TWI361023B - Light-emitting diode driving circuit - Google Patents

Description

1361023 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種驅動電路’且特別是有關於—種 發光二極體（LED)驅動電路。 【先前技術】 般而a，發光一極體（LED)驅動電路係用以將輪入電 壓轉換為所需的輸出電壓，藉以驅動一個或甚至多個連接 的發光二極體，進而供顯示之用。此外，發光二極體的亮 度可藉由發光一極體驅動電路以脈衝寬度調變（pUise width modulation ’ PWM)的方式進行調光而有所變化。 然而’當使用PWM調光方式來調整發光二極體的亮度 時，發光二極體驅動電路的輸出電壓令會產生漣波 (ripple)’且流經發光二極體的電流也會依據pwM調光方 式而有所改變’而由於流經發光二極體之電流的改變以及 漣波的產生’所以會導致發光二極體驅動電路中的封閉迴 路轉換函數（closed-loop transfer function)受到漣波的影響 而無法迅速地變換。再者，由於發光二極體驅動電路中通 常會包含誤差放大器（error amplifier)，因此封閉迴路轉換 函數亦會受到誤差放大器之迴轉率（slewrate)的影響，使得 用以減少漣波產生之補償電容的電壓無法快速地轉變。如 此一來’便無法有效地減少輸出電壓中的漣波，且發光二 極體驅動電路亦無法穩定地加以操作。 5 1361023 【發明内容】 本發明的目的是在提供一種發光二極體驅動電路，藉 以有效地減少發光二極體驅動電路之輸出電壓中的漣波 (npple) ’並使得發光二極體驅動電路可穩定地操作。 依照本發明一實施例，提出一種發光二極體驅動電 路。此發光二極體驅動電路包含一控制電路、一電晶體開 關以及一補償電路。控制電路係用以接收一振盪信號以產 生一脈衝驅動信號。電晶體開關係由脈衝驅動信號所開 啟’使得一電感藉由一輸入電壓進行充電，其中當電晶體 開關關閉時，電感會傳送一感應電流至至少一發光二極 體。補償電路係耦接於控制電路以及一電容之間，其中電 容係用以減少相對應感應電流之一輸出電壓中之漣波，而 當補償電路由控制發光二極體亮度之一調光控制信號所控 制時’補償電路係隨著電容進行充電以及放電程序β 由本發明之實施例可知，應用前述發光二極體驅動電 路可在控制發光二極體的亮度同時更快速地改變其中的封 閉迴路轉換函數（closed-loop transfer function)，藉以減少其 負載暫態（load transient)的效應以及其輸出電壓中的漣 波，使得發光二極體驅動電路可具有較好的相位邊界（phase margin) ° 【實施方式】 第1圖係繪示依照本發明實施例之一種發光二極體驅 動電路的示意圖。發光二極體驅動電路100係將一輸入電 6 1361023 壓vIN轉換為一輸出電壓ν〇υτ，以供驅動一個或者多個連 接之發光二極體（LED) 102，其中發光二極體驅動電路ι〇〇 可製作位於一積體電路發光二極體驅動電路 包括一控制電路110、一電晶體開關12〇以及一補償電路 130 〇控制電路no係用以接收一振盪信號〇s以產生一脈 衝驅動信號ps，以供電晶體開關120使用。電晶體開關12〇. 的工作週期（dutyratio)會決定輸入電壓Vin及輸出電壓 V0UT之間的比例關係。當脈衝驅動信號Ps啟動電晶體開關 120時，輸入電壓γΙΝ會對位於發光二極體驅動電路1〇〇外 部以及連接於發光二極體驅動電路1〇〇之一電感1〇4進行 充電。當脈衝驅動信號PS不啟動電晶體開關12〇時，電感 104則是會傳送一感應電流IL至發光二極體1〇2，並因此 產生流經發光二極體1〇2之一二極體電流Ι〇υτ，其中發光 二極體102的亮度係根據流經發光二極體1〇2本身的二極 體電流Ιουτ來進行變動。補償電路130則是耦接於控制電 路110以及連接於發光二極體驅動電路1〇〇之一外部電容 106之間，並用以減少相對應感應電流IL之輸出電壓ν〇υτ +的漣波(ripple) ^其中，當補償電路13〇由控制發光二極 體102亮度之一調光控制信號DC所控制時，例如：脈衝 寬度調變（pulse width modulation，PWM)控制信號，補償電 路130會隨著外部電容進行充電以及放電程序。 補償電路130中更可包括一補償電容丨32以及一切換 單元134。補償電容Π2具有一第一端點以及一第二端點， 其中第一端點耦接於外部電容1〇6,第二端點耦接於控制電 7 路110。切換單元134則是並聯接於補償電容i32，並且由 調光控制信號DC所控制。控制電路11〇中更可包括一誤差 放大器（error amplifier) 112、一電流偵測電路114、一比較 器116以及一正反器118。誤差放大器112具有一輸出端， 其中此輸出端係耦接於補償電容132的第二端點，並輸出 一誤差信號ES。電流偵測電路114係用以根據感應電流IL 輸出一偵測信號S S。比較器116係用以比較與振盪信號〇s 疊加後之偵測信號SS以及由誤差放大器112所輸出的誤差 信號ES，藉以輸出一比較信號CS來觸發正反器118的重 置輸入端R»正反器118則是用以接收比較信號cs而觸發 脈衝驅動信號PS至一高位準狀態，藉以啟動電晶體開關 120 〇 當電流偵測電路114偵測到感應電流il接近於〇時， 電晶體開關120會啟動，且電感1〇4會進行充電，其中電 晶體開關120會維持在啟動的狀態，直到感應電流IL達到 最大值時才停止。而當感應電流IL達到最大值時，電晶體 開關120會停止啟動，此時感應電流IL會流向發光二極體 102。每當電流偵測電路114偵測到感應電流il接近於0 時，電路便會重複上述的動作。 當發光二極體驅動電路100不接收調光控制信號DC 時’切換單元134並不會由調光控制信號DC所致能，同 時會呈現短路的狀態。此時，發光二極體驅動電路1〇〇僅 會藉由外部電容106來進行充電以及放電程序。另一方面， 當發光二極體驅動電路100接收調光控制信號DC以控制 1361023 發光二極體102的亮度時，切換單元134會由調光控制信 號DC所致能，同時會呈現開路的狀態。此時，補償電容 132會隨著外部電容1〇6進行充電以及放電程序，使得當發 光二極體驅動電路100瞬間接收到調光控制信號DC時， 耦接於補償電容132之誤差放大器112的輸出電壓會定位 於一特定位準，而發光二極體驅動電路1〇〇的充電以及放 電程序也會因此變得更快速。此外，電路中負載暫態（l〇ad transient)的效應也會減少’且輸出電壓νουτ中的漣波也會 減少》 由上述本發明之實施例可知，應用前述發光二極體驅 動電路可在控制發光二極體的亮度同時更快速地改變其中 的封閉迴路轉換函數（closed-loop transfer function)，藉以減 少其負載暫態（load transient)的效應以及其輪出電歷中的 漣波’使得發光二極體驅動電路可具有較好的相位邊界 (phase margin) 〇 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離 本發明之精神和範圍内，當可作各種之更動與潤掷，因此 本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為 準。 【圖式簡單說明】 第1圖係繪示依照本發明實施例之一種發光二極體驅 9 1361023 動電路的不意圖。 【主要元件符號說明】 100 ： 發光二極體驅動電路 102 ： 104 ： 電感 106 : 110 ： 控制電路 112 ： 114 ： 電流偵測電路 116 ： 118 ： 正反器 120 ： 130 ： 134 ： 補償電路 切換單元 132 ： 發光二極體 外部電容 誤差放大器 比較器 電晶體開關 補償電容

