驅動電路及發光二極體驅動控制器的製作方法

2023-07-28 17:06:16

專利名稱：驅動電路及發光二極體驅動控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一驅動電路及發光二極體驅動控制器，尤指一種具有閂鎖保護的驅 動電路及發光二極體驅動控制器。
背景技術：
請參考圖1，為公知的一具保護功能的驅動電路的電路示意圖。驅動電路包含由 一電感L、一二極體D、一電晶體開關SW、一電容C所構成的一轉換電路、以及一控制 器10，用以驅動一負載30。一電阻R耦接負載30，以根據流經負載30的電流大小產生 一反饋信號FB。控制器10根據反饋信號FB產生一控制信號Gate控制電晶體開關SW 的導通與截止，以調整由一輸入電壓VIN傳送至轉換電路的輸出端的電力，使流經負載 30的電流穩定於一電流值。控制器10包含一誤差放大電路12、一振蕩電路14、一脈寬調變電路16、一驅動 控制電路18以及一保護電路20。誤差放大電路12接收一參考電壓Vref及反饋信號FB， 並據此產生一誤差放大信號COMP。脈寬調變電路16接收誤差放大信號COMP及振蕩 電路14所輸出的一斜波信號SAW，以產生一脈寬調變信號PWM。驅動控制電路18根 據脈寬調變信號PWM產生控制信號Gate以控制電晶體開關SW。保護電路20於驅動電 路異常時，輸出一保護信號PROT至驅動控制電路18，使驅動控制電路18暫時停止輸出 控制信號Gate，以停止輸入電壓VIN傳送電力至轉換電路。當電路異常解除時，保護電 路20停止輸出保護信號PROT，使驅動控制電路18重新輸出控制信號Gate以控制電晶體 開關SW。然而，一般一旦出現電路異常，例如輸出電壓異常或輸出電流異常，控制器10 停止輸出控制信號Gate後電路異常會消失但並非根本排除造成電路異常的原因。因此之 後控制器10又重新輸出控制信號Gate又會使電路異常再出現。如此周而復始不僅電路 依然無法正常運作，也增加了不必要的電力消耗，而且造成了電路的不穩定甚至使電路 增加了毀損的風險。

發明內容
鑑於現有技術中的控制器保護功能的設計使驅動電路於電路異常時增加了不必 要的功耗，且造成電路的不穩定及增加毀損風險。本發明的驅動電路及控制器於電路異 常，保持驅動電路於保護模式下直至驅動電路重新啟動，以避免現有技術的驅動電路的 問題，並且對於雙電源驅動電路，增加驅動電路的電源的判斷，以避免電路誤判而無法 動作。為達到上述目的，本發明提供一種發光二極體驅動控制器，用以控制一發光二 極管驅動電路以驅動一發光二極體模塊。發光二極體驅動控制器包含一反饋控制單元以 及一保護單元。反饋控制單元根據代表流經發光二極體模塊的一驅動電流大小的一電流 反饋信號輸出一控制信號以調整驅動電流。保護單元根據電流反饋信號以決定是否產生一保護信號，以停止發光二極體驅動電路輸出驅動電流直至發光二極體驅動控制器被重 新啟動。本發明也提供一種驅動電路，用以驅動一負載。驅動電路包含一驅動電源以及 一控制器。驅動電源用以提供一第一電源以驅動負載。控制器耦接一第二電源以接收操 作所需電力，並於一第一模式時用以控制驅動電源提供負載的電力大小而於一第二模式 時用以停止驅動電源提供負載電力。其中，控制器於驅動電源提供第一電源前，禁止操 作於該第二模式。本發明可以調整控制信號的工作周期，以調整提供至負載的電力大小，並根據 保護信號以決定是否停止提供負載電力。本發明可提供過低壓保護信號、過高壓保護信 號、過低電流保護信號、過高電流保護信號或其他用以偵測驅動電路的保護偵測信號的 任一持續產生超過一預定時間長度/次數時，保護單元才輸出保護信號，以避免驅動電 路暫時性的電路異常。以上的概述與接下來的詳細說明皆為示範性質，是為了進一步說明本發明的權 利要求範圍。而有關本發明的其他目的與優點，將在後續的說明與附圖中加以闡述。


