TW201225500A - Driving circuit - Google Patents

Description

201225500 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明係有關於一種驅動電路，特別是指一種具有 高功率因素與高效率之驅動電路。 【先前技術】 [0002] 按，隨著現今科技的進步，電子裝置之功能月趨完 善周全，讓民眾的生活越來越便利。現今大部分的電子 裝置皆包含有一驅動電路，例如：電源供應器、功率轉 換器、穩壓器以及光源裝置等等，以產生一驅動訊號而 〇 用於控制該電子裝置之其他電路。再者，現今世界的石 油節節高升，能源與原物料的供應成為對重要的議題， 如何節約電力及節省耗材，是產業科技的關鍵目標，其 中佔能源消耗很大比例的照明設備，成為節能的重要項 目，將傳統鎢絲燈替代為發光二極體，可以節省一半以 上的電路，是各國都在盡快推廣的政策相關的電路元件 也成為研發的重點，如何提高發光效率，增加耐用性， 減少環境污染，降低材料與運輸成本等等，都有待學術 ® 與產業界的研發。 承接上述，發光二極體（Light Emitting Diode ，LED)由於具有發熱量低、耗電量低、壽命長（約8〜10 年）、反應速度快、體積小及可平面封裝等優點，更重要 的是不含汞，是目前最被看好的發光元件。因此近年來 LED市場規模快速提升，主要應用包括顯示器、背光源、 汽車車燈、室内裝飾燈、景觀照明、一般照明等。 由於照明認證（IEC 1 000-3-2 Class C)之諧波標 準，LED除本身之發光效率較一般燈具提升外，LED之驅 099143329 表單編號 A0101 第 3 頁/共 17 頁 0992075064-0 201225500 動亦必須符合目前對於效率及功率因數之要求。此外LED 照明應用尚需符合傳統燈具機構之要求，傳統燈具一般 電路置於其旋轉燈頭上，而且不具功率因數調整功能， 因此體積小置於燈頭尚無問題，然而LED除驅動電路外尚 需加入功率因數修正（Power Factor Correction， PFC)電路考量，因此體積限制為一重要問題。當然效率 更是一關鍵問題，在如此狹小的空間内散熱困難，為避 免溫度過高減損LED發光效率及壽命，驅動電路必須具備 高效率。 因此，本發明即在針對上述問題而提出一種驅動電 路，不僅可達到高功率與高效率的驅動電路，又可有效 利用現有能源（LED)而達到節能與環保之功效。 【發明内容】 [0003] 本發明之目的之一，在於提供一種驅動電路，其藉 由使用一降壓轉換電路與一反驰式功率轉換電路而到高 功率與高效率的目的。 本發明之目的之一，在於提供一種驅動電路，其應 用於一發光二極體，以有效利用現有能源而達到節能與 環保之功效。 本發明之驅動電路包含一降壓轉換電路與一隔離式 電源轉換電路。降壓轉換電路係接收一輸入電壓並產生 一輸出電壓；隔離式電源轉換電路係耦接該升壓電路並 依據該輸出電壓產生一驅動電壓。如此，本發明藉由使 用降壓轉換電路與隔離式電源轉換電路而到高功率與高 效率的目的。 再者，本發明之驅動電路可應用於一發光二極體， 099143329 表單編號A0101 第4頁/共17頁 0992075064-0 201225500 以有效利用現有能源而達到節能與環保之功效。 【實施方式】 [0004] Ο 〇 099143329 茲為使貴審查委員對本發明之結構特徵及所達成 之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例 及配合詳細之說明，說明如後： 請參閱第一圖，係為本發明之一較佳實施例之電路 圖。如圖所示，本發明之驅動電路1包含一降壓轉換電路 10與一隔離式電源轉換電路20。降壓轉換電路10係接收 一輸入電壓並產生一輸出電壓，即降壓轉換電路10依據 輸入電壓而輸出該輸出電壓，也就是說，降壓轉換電路 10所產生之輸出電壓之訊號準位小於輸入電壓之訊號準 位。