TWI484859B - 驅動電路與其相關的電路驅動方法 - Google Patents

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Description

驅動電路與其相關的電路驅動方法
本發明係關於一種發光二極體驅動電路與其相關電路驅動方法，尤指具有全電壓操作範圍以及較佳線性調節能力並具有功率因數校正功能的一發光二極體驅動電路與其相關電路驅動方法。
在照明的領域，為了達到節能省電的目的，人們已逐漸地以發光二極體為發光源的燈具來取代傳統的日光燈管。一般上，發光二極體必須透過一驅動電路來驅動始能發揮其省電的效果，其中該驅動電路係將一般市電的弦波輸出電壓進行整流處理後再以週期性的方式提供給該發光二極體。再者，灌入該發光二極體的電流會正比於該輸出電壓的振幅。換句話說，該發光二極體的亮度會正比於該輸出電壓的振幅。此時，該驅動電路就必須降低該發光二極體的工作週期(duty cycle)以使得該發光二極體的亮度維持不變。然而，由於世界各國市電的輸出電壓的振幅並不一致，例如該輸出電壓的振幅可能係110V(伏特)或220V，因此一般傳統的驅動電路只能用在單一振幅的輸出電壓，或另外使用一升壓電路(Boost converter)來將該輸出電壓提升至一特定電壓後再將該特定電壓提供給該發光二極體，然而此一做法卻會提高該驅動電路的製造成本。此外，由於該驅動電路本身的一延遲時間會造成該驅動電路不會馬上將該市電電壓的改變量呈現在該發光二極體的電流上，進而使得該驅動電路的 線性調節能力(Line regulation)變差。因此，如何以較低的成本來設計一個具有全電壓操作範圍以及較佳線性調節能力的發光二極體驅動電路已成為此領域所亟需解決的問題。
因此，本發明之一目的在於提供具有全電壓操作範圍以及較佳線性調節能力具有功率因數校正功能的一發光二極體驅動電路與其相關電路驅動方法。
依據本發明之一第一實施例，其係提供一種驅動電路。該驅動電路包含有一第一分壓電路、一第二分壓電路、一耦合電路以及一控制電路。該第一分壓電路係用來依據一電源電壓來產生一第一分壓訊號。該第二分壓電路係用來依據一特定電壓來產生一第二分壓訊號。該耦合電路係耦接於該第一分壓電路與該第二分壓電路之間，用來將該第一分壓訊號耦合至該第二分壓訊號以產生一耦合訊號。該控制電路係用來至少依據該耦合訊號以及一回授訊號來產生一控制訊號，以控制一電晶體之一工作週期，其中該回授訊號係由該電晶體所產生。
依據本發明之一第二實施例，其係提供一種電路驅動方法。該電路驅動方法包含有：依據一電源電壓來產生一第一分壓訊號；依據一特定電壓來產生一第二分壓訊號；將該第一分壓訊號耦合至該第二分壓訊號以產生一耦合訊號；以及至少依據該耦合訊號以及一回授訊號來產生一控制訊號，以控制一電晶體之一工作週期，其中該回授訊號係由該電晶體所產生。
本發明的實施例主要係利用一組分壓電路以及一耦合電路來將對應一電源電壓的一交流訊號輸入一控制電路，並依據該交流訊號來控制一電晶體的工作週期，進而使得流經一組發光二極體的平均輸出電流可以大致上維持不變。另一方面，本發明的實施例除了製造成本較低之外，其操作於正常操作模式時亦具有較佳的線性調節能力以及功率因數校正的能力。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求相當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段，因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或者透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
