專利名稱：驅(qū)動多串發(fā)光二極管的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例涉及LED串的驅(qū)動，尤其涉及驅(qū)動多串LED的裝置和方法。
背景技術(shù)：
目前，發(fā)光二極管(lightemitting diode,LED)因其具有體積小、功耗低、發(fā)光效率高、壽命長等諸多優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品的顯示設(shè)備中，比如作為液晶顯示器的背光器件其正在不斷取代傳統(tǒng)的放電燈。在LED作為背光器件的各種應(yīng)用中，系統(tǒng)運行的安全性以及故障檢測、故障保護等是非常重要的，另外，在采用多個LED/LED串的背光應(yīng)用中，它們發(fā)光的均勻性和一致性也是用戶所期待的，這就要求流過每個LED/LED串的電流必須均勻匹配?，F(xiàn)有技術(shù)中的LED驅(qū)動裝置為了實現(xiàn)上述各種功能，大多采用DC-DC轉(zhuǎn)換器作為 LED的供電電路，并且采用各種分立電路和分立器件與DC-DC轉(zhuǎn)換器相結(jié)合以達(dá)到故障檢測、故障保護以及均流的目的。如圖I所示為現(xiàn)有技術(shù)中的一種LED驅(qū)動裝置100的電路示意圖。該LED驅(qū)動裝置100包括電壓變換器101，用于接收供電電壓Vin，并將其轉(zhuǎn)換為合適的輸出電壓Vdc以驅(qū)動多個LED/LED串發(fā)光；電流源電路102，電耦接于所述多個LED/LED串，以調(diào)節(jié)每個LED/LED串的電流；故障檢測電路103，用于檢測一個或者多個LED/LED串的開路或者短路并提供故障信號；故障保護電路104，用于接收所述故障信號，提供觸發(fā)信號至所述電壓變換器101以觸發(fā)其執(zhí)行故障保護功能。通常電流源電路102由對應(yīng)耦接于每個LED/LED串的分立電流鏡電路實現(xiàn)；故障檢測電路103可能包括分別用于檢測每個LED/LED串的開路或者短路狀況的電路；故障保護電路104則提供相應(yīng)于每種特定故障狀況的處理及保護電路。例如，在現(xiàn)有技術(shù)的LED驅(qū)動裝置中，針對每個LED串，控制芯片上至少要設(shè)置三個引腳來實現(xiàn)上述的電流均衡功能。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的一個或多個問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種驅(qū)動多串LED的裝置及方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種驅(qū)動多串發(fā)光二極管的裝置，包括電壓變換電路，電耦接至所述多串發(fā)光二極管，為所述多串發(fā)光二極管提供直流驅(qū)動電壓；多個PNP晶體管，該多個PNP晶體管的發(fā)射極分別電連接至各發(fā)光二極管串的陰極；多個采樣電阻，分別電連接在所述多個PNP晶體管的集電極和地之間；以及控制芯片，包括多個運算放大器，其中每個運算放大器具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，第一輸入端接收電流參考值，第二輸入端電連接至相應(yīng)PNP晶體管的集電極和相應(yīng)的采樣電阻，輸出端電連接至相應(yīng)PNP晶體管的基極；以及控制電路，電耦接至所述多個PNP晶體管的基極，根據(jù)各PNP晶體管的基極電壓產(chǎn)生控制信號，以控制所述電壓變換電路。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種驅(qū)動多串發(fā)光二極管的方法，其中，每串發(fā)光二極管與相應(yīng)的電流調(diào)節(jié)電路連接，并且每個電流調(diào)節(jié)電路包括=PNP晶體管，其發(fā)射極電連接至相應(yīng)的發(fā)光二極管串的陰極；采樣電阻，電連接在所述PNP晶體管的集電極和地之間；以及運算放大器，第一輸入端接收電流參考值，第二輸入端電連接至所述PNP晶體管的發(fā)射極和所述采樣電阻，輸出端電連接至所述PNP晶體管的基極，該方法包括為所述多串發(fā)光二極管提供直流驅(qū)動電壓；通過多個電流調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)流過所述多串發(fā)光二極管的電流；根據(jù)多個電流調(diào)節(jié)電路中PNP晶體管的基極電壓產(chǎn)生控制信號；以及根據(jù)所述控制信號調(diào)節(jié)所述直流驅(qū)動電壓。利用上述方案，以較為簡單的LED驅(qū)動裝置提高了 LED發(fā)光元件的發(fā)光均勻性和
