CN103107697A - 电流调节装置及其调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电流调节装置，用于调节输出予负载的电流的电流值。电流调节装置包括恒流驱动单元及升压电路。恒流驱动单元分别与负载的负端及第一电阻电性连接，且恒流驱动单元包含比较组件以及第一开关组件，其中恒流驱动单元侦测负载的负端以输出升压讯号，且恒流驱动单元接收脉冲宽度调制(PWM)信号来控制第一开关组件的导通或开路进而控制负载的电流的波形，以及恒流驱动单元接收一具有可调节占空比的输入电压以形成一基准电压并通过比较组件比较基准电压与第一电阻上的电压值以调节第一开关组件的阻抗进而决定负载的电流幅值。升压电路分别与负载的正端及外部电源电性连接，且根据升压讯号，将外部电源提供的外部电压进行升压以驱动负载。

Description

电流调节装置及其调节方法
【技术领域】
本发明涉及电流调节领域，特别涉及一种用于调节输出予负载的电流幅值的电流调节装置。
【背景技术】
现今发光二极管的技术以臻于成熟，发光二极管亦已被应用于许多产品领域中，已然成为现代人不可或缺的一项产品。
然而，用以驱动发光二极管的驱动装置仍为值得关注的一项技术领域。由于利用直流电驱动发光二极管可使得发光二极管具有较好的发光效率，因此现在用以驱动发光二极管的驱动装置多为直流驱动，用以驱动发光二极管的电流值多半已于设计时就已设定完成，可预见地，无法调整驱动电流的情况将会造成多余的电流损耗，无法符合现今节能减碳的要求。
因此，如何发展出一种解决上述问题的技术，实为目前迫切需要解决的问题。
【发明内容】
本发明的一个目的在于提供一种电流调节领域，其可同时调节负载的驱动电流的电流幅值及其占空比。
为解决上述问题，本发明提供了一种电流调节装置，用于调节输出予负载的电流的电流值。电流调节装置包括恒流驱动单元及升压电路。恒流驱动单元分别与所述负载的一负端及一第一电阻电性连接，且所述恒流驱动单元包含一比较组件以及一第一开关组件，其中所述恒流驱动单元侦测所述负载的所述负端以输出一升压讯号，且所述恒流驱动单元接收一脉冲宽度调制(PWM)信号来控制所述第一开关组件的导通或开路进而控制所述负载的电流的波形，以及所述恒流驱动单元接收一具有可调节占空比的输入电压以形成一基准电压并通过所述比较组件比较所述基准电压与所述第一电阻上的电压值以调节所述第一开关组件的阻抗进而决定所述负载的电流幅值。升压电路分别与所述负载的正端及一外部电源电性连接，且根据所述升压讯号，将所述外部电源提供的一外部电压进行升压以驱动所述负载。
在上述电流调节装置中，所述电流调节装置还包括一分压电路，将所述输入电压分压为所述基准电压。
在上述电流调节装置中，所述电流调节装置还包括电压输入单元及PWM信号输入单元。电压输入单元与所述恒流驱动单元电性连接，用于输入所述输入电压至所述恒流驱动单元。PWM信号输入单元与所述恒流驱动单元电性连接，用于输入所述PWM信号至所述恒流驱动单元。
在上述电流调节装置中，所述电压输入单元中具有一第二滤波电路，所述第二滤波电路用以将所述矩形电压波形进行滤波后输入所述恒流驱动单元。
在上述电流调节装置中，述恒流驱动单元侦测所述负载的负端电压，并依据所侦测到的所述负载的负端电压输出具有占空比的升压讯号至所述升压电路，所述升压讯号的占空比是依据所述恒流驱动单元侦测到的所述负载的负端电压来进行调整。
为解决上述问题，本发明提供了一种一种电流调节方法，用于调节输出予一负载的电流幅值，所述方法包括：将一外部电压升压至足以驱动所述负载所需的电压；根据一具有可调节占空比的输入电压来形成一基准电压；侦测一第一电阻上的电压值，所述第一电阻透过一恒流驱动单元与所述负载电性连接；比较所述基准电压与所述第一电阻上的电压值以调节所述负载的电流幅值。
在上述电流调节方法中，所述输入电压为一具有可调节占空比的矩形电压波形，且所述输入电压为透过分压而成为所述基准电压。
