CN103547014A - 关联于发光二极管灯管的负载驱动装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种关联于发光二极管灯管的负载驱动装置及其方法。所述的负载驱动装置包括：以脉宽调制结构为基础的电源转换器与判断电路。其中，以脉宽调制结构为基础的电源转换器耦接发光二极管灯管，且经配置以：产生发光二极管灯管的一直流操作电压；以及反应于一调光信号而控制流经发光二极管灯管的电流，以调整发光二极管灯管的亮度。判断电路耦接以脉宽调制结构为基础的电源转换器与发光二极管灯管，且其经配置以：接收所述直流操作电压；以及在满足关联于发光二极管灯管的熄灯条件下，停止传导所述直流操作电压给发光二极管灯管。

Description

关联于发光二极管灯管的负载驱动装置及其方法
技术领域
本发明涉及本一种负载驱动装置，尤其涉及一种关联于发光二极管灯管的负载驱动装置及其方法。
背景技术
近20年来，人们一直致力于新型照明光源的开发。欧盟专门制定了“彩虹计划”，提出了新型光源要符合的四个条件：高效、节能、无污染、模拟自然光。由于发光二极管(light emitting diode，LED)就具有这样的优点，且这是传统照明光源(例如：白炽灯和荧光灯)无法比拟的，因此发光二极管被公认为21世纪最有价值的“绿色”光源，将取代白炽灯和荧光灯，成为照明市场的主导产品。
以脉宽调制结构为基础(PWM-based structure)且具有调光功能(dimming function)的发光二极管照明设备而言，其内用以提供发光二极管灯管(LED lamp)的操作电压(operation voltage)的驱动装置大多采用直接拉低发光二极管灯管的操作电压的做法以使发光二极管灯管停止发光，从而实现熄灯的目的。
然而，传统实现熄灯的技术手段/方案有可能会导致驱动装置内的脉宽调制控制器(PWM controller)停止工作或失效(因为供应至脉宽调制控制器的工作电压低于脉宽调制控制器的欠压锁定(under voltagelockout，UVLO)电压)，以至于发光二极管灯管在熄灯后就无法再被点亮，除非重新启动(例如：高压(HV)启动)驱动装置内的脉宽调制控制器。
为了要解决发光二极管灯管在熄灯后就无法再被点亮的问题，可行的做法为：增加驱动装置内对应于脉宽调制控制器的工作电压的变压器绕组匝数，但此举必须额外配置电压调节电路(voltage regulator circuit)以提供符合脉宽调制控制器所需的工作电压。如此一来，不但会产生额外的功率损耗(power loss)以降低转换效率，而且所需额外增加的成本也会比较高。
另一方面，在脉宽调制控制器未具有闩锁性过电流保护功能(latchOCP function)的设计条件下，一旦发光二极管灯管发生短路的话，则脉宽调制控制器就会周期性地/间歇性地输出工作周期相当(短)小的脉宽调制信号(因为很容易达到脉宽调制控制器内建的过电流保护点)以切换驱动装置内的功率开关晶体管，从而造成无谓且重复性的大功率损耗。
发明内容
本发明提供一种适用于发光二极管灯管的负载驱动装置及其方法，可以有效地解决先前技术所述的问题。
基于上述，本发明的一实施例提供一种至少适于发光二极管灯管的负载驱动装置，其包括：以脉宽调制结构为基础的电源转换器与判断电路。其中，以脉宽调制结构为基础的电源转换器耦接发光二极管灯管，且其经配置以：产生发光二极管灯管的一直流操作电压；以及反应于一调光信号而控制流经发光二极管灯管的电流，以调整发光二极管灯管的亮度。判断电路耦接以脉宽调制结构为基础的电源转换器与发光二极管灯管，且其经配置以：接收所述直流操作电压；以及在满足关联于发光二极管灯管的熄灯条件下，停止传导所述直流操作电压给发光二极管灯管。
在本发明的一实施例中，判断电路更经配置以在满足关联于发光二极管灯管的点灯条件下，传导所述直流操作电压给发光二极管灯管。
在本发明的一实施例中，判断电路可以包括：比较器、N型开关晶体管，以及P型开关晶体管。其中，比较器的正输入端用以接收所述调光信号，而比较器的负输入端则用以接收关联于发光二极管灯管的一熄灯参考信号。N型开关晶体管的栅极耦接比较器的输出端，而N型开关晶体管的源极则耦接至一安全地。P型开关晶体管的栅极耦接N型开关晶体管的漏极，P型开关晶体管的源极用以接收所述直流操作电压，而P型开关晶体管的漏极则耦接至发光二极管灯管的高压侧。
