CN102625518A - 可提高电能转换效率的驱动电路及其驱动方法 - Google Patents

可提高电能转换效率的驱动电路及其驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可提高电能转换效率的驱动电路及其驱动方法。该驱动电路包括开关、侦测单元、电流供应单元及储能单元，该电流供应单元是用以提供至少一串发光二极管驱动电流。该侦测单元是用以比较该侦测单元的第一端的电压与参考电压，以产生开关控制信号。当该开关根据该开关控制信号开启时，第一电压通过该开关驱动该至少一串发光二极管，及该储能单元根据充电电流充电。当该开关根据该开关控制信号关闭时，该储能单元根据放电电流，驱动该至少一串发光二极管。因此，相较于现有技术，本发明可降低电流供应单元的消耗功率以及可提高电能转换效率。

Description

可提高电能转换效率的驱动电路及其驱动方法
技术领域
本发明是有关于一种驱动电路，尤指一种通过开关、侦测单元及储能单元，以提高电能转换效率的驱动电路。
背景技术
请参照图1A，图1A是为现有技术说明一种可用以驱动发光二极管的驱动电路100的示意图。如图1A所示，驱动电路100包括整流器102与电流供应单元104。整流器102是用以接收交流电压AC，并根据交流电压AC，以产生第一电压V1，其中第一电压V1是为直流电压，且随着时间而有周期性变化。第一电压V1是用以驱动一串发光二极管106，且一串发光二极管106包括至少一发光二极管。在图1A中，驱动电路100的输入功率是为一串发光二极管106的消耗功率PLED以及电流供应单元104的消耗功率PLOSS的总和。另外，驱动电路100的电能转换效率ECE是根据式(1)产生：
              ECE＝PLED/PLOSS                 (1)
其中PLED是为一串发光二极管106的消耗功率，以及PLOSS是为电流供应单元104的消耗功率。请参照图1B，图1B是为说明图1A的一串发光二极管106的功率PLED和第一电压V1的关系的示意图。如图1A和图1B所示，当一串发光二极管106开启后，电流供应单元104的消耗功率PLOSS会随着第一电压V1增加而增加。因为一串发光二极管106的功率PLED是由式(2)产生，所以功率PLED并不会随着第一电压V1增加而增加：
               PLED＝VLED ×Id                 (2)
其中VLED是为一串发光二极管106的跨压，Id是为一串发光二极管106的驱动电流。所以，图1A的驱动电路100并不是理想的驱动电路。
发明内容
本发明的一实施例提供一种可提高电能转换效率的驱动电路。该驱动电路包括开关、侦测单元、电流供应单元及储能单元。该开关具有第一端，用以接收第一电压，第二端，及第三端，用以耦接于至少一串发光二极管的第一端；该侦测单元具有第一端，用以耦接于该至少一串发光二极管的第二端，第二端，耦接于该开关的第二端，用以输出开关控制信号，及第三端，耦接于地端，其中该侦测单元是用以根据该至少一串发光二极管的第二端的电压，以产生该开关控制信号；该电流供应单元具有第一端，用以耦接于该至少一串发光二极管的第二端，及第二端，耦接于该地端，其中该电流供应单元是用以提供该至少一串发光二极管驱动电流；该储能单元具有第一端，用以耦接于该至少一串发光二极管的第一端，及第二端，耦接于该地端，其中该储能单元是用以于该开关开启时，根据充电电流充电，以及该储能单元是用以于该开关关闭时，将所储存的电能传送至该至少一串发光二极管。
本发明的还一实施例提供一种可提高电能转换效率的驱动方法。该方包括侦测单元比较该侦测单元的第一端的电压与参考电压的大小以产生侦测结果；及根据该侦测结果，该侦测单元、该开关和储能单元分别执行相对应的操作。
本发明提供一种可提高电能转换效率的驱动电路及其驱动方法。该驱动电路及其驱动方法是利用侦测单元比较至少一串发光二极管的第二端的电压与参考电压，以判断是否开启开关或关闭该开关。所以，本发明可降低电流供应单元的消耗功率，亦即在本发明中该电流供应单元的消耗功率并不会随着第一电压增加而增加。如此，相较于现有技术，本发明可提高电能转换效率。
附图说明
图1A是为现有技术说明一种可用以驱动发光二极管的驱动电路的示意图。
图1B是为说明图1A的一串发光二极管的功率和第一电压的关系的示意图。
图2是为本发明的一实施例说明一种可提高电能转换效率的驱动电路的示意图。
图3A是为说明当开关开启时，驱动电路的相对应操作的示意图。
图3B是为说明当开关关闭时，驱动电路的相对应操作的示意图。
图3C是为说明图3A和图3B的至少一串发光二极管的消耗功率、电流供应单元的消耗功率与第一电压的关系的示意图。
图4为是本发明的还一实施例说明一种可提高功率的驱动方法的流程图。
其中，附图标记说明如下：
100、200                        驱动电路
102、210                        整流器
104、206                        电流供应单元
106                             一串发光二极管
202                             开关
204                             侦测单元
208                             储能单元
2121-212n                       至少一串发光二极管
AC                              交流电压
GND                             地端
