TWI520459B - 具雷擊保護功能之ｌｅｄ電源供應裝置 - Google Patents

Description

具雷擊保護功能之LED電源供應裝置

本發明係關於一種電源供應電路，尤指提供控制器有效保護之一種具雷擊保護功能之LED電源供應裝置。

近年來，發光二極體(Light-Emitting Diode,LED)係廣泛地被應用於日常生活之照明裝置上；然而，隨著LED照明裝置之市場的快速發展，人們對於LED照明裝置之產品可靠度、使用品質、使用壽命、與環保節能方面係不斷要求，特別在於電磁干擾(ElectroMagnetic Interference,EMI)防護與雷擊保護方面。

請參閱第一圖，係一種習知的LED電源供應裝置的電路圖。如第一圖所示，習知的LED電源供應裝置1’係包括：一雷擊保護單元10’、一整流器單元11’、一儲能單元12’、一變壓器單元13’、一回授單元14’、一控制器15’、以及一功率開關單元16’，其中，整流器單元11’係透過雷擊保護單元10’而耦接一外部交流電源2’。當該外部交流電源2’輸入一交流電時，該整流器單元11’即對該交流電 執行一整流處理以輸出一直流電。

承上述，該儲能單元12’係耦接於該整流器單元11’以接收與儲存該直流電。該變壓器單元13’則耦接於該儲能單元12’以接收該直流電，並對該直流電執行一電壓轉換處理；並且，該回授單元14’係耦接於該變壓器單元13’以接收該變壓器單元13’所輸出的一輸出電壓，進而輸出一回授訊號。如第一圖所示，控制器15’係至少具有一偏壓腳位150’、一高壓啟動腳位151’、一回授腳位153’、一控制腳位152’、與一接地腳位154’；其中，該高壓啟動腳位151’係耦接於該整流器單元11’與該外部交流電源2’以偵測該交流電，進而啟動該控制器15’。

繼續地參閱第一圖，控制器15’的高壓啟動腳位151’係透過一第一二極體D1’、一第二二極體D2’與第一電阻R1’而耦接至整流器單元11’(即，該全波整流電路)與該外部交流電源2’。另，控制器15’的回授腳位153’則耦接於該回授單元14’以接收該回授訊號，使得該控制腳位152’進一步地輸出一控制訊號至該功率開關單元16’。

於第一圖所示的電路中，雷擊保護單元10’為一金屬氧化物變阻器(metal-oxide varistor,MOV)；顧名思義，當雷擊發生時，瞬間的高壓(~1KV)會跨於該雷擊保護單元10’之上，此時雷擊保護單元10’會成為一低電阻值的電阻器以吸引雷擊湧浪電流(lightning surge current)流入其 中，進而藉由電阻器消耗掉該雷擊湧浪電流。

即便雷擊保護單元10’可將雷擊湧浪電流予以消耗，然，如第一圖所示，由於控制器15’的高壓啟動腳位151’必須耦接於整流器單元11’與外部交流電源2’之間以偵測該外部交流電源2’所輸入之交流電，因此，當雷擊發生時，瞬間的高壓(~1KV)極度有可能透過連接線路而輸入至控制器15’的內部電路，因而造成該內部電路之損壞。

因此，有鑑於目前所習知的LED電源供應裝置1’之電路設計仍具有缺點與不足，本案之發明人係極力加以研究發明，終於研發完成本發明之一種具雷擊保護功能之LED電源供應裝置。

本發明之主要目的，在於提供一種具雷擊保護功能之LED電源供應裝置，其中，有別於習用的LED電源供應電路僅使用金屬氧化物變阻器來防止雷擊傷害LED電源供應電路的內部電路，本發明更進一步增設一控制器保護單元於LED電源供應裝置之中，使得該控制器保護單元的一端係耦接於儲能單元與整流器單元，另一端則同時耦接該整流器單元與該高壓啟動腳位；如此設計，當雷擊發生時，雷擊所產生之一雷擊湧浪電流會被原本的雷擊保護單元消耗掉；同時，該控制器保護單元會防止雷擊所產生 之瞬間高壓透過該高壓啟動腳位而輸入控制器，達到雙重防護之功效。

