专利名称：驱动二极管的电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于驱动光电二极管的驱动器，特别是涉及一种驱动便携式电池装置中的光电二极管的电路。
背景技术：
便携式电池装置通过一个控制器来调节对电池能量的使用，从而驱动光电二极管。现有方式是以一个固定电压来驱动光电二极管，并且通过一个可控制的电流槽或电流源来控制流过光电二极管的电流。然而，在二极管电流较小时，使用电流槽会造成电池能量的大量浪费。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种驱动便携式电池装置中的光电二极管的电路，在光电二极管电流较小时，节省电池功耗。
为实现上述目的，本实用新型驱动二极管的电路包括光电二极管，电流调整器，反馈电路和直流/直流转换器。电流调整器与所述光电二极管连接，以控制所述光电二极管的电流。反馈电路接收一个表示所述电流调整器的电气状态的反馈信号。直流/直流转换器与一个外部电源和所述反馈电路连接，以驱动所述光电二极管并且控制所述电流调整器的电气状态至预定值。
本实用新型所述的驱动二极管的电路，所述第一二极管是光电二极管。
本实用新型所述的驱动二极管的电路，进一步包括误差放大模块，用来比较所述反馈信号与所述预定值以确定传输给所述第一二极管的电能。
本实用新型所述的驱动二极管的电路，所述误差放大模块包括比较器，将所述反馈信号与所述预定值进行比较后输出误差放大信号以确定传输给所述第一二极管的电能；及开关网络，在所述误差信号大于一个固定值时，所述开关网络禁止所述比较器并且输出该固定值。
本实用新型所述的驱动二极管的电路，进一步包括第二二极管；与所述第二二极管连接的第二电流调整器，以控制所述第二二极管的电流；及选择电路，与所述第一电流调整器和第二电流调整器连接，并且产生表示所述第一电流调整器和第二电流调整器的电气状态的反馈信号。
本实用新型所述的驱动二极管的电路，所述反馈信号是所述第一电流调整器和第二电流调整器的电压中的较小值。
本实用新型所述的驱动二极管的电路，所述第一电流调整器是一个电流槽。
本实用新型所述的驱动二极管的电路，进一步包括与所述电流槽连接用来驱动所述电流槽的偏压控制器。
本实用新型所述的驱动二极管的电路，所述偏压控制器包括第一MOS FET，其栅极与所述电流槽的栅极连接，该第一MOSFET与所述电流槽工作在线性区；及第二MOSFET，其栅极连接至所述反馈信号。
本实用新型还提供一种驱动若干个二极管的电路，所述驱动若干个二极管的电路包括若干个电流调整器，分别与若干个二极管连接以控制各个二极管的电流；与所述若干个电流调整器连接的选择电路，从所述若干个电流调整器的压降电压中选择一个最小的电压；反馈电路，产生一个表示所述最小电压的反馈信号；及与外部电源和所述反馈电路连接的直流/直流转换器，以提供电能给所述若干个二极管并且控制所述各个电流调整器的压降电压至预定值。
本实用新型还提供一种驱动若干个二极管的电路，所述选择电路包括若干个并行连接的晶体管，其基极分别与所述的若干个电流调整器连接，集电极电压相同且表示所述若干个电流调整器的压降电压中的最小电压。
本实用新型还提供一种驱动若干个二极管的电路，进一步包括与所述直流/直流转换器和所述反馈电路连接的误差放大模块，该误差放大模块将所述反馈电压的所述最小电压和预定电压比较，以产生表示所述最小电压和所述预定电压之差的输出信号，从而确定提供给所述若干个二极管的所述电能。
与现有技术相比，由于本实用新型利用表示电流调整器的电气状态的反馈信号来控制直流/直流转换器对光电二极管的驱动。因此，在二极管电流较小时，通过该反馈信号来调节电流调整器的压降使其达到最小值。
图1是本实用新型一个实施例的光电二极管驱动电路的框图；图2是本实用新型一个实施例的偏压控制器的电路图；图3是本实用新型一个实施例的电流数字模拟转换器的电路图；图4是本实用新型一个实施例的电压选择逻辑电路的电路图；图5是本实用新型一个实施例的误差放大模块的电路图；图6是本实用新型一个实施例的驱动若干个光电二极管的流程图。
具体实施方式
本实用新型的其它特性和优点将在以下详细描述并结合图示的说明中更为明显，其中相同数字表示相同元件。
下面将依据本实用新型的最佳实施例对光电二极管的驱动电路进行描述。虽然本实用新型将针对最佳实施例进行描述，但应当认识到这些实施例并不是对本实用新型的限制。相反，本实用新型旨在涵盖各种包括在本实用新型权利要求所定义的精神和范围内的一些修改、变动及等同物。
此外，在接下来对实用新型的详细描述中，阐述的多个特定条件只是便于全面理解本实用新型。本领域的普通技术人员应当认识到本实用新型也可以在脱离这些特定条件下实现。
