專利名稱：應用在led驅動器的控制電路及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管(LED)驅動器，特別是關于一種應用在LED驅動器的控制電路及方法。
背景技術：
LED驅動器是切換式電源轉換器的應用之一。在使用電池供電的系統(tǒng)中，例如LED 手電筒，輸入電流受偵測及控制使電池電壓越低時輸入電流也越低，如此，即使在電池幾乎耗盡時，仍可點亮LED，因而最大化電池的使用時間。然而此法有兩項缺點第一，LED的亮度正比于輸出電流，而非輸入電流，因此控制輸入電流無法準確控制LED的亮度；第二，在升壓系統(tǒng)中，輸入電流通常大于輸出電流，因此造成效率差，部分功率浪費在感測電阻上。例如參照圖1的升壓結構LED驅動器10，晶體管Q作為功率開關受控制器12切換，感測電阻R串聯(lián)晶體管Q以偵測輸入電流Iin，感測電阻R的壓降VR回授給控制器12， 一旦電壓VR大于參考電壓，晶體管Q就被關閉一段固定時間，以釋放儲存在電感L的能量。 在此法中，輸入電流Iin的峰值受控制，當電池電壓Vin下降，該參考電壓以固定的斜率下降，因此輸入電流Iin的峰值跟著下降。故電池電壓Vin越低，輸入電流Iin也越低。雖然此法能最大化電池的使用時間，卻非輸出電流Io受控制，其大小因而很難決定，會隨著外部組件而有大變動，導致大量生產的困擾。又因為感測電阻R的功率消耗大，所以很難改善效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一，在于提出一種應用在LED驅動器的控制電路及方法，以改善 LED驅動器效率及延長電池使用壽命。為達上述目的，本發(fā)明提供一種應用在LED驅動器的控制電路，該LED驅動器具有回授電路偵測其輸出電流產生回授電壓，該控制電路包括參考電壓調整器連接該LED驅動器的電源輸入端，偵測其輸入電壓并據(jù)以調整第一參考電壓產生第二參考電壓；以及誤差放大器(包括但不限于傳導放大器)連接該回授電路及參考電壓調整器，根據(jù)該回授電壓及第二參考電壓之間的差值產生誤差信號供控制該輸出電流。于一具體實施例中，該參考電壓調整器包括第一電阻根據(jù)該輸入電壓及第三參考電壓之間的差值決定第一電流；運算電路將該第一電流及參考電流進行運算以產生第二電流；以及第二電阻連接該運算電路，根據(jù)該第二電流產生調整電壓；其中，該第二參考電壓等于該第一參考電壓減去該調整電壓。為達上述目的，本發(fā)明還提供一種應用在LED驅動器的控制方法，該LED驅動器具有回授電路偵測其輸出電流產生回授電壓，該控制方法包括(A)偵測該LED驅動器的輸入電壓并據(jù)以調整第一參考電壓產生第二參考電壓；以及(B)根據(jù)該回授電壓及第二參考電壓之間的差值產生誤差信號供控制該輸出電流。于一具體實施例中，上述步驟A包括

根據(jù)該輸入電壓及第三參考電壓之間的差值決定第一電流；將該第一電流及參考電流進行運算以產生第二電流；根據(jù)該第二電流決定調整電壓；以及將該第一參考電壓減去該調整電壓產生該第二參考電壓。為達上述目的，本發(fā)明還提供一種應用在LED驅動器的控制電路，該LED驅動器具有回授電路偵測其輸出電流產生第一回授電壓，該控制電路包括回授電壓調整器連接該回授電路，偵測該LED驅動器的輸入電壓并據(jù)以調整該第一回授電壓產生第二回授電壓；以及誤差放大器(包括但不限于傳導放大器)連接該回授電壓調整器，根據(jù)該第二回授電壓及第一參考電壓之間的差值產生誤差信號供控制該輸出電流。于一具體實施例中，該回授電壓調整器包括第一電阻根據(jù)該輸入電壓及第二參考電壓之間的差值決定第一電流；運算電路將該第一電流及參考電流進行運算以產生第二電流；以及第二電阻連接該運算電路，根據(jù)該第二電流產生調整電壓；其中，該第二回授電壓等于該第一回授電壓加上該調整電壓。