发光二极管驱动电路及其控制器的制作方法

专利名称：发光二极管驱动电路及其控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于发光二极管驱动电路及其控制器，特别是涉及一种具 调光及异常反馈功能的发光二极管驱动电路及其控制器。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode， LED)相较于目前作为主要照明的荧 光灯管而言，有寿命长、省电、低压驱动、安全、环保等优点，尤其应用于液 晶显示器面板(LCD panel)背光模块的光源时，其色彩饱和度远高于目前主 流的冷阴极灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)，而且兼具环保(不 含汞)，完全合乎有害物质限用(Restriction of Hazardous Substances, ROHS)的 规范。因此，众多厂商莫不致力研发以期以发光二极管取代其它的照明光源。如图1所示，为传统的电流平衡(Current Balancing)发光二极管驱动电 路的示意电路图。 一输入电源AC经一交流转直流转换器30先转成一直流电 压VDD后，再经一直流转直流转换器40转成所需的驱动电压Vin，以提供给 发光二极管驱动电路。其中，该交流转直流转换30器包含一桥式整流(图未示)， 将该输入电源AC转换成一直流电压VDD，再由直流转直流转换器40中的一 开关式转换电路(图未示)将该直流电压VDD降压成驱动电压Vin。该发光二极 管驱动电路包含了一发光二极管模块10以及一电流平衡器20。发光二极管模 块10为多个发光二极管所并联及串联而成，而为了使每一串发光二极管的亮 度趋近一致，需通过电流平衡器20，使每一串发光二极管流过的电流平衡一 致而达到几近相同的亮度。电流平衡器20以电流镜的架构来达到电流平衡效 果，并通过电阻R的调整而控制流经每个发光二极管的电流大小(电流 I=(VDD-VG)/R， VG为半导体开关的栅极电压)。传统的电流平衡发光二极管驱动电路并无保护机制，电路若有异常，例如 短路、开路、超过可操作范围等，电流平衡发光二极管驱动电路仍会持续运作 而造成不必要的功率损耗或电路毁损。而且，传统的电流平衡发光二极管驱动6电路亦无法提供调光功能，无法配合对某些应用场合的需求(例如背光模块)， 故应用上亦有所限制。发明内容有鉴于此，本发明提供了一种具调光及异常反馈信号等功能的发光二极管 驱动电路，根据发光二极管的检测信号，判断发光二极管的驱动是否有异常， 来启动保护机制而停止运作或指示装置；并且可接受任何模式的调光信号的控 制，来调整发光二极管的亮度。为了实现上述目的，本发明提供了一种发光二极管驱动电路，包含一转换 电路、至少一电流控制单元、至少一电流检测单元以及一驱动控制单元。上述 转换电路耦接一输入电源以转换成一直流输出信号以驱动一发光二极管模块。 每一该电流控制单元具有一受控脚位、一第一输出入脚位以及一第二输出入脚 位，且该第一输出入脚位耦接该发光二极管模块。每一该电流检测单元对应耦 接每一该电流控制单元的该第二输出入脚位，以产生至少一检测信号。上述驱 动控制单元耦接该电流控制单元的该受控脚位、该第一输出入脚位以及该电流 检测单元，该驱动控制单元基于该检测信号来调整对应的该电流控制单元的受 控脚位的电平，使流经该发光二极管模块的电流稳定于一预设电流值附近。其 中，上述驱动控制单元于任一该第一输出入脚位高于一第一预设电平时，使对 应的该电流控制单元截止。为了实现上述目的，本发明亦提供另一种发光二极管驱动电路，包含一转 换电路、至少一电流控制单元、至少一电流检测单元以及一驱动控制单元。上 述转换电路耦接一输入电源以转换成一直流输出信号以驱动一发光二极管模 块。每一该电流控制单元具有一受控脚位、 一第一输出入脚位以及一第二输出 入脚位，且该第一输出入脚位耦接该发光二极管模块。每一该电流检测单元对 应耦接每一该电流控制单元的该第二输出入脚位，以产生至少一检测信号。上 述驱动控制单元耦接该电流控制单元的该受控脚位、该第一输出入脚位以及该 电流检测单元，该驱动控制单元基于该检测信号来调整对应的该电流控制单元 的受控脚位的电平，使流经该发光二极管模块的电流稳定于一预设电流值附 近。其中，上述驱动控制单元于任一该第一输出入脚位高于一第一预设电平时， 发出一错误信号。所述的发光二极管驱动电路，其中，所述错误信号截止对应的该电流控制 单元。