CN103874271B - 电源转换器、相关的控制电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电源转换器、相关的控制电路及方法，该电源转换器包含有升压式转换电路、降压式转换电路及控制电路，用于搭配调光器及电子式变压器进行运作。控制电路设置升压式转换电路交替地运作于电流导通模式及电流停止模式，使升压式转换电路于电流导通模式向电子式变压器汲取电流，而于电流停止模式中暂停向电子式变压器汲取电流。控制电路还依据调光器的设定而设置降压式转换电路向低功率发光装置提供所需的输出信号，使低功率发光装置能够产生所需的调光功能。在上述的实施例中，电源转换器能够适时地向电子式变压器汲取电流并提供至低功率发光装置，使得调光器、电子式变压器和低功率发光装置能够正常搭配运作，而能解决相容性的问题。

Description

电源转换器、相关的控制电路及方法
技术领域
本发明有关照明系统的电源转换器，尤指一种相容性更佳的电源转换器、相关的控制电路及方法。
背景技术
近年来，由于自然资源的枯竭，人们对于节约能源以及环境保护等议题也越来越重视。因此，许多人会将能源效率较差的照明灯具(例如，白炽灯或卤素灯等)更换为效率较高的灯具。发光二极管(light emitting diode,LED)的发光效率高、寿命长、体积小、启动速度快、可靠性高并且不易毁损，因此，越来越多人使用发光二极管等低功率发光装置取代传统光源，以作为家庭、办公室、招牌和路灯等室内外的照明光源。
许多低功率发光装置会制作成标准的灯泡或灯管等形式，以直接替换传统的灯泡或灯管。例如，以发光二极管制作成T8规格的灯管、E27接头的灯泡及MR16规格的灯泡等。然而，现有照明系统的许多电路元件因为安装于建筑物中而难以更换，例如，调光器(dimmer)、电子式变压器(electrictransformer)及镇流器(ballast)等。若使用低功率发光装置直接替换传统的灯泡或灯管时，常常会与现有的电路元件产生搭配运作上的问题，而使得这些低功率发光装置产生灯光闪烁或无法点亮等问题。
体积精简的电子式变压器常被应用于照明系统中，电子式变压器由震荡电路等电路元件所组成，而能够采用较高频的震荡频率提供所需的电压信号。电子式变压器的负载必须能够汲取足够的电流，才能够使电子式变压器正常的运作。然而，低功率发光装置所消耗的能量通常会远低于灯泡或灯管等传统的灯具，而无法向电子式变压器汲取足够的电流，导致低功率发光装置常常无法于现有照明系统中正常的运作。
此外，许多传统的光源会采用相位截断式调光器(phase cut dimmer)来调整亮度，相位截断式调光器通常会采用三端双向可控硅开关(Triode forAlternating Current,TRIAC)或二极管等元件，以将交电流信号的部分信号截断，使信号被截断时的电压或电流为零或很小的数值，而调整光源的明亮度。当发光二极管等低功率发光装置搭配调光器及电子式变压器进行运作时，常常无法达到调光的功能，而会有光线闪烁或无法点亮的问题。
在US2012/0169246A1的美国专利公开案中揭示了一种照明装置和驱动方法，藉由将电源转换器交替地运作于电流产生模式及断开模式，以解决上述的相容性问题。然而，即便使用上述公开案的技术搭配调光器和电子式变压器运作时，仍然会有相容性的问题而无法达成调光的功能。
发明内容
有鉴于此，如何减轻或消除上述相关领域中低功率发光装置的调光问题，实为业界有待解决的问题。
本发明提供一种照明系统的电源转换器的实施例，用以藉由一整流电路而耦接至一电子式变压器，该电子式变压器会依据一调光器所提供的一相位截断信号而产生一转换电压信号，该整流电路会依据该转换电压信号而产生一整流电压信号，该电源转换器会依据该整流电压信号而供电至一低功率发光装置，该电源转换器包含：一升压式转换电路，耦接于该整流电路，依据该整流电压信号而产生一升压电压信号；一降压式转换电路，耦接于该升压式转换电路，依据该升压电压信号而产生一降压电压信号，以供电至该低功率发光装置；以及一控制电路，耦接于该升压式转换电路及该降压式转换电路，当该整流电压信号大于一预设电压信号时，将该升压式转换电路设置为运作于一电流导通模式，以向该电子式变压器汲取电流，并且当该整流电压信号小于该预设电压信号时，将该升压式转换电路设置为运作于一电流停止模式，以暂停向该电子式变压器汲取电流；其中该升压电压信号的电位会高于该整流电压信号的电位；该降压电压信号的电位会低于该升压电压信号的电位；该控制电路会依据该整流电压信号而产生一运算值，当该运算值为一第一数值时，该控制电路会设置该降压式转换电路将该降压电压信号调整为一第一电压值，而当该运算值为一第二数值时，该控制电路会设置该降压式转换电路将该降压电压信号调整为一第二电压值。
本发明另提供一种照明系统的电源转换器控制电路的实施例；该照明系统包含一调光器、一电子式变压器、一整流电路、一升压式转换电路及一降压式转换电路；该调光器会依据一输入电压信号而产生一相位截断信号；该电子式变压器耦接于该调光器，会依据该相位截断信号而产生一转换电压信号；该整流电路耦接于该电子式变压器，会依据该转换电压信号而产生一整流电压信号；该升压式转换电路耦接于该整流电路，会依据该整流电压信号而产生一升压电压信号；该降压式转换电路，耦接于该升压式转换电路，会依据该升压电压信号而产生一降压电压信号，以供电至一低功率发光装置；该电源转换器控制电路用以耦接于该升压式转换电路及该降压式转换电路，并且该电源转换器控制电路包含：一升压控制电路，用于设置该升压式转换电路的一第一开关的导通状态；一降压控制电路，用于设置该降压式转换电路的一第二开关的导通状态；一调光控制电路，耦接于该升压控制电路及该降压控