CN106793359B - 调光驱动电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本案关于一种调光驱动电路及其控制方法，调光驱动电路包含：电源转换单元，具有输入端、输出端及至少一第一开关元件，从输入端接收输入电压，并通过第一开关元件的运作将输入电压转换成输出电压；输入电压检测单元，用以检测输入电压的电压值；输出电压检测单元，用以检测输出电压的电压值；低端驱动单元，用以驱动第一开关元件；控制单元依据第一检测信号、第二检测信号及调光信号计算第一开关元件于运作周期内的导通时间，并依据导通时间对应输出控制信号至低端驱动单元，以控制低端驱动单元依据导通时间调整第一开关元件的运作以控制发光二极管的亮度，以解决传统调光电路成本过高及调光准确性不佳等缺失。

Description

调光驱动电路及其控制方法

技术领域

本案涉及一种驱动电路，特别涉及一种调光驱动电路及其控制方法。

背景技术

传统的照明设备，例如发光二极管的照明设备，只包含点亮与不点亮的两种型态，并无法充分满足使用者于不同区域或不同时间中随时调整照明的亮度，因此造成能源的耗费或应用受限等问题，于是应用于照明设备的调光驱动电路便因应而生，以通过调光驱动电路调整照明设备的亮度。

一般而言，传统调光驱动电路包含电源转换单元、控制单元、电流检测电阻及高端驱动单元，其中电源转换单元还具有开关元件。开关元件串接于电源转换单元的正极路径上，而高端驱动单元与开关元件的控制端电连接，用以驱动开关元件进行导通或截止的切换。电源转换单元接收输入电压，并通过开关元件的运作而将输入电压转换成输出电压，以输出至负载(即发光二极管等发光元件)。电流检测电阻串接于电源转换单元的负极路径上，并与负极路径的参考电平(接地端)电连接，用以检测电源转换单元所输出的输出电流，并对应输出检测电压信号(即电流检测电阻两端的压差)。控制单元与高端驱动单元及电流检测电阻电连接，用以接收检测信号及调光信号，并比较检测信号与调光信号而产生脉冲信号至高端驱动单元，使高端驱动单元依据脉冲信号而对应驱动开关元件，藉以调整电源转换单元的输出电流的大小，使其符合调光信号。

然而上述此种传统调光驱动电路由于开关元件串接于电源转换单元的正极路径上，故开关元件的控制端实际上需要高电压来驱动，使得传统调光驱动电路需设置高端驱动单元来将高电压转换为符合开关元件的低电压，然而由于高端驱动单元须具备耐高压能力，且电路较为复杂，故其成本也相对较高，导致上述此种传统调光驱动电路的生产成本也相对提高。

为了解决上述第一种传统调光驱动电路所存在的缺失，第二种传统调光驱动电路便顺应而生。与第一种传统调光驱动电路不同在于，第二种传统调光驱动电路的电源转换单元的开关元件改为电连接于负极路径上而与负极路径的参考电平电连接，如此一来，电源转换单元的开关元件仅需低电压来驱动，故第二种传统调光驱动电路便利用低端驱动单元取代高端驱动单元来驱动开关元件的运作，而由于低端驱动单元无须耐高压能力，且电路结构简单，因此第二种传统调光驱动电路可利用低端驱动单元来节省生产成本。然而，第二种传统调光驱动电路由于开关元件设置位置的改变，故电源转换单元的负极路径并无法与参考电平电连接，使得串接于电源转换单元的负极路径上的电流检测电阻相对于参考电平而位于高电压位置，故第二种传统调光驱动电路必须额外设置高端电流检测单元来接收并转换电流检测电阻所输出的检测信号，使其符合控制单元的低电压，然因高端电流检测单元线路设计较为复杂且成本较高，导致第二种调光驱动电路的生产成本却因高端电流检测单元而提高。

再者，无论各种电路，皆存在误差信号，故针对第一种或第二种调光驱动电路而言，当调光信号由大至小变化时，电流检测电阻的两端的压差同样呈现由大至小变化，因此当电流检测电阻所输出的检测电压信号传送至控制单元时，控制单元所接收到的信号实际上则为误差信号与检测电压信号的叠加，因此当调光信号增大，电流检测电阻的两端电压差则增高，此时误差信号所占的比例较小，然而一旦调光信号减小，则电流检测电阻的两端的压差也降低，此时控制单元所接受到的误差信号所占的比例则较大，导致控制单元无法准确地依据调光信号而输出对应的脉冲信号，使得电源转换单元所输出的输出电流无法对应调光信号而调整，如此一来，传统调光驱动电路的调光准确性便因使用电流检测电阻而相对较差。