一致性。另外，本發(fā)明的實施例還以簡單的結(jié)構(gòu)提供了故障檢測和保護功能。


下面的附圖表明了本發(fā)明的實施方式。這些附圖和實施方式以非限制性、非窮舉性的方式提供了本發(fā)明的一些實施例。圖I為現(xiàn)有技術(shù)中的一種LED驅(qū)動裝置100的電路示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的LED驅(qū)動裝置200的電路示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的LED驅(qū)動裝置300的電路示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明再一實施例的LED驅(qū)動裝置400的電路示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的LED驅(qū)動方法的流程圖。
具體實施例方式下面詳細(xì)說明本發(fā)明實施例的LED串的驅(qū)動裝置。在接下來的說明中，一些具體 的細(xì)節(jié)，例如實施例中的具體電路結(jié)構(gòu)和這些電路元件的具體參數(shù)，都用于對本發(fā)明的實施例提供更好的理解。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，即使在缺少一些細(xì)節(jié)或者其他方法、元件、材料等結(jié)合的情況下，本發(fā)明的實施例也可以被實現(xiàn)。為了以較為簡單的結(jié)構(gòu)來驅(qū)動多串LED并且避免控制芯片因為均流元件而導(dǎo)致變熱，本發(fā)明的實施例提供一種驅(qū)動多串發(fā)光二極管的裝置。該裝置包括電壓變換電路、多個PNP晶體管、多個采樣電阻和控制芯片。電壓變換電路電耦接至所述多串發(fā)光二極管，為多串發(fā)光二極管提供直流驅(qū)動電壓。多個PNP晶體管的發(fā)射極分別電連接至各發(fā)光二極管串的陰極。多個采樣電阻分別電連接在所述多個PNP晶體管的集電極和地之間?？刂菩酒刂齐娐泛投鄠€運算放大器。多個運算放大器中的每個運算放大器具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，第一輸入端接收電流參考值，第二輸入端電連接至相應(yīng)PNP晶體管的集電極和相應(yīng)的采樣電阻，輸出端電連接至相應(yīng)PNP晶體管的基極?？刂齐娐冯婑罱又了龆鄠€PNP晶體管的基極，根據(jù)各PNP晶體管的基極電壓產(chǎn)生控制信號，以控制所述電壓變換電路。根據(jù)上述的實施例，將PNP晶體管作為均流元件設(shè)置在控制芯片外部，不但避免了控制芯片的發(fā)熱問題，而且明顯減少了控制芯片的管腳的數(shù)目，使得控制芯片的結(jié)構(gòu)變得更為簡單。圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的LED驅(qū)動裝置的電路示意圖，該裝置200包括電壓變換電路201、控制芯片202、多個PNP晶體管Ql、Q2、. . .、Qn，多個采樣電阻Rsl、Rs2、. . . λ Rsn0
電壓變換電路201具有輸入端、輸出端和控制端。輸入端接收輸入電壓Vin，輸出端電耦接至各LED串，控制端接收來自控制芯片202的控制信號CTRL。電壓變換電路201將輸入端接收的輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為各LED串需要的直流驅(qū)動電壓Vd。。該電壓變換電路201可為任何直流/直流變換電路或交流/直流變換電路，例如升壓電路、降壓電路、反激電路等。電壓變換電路201的控制方法可以為脈沖寬度調(diào)制(PWM,pulse width modulation)、脈沖頻率調(diào)制(PFM, pulsefrequency modulation)等,控制方法的實現(xiàn)方式可為峰值電流控制、平均電流控制、滯環(huán)電流控制等。每串LED均有電流調(diào)節(jié)電路與之相連，該電流調(diào)節(jié)電路包括PNP晶體管Qk和采樣電阻Rsk以及位于控制芯片202內(nèi)部的運算放大器OPk，調(diào)節(jié)流過相應(yīng)LED串的電流至所需
