專利名稱：發(fā)光二極管驅動電路及其系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明有關于發(fā)光二極管驅動技術，特別是有關于發(fā)光二極管中驅動晶體管的電壓調節(jié)技術。
背景技術：
發(fā)光二極管(Light Emitting diode)驅動晶片廣泛應用于諸如液晶電視等顯示裝置之中。圖I為現(xiàn)有技術中的發(fā)光二極管驅動晶片示意圖。現(xiàn)有的發(fā)光二極管驅動晶片 110包括多個發(fā)光二極管驅動模塊112。多個發(fā)光二極管串130串聯(lián)多個發(fā)光二極管于一電壓源Vsupply與發(fā)光二極管驅動模塊112之間。發(fā)光二極管驅動模塊112用以驅動相連接的發(fā)光二極管串130。值得注意的是，現(xiàn)有技術會在電壓源Vsupply與所述發(fā)光二極管串130之間配置一可變電阻Rad，借以對發(fā)光二極管驅動模塊112上的壓降進行調整。明確地說，圖I中各元件的電性關系會滿足等式Vsupply = ILEDXRad+VLEDs+V112，其中ILED為流經發(fā)光二極管130上的電流，而VLEDs為發(fā)光二極管130上的電壓，兩者皆依據(jù)發(fā)光二極管130的規(guī)格而有固定值。因此，當對可變電阻Rad的值進行調整時，發(fā)光二極管驅動模塊112的壓降V112 即可因此獲得調整。然而，現(xiàn)有技術無法自動將上述發(fā)光二極管驅動模塊112的壓降調整在適當?shù)姆秶Ｒ虼?，本發(fā)明提供一種新的電路以解決此一問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管驅動電路，包括至少一發(fā)光二極管驅動模塊，耦合于至少一發(fā)光二極管串，用以驅動相對應的該發(fā)光二極管串；一電壓調節(jié)模塊，耦合于該至少一發(fā)光二極管驅動模塊，根據(jù)該至少一發(fā)光二極管模塊的輸出信號，提供一調節(jié)信號；其中，該至少一發(fā)光二極管串的輸入電壓根據(jù)該調節(jié)信號而調整。本發(fā)明所述的發(fā)光二極管驅動電路，該發(fā)光二極管串還耦接至一電壓源；該電壓調節(jié)模塊包括一用以產生一參考電壓的參考電壓產生器以及一漏極電壓比較器；該漏極電壓比較器包括至少一漏極電壓輸入，用以耦接至該至少一發(fā)光二極管驅動模塊的驅動晶體管的漏極，以擷取至少一漏極電壓；一參考電壓輸入，耦接至該參考電壓產生器，用以接收該參考電壓；以及一調節(jié)信號輸出，用以輸出該調節(jié)信號至一控制器，以使該控制器調節(jié)該電壓源供應至該驅動晶體管的電壓，其中該調節(jié)信號是該漏極電壓比較器將該至少一漏極電壓與該參考電壓進行比較的結果。本發(fā)明所述的發(fā)光二極管驅動電路，該參考電壓產生器所產生的參考電壓被設定為使該驅動晶體管進入飽和區(qū)的最小漏極電壓。本發(fā)明所述的發(fā)光二極管驅動電路，當該至少一漏極電壓低于該參考電壓時，該控制器調高該電壓源輸出的電壓。本發(fā)明所述的發(fā)光二極管驅動電路，該至少一漏極電壓輸入連接至一第一晶體管的柵極，該參考電壓輸入連接至一第二晶體管的柵極，該調節(jié)信號是該第一晶體管的漏極的電壓。本發(fā)明所述的發(fā)光二極管驅動電路，該調節(jié)信號由一或門的輸出提供，該或門包括至少一輸入，該至少一輸入耦接至該第一晶體管的漏極，用以輸入該第一晶體管的漏極的電壓；該電壓調節(jié)模塊還包括一反相器，該反相器耦接至該調節(jié)信號，用以將該調節(jié)信號反相。