TWI423727B - 發光二極體的驅動電路 - Google Patents

Description

發光二極體的驅動電路

本發明是有關於一種發光二極體(Light Emitting Diode,LED)的驅動電路，且特別是有關於一種可維持電流驅動能力的驅動電路。

隨著環保與節能的意識高漲以及發光二極體體積小、省電且耐用的特性，目前已經逐漸取代傳統的光源，成為新世代的光源。LED是利用電能轉化為光能的方式發光。發光二極體晶粒的組成材料是半導體，可依使用材料的能階高低決定發光的波長，因此就會發出不同顏色的光。因此，LED不僅可作為白光光源，也可以應用汽車前照燈、交通信號燈、文字顯示器、看板及大螢幕視頻顯示器，到普通及建築照明和LCD背光等領域。

由於LED的發光亮度與所導通的電流大小相關，因此在驅動LED時，其電流的驅動能力相當重要。尤其是大型的LED看板，因為是用來顯示影像或文字，因此LED的反應速度相當重要。大型LED看板的LED個數多，在驅動時需要耗費相當大的電流，其驅動電路的電流若無法即時提供足夠的電流便無法讓LED顯示正確的亮度與畫質。因此，LED驅動電路的電流驅動能力對於LED顯示器或看板而言是相當重要的課題。然而，目前的LED驅動電路多數著重於電流的穩定性或驅動電壓的控制，甚少著 重於驅動電流的驅動能力改良。

本發明提供一種LED的驅動電路與驅動方法，在驅動電路中設置電流預充單元，讓驅動電路可以維持其電流的驅動能力以便在LED進行切換時，提供足夠的電流來驅動LED。藉此，可加快LED的切換速度，避免因瞬間電流不足而影響LED的顯示速度。

承上述，本發明提出一種驅動電路，適用於驅動至少一發光二極體單元，該發光二極體單元包括至少一發光二極體，驅動電路包括一驅動單元、一電流預充單元以及一回授選擇單元。驅動單元輸出一驅動電源至發光二極體單元，並根據發光二極體單元所導通的電流輸出至少一第一回授信號。電流預充單元耦接該驅動單元的輸出以提供一電流路徑至驅動單元並根據驅動電源產生一第二回授信號。回授選擇單元耦接驅動單元與電流預充單元，依據一致能信號選擇第一回授信號之一或第二回授信號作為輸出。其中，驅動單元根據回授選擇單元的輸出調整驅動電源。

在本發明一實施例中，其中當致能信號失能使發光二極體單元關閉時，回授選擇單元選擇第二回授信號作為輸出，使驅動單元的輸出電流維持在一特定值。當致能信號致能使發光二極體單元導通時，回授選擇單元從致能之第一回授信號中選擇具有最小電壓之一者作為輸出。

在本發明一實施例中，該電流預充單元包括一第一電 阻、一第二電阻、一反相器與一開關。第一電阻與第二電阻串聯耦接於驅動單元的輸出與一開關之間，而反相器的輸入端耦接於致能信號，反相器的輸出端耦接於該開關。當致能信號失能時，開關導通；當致能信號致能時，開關關閉。

在本發明一實施例中，上述電流預充單元包括一第一電阻、一可調式電流源、一控制單元以及一延遲單元。該第一電阻的一端耦接於驅動單元的輸出，可調式電流源連接於第一電阻的另一端與一接地端之間，控制單元耦接於可調式電流源並根據一原始致能信號調整可調式電流源的導通電流。延遲單元耦接於回授選擇單元、電流控制電路與原始致能信號之間，用以延遲原始致能信號一預設時間以輸出致能信號至電流控制電路。其中，可調式電流源與第一電阻的共用接點輸出第二回授信號，控制單元在其延遲的預設時間中根據原始致能信號改變可調式電流源所導通之電流值以提高驅動單元的輸出電流，並且在發光二極體導通時(延遲的預設時間過後)自動關閉可調式電流源的電流。

本發明另提出一種發光二極體的驅動方法，包括下列步驟。首先，輸出一驅動電源以驅動一發光二極體單元並產生至少一第一回授信號，然後提供一電流路徑至驅動電源並根據電流路徑所導通的電流產生一第二回授信號。然後根據一致能信號決定是否導通該些發光二極體。當發光二極體單元關閉時，根據第二回授信號調整驅動電源；當 發光二極體單元導通時，根據第一回授信號調整驅動電源。本驅動方法的其餘操作細節請參照上述驅動電路的說明，在此不再累述。

