发光元件驱动电路、发光元件阵列控制器及其控制方法技术

本发明专利技术提出一种发光元件阵列控制器，其控制一功率供应级，以提供一输出电压给多个发光元件串的一端，其中各发光元件串的另一端分别耦接于一对应的晶体管，该晶体管具有一电流流入端、一电流流出端、与一控制端，本发明专利技术自该对应晶体管的控制端取讯号而非自其电流流入端取讯号，根据其中电压最大者，以回授控制该输出电压，使芯片接脚数目减低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光元件驱动电路、发光元件阵列控制器、及发光元件阵列控制 方法，特别是指一种减少芯片接脚且不降低功率使用效率的发光元件阵列控制器与控制方 法，及使用该发光元件阵列控制器的发光元件驱动电路。
技术介绍
目前常用的发光元件为发光二极管(LED)，在大尺寸应用中，经常将LED安排成阵 列，作为背光源。为控制与供电给LED阵列，如图1所示，LED驱动电路中需要一个LED阵 列控制器10，其控制一功率供应级60，以供给固定电流给LED阵列中每一个LED串。LED阵 列控制器10通常为一个集成电路(integrated circuit, IC)芯片。详言之，如图1所示，功率供应级60受LED阵列控制器10所控制，而将输入电压 Vin转换为输出电压Vout，提供予LED阵列40。LED阵列40包含多个LED串CHl-CHn，每个 LED串包含多个串连的LED。LED串CHl-CHn的一端共同电性连接于功率供应级60，另一端 则个别电性连接于对应的电流源的一端。各电流源分别控制对应LED串上的电流，以使各 LED发光平均一致。目前在许多应用场合中，LED阵列控制器10需要驱动高功率的LED，其功率例如为 1至3瓦，电流例如为300毫安至1安培。在这种高功率应用中，由于散热、以及大尺寸芯片 的成本问题，因此如图1所示，无法将电流源中的晶体管整合在芯片内部而必须设置在外 部。在此情况下，如电流源的晶体管为金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)，则LED阵列 控制器10需要为每个LED通道提供三个接脚，分别电性连接至外部MOSFET的源极、栅极、 和漏极，其中源极和栅极为电流源基本结构所需，而漏极讯号也必须传送至芯片内部，以回 授控制决定适当的输出电压Vout。图2标出另一现有技术，其相对于图1的差异在于电流源中的晶体管使用PNP双 极晶体管(bipolar junction transistor, BJT)而非M0SFET。由于萃取回授讯号的位置 不同，因此这种架构对每一 LED通道，只需要设置两个接脚。但此种架构的缺点是，电流源 的电压降(voltage dropout)相当大，在PNP双极晶体管集极与射极间的压降大于0. 8伏 特，其功率使用效率不佳。有鉴于此，本专利技术即针对上述现有技术的不足，提出一种发光元件驱动电路、发光 元件阵列控制器及其控制方法，可减少IC芯片接脚又可保持较高的功率使用效率。
技术实现思路
本专利技术目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提触一种发光元件驱动电路。本专利技术的再一目的在于，提出一种发光元件阵列控制电路。本专利技术的另一目的在于，提出一种发光元件阵列控制方法。为达上述目的，就其中一个观点言，本专利技术提供了一种发光元件驱动电路，用以驱 动一发光元件阵列，该发光元件阵列包含多个发光元件串，该发光元件驱动电路包含一功率供应级，以提供一输出电压给该多发光元件串，其中各发光元件串的一端共同耦接于该 输出电压；与发光元件串数目对应的晶体管，分别与各发光元件串的另一端耦接，该晶体管 为场效晶体管或NPN双极晶体管，具有一电流流入端、一电流流出端、与一控制端；与发光 元件串数目对应的电阻，分别与晶体管的电流流出端耦接；一功率供应级控制器，与该功率 供应级耦接，以控制该功率供应级；至少与晶体管数目对应的运算放大器，其分别比较自该 电流流出端萃取的讯号与第一参考讯号，并产生运算放大器输出讯号，控制对应晶体管的 控制端；一最高电压选择电路，其接收运算放大器输出讯号，并选择最大值输出；以及一误 差放大器，与该最高电压选择电路耦接，以比较该运算放大器输出讯号最大值与第二参考 讯号，并根据比较结果产生一误差放大讯号，用以输入该功率供应级控制器，以控制该功率 供应级。在其中一种较佳的实施例中，发光元件驱动电路更包括多个过电压除外电路，以 筛除超过预设范围的运算放大器输出讯号，并将未筛除的运算放大器输出讯号传送给最高 电压选择电路。