在本发明的一实施例中，当所述调光信号的电平高于所述熄灯参考信号的电平时，则可以视为满足关联于发光二极管灯管的点灯条件；以及当所述调光信号的电平低于所述熄灯参考信号的电平时，则可以视为满足关联于发光二极管灯管的熄灯条件。
在本发明的一实施例中，判断电路可以还包括：第一至第四电阻以及电容。其中，第一电阻耦接在比较器的输出端与N型开关晶体管的栅极之间。第二电阻耦接在N型开关晶体管的栅极与所述安全地之间。电容与第二电阻并接。第三电阻耦接在N型开关晶体管的漏极与P型开关晶体管的栅极之间。第四电阻耦接在P型开关晶体管的源极与栅极之间。
在本发明的一实施例中，所提的负载驱动装置可以还包括：短路保护电路，耦接判断电路，且其经配置以在发光二极管灯管发生短路时，控制判断电路停止传导所述直流操作电压给发光二极管灯管。
在本发明的一实施例中，短路保护电路包括：二极管，其阳极耦接N型开关晶体管的栅极，而其阴极则耦接至P型开关晶体管的漏极。
在本发明的一实施例中，以脉宽调制结构为基础的电源转换器可以包括：第一整流-滤波电路、变压器、N型功率开关晶体管、第二整流-滤波电路，以及脉宽调制控制器。其中，第一整流-滤波电路经配置以接收一交流输入电压，并对所述交流输入电压进行整流与滤波，以产生并输出一直流输出电压。变压器具有一次侧与第一二次侧，其中变压器的一次侧的第一端用以接收所述直流输出电压。
N型功率开关晶体管的漏极耦接变压器的一次侧的第二端，N型功率开关晶体管的源极耦接至一危险地，而N型功率开关晶体管的栅极则用以接收一脉宽调制信号。第二整流-滤波电路耦接变压器的第一二次侧，且其经配置以对变压器的第一二次侧上的交流感应电压进行整流与滤波，以产生并输出所述直流操作电压。脉宽调制控制器耦接N型功率开关晶体管，且其经配置以产生所述脉宽调制信号来控制N型功率开关晶体管的切换。
在本发明的一实施例中，变压器可以更具有第二二次侧。在此条件下，以脉宽调制结构为基础的电源转换器可以还包括：第三整流-滤波电路与电压电流控制电路。第三整流-滤波电路耦接变压器的第二二次侧，且其经配置以对变压器的第二二次侧上的交流感应电压进行整流与滤波，以产生并输出一直流工作电压。电压电流控制电路耦接第二与第三整流-滤波电路、判断电路以及发光二极管灯管的低压侧，且其经配置以：操作在所述直流工作电压下；反应于所述调光信号而控制流经发光二极管灯管的电流，以调整发光二极管灯管的亮度；以及提供所述熄灯参考信号。
在本发明的一实施例中，以脉宽调制结构为基础的电源转换器可以还包括：电磁干扰滤波器，耦接在所述交流输入电压与第一整流-滤波电路之间，且其经配置以消除来自所述交流输入电压的电磁干扰，或者避免以脉宽调制结构为基础的电源转换器污染到用以供应所述交流输入电压的公共电力网。
在本发明的一实施例中，所提的负载驱动装置可以还包括：调光器，耦接判断电路与电压电流控制电路，且其经配置以提供所述调光信号。
在本发明的一实施例中，判断电路及/或短路保护电路能够与以脉宽调制结构为基础的电源转换器进行集成。
本发明的另一实施例提供一种至少适于发光二极管灯管的负载驱动方法，其包括：在一脉宽调制结构下，提供发光二极管灯管的一直流操作电压；反应于一调光需求，提供一调光信号以控制流经发光二极管灯管的电流，从而调整发光二极管灯管的亮度；以及在满足关联于发光二极管灯管的熄灯条件下，停止传导所述直流操作电压给发光二极管灯管。
在本发明的一实施例中，所提的负载驱动方法可以还包括：在满足关联于发光二极管灯管的点灯条件下，传导所述直流操作电压给发光二极管灯管。
在本发明的一实施例中，当所述调光信号的电平高于关联于发光二极管灯管的一熄灯参考信号的电平时，则满足关联于发光二极管灯管的点灯条件；以及当所述调光信号的电平低于所述熄灯参考信号的电平时，则满足关联于发光二极管灯管的熄灯条件。
在本发明的一实施例中，所提的负载驱动方法可以还包括：在发光二极管灯管发生短路的情况下，停止传导所述直流操作电压给发光二极管灯管。
基于上述，本发明所提的适于发光二极管灯管的负载驱动装置及其方法都会在满足关联于发光二极管灯管的熄灯条件下，停止传导所产生的直流操作电压给发光二极管灯管；并且在满足关联于发光二极管灯管的点灯条件下，传导所产生的直流操作电压给发光二极管灯管。无论是在点灯或熄灯条件下，都不会影响到以脉宽调制结构为基础的电源转换器所产生的发光二极管灯管的直流操作电压。因此，脉宽调制控制器并不会因为发光二极管灯管处于熄灯状态就停止工作或失效(因为供应至脉宽调制控制器的直流工作电压仍高于脉宽调制控制器的欠压锁定(UVLO)电压)，以至于发光二极管灯管在熄灯后仍可被点亮(只要满足发光二极管灯管的点灯条件即可)，而无须重新启动脉宽调制控制器。
