专利名称:驱动电路与驱动负载的方法
技术领域:
本发明涉及一种驱动电路与驱动负载的方法,特别是指一种节省电路元件且能够 自交流电端来控制亮度的发光二极管(LED)驱动电路与LED驱动方法。
背景技术:
请参阅图1,现有技术从交流电源供应电力来驱动LED照明时,通常需要一个交直 流电源转换供应装置(AC-DC power regulator) 10来将交流电转换成直流电压,再通过LED 驱动电路20提供电力给LED电路50并控制通过LED的电流。交直流电源转换供应装置10 中除变压器外,尚包含一次侧电路11、二次侧电路12、及其它独立元件(discretedevice) 如电容C2、二极管D2等。二次侧电路12侦测输出电压,并以光偶合方式将侦测结果反馈回 一次侧电路11,以控制一次侧电路11内功率开关P的操作。以上现有技术的缺点是,其先由交直流电源转换供应装置10产生调整过的电压, 再由LED驱动电路20根据该电压来控制LED电路50的电流,因此至少必须使用一次侧电 路11、二次侧电路12、及LED驱动电路20三颗集成电路芯片,在电路上并不经济。其次,并 没有直接从交流电端来控制LED亮度的方法。有鉴于此,本发明即针对上述现有技术的不足,提出一种驱动电路与驱动负载的 方法。
发明内容
本发明目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷,提出一种驱动电路,其例如可 用于驱动LED电路。本发明的另一目的在于,提出一种驱动负载的方法。为达上述目的,就其中一个观点言,本发明提供了一种驱动电路,包含一次侧电 路,其接收经整流后的交流电力;与一次侧电路耦接的变压器,将一次侧电压转换为二次侧 电压供应给一负载电路;与变压器耦接的二次侧电路,其侦测通过该负载电路的电流,并据 以反馈控制一次侧电路;与该二次侧电路耦接的第一电容,用以提供操作电压给该二次侧 电路,以及与该负载电路耦接的第二电容,用以提供操作电压给该负载电路与光偶合器,其 中该一次侧电路具有一使能输入,以接收一工作讯号,且于该工作讯号不使能该一次侧电 路时,前述第一电容仍提供操作电压给该二次侧电路。上述驱动电路中,所述工作讯号可由一交流讯号撷取转换电路产生,其根据一 TRIAC讯号而产生该工作讯号。该工作讯号可用以控制通过负载电路的电流。为达上述目的,就另一个观点言,本发明提供了一种驱动负载的方法,包含提供 一个一次侧电路,其接收经整流后的交流电力;提供一个与一次侧电路耦接的变压器,将 一次侧电压转换为二次侧电压;提供一个与变压器耦接的二次侧电路,将二次侧电压供应 给该负载;根据一工作讯号而使能该一次侧电路;以及当该工作讯号不使能该一次侧电路 时,保持该二次侧电路于操作状态。
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上述方法中,保持二次侧电路于操作状态的步骤可包含将该二次侧电路与第一 电容耦接,并将该负载与第二电容耦接。上述方法中,可根据驱动负载时的阻尼状态,调整该第二电容的值。下面通过具体实施例详加说明,当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其 所达成的功效。
图1说明现有技术通过交直流电源转换供应装置10将交流电压转换为直流电压, 再通过LED驱动电路20提供电力给LED电路50 ;图2显示本发明的第一实施例;
图3显示本发明的第二实施例;
图4说明LED电路50的平均亮度将会偏低;
图5说明本发明解决LED电路50平均亮度偏低问题的其中一和
图6至图10显示本发明的数个实施例;
图11与图12显示根据TRIAC讯号产生EN讯号的两个实施例;
图13说明电容C2,C3的电容值与电路阻尼状态的关系。
图中符号说明
10交直流电源转换供应装置
11一次侧电路
12二次侧电路
13变压器
20LED驱动电路