基於上述，本發明利用預先調整電流的方式以維持驅動電路的電流驅動能力，讓LED在進行切換時可以獲得足夠的電流以加速其導通的速度。同時，本發明利用電流預充單元來提供回授信號，讓驅動電路在LED關閉時也可以依照回授信號來調整電源轉換單元的輸出。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

第一實施例

請參照圖1A，圖1A為根據本發明第一實施例之驅動電路，適用以驅動至少一發光二極體，驅動電路包括驅動單元105、回授選擇單元130與電流預充單元150。驅動單元105耦接於發光二極體單元160，其中發光二極體單元160包括至少一發光二極體，發光二極體可相互串接形成發光二極體串。驅動單元105會輸出一驅動電源VOUT至發光二極體單元160並根據發光二極體串(未繪示)所導通的電流輸出第一回授信號F₁~F_n。第一回授信號F₁~F_n可反應出個別發光二極體串的分壓以推知其導通電流。電流預充單元150耦接於驅動單元105的輸出，提供一電流路徑至驅動單元並根據電流預充單元150所導通的電流或驅動 電源VOUT的電壓位準產生第二回授信號FS。回授選擇單元130耦接驅動單元105與電流預充單元150，依據致能信號EN選擇第一回授信號F₁~F_n之一或第二回授信號FS作為輸出。然後，驅動單元105根據回授選擇單元130的輸出調整驅動電源VOUT。

當發光二極體單元160中的發光二極體串導通時，回授選擇單元130會選擇第一回授信號F₁~F_n之一作為輸出(例如電壓最小的回授信號)，驅動單元105會根據第一回授信號F₁~F_n調整驅動電源VOUT。此時，整體驅動電路的作動與習知的LED驅動電路相似，都是根據發光二極體元件所產生的回授信號來調整驅動電源VOUT。一般而言，第一回授信號F₁~F_n會與對應的LED所導通的電流相關。當發光二極體單元160中的發光二極體元件關閉時，回授選擇單元130則會選擇第二回授信號FS作為輸出。驅動單元105會根據第二回授信號FS調整驅動電源VOUT。也就是說，在發光二極體單元160關閉時，驅動單元105仍然會維持所輸出的電流量以備發光二極體單元160導通使用。

電流預充單元150可視為驅動單元105的第二個輸出電流路徑，當發光二極體單元160中的發光二極體元件暫時關閉時(即受致能信號EN驅使而切換時)，電流預充單元150會維持驅動單元105的電流輸出，避免其輸出電流降為零。這樣，當發光二極體元件重新導通時，驅動單元105便可即時提供瞬間的大電流給發光二極體元件，避免發光 二極體元件延遲導通而影響正常顯示。此時，電流預充單元150可配合發光二極體元件的導通而暫時關閉以降低電流消耗，然後根據致能信號EN再決定其開啟的時間。

接下來，進一步說明驅動單元105的電路結構，請參照圖1B，圖1B為根據本發明第一實施例之驅動單元105的電路結構。其中驅動單元105包括電源轉換單元110、脈波寬度調變單元120與電流調整單元140。電源轉換單元110耦接於複數個LED串所組成的發光二極體單元160，用以將輸入電壓VIN轉換為驅動電源VOUT至發光二極體單元160中的LED串(分別由複數個LED所組成)。LED串的另一端分別耦接於電流調整單元140。電流調整單元140具有控制各別LED串的導通電流的功能，可根據致能信號EN選擇性導通各別LED串，使其發光或不發光。電流預充單元150耦接於電源轉換單元110的輸出，而回授選擇單元130耦接於電流預充單元150與脈波寬度調變單元120，並且可接收電流調整單元140所回傳的多個第一回授信號F₁~F_n與電流預充單元150所回傳第二回授信號FS。其中，第一回授信號F₁~F_n為各別LED串與電流調整單元140的連接端的電壓信號，而電流預充單元150所回傳的第二回授信號FS會隨著所導通的電流大小而變。