所述的发光二极管驱动电路，其中，所述转换电路包含一变压器，具有一初级侧及一次级侧，该初级侧耦接该输入电源，该次级 侧经 一整流单元产生该直流输出信号；一切换开关组，耦接该变压器的该初级侧，用以根据一控制信号切换导通 与截止状态；一输出电容，耦接该变压器的该次级侧，以滤除该直流输出信号的噪声；一电压检测单元，耦接该变压器的该次级侧，根据该直流输出信号产生一 电压检测信号；以及一初级侧控制单元，根据该电压检测信号产生该控制信号，使该直流输出 信号稳定于一预设电压值附近。所述的发光二极管驱动电路，其中，所述转换电路包含一电感，耦接该输入电源；一切换开关，耦接该电感，用以根据一控制信号切换导通与截止状态； 一整流单元， 一端耦接该电感与该切换开关的耦接点，另一端耦接该发光 二极管模块；一输出电容，耦接该整流单元与该发光二极管模块的耦接点，以提供该直 流输出信号；一电压检测单元，耦接该发光二极管模块两端之一，并根据耦接该端的电 平产生一电压检测信号；以及一转换控制单元，根据该电压检测信号产生该控制信号，使该电压检测单 元所检测的该端电平稳定于一预设电压值附近。所述的发光二极管驱动电路，其中，每一该电流控制单元包含一电流镜单元，包含多个半导体开关，每一半导体开关具有一受控端、一 第一输出入端及一第二输出入端，这些受控端彼此耦接以做为该受控脚位，这 些第一输出入端耦接该发光二极管模块以及这些第二输出入端均耦接至对应 的该电流检测单元；以及一选择单元，耦接这些半导体开关的这些第一输出入端，选择这些第一输 出入端的一 电平信号输出至该驱动控制单元。所述的发光二极管驱动电路，其中，所述驱动控制单元接收一导通截止信 号，并根据该导通截止信号截止该至少一电流控制单元。所述的发光二极管驱动电路，其中，所述驱动控制单元于截止该至少一电 流控制单元以外的时间，检测该至少一受控脚位，于该至少一受控脚位的任一 低于一第二预设电平时，发出该错误信号。所述的发光二极管驱动电路，其中，所述驱动控制单元检测该至少一第二 输出入脚位，于该至少一第二输出入脚位的任一持续低于一第三预设电平超过 一预定时间长度后时，发出该错误信号。所述的发光二极管驱动电路，其中，所述驱动控制单元还接收一直流调光 信号，并据此输出一脉宽调制信号。为了实现上述目的，本发明也提供一种发光二极管驱动电路控制器，以控 制一发光二极管驱动电路驱动发光二极管模块，该发光二极管驱动电路控制器 包含一电流调控单元及一信号处理单元。上述电流调控单元根据一用以指示一 发光二极管模块的电流大小的电流检测信号来产生一电流调控信号，以控制一 串联于该发光二极管模块的一功率开关，使该电流检测信号电平稳定于一预设 电压值附近。上述信号处理单元检测该功率开关及该发光二极管模块的一耦接 点电位信号，并接收该电流检测信号，于该电流检测信号低于一第一预设电平 持续一预设时间长度或该耦接点电位信号高于一第二预设电平时，输出一错误 信号。所述的发光二极管驱动电路控制器，其中，所述信号处理单元还接收一导 通截止信号，于该导通截止信号位于代表截止的电平时，控制该第一电流调控 信号使该第一功率开关截止。所述的发光二极管驱动电路控制器，其中，所述信号处理单元接收一直流 调光信号，并据此输出一脉宽调制信号。所述的发光二极管驱动电路控制器，其中，所述信号处理单元根据该脉宽 调制信号控制该第一电流调控信号使该第一功率开关周期性截止而达到调光 功能。所述的发光二极管驱动电路控制器，其中，还包含一第二电流调控单元， 根据指示一第二发光二极管模块的电流大小的一第二电流检测信号产生一第 二电流调控信号以控制一串联该第二发光二极管模块的一第二功率开关，使该第二电流检测信号电平稳定于一第二预设电压值附近。所述的发光二极管驱动电路控制器，其中，所述信号处理单元还检测该第 二功率开关及该第二发光二极管模块的一第二耦接点电位信号并接收该第二 电流检测信号，于该第二电流检测信号低于该第一预设电平持续该预设时间长 度或该第二耦接点电位信号高于该第二预设电平时，输出该错误信号。所述的发光二极管驱动电路控制器，其中，所述第一预设电压值等于该第 二预设电压值。所述的发光二极管驱动电路控制器，其中，所述信号处理单元还接收一导 通截止信号，于该导通截止信号位于代表截止的电平时，控制该第一电流调控 信号、第二电流调控信号分别使该第一功率开关、该第二功率开关截止。所述的发光二极管驱动电路控制器，其中，所述信号处理单元还于该导通 截止信号位于代表截止的电平以外的时间检测该第一电流调控信号及该第二 电流调控信号的电平，于该第一电流调控信号及该第二电流调控信号任一的电 平低于一第三预设电平时，输出该错误信号。所述的发光二极管驱动电路控制器，其中，所述信号处理单元根据该脉宽 调制信号控制该第一电流调控信号及该第二电流调控信号使该第一功率开关 及该第二功率开关周期性截止而达到调光功能。所述的发光二极管驱动电路控制器，其中，所述第一功率开关及该第二功 率开关截止间具有一预设时间差。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的 限定。


