Led故障檢測電路的制作方法

專利名稱：Led故障檢測電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種LED故障(outage)檢測電路，其用于檢測有缺 陷的LED并且輸出相應的檢測信號。
背景技術：
在例如汽車應用中，期望能有一種警告系統來向司機指示照明系 統的燈(特別是尾燈和/或剎車燈)有缺陷。響應于該警告，司機可以 更換有缺陷的燈。
公知的現有技術系統需要測試模式或者類似的方式。例如，每次 開啟照明系統或者啟動汽車時，檢查該照明系統。然而，如果燈在使 用期間損壞，則不會產生信號。另外，為了檢測有缺陷的燈，公知的 現有技術系統使用復雜并且昂貴的電路。
此外，公知的現有技術警告系統不適合被用于LED。特別地，當 LED被調光時，例如由采用脈寬調制(PWM)調光的DC-DC轉換器電路 來驅動時，公知的現有技術系統不適合于檢測有缺陷的LED。

發明內容
本發明的目的在于提供一種簡單的、有成本效益的LED故障檢測 電路，其適合于被用于可以被調光的LED。
上述目的通過根據權利要求1的故障檢測電路得以實現。 根據本發明的故障檢測電路包括頂點電壓檢測器。該頂點電壓檢 測器被耦合到LED以用于檢測LED兩端的電壓。當電流流過LED(即該 LED在工作而沒有缺陷)時，LED兩端的電壓具有預定值。如果LED是 有缺陷的，該LED可能是斷路，從而導致LED兩端的電壓基本上等于 電源電壓，其通常顯著高于沒有缺陷時LED兩端的電壓。頂點電壓檢 測器檢測LED兩端的電壓，即相對較低的工作電壓或者相對較高的電 源電壓。
需要注意，頂點電壓檢測器確定最大電壓，即頂點電壓。因此， 如果使用PWM驅動方法對LED調光，則檢測的電壓基本上等于最大電源電壓，基本上與該電源電壓的占空比無關。因此，如果LED沒有缺 陷，則頂點電壓檢測器可以輸出相對較低的頂點電壓信號；而如果LED 有缺陷，則頂點電壓檢測器可以輸出相對較高的頂點電壓信號。
由頂點電壓檢測器輸出的頂點電壓信號被提供給差動放大器作為 第一輸入信號。該差動放大器還接收參考電壓作為第二輸入信號。因 此，該差動放大器被配置為基于參考電壓與頂點電壓信號之間的差值 輸出故障檢測信號。例如，如果頂點電壓信號基本上等于相對較低的 工作電壓，則故障檢測信號可以具有低電壓；如果頂點電壓信號基本 上等于相對較高的電源電壓，則故障檢測信號可以具有高電壓。
在一個實施例中，頂點電壓檢測器包括二極管和電容器的串聯連 接，并且在該二極管與該電容器之間的節點處提供頂點電壓端子。在 工作中，將電容器充電到LED兩端的最大電壓，而在LED兩端的電壓 低于電容器兩端的電壓時期內，二極管防止電容器放電。這特別適合 于與脈寬調制(PWM)調光結合使用。
在一個實施例中，差動放大器包括差動晶體管對，第一輸入信號 被施加到第一晶體管的基極，并且第二輸入信號被施加到第二晶體管 的基極，其中輸出端子被耦合到笫二晶體管的集電極。
在一個實施例中，差動放大器包括運算放大器設備，該運算放大 器設備被配置為對笫一輸入信號與第二輸入信號之間的電壓差進行放 大，并且輸出電壓差信號，故障檢測電路還包括晶體管，該晶體管的 基極被耦合到運算放大器設備以用于接收電壓差信號，差動放大器的 輸出端子被耦合到該晶體管的集電極。


在下文中，通過參考示出了非限制性實施例的附圖，本發明得以 闡明，其中
