CN103379706A - 驱动电路 - Google Patents
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Abstract
一种驱动电路包含复数个发光单元、复数个开关及偏压电流模块,其中该等发光单元相互串接,且以频率变化的输入电压驱动该等发光单元。每一个开关具有参考电压及临界导通电压,且包含相对的发光端及偏压端,其中发光端耦接于该等发光单元,且每一个开关的偏压端相互耦接。偏压电流模块耦接于该等开关的该等偏压端并具有操作偏压,且操作偏压以频率变化,其中各开关根据参考电压与操作偏压的差值与临界导通电压的关系分别导通或关闭。
Description
技术领域
本发明是关于一种驱动电路;具体而言,本发明是关于一种能够降低成本并提升效率的发光二极管驱动电路。
背景技术
一般而言,公知的发光二极管驱动电路是使用电源转换器(ADC, AC/DC convertor)产生输入电压,且输入电压驱动发光二极管发光。在实际情况中,发光二极管驱动电路包含电流源模块,其中电流源模块控制电路电流,使得流经发光二极管的电流振幅保持固定,进而使发光二极管保有稳定的亮度。
具体而论,公知的发光二极管驱动电路更包含数个开关及相对应的数个比较器,其中该等开关分别连接于相对应的该等比较器及该等发光二极管。此外,每个比较器具有定电压,并通过定电压与输入电压的关系以决定是否输出导通控制信号至相对应的开关。在实际应用中,公知发光二极管驱动电路是通过该等开关的导通状况以控制该等发光二极管的驱动发光结果。换言之,越多开关导通,则越多发光二极管发光。然而,在此电路中,由于每个开关具有对应的比较器,故电路需要数个比较器,不但形成复杂的驱动电路,并提高生产成本。
此外,请参照图1,图1是上述公知发光二极管中输入电流与发光二极管电流的关系示意图。如图1所示,输入电流曲线11具有全波整流波形,而发光二极管的电流曲线12具有锯齿波波形。也就是说,输入电压驱动发光二极管发光时,会浪费部分输入电流而耗损功率,并降低散热效率。
综合上述诸多因素,如何设计能提升操作效率并降低成本的发光二极管驱动电路,是现今一大课题。
发明内容
有鉴于上述现有技术的问题,本发明提出一种具高操作效率并能简化结构的驱动电路。
于一方面,本发明提供一种变化开关架构的驱动电路,以降低成本。
于另一方面,本发明提供一种使用偏压电流模块的驱动电路,以提高效率。
于另一方面,本发明提供一种连接散热模块的驱动电路,能提供散热功能。
本发明的一方面在于提供一种驱动电路,包含复数个发光单元、复数个开关及偏压电流模块,其中该等发光单元相互串接,且以频率变化的输入电压驱动该等发光单元。每一个开关具有参考电压及临界导通电压,且包含相对的发光端及偏压端,发光端耦接于该等发光单元,且每一个开关的偏压端相互耦接。偏压电流模块耦接于该等开关的该等偏压端并具有操作偏压,且操作偏压以频率变化,其中各开关根据参考电压与操作偏压的差值与临界导通电压的关系分别导通或关闭。
需说明的是,该等开关包含复数个操作开关及终端开关。每一个操作开关的发光端耦接于该等发光单元的对应串接点。终端开关的发光端耦接于该等发光单元的终端,且终端开关的参考电压大于任一操作开关的参考电压。当参考电压大于操作偏压,且参考电压与操作偏压的差值不小于临界导通电压时,则对应的开关导通。
相较于现有技术,根据本发明的驱动电路使用具参考电压及临界导通电压的该等开关,且改变该等开关及该等发光单元的耦接关系,进而简化驱动电路的架构。在实际情况中,无论该等发光单元的驱动数量多寡,只需导通任一开关,而非导通至少一开关。此外,该等发光单元使用的电压与输入电压同为全波整流后电压,故仅有少量输入电压造成功率损耗,以达到提高效率的功效。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
附图说明
图1是上述公知发光二极管中输入电流与发光二极管电流的关系示意图;
图2是绘示本发明的驱动电路的实施例示意图;
图3是绘示本发明的不同电压的对应示意图;
图4是绘示输入电压的对应电流曲线与发光单元电流曲线的对照示意图;
图5是绘示本发明的驱动电路的另一实施例示意图;
图6是绘示本发明的驱动电路的另一实施例示意图;
图7是绘示本发明的驱动电路的另一实施例示意图;以及
图8是绘示本发明的驱动电路的另一实施例示意图。
主要元件符号说明:
1、1A~1D:驱动电路220:终端开关
10A~10C:发光单元333:操作偏压曲线
11:输入电流曲线600:耦接点