值，其中k = 1，2，3......，n。PNP晶體管Qk的發(fā)射極電連接至相應(yīng)LED串的陰極。采樣
電阻Rsk電連接在PNP晶體管Qk的集電極和地之間。
運算放大器OPk具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端。第一輸入端接收電流參考值，第二輸入端通過反饋管腳FBk電連接至相應(yīng)PNP晶體管Qk的集電極和相應(yīng)的采樣電阻Rsk，輸出端通過控制管腳CTLk電連接至相應(yīng)PNP晶體管Qk的基極?？刂齐娐?03電耦接至多個PNP晶體管的基極，根據(jù)各PNP晶體管的基極電壓產(chǎn)生控制信號CTRL。電壓變換電路201根據(jù)控制信號CTRL調(diào)節(jié)直流驅(qū)動電壓Vd。。圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的LED驅(qū)動裝置300的電路示意圖。為了簡潔起見，圖3中與圖2相同的內(nèi)容不再詳細(xì)描述。如圖3所示，該實施例的LED驅(qū)動裝置300中的控制芯片202包括控制電路203?？刂齐娐?03包括電壓選擇電路205、誤差放大電路和脈寬調(diào)制(PWM)電路204。電壓選擇電路205電耦接至PNP晶體管Ql Qn的基極，選擇輸出PNP晶體管基極電壓中的最小電壓Vmin。誤差放大電路電耦接至電壓選擇電路205，基于參考電壓Vref I與所述最小電壓Vmin，產(chǎn)生補償信號C0MP。脈沖寬度調(diào)制(PWM)電路204電耦接至誤差放大電路，基于補償信號COMP產(chǎn)生控制信號CTRL，控制電壓變換電路201。圖3中，電壓選擇電路205由η個二極管Dsl Dsn構(gòu)成。該η個二極管的陰極分別電連接至相應(yīng)的PNP晶體管的基極，而陽極電連接在一起，輸出η個PNP晶體管基極電壓中的最小電壓￥_。誤差放大電路包括誤差放大器AMP。誤差放大器AMP的同相輸入端接收參考電壓VMfl，反相輸入端電連接至電壓選擇電路205以接收最小電壓Vmin，輸出端輸出補償信號C0MP。參考電壓V,efl的值取決于PNP晶體管Qk的開啟電壓、電流參考值V,ef以及采樣電阻Rsk。圖4為根據(jù)本發(fā)明再一實施例的LED驅(qū)動裝置400的電路示意圖。如圖4所示，LED故障保護模塊41，42，. . .，4n對應(yīng)耦接于相應(yīng)PNP晶體管的基極，接收基極處的電壓，通過比較接收的基極電壓與預(yù)訂的故障閾值電壓(例如，開路閾值或短路閾值)來產(chǎn)生故障信號 Triggerl Triggern0在一個實施例中，每個LED故障保護模塊均包括LED開路檢測比較器402、LED短路檢測比較器403以及觸發(fā)電路404。LED開路檢測比較器402接收對應(yīng)的PNP晶體管的基極電壓，并將該基極電壓與開路閾值電壓Vcth相比較以產(chǎn)生開路故障信號。如果該基極電壓大于該開路閾值電壓Voth，則所述開路故障信號為表征LED正常的邏輯狀態(tài)，如果該基極電壓小于該開路閾值電壓Voth，則所述開路故障信號為表征LED開路的邏輯狀態(tài)。
LED短路檢測比較器403接收對應(yīng)的PNP晶體管的基極電壓，并將該基極電壓與短路閾值電壓Vsth相比較以產(chǎn)生短路故障信號。如果該基極電壓小于該短路閾值電壓Vsth，則所述短路故障信號為表征LED正常的邏輯狀態(tài)，如果該電壓大于該短路閾值電壓VSTH，則所述短路故障信號為表征LED短路的邏輯狀態(tài)。觸發(fā)電路404接收所述開路故障信號和所述短路故障信號，以產(chǎn)生觸發(fā)信號
Triggerk(k = 1、2......η)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，當(dāng)率禹接于PNP晶體管Qk的LED串
