TWI507084B - Zero current switching module - Google Patents

Description

零電流切換模組

本發明係有關係一種LED驅動電路，尤指一種具零電流切換作用之零電流切換模組。

由於發光二極體擁有省電、體積小、效率佳等優勢，加上近年技術之進步，使得發光二極體亮度提高、成本降低，以發光二極體作為主要照明設備的技術逐漸成熟，發光二極體燈具有比一般傳統燈具更亮的特性，而成為新一代的照明趨勢。

一般的發光二極體進行發光時，如第一圖之習知電路整體架構圖所示，包括一AC-DC轉換器、一驅動電路及一LED模組，透過該AC-DC轉換器外接電源以傳送電力到該驅動電路後，再行驅動該LED模組進行發光；而為了讓LED模組的發光亮度有所調節，並在適當時間搭配不同的發光亮度，因此在驅動電路上可選擇浮接降壓式轉換器，並配合外接之調光電路來進行調光作用。

第二圖係為常見的浮接降壓式轉換器之基本架構圖，該轉換器具有架構簡單，低成本，高效率等優點，然而，該轉換器所具有的控制電路並未採用零電流turn-on機制，因此在開關turn-on時，電路中所設置的二極體會有反向恢復電流的情況，反而造成其二極體的功率損失，同時亦降低電晶體及二極體之使用壽命。

針對上述之缺失，本發明之主要目的在於提供一種零電流切換模組，用以與該浮接降壓式轉換器搭配，藉由偵測其電感單元電壓與開關單元電流數值並進行比對，再 進行對操縱其浮接降壓式轉換器之控制開關之開啟或關閉。

為達成上述之目的，本發明係主要提供一種零電流切換模組，係用以電性連接一浮接降壓式驅動電路，該模組係主要包括一第一比較單元及一第二比較單元，其中該第一比較單元係電性連接於該浮接降壓式驅動電路內之一開關單元，用以接收該開關單元之輸出訊號，並輸出一比較後之訊號至正反單元之R端；該第二比較單元係電性連接一輔助感應電路，該輔助感應電路用以磁性耦合到該浮接降壓式驅動電路內之一電感單元，用以產生一相對訊號輸出至該第二比較單元，該第二比較單元再電性連接一第一邏輯單元，該第一邏輯單元再電性連接一第二邏輯單元，而該第一比較單元及第二邏輯單元電性連接一正反單元，正反單元分別接收該第一比較單元及第二邏輯單元之輸出訊號，並依不同之輸入訊號再輸出相對應之訊號，最後，該正反單元與調光單元電性連接一第三邏輯單元，第三邏輯單元電性連接到該浮接降壓式驅動電路內之開關單元，第三邏輯單元用以接收該正反單元與調光單元之訊號，並依不同之訊號再輸出一相對訊號，以控制該開關單元之開啟或關閉。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