制电路，当该整流电压信号大于一预设电压信号时，会设置该升压控制电路间歇性地导通该第一开关，使该升压式转换电路运作于一电流导通模式，以向该电子式变压器汲取电流，并且当该整流电压信号小于该预设电压信号时，会设置该升压控制电路不导通该第一开关，使该升压式转换电路运作于一电流停止模式，以暂停向该电子式变压器汲取电流；其中该升压电压信号的电位会高于该整流电压信号的电位；该降压电压信号的电位会低于该升压电压信号的电位；该调光控制电路会依据该整流电压信号而产生一运算值，当该运算值为一第一数值时，该调光控制电路会设置该降压控制电路设置该第二开关的导通状态，使该降压式转换电路将该降压电压信号调整为一第一电压值，而当该运算值为一第二数值时，该调光控制电路会设置该降压控制电路设置该第二开关的导通状态，使该降压式转换电路将该降压电压信号调整为一第二电压值。
本发明另提供一种照明系统的电源转换器控制方法的实施例；该照明系统包含一调光器、一电子式变压器、一整流电路、一升压式转换电路及一降压式转换电路；该调光器会依据一输入电压信号而产生一相位截断信号；该电子式变压器耦接于该调光器，会依据该相位截断信号而产生一转换电压信号；该整流电路耦接于该电子式变压器，会依据该转换电压信号而产生一整流电压信号；该升压式转换电路耦接于该整流电路，会依据该整流电压信号而产生一升压电压信号；该降压式转换电路，耦接于该升压式转换电路，会依据该升压电压信号而产生一降压电压信号，以供电至一低功率发光装置；该电源转换器控制方法包含：当该整流电压信号小于一预设电压信号时，将该升压式转换电路的一第一开关设置为不导通，使该升压式转换电路运作于一电流停止模式，以暂停向该电子式变压器汲取电流；当该整流电压信号大于该预设电压信号时，间歇性地导通该升压式转换电路的该第一开关，使该升压式转换电路运作于一电流导通模式，以向该电子式变压器汲取电流；依据该整流电压信号而产生一运算值；当该运算值为一第一数值时，设置该降压式转换电路的一第二开关的导通状态，使该降压式转换电路将该降压电压信号调整为一第一电压值；以及当该运算值为一第二数值时，设置该降压式转换电路的该第二开关的导通状态，使该降压式转换电路将该降压电压信号调整为一第二电压值；其中该升压电压信号的电位会高于该整流电压信号的电位；并且该降压电压信号的电位会低于该升压电压信号的电位。
上述实施例的优点之一是能够使低功率发光装置与其他电路元件搭配运作时的相容性更好。上述实施例的是另一优点低功率发光装置与调光器、电子式变压器等电路元件搭配运作时，能够提供调光功能，并且避免产生光线闪烁或无法点亮的情形。本发明的其他优点将藉由以下的说明和附图进行更详细的解说。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明的照明系统的一实施例简化后的功能方块图。
图2是图1的照明系统运作时所产生的信号的一实施例简化后的时序图。
图3是图1的电源转换器的一实施例简化后的电路图。
图4是图1的电源转换器的控制电路的一实施例简化后的电路图。
图5是图4的调光控制电路的一实施例简化后的电路图。
图6是图1的照明系统运作时所产生的信号的另一实施例简化后的时序图。
图7至图9为图1的电源转换器的控制电路调整低功率发光装置的电流值的三个实施例简化后的曲线图。
图10是图1的照明系统运作时所产生的信号的另一实施例简化后的时序图。
具体实施方式
以下将配合相关附图来说明本发明的实施例。在附图中，相同的标号表示相同或类似的元件或流程步骤。图1是本发明的照明系统100的一实施例简化后的功能方块图。图2是照明系统100运作时的数个信号简化后的时序图。照明系统100包含相位截断式调光器110、电子式变压器120、整流电路140、电源转换器160及低功率发光装置190。为简明起见，图1中照明系统100的其他元件和连接关系被省略以便于说明。
相位截断式调光器110用以接收交流信号Vin，并且可以依据使用者的设置而产生不同程度的相位截断信号Vtr。例如，使用者可以藉由旋转旋钮或移动滑杆等装置(图1中未绘示)，而调整交流信号Vin被截断的程度。相位截断式调光器110可以采用三端双向可控硅开关(TRIAC)或二极管等元件搭配主动或被动的电路元件的方式实施。例如，图2中显示，相位截断式调光器110依据交流信号Vin所产生的相位截断信号Vtr。
在本实施例中，电子式变压器120包含有震荡电路(未绘示于图1)，而能够依据相位截断信号Vtr而产生转换电压信号Vc。例如，输入电压信号Vin为110伏特60赫兹的交流电信号可以藉由电子式变压器120而转换成较高频的转换电压信号Vc(例如，将转换电压信号Vc设置为12伏特40,000赫兹的交流电信号)。如图2的实施例所示，电子式变压器120依据相位截断信号Vtr而产生较高频的转换电压信号Vc。
整流电路140耦接于电子式变压器120和电源转换器160之间，用以将转换电压信号Vc进行整流而产生整流电压信号Vr，以提供至电源转换器160。例如，整流电路140可以采用全桥整流电路或半桥整流电路等方式实施。如图2的实施例所示，整流电路140会依据转换电压信号Vc而产生整流电压信号Vr。
在本实施例中，电源转换器160包含有升压式转换电路162、降压式转换电路164及控制电路166。
升压式转换电路162会依据整流电压信号Vr而产生升压电压信号Vb，并且升压电压信号Vb的电位会高于整流电压信号Vr的电位。升压式转换电路162可以采用各种合适的电路架构实施，以提供电位高于整流电压信号Vr的升压电压信号Vb。
降压式转换电路164会依据升压电压信号Vb而产生降压电压信号Vout，并且降压电压信号Vout的电位会低于升压电压信号Vb的电位。降压式转换电路164可以采用各种合适的电路架构实施，以提供电位低于升压电压信号Vb的降压电压信号Vout。
