专利名称：对发光二极管串的控制方法
技术领域：
本发明是关于针对数个发光二极管串(LED chain)的控制方法电路，尤其是关于发光二极管串中短路保护的控制方法。
背景技术：
对于讲究节能减碳的这个时代而言,发光二极管(light-emitting diode,LED)已经是广为使用的一种光源，因为其具有相当优良的发光效率以及精巧的元件体积。举例来说，现代的液晶屏幕OXD panel)，大都以LED来取代以往的CCFL，来当作背光。图1为一种用于液晶屏幕的背光模块的LED电源供应器18，主要是控制发光二极管串L1 Ln的发光，每一发光二极管串具有数个串接的发光二极管。背光控制器20控制升压电路(booster) 19中的功率开关，使电感元件从输入端IN汲取能量，而对输出端OUT释放能量，以在输出端OUT上建立适当的输出电压Vott来驱动发光二极管串。背光控制器20通过过电压保护端0VP、分压电阻RD1与RD2，来检测输出电压VQUT。背光控制器20同时也使流经每一个发光二极管串的电流都大致相等，以达到均匀发光的目的。电流检测电阻RS1 RSn分别检测流过发光二极管串L1 Ln的驱动电流，检测结果通过电流检测端CS1 CSn送给背光控制器20。背光控制器20据以控制NMOS晶体管N1 Nn的阻抗，来使得驱动电流大约都相等。背光控制器20的反馈端FB1 FBn，通过电阻R1 RN，大约检测发光二极管串L1 Ln的阴极D1 Dn。从反馈端FB1 FBn所收到的信息，背光控制器20可以使升压电路19操作在一比较有效率的状态。另一方面，背光控制器20也可以从反馈端FB1 FBn来判别是否有发光二极管发生开路或是短路的问题，来触发相对应的开路保护或是短路保护。举例来说，如果反馈端FB1上的反馈电压VFB_i —直是O电压，那发光二极管串L1可能是一个开路发光二极管串，其中有至少一个二极管是开路的，那背光控制器20就关闭对发光二极管串L1的驱动。举另一个例子来说，如果反馈端FB2上的反馈电压VFB_2远高于反馈端FB1上的反馈电压VFB_i，那背光控制器20中的短路保护可能识别出发光二极管串L2中有一些发光二极管是短路的，因此关闭对发光二极管串L2的驱动。只是，开路保护以及短路保护彼此之间，可能会互相地干扰。所以需要有适当的时间程序去启动或是关闭开路与短路保护，如此，才能反应出真正想要得到的保护效果。
发明内容
本发明的实施例揭示一种控制方法，适用于驱动数个发光二极管串的发光。包含有检测该等发光二极管串，来稳压一输出电源，其中，该输出电源用以驱动该等发光二极管串；控制数个驱动电流，其分别流经该等发光二极管串；检测至少该等驱动电流其中之一是否发生一过低电流事件，其中，一开路发光二极管串为发生该过低电流事件的一发光二极管串，一正常发光二极管串为未发生该过低电流事件的一发光二极管串；当该过低电流事件发生时，停止对该等发光二极管串提供短路保护；检测该输出电源是否发生一过高压事件；当该过高压事件发生时，停止稳压该输出电源；检测该输出电源是否恢复至一安全标准；以及，当该输出电源恢复至该安全标准后，恢复稳压该输出电源，且恢复对该正常发光二极管提供该短路保护。本发明的实施例亦揭示一种控制方法，适用于驱动数个发光二极管串的发光，包含有以一输出电源驱动该等发光二极管串；分别对该等发光二极管串提供相对应的短路保护；检测该等发光二极管串是否发生一过低电流事件；如果该等发光二极管串其中的任一发生该过低电流事件，停止对所有发光二极管串提供该等短路保护；检测该输出电源是否达一安全标准；以及，当该输出电源达该安全标准后，恢复对一正常发光二极管提供一相对应的短路保护；其中，该正常发光二极管没有发生该过低电流事件。
