專利名稱：具有保護(hù)功能的晶體管電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系關(guān)于一種具有保護(hù)功能的控制裝置，尤指使用同一制程及封裝的一種具有保護(hù)功能的控制裝置。
背景技術(shù)：
—般的金氧半晶體管皆有其安全工作區(qū)域(SOA, Safe Operating Area),而安全工作區(qū)域多半由金氧半晶體管所能承受最大的電流、最大功率、最大電壓亦或是最大溫度來決定。若金氧半晶體管于應(yīng)用時或電路設(shè)計不當(dāng)，使得金氧半晶體管操作在安全工作區(qū)域以外，將可能使金氧半晶體管的可靠度下降，甚至造成毀損。針對此問題，習(xí)知的電路將金氧半晶體管外接一保護(hù)電路。外接保護(hù)電路檢測金氧半晶體管的狀態(tài)(如流經(jīng)金氧半晶體管的電流)，并判斷檢測后所得到的結(jié)果(如電流信號)作處理，以據(jù)此控制金氧半晶體管操作在安全工作區(qū)域之內(nèi)。 然而，并非所有金氧半晶體管的控制器均會檢測金氧半晶體管的狀態(tài)而對金氧半晶體管進(jìn)行保護(hù)。無金氧半晶體管保護(hù)功能的控制器，金氧半晶體管無法確保操作在安全工作區(qū)域之內(nèi)。另外，金氧半晶體管及具金氧半晶體管保護(hù)功能的控制器若為不同的封裝體，亦會增加有噪聲干擾及電路延遲的問題。同時，保護(hù)電路在檢測金氧半晶體管的溫度是否超過其安全工作區(qū)域也會因?yàn)椴煌姆庋b結(jié)構(gòu)而有誤差。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明將金氧半晶體管及保護(hù)電路在同一封裝下制作，使得本發(fā)明電路的半導(dǎo)體元件的電氣特性一致以確保本發(fā)明電路操作在安全工作區(qū)域內(nèi)。又由于電路在同一封裝下制作，亦可達(dá)到降低電路成本及提高芯片良率的優(yōu)點(diǎn)。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種具有保護(hù)功能的晶體管電路。該晶體管電路具有一第一端、一第二端及一控制端。其中，晶體管電路包含一晶體管、一電壓檢測單兀及一保護(hù)單元，并封裝于一封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)。晶體管具有一漏極端、一源極端及一柵極端。漏極端耦接第一端，源極端耦接第二端，柵極端則耦接該控制端。而電壓檢測單元檢測晶體管的跨壓并產(chǎn)生一過壓保護(hù)信號。保護(hù)單元耦接于控制端，以根據(jù)過壓保護(hù)信號控制晶體管的狀態(tài)。其中，保護(hù)單元于過壓保護(hù)信號為代表晶體管的跨壓大于一預(yù)定電壓時，降低控制端及第二端的電位差，使得晶體管的跨壓減小或?yàn)榱?。為達(dá)上述目的，本發(fā)明又提供了一種具有保護(hù)功能的晶體管電路。晶體管電路具有一第一端、一第二端及一控制端，晶體管電路包含一晶體管、一電流檢測單元及一保護(hù)單元，并封裝于一封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)。晶體管具有一漏極端、一源極端及一柵極端。漏極端耦接第一端，源極端耦接第二端，柵極端耦接控制端。電流檢測單元檢測流經(jīng)晶體管的電流并產(chǎn)生一過流保護(hù)信號。保護(hù)單元耦接于控制端，以根據(jù)過流保護(hù)信號控制晶體管的狀態(tài)。其中，保護(hù)單元于過流保護(hù)信號為代表流經(jīng)晶體管的電流大于一預(yù)定電流時，降低控制端及第二端的電位差，使得流經(jīng)晶體管的電流減小或?yàn)榱恪?br> 以上的概述與接下來的詳細(xì)說明皆為示范性質(zhì)，是為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的申請專利范圍。而有關(guān)本發(fā)明的其他目的與優(yōu)點(diǎn)，將在后續(xù)的說明與圖示加以闡述。


圖I為根據(jù)本發(fā)明之具有保護(hù)功能的晶體管電路的電路方塊圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例的具有保護(hù)功能的晶體管電路的電路示意圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例的具有保護(hù)功能的晶體管電路的電路示意圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明的第三較佳實(shí)施例的具有保護(hù)功能的晶體管電路的電路示意圖。