為達上述目的，本發(fā)明還提供一種應用在LED驅動器的控制方法，該LED驅動器具有回授電路偵測其輸出電流產生第一回授電壓，該控制方法包括(A)偵測該LED驅動器的輸入電壓并據(jù)以調整該第一回授電壓產生第二回授電壓；以及(B)根據(jù)該第二回授電壓及第一參考電壓之間的差值產生誤差信號供控制該輸出電流。于一具體實施例中，上述步驟A包括根據(jù)該輸入電壓及第二參考電壓之間的差值決定第一電流；將該第一電流及參考電流進行運算以產生第二電流；根據(jù)該第二電流決定調整電壓；以及將該第一回授電壓加上該調整電壓產生該第二回授電壓。為達上述目的，本發(fā)明還提供一種應用在LED驅動器的控制電路，該LED驅動器具有回授電路偵測其輸出電流產生第一回授電壓，該控制電路包括參考電壓調整器連接該LED驅動器的電源輸入端，偵測其輸入電壓并據(jù)以調整第一參考電壓產生第二參考電壓；回授電壓調整器連接該回授電路，偵測該輸入電壓并據(jù)以調整該第一回授電壓產生第二回授電壓；以及誤差放大器(包括但不限于傳導放大器)連接該參考電壓調整器及回授電壓調整器，根據(jù)該第二回授電壓及第二參考電壓之間的差值產生誤差信號供控制該輸出電流。于一具體實施例中，該參考電壓調整器包括
第一電阻根據(jù)該輸入電壓及第三參考電壓之間的差值決定第一電流；運算電路將該第一電流及參考電流進行運算以產生第二電流；以及第二電阻連接該運算電路，根據(jù)該第二電流產生調整電壓；其中，該第二參考電壓等于該第一參考電壓減去該調整電壓。于一具體實施例中，該回授電壓調整器包括第一電阻根據(jù)該輸入電壓及第二參考電壓之間的差值決定第一電流；運算電路將該第一電流及參考電流進行運算以產生第二電流；以及第二電阻連接該運算電路，根據(jù)該第二電流產生調整電壓；其中，該第二回授電壓等于該第一回授電壓加上該調整電壓。為達上述目的，本發(fā)明還提供一種應用在LED驅動器的控制方法，該LED驅動器具有回授電路偵測其輸出電流產生第一回授電壓，該控制方法包括(A)偵測該LED驅動器的輸入電壓并據(jù)以調整第一參考電壓產生第二參考電壓；(B)偵測該輸入電壓并據(jù)以調整該第一回授電壓產生第二回授電壓；以及(C)根據(jù)該第二回授電壓及第二參考電壓之間的差值產生誤差信號供控制該輸出電流。于一具體實施例中，該步驟A包括根據(jù)該輸入電壓及第三參考電壓之間的差值決定第一電流；將該第一電流及參考電流進行運算以產生第二電流；根據(jù)該第二電流決定調整電壓；以及將該第一參考電壓減去該調整電壓產生該第二參考電壓。于一具體實施例中，該步驟B包括根據(jù)該輸入電壓及第二參考電壓之間的差值決定第一電流；將該第一電流及參考電流進行運算以產生第二電流；根據(jù)該第二電流決定調整電壓；以及將該第一回授電壓加上該調整電壓產生該第二回授電壓。根據(jù)本發(fā)明，LED驅動器是偵測輸入電壓且是輸出電流受控制。該輸出電流受偵測而產生回授電壓，并根據(jù)該輸入電壓調整該回授電壓或參考電壓，從該回授電壓及參考電壓之間的差值產生誤差信號以控制該輸出電流，從而使得輸出電流將隨輸入電壓下降而下降，因此在電池供電的系統(tǒng)中，可延長電池的使用時間。


圖1是習知的升壓結構LED驅動器；圖2是應用本發(fā)明之第一實施例的升壓結構LED驅動器；圖3是圖2中的參考電壓調整器的實施例；圖4是應用本發(fā)明之第二實施例的升壓結構LED驅動器；圖5是圖4中的回授電壓調整器的實施例；圖6是應用本發(fā)明之第三實施例的升壓結構LED驅動器；以及圖7是本發(fā)明之第四實施例