另一方面，由于无论是在点灯或熄灯条件下，都不会影响到以脉宽调制结构为基础的电源转换器所产生的发光二极管灯管的直流操作电压。因此，即无须改变以脉宽调制结构为基础的电源转换器的原先电源供应结构，以至于不会产生额外的功率损耗以维持转换效率，而且所需额外增加的成本也会比较低(相较于先前技术的做法而言)。
除此之外，就算在脉宽调制控制器未具有闩锁性过电流保护功能(latch OCP function)的设计条件下，一旦发光二极管灯管发生短路，还是会立即且持续地停止传输所产生的直流操作电压给短路的发光二极管灯管，即切断供应所产生的直流操作电压给发光二极管灯管的传输路径。在此条件下，由于以脉宽调制结构为基础的电源转换器并未接上负载(即空载)，因此脉宽调制控制器就会维持在低功耗的空载运行，从而避免造成无谓且重复性的大功率损耗，直至换上新的发光二极管灯管为止。
附图说明
图1示出本发明一实施例的适于发光二极管灯管(LED lamp)20的负载驱动装置10的示意图；
图2示出图1中以脉宽调制结构为基础(PWM-based)的电源转换器101的示意图；
图3示出图1中判断电路103与短路保护电路105的示意图；
图4示出本发明一实施例的适于发光二极管灯管的负载驱动方法流程图。
附图标记说明：
10：负载驱动装置；
20：发光二极管灯管；
101：以脉宽调制结构为基础的电源转换器；
103：判断电路；
105：短路保护电路；
107：调光器；
201：电磁干扰滤波器；
203：第一整流-滤波电路；
205：脉宽调制控制器；
207：第二整流-滤波电路；
209：第三整流-滤波电路；
211：电压电流控制电路；
T：变压器；
NP：变压器的一次侧；
NS1：变压器的第一二次侧；
NS2：变压器的第二二次侧；
Q：N型功率开关晶体管；
Rcs、R1～R4：电阻；
C：电容；
D：二极管；
MP：P型开关晶体管；
MN：N型开关晶体管；
CMP：比较器；
N：节点；
VLED：直流操作电压；
VCC：直流工作电压；
Vocp：过电流保护参考电压；
DS：调光信号；
ILED：流经发光二极管灯管的电流；
AC_IN：交流输入电压；
DC_OUT：直流输出电压；
VNS1：变压器的第一二次侧上的交流感应电压；
VNS2：变压器的第二二次侧上的交流感应电压；
VN：节点电压；
LOFF_ref：熄灯参考信号；
VPW：脉宽调制信号；
DGND：危险地；
SGND：安全地；
S401～S415：本发明一实施例的适于发光二极管灯管的负载驱动方法流程图各步骤。
具体实施方式
现将详细参考本发明的实施例，在附图中说明所述实施例的实例。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的元件/构件代表相同或类似部分。
图1示出本发明一实施例的适于发光二极管灯管(light-emitting-diode lamp，LED lamp)20的负载驱动装置(load drivingapparatus)10的示意图。请参照图1，负载驱动装置10包括：以脉宽调制结构为基础的电源转换器(pulse-width-modulation-based powerconverter，PWM-based power converter)101、判断电路(determinationcircuit)103、短路保护电路(short protection circuit)105，以及调光器(dimmer)107。
在本实施例中，以脉宽调制结构为基础的电源转换器101耦接发光二极管灯管20，且其内所采用的电源转换拓扑型式(power conversiontopology)可以是反激式(flyback)电源转换拓扑、正激式(forward)电源转换拓扑、升压式(boost)电源转换拓扑、降压式(buck)电源转换拓扑或升降压式(boost-buck)电源转换拓扑、推挽式(push-pull)电源转换拓扑等，但并不限制于此，一切视实际设计/应用需求而论。