圖5為根據(jù)圖4的一電流檢測單元的電路示意圖。圖6為根據(jù)本發(fā)明的第四較佳實(shí)施例的具有保護(hù)功能的晶體管電路應(yīng)用于發(fā)光二極管驅(qū)動電路。圖7為根據(jù)圖4的具有保護(hù)功能的晶體管電路應(yīng)用于發(fā)光二極管驅(qū)動電路。圖8為根據(jù)本發(fā)明的第五較佳實(shí)施例的具有保護(hù)功能的晶體管電路應(yīng)用于發(fā)光二極管驅(qū)動電路。圖9為根據(jù)本發(fā)明的第六較佳實(shí)施例的具有保護(hù)功能的晶體管電路的電路示意圖。主要元件符號說明本發(fā)明晶體管電路30第一端a第二端b控制端c晶體管32電壓檢測單元34電流檢測單元36溫度檢測單元38保護(hù)單元100、200、300、400、500過壓保護(hù)信號Ve過流保護(hù)信號Ie過溫保護(hù)信號Te保護(hù)端PROT分壓單元34a比較單元35a電壓判斷信號Vd第一參考電位Vr2、Vr3開關(guān)210、310、410、510
開關(guān)控制單元240、340、440、540開關(guān)控制信號Sc過壓比較單元35b第二參考電位Vref3電壓箝制單元312、39感測晶體管36a電流感測電阻36b電流感測單元36c
電流判斷信號Id輸入單元36c I電流調(diào)整單元36c2電流源單元36c3共用柵極晶體管36c4參考電阻36c5電阻R1、R2、R第一電流Il第二電流12電源供應(yīng)單元10發(fā)光二極管模塊20電流檢測電阻40外部控制單元50、50a、50b驅(qū)動電壓VDD電流控制信號ISc電流反饋信號Ifb
比較器 52、52a參考電位產(chǎn)生單元54電源控制單元56、56a第三參考電位VCC第四參考電位Vf保護(hù)信號Pr調(diào)光信號DM電流判斷端d基納二極管Dz感測信號Ic
具體實(shí)施例方式請參見圖1，為根據(jù)本發(fā)明的一具有保護(hù)功能的晶體管電路的電路方塊圖。晶體管電路30封裝于一封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)，封裝結(jié)構(gòu)具有一第一端a、一第二端b及一控制端C，其中，晶體管電路30包含一晶體管32、一電壓檢測單元34、一電流檢測單元36、一溫度檢測單元38及一保護(hù)單元100。晶體管32具有一漏極端X耦接第一端a、一源極端y耦接第二端b及一柵極端z耦接控制端C。電壓檢測單元34耦接于第一端a及第二端b之間以檢測晶體管32的跨壓并于晶體管32的跨壓過高(即大于一預(yù)定電壓)時，產(chǎn)生一過壓保護(hù)信號Ve0電流檢測單元36耦接第一端a以檢測流經(jīng)晶體管32的電流并于流經(jīng)晶體管32的電流過高(即大于一預(yù)定電流)時，產(chǎn)生一過流保護(hù)信號Ie。溫度檢測單元38則檢測晶體管電路30的溫度，于晶體管電路30的溫度過高(即大于一預(yù)定溫度)時，產(chǎn)生一過溫保護(hù)信號Te。保護(hù)單元100耦接于控制端c及第二端b之間并接收過壓保護(hù)信號Ve、過溫保護(hù)信號Te及過流保護(hù)信號Ie，以據(jù)此控制晶體管32的狀態(tài)。當(dāng)過壓保護(hù)信號Ve、過溫保護(hù)信號Te及過流保護(hù)信號Ie其中的一為高電位(如晶體管電路30耦接的負(fù)載短路、開路或溫度過高)時，保護(hù)單元100將降低控制端c及第二端b的電位差，使得兩端的跨壓減小或?yàn)榱?，以關(guān)斷晶體管32。如此，晶體管32的電流降低或?yàn)榱愣_(dá)到保護(hù)作用，或者觸發(fā)外部電路來保護(hù)晶體管電路30，以防止晶體管32因電路異常而毀損。反之，晶體管32則操作在安全工作區(qū)域內(nèi)，晶體管電路30將維持電路系統(tǒng)的正常運(yùn)作。接著，請參考圖2，為根據(jù)本發(fā)明的一第一較佳實(shí)施例的具有保護(hù)功能的晶體管電 路的電路示意圖。晶體管電路30封裝于一封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)，封裝結(jié)構(gòu)具有一第一端a、一第二端b、一控制端c及一保護(hù)端PR0T，其中，晶體管電路30包含一晶體管32、一電壓檢測單元34、一溫度檢測單元38及一保護(hù)單元200。晶體管32包含一漏極端x耦接第一端a、一源極端I耦接第二端b及一柵極端z耦接控制端C。在此實(shí)施例中，以晶體管32的漏極端X及源極端y之間的跨壓以及晶體管電路30的溫度過高時的電路運(yùn)作來說明。