發光元件電流調節電路及其控制方法

2023-07-21 17:44:11

專利名稱：發光元件電流調節電路及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種發光元件電流調節電路及其控制方法，特別是指一種簡化繞線並降低電能損耗的發光元件電流調節電路及其控制方法。
背景技術：
傳統平板顯示器100如圖I所示，包含平板顯示模塊150，用以顯示畫面；電源供應電路130，根據回授訊號，將輸入電壓Vin，轉換為輸出電壓Vout ;以及多個發光元件串110，用以照亮平板顯示模塊150。其中，每一發光元件串110包含多個串聯的發光元件，且每一發光兀件串110的一端I禹接於輸出電壓Vout,以供應電源予多發光兀件110 ;另一端分別與電源供應電路130耦接，以調整發光元件串110的電流，並產生回授訊號。在某些應用 中發光元件的亮度可調整，此情況下電源供應電路130另外接收調光訊號Dim，並根據調光訊號Dim，調整發光元件串110的亮度。電源供應電路130接收多個電流感測訊號，例如為圖I現有技術所示的12個電流感測訊號CS 1、CS2、CS3至CS 12，並根據此12個電流感測訊號CS1、CS2、CS3至CS12，控制各發光元件串110電流。以上所述的傳統平板顯示器100，每一發光元件串110都需要分別電連接至電源供應電路130，當平板顯示器100的尺寸越大，所需要的發光元件串110越多，其所需要的電線數量與長度都需要增加，這也意味著複雜的繞線與空間需求。例如，如圖I所示，12個發光元件串110即需要安排12+1條繞線。另外，由越多發光元件所組成的發光元件串110需要越高的操作電壓，而導致電源供應電路130所需要的製造成本較高以及安全的顧慮也較多。此外，當平板顯示器的發光元件串110數量或單一發光元件串110中的發光元件數目改變時，電源供應電路130或/及電線的繞線與空間需求也需要跟著重新設計，使製造的成本增加。圖2顯示本案申請人稍早所提出的一種能簡化繞線並解決以上問題的發光元件控制電路200示意電路，其細節請參閱TW專利申請案第100112698號。如圖所示，電源供應電路270，根據回授訊號FB，將輸入電壓Vin，轉換為輸出電壓Vout ；以及多個發光元件串210。發光元件串210包含至少一個而宜為多個串聯的發光元件，且發光元件串210具有第一端El及第二端E2，其中，第一端El耦接於輸出電壓Vout，以供應電源予多個發光元件；以及多個發光元件電流調節電路230，其具有接點Vcc、接點CS、接點LFB、以及接點GND，其中接點Vcc用以接收電源提供給發光元件電流調節電路230的內部電路(以下簡稱此Vcc為內部電壓)，此內部電壓Vcc來自輸出電壓Vout，或來自其它合適的電源，例如輸入電壓Vin或其它直流電壓等。發光元件電流調節電路230的接點CS與發光元件串210第二端E2耦接，以調整發光元件串210的電流。發光元件電流調節電路230在接點LFB處產生區域回授訊號LFB，各發光元件電流調節電路230產生的區域回授訊號LFB與電源供應電路270的回授訊號接點FB耦接，以提供回授訊號FB，其中，回授訊號FB由所有區域回授訊號LFB中的最低值所決定。發光元件控制電路200需要具備調光功能時，發光元件電流調節電路230另具有接點Dim，且各發光元件電流調節電路230接收同一調光訊號Dim，以根據調光訊號Dim而對應地調整各發光元件串230的電流。對照圖2與圖I的現有技術可以看出，由於設置多個發光元件電流調節電路230、其與發光元件串210可以共享平板顯示器中的繞線，且繞線數目縮減為共享的固定四條，分別用以傳送Vout、FB (LFB)、GND、以及Dim。相對地，在圖I的現有技術中，若有N條發光元件串，便需要N+1條繞線，對照之下，顯然圖2所顯示的電路可更有效地節省空間。此外，在圖I的現有技術中，為適應不同數目的發光元件串，電源供應電路130的內部電路與接點數目必須做不同的設計，而在圖2所顯示的電路中，不論發光元件串數目為何，只要總功率不超出額定上限，都可使用相同的電源供應電路270，其內部電路與接點數目並不需要改變，因此，圖2所示電路顯然比圖I所示現有技術在應用上更為便利。然而，圖2所示的電路雖可改善圖I所示的繞線問題與簡化設計，但是仍須提供內部電壓Vcc至各發光元件電流調節電路230，其繞線與電力損耗仍有改善空間。
有鑑於此，本發明即針對上述現有技術的不足，提出一種能更簡化繞線並解決以上問題的發光元件電流調節電路及其控制方法。

發明內容