圖1示出了根據本發明的故障檢測電路的第一實施例的電路圖； 圖2示出了根據本發明的故障檢測電路的第二實施例的電路圖； 圖3示出了根據本發明的故障檢測電路的第三實施例的電路圖； 圖4示出了根據本發明的故障檢測電路的第四實施例的電路具體實施例方式
4在附圖中，相同的參考標記表示相同的元件。
圖1示出了根據本發明的故障檢測電路10的第一實施例。故障檢 測電路10包括頂點電壓檢測器20以及差動放大器30。頂點電壓檢測 器20被耦合到LED Dl。監測該LED Dl，并且故障檢測信號應當指示 出該LED Dl的狀態。電感器LI被耦合在LED Dl兩端。該電感器LI 是用于向LED Dl提供功率的DC-DC轉換器的一部分。電感器LI不是 必需的。也可以應用任何其他的DC-DC轉換器拓樸結構。
頂點電壓檢測器20包括充電二極管D2、限流電阻器R3、電容器 C1以及放電電阻器R4。充電二極管D2、限流電阻器R3以及電容器CI 在LED Dl兩端串聯連接。放電電阻器R4與電容器CI并聯連接。限流 電阻器R3與放電電阻器R4還用作分壓器。
在工作中，假設LED Dl沒有缺陷，電流通過電感器Ll提供并且 通過LED Dl流到/>共端子。因此，在LED Dl兩端產生工作電壓。該 工作電壓可以例如是3. 5V。當工作電壓在LEDD1兩端時，通過充電二 極管D2以及限流電阻器R3將電容器Cl充電至該工作電壓。電容器Cl 兩端的電壓作為頂點電壓信號被施加在頂點電壓檢測器20的輸出端子 Tout處。
現在假設LED Dl有缺陷，并因此LED Dl起到斷路的作用，在斷 路LED Dl兩端呈現出與提供給DC-DC轉換器的電源電壓基本上相等的 電壓。因此，電容器Cl被充電至所述電源電壓，其可以被認為顯著高 于LED工作電壓。放電電阻器R4除去例如由噪聲引起的任何電壓脈沖。
放電電阻器R4具有相對較大的電阻，并且對于正確的操作可以不 是必需的。例如，放電電阻器R4的電阻可以關于操作(例如脈寬調制 操作)進行選擇。放電電阻器R4可以被用于設置該放電電阻器R4與 電容器C1的并聯電路的時間常數，從而使得相對較快的電壓變化(例 如噪音，特別是在參考電壓之上的電壓峰值)基本上被忽略。另外， 可以提供放電電阻器R4以便允許在意料不到的情況下對電容器R4放 電。
如果LEDD1^吏用P聰電流進行工作，則工作電壓只在第一時間段 期間出現在LEDD1兩端，而在第二時間段期間，LEDD1兩端不產生電 壓(或者產生較低的電壓)。(第一和第二時間段是輪流交替的。)在第 一時間段期間，電容器Cl可以如上所述地被充電。在第二時間段期間，
5充電二極管D2防止電容器Cl經過LED Dl放電，因此，頂點電壓檢測 器20適合與PWM調光結合使用。
差動放大器30包括第一晶體管Ql與第二晶體管Q2對。晶體管Ql、 Q2的每一個的集電極分別通過第一和第二電阻器R1、R2耦合到電源電 壓Vs。在第二電阻器R2與第二晶體管Q2的集電極之間連接第三二極 管D3。該第三二極管D3可以防止由于電壓或者電流反轉引起的損害。 然而，可以省略第三二極管D3而不影響故障檢測電路10的正確工作。
第一和第二晶體管Q1、 Q2的發射極相連接，并且電流源電阻器^ 連接在公共端子與兩個晶體管Ql、 Q2的發射極之間。電流源電阻器^ 可以由任何其他適當類型的電流源所替換而不影響故障檢測電路的工作。
第一晶體管Q1的基極連接到頂點電壓檢測器20的輸出端子Tout。 第二晶體管Q2的基極連接到參考電壓端子。參考電壓Vref因此被施 加到第二晶體管Q2的基極上。
在第二晶體管Q2的集電極與第二電阻器R2之間的節點處，配置 輸出端子Vout用于輸出故障檢測信號。