請參考第1圖。第1圖所示係依據本發明之一種驅動電路100之一實施例示意圖。驅動電路100包含有一整流電路102、一第一分壓電路104、一第二分壓電路106、一耦合電路108、一控制電路110、一電晶體112、一電感性元件114以及一回授電路116。由於驅動電路100係用來驅動至少一發光二極體(LED)，因此為了方便 描述本發明驅動電路100的技術特徵，第1圖另繪示出一組發光二極體118，發光二極體118包含有至少一顆發光二極體。整流電路102係用來將一交流輸入電壓Vs轉換為一整流輸入電壓Vin，其中交流輸入電壓Vs可以係來自一般市電的一電源電壓，例如該電源電壓可以係110V(伏特)或220V的交流電壓。第一分壓電路104係用來依據一電源電壓來產生一第一分壓訊號V1。進一步而言，第一分壓電路104係用來將整流輸入電壓Vin進行分壓來產生第一分壓訊號V1。第二分壓電路106係用來依據一特定電壓Vp來產生一第二分壓訊號V2，其中特定電壓Vp可以係一定電壓。耦合電路108係耦接於第一分壓電路104與第二分壓電路106之間，用來將第一分壓訊號V1耦合至第二分壓訊號V2以產生一耦合訊號Sac，其中耦合電路108可以係一電容性(capacitive)元件。進一步而言，在本實施例中，由於特定電壓Vp是一定電壓，因此當第一分壓訊號V1還未出現時，第二分壓訊號V2也是一個定電壓。但是，當第一分壓訊號V1出現時，由於耦合電路108係用來將第一分壓訊號V1的交流訊號耦合至第二分壓電路106(即控制電路110的輸入端點DIM)，因此控制電路110的輸入端點DIM所看到的電壓將會是第一分壓訊號V1的交流訊號加上固定的第二分壓訊號V2，即耦合訊號Sac。換句話說，耦合訊號Sac係由第一分壓訊號V1的交流訊號載在固定的第二分壓訊號V2上所造成的。
控制電路110係用來至少依據該耦合訊號Sac以及一回授訊號Sfb來產生一控制訊號Sc，以控制電晶體112之一工作週期(duty cycle)，其中回授訊號Sfb係由電晶體112的輸出所產生，如第1圖 所示。電晶體112可以係一開關電晶體。進一步而言，電晶體112的一第一連接端點耦接於整流輸入電壓Vin，電晶體112的一控制端點耦接於控制訊號Sc，以及電晶體112的一第二連接端點耦接於電感性元件114之一第一端點。電感性元件114之一第二端點No耦接於一負載的一第一端點，亦即電感性元件114之該第二端點耦接於發光二極體118的一第一端點(例如正極)。此外，一電阻性電路120之一第一端點耦接於該負載(即發光二極體118)的該第二端點(例如負極)，以及一第二端點耦接於一參考電壓Vgnd，即接地電壓。電阻性電路120係用來依據驅動電路100的一輸出電流Io來產生一對應電壓。回授電路116係耦接於電阻性電路120的該第一端點以及控制電路110的一回授端點FB之間，以依據該對應電壓來產生回授訊號Sfb至控制電路110。
在此實施例中，回授電路116包含有一第一二極體1162以及一電阻性電路1164。第一二極體1162具有一第一端點(例如正極)耦接於發光二極體118的該第二端點，以及一第二端點(例如負極)係用來輸出回授訊號Sfb。電阻性電路1164具有一第一端點耦接於發光二極體118的該第二端點，以及一第二端點耦接於第一二極體1162的該第一端點，如第1圖所示。
此外，本實施例的第一分壓電路104包含有一第一電阻性元件1042以及一第二電阻性元件1044。第一電阻性元件1042具有一第一端點耦接於整流輸入電壓Vin。第二電阻性元件1044具有一第一端點耦接於第一電阻性元件1042之一第二端點，以及一第二端點耦接於接地電壓Vgnd，其中第一電阻性元件1042的該第二端點係用 來輸出第一分壓訊號V1。第二分壓電路106包含有一第一電阻性元件1062以及一第二電阻性元件1064。第一電阻性(resistive)元件1062具有一第一端點耦接於特定電壓Vp。第二電阻性元件1064具有一第一端點耦接於第一電阻性元件1062之一第二端點，以及一第二端點耦接於接地電壓Vgnd，其中第一電阻性元件1062的該第二端點係用來提供第二分壓訊號V2。耦合電路108係耦接於第一分壓電路104的第一電阻性元件1042的該第二端點與第二分壓電路106的第一電阻性元件1062的該第二端點之間，以及第二分壓電路106的第一電阻性元件1062的該第二端點係用來輸出耦合訊號Sac至控制電路110。此外，本實施例的第二分壓電路106另包含有一第二二極體1066以及一電阻性電路1068。第二二極體1066具有一第一端點(例如正極)耦接於電感性元件114的第二端點No，以及一第二端點(例如負極)用來輸出特定電壓Vp。電阻性電路1068具有一第一端點耦接於電感性元件的第二端點No，以及一第二端點耦接於第二二極體1066的該第一端點，如第1圖所示。
請注意，若忽略電阻性電路120以及電阻性電路1068所造成的電壓降的話，當驅動電路100處於一正常操作模式且輸出電流Io流經發光二極體118時，由於發光二極體118中每一顆發光二極體的跨壓大致上為固定的電壓，因此電感性元件的第二端點No上的一輸出電壓Vo亦大致上是一固定的電壓。如此一來，當驅動電路100處於該正常操作模式時，特定電壓Vp就可以係一個固定的電壓。