電壓檢測單元34檢測晶體管32的跨壓，包含一分壓單元34a及一比較單元35a，分壓單元34a耦接于漏極端X及源極端I之間以據(jù)此產(chǎn)生一電壓判斷信號Vd至比較單元35a。比較單元35a的反向端接收一第一參考電位Vr2,其非反向端接收電壓判斷信號Vd,于電壓判斷信號Vd的準(zhǔn)位高于第一參考電位Vr2的準(zhǔn)位時產(chǎn)生一過壓保護(hù)信號Ve至保護(hù)單元200。而溫度檢測單元38主要目的為檢測晶體管電路30的溫度是否過高，若是，則產(chǎn)生一過溫保護(hù)信號Te至保護(hù)單元200。保護(hù)單元200耦接于控制端c及第二端b之間，以根據(jù)過壓保護(hù)信號Ve及過溫保護(hù)信號Te控制晶體管32的狀態(tài)。其中，保護(hù)單元200包含一開關(guān)210及一開關(guān)控制單元240。開關(guān)控制單元240接收過壓保護(hù)信號Ve及過溫保護(hù)信號Te以據(jù)此產(chǎn)生一開關(guān)控制信號Sc控制開關(guān)210的狀態(tài)。開關(guān)210耦接于源極端I及柵極端z之間并接收開關(guān)控制信號Sc以據(jù)此調(diào)整流經(jīng)晶體管32的電流。當(dāng)晶體管電路30耦接的一負(fù)載發(fā)生異常現(xiàn)象(如短路)使第一端a與第二端b之間跨壓過高時，過壓保護(hù)信號Ve將轉(zhuǎn)為高準(zhǔn)位；又若晶體管電路30的溫度過高時，過溫保護(hù)信號Te將轉(zhuǎn)為高準(zhǔn)位。上述的情形都將導(dǎo)致開關(guān)控制信號Sc輸出高準(zhǔn)位以導(dǎo)通(Turn-On)開關(guān)210，使得源極端y及柵極端z接近等電位，進(jìn)而造成晶體管32關(guān)斷使流經(jīng)晶體管32的電流為零。此時，過壓保護(hù)信號Ve及過溫保護(hù)信號Te將恢復(fù)為低準(zhǔn)位。由于異常現(xiàn)象未排除，晶體管32的跨壓于一段時間后將再度過高，使得保護(hù)單元200再次啟動并重復(fù)上述異?，F(xiàn)象處理。因此，在本實(shí)施例中，保護(hù)單元200可以計數(shù)異常次數(shù)，并于異常次數(shù)達(dá)到一預(yù)定鎖定次數(shù)時，使開關(guān)210維持導(dǎo)通直至晶體管電路30被重啟為止。另外，電壓檢測單元34可耦接保護(hù)端PROT并于過壓保護(hù)信號Ve為代表晶體管32的跨壓過高時，從保護(hù)端PROT傳送一外部信號至一電源供應(yīng)單元以關(guān)閉外部電源，進(jìn)而停止電路系統(tǒng)提供電力，避免因負(fù)載的異常現(xiàn)象而毀損晶體管電路30。接下來，請參考圖3，為根據(jù)本發(fā)明的一第二較佳實(shí)施例的具有保護(hù)功能的晶體管電路的電路示意圖。晶體管電路30封裝于一封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)，封裝結(jié)構(gòu)具有一第一端a、一第二端b、一控制端c及一保護(hù)端PR0T，其中，晶體管電路30包含一晶體管32、一電壓檢測單元34、一溫度檢測單元38及一保護(hù)單元300。請同時參考圖2，相較于第一較佳實(shí)施例，本實(shí)施例于晶體管32的跨壓過高時，降低流經(jīng)晶體管32的電流以減小晶體管32因功耗而產(chǎn)生的熱，并于晶體管32的跨壓超過一預(yù)定參考電位值時，保護(hù)端PROT傳送一外部信號至一電源供應(yīng)單元以關(guān)閉外部電源，此預(yù)定參考電位值可根據(jù)晶體管32的安全工作范圍來設(shè)定。晶體管32包含一漏極端X耦接第一端a、一源極端y耦接第二端b及一柵極端z耦接控制端C。在此實(shí)施例中，以晶體管32的漏極端X及源極端I之間的跨壓過高以及晶體管電路30的溫度過高來作說明。電壓檢測單元34檢測晶體管32的跨壓，包含一分壓單元34a、一比較單元35a及一過壓比較單元35b，分壓單元34a耦接于漏極端x及源極端y之間以據(jù)此產(chǎn)生一電壓判斷信號Vd至比較單元35a。比較單元35a的反向端接收一第一參考電位Vr3，其非反向端接收電壓判斷信號Vd，以產(chǎn)生一過壓保護(hù)信號Ve至保護(hù)單元300。過壓比較單元35b的非反相端則接收電壓判斷信號Vd，其反相端接收一第二參考電位Vref3，以產(chǎn) 生一過壓信號至保護(hù)端PR0T，在本實(shí)施例中，第二參考電位Vref3大于第一參考電位Vr3。而溫度檢測單元38主要目的為檢測晶體管電路30的溫度是否過高，若是，則產(chǎn)生一過溫保護(hù)信號Te至保護(hù)單元300。