具體實施例方式下面結合說明書附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細描述。參照圖2 的升壓結構LED驅動器14，回授電路16連接LED以回授電壓Vfb回授 LED的電流Io給控制電路18，控制電路18偵測輸入電壓Vin，并根據(jù)回授電壓Vfb產生誤差信號Sc，脈寬調變(PWM)比較器20比較誤差信號Sc及鋸齒波信號Sr產生脈寬調變信號 Spwm,正反器22根據(jù)信號Spwm及時鐘CLK產生驅動信號Sd控制作為功率開關的晶體管M， 以調節(jié)提供給LED的輸出電流Ιο。在此實施例中，回授電路16包括感測電阻R串聯(lián)LED， 以感測輸出電流Io，回授電壓Vfb是感測電阻R的壓降。在控制電路18中，電壓源Vref提供參考電壓Vref給參考電壓調整器24，參考電壓調整器24偵測輸入電壓Vin并據(jù)以調整參考電壓成為Vrefo = f (Vin)，其隨著輸入電壓Vin下降而下降，誤差放大器26根據(jù)回授電壓Vfb及參考電壓Vrefo之間的差值產生誤差信號Sc。由于負回授回路會強迫回授電壓 Vfb等于參考電壓Vrefo，因此當參考電壓Vrefo下降時，輸出電流Io也將跟著下降。在電池供電的系統(tǒng)中，當電池電壓Vin下降時，輸出電流Io也會跟著下降，因此可延長電池的使用時間。圖3是圖2中的參考電壓調整器24的實施例，其中電壓源Vini提供參考電壓Vini 給運算放大器28的負輸入端，電阻Rin連接在電源輸入端Vin及運算放大器28的正輸入端之間，因為虛短路的緣故，運算放大器28將參考電壓Vini反映到其正輸入端，因此電阻 Rin的電流Ivin = (Vin-Vini)/Rin，此電流Ivin送至運算電路30與參考電流Iref進行運算，例如加、減、乘、除等，產生電流Im = f(-Ivin)，電阻Rs連接在電壓源Vref及運算電路30的輸出端Iout之間，電流Im通過電阻Rs產生調整電壓VRs，參考電壓Vref減去調整電壓VRs得到參考電壓Vrefo = Vref-ImX Rs。當輸入電壓Vin下降時，電流Im上升，調整電壓VRs變大，因此參考電壓Vrefo下降。由于誤差放大器的正輸入減量相當于負輸入增量，因此圖2的實施例也可以改為圖4的實施例，以回授電壓調整器32偵測輸入電壓Vin并據(jù)以調整回授電壓成為Vfbo = f (Vin)，其隨著輸入電壓Vin下降而上升。由于負回授回路會強迫回授電壓Vfbo等于參考電壓Vref，因此當回授電壓Vfbo上升時，輸出電流Io會跟著下降，即，輸出電流Io將隨輸入電壓Vin下降而下降，因此在電池供電的系統(tǒng)中，可延長電池的使用時間。圖5是圖4中的回授電壓調整器32的實施例，其與圖3的電路是相同的，但是電阻Rs連接在運算電路30的輸出端Iout及回授電路16之間，回授電壓Vfb加上調整電壓 VRs得到回授電壓Vfbo = Vfb+ImXRs。電流Im = f (-Ivin)，當輸入電壓Vin下降時，電流 Im上升，調整電壓VRs變大，因此回授電壓Vfbo上升。也可以結合圖2及圖4的實施例，如圖6所示，參考電壓調整器24及回授電壓調整器32分別調整參考電壓Vref及回授電壓Vfb成為Vrefo = f (Vin)及Vfbo = f (Vin)， 參考電壓Vrefo隨輸入電壓Vin下降而下降，回授電壓Vfbo隨輸入電壓Vin下降而上升， 負回授回路強迫回授電壓Vfbo等于參考電壓Vrefo，因此當回授電壓Vfbo上升或參考電壓 Vrefo下降時，輸出電流Io將跟著下降。在圖2、圖4及圖6的實施例中，輸出電流Io小于輸入電流Iin，感測電阻R的功率消耗較低，因而效率較高。根據(jù)本發(fā)明的LED驅動器，輸出電流Io被偵測及控制，因此可以準確控制LED的亮度。
