专利名称：发光模块的过电流检测电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种能够检测由于发光模块的异常操作条件引起的过电流的发光装置的过电流检测电路，该发光模块可应用于TV或显示器。
背景技术：
通常，随着对于将发光二极管(LED)用作光源的LED-TV的兴趣的増加，还对用作背光源的LED模块进行各种研究。因此，还进行对于驱动LED模块的驱动器电路的各种研究和开发。通常，相比于现有的冷阴极管荧光灯(CCFL)等，LED具有更多优点，但也具有可能发生电开路或电短路的缺点，发生电开路或电短路的原因在于，应用LED的装置(例如，TV 等)的厚度变薄。由于这些缺点，对于电源电路的驱动，需要合适的保护电路。根据诸如TV等的显示装置的屏幕的大小，阳极端与阴极端之间串联连接多个LED 来配置LED模块。LED模块的驱动电源単元使用转换器(例如，升压器、降压器和LLC等) 将适当的功率提供给LED模块，具体地讲，所述LED模块的驱动电源单元具有控制用于亮度均勻度的恒定电流的功能。同吋，由于LED模块的缺陷或LED模块的制造エ艺中的问题，具体地讲，使用LED 的电视机的厚度被制造为逐渐变薄，因此，可出现这种问题，即，串联连接的多个LED中的任何一部分与电视机的底架(chassis)或形成LED的印刷电路板(PCB)的金属(metal)发生短路。因此，阴极端可以与对应于接地电位的底架电短路，从而允许过电流在LED模块中流动，所以产生诸如LED的损坏和LED的过热导致的面板的损坏等严重问题。

发明内容
本发明的一方面提供了一种发光模块的过电流检测电路，所述过电流检测电路能够检测可应用于电视机或显示器的发光模块中的异常操作条件引起的过电流，所述异常条件包括电路板与底架短路等。根据本发明的一方面，提供了一种发光模块的过电流检测电路，所述过电流检测电路包括钳位电路单元，检测来自连接到发光模块的阴极端的检测连接节点的检测电压并将该检测电压固定到预设钳位电压，其中，所述发光模块包括至少ー个发光元件；异常检测单元，确定由钳位电路单元固定的电压是否是过电流并且当由钳位电路单元固定的电压低于预设第一參考电压时产生过电流检测信号。钳位电路单元可被连接到检测连接节点，其中，该检测连接节点在发光模块的阴极端与用于控制在所述发光模块中流动的电流的开关之间。
当检测连接节点的检测电压低于预设钳位电压时，钳位电路单元可将具有比第一參考电压的电平低的电平的电压输出到异常检测单元，以及当检测连接节点的检测电压高于预设钳位电压时，钳位电路单元可将具有比第一參考电压的电平高的电平的钳位电压输出到异常检测单元。异常检测单元可包括第一检测单元，通过将由钳位电路单元固定的电压与第一參考电压相比较来检测是否存在异常；电流源，连接到被提供预设电源电压的电源端；第一开关，连接在电流源与接地之间并根据第一检测单元的输出信号执行切換操作；电容器， 连接在充电连接节点与接地之间，该充电连接节点设置在电流源与第一开关之间；第二检测单元，通过将在电容器中充电的电压与预设第二參考电压相比较来检测是否存在维持预设预定时间的异常；第二开关，连接在输出节点与接地之间并根据第二检测单元的输出信号执行切換操作以将过电流检测信号输出到输出端，其中，输出节点设置在连接到电源端的输出电阻器与所述输出端之间。钳位电路单元可包括nMOSFET，该nMOSFET包括连接到检测连接节点的漏极、连接到异常检测单元的输入端的源极、连接到被提供钳位电压的钳位电压端的栅极。第一检测单元可包括第一运算放大器，该第一运算放大器包括反相输入端，接收由钳位电路单元固定的电压；非反相输入端，接收第一參考电压；输出端，当固定的电压高于第一參考电压时输出低电平电压，以及当固定的电压低于第一參考电压时输出高电平电压。第一检测单元还可包括第一反相器，该第一反相器对来自第一运算放大器的输出电压的电平进行反相并输出反相的输出电压。