TWI535333B - LED driver control circuit and method - Google Patents

Description

LED驅動器的控制電路及方法

本發明係有關一種應用在三端雙向矽控(Triode Alternating Current；TRIAC)調光的LED驅動器，特別是關於一種減少接腳數目的LED驅動器的控制電路及方法。

圖1顯示傳統的TRIAC調光器10，其包括電阻R1、電阻R2、電容C1、雙向觸發二極體12以及三端雙向矽控開關14，其中電阻R1為可變電阻。電阻R1、電阻R2及電容C1串聯在交流電源16的二端之間，三端雙向矽控開關14的第一端142及第二端144分別連接交流電源16的二端，三端雙向矽控開關14的第三端146經雙向觸發二極體12連接電容C1。三端雙向矽控開關14一開始為關閉(off)狀態，因此交流電壓Vac並未輸入負載，電阻R1及R2根據交流電壓Vac產生電流對電容C1充電，當電容C1上的電壓達到雙向觸發二極體12的轉折電壓時，雙向觸發二極體12導通進而使三端雙向矽控開關14導通。當三端雙向矽控開關14導通時，交流電壓Vac輸入負載而且電容C1開始放電，三端雙向矽控開關14會維持導通狀態直至交流電壓為零或通過三端雙向矽控開關14的維持電流I1小於一臨界值。簡單的說，TRIAC調光器10會將交流電壓Vac轉換為具有一導通角的交流切相電壓Vtr給負載，如圖2的交流電壓Vac的波形20及交流切相電壓Vtr的波形22。控制電阻R1的電阻值可以控制交流切相電壓Vtr的導通角，即控制交流切相電壓Vtr 的導通時間Tc及非導通時間Tnc，當電阻R1的電阻值上升時，交流切相電壓Vtr的導通角減小，即交流切相電壓Vtr的導通時間Tc減小，相反的，當電阻R1的電阻值下降時，交流切相電壓Vtr的導通角增加，即交流切相電壓Vtr的導通時間Tc增加。

圖3顯示使用TRIAC調光器10的LED驅動器30，其中TRIAC調光器10接收交流電壓Vac並輸出導通角可調的交流切相電壓Vtr，整流器32整流交流切相電壓Vtr產生直流切相電壓Vin，電阻R3及R4分壓直流切相電壓Vin產生電壓Vd以供積體電路34取得直流切相電壓Vin的資訊，積體電路34控制電晶體Q1的切換以控制LED串36上的電流，進而控制LED串36中LED的亮度。然而，如圖1所示，在TRIAC調光器10的三端雙向矽控開關14導通期間會產生維持電流I1，而維持電流I1會使直流切相電壓Vin的波形異常而導致LED串36發生閃爍。為了解決閃爍問題，一般是使用洩放電路(圖中未示)產生一洩放電流來抵消維持電流I1對直流切相電壓Vin的影響，又維持電流I1跟直流切相電壓Vin的導通時間Tc或非導通時間Tnc與週期T的時間比例D相關，因此需要一與時間比例D相關的洩放信號來控制洩放電流，其中時間比例D等於Tc/T或Tnc/T。圖4顯示習知取得洩放信號Vdut的方式，在積體電路34中，電壓轉時間電路38根據與直流切相電壓Vin相關的電壓Vd產生信號Sd及Sdn，其中信號Sdn為信號Sd的反相信號。如圖5所示，電壓轉時間電路38可以用一比較器42來實現，比較器42比較電壓Vd及一預設的參考電壓Vref產生信號Sd，信號Sd與電壓Vd及直流切相電壓Vin具有相同週期T，選擇適當的參考電壓Vref可以使信號Sd的脈寬等同電壓Vd的導通時間Tc，如圖5的電壓Vd的波形44及信號Sd的波形46所示，因此信號Sd具有時間 比例D=Tc/T的資訊。回到圖4，信號Sd及Sdn控制開關SW1及SW2的切換產生電壓Vh，電壓Vh與信號Sd具有相同的時間比例D=Tc/T，電阻Rrc及電容Crc組成的RC濾波器40對電壓Vh濾波產生洩放信號Vdut，由於洩放信號Vdut是電壓Vh的平均值，因此洩放信號Vdut包含時間比例D的資訊。積體電路34內的其他電路再根據洩放信號Vdut控制洩放電流，以防止LED串36發生閃爍。

然而，交流電壓Vac的頻率會在40Hz到60Hz之間變動，因此需要大電容值的電容Crc來產生較大的RC時間常數，所以需要增加一隻接腳來外掛電容Crc，也就是說，傳統取得洩放信號Vdut的方式並不適用在低接腳數的積體電路。因此，一種無需額外接腳來取得洩放信號Vdut的電路及方法，乃為所冀。

本發明的目的，在於提出一種應用在TRIAC調光的LED驅動器的控制電路及方法，該控制電路及方法無需額外接腳來取得洩放信號。

根據本發明，一種LED驅動器的控制電路，包括一電壓轉時間電路及一時間轉電壓電路。該電壓轉時間電路用以取得一直流切相電壓的導通時間及非導通時間，其中該直流切相電壓是一整流器整流來自一三端雙向矽控調光器的交流切相電壓而產生的，該三端雙向矽控調光器控制該交流切相電壓的導通角。該時間轉電壓電路包含：一時脈產生器，提供一時脈；一第一計數器，連接該電壓轉時間電路及該時脈產生器，根據該時脈計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間產生一第一計數值；一第二計數器，連接該電壓轉時間電路及該時脈產生器，根據該時脈計數該 直流切相電壓的週期以產生一第二計數值用以調整該時脈的頻率；以及一數位轉類比電路，連接該第一計數器，將該第一計數值轉換為一洩放信號以供調整一洩放電流，其中該洩放電流係用以防止該直流切相電壓被該三端雙向矽控調光器的維持電流影響而導致LED閃爍。