保護(hù)單元300耦接于控制端c及第二端b之間，以根據(jù)過壓保護(hù)信號Ve及過溫保護(hù)信號Te控制晶體管32的狀態(tài)。其中，保護(hù)單元300包含一開關(guān)310、一開關(guān)控制單元340及一電壓箝制單元312。開關(guān)控制單元340接收過壓保護(hù)信號Ve及過溫保護(hù)信號Te以據(jù)此產(chǎn)生一開關(guān)控制信號Sc控制開關(guān)310的狀態(tài)。開關(guān)310具有一開關(guān)漏極端、一開關(guān)源極端及一開關(guān)控制端，其中，開關(guān)漏極端通過電壓箝制單元312耦接?xùn)艠O端z，開關(guān)源極端耦接源極端y，而開關(guān)控制端則接收開關(guān)控制信號Sc以據(jù)此調(diào)整源極端I及柵極端z之間的電位差。當(dāng)晶體管電路30耦接的一負(fù)載發(fā)生異?，F(xiàn)象(如短路)時，過壓保護(hù)信號Ve將轉(zhuǎn)為高準(zhǔn)位；又若晶體管電路30的溫度過高時，過溫保護(hù)信號Te將轉(zhuǎn)為高準(zhǔn)位。上述的情形都將導(dǎo)致開關(guān)控制信號Sc輸出高準(zhǔn)位以導(dǎo)通(Turn-On)開關(guān)310。由于電壓箝制單元312耦接于柵極端z及開關(guān)漏極端之間，使得源極端y及柵極端z的電位差距一預(yù)定電位，進(jìn)而流經(jīng)晶體管32的電流被降低(非降低至零)。此時，過壓保護(hù)信號Ve及過溫保護(hù)信號Te將恢復(fù)為低準(zhǔn)位，使得晶體管32仍可操作在安全區(qū)域范圍之內(nèi)。然而若晶體管32的跨壓再升高使得電壓判斷信號Vd大于第二參考電位Vref3時，保護(hù)端PROT將傳送一外部信號至一電源供應(yīng)單元以關(guān)閉外部電源，進(jìn)而停止電路系統(tǒng)運(yùn)作，以避免晶體管電路30于降低流經(jīng)晶體管32的電流后，該晶體管32仍然操作在安全工作區(qū)域之外。再來，請參考圖4，為根據(jù)本發(fā)明的一第三較佳實(shí)施例的具有保護(hù)功能的晶體管電路的電路示意圖。晶體管電路30封裝于一封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)，封裝結(jié)構(gòu)具有一第一端a、一第二端b及一控制端C，其中，晶體管電路30包含一晶體管32、一電流檢測單元36、一溫度檢測單元38及一保護(hù)單元400。晶體管32包含一漏極端X耦接第一端a、一源極端y耦接第二端b及一柵極端z耦接控制端C。在此實(shí)施例中，以流經(jīng)晶體管32的電流以及晶體管電路30的溫度過高來作說明。電流檢測單元36耦接于第一端a以檢測流經(jīng)晶體管32的電流。其中，電流檢測單元36包含一感測晶體管36a、一電流感測電阻36b及一電流感測單元36c。感測晶體管36a的漏極端通過電流感測電阻36b耦接于漏極端X，感測晶體管36a的源極端耦接于源極端1，而感測晶體管36a的柵極端連接該晶體管32的柵極端z，使得流經(jīng)晶體管32的電流以一預(yù)定比例流經(jīng)感測晶體管36a，而使電流感測電阻36b產(chǎn)生一電流判斷信號Id至該電流感測單元36c。接著，電流感測單元36c接收電流判斷信號Id以據(jù)此產(chǎn)生一過流保護(hù)信號Ie至保護(hù)單元400。而溫度檢測單元38主要目的為檢測晶體管電路30的溫度是否過高，若是，則產(chǎn)生一過溫保護(hù)信號Te至保護(hù)單元400。保護(hù)單元400耦接于控制端c及第二端b之間，以根據(jù)過流保護(hù)信號Ie及過溫保護(hù)信號Te控制晶體管32的狀態(tài)。其中，保護(hù)單元400包含一開關(guān)410及一開關(guān)控制單元440，其電路運(yùn)作方式與圖2所示的保護(hù)單元200大致相同，在此不予贅述。當(dāng)晶體管電路30耦接的一負(fù)載發(fā)生異?，F(xiàn)象(如短路)，使得過流保護(hù)信號Ie為高準(zhǔn)位時，開關(guān)控制信號Sc輸出高準(zhǔn)位以導(dǎo)通(Turn-On)開關(guān)410,使得源極端y及柵極端z接近等電位。此時，晶體管32關(guān)斷使流經(jīng)晶體管32的電流為零。此時，過流保護(hù)信號Ie將恢復(fù)為低準(zhǔn)位，使晶體管32重新導(dǎo)通而恢復(fù)晶體管電路30的運(yùn)作。如此，可確保晶體管電路30不因負(fù)載的異?，F(xiàn)象超過晶體管32的安全工作范圍而造成整個電路系統(tǒng)運(yùn)作不穩(wěn)定。