闪光灯发光二极管的驱动电路及其运作方法与流程

本发明是有关于一种驱动电路，且特别是有关于一种闪光灯发光二极管的驱动电路及其运作方法。

背景技术：

随着移动装置功能要求的提高，闪光灯也逐渐成为许多手机的基本要求。其中，闪光灯发光二极管虽然补光效果较差，但有低功耗的优势，因而为市场所喜爱。

在传统闪光灯发光二极管驱动电路中，根据闪光灯发光二极管流过不同电流会对应至不同顺向电压的特性，可通过比较输入电压和输出电压来决定驱动电路是运作于线性降压模式或升压模式。但是，线性降压模式的低效率却影响了驱动电路的整体效率。

技术实现要素：

本发明提供一种闪光灯发光二极管的驱动电路及其运作方法。

本发明的驱动电路，用以提供一驱动电压至一第一闪光灯发光二极管，且包括一电感器、一第一开关、一第二开关、一电容器、一第三开关、一第四开关及一控制单元。第一开关耦接于一输入电压与电感器的一第一端之间。第二开关耦接于电感器的第一端与一接地电压之间。电容器的一第一端提供驱动电压，电容器的一第二端耦接接地电压。第三开关耦接于电感器的第二端与电容器的第一端之间。第四开关耦接于电感器的第二端与接地电压之间。控制单元耦接第一开关、第二开关、第三开关及第四开关，以依据第一闪光灯发光二极管的一驱动模式控制电感器与电容器的一运作模式为一升压模式或一降压模式，并且依据流经第一闪光灯发光二极管的一第一驱动电流决定是否切换电感器与电容器的运作模式。

本发明的驱动电路的运作方法，驱动电路用于驱动一第一闪光灯发光二 极管且包括一电感器及一电容器，运作方法包括下列步骤。判断第一闪光灯发光二极管的一驱动模式。依据第一闪光灯发光二极管的驱动模式控制电感器与电容器的一运作模式为一升压模式或一降压模式。依据流经第一闪光灯发光二极管的一第一驱动电流决定是否切换电感器与电容器的运作模式。

基于上述，本发明实施例的闪光灯发光二极管的驱动电路及其运作方法，其控制电感器及电容器运作为升压电路或降压电路，并且依据流经闪光灯发光二极管的驱动电流决定是否切换电感器及电容器的运作模式。藉此，由于降压电路具有较高操作效率，因此可提高驱动电路整体的操作效率。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为依据本发明一实施例的闪光灯发光二极管的驱动电路的电路示意图；

图2为依据本发明另一实施例的闪光灯发光二极管的驱动电路的电路示意图；

图3为依据本发明一实施例的闪光灯发光二极管的驱动电路的运作方法的流程图；

图4为依据本发明另一实施例的闪光灯发光二极管的驱动电路的运作方法的流程图。

具体实施方式

图1为依据本发明一实施例的闪光灯发光二极管的驱动电路的电路示意图。请参照图1，在本实施中，闪光灯发光二极管的驱动电路100用以提供驱动电压VO至闪光灯发光二极管LED1(对应第一闪光灯发光二极管)，并且包括第一开关K1、第二开关K2、电感器L1、第三开关K3、第四开关K4、电容器C1及控制单元110。

第一开关K1耦接于输入电压DCIN与电感器L1的第一端之间。第二开关K2耦接于电感器L1的第一端与接地电压之间。第三开关K3耦接于电感器L1的第二端与电容器C1的第一端之间。第四开关K4耦接于电感器L1 的第二端与接地电压之间。电容器C1的第一端提供驱动电压VO，电容器C1的第二端耦接接地电压。

