TWI377466B - Constant current driving system with stable output current - Google Patents

Description

1377466 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種定電流驅動電路，更明確地說，係有關一種 以輸入/輸出電壓來控制定電流驅動系統中的功率開關之開啟/關閉 時間，以穩定輸出電流的定電流驅動電路。 【先前技術】 -月參考第1圖。第1圖係為說明一先前技術之定電流驅動系統 100之示心圖如第i圖所示，定電流驅動系統⑽包含定電流驅 動電路110、功率開關SWi、電感Li、波峰電流㈣cu_t)感測 電阻RSP α及—極^Di。定電流驅㈣統1⑻用來轉換輸入電壓 源’以據以提供輸出電流w與輸出電壓u給負載χ。定電 抓驅動電路110輸m關控制峨Ssw以控制功率關洲之開啟 (導通)/關閉(不導通）。定電流驅動電路110利用波蜂電流感測電阻 Rsp所提ί、的感測電壓vsp+與Vsp•，來控制功率開關sWi之開 間W定電流驅動電路110控制功率開關SW1之關閉時間T0FF為 一岐時間長度Tp。更明確地說，當感測電壓I與Vsp•之差值低 於-預疋值内，關斷輪出電流!晴未達—預定波峰臨界 定電流驅動電路110輸出抑IJ 開關SW1以_率_ = 訊號‘至功率 _Wl’來將輪人電源输至電感！^ 5 =! ’讓輸出電流w上升;當感測電壓ι與vSP.之差值 ’則觸輸出 則定電流驅動電路11〇輪屮Μ「_ 财及抓界值ΙΡ’ sw 出代表關閉」的開關控制訊號Ssw至功 出電^以關閉功率開關SW1，來讓電感Μ始放電，以使輸 心Γ，〇Ί 而功率開關SW丨之關閉時間Τ⑽為定值ΤΡ，意 翌過時間Τρ之後，定電流驅動電路ιι〇再度開啟功率開關 ^而鶴Ll便可再度充電，以讓輸出電流W上升。如此一來， 電流驅動電路11G控制功率開之開啟與關閉，便可控 …ϊ L,的充放電’以使輸出電流j〇ut的平均值為目標電流 ItArGET，而達到輸出定電流的目的。 $考第2目第2圖係為說明以先前技術之定電流驅動電路 所提供之輸出電流I〇UT之時序圖。如第2圖所示，#輸出電流^丁 未達預定波峰臨界值Ip時，開關控制訊號‘表示「開啟」，以開 欠力率開_ ，使輸出電流Ι〇υτ上升(如時段τ_、丁㈣、丁簡、

Tom、丁⑽），t輪出電流1〇1/1_達波峰臨界值㈣，開關控制訊號 Ssw表示「關閉」，且關閉時間長度皆為定值Tp(如時段T0FF1、T0FF2、 T〇m、丁〇啊）。然而，若負載x產生變化(如持續變大），則電感乙丨 在功率開關SWl之關閉時間内的放電速度便會加快，且由於功率開 關之關閉時間為定值τρ，因此使得在功率開關sw!下一次開 啟之剞所下降的電流增加。如第2圖所示，若負載X持續變大，則 輪出電流ιουτ的變化量也容易跟著變大，從ΔΙ〇υτι、AIqut2、AIqut3， 增大至ΔΙουΤ4。如此一來，輸出電流Ι〇υτ上所載的漣波電流(ripple 1377466 current)便會變大，而使得輸出電流Ι〇υτ的穩定度降低，造成使用者 的不便。 【發明内容】 本發明係提供-種穩定輸出電流之定電越料統。該定電流 驅動系統包含-功率開關，包含一第一端，搞接於—輸入電壓源； -第二端；以及-控制端，用來接收一開關控_號；其中該輸入 電壓源提供ρ輸人賴；其巾當該關控觀號表補啟時，該功 ^開關之該第-輪接於該功率關之該第二端；—電感，包含一 第-知，以及-第二端’用來提供—輸出電流與—輪出電壓；一第 -二極體，包含_負端’ _於該電感之該第—端；以及一正端， 耦接於一地端;一定電流驅動電路’包含-正反器，包含一輸出端， 时輸出制關控她號；_設定端，用來接收訊號；以及 用來接收—關誠；其中該正反器係根據該開啟訊號 伯請齡輸出該開關控制訊號；—開啟時間控制電路，用來 、測，輸_是否達到—預設波峰電流值，並據以產生該關閉訊 5開啟時間控制電路包含—波峰電流感測電阻，包含-第一端， 該功侧爛H恤—鱗槪測電壓；以 = 於該電感之該第-端，用來產生-參考賴源； 電斤.比“ ’包含一第一輸入端，用來接收該波峰電流感測 二:入端，用來接收一開啟臨峨;以及-輸出端， 、"正反$之該重置端，絲輸出關_號；其巾該開啟臨 7 峰^與雜考電壓源所產生之電壓之差録為定值；其中當节波 感測雙略高於該開啟臨界龍時，該第-比較器輸出表示 :二：1訊號;一關閉時間控制電路’用來根據該輸出電壓 閉=號’輸出該開啟峨以控__㈣訊號表示關 系=二負载，接於該電感之該第二端與該定電流驅動 1定輸㈣狀定f流驅動_。該定電流 =系統包含-功率_，包含—第—端，雛於—輸人電壓源； ，一端’以及—控制端’用來接收—開關控制訊號；其中該輸入 提供-輪人電壓；其中當該開關控制訊號表示開啟時，該功 率開關之該第-端祕於該功率_之該第二端；—電感，包含一 第-端，雛於該功率開關之該第二端；以及—第二端，用來提供 一輪出電流與-輸出電壓；-第—二極體，包含—負端，雛於該 電感之該第-端；以及-正端，麵接於—地端；—定電流驅動電路， 包含-正反n，包含-輸出端’用來輪出該關控制峨；一設定 端，用來接收-P雜訊號；以及-重置端，用來接收—關閉訊號； 其中該正反n係根據該開啟訊號與該關閉訊號，輸出該開關控制訊 號；-關閉時間控制電路，絲偵測該輸出電流是否達到一預設波 谷電流值，絲以產生該開啟喊，該晒時間㈣電路包含一波 谷電流感測電阻’包含-第-端’耗接於該第—二極體之該正端， 用來產生皮&電流感測電壓；以及—第二端，轉接於—地端；〆 第-比較n，包含-第-輸人端’用來接收該波谷電流感測電麼； 1377466

