专利名称：Led设备的驱动装置和驱动方法
技术领域：
实施方式涉及一种发光二极管(LED)设备的驱动装置和驱动方法。
背景技术：
LED设备供给LED电流以驱动它们，且LED发射的光的亮度与该电流一致。LED设备可用作例如液晶显示器(LCD)之类的非发射型显示设备的光源或用于照明。LED设备包括多个LED通道，所述多个LED通道并联以发射具有预定亮度的光。每个LED通道包括多个串联连接的LED。LED设备还包括电源转换器，该电源转换器用于给多个LED通道供应电流。如果多个LED通道中的任一个短路，则电源转换器过载。其结果是电源转换器可能被损坏。因此，LED设备包括用于保护电源转换器的保护电路。保护电路的一个示例是一种用于感测每一个LED通道的线端电压以当该线端的电压变为OV时停止电源转换器工作的电路。然而，即使当LED通道的两个LED间的连接是开路时，LED通道的线端电压也变为0V。在这种情况下，如果另一个LED通道正常工作，则 LED设备能够提供具有预定亮度的光。因此，不需要停止LED设备工作。然而，当LED之间的连接是开路时，现有的保护电路会停止电源转换器的工作。在此背景技术部分中公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景技术的理解，因此其可能包含不构成为本国的本领域的普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的方面是提供一种LED设备的驱动装置和驱动方法，用于当LED通道短路时停止电源转换器的工作。根据本发明的一个方面，提供一种发光二极管(LED)设备的驱动装置。LED设备包括多个LED通道，且各LED通道包括多个串联连接的LED。该装置包括电源转换器、多个电流控制器、电压传感器和故障控制器。所述电源转换器具有输出端，所述输出端连接到每个 LED通道的第一端，且所述电源转换器将输入电压转换成输出电压，以将所述输出电压输出到所述输出端。所述多个电流控制器分别对应于所述多个LED通道。每一个电流控制器连接到对应的LED通道的第二端，且每一个电流控制器控制对应的LED通道的电流。所述电压传感器输出与所述输出端的所述输出电压对应的感测电压。所述故障控制器通过将所述感测电压与基准电压进行比较来确定是否停止所述电源转换器的工作。所述电压传感器可以包括多个电阻器，所述多个电阻器串联连接在所述输出端和接地端之间，且所述电压传感器可以通过电阻器的分压感测所述输出电压的一部分以作为所述感测电压。当所述电流控制器使所述LED通道的所述第二端悬浮时，所述故障控制器可以将所述感测电压与所述基准电压进行比较。当在电源转换器开始工作后经过预定时段的时间所述感测电压低于所述基准电压时，所述故障控制器可以停止所述电源转换器的工作。所述预定时段可以比当所述输出端悬浮时使所述输出电压增大到期望电压所需的时段长。所述故障控制器可以包括定时器，所述定时器配置成检查所述预定时间。所述定时器可以在所述预定时段后输出具有预定电平的信号。所述故障控制器还可以包括第一比较器，所述第一比较器配置成将所述感测电压与所述基准电压进行比较； SR锁存器，所述SR锁存器配置成在置位端接收所述第一比较器的输出；逻辑门，所述逻辑门配置成对所述SR锁存器的输出和所述定时器的输出进行逻辑操作，以控制所述电源转换器的工作。所述SR锁存器可以在复位端接收复位脉冲。所述逻辑门可以包括与门，所述与门配置成对所述SR锁存器的反向输出端的输出和所述定时器的输出进行与操作。所述预定电平可以是高电平。所述定时器可以包括电流源，所述电流源配置成供给电流；电容器，所述电容器配置成由所述电流源的电流来充电；及第二比较器，所述第二比较器配置成将所述电容器的电压与定时器电压进行比较以产生所述定时器的输出。所述定时器电压可以等于在预定时段期间由所述电流源的电流充电至所述电容器的电压。其中所述电源转换器可以包括电源转换模块，所述电源转换模块配置成将所述输入电压转换成所述输出电压；和第一开关，所述第一开关配置成将所述输入电压传送到所述电源转换模块。所述故障控制器可断开所述第一开关以停止所述电源转换器的工作。所述第一开关可以具有第一端和第二端，所述第一端连接到所述输入电压。所述电源转换模块可以包括电感器、第二开关、二极管和电容器。所述电感器可以具有第一端和第二端，所述第一端连接到所述第一开关的第二端。所述第二开关可以具有连接到所述电感器的第二端的第一端和连接到接地端的第二端，且所述第二开关可以交替地导通和断开。