另一方面，請參考第2圖。第2圖所示係依據本發明控制電路 110之一實施例示意圖。控制電路110包含有一第一比較電路1102、一第二比較電路1104、一第三比較電路1106、一開關控制電路1108以及一訊號產生電路1110。第一比較電路1102用來依據耦合訊號Sac以及回授訊號Sfb來產生一第一比較輸出訊號Sc1。第二比較電路1104用來依據第一比較輸出訊號Sc1以及一鋸齒波訊號St來產生一第二比較輸出訊號Sc2。第三比較電路1106用來依據回授訊號Sfb以及一預定訊號Sp來產生一第三比較輸出訊號Sc3。開關控制電路1108係耦接於第二比較電路1104以及第三比較電路1106，用來至少依據第二比較輸出訊號Sc2以及第三比較輸出訊號Sc3中之一來產生控制訊號Sc，以控制電晶體112的該工作週期。此外，訊號產生電路1110係用來產生鋸齒波訊號St，其可以係一三角波。另一方面，第一比較電路1102可以係一操作轉導放大器(Operational transconductance amplifier,OTA)，然其並不作為本發明之限制所在。
請注意，本實施例的驅動電路100另包含有一電容性電路122以及124，其中電容性電路122具有一第一端點耦接於端點No以及一第二端耦接於接地電壓Vgnd，電容性電路124具有一第一端點耦接於整流輸入電壓Vin以及一第二端耦接於接地電壓Vgnd。本實施例的驅動電路100另包含有一電容性電路128，其具有一第一端點耦接於第二二極體1066的第二端點，以及一第二端耦接於一參考電壓。本實施例的驅動電路100另包含有一補償電路126，其係耦接控制電路110的端點COMP以及接地電壓Vgnd之間。補償電路126包含有一電容器串接於一電阻器，如第1圖所示。
當驅動電路100操作於該正常操作模式時，控制電路110會依 據整流輸入電壓Vin以及回授訊號Sfb來控制電晶體112之工作週期，以使得流經發光二極體118的平均電流大致上維特不變，進而使得發光二極體118所產生的亮度維特不變，如第3圖以及第4圖所示。第3圖以及第4圖所示係依據本發明驅動電路100分別在操作在兩個不同的電源電壓時(例如第3圖的110V以及第4圖的220V的交流電壓)分別的整流輸入電壓Vin以及耦合訊號Sac、輸出電流Io、控制訊號Sc、回授訊號Sfb以及電晶體112的工作週期DC之一實施例時序圖。請注意，第3圖以及第4圖中會另外在整流輸入電壓Vin、耦合訊號Sac以及電晶體112的工作週期DC的標號旁分別標示(110V)以及(220V)，以區分對應110V以及220V的交流電壓所造成的波形。另一方面，為了簡化起見，第3圖以及第4圖只繪示出整流輸入電壓Vin、耦合訊號Sac、輸出電流Io、控制訊號Sc、回授訊號Sfb以及電晶體112的工作週期DC的半個波形的時序變化，此領域具有通常知識者應可瞭解其他時序的變化。
首先，以交流輸入電壓Vs為110V的交流電壓為例(即第3圖的實線部分的時序圖)，當驅動電路100接收到110V的交流電壓時，整流電路102就會將110V的交流電壓整流為都是正向的半波型電壓，如第3圖所示的Vin(110V)。同時，第一分壓電路104會將110V的半波型電壓分壓為第一分壓訊號V1。由於第一分壓訊號V1只是整流輸入電壓Vin的分壓訊號，其波形時序圖係相似於整流輸入電壓Vin的波形時序圖，因此為了簡化起見，第3圖就未繪示出第一分壓訊號V1的波形時序圖。同時，耦合電路108(例如一電容器)就會將第一分壓訊號V1耦合至第一電阻性元件1062之該第二端點(即 控制電路110的輸入端點DIM)，以產生耦合訊號Sac(即第3圖所示的Sac(110V))到控制電路110的輸入端點DIM。請注意，經由適當地設計，當驅動電路100接收到110V的交流電壓時，本實施例的耦合訊號Sac(110V)的振幅剛好是介於0V與預定訊號Sp之間，如第3圖所示。例如，預定訊號Sp可以係一固定電壓(例如250mV)。
