TW201712643A - 交通號誌燈驅動電路 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種交通號誌燈驅動電路，係包括有一輸入端以及一輸出端；一輸入低電壓控制電路，係耦接於該輸入端，以及耦接一第一外部訊號；一增益控制電路，係耦接於該輸入低電壓控制電路；一驅動電路，係耦接於該增益控制電路；一阻抗迴路，係耦接於該輸入端，用以偵測該交通號誌燈之好壞；一電壓相位偵測電路，係耦接於該輸入端，用以偵測該驅動訊號的電壓相位差。藉以將交通號誌燈的驅動電路中不同偵測與控制功能的電路元件整合於單一晶片之中，減少交通號誌燈驅動電路的電路零件控管與成本，且有效提昇產品之品質，以及因為產品的電路元件減少而使得整體交通號誌燈整體結構能夠更加扁平化。

Description

交通號誌燈驅動電路
本發明係有關於一種交通號誌燈驅動電路，尤指一種將不同作用之電路整合於單一積體電路的控制晶片中，用以驅動交通號誌燈之整體驅動電路。
現有交通號誌燈驅動電路中，針對不同需求的功能性電路，往往需要另外設計出一個電路，之後再與原本的核心電路作連結。此外，現有交通號誌燈的驅動電路中，以單一積體電路驅動IC而言，其直接所能達成之偵測或控制的功能有限，若有需要其它功能偵測電路的作用，或是偵測之後需進行控制之電路，則必須另外設計其它的偵測或控制電路元件，再進一步將該電路連結於該核心電路或是核心的驅動電路控制IC上，以進行所需要的偵測功能或是控制作用。但，如此技術容易造成整體交通號誌燈的驅動電路過於龐雜，電路體積過大，增加電路零件之成本與控管，且使得生產品質下降，有待改善。
本發明係一種交通號誌燈驅動電路，係將交通號誌燈的驅動電路中不同偵測與控制功能的電路元件整合於單一晶片之中，意即將驅動電路整合為單一的驅動電路控制晶片(Drive IC)，藉以減少交通號誌燈驅動電路的電路零件控管與成本，且有效提昇產品之品質，以及因為產品的電路元件減少而使得整體交通號誌燈整體結構能夠更加扁平化。
本發明所述之交通號誌燈驅動電路係包括有一輸入端以及一輸出端；一輸入低電壓控制電路，係耦接於該輸入端，以及耦接一第一外部訊號，用以偵測該交通號誌燈的電壓值是否過低；一增益控制電路，係耦接於該輸入低電壓控制電路，用以控制輸出之增益值；一驅動電路，係耦接於該增益控制電路，用以輸出至少一驅動訊號，該驅動電路之一輸出端係為該交通號誌燈驅動電路之輸出端；一阻抗迴路，係耦接於該輸入端，用以偵測該交通號誌燈之好壞；一電壓相位偵測電路，係耦接於該輸入端，以及耦接一第二外部訊號，用以偵測該驅動訊號的電壓相位差；其中該交通號誌燈驅動電路之輸入端可連接一整流器用以提供一電源輸入，該交通號誌燈驅動電路之輸出端可連接一負載，該負載係為該交通號誌燈，係為一發光二極體(LED)燈組。
所述之交通號誌燈驅動電路，其中該第一訊號係為該交通號誌燈的輸入低電壓關閉驅動設定訊號，當號誌燈控制器提供輸入電壓低於第一外部訊號之設定時，則關閉驅動電路讓負載停止輸出，同時關閉保護控制電路並啟動阻抗迴路，讓交通號誌燈呈現低阻抗狀態，以配合號誌燈控制器偵測判斷。
所述之交通號誌燈驅動電路，其中該第二訊號係為該設定交通號誌燈的亮度訊號，藉由該第二訊號提供增益控制電路來調整驅動電路驅動該交通號誌燈的亮度程度。