32二次侧电路
33,33A,33B运算放大器
34最低讯号选择电路
40AC讯号撷取转换电路
41低通滤波器
42电压转工作周转换电路
50LED电路
C2, C3, C4电容
D2, D3二极管
P功率开关
Q晶体管
R, Rl, R2电阻
具体实施例方式
图2显示本发明的第一个实施例,在本实施例中并不需要二次侧电路12和LED 驱动电路20两颗集成电路芯片。如图所示,本实施例的驱动电路包含一次侧电路11,其 接收经整流后的交流电力;与一次侧电路耦接的变压器13,将一次侧电压转换为二次侧电压;以及与变压器13耦接的二次侧电路32,将二次侧电压供应给负载电路50,此负载电路 50例如为LED电路,但也可为任何需要控制电流的电路。本实施例中,二次侧LED驱动电路 32直接侦测通过负载电路50的电流,并根据该电流来产生反馈讯号,经光偶合方式反馈回 一次侧电路11。侦测LED电路50电流的方式有多种,图中仅例示其中之一,将LED电路50 与一电阻R串联,则该电阻R上的跨压即可反映通过LED电路50的电流;以运算放大器33 比较电阻R的两端压差,即可取得有关LED电路50电流的信息。此外,图2显示本实施例中还包含有一个撷取交流(AC)讯号并转换成工作讯号的 AC 讯号撷取转换电路(TRIAC/Duty) 40 (TRIAC =TRIode for Alternating Current,意指撷 取AC讯号并产生正周波,可参阅图12、13的波形),其所输出的工作讯号输入一次侧电路 11的使能输入端EN,作为调光讯号(dimming signal),用以调整LED的亮度。详言之,当 TRIAC导通(使能输入端EN接收的工作讯号为高位准或ON)时,一次侧电路11受使能,电 路供电使LED发亮;当TRIAC不导通(使能输入端EN接收的工作讯号为低位准或OFF)时, 一次侧电路11不工作,LED便不发亮。如此。即可利用该工作讯号的占空比(dutyratio) 来控制流过LED的平均电流,亦即其亮度(人眼所觉察的是LED的平均亮度)。AC讯号撷取转换电路40根据TRIAC讯号而产生工作讯号的方式,举两例请参阅 图11、12。AC讯号经TRIAC处理后的波形如图11第一波形所示(此TRIAC讯号为AC讯号 截角后所产生的讯号或与“AC讯号截角后所产生的讯号”有正相关的讯号,例如其分压讯 号)。AC讯号撷取转换电路40例如可包括一比较器,将TRIAC讯号与一参考电压比较,即 可产生工作讯号(如图11第二波形)。又或如图12所示,AC讯号撷取转换电路40可包括 低通滤波器41与电压转工作周转换电路42,先取得TRIAC讯号的直流(DC)值,再将该值转 换为工作讯号。图2所示实施例中,当一次侧电路11使能输入端EN所接收的工作讯号(下称EN 讯号)自低位准变换为高位准时,电容C2需要一段时间充电,因此如图4所示,二次侧电路 32 (或是现有技术中的二次侧电路12亦然)必须等待电容C2的电压到达某一位准后才能 开始工作,且开始工作后必须经过一段反应时间(circuit settling time),才能使LED电 路50稳定发亮,亦即LED电路50的平均亮度将会不准确。解决此问题的方式是将二次侧 电路32与LED电路50的供应电压分开,说明如下请见图3,在此实施例中,电路中另包含电容C3与二极管D3。本实施例中二次侧 电路32的操作电压来自电容C2,而LED电路50与光偶合器(Optocoupler) 34的操作电压 来自电容C3。如图5所示,电路根据LED电路50的电流进行反馈控制,因此电容C3的电压 波形如图中第四波形所示,此也是LED电路50的发亮状况。至于二次侧电路32则为一集 成电路,其所需电流不大(远低于LED电路50所需),因此只需要一个不大的电容C2,即可 在其上保持足够的电压,使二次侧电路32保持在工作状态。