由於耦合訊號Sac(110V)的振幅並不會超過預定訊號Sp(即250mV)，因此當耦合訊號Sac(110V)的電壓在時間點t0之後開始逐漸增加時，第2圖所示的第一比較電路1102就會開始比較耦合訊號Sac(110V)的電壓與回授訊號Sfb(110V)的電壓來產生第一比較輸出訊號Sc1，而第三比較電路1106就會輸出第三比較輸出訊號Sc3(例如一低電壓準位)至開關控制電路1108，以指示開關控制電路1108耦合訊號Sac(110V)的電壓係小於預定訊號Sp。舉例而言，若回授訊號Sfb(110V)的電壓比耦合訊號Sac(110V)的電壓來得小時，則第一比較輸出訊號Sc1為一高電壓準位。反之，若回授訊號Sfb(110V)的電壓比耦合訊號Sac(110V)的電壓來得大時，則第一比較輸出訊號Sc1為一低電壓準位。接著，第二比較電路1104就會依據第一比較輸出訊號Sc1所造成的電壓準位與鋸齒波訊號St來產生一第二比較輸出訊號Sc2。接著，開關控制電路1108就會依據第二比較輸出訊號Sc2來控制電晶體112的開啟(Turn on)或關閉(Turn off)。請注意，此領域具有通常知識者應可瞭解第二比較輸出訊號Sc2可以係一震盪訊號，該震盪訊號的工作週期係相關於第一比較輸出訊號Sc1所造成的電壓準位，故其細部運作在此不另贅述。
舉例而言，如第3圖所示，在時間點t1時，回授訊號Sfb(110V) 的電壓會因為輸出電流Io(110V)的增加而上升到剛好超過耦合訊號Sac(110V)的電壓，此時開關控制電路1108就會關閉電晶體112。當電晶體112關閉時，輸出電流Io(110V)會逐漸減小，進而使得回授訊號Sfb(110V)的電壓逐漸下降。在時間點t2時，開關控制電路1108又會再次開啟電晶體112。如此一來，輸出電流Io(110V)就會呈現鋸齒狀地隨著整流輸入電壓Vin(110V)的波形變化。
請注意，當耦合訊號Sac(110V)的電壓逐漸增加時，輸出電流Io(110V)的增加速度(即斜率)也會提高。換句話說，當耦合訊號Sac(110V)的電壓逐漸增加時，回授訊號Sfb(110V)的電壓會以較快的速度碰觸到訊號Sac(110V)的電壓(即斜率較大)，而當耦合訊號Sac(110V)的電壓逐漸下降時，回授訊號Sfb(110V)的電壓會以較慢的速度碰觸到訊號Sac(110V)的電壓(即斜率較小)。因此，當耦合訊號Sac(110V)的電壓逐漸增加時，開關控制電路1108開啟電晶體112的時段就會逐漸變短(即電晶體112的工作週期變小)，而當耦合訊號Sac(110V)的電壓逐漸下降時，開關控制電路1108開啟電晶體112的時段就會逐漸變長(即電晶體112的工作週期變大)，如第3圖所示的控制訊號Sc(110V)以及工作週期DC(110V)。如此一來，當驅動電路100操作於該正常操作模式時，流經發光二極體118的平均輸出電流就可以大致上維持不變，或至少維持在一可接受的變動範圍內，這是因為當輸出電流Io(110V)增加時，電晶體112開啟的時間也變短，反之亦然。
再者，從第3圖可以看出來，當耦合訊號Sac(110V)的電壓逐漸增加時，輸出電流Io(110V)也會同步地逐漸增加，而當耦合訊號 Sac(110V)的電壓逐漸下降時，輸出電流(110V)Io也會同步地逐漸減小，因此本實施例的驅動電路100在操作於該正常操作模式會具有較佳的線性調節能力。
接下來的段落係以交流輸入電壓Vs為220V的交流電壓為例(即第4圖的實線部分的時序圖)來說明本實施例驅動電路100的運作。同理，當驅動電路100接收到220V的交流電壓時，整流電路102就會將220V的交流電壓整流為都是正向的半波型電壓，如第4圖所示的Vin(220V)。同時，第一分壓電路104會將220V的半波型電壓分壓為第一分壓訊號V1。由於第一分壓訊號V1只是整流輸入電壓Vin的分壓訊號，其波形時序圖係相似於整流輸入電壓Vin的波形時序圖，因此為了簡化起見，第4圖就未繪示出第一分壓訊號V1的波形時序圖。同時，耦合電路108就會將第一分壓訊號V1耦合至第一電阻性元件1062之該第二端點(即控制電路110的輸入端點DIM)，以產生耦合訊號Sac(即第4圖所示的Sac(220V))到控制電路110的輸入端點DIM。請注意，當驅動電路100接收到220V的交流電壓時，本實施例的耦合訊號Sac(220V)的振幅係比預定訊號Sp(例如250mV)來得大，如第4圖所示。
