TWI441428B - 自選維持電流電路 - Google Patents

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Description

自選維持電流電路
本發明係關於一種自選維持電流電路，特別係關於一種可耦接不同交流矽控管的自選維持電流電路。
隨著科技與經濟的快速發展，人類對於生活品質的要求日漸增加，但也使得原油儲量逐漸枯竭。近年來，由於環境保護意識的抬頭，各種綠能產業紛紛受到全球的矚目，其中照明相關節能要求成為重要的指標之一。
一般而言，照明裝置所消耗的電力通常過高，當環境不需要高照度的情況下，若能將照明裝置所提供的照度調降，則可有效地節約能源。常見的調光器包括矽控調光器(TRIAC dimmer)、電子式調光器、以及遙控調光器(例如：紅外線或無線射頻遙控調光器)等。
矽控調光器主要包括一可用以改變燈具輸入功率的矽控管，矽控管具有一維持電流。當矽控管被觸發後，矽控管會常態維持在導通狀態；直到流經矽控管上的電流降到維持電流以下，矽控管即被關閉(亦可稱為截止)。由於調降照明裝置的照度時，照明裝置的輸入電壓和輸入電流亦隨之下降，將造成流經矽控管的電流小於維持電流而提早關閉，進而使照明裝置閃爍。為了解決上述問題，習知業者提出一種於矽控調光器的線路中加裝洩流電路(bleeder or dummy load)的方法，使得矽控管即使在調光角度降低(即調降照明裝置的照度)時，流過矽控管的電流會比維持電流高，以繼續維持矽控管的正常功能。其中，常見的洩流電路係以定電阻並聯輸入電壓的方式，將輸入電壓所抽取得到的額外電流傳輸至矽控管，使得流過矽控管的電流大於維持電流以維持矽控管的正常運作，但上述方法無法動態滿足矽控管上缺多少電流就補足多少電流的效果。因此，習知業者提出了一種自適型洩流電路，以動態滿足矽控管所需的電流。但此自適型洩流電路僅能適用於具有相對應維持電流的矽控管，然而每一矽控管所具有的維持電流不盡相同，故存在有使用上不便的問題。
本發明提出一種自選維持電流電路，藉以解決先前技術所存在無法適用於具有不同維持電流的矽控管上的問題。
依據本發明所揭露之自選維持電流電路，適於一電源轉換器。在一實施例中，一輸入電壓選擇性地輸入電源轉換器的一變壓器一次側，變壓器一次側上具有一交流矽控管(TRIAC)與一洩流電路，交流矽控管具有一維持電流(holding current)。洩流電路根據一電流檢知信號與一參考電流信號使得流經交流矽控管的一輸入電流大於或等於維持電流，其中電流檢知信號相應於輸入電流。洩流電路可包括一第一感測模組、一第二感測模組與一選擇電路。第一感測模組感測電流檢知信號的一電流降時間或輸入電壓的一電壓降時間以輸出一感測信號，第二感測模組接收電流檢知信號而輸出臨界電流信號，其中臨界電流信號用以偵測維持電流的電流值範圍。選擇電路依據感測信號與臨界電流信號輸出參考電流信號至洩流電路，以使輸入電流大於或等於維持電流。
依據本發明所揭露之自選維持電流電路，可藉由第一感測器所輸出的感測信號與第二感測模組所輸出的臨界電流信號，使得選擇電路獲得交流矽控管的維持電流範圍而輸出相對應的參考電流信號至洩流電路，進而使洩流電路動態調整脈衝調變信號，以維持交流矽控管的正常運作。
以上關於本發明的內容說明及以下之實施方式的說明係用以示範及解釋本發明的精神及原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。
請參照「第1圖」，係為依據本發明所揭露之洩流電路應用於電源轉換器的一實施例電路方塊圖。洩流電路100可應用於電源轉換器50，其中，電源轉換器50可為但不限於隔離式電源轉換器(Isolated Converter)。也就是說，電源轉換器50亦可為順向式電源轉換器(Forward Converter)、半橋電源轉換器(Half-bridge Converter)、全橋電源轉換器(Full-bridge Converter)、推挽式電源轉換器(Push-Pull Converter)或返馳式電源轉換器(Flyback Converter)。
電源轉換器50具有變壓器一次側51與變壓器二次側52，變壓器一次側51上具有交流信號源20、交流矽控管(TRIAC)22、橋式整流器23、電流感測器24、低通濾波器26與洩流電路28，變壓器二次側52上具有負載30，負載30可為但不限於三發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)。其中，交流矽控管22具有一維持電流IH ，變壓器一次側51上具有電壓VIN_2 ，電壓VIN_2 係由輸入電壓VIN 經過低通濾波器26濾波後而得，輸入電壓VIN 為交流信號源22透過交流矽控管22與橋式整流器23的整流後所輸出。
