專利名稱：發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管(light-emitting diode，LED)驅(qū)動(dòng)電路，尤其涉及一種利用電壓箝制結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
用于電視(TV)與個(gè)人電腦(personal computer,PC)的液晶顯示器(LCDdisplay) 的發(fā)光二極管(LED)背光技術(shù)逐漸受到歡迎，因?yàn)橐訪ED作為背光光源能做出更輕薄、更省電的顯示器。利用LED背光模組的驅(qū)動(dòng)電路通常驅(qū)動(dòng)許多的發(fā)光元件串。每一串發(fā)光元件串包括多個(gè)LED串聯(lián)。舉例而言，圖1為現(xiàn)有的恒定電流的LED驅(qū)動(dòng)電路100的示意圖。預(yù)先調(diào)節(jié)的啟動(dòng)階段(未示出)將輸入電壓(未示出)提供至總線電壓VBUS。LED驅(qū)動(dòng)電路100驅(qū)動(dòng)8個(gè)發(fā)光元件串111 118。LED驅(qū)動(dòng)電路100包括8個(gè)段落(section)，而每一段落驅(qū)動(dòng)一串發(fā)光元件串111 118。舉例而言，驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件串118的段落包括運(yùn)算放大器(operational amplifier,簡(jiǎn)稱ΟΡΑ) 138、Ν型通道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(N型晶體管，簡(jiǎn)稱N型晶體管)1 以及電阻148。LED驅(qū)動(dòng)電路100的每一個(gè)段落均具備相同的功能與電路結(jié)構(gòu)。LED的亮度與流經(jīng)LED的電流成正比。為了一致地亮度與顯示品質(zhì)，電流與發(fā)光元件串的匹配是相當(dāng)重要的。由于諸如制造變異等因素，這些發(fā)光元件串于導(dǎo)通時(shí)難以確切具有同樣的正向電壓。因此，必須要有一個(gè)控制機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)電流與發(fā)光元件串的匹配。以發(fā)光元件串118為例。N型晶體管128、運(yùn)算放大器138與電阻148構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋的控制回路，其可將流經(jīng)電阻148與發(fā)光元件串118的電流調(diào)節(jié)至一預(yù)設(shè)值1118。 1118 = Vref/R148。只要參考電壓Vref穩(wěn)定，并且電阻141 148具有匹配良好的阻抗， 則流經(jīng)發(fā)光元件串111 118的電流就會(huì)大致上相同。在此請(qǐng)注意，N型晶體管128與運(yùn)算放大器138的操作像是低壓降(low-drop-out，LD0)線性穩(wěn)壓器。再者，LED驅(qū)動(dòng)電路100提供了 LED多層階調(diào)光的功能。LED的調(diào)光層階受控于調(diào)光信號(hào)PWMD。圖2為圖1的LED驅(qū)動(dòng)電路100內(nèi)一些信號(hào)的波形圖，具體的圖2為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電路100內(nèi)的調(diào)光信號(hào)PWMD、每個(gè)LED串驅(qū)動(dòng)段落中的運(yùn)算放大器OPA的輸出、與流經(jīng)每個(gè)發(fā)光元件串的電流的波形圖。在時(shí)間點(diǎn)Tl T2與T3 T4的期間(亦即導(dǎo)通期間Ton) 中，調(diào)光信號(hào)PWMD位于高準(zhǔn)位。輸出至相應(yīng)N型晶體管的柵極的運(yùn)算放大器OPA將會(huì)導(dǎo)通。 相應(yīng)的N型晶體管亦隨之導(dǎo)通。