所述二极管可以具有阳极和阴极，所述阳极连接到所述电感器的第二端。所述电容器可以连接在所述二极管的阴极和所述接地端之间。所述电容器的电压可以是所述输出电压。所述装置还可以包括驱动控制器，所述驱动控制器配置成基于所述LED通道的第二端的电压控制所述电源转换器的所述输出电压。根据本发明的另一方面，提供一种LED设备的驱动方法。所述LED设备包括多个 LED通道，每一个LED通道包括多个串联连接的LED。所述方法包括在第一时间将输入电压转换成输出电压；通过输出端将所述输出电压传送到所述LED通道；将对应于所述输出电压的感测电压与基准电压进行比较；及当在自所述第一时间经过预定时段的第二时间所述感测电压低于所述基准电压时，停止将所述输入电压转换成所述输出电压的操作。所述方法还可包括通过多个电阻器对所述输出电压分压以产生所述感测电压。传送所述输出电压可以包括当将所述输出电压传送到所述LED通道的第二端时，使所述LED通道的第一端悬浮。所述预定时段可以比当所述输出端悬浮时使所述输出电压增大到期望电压所需的时段长。将所述感测电压和所述基准电压进行比较可以包括输出第一信号，所述第一信号的电平根据所述感测电压和所述基准电压之间的比较结果而变化。停止所述操作可以包括根据所述第一信号的电平的变化来改变第二信号的电平；输出第三信号，所述第三信号的电平在第二时间改变；及当通过对第二信号的电平和第三信号的电平进行逻辑操作而产生的信号具有预定的电平时，停止所述操作。输出所述第三信号可以包括将预定的电流充电到电容器；及当充电到所述电容器的电压不低于定时器电压时，改变所述第三信号的电平。所述定时器电压可以等于在所述预定时段期间由预定电流充电到所述电容器的电压。
图1是根据本发明的实施方式的LED设备的示意图；图2是图1中示出的电源转换器的一个示例的示意图；图3是根据本发明的实施方式的LED设备的驱动方法的流程示意图；图4是示出电源转换器在正常状态和短路状态的输出电压的图示；图5是示出根据本发明的实施方式的故障控制器50的一个示例的图示。
具体实施例方式在以下详细描述中，通过说明，仅简单地示出和描述本发明的特定的实施方式。本领域技术人员应理解，所描述的实施方式可以以各种不同的方式改动，而不脱离本发明的精神或范围。因此，附图和描述被认为是实质上的说明而不是限制。在整个说明书中相同的附图标记指定相同的元件。在整个说明书及随后的权利要求中，当描述一个元件“连接”至另一元件时，该元件可以是“直接连接”到另一元件，或通过第三元件“电连接”到另一元件。图1是根据本发明的实施方式的LED设备的示意图，且图2是图1中示出的电源转换器的一个示例的示意图。参照图1，LED设备包括多个LED通道10和LED驱动器。LED驱动器包括多个电流控制器20、电源转换器30、驱动控制器40、故障控制器50及电阻器Rl和R2。LED通道10并联在电源转换器30的输出端OUT和电流控制器20之间。每一个 LED通道10包括多个串联连接的LED。LED通道10作为LED设备的负载工作。各电流控制器20连接在对应的LED通道10和接地端之间，且各电流控制器20具有启用端EA和禁用端DA。电流控制器20响应于输入到启用端EA的调光信号(dimming signal)而控制在对应的LED通道10内流动的电流。调光信号可以是一种具有预定占空比的脉冲宽度调制(PWM)信号。在调光信号工作期间，电流控制器20允许具有一定幅度的电流在对应的LED通道10内流动，以便控制LED通道10的亮度。响应于施加到禁用端DA的禁用信号，电流控制器20控制电流不在对应的LED通道10内流动。S卩，电流控制器将LED 通道10的线端LT和接地端之间的连接断开，以使LED通道10的线端LT悬浮。因此，LED通道10被禁用。电源转换器30将输入电压Vin转换成适于驱动LED通道10的输出电压Vout，且将输出电压Vout输出到输出端OUT。驱动控制器40基于施加到LED通道10的线端LT的电压确定是否调节电源转换器30的输出电压Vout，且根据确定情况将控制信号Sl输出给电源转换器30。电源转换器 30基于控制信号Sl调节输出电压Vout。电阻Rl和R2串联连接在电源转换器30的输出端OUT和接地端之间，且感测电源转换器30的输出电压Vout以输出对应输出电压Vout的感测电压Vsen。感测电压Vsen是输出电压Vout的一部分，通过使用电阻器Rl和R2将输出电压Vout分压而生成。即，电阻器Rl和R2作为感测输出电压Vout的电压传感器而工作。