請參照「第2圖」，係為依據「第1圖」之自選維持電流電路的電路方塊圖。自選維持電流電路100包括第一感測模組200、第二感測模組300與選擇電路400，第一感測模組200連接於電流感測器24，並感測電流感測器24所輸出電流檢知信號VCS (請參照「第3圖」，係為「第1圖」之電流檢知信號的時序波形示意圖)的電流降時間(即交流矽控管22截止時的電流降，如「第3圖」圖式中的P點)而輸出感測信號Vcd 。第二感測模組300接收電流檢知信號VCS 而輸出臨界電流信號Vth ，其中臨界電流信號Vth 用以偵測維持電流IH 的電流值範圍。選擇電路400依據感測信號Vcd 與臨界電流信號Vth 輸出參考電流信號VIref 至洩流電路28。洩流電路28依據電流檢知信號VCS 與參考電流信號VIref 使輸入電壓VIN 選擇性地輸入變壓器一次側51，並可控制流經交流矽控管22的輸入電流IIN 大於或等於維持電流IH ，以維持矽控管22的正常運作。其中，參考電流信號VIref 相應於交流矽控管22的維持電流IH 。
值得注意的是，由於電流檢知信號VCS 相應於流經交流矽控管22的輸入電流IIN ，輸入電流IIN 相應於輸入電壓VIN ，故電流檢知信號VCS 的信號變化與輸入電壓VIN 的信號變化相同，故第一感測模組200亦可用以感測輸入電壓VIN 的電壓降時間(即交流矽控管22截止時的電壓降)以輸出感測信號Vcd (請參照「第4圖」，係為依據本發明所揭露之洩流電路應用於電源轉換器的另一實施例電路方塊圖)。以下實施例係利用第一感測模組200感測電流檢知信號VCS 的電流降為例，然而並非用以限定本發明之發明範圍。
請參照「第5圖」，係為依據本發明所揭露之自選維持電流電路的第一實施例電路結構示意圖。在本實施例中，第一感測模組200包括微分器202，微分器202係感測電流降時間以輸出感測信號Vcd 至選擇電路400，但實施例並非用以限定本發明。也就是說，請參照「第6A圖」與「第6B圖」，係分別為第一感測模組的另一實施例電路結構示意圖與依據「第6A圖」之參考電壓與電流檢知信號的時序波形示意圖。第一感測模組200亦可包括比較器40，比較器40係接收電流檢知信號VCS ，並使電流檢知信號VCS 與參考電壓VREF 進行比較程序，進而輸出感測信號Vcd 。其中，參考電壓VREF 小於交流矽控管22的維持電流IH 之回授信號值，維持電流IH 之回授信號值係為維持電流IH 流經電流感測器24時電流感測器24所輸出的電流檢知信號VCS 。
請繼續參照「第5圖」，第二感測模組300包括比較器302與第一反閘304，比較器302接收電流檢知信號VCS ，並將電流檢知信號VCS 比較於預設電流信號Vp 後輸出比較信號VC ，第一反閘304係接收比較信號VC 並輸出臨界電流信號Vth 至選擇電路400。
選擇電路400包括第二及閘402、第一RS正反器404(first reset-set flip-flop)、第二RS正反器406(second reset-set flip-flop)、開關元件408、開關元件410與分壓器412。第二及閘402的輸入端41耦接第一感測模組200，第二及閘402的輸入端42耦接與第二感測模組300。第二及閘402的輸出端43耦接第一RS正反器404的設置端S，第一RS正反器404的輸出端Q耦接第二RS正反器406的重置端R’。第一RS正反器404的重置端R接地，第一RS正反器404的輸出端Q0 耦接第二RS正反器406的設置端S’。第二RS正反器406的輸出端Q’與第一RS正反器404的輸出端Q分別控制開關元件408、410以使分壓器412輸出相對應的參考電流信號VIref 。在本實施例中，第一RS正反器404與第二RS正反器406可為但不限於反及閘RS正反器，但本實施例並非用以限定本發明，也就是說第一RS正反器404與第二RS正反器406亦可為反或閘RS正反器。