图1为传统的电流平衡发光二极管驱动电路的示意电路图；图2为根据本发明的一较佳实施例的发光二极管驱动电路的电路示意图；图3为根据本发明的一实施例的驱动控制单元的电路示意图；图4为根据本发明的另一实施例的驱动控制单元的电路示意图；图5为根据本发明的再一实施例的驱动控制单元的电路示意图；及图6为根据本发明的又一实施例的发光二极管驱动电路的电路示意图。现有技术的附图标记发光二极管模块10 电流平衡器20 交流转直流转换器30 直流转直流转换器40 输入电源AC 电阻R直流电压VDD驱动电压Vin本发明中的附图标记发光二极管模块110、 110a、 110b、 110c电流控制单元120半导体开关120a、 120b、 120c电流检测单元122、 122a、 122b、 122c电流镜单元124选择单元126驱动控制单元130信号处理单元132信号处理器132a、 132b、 132c电流调控单元134、 134a、 134b、 134c分相单元136或门138转换电路200、 200' 转换单元210' 输入电容212 整流单元214 辅助整流单元214' 输出电容216 辅助输出电容216' 初级侧控制单元220 转换控制单元220'初始驱动电路222 电压检测单元230、 230' 隔离单元232比较器302、 304、 306、 308 与门310 或门312时间滤波单元314、 316、 318 斜坡信号发生器320 输入电源AC 桥式整流器BD 频率信号Clock 延迟信号Delay错误信号FAULT、 FAULTa、 FAULTb、 FAULTc 导通截止信号ONOFF 直流调光信号PWMDC脉宽调制信号PWM、 PWMa、 PWMb、 PWMc 电阻R驱动电压VDD 直流输入电源Vdc 直流输出信号Vout 第一预设电平Vrefl 第二预设电平Vref2 第三预设电平Vref3 第四预设电平Vref4 电流检测信号Sl 耦接点电位信号S2 受控脚位电位信号S3 切换开关组SW 变压器T具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明的技术方案作进一歩更详细的描述。目前以一固定电压驱动发光二极管的发光二极管驱动电路未有调光及保 护机制。本发明的发光二极管驱动电路除可提供电路异常保护机制外，亦可根 据一调光信号进行调光，并通过输出调光脉宽调制信号而达到多组发光二极管 驱动电路同步调光的功能。以下将以多个实施例说明本发明的技术。请参考图2，为根据本发明的一较佳实施例的发光二极管驱动电路的电路 示意图。该发光二极管驱动电路包含一转换电路200、 一电流控制单元120、 一电流检测单元122、 一驱动控制单元BO。该转换电路200耦接一输入电源 AC以转换成一直流输出信号Vout以驱动一发光二极管模块110。该电流控制 单元120包含一半导体开关，并具有一受控脚位、 一第一输出入脚位以及一第 二输出入脚位。该电流控制单元120的第一输出入脚位耦接该发光二极管模块 110而形成串联。该电流检测单元122可以为一电阻，耦接该电流控制单元120 的该第二输出入脚位，以根据流经该发光二极管模块110的电流大小产生一电 流检测信号Sl。该驱动控制单元130耦接该电流控制单元120的该受控脚位、 该第一输出入脚位以及该电流检测单元122，并基于该检测信号Sl调整该电 流控制单元120的该受控脚位的电平，以调整该电流控制单元120的等效电阻 值大小，使流经该发光二极管模块110的电流稳定于一预设电流值附近。上述转换电路200可以是返驰式电源转换电路、顺向式电源转换电路、推 挽式电源转换电路、半桥式电源转换电路、全桥式电源转换电路或直流转直流 转换电路，在此实施例以返驰式电源转换电路为例说明本发明。该返驰式电源 转换电路包含一变压器T、 一切换开关组SW (在返驰式转换电路，切换开关 组包含一半导体开关，而在其它类型转换电路，如半桥式、全桥式，可能包 含数个半导体开关)、 一输出电容216、 一电压检测单元230以及一初级侧控 制单元220。该变压器T具有一初级侧及一次级侧，该初级侧通过一桥式整流 器BD耦接该输入电源AC，该次级侧经一整流单元214产生该直流输出信号 Vout。