TWI314806B - Switchable current sink, dc-dc converter and apparatus and method for regulating leds - Google Patents

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Description

(1) 1314806 ψ 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於發光二極體（LED)，尤其係關於LED的 控制。 【先前技術】 隨著由單色顯示器向較高解析度彩色顯示器轉移之趨 勢，需要白光背光以適當地顯示顏色。已有兩種主要的方 法用於提供白光光源：白光LED和冷陰極螢光燈（CCFL) 。將CCFL用於筆記型電腦中已有數年。然而，對於小型 手提式裝置而言，白光LED由於其尺寸、複雜性和成本 優勢，已變成較佳光源。 白光LED能夠以並聯或者串聯供電。並聯方法的缺 點是白光LED電流和亮度不一定匹配。對於並聯連接的 白光LED，這些白光LED的正向電壓偏差會大於100 mV 。這就會導致在沒有調節跨過該等白光LED的電流的情 形下，並聯配置中電流和亮度之匹配不良。通常，使用電 流源來調節經過白光LED的電流。另一問題是相對於紅 光和綠光LED的1.8 V至2.7 V的典型電壓降，白光LED 視製造者而定會具有3.1 V至3.4 V的高電壓降。因此紅光 和綠光LED能夠直接由普通電池供電，而白光LED需要 調節電池電壓。經通常使用DC-DC轉換器來調節白光 L E D的驅動電壓。 至於效率，在白光LED驅動器中的功率損耗’典型 (2) (2)1314806 地出現在由DC-DC轉換器消耗的功率和由白光LED電流 源消耗的功率。典型地，來自白光LED電流源的功率損 耗指示白光LED驅動器的效率。應用程式和積體電路（ic) 的目標都是設計成，找到藉由減小跨過電流源的電壓降， 最小化白光LED電流源中功率損耗的方法。在習知設計 中’該電壓降對於所有可能的負載條件都保持恆定，這會 導致在不同的負載條件下相當大的效率差異。進一步，通 常對每個白光LED提供專用的電流源。當白光Led的數 量很大時’電流源會佔據相當大的區域。這會破壞在設計 中對小晶粒（d i e)面積的追求。 因此’本發明主要係關於能夠提供高效率且同時減小 晶粒面積之裝置和方法。 【發明內容】 在一實施例中’提供一種用於調節提供至複數個發光 二極體（led)的驅動電壓的裝置。該裝置包括一用於提供 —已調節電流至該等複數個LED的連接到該等複數個 LED的陰極（cathode)的可切換電流汲取器、一用於提供該 驅動電壓給該等複數個LED的連接到該等複數個LED的 陽極（anode)的DC-DC轉換器，以及一連接到該可切換電 流汲取器的參考電路。該可切換電流汲取器可提供一第一 參考電壓並輸出複數個電壓降。該參考電路能夠從該可切 換電流汲取器接收該第一參考電壓和該等複數個電壓降。 該參考電路還能夠爲該DC-DC轉換器產生一第二參考電 -6- 1314806 * (3) 壓。該DC-DC轉換器根據該第二參考電壓調節提供至該 等複數個LED的該驅動電壓。 在另一實施例中，提供一種用於提供複數個已調節電 流至複數個電路的可切換電流汲取器。該可切換電流汲取 器包括一能夠輸出一參考電壓以控制該等複數個已調節電 流的電流控制電路、一用於產生複數個選擇器信號的選擇 器信號產生器，以及一具有一參考輸入端、複數個電流端 _ 和複數個選擇器端的連接電路。該參考輸入端從該電流控 制電路接收該參考信號，每個電流端連接到該等複數個電 路之一，每個選擇器端連接到該等複數個選擇器信號之一 。該連接電路根據該等複數個選擇器信號提供一已調節電 - 流至該等複數個電路中的每一個，該已調節電流經由該參 _ 考信號被調節。 在又一實施例中，提供一種用於將一 DC輸入電壓轉 換成一 DC輸出電壓的DC_DC轉換器，其中該DC輸出電 B 壓爲可調節。該DC-DC轉換器包括一轉換單元以及一連 接到該轉換單元的控制器。該轉換單元具有一電壓輸入端 、一電壓輸出端和複數個控制端。該電壓輸入端接收該 DC輸入電壓，且該電壓輸出端輸出該DC輸出電壓。該 控制器能夠提供複數個控制信號至該等複數個控制端。該 等複數個控制信號具有一切換順序和一切換週期。該轉換 單元根據該等複數個控制信號的該切換順序和該切換週期 來調節該驅動電壓。 在再一實施例中，提供一種調節供給複數個發光二極 (4) (4)1314806 體（L E D )的一驅動電壓的方法。該方法包括下列步驟：在 一 DC-DC轉換器上產生該驅動電壓、經由一電流汲取器 提供複數個已調節電流給該等複數個LED和一第一參考 電壓、在一誤差放大器上將該第一參考電壓和跨過該電流 汲取器的一電壓降作比較、根據由比較該第一參考電壓和 該電壓降的一結果，在該誤差放大器上產生一第二參考電 壓，以及根據該第二參考電壓在該DC _DC轉換器上調節 該驅動電壓至最小可能値。 在又一實施例中，提供一種經由一電流汲取器的複數 個電流汲取路徑產生一已調節電流的方法。該方法包括下 列步驟：接收至少一個電流控制信號、根據該至少一個電 流控制信號產一生參考電壓、產生複數個選擇器信號、根 據該等複數個選擇器信號從該等複數個電流汲取路徑中選 擇一選定電流汲取路徑、將該參考電壓施加到該選定電流 汲取路徑上，以及經由該選定電流汲取路徑產生該已調節 電流。 所請求主題的實施例的特性和益處，將會隨著下列的 詳細描述而變得顯而易見，且該描述參考了附圖，其中同 樣的附圖標記表示同樣的部分。 【實施方式】 以下將詳細參照本發明的較佳實施例。雖然本發明係 倂同較佳實施例一起描述時，但應理解其本發明並不限於 這些實施例。相反地’本發明意欲涵蓋所有的替換、修正 -8 - (5) (5)1314806 和等校物’這些都包括在由隨附申請專利範圍所界定之精 神和範圍內。 此外’在下列本發明的詳細描述中，陳述大量具體細 節，以便提供對本發明的完整理解。然而，熟悉本技術領 域之人士應理解，本發明可以在這些具體細節之外實施。 在其他方面中，爲避免使本發明的創新之處被不必要地模 糊，在此並未詳述已知的方法、程序、元件和電路。 圖1闡示一實施例100的簡化方塊圖。實施例100包括 DC-DC轉換器1 10、電流汲取器120、參考電路130以及例 如白光LED 140的負載。DC-DC轉換器110接收DC輸入 電壓Vin，並將其轉換成DC輸出電壓Vout。DC輸出電 壓Vout用來驅動白光LED M0。電流汲取器120用來調節 流經白光LED 14〇的電流。藉由檢測在節點1〇1上的電壓 ，參考電路130經由路徑1〇2提供參考電壓Vref給DC-DC 轉換器110。根據參考電壓 Vref，DC-DC轉換器110將調 節Vout到期望的電壓位準，該期望電壓位準可以高於、 低於或者等於DC輸入電壓Vin。期望DC輸出電壓Vout 正好足夠驅動白光LED 140，並且同時在節點101保持最 小可能電壓。在節點1 〇 1的最小可能電壓必須確保電流汲 取器120的適當功能。 圖2A和圖2B闡示實施例200的方塊圖。實施例200包 括DC-DC轉換器210、可切換電流汲取器220、參考電路 230以及例如並聯的四個白光LED 202、204、206和208的 負載。DC-DC轉換器210連接到這四個白光LED的陽極， (6) (6)1314806 並提供驅動電壓Vout給這些白光LED。可切換電流汲取 器22 0連接到相同的四個白光LED的陰極，並調節經過這 四個白光LED的電流l_BL。參考電路230在節點205、 207、2 09和21 1上連接到可切換電流汲取器220。參考電路 23 0還在節點201上連接到DC-DC轉換器210。藉由檢測電 壓 VLED1、VLED2、VLED3 和 VLED4,其中 VLED1 是在 節點205上的電壓，VLED2是在節點207上的電壓，VLED3 是在節點209上的電壓，以及 VLED4是在節點211上的電 壓，參考電路23〇可以在節點201上提供參考電壓Vref給 DC-DC轉換器210。根據參考電壓Vref，DC-DC轉換器 210可以調節驅動電壓Vout到期望電壓位準。