更詳細地說，請參照「第5圖」與「第7A圖」至「第7D圖」，「第7A圖」至「第7D圖」係分別為依據「第5圖」之交流矽控管的維持電流大於預定電流信號時的電流檢知信號、感測信號、臨界電流信號與參考電流信號的時序波形圖。當微分器202係感測出電流降(即「第7A圖」的Y點)時輸出感測信號Vcd (即「第7B圖」的脈衝信號)至第二及閘402的輸入端41，也就是說，微分器202係用以偵測電流檢知信號VCS 突然掉落的時間。比較器302接收電流檢知信號VCS ，並將電流檢知信號VCS 比較於預設電流信號Vp 後輸出比較信號VC ，第一反閘304係接收比較信號VC 並輸出臨界電流信號Vth 至第二及閘402的輸入端42。當電流檢知信號VCS 大於預設電流信號Vp 時，臨界電流信號Vth 為高準位。當臨界電流信號Vth 為高準位且微分器202輸出感測信號Vcd 時，第二及閘402的輸出端43輸出高準位至第一RS正反器404的設置端S，使得第一RS正反器404的輸出端Q輸出高準位，而第二RS正反器406的輸出端Q’輸出低準位。由於第一RS正反器404的輸出端Q輸出高準位，第二RS正反器406的輸出端Q’輸出低準位，使得開關元件410被致動，進而使分壓器412輸出相對應的參考電流信號VIref_2 。
請參照「第5圖」與「第8A圖」至「第8D圖」，「第8A圖」至「第8D圖」係分別為依據「第5圖」之交流矽控管的維持電流小於預定電流信號時的電流檢知信號、感測信號、臨界電流信號與參考電流信號的時序波形圖。當微分器202係感測出電流降(即「第8A圖」的Y’點)時輸出感測信號Vcd (即「第8B圖」的脈衝信號)至第二及閘402的輸入端41，也就是說，微分器202係用以偵測電流檢知信號VCS 突然掉落的時間。比較器302接收電流檢知信號VCS ，並將電流檢知信號VCS 比較於預設電流信號Vp 後輸出比較信號VC ，第一反閘304係接收比較信號VC 並輸出臨界電流信號Vth 至第二及閘402的輸入端42。當電流檢知信號VCS 小於預設電流信號Vp 時，臨界電流信號Vth 為低準位。當臨界電流信號Vth 為低準位且微分器202輸出感測信號Vcd 時，第二及閘402的輸出端43輸出低準位至第一RS正反器404的設置端S，使得第一RS正反器404的輸出端Q輸出低準位，而第二RS正反器406的輸出端Q’輸出高準位。由於第一RS正反器404的輸出端Q輸出低準位，第二RS正反器406的輸出端Q’輸出高準位，使得開關元件408被致動，進而使分壓器412輸出相對應的參考電流信號VIref_1 。
需注意的是，由於電流檢知信號VCS 突然掉落的時間係為輸入電流IIN 小於維持電流IH 的瞬間，故選擇電路400所輸出的參考電流信號VIref (即VIref_1 或VIref_2 )可相應於交流矽控管22的維持電流IH ，進而使得洩流電路28可依據參考電流信號VIref 與電流檢知信號VCS 控制流經交流矽控管22的輸入電流IIN 大於或等於維持電流IH ，以維持矽控管22的正常運作。
上述第一實施例係為第二感測模組300包括單一預設電流信號，使得自選維持電流電路100可提供二種參考電流信號VIref ，然而自選維持電流電路100亦可提供二種以上的參考電流信號VIref ，下述自選維持電流電路100的第二實施例係以提供四種參考電流信號VIref 為例，但第二實施例並非用以限定本發明。其中，自選維持電流電路100可提供三種或四種以上參考電流信號VIref 的實施例則以此類推。
請參照「第9圖」，係為依據本發明所揭露之自選維持電流電路的第二實施例電路結構示意圖。在本實施例中，第二感測模組300包括比較器330、比較器331、比較器332、第一反閘333、第一反閘334、第一反閘335、第一及閘336與第一及閘337。比較器330、比較器331與比較器332分別接收電流感測器24所輸出的電流檢知信號VCS 。第一反閘333的輸入端耦接比較器330的輸出端，第一反閘333的輸出端耦接第一及閘336的一輸入端，第一及閘336的另一輸入端耦接比較器331的輸出端。第一反閘334的輸入端耦接比較器331的輸出端，第一反閘334的輸出端耦接第一及閘337的一輸入端，第一及閘337的另一輸入端耦接比較器332的輸出端。第一反閘335的輸入端耦接比較器332的輸出端，第一反閘335的輸出端耦接選擇電路400。其中，第一反閘335的輸出端、第一及閘336的輸出端與第一及閘337的輸出端分別輸出臨界電流信號Vt4 、臨界電流信號Vt3 與臨界電流信號Vt2 至選擇電路400。