如图1所示是本实用新型一个实施例的光电二极管驱动电路100。该驱动电路100用来驱动三个光电二极管101、102、103。对本领域的普通技术人员来说所述三个光电二极管101、102、103可以分别是红、绿、蓝三种光电二极管，用来作为白光源。进一步地，驱动电路100可以用来驱动一个或多个光电二极管。应当理解，驱动电路100也可以用来驱动一个或多个二极管。
一个输入电压源Vin连接至DC/DC转换器，如升压型转换器110。该升压型转换器110与所述光电二极管101、102、103连接，以提供一个电压用来驱动所述光电二极管101、102、103。
三个N型金属氧化半导体场效应晶体管(MOSFET)用作电流调整器，也就是，电流槽121、122、123。N型MOSFET 121、122、123的漏极分别与光电二极管101、102、103耦合。N型MOSFET 121、122、123的源极耦合至接地端。N型MOSFET121、122、123的栅极分别与三个偏压控制器131、132、133耦合。MOSFET 121、122、123的漏极电压信号Vds1、Vds2、Vds3分别输入至所述三个偏压控制器131、132、133。内置集成电路(Inter-Integrated Circuit，I2C)控制器146与三个电流数字模拟转换器(DAC)141、142、143连接。所述三个电流DAC 141、142、143分别与所述三个偏压控制器131、132、133连接。
对本领域的普通技术人员来说，驱动电路100变更为使用三个P型MOSFET作为电流源来代替电流槽121、122、123是显而易见的。
两个电流控制信号，时钟信号Scl和数据信号Sdata输入至I2C控制器146，从而I2C控制器146提供电流设置信息，例如，3比特数字信息，给电流DAC 141、142、143。基于所述的电流设置信息，电流DAC 141、142、143产生三个电流信号Iset1、Iset2、Iset3，分别传送给所述的三个偏压控制器131、132、133。
偏压控制器131、132、133分别控制电流槽121、122、123的漏极电流，也就是汲入电流。反馈信号，如电流槽121、122、123的漏极电压分别输入到偏压控制器131、132、133。根据电流DAC 141、142、143输出的电流信号和电流槽121、122、123的漏极电压，偏压控制器131、132、133分别给MOSFET 121、122、123的栅极提供电压，以精确调节MOSFET 121、122、123的漏极电流大小，从而控制光电二极管101、102、103的亮度。
MOSFET 121、122、123的漏极电压传送至电压选择逻辑电路160。电压设置信号Vset是为电流槽的低压降电压而设置的电压，并且传送至电压选择逻辑电路160。电压选择逻辑电路160用来从MOSFET 121、122、123的漏极电压中选择一个最小的电压。所述最小的电压和所述电压设置信号在电压选择逻辑电路160中经过同样的处理程序后，电压选择逻辑电路160对应所述最小的电压输出一个最小电压信号S_out1，对应所述电压设置信号输出一个设置电压信号S_out2。
最小电压信号S_out1和设置电压信号S_out2传送至误差放大模块150。误差放大模块150放大最小电压信号S_out1和设置电压信号S_out2之间的误差电压。误差放大模块150具有一个引脚EA_out，其连接至外部电容器和电阻器组成的网络152，以对误差放大模块150的输出EA进行补偿，也就是说补偿放大电压。由于电压充放电速率的变化，电容器和电阻器组成的网络152还具有自启功能。误差放大模块150可进一步提供限制输入。例如，在一个实施例中，限制输入可以是一个限制电压，如图1中所示的1.88V，从而限制误差放大模块150的输出电压值为限制电压，1.88V。误差放大模块150的输出作为电压反馈信号传送至升压转换器110，用来控制升压转换器110的输出电压。
升压转换器110的输出电压用来驱动光电二极管101、102、103。光电二极管101、102、103的输出电压或电流槽121、122、123的电压压降，也就是MOSFET 121、122、123的漏极电压，被传送至电压选择逻辑电路160，然后传送至误差放大模块150产生电压反馈信号。MOSFET 121、122、123的漏极电压会被调节至电压设置信号Vset的电压，如0.1V。
如图2所示是本实用新型一个实施例的偏压控制器200的电路图。该偏压控制器200可以在驱动电路100中作为偏压控制器131、132或133使用。来自电流DAC的电流信号输入至偏压控制器200用来设定电流值。