本發(fā)明所述的發(fā)光二極管驅動電路，該電壓調節(jié)模塊還包括一雙輸入或門，該雙輸入或門包括一第一輸入端，I禹接至該電壓調節(jié)模塊的該反相器的輸出；一第二輸入端， 耦接至另一發(fā)光二極管驅動電路的電壓調節(jié)模塊的雙輸入或門的輸出；以及一輸出端，耦接至該控制器。本發(fā)明所述的發(fā)光二極管驅動電路，該至少一發(fā)光二極管驅動模塊還包括一運算放大器，該運算放大器的一輸出耦接至該驅動晶體管的柵極。本發(fā)明所述的發(fā)光二極管驅動電路，該電壓源是一直流對直流電壓轉換器。本發(fā)明另提供一種發(fā)光二極管驅動系統(tǒng)，包括一電壓源，提供一電壓于多個該發(fā)光二極管串；多個前述發(fā)光二極管驅動電路，耦合于多個該發(fā)光二極管串，用以驅動相連接的該發(fā)光二極管串；一控制器，耦合于該電壓源，傳送一控制信號至該電壓源以調整供給至多個該發(fā)光二極管串的輸入電壓；其中，多個該發(fā)光二極管驅動電路為串列方式排列，下一級的該發(fā)光二極管驅動電路接收來自上一級的該發(fā)光二極管驅動電路的輸出信號，并經過一邏輯運算后提供其輸出信號；其中，最后一級的該發(fā)光二極管驅動電路傳送輸出信號至該控制器，用以調整多個該發(fā)光二極管串的輸入電壓。本發(fā)明不僅能夠確保發(fā)光二極管驅動模塊中所有的驅動晶體管皆被推入飽和區(qū)操作，還能夠將上述驅動晶體管的功率損失減至最低。


圖I為現(xiàn)有技術中的發(fā)光二極管驅動晶片示意圖。圖2為依據(jù)本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管驅動電路示意圖。圖3為驅動晶體管212的特性曲線。圖4A為依據(jù)本發(fā)明另一實施例的發(fā)光二極管驅動電路示意圖。圖4B為依據(jù)本發(fā)明又一實施例的發(fā)光二極管驅動電路示意圖。圖5為依據(jù)本發(fā)明一實施例的多級發(fā)光二極管驅動電路示意圖。附圖中符號的簡單說明如下200 :發(fā)光二極管驅動電路；210 :發(fā)光二極管驅動模塊；220 :電壓調節(jié)模塊；212 驅動晶體管；214 :運算放大器；222 :參考電壓產生器；224 :漏極電壓比較器；230 :發(fā)光二極管串；241 :漏極電壓輸入；242 :參考電壓輸入；243 :調節(jié)信號；250 :控制器；260 :雙輸入或門；261 :第一輸入端；262 :第二輸入端；263 :第三輸入端；270 :電壓源；290 :反相器； 400 :發(fā)光二極管驅動電路；410 :發(fā)光二極管驅動模塊；420 :電壓調節(jié)模塊；412 :驅動晶體管；414 :運算放大器；422 :參考電壓產生器；424 :漏極電壓比較器；430 :發(fā)光二極管串； 450 :控制器；470 :電壓源；501 503 :發(fā)光二極管驅動電路；511 513 :發(fā)光二極管串； 550 :控制器；570 :電壓源。
具體實施例方式下文為介紹本發(fā)明的較佳實施例。各實施例用以說明本發(fā)明的原理，但非用以限制本發(fā)明。本發(fā)明的范圍當以權利要求書的范圍為準。圖2為依據(jù)本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管驅動電路示意圖。本發(fā)明的發(fā)光二極管驅動電路200通過反饋控制而達到自動調節(jié)其上電壓的目的。發(fā)光二極管驅動電路200包括多個發(fā)光二極管驅動模塊210以及一電壓調節(jié)模塊220。其中，各個發(fā)光二極管驅動模塊 210包括一驅動晶體管212以及一運算放大器214，而該電壓調節(jié)模塊220則包括一參考電壓產生器222及一漏極電壓比較器224。