图1为一种用于液晶屏幕的背光模块的LED电源供应器。图2为依据本发明所实施的背光控制器。图3显示依据本发明所实施的一种控制方法。图4显示依据图3的控制方法执行时，图2中的一些信号时序图。[主要元件标号说明]18 LED电源供应器19 升压电路20 背光控制器ZZ1NZZnLED 短路检测器24, LED串驱动器 26 最小电压选择器SS1-ZSn 驱动模块30 脉冲宽度控制器32! LED开路检测器3七逻辑电路60 控制方法62、64、66、68、70、72、74、76、78 步骤CS1 CSn 电流检测端Di DN 阴极DRV 驱动端EN1致能信号ENSH1 ENSHn 短路保护致能信号ENSHe 短路保护致能信号FB1-FBn 反馈端FB-MIN 最小反馈端G1 Gn 门端IN 输入端U Ln 发光二极管串Le 正常发光二极管串N1-NnNMOS 晶体管OPi 信号OUT 输出端OVP过电压保护端R1-Rn 电阻RDpRD2 分压电阻RS1 RSn 电流检测电阻SH1信号tQP、tQVP、tKCV时间点Vd电流检测电压VCS_G 电流检测电压VCS_TAK预设值Vdev 驱动信号Ve_x 门电压反馈电压VFB_e反馈电压VFB_MIN 最小反馈电压
Vfb-tar 反馈预设值Vovp 电压VQUT_QVP过高压预设值
Vout输出电压
具体实施例方式图2为依据本发明所实施的背光控制器20。背光控制器20通过门端G1 Gn，控制NMOS晶体管N1 Nn ;从电流检测端CS1 CSN，大致检测流经NMOS晶体管N1 Nn的驱动电流。背光控制器20也从驱动端DRV，控制升压电路19中的功率开关，以使其中的电感增能或是释能。在一实施例中，背光控制器20为一单晶集成电路。如同图2所示，背光控制器20包含有脉冲宽度控制器30、最小电压选择器26、以及数个驱动模块28i 28n。最小电压选择器26可以依据反馈端FB1 FBn上的反馈电压Vf^1 VFB_N中的最小值，在最小反馈端FB-MIN上，产生最小反馈电压VFB_MIN。从驱动端DRV，脉冲宽度控制器30控制升压电路19中的功率开关，以使输出端OUT的电压Vtot增加或是减少，目的是使最小反馈电压VFB_MIN大致维持在一反馈预设值。如此，可以使NMOS晶体管N1 Nn工作得比较有效率。举例来说，脉冲宽度控制器30将最小反馈电压VFB_MIN控制在约IV，相对地反馈电压VFB_i VFB_N中的最小值也可能约是IV。驱动模块28i 28n分别对应到发光二极管串L1 LN。驱动模块28i 28N其中的电路、架构、或是功能可以是相同或是类似。以下将以驱动模块28i作为一例子来解说。本领域技术人员可以依据驱动模块28i的说明，简单地推知或是实现其它驱动模块282 28n的内部结构、连接关系、以及功能。驱动模块28i有LED短路检测器22p LED开路检测器321、逻辑电路3七、以及LED串驱动器24工。当致能信号EN1为致能，意味着发光二极管串L1应该发光，LED串驱动器2七通过门端G1以及电流检测端CS1，大致上使流经发光二极管串L1的驱动电流为一预定值。致能信号EN1为禁能时，LED串 驱动器24通过门端G1,使NMOS晶体管N1固定维持在关闭，呈现开路状态，大致使发光二极管串L1F发光。同时，禁能的致能信号EN1也会使最小反馈电压Vfb-Min不受反馈端FB1上的反馈电压Vfim所影响。换言之,禁能(disabled)的致能信号EN1隔绝了最小反馈电压VFB_MIN与反馈端FB115LED短路检测器22i耦接到反馈端FB1，被短路保护致能信号ENSH1所致能时，据以判断是否发光二极管串L1发生有LED短路事件，以提供相对应的保护机制。在一实施例中，当反馈电压VFB_i被箝制在5V时，且从电阻R1流入反馈端FB1的电流In超过一定值的话，LED短路检测器22i就认定发光二极管串L1发生有LED短路事件。如果LED短路检测器22ι认定发光二极管串L1发生有LED短路事件，就通过信号SHp以及逻辑电路341;强制禁能了致能信号EN1,也禁能LED串驱动器241;并隔绝了最小反馈电压VFB_MIN与反馈端FB115当短路保护致能信号ENSH1为禁能时，LED短路检测器22i不会禁能致能信号EN115LED开路检测器32i则是检测是否发光二极管串L1发生有LED开路事件，以提供相对应的保护机制。