上述實施例使用特定的電源轉換器及電路是為了方便說明，并非對本發(fā)明的限定，參照圖7，電源轉換器的功率級34及PWM回路36有各種不同的型態(tài)及電路，例如降壓架構及低壓差穩(wěn)壓架構(Low DropOut ；LD0)，提供給PWM回路36的誤差信號Sc有可能是電流型態(tài)，在此狀況下，誤差放大器26可以使用傳導放大器，用來偵測LED電流Io產生回授電壓Vfb的偵測器38也有各種不同的方法及電路已被揭露，例如從功率級34的輸出端偵測。本領域的技術人員以上實施例的教導，當可學得將本發(fā)明應用到各種不同的LED驅動器，并依照需求采用各種電路設計出其它不同的實施例。以上，僅為本發(fā)明的較佳實施例，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保范圍應該以權利要求所界定的保護范圍為準。
權利要求
1.一種應用在LED驅動器的控制電路，其特征在于，該LED驅動器具有回授電路偵測其輸出電流產生回授電壓，該控制電路包括參考電壓調整器連接該LED驅動器的電源輸入端，偵測其輸入電壓并據(jù)以調整第一參考電壓產生第二參考電壓；以及誤差放大器連接該回授電路及參考電壓調整器，根據(jù)該回授電壓及第二參考電壓之間的差值產生誤差信號供控制該輸出電流。
2.如權利要求1所述的應用在LED驅動器的控制電路，其特征在于，該參考電壓調整器包括第一電阻根據(jù)該輸入電壓及第三參考電壓之間的差值決定第一電流； 運算電路將該第一電流及參考電流進行運算以產生第二電流；以及第二電阻連接該運算電路，根據(jù)該第二電流產生調整電壓； 其中，該第二參考電壓等于該第一參考電壓減去該調整電壓。
3.如權利要求1所述的應用在LED驅動器的控制電路，其特征在于，該誤差放大器包括傳導放大器。
4.一種應用在LED驅動器的控制方法，其特征在于，該LED驅動器具有回授電路偵測其輸出電流產生回授電壓，該控制方法包括(A)偵測該LED驅動器的輸入電壓并據(jù)以調整第一參考電壓產生第二參考電壓；以及(B)根據(jù)該回授電壓及第二參考電壓之間的差值產生誤差信號供控制該輸出電流。
5.如權利要求4所述的應用在LED驅動器的控制方法，其特征在于，該步驟A包括 根據(jù)該輸入電壓及第三參考電壓之間的差值決定第一電流；將該第一電流及參考電流進行運算以產生第二電流；根據(jù)該第二電流決定調整電壓；以及將該第一參考電壓減去該調整電壓產生該第二參考電壓。
6.一種應用在LED驅動器的控制電路，其特征在于，該LED驅動器具有回授電路偵測其輸出電流產生第一回授電壓，該控制電路包括回授電壓調整器連接該回授電路，偵測該LED驅動器的輸入電壓并據(jù)以調整該第一回授電壓產生第二回授電壓；以及誤差放大器連接該回授電壓調整器，根據(jù)該第二回授電壓及第一參考電壓之間的差值產生誤差信號供控制該輸出電流。
7.如權利要求6所述的應用在LED驅動器的控制電路，其特征在于，該回授電壓調整器包括第一電阻根據(jù)該輸入電壓及第二參考電壓之間的差值決定第一電流； 運算電路將該第一電流及參考電流進行運算以產生第二電流；以及第二電阻連接該運算電路，根據(jù)該第二電流產生調整電壓； 其中，該第二回授電壓等于該第一回授電壓加上該調整電壓。
8.如權利要求6所述的應用在LED驅動器的控制電路，其特征在于，該誤差放大器包括傳導放大器。
9.一種應用在LED驅動器的控制方法，其特征在于，該LED驅動器具有回授電路偵測其輸出電流產生第一回授電壓，該控制方法包括(A)偵測該LED驅動器的輸入電壓并據(jù)以調整該第一回授電壓產生第二回授電壓；以及(B)根據(jù)該第二回授電壓及第一參考電壓之間的差值產生誤差信號供控制該輸出電流。