運(yùn)算放大器OPA將流經(jīng)相應(yīng)N型晶體管與發(fā)光元件串的電流調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)值。而在時(shí)間點(diǎn)T2 T3與T4 T5的期間(亦即截止期間Toff)中，調(diào)光信號(hào)PWMD位于低準(zhǔn)位。輸出至相應(yīng)N型半導(dǎo)體的柵極的運(yùn)算放大器OPA將會(huì)截止。相應(yīng)的N型半導(dǎo)體亦隨之截止。流經(jīng)發(fā)光元件串的電流將降至零。LED的平均電流正比于調(diào)光信號(hào)PWMD的工作周期。也就是說(shuō)，Iave = DXIon。Iave是LED的平均電流，而Ion則是當(dāng)相應(yīng)N型晶體管121 128導(dǎo)通時(shí)充分穩(wěn)定的LED電流。工作周期則定義為，D = Ton/ (Ton+Toff) = (T2-T1)/(T3-T1)。因此，通過(guò)調(diào)光信號(hào)PWMD的工作周期的變化，便可以控制LED的平均電流Iave，進(jìn)而控制發(fā)光元件串111 118的有效亮度。
目前而言，大部分應(yīng)用于背光技術(shù)的LED均使用20mA的設(shè)備。操作于20mA的LED 的正向電壓VF與其制造容忍度的范圍為3. OV到3. 8V之間，其溫度范圍則在-20°C至80°C 之間。目前已有多家的IC供應(yīng)商提供許多6通道至8通道LED背光驅(qū)動(dòng)器。舉例而言，美信集成(Maxim)的MAX8790A芯片、德州儀器(Texas Instrument)的TPS61181芯片以及英特硅爾半導(dǎo)體(Intersil)有限公司的ISL97636A芯片均為6通道驅(qū)動(dòng)器。MAX17061芯片與凌特科技(Linear Technology)的LT3760芯片則為8通道驅(qū)動(dòng)器。大部分這些6通道或8通道驅(qū)動(dòng)器擁有內(nèi)建的N型晶體管，而其N型晶體管具有40V至45V的Vdss等級(jí)。一般而言，每個(gè)通道能夠驅(qū)動(dòng)每一串最多10個(gè)LED串聯(lián)的發(fā)光元件串。因此，8通道的LED背光驅(qū)動(dòng)器能夠驅(qū)動(dòng)最多80個(gè)LED。用于42時(shí)IXD電視的背光系統(tǒng)通常使用800至1200個(gè)LED。因此將會(huì)需要10至 15個(gè)上述的8通道驅(qū)動(dòng)器。然而，使用如此多的驅(qū)動(dòng)器將會(huì)使電流的匹配效能復(fù)雜化。這是由于這些驅(qū)動(dòng)芯片的參考電壓Vref可能有所不同。再者，過(guò)多的驅(qū)動(dòng)芯片增加了布線復(fù)雜度與背光模組 (backlight module,BLU)的成本。因此，理想的狀況便是大幅度增加每個(gè)通道中LED的數(shù)量，以降低驅(qū)動(dòng)芯片數(shù)量與布線復(fù)雜度。但是，每個(gè)通道能夠支持LED的數(shù)量取決于N型晶體管的電壓等級(jí)。圖3為現(xiàn)有的N型晶體管的輸出擊穿崩潰的示意圖，此N型晶體管具有40V的額定輸出擊穿電壓Vdss。圖3的水平軸為N型晶體管的漏極到源極的電壓差Vds，而圖3的垂直軸則為N型晶體管的漏極到源極的電流Ids。當(dāng)柵極到源極的電壓差Vgs為零時(shí)，N型晶體管顯示出電流-電壓的特性曲線310。而柵極到源極的電壓差Vgs為2V時(shí)，N型晶體管顯示出電流-電壓的特性曲線320。 當(dāng)連接至發(fā)光元件串的N型晶體管截止(柵極到源極的電壓差Vgs = 0V)，并且總線電壓VBUS高于N型晶體管的輸出擊穿電壓Vdss時(shí)，N型晶體管的漏極到源極的電壓差 Vds將會(huì)朝向總線電壓VBUS增加，直到N型晶體管擊穿崩潰。一旦N型晶體管擊穿崩潰，其漏極到源極的電流將會(huì)急速上升。擊穿電流的電流值會(huì)達(dá)到多高將重度依賴半導(dǎo)體制程與 N型晶體管設(shè)備的結(jié)構(gòu)。一般而言，N型晶體管在擊穿區(qū)的行為是不穩(wěn)定且難以預(yù)測(cè)的。