以脉宽调制结构为基础的电源转换器101经配置以：产生发光二极管灯管20的直流操作电压(DC operation voltage)VLED；以及反应于来自调光器107的调光信号(dimming signal)DS而控制流经发光二极管灯管20的电流ILED，以(线性或非线性地，但并不限制于此)调整发光二极管灯管20的亮度。
判断电路103耦接以脉宽调制结构为基础的电源转换器101与发光二极管灯管20，且其经配置以：接收来自以脉宽调制结构为基础的电源转换器101的直流操作电压VLED；以及在满足关联于发光二极管灯管20的熄灯(lamp-off)条件下(后面再详述)，停止传导所接收的直流操作电压VLED给发光二极管灯管20。甚至，判断电路103还经配置以在满足关联于发光二极管灯管20的点灯(lamp-on)条件下(后面再详述)，传导所接收的直流操作电压VLED给发光二极管灯管20。
短路保护电路105耦接判断电路103，且其经配置以在发光二极管灯管20发生短路(short)时，控制判断电路103停止传导所接收的直流操作电压VLED给发光二极管灯管20；并且在换上新的(良好的)发光二极管灯管时，才控制判断电路103传导所接收的直流操作电压VLED给发光二极管灯管20。
更清楚来说，图2示出图1中以脉宽调制结构为基础的电源转换器101的示意图。请合并参照图1与图2，以脉宽调制结构为基础的电源转换器101可以包括：电磁干扰滤波器(electromagnetic interference filter，EMI filter)201、第一整流-滤波电路(rectification-filtering circuit)203、变压器(transformer)T、N型功率开关晶体管(N-type power switchtransistor)Q、电阻(resistor)Rcs、脉宽调制控制器(PWM controller)205、第二整流-滤波电路207、第三整流-滤波电路209，以及(定)电压电流控制电路(constant voltage-current control circuit)211。
在本实施例中，电磁干扰滤波器201耦接在交流输入电压(AC inputvoltage)AC IN与第一整流-滤波电路203(的输入)之间，且其经配置以消除来自交流输入电压AC_IN的电磁干扰，或者避免以脉宽调制结构为基础的电源转换器101污染到用以供应交流输入电压AC_IN的公共电力网(public power grid network，例如：电力公司，但并不限制于此)。
第一整流-滤波电路203经配置以接收来自电磁干扰滤波器201所输出的交流输入电压AC_IN，并对所接收的交流输入电压AC_IN进行整流与滤波，以产生并输出直流输出(高)电压(DC output(high)-voltage)DC_OUT。在本实施例中，第一整流-滤波电路203可由全桥/半桥整流器(full-bridge/half-bridge rectifier)与至少一输出滤波电容(outputfiltering capacitor)所组成，但并不限制于此。
当然，在本发明的其他实施例中，电磁干扰滤波器201可为选用的(optional)，因此第一整流-滤波电路203可以改为直接接收来自公共电力网所供应的交流输入电压AC_IN以进行整流与滤波，从而产生并输出直流输出(高)电压DC_OUT。一切视实际设计/应用需求而决定是否要采用电磁干扰滤波器201。
(隔离型)变压器T具有一次侧(primary side)NP、第一二次侧(secondary side)NS 1与第二二次侧NS2。其中，(隔离型)变压器T的一次侧NP的第一端用以接收来自第一整流-滤波电路203所输出的直流输出(高)电压DC_OUT。
N型功率开关晶体管Q的漏极(drain)耦接变压器T的一次侧NP的第二端，N型功率开关晶体管Q的源极(source)可以通过电阻Rcs耦接至危险地(dangerous ground)DGND，而N型功率开关晶体管Q的栅极(gate)则用以接收来自脉宽调制控制器205的脉宽调制信号(PWM signal)VPW。
脉宽调制控制器205耦接N型功率开关晶体管Q，且其经配置以产生脉宽调制信号VPW来控制N型功率开关晶体管Q的切换(即，开启(ON)与关闭(OFF))。另外，在脉宽调制控制器205具有过电流保护功能(over-current protection function，OCP function)的条件下，脉宽调制控制器205可以内建一个过电流保护参考电压(OCP referencevoltage)Vocp在其中。