在上述电流调节方法中，通过滤波产生所述矩形电压波形。
在上述电流调节方法中，所述方法还包括：通过一PWM信号来控制所述负载的电流的波形。
本发明的电流调节装置可通过输入电压以及控制信号双重调节，使得负载电流的电流值和占空比都可以线性调节，再搭配上各种电流值及占空比组合，即可调节出各种幅值及占空比的负载电流。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
【附图说明】
图1为绘示根据本发明一实施例的电流调节装置的方块图；
图2为绘示图1所示的电流调节装置的细部电路图；
图3为绘示根据本发明另一实施例的电流调节方法的流程图。
【具体实施方式】
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。
参考图1，图1为绘示根据本发明一实施例的电流调节装置的方块图。在本发明中，电流调节装置100为用以驱动负载200，并可调节通过负载200的电流的电流值，于本实施例中，负载200可为但不限为发光二极管(LED)串。电流调节装置100包括恒流驱动单元110、电压输入单元120、脉冲宽度调制(PWM)信号输入单元130及升压电路140。于本实施例中，恒流驱动单元110的外部可具有电压输入端111、信号输入端112、信号输出端113、第一端114及第二端115。电压输入单元120与电压输入端111电性连接，PWM信号输入单元130与信号输入端112电性连接，升压电路140分别与负载200的正端及信号输出端113电性连接，并与外部电源300电性连接，第一端114与负载200的负端电性连接，第二端115与第一电阻150电性连接。
当外部电源300给予电流调节装置100第一驱动电压V1时，若负载200的阻抗过大，则第一驱动电压V1将无法直接驱动负载200，此时恒流驱动单元110将通过第一端114侦测负载200的负端电压。由于负载200尚未被驱动，因此负端电压为零，此时恒流驱动单元110将通过信号输出端113输出升压信号SL至升压电路140，升压电路140收到升压信号SL后会将第一驱动电压V1升压为足以驱动负载200的第二驱动电压V2。
于本实施例中，升压信号SL为具有占空比的信号，当升压信号SL为高电平时，升压电路140进行充电并将第一驱动电压V1提升，当电压提升至足以驱动负载200的第二驱动电压V2时，升压信号SL改为低电平，此时升压电路140进行放电以驱动负载200。当升压电路140放电以驱动负载200时，电压将会逐渐下降，当电压下降至无法驱动负载200时，升压信号SL将又转变为高电平，升压电路140又开始充电以提升电压，如此一来，升压信号SL的高电平及低电平将形成具有固定占空比的信号。
于本实施例中，电流调节装置100还包括第一滤波电路160，第一滤波电路160可设置于升压电路140及负载200之间，用以将第二驱动电压V2进行滤波，使第二驱动电压V2更为稳定。
于本实施例中，通过电压输入单元120及PWM信号输入单元130，恒流驱动单元110可接收具有可调节占空比的输入电压Vin以形成基准电压V以及接收PWM信号SP，并配合侦测第一电阻150上的电压大小，比较基准电压V与第一电阻150上的电压值大小以决定负载电流IL的电流幅值，另外，通过PWM信号SP来控制负载200的负载电流IL的波形，如此即可调节出各种幅值及占空比的负载电流IL。
请参照图2并配合图1，图2为绘示图1所示的电流调节装置的细部电路图。于本实施例中，升压电路140中包括电感1401及第二开关组件1402，第二开关组件1402具有电流输入端1402a、电流输出端1402b及信号输入端1402c。电感1401的一端与外部电源300的正端电性连接，电感1401的另一端与第二开关组件1402的电流输入端1402a电性连接，第二开关组件1402的电流输出端1402b与外部电源300的负端电性连接且接地，第二开关组件的信号输入端1402c与恒流驱动单元110的信号输出端113电性连接。恒流驱动单元110是依据第一端114侦测负载200的负端电压并由信号输出端113输出升压讯号SL至第二开关组件的信号输入端1402c，当升压讯号SL为高电平时，第二开关组件1402导通，此时电感1401将进行充电以提升电压，当升压讯号SL为低电平时，第二开关组件1402开路，此时电感1401将进行放电以驱动负载200。通过升压讯号SL的控制，升压电路140可将第一驱动电压V1的电压提升后输出第二驱动电压V2。