脈波寬度調變單元120可根據回授選擇單元130所選擇的回授信號調整脈波寬度調變信號PWMS，讓電源轉換單元110輸出對應的驅動電源VOUT。在本發明另一實施 例中，驅動單元105也可以利用脈波頻率調變單元來調整其輸出電源VOUT，也可以利用脈波頻率調變單元來取代脈波寬度調變單元120。

當致能信號EN致能時，電流調整單元140會導通LED串，使其發光，此時回授選擇單元130會從導通的LED串所對應的第一回授信號F₁~F_n中選擇其中之一(例如具有最小電壓的特定接點的回授信號)輸出至脈波寬度調變單元120。脈波寬度調變單元120會根據所接收到的回授信號調整電源轉換單元110的輸出，讓LED串得到足夠的驅動電流。當致能信號EN失能時，電流調整單元140會關閉LED串，也就是停止LED串所導通的電流。此時，回授選擇單元130會選擇第二回授信號FS並將其輸出至脈波寬度調變單元120。脈波寬度調變單元120會根據所接收到的回授電壓調整電源轉換單元110的輸出，讓電源轉換單元110的輸出電流或電壓維持在一特定值。

換句話說，本實施例在LED的驅動電路中增加一電流路徑，讓電源轉換單元110可以維持其電流的輸出值，不會因為LED的導通與否而停止輸出電流。在本實施例中，當LED關閉時，電流預充單元150會維持所導通的電流量，使電源轉換單元110繼續輸出電流。這樣當致能信號EN致能時，只要電流預充單元150停止導通電流，電源轉換單元110便可以直接供應LED導通所需要的電流，不會發生驅動電流不足的情況。電流預充單元150所導通的電流大小可依照設計需求，使其受控於回授選擇單元 130或直接設定，本發明並不受限。只要電流預充單元150可以提供電源轉換單元110電流路徑即可。此外，電流預充單15不需要一直導通，可以在LED導通前再預先導通以維持電流驅動力即可。

電流預充單元150可由電阻串接而成，請參照圖2A，圖2A為根據本發明第一實施例之驅動電路的細部電路圖。其中發光二極體單元160以單串LED為例說明，而電流調整單元140會根據個別的LED串設置對應的電流控制電路142來控制LED串所導通的電流量。以圖2A為例，其中電流控制電路142耦接於LED串的一端，根據致能信號EN產生電流I₁，電流控制電路142與LED串的共用端則產生第一回授信號F₁。值得注意的是，電流控制電路142與LED串之間可能會配合電路設計需求而由MOS元件隔開，但並不影響第一回授信號F₁的產生。

電流控制電路142例如由電流源與電流鏡的架構組成，本實施例並不受限。電流預充單元150由電阻R₂₁、R₂₂串聯於驅動電源VOUT與接地端GND之間。脈波寬度調變單元120包括脈波寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)信號產生器122與運算放大器124，運算放大器124的輸入端分別耦接於回授選擇單元130的輸出與參考電壓V_ref，運算放大器124的輸出端則耦接於PWM產生器122。

在致能信號EN致能時，LED串處於正常顯示狀態(導通狀態)，回授選擇單元130會選擇第一回授信號F₁作為輸出。脈波寬度調變單元120會根據第一回授信號F₁的電 壓來判斷驅動電源VOUT的電壓與電流是否足夠驅動LED串，然後據此輸出脈波寬度調變信號PWMS至電源轉換單元110。電源轉換單元110例如為升壓電路(boost circuit)或降壓電路(buck circuit)，可利用脈波寬度調變信號PWMS的有效週期(duty cycle)來調整驅動電源VOUT的電壓值。當LED串關閉時，在習知技術中，電源轉換單元110會將驅動電源VOUT的電壓降為零，因此當LED串重新開啟時，電源轉換單元110便無法即時提供大電流來供給LED。此時，LED串就會發生延遲開起或是亮度不準確的現象。為解決此一問題，本實施例在驅動電路中增設電流預充單元150，其提供電源轉換單元110另一個電流路徑以維持電源轉換單元110的電流輸出。讓LED串在重新導通時，可以即時獲得所需的驅動電流以加強其驅動速度。