在極端的情況下，可能導(dǎo)致破壞性設(shè)備故障?？偩€電壓VBUS大致等于發(fā)光元件串上每個(gè)LED 的正向電壓VF的總合。同時(shí)，為了要防止擊穿崩潰，總線電壓VBUS不應(yīng)超過(guò)額定的輸出擊穿電壓Vdss。因此，發(fā)光元件串的合并的正向電壓VF應(yīng)該不能超過(guò)輸出擊穿電壓Vdss。 換句話說(shuō)，發(fā)光元件串中LED的數(shù)量應(yīng)限制于相應(yīng)N型晶體管的額定的輸出擊穿電壓Vdss 上。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明針對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電路，使其得以驅(qū)動(dòng)更長(zhǎng)的發(fā)光元件串。此LED驅(qū)動(dòng)電路于發(fā)光元件串的驅(qū)動(dòng)電壓或正向電壓VF的總合超過(guò)N型晶體管的額定擊穿電壓時(shí)，利用電壓箝制結(jié)構(gòu)來(lái)防止N型晶體管擊穿崩潰。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，在此提出一 LED驅(qū)動(dòng)電路，其包括一晶體管、一電流調(diào)節(jié)器與一電壓箝制結(jié)構(gòu)。晶體管與發(fā)光元件串以串聯(lián)方式連接。發(fā)光元件串連接晶體管與總線電壓之間。電流調(diào)節(jié)器連接至晶體管，用以將流經(jīng)晶體管與發(fā)光元件串的一電流調(diào)節(jié)至一
4預(yù)定電流上。電壓箝制結(jié)構(gòu)連接至發(fā)光元件串與晶體管之間，用以箝制晶體管至預(yù)定電壓。在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述的總線電壓等于發(fā)光元件串中LED的數(shù)量乘以一第一電壓，第一電壓是在發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路的工作溫度范圍內(nèi)，一第一電流流經(jīng)多數(shù)個(gè)樣品 LED時(shí)測(cè)量的正向電壓的最大值。在本發(fā)明一實(shí)施例中，發(fā)光元件串內(nèi)LED的數(shù)量等于電壓箝制結(jié)構(gòu)的預(yù)定電壓除以第一電壓與第二電壓的差值。第二電壓是在上述樣品LED間，且于相同工作溫度范圍內(nèi)當(dāng)?shù)诙娏髁鹘?jīng)這些樣品LED時(shí)測(cè)量的正向電壓的最小值。第二電流低于樣品LED發(fā)出不可見(jiàn)光的電流水平。在本發(fā)明的其他可供選擇的實(shí)施例中，電壓箝制結(jié)構(gòu)包括一寄生晶體管裝置，其能夠在電壓層級(jí)大致等于前述的預(yù)定電壓的時(shí)候遭到擊穿崩潰，并且能夠?qū)⒌诙娏鞣至?。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。


附加的各圖式可讓人更進(jìn)一步了解本發(fā)明，而且也屬于此文件的-會(huì)具體描繪本發(fā)明，也會(huì)伴隨文字來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的運(yùn)作原理。
-部份。各圖將

圖1為現(xiàn)有的恒定電流的LED驅(qū)動(dòng)電路100的示意圖。
圖2為圖1的LED驅(qū)動(dòng)電路100內(nèi)一些信號(hào)的波形圖。
圖3為現(xiàn)有的N型晶體管的輸出擊穿崩潰的示意圖。
圖4為本發(fā)明一實(shí)施例所示的一 LED驅(qū)動(dòng)電路500的示意圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例中所示的典型LED所產(chǎn)生的電流-電壓特性曲線圖,
圖6為圖4中LED驅(qū)動(dòng)電路500的部分制程剖面圖。
主要附圖標(biāo)記說(shuō)明