第二检测单元可包括第二运算放大器，该第二运算放大器包括非反相输入端，接收在电容器中充电的电压；反相输入端，接收第二參考电压；输出端，当充电的电压低于第 ニ參考电压时输出低电平电压，以及当充电的电压高于第二參考电压时输出高电平电压。第二检测单元还可包括第二反相器，该第二反相器对来自第二运算放大器的输出电压的电平进行反相并输出反相的输出电压。第一开关可包括nMOSFET，当第一检测单元的输出信号为高电平时该nMOSFET被导通以将充电连接节点连接到接地，当第一检测单元的输出信号为低电平时该nMOSFET被截止以将充电连接节点与接地分离。第二开关可包括nMOSFET，当第二检测单元的输出信号为高电平时该nMSOFET被导通以将输出节点连接到接地，当第二检测单元的输出信号为低电平时该nMOSFET被截止以将输出节点与接地分离。


通过下面结合附图进行的详细描述，将更清楚地理解本发明的上述和其它方面、 特征和其它优点，其中图1是根据本发明示例性实施例的发光模块的过电流检测电路的配置图；图2示出根据本发明示例性实施例的钳位电路单元的示例；图3示出根据本发明示例性实施例的第一检测单元的示例；图4示出根据本发明示例性实施例的第二检测单元的示例；
图5是示出根据本发明示例性实施例的主操作的时序图。
具体实施例方式现在參照附图对本发明的示例性实施例进行详细的描述。本发明不局限于在此阐述的实施例，可使用所述实施例来帮助理解本发明的技术思想。在本发明的附图中，相同的标号指示具有基本相同的结构和功能的相同部件。图1是根据本发明示例性实施例的发光模块的过电流检测电路的配置图。參照图1，根据本发明示例性实施例的发光模块的过电流检测电路可包括钳位电路单元100，该钳位电路单元100用于检测来自检测连接节点Nd的检测电压Vd并将该检测电压Vd固定到预设钳位电压VCL，其中，所述检测连接节点Nd连接到包括至少ー个发光元件的发光模块50的阴极端NC。另外，发光模块的过电流检测单元可包括异常检测单元200。当由钳位电路单元 100固定的电压VlO低于预设第一參考电压VREFl时，异常检测单元200可确定过电流在发光模块中流动并产生过电流检测信号。在此，发光模块50可包括串联、并联或串并联连接的多个LED。參照图1，钳位电路单元100可被配置为连接到检测连接节点Nd，该检测连接节点 Nd在发光模块50的阴极端NC与开关60之间，该开关60用于控制在发光模块50中流动的电流。在这种情况下，例如，可以以这种方式配置开关60，S卩，开关60根据PWM IC 70的控制以PWM模式操作。更详细地讲，当检测连接节点Nd的检测电压Vd低于预设钳位电压VCL时，钳位电路单元100可将具有比第一參考电压的电平低的电平的电压输出到异常检测单元200 ；当检测连接节点Nd的检测电压Vd高于预设钳位电压VCL时，钳位电路单元100可将具有比第一參考电压的电平高的电平的钳位电压VCL输出到异常检测单元200。另外，将參照图1来描述异常检测单元200的示例。參照图1，异常检测单元200可包括第一检测单元210，通过将由钳位电路单元 100固定的电压VlO与第一參考电压VREFl相比较来检测是否存在异常；电流源IS，连接到被提供预设电源电压Vdd的电源端；第一开关SW1，连接在电流源IS与接地之间并根据第一检测单元210的输出信号执行切換操作；电容器C10，连接在充电连接节点NCH与接地之间，其中，该充电连接节点NCH设置在电流源IS与第一开关SWl之间；第二检测单元220， 通过将在电容器ClO中充电的电压VCH与预设第二參考电压VREF2相比较来确定是否存在維持预设预定时间(ΔΤ)的异常；第二开关SW2，连接在输出节点No与接地之间并根据第 ニ检测单元220的输出信号执行切換操作以将过电流检测信号Sd输出到输出端OUT，其中， 输出节点No设置在连接到电源端的输出电阻器Ro与输出端OUT之间。