-第二輸人端’用來接收―關閉臨界以及—輸出端，用來輸 出該開啟訊號，·其找_臨界趙與該地端所提供之替之差值 係為定值且該關臨界低於該地端所提供之電壓；1中^亥皮 谷電流感測電壓高於__界電壓時，一比㈣輸出=需 開啟之該開啟訊號；以及-第_反相開關，包含—第—端，輕接於 該正反器之該設定端；一第二端，輕接於該第-比較器之該輸出端: 以及-控繼，墟於紅反H之該輸出端，聽接蚊開關控制 •虎；其中當該開關控制訊號表示關閉時，該第—反相開關之咳第 一端祕於該反相_之該第二端；—開啟時間控制電路，用來根 據該輸出電壓、該輸人電壓與該_控制訊號，輸出該關閉訊號以 控制該開關㈣訊絲_時間；以及—負載，_於該電感 之該第二端與該定電流驅動系統之該地端之間。 【實施方式】 、士有鑑於此，本發明係提供一種定電流驅動電路，以降低輸出電 机的濾波電流大小，進而提升輸出電流的穩定度。 本發明係提出兩種驅動方法：！·以偵測輸出電流的波峰臨界值 =控制功率開___tlme)，並以輸出電壓來控制功率開 2閉時間(瞻騰)、2.以_輸出電流的波谷臨界值來控制功 =的關閉時間，並以輸人麵與輸出電壓來控制功率開關的開 時間。以上料種軸方法’便能降低細f流上漣波電流的大 9 1377466 . 小’以增加輸出電流的穩定度。 ^考第3圖。第3 ®係為說明輸出電流^於開啟/關閉時間 、.之電流充/放電之示意圖。於功率開關開啟時’電感開始充電，而輸 出電流Ιουτ之增幅可由下式表示： AI〇uT_〇N=[(VrN-VOUT)/L]xTON...(i)； 於力率開關關閉時，電感開始放電，而輸出電流^之降幅可由下 p 式表示： AI〇ut_〇ff=[V〇ut/L]xT〇ff...(2)； 其中絲輸出電流W之增幅、ΛΙ·⑽表示輸出電流1〇讲 之降幅、vw表示輸入電壓值、ν〇υτ表示輸出電壓值、l表示電感 值、T0N表示神開關之開啟時間、Tqff表示功率開關之關閉時間。 而由於輪出電流Ιουτ之平均值需為定值Wget，因此： △W_on=M〇ut_off=AIout...(3); B 並根據上式(1)、（2)，可得出下式： ΔΙ〇υτ =[(Vin-V〇ut)/L]xTon=[V〇ut/L]xT〇ff (4)； v 由式(4)可知’输出電流W的變化量ΔΙ〇υτ，在電紐L為定值且 關時間T〇FF紋值(ΤΡ)時，會與輸出電壓ν〇υτ成正比，因此若以 輸出電壓V0UT來控制關閉時間t〇ff，便可有效控制輸出電流W 的變化量ΔΙουτ。如下式所示： Τ T〇ff=KxR〇ff/V〇ut· . .(5); 其中κ表一常數、r〇ff表一電阻值(定值），將式⑶帶人式⑷便可得 出： f 1377466 △Ι〇υτ =[(Vin-V〇ut)/L]x Τον=[ V〇ut/L] xToff^ V〇ut/L] χ [Κχ R〇ff/V〇ut]= KxR〇pp/L.. .(6) > 由式⑹便可得知’若將關閉時間T0FF設成與輪出電壓v〇ut成反比， 則輸出電流Ιουτ的降幅ΔΙουτ οΙΨ便可為定值(K、L皆為定值)， 且由於輸出電流Ιουτ的增幅ΔΙουτ οΝ需與輸出電流ι〇υτ的降幅 △I〇UT_〇FF相同，因此輸出電流Ιουτ上所載的漣波電流可被控制在一 預定範圍内，以提供輸出電流的穩定度。 請參考第4圖。第4圖係為根據本發明之一第一實施例之定電 流驅動系統4〇0之示意圖。定電流驅動系統包含定電流驅動電 路、功率_ SW丨、電感Ll ’以及二極體Di。定電流驅動系統 _用來轉換輸入電壓源VlN，以據以提供輸出電流w與輸出電壓 Vout給負載X。二極體Dl 於電感w第一端，以及參考電壓 源VGND之間；負載X耦接於輸出電壓源v〇w、電感L1之第二端， 考電壓源VGND之間’其中參考電壓源VGND可為定電流驅動 制功率開關SWl之開啟(導通)/關閉(不導 偵、、目疋電流驅動電路410 出U⑽的波峰值，來控制功率開關％之開啟 ㈨，定電流驅動電路410根據輸出電壓v ，s 之關閉時間T0FF。詳細工作原理說明如後。來控制功率開關洲 關閉時間控制電路412， 定電流驅動電路410包含正反器411、 1377466 以及開啟時間控制電路413。 正反器411包含設定端S、重置端R，以及輸出端Q。正反器 411根據其設定端S與重置端R所接收之訊號，於其輸出端卩，輸 出開關控制訊號Ssw至功率開關SWl之控制端(：，以控制功率開關 之開啟(功率開關第一端1耦接於功率開關sw!之第二 端2)與功率開關SWl之關閉(功率開關SWi之第一端}不耦接於^ 率開關SWA第二端2)。