專利名稱：無殘光的發(fā)光二極管控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無殘光的發(fā)光二極管(LED)控制電路，特別是指一種利用脈 寬調(diào)變(plulse width modulatiion,PWM)調(diào)光訊號(hào)，同步連接或浮接輸出電容以減輕LED 余光(殘光)現(xiàn)象的無殘光的LED控制電路。
背景技術(shù)：
圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)的LED控制電路示意圖，如圖1所示，LED驅(qū)動(dòng)電路10經(jīng)由切 換訊號(hào)接腳SW控制功率供應(yīng)級(jí)60中的電感電流，以供電給LED電路30。LED驅(qū)動(dòng)電路10 另接收一脈寬調(diào)變(PWM)調(diào)光訊號(hào)20，視LED驅(qū)動(dòng)電路10的設(shè)計(jì)而定，此PWM調(diào)光訊號(hào)20 可由其使能接腳EN、數(shù)字控制接腳DCTL、或模擬控制接腳ACTL之一接收，而LED驅(qū)動(dòng)電路 10根據(jù)該P(yáng)WM調(diào)光訊號(hào)20來導(dǎo)通/關(guān)閉LED電路30，以根據(jù)PWM調(diào)光訊號(hào)20的工作周比 (duty ratio)來調(diào)整LED電路30的亮度。以上現(xiàn)有技術(shù)的問題是，當(dāng)LED電路30被關(guān)閉時(shí)，由于輸出電容Cout中的殘存電 荷，仍可供應(yīng)電壓予LED電路30—小段時(shí)間，因此LED電路30在被關(guān)閉后仍將發(fā)光一小段 時(shí)間，也就是殘光。另一方面，因輸出電容Cout在關(guān)閉期間放電，所以在下一個(gè)開關(guān)周期開 始時(shí)，將需要重新充電至適當(dāng)?shù)碾妷何粶?zhǔn)，這使到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)所需時(shí)間(settling time)增 加。因此，LED電路30的實(shí)際亮度并不完全跟隨PWM調(diào)光訊號(hào)20的工作周比，這使得LED 明暗對(duì)比低，調(diào)光訊號(hào)20的調(diào)光效果受到影響。有鑒于以上所述，本實(shí)用新型即針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種無殘光的LED控 制電路，該無殘光的LED控制電路利用調(diào)光訊號(hào)，同步連接或浮接輸出電容，以改善LED關(guān) 閉后殘光現(xiàn)象，且并不需要使用耗費(fèi)面積的復(fù)雜電路。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種無殘光的LED控制電 路，該無殘光的LED控制電路利用調(diào)光訊號(hào)，同步導(dǎo)通或關(guān)閉輸出電容與接地電位的耦接， 以改善LED關(guān)閉后殘光現(xiàn)象，且并不需要使用耗費(fèi)面積的復(fù)雜電路。為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種無殘光的LED控制電路，包含一功率供應(yīng) 級(jí)，其輸出端提供電源予一 LED電路；一輸出電容，與該輸出端耦接；一 LED驅(qū)動(dòng)電路，與該 功率供應(yīng)級(jí)耦接，用以控制該功率供應(yīng)級(jí)以驅(qū)動(dòng)該LED電路，該LED驅(qū)動(dòng)電路并接收一脈寬 調(diào)變調(diào)光訊號(hào)以調(diào)整該LED電路亮度；以及一晶體管開關(guān)，與該輸出電容串接，且該晶體管 開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)閉同步于該脈寬調(diào)變調(diào)光訊號(hào)，以改善LED殘光現(xiàn)象，其中該晶體管開關(guān) 為一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管，其具有一本體二極管，且該本體二極管逆偏于該輸出 電容的放電方向。