上述的缺失虽然可通过增大电流检测电阻的阻抗来提高电流检测电阻实际上所检测到的本身两端压差的比例，藉以有效避免当调光信号较小造成误差信号占有比例过高的问题，然而此种方式却造成因电流检测电阻的阻抗提高而相对增加损耗，导致此种传统调光驱动电路有损耗增加及效率降低的问题。

有鉴于此，如何发展一种可改善上述现有技术缺失的调光驱动电路，实为相关技术领域者目前所需要解决的问题。

发明内容

本案的目的在于提供一种调光驱动电路及其控制方法，以解决传统调光驱动电路有损耗增加及效率降低的问题。

为达上述目的，本案的一较佳实施态样为提供一种调光驱动电路，用以调整发光二极管的亮度，调光驱动电路包含：电源转换单元，具有输入端、输出端及至少一第一开关元件，电源转换单元从输入端接收输入电压，并通过第一开关元件的运作将输入电压转换成输出电压，以输出至输出端；输入电压检测单元，电连接于输入端，用以检测输入电压的电压值，并依据检测结果输出第一检测信号；输出电压检测单元，电连接于输出端，用以检测输出电压的电压值，并依据检测结果输出第二检测信号；低端驱动单元，电连接于第一开关元件，用以驱动第一开关元件；以及控制单元，与低端驱动单元、输入电压检测单元及输出电压检测单元电连接，其中控制单元依据第一检测信号、第二检测信号及调光信号计算第一开关元件于运作周期内的导通时间，并依据导通时间对应输出控制信号至低端驱动单元，以控制低端驱动单元依据导通时间调整第一开关元件的运作，以使电源转换单元输出对应于该调光信号的输出电流至发光二极管。用以控制发光二极管的亮度。

为达上述目的，本案的另一较佳实施态样为提供一种控制方法，应用在一种调光驱动电路的控制单元中，其中调光驱动电路用以调整发光二极管的亮度，且至少包括电源转换单元及控制单元，电源转换单元具有开关元件，且电源转换单元用以接收输入电压并转换成输出电压，控制方法至少包含下列步骤：(a)检测输入电压与输出电压，并依据检测结果输出第一检测信号及第二检测信号；(b)接收调光信号并进行处理，以对应产生参考电流；(c)根据第一检测信号、第二检测信号及参考电流计算开关元件于运作周期内的导通时间，并输出计算结果；以及(d)根据计算结果，产生控制信号，以通过控制信号调整开关元件的运作，以使电源转换单元输出对应于调光信号的输出电流至发光二极管。

基于上述技术方案，本发明的技术效果在于：利用低端驱动单元来驱动电源转换单元的开关元件，且利用线路简单而且成本较低的输入电压检测单元及输出电压检测单元来取代电流检测电阻，以检测电源转换单元的相关参数，进而配合调光信号计算开关元件于运作周期内的导通时间，藉此使电源转换单元输出对应于调光信号的输出电流至发光二极管，以控制发光二极管的亮度，以解决传统调光电路成本过高及调光准确性不佳等缺失。