當正反器411輸出表示「開啟」的開關工控 制訊號Ssw(如邏輯1)時，功率開關SWi開啟，因此電感I,處於^ 電狀態’輸出電流ιουτ持續上升；當正反器411輸出表示「關閉」 的開關控制訊號Ssw(如邏輯0)時，功率開關SWi關閉，因此電感 Li處於放電狀態，輸出電流ι〇υτ持續下降。 。' 開啟時間控制電路4丨3包含波峰電流感測電阻&，以及比較 =_。波峰電流感測電阻Rsp之第一物妾於功率開關^之 =2:器⑽1之正輸入端之間，用來提供波峰電流感測 電&VSP;波蜂電流制電阻Rsp之第二雜接於電紅|之第一端, 用來提供參考電壓源Vss，其中參考 ^ LL . 原Vss可作為疋電流驅動 Γ ㈣㈣哪之—轉接赚臨界電壓 ^疋值）。咖CMP,比較波峰電梅顺Vsp與義界 电& VT_0N，以據以輸出對應之關閉訊 壓、低於斷臨壓Vt()N_ ：： WF。自波料流感測電 峰臨界w咖⑽輪^電流1衝未達預定波 屯表不「不需關閉」之關閉訊號 12 1377466 .s〇ff(如邏輯〇);當波峰電流感測電壓Vsp略高於開啟臨界電壓Vton 時’表不輸出電流W達預定波峰臨界值Ip，因此比較器復匕輸 出表不「需關閉」之關閉訊號s〇ff(如邏輯U。 關閉時間控制電路412包含比較器CMP!、關閉電容c〇FF、開 關SW2、反相開關SWs、關閉電阻、汗，以及二極體。 Φ 比較器匸撕2之正輸入端用來接收關閉電壓V0FF;比較器CMP2 負輸入用來接收關閉紅界電壓vT_OFF(定值）；比較器cmp2比較 關閉電壓vQFF與關臨界電壓Vtqff，以據以輸出對應之開啟訊號 S0N。當關賴v⑽低於關_界電壓ντ__時，絲功率開關 SW丨之關時間了⑽仍未結束，因此比較器CMP2輸出表示「不需 開啟」之開啟訊號S〇N(如邏輯0);當關閉電壓ν〇4高於關閉臨界 電f vT_〇FF時’表示功率開關SWi之關閉時間丁⑽已結束，因此比 • 較H CMP*出表示「需開啟」之開啟訊號s〇n(如邏輯^。 、 關電容C〇FF麵接於比較器CMp2之正輸入端與電壓源Vss之 間；開關sw2_於比較器CMP2之正輸入端與電壓源Vss之間； 反相開關SW3搞接於比較器⑽2之正輸入端，並透過關閉電阻 W、二極體d2，麵接至輸出電壓源ν〇υτ。開關sw2與反相開關 SW3之控制糾皆祕於正反器411之輸出端卩，用來接收開關控 制訊號Ssw。此外，二極❹贈防止當輸出霞v猜低於關閉 電屢vOFF時，從關閉電容c〇FF上汲取電塵。 13 1377466 當開關控制訊诜Ssw表示「開啟」（如邏輯⑽，開關Sw2開 啟以將比較H CMP2之正輸入端耗接至電壓源V%，並對關閉電容 、CoFF^f^ct 5 VoppT^JLtJt Vss » SW3 . 關閉’以使輸出電壓源V〇w無法透過二極體d2、關閉電阻R〇FF， 搞接至比較器CMP2之正輸入端，來對關閉電容c〇FF充電；在此狀 態下，關閉電壓V0FF持續低於關閉臨界電壓％ 〇ff，因此關閉時間 # 控制電路412將持續輸出表*「不需開啟」之開啟訊號S0N(如邏輯 0)。 當開關控制訊號Ssw表示「關閉」（如邏輯〇)時，開關Sw2關 閉’如此關閉電容(：0即便不會被電壓源vss放電，且關閉電壓v0FF 亦不會被拉至電壓Vss ;反相開關sw3開啟，以使輸出電壓源νουτ 透過二極體D2、關閉電阻Rqff，耦接至比較器CMp2之正輸入端， 來對關閉電容C0FF充電’而使關閉電壓V〇FF持續上升’直到關閉 電壓V0FF略高於關閉臨界電壓vT_〇FF時，關閉時間控制電路412輸 出表示「需開啟」之開啟訊號s0N(如邏輯1);而上述關閉電容c〇FF 攸開始充電直到關閉電壓V〇ff等於關閉臨界電壓Vt_〇ff的時間即為 功率開關8\¥】所需之關閉時間T0FF，其計算方式如下： 丁(^一0^><^/7_〇1^/('\/〇171'/1^€^)=1^1><11(^^〇1；1'，..(7)’其中1^為一常 數(C0FFxVT_0FF)。所以經由定電流驅動電路410所驅動的輸出電流 之漣波電流可表示如下： ^I〇ut_〇ff=[V〇ut/L]xT〇ff=[V〇ut/L]x [Kj xR〇ff/V 〇ut]= 14 1377466 . K]XR〇pp/L.. .(8)) .由於Hf、l皆為定值，因此輸出電流Igut上的連波可因此限 定在預定範圍内’而使得輸出電流Ι〇ϋτ較為穩定。 - 當正反器411之設定端S從關閉時間控制電路412接收到表示 「需開啟」（如邏輯1)之開啟訊號s〇N時，正反器411於其輸出端q 輸出表不「開啟」（如邏輯1)之開關控制訊號Ssw ;當正反器川之 • f置端尺從開啟時間控制電路413接收到表示「需關閉」（如邏輯 1)之關閉訊號3_時，正反器川於其輸出端⑽出表示「關閉」 (如邏輯〇)之開關控制訊號Ssw。

