TWI593223B - 電源轉換裝置 - Google Patents

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Description

電源轉換裝置
本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種電源轉換裝置。
近年來，隨著液晶顯示器(liquid-crystal display,LCD)的快速發展，發光二極體(light-emitting diode,LED)背光源已逐漸取代了傳統的冷陰極燈管(cold-cathode fluorescent lamps,CCFL)背光源。另外，用以控制發光二極體發光的控制晶片因產品體積、製造成本…等等的考量，亦傾向減少接腳(pin)的數量。因此如何減少控制晶片的接腳數目並維持正常工作，為本領域的重要課題之一。
本發明提供一種電源轉換裝置，可在維持電源轉換裝置正常工作的情形下，減少控制晶片的接腳數目。
本發明的電源轉換裝置，包括電源轉換電路、發光單元以及控制晶片。電源轉換電路用以將輸入電壓轉換為輸出電壓，電源轉換電路具有功率開關，功率開關的控制端接收脈寬調變信號，並依據脈寬調變信號切換功率開關自身的導通狀態，以將輸入電壓轉換為輸出電壓。發光單元耦接電源轉換電路，接收輸出電壓而進行發光。控制晶片耦接電源轉換電路與發光單元，具有多功能接腳以及回授接腳，多功能接腳以及回授接腳分別接收調光信號以及反應發光單元的輸出電流的回授信號，控制晶片依據調光信號的工作比判斷是否依據調光信號以及回授信號產生脈寬調變信號。
在本發明的一實施例中，當調光信號的工作比小於預設值或控制晶片持續一段預設時間未收到調光信號時，控制晶片進入低功率模式而停止產生脈寬調變信號，當調光信號的工作比大於等於預設值時，控制晶片被致能而產生脈寬調變信號。
在本發明的一實施例中，上述的控制晶片包括調光偵測單元，其耦接多功能接腳，將調光信號轉換為脈衝電壓信號或類比電壓信號。致能單元耦接多功能接腳，判斷調光信號的工作比是否小於預設值或多功能接腳是否持續一段預設時間未收到調光信號，若調光信號的工作比小於預設值或持續一段預設時間未收到調光信號，控制控制晶片進入低功率模式而使控制晶片停止產生脈寬調變信號，若調光信號的工作比未小於預設值，致能單元致能調光偵測單元，以將調光信號轉換為脈衝電壓信號或類比電壓信號。
在本發明的一實施例中，上述的控制晶片更包括轉導放大器，其正輸入端與負輸入端分別耦接調光偵測單元與回授接腳，依據回授信號與脈衝電壓信號或類比電壓信號產生轉導放大信號。脈寬調變信號產生單元耦接轉導放大器的輸出端，依據轉導放大信號與參考信號產生脈寬調變信號。
在本發明的一實施例中，上述的電源轉換裝置更包括電流偵測單元以及過電壓偵測單元。電流偵測單元耦接功率開關，偵測流經功率開關之電流而輸出電流偵測信號至控制晶片的電流/過電壓偵測接腳，控制晶片更依據電流偵測信號調整脈寬調變信號。過電壓偵測單元耦接電源轉換電路以及電流/過電壓偵測接腳，偵測電源轉換電路中出現的過電壓，並據以輸出過電壓偵測信號至電流/過電壓偵測接腳，以使控制晶片依據過電壓偵測信號執行過電壓保護操作。
在本發明的一實施例中，上述的電源轉換裝置更包括回授單元，其耦接發光單元與回授接腳，反應發光單元的輸出電流而提供回授號至回授接腳。
在本發明的一實施例中，上述的發光單元為發光二極體。
基於上述，本發明實施例的電源轉換裝置的控制晶片可依據調光信號的工作比判斷是否依據調光信號以及回授信號產生脈寬調變信號，以將先前技術中的調光信號接腳與致能接腳整合為一個多功能接腳，如此便可在不影響電源轉換裝置的運作的情形下，減少控制晶片的接腳數目。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是依照本發明實施例的一種電源轉換裝置的示意圖，請參照圖1。電源轉換裝置100包括電源轉換電路102、發光單元104、控制晶片106、電流偵測單元108、過電壓偵測單元110以及回授單元112，其中控制晶片106具有電源接腳VCC、輸出接腳OUT、多功能接腳EN/DIM、回授接腳FB、接地接腳GND以及電流/過電壓偵測接腳CS/OVP。電源轉換電路102耦接輸出接腳OUT，電源轉換電路102用以將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vout。進一步來說，電源轉換電路102具有功率開關SW1，功率開關SW1的控制端可接收脈寬調變信號PWM1，並依據來自輸出接腳OUT的脈寬調變信號PWM1切換功率開關SW1自身的導通狀態，以將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vout。發光單元104耦接電源轉換電路102以及回授單元112，發光單元104可接收電源轉換電路102所輸出的輸出電壓Vout而被驅動進行發光。發光單元104可例如圖1所示，以多個串接的發光二極體PD1來實施，然不以此為限。回授單元112耦接發光單元104與回授接腳FB，反應發光單元104的輸出電流而提供回授信號SF1至回授接腳FB。
