TWI447551B - 電流控制裝置 - Google Patents

Description

電流控制裝置

本發明係有關於一種電流控制裝置，尤指一種具有節省成本與提高簡便性並可達到定電流輸出的電流控制裝置。

按，隨著科技不斷的發展與進步，使電子或照明產品(如LED裝置、充電器、電源供應器)於運作中的穩定性越來越受到使用者的重視，如照明產品為LED裝置時，該LED裝置的亮度會因為電流的大小而改變，亦即LED裝置其上複數LED會隨著外部電源的電壓的增高而變越亮，所以在實際應用下往往係將電流固定或限制在特定的數值之內，除可維持一致且穩定LED發光亮度外，且還可延長LED壽命，但一般可固定電流或限制在特定的數值之內之電路裝置通常需透過複雜之電路或控制器等高成本之裝置進行控制；或是如電子產品為電源供應器時，電源供應器主要是提供穩定電流源給連接的負載使用，所以若電源供應器無法提供一穩定電流源給負載時，容易因電源供應器提供的電流源瞬間過大而使負載不穩定，更嚴重者會導致損壞(如短路燒毀)，進而造成增加成本之缺失。

是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本案之發明人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

爰此，為有效解決上述之問題，本發明之主要目的，係提供一種具有節省成本與提高簡便性並可達到定電流輸出之電流控制裝置。

本發明之次要目的，係提供一種可適用於不同特性的電子元件(如LED)或電晶體，以有效達到絕佳的便利性及通用性之效果的電流控制裝置。

為達上述目的，本發明係提供一種電流控制裝置，係包括一第一阻抗元件、一第一電壓控制單元、一電流偵測電阻及一第二電壓控制單元，該第一阻抗元件一端連接有一外部電源，該第一電壓控制單元係設有一閘極端、一源極端及一連接該外部電源之汲極端，而該電流偵測電阻一端係連接該第一電壓控制單元之源極端。

而該第二電壓控制單元係設有一閘極端、一源極端及一汲極端，該閘極端共同連接至該第一阻抗元件之另一端與汲極端之間並界定有一臨界電壓，該汲極端連接至第一阻抗元件與第一電壓控制單元之閘極端之間，該源極端連接至該電流偵測電阻之另一端，且該第二電壓控制單元係根據流通電壓與該臨界電壓比較以啟閉其自身，以對應控制該第一電壓控制單元之閘極端電壓並產生穩定電流，並達到節省成本與提高簡便性之功效。

本發明之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附 圖式之較佳實施例予以說明。

本發明係一種電流控制裝置，請參閱第1圖係顯示本發明之第一較佳實施例之電路示意圖；前述電流控制裝置1係包括一第一阻抗元件11、一第一電壓控制單元12、一電流偵測電阻13及一第二電壓控制單元14，該第一阻抗元件11係為一電阻元件或一可變電阻元件，於該較佳實施之第一阻抗元件11係以電阻元件做說明，但並不侷限於此；且所述第一阻抗元件11一端係電性連接一外部電源15。其中該外部電源15係為一電源，該電源係一經整流之交流電源或一直流電源。

另者，於該較佳實施之第一電壓控制單元12係以一NMOS電晶體做說明，但不侷限於此，亦可為一PMOS電晶體；並該電壓控制單元設有一閘極端G、一源極端S及一汲極端D，該閘極端G係耦接該第一阻抗元件11的另一端，該汲極端D分別耦接外部電源15及第一阻抗元件11的一端，而該源極端S係根據閘極端G與源極端S之間的電壓對應輸出一穩定的電流。

再者前述電流偵測電阻13於該較佳實施係以電阻元件做說明，但不限於此，亦可為一可變電阻元件，並該電流偵測電阻13係連接該源極端S，亦即該電流偵測電阻13的一端係耦接所述源極端S，其另一端係耦接外部電源15，所以當第一電壓控制單元12導通時，前述源極端S輸出之電流流經該電流偵測電阻13，使電流偵測電阻13上產生電壓。於具體實施時， 使用者可依據需求調整該電流偵測電阻13之電阻值大小，隨即調整其上產生的電壓大小(即電壓降大小)。

另者，於該較佳實施之第二電壓控制單元14係以一NMOS電晶體做說明，但不侷限於此，亦可為一PMOS電晶體；並該第二電壓控制單元14設有一閘極端G、一源極端S及一汲極端D，該閘極端G連接至該第一阻抗元件之另一端與汲極端之間並界定有一臨界電壓，該汲極端D連接至第一阻抗元件11與第一電壓控制單元12之閘極端G之間該源極端S連接至該電流偵測電阻13之另一端之間並與外部電源15相連接。