附图说明

图1为本案的较佳实施例的调光驱动电路的电路方块示意图。

图2为图1所示的调光驱动电路的电源转换单元、输入电压检测单元及输出电压检测单元的细部电路结构示意图。

图3为图1所示调光驱动电路的控制单元的细部电路方块图。

图4A为图2所示调光驱动电路于第一开关元件进行导通状态时的电流运作图。

图4B为图2所示调光驱动电路于第一开关元件进行截止状态时的电流运作图。

图5为图4A及图4B所示的调光驱动电路的运作时序波形图。

图6为图1所示的调光驱动电路的控制方法的控制步骤流程图。

图7为图5所示调光驱动电路的控制方法的另一变化例的步骤流程图。

图8为应用本案的调光驱动电路的控制方法时，电源转换单元的第一开关元件的导通时间与反应调光信号的参考电流关系图。

图9为应用本案的调光驱动电路的控制方法时，电源转换单元的第一开关元件的导通时间与输出电流的关系图。

图10为本案的调光驱动电路在反映调光信号的参考电流大于预设电流门槛值时的作动时序图。

图11为图7所示本案的调光驱动电路在反映调光信号的参考电流小于预设电流门槛值时的作动时序图。

附图标记说明：

1：调光驱动电路

2：电源转换单元

3：输入电压检测单元

4：输出电压检测单元

5：低端驱动单元

6：控制单元

21a：正输入端

21b：负输入端

22a：正输出端

22b：负输出端

Q1：第一开关元件

Q2：第二开关元件

S1：调光信号

S2：控制信号

Vin：输入电压

Vout：输出电压

R1：第一电阻

R2：第二电阻

R3：第三电阻

R4；第四电阻

D1：二极管

C1:电容

L1：电感

QS：第一传导端

QD：第二传导端

QG：控制端

G：接地端

C：第四传导端

B：控制端

E：第三传导端

Vgate：第一开关元件的控制端的控制电压

IL：电感的电流

61：调光信号处理单元

62：储存单元

63：运算单元

64：脉冲控制单元

101～104、102a、102b、102c、103a、103b、103c、103d：控制步骤

t0-t2：时间

Ia、Ib、Ic：参考电流的电流值

Ton：导通时间

Idim：参考电流

Imid：预设电流门槛值

Iout；输出电流

Imid/2：二分之一预设电流门槛值

具体实施方式

体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用于限制本案。

图1为本案的较佳实施例的调光驱动电路的电路方块示意图。如图1所示，本案的调光驱动电路1用以调整发光元件(未图示)，例如发光二极管的亮度，且包含电源转换单元2、输入电压检测单元3、输出电压检测单元4、低端驱动单元5以及控制单元6。其中，电源转换单元2具有由正输入端21a与负输入端21b所构成的输入端、由正输出端22a与负输出端22b所构成的输出端及第一开关元件Q1(如图2所示)，电源转换单元2从输入端接收输入电压Vin，并通过第一开关元件Q1的运作而将输入电压Vin转换成输出电压Vout，以输出至输出端，进而驱动与电源转换单元2的输出端电连接的发光元件发亮。输入电压检测单元3电连接于电源转换单元2的正输入端21a及负输入端21b，用以检测输入电压Vin的电压值，并依据检测结果输出第一检测信号。输出电压检测单元4电连接于正输出端22a及负输出端22b，用以检测输出电压Vout的电压值，并依据检测结果输出第二检测信号。低端驱动单元5电连接于第一开关元件Q1的控制端QG，用以驱动第一开关元件Q1进行导通或截止的切换运作。控制单元6与低端驱动单元5、输入电压检测单元3及输出电压检测单元4电连接，且接收第一检测信号、第二检测信号以及调光信号S1，其中调光信号S1用以调整发光二极管的亮度，而控制单元6用以依据第一检测信号、第二检测信号及调光信号S1计算第一开关元件Q1于一运作周期内的导通时间，并依据导通时间对应输出控制信号S2至低端驱动单元5，使低端驱动单元5依据控制信号S2而驱动第一开关元件Q1的运作符合导通时间，以使电源转换单元2输出对应于调光信号S1的输出电流，以控制发光二极管的亮度。

请参阅图2并配合图1，其中图2为图1所示的调光驱动电路的电源转换单元、输入电压检测单元及输出电压检测单元的细部电路结构示意图。如图1、2所示，电源转换单元2可为降压型转换器、升压转换器或升降压转换器所构成，而以图2所示的电源转换单元2为降压型转换器为例，电源转换单元2包含二极管D1、电感L1、电容C1及第一开关元件Q1。第一开关元件Q1具有第一传导端QS、第二传导端QD及控制端QG，且第一开关元件Q1可例如由金氧半导体场效晶体管所构成，故第一传导端QS对应为源极、第二传导端QD对应为漏极、控制端QG对应为栅极，且第一开关元件Q1的第一传导端QS与接地端G及电源转换单元2的负输入端21b电连接，第一开关元件Q1的控制端QG与低端驱动单元5电连接。二极管D1的阴极端与电源转换单元2的正输入端21a、电容C1的一端及电源转换单元2的正输出端22a电连接，二极管D1的阳极端与第一开关元件Q1的第二传导端QD及电感L1的一端电连接。电感L1的另一端与电容C1的另一端及电源转换单元2的负输出端22b电连接。电容C1的另一端与电源转换单元2的负输出端22b电连接。