請參考第5圖。第5圖係為說明本發明之定電流驅動系統· 於充電狀態時之示意圖。如第5圖所示，於充電狀態下，功率開關 sWl開啟。也就是說，於開啟日销Tqn内，功祠關π皆為開啟 狀態’開關控制訊號‘表示「開啟」（如邏輯υ，而開關SW2開 啟、反相開關sw3關閉。於此狀態下(正反器4n輸出表示「開啟」 的開關控制峨Ssw、功率開關sw丨開啟），關_控制電路似 !不運极時間控制電路413被啟動，以持續比較從輸出電流 二戶广=的波峰電流感測電壓Vsp與開啟臨界電壓V·。於開啟 ^寺間^二由於_Li經由輸入_'、充電，因此輸出電流 ⑽曰“升’亦即波峰電流感測電壓 電流感測頓Vsp略高於開啟臨界電 升田5 ψ Φ,ώ r p .. T~〇N時，表不充電完成(輸 ”L UT予員定波峰臨界值Ip)’則開啟時間控制電路413會發 15 1377466 出表示「需關閉」(如邏輯i)的關閉訊號知汗至正反器川之重置端 R’以將開關控制訊號Ssw；f置為表*「關閉」（如邏輯〇)。開啟時 間τ0Ν於此刻結束；關閉時間t〇ff於此刻開始。 請參考第6圖。第6圖係為說明本發明之定電流驅動系統· 於放電狀態時之示意圖。如第6圖所示，於放電狀態下，功率 SW,關閉。也就是說，於__ 了⑽内，神咖 狀態，開關控制訊號Ssw表示「關閉」（如邏叫而開關 閉、反相開關％開啟^於此狀態下(正反器川輸出表示 之開關控制訊號Ssw、功率開關SWi關閉），開啟時間控扣 等同於不運作，而_時間控制電路412開始運作，·絲η 閉電編關閉臨界電〜”晴：=比較關 電容〇^經由輸出電壓源Vqut充電 ^^内，由於關閉 當關閉電壓一關_:電 閉時間放軸，則關 s0N至正反㈣之奴邮嘯撕制咖 開始。換句話說，當正於此刻