1‧‧‧切換模組

11‧‧‧第一比較單元

12‧‧‧第二比較單元

13‧‧‧開關峰值電流設定單元

14‧‧‧輔助感應電路單元

15‧‧‧第一邏輯單元

16‧‧‧第二邏輯單元

17‧‧‧啟動電路

18‧‧‧單脈衝形成電路

19‧‧‧正反單元

191‧‧‧R端

192‧‧‧S端

20‧‧‧第三邏輯單元

21‧‧‧調光單元

100‧‧‧浮接降壓式驅動電路

110‧‧‧開關單元

120‧‧‧電感單元

第一圖、係為習知之電路整體架構圖。

第二圖、係為習知之基本架構圖。

第三圖、係為本發明之電路方塊圖。

第四圖、係為本發明之應用電路方塊圖。

茲將本發明之內容配合圖式來加以說明：

請參閱第三圖及第四圖，係為本發明之電路方塊圖及應用電路方塊圖。如第三圖所示，本發明之零電流切換模組1係用以電性連接一浮接降壓式驅動電路100上，如第四圖之應用電路方塊圖，該零電流切換模組1係包括一第一比較單元11及一第二比較單元12，其中該第一比較單元11係電性連接於該浮接降壓式驅動電路100內之一開關單元110，如第四圖所示，用以接收該開關單元110之電流訊號，另該第一比較單元11電性連接一開關峰值電流設定單元13，該開關峰值電流設定單元13於本實施例中係為一電流峰值控制電路，係用以輸入在固定電阻下之一電壓參考值至該第一比較單元11內，並與該開關單元110所輸出之電壓訊號進行比對，並輸出一比較後之訊號至正反單元之R端191。而該第二比較單元12內設定有一參考電壓值，本實施例中該參考電壓值可設為如1.5伏特(V)或其他低電壓之數值，但不在此限，該第二比較單元12係電性連接一輔助感應電路14，於本實施例中該輔助感應電路14係為一零電流偵測器(ZCD)，該輔助感應電路14係用以感應該浮接降壓式驅動電路100內之一電感單元120之電流，並產生一電壓訊號輸入至該第二比較單元12內，再與該第二比較單元12內之參考電壓值相比較，以判斷電感單元120內之電流是否為零。該第二比較單元12再電性連接一第一邏輯單元15，於本實施例中該第一邏輯單元15係為一OR閘，用以接收該第二比較單元12之訊號，該第一邏輯單元15再分別電性連接一第二邏輯單元16及一啟動電路17，其中該第二邏輯單元16係為一AND閘，用以接收該第一邏輯單元15之訊號，而該啟動電路17係用以防止電路工作不正常無法啟動開關所設定之電路，此電路可以產生一個脈衝至該第一邏輯單元15，致使在任何情況下能讓電路穩定啟動，而該第二邏輯單元16更電性連接一單脈衝形成電路18；又該第一比較單元11及第二邏 輯單元16分別電性連接一正反單元19，該正反單元19上分別具有一R端191及一S端192，該R端191係與該第一比較單元11電性連接，該S端192係與該第二邏輯單元16性連接，該正反單元19用以分別接收該第一比較單元11及第二邏輯單元16之輸出訊號，且該正反單元19亦電性連接該單脈衝形成電路18，用以輸出一訊號至該單脈衝形成電路18，該單脈衝形成電路18再輸入一個訊號給第二邏輯單元16，以使第二邏輯單元16之輸出歸零，以使S端之訊號為單脈衝；最後，該正反單元19係電性連接一第三邏輯單元20，該第三邏輯單元20於本實施例中係為一AND閘，該第三邏輯單元20再電性連接回該浮接降壓式驅動電路100內之一開關單元110，如第四圖所示，該第三邏輯單元20係用接收正反單元19之輸出訊號，再輸出一訊號至該開關單元110進行切換開關動作；此外，該邏輯單元16更電性連接一調光單元21，於本實施例中該調光單元21係為一脈衝寬度變調電路(PWM)，該調光單元21係用以輸出一訊號以協助該浮接降壓式驅動電路100進行LED光度之PWM調光動作。

如第四圖之應用電路方塊圖所示，該浮接降壓式驅動電路100係用以連接一LED燈具(圖未明示)，一開始零電流切換模組1無任何動作，當浮接降壓式驅動電路100之電感單元120感應到輔助感應電路14之電壓小於第二比較單元12之參考電壓時，會輸出一個訊號到第一邏輯單元15，該第一邏輯單元15再輸出一訊號到第二邏輯單元16，此時該第二邏輯單元16輸入至正反單元19，因此正反單元19輸出一訊號經過單脈衝形成電路18輸入至第二邏輯單元16，以使第二邏輯單元16之輸出歸零，因此第二邏輯單元16輸出到正反單元19之S端192之訊號為單脈衝，正反單元19輸出一Set訊號經第三邏輯單元20輸入至開關單元110，此時該開關單元110開始導通，同時配合該調光單元21對LED進行調光作用；該驅動電路100之開關單元110為導通狀態後，其中該開關單元110所包括之電流感測電阻會檢測所通過之電流數值，並將所偵測之電流數 值轉換成一電壓訊號輸出至該第一比較單元11上，若輸出訊號之電壓值如果超過第一比較單元11所設定之開關峰值電流設定電壓時，該第一比較單元11會輸出一High訊號傳送到正反單元19之R端191，再由正反單元19輸出一Reset訊號經第三邏輯單元20至開關單元110，使該開關單元110關閉；當開關單元101關閉時，電感單元120之電流會逐漸下降，並且磁性耦合至輔助感應電路14，當輔助感應電路14上產生一電壓訊號輸入至該第二比較單元12內，再與該第二比較單元12內之參考電壓值相比較，以判斷電感單元120內之電流是否為零，如為零時第二比較電路12輸出一訊號經由第一邏輯單元15和第二邏輯單元16至正反單元之S端192，正反單元19輸出一Set訊號經第三邏輯單元20輸入至開關單元110，此時該開關單元110導通，此時開關為零電流turn on，藉此控制機制來提升原來浮接降壓式驅動電路100之使用壽命及效率。