由於耦合訊號Sac(220V)的振幅大於預定訊號Sp(即250mV)，因此當耦合訊號Sac(220V)的電壓在時間點t0之後開始逐漸增加且耦合訊號Sac(220V)的電壓仍小於預定訊號Sp時(即在時間點t3之前)，第2圖所示的第一比較電路1102就會用來比較耦合訊號Sac(220V)的電壓與回授訊號Sfb(220V)(即第4圖中為粗體的波形)的電壓來產生第一比較輸出訊號Sc1以控制電晶體112的開啟或關 閉，同時第三比較電路1106會輸出第三比較輸出訊號Sc3(例如一低電壓準位)至開關控制電路1108，以指示開關控制電路1108耦合訊號Sac(220V)的電壓仍小於預定訊號Sp，其操作相似於上述關於110V的交流電壓的操作，故在此不另贅述。
但是，當耦合訊號Sac(220V)的電壓在時間點t3之後開始超過預定訊號Sp的電壓時，第三比較電路1106就會用來限制回授訊號Sfb的電壓，以使得回授訊號Sfb(220V)的電壓不大於預定訊號Sp(即250mV)。進一步而言，在時間點t3之後，隨著耦合訊號Sac(220V)的增加，回授訊號Sfb(220V)的電壓也會增加。但是，一旦回授訊號Sfb(220V)的電壓碰觸到預定訊號Sp時，第三比較電路1106就會會輸出第三比較輸出訊號Sc3(例如一高電壓準位)至開關控制電路1108，以指示開關控制電路1108將電晶體112關閉，例如在時間點t4和t5。如此一來，當整流輸入電壓Vin超過110V時(即耦合訊號Sac超過250mV時)，回授訊號Sfb的電壓就會沿著預定訊號Sp呈現鋸齒狀的變化，而不會超過250mV，如第4圖所示。同時，當整流輸入電壓Vin超過110V時(即耦合訊號Sac超過250mV時)，由於回授訊號Sfb(220V)的電壓已經被限制在250mV以下了，因此耦合訊號Sac(220V)就會持續大於回授訊號Sfb(220V)的電壓。如此一來，第一比較電路1102就會持續地產生一定電壓準位的第一比較輸出訊號Sc1(例如一高電壓準位)至第二比較電路1104。請注意，第一比較電路1102也可以產生一可變的電壓準位，該可變的電壓準位可能正比或反比於回授訊號Sfb(220V)與回授訊號Sfb(220V)之間的電壓差量。接著，第二比較電路1104就會依據第一比較輸出訊號 Sc1的定電壓準位與鋸齒波訊號St來產生第二比較輸出訊號Sc2。接著，開關控制電路1108就會依據第二比較輸出訊號Sc2來控制電晶體112的工作週期。進一步而言，經由適當地設計開關控制電路1108，當整流輸入電壓Vin越來越大時，開關控制電路1108就可以依據第二比較輸出訊號Sc2以及第三比較輸出訊號Sc3來減小電晶體112的工作週期，以使得平均的輸出電流Io(220V)可以大致上維持不變，或至少維持在一可接受的變動範圍內。
請注意，當耦合訊號Sac(220V)的電壓超過250mV並繼續逐漸增加時，輸出電流Io(220V)(即第4圖中粗體的波形)的增加速度(即斜率)也會提高。換句話說，當耦合訊號Sac(220V)的電壓逐漸增加時，回授訊號Sfb(220V)的電壓會以較快的速度(即斜率較大)碰觸到預定訊號Sp(即250mV)，而當耦合訊號Sac(220V)的電壓逐漸下降時，回授訊號Sfb(220V)的電壓會以較慢的速度碰觸速度(即斜率較小)碰觸到預定訊號Sp(即250mV)。因此，當耦合訊號Sac(220V)的電壓超過250mV並繼續逐漸增加時，開關控制電路1108開啟電晶體112的時段就會逐漸變短(即電晶體112的工作週期變小)，而當耦合訊號Sac(220V)的電壓逐漸下降時，開關控制電路1108開啟電晶體112的時段就會逐漸變長(即電晶體112的工作週期變大)，如第4圖所示的控制訊號Sc(220V)以及工作週期DC(220V)。如此一來，當驅動電路100操作於該正常操作模式時，流經發光二極體118的平均輸出電流就可以大致上維持不變，或至少維持在一可接受的變動範圍內。這是因為當輸出電流Io增加時，電晶體112開啟的時間也變短，反之亦然。
再者，從第4圖可以看出來，當耦合訊號Sac(220V)的電壓逐漸增加時，輸出電流Io(220V)也會同步地逐漸增加，而當耦合訊號Sac(220V)的電壓逐漸下降時，輸出電流Io(220V)也會同步地逐漸減小，因此本實施例的驅動電路100在操作於該正常操作模式會具有較佳的線性調節能力。此外，經由使得上述的方法，無論輸入電壓Vin是110V或220V，本發明驅動電路100的輸出電流Io都會大致上同步於輸入電壓Vin的電壓變化，因此本發明的實施例也具有功率因數(power factor)校正的功能。