在本實施例中，選擇電路400可包括第二及閘420、第二及閘421、第二及閘422、RS正反器423、RS正反器424、RS正反器425、RS正反器426、第一或閘427、第一或閘428、開關元件429、開關元件430、開關元件431、開關元件432與分壓器433。第二及閘420的一輸入端耦接第一及閘336的輸出端，第二及閘420的另一輸入端耦接第一感測模組200，第二及閘420的又一輸入端耦接RS正反器425的輸出端Q03 ，第二及閘420的輸出端耦接RS正反器424的設置端S2 。第二及閘421的一輸入端耦接第一及閘337的輸出端，第二及閘421的另一輸入端耦接第一感測模組200，第二及閘421的又一輸入端耦接RS正反器426的輸出端Q04 ，第二及閘421的一輸出端耦接RS正反器425的設置端S3 。第二及閘422的一輸入端耦接第一反閘335的輸出端，第二及閘422的另一輸入端耦接第一感測模組200，第二及閘422的輸出端耦接RS正反器426的設置端S4 。
第一或閘427的一輸入端耦接RS正反器424的輸出端Q2 ，第一或閘427的另一輸入端耦接RS正反器425的輸出端Q3 ，第一或閘427的又一輸入端耦接RS正反器426的輸出端Q4 ，第一或閘427的輸出端耦接RS正反器423的重設端R1 。第一或閘428的一輸入端耦接RS正反器425的輸出端Q3 ，第一或閘428的另一輸入端耦接RS正反器426的輸出端Q4 ，第一或閘428的輸出端耦接RS正反器424的重設端R2 。
此外，RS正反器424的輸出端Q02 耦接RS正反器423的設置端S1 ，RS正反器426的輸出端Q4 耦接RS正反器425的重設端R3 ，RS正反器426的重設端R4 接地。RS正反器423的輸出端Q1 控制開關元件429，RS正反器424的輸出端Q2 控制開關元件430，RS正反器425的輸出端Q3 控制開關元件431，RS正反器426的輸出端Q4 控制開關元件432，以使分壓器433輸出相對應的參考電流信號VIref_1 、參考電流信號VIref_2 、參考電流信號VIref_3 或參考電流信號VIref_4 。
更詳細地說，請參照「第9圖」與「第10A圖」至「第10F圖」，係分別為依據「第9圖」之交流矽控管的維持電流大於第三預定電流信號時的電流檢知信號、感測信號、臨界電流信號與參考電流信號的時序波形圖。當第一感測模組200係感測出電流降(即「第10A圖」的H點)時輸出感測信號Vcd (即「第10B圖」的脈衝信號)至第二及閘420、第二及閘421與第二及閘422，也就是說，第一感測模組200係用以偵測電流檢知信號VCS 突然掉落的時間。比較器330接收電流檢知信號VCS ，並將電流檢知信號VCS 比較於第一預設電流信號Vp1 後輸出比較信號VC1 ，第一反閘333係接收比較信號VC1 並輸出比較信號VC1 的反相至第一及閘336。比較器331接收電流檢知信號VCS ，並將電流檢知信號VCS 比較於第二預設電流信號Vp2 後輸出比較信號VC2 至第一及閘336與第一反閘334，第一反閘334係接收比較信號VC2 並輸出比較信號VC2 的反相至第一及閘337。比較器332接收電流檢知信號VCS ，並將電流檢知信號VCS 比較於第三預設電流信號Vp3 後輸出比較信號VC3 至第一及閘337與第一反閘335，第一反閘335係接收比較信號VC3 並輸出臨界電流信號Vt4 至第二及閘422。第一及閘336依據比較信號VC1 的反相與比較信號VC2 輸出臨界電流信號Vt2 至第二及閘420。第一及閘337依據比較信號VC2 的反相與比較信號VC3 輸出臨界電流信號Vt3 至第二及閘421。其中，第三預設電流信號Vp3 大於第二預設電流信號Vp2 ，第二預設電流信號Vp2 大於第一預設電流信號Vp1 。
當電流檢知信號VCS 大於第三預設電流信號Vp3 時，臨界電流信號Vt4 為高準位。當臨界電流信號Vt4 為高準位且第一感測模組200輸出感測信號Vcd 時，第二及閘422輸出高準位至RS正反器426的設置端S4 ，使得RS正反器426的輸出端Q4 輸出高準位，RS正反器425的輸出端Q3 輸出低準位，RS正反器424的輸出端Q2 輸出低準位，RS正反器423的輸出端Q1 輸出低準位。由於RS正反器426的輸出端Q4 輸出高準位，RS正反器425的輸出端Q3 輸出低準位，RS正反器424的輸出端Q2 輸出低準位，RS正反器423的輸出端Q1 輸出低準位，使得開關元件432被致動，進而使分壓器433輸出相對應的參考電流信號VIref_4 。