此时，除电容器ClO之外，可通过包括第一检测单元210、电流源IS、第一开关SW1、 第二检测单元220和第二开关SW2来制造单个检测集成电路(IC)。在这种情况下，电容器 10可连接在检测IC的充电端ロ PCH与接地之间。图2示出根据本发明示例性实施例的钳位电路单元的示例。參照图2，钳位电路单元100可包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管 (nMOSFET)，该nMOSFET包括漏扱，连接到检测连接节点Nd ；源扱，连接到异常检测单元200的输入端；栅极，连接到被提供预设钳位电压VCL的钳位电压端。图3示出根据本发明示例性实施例的第一检测单元的示例。參照图3，第一检测单元210可包括第一运算放大器211，该第一运算放大器211 包括反相输入端，接收由钳位电路单元100固定的电压VlO ；非反相输入端，接收第一參考电压VREFl ；输出端，当固定的电压VlO高于第一參考电压VREFl时输出低电平电压，当固定的电压VlO低于第一參考电压VREFl时输出高电平电压。另外，第一检测单元210还可包括对来自第一运算放大器211的输出电压的电平进行反相并输出反相的输出电压的第一反相器212。图4示出根据本发明示例性实施例的第二检测单元的示例。參照图4，第二检测单元220可包括第二运算放大器221，该第二运算放大器221 包括非反相输入端，接收在电容器ClO中充电的电压VCH;反相输入端，接收第二參考电压 VREF2 ；输出端，当充电的电压VCH低于第二參考电压VREF2时输出低电平电压，当充电的电压VCH高于第二參考电压VREF2时输出高电平电压。第二检测单元220还可包括对来自第二运算放大器221的输出电压的电平进行反相并输出反相的输出电压的第二反相器222。同吋，第一开关SWl可包括nMOSFET，当来自第一检测单元210的输出信号是高电平时该nMOSFET被导通以将充电连接节点NCH连接到接地，当来自第一检测单元210的输出信号是低电平时该nMOSFET将被截止以将充电连接节点NCH与接地分离。另外，第二开关SW2可包括nMOSFET，当来自第二检测单元220的输出信号是高电平时该nMOSFET被导通以将输出节点No连接到接地，当来自第二检测单元220的输出信号是低电平时该nMOSFET将被截止以将输出节点No与接地分离。图5是示出根据本发明示例性实施例的主操作的时序图。參照图5，VCH是在电容器ClO中充电的电压，VREF2是输入到第二运算放大器221 的反相输入端的第二參考电压，TO是异常检测开始时的时间点，Tl是确定异常检测时的时间点，ΔΤ(即，TO至Tl的时间)是用于更平稳地检测异常而确保的采样时间。此外，V221是从第二运算放大器221输出的电压，V22是从第二检测单元220输出的电压，SW2是第二开关，Sd是过电流检测信号。以下，将參照附图更详细地描述本发明的操作和效果。将參照图1至图5来描述根据本发明示例性实施例的发光模块的过电流检测电路。首先，參照图1，根据本发明的示例性实施例的发光模块的过电流检测电路可包括钳位电路单元100和异常检测单元200。钳位电路单元100检测来自连接到发光模块50的阴极端NC的检测连接节点Nd 的检测电压Vd并将检测电压Vd固定到预设钳位电压VCL，该发光模块50包括至少ー个发光元件。此时，钳位电路单元100可连接到检测连接节点Nd，该检测连接节点Nd在发光模块50的阴极端NC与用于控制在发光模块50中流动的电流的开关60之间。这里，发光元件可以是LED。然后，当由钳位电路单元100固定的电压VlO低于预设第一參考电压VREFl时，异常检测电路200可确定过电流在发光模块中流动并且产生过电流检测信号Sd。在这种情况