本發(fā)明的晶體 管電路30也可以檢測異?，F(xiàn)象一預(yù)定鎖住次數(shù)后將晶體管電路30鎖住(Latch)或于第一次檢測到異?，F(xiàn)象即鎖住晶體管電路30而達(dá)到更佳的保護(hù)效果。接著，請參考圖5，為根據(jù)圖4的一電流檢測單元的電路示意圖。請同時參考圖4，電流檢測單元36包含一感測晶體管36a、一電流感測電阻36b、一電流感測單元36c及一比較單元35a。電流感測單元36c包含一輸入單元36cl、一電流調(diào)整單元36c2、一電流源單元36c3、一共用柵極晶體管36c4及一參考電阻36c5。流經(jīng)晶體管32的電流以一預(yù)定比例流經(jīng)感測晶體管36a，電流感測電阻36b連接于漏極端X及感測晶體管36a之間以檢測流經(jīng)感測晶體管36a的電流并產(chǎn)生一電流判斷信號Id至輸入單兀36cl。輸入單兀36cl包含相互平行連接的一對電阻Rl與R2以設(shè)定整個感測電路的增益。電流調(diào)整單元36c2耦接輸入單元36cl以根據(jù)電流源單元36c3，調(diào)整流經(jīng)輸入單元36cl的一對電阻Rl與R2兩端的電流。其中，電流源單元36c3包含一第一電流Il對應(yīng)耦接于電阻Rl及一第二電流12對應(yīng)耦接于電阻R2。而共用柵極晶體管36c4的漏極端耦接于電阻R2及電流調(diào)整單元36c2的連接點(diǎn)，其源極端連接參考電阻36c5的一端且參考電阻36c5的另一端接地。共用柵極晶體管36c4的柵極端耦接于電流調(diào)整單元36c2及第一電流Il的連接點(diǎn)，以轉(zhuǎn)換輸入單元36cl的電流并于共用柵極晶體管36c4及參考電阻36c5的連接點(diǎn)產(chǎn)生一感測信號Ic。比較單元35a的反向端接收一第一參考電位Vr3，其非反向端接收電流判斷信號Id，使得流經(jīng)晶體管32的電流大于一預(yù)定電流時，產(chǎn)生一過流保護(hù)信號Ie。本實(shí)施例的晶體管電路30封裝于單一封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)，此封裝結(jié)構(gòu)除上述的第一端a、一第二端b及一控制端c外可以額外增加一電流判斷端將感測信號Ic傳送到外部電路，而使晶體管電路30可以具有電流檢測的功能。接下來，請參照圖6，為根據(jù)本發(fā)明的一第四較佳實(shí)施例的具有保護(hù)功能的晶體管電路應(yīng)用于發(fā)光二極管驅(qū)動電路。發(fā)光二極管驅(qū)動電路包含一電源供應(yīng)單元10、一發(fā)光二極管模塊20、一晶體管電路30、一電流檢測電阻40及一外部控制單元50。電源供應(yīng)單元10率禹接發(fā)光二極管模塊20的一端以提供一驅(qū)動電壓VDD驅(qū)動發(fā)光二極管模塊20發(fā)光。晶體管電路30封裝于單一封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)，耦接發(fā)光二極管模塊20的另一端以根據(jù)一電流控制信號ISc控制流經(jīng)發(fā)光二極管模塊20的電流大小。電流檢測電阻40耦接晶體管電路30以檢測流經(jīng)發(fā)光二極管模塊20的電流大小，并產(chǎn)生一電流反饋信號Ifb。請同時參考圖2，晶體管電路30包含一晶體管32、一電壓檢測單元34、一溫度檢測單元38及一保護(hù)單元500，其電路運(yùn)作方式與圖2所示的晶體管電路大致相同，在此不予贅述。相較于圖2的晶體管電路，本實(shí)施例利用外部控制單元50接收晶體管電路30的第一端a的電位以控制電源供應(yīng)單元10的狀態(tài)，進(jìn)而減少晶體管電路30的保護(hù)端PROT的管腳；同時，亦可達(dá)到如圖2所示的相同效果。外部控制單元50包含一比較器52、一參考電位產(chǎn)生單元54及一電源控制單元56。比較器52的反相端接收電流反饋信號Ifb,其非反相端接收參考電位產(chǎn)生單元54產(chǎn)生的一第三參考電位VCC以據(jù)此產(chǎn)生電流控制信號ISc至晶體管電路的控制端C。在本實(shí)施例中，電源控制單元56為一比較器，其反相端接收參考電位產(chǎn)生單元54產(chǎn)生的一第四參考電位Vf，其非反相端則接收晶體管電路30的第一端a的電位，使得晶體管32的跨壓過高時產(chǎn)生一保護(hù)信號Pr至電源供應(yīng)單元10以停止電力的提供，以達(dá)到晶體管電路30的過電壓保護(hù)(Over-Voltage Protection, OVP)。