而該第二電壓控制單元14係根據流通電壓與該臨界電壓比較以啟閉其自身並產生穩定電壓，並對應控制該第一電壓控制單元12之閘極端G電壓，亦即該第二電壓控制單元14係根據流通之電壓比較其臨界電壓(如臨界電壓為2.5伏特)，若流通之電壓高於臨界電壓時，該第二電壓控制單元14將因流通之電壓高於臨界電壓而令該第二電壓控制單元14導通並有內阻產生，直至流通之電壓低於臨界電壓時，該第二電壓控制單元14將因流通之電壓低於臨界電壓而令該第二電壓控制單元14關閉，並以此情況進行開閉所述第二電壓控制單元14，而經過毫秒時間運作下，流通於第二電壓控制單元14之電壓會趨於穩定並產生有固定電壓，並隨即該第一電壓控制單元12之閘極端G的電壓會降為零電壓，讓該第一電壓控制單元12截止，進而限制(或控制)了汲極端D與源極端S間的電流來達 到定電流的輸出效果，以達到可節省成本與提高簡便性並同時具有定電流輸出之功效。

此外，係本發明之電流控制裝置1應用於一須定電流之裝置或設備(即負載)上，亦即前述電流控制裝置1之外部電源15(即電源)串聯一負載(圖中未示)，該負載係為一LED單元(圖中未示)，以透過該電流控制裝置1輸出定電流讓LED單元達到維持一定亮度，但並不侷限於此；於本發明實際實施時，該負載亦可選擇為一LED裝置(如LED燈具)、一充電器及一電源供應器其中任一，合先陳明。

請參閱第2圖示，係顯示本發明之第二較佳實施例之電路示意圖；該較佳實施例之結構及連結關係及其功效大致與前述第一較佳實施例相同，故在此不另外贅述，其兩者不同處在於：所述電流控制裝置1更包括有至少一二極體元件16，該二極體元件16一端連接至該第一阻抗元件11之另一端與該第一電壓控制單元12之閘極端G及第二電壓控制單元14之汲極端D之間，而另一端連接至第二電壓單元14之閘極端G，並透過所述二極體元件16可提高該第二電壓控制單元14之臨界電壓，並可依需求提高第二電壓控制單元14產生之固定電壓，且該二極體元件16同樣可依固定電壓之需求增加。

請參閱第3圖示，係顯示本發明之第三較佳實施例之電路示意圖；該較佳實施例之結構及連結關係及其功效大致與前述第一較佳實施例相同，故在此不另外贅述，其兩者不同處在 於：前述電流控制裝置1更包含一濾波單元17，該濾波單元17係設於所述第一電壓控制單元12與第二電壓控制單元14之間，其用以濾波穩定該第二電壓控制單元14輸出的電壓，且濾波單元17具有一電容件171，該電容件171的一端係連接該第一電壓控制單元12之閘極端G與第二電壓控制單元14之汲極端D之間，其另一端則連接該第二電壓控制單元14之源極端S與電流偵測電阻13之另一端之間，換言之，即所述電容件171之一端與該第一電壓控制單元12的閘極端G、第二電壓單元之汲極端D及第一阻抗元件11連接端相耦接一起，並該電容件171之另一端則與第二電壓單元之源極端S及電流偵測電阻13另一端相耦接。

續參閱第4圖示，係顯示該較佳實施例之另一電路示意圖；主要是前述濾波單元17更具有一濾波二極體172，該濾波二極體172之陽極端共同連接至該第二電壓控制單元14之汲極端D與該第一阻抗元件11之連接端，該濾波二極體172之陰極端則共同連接該電容件171的一端及第一電壓控制單元12之閘極端G，並所述電容件171的另一端則連接該第二電壓控制單元14之源極端S與電流偵測電阻13之另一端之間。

請參閱第5圖示，係顯示本發明之第四較佳實施例之電路示意圖；該較佳實施例之結構及連結關係及其功效大致與前述第一較佳實施例相同，故在此不另外贅述，其兩者不同處在於：所述電流控制裝置1更包括有一第二阻抗元件181及一第 三阻抗元件182，該第二阻抗元件181一端連接於該第一阻抗元件11之另一端與第一電壓控制單元12之閘極端G，而該第三阻抗元件182一端連接於該第二阻抗元件181之另一端，且另一端與該電流偵測電阻13之另一端及所述外部電源15相連接。