12:发光二极管的电流曲线600A:汇集点
30:偏压电流模块
40:整流电源模块
50:电压产生模块
60:散热模块
100A、100B:串接点
100C:终端
111:输入电压曲线
111A:发光单元210A电流曲线
111B:发光单元210B电流曲线
111C:发光单元220电流曲线
112:输入电流曲线
112A:发光单元10A电流曲线
201A~201C:发光端
202A~202C:偏压端
210A、210B:操作开关
具体实施方式
根据本发明的一具体实施例,提供一种驱动电路,能简化电路架构。于此实施例中,驱动电路可以是发光二极管驱动电路。具体而言,驱动电路是变化发光二极管及其他元件的耦接关系,进而简化结构。
请参照图2,图2是绘示本发明的驱动电路1的实施例示意图。如图2所示,驱动电路1包含复数个发光单元10A~10C、复数个开关、偏压电流模块30、整流电源模块40及电压产生模块50,其中该等开关包含复数个操作开关210A/210B及终端开关220。需说明的是,该等发光单元10A~10C耦接于整流电源模块40及偏压电流模块30之间;该等操作开关210A/210B及终端开关220耦接于该等发光单元10A~10C及电压产生模块50之间;且该等操作开关210A/210B及终端开关220耦接于偏压电流模块30。
在实际应用中,整流电源模块40连接该等发光单元10A~10C并提供输入电压。在实际情况中,整流电源模块40具有交流电源及整流装置,其中整流装置转换交流电源的电压为直流电压。举例而言,整流电源模块40可以是半波整流电源装置或全波整流电源装置,其中全波整流电源装置包含桥式全波整流电源装置、中心抽头式整流电源装置、真空管式整流电源装置及三相整流电源装置,但不以此为限。在此实施例中,整流电源模块40转换交流电压为整流的输入电压,且输入电压是全波整流后电压。
在此实施例中,该等发光单元10A~10C相互串接,且以频率变化的输入电压驱动该等发光单元10A~10C。值得注意的是,在其他实施例中,驱动电路1能依照实际需求配置该等发光单元的数量,并不以此例为限。此外,本发明的发光单元可以是发光二极管、激光发光体、荧光装置或上述发光体的任意组合。在此实施例中,发光单元是发光二极管,其中发光二极管的颜色包含白色、红色、绿色及/或蓝色。
需说明的是,当以频率变化的输入电压驱动该等发光单元10A~10C时,由于输入电压是全波整流后电压,使得跨接于该等发光单元的电压为全波整流后电压。此外,频率可以是60Hz、120Hz、50Hz或100Hz,并无特定的限制。在此实施例中,频率是120Hz。
如图2所示,每一个开关具有参考电压及临界导通电压,且分别包含相对的发光端201A/201B/201C及偏压端202A/202B/202C。此外,该等发光端201A~201C分别耦接于相对应的该等发光单元10A~10C,且每一个开关的偏压端202A/202B/202C相互耦接。举例而言,操作开关210A的发光端201A耦接于该等发光单元10A/10B的串接点100A;而操作开关210B的发光端201B耦接于该等发光单元10B/10C的串接点100B。此外,终端开关220的发光端201C耦接于该等发光单元10A~10C的终端100C,且终端开关220的参考电压大于任一操作开关210A/210B的参考电压。实际上,电压产生模块50耦接该等开关并提供各开关相对应的参考电压。在实际情况中,每一个开关的参考电压不同。具体而言,操作开关210B的参考电压较佳大于操作开关210A的参考电压。在此实施例中,操作开关210A、操作开关210B及终端开关220的参考电压分别为5V、10V及15V,而每个开关的临界导通电压为1.5V,但不以此为限。
在实际应用中,偏压电流模块30耦接于该等开关的该等偏压端202A/202B/202C并具有操作偏压,且操作偏压以频率变化,其中各开关根据参考电压与操作偏压的差值与临界导通电压的关系分别导通或关闭。具体而言,操作偏压的频率较佳与输入电压的频率相同,使得驱动该等发光单元10A~10C的电压与操作偏压同步,以避免功率损耗。在实际情况中,偏压电流模块30可以是晶体管或电压转电流电路,能够产生饱和区的数个操作偏压。在此实施例中,饱和区操作电压的最小值为1V,并包含4.8V及9.8V,但不以此例为限。
