TW201310883A - 昇壓電路 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種昇壓電路，尤指一種用以驅動發光二極體發光之昇壓電路，其包括有一用以將一交流電壓轉換為一直流電壓之整流器；一電感器接收直流電壓形成有一偏壓電流；當一第一開關器與一第二開關器導通時，偏壓電流從電感器流向第一開關器，同時間一電容器將放電至一發光二極體；相對的，當第一開關器與第二開關器關閉時，偏壓電流從電感器依序流向一主二極體、發光二極體及電容器，對於串接之發光二極體及電容器分別供電及充電，藉此，發光二極體及電容器係以串聯方式連接，且電容器儲存之能量亦可放電驅動發光二極體發光。

Description

昇壓電路

本發明有關於一種昇壓電路，尤指一種用以驅動發光二極體發光之昇壓電路。

請參閱第1圖，為習用昇壓電路之電路結構示意圖。如圖所示，昇壓電路100主要用以驅動發光二極體發光，其包括有一整流器11、一電感器12、一開關器13、一主二極體14、一發光二極體15及一電容器16。

其中，昇壓電路100係以一交流電壓V_AC作為工作電源，該交流電壓V_AC可為一市電之交流電源，整流器11連接交流電壓V_AC，以對於交流電壓V_AC進行整流而轉換出一脈動的直流電壓V_DC，且整流器11可為一橋式整流器。電感器12之其中一端連接整流器11以接收直流電壓V_DC，另一端連接開關器13及主二極體14，且在電感器12上形成有一偏壓電流I_bias。開關器13可為一金氧半場效電晶體，其汲極端連接電感器12，閘極端接收一控制訊號A，而源極端透過一開關電阻131接地。主二極體14之正極端連接電感器12及開關器13，而負極端連接發光二極體15。發光二極體15之正極端連接主二極體14，而負極端透過一負載電阻151接地。此外，電容器16係與串接之發光二極體15及負載電阻151進行並聯。

接續，開關器13之開關控制如下所述：當控制訊號A控制開關器13導通時，主二極體14截止，偏壓電流I_bias經由電感器12流向開關器13，電感器12進行充電以形成電壓V_L，而電容器16放電產生一放電電流I_C流向發光二極體15，以驅動發光二極體15發光；相對的，當控制訊號A控制開關器13關閉時，主二極體14導通，偏壓電流I_bias經由電感器12流向主二極體14、發光二極體15及電容器16，驅動發光二極體15發光，並對於電容器16充電而在電容器16上儲電形成一輸出電壓V_O。該輸出電壓V_O將比直流電壓V_DC之最高電位(max)還要高(如第2圖所示)，其相近於直流電壓V_DC與電壓V_L之總加電壓。如此，透過開關器13之開關控制進行直流電壓V_DC之昇壓，以將昇壓後之電壓V_O作為負載端(如發光二極體15及負載電阻151)之供電電壓。

以往昇壓電路100雖可提供穩定且較高之驅動電流驅動發光二極體16發光。然而，一般發光二極體15之順向偏壓V_F會遠小於電容器16上儲電形成之輸出電壓V_O，因此，輸出電壓V_O之能量無法充分地被發光二極體15所利用，很多能量會被負載電阻151消耗掉而造成能量浪費。或者，為了充分利用輸出電壓V_O之能量，亦可將發光二極體15之順向偏壓V_F設計成與輸出電壓V_O一致，但，製作出一較大順向偏壓V_F之發光二極體15其製程上有其困難度，且相對地也會導致發光二極體15不易驅動發光的障礙。

本發明之一目的，在於提供一種昇壓電路，其昇壓後之電源能量可充分地提供於發光二極體驅動發光，且可避免大部分之電源能量被負載電阻消耗的情形。

本發明之又一目的，在於提供一種昇壓電路，其電路中包括有至少一發光二極體及一電容器，發光二極體與電容器係以串聯方式進行連接，進一步搭配控制兩開關器之導通與否以決定電容器之充電或放電，致使發光二極體可充分利用昇壓後之電源能量或電容器所儲存之能量而一直保持在發光狀態。

