专利名称：集成电路、控制方法、与光源提供系统的制作方法
技术领域：
本发明是涉及集成电路与控制方法，以及相关的LED光源提供系统。
背景技术：
因为发光二极管(light emitting diode,LED)的电光转换效率相当的好，高于日光灯、冷阴极管(CCFL)或是灯泡等，所以当前的趋势为以LED来取代上述这些发光源。举例来说，LED已经渐渐地取代CCFL，成液晶面板(IXD panel)的背光光源。以LED当作IXD面板的背光光源时，因为IXD面板的面积相当的大，所以需要非常多的LED，而这些LED往往连接成数串，每一串由一个可控制的电流源来驱动。比如说，流经每一 LED串的电流都控制成一样，以使每个LED的发光亮度大致相同。只要把每个LED所发出的光线给予适当的传导，LCD面板就得以获得大致均勻的背光亮度。如果，在所有的LED当中，不论是哪一颗LED短路或是开路，都会影响到LCD面板的亮度均勻度。因此，一个良好的LED串驱动电路，应当要有适当的检测电路，来检测LED 是否短路或是开路，以进行相对应的防护措施。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种带有检测电路，可以实时检测LED是否短路或开路的集成电路、控制方法和光源提供系统，可以方便的进行相对应的电路防护措施。为了达到上述目的，本发明的技术方案如下本发明的一实施例提供一种集成电路，用以控制多个发光二极管串的电流。每个发光二极管串具有多个发光二极管，顺向串接在一主阳极与一主阴极之间，每一主阳极连接至一电源端。该集成电路包含有一短路检测端、一定电流源、一电压固定电路、以及一短路比较器。该短路检测端用以检测所述主阴极中的最高阴极电压。该定电流源提供该短路检测端一定电流。大致在所述发光二极管串没有发光时，该电压固定电路将该短路检测端固定于一预设电压。该短路比较器比较该短路检测端的一检测电压与一临界电压，以及当该检测电压高于该临界电压时，使能一短路信号。本发明的另一实施例提供一种控制方法，适用于一集成电路。该集成电路控制多个发光二极管串的电流，每个发光二极管串具有多个发光二极管，顺向串接在一主阳极与一主阴极之间，每一主阳极连接至一电源端。该集成电路具有一短路检测端，可检测所述主阴极中的最高阴极电压。该控制方法包含有下列步骤使所述发光二极管串发光；大致在所述发光二极管串发光时，对该集成电路的一短路检测端，提供一定电流；比较该检测电压与一临界电压；当该检测电压高于该临界电压时，使能一短路信号；使所述发光二极管串不发光；以及，大致于所述发光二极管串不发光时，固定该短路检测端的一检测电压为一预设电压。本发明的一实施例提供一种光源提供系统。一电源供应器，提供一电源端以及一地端。多个发光二极管串中，每个发光二极管串具有多个发光二极管，顺向串接于一主阳极
4与一主阴极之间，每一主阳极连接至该电源端。一集成电路，包含有一回授端、以及一短路检测端。该回授端检测所述主阴极中的最低阴极电压。该短路检测端检测所述主阴极中的最高阴极电压。该短路检测端，除了通过所述主阴极的信号路径，以及通过该集成电路内部的信号路径之外，没有其他的信号路径连接到该地端。
本发明的优点为可以检测到大型LCD中的LED是否有短路事件发生，并且成本较低。
图1与图2为二 LED光源提供系统。
图3为图2中的集成电路的部分电路图。
图4显示了图1与图2的LED光源提供系统，其操作于没有LED短路的正常操作与有LED短路的不正常操作时的一些信号波形。
其中，附图标记说明如下
10,20光源提供系统
12电源供应器
14,16电阻
18电容
26箝制电路
28延迟电路
30定电流源
32开关
36,38波形
Al... AN主阴极
CLED1··· CLEDNLED串
COMP补偿端
CM比较器
Dl-DN驱动电路
FB反馈端
GATE 1 —GATEN门端
ICU IC2集成电路
I CLEDn流经LED串CLEDn
Iset定电流
LEDSPLED短路保护端
Ml —MN, MX功率晶体管
MAX共同端
OP运算放大器
OUT电源端
Sdimming调光信号
Ssht短路信号
TB1,T,
VLEDSP
VTH_CLP
VTH_SH
VMAX延迟时间检测电压限制电压临界电压
VMAX
ZD1、ZD2共同端MAX的电压齐纳二极管具体实施方式
图1为一 LED光源提供系统10，可以作为IXD面板的背光光源。