7下，第一參考电压VREFl可被设置为具有用于确定是否是过电流的电压电平。更详细地讲，当检测连接节点Nd的检测电压Vd低于预设钳位电压VCL时，钳位电路单元100可将具有比第一參考电压的电平低的电平的电压输出到异常检测单元200 ；当检测连接节点Nd的检测电压Vd高于预设钳位电压VCL时，钳位电路单元100可将具有比第一參考电压的电平高的电平的预设钳位电压VCL输出到异常检测单元200。參照图1描述异常检测单元200的示例。參照图1，异常检测单元200被配置为包括第一检测单元210、电流源IS、第一开关 SW1、电容器C10、第二检测单元220和第二开关SW2。首先，第一检测单元210通过将由钳位电路单元100固定的电压VlO与第一參考电压VREFl相比较来检测是否存在异常。同吋，电流源IS可被连接到电源端以产生预设电流，该电源端被提供预设电源电压Vdd。然后，第一开关SWl连接在电流源IS与接地之间以根据第一检测单元210的输出信号执行导通或截止切換操作。換言之，当第一开关SWl导通吋，形成至接地的放电路径， 从而来自电流源IS的电流经过放电路径流到接地。另外，当第一开关SWl截止吋，至接地的放电路径可被阻挡，从而来自电流源IS的电流被提供给电容器C10。同吋，当由nMOSFET形成第一开关SWl吋，在来自第一检测单元210的输出信号处于高电平时第一开关SWl可被导通以将充电连接节点NCH连接到接地，在来自第一检测单元210的输出信号处于低电平时第一开关SWl可被截止以将充电连接节点NCH与接地分
肉ο另外，电容器ClO连接在充电连接节点NCH与接地之间，该充电连接节点NCH设置在电流源IS与第一开关SWl之间。在这种情况下，当第一开关SWl被截止吋，通过电流源 IS产生的电流对电容器ClO进行电压充电。另ー方面，当第一开关SWl被导通时，在电容器 ClO中充电的电压VCH被第一开关SWl放电。在此，将參照图5描述使用电容器ClO的原因。例如，在异常检测开始的时间点TO 处，其中，由于短路等产生具有比第一检测电压的电平低的电平的检测电压的所述异常，随着第一开关SWI截止，对电容器ClO开始进行电压充电。然而，当在异常检测期间没有检测到异常吋，开关SWl导通，从而充电的电压VCH被放电。換言之，在检测到异常的情况下，当表现出瞬间低电平的异常特性(例如，静电放电、噪声等)的检测的异常没有维持预定时间时，这种检测的异常不会被确定为异常检測。 另ー方面，在时间点T0，当异常检测开始吋，在第一开关SWl被截止时，电容器ClO开始电压充电，然后异常检测被維持到异常检测被确定的时间点Tl，该检测的异常可被确定为异常检测。因此，当使用电容器吋，瞬时异常状态(例如，静电放电、瞬时噪声等)可被忽略， 并且可确保采样时间(ΔΤ)，其中，该采样时间(ΔΤ)内可平稳地检测维持预定时间的异常状态。然后，第二检测单元220可通过将在电容器ClO中充电的电压VCH与预定的第二參考电压VREF2相比较来检测是否存在维持预定时间(ΔΤ)的异常。例如，第二检测单元220将在电容器ClO中充电的电压VCH与预设第二參考电压 VREF2相比较。当充电的电压VCH高于第二參考电压VREF2吋，第二检测单元220可确定异常維持了预定时间(Δ T)，从而确定为异常。另ー方面，当充电电压VCH不高于第二參考电压VREF2吋，第二检测单元220可确定异常没有维持预定时间(△ Τ)，从而该异常不会被确定为异常。第二开关SW2连接在输出节点No与接地之间并根据第二检测单元220的输出信号执行切換操作，从而将过电流检测信号Sd输出到输出端OUT，其中，输出节点No设置在连接到电源端的输出电阻器Ro与输出端OUT之间。例如，当在第二检测单元220中没有确定异常检测吋，第二开关SW2导通，从而低电平信号输出到输出节点No。另ー方面，当在第二检测单元220中确定异常检测吋，第二开关SW2截止，从而具有高电平的过电流检测信号Sd可被输出到输出节点No。作为特定示例，可由nMOSFET形成第二开关SW2。在这种情况下，当来自第二检测単元220的输出信号是高电平时nMOSFET可被导通以将输出节点No连接到接地；当来自第 ニ检测单元220的输出信号是低电平时nMOSFET可被截止以分离输出节点No与接地。