输入电压检测单元3包含第一电阻R1及第二电阻R2，第一电阻R1的一端电连接于电源转换单元2的正输入端21a，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端及控制单元6电连接，第二电阻R2的一端也与控制单元6电连接，第二电阻R2的另一端与接地端G电连接。

输出电压检测单元4包含第三电阻R3、第四电阻R4及第二开关元件Q2。其中第三电阻R3的一端与电源转换单元2的正输出端22a电连接。第四电阻R4的一端与接地端G电连接，第四电阻R4的另一端与控制单元6电连接。第二开关元件Q2具有控制端B、第三传导端E及第四传导端C，其中第三传导端E与第三电阻R3的另一端电连接，第四传导端C与第四电阻R4的另一端及控制单元6电连接，控制端B与电源转换单元2的负输出端22b电连接。此外，第二开关元件Q2可为BJT晶体管所构成，故控制端B对应为基极，第三传导端E对应为射极、第四传导端C对应为集极。

根据图2所示及上述元件连接关可清楚得知，于本实施例中，输入电压检测单元4以第三电阻R3、第四电阻R4及第二开关元件Q2架构为一分压电路，亦即利用分压的方式来将输出电压Vout等比例减小而输出第二检测信号。因此控制单元6所接收到的第二检测信号的电压值实际上等于(Vout-Vbe)*R4/R3，其中Vbe为第二开关元件Q2的顺向偏压值，Vout为输出电压，R4为第四电阻的电阻值、R3为第三电阻的电阻值。输入电压检测单元3同样利用第一电阻R1与第二电阻R2串联分压的方式来将输入电压Vin等比例减小为第一检测信号。然电源转换单元2、输入电压检测单元3及输出电压检测单元4的内部元件组成及连接关并不局限于如上所述，其更可依实际需求而变化。

请参阅图3，图3为图1所示调光驱动电路的控制单元的细部电路方块图。如图3所示，于一些实施例中，控制单元6还包含调光信号处理单元61、储存单元62、运算单元63及脉冲控制单元64。调光信号处理单元61用以接收调光信号S1，并依据调光信号S1产生对应的参考电流。储存单元62与调光信号处理单元61电连接，用以储存参考电流。运算单元63与储存单元62、输入电压检测单元3及输出电压检测单元4电连接，运算单元63读取调光信号处理单元61所储存的参考电流，并依据参考电流、第一检测信号、第二检测信号计算出第一开关元件Q1于运作周期内的导通时间，并输出计算结果。脉冲控制单元64与运算单元63及低端驱动单元5电连接，用以接收控制单元6所输出的计算结果，并根据计算结果产生由至少一个脉冲所构成的控制信号S2。

于一些实施例中，运算单元63还设有一预设电流门槛值，当参考电流大于预设电流门槛值时，运算单元63依据参考电流、第一检测信号、第二检测信号计算出第一开关元件Q1于运作周期内的导通时间。然而当参考电流小于预设电流门槛值时，运算单元63则根据该预设电流门槛值、第一检测信号、第二检测信号计算出导通时间，再对应反映调光信号S1的参考电流而进行脉冲斩波比例计算，再将相关的计算结果输出至脉冲控制单元64，此时脉冲控制单元64在参考电流小于预设电流门槛值的情况下，依据运算单元63的计算结果而产生对应的控制信号S2来调整第一开关元件Q1的运作，以驱使电源转换单元2输出对应于调光信号S1的输出电流至发光二极管，其中控制信号S2的脉冲数量为符合运算单元63所计算出的脉冲斩波比例而进行斩波，且斩波的脉冲数量为K＝(1-Idim/Imid)*fs/fz，其中K为斩波的脉冲数量、Idim为参考电流、Imid为预设电流门槛值、fs为控制信号S2的一脉冲频率、fz为脉冲斩波的频率。由上可知，当调光信号S1过小而使参考电流小于预设电流门槛值时，本案的调光驱动电路1改以脉冲斩波的方式来进一步降低电源转换单元2的输出电流。

请参阅图4A、图4B及图5并配合图1、2，其中图4A为图2所示调光驱动电路于第一开关元件为导通状态时的电流运作图，图4B为图2所示调光驱动电路于第一开关元件为截止状态时的电流运作图，图5为图4A及图4B所示的调光驱动电路的运作时序波形图。首先如图4A及图4B所示，第一开关元件Q1可分为导通状态及截止状态，其中当第一开关元件Q1于导通状态时，电源转换单元2的内部的电流的流动方向如图4A的箭头所示，其沿着电容C1、电感L1及第一开关元件Q1而流向接地端G，此时电感L1进行充电，亦即如图5所例示，在时间t0至t1时，第一开关元件Q1的控制端QG的控制电压Vgate呈现高电平状态，使得第一开关元件Q1为导通状态，此时电感L1进行充电而使电感L1的平均电流IL持续上升，且电感L1的电流为：

