專利名稱：發(fā)光元件控制電路與控制方法、及用于其中的集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光元件控制電路與控制方法，特別是指一種能減少集成電路 接腳數(shù)目的發(fā)光元件控制電路與控制方法。本發(fā)明也涉及應(yīng)用在發(fā)光元件控制電路與控 制方法中的集成電路。
背景技術(shù)：
請參閱圖1，現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光元件控制電路包括集成電路20，其中包含一個(gè)功 率級控制電路21，控制功率級電路60中功率晶體管的切換，以將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為輸 出電壓Vout，供應(yīng)給多串發(fā)光二極管(LED)CHl-CHn。功率級電路60例如但不限于可 為圖2A-2G所示的同步或異步降壓、升壓、升降壓、反壓、返馳電路。其中，視應(yīng)用場 合而定，在某些情況下功率級電路60中的功率晶體管或二極管可以整合至集成電路20的 內(nèi)部。
為了控制各串LED的亮度，圖1中以運(yùn)算放大器OP1、晶體管Q1、電阻Rl構(gòu) 成的電流源電路CSl來控制第一LED通道CHl的電流，以運(yùn)算放大器OP2、晶體管Q2、 電阻R2構(gòu)成的電流源電路CM來控制第二 LED通道CH2的電流，等等。由于在每一 LED通道上串接多個(gè)LED之故，輸出電壓Vout相當(dāng)高，因此晶體管Ql-Qn必須使用高 耐壓元件，無法整合在集成電路20之內(nèi)而必須設(shè)置在集成電路外部。然而，如此一來集 成電路20必須設(shè)置通道數(shù)目兩倍的接腳P1-P2N，才能控制N串的LED電路。
在某些應(yīng)用場合中，更如圖3所示，需將晶體管Ql-Qn的漏極電壓取入集成電 路20內(nèi)部，如此更將此部份所需的接腳數(shù)目增加到通道數(shù)目的三倍。
有鑒于此，本發(fā)明提出一種能減少集成電路接腳數(shù)目的發(fā)光元件控制電路與控 制方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種發(fā)光元件控制電路。
本發(fā)明的另一目的在于提出一種發(fā)光元件控制方法。
本發(fā)明的再一目的在于提出一種用于發(fā)光元件控制電路中的集成電路。
為達(dá)上述目的，就其中一個(gè)觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種發(fā)光元件控制電路，包 含功率級控制電路，其控制一功率級電路，以將一輸入電壓轉(zhuǎn)換為一輸出電壓，供應(yīng) 給至少一個(gè)發(fā)光元件通道，該發(fā)光元件通道中包括至少一個(gè)發(fā)光元件；位于該發(fā)光元件 通道上的晶體管開關(guān)；以及控制該發(fā)光元件通道電流的電流源電路；其中，該功率級控 制電路與該電流源電路整合于一集成電路內(nèi)，此集成電路提供一控制電壓，控制該晶體 管開關(guān)的柵極。
為達(dá)上述目的，就另一個(gè)觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種發(fā)光元件控制方法，該發(fā) 光元件位于一發(fā)光元件通道上，所述方法包含在該發(fā)光元件通道上設(shè)置晶體管開關(guān)；提供一集成電路，前述晶體管開關(guān)位于此集成電路的外部；在該集成電路中以一電流源 電路控制該發(fā)光元件通道的電流；以及由該集成電路提供一控制電壓，以控制該晶體管 開關(guān)的柵極。
為達(dá)上述目的，就另一個(gè)觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種用于發(fā)光元件控制電路中 的集成電路，該發(fā)光元件控制電路控制至少一個(gè)發(fā)光元件通道，此發(fā)光元件通道中包括 至少一個(gè)發(fā)光元件及一個(gè)與該發(fā)光元件耦接的晶體管開關(guān)，且該發(fā)光元件控制電路包含 一功率級電路，所述集成電路包含功率級控制電路，其控制該功率級電路以將一輸入 電壓轉(zhuǎn)換為一輸出電壓，供應(yīng)給該至少一個(gè)發(fā)光元件通道；以及控制該發(fā)光元件通道電 流的電流源電路；其中，該集成電路提供一控制電壓，控制所述晶體管開關(guān)的柵極。