故障控制器50基于感测电压Vsen确定是否停止电源转换器30的操作，且根据确定情况将控制信号S2输出给电源转换器30。如果当电流控制器20使LED通道10禁用时感测电压Vsen没有超过基准电压，则故障控制器50可以停止电源转换器30的工作。参照图2，电源转换器30的一个示例包括直流电到直流电(DC-DC)转换器的升压转换器。详细地，电源转换器30包括开关SW2和用于将输入电压Vin转换成输出电压Vout 的电源转换模块31。电源转换模块31包括开关SWl、电感器Li、二极管Dl和电容器Cl。开关SW2的一端连接到输入电压Vin，且另一端连接到电感器Ll的一端。电感器 Ll的另一端连接到二极管Dl的阳极和开关SWl的一端。二极管Dl的阴极连接到电容器 Cl的一端，且电容器Cl的另一端和开关SWl的另一端连接到接地端。电容器Cl的电压是输出电压Vout。当电源转换器30工作时，开关SWl交替地导通和断开，而开关SW2导通。当开关 Sffl导通时，电流自输入电压Vin经过开关SW2、电感器Ll和开关SWl流到接地端，使得在电感器Ll内流动的电流增加。随后，当开关SWl断开时，在电感器Ll内流动的电流给电容器Cl充电使得输入电压Vin转换成输出电压Vout。输出电压Vout由开关SWl的占空比确定。驱动控制器40基于LED通道10的线端的电压控制施加到开关SWl的PWM信号Sl 的占空比，由此控制电源转换器30的输出电压Vout。故障控制器50基于控制信号S2断开开关SW2，由此停止电源转换器30的工作。 艮口，故障控制器50断开将电源转换模块31和输入电压Vin连接的开关SW2，以便阻止输入电压Vin提供给电源转换器30。因此，故障控制器50能停止电源转换器30的工作。在下文中，将参照图3和图4描述LED设备的保护操作。图3是根据本发明的实施方式的LED设备的驱动方法的流程示意图，且图4是示出电源转换器在正常状态和短路状态的输出电压的图示。参照图3，电流控制器20使LED通道10禁用(S310)。接着，通过操作电源转换器 30增大输出电压Vout (S320)。由于LED通道10被禁用，如果LED通道10内没有短路，则如图4所示，在特定时间tl，输出电压Vout达到期望电压VPref。然而，如果多个LED通道 10中的至少一个内发生短路，则连接在电源转换器30的输出端OUT和短路发生点之间的 LED作为负载工作。因此，在晚于时间tl的时间t2，输出电压Vout达到期望电压。在电源转换器30的工作期间，故障控制器50的定时器(未示出)工作(S330)。如果在预定时段后，即自电源转换器30的工作时间0经过定时器期满时间Δ t后，定时器到期(S340)，故障控制器50将对应于输出电压Vout的感测电压Vsen与基准电压Vref进行比较(S350)。当输出电压由于LED通道10的短路而缓慢地增大时，感测电压Vsen低于基准电压Vref。在这种情况下，故障控制器50停止电源转换器30的工作以进行故障工作 (S360)。当输出电压Vout正常地增大时，感测电压Vsen不低于基准电压Vref。在这种情况下，故障控制器50不停止电源转换器30的工作。因此，电流控制器20启用LED通道10， 且LED设备进行正常工作(S370)。定时器期满时间Δ t设定成比当LED通道10中没有短路(即电源转换器30的输出端OUT是悬浮的)时输出电压Vout增大到期望电压VPref所需的时段o-tl长。此夕卜，定时器期满时间Δ t可以设定成比当LED通道10中与输出端OUT最近的LED发生短路时，输出电压Vout增大到期望电压VPref所需的时段短。同时，如果在任意LED通道10内发生断路，该LED通道10悬浮使得电源转换器30 不将该LED通道10作为负载。因此，尽管在LED通道10内发生断路，输出电压Vout在时间tl达到期望电压VPref。结果是，LED设备能够正常工作。如上所述，根据本发明的实施方式，当LED通道10发生断路时，LED设备能够正常地工作，且当LED通道10内发生短路时，能够停止LED设备的工作。接着，将参照图5描述根据本发明的实施方式的故障控制器50的一个示例。图5是示出根据本发明的实施方式的故障控制器50的一个示例的图示。参照图5，故障控制器50的一个示例包括比较器51、SR锁存器52、定时器53和与门54。比较器51将感测电压Vsen与基准电压Vref进行比较。当感测电压Vsen低于基准电压时，比较器51输出低电平的信号，且当感测电压Vsen不低于基准电压Vref时，比较器51输出高电平的信号。