驅動裝置及驅動電壓調節方法
2023-10-16 22:02:44
專利名稱：驅動裝置及驅動電壓調節方法
技術領域：
本發明涉及電子技術領域，特別是一種驅動裝置和驅動電壓調節方法。
背景技術：
發光二極體(LED，Light Emitting Diode)由於供電電壓低、耗電量小、使用安全 可靠、環保等特點，被廣泛地應用於照明領域。例如將發光二極體應用於液晶顯示器的背光 模塊中。發光二極體一般由定電流源向其輸出恆定電流驅動，以使發光二極體的發光亮度
保持一致。然而，因製造時的不均勻、使用時的溫度變化而有所不同，再加上電路板上的導電 物質也因為製造時不均勻使得等效電阻均有不同，常造成驅動LED時不同LED串間的總順 向電壓(VF，Forward Voltage)降不同而使得各LED串間的驅動產生問題。LED驅動電壓如 果過低將造成某些LED串無法點亮，但若過高則有過多電壓損耗在定電流源的驅動MOS管 上。
發明內容
鑑於此，有必要提供一種給LED串提供適足驅動電壓的驅動裝置。還有必要提供一種給LED串提供適足驅動電壓的驅動電壓調節方法。一種驅動裝置，用於驅動多個負載工作。該驅動裝置包括電壓調節單元及多個負 載，該電壓調節單元用於接收直流電壓而上電工作，以輸出驅動電壓給多個負載，該多個偵 測單元用於分別偵測對應的多個負載的總順向電壓以產生對應的多個偵測電壓，該多個偵 測單元分別將該多個偵測電壓與一預設的第一基準電壓進行比較，在其中一個偵測電壓小 於第一基準電壓時其對應的偵測單元產生第一反饋信號，該電壓調節單元基於第一反饋信 號使得驅動電壓增大。一種驅動電壓調節方法，其包括以下步驟多個偵測單元分別偵測對應的多個負載的總順向電壓以產生對應的多個偵測電 壓；多個偵測單元分別將多個偵測電壓與一預設的第一基準電壓進行比較，以判斷其 中一個偵測電壓是否小於第一基準電壓；在其中一個偵測電壓小於第一基準電壓時其對應的偵測單元產生第一反饋信 號；電壓調節單元接收第一反饋信號，並基於第一反饋信號使得驅動電壓增大。上述驅動裝置及驅動電壓調節方法，通過設置多個偵測單元，該多個偵測單元用 於分別偵測多個負載的總順向電壓，以分別產生多個偵測電壓，在其中一個偵測電壓小於 第一基準電壓時其對應的偵測單元產生第一反饋信號，因而電壓調節單元基於第一反饋信 號使得驅動電壓增大，以足夠驅動總順向電壓最大的負載，在本實施方式中，該負載為LED 串，因而可以輸出最適足驅動電壓以驅動多個LED串。
圖1為一較佳實施方式的驅動裝置的詳細電路圖。圖2為一較佳實施方式的驅動電壓調節方法的流程圖。
具體實施例方式請參閱圖1，一較佳實施方式的驅動裝置100包括AC/DC變換單元10、電壓調節單 元20、負載Ldl、Ld2、. · · Ldn、上拉電阻R1、R2、· · · Rn以及偵測單元IC1、IC2、· · · ICn0偵測 單元ICl、IC2、... ICn分別具有偵測端Dtl、Dt2、... Dtn及反饋輸出端Fl、F2、· · · Fn0本 實施方式中，該負載Ldl、Ld2、. . . Ldn分別以具有串聯連接的多個LED的LED串為例進行說明。AC/DC變換單元10用於將交流電壓轉換為直流電壓。電壓調節單元20用於接收來自AC/DC變換單元10輸入的直流電壓而上電工作， 以輸出驅動電壓給LED串Ldl、Ld2、. . · Ldn。LED串Ldl、Ld2、. · · Ldn的陽極均與電壓調節單元20相連，LED串Ldl、Ld2、. · · Ldn 的陰極分別與偵測單元ICl、IC2、…ICn的偵測端Dtl、Dt2、…Dtn相連。上拉電阻R1、R2、. . . Rn的一端均與電壓調節單元20相連，上拉電阻R1、R2、. . . Rn 的另一端分別與偵測單元IC1、IC2、· · · ICn的反饋輸出端F1、F2、. . . Fn相連。在其它實施 方式中，上拉電阻Rl、R2、... Rn可分別集成於偵測單元ICl、IC2、... ICn內部。偵測單元IC1、IC2、. · · ICn均與電壓調節單元20相連。