當LED串關閉時，回授選擇單元130會將回授路徑切換至電流預充單元150以輸出第二回授信號FS，脈波寬度調變單元120根據第二回授信號FS調整脈波寬度調變信號PWMS的有效週期以調整電源轉換單元110的輸出電壓。電流預充單元150可配合LED串導通時的電流I₁設定電阻R₂₁、R₂₂的電阻值，讓電源轉換單元110在LED串關閉時，也能使輸出電流對應於一特定值。藉此，電源轉換單元110可以隨時保持其電流驅動能力以應用LED串的導通與否。

在本實施例中，電源轉換單元110所驅動的LED串數目並不受限，也可以驅動多個LED串，以兩個為例。請 參照圖2B，圖2B為根據本發明第一實施例之驅動電路。其中，電源轉換單元110用來驅動兩個LED串，LED串耦接於電源轉換單元110的輸出與電流控制電路142、144之間。電流控制電路142、144與LED串的共用接點分別輸出第一回授信號F₁、F₂至回授選擇單元130，並根據致能信號EN來決定是否導通LED串。在本實施例中，致能信號EN可包括第一致能信號EN1與第二致能信號EN2，分別用以控制電流控制電路142、144。

同樣的，當致能信號EN致能時，回授選擇單元130會將第一回授信號F₁~F₂其中之一回傳至脈波寬度調變單元120，當致能信號EN失能時，回授選擇單元130會將第二回授信號FS回傳至脈波寬度調變單元120。脈波寬度調變單元120便根據所接收到的回授信號調整電源轉換單元110的輸出。圖2B與圖2A的其餘電路架構相同，在此不再累述。

第二實施例

值得注意的是，上述電流預充單元150可以增加開關(例如以NMOS電晶體M₂₁實現)來進行節能，請參照如圖3A所示，圖3A為根據本發明第二實施例之驅動電路。圖3A與圖2A的主要差別在於NMOS電晶體M₂₁，圖3A中之電流預充單元350包括電阻R₂₁與R₂₂與NMOS電晶體M₂₁。NMOS電晶體M₂₁耦接於電阻R₂₂與接地端GND之間，並受控於反相的致能信號EN，其可以選擇性導通電流預充單元350。此外，在LED串需要關閉超過一段時間， 或是顯示器電源關閉時，電流預充單元350可以關閉電流路徑以節省電源。在正常操作中，當致能信號EN致能時，NMOS電晶體M₂₁關閉，當致能信號EN失能時，NMOS電晶體M₂₁導通。此外，NMOS電晶體M₂₁可由回授選擇單元130根據致能信號EN來控制，也可以設定獨立的控制電路，例如反相器310，本實施例並不受限。圖3A與圖2A的其餘電路結構與作動相同，在此不加累述。

同樣的，圖3A也可以適用於驅動多個LED串，如圖3B所示，圖3B為根據本發明第二實施例之驅動電路。圖3B中包括兩個LED串，其驅動方式請參照上述圖2B與圖3A所述，在此不加累述。

第三實施例

接下來，請參照圖3C，圖3C為根據本發明第三實施例之驅動電路。圖3C與圖3A主要差別在於電流預充單元355，電流預充單元355包括電阻R₂₁、可調式電流源320、控制單元360與延遲單元370。電阻R₂₁與可調式電流源320耦接於驅動電源VOUT與接地端GND之間。電阻R₂₁與可調式電流源320之間的共用接點輸出第二回授信號FS。控制單元360耦接於原始致能信號OEN與可調式電流源320之間，根據原始致能信號OEN調整可調式電流源320所導通的電流。延遲單元370耦接於回授選擇單元130與電流控制電路142，用來延遲原始致信號OEN以產生致能信號EN至回授選擇單元130與電流控制電路142。在原始致信號OEN被延遲的預設時間中，控制單元360 會依據LED串將要導通的電流量預先調整可調式電流源320，使電源轉換單元110的輸出電流預先提高。在預設時間之後，控制單元360會禁能可調式電流源320，讓電流從電流預充單元355流向將要導通的LED串。同理，電流預充單元355也可應用在圖3B中以取代電流預充單元350。