根據本發明，一種LED驅動器的控制方法，包括下列步驟：根據一時脈計數一直流切相電壓的導通時間或非導通時間產生一第一計數值；根據該時脈計數該直流切相電壓的週期以產生一第二計數值用以調整該時脈的頻率；以及將該第一計數值轉換為一類比的洩放信號以供調整一洩放電流，其中該洩放電流係用以防止該直流切相電壓被該三端雙向矽控調光器的維持電流影響而導致LED閃爍。該直流切相電壓是整流來自一三端雙向矽控調光器的交流切相電壓而產生的，該三端雙向矽控調光器控制該交流切相電壓的導通角。

根據本發明，一種LED驅動器的控制電路，包括一電壓轉時間電路及一時間轉電壓電路。該電壓轉時間電路接收該直流切相電壓並取得該直流切相電壓的導通時間及非導通時間，其中該直流切相電壓是一整流器整流來自一三端雙向矽控調光器的交流切相電壓而產生的，該三端雙向矽控調光器可控制該交流切相電壓的導通角。該時間轉電壓電路，包含：一時脈產生器，提供一時脈；一第一計數器，連接該電壓轉時間電路及該時脈產生器，根據該時脈計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間產生一第一計數值；一第二計數器，連接該電壓轉時間電路及該時脈產生器，根據該時脈計數該直流切相電壓的週期以產生一第二計數值；一第一數位轉類比電路，連接該第一計數器，將該第一計數值轉換為一第一電壓；一 第二數位轉類比電路，連接該第二計數器，將該第二計數值轉換為一第二電壓；以及一除法器，連接該第一及第二數位轉類比電路，將該第一電壓及該第二電壓相除產生一洩放信號供調整一洩放電流，其中該洩放電流係用以防止該直流切相電壓被該三端雙向矽控調光器的維持電流影響而導致LED閃爍。

根據本發明，一種LED驅動器的控制方法，包括下列步驟：根據一時脈計數一直流切相電壓的導通時間或非導通時間產生一第一計數值；根據該時脈計數該直流切相電壓的週期以產生一第二計數值；將該第一計數值轉換為一類比的第一電壓；將該第二計數值轉換為一類比的第二電壓；以及將該第一電壓及該第二電壓相除產生一洩放信號供調整一洩放電流，其中該洩放電流係用以防止該直流切相電壓被該三端雙向矽控調光器的維持電流影響而導致LED閃爍。該直流切相電壓是整流來自一三端雙向矽控調光器的交流切相電壓而產生的，該三端雙向矽控調光器可控制該交流切相電壓的導通角。

根據本發明，一種LED驅動器的控制電路，包括一電壓轉時間電路及一時間轉電壓電路。該電壓轉時間電路用以取得一直流切相電壓的導通時間及非導通時間，其中該直流切相電壓是一整流器整流來自一三端雙向矽控調光器的交流切相電壓而產生的，該三端雙向矽控調光器控制該交流切相電壓的導通角。該時間轉電壓電路包含：一時脈產生器，提供一時脈；一兩相位輸出計數器，連接該電壓轉時間電路及該時脈產生器，根據該時脈計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間產生一第一計數值以及根據該時脈計數該直流切相電壓的週期以產生一第二計數值用以調 整該時脈的頻率；以及一數位轉類比電路，連接該第一計數器，將該第一計數值轉換為一洩放信號以供調整一洩放電流，其中該洩放電流係用以防止該直流切相電壓被該三端雙向矽控調光器的維持電流影響而導致LED閃爍。其中，該兩相位輸出計數器在計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間的期間停止計數該直流切相電壓的週期，在計數該直流切相電壓的週期的期間停止計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間。

根據本發明，一種LED驅動器的控制方法包括下列步驟：根據一時脈計數一直流切相電壓的導通時間或非導通時間產生一第一計數值，以及根據該時脈計數該直流切相電壓的週期以產生一第二計數值用以調整該時脈的頻率，其中在計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間的期間停止計數該直流切相電壓的週期，在計數該直流切相電壓的週期的期間停止計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間；以及將該第一計數值轉換為一類比的洩放信號以供調整一洩放電流，其中該洩放電流係用以防止該直流切相電壓被該三端雙向矽控調光器的維持電流影響而導致LED閃爍。該直流切相電壓是整流來自一三端雙向矽控調光器的交流切相電壓而產生的，該三端雙向矽控調光器可控制該交流切相電壓的導通角。

