发光二极管驱动电路及其晶体管开关模块制造技术

本发明专利技术利用一电压箝制元件，在控制发光二极管模块电流的金属氧化物半导体晶体管截止时，箝制金属氧化物半导体晶体管漏极的电位，以降低金属氧化物半导体晶体管的耐压需求。如此，不仅发光二极管驱动装置的成本可大幅下降，也可减少金属氧化物半导体晶体管的功耗、提高了整体电路的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关于一种晶体管开关模块及使用该晶体管开关模块的发光二极管驱动电路，特别是有关于一种具有电压箝制功能的晶体管开关模块及使用该晶体管开关模块的发光二极管驱动电路。
技术介绍
请参考图1，为一公知的发光二极管驱动装置。该发光二极管驱动装置包含一调光控制单元10、一误差放大器15、一N型金属氧化物半导体晶体管20、一电源供应器25、一发光二极管模块30以及一电流检测电阻R。电源供应器25耦接发光二极管模块30的一端以提供一驱动电压驱动发光二极管模块30发光。N型金属氧化物半导体晶体管20耦接发光二极管模块30的另一端，根据一开关控制信号控制流经发光二极管模块30的电流大小。电流检测电阻R耦接N型金属氧化物半导体晶体管20，检测流经发光二极管30的电流大小，并产生一电流检测信号。误差放大器15接收电流检测信号及调光控制单元10的一控制信号，并据此输出开关控制信号至N型金属氧化物半导体晶体管20，以控制流经N型金属氧化物半导体晶体管20的电流大小。调光控制单元10接收一调光信号，在调光信号代表ON状态时，产生一参考电平信号作为控制信号，使电流检测信号与参考电平信号等电位，N型金属氧化物半导体晶体管20处于导通状态；在调光信号代表OFF状态时，产生一低电平信号作为控制信号，N型金属氧化物半导体晶体管20处于截止状态，如此而达到调光效果。 当N型金属氧化物半导体晶体管20截止时，发光二极管模块30不再流经电流，此时N型金属氧化物半导体晶体管20的漏极电位将被拉到约等于驱动电压。以发光二极管的驱动电压为4伏特为例，当发光二极管模块30为串接20个发光二极管时，驱动电压为80伏特。因此，N型金属氧化物半导体晶体管20必须为高压金属氧化物半导体晶体管。高压金属氧化物半导体晶体管为了能耐高压，其芯片面积不仅较大而成本提高，且其栅极源极电容(Cgs)也随之大增。栅极源极电容(Cgs)的上升也造成误差放大器15必须具备高驱动能力以驱动N型金属氧化物半导体晶体管20。再者，金属氧化物半导体晶体管的损耗正比于fCV2，其中f为切换频率，C为栅极源极电容值，V为切换时的电位变化。因此，耐高压能力越好的金属氧化物半导体晶体管会不仅功率损耗高，且需增加电路的散热能力以避免电路及金属氧化物半导体晶体管过热而毁损。
技术实现思路
鉴于公知技术中存在的问题，本专利技术利用一电压箝制元件，在控制发光二极管模块电流的金属氧化物半导体晶体管截止时，箝制金属氧化物半导体晶体管漏极的电位，以降低金属氧化物半导体晶体管的耐压需求。如此，不仅发光二极管驱动装置的成本可大幅下降，也可减少金属氧化物半导体晶体管的功耗、提高了整体电路的效率。 为实现上述目的，本专利技术提供了一种晶体管开关模块，包含一晶体管开关、一调光控制单元以及一电压箝制元件。该晶体管开关具有一控制端、一第一端以及一第二端，该第一端耦接一发光二极管模块。该调光控制单元耦接该晶体管开关的该控制端并包含一多路复用器，该多路复用器接收一第一参考信号、一第二参考信号及一调光信号并根据该调光信号选择输出该第一参考信号或该第二参考信号，以控制流经该晶体管开关的一电流大小。该电压箝制元件耦接该晶体管开关的该第一端，以使该第一端的电位与该第二端的电位差小于一预定值。 本专利技术也提供了一种发光二极管驱动电路，包含一电流控制装置、一调光控制单元以及一电压箝制元件。该电流控制装置具有一控制端、多个第一端以及一第二端，该多个第一端对应耦接该发光二极管模块中的多个发光二极管单元，其中该多个第一端流经的电流大小实质上相同。该调光控制单元耦接该晶体管开关的该控制端，该调光控制单元包含一多路复用器，该多路复用器接收一第一参考信号、一第二参考信号及一调光信号并根据该调光信号选择输出该第一参考信号或该第二参考信号，以控制流经该电流控制装置的一电流大小。该电压箝制元件耦接该电流控制装置的该多个第一端，以使每一该多个第一端的电位与该第二端的电位差小于一预定值。 以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本专利技术的申请专利范围。而有关本专利技术的其他目的与优点，将在后续的说明与图示加以阐述。附图说明 图1为一公知的发光二极管驱动装置； 图2为本专利技术的一较佳实施例的晶体管开关模块用于发光二极管驱动装置的电路示意图； 图3为本专利技术的另一较佳实施例的晶体管开关模块用于发光二极管驱动装置的电路示意图； 图4为本专利技术的第三较佳实施例的晶体管开关模块用于发光二极管驱动装置的电路示意图； 图5为本专利技术的第四较佳实施例的晶体管开关模块用于发光二极管驱动装置的电路示意图； 图6为本专利技术应用于多串发光二极管单元所组成的发光二极管模块的发光二极管驱动装置的电路示意图。 