本發明之又一目的，在於提供一種昇壓電路，其利用兩開關器之開關控制進行電源的昇壓。

為達成上述目的，本發明提供一種驅動發光二極體發光之昇壓電路，其包括有：一整流器，連接一交流　電壓，用以轉換出一直流電壓；一電感器，其中一端連接整流器，接收直流電壓，形成一偏壓電流；一第一開關器，包括有一第一電源端、一第一訊號端及一第一接地端，第一電源端連接電感器之另一端，第一訊號端接收一控制訊號；一主二極體，正極端連接電感器之另一端，而負極端連接至少一發光二極體之正極端，發光二極體之正極端與負極端之間連接有一電容器；及一第二開關器，包括有一第二電源端、一第二訊號端及一第二接地端，第二電源端連接發光二極體之負極端，第二訊號端接收控制訊號；其中，當控制訊號控制第一開關器及第二開關器導通時，主二極體截止，偏壓電流經由電感器流向第一開關器，電容器放電至發光二極體；反之，當控制訊號控制第一開關器及第二開關器關閉時，主二極體導通，偏壓電流經由電感器流向主二極體、發光二極體及電容器，以對於發光二極體供電及對於電容器充電。

本發明一實施例中，發光二極體之負極端及正極端分別透過一第一二極體及一第二二極體連接電容器。

本發明一實施例中，電容器放電時產生一放電電流，放電電流經由第二二極體流向發光二極體及第二開關器。

本發明一實施例中，電容器透過一負載電阻接地。

本發明一實施例中，第一開關器及第二開關器之接地端分別透過一第一開關電阻及一第二開關電阻接地。

本發明一實施例中，第一開關器及第二開關器為一金氧半場效電晶體或一雙載子接面電晶體。

本發明一實施例中，第一開關器及第二開關器之第一電源端及第二電源端為一汲極端或一集極端，第一訊號端及第二訊號端為一閘極端或一基極端，而第一接地端及第二接地端為一源極端或一射極端。

本發明一實施例中，整流器為一橋式整流器。

請參閱第3圖，為本發明昇壓電路一較佳實施例之電路結構圖。如圖所示，本發明昇壓電路200主要用以驅動發光二極體發光，其包括有一整流器21、一電感器22、一第一開關器23、一主二極體24、至少一發光二極體25、一第二開關器26及一電容器27。

其中，整流器21為一橋式整流器，其連接一市電之交流電壓V_AC，以對於交流電壓V_AC進行全波整流而轉換出一脈動的直流電壓V_DC。電感器22之其中一端連接整流器21，另一端連接第一開關器23及主二極體24，用以接收整流器21整流出之直流電壓V_DC以形成有一偏壓電流I_bias。

第一開關器23包括有一第一電源端、一第一訊號端及一第一接地端，第一電源端連接電感器22，第一訊號端接收一控制訊號A，而第一接地端透過一第一開關電阻231接地。主二極體24之正極端連接電感器22及第一開關器23，而負極端連接發光二極體25。發光二極體25之正極端連接主二極體24，而負極端連接第二開關器26。此外，發光二極體25之正極端及負極端之間尚連接至電容器27之其中一端，而電容器27之另一端透過一負載電阻273接地。再者，電容器27亦可分別透過一第一二極體271及一第二二極體272連接發光二極體25之負極端及正極端。第二開關器26包括有一第二電源端、一第二訊號端及一第二接地端，第二電源端連接發光二極體25，第二訊號端接收該控制訊號A，而第二接地端透過一第二開關電阻261接地。

又，本發明實施例所述之第一開關器23及第二開關器26選擇為一金氧半場效電晶體或一雙載子接面電晶體，其第一電源端及第二電源端可為一汲極端或一集極端，第一訊號端及第二訊號端可為一閘極端或一基極端，而第一接地端及該第二接地端可為一源極端或一射極端。

接續，本發明昇壓電路200之開關控制如下所述：當控制訊號A控制第一開關器23及第二開關器26導通時，主二極體24呈現截止狀態，則偏壓電流I_bias經由電感器22流向第一開關器23，電感器22進行充電以形成電壓V_L，而電容器27進行放電而產生一放電電流I_C。該放電電流I_C經由第二二極體272流向發光二極體25及第二開關器26，以驅動發光二極體25發光。

相對的，當控制訊號A控制第一開關器23及第二開關器26關閉時，主二極體24呈現導通狀態，則偏壓電流I_bias經由電感器22依序流向主二極體24、發光二極體25、第一二極體271、電容器27及負載電阻273，以驅動發光二極體25發光及對於電容器27充電，並在發光二極體25、第一二極體271、電容器27及/或負載電阻273之間形成一輸出電壓V_O，該輸出電壓V_O亦可為直流電壓V_DC昇壓後之電壓(如V_DC+V_L)。