本發明的控制電路及方法無需使用大電容值的電容來取得洩放信號，因此無需增加額外接腳，可以應用在低接腳數的積體電路。

10‧‧‧TRIAC調光器

12‧‧‧雙向觸發二極體

14‧‧‧三端雙向矽控開關

142‧‧‧三端雙向矽控開關14的第一端

144‧‧‧三端雙向矽控開關14的第二端

146‧‧‧三端雙向矽控開關14的第三端

16‧‧‧交流電壓源

20‧‧‧交流電壓Vac的波形

22‧‧‧交流切相電壓Vtr的波形

30‧‧‧LED驅動器

32‧‧‧整流器

34‧‧‧積體電路

36‧‧‧LED串

38‧‧‧電壓轉時間電路

40‧‧‧RC濾波器

42‧‧‧比較器

44‧‧‧電壓Vd的波形

46‧‧‧信號Sd的波形

50‧‧‧控制電路

52‧‧‧時間轉電壓電路

54‧‧‧高壓啟動電路

56‧‧‧電壓轉電流電路

58‧‧‧積體電路

60‧‧‧第一計數器

62‧‧‧第二計數器

64‧‧‧數位比較器

66‧‧‧第三計數器

68‧‧‧時脈產生器

70‧‧‧數位轉類比電路

72‧‧‧電流源

74‧‧‧電流源

76‧‧‧洩放信號Vdut與時間比例D=Tnc/T的關係曲線

78‧‧‧洩放信號Vdut與時間比例D=Tnc/T的關係曲線

80‧‧‧電流源

82‧‧‧振盪器

84‧‧‧數位轉類比電路

86‧‧‧運算放大器

88‧‧‧電流鏡

90‧‧‧時脈產生器

92‧‧‧數位轉類比電路

94‧‧‧數位轉類比電路

96‧‧‧除法器

98‧‧‧運算放大器

100‧‧‧高壓電晶體Q2的輸入端

102‧‧‧高壓電晶體Q2的輸出端

104‧‧‧高壓電晶體Q2的控制端

106‧‧‧兩相位輸出計數器

108‧‧‧頻率控制計數器

110‧‧‧信號Sd的波形

112‧‧‧選擇信號Sel的波形

114‧‧‧D型正反器

116‧‧‧及閘

118‧‧‧時間長度計數器

120‧‧‧反相器

122‧‧‧第一閂鎖電路

124‧‧‧第二閂鎖電路

圖1顯示傳統的TRIAC調光器；圖2顯示圖1中交流電壓Vac及交流切相電壓Vtr的波形； 圖3顯示使用TRIAC調光器的LED驅動器；圖4顯示習知用以偵測時間比例的電路；圖5顯示電壓轉時間電路及其信號的波形圖；圖6顯示應用本發明控制電路的LED驅動器；圖7顯示本發明控制電路的方塊圖；圖8顯示圖7中時間轉電壓電路的第一實施例；圖9顯示圖7中信號Sd的波形；圖10用以說明圖8電路的操作；圖11顯示洩放信號Vdut與時間比例D的關係曲線；圖12顯示圖8中時脈產生器的實施例；圖13顯示圖12中電流源的實施例；圖14顯示圖7中時間轉電壓電路的第二實施例；圖15顯示圖7中時間轉電壓電路的第三實施例；圖16顯示圖7中時間轉電壓電路的第四實施例；圖17說明圖16中兩相位輸出計數器的操作；圖18顯示圖16中兩相位輸出計數器的實施例；圖19顯示圖7中高壓啟動電路及電壓轉電流電路的實施例；以及圖20顯示高壓啟動電路的另一實施例。

圖6顯示應用本發明控制電路50的LED驅動器30，其中控制電路50控制電晶體Q1的切換，以使變壓器TX1的二次側產生輸出電壓Vo來驅動LED串36。為了方便說明，將圖6中的控制電路50的部分電路用方塊圖 來表示，如圖7所示。在圖7的控制電路50中，電壓轉時間電路38藉由偵測電壓Vd產生與直流切相電壓Vin具有相同導通時間Tc、非導通時間Tnc及週期T的信號Sd，電壓轉時間電路38可以用一比較器42來實現，如圖5所示。圖7的控制電路50包括一時間轉電壓電路52用以偵測信號Sd以產生一洩放信號Vdut供調整通過電晶體Q2的洩放電流Idut。

圖8顯示時間轉電壓電路52的第一實施例，其包括一第一計數器60、一第二計數器62、一數位比較器64、一第三計數器66、一可調整的時脈產生器68以及一數位轉類比電路70，第一計數器60、第二計數器62及第三計數器66皆可為升降式計數器。參照圖8及圖9，第一計數器60根據來自時脈產生器68的時脈CLK計數信號Sd的非導通時間Tnc產生第一計數值CNT1，數位轉類比電路70將第一計數值CNT1轉換為類比的洩放信號Vdut，洩放信號Vdut的準位與直流切相電壓Vin相關，第二計數器62根據時脈CLK計數信號Sd的週期T產生第二計數值CNT2，第三計數器66提供一第三計數值CNT3至時脈產生器68以決定時脈CLK的頻率，數位比較器64將第二計數值CNT2與一預設值比較產生信號Sup或Sdown至第三計數器66以調整第三計數值CNT3，其中該預設值與該第一計數器60的位元數長度相關，即與第一計數值CNT1的位元數長度相關。如圖10所示，假設該預設值為”01111”，當第二計數值CNT2為”01101”時，由於第二計數值CNT2低於該預設值時，因此數位比較器64送出信號Sup以使第三計數值CNT3由”01000”上升為”01001”以增加時脈CLK的頻率。相反的，當第二計數值CNT2高於該預設值時，數位比較器64將送出信號Sdown以使第三計數值CNT3減少以減少時脈CLK的頻率。當第二計數值CNT2等於該預設值時，數位比較 器64將不輸出信號Sup及Sdown以使第三計數值CNT3維持不變，進而使時脈CLK的頻率維持不變。也就是說，交流電壓Vac的頻率發生改變導致週期T改變時，時間轉電壓電路52將調整時脈CLK的頻率以使第二計數值穩定在該預設值，如此一來，第一計數器60根據時脈CLK計數信號Sd的非導通時間Tnc而產生的第一計數值CNT1將包含時間比例D=Tnc/T的資訊，洩放信號Vdut也將具有時間比例D=Tnc/T的資訊。