ILon(t)＝(Vin-Vout)*t/L (1)

Ipk＝(Vin-Vout)*Ton/L (2)

其中ILon(t)为电感L1在第一开关元件Q1为导通状态时的电流与时间的函数、Ipk为电感L1在t1时刻的电流值、Vin为输入电压的电压值、Vout为输出电压的电压值、Ton为第一开关元件Q1于运作周期内的导通时间，L为电感L1的电感值。另外，当第一开关元件Q1为截止状态时，电感L1为放电，且电感L1的电流流向如图4B的箭头所示，由电感L1流向二极管D1的阳极，再经由二极管D1的阴极流向电容C1，亦即如图5所例示，在时间t1至t2时，第一开关元件Q1的控制端QG的控制电压Vgate呈现低电平状态，使得第一开关元件Q1为截止状态，此时电感L1为放电而使电感L1的平均电流IL持续下降，且电感L1的电流为：

ILoff(t)＝Ipk-Vout*t/L (3)

ILT_off＝Ipk-Vout*Ton/L (4)

其中ILoff(t)为电感L1在第一开关元件Q1为截止状态时的电流与时间的函数，ILT_off为电感L1在t1时刻的电流值，Toff为第一开关元件Q1于运作周期内的截止时间。而当电源转换单元2工作在断续电流模式时，则ILT_off＝0，所以可得：

0＝Ipk-Vout*Ton/L (5)

ILavg＝(Ipk/2)*(Ton+Toff)/L (6)

Ts＝1/fs (7)

其中，ILavg为电感L1在第一开关元件Q1于运作周期内的电流平均值，Ts为第一开关元件Q1的运作周期，fs为第一开关元件Q1的运作频率，fs亦为控制信号S2的脉冲频率。再将(2)、(5)、(7)代入(6)中，可得：

其中，Iout为电源转换单元2的输出电流。由公式(8)可知，电感L1的电感值L与控制信号S2的一脉冲频率fs实际上为常量，而输入电压Vin的电压值、输出电压Vout的电压值及第一开关元件Q1的导通时间Ton则为变量，因此输出电流Iout实际上与输入电压Vin的电压值、输出电压Vout的电压值及导通时间Ton有关。至于导通时间Ton，其计算方式如下：

其中，Idim为对应调光信号S1的参考电流，且为一变量，VinAD为第一检测信号，VoutAD为第二检测信号。

根据上述公式(9)可清楚得知，对应调光信号S1的参考电流、输入电压Vin及输出电压Vout可计算出第一开关元件Q1于运作周期内的导通时间Ton，且当输入电压Vin与输出电压Vout为恒定电压时，电源转换单元2的输出电流实际上由导通时间来决定，因此，若导通时间不变，则输出电流同样不变，故可对输出电流进行恒流控制。另外，由上述公式(8)可知，当调光信号S1的参考电流变小，则导通时间与输出电流也同样变小，因此利用输入电压Vin、输出电压Vout及调光信号S1的参考电流即可决定输出电流，故无需检测电元转换单元2的输出电流即可对应调光信号S1实现发光二极管的亮度调整。

由上可知，本案的调光驱动电路1仅须通过输入电压检测单元3与输出电压检测单元4来分别检测电源转换单元2的输入电压Vin与输出电压Vout，并利用控制单元6来计算及调整第一开关元件Q1于导通状态时的导通时间，以驱使电源转换单元2输出对应调光信号S1的输出电流，并无需如传统调光驱动电路需使用电流检测电阻，故本案的调光驱动电路1实不存在因使用电流检测电阻所产生的误差信号，因此本案的调光驱动电路1的调光准确性可大幅提升。此外，本案的调光驱动电路1使用电路结构简单而成本较为便宜的输入电压检测单元3及输出电压检测单元4，来进行调光的控制，故本案的调光驱动电路1的成本较为便宜。