电源供应器12提供一电源端OUT以及一地端。电源端OUT的电压可能可以高达 100伏特。当作光源的LED分成N个LED串CLEDl…CLEDN。如图所示，每一 LED串有顺向串接的多个LED。由上到下，每一 LED串中的第一个LED的阳极定义为主阳极，最后一个LED 的阴极定义为主阴极。以下，以每一 LED串中的LED数目相同作为一例子，但是，在其他例子中，LED串的LED数目可以不同。
主阳极全部都连接到电源端OUT。主阴极Al…AN各自连接至功率晶体管Ml…丽。 集成电路ICl从门端GATE1*"GATEN分别控制对应的功率晶体管Ml…丽，以控制流经LED 串CLEDL··· CLEDN的电流。举例来说，如果集成电路ICl有个调光信号(dimming signal) Sdimming,在调光信号为使能时，表示LED发光，流经每一 LED串的电流都一样为IOOmA ； 在调光信号为禁止时，表示LED不发光，流经每一 LED串的电流都一样为0mA。
集成电路ICl通过反馈端FB，检测主阴极ΑΡ··ΑΝ中的最低阴极电压VA_MIN。从FB 端到主阴极AL··· AN之间的电路连接可以推知，反馈端FB的电压Vfb会符合以下公式⑴。
Vfb = VA_MIN+VTH-DIODE ……⑴
其中，而VTH__E为一二极管顺向跨压。依据电压Vfb，集成电路ICl可以通过补偿端COMP提供补偿信号Sot给电源供应器12，进而调整电源端OUT的电压，使最低阴极电压 VA-MIN大致维持在目标值Vtak，比如说是1伏特。
集成电路ICl通过LED短路保护端LEDSP，检测主阴极AL···AN中的最高阴极电压 Va^maxo N个二极管的阴极连接到共同端MAX，其阳极分别连接到主阴极ΑΡ··ΑΝ。齐纳二极管 ZDl与电阻14串接于LED短路保护端LEDSP与共同端MAX之间。从LED短路保护端LEDSP 到主阴极ΑΡ··ΑΝ之间的电路连接可以推知，LED短路保护端LEDSP的检测电压\EDSP大约可以由以下公式(2)与(3)推导得知。
Vmax 一 YA-MAX_VTH-DIODE，... (2)
Vledsp = (Vmx-VBD_ZD1) *R16/(R14+R16). ... (3)
其中，Vmax为共同端MAX的电压，VBD_ZD1为齐纳二极管ZDl的击穿电压，R14与R16分别为电阻14与16的电阻值。
如果每个发光二极管的操作电压VQN_·都大致相同，且每个LED串中的串接的LED 数目都相同的话，那可以推论的是，在每个LED都正常发光时，最低阴极电压VA_MIN会大约跟最高阴极电压VA_MX相同，都大约会是目标值VTAK。从公式⑵与(3)，便可以知道，没有LED 短路时，相对应的LED短路保护端LEDSP的检测电压Vmisp应该多少。
如果，有一 LED串中有k个LED短路了，高阴极电压VA_MX会比最低阴极电压VA_MIN高约k*VM.。而这样的差异，可以从检测电压V_P的变化反应出来。举例来说，如果集成电路ICl发现当LED串CLEDL··· CLEDN在发光时，检测电压Vledsp高过一临界电压VTH_SH时， 此时便可以认定有一个或是多个LED发生短路的问题，因此使能短路信号Ssht，进行相对应的短路保护措施。举例来说，保护措施可以是强制关闭功率晶体管ΜΡ··ΜΝ，使全部LED串 CLEDl…CLEDN都不发光。
齐纳二极管ZD2限制了检测电压Vmisp的最高值。齐纳二极管ZD2可以预防在LED 串不发光时，最高阴极电压VA_MX大约会接近电源端OUT的电压(其可能高达100伏特)，导致检测电压Vmisp过高而毁损了集成电路ICl。电容18则是滤除LED短路保护端LEDSP上的噪声，预防短路保护措施被误触发。
图2为另一 LED光源提供系统20，一样也可以作为IXD面板的背光光源。图2与图1的差异在于，集成电路IC2中的电路设计不同于集成电路IC1，且图2可以省略图1中的齐纳二极管ZD2、电阻16、以及电容18。换言之，如同图2所示，集成电路IC2的LED短路保护端LEDSP到电源供应器12的地端之间，除了经过主阴极ΑΡ··ΑΝ与功率晶体管ML··· MN的信号路径，以及集成电路IC2内部的信号路径之外，可以没有连接任何的外部独立电子元件(discrete device)。或换言之，集成电路IC2的LED短路保护端LEDSP，除了通过主阴极ΑΡ··ΑΝ的信号路径，以及集成电路IC2内部的信号路径之外，没有其他的信号路径连接到地端。从比较图2与图1可以得知，LED光源提供系统20，因减少了许多的外部独立电子元件，所以其将可较LED光源提供系统10有成本竞争力。