SR锁存器52在置位端S接收比较器51的输出，且在复位端R接收复位信号。复位信号在初始操作时具有脉冲形式的高电平，使得SR锁存器52将高电平的信号输出到反向输出端/Q。随后，复位信号具有低电平。因此，当感测电压Vsen低于基准电压Vref时， SR锁存器52根据施加到置位端S的低电平信号将反向输出端/Q维持在高电平。当感测电压Vsen不低于基准电压Vref时，SR锁存器52响应于施加到置位端S的高电平信号而输出低电平信号到反向输出端/Q。定时器53在定时器期满时间At之前输出低电平信号，且在定时器期满时间At 之后，输出高电平信号。定时器53的一个示例包括电流源53a、电容器5 和比较器53c。 电流源53a将预定电流(It)供应至电容器53b，使得电容器53b的电压线性增加。比较器 53c将电容器53b的电压与定时器电压Vtmr进行比较。定时器电压Vtmr对应于在定时器期满时间At期间由电流(It)充电到电容器53b的电压。由于在定时器期满时间八t之前电容器53b的电压低于定时器电压Vtmr，从而比较器53c输出低电平信号。由于在定时器期满时间△ t之后电容器53b的电压不低于定时器电压Vtmr，从而比较器53c输出高电平信号。与门讨对31 锁存器52的反向输出端/Q的输出和比较器53c的输出进行与操作。 如果感测电压Vsen不低于基准电压Vref，则不管定时器期满时间At如何，SR锁存器52的反向输出端/Q的输出是低电平，使得与门M总是输出低电平信号。如果在定时器期满时间At时感测电压Vsen低于基准电压VrefJU SR锁存器52的反向输出端/Q的输出和比较器53c的输出都是高电平，使得与门M输出高电平信号。同样地，如果在定时器期满时间Δ t之后感测电压Vsen低于基准电压Vref，则故障控制器50能够输出高电平信号以停止电源转换器30的工作。在这种情况下，电源转换器30的开关SW2可以构造成ρ沟道晶体管。可选地，当开关SW2构造成η沟道晶体管时， 可以在故障控制器50或者电源转换器30内形成用于将高电平信号反相以向开关SW2施加低电平信号的反相器(未示出)。如上所述，根据本发明的实施方式，能够区分短路和断路，且当在LED通道中发生短路时能够进行保护操作。尽管已结合目前认为是可行实施方式的内容描述了本发明，然而应理解的是本发明不限于所公开的实施方式，而是相反，本发明意在涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同结构。
权利要求
1.一种发光二极管LED设备的驱动装置，所述发光二极管LED设备包括多个LED通道， 各LED通道包括多个串联连接的LED，所述装置包括电源转换器，所述电源转换器具有输出端，所述输出端连接到每一个LED通道的第一端，且所述电源转换器配置成将输入电压转换成输出电压，以将所述输出电压输出到所述输出端；多个电流控制器，所述多个电流控制器分别对应于所述多个LED通道，每一个电流控制器连接到对应的LED通道的第二端，且每一个电流控制器配置成控制所述对应的LED通道的电流；电压传感器，所述电压传感器配置成输出与所述输出端的所述输出电压对应的感测电压；故障控制器，所述故障控制器配置成通过将所述感测电压与基准电压进行比较来确定是否停止所述电源转换器的工作。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述电压传感器包括多个电阻器，所述多个电阻器串联连接在所述输出端与接地端之间，且所述电压传感器通过所述电阻器的分压感测所述输出电压的一部分以作为所述感测电压。
3.如权利要求1所述的装置，其中，当所述电流控制器使所述LED通道的所述第二端悬浮时，所述故障控制器将所述感测电压与所述基准电压进行比较。
4.如权利要求3所述的装置，其中，当在所述电源转换器开始工作后经过预定时段的时间所述感测电压低于所述基准电压时，所述故障控制器停止所述电源转换器的工作。
5.如权利要求4所述的装置，其中，所述预定时段比当所述输出端悬浮时使所述输出电压增大到期望电压所需的时段长。
6.如权利要求4所述的装置，其中所述故障控制器包括定时器，所述定时器配置成检查所述预定时段。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述定时器在所述预定时段后输出具有预定电平的信号，及其中所述故障控制器还包括第一比较器，所述第一比较器配置成将所述感测电压与所述基准电压进行比较；SR锁存器，所述SR锁存器配置成在置位端接收所述第一比较器的输出；逻辑门，所述逻辑门配置成对所述SR锁存器的输出和所述定时器的输出进行逻辑操作，以控制所述电源转换器的工作。