圖1為公知的一具保護功能的驅動電路的電路示意圖。圖2為根據本發明的一第一較佳實施例的驅動電路的電路示意圖。圖3為根據本發明的一第二較佳實施例的驅動電路的電路示意圖。主要元件附圖標記說明現有技術控制器10誤差放大電路12振蕩電路14脈寬調變電路16驅動控制電路18保護電路20負載30電感 L二極體 D電晶體開關SW電容 C電阻 R反饋信號FB控制信號Gate輸入電壓VIN參考電壓Vref誤差放大信號COMP斜波信號SAW
脈寬調變信號PWM保護信號PROT本發明控制器100、200振蕩單位102誤差放大單位104、212脈寬調整單位106脈寬調變信號107驅動控制單位108反饋控制單元110、210保護單元120、220過低壓比較單位122、222過高壓比較單位124、224過低電流比較單位126、226過高電流比較單位128、228電流偵測電路132、232電壓偵測電路134、234開關140、240電感 142二極體 144負載145、245輸出電容146與門214保護啟動單元215反相器216單觸發電路218驅動電源250輸入電壓VIN輸出電壓VOUT電壓反饋信號VFB、Vs控制信號Si、S2參考信號Vrl、Vr2誤差放大信號Vea保護信號PROT過低壓參考信號Vuvp過低壓保護信號UVP過高壓參考信號Vovp過高壓保護信號OVP
過低電流參考信號Vucp
電流反饋信號IFB、Cs驅動電流Iload過低電流保護信號UCP過高電流參考信號Vocp過高電流保護信號OCP第一電源VDDH第二電源VDDL調光信號DIM點 A、B、C
具體實施例方式請參考圖2，為根據本發明的一第一較佳實施例的驅動電路的電路示意圖。驅動 電路包含一控制器100以及一驅動電源，用以驅動一負載145，其中驅動電源包含一輸入 電壓VIN、一開關140、一電感142、一二極體144以及一輸出電容146。在本實施例，驅 動電源為一直流轉直流升壓轉換電路，用以將輸入電壓VIN轉換成一輸出電壓VOUT， 以驅動負載145。控制器100接收由一電壓偵測電路134所產生的一電壓反饋信號VFB， 電壓反饋信號VFB代表驅動電路所提供的輸出電壓VOUT的大小，並據此產生一控制信 號Sl以控制開關140的切換，使輸出電壓VOUT穩定。控制器100包含一反饋控制單元110以及一保護單元120。反饋控制單元110包 含一振蕩單位102、一誤差放大單位104、一脈寬調整單位106以及一驅動控制單位108。 誤差放大單位104接收電壓反饋信號VFB以及一參考信號Vrl，並據此產生一誤差放大信 號Vea。脈寬調整單位106耦接振蕩單位102及誤差放大單位104，以接收誤差放大信號 Vea及由振蕩單位102所產生的一三角波信號並據此產生一脈寬調變信號107。驅動控制 單位108耦接脈寬調整單位106及保護單元120，以接收脈寬調變信號107及由保護單元 120所產生的一保護信號PROT。驅動控制單位108根據脈寬調變信號107調整控制信號 Sl的工作周期，以調整提供至負載的電力大小，並根據保護信號PROT以決定是否停止 提供負載145電力。控制器100更包含一過低壓比較單位122、一過高壓比較單位124、一過低電流 比較單位126以及一過高電流比較單位128。過低壓比較單位122接收電壓反饋信號VFB 以及一過低壓參考信號Vuvp，於電壓反饋信號VFB的準位低於過低壓參考信號Vuvp的 準位時，即輸出電壓VOUT低於一預定過低電壓值時輸出一過低壓保護信號UVP。過 高壓比較單位124接收電壓反饋信號VFB以及一過高壓參考信號Vovp，於電壓反饋信號 VFB的準位高於過高壓參考信號Vovp的準位時，即輸出電壓VOUT高於一預定過高電壓 值時輸出一過高壓保護信號0VP。