换言之,不论EN讯号为高位准 或低位准,二次侧电路32均保持在工作状态,因此当EN讯号由低位准变换高位准时,二次 侧电路32只需要经过很短的反应时间,即可控制使LED电路50准确发亮。以上安排下,当 电容C3放电完毕致使LED电路50与光偶合器34的操作电压消失时,由于二次侧电路32 仍保持在工作状态,因此二次侧电路32本身和与其连接的重要节点的电压仍可保持住,当 下一周期来临时,整体电路就可迅速反应。更详细说明如下以图3为例,要使电路在下一周期来临时可迅速反应,最重要必须被保持住的节点电压是光偶合器负极点的电压,当LED电路50与光偶合器34的操作电压消失时,运算放 大器33因侦测不到LED电流而关闭晶体管Q1,而同时光偶合器34的导通电流也变成零,所 以光偶合器负极点的电压就自然被保持住了。若把光偶合器正极接到C2与二次侧电路32 共享一个电压源,这个好处就无法达成,且C2值也必须增大。图6显示本发明的另一个实施例,本实施例与图3实施例相似,仅是二极管D2与 D3改安置于不同的路径上。图7显示本发明的另一个实施例,本实施例直接利用LED的整流特性,因此省略了 二极管D3,整体电路工作时,LED只在变压器二次侧导通时发光。此电路宜将取反馈讯号的 频率降低。图8显示本发明的另一个实施例,本实施例中将电容C4的下端连接于电阻R的左 端,而非连接于电阻R的右端(LED电路50的下端)。连接于电阻R的右端或左端,其差异 在于连接于电阻R的右端(电容C3)将在电路中产生一个零点(Zero),而连接于电阻R 的左端(电容C4)则将在电路中产生一个极点(Pole)。零点与极点对于本发明的基本目 的而言并无差异,其对电路的影响请参阅图13,当C3电容值过小或C4电容值过大时,电路 将呈阻尼不足状态(under-damping);当C3电容值过大或C4电容值过小时,电路将呈阻尼 过大状态(over-damping);当C3电容值或C4电容值为适当值时,电路将呈最佳阻尼状态 (critical-damping),此时电路将在最佳状态下到达平衡点。换言之,当使用电容C3而发 现阻尼不足时,应调高电容C3的电容值;当使用电容C3而发现阻尼过大时,应调低电容C3 的电容值;当使用电容C4而发现阻尼不足时,应调低电容C4的电容值;当使用电容C4而发 现阻尼过大时,应调高电容C4的电容值。当然,本发明不限于仅使用电容C3或C4之一,亦可两者并用,如图9。以上所有实施例中,均仅显示一条LED路径,但本发明并不局限于此。当LED电路 50中包含两条以上的LED路径时,如图10所示,可以使用电流镜来复制电流至不同的LED 路径;此情况时,设定电流的电阻R同时也成为电流镜的去敏(Degeneration)电阻。本实 施例中,举例显示将电容C4的下端连接于电阻R的左端,且将二极管D2与D3安置在下方 路径上,但当然也可以改用前述其它安排方式。以上已针对较佳实施例来说明本发明,只是以上所述,仅为使本领域技术人员易 于了解本发明的内容,并非用来限定本发明的权利范围。在本发明的相同精神下,本领域技 术人员可以思及各种等效变化。例如,提供调光作用的EN讯号不必须来自于AC讯号,而可 以由任何其它方式产生。又如,负载电路不必然是发光二极管,而可为任何其它需要进行电 流控制的电路。再如,二次侧电路32中的双载子晶体管Q,可以改换为场效晶体管。凡此种 种,均应包含在本发明的范围之内。
权利要求
一种驱动电路,其特征在于,包含一次侧电路,其接收经整流后的交流电力;与一次侧电路耦接的变压器,将一次侧电压转换为二次侧电压供应给一负载电路;与变压器耦接的二次侧电路,其侦测通过该负载电路的电流,并据以反馈控制一次侧电路;与该二次侧电路耦接的第一电容,用以提供操作电压给该二次侧电路,以及与该负载电路耦接的第二电容,用以提供操作电压给该负载电路与光偶合器,其中该一次侧电路具有一使能输入,以接收一工作讯号,且于该工作讯号不使能该一次侧电路时,前述第一电容仍提供操作电压给该二次侧电路。