Claims (1)

1361023 十、申請專利範圍： i 一種發光二極體驅動電路，包含： 一控制電路，用以接收一振盪信號以產生一脈衝驅動 信號； 一電晶體開關，由該脈衝驅動信號開啟，使得一電感 藉由一輪入電壓進行充電，其中當該電晶體開關關閉時， 該電感傳送一感應電流至至少一發光二極體；以及 一補償電路，耦接於該控制電路以及一電容之間，其 中該電容係用以減少相對應該感應電流之一輸出電壓中之 漣波’而當該補償電路由控制該發光二極體亮度之一調光 控制信號所控制時，該補償電路係隨著該電容進行充電以 及放電程序》 2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電 路’其中該補償電路更包含： 一補償電容’具有一第一端點以及一第二端點，其中 該第一端點耦接於該電容，該第二端點耦接於該控制電 路；以及 一切換單元，並聯接於該補償電容。 3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體驅動電 路’其中當該切換單元由該調光控制信號致能時，該切換 單元係呈開路狀態。 11 1361023 4·如：請專利範圍第2項所述之發光二極體驅動電 路，其中當该切換早疋不由該調光控制信號致能時 換單元係呈短路狀態。 ' 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體驅動電 - 路，其中該控制電路更包含： *差放大器具有一輸出端，該輸出端竊接於該補 償電容之該第二端點。 Λ 6. 如申請專利範圍帛$項所述之發光二極體驅動電 路，其中當該切換單元呈開路狀態時，該誤差放大器之一 輸出電壓係定位於一特定位準。 7. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體驅動電 路’其中該控制電路更包含： 一電流横測電路，用以根據該感應電流輸出一偵測信 Β 號；以及 一比較器’用以比較與該振盪信號疊加後之該偵測信 號以及由該誤差放大器輸出之一誤差信號，以輸出一比較 信號。 8·如申請專利範圍第7項所述之發光二極體驅動電 路’其中該控制電路更包含： 一正反器’用以接收該比較信號，以觸發該脈衝驅動 12 1361023 信號至一高位準狀態。 9.如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電 路，其中該發光二極體驅動電路係位於一積體電路中。

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