100,500 發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路； 121 128 :N型晶體管； 141 148 電阻； 161:電壓箝制裝置; 178 電流調(diào)節(jié)器； 1118 流經(jīng)電阻148與發(fā)光元件串118的電流； A、B、C :0°C、20°C與80°C時(shí)LED的電流-電壓特性曲線；
111 118 發(fā)光元件串； 131 138 運(yùn)算放大器； 151 158 釋放二極管； 162 電阻； 180 電壓箝制結(jié)構(gòu)；
TO T5 時(shí)間點(diǎn) Toff 截止期間 VBUS 總線電壓 Vref 參考電壓 VSS 驅(qū)動(dòng)電路芯片的接地端 Vgs 柵極到源極的電壓差； VDl VD8 電壓； Fox 隔絕電場(chǎng)氧化物。
Ton 導(dǎo)通期間； PWMD 調(diào)光信號(hào)； VDD 電壓； Vdss 輸出擊穿電壓； Vds 漏極到源極的電壓差； Ids 漏極到源極的電流； Rch 金屬線路；
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將詳細(xì)參考本發(fā)明示范性實(shí)施例，在附圖中說(shuō)明所述示范性實(shí)施例的實(shí)例。另外，凡可能之處，在圖式及實(shí)施方式中使用相同標(biāo)號(hào)的元件/構(gòu)件/符號(hào)代表相同或類似部分。圖4是本發(fā)明一實(shí)施例所示的一 LED驅(qū)動(dòng)電路500的示意圖。LED驅(qū)動(dòng)電路可在液晶顯示器的背光模組中驅(qū)動(dòng)用于驅(qū)動(dòng)LED。LED驅(qū)動(dòng)電路500包括八個(gè)相同的段落。每一段落驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件串111 118其中之一。由于每個(gè)段落是相同的，下面的討論便以驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件串118的段落舉例說(shuō)明。驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件串118的段落包括N型晶體管128、電流調(diào)節(jié)器178以及釋放二極管158。N型晶體管128與發(fā)光元件串118以串聯(lián)方式連接。發(fā)光元件串118連接N型晶體管1 與總線電壓VBUS之間。電流調(diào)節(jié)器178連接至N型晶體管128。釋放二極管158 的陽(yáng)極連接發(fā)光元件串118與N型晶體管128的漏極間。電壓箝制裝置連接至釋放二極管的陰極與接地端之間，并且釋放二極管158的陰極連接電壓箝制裝置161。釋放二極管158 與電壓箝制裝置161組成電壓箝制結(jié)構(gòu)180。電流調(diào)節(jié)器178包括電阻148與運(yùn)算放大器138。電阻148的上部接線端連接N 型晶體管128的源極，而電阻148的下部接線端則為接地。運(yùn)算放大器138的非反向輸入端連接參考電壓Vref。運(yùn)算放大器138的反向輸入端連接電阻148的上部接線端。運(yùn)算放大器138的輸出端用以控制流經(jīng)N型晶體管1 與發(fā)光元件串118的電流。N型晶體管 128、運(yùn)算放大器138與電阻148構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋的穩(wěn)定回路，其調(diào)節(jié)流經(jīng)N型晶體管1 與發(fā)光元件串118的電流至一預(yù)設(shè)工作電流。此預(yù)設(shè)工作電流等于參考電壓Vref除以電阻148的阻抗值。與LED驅(qū)動(dòng)電路100相似，LED驅(qū)動(dòng)電路500亦提供多層階調(diào)光的功能。運(yùn)算放大器OPA 131 138的每一個(gè)控制端接收調(diào)光信號(hào)PWMD。