再來，參考圖7，為根據(jù)圖4的具有保護(hù)功能的晶體管電路應(yīng)用于發(fā)光二極管驅(qū)動 電路。發(fā)光二極管驅(qū)動電路包含—電源供應(yīng)單兀10、一發(fā)光二極管模塊20、一晶體管電路30、一電流檢測電阻40及一外部控制單元50a。請同時參考圖4，在此發(fā)光二極管驅(qū)動電路中，晶體管電路30為防止流經(jīng)晶體管32的電流過高(Over-Current Protection,0CP)的晶體管電路,其電路運(yùn)作與圖4的晶體管電路相同，因此不再贅述。電源供應(yīng)單元10耦接發(fā)光二極管模塊20的一端以提供一驅(qū)動電壓VDD驅(qū)動發(fā)光二極管模塊20發(fā)光。晶體管電路30封裝于單一封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)，耦接發(fā)光二極管模塊20的另一端以根據(jù)一電流控制信號ISc控制流經(jīng)發(fā)光二極管模塊20的電流大小。電流檢測電阻40耦接晶體管電路30以檢測流經(jīng)發(fā)光二極管20的電流大小，并產(chǎn)生一電流反饋信號Ifb ο外部控制單兀50a包含一比較器52a及一電源控制單兀56a。比較器52a的反相端接收電流反饋信號Ifb，其非反相端接收一第三參考電位VCC以據(jù)此產(chǎn)生電流控制信號ISc至電源控制單元56a。電源控制單元56a接收電流控制信號ISc并同時根據(jù)一調(diào)光信號DIM控制流經(jīng)晶體管電路30的電流。在此電路中，調(diào)光信號DIM于一第一狀態(tài)及一第二狀態(tài)之間切換，于調(diào)光信號DIM處于第一狀態(tài)時,發(fā)光二極管模塊20流經(jīng)一穩(wěn)定電流；于調(diào)光信號DM處于第二狀態(tài)時，發(fā)光二極管模塊20停止流經(jīng)電流。而當(dāng)發(fā)光二極管模塊20發(fā)生異常狀況(如短路)而造成電流過大時，晶體管電路30因內(nèi)部保護(hù)電路的關(guān)系將停止電流流過晶體管電路30。電源控制單元56a接收電流反饋信號Ifb，于調(diào)光信號DM(代表晶體管電路30運(yùn)作中)為第一狀態(tài)時以判斷電流是否為零，若是則代表晶體管電路30因異常狀態(tài)而關(guān)斷。若發(fā)光二極管驅(qū)動電路的異常狀況尚未排除，將使得晶體管電路30重復(fù)關(guān)斷(Turn-On)、導(dǎo)通(Turn-Off)的動作。在本實(shí)施例中，電源控制單元56a將計數(shù)發(fā)光二極管驅(qū)動電路的異常狀況一預(yù)定次數(shù)后輸出高準(zhǔn)位的保護(hù)信號Pr，以停止電源供應(yīng)單元10供應(yīng)電力至發(fā)光二極管模塊20，進(jìn)而防止晶體管電路30毀損。接下來，請參考圖8，為根據(jù)本發(fā)明的一第五較佳實(shí)施例的具有保護(hù)功能的晶體管電路應(yīng)用于發(fā)光二極管驅(qū)動電路。發(fā)光二極管驅(qū)動電路包含一電源供應(yīng)單元10、一發(fā)光二極管模塊20、一晶體管電路30及一外部控制單元50b。請同時參考圖4及圖5，在此發(fā)光二極管驅(qū)動電路中，晶體管電路30為防止流經(jīng)晶體管32的電流過高(Over-CurrentProtection, OCP)的晶體管電路，其驅(qū)動方式與圖4的晶體管電路30大致上相同，因此不再贅述。電源供應(yīng)單元10耦接發(fā)光二極管模塊20的一端以提供一驅(qū)動電壓VDD驅(qū)動發(fā)光二極管模塊20發(fā)光。晶體管電路30耦接發(fā)光二極管模塊20的另一端以根據(jù)一電流控制信號ISc及一調(diào)光信號DIM控制流經(jīng)發(fā)光二極管模塊20的電流大小。在此發(fā)光二極管驅(qū)動電路中，調(diào)光信號DIM于一第一狀態(tài)及一第二狀態(tài)之間切換，于調(diào)光信號DIM處于第一狀態(tài)時，發(fā)光二極管模塊20流經(jīng)一穩(wěn)定電流；于調(diào)光信號DIM處于第二狀態(tài)時,發(fā)光二極管模塊20停止流經(jīng)電流。相較于圖4，本實(shí)施例的晶體管電路30除了具有一第一端a、一第二端b及一控制端c外，另外增加一電流判斷端d的管腳，電流判斷端d傳送感測信號Ic至外部控制單元50b，以取代如圖7所示的電流檢測電阻40，進(jìn)而增加發(fā)光二極管驅(qū)動電路的效能。