控制电路166耦接于升压式转换电路162及降压式转换电路164，用以设置升压式转换电路162及降压式转换电路164的运作，使照明系统100能够提供所需的照明功能。
相较于传统的白炽灯及卤素灯等发光装置需要数十瓦特的耗电量，低功率发光装置190通常仅需要10瓦特左右或者更少的耗电量就能够达到相当的光线亮度。例如，低功率发光装置190可以采用一个或多个发光二极管等电路元件实施，或者也可以采用其他合适的低耗电发光装置实施。
在许多照明系统中，电子式变压器120通常会有最小负载电流值及/或最小负载频率等产品规格，亦即电子式变压器120的后级电路所汲取的电流Iet通常必须大于最小负载电流值及/或者后级电路汲取电流Iet的频率必须大于最小负载频率，电子式变压器120才能正常运作而提供所需的转换电压信号Vc。
然而，低功率发光装置190所需的耗电量常常远低于传统发光装置，而无法以传统方式向电子式变压器120汲取足够的电流Iet，而使电子式变压器120无法正常运作，导致低功率发光装置190会有闪烁或无法点亮等情形。
此外，若使用者使用相位截断式调光器110进行调光时，当相位截断信号Vtr中信号被截断时，相位截断信号Vtr会成为零或很小的数值，而更容易造成电子式变压器120及低功率发光装置190运作上的问题，而使低功率发光装置190产生光线闪烁等现象。
控制电路166可以设置升压式转换电路162以适当的方式向电子式变压器120汲取电流，使电子式变压器120能够正常运作，并设置降压式转换电路164向低功率发光装置提供稳定的输出信号，以解决低功率发光装置190的相容性问题而能提供所需的照明及调光功能。
图3是图1的电源转换器160的一实施例简化后的电路图。以下将以图1～3进一步说明照明系统100的运作方式。
在图3的实施例中，升压式转换电路162包含有第一电容310、第一电感311、第一电阻312、第二电阻313、第二电容314、第一开关315、第三电阻316、第一二极管317、第四电阻318以及第五电阻319。开关315可以采用晶体管等方式实施。
电容310耦接于整流电路140的输出端，以接收整流电压信号Vr。电容310的第一端耦接于电感311的第一端及电阻312的第一端，电感311的第二端耦接于开关315的第一端及二极管317的第一端。电阻312的第二端耦接于电阻313的第一端及电容314的第一端。开关315的第二端耦接于电阻316的第一端，二极管317的第二端耦接于电阻318的第一端，电阻318的第二端耦接于电阻319的第一端。此外，电阻313的第二端、电容314的第二端、电阻316的第二端及电阻319的第二端皆耦接于电容310的第二端。
控制电路166会藉由第一控制信号SW1而设置开关315的导通状态，以依据整流电压信号Vr而产生所需的升压电压信号Vb。例如，控制电路166可以依据升压式转换电路162的第一感测信号CS等参数，而产生脉宽调变信号(pulse width modulation signal)形式的控制信号SW1，以间歇性的导通开关315，使得电阻318的第一端及电阻319的第二端之间的电位(即升压电压信号Vb的电位)会高于整流电压信号Vr的电位，并将电阻318的第一端及电阻319的第二端之间的信号输出为升压电压信号Vb。
整流电压信号Vr经过电阻312和313分压后会产生调光信号ACTL，控制电路166会依据调光信号ACTL而调整升压式转换电路162及/或降压式转换电路164的运作方式，使低功率发光装置190能够呈现所需的调光效果。
此外，升压电压信号Vb经由电阻318以及电阻319的分压会产生回馈信号FB，而控制电路166也可以藉由回馈信号FB而设置开关315的导通时间、导通频率和导通状态等，使升压式转换电路162能够产生所需的升压电压信号Vb。
在图3的实施例中，降压式转换电路164包含有第三电容331、第六电阻332、第二二极管333、第二开关334、第四电容335以及第二电感336。开关334可以采用晶体管等方式实施。
电容331的第一端耦接于电阻332的第一端及二极管333的第一端。二极管333的第二端耦接于开关334的第一端，开关334的第二端耦接于电容331的第二端。电阻332的第二端耦接于电容335的第一端，电感336耦接于二极管333的第二端及电容335的第二端之间。
控制电路166会藉由第二控制信号SW2而设置开关334的导通状态，以依据升压电压信号Vb而产生所需的降压电压信号Vout。例如，在本实施例中，控制电路166可以依据电阻332的两个端点SEN1及SEN2之间的感测信号Vsen等参数，而产生脉宽调变信号形式的控制信号SW2，以间歇性的导通开关334，使得电容335两端的电位(即降压电压信号Vout的电位)会低于升压电压信号Vb的电位，并将电容335两端的电位的信号输出为降压电压信号Vout，以对低功率发光装置190供电。
在较佳的实施例中，降压电压信号Vout的电压会高于低功率发光装置190的最低负载电压Vmin(在此定义为使低功率发光装置190正常发光的最低电压)，以避免低功率发光装置190发生光线闪烁等现象。例如，当低功率发光装置190包含3个发光二极管，每个发光二极管的导通电压皆为3伏特。因此，控制电路166会设置降压式转换电路164所提供的降压电压信号Vout大于低功率发光装置190的最低负载电压9伏特。
图4是电源转换器160的控制电路166的一实施例简化后的电路图，图5是图4的调光控制电路430的一实施例简化后的功能方块图，图6是照明系统100运作时的数个信号简化后时序图。以下将以图1～6进一步说明照明系统100的运作方式。
