线性发光二极管驱动器及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种线性发光二极管驱动器及其控制方法，该线性发光二极管驱动器包括一晶体管具有输入端供连接发光二极管，该晶体管导通时该发光二极管被点亮。该线性发光二极管驱动器还包括一保护电路根据该晶体管的控制端的电压及该晶体管的输出端的电压其中至少一个来判断是否发生瞬间高电压变化并触发保护功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关一种线性发光二极管(LED)驱动器，特别是关于一种可防止因瞬间电压变化过大而造成电路异常或不稳定的线性LED驱动器及其控制方法。
技术介绍
目前的LED驱动器可以分为隔离式(isolated)及非隔离式(non-isolated)，其中隔离式LED驱动器需要变压器来分隔一次侧及二次侧，因此成本较为昂贵，而非隔离式LED驱动器由于无需变压器，因此成本较低，但是非隔离式LED驱动器在遇到瞬间高电压变化时，可能会引发电路异常或不稳定的问题。图1显示传统的非隔离式的线性LED驱动器10，其包括桥式整流器12用以整流交流电压Vac产生直流电压VIN给LED，以及集成电路14控制所要点亮的LED。在集成电路14中，开关18、20、22及24各自经接脚S1、S2、S3及S4与LED串联，控制器16控制开关18、20、22及24的切换以决定要点亮的LED。导致线性LED驱动器10发生瞬间高电压变化的情况有很多，例如雷击、系统的静电放电、多次快速开关交流电源或三端双向硅控(Triode Alternating Current；TRIAC)调光等。以TRIAC调光为例，图2A显示传统的TRIAC调光器，其包括电阻R1、电阻R2、电容C1、双向触发二极管26以及三端双向硅控开关28，其中电阻R1为可变电阻。三端双向硅控开关28一开始为关闭(off)状态，因此交流电压Vac并未输入负载，电阻R1及R2根据交流电压Vac产生电流对电容C1充电，当电容C1上的电压达到双向触发二极管26的转折电压时，双向触发二极管26导通进而使三端双向硅控开关28导通。当三端双向硅控开关28导通时，交流电压Vac输入负载而且电容C1开始放电，三端双向硅控开关28会维持导通状态直至交流电压为零或通过三端双向硅控开关28的电流I1小于一临界值。简单的说，TRIAC调光器会将交流电压Vac转换为具有一导通角的交流切相电压Vtr。而交流切相电压Vtr再经图1中的桥式整流器12整流后将产生如图2B中波形30所示的直流电压VIN。从图2B的波形30可知，
TRIAC调光产生的直流电压VIN会瞬间从0V的电压冲上一高压，造成瞬间高电压变化。图3是图1中开关18的示意图，由于交流电压Vac是高电压，因此开关18必需是高压元件，一般可以使用金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor；MOSFET)或绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor；IGBT)。图4是直流电压VIN发生瞬间高电压变化时电压的波形图，其中波形32是接脚S1的电压，波形34是开关18的控制端电压。参照图1、图3及图4，开关18的输入端182连接至接脚S1，开关18的控制端184连接控制器16，开关18的输出端连接至接地端，当输入电压VIN发生瞬间高电压变化时，接脚S1上的电压快速上升，如图4的波形32所示，此时将产生一大电流对开关18的输入端及控制端之间的寄生电容Cdg1充电，进而导致开关18的控制端的电压快速上升，如图4的波形34所示，当开关18的控制端的电压超过一临界值Vth时，可能造成不稳定，甚至造成开关18烧毁。在一些应用中，开关18的输出端上还可能连接一些低压电路，当接脚S1上的电压快速上升时，将产生一大电流通过开关18，造成开关18的输出端上的电压快速上升，导致连接开关18的输出端的低压电路无法承受瞬间高电压变化而损毁。