在圖8的數位轉類比電路70中，電流源72根據第一計數值CNT1決定電流I2通過電阻Rdac產生洩放信號Vdut，在此實施例中，洩放信號Vdut與時間比例D=Tnc/T成反比關係，如圖11的關係曲線76所示。換言之，當第一計數值CNT1增加時，時間比例D=Tnc/T上升，電流I2上升使洩放信號Vdut增加，進而增加洩放電流Idut，相反的，當第一計數值CNT1減少時，時間比例D=Tnc/T下降，電流I2下降使洩放信號Vdut減小，進而減小洩放電流Idut。在其他應用中，也可以增加電流源74與電阻Rdac並聯，電流源74根據預設的數位值Dint決定電流I3以分流通過電阻Rdac的電流，因而平移洩放信號Vdut的準位以得到圖11的關係曲線78。

在上述實施例中，第一計數器60是計數信號Sd的非導通時間Tnc，但在其他實施例中，第一計數器60也可以計數信號Sd的導通時間Tc以取得時間比例D=Tc/T的資訊，此時洩放信號Vdut與時間比例D=Tc/T具有正比關係，當第一計數值CNT1增加時，時間比例D=Tc/T上升，電流I2上升使洩放信號Vdut增加，進而增加洩放電流Idut，相反的，當第一計數值CNT1減少時，時間比例D=Tc/T下降，電流I2下降使洩放信號Vdut降低，進而減小洩放電流Idut。

圖12顯示圖8中時脈產生器68的實施例，其包括電流源80及振盪器82，電流源80根據第三計數值決定電流I4給振盪器82，振盪器82根據電流I4決定時脈CLK的頻率。圖13顯示圖12中電流源80的實施例，其包括一數位轉類比電路84、運算放大器86、電阻Rvc、電晶體Q3以及電流鏡88，數位轉類比電路84根據第三計數值CNT3決定電壓VR，運算放大器86將電壓VR施加至電阻Rvc以產生電流I4通過電晶體Q3，電流鏡88鏡射電流I5產生電流I4給振盪器82。

圖14顯示時間轉電壓電路52的第二實施例，其包括第一計數器60、數位轉類比電路70及時脈產生器90，時脈產生器90提供具有固定頻率的時脈CLK，第一計數器60根據時脈CLK計數信號Sd的導通時間Tc或非導通時間Tnc以產生第一計數值CNT1，數位轉類比電路70將第一計數值CNT1轉換為類比的洩放信號Vdut以調整TRIAC調光器的洩放電流。圖14的時間轉電壓電路52僅適用在交流電壓Vac的頻率固定的情況。

圖15顯示時間轉電壓電路52的第三實施例，其包括一第一計數器60、一第二計數器62、一時脈產生器90、二數位類比轉換器92及94及一除法器96。參照圖9及圖15，時脈產生器90提供具有固定頻率的時脈CLK，第一計數器60根據時脈CLK計數信號Sd的導通時間Tc或非導通時間Tnc產生第一計數值CNT1，第二計數器62根據時脈CLK計數信號Sd的週期T產生第二計數值，二數位類比轉換器92及94分別將第一及第二計數值CNT1及CNT2轉換為類比的電壓Von_off及電壓VT，除法器96將電壓Von_off與電壓VT相除產生洩放信號Vdut以供調整洩放電流Idut。

圖16顯示時間轉電壓電路52的第四實施例，其包括數位比較 器64、時脈產生器68、數位類比轉換器70、兩相位輸出計數器106及頻率控制計數器108。圖17顯示兩相位輸出計數器106在兩個相位的操作。參照圖16及圖17，兩相位輸出計數器106在第一相位期間根據來自時脈產生器68的時脈CLK計數信號Sd的週期T產生第二計數值CNT2，在第二相位期間根據時脈CLK計數信號Sd的非導通時間Tnc或導通時間Tc產生第一計數值CNT1。即兩相位輸出計數器106在計數直流切相電壓Vin的導通時間Tc或非導通時間Tnc的期間停止計數直流切相電壓Vin的週期T，而在計數直流切相電壓Vin的週期T的期間停止計數直流切相電壓的導通時間Tc或非導通時間Tnc。數位轉類比電路70將第一計數值CNT1轉換為類比的洩放信號Vdut以供調整洩放電流Idut，洩放信號Vdut的準位與直流切相電壓Vin相關，頻率控制計數器108提供一第三計數值CNT3至時脈產生器68以決定時脈CLK的頻率，數位比較器64將第二計數值CNT2與一預設值比較產生信號Sup或Sdown至第三計數器66以調整第三計數值CNT3，其中該預設值與該兩相位輸出計數器106的位元數長度相關，即與第一計數值CNT1及第二計數值CNT2的位元數長度相關。當第二計數值CNT2低於該預設值時，數位比較器64送出信號Sup以使第三計數值CNT3上升以增加時脈CLK的頻率。相反的，當第二計數值CNT2高於該預設值時，數位比較器64將送出信號Sdown以使第三計數值CNT3減少以減少時脈CLK的頻率。當第二計數值CNT2等於該預設值時，數位比較器64將不輸出信號Sup及Sdown以使第三計數值CNT3維持不變，進而使時脈CLK的頻率維持不變。