過低電流比較單位126接收一過低電流參考信號Vucp 以及由一電流偵測電路132所產生的一電流反饋信號IFB，電流反饋信號IFB代表流經負 載145的驅動電流Iload的大小，於電流反饋信號IFB的準位低於過低電流參考信號Vucp 之準位時，即負載電流Iload低於一預定過低電流值時輸出一過低電流保護信號UCP。過 高電流比較單位128接收電流反饋信號IFB以及一過高電流參考信號Vocp，於電流反饋 信號IFB的準位高於過高電流參考信號Vocp的準位時，即驅動電流Iload高於一預定過高電流值時輸出一過高電流保護信號OCP。當保護單元120 —旦接收到過低壓保護信號 UVP,過高壓保護信號OVP、過低電流保護信號UCP、過高電流保護信號OCP的任一 時，即輸出保護信號PROT以停止控制器100輸出控制信號Si，使驅動電源不再傳送電 力至負載145直至控制器100被重新啟動為止。也就是說，當控制器100遇到電路異常 時，控制器100即被鎖住(latch)在保護模式，以避免電路不斷地嘗試正常電路作動。一 般而言，控制器100可以通過外部的一重新啟動信號(未繪出)至保護單元120，使保護 單元120解除鎖住以停止再輸出保護信號PROT，或者停止提供控制器100所需的電力， 使控制器100內部電路狀態重新重設。除了上述一發生電路異常即進入保護模式之外，本發明也可以過低壓保護信號 UVP,過高壓保護信號OVP、過低電流保護信號UCP、過高電流保護信號OCP或其他 用以偵測驅動電路的保護偵測信號的任一持續產生超過一預定時間長度時，保護單元120 才輸出保護信號PROT，以避免驅動電路暫時性的電路異常，例如人為的晃動或碰觸， 而造成的電路誤判。或者，本發明也可以過低壓保護信號UVP、過高壓保護信號OVP、 過低電流保護信號UCP、過高電流保護信號OCP或其他用以偵測驅動電路的保護偵測信 號的任一產生的次數超過一預定次數(例如3次)時，保護單元120才輸出保護信號 PROT來避免暫時電路異常所造成的電路誤判。上述實施例以電壓反饋控制的直流轉直流升壓轉換電路為例說明，然而本發明 也可以應用至任何具有保護功能的驅動電路。請參考圖3，為根據本發明的一第二較佳實 施例的驅動電路的電路示意圖。本實施例的驅動電路為雙電源電路系統，也就是驅動負 載的電源與驅動控制器的電源為彼此獨立的電源。請參見圖3，驅動電路包含了一控制器200以及一驅動電源250。驅動電源250 用以提供一第一電源VDDH以驅動負載245，在此實施例，負載245為一發光二極體模 塊。控制器200耦接一第二電源VDDL以接收操作所需電力。當驅動電路無任何電路異 常時，控制器200操作在一第一模式，即正常模式，此時控制器200輸出一控制信號S2 控制開關240，以控制驅動電源250提供負載245的電力大小。當控制器200判斷驅動電 路發生電路異常時，控制器200操作在一第二模式，即保護模式，以停止驅動電源250提 供負載245電力。另外，為避免第一電源VDDH晚於第二電源VDDL輸入至控制器200 可能誤判電路異常而進入保護模式。因此，本發明的控制器200會判斷驅動電源250是 否已經開始提供第一電源VDDH，若否則禁止操作於第二模式。控制器200包含一反饋控制單元210以及一保護單元220。反饋控制單元210包 含一誤差放大單位212以及一與門214。誤差放大單位212接收一參考信號Vr2及由一 電流偵測電路232所產生的一電流反饋信號Cs，電流反饋信號Cs代表流經負載245的驅 動電流的大小，並據此產生一控制信號S2。在本實施例，控制信號S2控制開關的等效 阻值，以控制流經負載的驅動電流穩定於一預定電流值。與門耦接誤差放大單位212及 保護單元220，以接收一調光信號DIM及由保護單元220所產生的一保護信號PROT，並 根據保護信號PROT及調光信號DIM以決定是否停止提供負載245電力。控制器200更包含一保護啟動單元215、一過低壓比較單位222、一過高壓比較 單位224、一過低電流比較單位226以及一過高電流比較單位228，其中保護啟動單元215 包含一反相器216、一單觸發電路(One-Shot Circuit) 218。