本發明目的之一在於克服現有技術的不足與缺陷，提出一種發光元件電流調節電路。本發明的另一目的在於，提出一種發光元件電流調節電路控制方法。為達上述目的，就其中一個觀點言，本發明提供了一種發光元件電流調節電路，用以調節流經一發光元件電路的一發光元件電流，其中，該發光元件電路具有第一端及第二端，該第一端與一電源供應電路耦接，該發光元件電流調節電路包含一內部電壓產生電路，與該第二端耦接，根據第二端電壓產生一內部電壓，以供應電力予該發光元件電流調節電路，其中該內部電壓產生電路包括一電荷儲存裝置，其利用該第二端電壓而儲存電荷，以產生該內部電壓；以及一電流控制電路，與該第二端耦接，根據一控制訊號，以調節該發光元件電流，其中該控制訊號至少間歇性地使通過發光元件的電流為低電流或零電流，以抬升該第二端電壓。上述發光元件電流調節電路宜更包含一判斷電路，其根據該內部電壓的位準，判斷後產生該控制訊號；或根據一調光訊號與該內部電壓的位準，經綜合判斷後產生該控制訊號；或根據一計時訊號而產生該控制訊號；或根據一調光訊號與一計時訊號，經綜合判斷後產生該控制訊號。或是，上述方法還可作各種交集或聯集組合，例如根據一調光訊號與該內部電壓的位準與一計時訊號，經綜合判斷後產生該控制訊號。上述發光元件電流調節電路中，該內部電壓產生電路宜包括一取樣保持(sampIe-and-hoId)電路或一整流(rectifier)電路。上述發光元件電流調節電路中，該取樣保持電路可包括一開關電路，與該第二端耦接，根據該控制訊號操作其中一開關元件；以及該電荷儲存裝置，與該開關電路耦接，根據該開關元件操作，以產生該內部電壓。在其中一種實施型態中，該整流電路可包括一二極體元件，具有一順向端與一逆向端，其中該順向端與該第二端耦接；以及該電荷儲存裝置，與該逆向端耦接，以產生該內部電壓。在另一種實施型態中，該判斷電路可包括一內部電壓位準信息取得電路，例如一分壓電路或一壓降電路或一連接線電路，根據該內部電壓，產生一內部電壓位準信息訊號；以及一設定電路，根據該內部電壓位準信息訊號，以產生該控制訊號。上述發光元件電流調節電路中，該設定電路可具有一比較電路，根據該分壓訊號與至少一預設位準的比較，以產生一判斷訊號，進而產生該控制訊號。上述發光元件電流調節電路中，可更包含一邏輯電路，根據該判斷訊號與該調光訊號，以產生該控制訊號。上述發光元件電流調節電路中，該設定電路可更包括一單脈衝產生電路，與該比較電路耦接，根據該判斷訊號，以產生一單脈衝訊號，進而產生該控制訊號。
在另一種實施型態中，該判斷電路可包括一計時電路，產生一計時訊號；以及一單脈衝產生電路，根據該計時訊號，以產生該控制訊號。在另一種實施型態中，該判斷電路可包括一計時電路，根據該調光訊號，計時一段預設時間後，產生一計時訊號；以及一單脈衝產生電路，根據該計時訊號，以產生該控制訊號。在另一種實施型態中，該判斷電路可包括一計時電路，根據該調光訊號，計時一段預設時間後，產生一計時訊號；一單脈衝產生電路，根據該計時訊號，以產生該判斷訊號；以及一第一邏輯電路，根據該調光訊號與該判斷訊號，產生該控制訊號。上述發光元件電流調節電路中，該計時電路可根據該調光訊號而重置，或根據該調光訊號與該判斷訊號而重置。就另一個觀點言，本發明提供了一種發光元件電流調節電路控制方法，該發光元件電流調節電路，用以調節流經一發光元件電路的一發光元件電流，其中，該發光元件電路具有第一端及第二端，該第一端與一電源供應電路耦接，該發光元件電流調節電路控制方法包含利用該第二端的電壓而儲存電荷於一電荷儲存裝置，以產生一內部電壓，進而供應電力予該發光元件電流調節電路；以及根據一控制訊號，以調節該發光元件電流，其中該控制訊號至少間歇性地使通過發光元件的電流為低電流或零電流，以抬升該第二端的電壓。上述發光元件電流調節電路控制方法中，該控制訊號可根據一調光訊號而產生；或根據該內部電壓的位準而產生；或根據一計時訊號而產生；或根據以上的組合而產生。例如，該內部電壓的位準變化可產生一單脈衝，或該計時訊號可產生一單脈衝，並根據該單脈衝、或與該調光訊號組合，而產生該控制訊號。在其中一種實施型態中，上述產生該內部電壓的步驟，宜包括根據該控制訊號以決定是否耦接該第二端電壓與該電荷儲存裝置，以儲存電荷於該電荷儲存裝置而產生該內部電壓。下面通過具體實施例詳加說明，當更容易了解本發明的目的、技術內容、特點及其所達成的功效。


圖I顯示傳統平板顯示器的示意圖；圖2顯示一種能簡化繞線並解決以上問題的發光元件控制電路200示意電路；
圖3顯示本發明的架構實施例；圖4A-4F分別顯示本發明的數個電路實施例；圖5顯示圖4A-4F實施例中各訊號波形圖；圖6A-6C分別顯示本發明內部電壓產生電路的數個實施例；圖7、8、9分別顯示本發明判斷電路的幾個實施例；圖10-12顯示本發明判斷電路的另外幾個實施例；
圖13A-13B以訊號波形來說明圖11_12電路的操作。圖中符號說明100平板顯示器110，210，310 發光元件串130，270，370電源供應電路150平板顯示模塊200，300發光元件控制電路230，330發光元件電流調節電路231，331電壓隨耦器333內部電壓產生電路335電流控制電路3351誤差放大器337，437，537，637，737，837 判斷電路3371，4371，5371，6371內部電壓位準信息取得電路3372設定電路3373，4373，5373，6373 磁滯觸發電路3374，5374，7374，8374 邏輯電路4375，5375，6375，7375，8375 單脈衝產生電路7376,8376 計時電路C2 電容CS電流感測接點CS I-CS 12電流感測訊號CTL控制訊號Dim調光訊號Dl 二極體元件El 第一端E2 第二端FB回授訊號GND 接點Gl非邏輯電路LFB區域回授訊號M1，M2，M3 電晶體Q1，Q2開關電路