參照图2描述钳位电路单元100的举例的示例。将參照图2描述由nMOSFET形成钳位电路单元100的情況。此时，假设施加到 nMOSFET的栅极的钳位电压VCL为+5V，当从检测连接节点Nd检测的检测电压Vd低于+5V 吋，nMOSFET截止，使得在钳位电路单元100的源极示出零(0)电压。另ー方面，当从检测连接节点Nd检测的检测电压Vd高于+5V吋，nMOSFET导通， 从而比钳位电压VCL低夹断(pinch-off)电压(例如，0. 5V)的4. 5V的电压被提供给钳位电路单元100的源扱。如上所述，当检测电压Vd为高吋，提供给nMOSFET的源极的电压被固定为由钳位电路单元100预设的钳位电压VCL，从而高电压没有被施加到异常检测单元 200，所以保护了异常检测单元200中的内部电路。将參照图3描述第一检测单元210的举例的示例。參照图3，将描述第一检测单元210包括第一运算放大器211和第一反相器212的情況。第一运算放大器211将由钳位电路单元100固定并输入到其反相输入端的电压VlO 与输入到其非反相输入端的第一參考电压VREFl相比较，并且当固定的电压VlO高于第一參考电压时输出低电平电压，当固定的电压VlO低于第一參考电压VREFl时输出高电平电压。在这种情况下，第一參考电压VREFl可被设置为+2. 5V，从而可从检测连接节点Nd 检测到具有比第一參考电压的电平低的电平的电压。然后，第一反相器212对来自第一运算放大器211的输出电压的电平进行反相，并将反相的输出电压输出到第一开关SW1。将參照图4描述第二检测单元220的举例的示例。将參照图4描述第二检测单元220包括第二运算放大器221和第二反相器222的情況。第二运算放大器221通过其非反相输入端接收在电容器ClO中充电的电压VCH并通过其反相输入端接收第二參考电压VREF2，以及当充电的电压VCH低于第二參考电压VREF2 时输出低电平电压并且当充电的电压VCH高于第二參考电压VREF2时输出高电平电压。在这种情况下，第二參考电压VREF2可被设置为+3. 0V,从而可平稳地执行异常检測。然后，第二反相器222对来自第二运算放大器221的输出电压的电平进行反相并输出反相的输出电压。如上所述，根据本发明示例性实施例，检测连接节点连接到发光模块50的阴极， 从而可检测包括在LED模块中的多个LED中的任意一个与底架GND短路的异常状态。另夕卜，即使在控制开关60的P丽IC 70的PWM调光被关闭的时间段期间，由于LED 漏电，所以驱动电压VLED的1/3电压示出在检测连接节点Nd，并且，例如，在驱动电压VLED 为100V的情况下，大约33V的电压示出在检测连接节点，从而可执行正常保护。換言之，如上所述的检测连接节点连接到发光模块50的阴极端NC，从而无需考虑 PWM模式，在TV机的所有条件下，可执行LED模块的保护功能。如上所述，根据本发明示例性实施例，在可应用到电视机或显示器的发光模块的 PWM的开启状态和关闭状态二者可检测过电流，由异常操作(例如，电路板与底架的短路等)引起所述过电流。因此，在LED驱动电源电路中，当LED与底架GND短路时可防止LED过电流。另外，本发明的示例性实施例可应用钳位功能，因此可使检测电路和元件免于电流，相比于现有技木，可降低保护电路単元的制造费用，并且可提高用于保护和检测过电流的能力。虽然參照示例性实施例已表示和描述了本发明，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定其范围的本发明的精神和范围的情况下，可以进行修改和变化。
权利要求
1.ー种发光模块的过电流检测电路，所述过电流检测电路包括钳位电路单元，检测来自连接到发光模块的阴极端的检测连接节点的检测电压并将该检测电压固定到预设钳位电压，其中，所述发光模块包括至少ー个发光元件；异常检测单元，确定由钳位电路单元固定的电压是否是过电流并且当由钳位电路单元固定的电压低于预设第一參考电压时产生过电流检测信号。