明確地說，本發(fā)明所提供的自動調整機制主要目的在于調整驅動晶體管212的漏源電壓而使其將該驅動晶體管212推入飽和區(qū)操作，借以使所驅動的發(fā)光~■極管串230上具有穩(wěn)定的電流并廣生穩(wěn)定的売度。此外，該驅動晶體管 212的漏源電壓仍需被進一步控制，使得不至于因為漏源電壓過大而產生不必要的功率損失(功率損失等于驅動晶體管212的漏源電壓乘以驅動晶體管212上的電流)，借以有效提高驅動模塊的效率。下文將分別說明本發(fā)明的上述各個元件。本發(fā)明的驅動晶體管212可用以驅動多個發(fā)光二極管230，其中該多個發(fā)光二極管串230將多個發(fā)光二極管串聯(lián)于一電壓源270與發(fā)光二極管驅動模塊210之間。該驅動晶體管212的漏極連接至發(fā)光二極管串230。此外，本發(fā)明的運算放大器214以一輸出耦接至該驅動晶體管212的柵極，并以一正輸入端接收一驅動電壓Vdr。本發(fā)明電壓調節(jié)模塊220中的參考電壓產生器222可用以產生一參考電壓，以作為和驅動晶體管212的漏極電壓比較的基準。在圖2的實施例中，參考電壓產生器222可耦接至運算放大器214的正輸入端以接收驅動電壓Vdr (驅動電壓Vdr約略等于驅動晶體管 212的源極電壓)，并在該驅動電壓Vdr上另加上一電壓差Vest，而使參考電壓產生器222 產生總和等于該驅動晶體管212的理想漏極電壓的一參考電壓。圖3為驅動晶體管212的特性曲線，用以說明驅動晶體管212的理想漏極電壓。該理想漏極電壓應該略大于使該驅動晶體管212進入飽和區(qū)的最小漏極電壓Vth，以使驅動晶體管212有穩(wěn)定的電流卻有最小的功率損耗。因此，在一實施例中，若參考電壓設定為該最小漏極電壓Vth,則所加上的電壓差Vest可設定為Vth-Vdr。本發(fā)明電壓調節(jié)模塊中的漏極電壓比較器224為具有多個輸入的比較器，包括多個漏極電壓輸入241、一參考電壓輸入242，以及一調節(jié)信號243。其中，該漏極電壓比較器 224的各個漏極電壓輸入241可分別與一發(fā)光二極管驅動模塊210的驅動晶體管212的漏極耦接，用以擷取各個發(fā)光二極管驅動模塊210的驅動晶體管212的漏極所提供的一輸出信號(漏極電壓)。漏極電壓比較器224的參考電壓輸入242則耦接至該參考電壓產生器 222，可用以自該參考電壓產生器222上接收前述的參考電壓。本發(fā)明的該漏極電壓比較器224可將該漏極電壓輸入241所接收的漏極電壓與參考電壓輸入242所接收的該參考電壓進行比較而產生一調節(jié)信號，并將該調節(jié)信號輸出至一控制器250。之后，外部的控制器250可依據(jù)該調節(jié)信號調整該電壓源270供應至所述發(fā)光二極管230的電壓，進而調整到該驅動晶體管212的漏源電壓Vds。調整的規(guī)則，舉例而言，若每一個驅動晶體管212中，至少有一個漏極電壓低于該參考電壓時,代表至少有一個驅動晶體管212的漏源電壓Vds太低，如此將導致具有過低漏源電壓Vds的驅動晶體管 212，其連接的發(fā)光二極管串230處于不穩(wěn)定的操作狀態(tài)。當漏極電壓比較器224偵測到上述過低的漏源電壓Vds信號，即傳送調節(jié)信號至控制器250，而控制器250可根據(jù)調節(jié)信號調整電壓源270輸出的電壓，以確保所有的驅動晶體管212皆被推入飽和區(qū)操作。反之，若所接收到的所有漏極電壓皆高于該參考電壓時，代表該驅動晶體管212的漏源電壓太高， 則控制器250會調低該電壓源270輸出的電壓，進而降低所有驅動晶體管的漏源電壓Vds， 借此將驅動晶體管212的功率損失減至最低。圖4A為依據(jù)本發(fā)明另一實施例的發(fā)光二極管驅動電路示意圖。與圖2的發(fā)光二極管驅動電路200相似，圖4A的發(fā)光二極管驅動電路400包括多個發(fā)光二極管驅動模塊 410以及一電壓調節(jié)模塊420。