R 電阻Reset重置輸入TO，T01，T02 計時訊號Vc 接點Vcc內部電壓Vcs第二端電壓Vd分壓訊號(內部電壓位準信息訊號)Vdd 電壓 Vdet, Vdetl, Vdet2 判斷訊號ViH預設高位準ViL預設低位準Vin輸入電壓Vos偏移電壓Vout輸出電壓Vtrip預設位準
具體實施例方式請參閱圖3,顯示本發明的架構實施例。如圖3所示,發光元件控制電路300包含電源供應電路370、多個發光元件電流調節電路330、與多個發光元件串310。電源供應電路370，根據回授訊號FB，將輸入電壓Vin，轉換為輸出電壓Vout。發光元件串310包含至少一個而宜為多個串聯的發光元件，且發光元件串310具有第一端El及第二端E2，其中，第一端El耦接於輸出電壓Vout，以供應電源予多個發光元件。發光元件電流調節電路330具有接點Vc、接點CS、接點LFB、以及接點GND，其中當發光元件電流調節電路330製作成集成電路時，接點Vc和接點CS可以共享接腳，容後說明。發光元件電流調節電路330的接點CS與發光元件串310第二端E2耦接，以調整發光元件串310的電流。發光元件電流調節電路330在接點LFB處產生區域回授訊號LFB，各發光元件電流調節電路330產生的區域回授訊號LFB與電源供應電路370的回授訊號接點FB耦接，以提供回授訊號FB，其中，回授訊號FB由所有區域回授訊號LFB中的最低值所決定。在本實施例中，當發光元件串310需要具備調光功能時，發光元件電流調節電路330另具有接點Dim，且各發光元件電流調節電路330接收同一調光訊號Dim，以根據調光訊號Dim而對應地調整各發光元件串310的電流。若不需要調光功能，則發光元件電流調節電路330可不需具備接點Dim。與圖2所示的現有技術不同的是，發光元件電流調節電路330的內部電壓Vcc並非來自輸出電壓Vout，或來自輸入電壓Vin等，而是經由接點Vc與發光元件串310第二端E2耦接，根據第二端E2電壓，產生內部電壓Vcc，以供應電力予發光元件電流調節電路330。需說明的是，為了易於理解，圖3顯示接點Vc由發光元件電流調節電路330外部通過繞線連接至第二端E2，為其中一種實施方式，實際上亦可省略外部繞線，利用發光元件電流調節電路330內部(例如整合為集成電路)的導線，完成耦接即可，亦即當發光元件電流調節電路330製作成集成電路時，接點Vc和接點CS可以共享接腳。對照圖3與圖2可以看出，在本發明實施例中，由於不需要由外部取得內部電壓Vcc之故，各發光元件電流調節電路330可以減少繞線長度，對照之下，顯然本發明可更有效地節省空間。此外，一般發光元件串的應用中(例如平板顯示器)，每一發光元件串往往包含10到100個串聯的發光元件，因此供應發光元件串310所需的電壓，即前述輸出電壓Vout往往相當高，此時若發光元件電流調節電路的內部電壓Vcc需要耦接至輸出電壓Vout，則發光元件電流調節電路需要高耐壓的規格，以承受此高電壓，其製造成本相對提高。而本發明利用發光元件串310第二端E2電壓，將其調節為足以供應發光元件電流調節電路330的內部電壓Vcc，因此與現有技術相比，本發明的發光元件電流調節電路330不需要耦接至高電壓節點，可降低製造成本與損壞風險。另外，本發明的發光元件電流調節電路，在利用發光元件串第二端電壓(下稱Vcs)產生內部電壓Vcc的架構下，仍然可以保持低壓降(low-dropout)的操作特性,更降低電路消耗的功率。請參閱圖4A，說明本發明如何能根據發光元件串第二端電壓Vcs (接點Vc的電壓)，產生內部電壓Vcc。為控制發光元件串310的電流，發光元件串310的第二端通常耦接於一電流控制電路335。若電流控制電路335的上端電壓，也就是發光元件的第二端電壓Vcs不足，則電流控制電路335無法正常工作，因此，第二端電壓Vcs必須維持在正常工作所需的最低值之上。但於發光元件全亮時，第二端電壓Vcs也不能過高，否則將無謂地浪費 能量。因此，發光元件全亮時，第二端電壓Vcs—般是控制在IV(伏特)以下，例如0.3 O. 6V，一般的做法是經由回授電壓FB或LFB控制輸出電壓Vout的位準來達成對第二端電壓Vcs位準的控制。但集成電路內部所需的電壓，通常大於IV，因此第二端電壓Vcs並不足以供應內部電壓Vcc。如何解決此問題，以第二端電壓Vcs來供應內部電壓Vcc呢？本發明的方法如下。每一發光元件上的壓降會隨電流而變化，其數字視元件的不同而有所變異，以LED為例，當通過發光元件的電流為零電流或低電流(如正常操作電流的10%以下)時，和通過發光元件的電流為正常操作電流時，兩者之間發光元件上的壓降差異可達數百毫伏特(mV)。假設發光元件正常操作時，第二端電壓Vcs為O. 3V，則根據本發明，可間歇性地控制使通過發光元件的電流為零電流或低電流(發光元件的電流為零電流或低電流的時間宜小於人眼視覺暫留的時間，使人眼無法察覺發光元件有閃爍)，如此，在每一發光元件上即可產生數百mV的壓差。