當(dāng)該P(yáng)WM調(diào)光訊號(hào)于低位準(zhǔn)期間以關(guān)閉LED電路時(shí)，本實(shí)用新型同時(shí)亦關(guān)閉該晶 體管開關(guān)，以浮接該輸出電容，避免輸出電容儲(chǔ)存的電荷，經(jīng)由該LED電路放電；如此可使 LED關(guān)閉動(dòng)作清晰明確(無殘光)。在PWM訊號(hào)于低位準(zhǔn)期間，最多只有電感的磁化電流點(diǎn)亮LED極短暫時(shí)間。當(dāng)磁化電流降至零時(shí)，LED保持完全關(guān)閉。因此通過新增加的晶體管 開關(guān)，可達(dá)成高明暗對(duì)比的PWM調(diào)光。另外，因?yàn)檩敵鲭娙菰贚ED關(guān)閉期間沒有放電，故輸 出電容中仍然保持適當(dāng)?shù)碾娢?。因而，在下一個(gè)LED開關(guān)周期開始時(shí)，不需要經(jīng)過一段重新 充電至適當(dāng)位準(zhǔn)的時(shí)間，故可進(jìn)一步改善LED殘光現(xiàn)象。上述晶體管開關(guān)可設(shè)置于該LED驅(qū)動(dòng)電路外部或整合于該LED驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部。該晶體管開關(guān)可為一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(PM0SFET)或一 N型金屬 氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(NM0SFET)。金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(MOSFET)中存在一本 體二極管(bodydiode)，或稱為寄生二極管(parasitic diode)，根據(jù)本實(shí)用新型的較佳實(shí) 施方式，宜使該本體二極管逆偏于該輸出電容的放電方向，使該輸出電容不會(huì)經(jīng)由該本體 二極管放電。所述LED電路可為單個(gè)或多個(gè)串LED，每串LED包含單個(gè)或多個(gè)LED。根據(jù)本實(shí)用新型，可在明暗對(duì)比相對(duì)較低的現(xiàn)存習(xí)知電路上，直接利用本實(shí)用新 型而達(dá)到明暗對(duì)比相對(duì)較高或無殘光的電路。所述功率供應(yīng)級(jí)可為降壓型(buck)、升壓型(boost)、升降壓型(buck-boost)、反 壓型(inverter)及返馳型(flyback)等電路。下面通過具體實(shí)施例詳加說明，當(dāng)更容易了解本實(shí)用新型的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn) 及其所達(dá)成的功效。

[0014]圖1標(biāo)出現(xiàn)有技術(shù)的LED驅(qū)動(dòng)電路、LED電路、及功率供應(yīng)級(jí)電路示意圖[0015]圖2標(biāo)出本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例；[0016]圖3A-3G舉例示出數(shù)個(gè)功率供應(yīng)級(jí)的示意電路圖；[0017]圖4-6標(biāo)出本實(shí)用新型的三個(gè)實(shí)施例。[0018]圖中符號(hào)說明[0019]10LED驅(qū)動(dòng)電路[0020]20PWM調(diào)光訊號(hào)[0021]30LED電路[0022]60功率供應(yīng)級(jí)[0023]Cout輸出電容[0024]QlNMOS晶體管開關(guān)[0025]Q2PMOS晶體管開關(guān)[0026]Vin輸入電壓[0027]Vout輸出電壓[0028]VI輸入電壓接腳[0029]Sff切換訊號(hào)接腳[0030]ISP正電流感測(cè)接腳[0031]ISN負(fù)電流感測(cè)接腳[0032]EN使能接腳[0033]DCTL數(shù)字控制接腳[0034]ACTL 模擬控制接腳具體實(shí)施方式