DC-DC轉換器210包括轉換單元228、控制器212、回 授電路232和比較器W4。轉換單元228被用來將DC輸入 電壓Vin轉換成驅動電壓Vout，且在一例示性實施例中 ，轉換單元228包括四個開關SW1、SW2、SW3和SW4以 及電感器L。四個開關的適當組合可判定DC-DC轉換器 210是以BOOST模式、BUCK-BOOST模式或者BUCK模 式操作。控制器212被用來提供控制信號 SWl_ON、 SW2 — ON、SW3—ON、SW4 —ON給轉換單元22 8，並且每個 控制信號連接到各自的開關並控制其導通狀態。回授電路 232可以按比例將驅動電壓Vout減小到路徑213上的回授 電壓Vfb。然後，比較器234比較回授電壓Vfb與參考電 壓Vref，以輸出信號VOUT_LOW給控制器212。當信號 VOUT-LOW從低電壓變化至[[高電壓時’亦即VOUT LOW -10- (7) (7)1314806 是啓動的，信號V0UT_L0W會開始控制信號的一個新的 切換週期。 DC-DC轉換器210的控制器212包括控制單元214、啓 動產生器216、去啓動產生器21 8和轉換器模式檢測器222 。控制單元2 1 4根據不同的輸入產生控制信號。控制信號 的切換週期由 TON時間間隔和TOFF時間間隔構成。啓 動產生器216連接到控制單元214，以控制TON時間間隔 的持續時間。去啓動產生器2 1 8連接到控制單元2 1 4，以控 制TOFF時間間隔的持續時間。啓動產生器2 1 6和去啓動 產生器21 8從外部電源供應接收DC輸入電壓Vin，並從參 考電路2 3 0接收參考電壓 Vref，以計算TON時間間隔和 TOFF時間間隔。轉換器模式檢測器222接收參考電壓 Vref，並提供模式信號 BUCK、BOOST、和 BUCK-BOOST 給控制單元2 1 4。這些模式信號控制了控制信號的切換順 序，而切換順序決定四個開關的導通狀態組合，並且因此 確定DC-DC轉換器210的操作模式。 可切換電流汲取器220有經過路徑203之LED電流控 制信號。該LED電流控制信號可以是數位或者類比信號 ，且其控制流經四個白光LED的電流I_BL。可切換電流 汲取器220還提供參考電壓V_DROP給參考電路230。 參考電路23 0包括最小値選擇器224和誤差放大器226 。因爲四個白光LED的正向電壓彼此稍有不同，所以在 電路中包括了最小値選擇器2 24，以確保具有最高正向電 壓的白光LED從驅動電壓Vout中得到足夠的操作電壓。 -11 - (8) 1314806
最小値選擇器224在節點205、207、209和21 1上連接到可 切換電流汲取器220。對於由可切換電流汲取器220調節的 四個白光LED中的每一個的電流設置’參考電路230檢測 電壓 VLED1、VLED2、VLED3和 VLED4，並在其中選擇 最小電壓 VLED — MIN。然後，所選擇的最小電壓 乂1^0-]^^經由路徑217輸送到誤差放大器226。誤差放大 器226也經過路徑219接收參考電壓 V_DROP。根據 VLED_MIN和 V — DROP，誤差放大器226調節參考電壓 Vref。無論何時 VLED —MIN降低到低於V_DROP的程度 ，就判定 Vout不足並且 Vref增大。相反地，當 VLED — MIN高於V_DROP時，就判定Vout過高並且Vref 減小。藉由改變Vref，DC-DC轉換器210將因此調節Vout ，直到在Vfb和Vref之間的差値很小，在±3 OmV之内。 最後，將VLED — MIN調節到等於V —DROP，並且將Vout 調節到期望電壓位準。 圖3是闡示圖2A中四個開關的狀態的表。在BOOST 模式中，開關SW1和SW2分別保持永遠導通和永遠關斷 。開關SW3和SW4交替導通和關斷。在此情形中，TON 時間間隔指的是S W 3的導通持續時間，而Τ Ο F F時間間隔 指的是SW4的導通持續時間。DC-DC轉換器210將DC輸 入電壓 Vin轉換成驅動電壓 Vout，其高於 Vin。在 BUCK-BOOST模式中，四個開關成對地交替導通和關斷 。例如’開關SW1和SW3作爲一對導通，而開關SW2和 SW4作爲一對關斷’然後開關SW1和SW3關斷，而開關 -12- (9) 1314806 SW2和SW4導通。在此情形中，TON時間間隔指的是開關 SW1和SW3的導通持續時間，而TOFF時間間隔指的是開 關SW2和SW4的導通持續時間。DC-DC轉換器210將DC 輸入電壓V in轉換成驅動電壓Vo ut，其範圍從略低於Vi n 至略高於Vin。在BUCK模式中，開關SW4和SW3都分別 保持永遠導通和永遠關斷。開關SW1和SW2交替導通和 關斷。在此情形中’ TON時間間隔指的是SW1的導通持 | 續時間，而TOFF時間間隔指的是SW2的導通持續時間。 DC-DC轉換器210將DC輸入電壓 Vin轉換成驅動電壓 Vout，其低於Vin。 圖4是闡示用於計算圖2A中的四個控制信號的切換週 期的公式的表。切換週期的TON時間間隔和TOFF時間 間隔是基於該公式計算，其中K是常數，且D是等於 Vout / Vfb的回授係數。這裡有兩組公式。當在Vfb和 Vref之間的電壓差很小時適用第一組公式。當Vfb小於 | Vref並且在Vfb和Vref之間存在大電壓差時適用第二組 公式。在此情形中，應用參數加速度（parametric acceleration)(在圖2A中未示出）以縮短TOFF時間間隔並 增大Vout的上升速率。此允許在負載突然增加時，有更 快的轉換器回應時間。此加速度與V fb和V r e f之間的差 値成比例。 圖5是闡示圖2A中的DC-DC轉換器210的操作的時序 圖。在此操作中’假設V fb和V r e f之間的電壓差很小。 在此時序圖中’沿著時間闡示控制單元2 1 4的不同輸入和 -13- (10) (10)1314806 輸出信號。從tl到t3，DC-DC轉換器210以BUCK模式操 作。在tl處，Vfb降低到低於 Vref，VOUT — LOW啓動。 此觸發路徑221上的TON_START’並致能啓動產生器216 ，以開始從tl到t2的 TON時間間隔。路徑223上的 TON_IN代表TON時間間隔。在TON時間間隔過去之後 ，路徑225上的 TOFF — START被觸發，而去啓動產生器 218開始從t2到t3的 TOFF時間間隔。路徑227上的 TOFF_IN表示TOFF時間間隔。當TOFF時間間隔過去後 ，一個完整的切換週期結束。在t3處，VOUT_LOW再次 被啓動，將會開始新的切換週期。從t3到t5是用於 BUCK-BOOST模式的切換週期，而從 t5到 t7是用於 BOOST模式的切換週期。在該時序圖中表明，在每種模 式中，控制信號 SW1_0N、SW2_ON、SW3 —ON 與 SW4 — ON的切換順序和切換週期的計算都不同。 圖6A和圖6B說明實施例600的示意圖。圖6A和圖6B 中的許多元件與圖2A和圖2B相類似，因此爲清楚故，這 些相似元件的描述在此省略。僅有不同和改進之處還將在 此詳細描述。在此實施例中，DC-DC轉換器610被用來提 供驅動電壓Vout給四個白光LED。使用可切換電流汲取 器620來調節分別流經四個白光LED的電流I_BL 1、I_BL 2、I_BL 3 和 I_BL 4。 DC-DC轉換器610包括轉換單元228、控制器614、比 較器234和回授電路232。回授電路232係藉由一放大器來 實現，且V〇Ut除以Vfb定義爲K3。 -14- (11) 1314806 DC-DC轉換器61 0的控制器614包括控制單元622、時 間間隔產生器6 2 4和轉換器模式檢測器6 2 6。控制單元6 2 2 根據不同的輸入產生控制信號SW1_0N、SW2_0N、