另一方面，從第4圖可以看出，由於耦合電路108係一電容器的關係，耦合訊號Sac(220V)的電壓在時段t0至t8以及t6至t7之間會處於負電壓。同時，回授訊號Sfb(220V)在時段t0至t8以及t6至t7之間的電壓為零。如此一來，在時段t0至t8以及t6至t7之間第一比較電路1102會持續地輸出低電壓準位的第一比較輸出訊號Sc1，而第二比較電路1104也會持續地輸出低電壓準位的第二比較輸出訊號Sc2。接著，開關控制電路1108就會依據第一比較輸出訊號Sc1以及第二比較輸出訊號Sc2來關閉電晶體112，以使得輸出電流Io在時段t0至t8以及t6至t7之間大致上為零。
從上述的描述可以得知，當交流輸入電壓Vs為110V時，由於耦合訊號Sac的電壓會落在0V和250mV之間，因此控制電路110就可以用來比較耦合訊號Sac和回授訊號Sfb的電壓(即透過第一比較電路1102)來據以調整輸出電流Io。當交流輸入電壓Vs為220V時，由於回授訊號Sfb的電壓會被大致上限制在0V和250mV之間，因此控制電路110就可以用來比較耦合訊號Sac和回授訊號Sfb的 電壓(即透過第一比較電路1102)以及比較回授訊號Sfb和預定訊號Sp的電壓(即透過第三比較電路1106)來據以調整輸出電流Io。如此一來，當交流輸入電壓Vs的振幅越大時，控制電路110就可以將電晶體112的工作週期調整得越小(即比交流輸入電壓Vs為110V的工作週期更小)，進而使得流經發光二極體118的平均輸出電流就可以大致上維持不變，或至少維持在一可接受的變動範圍內。
換句話說，當回授訊號Sfb的電壓不超過預定訊號Sp的電壓時，開關控制電路1108主要係依據第二比較輸出訊號Sc2來產生控制訊號Sc，以控制電晶體112的工作週期。當回授訊號Sfb的電壓超過預定訊號Sp的電壓時，開關控制電路1108依據第二比較輸出訊號Sc2以及第三比較輸出訊號Sc3來產生控制訊號Sc，以控制電晶體112的工作週期。
另一方面，從第1圖可以得知，本實施例的控制電路110可以實作為一單晶片，以減小驅動電路100的成本。換句話說，本發明的驅動電路100係一單級(Single stage)的驅動電路。
請注意，上述實施例驅動電路100的操作可以簡化為第5圖所示的方法流程，第5圖所示係依據本發明之一種電路驅動方法500之一實施例流程圖。電路驅動方法500係用來驅動第1圖所示的發光二極體118，因此以下關於電路驅動方法500的描述請同時參考第1圖所示的驅動電路100。倘若大體上可達到相同的結果，並不需要一定照第5圖所示之流程中的步驟順序來進行，且第5圖所示之步驟不一定要連續進行，亦即其他步驟亦可插入其中。電路驅動方法500包含有以下步驟： 步驟502：依據電源電壓Vs來產生第一分壓訊號V1；步驟504：依據特定電壓Vp來產生第二分壓訊號V2；步驟506：將該第一分壓訊號V1耦合至第二分壓訊號V2以產生耦合訊號Sac；步驟508：依據耦合訊號Sac以及回授訊號Sfb來產生第一比較輸出訊號Sc1；步驟510：依據第一比較輸出訊號Sc1以及鋸齒波訊號St來產生第二比較輸出訊號Sc2；步驟512：依據回授訊號Sfb以及預定訊號Sp來產生第三比較輸出訊號Sc3；以及步驟514：至少依據第二比較輸出訊號Sc2以及第三比較輸出訊號Sc3中之一來產生控制訊號Sc，以控制該電晶體112的工作週期。
依據第1圖的實施例可以得知，當回授訊號Sfb的電壓不超過預定訊號Sp的電壓時，電路驅動方法500主要係依據第二比較輸出訊號Sc2來產生控制訊號Sc，以控制電晶體112的工作週期。當回授訊號Sfb的電壓超過預定訊號Sp的電壓時，電路驅動方法500依據第二比較輸出訊號Sc2以及第三比較輸出訊號Sc3來產生控制訊號Sc，以控制電晶體112的工作週期。如此一來，當交流輸入電壓Vs的振幅越大時，電路驅動方法500就可以將電晶體112的工作週期調整得越小，進而使得流經發光二極體118的平均輸出電流就可以大致上維持不變，或至少維持在一可接受的變動範圍內。
綜上所述，本發明的上述實施例主要係利用一組分壓電路 (104、106)以及一耦合電路(108)來將對應一電源電壓(Vs)的一交流訊號輸入一控制電路(110)，並依據該交流訊號來控制一電晶體(112)的工作週期，進而使得流經一組發光二極體(118)的平均輸出電流可以大致上維持不變，或至少維持在一可接受的變動範圍內。另一方面，本發明的實施例除了製造成本較低之外，其操作於正常操作模式時亦具有較佳的線性調節能力以及功率因數校正的能力。