于本实施例中，滤波电路160分别与升压电路140及负载200电性连接，且滤波电路160包括整流二极管1601及电容1602，滤波电路160用以将升压电路140提升后的电压进行滤波。
本发明的目的在于调节输出予负载200的负载电流IL的电流值，使其可调节出各种幅值及占空比的负载电流IL。
请再次参照图2并配合图1，于本实施例中，恒流驱动单元110中包括分压电路1101、比较电路1102及第一开关组件1103，分压电路1101的一端与电压输入端111电性连接，分压电路1101的另一端为接地，比较电路1102与分压电路1101及信号输入端112电性连接，而第一开关组件1103分别与比较电路1102、第一端114及第二端115电性连接。而电压输入单元120与电压输入端111电性连接，PWM信号输入单元130与信号输入端112电性连接。电压输入单元120由电压输入端111输入一输入电压Vin至恒流驱动单元110，而输入电压Vin会由分压电路1101分压为一基准电压V。于本实施例中，输入电压Vin为ADIM(a1-wire pulse-dimming input)电压，而电压输入端111即为ADIM端。
于本实施例中，输入电压Vin为可调节占空比的矩形波，且电压输入单元120中包括第二滤波电路1201，第二滤波电路1201可包括电阻及电容，但不以此为限。第二滤波电路1201用以将不同具有占空比的输入电压Vin滤成不同的直流电压，因此，基准电压V亦为可调整的。恒流驱动单元110的第二端115与第一电阻150电性连接，恒流驱动单元110通过第二端115侦测第一电阻150上的电压值，而通过负载200的负载电流IL与第一电阻150的电阻值的乘积为一比较电压VR。当负载200导通时，透过比较电路1102比较基准电压V与比较电压VR，若比较电压VR小于基准电压V，表示负载电流IL偏小，此时将减小恒流驱动单元110内部第一开关组件1103的导通阻抗，使负载电流IL增大；若比较电压VR大于基准电压V，表示负载电流IL偏大，此时将增大恒流驱动单元110内部第一开关组件1103的导通阻抗，使负载电流IL减小。藉此可使得负载电流IL达到默认的电流值并保持稳定。
另外，藉由输入可调节占空比的输入电压Vin，并通过选择匹配的第二滤波电路1201的参数，将输入电压Vin滤成各种大小的稳定电压值，如此即可得到各种不同的基准电压V。基于不同的基准电压V电压值，即可在负载200可承受的范围内调节负载电流IL的电流值，以发光二极管为例，可承受的电流值范围为0~350毫安(mA)。如此一来，将可有效地增加负载电流IL的电流值范围。
再者，PWM信号输入单元130将会通过信号输入端112输入一PWM信号SP至恒流驱动单元110，当PWM信号SP为高电平时，第一开关组件1103导通，负载200有负载电流IL流过，PWM信号SP为低电平时，第一开关组件1103开路，负载200没有负载电流IL流过。如此将可使得负载电流IL亦成为与PWM信号SP具有相同占空比的矩形波，有效的调节负载电流IL的电流值，达到电流调节作用。
请参照图3，图3为绘示根据本发明另一实施例的电流调节方法的流程图。
于步骤S1中，将一外部电压升压至驱动一负载所需的电压。于本实施例中，可藉由升压电路对外部电压进行升压，使其足以驱动负载。