由於發光元件串第一端El連接於輸出電壓Vout，因此第二端電壓Vcs等於[(輸出電壓Vout)減去(發光元件串上的總壓降)]。當每一發光元件上產生數百mV的壓差時，第二端電壓Vcs即可上升[(數百mV)乘以(發光元件數目)]的電壓值，例如假設發光元件串上有10顆發光元件，而每顆發光元件上產生0. 4V的壓差，則當發光元件為低電流狀態時，第二端電壓Vcs就可從0. 3V跳升到4. 3V = (0.3+(0. 4*10))。如適當利用此電壓來儲存電荷，就可產生足夠的內部電壓Vcc。輸出電壓Vout雖然通常由回授電壓FB或LFB控制，但其變化速度相對緩慢，而發光元件串的兩端壓差(=Vout-Vcs)的變化速度相對快很多，因此第二端電壓Vcs有足夠的時間跳升，而該電荷儲存裝置可以在第二端電壓Vc s跳升的時間內儲存電荷，就可產生足夠的內部電壓Vcc。請繼續參閱圖4A，根據本發明的第一個電路實施例，發光元件電流調節電路330中包含內部電壓產生電路333、電流控制電路335與判斷電路337。電流控制電路335控制發光元件串310的電流。判斷電路337判斷內部電壓Vcc的位準是否過低，若是，則發出控制訊號CTL控制電流控制電路335，暫時降低發光元件串310的電流，以將第二端電壓Vcs向上抬升。在第二端電壓Vcs高於內部電壓Vcc時，與第二端E2耦接的內部電壓產生電路333即根據第二端電壓Vcs產生內部電壓Vcc。亦即，內部電壓產生電路333的作用是在第二端電壓Vcs高於內部電壓Ncc時，根據第二端電壓Vcs產生內部電壓Vcc，其更詳細的實施例將於後文中舉例說明。由以上說明可知，如果發光元件控制電路300 (見圖3)具有數字調光功能，亦即發光元件電流調節電路330是根據數字調光訊號Dim來調整發光元件串310的電流，則由於數字調光訊號Dim會以數字方式間歇性地關閉發光元件串310的電流，因此判斷電路337宜將此情況考慮在內，綜合判斷 後再產生控制訊號CTL來控制電流控制電路335，如圖4B所示，通常當數字調光訊號Dim的工作比不是100%時，則判斷電路337直接根據數字調光訊號Dim來控制電流控制電路335即可。(如果可以確定數字調光訊號Dim的工作比必然不會是100%，則判斷電路337直接根據數字調光訊號Dim來控制電流控制電路335即可，而不必與內部電壓產生電路333耦接；此也等同於省略判斷電路337。但圖4B實施例可以兼顧數字調光訊號Dim的工作比可能為100%的情況。)又，如果發光元件控制電路300所接收的是模擬調光訊號Dim，則由於模擬調光訊號Dim是調整發光元件串310電流的模擬值、而非間歇性地關閉發光元件串310，因此判斷電路337可以直接根據其判斷來控制電流控制電路335，如圖4C所示。請參閱圖4D與4E，分別顯示數字和模擬調光時，控制訊號CTL如何控制電流控制電路335。圖中，Vdd為任何適當的電壓位準，例如可以是內部電壓Vcc，且Vdd高於參考電壓REF、也高於模擬調光訊號Dim。圖4D中，當控制訊號CTL使電晶體M2導通、M3關閉時，誤差放大器3351、電晶體Ml、電阻R構成電流源電路，通過電晶體Ml的電流受控為(REF/R)，而發光元件產生對應的亮度。當控制訊號CTL使電晶體M2關閉、M3導通時，因Vdd高於參考電壓REF，電晶體Ml關閉而沒有電流通過，發光元件便不發光。圖4D的電路，可用於圖4A或4B的電路中。圖4E中，當控制訊號CTL使電晶體M2導通、M3關閉時，誤差放大器3351、電晶體Ml、電阻R構成電流源電路，通過電晶體Ml的電流受控為(Dim/R)，而發光元件產生對應的亮度。當控制訊號CTL使電晶體M2關閉、M3導通時，因Vdd高於參考電壓REF，電晶體Ml關閉而沒有電流通過，發光元件便不發光。圖4D的電路，可用於圖4C的電路中。圖4F舉例顯示電發光元件流調節電路330的具體電路結構的一例。如圖4A所示，請同時參閱圖3,發光元件電流調節電路330包含唯汲電電壓隨稱器(sink-only voltagefollower) 331、內部電壓產生電路333、電流控制電路335與判斷電路337。電流控制電路335接收調光訊號Dim，並經由接點CS，控制發光元件串310的電流，以控制發光元件串310的亮度。如前所述，若電流控制電路335的上端電壓，也就是第二端電壓Vcs不足，則電流控制電路335無法正常工作，因此，第二端電壓Vcs必須維持在正常工作所需的最低值之上。唯汲電電壓隨耦器331的一輸入端接收接點CS處的第二端電壓Vcs，其另一輸入端經直流偏壓Vos而與輸出端耦接，換言之，其輸出端的電壓將保持在Vcs+Vos。由於同一輸出電壓Vout供應給所有發光兀件串310,但由於製造上的變異,各發光兀件串310的壓降未必均一相同,對於較大壓降的發光兀件串310,對應的發光兀件電流調節電路330在接點CS處的電壓相對較低，而若接點CS處的電壓過低，發光元件電流調節電路330將無法正常控制對應發光元件串310的電流，故必須確保輸出電壓Vout夠高，能使所有發光元件電流調節電路330的接點CS處的電壓都足夠。各發光元件電流調節電路330的接點CS處的電壓，其信息將反映於區域回授訊號LFB，換言之，如欲使所有發光元件串310都正常工作，必須根據區域回授訊號LFB中的最低值，來對應產生適當的回授訊號FB，並進而控制輸出電壓Vout。