開路時，PNP晶體管Qk的基極電壓將被拉到地，因而該基極電壓將小于所述開路閾值電壓Voth,那么所述開路故障信號將為表征LED開路的邏輯狀態(tài)。當(dāng)耦接于PNP晶體管Qk的LED串短路時，該PNP晶體管Qk的基極電壓將被拉到高電位，因而該基極電壓將大于短路閾值電壓Vsth，那么短路故障信號將為表征LED短路的邏輯狀態(tài)。然后，觸發(fā)電路404具體為或門電路，對LED開路檢測比較器402和LED短路檢測比較器403輸出的表示故障狀態(tài)的邏輯信號進行或運算后，輸出該LED串的故障信號Triggerk。 雖然在上述實施例中，觸發(fā)電路404對開路故障信號和短路故障信號進行或運算后輸出，作為故障信號，但是在其他實施例中，每個LED故障保護模塊也可以不包括觸發(fā)電路404，而是直接輸出LED開路檢測比較器402和LED短路檢測比較器403的檢測結(jié)果，即開路故障信號和短路故障信號，作為故障指示信號。圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的LED驅(qū)動方法的流程圖，包括步驟501 504。根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法，每串發(fā)光二極管與相應(yīng)的電流調(diào)節(jié)電路連接，并且每個電流調(diào)節(jié)電路包括=PNP晶體管，其發(fā)射極電連接至相應(yīng)的發(fā)光二極管串的陰極；采樣電阻，電連接在所述PNP晶體管的集電極和地之間；以及運算放大器，第一輸入端接收電流參考值，第二輸入端電連接至所述PNP晶體管的發(fā)射極和所述采樣電阻，輸出端電連接至所述PNP晶體管的基極。如圖5所示,該方法包括步驟501，為多串發(fā)光二極管提供直流驅(qū)動電壓；步驟502，通過多個電流調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)流過所述多串發(fā)光二極管的電流；步驟503，根據(jù)多個電流調(diào)節(jié)電路中PNP晶體管的基極電壓產(chǎn)生控制信號；以及步驟504，根據(jù)所述控制信號調(diào)節(jié)所述直流驅(qū)動電壓。根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，步驟503包括選擇PNP晶體管基極電壓中的最小電壓；基于參考電壓和所述最小電壓，產(chǎn)生補償信號；以及基于補償信號，產(chǎn)生所述控制信號。根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，還可以檢測LED串的故障。該方法還包括步驟JfPNP晶體管的基極電壓與開路閾值電壓和短路閾值電壓進行比較，其中開路閾值電壓低于短路閾值電壓；當(dāng)該基極電壓低于開路閾值電壓時，產(chǎn)生代表相應(yīng)的發(fā)光二極管串開路的開路指示信號；當(dāng)該基極電壓高于短路閾值電壓時，產(chǎn)生代表相應(yīng)的發(fā)光二極管串短路的短路指示信號。上述本發(fā)明的說明書和實施方式僅僅以示例性的方式對本發(fā)明實施例的LED驅(qū)動裝置進行了說明，并不用于限定本發(fā)明的范圍。對于公開的實施例進行變化和修改都是可能的，其他可行的選擇性實施例和對實施例中元件的等同變化可以被本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所了解。本發(fā)明所公開的實施例的其他變化和修改并不超出本發(fā)明的精神和保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動多串發(fā)光二極管的裝置，包括 電壓變換電路，電耦接至所述多串發(fā)光二極管，為所述多串發(fā)光二極管提供直流驅(qū)動電壓； 多個PNP晶體管，該多個PNP晶體管的發(fā)射極分別電連接至各發(fā)光二極管串的陰極； 多個采樣電阻，分別電連接在所述多個PNP晶體管的集電極和地之間；以及 控制芯片，包括 多個運算放大器，其中每個運算放大器具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，第一輸入端接收電流參考值，第二輸入端電連接至相應(yīng)PNP晶體管的集電極和相應(yīng)的采樣電阻，輸出端電連接至相應(yīng)PNP晶體管的基極；以及 控制電路，電耦接至所述多個PNP晶體管的基極，根據(jù)各PNP晶體管的基極電壓產(chǎn)生控制信號，以控制所述電壓變換電路。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述控制電路包括 電壓選擇電路，電耦接至所述多個PNP晶體管的基極，選擇輸出PNP晶體管基極電壓中的最小電壓； 誤差放大電路，電耦接至所述電壓選擇電路，基于參考電壓與所述最小電壓，產(chǎn)生補償信號；以及 脈沖寬度調(diào)制電路，電耦接至所述誤差放大電路，基于所述補償信號產(chǎn)生控制信號。