2.如权利要求1所述的驱动电路,其中,该负载电路的第一端与一电阻耦接,且该二次 侧电路中包括一运算放大器,其比较该电阻两端的压差,并根据比较结果反馈控制一次侧 电路。
3.如权利要求1所述的驱动电路,其中,该第二电容的一端与负载电路的第二端耦接, 另一端耦接于该电阻的两端之一。
4.如权利要求1所述的驱动电路,其中,该一次侧电路具有一使能输入,且该驱动电路 还包含交流讯号撷取转换电路,其根据一 TRIAC讯号而产生一工作讯号,以控制通过该负 载电路的电流。
5.如权利要求4所述的驱动电路,其中,该交流讯号撷取转换电路包括一比较器,将该 TRIAC讯号与一参考电压相比较而产生该工作讯号。
6.如权利要求4所述的驱动电路,其中,该交流讯号撷取转换电路包括一低通滤波器, 取得该TRIAC讯号的直流值,以及一电压转工作周转换电路,将该直流值转换为上述工作 讯号。
7.如权利要求1所述的驱动电路,其中,该负载电路为LED电路。
8.如权利要求1所述的驱动电路,其中,该负载电路包含并联的至少两条路径,该二次 侧电路侦测通过该至少两条路径的电流,并根据其中较低的电流反馈控制一次侧电路。
9.如权利要求1所述的驱动电路,其中,该负载电路包含并联的至少两条路径,第一路 径的一端与第一电阻耦接,第二路径的一端与第一电阻耦接,且该二次侧电路中包括第一 与第二运算放大器,分别比较该电阻两端的压差,并根据比较值中较低者反馈控制一次侧 电路。
10.一种驱动负载的方法,其特征在于,包含提供一个一次侧电路,其接收经整流后的交流电力;提供一个与一次侧电路耦接的变压器,将一次侧电压转换为二次侧电压;提供一个与变压器耦接的二次侧电路,将二次侧电压供应给该负载;根据一工作讯号而使能该一次侧电路;以及当该工作讯号不使能该一次侧电路时,保持该二次侧电路于操作状态。
11.如权利要求10所述的驱动负载的方法,其中,该保持二次侧电路于操作状态的步 骤包含将该二次侧电路与第一电容耦接,并将该负载和光偶合器与第二电容耦接。
12.如权利要求11所述的驱动负载的方法,其中,还包含根据驱动负载时的阻尼状 态,调整该第二电容的值。
13.如权利要求11所述的驱动负载的方法,其中,该负载的第一端与一电阻耦接,且该 第二电容的一端与负载的第二端耦接,另一端耦接于该电阻的两端之一,该第二电容视耦 接于电阻的何端而构成零点或极点,且所述驱动负载的方法还包含观察驱动负载时的阻尼状态;当该第二电容构成零点,发现阻尼不足时,调高第二电容的电容值;发现阻尼过大时, 调低第二电容的电容值;以及当该第二电容构成极点,发现阻尼不足时,调低第二电容的电容值;发现阻尼过大时, 调高第二电容的电容值。
14.如权利要求10所述的驱动负载的方法,其中,该负载电路为LED电路。
15.如权利要求10所述的驱动负载的方法,其中,还包含根据该工作讯号而控制通过 该负载的电流。
16.如权利要求10所述的驱动负载的方法,其中,还包含根据一TRIAC讯号而产生该工作讯号。
17.如权利要求16所述的驱动负载的方法,其中,该根据TRIAC讯号而产生工作讯号的 步骤包括将该TRIAC讯号与一参考电压相比较。
18.如权利要求16所述的驱动负载的方法,其中,该根据TRIAC讯号而产生工作讯号的 步骤包括取得该TRIAC讯号的直流值,以及将该直流值转换为上述工作讯号。
全文摘要
本发明提出一种驱动电路与驱动负载的方法。所提出的驱动电路包含一次侧电路,其接收经整流后的交流电力;与一次侧电路耦接的变压器,将一次侧电压转换为二次侧电压供应给一负载电路;以及与变压器耦接的二次侧电路,其侦测通过该负载电路的电流,并据以反馈控制一次侧电路。
文档编号H05B37/02GK101965074SQ200910152188
公开日2011年2月2日 申请日期2009年7月22日 优先权日2009年7月22日
发明者刘景萌 申请人:立锜科技股份有限公司