Ssw或功率開關sw! _時，關_控制電二」^開關控制訊戒 計時，並以輸出電壓源v-經過關 破啟動以開始 電的充電賴，來將_咖^叫度“__容^充 此外，由於電壓源 係經由功率開關 swi與波峰電流感測電 16 (1377466 I1 且RSP所提供，因此電壓 戋關閉而魅s 、ss A小會隨著功率開關SW,之開啟 二_=。更明確地說，當功率開關W開啟時’ “，备功率開關SWl_時，電壓源〜較低。 請參考第7圖。第7圖係域據 流驅動系統700之示意圖弟一貫關之疋電 路刑、功率輸W,、電感Li = 包含繼驅動電 用來轉換輸人飾ViN，_以^=1。様驅動系統 v W以據咕供輸出電流Ιουτ與輸出電壓 之門極體D雜於電紅1之第一端，以及電壓源Vgnd 負載x_於輸出電壓源Vqut、電感第二端，以及參 = mGND之間，其中電壓源I可為定電流驅動系統之 =。疋電流驅動電路710輸出開關控制訊號^以控制功率開關 、’之開啟(導通y關閉(不導通）。定電流驅動電路爪偵測輸出電 流1觀的波谷電流值(valley cu_)，來控制功率開關s^之關閉時 間T〇FF;定電流驅動電路710根據輸入電壓v,與輸出電壓ν〇υτ， 來控制功率_ SW丨之開啟時間Tqn。詳細工作原理說明如後。 712 定電流驅動電路710包含正反器711、開啟時間控制電路 以及關閉時間控制電路713。 正反器711之工作原理於前述正反器411類似，於此不再費述。 關閉時間控制電路713包含波谷電流感測電阻—、比較器 1377466 .CMP5以及一反相開關SW0。波谷電流感測電阻Rsp之第一端耦接於 二極體Di之負端與比較器CMP5之正輸入端之間，用來提供一波^ 電流感測電壓vsv;波谷電流感測電阻Rsv之第二_接於電壓源 'V_與比較器CMp5之負輸入端，用來提供參考電壓源、，亦即 -電壓源Vgnd等於電壓源〜，其中電壓源vss可作為定電流驅動電 路7K)之地端。比較器CMp5之負輸入端用來接收關閉臨界電壓 .VT_0FF(定值）。t匕較器CMP5比較波谷電流感測電壓Vsv與關閉臨界 • 電壓Vt-off，以據以輸出對應之開啟訊號SON。值得注意的是，關 閉臨界電壓vT_0FF為-負值。當波谷電流感測電壓Vsv低於關閉臨 界電壓vT0FF_，表示輸出電流1〇町未達預定波谷臨界值w，因此 比較器CMPS輸出表示「不需開啟」之開啟訊號s〇n(如賴⑺；當 波谷電流感測電壓Vsv略高於關臨界頓Vt—gff時，表示輸出; 流Ιουτ達預定波谷臨界值iv，因此比較器CMP5輸出表示「需開啟 之開啟訊號S0N(如邏輯1)。反相開關SWfi包含一第—端丨、一第二 • 端2，以及一控制端C。反相開關s之第一端丨耦接於正反器7^ 之設定端s ;反相開關SW6之第二端2減於比較$ CMp5之輸出 • 端；反相開關SW6之控制端C麵接於正反器711之輸出端q，用來 .接收開關控制訊號ssw。當開關控制訊號Ssw表示「開啟」（如邏輯 1)時’反相開關SW6關閉，如此正反器711便無法接收開啟訊號 S0N ;當開關控制訊號Ssw表示「關閉」（如邏輯〇)時，反相開關SWfi 開啟，如此以讓正反器71〗透過反相開關SW6來接收比較器 所產生之開啟訊號S0N。 18 1377466 . 1啟時間控制電路7丨2包含比較器ανπ>4、開啟電容c0N、反相 •開關SW4、開關sw5'開啟電阻、電晶體，以及放大器〇Ρι。 . 比較态CMP4之正輸入端用來接收開啟電壓v0N;比較器CMp4 ， 之負輸入立而用來接收開啟臨界電壓vT 0N(定值）；比較器cmp4比較 開啟電，vQN_啟臨界電壓，轉以輸出對應之關閉訊號 S〇FF°备開啟電壓v〇N低於開啟臨界電壓VT—⑽時，表示功率開關 Φ SWl之開啟時間T〇N仍未結束，因此比較器CMP4輸出表示「不需 關=」之關閉訊號S0FF(如邏輯0);當開啟電壓Von略高於開啟臨界 電，vTON時’表示功率開關sw】之開啟時間τ⑽已結束，因此比 較益CMP4輸出表示「需_」之顏訊號SQFF(如邏輯1}。 開啟電容CGN _於比較器CMp4之正輸人端與賴源、之 門反相開關SW4輕接於比較器C·4之正輸入端與電壓源V%之 •間。電晶體Q>之第一端搞接於比較器CMp4之正輸入端；電晶體 卿開關sw5之第一端!;電晶體Qi之控制端搞接 - Pl之輸出端。開關sw5之第-端1祕於電晶體Qi之 -第二端；開_5之第二端2轉接於放大器0Ρι之負輸 過開啟電阻％，麵接於輸入電壓源〜，以接收輪入電壓^ j 相開關sw4與開關SW5之控制端c皆轉接於正反器π之輸 Q ’用來接收開關控制訊辦。μ*从**4·丄 於於出編v 器〇Pl之正輸入端输 輸出電£/原、，用來接收輸^電壓V0UT。此外，電晶體 為一 P通道金氧半導體(P channel Met施ide Sem職du 1377466 _ 電晶體。 當開關控制訊號SSW表示「關閉」(如邏輯〇)時，反相開關s^ . 開啟以將比較器CMP4之正輸入端輕接至電壓源Vss，並對開啟電 容C〇N進打放電’以將開啟電壓ν0Ν下拉至電壓Vss ;開關SW5關 閉’如此便沒有電流從輪出電壓源VIN流經開啟電阻^^^而電晶體 Q,也呈現_狀態；在此狀態下，開啟電壓Vqn持續低於開啟臨界 • 電壓Vt-on，因此開啟時間控制電路712將持續輸出表示r不需關 閉J之關閉说说S〇ff(如邏輯〇)。 當開關控制而虎呂撕表示「開啟」（如邏輯J)時，反相開關Sw4 關閉，如此開啟電容C0N便不會被電壓源、Vss放電，且開啟電壓v〇N 亦不會被拉至㈣Vss; p⑽sw5_t，如此電晶體Qi開啟且流經 的電流大小為(VrN-VouTyi^N，並以此電流對開啟電容c〇N進行充 • 電’而使開啟賴VQN持續上升，直到開啟電壓1等於開啟臨界 電壓VT_0N時，開啟時間控制電路712輸出表示「需關閉」之關閉 - 訊號S〇FF(如邏輯丨）；而上述開啟電容C0N從開始充電直到開啟電壓 V〇N等於開啟臨界電壓ντ_〇Ν的時間即為功率開關swj/f需之開啟 時間T〇n ’其計算方式如下： T〇N=C〇NXVT_〇N/[(Vm.V〇UT)/R〇N]=yT_〇NxR〇N/(ViN.v〇uT) (8); 將式(8)帶入式(6)得出： △ί〇υτ