每一個(gè)運(yùn)算放大器0PA131 138 依據(jù)調(diào)光信號(hào)而導(dǎo)通或截止。調(diào)光信號(hào)PWMD控制發(fā)光元件串111 118的調(diào)光層級(jí)。當(dāng)調(diào)光信號(hào)PWMD截止N型晶體管121 1 時(shí)，其Vds電壓(VDl至VD8)將會(huì)拉升。位于釋放二極管151 158陰極的電壓VDD亦會(huì)拉升。當(dāng)VDD高于預(yù)定電壓時(shí)，電壓箝制裝置161將會(huì)啟動(dòng)，并且將電壓VDD箝制于預(yù)定電壓上。如此便等同于將N型晶體管 121 1 箝制于預(yù)定電壓上。當(dāng)預(yù)定電壓略低于N型晶體管121 128的額定的輸出擊穿電壓Vdss時(shí)，電壓箝制裝置161能夠保護(hù)N型晶體管121 1 免于擊穿崩潰。舉例而言，電壓箝制裝置161的預(yù)定電壓可能比N型晶體管121 1 的輸出擊穿電壓Vdss低IV 或2V?？晒┻x擇的電阻162的上部接線端連接至總線電壓VBUS，而電阻162的下部接線端連接電壓箝制裝置161。電阻162提供小電流(大約IuA)以維持穩(wěn)態(tài)電壓層級(jí)VDD于電壓箝制裝置161上。當(dāng)調(diào)光信號(hào)PWMD將N型晶體管121 1 導(dǎo)通時(shí)，基本上位于N型晶體管121 128的漏極電壓將下降至零。當(dāng)N型晶體管121 1 導(dǎo)通時(shí)，釋放二極管 151 158將電壓VDD與N型晶體管121 128的漏極電壓分離。雖然電壓箝制裝置161位于LED驅(qū)動(dòng)電路500的外面，在本發(fā)明其他實(shí)施例中電壓箝制裝置161亦可能包含在LED驅(qū)動(dòng)電路500中。本實(shí)施例僅顯示電壓箝制裝置161的其中一種實(shí)現(xiàn)方式?；蚴窃诒景l(fā)明的一些其他實(shí)施例中，每一發(fā)光元件串可分別使用獨(dú)立的電壓箝制裝置。在本實(shí)施例中，電壓箝制裝置161為一齊納二極管。齊納二極管161的陰極連接釋放二極管151 158的陰極，而齊納二極管161的陽(yáng)極接地。電壓箝制裝置的預(yù)定電壓是齊納二極管161的齊納電壓。LED驅(qū)動(dòng)電路500比現(xiàn)有的LED驅(qū)動(dòng)電路能夠在每個(gè)通道支持更多的LED。計(jì)算每一個(gè)發(fā)光元件串內(nèi)LED數(shù)量的程序?qū)⑷缦旅枋觥D5為本發(fā)明實(shí)施例中所示的典型LED產(chǎn)生的電流-電壓特性曲線圖。首先，全開(kāi)(fully-on)電流與全關(guān)(fully-off)電流由LED 所決定。全開(kāi)電流等于電流調(diào)節(jié)器178的預(yù)定電流。由于本實(shí)施例中的LED是20mA的設(shè)備，全開(kāi)電流便為20mA。全關(guān)電流是低于LED發(fā)射不可見(jiàn)光的電流水平。全關(guān)電流的電流大小通常大約為幾u(yù)A。LED驅(qū)動(dòng)電路500的工作溫度范圍從攝氏0度到80度。圖5的曲線A、B與C分別于攝氏0度、20度與80度的情況下來(lái)產(chǎn)生LED的電流-電壓特性曲線。當(dāng)20mA的全開(kāi)電流流經(jīng)圖5的LED時(shí)，所測(cè)得的正向電壓VF為3. OV至3. 2V。另一方面，全關(guān)電流在本實(shí)施例中定義為luA。而位于全關(guān)電流所測(cè)量的正向電壓VF為2. 2V至2. 3V之間。為了簡(jiǎn)化描述，在此定義名詞VFl與VF2。VFl是當(dāng)LED進(jìn)行一全開(kāi)電流時(shí)的正向電壓，而VF2是當(dāng)LED進(jìn)行一全關(guān)電流時(shí)的正向電壓。LED的電壓層級(jí)VFl與VF2都依據(jù)他們的制造忍受力、工作溫度、設(shè)備老化與其他因素。VFl與VF2的范圍能夠利用可代表所有裝置變異的一批樣品LED來(lái)測(cè)定。接著，在此定義電壓VFlM與VF2N。電壓VFlM是在工作溫度范圍中利用這批樣品LED所測(cè)定的VFl的最大值。