保護啟動單元215耦接過低電流比較單位226及保護單元220。過低電流比較單位226接收電流反饋信號Cs以及一過 低電流參考信號Vucp。當第一電源VDDH尚未提供至負載245前，電流反饋信號Cs的 準位低於一過低電流參考信號Vucp的準位，使過低電流比較單位226輸出高準位的過低 電流保護信號UCP。高準位的過低電流保護信號UCP經反相器216反向成低準位信號， 故單觸發電路218維持輸出低準位的保護啟動信號，此時保護單元220未啟動。因此， 當第一電源VDDH尚未提供至負載245前，控制器200未啟動保護功能，因而無法操作 於第二模式。一旦第一電源VDDH提供至負載245，使電流反饋信號Cs的準位高於過低電流 參考信號Vucp的準位，過低電流比較單位226輸出低準位的過低電流保護信號UCP，經 反相器216反向成高準位信號，故單觸發電路218將維持輸出高準位的保護啟動信號，保 護單元220開始啟動保護功能。保護單元220啟動後，當電流反饋信號Cs的準位再低於一過低電流參考信號 Vucp的準位，即流經負載245的負載電流低於一預定過低電流值時再輸出一過低電流保 護信號UCP。過低壓比較單位222接收一過低壓參考信號Vuvp以及一電壓反饋信號Vs， 電壓反饋信號Vs代表第一電源VDDH的驅動電壓的大小，於電壓反饋信號Vs的準位低 於過低壓參考信號Vuvp的準位時，即第一電源VDDH的驅動電壓低於一預定過低電壓值 時輸出一過低壓保護信號UVP。過高壓比較單位224接收電壓反饋信號Vs以及一過高 壓參考信號Vovp，於電壓反饋信號Vs的準位高於過高壓參考信號Vovp的準位時，即第 一電源VDDH的驅動電壓高於一預定過高電壓值時輸出一過高壓保護信號0VP。過高 電流比較單位228接收電流反饋信號Cs以及一過高電流參考信號Vocp，於電流反饋信號 Cs的準位高於過高電流參考信號Vocp的準位時，即流經負載245的負載電流高於一預定 過高電流值時輸出一過高電流保護信號0CP。當保護單元220 —旦接收到過低壓保護信 號UVP、過高壓保護信號0VP、過低電流保護信號UCP、過高電流保護信號OCP的任一 時，即輸出保護信號PROT以停止控制器200輸出控制信號S2，使第一電源VDDH不再 傳送電力至負載245直至控制器200被重新啟動為止。本實施例也可以過低壓保護信號UVP、過高壓保護信號0VP、過低電流保護信 號UCP、過高電流保護信號OCP或其他用以偵測驅動電路的保護偵測信號的任一持續產 生超過一預定時間長度時，保護單元220才輸出保護信號PROT ；或者，也可以過低壓保 護信號UVP、過高壓保護信號0VP、過低電流保護信號UCP、過高電流保護信號OCP或 其他用以偵測驅動電路的保護偵測信號的任一產生的次數超過一預定次數時，保護單元 220才輸出保護信號PROT來避免暫時電路異常所造成的電路誤判。另外，在本實施例，控制器200通過偵測點A的狀態來判斷第一電源VDDH是 否已提供至負載245。在實際應用上，控制器200亦可以偵測耦接至驅動電源250的任何 一點來判斷第一電源VDDH是否以提供至負載245，例如第三圖中所示的點B或點C。如上所述，本發明完全符合專利三要件新穎性、創造性和實用性。本發明在 上文中已以較佳實施例揭露，在本發明的領域內任何普通技術人員可以理解的是，該實 施例僅用於說明本發明，而不應解讀為限制本發明的權利要求範圍。應注意的是，凡與 該實施例等效的變化與修改，均涵蓋於本發明的範疇內。因此，本發明的保護範圍應以 權利要求為準。
權利要求
1.一種發光二極體驅動控制器，用以控制一發光二極體驅動電路以驅動一發光二極 管模塊，其特徵在於一反饋控制單元，根據代表流經該發光二極體模塊的一驅動電流大小的一電流反饋 信號輸出一控制信號以調整該驅動電流；以及一保護單元，根據該電流反饋信號以決定是否產生一保護信號，以停止該發光二極 管驅動電路輸出該驅動電流直至該發光二極體驅動控制器被重新啟動。
