電流鏡電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明關(guān)于一種電流鏡電路及方法。本發(fā)明在文中描述主要相關(guān)于，但不受限于，與并聯(lián)發(fā)光二極管(light-emitting d1de, LED)列使用。
【背景技術(shù)】
[0002]電流鏡電路近來被考慮用于使用以降低并聯(lián)發(fā)光二極管列中的電流不平衡。發(fā)光二極管裝置的壽命對操作電流敏感。如果發(fā)光二極管裝置安排于并聯(lián)列中，舉例來說，作為提升功率及光輸出的裝置(means)，發(fā)光二極管裝置中細微的差異將導(dǎo)致發(fā)光二極管列中電流不平衡，因而影響整體發(fā)光二極管系統(tǒng)的光均勻性與壽命。有許多電流平衡技術(shù)。然而，不需要使用預(yù)定電流基準與分離電源供應(yīng)以提供電流基準的可自配置與可再配置電流鏡電路的新穎概念系揭露于專利合作條約(PCT)公開號(publicat1n)WO 2012/095680中。此類電路的典型實施例系顯示于圖1中。
[0003]對電流鏡電路來說，必須選擇其他電流源要遵循的電流基準。在電流鏡電路用于并聯(lián)發(fā)光二極管列下，具最小電流的電流源應(yīng)選作為電流基準。在圖1所示電路中，為S晶體管形式的選擇開關(guān)系包含于電流鏡電路中，電流鏡電路亦包含于個別并聯(lián)電流源的Q晶體管。圖2更詳細地顯示圖1中的電流鏡電路的態(tài)樣。圖2中電路已實際上驗證為包含輔助電路以選擇具最小電流的電流源為電流基準，且因而選出要閉路的S晶體管?？勺栽倥渲秒娏麋R電路的改良態(tài)樣并入運算放大器協(xié)助電路，如同圖3中所示。用于運算放大器電路的電源供應(yīng)可從簡單電路推衍，如圖4中所示雙列系統(tǒng)。
[0004]然而，當圖2與圖3中的電路于正常情況下順利運作時，此電路在其中一列經(jīng)受斷路故障時將無法運作。應(yīng)注意的是，在發(fā)光二極管列中一裝置的短路故障僅會增加電流不平衡，而將不會導(dǎo)致電流鏡電路失效。
[0005]圖5 (a)及圖5(b)重點(highlights)在圖3的電路的最末列經(jīng)受斷路故障時的斷路問題，其在圖5中標示為交叉符號「X」。在斷路故障下，因晶體管S3仍然導(dǎo)通，電路的點A的電位Vin3并不會浮動。因為雙極型接面晶體管(bipolar junct1n transistor, BJT)Q3的基極-集電極導(dǎo)通通過晶體管S3的基極-集電極的二極管作動，在點A的電壓將降至極低值。通過晶體管S3的基極-集電極的低電流很小且橫跨故障電流列的電阻RE的電壓降亦同。
[0006]結(jié)果，在點A的電壓將極低。其將相等于晶體管Q3的集電極-發(fā)射極電壓的電壓與橫跨故障列的電阻RE的電壓的總和。因為電阻RE為具低電阻值(典型為數(shù)奧姆)的電阻，且來自晶體管S3的基極-集電極二極管的電流很小，橫跨故障電流列的電阻RE的電壓也會很小。在點A的此類低電壓將會誤導(dǎo)電流鏡偵測電路錯誤地選擇故障列為電流基準。圖6 (a)至圖6 (c)顯示在三發(fā)光二極管電流列的各列突然地切斷來模擬斷路故障下圖5 (a)及圖5(b)中電路的三電流的實際測量值。其可視為三電流降至接近零。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的為解決或改善現(xiàn)有技術(shù)的至少一缺點或提供有用的替代物。
[0008]本發(fā)明第一方面提供一種電流鏡電路以平衡目標電路中多個并聯(lián)電路分支的各別電流，電流鏡電路包含:多個平衡晶體管，其各自具有集電極、發(fā)射極與基極，各平衡晶體管的集電極與發(fā)射極串聯(lián)連接于個別電路分支；選擇電路，其連接電路分支中具有最小電流的電路分支至各平衡晶體管的基極；以及隔離電路，其從目標電路的其余部分隔離具有斷路故障的電路分支。
[0009]較佳者，隔離電路從具有斷路故障的電路分支的平衡晶體管的基極切斷電路分支中具有最小電流的電路分支，從而從目標電路中的其余部分隔離具有斷路故障的電路分支。
[0010]較佳者，隔離電路包含故障偵測邏輯電路以偵測在一或多個電路分支中是否有斷路故障，從而使得隔離電路從目標電路的其余部分隔離所述的具有斷路故障的一或多個電路分支。
[0011]又較佳者，隔離電路包含多個故障偵測邏輯電路，各自相對應(yīng)于個別電路分支以偵測在所述個別電路分支中是否有斷路故障，從而使得隔離電路從目標電路的其余部分隔離所述個別電路分支，其中所述個別電路分支具有斷路故障。