于步骤S2中，接收具有可调节占空比的一输入电压并形成一基准电压。于本实施例中，输入电压为可调节占空比的一矩形电压波形，且输入电压为透过分压而成为基准电压。另外，藉由输入可调节占空比的输入电压，并通过选择匹配的滤波电路的参数，将输入电压滤成各种大小的稳定电压值，如此即可得到各种不同的基准电压。
于步骤S3中，侦测一第一电阻上的电压值。所述第一电阻透过一恒流驱动单元与所述负载电性连接。
于步骤S4中，比较基准电压与第一电阻上的电压值的电压值以调节负载电流的电流幅值。于本实施例中，若比较电压小于基准电压，表示负载电流偏小，此时将使负载电流增大；若比较电压大于基准电压，表示负载电流偏大，此时将使负载电流减小，藉此调节出所需的负载电流的电流幅值。
于本实施例中，电流调节方法更可包含步骤S5。于步骤S5中，接收一PWM信号输入来控制负载的一负载电流的波形。于本实施例中，PWM信号为可调节占空比的一矩形电压波形，通过PWM信号高电平及低电平，将负载电流控制为与PWM信号具有相同占空比的矩形波，有效的调节负载电流的电流值，达到电流调节作用。
本发明的电流调节装置可通过输入电压以及控制信号双重调节，使得负载电流值和占空比都可以线性调节，再搭配上各种电流值及占空比组合，即可调节出各种幅值及占空比的负载电流。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种电流调节装置，用于调节输出予一负载的电流幅值，其特征在于，所述电流调节装置包括：
一恒流驱动单元，分别与所述负载的一负端及一第一电阻电性连接，且所述恒流驱动单元包含一比较组件以及一第一开关组件，其中所述恒流驱动单元侦测所述负载的所述负端以输出一升压讯号，且所述恒流驱动单元接收一脉冲宽度调制(PWM)信号来控制所述第一开关组件的导通或开路进而控制所述负载的电流的波形，以及所述恒流驱动单元接收一具有可调节占空比的输入电压以形成一基准电压并通过所述比较组件比较所述基准电压与所述第一电阻上的电压值以调节所述第一开关组件的阻抗进而决定所述负载的电流幅值；以及
一升压电路，分别与所述负载的正端及一外部电源电性连接，且根据所述升压讯号，将所述外部电源提供的一外部电压进行升压以驱动所述负载。
2.根据权利要求1所述的电流调节装置，其特征在于，所述电流调节装置还包括一分压电路，将所述输入电压分压为所述基准电压。
3.根据权利要求1所述的电流调节装置，其特征在于，所述电流调节装置还包括:
一电压输入单元，与所述恒流驱动单元电性连接，用于输入所述输入电压至所述恒流驱动单元，所述输入电压的波形为一具有可调节占空比的矩形电压波形；以及
一PWM信号输入单元，与所述恒流驱动单元电性连接，用于输入所述PWM信号至所述恒流驱动单元。
4.根据权利要求3所述的电流调节装置，其特征在于，所述电压输入单元中具有一第二滤波电路，所述第二滤波电路用以将所述矩形电压波形进行滤波后输入所述恒流驱动单元。
5.根据权利要求1所述的电流调节装置，其特征在于，所述恒流驱动单元侦测所述负载的负端电压，并依据所侦测到的所述负载的负端电压输出具有占空比的升压讯号至所述升压电路，所述升压讯号的占空比是依据所述恒流驱动单元侦测到的所述负载的负端电压来进行调整。
6.一种电流调节方法，用于调节输出予一负载的电流幅值，所述方法包括：
将一外部电压升压至足以驱动所述负载所需的电压；
根据一具有可调节占空比的输入电压来形成一基准电压；
侦测一第一电阻上的电压值，所述第一电阻透过一恒流驱动单元与所述负载电性连接；以及
比较所述基准电压与所述第一电阻上的电压值以调节所述负载的电流幅值。
7.根据权利要求6所述的电流调节方法，其特征在于，所述输入电压为一具有可调节占空比的矩形电压波形，且所述输入电压为透过分压而成为所述基准电压。
8.根据权利要求7所述的电流调节方法，其特征在于，通过滤波产生所述矩形电压波形。
9.根据权利要求1所述的电流调节方法，其特征在于，所述方法还包括：通过一PWM信号来控制所述负载的电流的波形。
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