其中，附图标记 调光控制单元IO 误差放大器15 N型金属氧化物半导体晶体管20 电源供应器25 发光二极管模块30 电流检测电阻R 调光控制单元100、200、300、400、500 参考电压产生器102、202、302、402、502 多路复用器104、204、304、404、504 滤波电路106 、206 、306 、406 、506 误差放大器110、210、310、410、510 晶体管开关115、215、315、415 电流控制装置515 电压箝制元件120、220、320、420、520 电源供应器125、225、325、425、525 发光二极管模i央130、230、330、430、530 驱动电压VDDH 电源电压VDDL、 VDDL' 电流检测电阻R具体实施例方式请参考图2，为本专利技术的一较佳实施例的晶体管开关模块用于发光二极管驱动装 置的电路示意图。发光二极管驱动装置包含一调光控制单元100、一晶体管开关115、一电 压箝制元件120、一电源供应器125以及一发光二极管模块130。电源供应器125耦接发光 二极管模块130的一端以提供一驱动电压VDDH驱动发光二极管模块130发光。晶体管开 关115具有一控制端、一第一端以及一第二端，第一端耦接发光二极管模块130，第二端耦 接一参考电位(例如接地)，控制端接收由调光控制单元100产生的一控制信号。调光控 制单元100包含一参考电压产生器102、一多路复用器104、一滤波电路106以及一误差放 大器110。多路复用器104的一输入端接收参考电压产生器102所产生的一第一参考信号， 另一输入端则接收一第二参考信号(在本实施例为接地)，并根据所接收的一调光信号DIM 选择输出第一参考信号或第二参考信号。滤波电路106耦接于该多路复用器104及该误差 放大器110之间，以滤除该多路复用器104切换第一参考信号或第二参考信号输时所产生 的噪声。误差放大器110的反向端接收一电流检测电阻R所产生的一检测信号(即晶体管 开关115第二端的电位)，非反向端则接收该多路复用器输出的信号，以根据该多路复用器 输出的信号调整输出至晶体管开关115控制端的信号的电平，使检测信号的电平受控于该 多路复用器所输出信号的电平附近。 当调光信号DIM位于代表导通的状态时(例如高电平)，多路复用器104选择输 出参考电压产生器102所产生的第一参考信号，此时晶体管开关115导通以通过一预定电 流大小，使电流检测电阻R所产生的检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管开关模块，其特征在于包含：一晶体管开关，具有一控制端、一第一端以及一第二端，该第一端耦接一发光二极管模块；一调光控制单元，耦接该晶体管开关的该控制端，该调光控制单元包含一多路复用器，该多路复用器接收一第一参考信号、一第二参考信号及一调光信号并根据该调光信号选择输出该第一参考信号或该第二参考信号，以控制流经该晶体管开关的一电流大小；以及一电压箝制元件，耦接该晶体管开关的该第一端，以使该第一端的电位与该第二端的电位差小于一预定值。

【技术特征摘要】
一种晶体管开关模块，其特征在于包含一晶体管开关，具有一控制端、一第一端以及一第二端，该第一端耦接一发光二极管模块；一调光控制单元，耦接该晶体管开关的该控制端，该调光控制单元包含一多路复用器，该多路复用器接收一第一参考信号、一第二参考信号及一调光信号并根据该调光信号选择输出该第一参考信号或该第二参考信号，以控制流经该晶体管开关的一电流大小；以及一电压箝制元件，耦接该晶体管开关的该第一端，以使该第一端的电位与该第二端的电位差小于一预定值。2. 根据权利要求1所述的晶体管开关模块，其特征在于该电压箝制元件为该调光控制 单元内的一静电防护单元。3. 根据权利要求1所述的晶体管开关模块，其特征在于该电压箝制元件包含至少一二 极管、至少一基纳二极管、至少一双极性晶体管或其组合。4. 根据权利要求1所述的晶体管开关模块，其特征在于该多路复用器选择该第二参考 信号输出时，流经该晶体管开关的该电流降至零。5. 根据权利要求1所述的晶体管开关模块，其特征在于该调光控制单元还包含一误差 放大器，该误差放大器根据该第二端的电平及该多路复用器输出的信号，以控制该晶体管 开关的状态。6. 根据权利要求5所述的晶体管开关模块，其特征在于该调光控制单元还包含一滤波 电路耦接于该多路复用器及该误差放大器之间，以滤除该多路复用器所输出信号的噪声。7. —种发光二极管驱动电路，其特征在于包含一电流控制装置，具有一控制端、多个第一端以及一第二端，该多个第一端对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐献松，余仲哲，柳娟娟，
申请(专利权)人：登丰微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]