一实施例，晶体管MI1可为一LDnMOS晶体管，可为耐压8V的晶体管。晶体管MI0为MOS晶体管(可为耐压3.3V的晶体管)。当然，本发明不限于此，晶体管MI0与MI1可为目前现有或未来发展出的各种晶体管，例如晶体管MI1可为一耐压晶体管用以保护晶体管MI0。换言之，第二晶体管MI1的击穿电压(breakdownvoltage)高于第一晶体管MI0的击穿电压。须注意，如图5所示，本发明一实施例的检测电路100，可包括一第三节点ISEN2、及至少一第二比较电路105’，用以同时量测多个发光二极管串LEDs’。第三节点ISEN2与一第二外部电路EC2耦接，第二外部电路EC2包括有多个发光二极管相串接形成一发光二极管串LEDs’。第二比较电路105’具有二个输入端分别耦接第三节点ISEN2以及参考电压VREF，第二比较电路105’产生一第二比较信号LED_SHORT’用以指示第二外部电路EC2发光二极管串LEDs’的多个发光二极管中是否有短路情形。比较电路105与比较电路105’的工作原理相同，故省略其说明一实施例，如图3所示，本发明的发光二极管短路检测电路100还包含一模式控制电路106。模式控制电路106包含有多个控制模式，对于不同的发光二极管背光控制器(LEDbacklightcontroller)的应用下，设定各种对应集成电路(IC)的控制模式。一实施例，模式控制电路106的多个控制模式用以控制多个开关SW1、SW2～SWN的动作，利用设定其模式控制电路参数来控制开关的动作，例如控制第4A、4B、4C图的开关SW1、SW2及SW3导通(on)与关掉(off)，以选择集成电路内部的对应电路。一实施例，如图3所示，例如可设定开关是否耦接一通用输入输出电路(GPIOCircuit)107与任一接脚(节点)，以共用接脚(节点)而达到减少晶片的接脚数量。一实施例，如图4A所示，发光二极管短路检测电路100进入检测模式，欲检测包含复数颗发光二极管的发光二极管串LEDs。此时，欲检测发光二极管串LEDs的短路电压可能比电压产生电路101调光关掉(dimmingoff)时节点ISEN1的电压大。调光关掉时，节点电压VCRT为0V，则可设定模式控制电路106的一模式－控制电压产生电路101耦接该第二节点CRT以导通(on)开关SW1，关掉(off)开关SW2、SW3。此时电压产生电路101耦接节点CRT，以控制节点电压VCRT的大小，再配合第一分压电路102则耐压元件M1的栅极端在电压产生电路的调光导通(dimmingon)时的电压比调光关掉(dimmingoff)的电压大。在耐压元件M1导通时，电流I流过发光二极管串LEDs、耐压元件M1节点ISEN1、及第二分压电路104的电阻RI1至比较电路105的非反相输入端，以比较电压V2与参考电压VREF产生发光二极管串LEDs是否短路的判断结果LED_SHORT。请注意，此时集成电路的短路检测，仅需使用两个节点CRT与ISEN，可减少现有技术中检测发光二极管串短路电路的接脚使用数目。一实施例，如图4B所示，当发光二极管短路检测电路100进入检测模式，且于集成电路内部元件的栅极端能承受的电压比电压产生电路101的调光关掉(dimmingoff)的节点ISEN1的电压还小时，为防止集成电路的损坏，则模式控制电路106设定一模式控制第二分压电路104对第一节点ISEN1的电压VISEN1进行分压，即让SW3也导通(on)，导通(on)开关SW1、SW3，关掉(off)开关SW2。节点ISEN1的电压经由第二分压电路104的电阻RI1、RI2分压，使集成电路中比较电路105的非反相输入端的电压V2变的比节点ISEN1电压VISEN1要小的电压，以保护集成电路(IC)内部元件不会因输入电压过高而被损坏。此时，集成电路的短路检测，亦仅需使用两个节点CRT与ISEN。如图4C所示，一实施例，当发光二极管短路检测电路100进入非检测模式，且发光二极管串LESs的总和短路电压比电压产生电路101的调光关掉(dimmingoff)时节点ISEN1的电压还小时，此时待测的发光二极管数目可能为一颗发光二极管，则模式控制电路106可设定一模式让第二节点CRT耦接一通用输入输出电路107，而不耦接电压产生器101，即导通(on)开关SW2，关掉(off)开关SW1、SW3。此时检测电路100不需要用到电压产生电路101，节点CRT不需要提供数字调光(digitaldimming)信号给耐压元件M1的栅极。耐压元件M1接收工作电压VX。依此方式，可将多出的节点CRT耦接通用输入输出电路107来应用。须注意，此时集成电路的短路检测，仅需使用一个节点ISEN，更减少现有技术中检测发光二极管串短路电路的接脚使用数目。如图4D所示，一实施例，延续图4C的发光二极管短路检测电路100的非检测模式，当发光二极管串LEDs的总和短路电压比电压产生电路101的调光关掉(dimmingoff)时节点ISEN1的电压还小，且假设集成电路内部元件的栅极端能承受的电压比电压产生电路101的调光关掉(dimmingoff)的节点ISEN1的电压还小时，为防止集成电路损坏，则模式控制电路106可设定一模式让SW3也导通(on)，即导通(on)开关SW2、SW3，关掉(off)开关SW1。节点ISEN1的电压经由第二分压电路104的电阻RI1、RI2分压，使集成电路的比较电路105的非反相输入端的电压V2比节点ISEN1电压VISEN1要小的电压，以保护集成电路内部元件不会因输入电压过高而被损坏。此时，集成电路的短路检测，亦仅需使用一个节点ISEN。由以上叙述可知，利用模式控制电路设定参数，可使集成电路内部切换成多种模式，使接脚CRT能拥有多种使用功能，更能达成节省接脚的功效。综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附的申请专利权利要求范围所界定者为准。