控制单元110耦接第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3及第四开关K4，以依据闪光灯发光二极管LED1的驱动模式控制电感器L1与电容器C1的运作模式为升压(Boost)模式或降压(Buck)模式。换言之，当闪光灯发光二极管LED1的驱动模式为手电筒(Torch)模式时，亦即闪光灯发光二极管LED1是以小电流驱动，此时控制单元110通过第一开关K1、第二开关L2、第三开关K3及第四开关K4的导通及截止，使电感器L1与电容器C1的运作为降压电路；当闪光灯发光二极管LED1的驱动模式为闪光灯(Flash)模式时，亦即闪光灯发光二极管LED1是以大电流驱动，此时控制单元110通过第一开关K1、第二开关L2、第三开关K3及第四开关K4的导通及截止，使电感器L1与电容器C1的运作为升压电路。

并且，控制单元110感测依据流经闪光灯发光二极管LED1的第一驱动电流ID1，且依据流经闪光灯发光二极管LED1的第一驱动电流ID1及控制第一开关K1及第三开关K3的脉冲信号的工作周期(duty cycle)决定是否切换电感器L1与电容器C1的运作模式。换言之，当电感器L1与电容器C1的运作模式为升压模式时，依据第一驱动电流ID1及控制第三开关K3的脉冲信号的工作周期决定是否切换为降压模式；当电感器L1与电容器C1的运作模式为降压模式时，依据第一驱动电流ID1及控制第一开关K1的脉冲信号的工作周期决定是否切换为升压模式。

依据上述，本发明是通过控制电感器L1与电容器C1的运作模式为升压模式(亦即升压电路)或降压模式(亦即降压电路)，通过降压电路的高效率，可提高驱动电路100整体的效率。

进一步来说，控制单元110包括模式判断单元111、降压控制单元112、升压控制单元113、电流感测器114(对应第一电流感测器)、第一判断单元115、第一切换单元116、第二判断单元117及第二切换单元118。

模式判断单元111耦接降压控制单元112与升压控制单元113，且判断闪光灯发光二极管LED1的驱动模式以启动降压控制单元112与升压控制单元113的其中之一。其中，当驱动电路100是配置于具有中央处理单元的电子装置中时，模式判断单元111可依据中央处理单元所执行的程序来判断闪 光灯发光二极管LED1是否被驱动以闪光灯发光二极管LED1的驱动模式。例如，当中央处理单元执行照明应用程序或手电筒应用程序时，可判断闪光灯发光二极管LED1的驱动模式为手电筒(Torch)模式；当中央处理单元执行相机应用程序时，可判断闪光灯发光二极管LED1的驱动模式为闪光灯。

降压控制单元112耦接第一开关K1及第二开关K2，以控制第一开关K1及第二开关K2为导通或截止。进一步来说，当降压控制单元112被启动时，第一开关K1及第二开关K2会交替地导通及截止，第三开关K3导通，第四开关K4截止，以使电感器L1与电容器C1运作为降压电路，并且，降压控制单元112会提供第一开关K1的驱动信号(即第一脉冲信号SP1)至第一判断单元115；当降压控制单元112被关闭时，第一开关K1会保持导通，而第二开关K2会保持截止，并且停止提供第一脉冲信号SP1。

升压控制单元113耦接第三开关K3及第四开关K4，以控制第三开关K3及第四开关K4为导通或截止。进一步来说，当升压控制单元113被启动时，第一开关K1导通，第二开关K2截止，第三开关K3及第四开关K4会交替地导通及截止，以使电感器L1与电容器C1运作为升压电路，并且升压控制单元113会提供第三开关K3的驱动信号(即第二脉冲信号SP2)至第二判断单元117；当升压控制单元113被关闭时，第三开关K3会保持导通，而第四开关K4会保持截止，并且停止提供第二脉冲信号SP2。电流感测器114用以感测流经闪光灯发光二极管LED1的第一驱动电流ID1，以提供第一电流信号SI1至第一判断单元115及第二判断单元117。第一判断单元115耦接降压控制单元112与电流感测器114，以依据第一脉冲信号SP1的工作周期及第一电流信号SI1提供第一判断信号SDT1。第一切换单元116耦接降压控制单元112、升压控制单元113、与第一判断单元115，以依据第一判断信号SDT1决定是否关闭降压控制单元112及决定是否启动升压控制单元113。