S W 3 — Ο N和S W 4 _ Ο N。時間間隔產生器6 2 4連接到控制單 元622，以控制TON時間間隔和TOFF時間間隔的持續時 間。轉換器模式檢測器6；26在節點201接收參考電壓Vref ，並在路徑615上提供模式信號MODE 1、在路徑617上提 供MODE 2信號給控制單元622。 控制器6 1 4的時間間隔產生器6 2 4包括電流源6 0 1 a和 兩個電流汲取器602a和603 a。源（sourcing)電流I_VIN流 經電流源601a，汲取（sinking)電流I_VREF流經電流汲取 器602a，而汲取電流I_ACC流經電流汲取器603a。開關 3\¥5、8\¥6和3评7分別經由路徑619上的1_(：110_〇]^信號 、路徑621上的 I_DIS_CHG_ON 信號和路徑623上的 TOFF — EN信號由控制單元622控制。電流I_C流經電容 C1，並在節點625上產生電壓 V CAP。當在路徑619、621 和623上的信號改變時，電流I_C將因此被改變。隨著不 同的電流I_C流經電容C1，電壓VCAP將會不同。電壓 VCAP被輸送到比較器63 4用於與電壓HIGHTH比較，且 輸送到比較器636用於與電壓LOWTH比較。比較器634在 路徑627上輸出信號0_DETECT 1到控制單元622 ’且爲啓動 的（active)0_DETECT 1初始化T OFF週期。比較器6 3 6在路 徑629上輸出信號0_DETECT 2到控制單元622’且爲啓動 的0_DE TEC T 2表示TOFF週期的結束，也就是新的切換 -15- (12) 1314806 週期的開始。
控制器614的轉換器模式檢測器626由比較器628和632 組成。當所接收的參考電壓Vref低於電壓VIN_LOW時， MODE 1和MODE 2都是非啓動的（inactive)，且DC-DC轉 換器6 10將以BUCK模式操作。當參考電壓 Vref在電壓 VIN_HIGH之上時，MODE 1和MODE 2都是啓動的，且 DC-DC轉換器610將以BOOST模式操作。最後，當參考 電壓 Vref 在 VIN — HIGH 和 VIN —LOW 之間時，MODE 1 和 MODE 2分別是啓動和非啓動的，且DC-DC轉換器610將 以 BUCK-B OOST 模式操作。VIN_HIGH 和 VIN_LOW 根據 公式1 )和2 )來決定。 1) VIN_LOW = K4*Vin*K3 2) VIN_HIGH = K5*Vin*K3 K3、K4和K5可以分別是3/8、0.95和1.05。 可切換電流汲取器620包括一時脈和一電流汲取器。 該電流汲取器連接到白光LED並調節流過其間的電流。 該調節係由經由3位元數位電流控制信號端輸入的電流控 制信號所控制。該時脈可以提供選擇器信號給電流汲取器 。根據選擇器信號，電流汲取器將在任一時刻僅選擇調節 一白光LED電流，且按順序地調節四個白光LED電流。 例如，首先調節I_BL1，接著是I_BL2、I_BL3，而最後 是I_BL4。在I_BL4之後重複該順序。可切換電流汲取器 -16- (13) 1314806 620還提供參考電壓V — DROP給參考電路23 0。 參考電路230的誤差放大器226由運算放大器650和電 阻及電容網路組成，該電阻及電容網路由電阻R_ea和電 容C_ea構成。運算放大器65〇的非反相輸入端接收電壓 V —DROP，反相輸入端接收電壓VLED_MIN，而輸出端在 節點201處連接到電阻和電容網路，以輸出參考電壓Vref
圖7是闡示圖6A中的DC-DC轉換器610的操作的時序 圖。從tl到t3，Vref低於VIN —LOW，而DC-DC轉換器 610以BUCK模式操作。當VOUT —LOW在tl爲啓動時， 丁0>1週期被初始化。路徑619上的1_(：110_(^和路徑621 上的I_DIS —CHG —ON是啓動的，而開關SW5和SW6導通 。此導致電流I_C等於I_VIN減去I_VREF，其對電容C1 充電。電壓 VCAP開始增大，直到它在t2達到電壓 HIGHTH爲止。此刻O — DETCT 1變成啓動的，並啓動從 t2到t3的TOFF週期。在TOFF週期期間，I_CHG —ON是 非啓動的，且I_DIS_CHG_ON是啓動的。開關SW5關斷 且開關SW6保持導通。此刻電容C1以等於I_VREF的電 流I_C放電，且電壓 VCAP減小直到它在t3達到電壓 LOWTH爲止。在 t3，0 — DETECT2變成啓動的，表示 TOFF週期的結束以及新的切換週期的開始。I_VIN和 I — VREFF分另『J由公式3 )和4)來決定。 3)I_VIN = K1 *Vin / R1 -17- (14) 1314806 ♦ 4) I_VREF = K2* Vref / R1 K3且 ，則 週期
K 1和K2可以分別是1 /4和2 / 3。R 1可以是8 0 E 3 Ω。 假設Vfb和Vref大致相等，K1=K2*K3，D = 1 / 電壓HIGHTH和電壓LOWTH之間的電壓差爲1伏特 可以看出，對於BUCK模式，在tl和t2之間的TON ，可以由公式5)來決定。 5) TON |BUCK=(Cl*Rl/Kl)/(Vin-Vref*D)，其中 C1 是 C1 的電容値 =K / (Vin-Vref*D)，其中 K=C1*R1/K1 週期
' 同樣，對於BUCK模式，在t2和t3之間的TOFF - ，可以由公式6)來決定。 6) TOFF |BUCK=(Cl*Rl/Kl)/(Vref*D)，其中 C1 是 C1 的電容値 φ =K / (Vref*D)，其中 K=C1 *R1/K1 果， )來
Cl可以是5.25E-12法拉。使用公式5 )和6 )的結 從tl到t3的DC-DC轉換器610工作週期可以由公式7 計算。 7)Duty | b u c κ = Τ Ο N/(Τ Ο N + Τ Ο F F ) = (Vref*D)/Vin -18- (15) (15)1314806 由於D等於Vout/Vfb且Vref大致等於Vfb，所以公 式7 )可以由 Duty |BUCK>Vout/Vin來重寫，此式是 BUCK轉換器的已知公式。使用如上的相似方法，用於 BUCK-BOOST模式以及BOOST模式的TON和TOFF週期 可以由公式8)和9)計算。在BUCK-BOOST模式中，從 t3到t4，電流I_C等於I_VIN，因此，TON週期由公式8 )來計算。
8)TON |BucK-B〇osT=(Cl*Rl/Kl)/(Vin) = K/(Vin) 從t4到t5，電流I_C等於I_VREF，因此，TOFF週 期由公式9)來計算。 9) TOFF |buck-boost = (C1 *R1/K1 )/(Vref*D)) = K/(Vref*D) 對於BUCK-BOOST模式中作爲結果的工作週期由公 式1 〇 )來計算。 1 0 ) D u t y I b u c κ - b ο o s τ = V o u t ( V o u t + V i η)。
在BOOST模式中’從t5到t6，電流I_C等於I_VIN ，因此，TON週期由公式11)來計算。 -19- (16) (16)1314806 11) ΤΟΝ I bοosτ = (C 1 * R 1 /K 1)/(Viη) = K/(Vin) 從t6到t7，I_C等於I_VREF減去I —VIN，因此， TOFF週期由公式12)來計算。 12) TOFF |B〇oST = (Cl*Rl/Kl)/(Vref*D-Vin) = K/(Vref*D-Vin) 此外，在BOOST模式中的工作週期由公式13 )來計 算。 13) Duty |B〇osT = (Vout-Vin)/Vout。 在從t2到t3、從t4到t5以及從t6到t7的TOFF週期 期間’ TOFF_EN是啓動的且開關SW7導通。這就促使加 速度電流I_ACC影響TOFF週期的持續時間。電流I_ACC 增大作爲結果的電流I_C，該電流對電容C丨放電。例如， 從t4到t5，作爲結果的電流I —C等於Ι — VREF加上I —ACC ’而不是I — VREF。在Vfb和Vref之間的差値很大時，這 將縮短 TOFF時間間隔，並加速 V〇ut的回應。電流 I — ACC的値可以由Ka(Vref-Vfb)來決定。 圖8是根據一實施例800的在圖6A中的電流源601a的 -20- (17) (17)1314806 示意圖。由電阻Ra和Rb組成的分壓器按比例將DC輸入 電壓Vi η減小到在節點8 0 1上的較小的電壓位準 Vi n_d， 其中 Vin —d = (Rb/(Ra + Rb))*Vin。