並該第二電壓控制單元14之閘極端G連接至第二阻抗元件181及第三阻抗元件182之間並界定有一臨界電壓，該汲極端D連接至第一阻抗元件11及第二阻抗元件181連接端與第一電壓控制單元12之閘極端G之間，該源極端S連接至第三阻抗元件182另一端與該電流偵測電阻13之另一端之間並與外部電源15相連接。

而該第二電壓控制單元14係根據流通電壓與該臨界電壓比較以啟閉其自身並產生穩定電壓，並對應控制該第一電壓控制單元12之閘極端G電壓，亦即該第二電壓控制單元14係根據流通之電壓比較其臨界電壓(如臨界電壓為2.5伏特)，若流通之電壓高於臨界電壓時，該第二電壓控制單元14將因流通之電壓高於臨界電壓而令該第二電壓控制單元14導通並有內阻產生，且其第二電壓控制單元14之內阻與第二阻抗元件181及第三阻抗元件182阻抗間進行分壓且內阻變小，直至流通之電壓低於臨界電壓時，該第二電壓控制單元14將因流通之電壓低於臨界電壓而令該第二電壓控制單元14關閉，而於內阻變小時，其第二電壓控制單元14之臨界電壓也隨之變小，而 於下次流通之電壓高於臨界電壓所需之電壓降低，並以此情況進行開閉所述第二電壓控制單元14，而經過毫秒時間運作下，流通於第二電壓控制單元14之電壓會趨於穩定並產生有固定電壓，並隨即該第一電壓控制單元12之閘極端G的電壓會降為零電壓，讓該第一電壓控制單元12截止，進而限制(或控制)了汲極端D與源極端S間的電流來達到定電流的輸出效果，以達到可節省成本與提高簡便性並同時具有定電流輸出之功效。

請參閱第6圖示，係顯示本發明之第五較佳實施例之電路示意圖；該較佳實施例之結構及連結關係及其功效大致與前述第一較佳實施例相同，故在此不另外贅述，其兩者不同處在於：該第二阻抗元件181及第三阻抗元件182係為一可變電阻元件做表示說明，以於本發明於實際實施時，使用者可依據須定電流之裝置或設備其內的電子元件(如LED)的不同特性及電晶體的需求，設計調整第二阻抗元件181及第三阻抗元件182的電阻值，以對應配合所使用之第二電壓控制單元14的臨界電壓，因此，透過本發明之電流控制裝置1的設計，俾使有效適用於不同特性的電子元件(如LED)或電晶體，以有效達到絕佳的便利性及通用性之效果。

請參閱第7圖示，係顯示本發明之第六較佳實施例之電路示意圖；該較佳實施例之結構及連結關係及其功效大致與前述第四較佳實施例相同，故在此不另外贅述，其兩者不同處在於：前述電流控制裝置1更包含一穩壓二極體19，該穩壓二極 體19之陽極端共同連接該第一阻抗元件11之另一端、第二電壓控制單元14之汲極端D及第一電壓控制單元12之閘極端G，而該穩壓二極體19之陰極端連接該第二阻抗元件一端，其用以穩定所述第二電壓控制單元14之臨界電壓。

以上所述，藉由本發明之第一阻抗元件11、一第一電壓控制單元12、一電流偵測電阻13及一第二電壓控制單元14結合一起，或所述第一阻抗元件11、一第一電壓控制單元12、一電流偵測電阻13、一第二阻抗元件181、一第三阻抗元件182及一第二電壓控制單元14結合一起，以應用裝設於須定電流之裝置或設備(如LED單元、LED裝置、充電器、電源供應器)上的設計，使得有效令須定電流之裝置或設備達到定電流輸出之效果，進而更有效達到節省成本及結構簡單之效果者。

综上所述，本發明相較於習知具有下列優點：1.具有較佳定電流輸出；2.可適用於不同特性的電子元件(如LED)或電晶體，以有效達到絕佳的便利性及通用性；3.具有結構簡單及節省成本之效果。

按，以上所述，僅為本發明的較佳具體實施例，惟本發明的特徵並不侷限於此，任何熟悉該項技藝者在本發明領域內，可輕易思及的變化或修飾，皆應涵蓋在以下本發明的申請專利範圍中。