所述之交通號誌燈驅動電路，更包括有：一負載電壓電流偵測電路，係耦接於該驅動電路，用以偵測該交通號誌燈驅動電路之輸出電壓值與輸出電流值是否異常一第三外部訊號所設定的值；一保護控制電路，係耦接於該負載電壓電流偵測電路，並與該輸入低電壓控制電路以及第三外部訊號耦接。當偵測到交通號誌燈輸出異常於第三外部訊號所設定的值，則啟動保護控制電路，其會啟動外部耦接一開關電路，該開關電路係耦接於該保護控制電路，並耦接於該整流器，係執行關閉該交通號誌燈驅動電 路之動作，以作為保護之用。
所述之交通號誌燈驅動電路，其中該保護控制電路更包括耦接有第三外部訊號。
1‧‧‧控制晶片
10‧‧‧輸入低電壓控制電路
12‧‧‧增益控制電路
14‧‧‧驅動電路
16‧‧‧阻抗迴路
18‧‧‧電壓相位偵測電路
20‧‧‧負載電壓電流偵測電路
22‧‧‧保護控制電路
30‧‧‧整流器
40‧‧‧負載
50‧‧‧開關電路
圖1為本發明第一實施例之電路方塊示意圖；圖2為本發明第二實施例之電路方塊示意圖。
本發明係有關於一種交通號誌燈驅動電路，主要係運用於交通號誌燈之驅動電路中，例如是LED型態的交通號誌燈的驅動電路之中，藉由將驅動電路之不同偵測與控制功能的電路元件整合於單一晶片之中，意即將驅動電路整合為單一的驅動電路控制晶片(Drive IC)，能有效地減少電路元件之使用。
圖1所示，本發明主要係包括有一交通號誌燈驅動電路的控制晶片1，所述之控制晶片1的一輸入端係耦接有一整流器30，該整流器30係接收一交流電源(AC)經過整流之後，傳送至控制晶片1；該控制晶片1的一輸出端係耦接於一負載40，用以驅動該負載40；所述之負載40可以包括但不限定為一發光二極體(LED)照明模組、一LED燈串、複數個LED燈組串聯或是一LED燈具模組等；所述之整流器30可以包括但不限定為全橋式整流器、半橋式整流器或中間抽頭全橋式整流器等；所述之交流電源(AC)則為一市電(utility power)之交流電源。所述的交通號誌燈驅動電路即整合為一控制晶片1。
所述之控制晶片1係包括有：一輸入低電壓控制電路10、一增益控制電路12、一驅動電路14、一阻抗迴路16以及一電壓相位偵測電路18。其中輸入低電壓控制電路10之一輸入端(意即控制晶片1之該輸入端)係耦接於該整流器30，並且輸入低電壓控制電路10之又一輸入端係耦接有一第一外部訊號，第一外部訊號 為一低電壓訊號。該輸入低電壓控制電路10主要作用為偵測該交通號誌燈的電壓是否過低，當該交通號誌燈的輸入電壓低於第一外部訊號所設定的低電壓訊號的電壓值，則表示必須要關閉該交通號誌燈。避免交通號誌燈在低輸入電壓驅動不足下運作異常。
所述輸入低電壓控制電路10之輸出係耦接於增益控制電路12，該增益控制電路12之輸出再耦接於驅動電路14。其中增益控制電路12主要係控制整個電路增益值或控制晶片1輸出之增益值，亦可為調整電路分段之增益值以供驅動電路14使用。驅動電路14係輸出耦接於負載40，用以輸出一驅動訊號去驅動負載40，點亮LED燈組。所述之增益控制電路12耦接於驅動電路14，則其結合該增益控制電路12與該驅動電路14在實際運用實施例上，係可執行分段式線性恆流的LED驅動電路，意即以分區段之方式線性地增加交通號誌燈中所串聯之LED燈串的驅動電流，使得輸入電壓發生變化時，能夠自動地改變所接入的LED燈串數。
所述輸入低電壓控制電路10與整流器30之耦接端(意即該控制晶片1之輸入端)係耦接有阻抗迴路16，其主要作用係用以可讓交通燈控制器偵測LED燈組之好壞，其可為一電源關閉時之偵測，可以判斷該整流器30之輸出若為一高阻抗值，則表示LED燈組已經損壞，若為低阻抗，則表示LED燈組仍屬正常。當LED燈組損壞或是保險絲燒毀，則整個電路為開路狀態，該整流器30之輸出端的等效電阻為一大電阻。故藉由將阻抗迴路16併入控制晶片1中，能增加控制晶片1的偵測功效。