圖2顯示本實(shí)用新型的第一實(shí)施例。LED驅(qū)動(dòng)電路10控制一功率供應(yīng)級(jí)60，轉(zhuǎn)換 一輸入電壓Vin為一輸出電壓Vout，以供應(yīng)電源予一 LED電路30。該功率供應(yīng)級(jí)60可為 但不限于為圖3A-3G所示降壓電路、升壓電路、升降壓電路、反壓電路、或返馳電路中的任 一種。在某些應(yīng)用中，圖3A-3G中的切換開關(guān)可整合至LED驅(qū)動(dòng)電路10中；在另一些應(yīng)用 中，該切換開關(guān)則設(shè)置于LED驅(qū)動(dòng)電路10之外。請(qǐng)回閱圖2，LED驅(qū)動(dòng)電路10接收一 PWM 調(diào)光訊號(hào)20，并根據(jù)該P(yáng)WM調(diào)光訊號(hào)20來導(dǎo)通/關(guān)閉LED電路30，以調(diào)整LED電路30的亮 度。該P(yáng)WM調(diào)光訊號(hào)20可輸入至LED驅(qū)動(dòng)電路10中任何適合的接腳，例如使能接腳EN、 數(shù)字控制接腳DCTL、或模擬控制接腳ACTL。本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于，將一晶體管開關(guān)Ql (本實(shí)施例中為NM0SFET)串接于輸出 電容Cout與接地電位之間，且該晶體管開關(guān)Ql的連接與浮接動(dòng)作與該P(yáng)WM調(diào)光訊號(hào)20同 步。當(dāng)PWM調(diào)光訊號(hào)20于低位準(zhǔn)時(shí)，輸出電容Cout與接地電位的耦接會(huì)被斷開，使電容內(nèi) 的電荷不致經(jīng)由LED電路30放電，如此，各LED的關(guān)閉動(dòng)作即可清晰明確(無殘光)。在 PWM調(diào)光訊號(hào)20位于低位準(zhǔn)期間，只有電感的磁化電流點(diǎn)亮LED極短暫時(shí)間，當(dāng)磁化電流降 至零時(shí)的其余時(shí)間，各LED保持完全關(guān)閉，因而達(dá)成高明暗對(duì)比的PWM調(diào)光。需注意的是， 為避免在晶體管開關(guān)Ql關(guān)閉期間，輸出電容Cout通過晶體管開關(guān)Ql的本體二極管放電， 因此晶體管開關(guān)Ql宜為反接，使該本體二極管逆偏于該輸出電容的放電方向。圖4顯示本實(shí)用新型的另一實(shí)施例，本實(shí)施例中，功率供應(yīng)級(jí)60為如圖3C所示的 升壓型(Boost Mode)或升降壓型(Buck-Boost Mode)切換式電源供應(yīng)電路，且該切換式電 源供應(yīng)電路的切換開關(guān)整合至LED驅(qū)動(dòng)電路10中，當(dāng)ISN連接于地即是升壓型，當(dāng)ISN連 接于VI即是升降壓型。LED電路30正端耦接于功率供應(yīng)級(jí)60，負(fù)端除直接連接于LED驅(qū) 動(dòng)電路10的正電流感測(cè)接腳ISP外，亦在串接一電阻后耦接于LED驅(qū)動(dòng)電路10的負(fù)電流 感測(cè)接腳ISN，以便通過電阻跨壓來偵測(cè)流過LED電路30的電流。當(dāng)PWM調(diào)光訊號(hào)20位于 低位準(zhǔn)時(shí)，輸出電容Cout與接地電位的耦接會(huì)被斷開，以使電容內(nèi)的電荷不致經(jīng)由LED電 路30放電，如此，各LED的關(guān)閉動(dòng)作即可清晰明確(無殘光)。圖5顯示本實(shí)用新型的又一實(shí)施例，與圖4不同的是從LED電路30的正端偵測(cè)電 流，如圖所示，LED電路30正端除直接連接于LED驅(qū)動(dòng)電路10的負(fù)電流感測(cè)接腳ISN外， 亦在串接一電阻后耦接于LED驅(qū)動(dòng)電路10的正電流感測(cè)接腳ISP，以便通過電阻跨壓來偵 測(cè)流過LED電路30的電流，LED電路30的負(fù)端則耦接于地。