因此，區域回授訊號LFB耦接至電源供應電路370的回授訊號FB輸入接點，如圖3所示。此外，內部電壓產生電路333與第二端E2耦接，根據第二端電壓產生內部電壓Vcc，以供應電力予發光元件電流調節電路330。判斷電路337根據調光訊號Dim與內部電壓Vcc，產生控制訊號CTL，以控制電流控制電路335調節發光元件電流。控制訊號CTL除輸入電流控制電路335，以調節發光元件電流外，如有需要，亦可輸入內部電壓產生電路333，以控制內部電壓Vcc的產生(容後參照圖6A-6C作說明)。本實施例中也舉例顯示判斷電路337的具體電路結構的一例。如圖所示，判斷電路337包括內部電壓位準信息取得電路3371與設定電路3372。內部電壓位準信息取得電路3371取得有關內部電壓位準的信息，例如，可以是分壓電路、壓降電路或單純為連接 線電路。在本實施例中，內部電壓位準信息取得電路3371舉例為分壓電路，根據內部電壓Vcc，通過分壓電阻上的分壓，產生分壓訊號Vd，作為代表內部電壓位準信息的訊號。設定電路3372中，例如但不限於由磁滯觸發電路3373接收分壓訊號Vd，以產生判斷訊號Vdet。當分壓訊號Vd超過預設高位準ViH時，判斷訊號Vdet由低位準改變為高位準；而當分壓訊號Vd低於預設低位準ViL時，判斷訊號Vdet由高位準改變為低位準；判斷訊號Vdet由圖中遲滯曲線所示意。判斷訊號Vdet輸入及邏輯電路3374，與調光訊號Dim作及邏輯運算後，產生控制訊號CTL。需說明的是，以上電路僅為舉例，判斷電路337的實施方式並不限於此。例如，如果不需要考慮到調光訊號Dim，則判斷訊號Vdet可以直接作為控制訊號CTL。再例如，磁滯觸發電路3373不必須採用磁滯電路，而可以是無磁滯的單純觸發電路。又例如，磁滯觸發電路3373的目的是區分分壓訊號Vd的位準，如改以磁滯或非磁滯比較器將分壓訊號Vd與預設位準相比較，根據比較結果產生判斷訊號Vdet，也能達同樣的目的，故磁滯觸發電路3373(或非磁滯觸發電路)與磁滯或非磁滯比較器皆可視為比較電路的一種形式。再例如，如改將內部電壓Vcc直接與預設位準相比較，則內部電壓位準信息取得電路3371就可以只是單純的連接線，而內部電壓Vcc本身就是「內部電壓位準信息訊號」;又，如將本實施例中的分壓電路改為包含二極體或其它形式的壓降電路，亦屬可行。又例如，視訊號高低位準所代表的意義而定，邏輯電路3374不必然是圖標的與門。圖5顯示前述實施例中各訊號的波形圖。如圖所示，當第一種情況Condition A發生時，也就是調光訊號Dim的工作比低於100%時，此時第二端電壓Vcs會在高低位準間變換，內部電壓產生電路333利用電荷儲存裝置於第二端電壓Vcs在高位準時存入電荷，以提供內部電壓Vcc。此時，如圖所示意，內部電壓Vcc及其分壓訊號Vd會維持在高位準。另一方面，當第二種情況Condition B發生時,也就是調光訊號Dim的工作比維持在100%時,此時第二端電壓Vcs會維持在低位準，內部電壓產生電路333無法自然利用電荷儲存裝置於第二端電壓Vcs在高位準時存入電荷，因此，如圖所示，Vcc及其分壓訊號Vd由高位準逐漸降低。當分壓訊號Vd低於預設低位準ViL時，判斷訊號Vdet由高位準改變為低位準，請參閱圖4F，邏輯電路3374根據低位準的判斷訊號Vdet與高位準的調光訊號Dim，經過及邏輯運算，產生低位準控制訊號CTL，此低位準控制訊號CTL會關閉或調降發光元件串的電流，將導致第二端電壓Vcs升高，此時連接於節點E2和電荷儲存裝置之間的電流路徑會導通，使得內部電壓產生電路333能利用電荷儲存裝置存入電荷，進而提升內部電壓Vcc，直到分壓訊號Vd超過預設高位準ViH時，判斷訊號Vdet由低位準改變為高位準，使發光元件串的電流恢復正常，第二端電壓Vcs會變回低位準，此時連接於節點E2和電荷儲存裝置之間的電流路徑會被切斷，使內部電壓Vcc不會被第二端電壓Vcs拉低。需注意的是，預設低位準ViL的設定選擇,宜使內部電壓Vcc高於電路所需的最低可容忍值。第二種情況ConditionB也適用於說明在模擬調光應用中的行為模式，在模擬調光情況下調光訊號Dim並非在高低位準間變換的脈寬調變訊號，而是一個直流位準。圖6A-6C分別舉例顯示內部電壓產生電路的幾個較具體的實施例。在圖6A與6B的實施例中，內部電壓產生電路包括取樣保持電路。如圖6A所示，取樣保持電路包括開關電路Q1，例如但不限於為P型場效電晶體(PFET)，其與第二端E2耦接，根據控制訊號CTL操作開關電路Ql ;以及電容Cl，與開關電路Ql耦接，根據開關元件Ql操作，以產生內部電