可以適當地選擇參考電壓Vref。例如，參考電壓Vref可以顯著高 于工作電壓。在這樣的一個實施例中，在LED Dl正確工作期間，第二 晶體管Q2是導通的，而由于與第二晶體管Q2相比第一晶體管Ql的基 極-發射極電壓顯著較低，第一晶體管Ql是非導通的。由于第二晶體 管Q2導通，在輸出端子處的電壓相對較低，特別地，基本上等于電流 源電阻器Re兩端的電壓、第二晶體管Q2上的飽和電壓以及第三二極管 D3兩端的電壓之和，其總計例如大約IV。
當LED Dl有缺陷時，在第一晶體管Ql的基極處的電壓基本上等 于DC-DC轉換器的電源電壓(其可以等于電源電壓Vs，但它們不必需 是相等的)。通過適當選擇的參考電壓Vref，在第一晶體管Q1基極處 的電壓相對較高，第一晶體管Q1導通，而第二晶體管Q2是非導通的。 因此，由電流源電阻器RB產生的電流現在流經笫一電阻器R1與第一晶 體管Ql，而不是如上所述地流經第二電阻器R2與第二晶體管Q2。因 此，在輸出端子Vout處的電壓基本上等于電源電壓Vs。因此，當LED Dl有缺陷時，在輸出端子Vout處呈現出顯著較高的電壓。
需要注意，輸出端子Vout可以替換地被連接在第一電阻器Rl與笫一晶體管Ql之間。在這樣的一個實施例中，當LED Dl沒有缺陷時 故障檢測信號為高，而當LED Dl沒有缺陷時故障檢測信號為低。
圖2示出了第二實施例，其工作與圖1所示的第一實施例基本上 相似。與第一實施例相比，第一晶體管由運算放大器設備OA代替。該 運輸放大器設備OA被用作差動放大器。另外，該運算放大器設備OA 連接到頂點電壓檢測器輸出端子Tout以用于接收頂點電壓信號，并且 該運算放大器設備OA連接到參考電壓Vref。運算放大器設備OA對頂 點電壓信號和參考電壓Vref進行比較。運算放大器設備OA的輸出經 由電阻器R5連接到第二晶體管Q2的基極。如果運算放大器設備的輸 出為高，則笫二晶體管Q2導通，從而導致在故障檢測信號端子Vout 處的低電壓。如果運算放大器設備的輸出為低，則第二晶體管Q2非導 通，從而導致在故障檢測信號端子Vout處的高電壓(基本上等于電源 電壓Vs )。
適當地選擇參考電壓Vref確保了該參考電壓Vref高于LED工作 電壓，從而導致高運算放大器設備輸出，并因此導致在輸出端子Vout 處的低故障檢測信號。另外，適當選擇的參考電壓Vref使得該參考電 壓Vref等于或者低于DC-DC轉換器的電源電壓，從而導致低運算放大 器設備輸出，并因此導致在輸出端子Vout處的高故障檢測信號。
圖3示出了與圖2所示電路基本上相同的電路。然而，根據圖3 的電路適合于檢測有缺陷的LED,該LED在有缺陷時變為短路.另外， 頂點電壓信號和參考電壓與運算放大器設備OA(或者類似的比較設備) 的連接互換，并且選擇參考電壓使其低于所期望的LED工作電壓。
圖4示出了與圖2所示電路基本上相同的電路，其中引入了滯后， 另外，在運算放大器設備OA的輸出端子之間連接了第一滯后電阻器R6 和第二滯后電阻器R7的串聯連接，并且在運算放大器設備OA的輸入 端子與參考電壓Vref的輸入端子之間引入第三滯后電阻器R8。另外， 提供在(1 )第三滯后電阻器R8和運算放大器設備OA之間的節點與(2 ) 第一滯后電阻器R6和第二滯后電阻器R7之間的節點之間的連接。這 種滯后電路為本領域所公知，因此在此省略了對其工作的詳細描述。 如果LED顯示出不穩定的工作(例如，在有缺陷的狀態與工作狀態之 間交替)，則由于該滯后，防止了故障檢測信號交替.