上述電流控制電路142、144主要用來控制LED串的導通電流，其實施方式可依照設計需求由多種電路結構實施，如圖4所示，圖4為根據本發明之電流控制電路之多種電路結構。以電流控制電路142為例，請參照圖4(a)~圖4(c)，在圖4(a)中，電流控制電路142可由電流源410與電流鏡420所組成，用以決定LED串所導通的電流。值得注意的是，電流鏡420受控於致能信號EN以決定是否致能，例如使用開關設置於電流鏡420中的電流導通路徑來實現。

在圖4(b)中，則是以電阻R₄₁與NMOS電晶體M₄₁串接於第一回授信號F₁與接地端GND之間來實現電流控制電路142，NMOS電晶體M₄₁受控於致能信號EN，可依照致能信號EN的電壓決定其導通的電流大小。在圖4(c)中，電流控制電路142可由運算放大器430、NMOS電晶體M₄₂與電阻R₄₂所組成，運算放大器430的輸入端分別耦接致能信號EN與NMOS電晶體M₄₂的源極，電阻R₄₂則是耦接於NMOS電晶體M₄₂的源極與接地端GND之間。值得注意的是，上述圖4中之電路結構僅為電流控制電路142 之示範性實施例，本發明並不以此為限。

電流預充單元150主要用來提供電源轉換單元110另一個電流路徑，適於在LED關閉時，維持電源轉換單元110的輸出電流。此外，在本發明另一實施例中，電流預充單元150可在LED將要開啟時，依照致能信號EN所對應的電流量，動態調整電源轉換單元110的輸出電流，讓LED可以即時獲得所需的電流。舉例來說，當致能信號EN將要導通LED串需要電流I₁時，電流預充單元150會先將電源轉換單元110的輸出電流提高電流I₁。當致能信號EN將要導通LED串需要兩倍電流I₁時，電流預充單元150會先將電源轉換單元110的輸出電流提高2倍電流I₁。也就是說，電流預充單元150會根據致能信號EN，動態調整其導通的電流量，讓電源轉換單元110的輸出電流可以預先依據致能信號EN進行調整。

電流預充單元355中的可調式電流源320可依照設計需求由多種電路結構實施，如圖5所示，圖5為根據本發明之電流預充單元之多種電路結構。請參照圖5(a)，電流預充單元150由電阻R₂₁與可變電阻R₅₁串聯耦接於驅動電源VOUT與接地端GND之間。電流預充單元150可藉由調整可變電阻R₅₁的電阻值來調整電源轉換單元110的輸出電流。在本發明另一實施例中，可變電阻R₅₁可直接由回授選擇單元130參考致能信號EN來進行設定以動態調整電源轉換單元110的輸出電流。

接下來，請參照圖5(b)，其與圖5(b)的主要差別在於 NMOS電晶體M₅₁，其耦接於電阻R₅₂與接地端GND之間。NMOS電晶體M₅₁的閘極耦接於控制單元360，當系統需要進入省電模式時，可將電流預充單元355的電流路徑關閉以節省功率消耗。圖5(c)繪示另一種定電流的電路架構，包括電阻R₂₁、NMOS電晶體M₅₂、運算放大器510與電阻R₅₃。電阻R₂₁、NMOS電晶體M₅₂與電阻R₅₃耦接於驅動電源VOUT與接地端GND之間。運算放大器510的負輸入端耦接於NMOS電晶體M₅₂的源極。經由運算放大器510正輸入端即可控制電流預充單元355所導通的電流量。

接下來，請參照圖5(d)，圖5(d)由電阻R₂₁與多個電流鏡520、530所組成，電阻R₂₁經由開關SW₅₁、SW₅₂連接於電流鏡520、530。電流鏡520、530則分別映射電流源551、552的電流I₁與電流I₂。經由控制開關SW₅₁、SW₅₂的導通與否即可調整流經電阻R₂₁的電流。開關SW₅₁、SW₅₂同樣可受控於控制單元360。圖5(d)中的電流鏡520、530可直接與電流調整單元140中的電流源整合以映射各LED串在導通時的電流大小。電流鏡520、530可採用一般電流鏡的架構設計，其元件的長寬比可依照電流比例來設計，在此不加累述。此外，上述圖5(d)中的電流鏡520、530可直接以電流源表示，如圖5(e)所示。在圖5(e)中，電阻R₂₁經由開關SW₅₃、SW₅₄、SW₅₅耦接於電流源553、554與555。經由控制開關SW₅₃、SW₅₄、SW₅₅的導通與否即可調整電阻R₂₁的電流。開關SW₅₃、SW₅₄、SW₅₅同樣可 受控於回授選擇單元130。