請參照「第9圖」與「第11A圖」至「第11F圖」，「第11A圖」至「第11F圖」係分別為依據「第9圖」之交流矽控管的維持電流介於第二預定電流信號至第三預定電流信號時的電流檢知信號、感測信號、臨界電流信號與參考電流信號的時序波形圖。當電流檢知信號VCS 大於第二預設電流信號Vp2 且小於第三預設電流信號Vp3 時，使得臨界電流信號Vt4 為低準位，臨界電流信號Vt3 為高準位。當臨界電流信號Vt3 為高準位且第一感測模組200輸出感測信號Vcd 時，第二及閘422輸出低準位至RS正反器426的設置端S4 ，使得RS正反器426的輸出端Q4 輸出低準位，RS正反器425的輸出端Q3 輸出高準位，RS正反器424的輸出端Q2 輸出低準位，RS正反器423的輸出端Q1 輸出低準位。由於RS正反器426的輸出端Q4 輸出低準位，RS正反器425的輸出端Q3 輸出高準位，RS正反器424的輸出端Q2 輸出低準位，RS正反器423的輸出端Q1 輸出低準位，使得開關元件431被致動，進而使分壓器433輸出相對應的參考電流信號VIref_3 。
請參照「第9圖」與「第12A圖」至「第12F圖」，「第12A圖」至「第12F圖」係分別為依據「第9圖」之交流矽控管的維持電流介於第一預定電流信號至第二預定電流信號時的電流檢知信號、感測信號、臨界電流信號與參考電流信號的時序波形圖。當電流檢知信號VCS 的大小介於第一預定電流信號Vp1 至第二預定電流信號Vp2 時，使得臨界電流信號Vt4 為低準位，臨界電流信號Vt3 為低準位，臨界電流信號Vt2 為高準位。當臨界電流信號Vt2 為高準位且第一感測模組200輸出感測信號Vcd 時，第二及閘422輸出低準位至RS正反器426的設置端S4 ，使得RS正反器426的輸出端Q4 輸出低準位，RS正反器425的輸出端Q3 輸出低準位，RS正反器424的輸出端Q2 輸出高準位，RS正反器423的輸出端Q1 輸出低準位。由於RS正反器426的輸出端Q4 輸出低準位，RS正反器425的輸出端Q3 輸出低準位，RS正反器424的輸出端Q2 輸出高準位，RS正反器423的輸出端Q1 輸出低準位，使得開關元件430被致動，進而使分壓器433輸出相對應的參考電流信號VIref_2 。
請參照「第9圖」與「第13A圖」至「第13F圖」，係分別為依據「第9圖」之交流矽控管的維持電流小於第一預定電流信號時的電流檢知信號、感測信號、臨界電流信號與參考電流信號的時序波形圖。當電流檢知信號VCS 的大小小於第一預定電流信號Vp1 時，使得臨界電流信號Vt4 為低準位，臨界電流信號Vt3 為低準位，臨界電流信號Vt2 為低準位。當臨界電流信號Vt2 為低準位且第一感測模組200輸出感測信號Vcd 時，第二及閘422輸出低準位至RS正反器426的設置端S4 ，使得RS正反器426的輸出端Q4 輸出低準位，RS正反器425的輸出端Q3 輸出低準位，RS正反器424的輸出端Q2 輸出低準位，RS正反器423的輸出端Q1 輸出高準位。由於RS正反器426的輸出端Q4 輸出低準位，RS正反器425的輸出端Q3 輸出低準位，RS正反器424的輸出端Q2 輸出低準位，RS正反器423的輸出端Q1 輸出高準位，使得開關元件429被致動，進而使分壓器433輸出相對應的參考電流信號VIref_1 。此外，為了減少第二感測模組所包括的比較器數量，可藉由計數器、解碼器與預訂門檻電壓選擇電路的設計達到同樣的功效，詳情請參照下述第三實施例與第四實施例的描述。
請參照「第14圖」，係為依據本發明所揭露之自選維持電流電路的第三實施例電路結構示意圖。在本實施例中，第一感測模組200與選擇電路400與第一實施例相同，第二感測模組300包括比較器350、計數器360、解碼器370與預訂門檻電壓選擇電路380。比較器350接收電流檢知信號VCS ，並將電流檢知信號VCS 比較於臨界電流信號Vth (即臨界電流信號Vt1 或臨界電流信號Vt2 ，其中臨界電流信號Vt2 大於臨界電流信號Vt1 )後輸出比較信號VC 。計數器360循迴計數並接收比較信號VC 而即時輸出計數值Qn ，解碼器370持續接收來自計數器360的計數值Qn 而輸出狀態信號(在本實施例中，狀態信號係為Qn 與Qnb )。
預訂門檻電壓選擇電路380持續接收來自解碼器的狀態信號Qn 與Qnb 而輸出臨界電流信號Vth 。其中，計數器360可包括T正反器362，但本實施例並非用以限定本發明，換句話說，計數器360亦可包括D正反器。T正反器362的時脈端CLK耦接比較器350的輸出端，其中，T正反器362的輸入端Tn 耦接電壓VG ，電壓VG 為高準位。解碼器370包括第二反閘372，第二反閘372的輸入端耦接計數器360，第二反閘372的輸出端耦接預訂門檻電壓選擇電路380。預訂門檻電壓選擇電路380包括分壓單元382、開關元件384與開關元件386，計數器360的輸出端(即T正反器362的輸出端Qn )與第二反閘372的輸出端376(即狀態信號Qn 與Qnb )分別控制開關元件384與開關元件386，以使分壓單元382輸出相對應的臨界電流信號Vth 。
