[發(fā)明專利]發(fā)光二極管驅動電路

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010171202.4
• 申請日: 2010-04-29
• 公開（公告）號: CN102202444A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發(fā)明（設計）人: 劉光華;梁勝堯
• 申請（專利權）人: 新綠科技股份有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

技術領域

本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管(light-emitting?diode，LED)驅動電路，尤其涉及一種利用電壓箝制結構的發(fā)光二極管驅動電路。

背景技術

用于電視(TV)與個人電腦(personal?computer，PC)的液晶顯示器(LCDdisplay)的發(fā)光二極管(LED)背光技術逐漸受到歡迎，因為以LED作為背光光源能做出更輕薄、更省電的顯示器。利用LED背光模組的驅動電路通常驅動許多的發(fā)光元件串。每一串發(fā)光元件串包括多個LED串聯。

舉例而言，圖1為現有的恒定電流的LED驅動電路100的示意圖。預先調節(jié)的啟動階段(未示出)將輸入電壓(未示出)提供至總線電壓VBUS。LED驅動電路100驅動8個發(fā)光元件串111～118。LED驅動電路100包括8個段落(section)，而每一段落驅動一串發(fā)光元件串111～118。舉例而言，驅動發(fā)光元件串118的段落包括運算放大器(operational?amplifier，簡稱OPA)138、N型通道金屬氧化物半導體場效晶體管(N型晶體管，簡稱N型晶體管)128以及電阻148。LED驅動電路100的每一個段落均具備相同的功能與電路結構。

LED的亮度與流經LED的電流成正比。為了一致地亮度與顯示品質，電流與發(fā)光元件串的匹配是相當重要的。由于諸如制造變異等因素，這些發(fā)光元件串于導通時難以確切具有同樣的正向電壓。因此，必須要有一個控制機制來實現電流與發(fā)光元件串的匹配。

以發(fā)光元件串118為例。N型晶體管128、運算放大器138與電阻148構成一個負反饋的控制回路，其可將流經電阻148與發(fā)光元件串118的電流調節(jié)至一預設值I118。I118＝Vref/R148。只要參考電壓Vref穩(wěn)定，并且電阻141～148具有匹配良好的阻抗，則流經發(fā)光元件串111～118的電流就會大致上相同。在此請注意，N型晶體管128與運算放大器138的操作像是低壓降(low-drop-out，LDO)線性穩(wěn)壓器。

再者，LED驅動電路100提供了LED多層階調光的功能。LED的調光層階受控于調光信號PWMD。圖2為圖1的LED驅動電路100內一些信號的波形圖，具體的圖2為LED驅動電路100內的調光信號PWMD、每個LED串驅動段落中的運算放大器OPA的輸出、與流經每個發(fā)光元件串的電流的波形圖。在時間點T1～T2與T3～T4的期間(亦即導通期間Ton)中，調光信號PWMD位于高準位。輸出至相應N型晶體管的柵極的運算放大器OPA將會導通。相應的N型晶體管亦隨之導通。運算放大器OPA將流經相應N型晶體管與發(fā)光元件串的電流調節(jié)至預設值。而在時間點T2～T3與T4～T5的期間(亦即截止期間Toff)中，調光信號PWMD位于低準位。輸出至相應N型半導體的柵極的運算放大器OPA將會截止。相應的N型半導體亦隨之截止。流經發(fā)光元件串的電流將降至零。LED的平均電流正比于調光信號PWMD的工作周期。也就是說，Iave＝D×Ion。Iave是LED的平均電流，而Ion則是當相應N型晶體管121～128導通時充分穩(wěn)定的LED電流。工作周期則定義為，D＝Ton/(Ton+Toff)＝(T2-T1)/(T3-T1)。因此，通過調光信號PWMD的工作周期的變化，便可以控制LED的平均電流Iave，進而控制發(fā)光元件串111～118的有效亮度。

目前而言，大部分應用于背光技術的LED均使用20mA的設備。操作于20mA的LED的正向電壓VF與其制造容忍度的范圍為3.0V到3.8V之間，其溫度范圍則在-20℃至80℃之間。目前已有多家的IC供應商提供許多6通道至8通道LED背光驅動器。舉例而言，美信集成(Maxim)的MAX8790A芯片、德州儀器(Texas?Instrument)的TPS61181芯片以及英特硅爾半導體(Intersil)有限公司的ISL97636A芯片均為6通道驅動器。MAX17061芯片與凌特科技(Linear?Technology)的LT3760芯片則為8通道驅動器。大部分這些6通道或8通道驅動器擁有內建的N型晶體管，而其N型晶體管具有40V至45V的Vdss等級。一般而言，每個通道能夠驅動每一串最多10個LED串聯的發(fā)光元件串。因此，8通道的LED背光驅動器能夠驅動最多80個LED。

用于42時LCD電視的背光系統(tǒng)通常使用800至1200個LED。因此將會需要10至15個上述的8通道驅動器。