此外，當(dāng)發(fā)光二極管模塊20發(fā)生異常狀況(如短路)且無法通過晶體管電路30自行排除時，外部控制單元50b亦可于調(diào)光信號DIM為第一狀態(tài)時，根據(jù)電流判斷端d計數(shù)發(fā)光二極管驅(qū)動電路的異常狀況一預(yù)定次數(shù)后輸出高準(zhǔn)位的一保護(hù)信號Pr以停止電源供應(yīng)單元10供應(yīng)電力至發(fā)光二極管模塊20，防止晶體管電路30因流過的電流過大而超出安全工作范圍運(yùn)作，甚至造成晶體管電路30的毀損。 接著，請參考圖9，為根據(jù)本發(fā)明的一第六較佳實(shí)施例的具有保護(hù)功能的晶體管電路的電路示意圖。晶體管電路30封裝于一封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)，封裝結(jié)構(gòu)具有一第一端a、一第二端b及一控制端C。其中，晶體管電路30包含一晶體管32以及一電壓箝制單元39。晶體管32具有一漏極端X稱接第一端a、一源極端y稱接第二端b及一柵極端z稱接控制端C。電壓箝制單元39包含一電阻R以及一基納二極管Dz，其中，電阻R串接于晶體管32的柵極端z及控制端c之間，基納二極管Dz的一端耦接于柵極端z及電阻R之間，其另一端接地，以限制柵極端z的電位于一預(yù)定電壓之下，使得晶體管電路30得以避免晶體管32因柵極端z的電位過高以致柵極端z及源極端I的電位差過大而毀損。由于本發(fā)明之晶體管電路將晶體管及保護(hù)電路封裝于同一封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)，可以避免先前技術(shù)所述的保護(hù)電路(例如內(nèi)建于控制器內(nèi))與晶體管封裝于不同封裝結(jié)構(gòu)時，因外在的噪聲或者因電路間距離的拉長而造成的訊號傳遞延遲，可能造成的保護(hù)誤判及保護(hù)不及之問題。另外，現(xiàn)有技術(shù)中的控制器就算內(nèi)建保護(hù)電路，也無法針對所控制的不同晶體管去設(shè)定不同保護(hù)值，提供合適的保護(hù)。而本發(fā)明之晶體管電路則不論控制器是否具有保護(hù)電路，均可以提供最合適晶體管的自我保護(hù)。而對電路設(shè)計者而言，本發(fā)明之晶體管電路的使用可如同一般的電晶管板，不需要額外的電路設(shè)計上的限制或負(fù)擔(dān)。如上所述，本發(fā)明完全符合專利三要件新穎性、進(jìn)步性和產(chǎn)業(yè)上的利用性。本發(fā)明在上文中已以較佳實(shí)施例揭露，然熟習(xí)本項(xiàng)技術(shù)者應(yīng)理解的是，該實(shí)施例僅用于描繪本發(fā)明，而不應(yīng)解讀為限制本發(fā)明的范圍。應(yīng)注意的是，舉凡與該實(shí)施例等效的變化與置換，均應(yīng)設(shè)為涵蓋于本發(fā)明的范疇內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種具有保護(hù)功能的晶體管電路，封裝于一封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述的封裝結(jié)構(gòu)具有一第一端、一第二端及一控制端，其特征在于，所述的晶體管電路包含 一晶體管，具有一漏極端、一源極端及一柵極端，所述的漏極端耦接所述的第一端，所述的源極端耦接所述的第二端，所述的柵極端耦接所述的控制端； 一電壓檢測單元，檢測所述的晶體管的跨壓并產(chǎn)生一過壓保護(hù)信號；以及 一保護(hù)單元，耦接于所述的控制端，以根據(jù)所述的過壓保護(hù)信號控制所述的晶體管的狀態(tài)； 其中，所述的保護(hù)單元于所述的晶體管的跨壓大于一第一預(yù)定電壓時，降低所述的控制端及所述的第二端的電位差，使得流經(jīng)所述的晶體管的一電流減小或?yàn)榱恪?br> 2.如權(quán)利要求I所述的晶體管電路，其特征在于，所述的電壓檢測單元包含一分壓單元及一比較單元，所述的分壓單元根據(jù)所述的晶體管的跨壓產(chǎn)生一電壓判斷信號，而所述的比較單元接收所述的電壓判斷信號及一第一參考電位以產(chǎn)生一過壓保護(hù)信號。
3.如權(quán)利要求2所述的晶體管電路，其特征在于，所述的晶體管電路更具有一保護(hù)端，所述的保護(hù)端根據(jù)所述的電壓判斷信號為代表晶體管的跨壓大于一第二預(yù)定電壓時輸出一外部信號，所述的第二預(yù)定電壓大于或等于所述的第一預(yù)定電壓。
4.如權(quán)利要求I所述的晶體管電路，其特征在于，所述的晶體管電路更包含一溫度檢測單元，以檢測所述的晶體管電路的溫度并產(chǎn)生一過溫保護(hù)信號。
