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CN201700054U - 无残光的发光二极管控制电路 - Google Patents

无残光的发光二极管控制电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型提出一种无残光的发光二极管(LED)控制电路，包含：功率供应级，其输出端提供电源予一LED电路；输出电容，与该输出端耦接；LED驱动电路，与该功率供应级耦接，用以控制该功率供应级以驱动该LED电路，该LED驱动电路并接收一脉宽调变(PWM)调光讯号以调整该LED电路亮度；以及晶体管开关，与该输出电容串接，且该晶体管开关的导通与关闭同步于该PWM调光讯号，以改善LED残光现象，其中该晶体管开关为一金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)，其具有一本体二极管，且该本体二极管逆偏于该输出电容的放电方向。

Description

无残光的发光二极管控制电路
技术领域
本实用新型涉及一种无残光的发光二极管(LED)控制电路，特别是指一种利用脉宽调变(plulse width modulatiion，PWM)调光讯号，同步连接或浮接输出电容以减轻LED余光(残光)现象的无残光的LED控制电路。
背景技术
图1显示现有技术的LED控制电路示意图，如图1所示，LED驱动电路10经由切换讯号接脚SW控制功率供应级60中的电感电流，以供电给LED电路30。LED驱动电路10另接收一脉宽调变(PWM)调光讯号20，视LED驱动电路10的设计而定，此PWM调光讯号20可由其使能接脚EN、数字控制接脚DCTL、或模拟控制接脚ACTL之一接收，而LED驱动电路10根据该PWM调光讯号20来导通/关闭LED电路30，以根据PWM调光讯号20的工作周比(duty ratio)来调整LED电路30的亮度。
以上现有技术的问题是，当LED电路30被关闭时，由于输出电容Cout中的残存电荷，仍可供应电压予LED电路30一小段时间，因此LED电路30在被关闭后仍将发光一小段时间，也就是残光。另一方面，因输出电容Cout在关闭期间放电，所以在下一个开关周期开始时，将需要重新充电至适当的电压位准，这使到达稳定状态所需时间(settling time)增加。因此，LED电路30的实际亮度并不完全跟随PWM调光讯号20的工作周比，这使得LED明暗对比低，调光讯号20的调光效果受到影响。
有鉴于以上所述，本实用新型即针对现有技术的不足，提出一种无残光的LED控制电路，该无残光的LED控制电路利用调光讯号，同步连接或浮接输出电容，以改善LED关闭后残光现象，且并不需要使用耗费面积的复杂电路。
发明内容
本实用新型目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种无残光的LED控制电路，该无残光的LED控制电路利用调光讯号，同步导通或关闭输出电容与接地电位的耦接，以改善LED关闭后残光现象，且并不需要使用耗费面积的复杂电路。
为达上述目的，本实用新型提供了一种无残光的LED控制电路，包含：一功率供应级，其输出端提供电源予一LED电路；一输出电容，与该输出端耦接；一LED驱动电路，与该功率供应级耦接，用以控制该功率供应级以驱动该LED电路，该LED驱动电路并接收一脉宽调变调光讯号以调整该LED电路亮度；以及一晶体管开关，与该输出电容串接，且该晶体管开关的导通与关闭同步于该脉宽调变调光讯号，以改善LED残光现象，其中该晶体管开关为一金属氧化物半导体场效晶体管，其具有一本体二极管，且该本体二极管逆偏于该输出电容的放电方向。
当该PWM调光讯号于低位准期间以关闭LED电路时，本实用新型同时亦关闭该晶体管开关，以浮接该输出电容，避免输出电容储存的电荷，经由该LED电路放电；如此可使LED关闭动作清晰明确(无残光)。在PWM讯号于低位准期间，最多只有电感的磁化电流点亮LED极短暂时间。当磁化电流降至零时，LED保持完全关闭。因此通过新增加的晶体管开关，可达成高明暗对比的PWM调光。另外，因为输出电容在LED关闭期间没有放电，故输出电容中仍然保持适当的电位。因而，在下一个LED开关周期开始时，不需要经过一段重新充电至适当位准的时间，故可进一步改善LED残光现象。
上述晶体管开关可设置于该LED驱动电路外部或整合于该LED驱动电路内部。
该晶体管开关可为一P型金属氧化物半导体场效晶体管(PMOSFET)或一N型金属氧化物半导体场效晶体管(NMOSFET)。金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)中存在一本体二极管(bodydiode)，或称为寄生二极管(parasitic diode)，根据本实用新型的较佳实施方式，宜使该本体二极管逆偏于该输出电容的放电方向，使该输出电容不会经由该本体二极管放电。
所述LED电路可为单个或多个串LED，每串LED包含单个或多个LED。
根据本实用新型，可在明暗对比相对较低的现存习知电路上，直接利用本实用新型而达到明暗对比相对较高或无残光的电路。
所述功率供应级可为降压型(buck)、升压型(boost)、升降压型(buck-boost)、反压型(inverter)及返驰型(flyback)等电路。
下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本实用新型的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1标出现有技术的LED驱动电路、LED电路、及功率供应级电路示意图；
图2标出本实用新型的一个实施例；
图3A-3G举例示出数个功率供应级的示意电路图；
图4-6标出本实用新型的三个实施例。
图中符号说明
10      LED驱动电路
20      PWM调光讯号
30      LED电路
60      功率供应级
Cout    输出电容
Q1      NMOS晶体管开关
Q2      PMOS晶体管开关