在图4的实施例所显示的控制电路166包含有升压控制电路410、调光控制电路430及降压控制电路450，能够依据调光信号ACTL而产生对应的控制信号SW1及SW2，使升压式转换电路162及降压式转换电路164能够依据所需的方式运作，而使低功率发光装置190达成调整光线亮度的效果。升压控制电路410包含第一参考电压产生电路411、第一比较电路413及第一与门(AND gate)415，降压控制电路450包含有第二参考电压产生电路451及第二比较电路453。
在本实施例的升压控制电路410中，参考电压产生电路411用以产生参考电压信号Vref1，比较电路413会比较升压式转换电路162的感测信号CS及参考电压信号Vref1以产生控制信号SW1，而能设置开关315的导通状态。例如，比较电路413可以产生脉宽调变信号形式的控制信号SW1，以设置升压式转换电路162输出所需的升压电压信号Vb至降压式转换电路164。
与门415会将控制信号SW1与调光控制电路430所输出的控制信号EN进行"且"(AND)的运算，以设置开关315的导通状态，使升压式转换电路162能够以合适的方式向电子式变压器120汲取电流。当控制信号EN为低电位时，与门415将控制信号SW1与低电位的控制信号EN进行且的运算后，产生低电位的输出信号而使开关315呈现不导通的状态，使升压式转换电路162运作于电流停止模式。当控制信号EN为高电位时，与门415将控制信号SW1与高电位的控制信号EN进行且的运算后，就能够以控制信号SW1设置开关315的导通状态，使升压式转换电路162运作于电流导通模式。
在本实施例的降压控制电路450中，参考电压产生电路451用以产生参考电压信号Vref2，比较电路453会比较降压式转换电路164的感测信号Vsen及参考电压信号Vref2以产生控制信号SW2，而能设置开关334的导通状态。例如，比较电路453可以产生脉宽调变信号形式的控制信号SW2，以设置降压式转换电路164输出所需的电压和电流至低功率发光装置190。
在本实施例中，调光控制电路430会接收调光信号ACTL，而能够产生控制信号EN，并依据调光信号ACTL而设置参考电压产生电路411及参考电压产生电路451的至少其中之一，以调整控制信号SW1及/或控制信号SW2，而能够产生所需的升压电压信号Vb及降压电压信号Vout，使低功率发光装置190能够产生所需的调光效果。
例如，在图5的实施例中，调光控制电路430包含有运算值计算电路510、比较电路530和550、第二与门570和参考电压调整电路590。
在一实施例中，运算值计算电路510可以包含有电阻、电感、电容、主动元件、及/或被动元件所组成的低通滤波(low pass filtering)电路，将一段时间内所接收的调光信号ACTL进行滤波，以产生调光信号ACTL的滤波值、平均值或加权平均值等运算值。在另一实施例中，运算值计算电路510可以采用放大器所组成的积分电路(integrator circuit)、开关式电容电路(switchedcapacitor circuit)所组成的积分电路、或者由电阻、电感、电容、主动元件、及/或被动元件所组成的积分电路，以计算一段时间内所接收的调光信号ACTL的累积值或者加权累积值等运算值。
在本实施例中，比较电路530会将调光信号ACTL的运算值与第一预设电压信号Vtl进行比较，而比较电路550会将回馈信号FB与第二预设电压信号Vth进行比较，并且比较电路530和550的输出信号传送与门570以产生控制信号EN。
当相位截断式调光器110所产生的相位截断信号Vtr被截断时，整流电路140所对应产生的整流电压信号Vr会等于零或很小的数值，依据整流电压信号Vr所产生的调光信号ACTL也会是零或很小的数值，而小于预设电压信号Vtl。因此，比较电路530会产生低电位的输出信号，使与门570产生低电位的控制信号EN。与门415接收到低电位的控制信号EN后，会产生低电位的输出信号而将开关315设置为不导通状态，而使升压式转换电路162运作于电流停止模式。
当相位截断式调光器110所产生的相位截断信号Vtr未被截断时，依据整流电压信号Vr所产生的调光信号ACTL会大于预设电压信号Vtl。因此，比较电路530会产生高电位的输出信号，当回馈信号FB的信号值小于预设电压信号Vth时，与门570会产生高电位的控制信号EN，与门415接收到高电位的控制信号EN后，会将控制信号SW1输出至开关315，以间歇性地导通开关315，而使升压式转换电路162运作于电流导通模式。
在本实施例中，当升压式转换电路162于电流导通模式运作一段时间后，升压电压信号Vb会持续的上升，而依据升压电压信号Vb所产生的回馈信号FB也会持续的上升。当回馈信号FB大于预设电压信号Vth时，比较电路550会产生低电压的输出信号，使与门570所产生的控制信号EN及与门415的输出信号皆为低电位，而将开关315设置为不导通状态。因此，能够确保升压电压信号Vb能够保持于预设的电压范围内，以避免过高的电压而造成电路元件的毁损。
在其他的实施例中，若升压式转换电路162所产生的升压电压信号Vb能够保持在安全的电压范围内，也可以省略调光控制电路430的比较电路550和与门570等电路元件和相关的连接关系。