需要注意，在圖3和圖4中所呈現的與圖2相比不同的電路改變也可以被引入到如圖1所示的電路布置中。另外，需要注意，用于斷
路缺陷LED檢測的電路(例如，如圖1和圖2所示)以及用于短路缺 陷LED檢測的電路(例如，如圖3所示)可以相結合，以便能夠在一 個檢測電路中檢測這兩種有缺陷的LED。例如，頂點電壓檢測電路20 可以結合，并且頂點電壓信號可以被提供到兩個單獨的差動放大器電 路。另外，根據本發明的故障檢測電路旨在與LED結合使用。然而， 該故障檢測電路也可以適合于與在有缺陷時變成斷路或短路的任何其 他種類的燈或者設備結合使用。
盡管在此公開了本發明的具體實施例，應當理解所公開的實施例 僅僅是本發明的示例，本發明可以以多種形式被實施。因此，在此公 開的特定結構以及功能細節不能被解釋為限制，而僅僅是權利要求書 的基礎，以及作為用于教導本領域技術人員，使其能夠以實際的任何 適當的具體結構不同地采用本發明的代表性基礎。
另外，在此使用的術語和短語不是為了限制，而是為了提供對于 本發明的可被理解的描述。在此使用的術語"一個"被定義為一個或 者多于一個。在此使用的術語"另一個"被定義為至少第二個或者更 多。在此使用的術語"包括"和/或"具有"被定義為包含(即開放式 語言)。在此使用的術語"耦合"被定義為連接，盡管不必需是直接的， 也不必需是通過導線的。
權利要求
1.一種用于檢測有缺陷的LED的故障檢測電路，該LED被耦合到DC-DC轉換器電路用于接收功率信號，該故障檢測電路包括頂點電壓檢測器，其耦合到該LED以用于檢測LED兩端的電壓，該頂點電壓檢測器具有頂點電壓端子，用于提供頂點電壓信號；差動放大器，其耦合到該頂點電壓端子以用于接收頂點電壓信號作為第一輸入信號，并且耦合到參考電壓端子，該參考電壓端子被配置為提供參考電壓作為第二輸入信號，該差動放大器包括用于提供故障檢測信號的輸出端子。
2. 根據權利要求1所述的故障檢測電路，其中頂點電壓檢測器包 括二極管和電容器的串聯連接，并且其中在該二極管與該電容器之間 的節點處提供頂點電壓端子。
3. 根據權利要求2所述的故障檢測電路，其中電阻器被并聯地耦 合到該電容器。
4. 根據權利要求1所述的故障檢測電路，其中該差動放大器包括 差動晶體管對，第一輸入信號被施加到第一晶體管的基極，并且第二 輸入信號被施加到第二晶體管的基極，其中輸出端子被耦合到第二晶 體管的集電極。
5. 根據權利要求1所述的故障檢測電路，其中該差動放大器包括 運算放大器設備，該運算放大器設備被配置為對笫一輸入信號與第二 輸入信號之間的電壓差進行放大，并且輸出電壓差信號。
6. 根據權利要求4所述的故障檢測電路，該故障檢測電路還包括 晶體管，該晶體管的基極被耦合到運算放大器設備以用于接收電壓差 信號，差動放大器的輸出端子被耦合到該晶體管的集電極。
全文摘要
為了檢測有缺陷的光源(比如耦合到DC-DC轉換器電路用于接收功率信號的LED)，一種故障檢測電路包括耦合到該LED以用于檢測該LED兩端的電壓的頂點電壓檢測器。該頂點電壓檢測器具有頂點電壓端子以用于提供頂點電壓信號。該檢測電路還包括差動放大器，其耦合到頂點電壓端子以用于接收頂點電壓信號作為第一輸入信號，并且耦合到參考電壓端子。該參考電壓端子被配置為提供參考電壓作為第二輸入信號。該差動放大器包括用于提供故障檢測信號的輸出端子。
文檔編號H05B33/08GK101669405SQ200880013851
公開日2010年3月10日 申請日期2008年4月23日 優先權日2007年4月27日
發明者J·斯內爾滕 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司