举例来说，当发光二极管串L1S生开路事件时，反馈电压VFB_i以及电流检测电压V^1会一直维持在近乎0V，所以此时最小反馈电压VFB_MIN也大约会是0V。然而脉冲宽度控制器30为了拉高最小反馈电压VFB_IN到约IV，所以会不断地拉高输出端OUT的输出电压VTOT。因为发光二极管串L1发生了开路事件，拉高的输出电压Vott并不会对反馈电压^^^有任何的影响。所以，输出电压Vtot会被不断地拉高，直到发生了一过电压事件(over voltage event)。因此,在一实施例中，当背光控制器20发现过电压保护端OVP上的电压Vwp超过了过电压保护的一过电压预设值，且反馈电压Vi1或是电流检测电压Vt1低于O. 2V时，就认定发光二极管串L1发生开路事件。LED开路检测器32i认定发光二极管串L1发生有LED开路事件时，就通过信号OPp以及逻辑电路341;强制禁能致能信号EN1,禁能(disable) LED串驱动器2七，并隔绝了最小反馈电压VFB_MIN与反馈端FB115但是，LED开路事件的识别过程，可能会导致误认了其它发光二极管串的LED短路事件。举例来说，假定发光二极管串L1真的发生了开路，而发光二极管串L2正常，那输出电压Vott会被不断地拉高，所以反馈电压VFB_2也一起被拉高。那在还没有到达过电压事件时，LED短路检测器2 就可能从反馈端FB2所得到的信息，误认了发光二极管串L2发生了 LED短路事件，所以错误地禁能LED串驱动器242。图3显示依据本发明所实施的一种控制方法60。请同时参考图2的背光控制器20。在本说明书中，一开路发光二极管串意指被认定发生LED开路事件的一发光二极管串；一短路发光二极管串意指被认定发生LED短路事件的一发光二极管；一正常发光二极管串意指还没有被认定发生有LED开路或短路事件的一发光二极管串。
在步骤62中，背光控制器20通过反馈端FB1 FBN，检测正常发光二极管串的阴极，控制升压电路19中的功率开关，以稳压输出端OUT的输出电压VTOT，目的是使最小反馈电压VFB_IN大约稳定在反馈预设值VFB_TAK，譬如说IV。输出端OUT的输出电压Votit是用来驱动发光二极管串L1 Ln。同时，在步骤62中，背光控制器20控制流经所有正常发光二极管串的驱动电流。举例来说，在一开机(startup)过程中，背光控制器20—开始会认定所有的发光二极管串L1 Ln全部都是正常发光二极管串，所以背光控制器20通过门端G1 Gn，控制NMOS晶体管& Nn的阻抗，等于控制流经发光二极管串L1 Ln的驱动电流。步骤64中，背光控制器20检查是否最小反馈电压VFB_MIN或是有任何一正常发光二极管串1^所对应的电流检测电压Ves_x过低。在此，X为I N之中的一个整数。举例来说，电压过低意味着电压小于一预设值，譬如说O. 2V。如果最小反馈电压VFB_MIN或是电流检测电压Vcs_x过低，那就意味着发生了一过低电流事件至少有一发光二极管串的驱动电流太低了，则控制方法60进入步骤66。在另一个实施例中，识别发光二极管串Lx遭遇了过低电流事件的条件，可能是电流检测电压VK_X低于一预设值，且在门端Gx上的门电压Ve_x高于另一预设值。如果过低电流事件没有发生，则控制方法60进入步骤68。过低电流事件发生，可能有两种原因1.输出端OUT的输出电压Vtot不够高，不足以驱动一发光二极管串，这一般发生在刚刚开机的过程中；或是，2. —发光二极管串发生了开路事件，所以最小反馈电压Vfmdn或是电流检测电压h根本无法被输出电压Votit所影响。 在步骤66中，背光控制器20通过短路保护致能信号ENSH1 ENSHn,把所有的LED短路检测器22i 22N全部禁能。