1‧‧‧電流控制裝置

11‧‧‧第一阻抗元件

12‧‧‧第一電壓控制單元

13‧‧‧電流偵測電阻

14‧‧‧第二電壓控制單元

15‧‧‧外部電源

16‧‧‧二極體元件

17‧‧‧濾波單元

171‧‧‧電容件

172‧‧‧濾波二極體

181‧‧‧第二阻抗元件

182‧‧‧第三阻抗元件

19‧‧‧穩壓二極體

G‧‧‧閘極端

S‧‧‧源極端

D‧‧‧汲極端

第1圖係本發明之第一較佳實施之電路示意圖；第2圖係本發明之第二較佳實施之電路示意圖；第3圖係本發明之第三較佳實施之電路示意圖；第4圖係本發明之第三較佳實施之另一電路示意圖；第5圖係本發明之第四較佳實施之電路示意圖；第6圖係本發明之第五較佳實施之電路示意圖；第7圖係本發明之第六較佳實施之電路示意圖。

1‧‧‧電流控制裝置

11‧‧‧第一阻抗元件

12‧‧‧第一電壓控制單元

13‧‧‧電流偵測電阻

14‧‧‧第二電壓控制單元

15‧‧‧外部電源

Claims (10)

1. 一種電流控制裝置，係包括：一第一阻抗元件，其一端連接一外部電源；一第一電壓控制單元，係設有一閘極端、一源極端及一汲極端，該汲極端連接該外部電源；一電流偵測電阻，其一端連接該第一電壓控制單元之源極端；一第二電壓控制單元，係設有一閘極端、一源極端及一汲極端，該閘極端共同連接至該第一阻抗元件之另一端與汲極端之間並界定有一臨界電壓，該汲極端另同時連接至該第一電壓控制單元之閘極端，該源極端連接至該電流偵測電阻之另一端，且該第二電壓控制單元係根據流通自身之電壓與該臨界電壓比較以啟閉其自身並產生穩定電壓，以對應控制該第一電壓控制單元之閘極端電壓並產生穩定電流。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電流控制裝置，更包括有一第二阻抗元件及一第三阻抗元件，該第二阻抗元件一端連接至該第一阻抗元件之另一端與該第一電壓控制單元之閘極端及第二電壓控制單元之汲極端之間，而該第二阻抗元件另一端連接至第二電壓控制單元之閘極端，該第三阻抗元件一端連接至第二阻抗元件之另一端與第二電壓控制單元之閘極端之間，而另一端連接至電流偵測電阻之另一端及第二電壓控制單元之源極端。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電流控制裝置，更包括有一二極體元件，該二極體元件一端連接至該第一阻抗元件之另一端與該第一電壓控制單元之閘極端及第二電壓控制單元之汲極端之間，而另一端連接至第二電壓單元之閘極端。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電流控制裝置，更包含一濾波單元，該濾波單元係設於該第一電壓控制單元與第二電壓控制單元之間，且其具有一電容件，該電容件的一端係連接該第一電壓控制單元之閘極端與第二電壓控制單元之汲極端之間，另一端則連接該第二電壓控制單元之源極端與電流偵測電阻之另一端之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電流控制裝置，更包含一濾波單元，該濾波單元係設於該第一電壓控制單元與第二電壓控制單元之間，且其具有一濾波二極體及一電容件，該濾波二極體之陽極端係共同連接至該第二電壓控制單元之汲極端及該第一阻抗元件之間，該濾波二極體之陰極端則共同連接該電容件之一端與該第一電壓控制單元之閘極端，該電容件的另一端則連接該第二電壓控制單元之源極端與電流偵測電阻之另一端之間。
6. 如申請專利範圍第2項所述之電流控制裝置，其中該第二阻抗元件及第三阻抗元件及電流偵測電阻係為一電阻元件或一可變電阻元件，而該第一電壓控制單元與第二電壓控制單元係為一NMOS電晶體或一PMOS電晶體。
7. 如申請專利範圍第2項所述之電流控制裝置，更包含一穩壓二極體，該穩壓二極體之陽極端連接該第一阻抗元件之另一端，而陰極端連接該第二阻抗元件一端。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電流控制裝置，其中該外部電源係為一電源串聯一負載。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電流控制裝置，其中該電源係一經整流之交流電源或一直流電源。
10. 如申請專利範圍第8項所述之電流控制裝置，其中該負載係選擇為一LED單元、一LED裝置、一充電器及一電源供應器其中任一。