隔離式電源轉換電路20耦接降壓轉換電路20，並依 據輸出電壓產生一驅動電壓。如此，可以避免如習知技 術所述之電路的電容(^上的電壓（bulk voltage)很大（ 約400伏特），使得輸入為低電壓狀態下，而讓習知的驅 動電路整體輸出效率將無法達到80%。所以，本發明藉由 降壓轉換電路10配合隔離式電源轉換電路20，而可有效 的降低切換損耗，當驅動電路1之輸入電壓變化時，bulk 電壓也隨著變化，整體輸出效率也會跟著提升。其中， 於此實施例中，隔離式電源轉換電路20為一反馳式功率 轉換電路。 此外，本發明之驅動電路1將更包含一電感1^、電容 q與一整流電路30。電感接收輸入電壓，電容\之一 端耦接電感h，電容\之另一端耦接於一接地端，以形 成一濾波電路以過濾輸入電壓之雜訊，整流電路30耦接 電感h與電容'，以整流經濾波電路過濾後之輸入電壓 表單編號A0101 第5頁/共17頁 0992075064-0 201225500 ’並將整流後之輸入電壓傳送至降壓轉換電路10。上述 之電感h與電容(:丨形成濾波電路為本發明所屬技術領域 中具有通常知識者所皆知的技術，所以申請於此將不再 多加贄述。 本發明之驅動電路1之降壓轉換電路10包含一第一二 極體100、一電感102與一電容104。第一二極體100有一 第一端與一第二端，第一二極體1〇〇之第一端耦接輸入電 壓，即第一二極體100接收輸入電壓，電感1〇2具有一第 —端與一第二端，電感102之第一端耦接第一二極體100 之第—端與輸入電壓，電容104耦接羚電感1〇2之第二端 .. ... .. .........- . 與第—二極體100之第二端之間，並產生輸出電壓。如此 ’本發明之降壓轉換電路10係由第一二極體1〇〇接收輸入 電麼而藉由第一二極體100、電感102與電容104而降低 輪入電壓之訊號準位，產生輸出電壓 此外，降壓轉換 電路10更包含一第二二極體106。第二二極體1〇6具有一 第一端與一第二端，第二二柽體1〇:6之第u端耦接第一二 極體100之第二端，第二二極體10&之第二端耦接於一接 地端。 再者，本發明之隔離式電源轉換電路20包含一變壓 器200、一開關202與一切換控制電路204。變壓器2〇〇耦 接降壓轉換電路1〇之輸出端，變壓器2〇〇接收降壓轉換電 路10輸出的輸出電壓，而產生驅動電壓，以驅動一電子 裝置，於此實施例中，變壓器2〇〇具有一一次側繞組n 、 一二次側繞組Ns與-輔助繞組V —次側繞組Np麵接降 壓轉換電路10，以接收降壓轉換電路10之輸出電壓，而 由變壓器200之二次側繞組%產生並輸出驅動訊號，以驅 表單編號A0101 099143329 0992075064-0 第6頁/共17頁 動電子裝置。其中，隔離式電源轉換電路20更包含—第 一整流濾波電路205。第一整流濾波電路205耦接變壓器 200之二次側繞組Ns，以整流濾波變壓器200輸出之驅動 訊號。第一整流濾波電路2 0 5為本發明所屬技術領域中具 有通常知識者所皆知技術，故於此不加以贊述。 開關202耦接變壓器200，並受控於切換控制電路 204，以切換變壓器2〇〇，切換控制電路204係產生一切 換訊號’以切換開關202，進而切換變壓器200。其中， 隔離式電源轉換電路20更包含.感測電阻2〇6與一穩壓器 208。感測電阻206之一端耦接開關202，感測電阻2〇6之 另一端耦接於接地端，以產生一切換電流。切換控制電 路204係依據開關202之切換電流與一反饋訊號產生切換 訊號’反饋訊號相關於一負載（即電子裝置）之一電壓， 負載受驅動於驅動電壓。穩壓器208具矣—第一端與一第 二端。穩壓器208之第一端耦接變壓器200與開關202， 穩壓器208之第二端耦接開關202與感測電阻206，即穩 壓器208並聯於開關202。 請參閱第二圖，係為本發明之一較佳實施例之切換 控制電路的電路圖。