在此条件下，脉宽调制控制器205可以通过比较所内建的过电流保护参考电压Vocp与节点N上的电压VN(即电阻Rcs的跨压)而得知是否有过电流的现象产生。一旦有过电流的现象产生，则脉宽调制控制器205就会(立即)停止产生脉宽调制信号VPW，以避免以脉宽调制结构为基础的电源转换器101受到损毁，直至无过电流的现象为止。
当然，在本发明的其他实施例中，电阻Rcs可为选用的(例如：在脉宽调制控制器205不具有过电流保护功能的条件下)，故而N型功率开关晶体管Q的源极可以改为直接耦接至危险地DGND。一切视实际设计/应用需求而决定是否要采用电阻Rcs。
第二整流-滤波电路207耦接变压器T的第一二次侧NS 1，且其经配置以对变压器T的第一二次侧NS1上的交流感应电压(AC inductionvoltage)VNS1进行整流与滤波，以产生并输出发光二极管灯管20的直流操作电压VLED给判断电路103。在本实施例中，第二整流-滤波电路207可由至少一二极管(diode)与输出滤波电容所组成，但并不限制于此。
第三整流-滤波电路209耦接变压器T的第二二次侧NS2，且其经配置以对变压器T的第二二次侧NS2上的交流感应电压VNS2进行整流与滤波，以产生并输出直流工作电压(DC working voltage)VCC。相似地，第三整流-滤波电路209也可由至少一二极管与输出滤波电容所组成，但并不限制于此。
在此值得一提的是，在以脉宽调制结构为基础的电源转换器101的实际应用中，也可还包括反馈单元(feedback unit，未示出)，其可采用分压(voltage-divide)的反馈方式或者光耦合(photo-couple)的反馈方式，以提供关联于直流操作电压VLED及/或直流工作电压VCC的反馈信号给脉宽调制控制器205。如此一来，脉宽调制控制器205就会由此调整并稳定所产生的直流操作电压VLED及/或直流工作电压VCC。
(定)电压电流控制电路211耦接第二整流-滤波电路207与第三整流-滤波电路209的输出、判断电路103、调光器107，以及发光二极管灯管20的低压侧(low-side)。(定)电压电流控制电路211经配置以：操作在来自第三整流-滤波电路209的直流工作电压下VCC；反应于来自调光器107的调光信号DS而控制流经发光二极管灯管20的电流ILED，以(线性或非线性地，但并不限制于此)调整发光二极管灯管20的亮度；以及提供关联于发光二极管灯管20的熄灯参考信号(lamp-offreference signal)LOFF_ref给判断电路103。
由此可知，调光器107会耦接至判断电路103与电压电流控制电路211，且其经配置以提供调光信号DS给判断电路103与(定)电压电流控制电路211。在本实施例中，调光器107会反应于使用者的(有线/无线)操作而产生并提供调光信号DS给判断电路103与电压电流控制电路211，但并不限制于此。换言之，使用者可以通过任何有线/无线的通信机制以与调光器107进行沟通，一切视实际设计/应用需求而论。
另一方面，图3示出图1中判断电路103与短路保护电路105的示意图。请合并参照图1～图3，判断电路103包括：比较器(comparator)CMP、N型开关晶体管(N-type switch transistor)MN、P型开关晶体管(P-type switch transistor)MP、电阻R1～R4，以及电容C。其中，比较器CMP的正输入端(positive input terminal，+)用以接收来自调光器107的调光信号DS，而比较器CMP的负输入端(negative input terminal，-)则用以接收来自(定)电压电流控制电路211的关联于发光二极管灯管20的熄灯参考信号LOFF_ref。
N型开关晶体管MN的栅极通过电阻R1以耦接至比较器CMP的输出端(换言之，电阻R1耦接在比较器CMP的输出端与N型开关晶体管MN的栅极之间)，而N型开关晶体管MN的源极则耦接至安全地(safetyground)SGND。电阻R2耦接在N型开关晶体管MN的栅极与安全地SGND之间，而电容C则与电阻R2并接。