由上述圖5(a)至圖5(e)可歸納出電流預充單元150的電路結構可由電阻與一可調式電流源組成，如圖5(f)所示，其電阻R₂₁與可調電流源560串連耦接於驅動電源VOUT與接地端GND之間。可調式電流源560的電路架構可參考上述圖5(a)至圖5(e)中之電路架構實現，但本發明並不受限於此。可調式電流源560可根據致能信號EN調整電流大小，或依照設計需求將電流值設定在一特定值以維持電源轉換單元110的電流輸出大小。

綜合上述，本發明在電源轉換單元110的輸出端增設一個電流預充單元(150、350或355)，此電流預充單元可在發光二極體導通前預先導通，讓電源轉換單元110的輸出電流預先提高以增強其驅動能力。當發光二極體導通時，此電流路徑便會自動關閉，讓發光二極體快速取得所需的電流量。在動態顯示的過程中，電流預充單元可配合可調式電流源，先將發光二極體的致能信號延遲一段時間，並在此延遲時間中預先提高電源轉換單元110的輸出電流。等到發光二極體導通時，同樣會自動關閉以讓發光二極體取得所需的電流量。藉由電流預充單元的設置，可預先調整電源轉換單元110的輸出電流，讓發光二極體可以快速導通。

此外，上述電流調整單元140與電流預充單元150、350、355主要是用來控制電流大小，並產生回授信號以調整電源轉換單元110的輸出。上述圖4與圖5中的電路結 構僅為電流調整單元140與電流預充單元150的示範性實施例，本發明並不受限於此，本技術領域具有通常知識者在經由本發明之揭露後應可輕易推知其餘可行之電路架構，在此不加累述。上述圖4與圖5中之NMOS電晶體也可依照設計需求以PMOS電晶體實現，但其電路結構需要對應調整。

第四實施例

從另一個角度來看，上述實施例可歸納出一種發光二極體的驅動方法，請參照圖6，圖6為根據本發明第四實施例之發光二極體的驅動方法流程圖。首先，輸出驅動電源以驅動發光二極體單元並產生一第一回授信號(步驟S610)，在此步驟中利用第一回授信號調整驅動電源的電壓與電流，使發光二極體獲得足夠的驅動電流。然後，提供另一電流路徑至驅動電源並根據此電流路徑所導通的電流產生一第二回授信號(步驟S620)。在發光二極體單元的驅動過程中，根據致能信號決定是否導通發光二極體單元中的發光二極體(步驟S630)，當發光二極體單元中的發光二極體導通時，根據第一回授信號調整驅動電源(步驟S640)，當發光二極體單元關閉時，根據第二回授信號調整驅動電源(步驟S650)。由於在發光二極體單元關閉時，驅動電源是依照第二回授信號進行調整，因此可經由調整上述電流路徑所導通的電流來調整驅動電源，使其預先具有足夠的電流驅動能力。

上述驅動方法在發光二極體的驅動電路中提供額外 的電流路徑，藉由此電流路徑預先調整驅動電源的電流大小，使其電流驅動能力可以符合導通發光二極體所需的電流需求以加速發光二極體切換的速度。上述驅動方法中之其餘操作細節請參照上述圖1~圖5的說明，在此不加累述。

綜上所述，本發明針對LED驅動電路的驅動能力提出改良的方法，在其驅動電路設置額外的電流路徑以維持其電流輸出能力，或是依照將要導通的LED串所需的電流量預先調整其驅動電路的輸出電流，藉此，LED可以快速的進行切換並即時獲得所需的驅動電流。

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內，當可作些許之更動與潤飾，故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。