圖18顯示兩相位輸出計數器106的實施例，其包括D型正反器114、及閘116、時間長度計數器118、反相器120、第一閂鎖電路122、第 二閂鎖電路124。D型正反器114根據信號Sd產生一選擇信號Sel，如圖17的波形110及112所示，其中選擇信號Sel具有第一相位及第二相位，而且該第一相位及該第二相位是在信號Sd的週期T結束或開始時切換，如圖17的時間t1所示。由於信號Sd與直流切相電壓Vin具有相同週期T，因此該第一相位及該第二相位可視為在直流切相電壓Vin的週期T結束或開始時切換。及閘116根據信號Sd及選擇信號Sel產生信號Sd_sel，從圖17的波形110及112可知，在選擇信號Sel的第一相位期間，及閘116輸出的信號Sd_sel的波形等同選擇信號Sel，而在選擇信號Sel的第二相位期間，及閘116輸出的信號Sd_sel的波形等同信號Sd。時間長度計數器116接收時脈CLK及信號Sd_sel，在選擇信號Sel的第一相位期間，時脈長度計數器116根據時脈CLK計數信號Sd_sel的脈寬，此時信號Sd_sel的脈寬等同直流切相電壓Vin的週期T，故時脈長度計數器116產生代表週期T的第二計數值CNT2，同時選擇信號Sel觸發第二閂鎖電路124以儲存第二計數值CNT2。在選擇信號Sel的第二相位期間，時脈長度計數器116根據時脈CLK計數信號Sd_sel的脈寬，此時信號Sd_sel的脈寬等同直流切相電壓Vin的導通時間Tc，故時脈長度計數器116產生代表導通時間Tc的第一計數值CNT1，同時反相器120根據選擇信號Sel產生反相信號Nsel觸發第一閂鎖電路122以儲存第一計數值CNT1。在其他實施例中，在選擇信號Sel的第二相位期間，時脈長度計數器116也可以計數直流切相電壓Vin的非導通時間Tnc來產生第一計數值CNT1。

圖8、圖14、圖15及圖16的時間轉電壓電路52皆無需大電容來取得具有時間比例D資訊的洩放信號Vdut，而且圖8、圖14、圖15及圖16的時間轉電壓電路52可以整合至圖6的積體電路58中，因此本發明無需增加 額外接腳來外接大電容電容來取得具有時間比例D資訊的洩放信號Vdut。

圖7的高壓啟動電路54用以執行軟啟動以使電源電壓Vdd上升至一預設值，圖7的電壓轉電流電路56是根據洩放信號Vdut調整洩放電流Idut以防止LED串36因直流切相電壓Vin被TRIAC調光器10的維持電流I1影響而發生閃爍。圖19顯示圖7中高壓啟動電路54及電壓轉電流電路56的實施例，其中高壓啟動電路54包括高壓電晶體Q2及開關SW3。高壓電晶體Q2具有一輸入端100、一輸出端102及一控制端104，高壓電晶體Q2的輸入端100接收直流切相電壓Vin，高壓電晶體Q2在軟啟動期間提供軟啟動電流Ist，在正常操作期間提供洩放電流Idut。開關SW3連接在高壓電晶體Q2的輸出端102及電源電壓電容Cvdd之間。參照圖6及圖19，在軟啟動期間，開關SW3被導通，高壓啟動電路54開始工作，高壓電晶體Q2提供軟啟動電流Ist通過接腳BLDS、開關SW3及接腳VDD對電源電壓電容Cvdd充電以使電源電壓Vdd上升，當電源電壓Vdd上升至一預設值時結束軟啟動，軟啟動結束後積體電路58開始控制電晶體Q1的切換以點亮LED串36，為了避免電流由電容Cvdd逆流至接腳BLDS，開關SW3在軟啟動結束時被關閉(off)，進而關閉高壓啟動電路54。電壓轉電流電路56包括高壓電晶體Q2、洩放電阻RBL、串聯的二電阻RBD1及RBD2、運算放大器98、電晶體Q4、二極體Dp1、電阻Rp1、二極體Dp2及電阻Rp2，其中洩放電阻RBL以及串聯的二電阻RBD1及RBD2連接高壓電晶體Q2的輸出端102，運算放大器98連接該串聯的二電阻RBD1及RBD2並接收來自時間轉電壓電路52的洩放信號Vdut，運算放大器98的輸出端連接電晶體Q4的控制端。二極體Dp1及電阻Rp1形成一電流路徑，而二極體Dp2及電阻Rp2形成另一電流路徑，此二電流路徑提供電流 Iq4。參見圖19，在軟啟動結束後的正常操作期間，電壓轉電流電路56開始工作，由於電阻RBD1及RBD2的電阻值遠大於洩放電阻RBL，因此高壓電晶體Q2提供的洩放電流Idut將通過洩放電阻RBL產生電壓VBL1，串聯的二電阻RBD1及RBD2分壓電壓VBL1產生電壓VBL2，運算放大器98根據電壓VBL2與洩放信號Vdut之間的差值控制通過電晶體Q4的電流Iq4，進而控制高壓電晶體Q2的控制端104上的電壓以調整洩放電流Idut。在圖19的實施例中，電壓轉電流電路56與高壓啟動電路54共用高壓電晶體Q2以及接腳BLDS，因而可以減少接腳數量以及降低成本。