所述控制晶片1之輸入端係耦接於電壓相位偵測電路18，且電壓相位偵測電路18之另一輸入端為一第二外部訊號，電壓相位偵測電路18的輸出端則耦接於增益控制電路12。電壓相位偵測電路18之作用主要係偵測輸入電壓與LED燈組驅動訊號的電壓相位差，提供增益控制電路參考進而調整驅動電路讓輸入電壓與電流維持相同相位。其中，該第二外部訊號在另一實施方式中，該 第二外部訊號為提供增益控制電路以及驅動電路的輸出的設定參考讓輸出在不同輸入電壓範圍操作可維持一定的亮度。
圖2所示為本發明第二實施例之電路方塊連接圖，與圖1之差異在於控制晶片1中更包括有一負載電壓電流偵測電路20、一保護控制電路22，於控制晶片1外設有一開關電路50以及有一第三外部訊號。所述之負載電壓電流偵測電路20耦接於該驅動電路14，其輸出端則耦接於保護控制電路22，係用以偵測所驅動負載40的電壓值以及電流值。所述之保護控制電路22耦接於輸入低電壓控制電路10，並且連接有一第三外部訊號以及開關電路50，該開關電路50係再進一步連接於該整流器30。
其中，負載電壓電流偵測電路20主要係偵測負載40端的電壓值及電流值，當負載40端的電壓或電流過大時或過低，超出或低於一第三外部訊號所設定的保護啟動一臨界值時，兩者訊號由保護控制電路22可進一步確認該輸入低電壓控制電路10，是否號誌燈正處於低電壓狀態，經由保護控制電路比較三方訊號判斷是否啟動一外部開關電路50讓整個號誌燈關閉達成保護機制。
所述之開關電路50為設置於該控制晶片1之外，係與保護控制電路22相耦接，且耦接於該整流器30。開關電路50之作用一方面可以藉由控制整流器30而由外部直接進行關閉整個電路之動作，另一方面，亦可由該保護控制電路22發送訊號給開關電路50進而將整流器30之操作關閉，以執行必要的電路保護動作。
圖2中所示之阻抗迴路16、輸入低電壓控制電路10以及電壓相位偵測電路18，其電路耦接關係與運作方式係同於圖1之所示，在此不予贅述。
本發明之交通號誌燈驅動電路之控制晶片所達成的功效如下：1.可以扁平化號誌燈，且號誌燈之成本降地；2.可將現行交通號誌燈的驅動元件數減少70%，並減少電路 元件的控管；3.本發明之驅動電路控制晶片所設計架構的交通號誌燈可降低15%的成本，增加產品競爭力；4.可配合外部訊號簡化現有電源供應器(POWER)之核心架構，讓交通號誌燈之LED光源元件與本發明之控制晶片電路元件共版；5.因應12~277V等各種電壓之應用市場，設計共用的核心電路元件；6.開發單一顆控制晶片IC可直接驅動負載，例如LED光源，則可以有多種控制功能與控制器相配合；7.此控制晶片IC可偵測輸入電壓強度，配合不同的外部訊號，決定是否要驅動負載或執行保護控制；8.此控制晶片IC在不動作時，其輸入內阻為低阻抗讓交通號誌燈控制器可以偵測燈具為正常狀態以及避免外部漏電流過大讓燈具突然被異常啟動；9.此控制晶片IC可偵測負載之電壓或電流之變動，配合外部訊號，可進一步決定所送出之控制信號；10.此控制晶片IC可偵測驅動電路之電壓強度或相位變化，配合外部訊號，來調整輸出增益值，控制輸出的亮度。
綜上所述，本發明提出一種整合型之交通號誌燈驅動電路之控制晶片，藉以減少號誌燈驅動電路的電路零件控管與元件成本，且有效提昇交通號誌燈產品之品質，以及因為產品的電路元件減少而使得整體交通號誌燈整體結構能夠更加扁平化用以節省交通號誌燈之體積，顯見本發明案具備申請專利之要件。然，本發明說明內容所述，僅為較佳實施例之舉例說明，當不能以之限定本發明所保護之範圍，任何局部變動、修正或增加之技術，仍不脫離本發明所保護之範圍中。