美国专利公开号US 2010/0253245公开一种解决瞬间高电压变化的方式，其是在LED驱动器及LED之间增加一种类似过电压保护电路的电流限制电路，该电流限制电路是检测LED上的电压来控制与LED串联的开关。然而，该过电流限制电路是使用必须外挂在集成电路外面的大元件，因此具有较大的寄生电容，这导致该电流限制电路的反应较慢。此外，美国专利公开号US 2010/0253245的方式也只能解决电击所造成的瞬间高电压变化，无法解决系统的静电放电、多次快速开关交流电源或三端双向硅控(Triode Alternating Current；TRIAC)调光等造成的瞬间高电压变化。
技术实现思路
本专利技术的目的之一，在于提供一种可防止因瞬间电压变化过大而造成电路异常或不稳定的线性LED驱动器及其控制方法。本专利技术的目的之一，在于提供一种能够解决各种情况造成的瞬间高电压变化的线性LED驱动器及其控制方法。本专利技术的目的之一，在于提供一种对瞬间高电压变化快速反应的线性LED驱动器及其控制方法。根据本专利技术，一种线性发光二极管驱动器，包括一晶体管、一电流源及一保护电路。该晶体管具有一输入端供连接发光二极管，当该晶体管导通时，该发光二极管被点亮。该电流源连接该晶体管的输出端，用以调节通过该发光二极管的电流。该保护电路连接该晶体管，用以限制该晶体管的控制端的电压及该晶体管的输出端的电压其中至少一个的最大值，以避免该线性发光二极管驱动器因该晶体管的输入端的瞬间电压变化而发生异常或不稳定。其中该保护电路可以与该晶体管整合在同一集成电路中，故该保护电路的寄生电容较小，反应较快。根据本专利技术，一种线性发光二极管驱动器的控制方法，该线性发光二极管驱动器包含一晶体管具有一与发光二极管连接的输入端、一控制端及一输出端，该控制方法包括：导通一晶体管以点亮发光二极管；以及限制该晶体管的控制端的电压及该晶体管的输出端的电压其中至少一个的最大值，以避免该线性发光二极管驱动器因该晶体管的输入端的瞬间电压变化而发生异常或不稳定。本专利技术是通过限制该晶体管的控制端的电压及该晶体管的输出端的电压其中至少一个的最大值来达成瞬间高电压变化的保护，即本案是检测该晶体管的控制端的电压及该晶体管的输出端的电压其中至少一个，因此不论是何种情况引发瞬间高电压变化，本案都能确实检测并达成保护。附图说明图1显示传统的非隔离式的线性LED驱动器；图2A显示传统的TRIAC调光器；图2B显示图2A中的交流切相电压Vtr经整流后的直流电压VIN波形；图3是图1中开关的示意图；图4显示直流电压VIN发生瞬间高电压变化时图3中开关上的电压波形；图5显示本专利技术的第一实施例；图6显示图5中箝制电路的另一实施例；图7显示本专利技术的第二实施例；图8显示本专利技术的第三实施例；图9显示图8中箝制电路的另一实施例；图10显示本专利技术的第四实施例；以及图11显示图10的电路发生瞬间高电压变化时的电压波形图。符号说明：10 线性LED驱动器12 桥式整流器14 集成电路16 控制器18 开关20 开关22 开关24 开关26 双向触发二极管28 三端双向硅控开关30 波形32 波形34 波形36 晶体管362 输入端364 控制端366 输出端38 晶体管382 输入端384 控制端386 输出端40 电流源42 晶体管44 晶体管46 保护电路48 箝制电路50 运算放大器52 开关54 稽纳二极管56 箝制电路58 开关60 开关62 运算放大器64 箝制电路66 箝制电路68 稽纳二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线性发光二极管驱动器，其特征在于，包括：一晶体管，具有一输入端供连接发光二极管，其中在该晶体管导通时，该发光二极管被点亮；一电流源，连接该晶体管的输出端，用以调节通过该发光二极管的电流；以及一保护电路，连接该晶体管，用以限制该晶体管的控制端的电压及该晶体管的输出端的电压其中至少一个的最大值，以避免该线性发光二极管驱动器因该晶体管的输入端的瞬间电压变化而发生异常或不稳定。