其中，各個發(fā)光二極管驅動模塊410用以驅動發(fā)光二極管串 430，包括一驅動晶體管412以及一運算放大器414，而該電壓調節(jié)模塊420則包括一參考電壓產生器422及一漏極電壓比較器424。此外，在圖4A的漏極電壓比較器424中，原圖2電壓調節(jié)模塊220的漏極電壓比較器224被多個晶體管Q1、Q2及Q3所取代，所述晶體管Q1、 Q2及Q3構成多組電流鏡。各個漏極電壓輸入至第一晶體管Ql的柵極；而參考電壓產生器 422所產生的該參考電壓Vest連接至第二晶體管Q2的柵極。此外，調節(jié)信號是該第一晶體管Ql的漏極的電壓，將被輸出至一控制器450。之后，外部的控制器450可依據(jù)該調節(jié)信號調整該電壓源470供應至所述發(fā)光二極管430的電壓，進而調整到該驅動晶體管412的漏源電壓Vds。圖4B為依據(jù)本發(fā)明又一實施例的發(fā)光二極管驅動電路示意圖。與圖2的發(fā)光二極管驅動電路200相似，圖4B的發(fā)光二極管驅動電路400同樣包括多個發(fā)光二極管驅動模塊410以及一電壓調節(jié)模塊420。其中，各個發(fā)光二極管驅動模塊410用以驅動發(fā)光二極管串430，包括一驅動晶體管412以及一運算放大器414，而該電壓調節(jié)模塊420則包括一參考電壓產生器422及一漏極電壓比較器424。此外，在圖4A的一漏極電壓比較器424中，原圖2電壓調節(jié)模塊220的漏極電壓比較器224被多個晶體管Q1、Q2及Q3所取代，所述晶體管Ql、Q2及Q3構成多組電流鏡。圖4B與圖4A不同之處在于，圖4A的實施例的調節(jié)信號是第一晶體管Ql的漏極的電壓，而圖4B的實施例的調節(jié)信號是一或門(OR gate) 280的輸出，其中該或門280包括多個輸入，分別耦接至一第一晶體管Ql的漏極，用以輸入該第一晶體管Ql的漏極的電壓。圖2、圖4A及圖4B中，本發(fā)明還包括一反相器290，耦接至該調節(jié)信號，用以將該調節(jié)信號予以反相。當發(fā)光二極管驅動模塊200/400的驅動晶體管212/412的漏極電壓高于參考電壓時，則該調節(jié)信號呈高態(tài)(H)，而反相器290的輸出為低態(tài)(L);同理，當發(fā)光二極管驅動模塊200/400的驅動晶體管212/412的漏極電壓低于參考電壓時，則該調節(jié)信號呈低態(tài)(L)，而反相器290的輸出為低態(tài)(H)。本發(fā)明另提供一發(fā)光二極管驅動調節(jié)系統(tǒng)，其同樣可通過反饋控制而達到自動調節(jié)其上電壓的目的。圖5為依據(jù)本發(fā)明的發(fā)光二極管驅動系統(tǒng)500示意圖。本發(fā)明的發(fā)光二極管驅動調節(jié)系統(tǒng)包括各級發(fā)光二極管驅動模塊501 503、電壓源570以及控制器550。 各級發(fā)光二極管驅動電路501 503可分別用以驅動及調節(jié)多個列發(fā)光二極管串511 513，舉例而言，可為圖2的發(fā)光二極管驅動模塊200。由于該發(fā)光二極管驅動模塊200已詳述于前文，故在此不再贅述各級發(fā)光二極管驅動電路501 503的細部節(jié)構。本系統(tǒng)中，電壓源570用以提供一電壓；而該控制器570則依據(jù)前述調節(jié)信號而輸出一控制信號至該電壓源570以調節(jié)供給至所述發(fā)光二極管串511 513的輸入電壓。一般而言，本發(fā)明的發(fā)光二極管驅動電路可分別以晶片形式應用于諸如液晶屏幕等顯示裝置之中，雖然其中單一發(fā)光二極管驅動電路即可處理多串列發(fā)光二極管，然而單一發(fā)光二極管驅動模塊所能驅動的發(fā)光二極管串數(shù)目有其極限。