偵測單元IC1、IC2、. · · ICn 分別用於偵測LED串Ldl、Ld2、... Ldn的總順向電壓以產生偵測電壓VD1、VD2、· · · VDn,該 偵測電壓VD1、VD2、. . . VDn分別為驅動電壓與LED串Ldl、Ld2、. . · Ldn的總順向電壓之差。 其中，LED串Ldl、Ld2、... Ldn的總順向電壓分別為LED串Ldl、Ld2、... Ldn在驅動時其多 個LED上的順向電壓之和。偵測單元ICl、IC2、· · · ICn均預設有第一基準電壓。偵測單元ICl、IC2、· · · ICn 還用於分別將偵測電壓VD1、VD2、... VDn與第一基準電壓進行比較。在其中一個偵測電壓 VDU VD2、... VDn小於第一基準電壓時其對應的偵測單元產生第一反饋信號。電壓調節單 元20還用於接收第一反饋信號，並基於第一反饋信號使得驅動電壓增大。在驅動電壓增大的情況下，偵測單元IC1、IC2、. . . ICn所產生的偵測電壓VD1、 VD2、... VDn也會增大。偵測單元ICU IC2、... ICn還用於分別將電壓值增大的偵測電壓 VD1、VD2、. . . VDn與第一基準電壓進行比較。在其中一個偵測電壓VD1、VD2、. . . VDn大於第 一基準電壓時其對應的偵測單元產生第二反饋信號。電壓調節單元20還用於接收第二反 饋信號，並基於第二反饋信號使得驅動電壓降低。具體地，電壓調節單元20包括脈寬調製單元22、第一MOS管Ml、電感Li、第一二極 管D1、濾波電容Cl。脈寬調製單元22具有供電電壓端220、脈衝電壓端240及反饋端250。 脈寬調製單元22的供電電壓端220與AC/DC變換單元10相連，其用於接收AC/DC變換單元 10輸出的直流電壓而上電工作，並通過脈衝電壓端240輸出佔空比可調節的脈衝電壓。脈 寬調製單元22的反饋端250分別與偵測單元IC1、IC2、. . . ICn的反饋輸出端F1、F2、. . . Fn 相連。
電感Ll的一端連接AC/DC變換單元10，另一端連接第一二極體Dl的陽極。第一 MOS管Ml的柵極連接脈寬調製單元22的脈衝電壓端240，源極接地，漏極連接於電感Ll與 第一二極體Dl的陽極之間。第一二極體Dl的陰極通過濾波電容Cl接地。第一二極體Dl 的陰極還分別與LED串Ldl、Ld2、. . . Ldn的陽極相連。在本實施方式中，第一 MOS管為N溝 道MOS管。以下就偵測單元ICl之具體電路進行說明偵測單元ICl包括基準電壓模塊32、控制模塊34、下拉電阻Rd、第二 MOS管M2、第 一運算放大器Ul、第二運算放大器U2及第二二極體D2。在其它實施方式中，第二二極體D2 可不集成於偵測單元ICl內部，即第二二極體D2設置於偵測單元ICl外部。基準電壓模塊 32用於提供第一基準電壓給第一運算放大器Ul的反相輸入端，該基準電壓模塊32還用於 提供第二基準電壓給第二運算放大器U2的同相輸入端。第二運算放大器U2的反相輸入端 通過下拉電阻Rd接地，第二運算放大器U2的輸出端與第二 MOS管M2的柵極相連。第二 MOS管M2的源極分別連接第二運算放大器U2的反相輸入端及下拉電阻Rd，第二 MOS管M2 的漏極連接LED串Ldl的陰極。第一運算放大器Ul的同相輸入端連接於LED串Ldl的陰 極與第二 MOS管M2的漏極之間，第一運算放大器Ul的輸出端連接第二二極體D2的陰極。 第二二極體D2的陽極通過上拉電阻Rl連接第一二極體Dl的陰極。在本實施方式中，第二 MOS管為N溝道MOS管。控制模塊34分別與基準電壓模塊32及第二 MOS管的柵極相連。控制模塊34分 別控制基準電壓模塊32及第二 MOS管M2。控制模塊34可控制基準電壓模塊32停止輸出 第一基準電壓和第二基準電壓。控制模塊34具有一控制端Ctrl，該控制端Ctrl與第二MOS 管的柵極相連，控制模塊34通過其控制端Ctrl輸出低電平電壓，使得第二 MOS管M2處於 截止狀態。驅動裝置100的工作原理如下當電壓調節單元20輸出驅動電壓Vl給LED串Ldl、Ld2、. . . Ldn時，LED串Ldl的 總順向電壓為V2，偵測端Dl的偵測電壓VDl = V1-V2。