更詳細地說，請繼續參照「第14圖」。假設臨界電流信號預設為Vt2 ，T正反器365的輸出端Qn 預設為低準位，則開關元件386被致動。接著，比較器350接收電流檢知信號VCS ，並將電流檢知信號VCS 比較於臨界電流信號Vt2 後輸出比較信號VC 。當比較信號VC 為高準位(即電流檢知信號VCS 小於臨界電流信號Vt2 )時，T正反器362的輸出端Qn 為高準位，第二反閘372輸出低準位，使開關元件384被致動，分壓單元382輸出相對應的臨界電流信號Vt1 。當比較信號VC 為低準位(即電流檢知信號VCS 大於臨界電流信號Vt1 )時，T正反器362的輸出端Qn 為低準位(即狀態信號Qn 為高準位)，第二反閘372輸出高準位(即狀態信號Qnb 為高準位)，使開關元件386被致動，分壓單元382輸出相對應的臨界電流信號Vt2 。因此，開關元件384與開關元件386可依序被致動。
上述第三實施例係為第二感測模組300包括二種臨界電流信號，然而第二感測模組300亦可包括二種以上臨界電流信號，下述自選維持電流電路100的第四實施例係以提供四種臨界電流信號為例，但第四實施例並非用以限定本發明。其中，自選維持電流電路100可提供三種或四種以上臨界電流信號的實施例則以此類推。
請參照「第15A圖」與「第15B圖」，係分別為依據本發明所揭露之自選維持電流電路的第四實施例比較器、計數器、解碼器與預訂門檻電壓選擇電路的電路結構示意圖。在本實施例中，第一感測模組200與選擇電路400與第二實施例相同，第二感測模組300包括比較器350、計數器360、解碼器370與預訂門檻電壓選擇電路380。比較器350接收電流檢知信號VCS ，並將電流檢知信號VCS 比較於臨界電流信號Vth 後輸出比較信號VC 。計數器360循迴計數並接收比較信號VC 而即時輸出計數值Co ，解碼器370持續接收計數值Co 而輸出狀態信號(在本實施例中，狀態信號係為Vb1 、Vb2 、Vb3 與Vb4 )，預訂門檻電壓選擇電路380持續接收狀態信號而輸出臨界電流信號Vth (即臨界電流信號Vt1 、臨界電流信號Vt2 、臨界電流信號Vt3 與臨界電流信號Vt4 ，其中臨界電流信號Vt4 大於臨界電流信號Vt3 ，臨界電流信號Vt3 大於臨界電流信號Vt2 ，臨界電流信號Vt2 大於臨界電流信號Vt1 )。
其中，計數器360包括T正反器365與T正反器366，T正反器365的時脈端CLK1 耦接比較器350的輸出端352，T正反器365的輸出端Qn1 耦接T正反器366的時脈端CLK2 ，其中，T正反器365的輸入端Tn1 與T正反器366的輸入端Tn2 耦接高準位。
解碼器370包括第二反閘374、第二反閘375、第三及閘376、第三及閘377、第三及閘378與第三及閘379。第二反閘374的輸入端耦接T正反器365的輸出端Q1 ，第二反閘374的輸出端耦接第三及閘376的輸入端與第三及閘377的輸入端。第二反閘375的輸入端耦接T正反器366的輸出端Qn2 ，第二反閘375的輸出端耦接第三及閘376的輸入端與第三及閘378輸入端。T正反器365的輸出端Q1 耦接第三及閘378的輸入端與第三及閘379的輸入端，T正反器366的輸出端Q2 耦接第三及閘377的輸入端與第三及閘379的輸入端。預訂門檻電壓選擇電路380包括分壓單元75、開關元件76、開關元件77、開關元件78與開關元件79。第三及閘376的輸出端、第三及閘377的輸出端、第三及閘378的輸出端與第三及閘379的輸出端(即狀態信號Vb1 、Vb2 、Vb3 與Vb4 )分別控制分壓單元75開關元件76、開關元件77、開關元件78與開關元件79。
更詳細地說，請繼續參照「第15A圖」與「第15B圖」。假設臨界電流信號預設為Vt4 ，T正反器365的輸出端Q1 預設為低準位，T正反器366的輸出端Q2 預設為低準位，則開關元件79被致動。接著，比較器350接收電流檢知信號VCS ，並將電流檢知信號VCS 比較於臨界電流信號Vt1 後輸出比較信號VC 。當比較信號VC 為高準位(即電流檢知信號VCS 小於臨界電流信號Vt4 )時，T正反器365的輸出端Q1 為低準位，T正反器366的輸出端Q2 為高準位，使開關元件78被致動，分壓單元382輸出相對應的臨界電流信號Vt3 。當比較信號VC 為高準位(即電流檢知信號VCS 小於臨界電流信號Vt3 )時，T正反器365的輸出端Q1 為高準位，T正反器366的輸出端Q2 為低準位，使開關元件77被致動，分壓單元382輸出相對應的臨界電流信號Vt2 。