由運算放大器802和電晶 體804組成的電壓隨耦器複製跨過電阻Rla的電壓Vi n_d 。電阻Rla的阻抗可以是與公式3)中的R1相同的値，其 接著產生流經電阻Rla和電晶體8〇4與8〇6的電流IRla。接 著，由電晶體8 06和808組成的電流鏡將電流IRla鏡射到開 關8 1 0。流經開關8 1 0的最終電流表示圖6 A中的電流源 601a提供的電流位準，該電流位準由I_VIN = Kl/Rl*Vin 給定，其中 Kl=Rb/(Ra + Rb)且 Rl=Rla。 圖9是根據一實施例900的在圖6A中的電流源602a的 示意圖。由電阻Rc和Rd組成的分壓器按比例將電壓 Vref降低到在節點901上的較小的電壓位準Vref_d，其中 Vref_d = (Rd/(Rc + Rd))*Vref。由運算放大器902和電晶體 9 04組成的電壓隨耦器複製跨過電阻Rib的電壓Vref_d。 電阻R 1 b的阻抗可以是與公式3 )中的R 1相同的値，其接 著產生流經電阻R 1 b和電晶體9 0 4與9 0 6的電流I R i b。接著 ，由電晶體906、90 8、910和91 2組成的電流鏡將電流IRlb 鏡射到開關914。流經開關914的最終電流表示圖6A中的 電流源602a 提供的電流位準，該電流位準由 I_VREF = (K2/R1 )* Vref 給定，其中 K2 = Rd/(Rc + Rd)且 R1=R1b。 圖10是根據一實施例1000的在圖6A中的電流源603a 的示意圖。由電阻Re和Rf組成的差動放大器和運算放大 -21 - (18) (18)1314806 器1 002在節點1001上提供電壓V_diff，此電壓等於在圖 6 A中的Vfb和Vref之間的電壓差。在圖1 0中， V—diff=(Vref*(l+Re/Rf)-Vout*Re/Rf)。如果 K3 = (Re/(Re + Rf))， 則它可以示爲V_diff=(l+Re/Rf)*(Vref-Vfb)。藉由以由運 算放大器1 004和電晶體1 00 6組成的電壓隨耦器複製跨過電 阻R2的電壓V_diff，電流：^:流經電阻R2和電晶體1006 和1 008。由電晶體1008、1010、1012和1014組成的電流鏡 將電流IR2鏡射到開關1 0 1 6。流經開關1 0 1 6的最終電流可 以表示由圖6A中的電流汲取器603 a提供的電流位準，該 電流位準由I_ACC = Ka(Vref-Vfb)給定，其中 Ka = (l+Re/Rf)。 圖11是在圖6B中的可切換電流汲取器620的一實施例 的示意圖。在圖11中，爲清楚故，在圖6B中描述的實施 例6 00的某些部分被省略，但應理解，在圖1 1中相似的部 分可以是以與圖6B中所描述點實施例的一致的模式實施 ，或者可選地以其他系統實施模式實施，而不會悖離此實 施例。 在此實施例中，可切換電流汲取器1 100可以包括電流 控制電路1 101、連接電路1 105和選擇器信號產生器11 03。 電流控制電路1 101在節點1 102上產生參考電壓 VR_ref， 其控制流經四個白光 LED的電流，即I_BL1、I_BL2、 I_BL3和I_BL4。連接電路1105經由參考輸入端11〇4接收 參考電壓VR_ref。同時，連接電路11〇5接收流經四個白 光LED的電流I_BL1、I一BL2、I_BL3和I — BL4，經過電流 -22 - (19) (19)1314806 端1 1 0 6、1 1 0 8、1 1 1 0和1 1 1 2，然後將其吸收進入連接電路 1105。根據 VR_ref，連接電路Π05調節電流I_BL1、 I — BL2、I_BL3和I_B L4。選擇器信號產生器1 1 03在選擇器 端1116、1118、1120和1122上連接到連接電路1105。選擇 器信號產生器1 1 03能夠提供選擇器信號給連接電路1 1 05。 受到這些選擇器信號的控制，連接電路1 1 0 5在任一時刻選 擇一特定的白光LED電流來調節。 可切換電流汲取器1100的電流控制電路1101包括能夠 輸出複數個電流的一組電流源1 1 07、電流選擇器1 1 09和電 阻Rref。爲形成該組電流源1 107，由運算放大器1 1 1 1和電 晶體1113組成的電壓隨耦器複製在路徑1114上跨過電阻 Rset的電壓 V —Rset。這就產生流經電阻Rset和電晶體 1 1 13、1 1 15的電流I_set。然後將電流I_set鏡射到電晶體 1117、 1119、 1121、 1123、 1125、 1127、 1129和 1131，這 些電晶體連同電晶體111 5 —起形成一組電流鏡。流經電晶 體 1117、1119、1121、1123、1125、1127、1129和 1131的 電流是電流I_set的1/8倍。電流選擇器1 109在定位端A、 B、C、D、E、F、G和Η連接到該組電流源1 1 0 7。受到在 3位元數位電流控制端上的電流控制信號的控制，電流選 擇器1 1 09選擇連接到某個定位端的該組電流源之一。這導 致由選定電流源提供的電流流經電流選擇器，並流入電阻 Rref，此電阻Rref與電流選擇器連接。流經Rref的電流 被定義爲I_ref。電流I_ref產生跨過電阻Rref的電壓 VR ref。 -23- (20) (20)1314806 可切換電流汲取器1100的連接電路1105包括運算放大 器1 1 33、四個開關組SW—1、SW_2 ' SW_3和SW_4、四個 電晶體1135、1137、1139和1141以及四個電阻Rbl、Rb2 、：Rb 3和Rb4。運算放大器1 133的非反相端作爲連接電路 1 105的參考輸入端，以接收參考電壓 VR_ref。開關組 S W_ 1將運算放大器1 1 3 3的輸出端連接到電晶體1 1 3 5的閘 極端，並將運算放大器1133的反相端連接到電晶體1135的 源極端。開關組SW_1的導通狀態由在開關組SW_1的選 擇器端1116上提供的選擇器信號控制。電阻Rbl連接在電 晶體1 135的源極端和地之間。電晶體1 13 5的汲極端作爲電 流端來與白光LED 202連接。電晶體1 135和電阻Rbl形成 電流汲取器路徑，其中I_B L 1流經此路徑。以類似的方式 ，其餘的電晶體和電阻形成電流汲取器路徑，I_BL2、 I_B L3和I_B L4流經這些路徑。這些電流汲取器路徑分別 經過開關組SW_2、SW_3和SW_4與運算放大器1133連接 〇 可切換電流汲取器1 100的選擇器信號產生器1 103包括 時脈產生器FCLK和分頻器1 1 5 1。時脈產生器產生時脈信 號CLK。將時脈信號CLK提供給分頻器1151，以產生四 個選擇信號CLK1、CLK2、CLK3和CLK4。每個選擇信號 連接到一個開關組，以控制其導通狀態。例如，開關組 SW_1的導通狀態受到選擇器信號CLK1的控制。當開關組 SW_1藉由一啓動的CLK1而導通時，運算放大器1131和電 晶體1135形成電壓隨耦器，且複製跨過電阻Rbl的參考電 -24 - (21) 1314806 ♦ 壓乂11_^卜¥11_”【造成流經電阻1^1、電晶體1135和白 光LED 1 143的I_BL1。以類似的方式，當CLK2、CLK3 和CLK4分別是啓動時，I_BL2、I_BL3和I_BL4得到調節 。因此，電流位準I_BL由公式14 )決定。
1 4)I_BL = I_set*KI*KR
其 中 I_s et = V_R s et/Rs et ， KI = I_ref/I_set ， KR = Rb/Rref ， IB L=I_B L1 =I_B L2 = I_B L3 = I_B L4 以及