2.如权利要求1所述的过电流检测单元，其中，钳位电路单元连接到检测连接节点，其中，该检测连接节点在发光模块的阴极端与用于控制在所述发光模块中流动的电流的开关之间。
3.如权利要求2所述的过电流检测单元，其中，当检测连接节点的检测电压低于预设钳位电压时，钳位电路单元将具有比第一參考电压的电平低的电平的电压输出到异常检测単元，以及当检测连接节点的检测电压高于预设钳位电压时，钳位电路单元将具有比第一參考电压的电平高的电平的钳位电压输出到异常检测单元。
4.如权利要求3所述的过电流检测单元，其中，异常检测单元包括第一检测单元，通过将由钳位电路单元固定的电压与第一參考电压相比较来检测是否存在异常；电流源，连接到被提供预设电源电压的电源端；第一开关，连接在电流源与接地之间并根据第一检测单元的输出信号执行切換操作；电容器，连接在充电连接节点与接地之间，该充电连接节点设置在电流源与第一开关之间；第二检测单元，通过将在电容器中充电的电压与预设第二參考电压相比较来检测是否存在維持预设预定时间的异常；第二开关，连接在输出节点与接地之间并根据第二检测单元的输出信号执行切換操作以将过电流检测信号输出到输出端，其中，输出节点设置在连接到电源端的输出电阻器与所述输出端之间。
5.如权利要求3所述的过电流检测电路，其中，钳位电路单元包括N沟道金属氧化物场效应晶体管nMOSFET，该nMOSFET包括连接到检测连接节点的漏极、连接到异常检测单元的输入端的源极、连接到被提供钳位电压的钳位电压端的栅极。
6.如权利要求4所述的过电流检测电路，其中，第一检测单元包括第一运算放大器，该第一运算放大器包括反相输入端，接收由钳位电路单元固定的电压；非反相输入端，接收第一參考电压；输出端，当固定的电压高于第一參考电压时输出低电平电压，以及当固定的电压低于第一參考电压时输出高电平电压。
7.如权利要求6所述的过电流检测电路，其中，第一检测单元还包括第一反相器，该第一反相器对来自第一运算放大器的输出电压的电平进行反相并输出反相的输出电压。
8.如权利要求6所述的过电流检测电路，其中，第二检测单元包括第二运算放大器，该第二运算放大器包括非反相输入端，接收在电容器中充电的电压；反相输入端，接收第二參考电压；输出端，当充电的电压低于第二參考电压时输出低电平电压，以及当充电的电压高于第二參考电压时输出高电平电压。
9.如权利要求8所述的过电流检测电路，其中，第二检测单元还包括第二反相器，该第 ニ反相器对来自第二运算放大器的输出电压的电平进行反相并输出反相的输出电压。
10.如权利要求4所述的过电流检测电路，其中，第一开关包括nMOSFET，当第一检测单元的输出信号为高电平时该nMOSFET被导通以将充电连接节点连接到接地，当第一检测单元的输出信号为低电平时该nMOSFET被截止以将充电连接节点与接地分离。
11.如权利要求4所述的过电流检测电路，其中，第二开关包括nMOSFET，当第二检测单元的输出信号为高电平时该nMSOFET被导通以将输出节点连接到接地，当第二检测单元的输出信号为低电平时该nMOSFET被截止以将输出节点与接地分离。
全文摘要
提供了一种发光模块的过电流检测电路，所述过电流检测电路包括钳位电路单元100，检测来自连接到发光模块50的阴极端Nc的检测连接节点Nd的检测电压Vd并将该检测电压Vd固定到预设钳位电压VCL，其中，所述发光模块50包括至少一个发光元件；异常检测单元200，确定由钳位电路单元100固定的电压V10是否是过电流并且当由钳位电路单元固定的电压低于预设第一参考电压VREF1时产生过电流检测信号。
文档编号G01R31/02GK102565515SQ20111009760
公开日2012年7月11日 申请日期2011年4月15日 优先权日2010年12月21日
发明者崔兴均, 张荣洙, 金圣浩, 金镇换 申请人:三星电机株式会社