Vin     输入电压
Vout    输出电压
VI      输入电压接脚
SW      切换讯号接脚
ISP     正电流感测接脚
ISN     负电流感测接脚
EN      使能接脚
DCTL    数字控制接脚
ACTL    模拟控制接脚
具体实施方式
图2显示本实用新型的第一实施例。LED驱动电路10控制一功率供应级60，转换一输入电压Vin为一输出电压Vout，以供应电源予一LED电路30。该功率供应级60可为但不限于为图3A-3G所示降压电路、升压电路、升降压电路、反压电路、或返驰电路中的任一种。在某些应用中，图3A-3G中的切换开关可整合至LED驱动电路10中；在另一些应用中，该切换开关则设置于LED驱动电路10之外。请回阅图2，LED驱动电路10接收一PWM调光讯号20，并根据该PWM调光讯号20来导通/关闭LED电路30，以调整LED电路30的亮度。该PWM调光讯号20可输入至LED驱动电路10中任何适合的接脚，例如：使能接脚EN、数字控制接脚DCTL、或模拟控制接脚ACTL。
本实用新型的特点在于，将一晶体管开关Q1(本实施例中为NMOSFET)串接于输出电容Cout与接地电位之间，且该晶体管开关Q1的连接与浮接动作与该PWM调光讯号20同步。当PWM调光讯号20于低位准时，输出电容Cout与接地电位的耦接会被断开，使电容内的电荷不致经由LED电路30放电，如此，各LED的关闭动作即可清晰明确(无残光)。在PWM调光讯号20位于低位准期间，只有电感的磁化电流点亮LED极短暂时间，当磁化电流降至零时的其余时间，各LED保持完全关闭，因而达成高明暗对比的PWM调光。需注意的是，为避免在晶体管开关Q1关闭期间，输出电容Cout通过晶体管开关Q1的本体二极管放电，因此晶体管开关Q1宜为反接，使该本体二极管逆偏于该输出电容的放电方向。
图4显示本实用新型的另一实施例，本实施例中，功率供应级60为如图3C所示的升压型(Boost Mode)或升降压型(Buck-Boost Mode)切换式电源供应电路，且该切换式电源供应电路的切换开关整合至LED驱动电路10中，当ISN连接于地即是升压型，当ISN连接于VI即是升降压型。LED电路30正端耦接于功率供应级60，负端除直接连接于LED驱动电路10的正电流感测接脚ISP外，亦在串接一电阻后耦接于LED驱动电路10的负电流感测接脚ISN，以便通过电阻跨压来侦测流过LED电路30的电流。当PWM调光讯号20位于低位准时，输出电容Cout与接地电位的耦接会被断开，以使电容内的电荷不致经由LED电路30放电，如此，各LED的关闭动作即可清晰明确(无残光)。
图5显示本实用新型的又一实施例，与图4不同的是从LED电路30的正端侦测电流，如图所示，LED电路30正端除直接连接于LED驱动电路10的负电流感测接脚ISN外，亦在串接一电阻后耦接于LED驱动电路10的正电流感测接脚ISP，以便通过电阻跨压来侦测流过LED电路30的电流，LED电路30的负端则耦接于地。当PWM调光讯号20于低位准时，输出电容Cout与接地电位的耦接会被断开，以使电容内的电荷不致经由LED电路30放电，如此，各LED的关闭动作即可清晰明确(无残光)。
图6显示本实用新型的降压型实施例，本实施例的LED电路30耦接在输出电压Vout与输入电压Vin之间，因LED电路30的跨压约为(Vin-Vout)(电流侦测电阻上的电压微小可不计)，因此功率供应级60可采用连接于SW和地之间的开关元件来对LED电路30降压供电。
本实施例中，晶体管开关Q2为PMOSFET，耦接于输出电容Cout与输入电压Vin之间，晶体管开关Q2亦宜反接，使该本体二极管逆偏于该输出电容的放电方向，于PWM调光讯号20位于低位准时，晶体管开关Q2关闭，断开输出电容Cout与输入电压Vin的耦接，同样使输出电容Cout不致放电，如此，LED的关闭动作即可清晰明确(无残光)。其中反相器21需同时具备准位转移(Level Shifting)功能，使其输出电压准位可正确开关晶体管Q2。晶体管Q2亦可置于电容Cout与电感之间。
以上各实施例中，以图6显示多串LED的实施例而以图4、5显示单串LED的实施例，但本实用新型不限于此，图6电路亦可仅控制单串LED而图第、5电路亦可控制多串LED；亦即本实用新型中，LED电路30可包含单串或多串LED，当其包含多串LED时，可安排成LED阵列形式，其中每一LED串包含单个或多个串联的LED。
本实用新型的重点是提供一晶体管开关与输出电容Cout串接，且在PWM调光讯号20欲关闭LED电路30时，亦同步关闭该晶体管开关。至于所使用的功率供应级60则可为各种电路，LED电路30的连接方式也有各种变化，均应包含在本实用新型的范围之内。此外，以上各实施例中，晶体管开关Q 1或Q2直接接收PWM调光讯号20或其反相讯号，但本实用新型不限于此，晶体管开关Q1或Q2的控制讯号仅需与PWM调光讯号20同步，而不必须为同一讯号；例如，当晶体管开关Q1或Q2与LED驱动电路10整合成同一集成电路时，晶体管开关Q1或Q2可自LED驱动电路10的内部接收PWM调光讯号20的复制讯号，而不必直接接收PWM调光讯号20。
以上已针对较佳实施例来说明本实用新型，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本实用新型的内容，并非用来限定本实用新型的权利范围。在本实用新型的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化。例如，图标LED驱动电路10为单一集成电路，但亦可由分开的电路所组成。图标晶体管开关Q1、Q2设置于LED驱动电路10的外部，但也可设置于LED驱动电路10的内部、与LED驱动电路10整合成为集成电路。前述说明中以高位准为导通、低位准为关闭，当然亦可改为以低位准为导通、高位准为关闭(此时驱动Q1或Q2的信号可能需要反相)。图示晶体管开关串接于输出电容与接地电位之间，或输出电容与输入电压之间，但晶体管开关与输出电容位置(即串接的顺序)当然亦可以互换。因此，所有各种等效变化，均应包含在本实用新型的范围之内。