105‧‧‧驅動單元

110‧‧‧電源轉換單元

120‧‧‧脈波寬度調變單元

122‧‧‧脈波寬度調變信號產生器

124‧‧‧運算放大器

130‧‧‧回授選擇單元

140‧‧‧電流調整單元

142、144‧‧‧電流控制電路

150、350、355‧‧‧電流預充單元

160‧‧‧發光二極體單元

310‧‧‧反相器

320‧‧‧可調式電流源

360‧‧‧控制單元

370‧‧‧延遲單元

410、551、552、553、554、555‧‧‧電流源

420、520、530‧‧‧電流鏡

430、124、510‧‧‧運算放大器

560‧‧‧可調電流源

GND‧‧‧接地端

VOUT‧‧‧驅動電源

F₁~F_n‧‧‧第一回授信號

FS‧‧‧第二回授信號

EN‧‧‧致能信號

VIN‧‧‧輸入電壓

PWMS‧‧‧脈波寬度調變信號

I₁、I₂‧‧‧電流

V_ref、V_ref1‧‧‧參考電壓

R₂₁、R₂₂、R₄₁、R₄₂、R₅₂、R₅₃‧‧‧電阻

R₅₁‧‧‧可變電阻

M₂₁、M₄₁、M₄₂、M₅₁、M₅₂‧‧‧NMOS電晶體

SW₅₁、SW₅₂、SW₅₃、SW₅₄、SW₅₅‧‧‧開關

S610~S640‧‧‧流程圖

圖1A為根據本發明第一實施例之驅動電路。

圖1B為根據本發明第一實施例之驅動單元105的電路結構。

圖2A為根據本發明第一實施例之驅動電路的細部電路圖。

圖2B為根據本發明第一實施例之驅動電路。

圖3A為根據本發明第二實施例之驅動電路。

圖3B為根據本發明第二實施例之驅動電路。

圖3C為根據本發明第三實施例之驅動電路。

圖4為根據本發明之電流控制電路之多種電路結構。

圖5為根據本發明之電流預充單元之多種電路結構。

圖6為根據本發明第四實施例之發光二極體的驅動方法流程圖。

105‧‧‧驅動單元

130‧‧‧回授選擇單元

150‧‧‧電流預充單元

160‧‧‧發光二極體單元

EN‧‧‧致能信號

F₁~F_n‧‧‧第一回授信號

FS‧‧‧第二回授信號

VOUT‧‧‧驅動電源

Claims (19)