参考电压调整电路590会接收调光信号ACTL的运算值，而设置参考电压产生电路451调整其所产生的参考电压信号Vref2，以进行所需的调光运作。在本实施例中，参考电压调整电路590还会依据调光信号ACTL的运算值，而设置参考电压产生电路411调整其所产生的参考电压信号Vref1，以搭配所需的调光功能而设置升压式转换电路162汲取足够的能量。例如，在一实施例中，当调光信号ACTL的运算平均值分别为第一数值、第二数值及第三数值时(或者位于第一区间、第二区间及第三区间时)，代表低功率发光装置190的光线亮度应分别调整为80％、50％及20％。因此，调光控制电路430会设置参考电压产生电路411和451调整参考电压信号Vref1及Vref2，使升压控制电路410及降压控制电路450输出所需的控制信号SW1和SW2，使控制电路166设置升压式转换电路162汲取足够的能量，并使控制电路166设置降压式转换电路164输出对应的第一电压、第二电压及第三电压(及/或第一电流、第二电流及第三电流)至低功率发光装置190，低功率发光装置190的光线亮度因此能够分别呈现为所需的80％、50％及20％。在其他实施例中，参考电压调整电路590也可以不设置参考电压产生电路411调整其所产生的参考电压信号Vref1。
在图4和图5的实施例中，当相位截断式调光器110设置低功率发光装置190产生的光线亮度越高时，参考电压调整电路590会设置参考电压产生电路451产生较低的参考电压信号Vref2，而增加控制信号SW2的导通时间及/或工作周期(duty cycle)，以增加低功率发光装置190的光线亮度。
在图4和图5的实施例中，当相位截断式调光器110设置低功率发光装置190产生的光线亮度越低时，参考电压调整电路590会设置参考电压产生电路451产生较高的参考电压信号Vref2，而降低控制信号SW2的导通时间及/或工作周期，以降低低功率发光装置190的光线亮度。
在图4和图5的实施例中，当相位截断式调光器110设置低功率发光装置190产生的光线亮度越高时，参考电压调整电路590也可以设置参考电压产生电路411产生较低的参考电压信号Vref1，而增加控制信号SW1的导通时间及/或工作周期。因此，升压式转换电路162能够汲取更多的能源，使降压式转换电路164能够提供足够的能源至低功率发光装置190，而能避免低功率发光装置190发生光线闪烁的问题。
在图4的实施例中，当相位截断式调光器110设置低功率发光装置190产生的光线亮度越低时，参考电压调整电路590也可以设置参考电压产生电路411产生较高的参考电压信号Vref1，而降低控制信号SW1的导通时间及/或工作周期。因此，升压式转换电路162能够减少所汲取的能源，使降压式转换电路164既能够提供足够的能源至低功率发光装置190，而避免低功率发光装置190发生光线闪烁的问题，还能节省能源的消耗，以提升能源使用效率。
图6是照明系统100运作时所产生的数个信号的一实施例简化后的时序图，以下将以图1～6进一步说明照明系统100的运作方式。在图6的实施例中，绘示了一段时间的整流电压信号Vr简化后的波形。
在图6的时段T1时，当相位截断式调光器110所产生的相位截断信号Vtr未被截断时，整流电路140所产生的整流电压信号Vr会大于预设电压信号Vt0。调光控制电路430接收到对应的调光信号ACTL，当调光信号ACTL的运算值大于预设电压信号Vtl时，会设置升压控制电路410以控制信号SW1设置开关315的导通状态，以间歇性地导通升压式转换电路162的开关315，使升压式转换电路162运作于电流导通模式。
在时段T2时，当相位截断式调光器110所产生的相位截断信号Vtr被截断时，整流电路140所产生的整流电压信号Vr会小于预设电压信号Vt0。调光控制电路430接收到对应的调光信号ACTL，当调光信号ACTL的运算值小于预设电压信号Vtl时，会设置升压控制电路410产生低电位的输出信号，使升压式转换电路162的开关315维持不导通状态，而使升压式转换电路162运作于电流停止模式。
调光控制电路430会依据调光信号ACTL的运算值，而设置降压控制电路450将控制信号SW2间歇性地设置为高电位，以间歇性地导通降压式转换电路164的开关334，使降压式转换电路164能够提供低功率发光装置190所需的降压电压信号Vout，而产生所需的亮度。此外，调光控制电路430会设置降压式转换电路164提供至低功率发光装置190的降压电压信号Vout大于低功率发光装置190的最低负载电压Vmin，以确保低功率发光装置190能够持续发光，而不会发生闪烁的现象。
因此，控制电路166会设置升压式转换电路162在时段T1中向电子式变压器120汲取足够的电流，使电子式变压器120在时段T1和T2有足够的能源而能正常运作。在时段T2中，由于相位截断信号Vtr已经被截断而无电流可汲取，控制电路166还可以设置升压式转换电路162暂停运作，以节约能源。此外，控制电路166还能依据相位截断式调光器110的设定(在本实施例中，为相位截断信号Vtr及/或整流电压信号Vr被截断的程度)，而设置降压式转换电路164依据升压式转换电路162于时段T1所汲取的能量而供电给低功率发光装置190，使低功率发光装置190可以持续而稳定地提供所需的照明功能。
在图6的实施例中，控制电路166能够设置升压式转换电路162向电子式变压器120汲取足够的电流，而能够搭配前级的电路元件正常地运作。此外，还能够依据使用者对于相位截断式调光器110的设定，而调整降压式转换电路164的运作，而使低功率发光装置190能够提供所需的亮度。
在上述的实施例中，调光控制电路430可以依据调光信号ACTL的运算值，而设置降压式转换电路164输出对应的电流值至低功率发光装置190，使低功率发光装置190能够产生所需的调光功能。例如，图7至图9为调光控制电路430依据调光信号ACTL而调整低功率发光装置190的电流值的三个实施例简化后的特性曲线图。
在图7的实施例中，调光控制电路430会采用线性的调光方式，当调光信号ACTL的运算值分别为A1、A2和A3时，调光控制电路430会设置降压式转换电路164分别输出对应的电流值B1、B2和B3，使低功率发光装置190能够产生所需的调光功能。因此，在一段可调光的范围中，当调光信号ACTL的运算值A1与A2的差距等于A2与A3的差距时，低功率发光装置190的电流值B1与B2的差距会等于B2与B3的差距。