[(Vin V0Ut)/L]xTon=[(v^.y0UT)/L]x[VT 0NxR〇N/(VrN-V〇UT)]=K2xR 20 1377466 . on/L...(9); ,由於K2(C〇nXVt-〇N)、—、L皆為定值，因此輸出電流^丁上的連 波可耻限定在預錢_，崎得輸”^贿較為穩定。 - 當正反器711之設^端S接收到表示「需開啟」（如邏輯1}之 二啟訊號SQN時，正反謂於其輸出端Q輸出絲「開啟」（如邏 輯υ之開關控制訊號Ssw;當正反器711之重置獻接收到表示「需 •=」（如邏輯之關閉訊號、時，正反器川於其輸出則輪 出表不關閉」（如邏輯0)之開關控制訊號Ssw。 帛8圖°第8祕為制本㈣之定電流购系統/υυ sw丨關閉。也就是說，於問 壯能，仏於開啟時間T〇FF内，功率開關SW,皆為關閉 J二、」5fL#°SSW表示「關閉」(如邏輯G)，而反相_厦4、 _ “，、開關SW5_。於此狀態下，開啟時間控制電路712等 :、=:=啟時間控制電路713則持續比較從輸出電流^ 門Γ内t感測電壓、與關閉臨界電壓乂⑽。於關閉時 ! τ 1Γ電感Li無法經由輸入賴嶋電，因此輸出電 二二二=降’亦即波谷電流❹順〜會持續上升。當波 二⑽S f VSV略高於關閉臨界電壓Vt_〇FF時，表示放電完 ’則關閉時間控制電路713會發 啟訊號SON至正反^7η _1)的開 為表示「開啟」㈣s，以將關控制訊號Ssw設定 α璉％ 1)。關閉時間T〇FF於此刻結束；開啟時間 21 1377466 T〇n於此刻開始 «月參考第9圖。第9圖係為說明本發明之定電流驅動系統· 於充電狀態時之示賴。如第9 _示，於充電狀態下，功率開關 SWi開啟也就疋§兒，於開啟時間T〇N内，功率開關洲皆為開啟 狀態，開關控制訊號Ssw表示「開啟」(如邏輯υ，而反相開關SW4、 SW6賴開關sw5麟。於此狀態下，顧_控制電路713等 同於不運_啟訊號SQN無法傳送至正反器711)，而開啟時間控制 電路712則持續開啟電壓V〇N與開啟臨界電壓Vt;。於開啟時間 T0N内’由於開啟電容c〇N、經由輸入電流源、與輸出電塵源v醫 充電’耻開啟賴VqN_上升。_啟麵I略高於開啟臨 界電=VT ON時，表示充電完成，則開啟時間控制電路爪會發出 表不「需關閉」(如邏輯〗)的關閉訊號8卿至正反器7ιι之重置端r， 以將開關控制訊號Ssw設定為表#「關閉」（如邏輯〇)。開啟時間 ON於此刻結束，關閉時間T〇ff於此刻開始。換句話說，當正反器 輪出表不開啟」之開關控制訊號Ssw或功率開關撕丨開啟時， =啟時間控制電路712被啟動以開始計時，並以輸入電流源〜與 ，出電壓源、V〇UT經過開啟電阻啟電容c〇N充電的充電速 又，來計算開啟時間T0N的長度。 此外，負可為至少一個串接的發光二極體。而利用本發明 _供具穩定輪出電流之定電流驅料統，可以讓所串接的發光二 體穩定且均㈣發出亮度。 22