如圖20所示，高壓啟動電路54的開關SW3也可以用二極體Dst取代，其中二極體Dst的陽極連接高壓電晶體Q2的輸出端，二極體Dst的陰極連接電源電壓電容Cvdd，在軟啟動期間，高壓電晶體Q2的輸出端的電壓與電源電壓Vdd之間的差值大於二極體Dst的順偏電壓，故二極體Dst導通以產生軟啟動電流Ist對電源電壓電容Cvdd充電以使電源電壓Vdd上升，當高壓電晶體Q2的輸出端的電壓與電源電壓Vdd之間的差值小於二極體Dst的順偏電壓時結束軟啟動，二極體Dst可以防止電流由電容Cvdd逆流至接腳BLDS。

60‧‧‧第一計數器

62‧‧‧第二計數器

64‧‧‧數位比較器

66‧‧‧第三計數器

68‧‧‧時脈產生器

70‧‧‧數位轉類比電路

72‧‧‧電流源

74‧‧‧電流源

Claims (43)

1. 一種LED驅動器的控制電路，該LED驅動器包含一三端雙向矽控調光器、一整流器及一電源電壓電容，該三端雙向矽控調光器用以接收一交流電壓並輸出導通角可調的交流切相電壓，該整流器用以整流交流切相電壓產生一直流切相電壓，該電源電壓電容用以提供電源電壓，該控制電路包括：一電壓轉時間電路，取得該直流切相電壓的導通時間及非導通時間；以及一時間轉電壓電路，包含：一時脈產生器，提供一時脈；一第一計數器，連接該電壓轉時間電路及該時脈產生器，根據該時脈計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間產生一第一計數值；一第二計數器，連接該電壓轉時間電路及該時脈產生器，根據該時脈計數該直流切相電壓的週期以產生一第二計數值用以調整該時脈的頻率；以及一數位轉類比電路，連接該第一計數器，將該第一計數值轉換為一洩放信號以供調整一洩放電流，其中該洩放電流係用以防止該直流切相電壓被該三端雙向矽控調光器的維持電流影響而導致LED閃爍。
2. 如請求項1之控制電路，其中該洩放信號的準位與該直流切相電壓相關。
3. 如請求項1之控制電路，其中該時脈的頻率在該第二計數值低於一預設值 時增加，在該第二計數值高於該預設值時減少。
4. 如請求項1之控制電路，其中該時間轉電壓電路更包括：一數位比較器，連接該第二計數器，比較該第二計數值及一預設值；以及一第三計數器，連接該數位比較器及該時脈產生器，提供一第三計數值至該時脈產生器以決定該時脈的頻率，其中在該第二計數值低於該預設值時該第三計數值增加以增加該時脈的頻率，在該第二計數值高於該預設值時該第三計數值減少以減少該時脈的頻率。
5. 如請求項3或4之控制電路，其中該預設值與該第一計數器的位元數長度相關。
6. 如請求項1之控制電路，其中該第一計數器為升降式計數器。
7. 如請求項1之控制電路，更包括：一高壓電晶體，具有一輸入端、一輸出端及一控制端，該高壓電晶體的輸入端接收該直流切相電壓，且該高壓電晶體提供該洩放電流；一洩放電阻，連接該高壓電晶體的輸出端，根據該洩放電流產生一第一電壓；串聯的二電阻，連接該高壓電晶體的輸出端，分壓該第一電壓產生一第二電壓；以及一運算放大器，連接該串聯的二電阻及該時間轉電壓電路，根據該第二電壓及該洩放信號的差值決定該高壓電晶體的控制端的電壓以調整該洩放電流。
8. 如請求項7之控制電路，更包括一開關連接在該高壓電晶體的輸出端及該 電源電壓電容之間，其中該開關在軟啟動期間被導通以使該電源電壓上升。
9. 如請求項7之控制電路，更包括一二極體，其中該二極體的陽極連接該高壓電晶體的輸出端，該二極體的陰極連接該電源電壓電容，在軟啟動期間該二極體導通以使該電源電壓上升。
10. 一種LED驅動器的控制方法，該LED驅動器包含一三端雙向矽控調光器、一整流器及一電源電壓電容，該三端雙向矽控調光器用以接收一交流電壓並輸出導通角可調的交流切相電壓，該整流器用以整流交流切相電壓產生一直流切相電壓，該電源電壓電容用以提供電源電壓，該控制方法包括下列步驟：根據一時脈計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間產生一第一計數值；根據該時脈計數該直流切相電壓的週期以產生一第二計數值用以調整該時脈的頻率；以及將該第一計數值轉換為一類比的洩放信號以供調整一洩放電流，其中該洩放電流係用以防止該直流切相電壓被該三端雙向矽控調光器的維持電流影響而導致LED閃爍。
11. 如請求項10之控制方法，其中該洩放信號的準位與該直流切相電壓相關。
12. 如請求項10之控制方法，其中該調整該時脈的頻率的步驟包括：在該第二計數值低於一預設值時增加該時脈的頻率；以及在該第二計數值高於該預設值時減少該時脈的頻率。
13. 如請求項10之控制方法，其中該調整該時脈的頻率的步驟包括： 提供一第三計數值以決定該時脈的頻率；以及比較該第二計數值及一預設值，在該第二計數值低於該預設值時增加該第三計數值以增加該時脈的頻率，在該第二計數值高於該預設值時減少該第三計數值以減少該時脈的頻率。
14. 如請求項12或13之控制方法，更包括根據該第一計數值的位元數長度決定該預設值。
15. 如請求項10之控制方法，更包括利用一升降式計數器產生該第一計數值。