壓Vcc。圖6A中的開關電路亦可以改換為N型場效電晶體(NFET)，只要對控制訊號CTL作相應的調整即可。例如圖6B所示，取樣保持電路包括開關電路Q2，例如但不限於為NFET，其與第二端E2耦接，根據控制訊號CTL操作開關電路Q2 ；電容C2，與開關電路Q2耦接，根據開關元件Q2操作，以產生內部電壓Vcc ;以及非邏輯電路(NOT gate)Gl，對控制訊號CTL作非邏輯運算，以產生適當的訊號控制開關元件Q2的柵極。總之，在圖6A-6B的實施例中，可根據控制訊號CTL以決定是否耦接該第二端電壓與該電荷儲存裝置(或是以其它方式控制連接該第二端電壓與該電荷儲存裝置之間的電流路徑，也屬等效)，以儲存電荷於該電荷儲存裝置而產生該內部電壓。圖6C的實施例中，內部電壓產生電路包括整流電路。如圖6C所示，整流電路包括二極體元件D1，具有順向端與逆向端，其順向端與第二端E2耦接；以及電容C3，與二極體元件Dl逆向端耦接，以產生內部電壓Vcc。由以上圖6A-6C的實施例對照圖4F的實施例可知，如果內部電壓產生電路333採用圖6A-6B的電路，則控制訊號CTL亦須輸入內部電壓產生電路333 ;如果內部電壓產生電路333採用圖6C的電路，則就不需要將控制訊號CTL輸入內部電壓產生電路333。圖7、8、9分別顯示判斷電路的另外幾個實施例。如圖7所示，判斷電路437包括內部電壓位準信息取得電路4371 (本實施例中為分壓電路，但如前述可以為其它形式的內部電壓位準信息取得電路，例如壓降電路或連接線電路)、磁滯觸發電路4373(或其它形式的比較電路，例如非磁滯觸發電路或磁滯或非磁滯比較器)、與單脈衝產生電路4375。內部電壓位準信息取得電路4371根據內部電壓Vcc、通過分壓電阻上的分壓產生分壓訊號Vd(或以其它形式產生內部電壓位準信息訊號)。設定電路3372中，例如但不限於由磁滯觸發電路4373接收分壓訊號Vd，以產生判斷訊號Vdet。與圖4F實施例中的判斷電路337不同的是，而當分壓訊號Vd低於預設低位準ViL時，判斷訊號Vdet由高位準改變為低位準，此一下降緣觸發單脈衝產生電路4375，以單脈衝訊號的形式，產生控制訊號CTL(如圖所示，為便於後續訊號處理，控制訊號CTL可為低位準的脈衝，但當然不限於此)。圖標的控制訊號CTL對應於圖4A或4C的控制訊號CTL，如欲產生圖4B的控制訊號CTL，則可將圖7的控制訊號CTL與調光訊號Dim作邏輯運算後，產生圖4B的控制訊號CTL，以下實施例皆可依此方式應用，不重複贅述。
圖8顯示判斷電路537包括內部電壓位準信息取得電路5371 (本實施例中為分壓電路，但如前述可以為其它形式的內部電壓位準信息取得電路)、磁滯觸發電路5373(或其它形式的比較電路)、單脈衝產生電路5375、與邏輯電路5374。與圖7所示實施例不同的是，判斷電路537包含邏輯電路5374，其例如但不限於為一及邏輯電路，用以對判斷訊號Vdet與單脈衝產生電路5375所產生的單脈衝訊號作及邏輯運算後，產生控制訊號CTL。這樣安排的作用是使判斷訊號Vdet與單脈衝訊號中，低位準持續較長的訊號決定控制訊號CTL，亦即決定內部電壓產生電路333中，電容存入電荷的時間。圖9顯示判斷電路637包括內部電壓位準信息取得電路6371 (本實施例中為分壓電路，但如前述可以為其它形式的內部電壓位準信息取得電路)、觸發放大電路6373(或其它形式的比較電路)、與單脈衝產生電路6375。與圖7、8所示實施例不同的是，判斷電路537包含非磁滯觸發電路6373，而不是磁滯觸發電路4373與5373，顯示本發明對分壓訊號Vd(或其它形式的內部電壓位準信息訊號)的判斷，不必須由兩個位準來設定，亦可以單邊設定。非磁滯觸發電路6373例如但不限於可根據分壓訊號Vd與預設位準Vtrip的比較，當分壓訊號Vd低於該預設位準時，產生觸發訊號，並觸發單脈衝產生電路6375，以單脈衝 訊號的形式，產生控制訊號CTL。第10圖顯示本發明的另一個實施例。本實施例顯示判斷電路737包括計時電路7376與單脈衝產生電路7375。計時電路7376每經過一段預設時間後，便產生計時訊號T0，觸發單脈衝產生電路7375，根據計時訊號TO產生控制訊號CTL，而計時電路7376可自行歸零或繼續往前計時到計時電路的最大值後自然歸零。本實施例在說明，本發明不必須根據內部電壓Vcc或其分壓訊號Vd來觸發電荷儲存裝置的充電機制，亦可以利用計時電路7376，每一段預設時間後，觸發產生內部電壓Vcc的充電機制。也就是說本發明只要間歇性地將發光元件電路不導通(或低電流導通)一段短暫的時間，就可以使得第二端電壓Vcs上升，以對內部電壓產生電路中的電荷儲存裝置充電，以維持內部電壓Vcc的位準。計時電路7376可以是數字或模擬計時電路，數字計時電路例如但不限於可以是計數器；模擬計時電路例如但不限於可以是包含電容的充(及/或)放電電路。圖11顯示本發明的另一個實施例。本實施例顯示判斷電路737還可將調光訊號Dim考慮在內。計時電路7376具有重置輸入端Reset，當調光訊號Dim為低位準時，即重置計時電路7376歸零。如果調光訊號Dim —直保持在高位準而不重置計時電路7376，則計時電路7376經過一段預設時間後，會產生計時訊號T01，觸發單脈衝產生電路7375，根據計時訊號TOl產生判斷訊號Vdetl，並自行重置歸零或繼續往前計時到計時電路的最大值後自然歸零。本實施例中，邏輯電路7374根據判斷訊號Vdetl與調光訊號Dim，而產生控制訊號CTL。