惟以上所述之實施方式，是為較佳之實施實例，當不能以此限定本發明實施範圍，若依本發明申請專利範圍及說明書內容所作之等效變化或修飾，皆應屬本發明下述之專利涵蓋範圍。

1‧‧‧切換模組

11‧‧‧第一比較單元

12‧‧‧第二比較單元

13‧‧‧開關峰值電流設定單元

14‧‧‧輔助感應電路單元

15‧‧‧第一邏輯單元

16‧‧‧第二邏輯單元

17‧‧‧啟動電路

18‧‧‧單脈衝形成電路

19‧‧‧正反單元

191‧‧‧R端

192‧‧‧S端

20‧‧‧第三邏輯單元

21‧‧‧調光單元

Claims (11)

1. 一種零電流切換模組，用以電性連接一浮接降壓式驅動電路，該模組係包括：一第一比較單元，係電性連接於該浮接降壓式驅動電路內之一開關單元，用以接收該開關單元之輸入訊號並輸出一比較後之訊號；一輔助感應電路單元，係電性連接電性連接該浮接降壓式驅動電路內之一感應單元，用以產生一相對訊號輸出；一第二比較單元，係電性連接該輔助感應電路單元，用以接收該輔助感應電路單元之訊號並輸出一比較後之訊號；一第一邏輯單元，係電性連接該第二比較單元，用以接收該第二比較單元之比較訊號後再輸出一訊號；一第二邏輯單元，係電性連接該第一邏輯單元，用以接收該第一邏輯單元之訊號後再輸出一訊號；一正反單元，係與該第一比較單元及該第二邏輯單元電性連接，並分別接收該第一比較單元及該第二邏輯單元之輸出訊號，並依不同之輸入訊號再輸出相對應之訊號；一第三邏輯單元，係與該正反單元及該浮接降壓式驅動電路內之開關單元電性連接，用以接收該正反單元之訊號，並依不同之訊號再輸出一相對訊號，以控制該開關單元之開啟或關閉。
2. 如申請專利範圍第1項所述之零電流切換模組，更包括一調光單元，係電性連接該第三邏輯單元，用以發出一調光訊號經由該第三邏輯單元至該浮接降壓式驅動電路。
3. 如申請專利範圍第2項所述之零電流切換模組，其中該調光單元係為一脈衝寬度變調電路(PWM)。
4. 如申請專利範圍第1項所述之零電流切換模組，其中該第一比較單元更電性連接一 開關峰值電流設定單元，用以設定一電壓比較值至該第一比較單元內。
5. 如申請專利範圍第4項所述之零電流切換模組，其中該控制電路係為一電流峰值控制電路。
6. 如申請專利範圍第1項所述之零電流切換模組，其中該正反單元係為一正反器。
7. 如申請專利範圍第1項所述之零電流切換模組，其中該正反單元更具有一R端及一S端，該R端係與該第一比較單元電性連接，該S端係與該第二邏輯單元電性連接。
8. 如申請專利範圍第1項所述之零電流切換模組，其中該第二比較單元內係預設有一電壓比較值，以判斷電感單元內電流是否為零，以達到零電流打開(turn on)之目的。
9. 如申請專利範圍第1項所述之零電流切換模組，其中該輔助感應電路單元係為一零電流偵測器(ZCD)。
10. 如申請專利範圍第1項所述之零電流切換模組，其中該第一邏輯單元更電性連接一啟動電路，用以防止電路工作不正常無法啟動開關所設定之電路。
11. 如申請專利範圍第1項所述之零電流切換模組，其中該正反單元更電性連接一單脈衝形成電路，該單脈衝形成電路再電性連接該第二邏輯單元，以使輸入到正反單元S端之訊號為單脈衝。