1. 一種驅動電路，適用於驅動至少一發光二極體單元，該發光二極體單元包括至少一發光二極體，該驅動電路包括：一驅動單元，具有一第一輸出端用以輸出一驅動電源至該至少一發光二極體單元；一回授單元，用以根據該至少一發光二極體單元所導通的電流輸出至少一第一回授信號；以及一電流預充單元，具有一第一輸入端耦接至該驅動單元的該第一輸出端以提供一電流路徑至該驅動單元並根據該驅動電源產生一第二回授信號；其中，一致能信號用以決定該驅動電源是否導通至該至少一發光二極體單元，當該致能信號為一第一邏輯準位時，將該驅動電源導通至該至少一發光二極體單元以及導通該至少一第一回授信號其中之一至該驅動單元以調整該驅動電源；當該致能信號為一第二邏輯準位時，導通該第二回授信號至該驅動單元以調整該驅動電源以及將該驅動電源不導通至該至少一發光二極體單元。
2. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，其中該驅動單元包括：一電壓轉換單元，耦接該發光二極體單元，轉換一輸入電壓為該驅動電源，並將該驅動電源輸出至該發光二極體單元；一電流調整單元，耦接該發光二極體單元，當該致能信號為第一邏輯準位時，將該驅動電源選擇性導通至該發光二極體單元中之該些發光二極體以產生該至少一第一回授信號；以及一脈波寬度調變單元，耦接於該至少一第一回授信號與該電壓轉換單元，以調整該電壓轉換單元的輸出。
3. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，其中當該第二回授信號導通至該驅動單元時，該驅動單元的輸出電流維持在一特定值。
4. 如申請專利範圍第2項所述之驅動電路，其中該發光二極體單元中之該些發光二極體相互串接以形成至少一發光二極體串，該些發光二極體串耦接於該電壓轉換單元的輸出與該電流調整單元之間，該些發光二極體串與該電流調整單元的共用接點產生該至少一第一回授信號。
5. 如申請專利範圍第4項所述之驅動電路，其中當該致能信號為第一邏輯準位，致能使該電流調整單元選擇性導通該些發光二極體串時，選擇對應於所導通的該些發光二極體串的該至少一第一回授信號之一回授至該驅動單元以調整該驅動電源。
6. 如申請專利範圍第5項所述之驅動電路，其中該回授至該驅動單元之回授信號為該至少一第一回授信號中具有最小電壓者。
7. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，其中該電流預充單元包括：一第一電阻；以及一第二電阻；其中，該第一電阻與該第二電阻串聯耦接於該驅動單元的該第一輸出端與一接地端之間，該第一電阻與該第二電阻的共用接點產生該第二回授信號。
8. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，其中該電流預充單元包括：一第一電阻；一第二電阻，該第一電阻與該第二電阻串聯耦接於該驅動單元的該第一輸出端與一開關之間，該開關的另一端耦接於一接地端，該第 一電阻與該第二電阻的共用接點產生該第二回授信號；以及一反相器，該反相器的輸入端耦接於該致能信號，該反相器的輸出端耦接於該開關；其中，當該致能信號為第二邏輯準位時，該開關導通；當該致能信號為第一邏輯準位時，該開關關閉。
9. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，其中該電流預充單元包括：一第一電阻，該第一電阻的一端耦接於該驅動單元的輸出；以及一可調式電流源，耦接於該第一電阻的另一端與一接地端之間；一控制單元，耦接於該可調式電流源並根據一原始致能信號調整該可調式電流源的導通電流；以及一延遲單元，耦接於該原始致能信號，該延遲單元延遲該原始致能信號一預設時間以輸出該致能信號；其中，該可調式電流源與該第一電阻的共用接點輸出該第二回授信號，該控制單元在該預設時間中根據該原始致能信號改變該可調式電流源所導通之電流值。
10. 如申請專利範圍第9項所述之驅動電路，其中該控制單元在該預設時間後將該可調式電流源關閉。
11. 如申請專利範圍第9項所述之驅動電路，其中該可調式電流源包括：至少一電流鏡電路，經由複數個開關耦接於該第一電阻，並根據該原始致能信號選擇性映射該些發光二極體導通時所對應的電流。
12. 如申請專利範圍第9項所述之驅動電路，其中該可調式電流源包括：一運算放大器，該運算放大器的正輸入端耦接該控制單元所輸出 之一參考電壓；一NMOS電晶體，其汲極耦接於該第一電阻的另一端，其源極耦接於該運算放大器的負輸入端，該NMOS電晶體之閘極耦接該運算放大器之輸出端；以及一第二電阻，耦接於該NMOS電晶體的源極與一接地端之間。
13. 如申請專利範圍第9項所述之驅動電路，其中該可調式電流源包括：複數個開關，耦接於該第一電阻與複數個電流源之間，其中該些開關受控於該控制單元。
14. 如申請專利範圍第2項所述之驅動電路，其中該電壓轉換單元為一升壓電路。
15. 如申請專利範圍第2項所述之驅動電路，其中該電流調整單元包括複數個電流控制電路，分別耦接於該些發光二極體並根據該致能信號分別控制該些發光二極體所導通的電流。
16. 一種發光二極體的驅動方法，包括：輸出一驅動電源用以驅動一發光二極體單元並產生至少一第一回授信號；提供一電流預充電路耦接至該驅動電源並根據該驅動電源以產生一第二回授信號；以及根據一致能信號用以決定是否導通該些發光二極體；-其中，當該致能信號為一第一邏輯準位時，將該驅動電源導通至該至少一發光二極體單元以及導通該至少一第一回授信號其中之一至該驅動單元以調整該驅動電源；當該致能信號為一第二邏輯準位時，導通該第二回授信號至該驅動單元以調整該驅動電源以及將該驅動電源不導通至該至少一發光二極體單元。
17. 如申請專利範圍第16項所述之驅動方法，更包括當該發光二極體單元關閉時，根據該第二回授信號調整該驅動電源的電流，使該驅動電源的電流維持在一特定值。
18. 如申請專利範圍第16項所述之驅動方法，其中在根據該致能信號決定是否導通該發光二極體單元之步驟包括：接收一原始致能信號；延遲該原始致能信號一預設時間以產生該致能信號；以及在該預設時間中，根據該原始致能信號調整該電流預充電路所導通的電流。
19. 如申請專利範圍第17項所述之驅動方法，其中該發光二極體單元包括至少一發光二極體串。