在图8的实施例中，调光控制电路430会采用非线性的调光方式，当调光信号ACTL的运算值分别为A1、A2和A3时，调光控制电路430会设置降压式转换电路164分别输出对应的电流值B4、B5和B6，使低功率发光装置190能够产生所需的调光功能。因此，在一段可调光的范围中，当调光信号ACTL的运算值A1与A2的差距等于A2与A3的差距时，低功率发光装置190的电流值B4与B5的差距会大于B5与B6的差距。
在图8的实施例中，当调光信号ACTL的运算值分别为A1、A2和A3时，可将低功率发光装置190的电流值B4、B5和B6设置为低于图7的电流值B1、B2和B3，而使得低功率发光装置190所产生的亮度较低，而能够节约较多的能源。
在图9的实施例中，调光控制电路430会采用非线性的调光方式，当调光信号ACTL的运算值分别为A1、A2和A3时，调光控制电路430会设置降压式转换电路164分别输出对应的电流值B7、B8和B9，使低功率发光装置190能够产生所需的调光功能。因此，在一段可调光的范围中，当调光信号ACTL的运算值A1与A2的差距等于A2与A3的差距时，低功率发光装置190的电流值B7与B8的差距会小于B8与B9的差距。
在图9的实施例中，当调光信号ACTL的运算值分别为A1、A2和A3时，可将低功率发光装置190的电流值B7、B8和B9设置为高于图7的电流值B1、B2和B3，而使得低功率发光装置190所产生的亮度较高。由于降压式转换电路164必须提供较多能源至低功率发光装置190，因此控制电路166会设置升压式转换电路162向电子式变压器120汲取较多的电流。因此，当升压式转换电路162向电子式变压器120汲取的电流不足，而使得电子式变压器120无法正常运作的情况能够得到改善，以提升低功率发光装置190与电子式变压器的相容性问题。
为了使电子式变压器120与低功率发光装置190搭配运作时的相容性更好，因此，在时段T1的电流导通模式中，控制电路166还可以设置升压式转换电路162以至少两种模式向电子式变压器120汲取电流。在图10的实施例中，控制电路166会在时段T1的第一时段T11和第二时段T12中，分别设置升压式转换电路162向电子式变压器120汲取不同的电流，并且使升压式转换电路162在第一时段T11所汲取的电流大于升压式转换电路162在第二时段T12所汲取的电流。
在上述的实施例中，控制电路可以采用分段的方式调整控制信号SW1的频率、工作周期、导通时间、不导通时间等参数，使电流Iet的最大值和最小值等参数会于一段预设时间内保持在预设值，并且可以采用两段或更多段的方式进行调整。此外，在上述的实施例中，控制电路可以采用连续的方式调整控制信号SW1的频率、工作周期、导通时间、不导通时间等参数，使电流Iet的最大值和最小值等参数可以采用连续的方式改变。
在图10的实施例中，调光控制电路430会设置参考电压产生电路411，而使比较电路413中产生合适的控制信号SW1以控制开关315，使升压式转换电路162可以向电子式变压器120汲取不同的电流。
例如，调光控制电路430可以设置参考电压产生电路411调整参考电压信号Vref1的信号值等方式，使得升压式转换电路162依据第一时段T11的控制信号SW1而向电子式变压器120的电流大于升压式转换电路162依据第二时段T12的控制信号SW1而向电子式变压器120的电流。
例如，在一实施例中，控制电路166会设置升压式转换电路162于第一时段T11向电子式变压器120所汲取的电流Iet的最小值大于升压式转换电路162于第二时段T12向电子式变压器120所汲取的电流Iet的最小值。
在其他实施例中，控制电路166会设置升压式转换电路162于第一时段T11向电子式变压器120所汲取的电流Iet的最大值大于升压式转换电路162于第二时段T12向电子式变压器120所汲取的电流Iet的最大值。
在其他实施例中，控制电路166也可以设置控制信号SW1的频率、工作周期、导通时间、不导通时间等参数，使得升压式转换电路162于第一时段T11向电子式变压器120所汲取的电流Iet会大于升压式转换电路162于第二时段T12向电子式变压器120所汲取的电流Iet。
在图10的实施例中，由于升压式转换电路162于第一时段T11已经向电子式变压器120汲取足够大的电流，使电子式变压器120能够正常运作。因此，升压式转换电路162于第二时段T12向电子式变压器120所汲取的电流Iet的最小值可以设置为低于电子式变压器120的最低负载电流值Imin。此时，电子式变压器120不但仍然能够正常运作，并且还可以降低硬件设计的限制及节约能源。
在其他的实施例中，控制电路166也可以设置升压式转换电路162于第一时段T11向电子式变压器120所汲取的电流Iet的最小值低于电子式变压器120的最低负载电流值Imin。
在上述的实施例中，各个功能方块都能够以合适的电路架构实施，而不拘泥于以上的实施方式。例如，升压式转换电路162可以采用升压电路(boostcircuit)、升降压电路(buck-boost circuit)或充电泵电路(charge pump circuit)等方式实施。降压式转换电路164可以采用降压电路(buck circuit)或升降压电路等方式实施。控制电路166也可以采用逻辑电路、微处理器或微控制器等方式实施。
在上述的实施例中，各个功能方块皆能够以一个或多个电路元件实施，或者各个功能方块也能够适当的组合。例如，图1中整流电路140、电源转换器160和低功率发光装置190可以一并设置于灯管或灯泡中，并且采用适当的端子(图1中未绘示)与其他电路元件连接。