进一步而论,当参考电压大于操作偏压,且参考电压与操作偏压的差值不小于临界导通电压时,则对应的开关导通。举例而言,每个发光单元具有10个发光二极管装置(图未示),而驱动每个发光二极管装置发光的所需电压为3V,故每个发光单元的所需驱动电压为30V,但不以此为限。请参照图3,图3是绘示本发明的不同电压的对应示意图。如图3所示,111是输入电压曲线,111A是发光单元10A的电流曲线,111B是发光单元10B的电流曲线,111C是发光单元10C的电流曲线,且333是操作电压曲线。举例而言,当输入电压为32V,偏压电流模块30的对应操作偏压为1V时,输入电压驱动发光单元10A发光,且剩余电压(2V)驱动操作开关210A导通。此外,操作开关210A的参考电压(5V)与操作偏压的差值为4V,其差值不小于临界导通电压(1.5V),使得操作开关210A处于导通状态。需说明的是,由于跨压不足,电流不会流经发光单元10B/10C,使得操作开关210B及终端开关220无法导通。此时,发光单元10A及操作开关210A是处于导通状态。此外,在其他实施例(图未示)中,偏压电流模块30可以使用高电压范围(像是50V以上)的电流模块,则驱动电路1可以使用该等操作开关210A/210B达到提升发光效率的功效,而终端开关220可以省略不用,但不以此为限。
如图3所示,输入电压自32V持续上升。举例而言,当输入电压为66V,偏压电流模块30的对应操作偏压为4.8V时,输入电压驱动发光单元10A及发光单元10B发光,且剩余电压(6V)驱动操作开关210B导通。值得注意的是,操作开关210B的参考电压(10V)与操作偏压的差值为5.2V,其差值不小于临界导通电压(1.5V),使得操作开关210B处于导通状态。此外,操作开关210A的参考电压(5V)与操作偏压(4.8V)的差值为0.2V,其差值小于临界导通电压(1.5V),使得操作开关210A处于关闭状态。需说明的是,由于跨压不足,电流不会流经发光单元10C,使得终端开关220无法导通。此时,发光单元10A、发光单元10B及操作开关210B是处于导通状态。换言之,只使用一个开关,可使数个发光单元发光,进而减少功率消耗,更降低散热问题。
请参照图3,输入电压自66V持续上升。举例而言,当输入电压为100V,偏压电流模块30的对应操作偏压为9.8V时,输入电压驱动发光单元10A、发光单元10B及发光单元10C发光,且剩余电压(10V)驱动终端开关220导通。值得注意的是,终端开关220的参考电压(15V)与操作偏压的差值为5.2V,其差值不小于临界导通电压(1.5V),使得终端开关220处于导通状态。此外,操作开关210A的参考电压(5V)小于操作偏压(9.8V),使得操作开关210A处于关闭状态;而操作开关210B的参考电压(10V)与操作偏压(9.8V)的差值为0.2V,其差值小于临界导通电压(1.5V),使得操作开关210B处于关闭状态。此时,发光单元10A、发光单元10B、发光单元10C及终端开关220处于导通状态。同理,本发明只使用一个开关,可使数个发光单元发光,更提高工作效率。
进一步而论,输入电压自100V继续上升至132V,且偏压电流模块30的对应操作偏压为13.5V时,输入电压驱动发光单元10A、发光单元10B及发光单元10C发光,且剩余电压(42V)驱动终端开关220导通。值得注意的是,终端开关220的参考电压(15V)与操作偏压(13.5)的差值为1.5V,其差值不小于临界导通电压(1.5V),使得终端开关220处于导通状态。此外,操作开关210A的参考电压(5V)及操作开关210B的参考电压(10V)分别小于操作偏压(13.5V),使得操作开关210A及操作开关210B处于关闭状态。此时,发光单元10A、发光单元10B、发光单元10C及终端开关220是处于导通状态。
电压曲线自波峰开始下降,即输入电压自132V开始下降。举例而言,当输入电压为100V,偏压电流模块30的对应操作偏压为9.8V时,输入电压驱动发光单元10A、发光单元10B及发光单元10C发光,且剩余电压(10V)驱动终端开关220导通。值得注意的是,终端开关220的参考电压(15V)与操作偏压的差值为5.2V,其差值不小于临界导通电压(1.5V),使得终端开关220处于导通状态。此外,操作开关210A的参考电压(5V)小于操作偏压(9.8V),使得操作开关210A处于关闭状态;而操作开关210B的参考电压(10V)与操作偏压(9.8V)的差值为0.2V,其差值小于临界导通电压(1.5V),使得操作开关210B处于关闭状态。此时,发光单元10A、发光单元10B、发光单元10C及终端开关220处于导通状态。同理,本发明只使用一个开关,可使数个发光单元发光,更提高工作效率。