请参阅图6，并配合图1，其中图6为图1所示的调光驱动电路的控制方法的控制步骤流程图。如图1及图6所示，首先，执行步骤101，调光驱动电路1开始运作时，由输入电压检测单元3检测电源转换单元2的输入电压Vin，并依据检测结果输出第一检测信号，以及由输出电压检测单元4检测电源转换单元2的输出电压Vout，并依据检测结果输出第二检测信号。接着，执行步骤102，控制单元6接收调光信号S1，并将调光信号S1进行处理后，以对应产生参考电流。然后，执行步骤103，控制单元6分别接收输入电压检测单元3的第一检测信号、输出电压检测单元4的第二检测信号及参考电流，且根据第一检测信号、第二检测信号及参考电流计算第一开关元件Q1的运作周期内的导通时间，并产生计算结果。最后，执行步骤104，控制单元6根据计算结果对应产生符合所计算的导通时间的控制信号S2至低端驱动单元5，使低端驱动单元5依据控制信号S2调整第一开关元件Q1的运作，以对应调光信号S1而调整电源转换单元2的输出电流，使电源转换单元2输出对应于调光信号S1的输出电流至发光二极管。

请参阅图7，并配合图5，其中图7为图5所示调光驱动电路的控制方法的另一变化例的步骤流程图。如图7所示，于一些实施例中，步骤102与步骤103之间还包含子步骤102a、102b及102c。其中于步骤102结束后，执行步骤102a，调光信号处理单元61判断是否接收到新的调光信号S1，以决定对产生的参考电流是否进行更新。接着，执行步骤102b，当调光信号处理单元61判断接收到新的调光信号S1时，将新的调光信号S1所产生的参考电流存储至储存单元62中。然后，执行步骤102c，运算单元63读取存储于储存单元62内的参考电流，并执行步骤103。另外，当步骤102a的判断结果为否时，则直接执行步骤102c。

于一些实施例中，步骤103还可包含子步骤103a、103b、103c、103d，当执行步骤102后，则执行子步骤103a，运算单元63判断存储于储存单元62内的参考电流是否小于预设电流门槛值。当步骤103a的判断结果为是时，则执行子步骤103b，根据第一检测信号、第二检测信号及预设电流门槛值计算出第一开关元件Q1于运作周期内的导通时间。接着，执行步骤103d，运算单元63依据反映调光信号S1的参考电流而进行脉冲斩波的比例计算，并输出计算结果。然后执行步骤104，脉冲控制单元64便根据运算单元63的计算结果，亦即分别根据子步骤103b及子步骤103d的计算结果产生符合所计算的导通时间及脉冲数量的控制信号S2，使低端驱动单元5依据控制信号S2调整第一开关元件Q1的运作，以对应调光信号S1而调整电源转换单元2的输出电流，使电源转换单元2输出对应于调光信号S1的输出电流至发光二极管。另外，若子步骤103a的判断结果为否时，则执行子步骤103c，运算单元63根据第一检测信号、第二检测信号及参考电流计算出第一开关元件Q1于运作周期内的导通时间，并输出计算结果，然后接续执行步骤104。

请参阅图8，图8为应用于本案的调光驱动电路的控制方法时，电源转换单元的第一开关元件的导通时间与反应调光信号的参考电流关系图。如图8所示，当运算单元63判断存储于储存单元62内的参考电流大于预设电流门槛值(如图8所标示的Imid)时，则运算单元63所计算出的导通时间(即图8所示的Ton)，随着参考电流的变化而变化且呈现线性关系，亦即第一开关元件Q1于运作周期内的导通时间对应调光信号S1的变化而进行对应调整。反之，当运算单元63判断存储于储存单元62内的参考电流小于预设电流门槛值(如图8所示的Imid)时，则运算单元63所计算出的导通时间维持固定，且导通时间固定在当参考电流等于预设电流门槛值时的所计算出的导通时间。

请参阅图9，图9为应用于本案的调光驱动电路的控制方法时，电源转换单元的第一开关元件的导通时间与输出电流的关系图。如图9所示，当运算单元63判断存储于储存单元62内的参考电流大于预设电流门槛值(如图9所标示的Imid)时，则电源转换单元2所输出的输出电流(如图9所示的Iout)随着参考电流的变化而变化且呈现线性关系。反之，当运算单元63判断存储于储存单元62内的参考电流小于预设电流门槛值时，运算单元63对应反映调光信号S1的参考电流而进行脉冲斩波比例计算，且脉冲斩波的比例愈大(其中斩波比例C实际上等于(1-Idim/Imid)，而例如图9所示，斩波比例C实际上介于0％至100％之间)，电源转换单元2的输出电流也随着斩波的比例愈大而降低，因此在参考电流小于预设电流门槛值时，可通过对控制信号S2进行所需的脉冲斩波来达到控制电源转换单元2所输出的输出电流符合调光信号S1。