在上述的实施例中，电源转换器160仅采用一个升压式转换电路162及一个降压式转换电路164的方式实施。在其他实施例中，电源转换器160可以采用一个或多个升压式转换电路、降压式转换电路及/或升降压式转换电路，并且使输出至低功率发光装置190的电压高于低功率发光装置190的最低负载电压。
在上述的实施例中，各个功能方块及信号以高态有效(active high)的方式进行说明。在其他的实施例中，也可以依据不同的设计考虑，而将各个功能方块及信号分别以高态有效或低态有效(active low)的方式实施。
在上述的实施例中，照明系统的电源转换器能够依据调光器的设定而运作在二个或多个运作模式。在电流导通模式时，电源转换器的升压式转换电路能向电子式变压器汲取足够的电流，使电子式变压器正常运作。而在电流停止模式时，电源转换器的升压式转换电路能暂停向电子式变压器汲取电流，以节约能源。此外，电源转换器的降压式转换电路能够依据升压式转换电路的升压电压信号而供电至低功率发光装置，使低功率发光装置能够稳定地提供照明的功能。
此外，电源转换器的控制电路能够依据调光器的设定，而设置降压式转换电路输出所需的电压及/或电流至低功率发光装置，使低功率发光装置产生所需的亮度，而达到稳定调光的功能。
电源转换器的控制电路还可以藉由设置升压式转换电路采用多种电流汲取模式，而使得低功率发光装置与调光器和电子式变压器等电路元件搭配使用时更能够正常运作，而解决相容性的问题。
在说明书及权利要求书中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属技术领域的技术人员应可理解，同样的元件可能会用不同的名词来称呼。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的基准。在说明书及权利要求书中所提及的「包含」为开放式的用语，应解释成「包含但不限定于」。另外，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的连接手段。因此，若文中描述第一元件耦接于第二元件，则代表第一元件可通过电性连接或无线传输、光学传输等信号连接方式而直接地连接于第二元件，或通过其它元件或连接手段间接地电性或信号连接至第二元件。
在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列举的其中之一或多个项目的任意组合。另外，除非说明书中特别指明，否则任何单数格的用语都同时包含复数格的涵义。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的权利要求范围之内。

Claims (20)

1.一种照明系统的电源转换器，用以经由一整流电路而耦接至一电子式变压器，该电子式变压器依据一调光器所提供的一相位截断信号而产生一转换电压信号，该整流电路依据该转换电压信号而产生一整流电压信号，该电源转换器依据该整流电压信号而供电至一低功率发光装置，其中该电源转换器包含：
一升压式转换电路，耦接于该整流电路，依据该整流电压信号而产生一升压电压信号；
一降压式转换电路，耦接于该升压式转换电路，依据该升压电压信号而产生一降压电压信号，以供电至该低功率发光装置；以及
一控制电路，耦接于该升压式转换电路及该降压式转换电路，当该整流电压信号大于一预设电压信号时，将该升压式转换电路设置为运作于一电流导通模式，以向该电子式变压器汲取电流，并且当该整流电压信号小于该预设电压信号时，将该升压式转换电路设置为运作于一电流停止模式，以暂停向该电子式变压器汲取电流；
其中该升压电压信号的电位高于该整流电压信号的电位；该降压电压信号的电位低于该升压电压信号的电位；该控制电路依据该整流电压信号而产生一运算值，当该运算值为一第一数值时，该控制电路设置该降压式转换电路将该降压电压信号调整为一第一电压值，而当该运算值为一第二数值时，该控制电路设置该降压式转换电路将该降压电压信号调整为一第二电压值。
2.如权利要求1的电源转换器，其中当该运算值为该第一数值、该第二数值及一第三数值时，该控制电路设置该降压式转换电路分别以一第一电流值、一第二电流值及一第三电流值提供至该低功率发光装置。
3.如权利要求2的电源转换器，其中当该第一数值与该第二数值的差距等于该第二数值与该第三数值的差距时，该第一电流值与该第二电流值的差距等于该第二电流值与该第三电流值的差距。
4.如权利要求2的电源转换器，其中当该第一数值与该第二数值的差距等于该第二数值与该第三数值的差距时，该第一电流值与该第二电流值的差距大于该第二电流值与该第三电流值的差距。
5.如权利要求2的电源转换器，其中当该第一数值与该第二数值的差距等于该第二数值与该第三数值的差距时，该第一电流值与该第二电流值的差距小于该第二电流值与该第三电流值的差距。
6.如权利要求1的电源转换器，其中该控制电路设置该升压式转换电路先于该电流导通模式的一第一时段汲取电流再于该电流导通模式的一第二时段汲取电流；并且该升压式转换电路于该第一时段汲取的电流大于该升压式转换电路于该第二时段所汲取的电流。
7.如权利要求6的电源转换器，其中该升压式转换电路于该第一时段汲取的电流的最小值大于该升压式转换电路于该第二时段所汲取的电流的最小值。
8.如权利要求6的电源转换器，其中该升压式转换电路于该第一时段汲取的电流的最大值大于该升压式转换电路于该第二时段所汲取的电流的最大值。
9.如权利要求6的电源转换器，其中该电子式变压器具有一最小负载电流值，并且该升压式转换电路于该第二时段所汲取的电流的最小值低于该最小负载电流值。