如图3所示,输入电压自100V持续下降。举例而言,当输入电压为66V,偏压电流模块30的对应操作偏压为4.8V时,输入电压驱动发光单元10A及发光单元10B发光,且剩余电压(6V)驱动操作开关210B导通。值得注意的是,操作开关210B的参考电压(10V)与操作偏压的差值为5.2V,其差值不小于临界导通电压(1.5V),使得操作开关210B处于导通状态。此外,操作开关210A的参考电压(5V)与操作偏压(4.8V)的差值为0.2V,其差值小于临界导通电压(1.5V),使得操作开关210A处于关闭状态。需说明的是,由于跨压不足,电流不会流经发光单元10C,使得终端开关220无法导通。此时,发光单元10A、发光单元10B及操作开关210B是处于导通状态。换言之,只使用一个开关,可使数个发光单元发光,进而减少功率消耗,更降低散热问题。
输入电压自66V持续下降。举例而言,当输入电压为32V,偏压电流模块30的对应操作偏压为1V时,输入电压驱动发光单元10A发光,且剩余电压(2V)驱动操作开关210A导通。此外,操作开关210A的参考电压(5V)与操作偏压的差值为4V,其差值不小于临界导通电压(1.5V),使得操作开关210A处于导通状态。需说明的是,由于跨压不足,电流不会流经发光单元10B/10C,使得操作开关210B及终端开关220无法导通。此时,发光单元10A及操作开关210A处于导通状态。
接下来,本发明更通过图2及图3加以说明驱动电路部分元件的电压与电流的对应关系。请参照图2,整流电源模块40分别耦接偏压电流模块30及电压产生模块50。在实际情况中,整流电源模块40分别传送输入电压至偏压电流模块30及电压产生模块50。在此实施例中,偏压电流模块30具有放大器、电阻及电压产生单元(图未示),且放大器、电阻与晶体管形成负回授电路。进一步而论,整流电源模块40传送输入电压至偏压电流模块30的电压产生单元,电压产生单元转换输入电压以产生分压至放大器,其中分压是全波整流后电压。
此外,驱动电路1通过分压及电阻控制偏压电流模块30的偏压电流,而偏压电流是流经发光单元的电流。换言之,该等发光单元10A~10C的电流波形类似于与输入电压的对应电流波形。请参照图4,图4是绘示输入电流曲线与发光单元10A电流曲线的对照示意图。如图4所示,112是输入电流曲线,而112A是发光单元10A电流曲线。需说明的是,输入电流曲线112与发光单元10A电流曲线112A具有相同的频率,且具有相近的全波整流波形。也就是说,输入电压驱动发光单元发光时,会有较少的输入电流造成功率耗损,进而提高效率。此外,需说明的是,如图3及图4所示,发光单元的电流曲线与输入电压具有相近的全波整流波形,故能够减少功率耗损,进而提高功率因子(power factor)。在实际情况中,驱动电路1的功率因子可达0.9988,因而具有高功率因子。
因此,驱动电路1无须使用比较器提供该等开关所需的电压,并能够通过偏压电流模块30控制该等发光单元的电流及该等开关的导通或关闭,进而降低功率耗损并提高发光效率。
此外,本发明更通过以下3个变化实施例以提供有效散热的驱动电路。
请参照图5,图5是绘示本发明的驱动电路的另一实施例示意图。如图5所示,相对于图2的驱动电路1,驱动电路1A更具有至少一散热模块60。需说明的是,散热模块60连接该等开关的至少其一,其中输入电压形成电流并流经散热模块60,以使散热模块60产生功率。在此实施例中,散热模块60是以并联的方式耦接于该等开关的至少其一。进一步而论,散热模块60是以并联的方式耦接于终端开关220。具体而言,散热模块60分别连接终端100C及耦接点600,其中耦接点600介于终端开关220的偏压端202C与汇集点600A之间,而汇集点600A是各开关的偏压端202A/202B/202C连接线的交会连接点。在实际情况中,散热模块60可以是电阻、晶体管或其他能够产生功率的电子元件。在此实施例中,散热模块60是电阻,可以有效降低终端开关220的电流量,进而达到散热的功效。
请参照图6,图6是绘示本发明的驱动电路的另一实施例示意图。如图6所示,驱动电路1B的散热模块60是以串联的方式耦接于该等开关的至少其一。进一步而论,散热模块60是以串联的方式耦接于终端开关220。具体而论,散热模块60的两端分别连接终端100C及终端开关220的发光端201C。换言之,驱动电路1B的散热模块耦接于终端100C与终端开关220的发光端201C之间。在实际情况中,散热模块60能够分摊终端开关220的电压并产生功率,进而达到散热的功效。