圖中，計時電路7376如為模擬計時電路，例如為包含電容的充(及/或)放電電路，則重置輸入端Reset可以是控制電容兩端跨壓的控制訊號接收端。圖12顯示本發明的另一個實施例。本實施例顯示判斷電路837除包括計時電路8376、單脈衝產生電路8375、邏輯電路7374之外，更包括邏輯電路8374。邏輯電路8374對調光訊號Dim與控制訊號CTL作邏輯運算後，以其結果決定是否重置計時電路8376歸零。計時電路8376經過一段預設時間後，產生計時訊號T02。單脈衝產生電路8375根據計時訊號T02產生判斷訊號Vdet2，經邏輯電路7374對判斷訊號Vdet2和調光訊號Dim作邏輯運算後，產生控制訊號CTL。本實施例旨在舉例說明，調光訊號Dim或判斷訊號Vdet2皆可以用來重置計時程序。圖13A-13B的訊號波形顯示圖11與圖12實施例的訊號波形圖。如圖所示，如前述第一種情況Condition A發生時,也就是調光訊號Dim的工作比低於100%時,此時不需要觸發單脈衝產生電路7375與8375，調光訊號Dim本身就會間歇地將第二端電壓Vcs抬升到高位準，使內部電壓產生電路得以產生內部電壓Vcc。因此，如圖所示，計時訊號T01、T02與判斷訊號Vdetl、Vdet2維持在高位準。另一方面，當前述第二種情況Condition B發生時，也就是調光訊號Dim的工作比為100%時，此時第二端電壓Vcs會在維持在低位準，內部電壓產生電路無法自然存入電荷，而根據計時電路7376與8376的計時，在經過預設時間後，產生判斷訊號Vdetl或Vdet2。第二種情況Condition B也適用於說明在模擬調光應用中的行為模式。圖13A的波形圖描述圖10及圖11的一種典型工作模式，其中計時電路7376並不自行歸零而是繼續往前計時到計時電路的最大值後自然歸零。若計時電路7376為數字計 時電路時，TO或T01(T1/T2)的波形圖則可代表計時電路7376的最大位(MSB)的輸出波形。若計時電路7376為模擬計時電路時，例如可為充(及)放電電路，如此則充電時間和放電時間可以不同，計時訊號TO與TOl可以有兩不同的預設時間Tl和T2。計時訊號TO與TOl可以其中一緣(例如下降緣)觸發產生控制訊號CTL或判斷訊號Vdetl，或以其任一上升或下降緣都產生控制訊號CTL或判斷訊號Vdetl。第13B圖的波形圖描述圖12的典型工作模式，或圖10及圖11中計時電路7376有執行自行歸零的工作模式。顯示計時電路7376與8376計時至預設時間Tl (或預設時間T1+T2)時觸發產生控制訊號CTL或判斷訊號Vdetl或Vdet2，並同時將計時電路7376與8376重置歸零。又，以上實施例中的「重置」以「歸零」作為舉例說明，但「重置」不限於必須「歸零」，亦可為重置到一默認值。以上所述圖4F與7-9的實施例、和圖10-12的實施例，並不互相排斥；亦即，根據本發明，亦可將位準判斷和計時兩種方式合併使用。以上已針對較佳實施例來說明本發明，只是以上所述，僅為使本領域技術人員易於了解本發明的內容，並非用來限定本發明的權利範圍。在本發明的相同精神下，本領域技術人員可以思及各種等效變化。例如，各實施例中圖標直接連接的兩電路或元件間，可插置不影響主要功能的其它電路或元件；發光元件不限於各實施例所示的發光二極體，亦可擴及所有以電流驅動的發光元件；數字訊號高低位準所代表的意義可以互換，僅需對應修改電路對訊號的處理方式；等等。因此，本發明的範圍應涵蓋上述及其它所有等效變化。
權利要求
1.一種發光元件電流調節電路，用以調節流經一發光元件電路的一發光元件電流，其中，該發光元件電路具有第一端及第二端，該第一端與一電源供應電路耦接，其特徵在於，該發光元件電流調節電路包含 一內部電壓產生電路，與該第二端耦接，根據第二端電壓產生一內部電壓，以供應電力予該發光元件電流調節電路，其中該內部電壓產生電路包括一電荷儲存裝置，其利用該第二端電壓而儲存電荷，以產生該內部電壓；以及 一電流控制電路，與該第二端耦接，根據一控制訊號，以調節該發光元件電流，其中該控制訊號至少間歇性地使通過發光元件的電流為低電流或零電流，以抬升該第二端電壓。
2.如權利要求I所述的發光元件電流調節電路，其中，還包含一判斷電路，用以產生該控制訊號，該判斷電路根據該內部電壓的位準，判斷後產生該控制訊號。
3.如權利要求I所述的發光元件電流調節電路，其中，還包含一判斷電路，用以產生該控制訊號，該判斷電路根據一調光訊號與該內部電壓的位準，經綜合判斷後產生該控制訊號。
4.如權利要求I所述的發光元件電流調節電路，其中，還包含一判斷電路，用以產生該控制訊號，該判斷電路根據一計時訊號而產生該控制訊號。
5.如權利要求I所述的發光元件電流調節電路，其中，還包含一判斷電路，用以產生該控制訊號，該判斷電路根據一調光訊號與一計時訊號，經綜合判斷後產生該控制訊號。
6.如權利要求2或3所述的發光元件電流調節電路，其中，該判斷電路包括 一內部電壓位準信息取得電路，根據該內部電壓，產生一內部電壓位準信息訊號；以及 一設定電路，根據該內部電壓位準信息訊號，以產生該控制訊號。
7.如權利要求6所述的發光元件電流調節電路，其中，該設定電路具有一比較電路，根據該內部電壓位準信息訊號與至少一預設位準的比較，以產生一判斷訊號，進而產生該控制訊號。