Rb=Rbl=Rb2 = Rb3=Rb4 。 V_Rset 、 Rset 、 Rb 和 Rref 的可能 値是〇_6V、10Ε3Ω' 5.5Ω和1.1Ε3Ω。使用這些値且在位置 “Η”選擇電流選擇器1 109，設定I_BL的電流爲12 mA。 除了控制電流以外，在可切換電流汲取器1 1 0 0中的電 路亦產生用來設定最小電壓 VLED_MIN的參考電壓 V_DROP。爲了做到那樣，將偏置電壓V_offset加入VR—ref 以產生V_DROP。V_〇ffset確保跨過電晶體1135、1137、 11 39和1141維持有足夠的汲極到源極電壓。V_offset電壓 位準可以是50 mV。因此，可以由公式15)計算最小電壓 VLED MIN。 1 5)VLED_MIN = I B L * Rb + V offset 如此亦確保爲高效率之故，維持跨過可切換電流汲取 器的最小電壓降。當 I_BL = 4mA，Rb = 5.5Q 且 V_offset=50mV 時，VLED —MIN電壓位準可以是72 mV。 -25- (22) (22)1314806 圖12是閬示圖Π中的選擇器信號產生器1103的操作的 時序圖。四個選擇器信號中的每一個都較先前一個相移 90 ,所以在任一時刻僅有一個選擇器信號是啓動的。 圖13是圖6Β中的最小値選擇器646的一個實施例的示 意圖13 00。這裡有四個電壓隨耦器。每個電壓隨耦器都由 運算放大器和電晶體組成。一個實例是由運算放大器1302 和電晶體1 3 0 1組成電壓隨耦器。每個電壓隨耦器都設計爲 使其比電流源I_bias具有更大的電流汲取能力。如此，僅 有VLED 1、VLED 2、VLED 3和VLED 4之中最低的電壓 在VLED_MIN上複製，其中VLED 1是在端1310上的電壓 ，VLED 2是在端1311上的電壓，VLED 3是在端1312上的 電壓，VLED 4是在端1 3 1 3上的電壓，而 VLED — MIN是在 端1 3 1 4上的電壓。 這裡所描述的實施例是利用本發明的幾種可能實施例 中的一部分，且在此描述是係爲闡示而非限定之用。很明 顯，許多其他對熟悉本領域技術之人士而言爲顯而易見之 實施例，可以在本質上不悖離由隨附申請專利範圍所定義 的本發明的精神和範圍的情況下進行。雖然描述本發明用 於白光LED，但是本發明亦可用於其他LED或具有類似 特性的電子元件。而且，雖然本發明的元件可以用單數描 述或要求，但是除非清楚聲明限制爲單數，否則複數是預 想得到的。 本文所用的術語和片語是用於描述而非限制，且使用 這些術語和片語並不意欲排除任何擁有本文所顯示和描述 -26- (23) 1314806 » 的特徵（或部分特徵）的等效物，應該明白在申請專利範圍 的範疇內可能有各種修改。其他修改、變化和替換亦爲可 能。因此，申請專利範圍意欲涵蓋所有此等等效物。 【圖式簡單說明】 圖1爲闡示一例示性實施例的簡化方塊圖； 圖2A和圖2B詳細闡示另一例示性實施例的一方塊圖 圖3爲闡示圖2A中四個開關的狀態的表； 圖4爲闡示供計算圖2A中的四個控制信號的切換週期 的公式的表； 圖5爲闡示圖2A中的DC-DC轉換器210的操作的時序 1 P I , 圖， 圖6 A和圖6 B闡示另一例示性實施例的示意圖； 圖7爲闡示圖6A中的DC-DC轉換器610的操作的時序 • 圖； 圖8是根據一實施例在圖6A中的電流源601a的示意圖 f 圖9是根據一實施例在圖6A中的電流汲取器602a的示 意圖； 圖10是根據一實施例在圖6A中的電流汲取器6〇3a的 示意圖； 圖1 1是根據一實施例在圖6 B中的可切換電流汲取器 620的示意圖； -27- (24) 1314806 圖I2爲闡示圖11中的選擇器信號產生器1103的操作的 時序圖；以及 圖13是根據一實施例在圖6B中的最小値選擇器646的 不意圖。 【主要元件符號說明】
101 :節點 1 〇 2 :路徑 110: DC-DC轉換器 120 :電流汲取器
1 3 0 :參考電路 140 :白光 LED 201、 205、 207、 209 ' 211：節點 202 ' 204 、 206 、 208 ：白光 LED 210 : DC-DC轉換器 2 1 2 :控制器 203、 213、 217、 219、 221、 223、 225、 227 ：路徑 2 1 4 :控制單元 2 1 6 :啓動產生器 2 1 8 :去啓動產生器 220 :可切換電流汲取器 222 :轉換器模式檢測器 224 :最小値選擇器 2 2 8 :轉換單元 -28- (25)1314806
2 3 0 :參考電路 2 3 2 :回授電路 2 3 4 :比較器 22 6 :誤差放大器 6 0 1 a :電流源 6 0 2 a、6 0 3 a :電流汲取器 610: DC-DC轉換器 6 1 4 :控制器 615、 617、 619、 621、 623、 627、 629 ：路徑 6 2 5 :節點 620 :可切換電流汲取器 6 2 2 :控制單元 624 :時間間隔產生器 626 ‘·轉換器模式檢測器 628、 632、 634、 636 ：比較器
6 4 6 :最小値選擇器 650 :運算放大器 8 0 1 :節點 802 :運算放大器 804 、 806 、 808 ：電晶體 8 1 〇 :開關 9 0 1 :節點 902 :運算放大器 904、 906、 908、 910、 912 ：電晶體 * 29 - (26) 1314806 9 1 4 :開關 1 0 0 1 :節點 1 002、1 004 :運算放大器 1006、 1008、 1010、 1012、 1014 ：電晶體 1 0 1 6 :開關 1 100 :可切換電流汲取器 1 1 〇 1 :電流控制電路 I 1 1 0 2 :節點 1103 :選擇器信號產生器 1 104 :參考輸入端 1 1 〇 5 :連接電路 - 1 1 0 7 :電流源 1 109 :電流選擇器 1106、 1108、 1110、 1112:電流端 1 1 1 1、1 1 3 3 :運算放大器 •1113、 1115、 1117、 1119、 1121、 1123、 1125、 1127 、1129、 1131、 1135、 1137、 1139、 1141：電晶體 1114:路徑 1116、 1118、 1120、 1122:選擇器端 1 151 :分頻器 1301、 1303、 1305、 1307 ：電晶體 1302、 1304、 1306、 1308：運算放大器 1310、 1311、 1312、 1313、 1314 ：端 -30-

Claims (1)

1314806 ________ 品$⑼爹(更)正替换頁 十、申請專利範圍 1. 一種用於提供複數個已調節電流至複數個電 路的可切換電流汲取器，其包括： 一能夠輸出一參考電壓以控制該等複數個已調 節電流的電流控制電路； 一用於產生複數個選擇器信號的選擇器信號產 生器；以及 I 一具有一參考輸入端、複數個電流端和複數個 選擇器端的連接電路，該參考輸入端從該電流控制 電路接收該參考信號，每個電流端連接到該等複數 個電路之一，每個選擇器端連接到該等複數個選擇 器信號之一， 其中該連接電路根據該等複數個選擇器信號提 供一已調節電流至該等複數個電路中的每一個，該 已調節電流經由該參考信號被調節。 | 2.如申請專利範圍第1項之可切換電流汲取器， 其中該電流控制電路還包括： 一組能夠輸出複數個電流的電流源，每個電流 具有一個電流位準； 一具有複數個定位端和至少一個電流控制端的 電流選擇器，每個定位端連接到該等複數個電流中 的一個電流，該電流選擇器能夠提供一連接到一選 定定位端的電流；以及 一連接到該電流選擇器的電阻，該電阻能夠接 31 1314806 年月日修(更)正替換頁 Ba a. 1 β —__ 收連接到該選定定位端的該電流，並產生該參考信 號。 3. 如申請專利範圍第2項之可切換電流汲取器， 其中該電流控制電路在至少一個該電流控制端接收 至少一個電流控制信號，且該至少一個電流控制信 號致能該電流選擇器以提供連接到該選定定位端的 該電流，該電流流經該參考電阻並產生一跨過該參 考電阻的電壓5而該電壓是該參考信號。 4. 如申請專利範圍第1項之可切換電流汲取器， 其中該電流控制電路還包括： 複數個電流汲取路徑，每個電流汲取路徑具有 該等複數個電流端中的一個、一第一路徑端、一第 二路徑端和一接地端，該接地端連接到地； 一具有一非反相端、一反相端和一輸出端的運 算放大器，該非反相輸入端作為該參考輸入端；以 及 複數個開關組，每個開關組連接在該運算放大 器和該等複數個電流汲取路徑之一的中間，該反相 端和該輸出端分別經由該等開關組連接到該第一路 徑端和該第二路徑端，該等複數個開關組具有複數 個選擇器端。 