请参照图7,图7是绘示本发明的驱动电路的另一实施例示意图。如图7所示,驱动电路1C的散热模块60耦接于终端开关220的偏压端202C及汇集点600A之间。需说明的是,相对于驱动电路1A/1B,驱动电路1C的散热模块60能够分摊偏压电流模块30的电压,并产生功率协助偏压电流模块30散热。
请参照图8,图8是绘示本发明的驱动电路的另一实施例示意图。如图8所示,驱动电路1D的散热模块60是耦接于操作开关及对应串接点之间。在实际应用中,散热模块60可以耦接于该等操作开关210A/210B及对应串接点100A/100B之间,或只耦接于单一操作开关及对应串接点之间,并无特定的限制。在此实施例中,散热模块60耦接于该等操作开关210A/210B及对应串接点100A/100B之间。需说明的是,相对于驱动电路1A~1C,驱动电路1D的散热模块60能够分别分摊对应操作开关的电压,并产生功率协助该等操作开关散热。因此,通过驱动电路1A~1C,散热模块60能够有效分担该等操作开关或偏压电流模块30的操作功率。换言之,驱动电路1A~1D能使用大功率(像是20W)的发光单元,同时达到提高工作效率及有效散热的功效。
相较于现有技术,根据本发明的驱动电路是使用具参考电压及临界导通电压的该等开关,且改变该等开关及该等发光单元的耦接关系,进而简化驱动电路的架构。在实际情况中,无论该等发光单元的驱动数量多寡,只需导通任一开关,而非导通至少一开关。此外,该等发光单元使用的电压与输入电压同为全波整流后电压,故仅有少量输入电压造成功率损耗,以达到提高效率的功效。
通过以上较佳具体实施例的详述,是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神,而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地,其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。
Claims (10)
1.一种驱动电路,其特征在于,包含:
复数个发光单元,其中该等发光单元相互串接,且以一频率变化的一输入电压驱动该等发光单元;
复数个开关,其中每一个开关具有一参考电压及一临界导通电压,且包含相对的一发光端及一偏压端,该发光端耦接于该等发光单元,且每一个开关的该偏压端相互耦接;以及
一偏压电流模块,耦接于该等开关的该等偏压端并具有一操作偏压,且该操作偏压以该频率变化,其中各开关根据该参考电压与该操作偏压的差值与该临界导通电压的关系分别导通或关闭。
2.如权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,该等开关包含:
复数个操作开关,其中每一个操作开关的该发光端耦接于该等发光单元的对应串接点;以及
一终端开关,其中该终端开关的该发光端耦接于该等发光单元的终端,且该终端开关的该参考电压大于任一操作开关的该参考电压。
3.如权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,当该参考电压大于该操作偏压,且该参考电压与该操作偏压的差值不小于该临界导通电压时,则对应的该开关导通。
4.如权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,进一步包含:
一整流电源模块,连接该等发光单元并提供该输入电压,其中该输入电压是全波整流后电压。
5.如权利要求4所述的驱动电路,其特征在于,跨接于该等发光单元的电压是全波整流后电压。
6.如权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,进一步包含:
一电压产生模块,耦接该等开关并提供各开关相对应的该参考电压。
7.如权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,每一个开关的该参考电压不同。
8.如权利要求2所述的驱动电路,其特征在于,进一步包含:
至少一散热模块,连接该等开关的至少其一,其中该输入电压形成电流并流经该至少一散热模块,以使该至少一散热模块产生功率。
9.如权利要求8所述的驱动电路,其特征在于,该至少一散热模块是以并联的方式耦接于该等开关的至少其一。
10.如权利要求8所述的驱动电路,其特征在于,该至少一散热模块是以串联的方式耦接于该等开关的至少其一。
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