该切换开关组SW耦接该变压器T的该初级侧，以根据一控制信号切换 成导通与截止状态。该输出电容216耦接该变压器T的该次级侧，以滤除该直 流输出信号Vout的噪声，使直流输出信号Vout的电压稳定。电压检测单元230耦接该变压器T的该次级侧，检测该直流输出信号Vout的电平高低以产 生一电压检测信号，并再通过一隔离单元232传送至该初级侧控制单元220。 通过隔离单元232，可有效隔离该变压器T的初级侧及次级侧。该初级侧控制 单元220根据反馈的该电压检测信号确认该直流输出信号Vout是否过高或过 低，以调整所产生的该控制信号的脉宽，使该直流输出信号Vout稳定于一预 设电压值附近。上述变压器T的初级侧可包含一输入电容212、 一初始驱动电路222及一 初级侧辅助线圈。输入电容212用以稳定经桥式整流器BD的一直流输入电压 的电平。该初始驱动电路222包含一电阻、 一电容及一二极管。当该输入电源 AC接上该桥式整流器BD后，通过该电阻开始对该电容充电。当该电容的电 压达到一启动电平时，该初级侧控制单元220开始运作，控制该切换开关组 SW的切换。初级侧辅助线圈将储存于变压器T的能量通过初始驱动电路222 的二极管对该电容充电，且因为该初级侧辅助线圈与该次级侧的线圈比为固 定，该直流输出信号Vout稳定于预设电压值附近的同时，该初始驱动电路222 的该电容电压也将稳定于一电压值附近。另外，变压器T的次级侧亦可包含一 次级侧辅助线圈。同理，在该次级侧辅助线圈与该次级侧线圈有固定的线圈比 下，经一辅助整流单元214'充电至一辅助输出电容216'的电压亦稳定于一电 压值，以提供一驱动电压VDD来驱动该驱动控制单元130。驱动控制单元130包含一信号处理单元132以及一电流调控单元134。流 经发光二极管模块110的电流会同时流经电流检测单元122，电流检测单元122 因而产生该用以指示出发光二极管模块110的电流大小的电流检测信号Sl。 电流调控单元134可以是一比较器，通过比较电流检测信号Sl与一第一预设 电平Vrefl而调整其输出的电流调控信号，以调控该电流控制单元120中半导 体开关的受控脚位的电位，也就是栅极电位。如此，可调整该半导体开关的等 效电阻，而使该电流检测信号S1电平稳定于该第一预设电平Vrefl附近，即 流经发光二极管模块110的电流会稳定于一预定电流值。该信号处理单元132 接收该电流检测信号Sl、该电流控制单元120的一受控脚位电位信号S3及一 耦接点电位信号S2(电流控制单元120的第二输出入脚位的电位信号)、 一第二 预设电平Vref2、 一第三预设电平Vref3、 一第四预设电平Vref4、 一导通截止 信号ONOFF、 一直流调光信号PWMDC及一频率信号Clock。该信号处理单元132基于上述的这些信号判断发光二极管驱动电路是否异常，若有异常则发出一错误信号FAULT,该错误信号可以如图2所示般传送至初级侧控制单元 220，由初级侧控制单元220决定是否停止发光二极管驱动电路的运作。或者， 亦可输出至系统的微处理器，例如液晶屏幕显示器的影像微处理器，由微处 理器决定处理方式；或经由一使用者接口组件，例如错误指示灯，通知使用 者，有使用者决定是否停止发光二极管驱动电路的运作。驱动控制单元130 的详细运作及内部电路将如下的说明。请参考图3，为根据本发明的一实施例的驱动控制单元的电路示意图。驱 动控制单元130包含一信号处理单元132以及一电流调控单元134。信号处理 单元132包含比较器302、 304、 306及308、 一与门310、 一或门312、时间 滤波单元314、 316及318，以及一斜坡信号发生器320。电流调控单元134 可以为比较器，比较电流检测信号Sl及第一预设电平Vrefl。当电流检测信 号S1低于该第一预设电平Vrefl时，调高所输出的电流调控信号的电平，即 电流控制单元120中的半导体开关的栅极屯位，使半导体开关的等效阻抗下 降，提高发光二极管模块110的电流大小及电流检测信号S1的电平；当电流 检测信号Sl高于该第一预设电平Vrefl时，调低所输出的电流调控信号的电 平，使半导体开关的等效阻抗上升，降低发光二极管模块110的电流大小及电 流检测信号S1的电平。通过上述的反馈控制机制，使发光二极管模块110的 电流稳定于预设电流值附近。信号处理单元132中的比较器304比较电流检测信号Sl及第二预设电平 Vref2，其中该第二预设电平Vref2低于第一预设电平Vrefl。