時/，、根據輸出電壓來控制功率開關的關閉時間；於伯 波:值時，根據輸人電壓與輸出電壓來控制供率開關 而月b夠有效地限制輸出電流上所載的漣波電流的大 从提供給使用者更穩定的輸出電流而能提高更大的便利性。 Μ上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍 所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖係為說明一先前技術之定電流驅動系統之示意圖。 第2圖係為說明以先前技^術之定電流驅動電路所提供之輸出電流之 時序圖。 第3圖係為說明輪出電流於開啟/關閉時間之電流充/放電之示意圖。 第4圖係為根據本發明之一第一實施例之定電流驅動系統之示意 圖。 第5圖係為說明本發明之第一實施例之定電流驅動系統於充電狀態 時之不意圖。 第6圖係為說明本發明之第一實施例之定電流驅動系統於放電狀態 時之示意圖。 第7圖係為根據本發明之一第二實施例之定電流驅動系統之示意 23 1377466 圖。 第8圖係為說明本發明之第一實施例之定電流驅動系統700於放電 狀態時之示意圖。 第9圖係為說明本發明之定電流驅動系統7〇〇於充電狀態時之示意 圖。 . 【主要元件符號說明】

100、400、700 定電流驅動系統 110、410、710 定電流驅動電路 411 、 711 正反器 412 、 713 關閉時間控制電路 413 、 712 開啟時間控制電路 Di ' D2 二極體 U 電感 Ι〇υτ 輪出電流 Τ〇Ν 開啟時間 T〇FF 關閉時間 Ssw SWi' SW2' SW3' SW4' SW5' SW6 開關控制訊號 開關 Vjm ' V〇UT ' Vss ' V〇ND 電壓源 X 負栽 24 1377466

Vsp+ ' Vsp- ' Vsp 波峰電流感測電壓 Rsp 波峰電流感測電阻 ^TARGET 目標電流 Ip 峰值電流 Iv 谷值電流 TP 預定時間長度 △I〇ut 漣波電流 CMP!、CMP2、CMP3、CMP4、 cmp5 S〇n 比較器 開啟訊號 S〇ff 關閉訊號 V〇ff 關閉電壓 V〇n 開啟電壓 Vt_〇ff 關閉臨界電壓 Vt_〇n 開啟臨界電壓 R〇ff 關閉電阻 Ron 開啟電阻 C〇FF 關閉電容 C〇N 開啟電容 Vsv 波谷電流感測電壓 OPi 放大器 Qi 電晶體 25

Claims (1)

1377466 七、申請專利範圍： 1. 一種穩定輸出電流之定電流驅動系統，包含： u 一功率開關，包含： • 一第一端，耦接於一輸入電壓源； 一第二端；以及 一控制端，用來接收一開關控制訊號； # 其中該輸入電壓源提供一輸入電壓； 其中當該開關控制訊號表示開啟時，該功率開關之該第一端 耦接於該功率開關之該第二端； 一電感，包含： 一第一端；以及 一第二端，用來提供一輸出電流與一輸出電壓； 一第一二極體’包含： φ —負端，耦接於該電感之該第一端；以及 一正端，耦接於一地端； . 一定電流驅動電路，包含： 一正反器，包含： 一輸出端’用來輸出該開關控制訊號； 一設定端，用來接收一開啟訊號；以及 一重置端，用來接收一關閉訊號； 其中該正反器係根據該開啟訊號與該關閉訊號，輸出該 開關控制訊號； 26 開啟時間控制電路，絲偵嶋輸出電献否達到一預設 波峰電"，!_值，並據以產生該關閉訊號，該開啟時間控制 電路包含： 一波峰電流感測電阻，包含： 一第一端，耦接於該功率開關之該第二端，用來產 生一波峰電流感測電壓；以及 一第二端，耦接於該電感之該第一端，用來產生一 參考電壓源；以及 一第一比較器，包含： -第-輸入端’用來接收該波峰電流感測電壓； 一第二輸入端，用來接收一開啟臨界電壓；以及 一輸出端’祕於該正反器之該重置端，用來輸出 該關閉訊號； 其令該開啟臨界電壓與該參轉壓源所產生之電壓之 差值係為定值； 其中當該辨電流制電壓略高於關啟臨界電壓 時’該第-比較器輸出表示需_之該關閉訊號； 一關閉時間控制電路，用來根據該輸出賴與該開關控制气 號，輸出關啟減以控賴卩销控觀縣示關閉的 時間；以及 一負載’输⑽電感之該第二端與蚊電流驅動系統之該 地端之間。 27 如=求項丨所述之定電流驅_統，射當該正反器接 不禺開啟之該開啟訊號時，該正反器輪 表 反器輸出表示關閉之該開關控制訊號。 Μ止 如請求項2所述之定錢驅_統，其中當該輸出電流達卿 預設波峰糕㈣，制啟日销㈣電路輪出表示 ^ 關閉訊號。 〈琢 如請求項1所述之定電流驅⑽、統，其中當該_控制訊號表 j閉時’該關閉時間控制電路被啟動，並根據該輸出電壓， 計算該開啟訊號表示需開啟之時刻。 如明求項4所述之定電流驅動統，其巾該麵時間控制電路 包含： 一第二比較器，包含： 一第一輸入端，用來接收一關閉電壓； 一第二輸入端，用來接收一關閉臨界電壓；以及 一輪出端，織於該正反H之該設定端，絲輸出該開啟訊 號； 其中當該關賴略高於制閉臨界糕時，該第二比較器 輸出表示需開啟之該開啟訊號； 其中該關閉臨界電麗與該參考電壓源所產生之電壓之差值 1377466 係為定值； 一關閉電容，包含： 一第一端，耦接於該第二比較器之該第一輸入端，用來產生 該關閉電壓；以及 一第二端，耦接於該參考電壓源； 一開關，包含： 一第一端，耦接於該第二比較器之該第一輸入端； 一第二端，耦接於該參考電壓源；以及 -控制端，触於該正反器之該輪出端，用來接收該開關控 制訊號； 其中當該卿控制域表柳啟時，劃關啟、當該開關 控制訊號表示關閉時，該開關關閉； 一反相開關，包含： 第端’耗接於該第二比較器之該第一輸入端； 一第二端；以及 -控制端，㉙接於該正反器之該輪出端，聽接收該開關控 制訊號； 其中當該開關控制訊號表示開啟時，該反相開關關閉、當該 開關k制峨表不關_，該反相開關開啟； -關閉電阻，接於該反相開關之該第二端；以及 一第二二極體’ _於該_飯與該電感之該第二端之間， 用來接收該輸出電壓。 29 1377466 . 6. . 7. 如請求項5所述之定電流驅動系統，其中該參考電壓源係作為 該定電流驅動電路之地端。 如請求項1所述之定電流驅動系統，其中該負載包含至少一串 接之發光二極體。 8. 一種穩定輸出電流之定電流驅動系統，包含： • 一功率開關，包含： 一第一端，耦接於一輸入電壓源； 一第二端；以及 一控制端，用來接收一開關控制訊號； 其中該輸入電壓源提供一輸入電壓； 其中當該開關控制訊號表示開啟時，該功率開關之該第一端 耦接於該功率開關之該第二端； • 一電感，包含： 一第一端，耦接於該功率開關之該第二端；以及 一第二端，用來提供一輸出電流與一輸出電壓； 一第一二極體，包含： 一負端，耦接於該電感之該第一端；以及 一正端，輕接於一地端； 一定電流驅動電路，包含： 一正反器，包含： 一輪出端，用來輸出該開關控制訊號； 一設定端’用來接收一開啟訊號；以及 一重置端’用來接收一關閉訊號； 其中該正反器係根據該開啟訊號與該_訊號，輸出該 開關控制訊號； 關閉時間控制電路，用來細該輸出電流是否達到一預設 波谷電流值，並據以產生闕啟訊號間^ 電路包含： —波谷電流感測電阻，包含： 一第一端，耦接於該第一二極體之該正端，用來產 生一波谷電流感測電壓；以及 一第二端，輕接於一地端； 一第一比較器，包含： 一第一輸入端，用來接收該波谷電流感測電壓； 一第二輸入端，用來接收一關閉臨界電壓；以及 一輸出端，用來輸出該開啟訊號； 其中該關閉臨界電壓與該地端所提供之電壓之差值 係為定值且該關閉臨界電壓低於該地端所提供 之電壓； 其中當該波谷電流感測電壓高於該關閉臨界電壓 時’該第一比較器輸出表示需開啟之該開啟訊 號；以及 —第一反相開關，包含： 一第一端，耦接於該正反器之該設定端； 31 ID ! /H-00 第二：，耦接於該第一比較器之該輸出端;以及 :^ #接m反^之該輪出端，用來接收 該開關控制訊號； 其中當該關控制訊號表示咖時 開啟Μ關之該第—雜接_反蝴w之該第二端； =間控制電路，用來根據該輸出_、該輸入賴與