也就是说，对所有的发光二极管串L1 Ln都不提供短路保护。在步骤68中，背光控制器20通过短路保护致能信号ENSH1 ENSHn,把正常发光二极管串所对应的LED短路检测器致能。步骤66与68之后都接着步骤70，其中，背光控制器20通过过电压保护端0VP，检测输出端OUT的输出电压Vmjt,看看是否发生一过高压事件(over voltage)。举例来说，当过电压保护端OVP上的电压Vwp超过了一过电压预设值时，背光控制器20认定过高压事件发生。如果过高压事件没有发生，因为无法确切判断LED开路事件，所以回到步骤62，脉冲宽度控制器30正常的操作，正常发光二极管被驱动而发光。如果高压事件发生，则认定发生了 LED开路事件，进行步骤72。请注意，在正常操作的稳定状态时，背光控制器20会遵循步骤62、64、68以及70所形成的回路(loop)而操作。所以，过高压事件没有发生，且所有正常LED发光二极管串都享有短路保护。在一开机过程中，因为输出端OUT的电压Vott不够高，所以背光控制器20可能会有一段时间内遵循步骤62、64、66以及70所形成的回路(loop)而操作。换言之，在开机过程中，所有LED发光二极管都没有短路保护。这个回路，在开机完成，输出电压Vtot足够高，使过低电流事件消失之后，就会终止，而进入先前所介绍的稳定状态时的另一个回路。只要有一个LED发生开路时，背光控制器20也会有一段时间内遵循步骤62、64、66以及70所形成的回路(loop)而操作。此时，一样的，所有LED发光二极管串都没有短路保护。这可以避免误认有LED短路事件发生。这个回路，在过高压事件被确认发生时，就会终止，进入步骤72，开始执行认定有LED开路事件发生下所要执行的步骤。在步骤72中，背光控制器20停止脉冲宽度控制器30，升压电路19中的功率开关被保持关闭，所以停止传输电能给予输出端0UT，输出电压Vott不再升高。这可以避免输出电压Vott过高而损毁到一些比较脆弱的电路元件。接着执行步骤74。只要步骤64过低电流事件以及步骤70过高压事件都发生，那就可以大致确认哪一个发光二极管串发生了 LED开 路事件。举例来说，如果在步骤64时发现了发光二极管串L0的驱动电流太低，那到发生过高压事件后的步骤74时，大致就可以确定发光二极管串Ltl是一开路发光二极管串。在步骤74中，背光控制器20使开路发光二极管串不再被驱动，且让最小反馈电压VFB_MIN不受开路发光二极管串影响。举例来说，如果发光二极管串1^被1^0开路检测器32i发现是一开路发光二极管串，则LED开路检测器32i通过信号OP1以及致能信号EN1，一方面禁能LED串驱动器21，另一方面使最小电压选择器26隔绝了最小反馈电压Vfmdn与反馈端FB115而且，此时所有LED发光二极管串都没有短路保护。此时，剩下的正常发光二极管串，依然被其相对应的LED串驱动器所驱动而发光。因此，存放在输出端OUT的电能就渐渐地被消耗，输出电压Vtot开始下降。步骤76检测输出端OUT的电压Vtot是否随着正常发光二极管串发光，而恢复至一安全标准。在一实施例中，这安全标准表示电压Vwp已经降到先前所述的过电压预设值的80%以下。在另一个实施例中，这安全标准表示最小反馈电压VFB_MIN已经降到先前所述的反馈预设值以下。步骤76不断地检查，直到输出端OUT的输出电压Vtot恢复至那安全标准之后，才进入步骤78。 在步骤78中，背光控制器20通过短路保护致能信号ENSH1 ENSHn,对正常发光二极管串提供短路保护。至于短路或是开路发光二极管串，因为没有被驱动，所以也不必要提供短路保护。方法60接着执行步骤62。此时，最小反馈电压VFB_IN将只会受到正常发光二极管串的反馈端影响，而不会受到短路或是开路发光二极管串的反馈端影响。换言之，短路或是开路发光二极管串不会影响最小反馈电压VFB_MIN或是电压Vott的稳压。因此，背光控制器20将可以正常操作。