2.如權利要求1所述的發光二極體驅動控制器，其特徵在於更包含一保護啟動單元， 根據該電流反饋信號以決定是否啟動該保護單元。
3.如權利要求2所述的發光二極體驅動控制器，其特徵在於該發光二極體驅動控制器 耦接一第一電源，該發光二極體驅動電路耦接一第二電源。
4.如權利要求3所述的發光二極體驅動控制器，其特徵在於該保護單元更接收代表該 發光二極體驅動電路所提供的一驅動電壓大小的一電壓反饋信號，並於根據該電壓反饋 信號以決定是否產生該保護信號，以停止該發光二極體驅動電路輸出該驅動電流直至該 發光二極體驅動控制器被重新啟動。
5.如權利要求3或4所述的發光二極體驅動控制器，其特徵在於該保護單元於該驅動 電壓高於一第一電壓值或低於一第二電壓值或者於該驅動電流高於一第一電流值或低於 一第二電流值時，產生該保護信號。
6.如權利要求3或4所述的發光二極體驅動控制器，其特徵在於該保護單元計數該驅 動電壓高於該第一電壓值的次數或低於該第二電壓值的次數或者該驅動電流高於一第一 電流值的次數或低於一第二電流值的次數，於該些次數的任一次數值大於一預定次數值 時，產生該保護信號。
7.如權利要求3或4所述的發光二極體驅動控制器，其特徵在於該保護單元於該驅動 電壓高於一第一電壓值或低於一第二電壓值持續一預定時間長度時或者於該驅動電流高 於一第一電流值或低於一第二電流值持續一預定時間長度時，產生該保護信號。
8.—種驅動電路，用以驅動一負載，其特徵在於一驅動電源，用以提供一第一電源以驅動該負載；以及一控制器，耦接一第二電源以接收操作所需電力，並於一第一模式時用以控制該驅 動電源提供該負載的電力大小而於一第二模式時用以停止該驅動電源提供該負載電力；其中，該控制器於該驅動電源提供該第一電源前，禁止操作於該第二模式。
9.如權利要求8所述的驅動電路，其特徵在於該控制器偵測該第一電源的一驅動電壓 或偵測流經該負載的一驅動電流，並於該驅動電壓一旦高於一第一電壓值或低於一第二 電壓值時或於該驅動電流一旦高於一第一電流值或低於一第二電流值時，進入該第二模 式。
10.如權利要求8所述的驅動電路，其特徵在於該控制器偵測該第一電源的一驅動電 壓或偵測流經該負載的一驅動電流，並計數該驅動電壓高於該第一電壓值的次數或低於 該第二電壓值的次數或記錄該驅動電流高於該第一電流值的次數或低於該第二電流值的 次數，於該些次數的任一一旦大於一預定次數值時，進入該第二模式。
11.如權利要求8所述的發光二極體驅動電路，其特徵在於該控制器偵測該第一電源 的一驅動電壓或偵測流經該負載的一驅動電流，並於該驅動電壓一旦高於一第一電壓值或低於一第二電壓值持續一預定時間長度時或於該驅動電流一旦高於一第一電流值或低 於一第二電流值持續一預定時間長度時，進入該第二模式。
12.如權利要求8所述的驅動電路，其特徵在於該負載包含一發光二極體。
13.如權利要求12所述的驅動電路，其特徵在於該控制器接收一調光信號，並根據該 調光信號控制該驅動電源提供該負載電力的時間。
全文摘要
本發明提供一種驅動電路及發光二極體驅動控制器，所述驅動電路用以驅動一負載。驅動電路包含一驅動電源以及一控制器。驅動電源用以提供一第一電源以驅動負載。所述控制器耦接一第二電源以接收操作所需電力，並於一第一模式時用以控制驅動電源提供負載的電力大小而於一第二模式時用以停止驅動電源提供負載電力。其中，控制器於驅動電源提供第一電源前，維持於第一模式。
文檔編號H05B37/02GK102014536SQ20091017144
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月4日 優先權日2009年9月4日
發明者徐獻松, 柳娟娟 申請人:登豐微電子股份有限公司