當總順向電壓V2增大導致偵測電 壓VDl小於第一基準電壓時，第一運算放大器Ul輸出低電平電壓，脈寬調製單元22的反饋 端250為低電平電壓。因此脈寬調製單元22通過其脈衝電壓端240輸出的脈衝電壓的佔 空比會增大，第一 MOS管Ml的導通時間變長，電感Ll中儲存較多的能量，因此使得驅動電 壓Vl增大。當驅動電壓Vl增大時，偵測電壓VDl也會增大，當偵測電壓VDl大於第一基準電 壓時，第一運算放大器Ul輸出高電平電壓，脈寬調製單元22的反饋端250為高電平電壓。 因此脈寬調製單元22通過其脈衝電壓端240輸出的脈衝電壓的佔空比會減小，第一 MOS管 Ml的導通時間變短，電感Ll中儲存較少的能量，因此使得驅動電壓Vl降低。通過電壓調節 單元20對驅動電壓Vl的調節，最終使得偵測端Dl的偵測電壓VDl與第一基準電壓Vrefl 相等。也即LED串Ldl的總順向電壓V2為恆定電壓，即V2 = Vl-Vref 1，從而實現了對LED 串Ldl、Ld2、. . . Ldn的恆定電壓驅動。同時由於第二運算放大器U2工作於虛短狀態，也即第二運算放大器U2的反相輸 入端的電壓等於第二基準電壓Vref2。由於第二基準電壓Vref2為恆定電壓，因此流過LED 串Ldl的電流I1也為恆定的電流，即I1 = Vref2/Rd，從而實現了對LED串Ldl、Ld2、. · · Ldn的恆定電流驅動。請參閱圖2，一較佳實施方式的驅動電壓調節方法200包括以下步驟步驟202，偵測單元ICl、IC2、... ICn分別偵測對應的LED串Ldl、Ld2、... Ldn的 總順向電壓以產生對應的偵測電壓VD1、VD2、. . . VDn，偵測電壓VD1、VD2、. . . VDn分別為驅 動電壓與LED串Ldl、Ld2、. . · Ldn的總順向電壓之差。步驟204，偵測單元ICl、IC2、... ICn分別將偵測電壓VD1、VD2、... VDn與一預設 的第一基準電壓進行比較，以判斷其中一個偵測電壓VD1、VD2、... VDn是否小於第一基準 電壓。步驟206，在其中一個偵測電壓VD1、VD2、. . . VDn小於第一基準電壓時其對應的偵
測單元產生第一反饋信號。步驟208，電壓調節單元20接收第一反饋信號，並基於第一反饋信號使得驅動電 壓增大，依次返回步驟202、204。步驟210，在其中一個偵測電壓VD1、VD2、. . . VDn大於第一基準電壓時其對應的偵
測單元產生第二反饋信號。步驟212，電壓調節單元20接收第二反饋信號，並基於第二反饋信號使得驅動電 壓降低。本技術領域的普通技術人員應當認識到，以上的實施方式僅是用來說明本發明， 而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍之內，對以上實施例所作的 適當改變和變化都落在本發明要求保護的範圍之內。
權利要求
1. 一種驅動裝置，用於驅動多個負載工作，其特徵在於該驅動裝置包括電壓調節單 元及分別與多個負載連接的多個偵測單元，該電壓調節單元用於接收直流電壓而上電工 作，以輸出驅動電壓給多個負載，該多個偵測單元用於分別偵測對應的多個負載的總順向 電壓以產生對應的多個偵測電壓，該多個偵測單元分別將該多個偵測電壓與一預設的第一 基準電壓進行比較，在其中一個偵測電壓小於第一基準電壓時其對應的偵測單元產生第一 反饋信號，該電壓調節單元基於第一反饋信號使得驅動電壓增大。
2.如權利要求1所述的驅動裝置，其特徵在於在其中一個偵測電壓大於第一基準電 壓時其對應的偵測單元產生第二反饋信號，該電壓調節單元還基於第二反饋信號使驅動電 壓降低。
3.如權利要求2所述的驅動裝置，其特徵在於該負載為LED串，該LED串包括串聯連 接的多個LED，該多個偵測電壓分別為該驅動電壓與多個LED串的總順向電壓之差。
4.如權利要求3所述的驅動裝置，其特徵在於該驅動裝置還包括分別與多個偵測單 元相連的多個上拉電阻，該多個上拉電阻均與電壓調節單元相連。