在正常状态下， 电流检测信号Sl等于第一预设电平Vrefl而使比较器304输出低电平信号。 然而当发光二极管驱动电路发生开路等异常状态，使发光二极管模块110的电 流无法受控调整至预定的电流大小。此时，电流检测信号Sl将低于第二预设 电平Vref2，比较器304输出代表电路异常的高电平信号。由于发光二极管驱 动电路于启动之初或调光过程，可能造成比较器304误判，因此本发明的信号 处理单元132利用时间滤波单元316，通过频率信号Clock计时以判断是否该 异常状态持续超过预设时间长度，若是则将异常信号传至或门312。在本实施 例中，频率信号Clock由外部提供，然实际上亦可由驱动控制单元130内部所 产生。信号处理单元132中的比较器302比较第三预设电平Vref3及该电流控制 单元120及该发光二极管模块110的耦接点电位信号S2，即该电流控制单元 120的第二输出入脚位的电位信号。在正常状态下，该耦接点电位信号S2会 落在一安全操作区域(SOA， safe叩erating area)内，换句话说，该耦接点电 位信号S2会低于第三预设电平Vref3。该第三预设电平VreG的设定考虑在于 该耦接点电位信号S2是否超过该电流控制单元120可承受的电压或者过高而 造成转换效率不高，其可以由驱动控制单元130内部所产生或者由外部提供。 例如该电流控制单元120由30伏特耐压制作方法所制作，该第三预设电平 Vref3可设定在25伏特，或者直流输出信号Vout为30伏特，在转换效率为 80%以上的考虑下，第三预设电平Vref3可设定在6伏特。当发光二极管模块 110中有发光二极管毁损短路或其它短路的情况发生而造成发光二极管模块 110上的跨压减少，使该耦接点电位信号S2的电位升高而超过该第三预设电 平Vref3，该比较器302输出代表异常的高电平信号至或门312。须注意的是， 该耦接点电位信号S2的比较也可以同时设定两个或以上的比较电平，例如上 述例子中的6伏特及25伏特，而可在不同状态下提供不同的适当处理。信号处理单元132中的比较器306在导通截止信号ONOFF于代表导通的 高电平时(g卩非截止的时间)，比较第四预设电平Vref4及该电流控制单元120 的受控脚位电位信号S3。导通截止信号ONOFF可以是致能信号或脉冲调光信 号，本发明可于同一管脚同时输入致能信号或脉冲调光信号，并利用时间滤波 单元314来判断当导通截止信号ONOFF超过一时间长度均维持于同一电平 时，判断为致能信号；否则判断为脉冲调光信号。当导通截止信号ONOFF为 代表截止的低电平信号时，将使电流调控单元134控制该电流控制单元120 为截止；当导通截止信号ONOFF为代表导通的高电平信号时，将使电流调控 单元134恢复控制该电流控制单元120，使发光二极管模块110的电流稳定于 预设电流值附近。据此，发光二极管驱动电路可达到调光的功能。回头来说明 比较器306的运作在正常状态下，该电流控制单元120的半导体开关会操作在线性区，以通 过调整受控脚位的电位而达到调整该电流控制单元120的等效阻抗的作用。 然，当导通截止信号ONOFF为代表截止的低电平信号时，电流调控信号将处 于低电平而使该电流控制单元120为截止，此时检测该受控脚位电位信号S316将会判断错误。故，比较器306于该导通截止信号ONOFF位于代表截止的电 平时停止运作，而于该导通截止信号位于代表截止的电平以外的时间检测该电 流调控信号的电平。当该电流控制单元120毁损而短路时，受控脚位电位信号 S3无论如何调低都无法降低发光二极管模块110的电流大小，此时该电流控 制单元120的受控脚位电位信号S3会低于该第四预设电平Vref4，比较器306 将输出代表异常的高电平信号。为避免该导通截止信号ONOFF在变换过程造 成比较器306可能的误判，通过时间滤波单元318可滤除可能的误判。当或门312接收比较器302、 304及306中任一所传来的异常信号时，即 代表电路操作异常而输出错误信号FAULT。另外，当电路操作异常而发出错 误信号FAULT时，可以如图3所示般，通过与门310关闭驱动控制单元130 的操作，或者如上述般仅通知系统其它的微处理器或使用者。当然，实际应用 上，可依电路异常的原因进行处理而不限于本发明所举的实施例的应用方式。调光信号除如上述般为脉冲信号外，亦可能为直流调光信号。如图3所示， 比较器308接收直流调光信号PWMDC及斜坡信号发生器320所产生的斜坡 信号，并据此输出一脉宽调制信号PWMOUT。藉此，其它组发光二极管驱动 电路的驱动控制单元将该脉宽调制信号PWMOUT做为导通截止信号ONOFF 输入而达到同步调光的功能。