第二判断单元117耦接升压控制单元113与电流感测器114，以依据第二脉冲信号SP2的工作周期及第一电流信SI1号提供第二判断信号SDT2。第二切换单元118耦接降压控制单元112、升压控制单元113、与第二判断单元117，以依据第二判断信号SDT2决定是否关闭升压控制单元113及决定是否启动降压控制单元112。

举例来说，当闪光灯发光二极管LED1的驱动模式为手电筒模式时，模 式判断单元111会先启动降压控制单元112且关闭升压控制单元113。接着，在降压控制单元112启动且运作稳定后(例如5毫秒后)，会通过第一判断单元115判断第一脉冲信号SP1的工作周期是否等于最大工作周期(例如100％)且第一驱动电流ID1是否小于第一设定电流，并且关闭第二判断单元117。

当降压控制单元112启动、第一脉冲信号SP1的工作周期等于最大工作周期且第一驱动电流ID1小于第一设定电流时，代表降压电路无法满足闪光灯发光二极管LED1的电力需求，因此第一切换单元116会启动升压控制单元113且关闭降压控制单元112；当降压控制单元112启动、第一脉冲信号SP1的工作周期小于最大工作周期(例如100％)且第一驱动电流ID1大于等于第一设定电流时，代表降压电路可以应付闪光灯发光二极管LED1的电力需求，因此第一切换单元116会控制升压控制单元113保持关闭且控制降压控制单元112保持开启。

另一方面，当闪光灯发光二极管LED1的驱动模式为闪光灯模式时，模式判断单元111会先启动升压控制单元113且关闭降压控制单元112。接着，在升压控制单元113启动且运作稳定后(例如5毫秒后)，会通过第二判断单元117判断第二脉冲信号SP2的工作周期是否小于等于最小工作周期(例如10％)且第一驱动电流DI1是否大于第二设定电流，并且关闭第一判断单元115。

当升压控制单元113启动、第二脉冲信号SP2的工作周期小于等于最小工作周期且第一驱动电流ID1大于第二设定电流时，代表升压电路远超出闪光灯发光二极管LED1的电力需求，因此第二切换单元118启动降压控制单元112且关闭升压控制单元113；当升压控制单元113启动、第二脉冲信号SP2的工作周期大于最小工作周期且第一驱动电流ID1小于等于第二设定电流时，代表升压电路大致符合闪光灯发光二极管LED1的电力需求，因此第二切换单元118会使降压控制单元112保持关闭且使升压控制单元113保持开启。

在本发明的一实施例中，第一设定电流可以相同或不同于第二定电流，此可依据电路设计需求或应用程序默认定而定，本发明实施例不以此为限。

图2为依据本发明另一实施例的闪光灯发光二极管的驱动电路的电路示 意图。请参照图1及图2，其中相同或相似组件使用相同或相似标号，并且闪光灯发光二极管的驱动电路200与闪光灯发光二极管的驱动电路100不同之处在于闪光灯发光二极管的驱动电路100提供驱动电压VO至多个并联的闪光灯发光二极管LED_1～LED_x(对应第一及第二闪光灯发光二极管)，其中x为大于等于2的正整数。

在控制单元210中，更对应地配置多个电流感测器214_1～214_x，以侦测流经各个闪光灯发光二极管LED_1～LED_x的驱动电流ID_1～ID_x，以提供多个电流信号SI_1～SI_x(对应第一电流信号及第二电流信号)至第一判断单元215及第二判断单元217。此时，第一判断单元215接收电流信号SI_1～SI_x后，比较驱动电流ID_1～ID_x的总电流与第一设定电流，以提供第一判断信号SDT1；并且，第二判断单元217接收电流信号SI_1～SI_x后，比较驱动电流ID_1～ID_x的总电流与第二设定电流，以提供第二判断信号SDT2。

换言之，当降压控制单元112启动、第一脉冲信号SP1的工作周期等于最大工作周期且驱动电流ID_1～ID_x的总电流小于第一设定电流时，第一切换单元116启动升压控制单元113且关闭降压控制单元112；当降压控制单元112启动、第一脉冲信号SP1的工作周期小于最大工作周期(例如100％)且驱动电流ID_1～ID_x的总电流大于等于第一设定电流时，第一切换单元116会控制升压控制单元113保持关闭且控制降压控制单元112保持开启。