上述控制電路、方法、或集成電路中，若晶體管開關(guān)一端與發(fā)光元件耦接，另 一端與電流源電路耦接，則可將該晶體管開關(guān)與電流源電路耦接的一端電壓與一參考電 壓比較，以決定該發(fā)光元件通道上是否發(fā)生短路；該參考電壓的電位可設(shè)在所述輸出電 壓和晶體管開關(guān)與發(fā)光元件耦接的一端電壓之間。
所述控制電壓可以固定高于該參考電壓、常態(tài)周期性地高于該參考電壓、間歇 高于該參考電壓、或在開機(jī)時(shí)單一次高于該參考電壓。
下面通過具體實(shí)施例詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn) 及其所達(dá)成的功效。
圖1說明現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光元件控制電路，其缺點(diǎn)是集成電路接腳數(shù)目過多；
圖2A-2G顯示功率級電路60的數(shù)個(gè)實(shí)施例；
圖3顯示另一種現(xiàn)有技術(shù)，其同樣有接腳數(shù)目過多的缺點(diǎn)；
圖4顯示本發(fā)明的發(fā)光元件控制電路的一個(gè)實(shí)施例；
圖5顯示本發(fā)明的發(fā)光元件控制電路的另一實(shí)施例；
圖6說明偵測短路的機(jī)制；
圖7至圖9舉例顯示執(zhí)行短路偵測的幾種方式。
圖中符號說明
20集成電路
21功率級控制電路
23短路偵測電路
60功率級電路
CHl-CHn LED 通道
CSl-CSn電流源電路
Ml-Mn晶體管開關(guān)
OPl-OPn運(yùn)算放大器
P1-P2N 接腳
Ql-Qn 晶體管
Rl-Rn 電阻具體實(shí)施方式
請參考圖4，其中顯示本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例。本發(fā)明將電流源電路CSl-CSn 整合至集成電路20的內(nèi)部，并另外在各LED通道CHl-CHn上設(shè)置晶體管開關(guān)Ml_Mn， 這些晶體管開關(guān)Ml-Mn的柵極受電壓VG控制。電壓VG例如可以為固定電壓或周期 性的方波訊號。當(dāng)電壓VG為方波訊號時(shí)，可根據(jù)電壓VG的占空比(duty ratio)來調(diào)整 各LED通道的平均電流，亦即達(dá)成調(diào)整LED亮度的作用。由于晶體管開關(guān)Ml-Mn的 柵極電壓為VG，因此晶體管開關(guān)Ml-Mn的源極電壓最高不會(huì)超過VG，亦即晶體管開關(guān) Ml-Mn提供了阻擋高壓的作用，使得電流源電路CSl-CSn內(nèi)的元件可使用低壓元件來制 作，便利于整合至集成電路20的內(nèi)部。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明，就控制各LED通道而 言，集成電路20僅需要設(shè)置N+1個(gè)接腳，遠(yuǎn)較圖1、3的數(shù)目為低。
圖5顯示本發(fā)明的另一實(shí)施例，在本實(shí)施例中，更設(shè)置有一個(gè)短路偵測電路 23，以供偵測各LED通道是否發(fā)生短路。如圖所示，偵測各LED通道是否發(fā)生短路， 并不需要另外設(shè)置接腳自集成電路20的外部取訊號，而可自集成電路20的內(nèi)部取各晶體 管開關(guān)Ml-Mn的源極電壓。
請對照參閱圖5與圖6，舉一例說明如何根據(jù)晶體管開關(guān)Ml-Mn的源極電壓來 判斷對應(yīng)各LED通道是否發(fā)生短路。在電流導(dǎo)通時(shí)，晶體管開關(guān)Ml-Mn的漏極電壓 VDl-VDn等于輸入電壓Vin減掉對應(yīng)通道中LED的電壓總和，而晶體管開關(guān)Ml-Mn的 源極電壓VSl-VSn則等于VG減掉晶體管的臨界電壓VT。若持續(xù)將VG的電壓升高， 源極電壓VSl-VSn也會(huì)跟著升高，直到源極電壓VSl-VSn約等于漏極電壓VDl-VDn為 止，此時(shí)源極電壓VSl-VSn的電位會(huì)被箝位在電壓VDl-VDn，不會(huì)再隨著VG升高而升 尚ο