请参考图10，图10为本案的调光驱动电路在反映调光信号的参考电流大于预设电流门槛值时的作动时序图，如图10所示，当在反映调光信号S1的参考电流大于预设电流门槛值的条件下而调光信号S1变化时，控制信号S2的导通时间随着参考电流而变化，以图10为例，当参考电流(如图10所示的Idim)的电流值分别等于电流值Ia、Ib及Ic，且Ia>Ib>Ic时，若参考电流从电流值Ia减小至电流值Ib，再由电流值Ib减小至电流值Ic变化，则导通时间(如图10所示的Ton)的宽度随着参考电流Idim的减小而减少，电感L1的电流(如图10所示的IL)，及电源转换单元2的输出电流(如图10所示的Iout)亦对应下降。

请参考图11，图11为图7所示本案的调光驱动电路在反映调光信号的参考电流小于预设电流门槛值时的作动时序图，如图11所示，当在反映调光信号S1的参考电流小于预设电流门槛值的条件下而调光信号S1变化时，控制信号S2的脉冲数量将随着调光信号S1的参考电流的改变而进行对应的斩波，以图11为例，于本实施例中，当参考电流(如图11所示的Idim)的电流值小于预设电流门槛值(即Imid)时，若控制信号S2的脉冲数量假设为4个，一旦当参考电流变化为一半的预设电流门槛值，即Imid/2时，运算单元63所计算出的斩波的比例为50％，换言之，即脉冲控制单元64在生成两个脉冲后即产生高电平的斩波信号，以屏蔽后续的两个脉冲，亦即对应输出的脉冲数量由4个变成2个的控制信号S2，此时电感L1的电流(如图11所示的IL)也随着降低，输出电流(如图11所示的Iout)也对应降低。而根据上述及图11所示可知，通过斩波的方式，本案的调光驱动电路可进一步降低电源转换单元2的输出电流。

综上所述，本案提供一种调光驱动电路，其利用低端驱动单元来驱动电源转换单元的开关元件，且利用线路简单而且成本较低的输入电压检测单元及输出电压检测单元来取代电流检测电阻，以检测电源转换单元的相关参数，进而配合调光信号计算开关元件于运作周期内的导通时间，藉此使电源转换单元输出对应于调光信号的输出电流至发光二极管，以控制发光二极管的亮度，以解决传统调光驱动电路成本过高及调光准确性不佳等缺失。

Claims (12)

1.一种调光驱动电路，用以调整一发光二极管的亮度，其特征在于，该调光驱动电路包含：

一电源转换单元，具有一输入端、一输出端、至少一第一开关元件及一电感，该电源转换单元从该输入端接收一输入电压，并通过该第一开关元件的运作将该输入电压转换成一输出电压，以输出至该输出端,且该电源转换单元工作在一断续电流模式；

一输入电压检测单元，电连接于该输入端，用以检测该输入电压的电压值，并依据检测结果输出一第一检测信号；

一输出电压检测单元，电连接于该输出端，用以检测该输出电压的电压值，并依据检测结果输出一第二检测信号；

一低端驱动单元，电连接于该第一开关元件，用以驱动该第一开关元件；以及

一控制单元，与该低端驱动单元、该输入电压检测单元及该输出电压检测单元电连接，其中在对应一调光信号的一参考电流大于一预设电流门槛值时，该控制单元依据该第一检测信号、该第二检测信号及一调光信号计算出该第一开关元件于一运作周期内的一导通时间，并依据该导通时间对应输出一控制信号至该低端驱动单元，以控制该低端驱动单元依据该导通时间调整该第一开关元件的运作，以使该电源转换单元输出对应于该调光信号的一输出电流至该发光二极管，以控制该发光二极管的亮度，

其中该导通时间的计算方式如下：

其中，Ton为该导通时间，Idim为对应该调光信号的该参考电流，VinAD为该第一检测信号，VoutAD为该第二检测信号，L为该电感的电感值，fs为该控制信号的一脉冲频率，且该控制信号的该脉冲频率为常量；