當(dāng)PWM調(diào)光訊號(hào)20于低位準(zhǔn) 時(shí)，輸出電容Cout與接地電位的耦接會(huì)被斷開，以使電容內(nèi)的電荷不致經(jīng)由LED電路30放 電，如此，各LED的關(guān)閉動(dòng)作即可清晰明確(無殘光)。圖6顯示本實(shí)用新型的降壓型實(shí)施例，本實(shí)施例的LED電路30耦接在輸出電壓 Vout與輸入電壓Vin之間，因LED電路30的跨壓約為(Vin-Vout)(電流偵測(cè)電阻上的電壓 微小可不計(jì))，因此功率供應(yīng)級(jí)60可采用連接于SW和地之間的開關(guān)元件來對(duì)LED電路30 降壓供電。本實(shí)施例中，晶體管開關(guān)Q2為PM0SFET，耦接于輸出電容Cout與輸入電壓Vin之 間，晶體管開關(guān)Q2亦宜反接，使該本體二極管逆偏于該輸出電容的放電方向，于PWM調(diào)光訊
5號(hào)20位于低位準(zhǔn)時(shí)，晶體管開關(guān)Q2關(guān)閉，斷開輸出電容Cout與輸入電壓Vin的耦接，同樣 使輸出電容Cout不致放電，如此，LED的關(guān)閉動(dòng)作即可清晰明確(無殘光)。其中反相器 21需同時(shí)具備準(zhǔn)位轉(zhuǎn)移(Level Shifting)功能，使其輸出電壓準(zhǔn)位可正確開關(guān)晶體管Q2。 晶體管Q2亦可置于電容Cout與電感之間。以上各實(shí)施例中，以圖6顯示多串LED的實(shí)施例而以圖4、5顯示單串LED的實(shí) 施例，但本實(shí)用新型不限于此，圖6電路亦可僅控制單串LED而圖第、5電路亦可控制多串 LED ；亦即本實(shí)用新型中，LED電路30可包含單串或多串LED，當(dāng)其包含多串LED時(shí)，可安排 成LED陣列形式，其中每一 LED串包含單個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的LED。本實(shí)用新型的重點(diǎn)是提供一晶體管開關(guān)與輸出電容Cout串接，且在PWM調(diào)光訊號(hào) 20欲關(guān)閉LED電路30時(shí)，亦同步關(guān)閉該晶體管開關(guān)。至于所使用的功率供應(yīng)級(jí)60則可為 各種電路，LED電路30的連接方式也有各種變化，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。此 外，以上各實(shí)施例中，晶體管開關(guān)Q 1或Q2直接接收PWM調(diào)光訊號(hào)20或其反相訊號(hào)，但本 實(shí)用新型不限于此，晶體管開關(guān)Ql或Q2的控制訊號(hào)僅需與PWM調(diào)光訊號(hào)20同步，而不必 須為同一訊號(hào)；例如，當(dāng)晶體管開關(guān)Ql或Q2與LED驅(qū)動(dòng)電路10整合成同一集成電路時(shí)，晶 體管開關(guān)Ql或Q2可自LED驅(qū)動(dòng)電路10的內(nèi)部接收PWM調(diào)光訊號(hào)20的復(fù)制訊號(hào)，而不必 直接接收PWM調(diào)光訊號(hào)20。以上已針對(duì)較佳實(shí)施例來說明本實(shí)用新型，只是以上所述，僅為使本領(lǐng)域技術(shù)人 員易于了解本實(shí)用新型的內(nèi)容，并非用來限定本實(shí)用新型的權(quán)利范圍。在本實(shí)用新型的相 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，圖標(biāo)LED驅(qū)動(dòng)電路10為單一集 成電路，但亦可由分開的電路所組成。圖標(biāo)晶體管開關(guān)Q1、Q2設(shè)置于LED驅(qū)動(dòng)電路10的外 部，但也可設(shè)置于LED驅(qū)動(dòng)電路10的內(nèi)部、與LED驅(qū)動(dòng)電路10整合成為集成電路。