LED应用的CMOS可调过电压ESD和冲击电压保护制造技术

多个实施例涉及一种发光二极管保护电路，包括：串联连接的多个二极管；连接至所述多个二极管中的第一二极管的输入端；输出端；连接在所述多个二极管和所述输出端之间的第一电阻器；晶体管，具有连接至第一电阻器和所述多个二极管之间的结点的栅极和连接至所述输出端的源极；第二电阻器，连接在所述输入端和晶体管的漏极之间；以及可控硅整流器(SCR)，具有连接至所述输入端的阳极、连接至所述晶体管的漏极的基极和连接至所述输出端的阴极。

【技术实现步骤摘要】

在此公开的多个示例性实施例通常涉及LED应用的CMOS可调过电压静电放电(ESD)和冲击电压保护。
技术介绍
LED (发光二极管)在制造期间和在操作期间在现场中对过电压应力是敏感的。在制造期间，LED经历可能损坏LED的静电放电(ESD)。在操作期间，LED也可能经历向LED的过电压施加。这种过电压应力可能引起永久损坏。因而，LED需要ESD和过电压保护。这种保护可以由保护装置保护。当以串联配置连接LED时出现其它问题，在串联配置中一个装置的故障关闭整个LED系统。在这种情况中，保护装置可以作为旁路工作，提供与故障二极管并联的低电阻电流路径。因此，驱动电流未被故障LED阻断以便剩余的LED可以继续工作。目前的LED保护装置可以为齐纳二极管和其它分立解决方案。通常齐纳二极管保护一个LED。当形成具有串联的多于一个二极管LED组时，将齐纳二极管放置为与每个LED并联。如果过电压事件发生，则齐纳二极管分流电流。但这种配置并不作为用于出故障的开路LED的旁路工作，因为齐纳二极管的电压降与驱动电流结合引起更多的热量。替代的分立解决方案是用有源电路代替齐纳二极管，该有源电路提供在LED故障时允许形成旁路的低导通电阻。所有的这些保护元件的主要问题是慢的导通时间。慢的导通时间减少了 LED的应用领域，并且不能用于快速切换应用，例如，在脉宽调制(PWM)模块中使用LED。
技术实现思路
因此，存在对提供ESD和冲击电压保护的LED保护装置的需求，该LED保护装置在LED在开路状态中出现故障时允许旁路电流流动，并且足够快用于所有的LED应用。提出了多个示例性实施例的简要概述。在接下来的概述中可以进行一些简化和省略，其意图是强调和引入多个示例性实施例的一些方面，但不是意图限制本专利技术的范围。在接下来的段落中将进行足以允许本领域技术人员实现和利用本专利技术创造性概念的优选示例性实施例的详细描述。多个实施例还可以涉及一种发光二极管保护电路，包括:串联连接的多个二极管；连接至所述多个二极管中的第一二极管的输入端；输出端；连接在所述多个二极管和所述输出端之间的第一电阻器；晶体管，具有连接至第一电阻器和所述多个二极管之间的结点的栅极和连接至所述输出端的源极；连接在所述输入端和所述晶体管的漏极之间的第二电阻器；以及可控硅整流器(SCR)，具有连接至所述输入端的阳极、连接至所述晶体管的漏极的基极和连接至所述输出端的阴极。多个实施例还可以涉及一种发光二极管保护电路，包括:串联连接的多个二极管；连接至所述多个二极管中的第一二极管的输入端；输出端；连接在所述多个二极管和所述输出端之间的第一电阻器；晶体管，具有连接至第一电阻器和所述多个二极管之间的结点的栅极和连接至所述输出端的源极；以及可控硅整流器(SCR)，具有连接至所述输入端的阳极、连接至所述晶体管的漏极的基极和连接至所述输出端的阴极。多个实施例还可以涉及一种发光二极管(LED)系统，包括:串联连接的多个LED ；LED保护电路，与所述串联连接的LED的每一个并联连接，该保护电路还包括:串联连接的多个二极管；输入端，连接至所述多个二极管中的第一二极管和所述LED的阳极；输出端，连接至所述LED的阴极；第一电阻器，连接在所述多个二极管和所述输出端之间；晶体管，具有连接至第一电阻器和所述多个二极管之间的结点的栅极和连接至所述输出端的源极；以及可控硅整流器(SCR)，具有连接至所述输入端的阳极、连接至所述晶体管的漏极的基极和连接至所述输出端的阴极。附图说明为了更好地理解多个示例性实施例，将参照附图，在附图中:图1为图示保护电路的实施例的电路图；图2为可控硅整流器的实施例的截面面；图3为图示保护电路的另一个实施例的电路图；图4为可控硅整流器的另一个实施例的截面面；图5图示采用该保护电路的发光二极管系统。具体实施例方式现在参照附图，其中相同的数字表示相同的部件或步骤，公开了多个示例性实施例的概括性的方面。图1为图示保护电路的实施例的电路图。保护电路100可以包括串联连接的多个晶体管二极管105a_105e、第一电阻器110、输入端115a_115c、输出端120、第二电阻器125、MOS晶体管130、可控硅整流器(SCR) 135和第三电阻器150。所述串联连接的多个晶体管二极管105可以与第一电阻器110串联连接。第一输入端115a可以连接至第一晶体管二极管105a。保护电路100还可以包括附加输入端，如115b和115c。这些附加输入端可以连接在所述多个晶体管二极管105的不同个之间。第一电阻器110还可以连接至输出端120。第二电阻器125可以连接在输入端115a和SCR 135的阳极之间。CMOS晶体管130可以具有连接至多个晶体管二极管105和第一电阻器110之间的结点的栅极。MOS晶体管还可以具有连接至输出端120的源极、连接至第二电阻器125和SCR 135的栅极的漏极。SCR 135可以具有连接至输入端115a和第二电阻器125的阳极和连接至输出端120的阴极。虽然在该实施例中讨论了晶体管二极管，但也可以采用其它类型的二极管。保护电路100可以为LED提供ESD和冲击电压保护。当比所述多个晶体管二极管105的击穿电压大的输入电压施加至输入端115a时，电流将流过所述多个晶体管二极管105并流过第一电阻器110。因此，选择晶体管二极管105的数量以提供期望的击穿电压。而且，如图1所示，附加的输入端115b和115c允许对用来保护LED的击穿电压进行附加的控制。例如，第二输入端115b连接至第一晶体管二极管105a和第二晶体管二极管105b之间的结点。通过将LED连接至第二输入端115b并将第二输入端115b短接至第一输入端115a，所述多个晶体管二极管105的击穿电压可以降低。输入端115c说明如何可以进一步降低击穿电压。可以选择多个输入端115的数量和位置以提供期望的多个击穿电压，这些击穿电压在将保护电路100与LED结合时是可用的。现在将描述保护电路100的操作。当超过所述多个晶体管二极管105的击穿电压的输入电压施加至保护电路100的输入端115时，电流可以流过所述多个晶体管二极管105和第一电阻器110。电流可以在第一电阻器110两端产生电压，该电压也可以施加至MOS晶体管130的栅极。该电压可以使MOS晶体管130导通，允许电流流过第一电阻器125和MOS晶体管130。该电流可以流过该路径，因为它的电阻可以低于通过所述多个晶体管二极管105和第一电阻器110的电阻。流过第二晶体管125的电流可以产生施加在SCR 135的阳极和栅极之间电压，这使SCR 135导通，因此允许来自输入端的电流流过SCR 135。由于SCR 135可以具有低的阻抗，可以损失较少的功率，并且可以产生较少的热量。另外，当LED故障时，LED两端的电压可以增加至大于所述多个晶体管二极管105的击穿电压的值。因此，保护电路100变为有效，并且输入电流将故障LED旁路，允许可能串联连接的其它LED继续操作。SCR 135被图示为包括PNP晶体管140和NPN晶体管145。SCR的这种图示表示采用两个双极晶体管的SCR的传统结构。图2为可控硅整流器的实施例的截面面。可以采用标准CMOS工艺制造SCR 2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管保护电路，包括：串联连接的多个二极管；连接至所述多个二极管中的第一二极管的输入端；输出端；连接在所述多个二极管和所述输出端之间的第一电阻器；晶体管，具有连接至所述第一电阻器和所述多个二极管之间的结点的栅极以及连接至所述输出端的源极；连接在所述输入端和所述晶体管的漏极之间的第二电阻器；以及可控硅整流器SCR，具有连接至所述输入端的阳极、连接至所述晶体管的漏极的基极和连接至所述输出端的阴极。