電壓VF2N則是在相同溫度范圍中利用這批樣品LED所測(cè)定的VF2的最小值。當(dāng)調(diào)光信號(hào)PWMD將N型晶體管121 1 導(dǎo)通時(shí)，總線電壓VBUS提供正向電壓 VF的總合，此時(shí)LED運(yùn)作于20mA的全開(kāi)電流中。由于越過(guò)N型晶體管121 128與電阻 141 148的電壓相對(duì)較少，總線電壓VBUS必須大致上等于NXVF1M，其中N為每一個(gè)發(fā)光元件串內(nèi)LED的數(shù)量。因此，VBUS = NXVFlM -----(式 1)總線電壓VBUS等于NXVFlM時(shí)能夠驅(qū)動(dòng)N個(gè)LED，此時(shí)每一個(gè)LED都具有電壓 VFlM0 VBUS與發(fā)光元件串內(nèi)實(shí)際的正向電壓VF總合間的平衡會(huì)由Vds的電流所吸收，并為了此發(fā)光元件串來(lái)調(diào)整N型晶體管。當(dāng)調(diào)光信號(hào)PWMD將N型晶體管121 1 截止時(shí)，N型晶體管121 128的漏極到源極的電壓差Vds將會(huì)拉升，但會(huì)因電壓箝制裝置161而受到箝制。由于釋放二極管 151 158的電壓降相對(duì)較少，VBUS與齊納電壓Vzener的差值大致上等于NXVF2N，使得 LED的進(jìn)行小于IuA而完全截止。八個(gè)通道的電流總合后流進(jìn)齊納二極管161時(shí)小于8uA， 使其相當(dāng)安全，并產(chǎn)生非常低的功耗，此時(shí)這些LED都完全截止而無(wú)法被看見(jiàn)。因此，Vzener = VBUS-NX VF2N ——(式 2)但從式1我們可以知道VBUS = NXVF1M。因此，Vzener = NX (VF1M-VF2N)——(式 3)換句話說(shuō)，能夠被支持的LED的數(shù)量為
N = Vzener/ (VF1M-VF2N)——(式 4)
舉例來(lái)說(shuō)，如果VFlM是3. 8V，VF2N為2. 0V，并且齊納電壓Vzener是38V。當(dāng)N型晶體管的輸出擊穿電壓Vdss為40V時(shí)，便能夠支持38/(3. 8-2. 0) =21.11的LED(以整數(shù)記為21個(gè)LED)?？偩€電壓VBUS能夠被拉升至NXVF1M，于平常狀況下將高于Vzener的兩倍。假如LED具有較嚴(yán)格的容忍力，因而具有較低的VFlM與較高的VF2N時(shí)，相同的額定 40V的N型晶體管反而能夠支持更多LED。舉例而言，如果VFlM是3. 6V并且VF2N是2. IV， 然后LED驅(qū)動(dòng)電路500于每一發(fā)光元件串中能夠驅(qū)動(dòng)38V/(3. 6-2. 1) = 25. 3個(gè)LED (以整數(shù)記25個(gè)LED)。于此例中，8通道的驅(qū)動(dòng)電路能夠驅(qū)動(dòng)至少25 X 8 = 200個(gè)LED，如此便遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)有LED驅(qū)動(dòng)電路能夠驅(qū)動(dòng)的數(shù)量。這些可支持LED數(shù)量的增加起因于電壓箝制結(jié)構(gòu)180。如果沒(méi)有電壓箝制結(jié)構(gòu)180，LED驅(qū)動(dòng)電路500僅能夠于每一發(fā)光元件串中支持最多40V/3. 8V = 10. 5個(gè)LED (以整數(shù)記為10個(gè)LED)。在本發(fā)明的一些其他實(shí)施例中，電壓箝制結(jié)構(gòu)180可以包括其他形式的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，例如寄生晶體管，其能夠一致地在擊穿電壓門檻值時(shí)擊穿崩潰，并且將前述的全關(guān)電流分流。擊穿電壓門檻值大致上可以等于電壓箝制裝置161的預(yù)設(shè)電壓。在本發(fā)明其他可供選擇的實(shí)施例中，在此使用靜電放電 (electrostaticdischarge，簡(jiǎn)稱ESD)保護(hù)二極管作為電壓箝制裝置161中的釋放二極管。 