CN101965074B

CN101965074B - 驱动电路与驱动负载的方法

Info

Publication number: CN101965074B
Application number: CN 200910152188
Authority: CN
Inventors: 刘景萌
Original assignee: Richtek Technology Corp
Current assignee: Richtek Technology Corp
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2029-07-22
Also published as: CN101965074A

Abstract

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。

Description

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。

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。

附图说明

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种方法；

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

20 LED驱动电路

32 二次侧电路

33 运算放大器

34 光耦合器

40 AC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

50 LED电路

C2,C3,C4 电容

D2,D3 二极管

P 功率开关

Q 晶体管

R,R1,R2 电阻

具体实施方式

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11、12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Q，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。

Claims

1.一种驱动电路，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2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，其中该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。

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。

9.一种驱动负载的方法，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。

10.如权利要求9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。

11.如权利要求10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。

12.如权利要求10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。

13.如权利要求9所述的驱动负载的方法，其中，该负载电路为LED电路。

14.如权利要求9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。

15.如权利要求9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，其中该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。

16.如权利要求15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。

17.如权利要求15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。