以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。
100‧‧‧驅動電路
102‧‧‧整流電路
104、106‧‧‧分壓電路
108‧‧‧耦合電路
110‧‧‧控制電路
112‧‧‧電晶體
114‧‧‧電感性元件
116‧‧‧回授電路
118‧‧‧發光二極體
120、1042、1044、1062、1064、1068、1164‧‧‧電阻性電路
122、124、128‧‧‧電容性電路
126‧‧‧補償電路
1066、1162‧‧‧二極體
1102、1104、1106‧‧‧比較電路
1108‧‧‧開關控制電路
1110‧‧‧訊號產生電路
第1圖係本發明之一種驅動電路之一實施例示意圖。
第2圖係本發明一控制電路之一實施例示意圖。
第3圖係本發明一驅動電路在操作在110V的電源電壓時的一整流輸入電壓、一耦合訊號、一輸出電流一、一控制訊號、一回授訊號以及一電晶體的一工作週期之一實施例時序圖。
第4圖係本發明一驅動電路在操作在220V的電源電壓時的一整流輸入電壓、一耦合訊號、一輸出電流一、一控制訊號、一回授訊號以及一電晶體的一工作週期之一實施例時序圖。
第5圖係本發明之一種電路驅動方法之一實施例流程圖。
100‧‧‧驅動電路
102‧‧‧整流電路
104、106‧‧‧分壓電路
108‧‧‧耦合電路
110‧‧‧控制電路
112‧‧‧電晶體
114‧‧‧電感性元件
116‧‧‧回授電路
118‧‧‧發光二極體
120、1042、1044、1062、1064、1068、1164‧‧‧電阻性電路
122、124、128‧‧‧電容性電路
126‧‧‧補償電路
1066、1162‧‧‧二極體

Claims (21)

  1. 一種驅動電路，包含有：一第一分壓電路，用來依據一電源電壓來產生一第一分壓訊號；一第二分壓電路，用來依據一特定電壓來產生一第二分壓訊號；一耦合電路，耦接於該第一分壓電路與該第二分壓電路之間，用來將該第一分壓訊號耦合至該第二分壓訊號以產生一耦合訊號；以及一控制電路，用來至少依據該耦合訊號以及一回授訊號來產生一控制訊號，以控制一電晶體之一工作週期(duty cycle)；其中該回授訊號係由該電晶體所產生。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的驅動電路，其中該耦合電路係一電容性(capacitive)元件。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的驅動電路，其中該特定電壓係一定電壓。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的驅動電路，其中該控制電路包含有：一第一比較電路，用來依據該耦合訊號以及該回授訊號來產生一第一比較輸出訊號；一第二比較電路，用來依據該第一比較輸出訊號以及一鋸齒 波訊號來產生一第二比較輸出訊號；一第三比較電路，用來依據該回授訊號以及一預定訊號來產生一第三比較輸出訊號；以及一開關控制電路，耦接於該第二、第三比較電路，用來依據該第二比較輸出訊號或依據該第二比較輸出訊號以及該第三比較輸出訊號中之一來產生該控制訊號，以控制該電晶體的該工作週期。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的驅動電路，其中該第一比較電路係一操作轉導放大器(Operational transconductance amplifier,OTA)。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的驅動電路，其中該鋸齒波訊號係一三角波訊號。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的驅動電路，其中當該回授訊號不超過該預定訊號時，該開關控制電路依據該第二比較輸出訊號來產生該控制訊號，以控制該電晶體的該工作週期。