因此，在發(fā)光二極管串的數(shù)目較多的應用時(超過16列以上)，例如，應用一大型液晶屏幕，則需要應用如圖5所示的多個發(fā)光二極管驅動電路。請參照圖2、圖4A、圖4B及圖5。在一較佳實施例中，該電壓調節(jié)模塊還包括一雙輸入或門260，其以一第一輸入端261耦接至該電壓調節(jié)模塊的該反相器290的輸出，另以一第二輸入端262，耦接至上一級發(fā)光二極管驅動電路(圖未顯示)的電壓調節(jié)模塊的雙輸入或門的輸出，并以一輸出端263耦接下一級發(fā)光二極管驅動電路(圖未顯示)的電壓調節(jié)模塊的雙輸入或門的輸入，或是耦接至控制器。圖5的發(fā)光二極管驅動電路501 503米用串列方式排列，下一級的發(fā)光二極管驅動電路接收來自上一級的發(fā)光二極管驅動電路的輸出信號后，經過前述邏輯元件260及 290所執(zhí)行的邏輯運算后提供其輸出信號，其中，最后一級的發(fā)光二極管驅動電路則傳送輸出信號至該控制器550，用以調整所有發(fā)光二極管511 513的輸入電壓。舉例而言，圖5 的發(fā)光二極管驅動電路502的雙輸入或門的輸出耦接至下一級發(fā)光二極管驅動電路503 ； 而發(fā)光二極管驅動電路503的雙輸入或門的輸出則耦接至控制器550。在此實施例中，當各級發(fā)光二極管驅動電路501 503的驅動晶體管皆進入飽和區(qū)，則各級中的漏極電壓比較器皆會輸出高態(tài)信號(H)，而經反相器作用后皆會輸出低態(tài)信號(L)，使得最后一級發(fā)光二極管驅動電路503的雙輸入或門輸出一低態(tài)信號,控制器550則據(jù)此將電壓源570輸出的電壓調降以減低各級驅動晶體管的功率損耗；反之，當某一級發(fā)光二極管驅動電路驅動晶體管未進入飽和區(qū)，則該級中的漏極電壓比較器皆會輸出低態(tài)信號，而經反相器作用后會輸出高態(tài)信號，使得最末級發(fā)光二極管驅動電路503輸出一高態(tài)信號,控制器550則據(jù)此將電壓源570輸出的電壓調升以確保各級的驅動晶體管皆會進入飽和狀態(tài)。在一實施例中， 該電壓源570是一直流對直流電壓轉換器，然而在其他實施例中則不必以此為限。以上所述僅為本發(fā)明較佳實施例，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟悉本項技術的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，可在此基礎上做進一步的改進和變化，因此本發(fā)明的保護范圍當以本申請的權利要求書所界定的范圍為準。
權利要求
1.一種發(fā)光二極管驅動電路，其特征在于，包括至少一發(fā)光二極管驅動模塊，耦合于至少一發(fā)光二極管串，用以驅動相對應的該發(fā)光二極管串；一電壓調節(jié)模塊，耦合于該至少一發(fā)光二極管驅動模塊，根據(jù)該至少一發(fā)光二極管驅動模塊的輸出信號，提供一調節(jié)信號；其中，該至少一發(fā)光二極管串的輸入電壓根據(jù)該調節(jié)信號而調整。
2.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)光二極管驅動電路，其特征在于，該發(fā)光二極管串還耦接至一電壓源；該電壓調節(jié)模塊包括一參考電壓產生器，用以產生一參考電壓；一漏極電壓比較器，包括至少一漏極電壓輸入，用以耦接至該至少一發(fā)光二極管驅動模塊的驅動晶體管的漏極，以擷取至少一漏極電壓；一參考電壓輸入，耦接至該參考電壓產生器，用以接收該參考電壓；以及一調節(jié)信號輸出，用以輸出該調節(jié)信號至一控制器，以使該控制器調節(jié)該電壓源供應至該驅動晶體管的電壓，其中該調節(jié)信號是該漏極電壓比較器將該至少一漏極電壓與該參考電壓進行比較的結果。