當比較信號VC 為高準位(即電流檢知信號VCS 小於臨界電流信號Vt2 )時，T正反器365的輸出端Q1 為高準位，T正反器366的輸出端Q2 為高準位，使開關元件76被致動，分壓單元382輸出相對應的臨界電流信號Vt1 。當比較信號VC 為低準位(即電流檢知信號VCS 大於臨界電流信號Vt1 )時，T正反器365的輸出端Q1 為低準位，T正反器366的輸出端Q2 為低準位，使開關元件79被致動，分壓單元382輸出相對應的臨界電流信號Vt4 。因此開關元件76、開關元件77、開關元件78與開關元件79可依序被致動。
依據本發明所揭露之自選維持電流電路，可應用於任何種類的電源轉換器上。可藉由第一感測器所輸出的感測信號與第二感測模組所輸出的臨界電流信號，使得選擇電路獲得交流矽控管的維持電流範圍而輸出相對應的參考電流信號至洩流電路，進而使洩流電路動態調整脈衝調變信號，以維持交流矽控管的正常運作。其中，為了減少第二感測模組所包括比較器的數量，第二感測模組可藉由計數器、解碼器與預訂門檻電壓選擇電路的設計輸出臨界電流信號。
雖然本發明以前述的較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的專利保護範圍須視本說明書所附的申請專利範圍所界定者為準。
20．．．交流信號源
22．．．交流矽控管
23．．．橋式整流器
24．．．電流感測器
26．．．低通濾波器
28．．．調節電路
30．．．負載
40、302、330、331、332、350．．．比較器
41、42、43．．．輸入端
50．．．電源轉換器
51．．．變壓器一次側
52．．．變壓器二次側
75、382．．．分壓單元
76、77、78、79、384、386．．．開關元件
100．．．洩流電路
200．．．第一感測模組
202．．．微分器
300．．．第二感測模組
304、333、334、335．．．第一反閘
336、337．．．第一及閘
360．．．計數器
362、365、366．．．T正反器
370．．．解碼器
372、374、375．．．第二反閘
376、377、378、379．．．第三及閘
380．．．預訂門檻電壓選擇電路
400．．．選擇電路
402、420、421、422．．．第二及閘
404．．．第一RS正反器
406．．．第二RS正反器
408、410、429、430、431、432．．．開關元件
412、433．．．分壓器
423、424、425、426．．．RS正反器
427、428．．．第一或閘
第1圖係為依據本發明所揭露之洩流電路應用於電源轉換器的一實施例電路方塊圖。
第2圖係為依據第1圖之自選維持電流電路的電路方塊圖。
第3圖係為第1圖之電流檢知信號的時序波形示意圖。
第4圖係為依據本發明所揭露之洩流電路應用於電源轉換器的另一實施例電路方塊圖。
第5圖係為依據本發明所揭露之洩流電路的第一實施例電路結構示意圖。
第6A圖係為第一感測模組的另一實施例電路結構示意圖。
第6B圖依據第6A圖之參考電壓與電流檢知信號的時序波形示意圖。
第7A圖至第7D圖係分別為依據第5圖之交流矽控管的維持電流大於預定電流信號時的電流檢知信號、感測信號、臨界電流信號與參考電流信號的時序波形圖。
第8A圖至第8D圖係分別為依據第5圖之交流矽控管的維持電流小於預定電流信號時的電流檢知信號、感測信號、臨界電流信號與參考電流信號的時序波形圖。
第9圖係為依據本發明所揭露之洩流電路的第二實施例電路結構示意圖。
第10A圖至第10F圖係分別為依據第9圖之交流矽控管的維持電流大於第三預定電流信號時的電流檢知信號、感測信號、臨界電流信號與參考電流信號的時序波形圖。
第11A圖至第11F圖，係分別為依據第9圖之交流矽控管的維持電流介於第二預定電流信號至第三預定電流信號時的電流檢知信號、感測信號、臨界電流信號與參考電流信號的時序波形圖。
第12A圖至第12F圖係分別為依據第9圖之交流矽控管的維持電流介於第一預定電流信號至第二預定電流信號時的電流檢知信號、感測信號、臨界電流信號與參考電流信號的時序波形圖。
第13A圖至第13F圖係分別為依據第9圖之交流矽控管的維持電流小於第一預定電流信號時的電流檢知信號、感測信號、臨界電流信號與參考電流信號的時序波形圖。
第14圖係為依據本發明所揭露之自選維持電流電路的第三實施例電路結構示意圖。
第15A圖係為依據本發明所揭露之自選維持電流電路的第四實施例比較器與計數器的電路結構示意圖。