其中，该电源转换单元由一升压变换器、一降压变换器或一升降压变换器所构成。

2.如权利要求1所述的调光驱动电路，其中，该输入电压检测单元还至少包含：

一第一电阻，其一端电连接于该输入端的一正输入端；以及

一第二电阻，其一端与该第一电阻的另一端电连接，该第二电阻的另一端与一接地端电连接。

3.如权利要求1所述的调光驱动电路，其中，该输出电压检测单元还至少包含：

一第三电阻，其一端与该输出端的一正输出端电连接；

一第四电阻，其一端与一接地端电连接；以及

一第二开关元件，具有一控制端、一第三传导端及一第四传导端，该第三传导端与该第三电阻的另一端电连接，该第四传导端与该第四电阻的另一端电连接，该控制端与该电源转换单元的该输出端的一负输出端电连接。

4.如权利要求1所述的调光驱动电路，其中，该控制单元包含：

一调光信号处理单元，用以接收该调光信号，并依据该调光信号对应产生一参考电流；

一储存单元，与该调光信号处理单元电连接，用以储存该参考电流；

一运算单元，与该储存单元、该输入电压检测单元及该输出电压检测单元连接，用以根据该参考电流、该第一检测信号、该第二检测信号计算出该导通时间，并输出一计算结果；以及

一脉冲控制单元，与该运算单元连接，用以接收该计算结果，并根据该计算结果对应产生该控制信号。

5.如权利要求4所述的调光驱动电路，其中，该运算单元还设有一预设电流门槛值，当该参考电流小于该预设电流门槛值时，该运算单元根据该预设电流门槛值、该第一检测信号、该第二检测信号计算出该导通时间，并对应该参考电流进行脉冲斩波的比例计算，使该脉冲控制单元依据该导通时间的计算结果及脉冲斩波的比例计算结果产生该控制信号。

6.如权利要求5所述的调光驱动电路，其中脉冲斩波的比例计算根据K＝(1-Idim/Imid)*fs/fz，其中K为斩波的脉冲数量、Idim为该参考电流、Imid为该预设电流门槛值、fs为该控制信号的该脉冲频率、fz为脉冲斩波的频率。

7.一种控制方法，应用在如权利要求1所述的调光驱动电路中，该控制方法至少包含下列步骤：

步骤(a)：检测该输入电压与该输出电压，并依据检测结果输出该第一检测信号及该第二检测信号；

步骤(b)：接收该调光信号并进行处理，以对应产生该参考电流；

步骤(c)：根据该第一检测信号、该第二检测信号及该参考电流计算该开关元件于一运作周期内的该导通时间，并输出一计算结果；以及

步骤(d)：根据该计算结果，产生该控制信号，以通过该控制信号调整该开关元件的运作，以使该电源转换单元输出对应于该调光信号的该输出电流至该发光二极管。

8.如权利要求7所述的控制方法，其中，还包含步骤如下：

步骤(e1)：于该步骤(b)结束后，判断是否接收到新的该调光信号，以对该参考电流进行更新；

步骤(e2)：若该步骤(e1)的判断结果为是时，存储更新后的该参考电流于一储存单元；以及

步骤(e3)：读取该储存单元内的该参考电流并执行该步骤(c)。

9.如权利要求8所述的控制方法，其中，于该步骤(e2)中，如该步骤(e1)的判断结果为否时，则执行该步骤(e3)。

10.如权利要求7所述的控制方法，其中，于该步骤(c)中，还包含子步骤如下：

子步骤(c1)：判断该参考电流是否小于一预设电流门槛值；

子步骤(c2)：若该子步骤(c1)的判断结果为是时，根据该第一检测信号、该第二检测信号及该预设电流门槛值计算该导通时间；以及

子步骤(c3)：根据该参考电流而进行脉冲斩波的比例计算，并执行该步骤(d)。

11.如权利要求10所述的控制方法，其中，于该子步骤(c3)中，脉冲斩波的比例的计算根据K＝(1-Idim/Imid)*fs/fz，其中K为该斩波的脉冲数量、Idim为该参考电流、Imid为该预设电流门槛值、fs为该控制信号的一脉冲频率、fz为斩波的频率。

12.如权利要求10所述的控制方法，其中，于该步骤(c)中，还包含子步骤如下：

子步骤(c4)：若该子步骤(c1)的判断结果为否时，根据该参考电流、该第一检测信号、该第二检测信号计算出该导通时间，并执行该步骤(d)。