圖6為圖4中LED驅(qū)動(dòng)電路500的部分制程剖面圖，具體的，圖6為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電路500的 ESD 二極管158與N型晶體管128的制程剖面圖。由于LED驅(qū)動(dòng)電路500中的每一個(gè)驅(qū)動(dòng)段落均為相同，其他ESD 二極管151 157與相應(yīng)的N型晶體管121 127的制造方式亦為相同。金屬線路Rch形成于P基底區(qū)661，并且從P型摻雜區(qū)(P+) 631連接至驅(qū)動(dòng)電路芯片的接地端VSS。N型晶體管128的源極(S)612包括P型摻雜區(qū)632以及N型摻雜區(qū) (N+) 633，并形成于P基底區(qū)(P-base)642。P基底區(qū)被形成于N井區(qū)(N_well) 652上。N井區(qū)652被形成于P基底區(qū)661中。金屬線路Rch從N型晶體管128的源極612連接至電阻 148。N型晶體管128的柵極(G) 613具有形成于N井區(qū)652上的柵極氧化物623。N型晶體管128的漏極(D) 614包括形成于N井區(qū)652上的N型摻雜區(qū)634。ESD 二極管158由N井區(qū)的P通道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(PM0SFET，簡(jiǎn)稱 P型晶體管)來(lái)實(shí)現(xiàn)。P型晶體管的漏極(D) 615包括形成于P型頂區(qū)(P-top)645的P型摻雜區(qū)635，并且P型頂區(qū)645形成于N井區(qū)655。N井區(qū)655在P基底區(qū)661上形成。P 型晶體管的柵極(G)616具有形成于N井區(qū)655上的柵極氧化物626。P型晶體管的源極 (S) 617包括形成于N井區(qū)655的P型摻雜區(qū)637。P型晶體管的基極(B) 618包括形成于N 井區(qū)655的N型摻雜區(qū)638。P型晶體管的柵極616與源極617相互短路。P型晶體管裝置的漏極615到基極618的基極二極管用以作為ESD 二極管158。N型晶體管128的漏極614 連結(jié)至P型晶體管的漏極615。ESD 二極管158從N型晶體管128的漏極614連接至金屬線路VDD。金屬線路VDD從ESD 二極管158的陰極連接至電壓箝制裝置161。位于P基底區(qū)661的隔絕電場(chǎng)氧化物(insulating field oxide)在圖6中表示為R)x。雖然本發(fā)明以實(shí)施例揭示如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員， 在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作任意改動(dòng)或等同替換，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以本申請(qǐng)權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路，包括一晶體管，其以串聯(lián)方式與一發(fā)光元件串連接，其中該發(fā)光元件串連接該晶體管與一總線電壓之間；一電流調(diào)節(jié)器，連接至該晶體管，用以將流經(jīng)該晶體管與該發(fā)光元件串的一電流調(diào)節(jié)至一預(yù)定電流上；以及一電壓箝制結(jié)構(gòu)，連接至該發(fā)光元件串與該晶體管之間，用以箝制該晶體管至一預(yù)定電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路，其中該電流調(diào)節(jié)器包括一第一電阻，該第一電阻包括一第一端以及一第二端，該第一電阻的第一端連接該晶體管，該第一電阻的第二端接地；以及一運(yùn)算放大器，該運(yùn)算放大器包括一非反向輸入端、一反向輸入端以及一輸出端，該運(yùn)算放大器的該非反向輸入端連接至一參考電壓，該運(yùn)算放大器的該反向輸入端連接該第一電阻的該第一端，該運(yùn)算放大器的該輸出端用以控制流經(jīng)該晶體管與該發(fā)光元件串的該電流，其中該預(yù)定電流等于該參考電壓除以該第一電阻的阻抗值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路，其中該運(yùn)算放大器還包括一控制端， 該運(yùn)算放大器的該控制端接收一調(diào)光信號(hào)，并且該運(yùn)算放大器依據(jù)該調(diào)光信號(hào)而導(dǎo)通或截止。