P型开关晶体管MP的栅极透过电阻R3以耦接至N型开关晶体管MN的漏极(换言之，电阻R3耦接在N型开关晶体管MN的漏极与P型开关晶体管MP的栅极之间)，P型开关晶体管MP的源极用以接收发光二极管灯管20的直流操作电压VLED(其来自于第二整流-滤波电路207)，而P型开关晶体管MP的漏极则耦接至发光二极管灯管20的高压侧(high-side)。电阻R4耦接在P型开关晶体管MP的源极与栅极之间。
在此先值得一提的是，在不影响判断电路103的工作的情况下，电阻R1～R4以及电容C可为选用的。一切视实际设计/应用需求而决定是否要采用电阻R1～R4以及电容C。当然，相异于图3所示的判断电路103的具体实施电路的其他电路结构也可采用，只要维持与判断电路103相同工作方式即可。
在本实施例中，当调光信号DS的电平高于熄灯参考信号LOFF_ref的电平(level)时，则可以视为满足关联于发光二极管灯管20的点灯条件。另外，当调光信号DS的电平低于熄灯参考信号LOFF_ref的电平时，则可以视为满足关联于发光二极管灯管20的熄灯条件。
再者，短路保护电路105可以包括二极管D。其中，二极管D的阳极(anode)耦接N型开关晶体管MN的栅极，而二极管D的阴极(cathode)则耦接至P型开关晶体管MP的漏极(与发光二极管灯管20的高压侧)。当然，相异于图3所示的短路保护电路105的具体实施电路的其他电路结构也可采用，只要维持与保护电路105相同工作方式即可。
在本实施例中，判断电路103及/或短路保护电路105能够与以脉宽调制结构为基础的电源转换器101进行集成(integration)。换言之，判断电路103、短路保护电路105与以脉宽调制结构为基础的电源转换器101可以集成在一起以形成一体。一切视实际设计/应用需求而决定是否要将判断电路103及/或短路保护电路105集成入以脉宽调制结构为基础的电源转换器101之中。
基于上述，在满足关联于发光二极管灯管20的点灯条件下，调光器107所提供的调光信号DS的电平会高于(定)电压电流控制电路211所提供的熄灯参考信号LOFF_ref的电平。在此条件下，N型开关晶体管MN将会反应于比较器CMP的输出端的“高”电平而导通，以至于P型开关晶体管MP会反应于N型开关晶体管MN的导通而导通。如此一来，判断电路103将会传导所接收的直流操作电压VLED给发光二极管灯管20。
在判断电路103传导所接收的直流操作电压VLED给发光二极管灯管20的条件下，(定)电压电流控制电路211也会反应于来自调光器107的调光信号DS而控制流经发光二极管灯管20的电流ILED，以(线性或非线性地，但并不限制于此)调整发光二极管灯管20的亮度，从而实现调光的目的。
另一方面，在满足关联于发光二极管灯管20的熄灯条件下，调光器107所提供得调光信号DS的电平会低于(定)电压电流控制电路211所提供的熄灯参考信号LOFF_ref的电平。在此条件下，N型开关晶体管MN将会反应于比较器CMP的输出端的“低”电平而关闭，以至于P型开关晶体管MP会反应于N型开关晶体管MN的关闭而关闭。如此一来，判断电路103将会停止传导所接收的直流操作电压VLED给发光二极管灯管20。
除此之外，在发光二极管灯管20发生短路的情况下，短路保护电路105内的二极管D会反应于发光二极管灯管20的短路而导通(因为发光二极管灯管20的高压侧的高压会被拉低至其低压侧的低压)。在此条件下，N型开关晶体管MN将会反应于发光二极管灯管20的低压侧的低压而关闭，以至于P型开关晶体管MP会反应于N型开关晶体管MN的关闭而关闭。如此一来，判断电路103也会停止传导所接收的直流操作电压VLED给发光二极管灯管20。显然地，一旦发光二极管灯管20发生短路，短路保护电路105就会控制判断电路103停止传导所接收的直流操作电压VLED给发光二极管灯管20。
在判断电路103因发光二极管灯管20发生短路而停止传导所接收的直流操作电压VLED给发光二极管灯管20的条件下，可以视为切断供应所产生的直流操作电压VLED给发光二极管灯管20的传输路径。在此条件下，由于以脉宽调制结构为基础的电源转换器101并未接上负载(即空载)，因此脉宽调制控制器205就会维持在低功耗的空载工作，直至换上新的发光二极管灯管为止。
基于上述各实施例所揭示/教示的内容，图4示出本发明一实施例的适于发光二极管灯管的负载驱动方法流程图。请参照图4，本实施例的负载驱动方法包括以下步骤。
在脉宽调制结构(PWM-based structure)下，提供发光二极管灯管的直流操作电压(步骤S401)。
判断发光二极管灯管是否发生短路(步骤S403)。