因此，為了達成本發明上述之目的，本案之發明人提出一種具雷擊保護功能之LED電源供應裝置，係包括：一雷擊保護單元，係耦接一外部交流電源；一整流器單元，係透過該雷擊保護單元耦接該外部交流電源，以接收該外部交流電源所輸出的一交流電，並對該交流電執行一整流處理，進而輸出一直流電；一儲能單元，係耦接於該整流器單元，用以接收與儲存該直流電；一變壓器單元，係耦接於該儲能單元以接收該直流電，並對該直流電執行一電壓轉換處理；一回授單元，係耦接於該變壓器單元以接收該變壓器單元所輸出的一輸出電壓，進而輸出一回授訊號；一控制器，係至少具有：一高壓啟動腳位，係耦接於該整流器單元與該外部交流電源以偵測該交流電，進而啟動該控制器；一回授腳位，係耦接於該回授單元以接收該回授訊號；及一控制腳位。 一功率開關單元，係耦接於該控制腳位以接收該控制器所輸出的一控制訊號；一控制器保護單元，其一端係耦接於該儲能單元與該整流 器單元，其另一端則同時耦接該整流器單元與該高壓啟動腳位；其中，當雷擊發生時，雷擊所產生之一雷擊湧浪電流會被該雷擊保護單元消耗掉，同時，該控制器保護單元會防止雷擊所產生之瞬間高壓透過該高壓啟動腳位而輸入控制器。

<本發明>

1‧‧‧具雷擊保護功能之LED電源供應裝置

2‧‧‧外部交流電源

10‧‧‧雷擊保護單元

11‧‧‧整流器單元

12‧‧‧儲能單元

13‧‧‧變壓器單元

14‧‧‧回授單元

15‧‧‧控制器

16‧‧‧功率開關單元

17‧‧‧控制器保護單元

150‧‧‧偏壓腳位

151‧‧‧高壓啟動腳位

152‧‧‧控制腳位

153‧‧‧回授腳位

154‧‧‧接地腳位

V_CC‧‧‧工作偏壓

D₁‧‧‧第一二極體

D₂‧‧‧第二二極體

R₁‧‧‧第一電阻

<習知>

1’‧‧‧習知的LED電源供應裝置

2’‧‧‧外部交流電源

10’‧‧‧雷擊保護單元

11’‧‧‧整流器單元

12’‧‧‧儲能單元

13’‧‧‧變壓器單元

14’‧‧‧回授單元

15’‧‧‧控制器

16’‧‧‧功率開關單元

150’‧‧‧偏壓腳位

151’‧‧‧高壓啟動腳位

152’‧‧‧控制腳位

153’‧‧‧回授腳位

154’‧‧‧接地腳位

D₁’‧‧‧第一二極體

D₂’‧‧‧第二二極體

第一圖係習用的一種習知的一種LED電源供應裝置的電路圖；以及第二圖係本發明之一種具雷擊保護功能之LED電源供應裝置的電路架構圖。

為了能夠更清楚地描述本發明所提出之一種具雷擊保護功能之LED電源供應裝置，以下將配合圖式，詳盡說明本發明之較佳實施例：請參閱第二圖，係本發明之一種具雷擊保護功能之LED電源供應裝置的電路架構圖。本發明之具雷擊保護功能之LED電源供應裝置1為一交換式電源供應器。眾所周知，交換式電源供應器分為隔離型與非隔離型，其中，非隔離型電源供應器包括升壓式電源供應器、降壓式電源供 應器、以及升/降壓式電源供應器；另，隔離型電源供應器包括順向式電源供應器、推挽式電源供應器、以及返馳式電源供應器。