若无上述的同步需求，可将该脉宽调制信号 PWMOUT做为导通截止信号ONOFF输回原驱动控制单元130而周期性截止 该电流控制单元120而达到调光功能。实务上将驱动控制单元130的该脉宽调 制信号PWMOUT的输出端及导通截止信号ONOFF的输入端分别封装成不同 的两个管脚，当调光信号为直流调光且无同步需求时，将上述两管脚连接即可。请参考图4，为根据本发明的另一实施例的驱动控制单元的电路示意图。 图4的实施例与图3的实施例相较，主要不同处在于电流控制单元120。图4 所示的电流控制单元120包含一电流镜单元124及一选择单元126。该电流镜 单元124包含多个半导体开关，每一半导体开关具有一受控端、 一第一输出入 端及一第二输出入端，这些受控端彼此耦接以做为该电流控制单元120的受控 脚位，这些第一输出入端耦接该发光二极管模块110以及这些第二输出入端均 耦接至对应的该电流检测单元122以做为该电流控制单元120的第二输出入脚 位。该选择单元126耦接该电流镜单元124的这些半导体开关的第一输出入端， 选择输出这些第一输出入端其中的一电平信号做为耦接点电位信号S2输出至该驱动控制单元130。该选择单元126可以包含多个二极管，这些二极管的正 端是分别对应耦接至该电流镜单元124中的半导体开关的第一输出入端，而这 些二极管的负端则彼此耦接做为该电流控制单元120的第一输出入脚位。如 此，该选择单元126会输出这些半导体开关的第一输出入端中具有最高电位 者，即当有异常发生而造成某一半导体开关的第一输出入端不正常升高时，驱 动控制单元130即可判知而输出错误信号FAULT。藉此，让本发明的驱动控 制单元可驱动更具有多并多串的发光二极管模块的应用。请参考图5，为根据本发明的再一实施例的驱动控制单元的电路示意图。 相较于图4所示的实施例，图5的驱动控制单元130以多个信号处理器132a、 132b、 132c所构成的信号处理单元132来个别判断而执行异常保护机制。在 图5中，与图3所示的实施例的组件具有相同功能的组件将给予相同组件编号 并依所对应的控制群组而加入a、 b、 c来加以区分。由于各控制群组的组件间 的操作如同图3的说明，在此仅说明各控制群组间的信号关系。在本实施例中， 为避免半导体开关120a、120b、120c的同时切换而造成较大的电压脉动(volatge ripple)，通过一分相单元136，其根据延迟信号Delay而产生脉宽调制信号 PWMa、 PWMb、 PWMc分别控制电流调控单元134a、 134b、 134c，使这些半 导体开关120a、 120b、 120c的导通与截止具有时间差。该延迟信号Delay可 以为外部信号或由驱动控制单元130内部所产生。当任何一信号处理器132a、 132b、 132c判断对应的发光二极管驱动电路有异常，例如半导体开关120a、 120b、 120c的受控脚位任一低于第四预设电平时Vref4;第二输出入脚位的任 一持续低于一第二预设电平Vref2超过一预定时间长度；第一输出入脚位的任 高于一第三预设电平Vref3，驱动控制单元130可选择仅截止对应的该电流控 制单元中的半导体开关120a、 120b或120c而关闭异常的发光二极管驱动电路 的运作，或截止全部的该电流控制单元中的半导体开关120a、 120b及120c， 进而通过或门138发出错误信号FAULT。分相单元136所接收的脉冲调光信 号除可以是上述的导通截止信号ONOFF夕卜，亦可以是一直流调光信号 PWMDC，并通过任一信号处理器132a、 132b、 132c，如图5所示的信号处理 器132c转换成的脉冲调光信号。分相单元136并将输出一脉宽调制信号 PWMOUT做为其它电路同步之用。另外，发光二极管模块110a、 110b、 110c 可以是相同的发光二极管或不同的发光二极管，例如分别为红色发光二极管模块、绿色发光二极管模块、蓝色发光二极管模块。当为相同的发光二极管模块时，各电流调控单元134a、 134b、 134c所接收的第一预设电平Vrefl可以为 相同；而为不同的发光二极管模块时，这些第一预设电平Vrefl可以为不同。 请参考图6，为根据本发明的又一实施例的发光二极管驱动电路的电路示 意图。相较于上述的实施例，图6的发光二极管驱动电路中的转换电路200' 为直流转直流升压转换电路，其升压比例(输出电压/输入电压)由脉宽调制 控制器的控制信号的占空比所决定，而非如变压器般以由线圈比所决定。图6 所示的转换电路200，包含一转换单元210，、 一转换控制单元220，(即为脉宽调 制控制器)以及一电压检测单元230'。