10.如權利要求9所述的應用在LED驅動器的控制方法，其特征在于，該步驟A包括 根據(jù)該輸入電壓及第二參考電壓之間的差值決定第一電流；將該第一電流及參考電流進行運算以產生第二電流；根據(jù)該第二電流決定調整電壓；以及將該第一回授電壓加上該調整電壓產生該第二回授電壓。
11.一種應用在LED驅動器的控制電路，其特征在于，該LED驅動器具有回授電路偵測其輸出電流產生第一回授電壓，該控制電路包括參考電壓調整器連接該LED驅動器的電源輸入端，偵測其輸入電壓并據(jù)以調整第一參考電壓產生第二參考電壓；回授電壓調整器連接該回授電路，偵測該輸入電壓并據(jù)以調整該第一回授電壓產生第二回授電壓；以及誤差放大器連接該參考電壓調整器及回授電壓調整器，根據(jù)該第二回授電壓及第二參考電壓之間的差值產生誤差信號供控制該輸出電流。
12.如權利要求11所述的應用在LED驅動器的控制電路，其特征在于，該參考電壓調整器包括第一電阻根據(jù)該輸入電壓及第三參考電壓之間的差值決定第一電流； 運算電路將該第一電流及參考電流進行運算以產生第二電流；以及第二電阻連接該運算電路，根據(jù)該第二電流產生調整電壓； 其中，該第二參考電壓等于該第一參考電壓減去該調整電壓。
13.如權利要求11所述的應用在LED驅動器的控制電路，其特征在于，該回授電壓調整器包括第一電阻根據(jù)該輸入電壓及第二參考電壓之間的差值決定第一電流； 運算電路將該第一電流及參考電流進行運算以產生第二電流；以及第二電阻連接該運算電路，根據(jù)該第二電流產生調整電壓； 其中，該第二回授電壓等于該第一回授電壓加上該調整電壓。
14.如權利要求11所述的應用在LED驅動器的控制電路，其特征在于，該誤差放大器包括傳導放大器。
15.一種應用在LED驅動器的控制方法，其特征在于，該LED驅動器具有回授電路偵測其輸出電流產生第一回授電壓，該控制方法包括(A)偵測該LED驅動器的輸入電壓并據(jù)以調整第一參考電壓產生第二參考電壓；(B)偵測該輸入電壓并據(jù)以調整該第一回授電壓產生第二回授電壓；以及(C)根據(jù)該第二回授電壓及第二參考電壓之間的差值產生誤差信號供控制該輸出電流。
16.如權利要求15所述的應用在LED驅動器的控制方法，其特征在于，該步驟A包括 根據(jù)該輸入電壓及第三參考電壓之間的差值決定第一電流；將該第一電流及參考電流進行運算以產生第二電流；根據(jù)該第二電流決定調整電壓；以及將該第一參考電壓減去該調整電壓產生該第二參考電壓。
17.如權利要求15所述的應用在LED驅動器的控制方法，其特征在于，該步驟B包括根據(jù)該輸入電壓及第二參考電壓之間的差值決定第一電流；將該第一電流及參考電流進行運算以產生第二電流；根據(jù)該第二電流決定調整電壓；以及將該第一回授電壓加上該調整電壓產生該第二回授電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開一種應用在LED驅動器的控制電路及方法，以改善LED驅動器效率及延長電池使用壽命。該LED驅動器具有回授電路偵測其輸出電流產生回授電壓，該控制電路包括參考電壓調整器連接該LED驅動器的電源輸入端，偵測其輸入電壓并據(jù)以調整第一參考電壓產生第二參考電壓；以及誤差放大器連接該回授電路及參考電壓調整器，根據(jù)該回授電壓及第二參考電壓之間的差值產生誤差信號供控制該輸出電流。本發(fā)明中，LED驅動器是偵測輸入電壓且是輸出電流受控制，從而使得輸出電流將隨輸入電壓下降而下降，因此在電池供電的系統(tǒng)中，可延長電池的使用時間。
文檔編號H05B37/02GK102223741SQ20101014643
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權日2010年4月14日
發(fā)明者毛亮, 王欽輝, 阮晨杰 申請人:日隆電子股份有限公司