如圖所示，本實施例之切換控制電 路204包含一加法器2040與一切換電路2050。加法器 2040係依據一偵測訊號與一斜坡訊號Vramp，而產生感 測訊號’切換電路2050依據感測訊號與反饋訊號，而產 生切換訊號。其中，切換電路2050包含一比較器2052、 一及閘2054、一正反器2056與一或閘2058。切換控制電 路204具有一感測端（VCS)、一補償端（COMP)與一控制端 (G)，以分別接收切換電流與補償訊號並輸出該切換訊號 表單編珑A0101 第7頁/共17頁 0995 201225500 。比較器2052具有一正輸入端與一負輸入端。正輸入端 接收切換電流，負輸入端接收補償訊號，以比較切換電 流與補償訊號，而產生一比較訊號，及閘2054接收比較 訊號與一參考訊號，而產生一第一訊號，其中，切換控 制電路204更包含一反相器2059，其耦接於比較器2052 與及閘2 0 5 4之間，以轉換比較訊號之準位。 正反器2056具有一第一輸入端S、一第二輸入端R-輸出端Q。正反器2056之第一輸入端S接收第一訊號，而 正反器2056之第二輸入端R接收比較訊號，而產生一第二 訊號，或閘2058具有一第一輸入端與一第二輸入端，或 閘2058之第一輸入端接收第二訊號，或閘2058之第二輸 入端接收參考訊號，而產生切換訊號，以切換開關202。 此外，本發明之驅動電路1更包含一定壓/定流控制 電路210與一回授電路212。定壓/定流控制電路210依據 驅動電壓與反饋訊號產生一控制訊號，反饋訊號相關聯 於負載之電壓，負載受驅動於驅動電壓，回授電路212依 據控制訊號與驅動電壓產生一回授訊號，切換控制電路 204依據回授訊號與開關202之切換電流產生切換訊號。 其中，回授電路212為一光耦合器。 請一併參閱第三圖，係為本發明之一較佳實施例之 定壓/定流控制電路。如圖所示，本實施例之定壓/定流 控制電路210包含一電阻2100、一比較器21 02與一電容 2104。電阻21 00係接收反饋訊號，比較器2102具有一正 輸入端與一負輸入端，正輸入端接收一參考值，負輸入 端耦接電阻2100，以接收反饋訊號，而產生回授訊號。 此外，本發明之隔離式電源轉換電路20更包含一分壓電 099143329 表單編號A0101 第8頁/共17頁 0992075064-0 201225500 路214。分壓電路21 4耦接於整流濾波電路2〇5，以分壓 驅動訊號，而產生反饋訊號，整流濾波電路2〇5將反饋訊 號傳送至定壓/定流控制電路21〇。 此外，本發明之隔離式電源轉換電路2〇更包括一第 二整流濾波電路209。第二整流濾波電路2〇9耦接變壓器 200之輔助繞組NA，以整流濾波變壓器200輸出之訊號， 而產生一VSTsfl號，並將VST訊號傳送至切換控制電路 204。 請參閱第四圖，係為本發明之另—較佳實施例之電 路圖。如圖所示，4實施例與第一圖之實施例不同之處 ，在於本實施例之隔離式電源轉換電路為一順向性功率 轉換電路40。順向性功率轉換電路40包含一變壓器400、 一第二一極體402、一第四二極體4〇4、一電感406、一 電容407、一開關408與一切換控制電路41〇。變壓器4〇〇 .；... 係麵接降壓轉換電路10，並接收降壓轉換電路1 〇輸出的 該輸出電壓’以產生媒動電壓，第三二極體4〇2耦接變壓 器400，第四二極體404耦接第三二極體402與變壓器400 ’電感406麵接第三二極體402與第四二極體404，電容 407耦接電感406以輸出變壓器4〇〇所輸出之驅動訊號。 開關408搞接變壓器400，並切換變壓器4〇〇，切換控制 電路410用以產生切換訊號而切換開關408，接上所述， 本實施例之驅動電路更包含一感測電阻412與一穩壓器 414。感測電阻412之一端耦接開關408，感測電阻412之 另一端耦接於接地端，以產生一切換電流。