Claims (6)

1.一种无残光的发光二极管控制电路，其特征在于，包含：
一功率供应级，其输出端提供电源予一LED电路；
一输出电容，与该输出端耦接；
一LED驱动电路，与该功率供应级耦接，用以控制该功率供应级以驱动该LED电路，该LED驱动电路并接收一脉宽调变调光讯号以调整该LED电路亮度；以及
一晶体管开关，与该输出电容串接，且该晶体管开关的导通与关闭同步于该脉宽调变调光讯号，以改善LED残光现象，其中该晶体管开关为一金属氧化物半导体场效晶体管，其具有一本体二极管，且该本体二极管逆偏于该输出电容的放电方向。
2.如权利要求1所述的无残光的LED控制电路，其特征在于，该晶体管开关与该LED驱动电路整合成为集成电路。
3.如权利要求1所述的无残光的LED控制电路，其特征在于，该LED电路为一LED阵列，该LED阵列包含至少一个LED串，其中每一LED串包含至少一个串联的LED。
4.如权利要求1所述的无残光的LED控制电路，其特征在于，该晶体管开关接受该脉宽调变调光讯号或其反相讯号作为其控制讯号。
5.如权利要求1所述的无残光的LED控制电路，其特征在于，该功率供应级为降压电路、升压电路、升降压电路、反压电路、或返驰电路。
6.如权利要求1所述的无残光的LED控制电路，其特征在于，该功率供应级将一输入电压转换为一输出电压，而该LED电路耦接于输入电压和输出电压之间。
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