3.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)光二極管驅動電路，其特征在于，該參考電壓產生器所產生的參考電壓被設定為使該驅動晶體管進入飽和區(qū)的最小漏極電壓。
4.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)光二極管驅動電路，其特征在于，當該至少一漏極電壓低于該參考電壓時，該控制器調高該電壓源輸出的電壓。
5.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)光二極管驅動電路，其特征在于，該至少一漏極電壓輸入連接至一第一晶體管的柵極，該參考電壓輸入連接至一第二晶體管的柵極，該調節(jié)信號是該第一晶體管的漏極的電壓。
6.根據(jù)權利要求5所述的發(fā)光二極管驅動電路，其特征在于，該調節(jié)信號由一或門的輸出提供，該或門包括至少一輸入，該至少一輸入耦接至該第一晶體管的漏極，用以輸入該第一晶體管的漏極的電壓；該電壓調節(jié)模塊還包括一反相器，該反相器耦接至該調節(jié)信號，用以將該調節(jié)信號反相。
7.根據(jù)權利要求6所述的發(fā)光二極管驅動電路，其特征在于，該電壓調節(jié)模塊還包括一雙輸入或門，該雙輸入或門包括一第一輸入端，耦接至該電壓調節(jié)模塊的該反相器的輸出；一第二輸入端，耦接至另一發(fā)光二極管驅動電路的電壓調節(jié)模塊的雙輸入或門的輸出；以及一輸出端，耦接至該控制器。
8.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)光二極管驅動電路，其特征在于，該至少一發(fā)光二極管驅動模塊還包括一運算放大器，該運算放大器的一輸出耦接至該驅動晶體管的柵極。
9.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)光二極管驅動電路，其特征在于，該電壓源是一直流對直流電壓轉換器。
10.一種具有權利要求I所述的發(fā)光二極管驅動電路的發(fā)光二極管驅動系統(tǒng)，其特征在于，包括一電壓源，提供一電壓給多個該發(fā)光二極管串；多個該發(fā)光二極管驅動電路，耦合于多個該發(fā)光二極管串，用以驅動相連接的該發(fā)光二極管串；一控制器，耦合于該電壓源，傳送一控制信號至該電壓源以調整供給至多個該發(fā)光二極管串的輸入電壓；其中，多個該發(fā)光二極管驅動電路為串列方式排列，下一級的該發(fā)光二極管驅動電路接收來自上一級的該發(fā)光二極管驅動電路的輸出信號，并經過一邏輯運算后提供其輸出信號;其中，最后一級的該發(fā)光二極管驅動電路傳送輸出信號至該控制器，用以調整多個該發(fā)光二極管串的輸入電壓。
全文摘要
一種發(fā)光二極管驅動電路及其系統(tǒng)，該發(fā)光二極管驅動電路包括至少一發(fā)光二極管驅動模塊，耦合于至少一發(fā)光二極管串，用以驅動相對應的該發(fā)光二極管串；一電壓調節(jié)模塊，耦合于該至少一發(fā)光二極管驅動模塊，根據(jù)該至少一發(fā)光二極管模塊的輸出信號，提供一調節(jié)信號；其中，該至少一發(fā)光二極管串的輸入電壓根據(jù)該調節(jié)信號而調整。本發(fā)明不僅能夠確保發(fā)光二極管驅動模塊中所有的驅動晶體管皆被推入飽和區(qū)操作，還能夠將上述驅動晶體管的功率損失減至最低。
文檔編號H05B37/02GK102612201SQ201110344088
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權日2011年1月24日
發(fā)明者酒井弘一 申請人:普誠科技股份有限公司