8.如權利要求7所述的發光元件電流調節電路，其中，該設定電路還包括一單脈衝產生電路，與該比較電路耦接，根據該判斷訊號，以產生一單脈衝訊號，進而產生該控制訊號。
9.如權利要求3所述的發光元件電流調節電路，其中，該判斷電路包括 一內部電壓位準信息取得電路，根據該內部電壓，產生一內部電壓位準信息訊號； 一設定電路，根據該內部電壓位準信息訊號，產生一判斷訊號；以及 一邏輯電路，根據該判斷訊號與該調光訊號，以產生該控制訊號。
10.如權利要求4或5所述的發光元件電流調節電路，其中，該判斷電路包括 一計時電路，計時一段預設時間後，產生該計時訊號；以及 一單脈衝產生電路，根據該計時訊號，以產生該控制訊號。
11.如權利要求5所述的發光元件電流調節電路，其中，該判斷電路包括 一計時電路，計時一段預設時間後，產生該計時訊號； 一單脈衝產生電路，根據該計時訊號，產生一判斷訊號；以及 一第一邏輯電路，根據該調光訊號與該判斷訊號，產生該控制訊號。
12.如權利要求11所述的發光元件電流調節電路，其中，該計時電路根據該調光訊號而重置。
13.如權利要求11所述的發光元件電流調節電路，其中，該判斷電路還包括一第二邏輯電路，根據該調光訊號與該判斷訊號，以重置該計時電路。
14.如權利要求I所述的發光元件電流調節電路，其中，該內部電壓產生電路包括一取樣保持電路或一整流電路。
15.如權利要求14所述的發光元件電流調節電路，其中，該取樣保持電路包括 一開關電路，與該第二端耦接，根據該控制訊號操作其中一開關元件；以及 該電荷儲存裝置，與該開關電路耦接，根據該開關元件操作，以產生該內部電壓。
16.如權利要求14所述的發光元件電流調節電路，其中，該整流電路包括 一二極體元件，具有一順向端與一逆向端，其中該順向端與該第二端耦接；以及 該電荷儲存裝置，與該逆向端耦接，以產生該內部電壓。
17.一種發光元件電流調節電路控制方法，該發光元件電流調節電路，用以調節流經一發光元件電路的一發光元件電流，其中，該發光元件電路具有第一端及第二端，該第一端與一電源供應電路耦接，其特徵在於，該發光元件電流調節電路控制方法包含 利用該第二端的電壓而儲存電荷於一電荷儲存裝置，以產生一內部電壓，進而供應電力予該發光元件電流調節電路；以及 根據一控制訊號，以調節該發光元件電流，其中該控制訊號至少間歇性地使通過發光元件的電流為低電流或零電流，以抬升該第二端的電壓。
18.如權利要求17所述的發光元件電流調節電路控制方法，其中，還包含根據一調光訊號產生該控制訊號。
19.如權利要求17所述的發光元件電流調節電路控制方法，其中，還包含根據該內部電壓的位準產生該控制訊號。
20.如權利要求17所述的發光元件電流調節電路控制方法，其中，還包含根據一調光訊號與該內部電壓的位準，經綜合判斷後產生該控制訊號。
21.如權利要求17所述的發光元件電流調節電路控制方法，其中，還包含根據一計時訊號而產生該控制訊號。
22.如權利要求17所述的發光元件電流調節電路控制方法，其中，還包含根據一調光訊號與一計時訊號，經綜合判斷後產生該控制訊號。
23.如權利要求19或20所述的發光元件電流調節電路控制方法，其中，該根據該內部電壓的位準產生該控制訊號的步驟包括根據該內部電壓的位準變化而觸發一單脈衝，進而產生該控制訊號。
24.如權利要求21或22所述的發光元件電流調節電路控制方法，其中，該根據該內部電壓的位準產生該控制訊號的步驟包括根據該計時訊號而觸發一單脈衝，進而產生該控制訊號。
25.如權利要求20所述的發光元件電流調節電路控制方法，其中，該根據該內部電壓的位準產生該控制訊號的步驟包括 根據該內部電壓的位準變化而觸發一單脈衝；以及 根據該調光訊號與該單脈衝，產生該控制訊號。
26.如權利要求22所述的發光元件電流調節電路控制方法，其中，該根據該內部電壓的位準產生該控制訊號的步驟包括 根據該計時訊號而觸發一單脈衝；以及根據該調光訊號與該單脈衝，產生該控制訊號。
27.如權利要求17所述的發光元件電流調節電路控制方法，其中，該產生該內部電壓的步驟包括根據該控制訊號以決定是否耦接該第二端電壓與該電荷儲存裝置，以儲存電荷於該電荷儲存裝置而產生該內部電壓。
全文摘要
本發明提出一種發光元件電流調節電路及其控制方法。發光元件電流調節電路用以調節流經發光元件電路的發光元件電流。其中，發光元件電路具有第一端及第二端，第一端與電源供應電路耦接，發光元件電流調節電路包含內部電壓產生電路，與該第二端耦接，根據第二端電壓產生內部電壓，以供應電力予該發光元件電流調節電路，其中該內部電壓產生電路包括一電荷儲存裝置，其利用該第二端電壓而儲存電荷，以產生該內部電壓；以及電流控制電路，與該第二端耦接，根據一控制訊號，以調節該發光元件電流，其中該控制訊號至少間歇性地使通過發光元件的電流為低電流或零電流，以抬升該第二端電壓。
文檔編號H05B37/02GK102781137SQ201210116690
公開日2012年11月14日 申請日期2012年4月19日 優先權日2011年5月10日
發明者劉景萌 申請人:立錡科技股份有限公司