Ic                              充电电流
Id                              驱动电流
Idis                            放电电流
PLED、PLOSS                     消耗功率
SC                              开关控制信号
S1                            第二端
V1                            第一电压
V2                            第二电压
VLED                          跨压
400至412                      步骤
具体实施方式
请参照图2，图2是为本发明的一实施例说明一种可提高电能转换效率的驱动电路200的示意图。如图2所示，驱动电路200包括开关202、侦测单元204、电流供应单元206及储能单元208，其中开关202是为P型金属氧化物半导体晶体管、N型金属氧化物半导体晶体管或传输闸，且储能单元208是为电容。开关202具有第一端，用以接收整流器210产生的第一电压V1，第二端，及第三端，用以耦接于至少一串发光二极管2121-212n的第一端，其中至少一串发光二极管2121-212n中的每一串发光二极管包括至少一发光二极管，n≥1，且n是为正整数。当开关202开启时，开关202根据第一电压V1，产生第二电压V2。另外，至少一串发光二极管2121-212n中的每一串发光二极管的串联数目必须相同。此外，整流器210是用以接收交流电压AC，并根据交流电压AC，以产生第一电压V1，其中第一电压V1是为直流电压，且随着时间而有周期性变化。侦测单元204具有第一端，用以耦接于至少一串发光二极管2121-212n中的第二端S1，第二端，耦接于开关202的第二端，用以输出开关控制信号SC，及第三端，耦接于地端GND，其中侦测单元204是用以根据至少一串发光二极管2121-212n的第二端S 1的电压，以产生开关控制信号SC；电流供应单元206具有第一端，用以耦接于至少一串发光二极管2121-212n的第二端S1，及第二端，耦接于地端GND，其中电流供应单元206是用以提供至少一串发光二极管2121-212n驱动电流Id；储能单元208具有第一端，用以耦接于至少一串发光二极管2121-212n的第一端，及第二端，耦接于地端GND，其中储能单元208是用以于开关202开启时，根据充电电流Ic充电，以及储能单元208是用以于开关202关闭时，将储能单元208所储存的电能传送至至少一串发光二极管2121-212n。另外，在图2的还一实施例中，驱动电路200是包括整流器210。
请参照图3A、图3B和图3C，图3A是为说明当开关202开启时，驱动电路200的相对应操作的示意图，图3B是为说明当开关202关闭时，驱动电路200的相对应操作的示意图，图3C是为说明图3A和图3B的至少一串发光二极管2121-212n的消耗功率PLED、电流供应单元206的消耗功率PLOSS与第一电压V1的关系的示意图。如图3A和图3C所示，当侦测单元204的第一端的电压小于参考电压VREF时，侦测单元204产生开关控制信号SC，直到侦测单元204的第一端的电压大于参考电压VREF为止，因此开关202根据开关控制信号SC开启。当开关202开启后且第一电压V1小于至少一串发光二极管2121-212n的跨压VLED与开关202的跨压的总和时，储能单元208根据充电电流Ic充电。此时流经开关202的电流是等于充电电流Ic，亦即至少一串发光二极管2121-212n依然关闭。当开关202开启后且第二电压V2大于至少一串发光二极管2121-212n的跨压VLED(此时第一电压V1是位于图3C的A点)时，第二电压V2开始驱动至少一串发光二极管2121-212n，以及储能单元208继续根据充电电流Ic充电。此时流经开关202的电流是为驱动至少一串发光二极管2121-212n的驱动电流Id和充电电流Ic的总合。
如图3B和图3C所示，当侦测单元204的第一端的电压大于参考电压VREF(此时第一电压V1是位于图3C的B点)时，侦测单元204关闭开关控制信号SC。此时，开关202关闭，所以储能单元208根据放电电流Idis，驱动至少一串发光二极管2121-212n。亦即放电电流Idis等于驱动至少一串发光二极管2121-212n的驱动电流Id，且至少一串发光二极管2121-212n的第一端的电压等于储能单元208的第一端的电压。
如图3C所示，当侦测单元204的第一端的电压再度小于参考电压VREF(此时第一电压V1是位于图3C的C点)时，开关202再度根据开关控制信号SC开启。储能单元208再度根据充电电流Ic充电，且第一电压V1再度通过开关202产生的第二电压V2驱动至少一串发光二极管2121-212n直到第二电压V2小于至少一串发光二极管2121-212n的跨压VLED(此时第一电压V1是位于图3C的D点)。
因此，如图3C所示，当第二电压V2大于跨压VLED后，第二电压V2开始驱动至少一串发光二极管2121-212n。此时至少一串发光二极管2121-212n的消耗功率PLED是根据式(2)产生。当侦测单元204的第一端的电压大于参考电压VREF后，至少一串发光二极管2121-212n的第一端的电压等于储能单元208的第一端的电压，所以电流供应单元206的消耗功率PLOSS被降低。如此，由式(1)可知，驱动电路200可提升电能转换效率。
请参照图4，图4为是本发明的还一实施例说明一种可提高功率的驱动方法的流程图。图4的方法是利用图2的驱动电路200说明，详细步骤如下：
