电流镜电路及方法
【技术领域】
[0001]本发明关于一种电流镜电路及方法。本发明在文中描述主要相关于，但不受限于，与并联发光二极管(light-emitting d1de, LED)列使用。
【背景技术】
[0002]电流镜电路近来被考虑用于使用以降低并联发光二极管列中的电流不平衡。发光二极管装置的寿命对操作电流敏感。如果发光二极管装置安排于并联列中，举例来说，作为提升功率及光输出的装置(means)，发光二极管装置中细微的差异将导致发光二极管列中电流不平衡，因而影响整体发光二极管系统的光均匀性与寿命。有许多电流平衡技术。然而，不需要使用预定电流基准与分离电源供应以提供电流基准的可自配置与可再配置电流镜电路的新颖概念系揭露于专利合作条约(PCT)公开号(publicat1n)WO 2012/095680中。此类电路的典型实施例系显示于图1中。
[0003]对电流镜电路来说，必须选择其他电流源要遵循的电流基准。在电流镜电路用于并联发光二极管列下，具最小电流的电流源应选作为电流基准。在图1所示电路中，为S晶体管形式的选择开关系包含于电流镜电路中，电流镜电路亦包含于个别并联电流源的Q晶体管。图2更详细地显示图1中的电流镜电路的态样。图2中电路已实际上验证为包含辅助电路以选择具最小电流的电流源为电流基准，且因而选出要闭路的S晶体管。可自再配置电流镜电路的改良态样并入运算放大器协助电路，如同图3中所示。用于运算放大器电路的电源供应可从简单电路推衍，如图4中所示双列系统。
[0004]然而，当图2与图3中的电路于正常情况下顺利运作时，此电路在其中一列经受断路故障时将无法运作。应注意的是，在发光二极管列中一装置的短路故障仅会增加电流不平衡，而将不会导致电流镜电路失效。
[0005]图5 (a)及图5(b)重点(highlights)在图3的电路的最末列经受断路故障时的断路问题，其在图5中标示为交叉符号「X」。在断路故障下，因晶体管S3仍然导通，电路的点A的电位Vin3并不会浮动。因为双极型接面晶体管(bipolar junct1n transistor, BJT)Q3的基极-集电极导通通过晶体管S3的基极-集电极的二极管作动，在点A的电压将降至极低值。通过晶体管S3的基极-集电极的低电流很小且横跨故障电流列的电阻RE的电压降亦同。
[0006]结果，在点A的电压将极低。其将相等于晶体管Q3的集电极-发射极电压的电压与横跨故障列的电阻RE的电压的总和。因为电阻RE为具低电阻值(典型为数奥姆)的电阻，且来自晶体管S3的基极-集电极二极管的电流很小，横跨故障电流列的电阻RE的电压也会很小。在点A的此类低电压将会误导电流镜侦测电路错误地选择故障列为电流基准。图6 (a)至图6 (c)显示在三发光二极管电流列的各列突然地切断来模拟断路故障下图5 (a)及图5(b)中电路的三电流的实际测量值。其可视为三电流降至接近零。
【发明内容】
[0007]本发明的目的为解决或改善现有技术的至少一缺点或提供有用的替代物。
[0008]本发明第一方面提供一种电流镜电路以平衡目标电路中多个并联电路分支的各别电流，电流镜电路包含:多个平衡晶体管，其各自具有集电极、发射极与基极，各平衡晶体管的集电极与发射极串联连接于个别电路分支；选择电路，其连接电路分支中具有最小电流的电路分支至各平衡晶体管的基极；以及隔离电路，其从目标电路的其余部分隔离具有断路故障的电路分支。
[0009]较佳者，隔离电路从具有断路故障的电路分支的平衡晶体管的基极切断电路分支中具有最小电流的电路分支，从而从目标电路中的其余部分隔离具有断路故障的电路分支。
[0010]较佳者，隔离电路包含故障侦测逻辑电路以侦测在一或多个电路分支中是否有断路故障，从而使得隔离电路从目标电路的其余部分隔离所述的具有断路故障的一或多个电路分支。
[0011]又较佳者，隔离电路包含多个故障侦测逻辑电路，各自相对应于个别电路分支以侦测在所述个别电路分支中是否有断路故障，从而使得隔离电路从目标电路的其余部分隔离所述个别电路分支，其中所述个别电路分支具有断路故障。