5.如權(quán)利要求4所述的晶體管電路，其特征在于，所述的保護(hù)單元根據(jù)所述的過溫保護(hù)信號控制所述的晶體管的狀態(tài)，所述的保護(hù)單元于所述的晶體管電路的溫度大于一預(yù)定溫度時，降低所述的控制端及所述的第二端的電位差，使得流經(jīng)所述的晶體管的電流減小或?yàn)榱恪?br> 6.如權(quán)利要求I所述的晶體管電路，其特征在于，所述的晶體管電路更包含一電流檢測單元，所述的電流檢測單元耦接所述的第一端以檢測流經(jīng)所述的晶體管的電流并產(chǎn)生一過流保護(hù)信號。
7.如權(quán)利要求6所述的晶體管電路，其特征在于，所述的保護(hù)單元根據(jù)所述的過流保護(hù)信號控制所述的晶體管的狀態(tài)，所述的保護(hù)單元于流經(jīng)所述的晶體管的電流大于一預(yù)定電流時，降低所述的控制端及所述的第二端的電位差，使得流經(jīng)所述的晶體管的電流減小或?yàn)榱恪?br> 8.一種具有保護(hù)功能的晶體管電路，封裝于一封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述的封裝結(jié)構(gòu)具有一第一端、一第二端及一控制端，其特征在于，所述的晶體管電路包含 一晶體管，具有一漏極端、一源極端及一柵極端，所述的漏極端耦接所述的第一端，所述的源極端耦接所述的第二端，所述的柵極端耦接所述的控制端； 一電流檢測單元，檢測流經(jīng)所述的晶體管的電流并產(chǎn)生一過流保護(hù)信號；以及 一保護(hù)單元，耦接于所述的控制端，以根據(jù)所述的過流保護(hù)信號控制所述的晶體管的狀態(tài)； 其中，所述的保護(hù)單元于所述的過流保護(hù)信號為代表流經(jīng)所述的晶體管的電流大于一預(yù)定電流時，降低所述的控制端及所述的第二端的電位差，使得流經(jīng)所述的晶體管的電流減小或?yàn)榱恪?br> 9.如權(quán)利要求8所述的晶體管電路，其特征在于，所述的電流檢測單元包含一感測晶體管、一電流感測電阻及一電流感測單元，使得流經(jīng)所述的晶體管的電流以一預(yù)定比例流經(jīng)所述的感測晶體管，所述的感測晶體管耦接所述的電流感測電阻以產(chǎn)生一電流判斷信號至所述的電流感測單元，使得所述的電流感測單元根據(jù)所述的電流判斷信號產(chǎn)生所述的過流保護(hù)信號。
10.如權(quán)利要求9所述的晶體管電路，其特征在于，所述的晶體管電路更具有一保護(hù)端，所述的保護(hù)端根據(jù)所述的電流判斷信號于流經(jīng)所述的晶體管的電流大于所述的預(yù)定電流時輸出一外部信號。
11.如權(quán)利要求8所述的晶體管電路，其特征在于，所述的晶體管電路更包含一溫度檢測單元，以檢測所述的晶體管電路的溫度并產(chǎn)生一過溫保護(hù)信號。
12.如權(quán)利要求8所述的晶體管電路，其特征在于，所述的晶體管電路更包含一電壓檢測單元，所述的電壓檢測單元耦接于所述的第一端及所述的第二端的間以檢測所述的晶體管的跨壓并產(chǎn)生一過壓保護(hù)信號。
13.如權(quán)利要求11或12所述的晶體管電路，其特征在于，所述的保護(hù)單元根據(jù)所述的過溫保護(hù)信號及所述的過壓保護(hù)信號控制所述的晶體管的狀態(tài)，所述的保護(hù)單元于所述的晶體管電路的溫度大于一預(yù)定溫度或所述的晶體管的跨壓大于一預(yù)定電壓時，降低所述的控制端及所述的第二端的電位差，使得流經(jīng)所述的晶體管的電流減小或?yàn)榱恪?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有保護(hù)功能的晶體管電路，封裝于一封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)，該封裝結(jié)構(gòu)具有一第一端、一第二端及一控制端。該晶體管電路包含一晶體管、一電壓檢測單元、一電流檢測單元、一溫度檢測單元及一保護(hù)單元。電壓檢測單元檢測晶體管的跨壓并產(chǎn)生一過壓保護(hù)信號；電流檢測單元檢測流經(jīng)晶體管的電流并產(chǎn)生一過流保護(hù)信號；溫度檢測則檢測晶體管電路的溫度并產(chǎn)生一過溫保護(hù)信號。而保護(hù)單元耦接控制端，以根據(jù)過壓保護(hù)信號、過流保護(hù)信號及過溫保護(hù)信號控制晶體管的狀態(tài)降低控制端及第二端的電位差，使得晶體管的跨壓減小或?yàn)榱恪?br> 文檔編號H02H5/04GK102684166SQ20111034988
公開日2012年9月19日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者余仲哲 申請人:登豐微電子股份有限公司