图3为图2中的集成电路IC2的部分电路图。调光信号^1immiic为使能(asserted) 时，驱动电路DP"DN分别驱动功率晶体管Ml..丽，使LED串CLEDP^CLEDN发光；调光信号 Sdmming为禁止(disasserted)时，驱动电路DL·..DN被禁止(disable)，关闭功率晶体管Ml. · MN, LED 串 CLED1... CLEDN 不发光。
大约在调光信号&ΙΜΙΝ(;为禁止时，开关32作为一电压固定电路，出现短路，使LED 短路保护端LEDSP固定在0电压。流经开关32的电流，可以由外在的齐纳二极管ZDl与电阻14来适当地限制。如此，就算最高阴极电压VA_mx等于电源端OUT的电压，集成电路IC2 也不会被高压损毁。开关32不一定要使LED短路保护端LEDSP固定在0电压，也可以是固定在另一个电压，比如说是集成电路IC2的操作电压VCC。
大约在调光信号为使能时，开关32呈现开路，定电流源30从LED短路保护端LEDSP流过电流ISET。此时，检测电压V_SP大约可以由以下公式(4)推导得知。
Vledsp = Vmx-VBD_ZD1-ISET*R14 ·- (4)
由公式(4)与⑵可知，检测电压Visp可以对应到主阴极ΑΡ··ΑΝ中的最高阴极电压Va書比较器CM比较检测电压Vmsp与临界电压VTH_SH。当检测电压Vmisp高过临界电压VTH_SH时，便可以认定至少有一 LED发生短路的问题，因此使能短路信号，进行相对应的短路保护措施。
箝制电路沈用以限制检测电压Vmsp的最高值，预防太多LED短路时，检测电压 Vledsp过高所可能导致的问题。在图3中，箝制电路沈以运算放大器OP与NMOS晶体管MX 的组合作为一例子，可以限制检测电压\EDSP不可高过限制电压VTH_aP。
延迟电路28提供延迟时间。举例来说，延迟电路28提供延迟时间Tbi给调光信号 Sdimming的上升缘(rising edge)，延迟时间Tb2给调光信号^1iwing的下降缘(falling edge)。从图3的电路可以推知，当调光信号Simmiic的上升后，需要延迟时间Tbi后才能使开关32开路。因此，LED串开始发光后的延迟时间Tbi内，因为检测电压Vmisp还是被短路的开关32固定在0V，低于临界电压VTH_SH，所以短路信号不会被使能。
图4显示了图1与图2的LED光源提供系统10与20，其操作于没有LED短路的正常操作与有LED短路的不正常操作时的一些信号波形。由上到下，图4中的信号波形分别表示调光信号、■■、流经LED串CLEDn的电流IaEDn、共同端MAX的电压VMX、图1中的检测电压\EDSP、图2中的检测电压V_SP、以及短路信号&HT。图4左半部显示的是操作于没有 LED短路的正常操作的信号波形，右半部是操作于有LED短路操作的信号波形。
请参阅图4与图1。当调光信号4IMMIN(;禁止时，电流IaEDn大约为0A，而电压Vmax相当的高，所以波形36所示的检测电压Vmisp也非常的高。此时，虽然检测电压Vmisp高过临界电压VTH_SH，但集成电路ICl会强制禁止短路信号&HT。当调光信号Simmiic使能时，电流IaEDn 大约会控制于一预定值。如果没有LED短路，如同图4左半部所示，电压Vmax会大约掉到一非常低的值，使得检测电压Vmisp低于临界电压VTH_SH，所以短路信号Ssht维持于禁止。如果有LED短路发生，如同图4的右半部所示，电压Vmax会掉到一个相对应高的值，使得检测电压Iedsp高于临界电压VTH_SH，所以短路信号Ssht便被使能。
请同参阅图4、图2与图3。当调光信号、■■禁止时，电压Vmax相当的高，但是， 波形38所示的检测电压Vmisp因短路的开关32而被固定于0伏特，所以短路信号Ssht被禁止。当调光信号使能延迟时间Tbi以后，电流IaEDn大约会控制于一预定值。如果没有LED短路，如同图4左半部所示，检测电压Vmisp会爬升到一相对的低电压值，其低于临界电压VTH_SH，所以短路信号维持于禁止。如果有LED短路发生，如同图4的右半部所示， 检测电压\EDSP会爬升到一相对的高电压值，使得检测电压Vmisp高于临界电压VTH_SH，所以短路信号便被使能。
在图ι与图2中都有齐纳二极管an。但在其他实施例中，齐纳二极管ZDI可以省略，也就是电阻14直接连接到共同端MAX。
电源供应器12可以使用任何的电源转换架构，比如返驰式(flyback)架构、升压 (booster)架构、降压(buck)架构等。