  8. 如申請專利範圍第4項所述的驅動電路，其中當該回授訊號超過該預定訊號時，該開關控制電路依據該第二比較輸出訊號以及該第三比較輸出訊號來產生該控制訊號，以控制該電晶體的該工作週期。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的驅動電路，其中該第二分壓電路包含有：一第一電阻性(resistive)元件，具有一第一端點耦接於該特定電壓；以及一第二電阻性元件，具有一第一端點耦接於該第一電阻性元件之一第二端點，以及一第二端點耦接於一參考電壓；其中該第一電阻性元件的該第二端點係用來提供該第二分壓訊號。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的驅動電路，其中該第一分壓電路包含有：一第一電阻性元件，具有一第一端點耦接於該電源電壓；以及一第二電阻性元件，具有一第一端點耦接於該第一電阻性元件之一第二端點，以及一第二端點耦接於一參考電壓；其中該第一電阻性元件的該第二端點係用來輸出該第一分壓訊號，該耦合電路係耦接於該第一分壓電路的該第一電阻性元件的該第二端點與該第二分壓電路的該第一電阻性元件的該第二端點之間，以及該第二分壓電路的該第一電阻性元件的該第二端點係用來輸出該耦合訊號。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的驅動電路，其中該電晶體的一第一連接端點耦接於該電源電壓，該電晶體的一控制端點耦接於該 控制訊號，以及該驅動電路另包含有：一電感性元件，具有一第一端點耦接於該電晶體的一第二連接端點，以及一第二端點係用來耦接於一負載的一第一端點；以及一第一二極體，具有一第一端點耦接於該負載的一第二端點，以及一第二端點係用來輸出該回授訊號。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的驅動電路，另包含有：一電阻性電路，具有一第一端點耦接於該負載的該第二端點，以及一第二端點耦接於一參考電壓。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的驅動電路，另包含有：一電阻性電路，具有一第一端點耦接於該負載的該第二端點，以及一第二端點耦接於該第一二極體的該第一端點。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的驅動電路，另包含有：一第二二極體，具有一第一端點耦接於該電感性元件的該第二端點，以及一第二端點用來輸出該特定電壓。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的驅動電路，另包含有：一電阻性電路，具有一第一端點耦接於該電感性元件的該第二端點，以及一第二端點耦接於該第二二極體的該第一端點。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的驅動電路，另包含有：一電容性電路，具有一第一端點耦接於該第二二極體的該第二端點，以及一第二端耦接於一參考電壓。
  17. 如申請專利範圍第11項所述的驅動電路，其中該負載包含至少一發光二極體。
  18. 一種電路驅動方法，包含有：依據一電源電壓來產生一第一分壓訊號；依據一特定電壓來產生一第二分壓訊號；將該第一分壓訊號耦合至該第二分壓訊號以產生一耦合訊號；以及至少依據該耦合訊號以及一回授訊號來產生一控制訊號，以控制一電晶體之一工作週期(duty cycle)；其中該回授訊號係由該電晶體所產生。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的電路驅動方法，其中至少依據該耦合訊號以及該回授訊號來產生該控制訊號的步驟包含有：依據該耦合訊號以及該回授訊號來產生一第一比較輸出訊號；依據該第一比較輸出訊號以及一鋸齒波訊號來產生一第二比較輸出訊號； 依據該回授訊號以及一預定訊號來產生一第三比較輸出訊號；以及依據該第二比較輸出訊號或依據該第二比較輸出訊號以及該第三比較輸出訊號中之一來產生該控制訊號，以控制該電晶體的該工作週期。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的電路驅動方法，其中當該回授訊號不超過該預定訊號時，依據該第二比較輸出訊號來產生該控制訊號，以控制該電晶體的該工作週期。
  21. 如申請專利範圍第19項所述的電路驅動方法，其中當該回授訊號達到該預定訊號時，依據該第二比較輸出訊號以及該第三比較輸出訊號來產生該控制訊號，以控制該電晶體的該工作週期。
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