第15B圖係為依據本發明所揭露之自選維持電流電路的第四實施例解碼器與預訂門檻電壓選擇電路的電路結構示意圖。
28．．．洩流電路
100．．．自選維持電流電路
200．．．第一感測模組
300．．．第二感測模組
400．．．選擇電路

Claims (10)

  1. 一種自選維持電流電路，適用於一電源轉換器，一輸入電壓係選擇性地輸入該電源轉換器的一變壓器一次側，該變壓器一次側上具有一交流矽控管(TRIAC)與一洩流電路，該交流矽控管具有一維持電流(holding current)，該洩流電路根據一電流檢知信號與一參考電流信號，使得流經該交流矽控管的輸入電流大於或等於該維持電流，其中該電流檢知信號相應於該輸入電流，該自選維持電流電路包括：一第一感測模組(Current Drop Detector)，係偵測該電流檢知信號的一電流降(Current Drop)時間或該輸入電壓的一電壓降(Voltage Drop)時間以輸出一感測信號(Vcd )；一第二感測模組(Current Range Detector)，係接收該電流檢知信號而輸出一臨界電流信號(Vth )，該臨界電流信號用以判斷該維持電流的電流值範圍；以及一選擇電路(Reference voltage selecting circuit)，係依據該感測信號與該臨界電流信號輸出該參考電流信號至該洩流電路，使洩流電路能維持輸入電流大於或等於該維持電流。
  2. 如請求項1所述之自選維持電流電路，其中該第一感測模組包括一微分器，該微分器係偵測該電流降時間或該電壓降時間以輸出該感測信號。
  3. 如請求項1所述自選維持電流電路，其中該第二感測模組包括一比較器與一第一反閘，該比較器接收該電流檢知信號，並將該電流檢知信號比較於一預設電流信號後輸出一比較信號，該第一反閘係接收該比較信號並輸出該臨界電流信號。
  4. 如請求項3所述之自選維持電流電路，其中該選擇電路包括一第二及閘、一第一RS正反器(reset-set flip-flop)、一第二RS正反器、二開關元件與一分壓器，該第二及閘的二輸入端分別耦接該第一感測模組與該第二感測模組，該第二及閘的一輸出端耦接該第一RS正反器的一設置端，該第一RS正反器的一輸出端耦接該第二RS正反器的一重置端，該第二RS正反器的一輸出端與該第一RS正反器的該輸出端分別控制每一該開關元件以使該分壓器輸出相對應的該參考電流信號。
  5. 如請求項1所述之自選維持電流電路，其中該第二感測模組包括N+1個比較器、N+1個第一反閘與N個第一及閘，每一該第一反閘的一輸入端分別耦接每一該比較器的一輸出端，該第K個第一反閘的一輸出端分別耦接該第K個第一及閘的一輸入端，該第K個第一及閘的另一輸入端耦接該第K+1個比較器的該輸出端，該第K+1個第一反閘的該輸出端與每一該第一及閘的一輸出端輸出該臨界電流信號，其中N為正整數，1≦K≦N。
  6. 如請求項5所述之自選維持電流電路，其中該選擇電路包括N+1個第二及閘、N+2個RS正反器、一第一或閘、N+2個開關元件與一分壓器，該第K個第二及閘的二輸入端分別耦接該第K個第一及閘的該輸出端與該第一感測模組，該第K+1個第二及閘的二輸入端分別耦接該第K+1個第一反閘的該輸出端與該第一感測模組，該第K個第二及閘的一輸出端耦接該第K+1個RS正反器的一設置端，該第2個至K+2個RS正反器的一輸出端耦接該第一或閘的輸入端，該第一或閘的一輸出端耦接該第1個RS正反器的一重設端，該N+2個RS正反器的該輸出端分別控制該N+2個開關元件以使該分壓器輸出相對應的該參考電流信號。
  7. 如請求項1所述之自選維持電流電路，其中該第二感測模組包括：一比較器，係接收該電流檢知信號，並將該電流檢知信號比較於該臨界電流信號後輸出一比較信號；一計數器，循迴計數並接收該比較信號而即時輸出一計數值；一解碼器，持續接收該計數值而輸出一狀態信號；以及一預訂門檻電壓選擇電路，持續接收該狀態信號而輸出該臨界電流信號。
  8. 如請求項7所述之自選維持電流電路，其中該計數器包括一T正反器，該T正反器的一時脈端耦接該比較器的一輸出端。
  9. 如請求項8所述之自選維持電流電路，其中該解碼器包括一第二反閘，該第二反閘的一輸入端耦接該計數器，該第二反閘的一輸出端耦接該預訂門檻電壓選擇電路。
  10. 如請求項9所述之自選維持電流電路，其中該預訂門檻電壓選擇電路包括一分壓單元與二開關元件，該計數器的一輸出端與該第二反閘的該輸出端分別控制每一該開關元件以使該分壓單元輸出相對應的該臨界電流信號。
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