切換控制電 路410係依據開關408之切換電流與一反饋訊號產生切換 訊號’反饋訊號相關於一負載（即電子裝置）之一電壓， 099143329 表單編號A0101 第9頁/共17頁 0992075064-0 201225500 負載受驅動於驅動電壓。穩壓器414具有-第—端與一第 二端。穩壓器414之第-端耦接變壓器400與開關4〇8， 穩壓益41 4之第二端輕接開關4〇8與感測且川，即穩 壓器414並聯於開關4 〇 8。 “ 此外，本實施例之驅動電路更包含一定盤/定流控制 電路416與一回授電路418。糖定流控制電路416依據 堪動電壓與反馈訊號產生—控制訊號，反饋訊號相關聯 於負載之《，貞鼓驅動於驅動電壓，回 據控制訊號與驅動«產生-喊訊號，吨控制電路 410依據回授訊號_關姻之切換電流產生切換訊號。 其中，回授電路418為—以合ϋ。上述之壞向性功率轉 換電路4G為該領域具有通常知識者所皆知的技術，所以 於此將不再加以贊述。 .·不上所述纟發明之奥動電路藉由一降壓轉換電路 接收-輸人電壓’並產生_輸出電壓；—隔離式電源轉 換電路耦接降壓轉換電路，並依據輪出 電壓而產生一 動電壓’以驅動電壓裝置。如此，本發明藉由使罐 轉換電路與隔離式電源轉換電路㈤到高功率與高效率的 目的。再者’本發明之驅動電路可應用於—發光二極體 ，有效利用現有能源而達到節能與環保之功效。 本發明係實為-具有㈣性、進步性及可供產業利 用者’應符合我國專利法所規定之專利_請要件I疑， 庚依法提出發明專利中請，_鈞局早日賜准專利至 感為禱。 准以上所述者’僅為本發明之一較佳實施例而已， 並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專 099143329 表單編號A0101 第10頁/共丨7 Λ 0992075064-0 201225500 利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化 與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 [0005] 第一圖係為本發明之一較佳實施例之電路圖； 第二圖係為本發明之一較佳實施例之切換控制電路的電 路圖； 第三圖係為本發明之一較佳實施例之定壓/定流控制電路 的電路圖； 第四圖係為本發明之另一較佳實施例之電路圖。 【主要元件符號說明】 [0006] 本發明： 1 10 100 102 104 106 20 200 202 204 205 驅動電路 降壓轉換電路 第一二極體 電感 電容 〇 第二二極體 反驰式功率轉換電路 變壓器 開關 切換控制電路 第一整流濾波電路 2040加法器 205 0切換電路 2052比較器 099143329 表單編號A0101 第11頁/共17頁 0992075064-0 201225500 2054 及閘 2056 正反器 2058 或閘 2059 反相器 206 感測電阻 208 穩壓器 209 第二整流濾波電路 210 定壓/定流控制電路 2100 電阻 2102 比較器 2104 電容 212 回授電路 214 分壓電路 30 整流電路 40 順向式功率轉換電路 400 變壓器 402 第三二極體 404 第四二極體 406 電感 407 電容 408 開關 410 切換控制電路 412 感測電阻 414 穩壓器 416 定壓/定流控制電路 418 回授電路 表單編號A0101 第12頁/共17頁 099143329 0992075064-0

Claims (1)