=_制訊號’輸出該_訊號以控制該開關控制訊 5ju表示關閉的時間；以及 負戟’轉接於該電感之該第二端與該地端。 9. 所述之定電流驅動系統，其中當該正反器接收到表 該正 獅.Γ卩細糾，概繼表顿之該開關控 二，以正反祕_表示需_之蘭閉訊號時， 益輸出表示關閉之該開關控制訊號。

10.如請求項9所述之定電流驅_統，其中當該輸出電流達到該 預设波谷電流值時，該關閉時間控制電路輸出表示需開啟之談 開啟訊號。 μ 】】·如請求項9所述之定電流驅動系統，其中當該開關控制訊號表 f開啟時，劇啟_控氧職啟動，並根據該輸出電壓與 4輪入電壓，計算該關閉訊號表示需關閉之時刻。 32 2’如請求項11所述之定電流驅動系統，其中該開啟時間控制電路 包含： 一第二比較器，包含： 一第一輪入端，用來接收一開啟電壓； 一第二輪入端，用來接收一開啟臨界電壓；以及 一輸出端’祕於該正反ϋ之該重置端，用來輪出該關閉訊 號；

其中當該電壓高於·啟臨界電壓時，該第二比較器輸 出表示需關閉之該關閉訊號； 其中該關閉臨界電壓與該地端所提供之電壓之差值係為定 值， 一開啟電容，包含： 入端’用來產生 第—端’輕接於該第二比較器之該第一輸 該開啟電壓；以及

一第二端，耦接於該地端； 一第二反相開關，包含： 輸入端； 用來接收該開關控 一第一端，耦接於該第二比較器之該第一 第二端，耦接於該地端；以及 一控制端’ _接於該正反器之該輸出端， 制訊號； 該第二反相開關關閉、 該第二反相開關開啟； 其中當該開關控制訊號表示開啟時 當該開關控制訊號表示關閉時 電晶體，包含： 33 1377466 一第一端，耦接於該第二比較器之該第一端； 一第二端；以及 一控制端； 一放大益，包含： 一第一輸入端； 第一輸入端’耦接於該電感之該第二端，用來接收該輸出 電壓；以及

一輸出端，耦接於該電晶體之該控制端； 一開關，包含： 一第—端耦接於該電晶體之該第二端； 第一端’柄接於該放大器之該第一輸入端；以及 一控制端’減於該正反器之該輪出端，用來接收該開關控 制訊號；

Ά韻1關_訊號表胡啟時，該開關啟、當該開關 控制訊號表示關閉時，該開關關閉；以及 開啟電阻，_於關狀料二轉雜人賴源之間， 來透過該關傳送該輸人電壓至該電晶體之該第二端。 其中該負載包含至少一串 13.如請求項8所述之定電流驅動系統， 接之發光二極體。 八、圖式： 34