图1与图2中的功率晶体管Ml…丽，可以是MOS晶体管或是双接面晶体管(BJT)。 在一些实施例中，集成电路ICl或IC2，跟功率晶体管ΜΡ··ΜΝ整合在同一个单晶片或单IC 封装中。
LED光源提供系统10与20都可以检测到其中的LED是否有短路事件发生。相比较LED光源提供系统10，LED光源提供系统20可以比较有成本竞争力。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种集成电路，用以控制多个发光二极管串的电流，每个发光二极管串具有多个发光二极管，顺向串接于一主阳极与一主阴极之间，每一主阳极连接至一电源端，该集成电路包含有一短路检测端，用以检测所述主阴极中的最高阴极电压； 一定电流源，提供该短路检测端一定电流；一电压固定电路，大致于所述发光二极管串没有发光时，把该短路检测端固定于一预设电压；以及一短路比较器，比较该短路检测端的一检测电压与一临界电压，以及当该检测电压高于该临界电压时，使能一短路信号。
2.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，还包含有 一箝制电路，用以限制该检测电压的最高值。
3.根据权利要求1项所述的集成电路，其特征在于，还包含有一延迟电路，使所述发光二极管串开始发光的一预定时间内，该短路信号不会被使能。
4.一种控制方法，适用于一集成电路，该集成电路控制多个发光二极管串的电流，每个发光二极管串具有多个发光二极管，顺向串接于一主阳极与一主阴极之间，每一主阳极连接至一电源端，该集成电路具有一短路检测端，可检测所述主阴极中的最高阴极电压，该控制方法包含有使所述发光二极管串发光；大致于所述发光二极管串发光时，对该集成电路的一短路检测端，提供一定电流； 比较该检测电压与一临界电压； 当该检测电压高于该临界电压时，使能一短路信号； 使所述发光二极管串不发光；以及大致于所述发光二极管串不发光时，固定该短路检测端的一检测电压为一预设电压。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，还包含有 限制该检测电压的最高值。
6.一种光源提供系统，包含有一电源供应器，提供一电源端以及一地端；多个发光二极管串，每个发光二极管串具有多个发光二极管，顺向串接于一主阳极与一主阴极之间，每一主阳极连接至该电源端；以及一集成电路，包含有一回授端，用以检测所述主阴极中的最低阴极电压；以及一短路检测端，用以检测所述主阴极中的最高阴极电压；其中，该短路检测端，除了通过所述主阴极的信号路径，以及通过该集成电路内部的信号路径之外，没有其他的信号路径连接到该地端。
7.根据权利要求6所述的光源提供系统，其特征在于，还包含有多个二极管，每一二极管的一阳极连接至一对应主阴极，每一二极管的阴极连接至一共同端；以及一电阻，耦接于该共同端与该短路检测端之间。
8.根据权利要求7所述的光源提供系统，其特征在于，还包括有一齐纳二极管，与该电阻，串接于该该共同端与该短路检测端之间。
9.根据权利要求6所述的光源提供系统，其特征在于，该集成电路包括有 一定电流源，提供该短路检测端一定电流；以及一开关，大致于所述发光二极管串没有发光时，把该短路检测端固定于一预设电压。
10.根据权利要求9所述的光源提供系统，其特征在于，该集成电路包括有一短路比较器，比较该短路检测端的一检测电压与一临界电压，以及当该检测电压高于该临界电压时，使能一短路信号。
全文摘要
本发明公开了集成电路、相关之控制方法以及光源提供系统。一集成电路用以控制多个发光二极管串的电流。每个发光二极管串具有多个发光二极管，顺向串接在一主阳极与一主阴极之间。每一主阳极连接至一电源端。该集成电路包含有一短路检测端、一定电流源、一电压固定电路、以及一短路比较器。该短路检测端检测所述主阴极中的最高阴极电压。该定电流源提供该短路检测端一定电流。该电压固定电路，大致在所述发光二极管串没有发光时，把该短路检测端固定于一预设电压。该短路比较器比较该短路检测端的一检测电压与一临界电压，以及当该检测电压高于该临界电压时，使能一短路信号。
文档编号H05B37/02GK102548121SQ20111031213
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月14日 优先权日2010年12月6日
发明者李敬赞 申请人:通嘉科技股份有限公司