在本發明中，藉由利用兩開關器23、26之開關控制以對於直流電壓V_DC進行昇壓，而得到昇壓後之輸出電壓V_O。且，利用兩開關器23、26導通與否以決定電容器27之充電或放電，致使發光二極體25可得到直流電壓V_DC之供電能量或電容器27之儲電能量而一直保持在發光狀態。

再者，在本發明中，由於發光二極體25係採取串聯方式與電容器27進行連接，當輸出電壓V_O負載於發光二極體25、電容器27及負載電阻273時，輸出電壓V_O之能量除提供於發光二極體25驅動使用外，絕大部分之能量仍可繼續儲存於電容器27之中，並不會被負載電阻273直接消耗掉。如此，本發明之昇壓電路200仍可選用一般較低順向偏壓V_F之發光二極體25，並且該順向偏壓V_F遠低於輸出電壓V_O之電壓值。承上方式進行昇壓電路200之電路設計，將不會發生負載電阻273大幅消耗掉輸出電壓V_O之能量的情況，藉以避免能量無謂的浪費。

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，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、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內。

100．．．昇壓電路

11．．．整流器

12．．．電感器

13．．．開關器

131．．．開關電阻

14．．．主二極體

15．．．發光二極體

151．．．負載電阻

16．．．電容器

200．．．昇壓電路

21．．．整流器

22．．．電感器

23．．．第一開關器

231．．．第一開關電阻

24．．．主二極體

25．．．發光二極體

26．．．第二開關器

261．．．第二開關電阻

27．．．電容器

271．．．第一二極體

272．．．第二二極體

273．．．負載電阻

第1圖：習用昇壓電路之電路結構示意圖。

第2圖：習用直流電壓及輸出電壓之波形圖。

第3圖：本發明昇壓電路一較佳實施例之電路結構示意圖。

200．．．昇壓電路

21．．．整流器

22．．．電感器

23．．．第一開關器

231．．．第一開關電阻

24．．．主二極體

25．．．發光二極體

26．．．第二開關器

261．．．第二開關電阻

27．．．電容器

271．．．第一二極體

272．．．第二二極體

273．．．負載電阻

Claims (8)

1. 一種昇壓電路，其包括有：一整流器，連接一交流電壓，用以轉換出一直流電壓；一電感器，其中一端連接該整流器，接收該直流電壓，形成一偏壓電流；一第一開關器，包括有一第一電源端、一第一訊號端及一第一接地端，該第一電源端連接該電感器之另一端，該第一訊號端接收一控制訊號；一主二極體，正極端連接該電感器之另一端，而負極端連接至少一發光二極體之正極端，且該發光二極體之正極端與負極端之間連接有一電容器；及一第二開關器，包括有一第二電源端、一第二訊號端及一第二接地端，該第二電源端連接該發光二極體之負極端，該第二訊號端接收該控制訊號；其中，當該控制訊號控制該第一開關器及該第二開關器導通時，該主二極體截止，該偏壓電流經由該電感器流向該第一開關器，該電容器放電至該發光二極體；反之，當該控制訊號控制該第一開關器及該第二開關器關閉時，該主二極體導通，該偏壓電流經由該電感器流向該主二極體、該發光二極體及該電容器，以對於該發光二極體供電及對於該電容器充電。
2. 如申請專利範圍第1項所述之昇壓電路，其中該電容器分別透過一第一二極體及一第二二極體連接該發光二極體之負極端及正極端。
3. 如申請專利範圍第2項所述之昇壓電路，其中該電容器放電時產生一放電電流，該放電電流經由該第二二極體流向該發光二極體及該第二開關器。
4. 如申請專利範圍第1項所述之昇壓電路，其中該電容器透過一負載電阻接地。
5. 如申請專利範圍第1項所述之昇壓電路，其中該第一開關器及該第二開關器之該接地端分別透過一第一開關電阻及一第二開關電阻接地。
6. 如申請專利範圍第1項所述之昇壓電路，其中該第一開關器及該第二開關器為一金氧半場效電晶體或一雙載子接面電晶體。
7. 如申請專利範圍第6項所述之昇壓電路，其中該第一開關器及該第二開關器之該第一電源端及該第二電源端為一汲極端或一集極端，該第一訊號端及該第二訊號端為一閘極端或一基極端，而該第一接地端及該第二接地端為一源極端或一射極端。
8. 如申請專利範圍第1項所述之昇壓電路，其中該整流器為一橋式整流器。