8.如权利要求7所述的装置，其中，所述SR锁存器在复位端接收复位脉冲，所述逻辑门包括与门，所述与门配置成对所述SR锁存器的反向输出端的输出和所述定时器的输出进行与操作，及所述预定电平是高电平。
9.如权利要求7所述的装置，其中，所述定时器包括电流源，所述电流源配置成供给电流；电容器，所述电容器配置成由所述电流源的电流来充电；以及第二比较器，所述第二比较器配置成将所述电容器的电压与定时器电压进行比较以产生所述定时器的输出。
10.如权利要求9所述的装置，其中，所述定时器电压等于在所述预定时段期间由所述电流源的电流充电至所述电容器的电压。
11.如权利要求1所述的装置，其中所述电源转换器包括电源转换模块，所述电源转换模块配置成将所述输入电压转换成所述输出电压；和第一开关，所述第一开关配置成将所述输入电压传送到所述电源转换模块，且其中所述故障控制器断开所述第一开关以停止所述电源转换器的工作。
12.如权利要求11所述的装置，其中，所述第一开关具有第一端和第二端，所述第一端连接到所述输入电压，及其中所述电源转换模块包括电感器，所述电感器具有第一端和第二端，所述第一端连接到所述第一开关的第二端；第二开关，所述第二开关具有连接到所述电感器的第二端的第一端和连接到接地端的第二端，且所述第二开关配置成交替地导通和断开；二极管，所述二极管具有阳极和阴极，所述阳极连接到所述电感器的第二端；和电容器，所述电容器连接在所述二极管的阴极和所述接地端之间， 其中所述电容器的电压是所述输出电压。
13.如权利要求1所述的装置，还包括驱动控制器，所述驱动控制器配置成基于所述 LED通道的第二端的电压控制所述电源转换器的所述输出电压。
14.一种LED设备的驱动方法，所述LED设备包括多个LED通道，每一个LED通道包括多个串联连接的LED，所述方法包括在第一时间将输入电压转换成输出电压； 通过输出端将所述输出电压传送到所述LED通道； 将对应于所述输出电压的感测电压与基准电压进行比较；及当在自所述第一时间经过预定时段的第二时间所述感测电压低于所述基准电压时，停止将所述输入电压转换成所述输出电压的操作。
15.如权利要求14所述的方法，还包括通过多个电阻器对所述输出电压分压，以产生所述感测电压。
16.如权利要求14所述的方法，其中传送所述输出电压包括当将所述输出电压传送到所述LED通道的第二端时，使所述LED通道的第一端悬浮。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述预定时段比当所述输出端悬浮时使所述输出电压增大到期望电压时所需的时段长。
18.如权利要求16所述的方法，其中将所述感测电压与所述基准电压进行比较包括输出第一信号，所述第一信号的电平根据所述感测电压和所述基准电压之间的比较结果而变化；及停止所述操作包括根据所述第一信号的电平的变化来改变第二信号的电平； 输出第三信号，所述第三信号的电平在第二时间改变；及当对所述第二信号的电平和所述第三信号的电平进行逻辑操作而产生的信号具有预定的电平时，停止所述操作。
19.如权利要求18所述的方法，其中输出所述第三信号包括 将预定电流充电到电容器；及当充电到所述电容器的电压不低于定时器电压时，改变所述第三信号的电平，及其中所述定时器电压等于在所述预定时段期间由所述预定电流充电到所述电容器的电压。
全文摘要
本发明提供一种LED设备的驱动装置和驱动方法。LED设备包括多个LED通道，且每一个LED通道包括多个串联连接的LED。电源转换器具有输出端，所述输出端连接到每一个LED通道的第一端，且电源转换器将输入电压转换成输出电压，以将所述输出电压输出到所述输出端。多个电流控制器分别对应于多个LED通道。每一个电流控制器连接到对应的LED通道的第二端，且每一个电流控制器控制对应的LED通道的电流。电压传感器输出与所述输出端的所述输出电压对应的感测电压。故障控制器通过将所述感测电压与基准电压进行比较来确定是否停止所述电源转换器的工作。
文档编号H05B37/02GK102480827SQ201110150919
公开日2012年5月30日 申请日期2011年6月3日 优先权日2010年11月23日
发明者孙灿, 崔文浩, 梁承旭, 郑日龙 申请人:快捷韩国半导体有限公司