[0012]較佳者，隔離電路包含多個隔離開關(guān)，各自相對應(yīng)于個別電路分支且可斷路以從所述個別電路分支的平衡晶體管的基極切斷電路分支中具有最小電流的電路分支。
[0013]較佳者，選擇電路包含多個開關(guān)晶體管，各開關(guān)晶體管具有集電極、發(fā)射極與基極，各開關(guān)晶體管的集電極連接于個別電路分支，各開關(guān)晶體管的發(fā)射極鏈接于所述個別電路分支的平衡晶體管的基極，且各開關(guān)晶體管的基極連接于相對應(yīng)所述個別電路分支的隔咼開關(guān)。
[0014]較佳者，電流鏡電路包含至少一運算放大器連接于兩個電路分支的間用于回饋協(xié)助，運算放大器具有連接于所述兩個電路分支的其中之一的反相輸入、連接于所述兩個電路分支的另一個的非反相輸入、以及連接于所述兩個電路分支的其中之一的平衡晶體管的基極的輸出，隔離電路包含至少一回饋隔離開關(guān)以從目標電路中的其余部分隔離連接于非反向輸入的電路分支，其中連接于非反向輸入的電路分支具有斷路故障。
[0015]較佳者，隔離電路包含連接于非反相輸入的隔離電阻，使得非反相輸入在至少一回饋隔離開關(guān)為斷路時不會浮動。
[0016]本發(fā)明第二方面亦提供一種平衡目標電路中的多個并聯(lián)電路分支的個別電流的方法，此方法包含:提供多個平衡晶體管，各自具有集電極、發(fā)射極與基極，各平衡晶體管的集電極與發(fā)射極串聯(lián)連接于個別電路分支；連接電路分支中具有最小電流的電路分支至各平衡晶體管的基極；以及從目標電路的其余部分隔離具有斷路故障的電路分支。
[0017]較佳者，此方法包含從具有斷路故障的電路分支的平衡晶體管的基極切斷電路分支中具有最小電流的電路分支，從而從目標電路的其余部分隔離具有斷路故障的電路分支。
[0018]較佳者，方法包含提供至少一運算放大器連接于兩個電路分支的間用于回饋協(xié)助，運算放大器具有連接于所述兩個電路分支的其中之一的反相輸入、連接于所述兩個電路分支的另一個的非反相輸入、以及連接于所述兩個電路分支的其中之一的平衡晶體管的基極的輸出，方法包含從目標電路的其余部分隔離連接于非反相輸入的電路分支，其中連接于非反相輸入的電路分支具有斷路故障。
【附圖說明】
[0019]根據(jù)本發(fā)明最佳模式的較佳實施例現(xiàn)將藉由參照所附附圖以僅為示例的方式來說明，其中:
[0020]圖1為使用自驅(qū)動晶體管SI至SN的現(xiàn)有技術(shù)電流鏡電路的不意圖；
[0021]圖2為圖1的現(xiàn)有技術(shù)電流鏡電路的一態(tài)樣的示意圖；
[0022]圖3為圖2的現(xiàn)有技術(shù)電流鏡電路并入運算放大器電路用于回饋協(xié)助的改良態(tài)樣的不意圖；
[0023]圖4為顯示充電運算放大器電路的簡單電源供應(yīng)的圖3的現(xiàn)有技術(shù)電流鏡電路的示意圖；
[0024]圖5(a)與圖5(b)為圖3的現(xiàn)有技術(shù)電路的等效電路的示意圖，其中發(fā)光二極管列的一具有斷路故障；
[0025]圖6(a)、圖6(b)與圖6(c)為顯示在連接于三個發(fā)光二極管列的現(xiàn)有技術(shù)電流鏡電路上的斷路故障測試所導(dǎo)致的瞬時電流波形的圖表；
[0026]圖7為根據(jù)如用于具有兩從屬發(fā)光二極管列(在側(cè)邊)與一主要發(fā)光二極管列(在中央)的三列發(fā)光二極管系統(tǒng)中的本發(fā)明的實施例的電流鏡電路的示意圖；
[0027]圖8(a)與圖8(b)為根據(jù)本發(fā)明的實施例的故障偵測邏輯電路的示意圖；
[0028]圖9為圖7中的電路圖的等效電路于正常狀況下發(fā)光二極管列中無斷路故障的回饋隔離開關(guān)A與B、以及隔離開關(guān)C閉路(亦即，開啟)的示意圖；
[0029]圖10(a)與圖10(b)為圖7中電路的等效電路其中在從屬發(fā)光二極管列中有斷路故障的不意圖；
[0030]圖11(a)與圖11(b)為圖7中電路的等效電路其中在主要發(fā)光二極管列中有斷路故障的不意圖；
[0031]圖12為圖7中電路的簡化等效電路其中在主要發(fā)光二極管列中有斷路故障的示意圖；
[0032]圖13(a)為根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于雙列發(fā)光二極管系統(tǒng)的一般性電流鏡電路的不意圖；
[0033]圖13(b)為根據(jù)本發(fā)明的