【技术特征摘要】
2011.11.03 US 13/288,5701.一种发光二极管保护电路，包括: 串联连接的多个二极管； 连接至所述多个二极管中的第一二极管的输入端； 输出端； 连接在所述多个二极管和所述输出端之间的第一电阻器； 晶体管，具有连接至所述第一电阻器和所述多个二极管之间的结点的栅极以及连接至所述输出端的源极； 连接在所述输入端和所述晶体管的漏极之间的第二电阻器；以及可控硅整流器SCR，具有连接至所述输入端的阳极、连接至所述晶体管的漏极的基极和连接至所述输出端的阴极。2.根据权利要求1所述的发光二极管保护电路，其中所述保护电路包括保护串联连接的多个LED的多个发光二极管保护电路。3.根据权利要求1所述的发光二极管保护电路，还包括连接至所述多个二极管中的两个之间的结点的第二输入端。4.根据权利要求1所述的发光二极管保护电路，其中晶体管是NMOS晶体管。5.根据权利要求1所述的发光二极管保护电路，其中二极管为晶体管二极管。6.根据权利要求1所述的发光二极管保护电路，其中所述保护电路是CMOS芯片。7.一种发光二极管保护电路，包括: 串联连接的多个二极管； 连接至所述多个二极管中的第一二极管的输入端； 输出端； 连接在所述多个二极管和所述输出端之间的第一电阻器； 晶体管，具有连接至第一电阻器和所述多个二极管之间的结点的栅极以及连接至所述输出端的源极；以及 可控硅整流器SCR，具有连接至所述输入端的阳极、连接至所述晶体管的漏极的基极和连接至所述输出端的阴极。8.根据权利要求7所述的发光二极管保护电路，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿奇姆·韦尔纳，汉斯马丁·里特，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：