本發明之具雷擊保護功能之LED電源供應裝置1(下簡稱LED電源供應裝置1)係包括：一雷擊保護單元10、一整流器單元11、一儲能單元12、一變壓器單元13、一回授單元14、一控制器15、一功率開關單元16、與一控制器保護單元17，其中，第二圖所示之整流器單元11為一全波整流電路，其係透過雷擊保護單元10而耦接一外部交流電源2；如此，當該外部交流電源2輸入一交流電時，該整流器單元11即對該交流電執行一整流處理以輸出一直流電。該儲能單元12係耦接於該整流器單元11以接收與儲存該直流電。該變壓器單元13則耦接於該儲能單元12以接收該直流電，並對該直流電執行一電壓轉換處理；並且，該回授單元14係耦接於該變壓器單元13以接收該變壓器單元13所輸出的一輸出電壓，進而輸出一回授訊號。

如第二圖所示，該控制器15係至少具有一偏壓腳位150、一高壓啟動腳位151、一回授腳位153、一控制腳位152、與一接地腳位154；其中，偏壓腳位150耦接有一工作偏壓VCC，且該接地腳位154係耦接至地線。該高壓啟動腳位151係耦接於該整流器單元11與該外部交流電源2 以偵測該交流電，進而啟動該控制器15。其中，控制器15的高壓啟動腳位151係透過一第一二極體D1、一第二二極體D2與第一電阻R1而耦接至整流器單元11(即，該半波整流電路)與該外部交流電源2。並且，該回授腳位153則耦接於該回授單元13以接收該回授訊號，使得該控制腳位152進一步地輸出一控制訊號至該功率開關單元16。

不同於習用的LED電源供應電路，本發明之具雷擊保護功能之LED電源供應裝置1係特別具有控制器保護單元17；如第二圖所示，該控制器保護單元17為一二極體，且該二極體之N端係耦接於該儲能單元12與該整流器單元11，且二極體之P端係耦接至該整流器單元11與該高壓啟動腳位151。如此設計，當雷擊發生時，雷擊所產生之一雷擊湧浪電流會被該雷擊保護單元10消耗掉；同時，該控制器保護單元17會防止雷擊所產生之瞬間高壓透過該高壓啟動腳位151而輸入控制器15。

承上述，必須於此進一步解釋的是，雷擊發生所瞬間產生的高壓可能會在控制器15的高壓啟動腳位151之上產生一特定高壓；此時，由於高壓啟動腳位151係透過二極體(即，控制器保護單元17)而耦接至該儲能單元12(即，大電容)，因此，若高壓啟動腳位151與儲能單元12之間的電壓差(voltage difference)到達一定程度時，將使得二極體形成線路上之短路，如此透過儲能單元12將 雷擊產生於高壓啟動腳位151之上的該特定高壓予以洩除。

如第二圖所示，本發明之LED電源供應裝置1的回授單元14係由一定電壓(Constant Voltage,CV)誤差放大電路與一光耦隔離器所構成。目前，已有IC設計廠商提供以定電流誤差放大電路為主之補償集成電路晶片或者以定電壓誤差放大電路為主之補償集成電路晶片；更甚者，市面上亦已經推出同時包含定電流誤差放大電路與定電壓誤差放大電路之集成電路晶片。因此，第二圖所繪示之回授單元14只是示範性的範例，並非用以限制回授單元14的電路設計與連接方式。另外，經常使用的LED電源供應裝置的電路架構之中的電磁干擾濾波單元、穩壓單元、輸出濾波單元等電路單元也都可以利用簡單結合的方式擴充入本發明之電路架構之中。