16. 如請求項10之控制方法，更包括：藉由一高壓電晶體提供一洩放電流至一洩放電阻以產生一第一電壓，其中該高壓電晶體的輸入端接收該直流切相電壓；分壓該第一電壓產生一第二電壓；以及根據該第二電壓及該洩放信號的差值決定該高壓電晶體的控制端的電壓以調節該洩放電流。
17. 如請求項16之控制方法，更包括在軟啟動期間將該高壓電晶體的輸出端連接至該電源電壓電容，以使該電源電壓上升。
18. 一種LED驅動器的控制電路，該LED驅動器包含一三端雙向矽控調光器、一整流器及一電源電壓電容，該三端雙向矽控調光器用以接收一交流電壓並輸出導通角可調的交流切相電壓，該整流器用以整流交流切相電壓產生一直流切相電壓，該電源電壓電容用以提供電源電壓，該控制電路包括：一電壓轉時間電路，接收該直流切相電壓並取得該直流切相電壓的導通時間及非導通時間；以及 一時間轉電壓電路，包含：一時脈產生器，提供一時脈；一第一計數器，連接該電壓轉時間電路及該時脈產生器，根據該時脈計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間產生一第一計數值；一第二計數器，連接該電壓轉時間電路及該時脈產生器，根據該時脈計數該直流切相電壓的週期以產生一第二計數值；一第一數位轉類比電路，連接該第一計數器，將該第一計數值轉換為一第一電壓；一第二數位轉類比電路，連接該第二計數器，將該第二計數值轉換為一第二電壓；以及一除法器，連接該第一及第二數位轉類比電路，將該第一電壓及該第二電壓相除產生一洩放信號供調整一洩放電流，其中該洩放電流係用以防止該直流切相電壓被該三端雙向矽控調光器的維持電流影響而導致LED閃爍。
19. 如請求項18之控制電路，其中該洩放信號的準位與該直流切相電壓相關。
20. 如請求項18之控制電路，更包括：一高壓電晶體，具有一輸入端、一輸出端及一控制端，該高壓電晶體的輸入端接收該直流切相電壓，且該高壓電晶體提供該洩放電流；一洩放電阻，連接該高壓電晶體的輸出端，根據該洩放電流產生一第一電壓；串聯的二電阻，連接該高壓電晶體的輸出端，分壓該第一電壓產生一第 二電壓；以及一運算放大器，連接該串聯的二電阻及該時間轉電壓電路，根據該第二電壓及該洩放信號的差值決定該高壓電晶體的控制端的電壓以調整該洩放電流。
21. 如請求項20之控制電路，更包括一開關連接在該高壓電晶體的輸出端及該電源電壓電容之間，其中該開關在軟啟動期間被導通以使該電源電壓上升。
22. 如請求項20之控制電路，更包括一二極體，其中該二極體的陽極連接該高壓電晶體的輸出端，該二極體的陰極連接該電源電壓電容，在軟啟動期間該二極體導通以使該電源電壓上升。
23. 一種LED驅動器的控制方法，該LED驅動器包含一三端雙向矽控調光器、一整流器及一電源電壓電容，該三端雙向矽控調光器用以接收一交流電壓並輸出導通角可調的交流切相電壓，該整流器用以整流交流切相電壓產生一直流切相電壓，該電源電壓電容用以提供電源電壓，該控制方法包括下列步驟：根據一時脈計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間產生一第一計數值；根據該時脈計數該直流切相電壓的週期以產生一第二計數值；將該第一計數值轉換為一類比的第一電壓；將該第二計數值轉換為一類比的第二電壓；以及將該第一電壓及該第二電壓相除產生一洩放信號供調整一洩放電流，其中該洩放電流係用以防止該直流切相電壓被該三端雙向矽控調光 器的維持電流影響而導致LED閃爍。
24. 如請求項23之控制方法，其中該洩放信號的準位與該直流切相電壓相關。
25. 如請求項23之控制方法，更包括：藉由一高壓電晶體提供一洩放電流至一洩放電阻以產生一第一電壓，其中該高壓電晶體的輸入端接收該直流切相電壓；分壓該第一電壓產生一第二電壓；以及根據該第二電壓及該洩放信號的差值決定該高壓電晶體的控制端的電壓以調節該洩放電流。
26. 如請求項25之控制方法，更包括在軟啟動期間將該高壓電晶體的輸出端連接至該電源電壓電容，以使該電源電壓上升。
27. 一種LED驅動器的控制電路，該LED驅動器包含一三端雙向矽控調光器、一整流器及一電源電壓電容，該三端雙向矽控調光器用以接收一交流電壓並輸出導通角可調的交流切相電壓，該整流器用以整流交流切相電壓產生一直流切相電壓，該電源電壓電容用以提供電源電壓，該控制電路包括：一電壓轉時間電路，取得該直流切相電壓的導通時間及非導通時間；以及一時間轉電壓電路，包含：一時脈產生器，提供一時脈；一兩相位輸出計數器，連接該電壓轉時間電路及該時脈產生器，根據該時脈計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間產生一第一計數值以及根據該時脈計數該直流切相電壓的週期以 產生一第二計數值用以調整該時脈的頻率；以及一數位轉類比電路，連接該第一計數器，將該第一計數值轉換為一洩放信號以供調整一洩放電流，其中該洩放電流係用以防止該直流切相電壓被該三端雙向矽控調光器的維持電流影響而導致LED閃爍；其中，該兩相位輸出計數器在計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間的期間停止計數該直流切相電壓的週期，在計數該直流切相電壓的週期的期間停止計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間。