5. 如申請專利範圍第4項之可切換電流汲取器， 其中該複數個選擇器信號在任一時刻僅致能該等複 數個開關組中的一個。 32 1314806 ' I年月s修(更 y- 4ί ♦ jl--------------- 6 ·如申請專利範圍第4項之可切換電流汲取器， 其中該每個電流汲取路徑還包括： 具有5亥接地端和該第一路徑端的電阻；以及 一具有一閘極端、一源極端和一汲極端的電晶 體，該源極端連接到該第—路徑端，該閘極極端作 為该第二路徑端，該汲極端作為該電流端。 7· —種用於調節提供至複數個發光二極體（Led) _ 的’驅動電壓的裝置，其包括： 用於&供一已調節電流至連接（c 〇 u p 1 e )到該 等複數個LED的陰極（cath〇de)的可切換電流汲取器 ，該可切換電流汲取器可提供一第一參考電壓並輸 '出複數個電壓降； - 一用於提供該驅動電壓給連接到該等複數個 LED的陽極（anode)的Dc_DC轉換器，其中該DC_DC 轉換器具有一電壓輸入端、一電壓輸出端和複數個 參控制端的轉換單元，該電壓輸入端接收一 DC輪入電 壓，該電壓輸出端輸出該驅動電壓，以及一連接到 該轉換單元的控制器，該控制器能夠提供複數個控 制信號至該等複數個控制端，該等複數個控制信號 具有一切換順序和一切換週期’其中該轉換單元根 據該等複數個控制信號的該切換順序和該切換週期 來調節該驅動電壓；以及 一連接到該可切換電流汲取器的參考電路，該 參考電路能夠從該可切換電流汲取器接收該第一參 33 1314806 年月，玫修(更)正替換頁 93» 4- ? i ______ 考電壓和該等複數個電壓降，該參考電路還能夠為 該DC-DC轉換器產生一第二參考電壓， 其中該DC-DC轉換器根據該第二參考電壓調節 提供至該等複數個LED的該驅動電壓。 8. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中該可切換 電流沒取器還包括： 一能夠輸出一參考電壓以控制該等已調節電流 的電流控制電路； 一用於產生複數個選擇器信號的選擇器信號產 生器；以及 一具有一參考輸入端、一參考輸出端、複數個 電流端和複數個選擇器端的連接電路，該參考輸入 端從該電流控制電路接收該爹考信號 '每個電流端 連接到該等複數個電路之一，每個選擇器端連接到 該等複數個選擇器信號之一， 其中該連接電路根據該等複數個選擇器信號提 供該已調節電流至該等複數個電路中的每一個，該 已調節電流經由該參考信號被調節。 9. 如申請專利範圍第8項之裝置，其中該電流控 制電路還包括： 一組能夠輸出複數個電流的電流源，每個電流 具有一個電流位準； 一具有複數個定位端和至少一個電流控制端的 電流選擇器，每個定位端連接到該等複數個電流中 34 1314806 I ；ί r:，-. l~.9-Ss.—4^-—~—^— 的一個電流，該電流選擇器能夠提供一連接到一選 定定位端的電流；以及 一連接到該電流選擇器的電阻，該電阻能夠接 收連接到該選定定位端的該電流，並產生該參考信 號。 1 0.如申請專利範圍第9項之裝置，其中該電流 控制電路在至少一個該電流控制端接收至少一個電 流控制信號，且該至少一個電流控制信號致能該電 流選擇器以提供連接到該選定定位端的該電流，該 電流流經該參考電阻並產生一跨過該參考電阻的電 壓，而該電壓是該參考信號。 11.如申請專利範圍第8項之裝置，其中該電流 控制電路還包括： 複數個電流汲取路徑，每個電流汲取路徑具有 該等複數個電流端中的一個、一第一路徑端、一第 二路徑端和一接地端，該接地端連接到地； 一具有一非反相端、一反相端和一輸出端的運 算放大器，該非反相輸入端作為該參考輸入端；以 及 複數個開關組，每個開關組連接在該運算放大 器和該等複數個電流汲取路徑之一的中間，該反相 端和該輸出端分別經由該等開關組連接到該第一路 徑端和該第二路徑端，該等複數個開關組具有複數 個選擇器端。 35 I3l48〇6 _____ - .........《'"«I··......丨丨丨丨ιη ., IIHMII>,nnuu^ 年月日修(tj正替換頁 ...... 1 " ·"** >v· 1 2 _如申請專利範圍第丨丨項之裝置，其中該複數 個選擇器信號在任一時刻僅致能該等複數個開關組 中的一個。 1 3.如申請專利範圍第丨丨項之裝置，其中該每個 電流汲取路徑還包括： 一具有該接地端和該第一路徑端的電阻；以及 一具有一閘極端、一源極端和一汲極端的電晶 _ 體，該源極端連接到該第一路徑端，該閘極極端作 為δ亥弟一路彳空端’該没極端作為該電流端。 14·如申請專利範圍第8項之裝置，其中該連接 電路將一偏置（0 f f s e t)電壓增加到該參考信號中， 以在該參考輸出端上產生該第二參考電壓。 - 15.如申請專利範圍第7項之裝置，其中該控制 器還包括： 一能夠提供該等複數個控制信號的控制單元； Φ —連接到該控制單元的啟動（activa1：i〇n)產生 器，該啟動產生器能夠提供一第一預定時間間隔給 該控制單元； 連接到s亥控制單元的去啟動（disactivati〇n) 產生器，該去啟動產生器能夠提供一第二預定時間 間隔給該控制單元；以及 一連接到該控制單元的轉換器模式檢測器，該 轉換益模式檢測器能夠控制該切換順序。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項之裝置，其中該第一 36 1314806 ^ t -- .. —*·*Λ / I , ' . t 卜r' -.Λ ι 备8·1Λ 6 .·. ----------——·—'.‘.·-.’一. 預定時間間隔和該第二預定時間間隔控制該切換週 期。 1 7.如申請專利範圍第1 5項之裝置，其中該啟動 產生接收該DC輸入電壓，且該弟二爹考電壓、該 DC輸入電壓和該參考電壓確定該第一預定時間間隔 1 8.如申請專利範圍第1 5項之裝置，其中該去啟 動產生1§接收該DC輸入電壓’且該第二參考電壓、 該DC輸入電壓和該參考電壓確定該第二預定時間間 隔。 1 9.如申請專利範圍第7項之裝置，其還包括： 一從該轉換單元接收該驅動電壓的回授電路， 該回授電路能夠按比例將該驅動電壓減小到一比例 縮小電壓；以及 一從該回授電路接收該比例縮小電壓以及接收 該弟二爹考電壓的比較電路’該比較電路能夠將該 比例縮小電壓與該第二參考電壓作比較，以得到一 比較結果，該比較電路還能夠將該比較結果輸出到 該控制器，以開始一新的切換週期。 20. —種用於將一 DC輸入電壓轉換成一 DC輸出 電壓的DC-DC轉換器，其中該DC輸出電壓為可調節 ，其包括： 一具有一電壓輸入端、一電壓輸出端和複數個 控制端的轉換單元，該電壓輸入端接收該DC輸入電 37 1314806 :98. 4- ! θ 壓，該電壓輸出端輸出該Dc輪出電壓；以及 胃-連接到該轉換單元的控制器，該控制器能夠 提供複數個控制信號至該等複數個控制端，該等複 數個控制信號具有一切換順序和一切換週期， 其中該轉換單元根據該等複數個控制信號的該 切換順序和該切換週期來調節該驅動電壓。 21·如申請專利範圍第2〇項之DC_DC轉換器，其 參中控制器還包括： 八 一此夠提供該等複數個控制信號的控制單元； 連接到έ亥控制單元的啟動（activati〇n)產生 器，該啟動產生器能夠提供一第一預定時間間隔給 該控制單元； 連接到s玄控制單元的去啟動（disactivation) 產生器’該去啟動產生器能夠提供一第二預定時間 間隔給该控制單元；以及 參 一連接到該控制單元的轉換器模式檢測器，該 轉換益模式檢測器能夠控制該切換順序。 2 2.如申請專利範圍第21項之dC_DC轉換器，其 中該第一預定時間間隔和該第二預定時間間隔控制 該切換週期。 23.如申請專利範圍第21項之dc-DC轉換器，其 中該啟動產生器接收該DC輸入電壓，且一參考電壓 、該DC輸入電壓和該參考電壓確定該第一預定時間 間隔。 38 1314806 9B. 4：® 2 4.如申請專利範圍第21項之DC-DC轉換器，其 中該去啟動產生器接收該DC輸入電壓，且該參考電 壓、該DC輸入電壓和該參考電壓確定該第二預定時 間間隔。 2 5.