当升压控制单元113启动、第二脉冲信号SP2的工作周期小于等于最小工作周期且驱动电流ID_1～ID_x的总电流大于第二设定电流时，第二切换单元118启动降压控制单元112且关闭升压控制单元113；当升压控制单元113启动、第二脉冲信号SP2的工作周期大于最小工作周期且驱动电流ID_1～ID_x的总电流小于等于第二设定电流时，第二切换单元118会使降压控制单元112保持关闭且使升压控制单元113保持开启。

图3为依据本发明一实施例的闪光灯发光二极管的驱动电路的运作方法的流程图。请参照图3，在本实施例中，闪光灯发光二极管的驱动电路的运作方法包括下列步骤。在步骤S310中，会判断第一闪光灯发光二极管的驱动模式。接着，会依据第一闪光灯发光二极管的驱动模式控制电感器与电容器的运作模式为升压模式或降压模式(步骤S320)，并且依据流经第一闪光灯 发光二极管的第一驱动电流决定是否切换电感器与电容器的运作模式(步骤S330)。

图4为依据本发明另一实施例的闪光灯发光二极管的驱动电路的运作方法的流程图。请参照图4，在本实施例中，闪光灯发光二极管的驱动电路的运作方法包括下列步骤。在步骤S410中，会判断第一闪光灯发光二极管的驱动模式。当第一闪光灯发光二极管的驱动模式为手电筒模式时，控制单元控制电感器与电容器的运作模式为降压模式(步骤S450)。接着，判断降压模式对应的第一脉冲信号的工作周期是否等于最大工作周期且第一驱动电流是否小于第一设定电流(步骤S460)。当第一脉冲信号的工作周期等于最大工作周期且第一驱动电流小于第一设定电流，亦即步骤S460的判断结果为“是”，则控制单元控制电感器与电容器的运作模式切换为升压模式(步骤S480)，接着结束此运作方法；当第一脉冲信号的工作周期小于最大工作周期或第一驱动电流大于等于第一设定电流，亦即步骤S460的判断结果为“否”，则控制单元控制电感器与电容器的运作模式维持为降压模式(步骤S470)，接着结束此运作方法。

再回到步骤S410，当第一闪光灯发光二极管的驱动模式为闪光灯模式时，控制单元控制电感器与电容器的运作模式为升压模式(步骤S420)。接着，判断升压模式对应的第二脉冲信号的工作周期是否小于等于最小工作周期且第一驱动电流是否大于第二设定电流(步骤S430)。当升压模式对应的第二脉冲信号的工作周期小于等于最小工作周期且第一驱动电流大于第二设定电流时，亦即步骤S430的判断结果为“是”，接着执行步骤S450，后继可参照上述说明；当升压模式对应的第二脉冲信号的工作周期大于最小工作周期或第一驱动电流小于等于第二设定电流时，亦即步骤S430的判断结果为“否”，控制电感器与电容器的运作模式维持为升压模式(步骤S440)，接着结束此运作方法。

其中，上述步骤S310、S320、S330、S410、S420、S430、S440、S450、S460、S470及S480的顺序为用以说明，本发明实施例不以此为限。并且，上述步骤S310、S320、S330、S410、S420、S430、S440、S450、S460、S470及S480的可参照图1及图2实施例所述，在此则不再赘述。

综上所述，本发明实施例的闪光灯发光二极管的驱动电路及其运作方法， 其依据闪光灯发光二极管的驱动模式决定电感器及电容器运作为升压电路或降压电路，并且再依据降压电路对应的第一脉冲信号、升压电路对应的第二脉冲信号及流经闪光灯发光二极管的驱动电流决定是否切换电感器及电容器的运作模式。藉此，由于降压电路具有较高操作效率，因此可提高驱动电路整体的操作效率。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。