该转换单元210'包含一电感、 一整流单 元、 一电容以及一切换开关。该电感耦接一直流输入电源Vdc，该切换开关耦 接该电感，用以根据转换控制单元220'所产生的控制信号于导通与截止状态间 切换。该整流单元的一端耦接该电感与该切换开关的耦接点，另一端耦接一发 光二极管模块UO。该电容耦接该整流单元与该发光二极管模块110的耦接点， 以提供该直流输出信号Vout。该电压检测单元230'耦接该发光二极管模块110 两端之一，并根据耦接该端的电平产生一电压检测信号。转换控制单元220' 根据该电压检测信号产生该控制信号，使该电压检测单元230'所检测的该端电 平稳定于一预设电压值附近。如图6所示，该电压检测单元230'耦接该发光二 极管模块110的负端，即电流控制单元120的第一输出入脚位，藉此可使该第 一输出入脚位的电压稳定于一预定的电压值上而确保发光二极管驱动电路的 转换效率。当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情 况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但 这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1、一种发光二极管驱动电路，其特征在于，包含一转换电路，耦接一输入电源以转换成一直流输出信号以驱动一发光二极管模块；至少一电流控制单元，每一电流控制单元具有一受控脚位、一第一输出入脚位以及一第二输出入脚位，该第一输出入脚位耦接该发光二极管模块；至少一电流检测单元，对应耦接该至少一电流控制单元的该第二输出入脚位，以产生至少一检测信号；以及一驱动控制单元，耦接该电流控制单元的该受控脚位、该第一输出入脚位以及该电流检测单元，该驱动控制单元基于该至少一检测信号调整对应的该电流控制单元的该受控脚位的电平，使流经该发光二极管模块的电流稳定于一预设电流值附近；其中，该驱动控制单元于该至少一第一输出入脚位的任一高于一第一预设电平时，发出一错误信号。
2、 根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，所述错误 信号截止对应的该电流控制单元。
3、 根据权利要求1或2所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，所述转换电路包含一变压器，具有一初级侧及一次级侧，该初级侧耦接该输入电源，该次级 侧经一整流单元产生该直流输出信号；一切换开关组，耦接该变压器的该初级侧，用以根据一控制信号切换导通 与截止状态；一输出电容，耦接该变压器的该次级侧，以滤除该直流输出信号的噪声； 一电压检测单元，耦接该变压器的该次级侧，根据该直流输出信号产生一电压检测信号；以及一初级侧控制单元，根据该电压检测信号产生该控制信号，使该直流输出信号稳定于一预设电压值附近。
4、 根据权利要求1或2所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，所述 转换电路包含一电感，耦接该输入电源；一切换开关，耦接该电感，用以根据一控制信号切换导通与截止状态； 一整流单元， 一端耦接该电感与该切换开关的耦接点，另一端耦接该发光 二极管模块；一输出电容，耦接该整流单元与该发光二极管模块的耦接点，以提供该直 流输出信号；一电压检测单元，耦接该发光二极管模块两端之一，并根据耦接该端的电 平产生一电压检测信号；以及一转换控制单元，根据该电压检测信号产生该控制信号，使该电压检测单 元所检测的该端电平稳定于一预设电压值附近。
5、 根据权利要求1或2所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，每一 该电流控制单元包含一电流镜单元，包含多个半导体开关，每一半导体开关具有一受控端、一 第一输出入端及一第二输出入端，这些受控端彼此耦接以做为该受控脚位，这 些第一输出入端耦接该发光二极管模块以及这些第二输出入端均耦接至对应 的该电流检测单元；以及一选择单元，耦接这些半导体开关的这些第一输出入端，选择这些第一输 出入端的一电平信号输出至该驱动控制单元。
6、 根据权利要求1或2所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，所述 驱动控制单元接收一导通截止信号，并根据该导通截止信号截止该至少一电流 控制单元。