如此，上述係已完整且清楚地說明本發明之具雷擊保護功能之LED電源供應裝置，並且，經由上述，吾人可以得知本發明係具有下列之優點：(1)不同於習用的LED電源供應電路僅使用金屬氧化物變阻器來防止雷擊傷害LED電源供應電路的內部電路，本發明更進一步增設一控制器保護單元於LED電源供應裝置之中，使得該控制器保護單元的一端係耦接於儲能單元與整流器單元，另一端則同時耦接該整流器單元與該 高壓啟動腳位；如此設計，當雷擊發生時，雷擊所產生之一雷擊湧浪電流會被原本的雷擊保護單元消耗掉；同時，該控制器保護單元會防止雷擊所產生之瞬間高壓透過該高壓啟動腳位而輸入控制器，達到雙重防護之功效。

必須加以強調的是，上述之詳細說明係針對本發明可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

1‧‧‧路具雷擊保護功能之LED電源供應裝置

2‧‧‧外部交流電源

10‧‧‧雷擊保護單元

11‧‧‧整流器單元

12‧‧‧儲能單元

13‧‧‧變壓器單元

14‧‧‧回授單元

15‧‧‧控制器

16‧‧‧功率開關單元

17‧‧‧控制器保護單元

150‧‧‧偏壓腳位

151‧‧‧高壓啟動腳位

152‧‧‧控制腳位

153‧‧‧回授腳位

154‧‧‧接地腳位

V_CC‧‧‧工作偏壓

D₁‧‧‧第一二極體

D₂‧‧‧第二二極體

R₁‧‧‧第一電阻

Claims (10)

1. 一種具雷擊保護功能之LED電源供應裝置，係包括：一雷擊保護單元，係耦接一外部交流電源；一整流器單元，係透過該雷擊保護單元耦接該外部交流電源，以接收該外部交流電源所輸出的一交流電，並對該交流電執行一整流處理，進而輸出一直流電；一儲能單元，係耦接於該整流器單元，用以接收與儲存該直流電；一變壓器單元，係耦接於該儲能單元以接收該直流電，並對該直流電執行一電壓轉換處理；一回授單元，係耦接於該變壓器單元以接收該變壓器單元所輸出的一輸出電壓，進而輸出一回授訊號；一控制器，係至少具有：一高壓啟動腳位，係耦接於該整流器單元與該外部交流電源以偵測該交流電，進而啟動該控制器；一回授腳位，係耦接於該回授單元以接收該回授訊號；及一控制腳位；一功率開關單元，係耦接於該控制腳位以接收該控制器所輸出的一控制訊號；一二極體，其N端係耦接於該儲能單元與該整流器單元，其P端則同時耦接該整流器單元與該高壓啟動腳位；其中，當雷擊發生時，雷擊所產生之一雷擊湧浪電流會 被該雷擊保護單元消耗掉，同時，該二極體會防止雷擊所產生之瞬間高壓透過該高壓啟動腳位而輸入控制器。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具雷擊保護功能之LED電源供應裝置，所述的LED電源供應裝置為一交換式電源供應器。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具雷擊保護功能之LED電源供應裝置，所述的整流器單元為一全波整流單元。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具雷擊保護功能之LED電源供應裝置，該高壓啟動腳位係透過至少一二極體與至少一電阻而耦接至該整流器單元與該外部交流電源。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具雷擊保護功能之LED電源供應裝置，更包括一電磁干擾濾波單元，係耦接於該雷擊保護單元與該整流器單元之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具雷擊保護功能之LED電源供應裝置，更包括一輸出濾波單元，係耦接於該變壓器單元的輸出端。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具雷擊保護功能之LED電源供應裝置，更包括一穩壓單元，係耦接於該變壓器單元的輸出端。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具雷擊保護功能之LED電源供應裝置，其中，該回授單元係選自於下列群組之任一者：光耦隔離器、定電流(Constant Current,CC)誤差放大器、定電壓(Constant Voltage,CV)誤差放大電路、上述任兩者之組合、與上述三者之組合。
9. 如申請專利範圍第1項所述之具雷擊保護功能之LED電源供應裝置，其中，該儲能單元為一大電容。
10. 如申請專利範圍第1項所述之具雷擊保護功能之LED電源供應裝置，其中，該功率開關單元為一功率型金氧半場效電晶體。