在发光二极管灯管发生短路的情况下，则停止传导所提供的直流操作电压给发光二极管灯管(步骤S405)；否则(即，发光二极管灯管未发生短路)，进一步判断是否有调光需求(dimming requirement，步骤S407)。
若没有调光需求，则维持发光二极管灯管(原有)的亮度(步骤S409)。
若有调光需求，则提供调光信号以控制流经发光二极管灯管的电流，从而(线性或非线性地)调整发光二极管灯管的亮度(步骤S411)。
在调整发光二极管的亮度的过程中，持续判断是否有满足关联于发光二极管灯管的点灯条件，或者是否有满足关联于发光二极管灯管的熄灯条件(步骤S413)。
在满足关联于发光二极管灯管的点灯条件下(例如：当所提供的调光信号的电平高于关联于发光二极管灯管的熄灯参考信号的电平时，则可视为满足关联于发光二极管灯管的点灯条件)，则传导所产生的直流操作电压给发光二极管灯管(步骤S415)，随后再返回步骤S403以判断发光二极管灯管是否发生短路。
在满足关联于发光二极管灯管的熄灯条件下(例如：当所提供的调光信号的电平低于关联于发光二极管灯管的熄灯参考信号的电平时，则可视为满足关联于发光二极管灯管的熄灯条件)，则停止传导所提供的直流操作电压给发光二极管灯管(步骤S405)，随后再返回步骤S403以判断发光二极管灯管是否发生短路。
显然地，无论发光二极管灯管处于点灯还是熄灯的状态，本实施例都会持续地判断发光二极管灯管是否有发生短路(步骤S403)。
由此可知，本发明所提的适于发光二极管灯管的负载驱动装置及其方法都会在满足关联于发光二极管灯管的熄灯条件下，停止传导所产生的直流操作电压给发光二极管灯管；并且在满足关联于发光二极管灯管的点灯条件下，传导所产生的直流操作电压给发光二极管灯管。无论是在点灯或熄灯条件下，都不会影响到以脉宽调制结构为基础的电源转换器所产生的发光二极管灯管的直流操作电压。因此，脉宽调制控制器并不会因为发光二极管灯管处于熄灯状态就停止工作或失效(因为供应至脉宽调制控制器的直流工作电压仍高于脉宽调制控制器的欠压锁定(UVLO)电压)，以至于发光二极管灯管在熄灯后仍可被点亮(只要满足发光二极管灯管的点灯条件即可)，而无须重新启动脉宽调制控制器。
另一方面，由于无论是在点灯或熄灯条件下，都不会影响到以脉宽调制结构为基础的电源转换器所产生的发光二极管灯管的直流操作电压。因此，即无须改变以脉宽调制结构为基础的电源转换器的原先电源供应结构，以至于不会产生额外的功率损耗以维持转换效率，而且所额外增加的成本也会比较低(相较于先前技术的做法而言)。
除此之外，就算在脉宽调制控制器未具有闩锁性过电流保护功能(latch OCP function)的设计条件下，一旦发光二极管灯管发生短路的话，还是会立即且持续地停止传输所产生的直流操作电压给短路的发光二极管灯管，即切断供应所产生的直流工作电压给发光二极管灯管的传输路径。在此条件下，由于以脉宽调制结构为基础的电源转换器并未接上负载(即空载)，因此脉宽调制控制器就会维持在低功耗的空载工作，从而避免造成无谓且重复性的大功率损耗，直至换上新的发光二极管灯管为止。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (17)

1.一种负载驱动装置，至少适于一发光二极管灯管，其特征在于，该负载驱动装置包括：
一以脉宽调制结构为基础的电源转换器，耦接该发光二极管灯管，且其经配置以：产生该发光二极管灯管的一直流操作电压；以及反应于一调光信号而控制流经该发光二极管灯管的电流，以调整该发光二极管灯管的亮度；以及
一判断电路，耦接该以脉宽调制结构为基础的电源转换器与该发光二极管灯管，且其经配置以：接收该直流操作电压；以及在满足关联于该发光二极管灯管的熄灯条件下，停止传导该直流操作电压给该发光二极管灯管。
2.根据权利要求1所述的负载驱动装置，其特征在于，该判断电路还经配置以在满足关联于该发光二极管灯管的点灯条件下，传导该直流操作电压给该发光二极管灯管。
3.根据权利要求2所述的负载驱动装置，其特征在于，该判断电路包括：
一比较器，其正输入端用以接收该调光信号，而其负输入端则用以接收关联于该发光二极管灯管的一熄灯参考信号；
一N型开关晶体管，其栅极耦接该比较器的输出端，而其源极则耦接至一安全地；以及
一P型开关晶体管，其栅极耦接该N型开关晶体管的漏极，其源极用以接收该直流操作电压，而其漏极则耦接至该发光二极管灯管的高压侧。