10.一种照明系统的电源转换器控制电路，该照明系统包含一调光器、一电子式变压器、一整流电路、一升压式转换电路及一降压式转换电路；该调光器依据一输入电压信号而产生一相位截断信号；该电子式变压器耦接于该调光器，依据该相位截断信号而产生一转换电压信号；该整流电路耦接于该电子式变压器，依据该转换电压信号而产生一整流电压信号；该升压式转换电路耦接于该整流电路，依据该整流电压信号而产生一升压电压信号；该降压式转换电路，耦接于该升压式转换电路，依据该升压电压信号而产生一降压电压信号，以供电至一低功率发光装置；该电源转换器控制电路用以耦接于该升压式转换电路及该降压式转换电路，其中该电源转换器控制电路包含：
一升压控制电路，用于设置该升压式转换电路的一第一开关的导通状态；
一降压控制电路，用于设置该降压式转换电路的一第二开关的导通状态；
一调光控制电路，耦接于该升压控制电路及该降压控制电路，当该整流电压信号大于一预设电压信号时，设置该升压控制电路间歇性地导通该第一开关，使该升压式转换电路运作于一电流导通模式，以向该电子式变压器汲取电流，并且当该整流电压信号小于该预设电压信号时，设置该升压控制电路不导通该第一开关，使该升压式转换电路运作于一电流停止模式，以暂停向该电子式变压器汲取电流；
其中该升压电压信号的电位高于该整流电压信号的电位；该降压电压信号的电位低于该升压电压信号的电位；该调光控制电路依据该整流电压信号而产生一运算值，当该运算值为一第一数值时，该调光控制电路设置该降压控制电路设置该第二开关的导通状态，使该降压式转换电路将该降压电压信号调整为一第一电压值，而当该运算值为一第二数值时，该调光控制电路设置该降压控制电路设置该第二开关的导通状态，使该降压式转换电路将该降压电压信号调整为一第二电压值。
11.如权利要求10的电源转换器控制电路，其中当该运算值为该第一数值、该第二数值及一第三数值时，该调光控制电路设置该降压控制电路设置该第二开关的导通状态，使该降压式转换电路分别以一第一电流值、一第二电流值及一第三电流值提供至该低功率发光装置。
12.如权利要求11的电源转换器控制电路，其中当该第一数值与该第二数值的差距等于该第二数值与该第三数值的差距时，该第一电流值与该第二电流值的差距等于该第二电流值与该第三电流值的差距。
13.如权利要求11的电源转换器控制电路，其中当该第一数值与该第二数值的差距等于该第二数值与该第三数值的差距时，该第一电流值与该第二电流值的差距大于该第二电流值与该第三电流值的差距。
14.如权利要求11的电源转换器控制电路，其中当该第一数值与该第二数值的差距等于该第二数值与该第三数值的差距时，该第一电流值与该第二电流值的差距小于该第二电流值与该第三电流值的差距。
15.如权利要求10的电源转换器控制电路，其中该调光控制电路设置该升压控制电路间歇性地导通该第一开关，使该升压式转换电路先于该电流导通模式的一第一时段汲取电流再于该电流导通模式的一第二时段汲取电流，并且使该升压式转换电路于该第一时段汲取的电流大于该升压式转换电路于该第二时段所汲取的电流。
16.如权利要求15的电源转换器控制电路，其中该升压式转换电路于该第一时段汲取的电流的最小值大于该升压式转换电路于该第二时段所汲取的电流的最小值。
17.如权利要求15的电源转换器控制电路，其中该升压式转换电路于该第一时段汲取的电流的最大值大于该升压式转换电路于该第二时段所汲取的电流的最大值。
18.如权利要求15的电源转换器控制电路，其中该电子式变压器具有一最小负载电流值，并且该升压式转换电路于该第二时段所汲取的电流的最小值低于该最小负载电流值。
19.如权利要求10的电源转换器控制电路，其中另包含：
一第一参考电压产生电路，用于产生一第一参考电压信号；
一第一比较电路，依据该升压式转换电路的一感测信号及该第一参考电压信号而产生一第一控制信号，以控制该第一开关的导通状态；
一第二参考电压产生电路，用于产生一第二参考电压信号；以及
一第二比较电路，依据该降压式转换电路的一感测信号及该第二参考电压信号而产生一第二控制信号，以控制该第二开关的导通状态；
其中该调光控制电路依据该运算值而设置该第二参考电压产生电路调整该第二参考电压信号，以调整该第二开关的导通状态。
20.一种照明系统的电源转换器控制方法，该照明系统包含一调光器、一电子式变压器、一整流电路、一升压式转换电路及一降压式转换电路；该调光器依据一输入电压信号而产生一相位截断信号；该电子式变压器耦接于该调光器，依据该相位截断信号而产生一转换电压信号；该整流电路耦接于该电子式变压器，依据该转换电压信号而产生一整流电压信号；该升压式转换电路耦接于该整流电路，依据该整流电压信号而产生一升压电压信号；该降压式转换电路，耦接于该升压式转换电路，依据该升压电压信号而产生一降压电压信号，以供电至一低功率发光装置；其中该电源转换器控制方法包含：
当该整流电压信号小于一预设电压信号时，将该升压式转换电路的一第一开关设置为不导通，使该升压式转换电路运作于一电流停止模式，以暂停向该电子式变压器汲取电流；
当该整流电压信号大于该预设电压信号时，间歇性地导通该升压式转换电路的该第一开关，使该升压式转换电路运作于一电流导通模式，以向该电子式变压器汲取电流；
依据该整流电压信号而产生一运算值；
当该运算值为一第一数值时，设置该降压式转换电路的一第二开关的导通状态，使该降压式转换电路将该降压电压信号调整为一第一电压值；以及
当该运算值为一第二数值时，设置该降压式转换电路的该第二开关的导通状态，使该降压式转换电路将该降压电压信号调整为一第二电压值；
其中该升压电压信号的电位高于该整流电压信号的电位，并且该降压电压信号的电位低于该升压电压信号的电位。
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