如申請專利範圍第20項之DC-DC轉換器，其 還包括： 一從該轉換單元接收該DC輸出電壓的回授電路 ，該回授電路能夠按比例將該DC輸出電壓減小到一 比例縮小電壓；以及 一從該回授電路接收該比例縮小電壓以及接收 該參考電壓的比較電路，該比較電路能夠將該比例 縮小電壓與該參考電壓作比較，以得到一比較結果 ，該比較電路還能夠將該比較結果輸出到該控制器 ，以開始一新的切換週期。 2 6. —種調節供給複數個發光二極體（LED)的一 驅動電壓的方法，其包括下列步驟： 在一 DC-DC轉換器上產生該驅動電壓；； 經由一電流汲取器提供複數個已調節電流給該 等複數個LED和一第一參考電壓； 在一誤差放大器上將該第一參考電壓和跨過該 電流汲取器的一電壓降作比較； 根據由比較該第一參考電壓和該電壓降的一結 果，在該誤差放大器上產生一第二參考電壓；以及 根據該第二參考電壓在該 DC-DC轉換器上產生 39 •1314806 年月日修(更:)正替換頁 複數個具有一切換順序和一切換週期的控制信號， 根據該等複數個控制信號的該切換週期和該切換順 序調節該驅動電壓至一最小可能值。 2 7.如申請專利範圍第2 6項之方法，其中在該 DC-DC轉換器上調節該驅動電壓的步驟還包括下列 步驟： 根據該第二參考電壓和一 DC輸入電壓產生一第 一預定時間間隔；以及 根據該第二參考電壓和該DC輸入電壓產生一第 二預定時間間隔； 其中該切換週期由該第一預定時間間隔和該第 二預定時間間隔組成。 2 8. —種經由一電流汲取器的複數個電流汲取路 徑產生一已調節電流的方法，其包括下列步驟： 接收至少一個電流控制信號； 根據該至少一個電流控制信號產生一參考電壓 ， 產生複數個選擇器信號； 根據該等複數個選擇器信號從該等複數個電流 汲取路徑中選擇一選定電流汲取路徑； 將該參考電壓施加到該選定電流汲取路徑上； 以及 經由該選定電流汲取路徑產生該已調節電流。 40
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Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI270219B (en) * 2005-03-08 2007-01-01 Addtek Corp Driving circuit and method of tuning a driving voltage of a light-emitting device through a feedback mechanism
TWI354966B (en) * 2006-10-19 2011-12-21 Richtek Technology Corp Backlight control circuit
KR100833764B1 (ko) * 2007-01-22 2008-05-29 삼성에스디아이 주식회사 직류-직류 컨버터를 갖는 유기 전계 발광 표시 장치
TWI362639B (en) * 2007-01-31 2012-04-21 Richtek Technology Corp Backlight control circuit with flexible configuration
EP2123128B1 (en) * 2007-03-15 2013-06-05 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Driver circuit for loads such as led, oled or laser diodes
US7683553B2 (en) * 2007-05-01 2010-03-23 Pacifictech Microelectronics, Inc. LED current control circuits and methods
JP2009025735A (ja) * 2007-07-23 2009-02-05 Hitachi Displays Ltd 画像表示装置
DE102007051793B4 (de) * 2007-10-30 2009-08-27 Texas Instruments Deutschland Gmbh LED-Treiber mit adaptivem Algorithmus für Speicherkondensatorvorladung
KR100951258B1 (ko) * 2008-06-03 2010-04-02 삼성전기주식회사 발광 소자의 구동 회로
TWI406595B (zh) * 2008-07-25 2013-08-21 Richtek Technology Corp LED driver and controller for its use
TWI468080B (zh) * 2008-07-31 2015-01-01 Richtek Technology Corp LED drive device and method
CN101646282B (zh) * 2008-08-04 2014-07-02 立锜科技股份有限公司 Led驱动器及其控制器
TWI408643B (zh) * 2008-09-18 2013-09-11 Richtek Technology Corp Ｌｅｄ顯示系統及其控制方法以及該ｌｅｄ顯示系統的驅動器及其控制方法
CN101719345B (zh) * 2008-10-09 2012-12-05 立锜科技股份有限公司 Led显示***及其控制方法以及该***的驱动器及控制方法
CN101739943B (zh) * 2008-11-11 2013-09-18 立锜科技股份有限公司 改善led显示***效能的电流调节器及方法
TWI398189B (zh) * 2008-12-23 2013-06-01 Novatek Microelectronics Corp 用以驅動電流驅動元件之驅動電路與其方法
DE102009004722A1 (de) * 2009-01-15 2010-07-22 Austriamicrosystems Ag Spannungswandler, Schaltungsanordnung und Verfahren zur Spannungswandlung
US8058810B2 (en) * 2009-05-07 2011-11-15 Linear Technology Corporation Method and system for high efficiency, fast transient multi-channel LED driver
US8149373B2 (en) * 2009-05-28 2012-04-03 Chunghwa Picture Tubes, Ltd. Liquid crystal display
KR101658209B1 (ko) * 2009-06-26 2016-09-21 페어차일드코리아반도체 주식회사 Ｌｅｄ 발광 장치 및 그 구동 방법
KR101067142B1 (ko) * 2009-08-31 2011-09-22 삼성전기주식회사 선택적 피드백용 발광 다이오드 전류 제어모듈, 이를 사용하는 발광 다이오드 구동장치 및 구동방법
US8283876B2 (en) * 2009-09-17 2012-10-09 Dialog Semiconductor Gmbh Circuit for driving an infrared transmitter LED with temperature compensation
KR101064462B1 (ko) * 2009-11-17 2011-09-15 삼성모바일디스플레이주식회사 Ｄｃ―ｄｃ컨버터 및 이를 이용한 유기전계발광표시장치
US8400131B2 (en) * 2010-03-09 2013-03-19 Analog Devices, Inc. Voltage converter and LED driver circuits with progressive boost, skip, and linear mode operation