3.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述控制芯片還包括多個故障檢測電路，分別連接到所述多個PNP晶體管的基極，將相應(yīng)PNP晶體管的基極電壓與開路閾值電壓和短路閾值電壓進行比較，其中開路閾值電壓低于短路閾值電壓； 當(dāng)該基極電壓低于開路閾值電壓時，所述故障檢測電路輸出代表相應(yīng)的發(fā)光二極管串開路的開路指示信號； 當(dāng)該基極電壓高于短路閾值電壓時，所述故障檢測電路輸出代表相應(yīng)的發(fā)光二極管串短路的短路指示信號。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中每個故障檢測電路包括 第一比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端電稱接到相應(yīng)PNP晶體管的基極，接收該PNP晶體管的基極電壓，第二輸入端接收開路閾值電壓，輸出端輸出所述開路指示信號； 第二比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端電稱接到相應(yīng)PNP晶體管的基極，接收該PNP晶體管的基極電壓，第二輸入端接收短路閾值電壓，輸出端輸出所述短路指示信號。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中每個故障檢測電路還包括 觸發(fā)電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端電稱接到所述第一比較器的輸出端，第二輸入端電耦接到所述第二比較器的輸出端，輸出端輸出故障指示信號。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述觸發(fā)電路為或門電路。
7.—種驅(qū)動多串發(fā)光二極管的方法，其中，每串發(fā)光二極管與相應(yīng)的電流調(diào)節(jié)電路連接，并且每個電流調(diào)節(jié)電路包括PNP晶體管，其發(fā)射極電連接至相應(yīng)的發(fā)光二極管串的陰極；采樣電阻，電連接在所述PNP晶體管的集電極和地之間；以及運算放大器，第一輸入端接收電流參考值，第二輸入端電連接至所述PNP晶體管的發(fā)射極和所述采樣電阻，輸出端電連接至所述PNP晶體管的基極，該方法包括 為所述多串發(fā)光二極管提供直流驅(qū)動電壓； 通過多個電流調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)流過所述多串發(fā)光二極管的電流； 根據(jù)多個電流調(diào)節(jié)電路中PNP晶體管的基極電壓產(chǎn)生控制信號；以及 根據(jù)所述控制信號調(diào)節(jié)所述直流驅(qū)動電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中產(chǎn)生控制信號的步驟包括 選擇PNP晶體管基極電壓中的最小電壓； 基于參考電壓和所述最小電壓，產(chǎn)生補償信號；以及 基于補償信號，產(chǎn)生所述控制信號。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括 將PNP晶體管的基極電壓與開路閾值電壓和短路閾值電壓進行比較，其中開路閾值電壓低于短路閾值電壓； 當(dāng)該基極電壓低于開路閾值電壓時，產(chǎn)生代表相應(yīng)的發(fā)光二極管串開路的開路指示信號; 當(dāng)該基極電壓高于短路閾值電壓時，產(chǎn)生代表相應(yīng)的發(fā)光二極管串短路的短路指示信號。
全文摘要
公開了一種驅(qū)動多串發(fā)光二極管的裝置及其方法。該裝置包括電壓變換電路，電耦接至LED串，為多串LED提供驅(qū)動電壓；多個PNP晶體管，發(fā)射極分別電連接至各LED串的陰極；多個采樣電阻，分別電連接在多個PNP晶體管的集電極和地之間；以及控制芯片，包括多個運算放大器，每個運算放大器的第一輸入端接收電流參考值，第二輸入端電連接至相應(yīng)PNP晶體管的集電極和相應(yīng)的采樣電阻，輸出端電連接至相應(yīng)PNP晶體管的基極；以及控制電路，電耦接至多個PNP晶體管的基極，根據(jù)各PNP晶體管的基極電壓產(chǎn)生控制信號，以控制電壓變換電路。
文檔編號H05B37/03GK102970803SQ20121051588
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者余波, 任遠(yuǎn)程, 鄺乃興, 李智順 申請人:成都芯源系統(tǒng)有限公司