图4显示依据图3的控制方法60执行时，图2中的一些信号时序图。在图4中，假定发光二极管串L1在时间点hp时，变成了开路；而发光二极管串Le是一正常发光二极管串。图4中，由上到下，分别显示输出端OUT的输出电压Vot、驱动端DRV的驱动信号VDKV、对应正常发光二极管串Le的反馈电压VFB_e、对应发光二极管串L1的反馈电压Vi1、最小反馈电压VFB_MIN、对应正常发光二极管串Le的电流检测电压Vvs_e、对应发光二极管串L1的电流检测电压Vt1、以及，对应正常发光二极管串Le的短路保护致能信号ENSHe。在时间点^之前，假定所有的发光二极管串L1 Ln都一样也都正常。此时，驱动信号Vdkv周期性地切换，执行电源转换，输出电压Vott大致在一个值。这个值使反馈电压Vfb-!、反馈电压VFB_e以及最小反馈电压VFB_MIN都稳定在约反馈预设值VFB_TAK。电流检测电压VCS_G以及Vt1也稳定在预设值VCS_TAK，显示流经发光二极管串Le与L1的驱动电流大约是相等且是正常的。在时间点^时，发光二极管串L1变成了开路。因为驱动电流突然消失，所以电流检测电压Vcsi以及反馈电压VFB_i快速变成0V，也连带地导致最小反馈电压VFB_MIN下降成0V。如同图3中的步骤66所揭露的，检测到最小反馈电压VFB_MIN或电流检测电压Vt1过低后，所有的发光二极管串L1 Ln都不提供短路保护，因此，短路保护致能信号ENSHe从致能转态为禁能。在时间点hp之后，背光控制器20为了拉高最小反馈电压VFB_MIN，会增加其电能转换，所以电压Vtot渐渐上升。反馈电压VFB_e会追随输出电压Vott的上升而上升。只是，因为发光二极管串L1变成了开路，所以拉高的电压Vtot对反馈电压VFB_i完全不会有任何影响，所以反馈电压VFB_i与最小反馈电压VFB_MIN会一直停留在0V。在时间点tQVP时，背光控制器20通过过电压保护端OVP的检测，发现输出电压Vqut超过了过高压预设值VTOT_WP，确认过高压事件发生。如同图3的步骤72所教导的，驱动信号Vdkv变成固定在0V，电能转换停止，所以输出电压Vtot不再上升。此时，偏低的反馈电压Vfb^1可以让背光控制器20确认发光二极管串L1发生了开路事件，所以背光控制器20不再驱动发光二极管串L1,并使最 小反馈电压VFB_Mra与反馈电压Vfim相隔绝。因此，最小反馈电压VFB_IN会立刻开始反应反馈电压VFB_e。在时间点tWP之后，发光二极管串Le依然发光，所以电流检测电压Vcs_e依然大约稳定在预设值VK_TAK。随着发光二极管串Le的耗能，电压Vott下降，连带的使反馈电压VFB_e与最小反馈电压VFB_MIN —起下降。在时间点tKV时，背光控制器20发现电压Vqvp或是最小反馈电压VFB_Mra已经达到一安全标准，所以使短路保护致能信号ENSHe转态为致能，开始对正常发光二极管串提供短路保护，如同图3中的步骤78所教导。同时，驱动信号Vdkv恢复周期性的切换，开始转换电能。因此，一段时间后，反馈电压VFB_(；以及最小反馈电压vFB_MIN大约又稳定在反馈预设值vFB_TAK。从图4以及图3可以发现，在时间点^与时间点tKCV之间，所有的发光二极管串L1 Ln的短路保护都是被禁能的，因此，不会误判到任何的短路事件。而且，在本发明的实施例中，只有电压Vwp或是最小反馈电压VFB_MIN达到安全标准后，正常发光二极管串的短路保护才会被致能，可以预防过早开启短路保护，而可能导致误判短路事件的结果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围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