1. 201225500 七、申請專利範圍： 1 . 一種驅動電路，其包含有： 一降壓轉換電路，接收一輸入電壓並產生一輸出電壓；以 及 一隔離式電源轉換電路，耦接該降壓轉換電路，並依據該 輸出電壓產生一驅動電壓。 2.如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，其中該降壓轉換 電路包含有： 一第一二極體，其具有一第一端與一第二端，該第一端耦 ^ 接該輸入電壓； 一電感，其具有一第一端與一第二端，該電感之該第一端 耦接該第一二極體之該第一端與該輸入電壓；以及 一電容，耦接於該電感之該第二端與該第一二極體之該第 二端之間，並產生該輸出電壓。 3 .如申請專利範圍第2項所述之驅動電路，其中該降壓轉換 電路更包含： 一第二二極體，其具有一第一端與一第二端，該第二二極 〇 體之該第一端耦接該第一二極體之該第二端，該第二二極 體之該第二端耦接於一接地端。 4 .如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，其中該隔離式電 源轉換電路為一反馳式功率轉換電路。 5 . 如申請專利範圍第4項所述之驅動電路，其中該反馳式功 率轉換電路包含有： 一變壓器，耦接該降壓轉換電路並接收該輸出電壓以產生 該驅動電壓； 099143329 表單編號A0101 第13頁/共17頁 0992075064-0 201225500 一開關’耦接該變壓器並切換該變壓器；以及 切換控制電路，產生一切換訊號’以切換該開關。 6 .如申請專利範圍第5項所述之驅動電路，其中該切換控制 電路依據該開關之一切換電流與一反饋訊號產生該切換訊 號，δ玄反饋訊號相關聯於一負載之一電壓，該負载受驅動 於該驅動電壓。 7 .如申請專利範圍第β項所述之驅動電路，其中該切換控制 電路包含有： 一加法器，依據一偵測訊號與一斜坡訊號產生一感測訊號 ’ 6亥偵測訊號相關聯於該開關之該切換電流；以 . . "：·':：: 一切換電路，依據該感測訊號與該反饋訊號產生該切換訊 號。 ： 8.如申請專利範圍第6項所述之驅動電路，更包含有： 一定壓/定流控制電路，依據該驅動電壓與該反饋訊號產 生一控制訊號，該反饋訊號相關聯於一負載之一電壓該 負栽受驅動於該驅動電壓；]以友 —回授電路，依據該控制訊號與該電壓產生一回授訊 號，該切換控制電路依據該回糙訊號與該開關之一切換電 流產生該切換訊號。 如申請專利範圍第5項所述之驅動電路，更包含有： -穩壓器’具有一第一端與一第二$，該穩壓器之該第一 端，耦接該變壓器與該開關，該穩壓器之該第二端耦接該 開關與一感測電阻。 10 . 11 . 099143329 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，其中該隔離式電 源轉換電路為一順向式功率轉換電路。 如申清專利I巳圍第I 〇項所述之驅動電路，其令該順向式功 0992075064-0 表單編號Α0101 第】4頁/共I?頁 201225500 率轉換電路包含： 一變壓器，耦接該降壓轉換電路並接收該輸出電壓以產生 該驅動電壓； 一第一二極體，耦接該變壓器； 一第二二極體，耦接該第一二極體與該變壓器； 一電感，耦接該第一二極體與該第二二極體； 一電容，耦接該電感； 一開關，耦接該變壓器並切換該變壓器；以及 一切換控制電路，產生一切換訊號，以切換該開關。

   ❹ 12 . 如申請專利範圍第11項所述之驅動電路，其中該切換控 制電路依據該開關之一切換電流與一反饋訊號產生該切換 訊號，該反饋訊號相關聯於一負載之一電壓，該負載受驅 動於該驅動電壓。 13. 如申請專利範圍第12項所述之驅動電路，更包含有： 一定壓/定流控制電路，依據該驅動電壓與該反饋訊號產 生一控制訊號，該反饋訊號相關聯於一負載之一電壓，該 負載受驅動於該驅動電壓；以及 一回授電路，依據該控制訊號與該驅動電壓產生一回授訊 號，該切換控制電路依據該回授訊號與該開關之一切換電 流產生該切換訊號。 14. 如申請專利範圍第11項所述之驅動電路，更包含有： 一穩壓器，具有一第一端與一第二端，該穩壓器之該第一 端，耦接該變壓器與該開關，該穩壓器之該第二端耦接該 開關與一感測電阻。 099143329 表單編號A0101 第15頁/共17頁 0992075064-0