就另一个观点言，本专利技术提供了一种发光元件阵列控制器，其控制一功率供应级， 以提供一输出电压给一发光元件阵列，该发光元件阵列包含多个发光元件串，各发光元件 串的一端共同耦接于该输出电压，另一端分别耦接于一对应的晶体管，该晶体管具有一电 流流入端、一电流流出端、与一控制端，该发光元件阵列控制器包含一功率供应级控制器， 与该功率供应级耦接，以控制该功率供应级；至少对应于发光元件串数目的第一接脚与至 少对应于发光元件串数目的第二接脚，其中该第一接脚可供与对应晶体管的控制端耦接， 第二接脚可供与对应晶体管的电流流出端耦接；至少对应于发光元件串数目的运算放大 器，其分别比较自对应的第二接脚接收的讯号与第一参考讯号，并产生运算放大器输出讯 号，于对应的第一接脚输出；一最高电压选择电路，其接收运算放大器输出讯号，并选择最 大值输出；以及一误差放大器，与该最高电压选择电路耦接，以比较该运算放大器输出讯号 最大值与第二参考讯号，并根据比较结果产生一误差放大讯号，用以输入该功率供应级控 制器，以控制该功率供应级。在其中一种较佳的实施例中，发光元件阵列控制器更包括多个过电压除外电路， 以筛除超过预设范围的运算放大器输出讯号，并将未筛除的运算放大器输出讯号传送给最 高电压选择电路。就另一个观点言，本专利技术提供了一种发光元件阵列控制方法，用以控制一发光元 件阵列，该发光元件阵列包含多个发光元件串，该发光元件阵列控制方法包含提供一输出 电压给该多发光元件串的一端；提供与发光元件串数目对应的晶体管，分别与各发光元件 串的另一端耦接，其中该晶体管为场效晶体管或NPN双极晶体管，具有一电流流入端、一电 流流出端、与一控制端；比较该电流流出端的电压与第一参考讯号，以控制对应晶体管的控 制端；自至少一部分晶体管的控制端中，选择电压最大值；以及比较该最大值与第二参考 讯号，并根据比较结果调变该输出电压。所述发光元件例如但不限于为白光LED、有色LED、有机LED。下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本专利技术的目的、
技术实现思路
、特点及其 所达成的功效。附图说明图1标出现有技术的LED控制器的示意电路图；图2标出另一现有技术的LED控制器的示意电路图；图3A标出本专利技术的第一实施例的示意电路图；图3B以示意电路图显示过电压除外电路的一个实施例；图4A-4G举例示出数个功率供应级的示意电路图；图5-7举例示出以交流电源为输入电源的三个实施例；图8标出典型的场效晶体管特性曲线；图9标出栅源极电压、导通电阻、漏源极电压和漏极电流的相互关系；图10显示局部和整体回授控制回路的调整目标点分别为Id = I (LED)与Vout = VoutO ；图11-13显示调整至目标点的调整程序；图14以示意电路图显示过电压除外电路的另一实施例。图中符号说明10，20LED阵列控制器20A 二次侧LED阵列控制器20B—次侧电路21功率供应级控制器23误差放大器25最高电压选择电路31，32，3n过电压除外电路40LED 阵列60功率供应级141，142，14η 比较器150逻辑电路151 或门152 与门CHl，CH2, CHn LED 串(LED 通道)OP1，0P2，OPn 运算放大器Ql，Q2，Qn 晶体管Sl第一起始点S2第二起始本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光元件驱动电路，用以驱动一发光元件阵列，该发光元件阵列包含多个发光元件串，其特征在于，该发光元件驱动电路包含：一功率供应级，以提供一输出电压给该多发光元件串，其中各发光元件串的一端共同耦接于该输出电压；与发光元件串数目对应的晶体管，分别与各发光元件串的另一端耦接，该晶体管为场效晶体管或ＮＰＮ双极晶体管，具有一电流流入端、一电流流出端、与一控制端；与发光元件串数目对应的电阻，分别与晶体管的电流流出端耦接；一功率供应级控制器，与该功率供应级耦接，以控制该功率供应级；至少与晶体管数目对应的运算放大器，其分别比较自该电流流出端萃取的讯号与第一参考讯号，并产生运算放大器输出讯号，控制对应晶体管的控制端；一最高电压选择电路，其接收运算放大器输出讯号，并选择最大值输出；以及一误差放大器，与该最高电压选择电路耦接，以比较该运算放大器输出讯号最大值与第二参考讯号，并根据比较结果产生一误差放大讯号，用以输入该功率供应级控制器，以控制该功率供应级。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘景萌，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]