28. 如請求項27之控制電路，其中該洩放信號的準位與該直流切相電壓相關。
29. 如請求項27之控制電路，其中該時脈的頻率在該第二計數值低於一預設值時增加，在該第二計數值高於該預設值時減少。
30. 如請求項27之控制電路，其中該時間轉電壓電路更包括：一數位比較器，連接該兩相位輸出計數器，比較該第二計數值及一預設值；以及一頻率控制計數器，連接該數位比較器及該時脈產生器，提供一第三計數值至該時脈產生器以決定該時脈的頻率，其中在該第二計數值低於該預設值時該第三計數值增加以增加該時脈的頻率，在該第二計數值高於該預設值時該第三計數值減少以減少該時脈的頻率。
31. 如請求項29或30之控制電路，其中該預設值與該兩相位輸出計數器的位元數長度相關。
32. 如請求項27之控制電路，其中該兩相位輸出計數器包括： 一時間長度計數器，在一選擇信號的第一相位期間根據該時脈計數該直流切相電壓的週期以產生該第二計數值，以及在該選擇信號的第二相位期間根據該時脈計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間以產生該第一計數值，其中該選擇信號的該第一相位及該第二相位在該直流切相電壓的週期結束或開始時切換；一第一閂鎖電路，連接該時間長度計數器，用以儲存該第一計數值；以及一第二閂鎖電路，連接該時間長度計數器，用以儲存該第二計數值。
33. 如請求項27之控制電路，更包括：一高壓電晶體，具有一輸入端、一輸出端及一控制端，該高壓電晶體的輸入端接收該直流切相電壓，且該高壓電晶體提供該洩放電流；一洩放電阻，連接該高壓電晶體的輸出端，根據該洩放電流產生一第一電壓；串聯的二電阻，連接該高壓電晶體的輸出端，分壓該第一電壓產生一第二電壓；以及一運算放大器，連接該串聯的二電阻及該時間轉電壓電路，根據該第二電壓及該洩放信號的差值決定該高壓電晶體的控制端的電壓以調整該洩放電流。
34. 如請求項33之控制電路，更包括一開關連接在該高壓電晶體的輸出端及該電源電壓電容之間，其中該開關在軟啟動期間被導通以使該電源電壓上升。
35. 如請求項33之控制電路，更包括一二極體，其中該二極體的陽極連接該 高壓電晶體的輸出端，該二極體的陰極連接該電源電壓電容，在軟啟動期間該二極體導通以使該電源電壓上升。
36. 一種LED驅動器的控制方法，該LED驅動器包含一三端雙向矽控調光器、一整流器及一電源電壓電容，該三端雙向矽控調光器用以接收一交流電壓並輸出導通角可調的交流切相電壓，該整流器用以整流交流切相電壓產生一直流切相電壓，該電源電壓電容用以提供電源電壓，該控制方法包括下列步驟：A.根據一時脈計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間產生一第一計數值，以及根據該時脈計數該直流切相電壓的週期以產生一第二計數值用以調整該時脈的頻率，其中在計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間的期間停止計數該直流切相電壓的週期，在計數該直流切相電壓的週期的期間停止計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間；以及B.將該第一計數值轉換為一類比的洩放信號以供調整一洩放電流，其中該洩放電流係用以防止該直流切相電壓被該三端雙向矽控調光器的維持電流影響而導致LED閃爍。
37. 如請求項36之控制方法，其中該洩放信號的準位與該直流切相電壓相關。
38. 如請求項36之控制方法，其中該調整該時脈的頻率的步驟包括：在該第二計數值低於一預設值時增加該時脈的頻率；以及在該第二計數值高於該預設值時減少該時脈的頻率。
39. 如請求項36之控制方法，其中該調整該時脈的頻率的步驟包括：提供一第三計數值以決定該時脈的頻率；以及 比較該第二計數值及一預設值，在該第二計數值低於該預設值時增加該第三計數值以增加該時脈的頻率，在該第二計數值高於該預設值時減少該第三計數值以減少該時脈的頻率。
40. 如請求項38或39之控制方法，更包括根據該第一計數值的位元數長度決定該預設值。
41. 如請求項36之控制方法，其中該步驟A包括：提供一具有一第一相位及一第二相位的選擇信號，其中該第一相位及該第二相位在該直流切相電壓的週期結束或開始時切換；在該第一相位期間根據該時脈計數該直流切相電壓的週期以產生該第二計數值，並儲存該第二計數值；以及在該第二相位期間根據該時脈計數該直流切相電壓的導通時間或非導通時間以產生該第一計數值，並儲存該第一計數值。
42. 如請求項36之控制方法，更包括：藉由一高壓電晶體提供一洩放電流至一洩放電阻以產生一第一電壓，其中該高壓電晶體的輸入端接收該直流切相電壓；分壓該第一電壓產生一第二電壓；以及根據該第二電壓及該洩放信號的差值決定該高壓電晶體的控制端的電壓以調節該洩放電流。
43. 如請求項42之控制方法，更包括在軟啟動期間將該高壓電晶體的輸出端連接至該電源電壓電容，以使該電源電壓上升。