參閱圖5與圖6，假設(shè)第一 LED通道CHl為正常工作，而第η串LED通道CHn發(fā)生短路，則由于短路之故，漏極電壓VDn約等于輸出電壓Vout，遠(yuǎn)高于正常狀況下的 漏極電壓VD1。因此，我們可任意設(shè)定一個(gè)位于正常漏極電壓和輸出電壓Vout之間的參 考電壓VH，并拉高電壓VG至高于此參考電壓VH。如前所述，當(dāng)電壓VG升高時(shí)，晶 體管開關(guān)Ml-Mn的源極電壓會(huì)跟著升高，但最高僅約等于其漏極電壓，故正常工作的第 一 LED通道中，電壓VSl將被箝止在低于參考電壓VH的電壓VD1，但在發(fā)生短路的第 η串LED通道CHn中，電壓VSn將高于參考電壓VH。因此，短路偵測電路23中僅需 使用比較器比較參考電壓VH與晶體管開關(guān)Ml-Mn的源極電壓VSl-VSn，便可獲知對應(yīng) 通道的狀況。
偵測各LED通道是否發(fā)生短路，可以常態(tài)進(jìn)行或間歇進(jìn)行。當(dāng)電壓VG為方波 訊號時(shí)，請參閱圖7、8，若使電壓VG的高位準(zhǔn)高于參考電壓VH，即為常態(tài)進(jìn)行短路偵 測。若每數(shù)個(gè)周期后才拉高電壓VG超過參考電壓VH，則為間歇性地進(jìn)行短路偵測。 或者，電路亦可僅在開機(jī)時(shí)進(jìn)行單一次的短路偵測。當(dāng)電壓VG為固定電壓時(shí)，若保持 使其高于參考電壓VH即為常態(tài)進(jìn)行短路偵測，或如圖9，可在開機(jī)時(shí)使電壓VG超過參 考電壓VH，之后再使電壓VG降為一個(gè)低于參考電壓VH的固定電壓，進(jìn)行單一次的短 路偵測。
以上已針對較佳實(shí)施例來說明本發(fā)明，只是以上所述，僅為使本領(lǐng)域技術(shù)人員 易于了解本發(fā)明的內(nèi)容，并非用來限定本發(fā)明的權(quán)利范圍。在本發(fā)明的相同精神下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以思及各種等效變化。例如，晶體管開關(guān)Ml-Mn可為NMOS晶體管、亦 可為PMOS晶體管；又如，發(fā)光元件不必然是發(fā)光二極管，而可為任何以電流控制亮度 的發(fā)光元件；再如，本發(fā)明不限于應(yīng)用在多串LED通道的場合，亦可應(yīng)用在單一串LED 通道的場合；又如，整合在集成電路20內(nèi)的電流源電路CSl-CSn，可為任何形式的電流 源電路，例如可以使用雙載子晶體管來代換其中的MOS晶體管Ql-Qn。凡此種種，均 應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光元件控制電路，其特征在于，包含功率級控制電路，其控制一功率級電路，以將一輸入電壓轉(zhuǎn)換為一輸出電壓，供應(yīng) 給至少一個(gè)發(fā)光元件通道，該發(fā)光元件通道中包括至少一個(gè)發(fā)光元件；位于該發(fā)光元件通道上的晶體管開關(guān)；以及控制該發(fā)光元件通道電流的電流源電路；其中，該功率級控制電路與該電流源電路整合于一集成電路內(nèi)，此集成電路提供一 控制電壓，控制該晶體管開關(guān)的柵極。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件控制電路，其中，該晶體管開關(guān)一端與發(fā)光元件耦 接，另一端與電流源電路耦接，且發(fā)光元件控制電路還包含有一短路偵測電路，將該晶 體管開關(guān)與電流源電路耦接的一端電壓與一參考電壓比較，以決定該發(fā)光元件通道上是 否發(fā)生短路。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光元件控制電路，其中，該參考電壓的電位位于所述輸出電 壓和晶體管開關(guān)與發(fā)光元件耦接的一端電壓之間。
4.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光元件控制電路，其中，該控制電壓為固定電壓且高于該參 考電壓。
5.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光元件控制電路，其中，該控制電壓開機(jī)時(shí)高于該參考電壓。
6.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光元件控制電路，其中，該控制電壓為方波訊號，其高位準(zhǔn) 高于該參考電壓。
7.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光元件控制電路，其中，該控制電壓為方波訊號，其高位準(zhǔn) 間歇高于該參考電壓。