1.一种控制方法，用于驱动数个发光二极管串的发光，包含有 检测该数个发光二极管串，来稳压一输出电源，其中，该输出电源用以驱动该数个发光二极管串； 控制数个驱动电流，其分别流经该数个发光二极管串； 检测至少该数个驱动电流其中之一是否发生一过低电流事件，其中，一开路发光二极管串为发生该过低电流事件的一发光二极管串，一正常发光二极管串为未发生该过低电流事件的一发光二极管串； 当该过低电流事件发生时，停止对该数个发光二极管串提供短路保护； 检测该输出电源是否发生一过高压事件； 当该过高压事件发生时，停止稳压该输出电源； 检测该输出电源是否恢复至一安全标准；以及 当该输出电源恢复至该安全标准后，恢复稳压该输出电源，且恢复对该正常发光二极管提供该短路保护。
2.根据权利要求1所述的控制方法，还包含有 当该过高压事件发生时，使该开路发光二极管串不再影响该输出电源的稳压。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其中，该数个发光二极管串有数个反馈端，该稳压该输出电源的步骤，是依据该数个反馈端中的一最低反馈电压。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其中，当该最低反馈电压低于一预设值时，至少该数个驱动电流其中之一发生该过低电流事件。
5.根据权利要求3所述的控制方法，其中， 当该输出电源的一输出电压超过一预设过电压值时，该过高压事件发生；以及 当该最低反馈电压低于一预设安全值时，该输出电源恢复至该安全标准。
6.根据权利要求1所述的控制方法，还包含有 当该过高压事件发生时，隔绝该最低反馈电压与该开路发光二极管串的一对应反馈端。
7.根据权利要求1所述的控制方法，包含有 从数个电流检测端，来检测该数个驱动电流其中之一是否发生一过低电流事件； 其中，每个电流检测端连接到一对应的电流检测电阻。
8.根据权利要求1所述的控制方法，其中，该数个发光二极管串有数个反馈端，该短路保护是依据一被保护的发光二极管串所对应的一反馈电压而触发。
9.根据权利要求1所述的控制方法，其中， 当该输出电源的一输出电压超过一预设过电压值时，该过高压事件发生；以及 当该输出电压低于一预设安全值时，该输出电源恢复至该安全标准。
10.根据权利要求1所述的控制方法，包含有 依据该数个发光二极管串，来控制一开关式电源供应器，以稳压该输出电源。
11.根据权利要求1所述的控制方法，包含有 控制该数个驱动电流，使每一均大约为一预设电流值。
12.—种控制方法，用于驱动数个发光二极管串的发光，包含有 以一输出电源驱动该数个发光二极管串；分别对该数个发光二极管串提供相对应的短路保护； 检测该数个发光二极管串是否发生一过低电流事件； 如果该数个发光二极管串其中的任一发生该过低电流事件，停止对所有发光二极管串提供该等短路保护； 检测该输出电源是否达一安全标准；以及 当该输出电源达该安全标准后，恢复对一正常发光二极管提供一相对应的短路保护； 其中，该正常发光二极管没有发生该过低电流事件。
13.根据权利要求12所述的控制方法，包含有 稳压该输出电源； 检测该输出电源是否发生一过高压事件； 当该过高压事件发生时，停止稳压该输出电源；以及 当该输出电源达该安全标准后，恢复稳压该输出电源。
全文摘要
适用于驱动数个发光二极管串的控制方法，包含有以一输出电源驱动该数个发光二极管串；分别对该数个发光二极管串提供相对应的短路保护；检测该数个发光二极管串是否发生一过低电流事件；如果该数个发光二极管串其中的任一发生该过低电流事件，停止对所有发光二极管串提供该等短路保护；检测该输出电源是否达一安全标准；以及，当该输出电源达该安全标准后，恢复对一正常发光二极管提供一相对应的短路保护；其中，该正常发光二极管没有发生该过低电流事件。
文档编号H05B37/02GK103068093SQ20111031828
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者李敬赞 申请人:通嘉科技股份有限公司