前述說 明中以高位準(zhǔn)為導(dǎo)通、低位準(zhǔn)為關(guān)閉，當(dāng)然亦可改為以低位準(zhǔn)為導(dǎo)通、高位準(zhǔn)為關(guān)閉(此時(shí) 驅(qū)動(dòng)Ql或Q2的信號(hào)可能需要反相)。圖示晶體管開關(guān)串接于輸出電容與接地電位之間，或 輸出電容與輸入電壓之間，但晶體管開關(guān)與輸出電容位置(即串接的順序)當(dāng)然亦可以互 換。因此，所有各種等效變化，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種無殘光的發(fā)光二極管控制電路，其特征在于，包含一功率供應(yīng)級(jí)，其輸出端提供電源予一LED電路；一輸出電容，與該輸出端耦接；一LED驅(qū)動(dòng)電路，與該功率供應(yīng)級(jí)耦接，用以控制該功率供應(yīng)級(jí)以驅(qū)動(dòng)該LED電路，該LED驅(qū)動(dòng)電路并接收一脈寬調(diào)變調(diào)光訊號(hào)以調(diào)整該LED電路亮度；以及一晶體管開關(guān)，與該輸出電容串接，且該晶體管開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)閉同步于該脈寬調(diào)變調(diào)光訊號(hào)，以改善LED殘光現(xiàn)象，其中該晶體管開關(guān)為一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管，其具有一本體二極管，且該本體二極管逆偏于該輸出電容的放電方向。
2.如權(quán)利要求1所述的無殘光的LED控制電路，其特征在于，該晶體管開關(guān)與該LED驅(qū) 動(dòng)電路整合成為集成電路。
3.如權(quán)利要求1所述的無殘光的LED控制電路，其特征在于，該LED電路為一LED陣 列，該LED陣列包含至少一個(gè)LED串，其中每一 LED串包含至少一個(gè)串聯(lián)的LED。
4.如權(quán)利要求1所述的無殘光的LED控制電路，其特征在于，該晶體管開關(guān)接受該脈寬 調(diào)變調(diào)光訊號(hào)或其反相訊號(hào)作為其控制訊號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的無殘光的LED控制電路，其特征在于，該功率供應(yīng)級(jí)為降壓電 路、升壓電路、升降壓電路、反壓電路、或返馳電路。
6.如權(quán)利要求1所述的無殘光的LED控制電路，其特征在于，該功率供應(yīng)級(jí)將一輸入電 壓轉(zhuǎn)換為一輸出電壓，而該LED電路耦接于輸入電壓和輸出電壓之間。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種無殘光的發(fā)光二極管(LED)控制電路，包含功率供應(yīng)級(jí)，其輸出端提供電源予一LED電路；輸出電容，與該輸出端耦接；LED驅(qū)動(dòng)電路，與該功率供應(yīng)級(jí)耦接，用以控制該功率供應(yīng)級(jí)以驅(qū)動(dòng)該LED電路，該LED驅(qū)動(dòng)電路并接收一脈寬調(diào)變(PWM)調(diào)光訊號(hào)以調(diào)整該LED電路亮度；以及晶體管開關(guān)，與該輸出電容串接，且該晶體管開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)閉同步于該P(yáng)WM調(diào)光訊號(hào)，以改善LED殘光現(xiàn)象，其中該晶體管開關(guān)為一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(MOSFET)，其具有一本體二極管，且該本體二極管逆偏于該輸出電容的放電方向。
文檔編號(hào)H05B37/02GK201700054SQ201020194669
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者劉景萌, 廖家瑋, 邱仁煉 申請(qǐng)人:立锜科技股份有限公司