8.—種發(fā)光元件控制方法，該發(fā)光元件位于一發(fā)光元件通道上，其特征在于，所述 方法包含在該發(fā)光元件通道上設(shè)置晶體管開關(guān)；提供一集成電路，前述晶體管開關(guān)位于此集成電路的外部；在該集成電路中以一電流源電路控制該發(fā)光元件通道的電流；以及由該集成電路提供一控制電壓，以控制該晶體管開關(guān)的柵極。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光元件控制方法，其中，該晶體管開關(guān)一端與發(fā)光元件耦 接，另一端與電流源電路耦接，且方法還包含將該晶體管開關(guān)與電流源電路耦接的一 端電壓與一參考電壓比較，以決定該發(fā)光元件通道上是否發(fā)生短路。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光元件控制方法，其中，該發(fā)光元件的一端接收一供應(yīng)電 壓，另一端與該晶體管開關(guān)耦接，且其中該參考電壓的電位位于該供應(yīng)電壓和晶體管開 關(guān)與發(fā)光元件耦接的一端電壓之間。
11.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光元件控制方法，其中該控制電壓為固定電壓且高于該參 考電壓。
12.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光元件控制方法，其中，還包含于開機(jī)時(shí)使該控制電壓 高于該參考電壓。
13.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光元件控制方法，其中，該控制電壓為方波訊號，其高位 準(zhǔn)高于該參考電壓。
14.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光元件控制方法，其中，該控制電壓為方波訊號，其高位 準(zhǔn)間歇高于該參考電壓。
15.—種用于發(fā)光元件控制電路中的集成電路，該發(fā)光元件控制電路控制至少一個(gè)發(fā) 光元件通道，此發(fā)光元件通道中包括至少一個(gè)發(fā)光元件及一個(gè)與該發(fā)光元件耦接的晶體 管開關(guān)，且該發(fā)光元件控制電路包含一功率級電路，其特征在于，所述集成電路包含功率級控制電路，其控制該功率級電路以將一輸入電壓轉(zhuǎn)換為一輸出電壓，供應(yīng)給 該至少一個(gè)發(fā)光元件通道；以及控制該發(fā)光元件通道電流的電流源電路；其中，該集成電路提供一控制電壓，控制所述晶體管開關(guān)的柵極。
16.如權(quán)利要求15所述的用于發(fā)光元件控制電路中的集成電路，其中，該晶體管開關(guān) 一端與發(fā)光元件耦接，另一端與電流源電路耦接，且集成電路中還包含有一短路偵測電 路，將該晶體管開關(guān)與電流源電路耦接的一端電壓與一參考電壓比較，以決定該發(fā)光元 件通道上是否發(fā)生短路。
17.如權(quán)利要求16所述的發(fā)光元件控制電路，其中，該參考電壓的電位位于所述輸出 電壓和晶體管開關(guān)與發(fā)光元件耦接的一端電壓之間。
18.如權(quán)利要求16所述的發(fā)光元件控制電路，其中，該控制電壓為固定電壓且高于該 參考電壓。
19.如權(quán)利要求16所述的發(fā)光元件控制電路，其中，該控制電壓開機(jī)時(shí)高于該參考電壓。
20.如權(quán)利要求16所述的發(fā)光元件控制電路，其中，該控制電壓為方波訊號，其高位 準(zhǔn)高于該參考電壓。
21.如權(quán)利要求16所述的發(fā)光元件控制電路，其中，該控制電壓為方波訊號，其高位 準(zhǔn)間歇高于該參考電壓。
全文摘要
本發(fā)明提出一種發(fā)光元件控制電路與控制方法、及用于其中的集成電路。該發(fā)光元件控制電路包含功率級控制電路，其控制一功率級電路，以將一輸入電壓轉(zhuǎn)換為一輸出電壓，供應(yīng)給至少一個(gè)發(fā)光元件通道，該發(fā)光元件通道中包括至少一個(gè)發(fā)光元件；位于該發(fā)光元件通道上的晶體管開關(guān)；以及控制該發(fā)光元件通道電流的電流源電路；其中，該功率級控制電路與該電流源電路整合于一集成電路內(nèi)，此集成電路提供一控制電壓，控制該晶體管開關(guān)的柵極。
文檔編號F21V23/00GK102026438SQ200910173458
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者史富元, 楊智皓, 林水木, 陳安東 申請人:立锜科技股份有限公司