7、 根据权利要求6所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，所述驱动 控制单元于截止该至少一电流控制单元以外的时间，检测该至少一受控脚位， 于该至少一受控脚位的任一低于一第二预设电平时，发出该错误信号。
8、 根据权利要求6所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，所述驱动 控制单元检测该至少一第二输出入脚位，于该至少一第二输出入脚位的任一持 续低于一第三预设电平超过一预定时间长度后时，发出该错误信号。
9、 根据权利要求1或2所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，所述 驱动控制单元还接收一直流调光信号，并据此输出一脉宽调制信号。
10、 一种发光二极管驱动电路控制器，其特征在于，控制该发光二极管驱动电路来驱动一发光二极管模块，包含一第一电流调控单元，根据指示一第一发光二极管模块的电流大小的一第 一电流检测信号产生一第一电流调控信号以控制一串联该第一发光二极管模 块的一第一功率开关，使该第一电流检测信号电平稳定于一第一预设电压值附 近；以及一信号处理单元，检测该第一功率开关及该第一发光二极管模块的一第一 耦接点电位信号并接收该第一电流检测信号，于该第一电流检测信号低于一第 一预设电平持续一预设时间长度或该第一耦接点电位信号高于一第二预设电 平时，输出一错误信号。
11、 根据权利要求IO所述的发光二极管驱动电路控制器，其特征在于， 所述信号处理单元还接收一导通截止信号，于该导通截止信号位于代表截止的 电平时，控制该第一电流调控信号使该第一功率开关截止。
12、 根据权利要求IO所述的发光二极管驱动电路控制器，其特征在于， 所述信号处理单元接收一直流调光信号，并据此输出一脉宽调制信号。
13、 根据权利要求12所述的发光二极管驱动电路控制器，其特征在于，所述信号处理单元根据该脉宽调制信号控制该第一电流调控信号使该第一功 率开关周期性截止而达到调光功能。
14、 根据权利要求IO所述的发光二极管驱动电路控制器，其特征在于， 还包含一第二电流调控单元，根据指示一第二发光二极管模块的电流大小的一 第二电流检测信号产生一第二电流调控信号以控制一串联该第二发光二极管 模块的一第二功率开关，使该第二电流检测信号电平稳定于一第二预设电压值 附近。
15、 根据权利要求14所述的发光二极管驱动电路控制器，其特征在于， 所述信号处理单元还检测该第二功率开关及该第二发光二极管模块的一第二 耦接点电位信号并接收该第二电流检测信号，于该第二电流检测信号低于该第 一预设电平持续该预设时间长度或该第二耦接点电位信号高于该第二预设电 平时，输出该错误信号。
16、 根据权利要求14所述的发光二极管驱动电路控制器，其特征在于，所述第一预设电压值等于该第二预设电压值。
17、 根据权利要求14所述的发光二极管驱动电路控制器，其特征在于，所述信号处理单元还接收一导通截止信号，于该导通截止信号位于代表截止的 电平时，控制该第一电流调控信号、第二电流调控信号分别使该第一功率开关、 该第二功率开关截止。
18、 根据权利要求11或17所述的发光二极管驱动电路控制器，其特征在 于，所述信号处理单元还于该导通截止信号位于代表截止的电平以外的时间检 测该第一电流调控信号及该第二电流调控信号的电平，于该第一电流调控信号 及该第二电流调控信号任一的电平低于一第三预设电平时，输出该错误信号。
19、 根据权利要求13所述的发光二极管驱动电路控制器，其特征在于， 所述信号处理单元根据该脉宽调制信号控制该第一电流调控信号及该第二电 流调控信号使该第一功率开关及该第二功率开关周期性截止而达到调光功能。
20、 根据权利要求17或19所述的发光二极管驱动电路控制器，其特征在 于，所述第一功率开关及该第二功率开关截止间具有一预设时间差。
全文摘要
本发明公开了一种发光二极管驱动电路及其控制器，传统的平衡电流发光二极管驱动电路不具有调光、保护等功能。本发明的发光二极管驱动电路根据半导体开关的受控端及第一、第二输出入端的电位检测信号，判断发光二极管的驱动是否有异常，以决定是否启动保护机制；并且可接受任何模式的调光信号的控制，藉以调整发光二极管的亮度。
文档编号G05F1/46GK101605416SQ20081011128
公开日2009年12月16日 申请日期2008年6月13日 优先权日2008年6月13日
发明者余仲哲, 王政雄 申请人:登丰微电子股份有限公司;尼克森微电子股份有限公司