【技术特征摘要】
2015.01.20 TW 1041018631.一种线性发光二极管驱动器，其特征在于，包括：一晶体管，具有一输入端供连接发光二极管，其中在该晶体管导通时，该发光二极管被点亮；一电流源，连接该晶体管的输出端，用以调节通过该发光二极管的电流；以及一保护电路，连接该晶体管，用以限制该晶体管的控制端的电压及该晶体管的输出端的电压其中至少一个的最大值，以避免该线性发光二极管驱动器因该晶体管的输入端的瞬间电压变化而发生异常或不稳定。2.如权利要求1所述的线性发光二极管驱动器，其特征在于，该保护电路包括一箝制电路连接该晶体管的输出端，以限制该晶体管的输出端的最大电压。3.如权利要求2所述的线性发光二极管驱动器，其特征在于，该箝制电路包括：一开关，连接在该晶体管的输出端及一接地端之间；以及一运算放大器，连接该晶体管的输出端及该开关，在该晶体管的输出端的电压大于一临界值时，导通该开关以限制该晶体管的输出端的最大电压。4.如权利要求2所述的线性发光二极管驱动器，其特征在于，该箝制电路包括一稽纳二极管用以限制该晶体管的输出端的最大电压，该稽纳二极管的阳极连接一接地端，该稽纳二极管的阴极连接该晶体管的输出端。5.如权利要求1所述的线性发光二极管驱动器，其特征在于，该保护电路包括一箝制电路连接该晶体管的控制端及该晶体管的输出端，检测该晶体管的输出端的电压，在该晶体管的输出端的电压大于一临界值时，关闭该晶体管以限制该晶体管的输出端的最大电压。6.如权利要求5所述的线性发光二极管驱动器，其特征在于，该箝制电路包括：一开关，连接在该晶体管的控制端及一接地端之间；以及一运算放大器，连接该晶体管的输出端及该开关，在该晶体管的输出端的电压大于该临界值时，导通该开关以关闭该晶体管。7.如权利要求1所述的线性发光二极管驱动器，其特征在于，该保护电路包括一箝制电路连接该晶体管的控制端，以限制该晶体管的控制端的最大电压。8.如权利要求7所述的线性发光二极管驱动器，其特征在于，该箝制电路包括
\t一稽纳二极管用以限制该晶体管的控制端的最大电压，该稽纳二极管的阳极连接一接地端，该稽纳二极管的阴极连接该晶体管的控制端。9.如权利要求7所述的线性发光二极管驱动器，其特征在于，该箝制电路包括：一开关，连接在该晶体管的控制端及一接地端之间；以及一运算放大器，连接该晶体管的控制端及该开关，在该晶体管的控制端的电压大于一临界值时，导通该开关以限制该晶体管的控制端的最大电压。10.如权利要求1所述的线性发光二极管驱动器，其特征在于，该保护电路包括：一第一箝制电路，连接该晶体管的输出端，以限制该晶体管的输出端的最大电压；一第二箝制电路，连接该晶体管的控制端及该晶体管的输出端，检测该晶体管的输出端的电压，在该晶体管的输出端的电压大于一临界值时，关闭该晶体管以限制该晶体管的输出端的最大电压；以及一第三箝制电路，连接该晶体管的控制端，以限制该晶体管的控制端的最大电压。11.如权利要求10所述的线性发光二极管驱动器，其特征在于，该第一箝制电路包括：一开关，连接在该晶体管的输出端及一接地端之间；以及一运算放大器，连接该晶体管的输出端及该开关，在该晶体管的输出端的电压大于一第二临界值时，导通该开关以限制该晶体管的输出端的最大电压。12.如权利要求10所述的线性发光二极管驱动器，其特征在于，该第一箝制电路包括一稽纳二极管用以限制该晶体管的输出端的最大电压，该稽纳二极管的阳极连接一接地端，该稽纳二极管的阴极...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘均宏，饶东铮，李一惟，陈曜洲，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71