例如，偏压控制器200在驱动电路100中作为偏压控制器131使用。在本实施例中，MOSFET 121的漏极电压Vds1经由电阻226传送至运算放大器204的一个输入端。运算放大器204的输出与MOSFET 212的栅极连接，MOSFET 210的漏极与运算放大器204的另一个输入端连接，从而使MOSFET 210的漏极电压被调节至MOSFET 121的漏极电压。如前面所描述的，MOSFET 121的漏极电压接近设置电压，如0.1V，其相当低，因此MOSFET 121和MOSFET 210工作在三极管区或线性区。
此外，偏压控制器200的运算放大器202的一个输入端与电流信号Iset1连接，其另一输入端经由两个电阻222、224与电流信号Iset1连接。电阻238和电容236连接在运算放大器202和204的输出端以补偿运算放大器202和204。运算放大器202的输出端连接至N型MOSFET 210的栅极。运算放大器202将MOSFET 210的漏极电流调节至设置电流。
值得注意的是根据本实用新型的一个实施例，MOSFET 210的栅极与电流槽121的栅极连接，从而形成电流镜。电流槽121的漏极电流与MOSFET 210的漏源电流成比例。例如，若MOSFET121是MOSFET 210的500倍，则MOSFET 121的漏极电流是MOSFET 210的漏极电流，也就是设置电流的500倍。
如图3所示是本实用新型一个实施例的电流DAC 300的电路图。该电流DAC 300可以在驱动电路100中作为电流DAC 141、142或143使用。电流DAC 300的解码器310接收电流设置信息。在一个实施例中，电流设置信息是由3比特数字信息组成的。电流DAC 300还包括8个开关314和分别与该8个开关314连接的8个电流源312。解码器310解码电流设置信息以独立地控制所述8个开关314的导通或断开并且产生电流信号Iset1。在一个实施例中，电流信号是与处于导通状态的开关314相连接的电流源312的电流之和。
如图4所示是本实用新型一个实施例的电压选择逻辑电路400的电路图。该电压选择逻辑电路400可以在驱动电路100中作为电压选择逻辑电路160使用。电压选择逻辑电路400包括电流源410，3个P型MOSFET 412、414、416，3个晶体管421、422、423和一个设置电压晶体管428。设置电压晶体管428的基极接收电压设置信号Vset。3个晶体管421、422、423的基极分别与MOSFET121、122、123的漏极连接。对应于MOSFET 121、122、123漏极电压中的最小电压输出的最小电压信号S_out1等于晶体管421、422、423的基射电压加上MOSFET 121、122、123漏极电压中的最小电压。设置电压S_out2等于晶体管428的基射电压加上电压设置信号的电压。应当理解，MOSFET 414、416用作电流匹配，晶体管428的大小是晶体管421、422、423的3倍。
如图5所示是本实用新型一个实施例的误差放大模块500的电路图。该误差放大模块500可以在驱动电路100中作为误差放大模块150使用。误差放大模块500包括误差放大器512。误差放大器512的两个输入端分别接收最小电压信号S_out1和设置电压信号S_out2，并且根据最小电压信号S_out1和设置电压信号S_out2之间的误差输出一个放大信号。一个引脚524连接至补偿电路，如外部电容器和电阻器组成的网络152，还连接至误差放大器512的输出端以补偿误差放大模块500的输出。
误差放大模块500的限制输入540传送至比较器514和开关536。误差放大模块500包括开关538、开关532及开关534。误差放大器512的输出通过开关538传送至误差放大模块500的输出端EA。误差放大器512的一个输入端通过开关532与设置电压信号S_out2连接，该输入端还通过开关534与接地端连接。开关532由开关538控制，开关534由开关536控制。若误差放大器512的输出电压小于限制输入540的电压，例如1.88V，比较器514的输出为低电平。在这种情况下，开关536处于断开状态，开关538处于导通状态。此外，开关534处于断开状态，开关532处于导通状态。若误差放大器512的输出电压大于限制输入540的电压，例如1.88V，比较器514的输出为高电平。在这种情况下，开关536和534处于导通状态，开关538和532处于断开状态。误差放大模块500的输出EA是限制输入540的电压，例如1.88V。
如图6所示是本实用新型一个实施例的驱动若干个光电二极管的流程图。在步骤610，光电二极管准备被驱动。在步骤612，将若干个电流调整器，例如用作电流槽的MOSFET或晶体管，连接至若干个光电二极管。电流槽是描述本实用新型实施例的一个示例性电流调整器。本领域的普通技术人员应当理解电流槽可以由MOSFET或晶体管组成的电流源代替。一个外部电源在电流槽的调节下对光电二极管供电。