步骤400：开始；
步骤402：侦测单元204比较侦测单元204的第一端的电压与参考电压VREF的大小，以产生侦测结果DR；
步骤404：侦测单元204的第一端的电压是否小于参考电压VREF；如果是，进行步骤406；如果否，进行步骤410；
步骤406：侦测单元204产生开关控制信号SC，直到侦测单元204的第一端的电压大于参考电压VREF为止；
步骤408：根据开关控制信号SC，开启开关202，根据充电电流Ic，充电储能单元208，以及开关202根据第一电压V1，产生第二电压V2；跳回步骤402；
步骤410：侦测单元204关闭开关控制信号SC；
步骤412：储能单元208根据放电电流Ids，驱动至少一串发光二极管2121-212n；跳回步骤402。
在步骤408中，根据开关控制信号SC，开启开关202，根据充电电流Ic，充电储能单元208，以及开关202根据第一电压V1，产生第二电压V2。当第二电压V2大于跨压VLED时，第二电压V2才会驱动至少一串发光二极管2121-212n。此时流经开关202的电流是为驱动至少一串发光二极管2121-212n的驱动电流Id和充电电流Ic的总合。在步骤412中，当侦测单元204的第一端的电压大于参考电压VREF时，侦测单元204关闭开关控制信号SC。因此开关202关闭，以及储能单元208根据放电电流Idis，驱动至少一串发光二极管2121-212n。此时驱动至少一串发光二极管2121-212n的驱动电流Id是等于和放电电流Idis。
综上所述，本发明所提供的可提高电能转换效率的驱动电路及其驱动方法是利用侦测单元比较至少一串发光二极管的第二端的电压与参考电压，以判断是否开启开关或关闭开关。所以，本发明可降低电流供应单元的消耗功率，亦即在本发明中电流供应单元的消耗功率并不会随着第一电压增加而增加。如此，相较于现有技术，本发明可提高电能转换效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (12)

1.一种可提高电能转换效率的驱动电路，包括：
电流供应单元，具有第一端，用以耦接于至少一串发光二极管的第二端，及第二端，耦接于地端，其中该电流供应单元是用以提供该该至少一串发光二极管驱动电流；
该驱动电路的特征在于还包括：
开关，具有第一端，用以接收第一电压，第二端，及第三端，用以耦接于该至少一串发光二极管的第一端；
侦测单元，具有第一端，用以耦接于该至少一串发光二极管的第二端，第二端，耦接于该开关的第二端，用以输出开关控制信号，及第三端，耦接于该地端，其中该侦测单元是用以根据该至少一串发光二极管的第二端的电压，以产生该开关控制信号；
储能单元，具有第一端，用以耦接于该至少一串发光二极管的第一端，及第二端，耦接于该地端，其中该储能单元是用以于该开关开启时，根据充电电流充电，以及该储能单元是用以于该开关关闭时，将所储存的电能传送至该至少一串发光二极管。
2.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，该储能单元是为电容。
3.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，该开关是为P型金属氧化物半导体晶体管。
4.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，该开关是为N型金属氧化物半导体晶体管。
5.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，该开关是为传输闸。
6.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，该至少一串发光二极管中的每一串发光二极管包括至少一发光二极管，且每一串发光二极管具有相同数目的发光二极管。
7.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，还包括整流器，用以接收交流电压，并根据该交流电压，以产生该第一电压。
8.一种可提高电能转换效率的驱动方法，其特征在于，包括：
侦测单元比较该侦测单元的第一端的电压与参考电压的大小以产生侦测结果；及
根据该侦测结果，该侦测单元、该开关和储能单元分别执行相对应的操作。
9.如权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，当该侦测结果是为该侦测单元的第一端的电压小于该参考电压时，根据该侦测结果，该侦测单元产生开关控制信号，直到该侦测单元的第一端的电压大于该参考电压为止，根据该开关控制信号，开启该开关，以及根据充电电流，充电该储能单元。
10.如权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，当该侦测单元的第一端的电压大于该参考电压时，该侦测单元关闭该开关控制信号，根据该关闭的开关控制信号，关闭该开关，以及该储能单元根据放电电流，驱动该至少一串发光二极管。
11.如权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，当该开关开启后，该开关接收第一电压并产生第二电压。
12.如权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，当该侦测结果是为该侦测单元的第一端的电压大于该参考电压时，该侦测单元关闭该开关控制信号，根据该关闭的开关控制信号，关闭该开关，以及该储能单元根据放电电流，驱动该至少一串发光二极管。
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