[0012]较佳者，隔离电路包含多个隔离开关，各自相对应于个别电路分支且可断路以从所述个别电路分支的平衡晶体管的基极切断电路分支中具有最小电流的电路分支。
[0013]较佳者，选择电路包含多个开关晶体管，各开关晶体管具有集电极、发射极与基极，各开关晶体管的集电极连接于个别电路分支，各开关晶体管的发射极链接于所述个别电路分支的平衡晶体管的基极，且各开关晶体管的基极连接于相对应所述个别电路分支的隔呙开关。
[0014]较佳者，电流镜电路包含至少一运算放大器连接于两个电路分支的间用于回馈协助，运算放大器具有连接于所述两个电路分支的其中之一的反相输入、连接于所述两个电路分支的另一个的非反相输入、以及连接于所述两个电路分支的其中之一的平衡晶体管的基极的输出，隔离电路包含至少一回馈隔离开关以从目标电路中的其余部分隔离连接于非反向输入的电路分支，其中连接于非反向输入的电路分支具有断路故障。
[0015]较佳者，隔离电路包含连接于非反相输入的隔离电阻，使得非反相输入在至少一回馈隔离开关为断路时不会浮动。
[0016]本发明第二方面亦提供一种平衡目标电路中的多个并联电路分支的个别电流的方法，此方法包含:提供多个平衡晶体管，各自具有集电极、发射极与基极，各平衡晶体管的集电极与发射极串联连接于个别电路分支；连接电路分支中具有最小电流的电路分支至各平衡晶体管的基极；以及从目标电路的其余部分隔离具有断路故障的电路分支。
[0017]较佳者，此方法包含从具有断路故障的电路分支的平衡晶体管的基极切断电路分支中具有最小电流的电路分支，从而从目标电路的其余部分隔离具有断路故障的电路分支。
[0018]较佳者，方法包含提供至少一运算放大器连接于两个电路分支的间用于回馈协助，运算放大器具有连接于所述两个电路分支的其中之一的反相输入、连接于所述两个电路分支的另一个的非反相输入、以及连接于所述两个电路分支的其中之一的平衡晶体管的基极的输出，方法包含从目标电路的其余部分隔离连接于非反相输入的电路分支，其中连接于非反相输入的电路分支具有断路故障。
【附图说明】
[0019]根据本发明最佳模式的较佳实施例现将藉由参照所附附图以仅为示例的方式来说明，其中:
[0020]图1为使用自驱动晶体管SI至SN的现有技术电流镜电路的不意图；
[0021]图2为图1的现有技术电流镜电路的一态样的示意图；
[0022]图3为图2的现有技术电流镜电路并入运算放大器电路用于回馈协助的改良态样的不意图；
[0023]图4为显示充电运算放大器电路的简单电源供应的图3的现有技术电流镜电路的示意图；
[0024]图5(a)与图5(b)为图3的现有技术电路的等效电路的示意图，其中发光二极管列的一具有断路故障；
[0025]图6(a)、图6(b)与图6(c)为显示在连接于三个发光二极管列的现有技术电流镜电路上的断路故障测试所导致的瞬时电流波形的图表；
[0026]图7为根据如用于具有两从属发光二极管列(在侧边)与一主要发光二极管列(在中央)的三列发光二极管系统中的本发明的实施例的电流镜电路的示意图；
[0027]图8(a)与图8(b)为根据本发明的实施例的故障侦测逻辑电路的示意图；
[0028]图9为图7中的电路图的等效电路于正常状况下发光二极管列中无断路故障的回馈隔离开关A与B、以及隔离开关C闭路(亦即，开启)的示意图；
[0029]图10(a)与图10(b)为图7中电路的等效电路其中在从属发光二极管列中有断路故障的不意图；
[0030]图11(a)与图11(b)为图7中电路的等效电路其中在主要发光二极管列中有断路故障的不意图；
[0031]图12为图7中电路的简化等效电路其中在主要发光二极管列中有断路故障的示意图；
[0032]图13(a)为根据本发明的实施例的用于双列发光二极管系统的一般性电流镜电路的不意图；
[0033]图13(b)为根据本发明的