KR101788218B1 (ko) * 2011-01-06 2017-10-20 삼성디스플레이 주식회사 Ｄｃ-ｄｃ 컨버터 및 이를 이용한 이동통신 단말기
KR101871906B1 (ko) * 2011-06-30 2018-06-28 삼성디스플레이 주식회사 Ｄｃ-ｄｃ 컨버터 및 이를 포함한 유기전계발광 표시장치
CN102332243A (zh) * 2011-09-16 2012-01-25 明基电通有限公司 电源转换器及相关显示***
US9013110B2 (en) * 2011-11-30 2015-04-21 Atmel Corporation Circuit for driving light emitting elements
US20130169610A1 (en) * 2011-12-30 2013-07-04 Stmicroelectronics (Shenzhen) R&D Co. Ltd. Driving circuit and display device
US8890045B2 (en) 2012-03-01 2014-11-18 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Optical encoder with a current regulating circuit for a light emitter
US9119250B2 (en) * 2012-05-04 2015-08-25 Osram Sylvania Inc. Dimmable multichannel driver for solid state light sources
KR101985872B1 (ko) * 2012-06-27 2019-06-04 삼성전자주식회사 Ｌｅｄ 구동 장치, ｌｅｄ 구동 방법 및 컴퓨터 판독가능 기록매체
CN102930830B (zh) * 2012-10-30 2016-01-20 南京中电熊猫液晶显示科技有限公司 一种改善扫描式背光不均的方法
CN103117046A (zh) * 2013-03-11 2013-05-22 深圳市华星光电技术有限公司 液晶显示器、led背光源及其驱动方法
US9310644B2 (en) 2013-03-11 2016-04-12 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd Liquid crystal display, LED backlight source, and the driving method thereof
EP2790470B1 (en) * 2013-04-08 2018-03-21 Dialog Semiconductor GmbH Programmable current source with optimized compliance region for efficient backlighting in portable applications
TWI550570B (zh) * 2014-05-30 2016-09-21 鉅坤電子股份有限公司 發光二極體電源電路及其燈泡
US9614380B2 (en) * 2014-10-10 2017-04-04 Intersil Americas LLC Hysteretic current mode buck-boost control architecture
CN104602396B (zh) * 2014-11-21 2017-05-24 深圳市海思半导体有限公司 一种wled驱动器和驱动控制方法
EP3065280B1 (en) * 2015-03-03 2019-05-15 Tridonic GmbH & Co KG Operating device for a light emitting means and method of controlling an operating device
US10073167B2 (en) * 2015-05-22 2018-09-11 Texas Instruments Incorporated High speed illumination driver for TOF applications
KR102502208B1 (ko) * 2015-07-28 2023-02-22 삼성디스플레이 주식회사 직류-직류 변환기 및 이의 구동방법
CN106787844B (zh) * 2016-06-21 2023-06-30 中国工程物理研究院应用电子学研究所 紧凑型激光电源
CN106658829B (zh) * 2016-11-18 2018-05-22 佛山市谱德电子科技有限公司 一种背光源控制电路及显示装置
EP3393206A1 (en) * 2017-04-21 2018-10-24 Infineon Technologies AG Pixel selection method for a light-source matrix driver
KR102543063B1 (ko) * 2017-11-28 2023-06-14 삼성전자주식회사 외장 커패시터를 사용하지 않는 전압 레귤레이터 및 이를 포함하는 반도체 장치
CN109976436B (zh) * 2017-12-27 2021-03-23 瑞昱半导体股份有限公司 电压检测器与通信电路
CN109272947A (zh) * 2018-11-28 2019-01-25 厦门天马微电子有限公司 背光组件、显示装置和背光组件的驱动方法
US11682961B2 (en) 2020-03-02 2023-06-20 Texas Instruments Incorporated Current regulator system
JPWO2021251375A1 (zh) * 2020-06-09 2021-12-16
TWI752610B (zh) 2020-09-01 2022-01-11 元太科技工業股份有限公司 電壓調節電路、電壓調節方法及顯示裝置
CN114120926B (zh) * 2020-09-01 2023-03-10 元太科技工业股份有限公司 电压调节电路、电压调节方法及显示装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001143867A (ja) * 1999-11-18 2001-05-25 Nec Corp 有機ｅｌ駆動回路
JP3957150B2 (ja) 2001-02-08 2007-08-15 セイコーインスツル株式会社 Ｌｅｄ駆動回路
US6690146B2 (en) * 2002-06-20 2004-02-10 Fairchild Semiconductor Corporation High efficiency LED driver
TWI237515B (en) * 2002-08-14 2005-08-01 Rohm Co Ltd Organic EL element drive circuit and organic EL display device using the same
KR100511788B1 (ko) 2002-08-28 2005-09-02 엘지.필립스 엘시디 주식회사 일렉트로-루미네센스 표시패널의 데이터 구동장치
US6836157B2 (en) * 2003-05-09 2004-12-28 Semtech Corporation Method and apparatus for driving LEDs
JP3953443B2 (ja) 2003-07-08 2007-08-08 ローム株式会社 昇降圧ｄｃ−ｄｃコンバータ及びこれを用いたポータブル機器
JP4342262B2 (ja) * 2003-10-03 2009-10-14 アルエイド株式会社 Ｌｅｄ点灯制御装置、ｌｅｄ点灯制御方法

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