5.如權利要求3所述的驅動裝置，其特徵在於該多個LED串的陽極均連接電壓調節 單元，該多個LED串的陰極分別與多個偵測單元相連。
6.如權利要求4所述的驅動裝置，其特徵在於該偵測單元包括用於提供第一基準電 壓及第二基準電壓的基準電壓模塊、第一運算放大器、第二運算放大器、下拉電阻、第二二 極管、第二 MOS管，該第二運算放大器的同相輸入端用於接收第二基準電壓，反相輸入端通 過下拉電阻接地，該第二運算放大器的輸出端連接第二 MOS管的柵極，該第二 MOS管的源極 連接第二運算放大器的反相輸入端，該第二 MOS管的漏極連接LED串的陰極，該第一運算放 大器的同相輸入端連接於第二 MOS管的漏極與LED串的陰極之間，反相輸入端用於接收第 一基準電壓，該第一運算放大器的輸出端連接第二二極體的陰極，該第二二極體的陽極分 別連接上拉電阻及電壓調節單元。
7.如權利要求6所述的驅動裝置，其特徵在於該驅動裝置還包括第二二極體，該偵測 單元包括用於提供第一基準電壓及第二基準電壓的基準電壓模塊、第一運算放大器、第二 運算放大器、下拉電阻、第二 MOS管，該第二運算放大器的同相輸入端用於接收第二基準電 壓，反相輸入端通過下拉電阻接地，該第二運算放大器的輸出端連接第二 MOS管的柵極，該 第二 MOS管的源極連接第二運算放大器的反相輸入端，該第二 MOS管的漏極連接LED串的 陰極，該第一運算放大器的同相輸入端連接於第二 MOS管的漏極與LED串的陰極之間，反相 輸入端用於接收第一基準電壓，該第一運算放大器的輸出端連接第二二極體的陰極，該第 二二極體的陽極分別連接上拉電阻及電壓調節單元。
8.如權利要求6所述的驅動裝置，其特徵在於該電壓調節單元包括脈寬調製單元、 第一 MOS管、電感、第一二極體、濾波電容，該脈寬調製單元具有供電電壓端、脈衝電壓端及 反饋端，該供電電壓端接收直流電壓，該反饋端連接於上拉電阻與第二二極體的陽極之間， 該脈衝電壓端與第一 MOS管的柵極相連，該電感連接於供電電壓端與第一二極體的陽極之 間，該第一二極體的陰極通過濾波電容接地，該第一二極體的陰極還分別與多個LED串的 陽極相連，該第一 MOS管的源極接地，該第一 MOS管的漏極連接於電感與第一二極體之間。
9.如權利要求8所述的驅動裝置，其特徵在於該偵測單元還包括控制模塊，該控制模 塊用於控制基準電壓模塊停止輸出第一基準電壓和第二基準電壓，該控制模塊還用於控制第二 MOS管處於截止狀態。
10.一種驅動電壓調節方法，其包括以下步驟多個偵測單元分別偵測對應的多個負載的總順向電壓以產生對應的多個偵測電壓； 多個偵測單元分別將多個偵測電壓與一預設的第一基準電壓進行比較，以判斷其中一 個偵測電壓是否小於第一基準電壓；在其中一個偵測電壓小於第一基準電壓時其對應的偵測單元產生第一反饋信號； 電壓調節單元接收第一反饋信號，並基於第一反饋信號使得驅動電壓增大。
11.如權利要求10所述的驅動電壓調節方法，還包括以下步驟在其中一個偵測電壓大於第一基準電壓時其對應的偵測單元產生第二反饋信號； 電壓調節單元接收第二反饋信號，並基於第二反饋信號使得驅動電壓降低。
12.如權利要求10所述的驅動電壓調節方法，其特徵在於該多個負載為多個LED串， 該LED串包括串聯連接的多個LED，該多個偵測電壓分別為該驅動電壓與多個LED串的總順 向電壓之差。
全文摘要
一種驅動裝置，用於驅動多個負載工作。該驅動裝置包括電壓調節單元及多個偵測單元，該電壓調節單元用於接收直流電壓而上電工作，以輸出驅動電壓給多個負載，該多個偵測單元用於分別偵測對應的多個負載的總順向電壓以產生對應的多個偵測電壓，該多個偵測單元分別將該多個偵測電壓與一預設的第一基準電壓進行比較，在其中一個偵測電壓小於第一基準電壓時其對應的偵測單元產生第一反饋信號，該電壓調節單元基於第一反饋信號使得驅動電壓增大。
文檔編號H05B37/02GK101998729SQ20091016967
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月31日 優先權日2009年8月31日
發明者施文正, 楊群興, 林凱評 申請人:天鈺科技股份有限公司