1‧‧‧控制晶片
10‧‧‧輸入低電壓控制電路
12‧‧‧增益控制電路
14‧‧‧驅動電路
16‧‧‧阻抗迴路
18‧‧‧電壓相位偵測電路
30‧‧‧整流器
40‧‧‧負載

Claims (9)

  1. 一種交通號誌燈驅動電路，係整合於一控制晶片，包括：一輸入端以及一輸出端；一輸入低電壓控制電路，係耦接於該輸入端，以及耦接一第一外部訊號，用以偵測一交通號誌燈的輸入電壓值是否過低，當該輸入電壓低於該第一外部訊號所設定的電壓值時，執行關閉驅動電路並停止輸出；一增益控制電路，係耦接於該輸入低電壓控制電路，用以控制輸出之增益值；一驅動電路，係耦接於該增益控制電路，用以輸出至少一驅動訊號，該驅動電路之一輸出端係為該交通號誌燈驅動電路之輸出端；一阻抗迴路，係耦接於該輸入端，用以使該交通號誌燈驅動電路偵測該交通號誌燈之好壞；一電壓相位偵測電路，係耦接於該輸入端，以及耦接一第二外部訊號，用以偵測輸出亮度設定與輸入電壓的相位差以提供增益控制電路參考；其中該交通號誌燈驅動電路之輸入端可連接一整流器，該整流器用以提供一電源輸入，該交通號誌燈驅動電路之輸出端可連接一負載，該負載係為該交通號誌燈，係為一發光二極體(LED)燈組。
  2. 如請求項第1項所述之交通號誌燈驅動電路，其中該第一外部訊號係為該交通號誌燈的一低電壓訊號的設定，當該交通號誌燈的輸入電壓訊號低於該低電壓訊號時，控制該增益控制電路，使該驅動電路關閉停止負載輸出。
  3. 如請求項第1項所述之交通號誌燈驅動電路，其中該第二外部訊號係為該交通號誌燈的亮度設定訊號，該亮度設定訊號提供 該增益控制電路控制與調節驅動電路的參考，以驅動該交通號誌燈亮度呈現。
  4. 如請求項第1項所述之交通號誌燈驅動電路，其中該阻抗迴路係提供交通號制燈控制器偵測該發光二極體燈組之好壞，可為一電源關閉時之偵測，係判斷該整流器之輸出端為一高阻抗值時，則表示該發光二極體燈組已經損壞，判斷為一低阻抗值則表示該發光二極體燈組仍屬正常。
  5. 如請求項第1項所述之交通號誌燈驅動電路，其中該電壓相位偵測電路所偵測該驅動訊號的電壓相位差並依照第二外部訊號的輸出設定，為對應於該交通號誌燈之發光二極體的亮度呈現。
  6. 如請求項第1項所述之交通號誌燈驅動電路，更包括有：一負載電壓電流偵測電路，係耦接於該驅動電路，用以偵測該交通號誌燈驅動電路之輸出電壓值與輸出電流值是否超出或低於一啟動保護控制的臨界值；一保護控制電路，係耦接於該負載電壓電流偵測電路，並與該輸入低電壓控制電路耦接，並依照一第三外部訊號的保護臨界值設定參考，判斷該號誌燈輸出是否正常，是否由該控制開關電路來執行保護機制。
  7. 如請求項第6項所述之交通號誌燈驅動電路，其外部更包括耦接有一開關電路，該開關電路係耦接於該保護控制電路，並耦接於該整流器，係執行關閉該交通號誌燈驅動電路之動作，使整流器之後呈現高阻抗狀態，藉以讓交通號誌燈控制器判斷到燈具異常並進而警示用路人之用。
  8. 如請求項第6項所述之交通號誌燈驅動電路，其中該保護控制電路係當該交通號誌燈之發光二極體、該驅動電路或該交通號誌燈驅動電路三者之一的溫度過高造成輸出異常時，執行保護之作用。
  9. 如請求項第6項所述之交通號誌燈驅動電路，其中該第三外部訊號係為一啟動保護控制電路的臨界值設定訊號。
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