4.根据权利要求3所述的负载驱动装置，其特征在于，包括：
当该调光信号的电平高于该熄灯参考信号的电平时，则满足关联于该发光二极管灯管的点灯条件；以及
当该调光信号的电平低于该熄灯参考信号的电平时，则满足关联于该发光二极管灯管的熄灯条件。
5.根据权利要求3所述的负载驱动装置，其特征在于，该判断电路还包括：
一第一电阻，耦接在该比较器的输出端与该N型开关晶体管的栅极之间；
一第二电阻，耦接在该N型开关晶体管的栅极与该安全地之间；
一电容，与该第二电阻并接；
一第三电阻，耦接在该N型开关晶体管的漏极与该P型开关晶体管的栅极之间；以及
一第四电阻，耦接在该P型开关晶体管的源极与栅极之间。
6.根据权利要求5所述的负载驱动装置，其中该判断电路能够与该以脉宽调制结构为基础的电源转换器进行集成。
7.根据权利要求3所述的负载驱动装置，其特征在于，还包括：
一短路保护电路，耦接该判断电路，且其经配置以在该发光二极管灯管发生短路时，控制该判断电路停止传导该直流操作电压给该发光二极管灯管。
8.根据权利要求7所述的负载驱动装置，其特征在于，该短路保护电路包括：
一二极管，其阳极耦接该N型开关晶体管的栅极，而其阴极则耦接至该P型开关晶体管的漏极。
9.根据权利要求8所述的负载驱动装置，其特征在于，该短路保护电路能够与该以脉宽调制结构为基础的电源转换器进行集成。
10.根据权利要求3所述的负载驱动装置，其特征在于，该以脉宽调制结构为基础的电源转换器包括：
一第一整流-滤波电路，其经配置以接收一交流输入电压，并对该交流输入电压进行整流与滤波，以产生并输出一直流输出电压；
一变压器，具有一一次侧与一第一二次侧，其中该一次侧的第一端用以接收该直流输出电压；
一N型功率开关晶体管，其漏极耦接该一次侧的第二端，其源极耦接至一危险地，而其栅极则用以接收一脉宽调制信号；
一第二整流-滤波电路，耦接该第一二次侧，且其经配置以对该第一二次侧上的交流感应电压进行整流与滤波，以产生并输出该直流操作电压；以及
一脉宽调制控制器，耦接该N型功率开关晶体管，且其经配置以产生该脉宽调制信号来控制该N型功率开关晶体管的切换。
11.根据权利要求10所述的负载驱动装置，其特征在于，该变压器还具有一第二二次侧，且该以脉宽调制结构为基础的电源转换器还包括：
一第三整流-滤波电路，耦接该第二二次侧，且其经配置以对该第二二次侧上的交流感应电压进行整流与滤波，以产生并输出一直流工作电压；以及
一电压电流控制电路，耦接该第二与该第三整流-滤波电路的输出、该判断电路以及该发光二极管灯管的低压侧，且其经配置以：操作在该直流工作电压下；反应于该调光信号而控制流经该发光二极管灯管的电流，以调整该发光二极管灯管的亮度；以及提供该熄灯参考信号。
12.根据权利要求11所述的负载驱动装置，其特征在于，还包括：
一调光器，耦接该判断电路与该电压电流控制电路，且其经配置以提供该调光信号。
13.根据权利要求10所述的负载驱动装置，其特征在于，该以脉宽调制结构为基础的电源转换器还包括：
一电磁干扰滤波器，耦接在该交流输入电压与该第一整流-滤波电路之间，且其经配置以消除来自该交流输入电压的电磁干扰，或者避免该以脉宽调制结构为基础的电源转换器污染到用以供应该交流输入电压的一公共电力网。
14.一种负载驱动方法，至少适于一发光二极管灯管，其特征在于，该负载驱动方法包括：
在一脉宽调制结构下，提供该发光二极管灯管的一直流操作电压；
反应于一调光需求，提供一调光信号以控制流经该发光二极管灯管的电流，从而调整该发光二极管灯管的亮度；以及
在满足关联于该发光二极管灯管的熄灯条件下，停止传导该直流操作电压给该发光二极管灯管。
15.根据权利要求14所述的负载驱动方法，其特征在于，还包括：
在满足关联于该发光二极管灯管的点灯条件下，传导该直流操作电压给该发光二极管灯管。
16.根据权利要求15所述的负载驱动方法，其特征在于，包括：
当该调光信号的电平高于关联于该发光二极管灯管的一熄灯参考信号的电平时，则满足关联于该发光二极管灯管的点灯条件；以及
当该调光信号的电平低于该熄灯参考信号的电平时，则满足关联于该发光二极管灯管的熄灯条件。
17.根据权利要求14所述的负载驱动方法，其特征在于，还包括：
在该发光二极管灯管发生短路的情况下，停止传导该直流操作电压给该发光二极管灯管。
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