在步骤614，采样电流调整器的电气状态。在本实用新型的一个实施例中，电流调整器的电气状态是电压。在步骤616，选择一个电气状态表示电流槽的整个电气状态并且作为反馈信号。在步骤618，将反馈信号和预定值比较获得反馈信号与预定值之间的差值。在步骤620，控制提供给光电二极管的电能，使电流槽的电气状态调节至预定值。
虽然前面是针对本实用新型最佳实施例的描述，应当理解，在不脱离本实用新型权利要求所定义的精神和范围内可以做各种修改、替换及增加。本领域的普通技术人员应当认识到可以对本实用新型实施中使用的形式、结构、布局、比例、材料、元件、成份及其他进行各种修改，以适应特定环境和操作条件，而不会脱离本实用新型原理。本实用新型揭示的实施例应该作为示例性来考虑而不应当作为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围是由随附的权利要求来确定，而不应当限制于前面的描述。
权利要求1.一种驱动二极管的电路，其特征在于，所述驱动二极管的电路包括第一二极管；与所述第一二极管连接的第一电流调整器，以控制所述第一二极管的电流；反馈电路，其接收表示所述第一电流调整器的电气状态的反馈信号；及与外部电源和所述反馈电路连接的直流/直流转换器，以驱动所述第一二极管并且控制所述第一电流调整器的电气状态至预定值。
2.根据权利要求1所述的驱动二极管的电路，其特征在于，所述第一二极管是光电二极管。
3.根据权利要求1所述的驱动二极管的电路，其特征在于，进一步包括误差放大模块，用来比较所述反馈信号与所述预定值以确定传输给所述第一二极管的电能。
4.根据权利要求3所述的驱动二极管的电路，其特征在于，所述误差放大模块包括比较器，将所述反馈信号与所述预定值进行比较后输出误差放大信号以确定传输给所述第一二极管的电能；及开关网络，在所述误差信号大于一个固定值时，所述开关网络禁止所述比较器并且输出该固定值。
5.根据权利要求1所述的驱动二极管的电路，其特征在于，进一步包括第二二极管；与所述第二二极管连接的第二电流调整器，以控制所述第二二极管的电流；及选择电路，与所述第一电流调整器和第二电流调整器连接，并且产生表示所述第一电流调整器和第二电流调整器的电气状态的反馈信号。
6.根据权利要求5所述的驱动二极管的电路，其特征在于，所述反馈信号是所述第一电流调整器和第二电流调整器的电压中的较小值。
7.根据权利要求1所述的驱动二极管的电路，其特征在于，所述第一电流调整器是一个电流槽。
8.根据权利要求7所述的驱动二极管的电路，其特征在于，进一步包括与所述电流槽连接用来驱动所述电流槽的偏压控制器。
9.根据权利要求8所述的驱动二极管的电路，其特征在于，所述偏压控制器包括第一金属氧化半导体场效应晶体管，其栅极与所述电流槽的栅极连接，该第一金属氧化半导体场效应晶体管与所述电流槽工作在线性区；及第二金属氧化半导体场效应晶体管，其栅极连接至所述反馈信号。
10.一种驱动若干个二极管的电路，其特征在于，所述驱动若干个二极管的电路包括若干个电流调整器，分别与若干个二极管连接以控制各个二极管的电流；与所述若干个电流调整器连接的选择电路，从所述若干个电流调整器的压降电压中选择一个最小的电压；反馈电路，产生一个表示所述最小电压的反馈信号；及与外部电源和所述反馈电路连接的直流/直流转换器，以提供电能给所述若干个二极管并且控制所述各个电流调整器的压降电压至预定值。
11.根据权利要求10所述的驱动若干个二极管的电路，其特征在于，所述选择电路包括若干个并行连接的晶体管，其基极分别与所述的若干个电流调整器连接，集电极电压相同且表示所述若干个电流调整器的压降电压中的最小电压。
12.根据权利要求10所述的驱动若干个二极管的电路，其特征在于，进一步包括与所述直流/直流转换器和所述反馈电路连接的误差放大模块，该误差放大模块将所述反馈电压的所述最小电压和预定电压比较，以产生表示所述最小电压和所述预定电压之差的输出信号，从而确定提供给所述若干个二极管的所述电能。
专利摘要本实用新型提供一种驱动二极管的电路。具体涉及一种驱动光电二极管的电路。该电路包括反馈电路、电流调整器和直流/直流转换器。电流调整器与光电二极管连接以控制光电二极管的电流。反馈电路接收一个表示所述电流调整器的电气状态的反馈信号。直流/直流转换器与一个外部电源和所述反馈电路连接用来驱动所述光电二极管以控制所述电流调整器的电气状态至预定值。本实用新型利用表示电流调整器的电气状态的反馈信号来控制直流/直流转换器对光电二极管的驱动。因此，在二极管电流较小时，通过该反馈信号来调节电流调整器的压降使其达到最小值。
文档编号H02J7/00GK2865185SQ20052014198
公开日2007年1月31日 申请日期2005年11月29日 优先权日2004年11月29日
发明者王佛贤, 法拉·坡贝斯库-斯塔内斯缇, 韩洺光, 侯晓华, 林春喜 申请人:美国凹凸微系有限公司