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路，其中該總線電壓等于該發(fā)光元件串的發(fā)光二極管的數(shù)量乘以一第一電壓，該第一電壓是在該發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路的一工作溫度范圍內(nèi)且當(dāng)一第一電流流經(jīng)多個(gè)樣品發(fā)光二極管時(shí)，測(cè)量正向電壓所得的最大值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路，其中該發(fā)光元件串內(nèi)的發(fā)光二極管的數(shù)量等于該電壓箝制結(jié)構(gòu)的該預(yù)定電壓除以該第一電壓與一第二電壓的差值，該第二電壓是在該工作溫度范圍內(nèi)且當(dāng)一第二電流流經(jīng)所述樣品發(fā)光二極管時(shí)，測(cè)量的正向電壓的最小值，該第二電流低于所述樣品發(fā)光二極管發(fā)射不可見(jiàn)光的電流水平。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路，其中該第一電流等于該電流調(diào)節(jié)器的該預(yù)定電流，并且該第一電流至少大于該第二電流100倍以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路，其中該電壓箝制結(jié)構(gòu)包括一寄生晶體管，該寄生晶體管的一擊穿電壓門檻值等于該預(yù)定電壓，其中該寄生晶體管能夠?qū)⒃摰诙娏鞣至鳌?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路，其中該電壓箝制結(jié)構(gòu)的該預(yù)定電壓低于該晶體管的一輸出擊穿電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路，其中該電壓箝制結(jié)構(gòu)包括一釋放二極管以及一齊納二極管，其中該釋放二極管的陽(yáng)極連接該發(fā)光元件串與該晶體管之間，該齊納二極管連接該釋放二極管的陰極與一接地端之間，該電壓箝制結(jié)構(gòu)的該預(yù)定電壓是該齊納二極管的齊納電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路，其中該齊納二極管的陰極連接該第二電阻的第一端，該第二電阻的第二端連接該總線電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路，包括一晶體管、一電流調(diào)節(jié)器、一釋放二極管以及一電壓箝制結(jié)構(gòu)。晶體管以串聯(lián)方式與一發(fā)光元件串連接。發(fā)光元件串連接至晶體管與總線電壓之間。電流調(diào)節(jié)器連接至晶體管，用以將流經(jīng)晶體管與發(fā)光元件串的電流調(diào)節(jié)至預(yù)定電流上。電壓箝制結(jié)構(gòu)連接至發(fā)光元件串與晶體管之間，用以箝制晶體管至預(yù)定電壓。當(dāng)晶體管由于調(diào)光控制而被截止時(shí)，電壓箝制結(jié)構(gòu)保護(hù)晶體管免于擊穿崩潰。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102202444SQ20101017120
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者劉光華, 梁勝堯 申請(qǐng)人:新綠科技股份有限公司