電流偵測單元108耦接功率開關SW1以及電流/過電壓偵測接腳CS/OVP，電流偵測單元108可偵測流經功率開關SW1的電流而輸出電流偵測信號SC1至控制晶片106的電流/過電壓偵測接腳CS/OVP，控制晶片106可依據電流偵測信號SC1調整脈寬調變信號PWM1的工作比，進而穩定提供至發光單元104的輸出電壓Vout。過電壓偵測單元110耦接電源轉換電路102以及電流/過電壓偵測接腳CS/OVP，過電壓偵測單元110可偵測電源轉換電路102中出現的過電壓，並據以輸出過電壓偵測信號SO1至電流/過電壓偵測接腳CS/OVP，以使控制晶片106可依據過電壓偵測信號SO1執行過電壓保護操作。
此外，控制晶片106的電源接腳VCC耦接輸入電壓Vin，以接收控制晶片106運作所需的電源，控制晶片106的接地接腳則耦接至接地。另外，控制晶片106的多功能接腳EN/DIM可接收調光信號DIM1，並依據調光信號DIM1的工作比判斷是否依據調光信號以及回授信號SF1產生脈寬調變信號PWM1。舉例來說，當調光信號DIM1的工作比小於預設值或控制晶片106持續一段預設時間未收到調光信號DIM1時，控制晶片106進入低功率模式而停止產生脈寬調變信號PWM1，當調光信號DIM1的工作比大於等於預設值時，控制晶片106被致能而產生脈寬調變信號PWM1。
如此依據調光信號DIM1的工作比來判斷是否使控制晶片106進入低功率模式或不進入低功率模式而依據調光信號DIM1產生脈寬調變信號PWM1，可將先前技術中的調光信號接腳與致能接腳整合為本實施例的多功能接腳EN/DIM，亦即可在不影響電源轉換裝置100的運作的情形下，減少控制晶片的接腳數目，讓控制晶片可在僅具有6個接腳的情形下，仍可正常地運作。
圖2是依照本發明另一實施例的電源轉換裝置的示意圖，請參照圖2。詳細來說，在本實施例中，電源轉換裝置200的電源轉換電路102可包括電感L1、整流二極體D1、電晶體Q1以及電容C1。其中電晶體Q1用來實施上述的功率開關SW1，電晶體Q1的閘極耦接輸出接腳OUT，汲極與源極則分別耦接電感L1與電流偵測單元108。電感L1耦接於輸入電壓Vin與電晶體Q1的汲極之間，整流二極體D1之陽極與陰極分別耦接電感L1與電晶體Q1的共同接點以及電源轉換電路102的輸出端，電容C1則耦接於整流二極體D1的陰極與接地之間。當電晶體Q1導通時，輸入電壓Vin跨接於電感L1，使得電感L1之電流線性增加，並且儲存能量於電感L1中。當電晶體Q1達到所預期之導通時間時，電晶體Q1關閉，以將所儲存的能量經過整流二極體D1輸出至電源轉換電路102的輸出端，並且對電容C1進行充電。經由上述動作重複交替以將輸入電壓Vin提升至電源轉換電路102的輸出端所設定之準位。
此外，在本實例中，電流偵測單元108包括電阻R1、R2以及電容C2，其中電阻R1耦接於電晶體Q1的源極與接地之間，電阻R2耦接於電晶體Q1的源極與電流/過電壓偵測接腳CS/OVP之間，電容C2則耦接於電流/過電壓偵測接腳CS/OVP與接地之間，以感測流經電晶體Q1的電流。過電壓偵測單元110包括電阻R3，電阻R3串接於整流二極體D1的陽極與電流/過電壓偵測接腳CS/OVP之間，以偵測電源轉換電路102中是否出現的過電壓。回授單元112包括電阻RF，電阻RF耦接於發光單元104與接地之間，以於發光單元104與電阻RF的共同接點產生回授信號SF1給回授接腳FB。
另外，進一步來說，控制晶片106可包括調光偵測單元202、致能單元204、轉導放大器206以及脈寬調變信號產生單元208，其中調光偵測單元202耦接多功能接腳EN/DIM與轉導放大器206的正輸入端，轉導放大器206的負輸入端耦接回授接腳FB。致能單元204耦接多功能接腳EN/DIM與調光偵測單元202，脈寬調變信號產生單元208耦接轉導放大器20的輸出端以及輸出接腳OUT。調光偵測單元202可將調光信號DIM1轉換為脈衝電壓信號或類比電壓信號，並將脈衝電壓信號或類比電壓信號輸出至轉導放大器20的正輸入端。舉例來說，調光偵測單元202可將調光信號DIM1轉換為僅在300mV與0mV兩電壓準位間轉換的脈衝電壓信號，亦或是將調光信號DIM1轉換為隨調光信號DIM1的工作比變動的類比電壓信號(例如20mV、60mV、250mV…等等)。
致能單元204可判斷調光信號DIM的工作比是否小於預設值或多功能接腳EN/DIM是否持續一段預設時間未收到調光信號DIM1。若調光信號DIM1的工作比小於預設值或持續一段預設時間未收到調光信號DIM1，則控制控制晶片106進入低功率模式而使控制晶片106停止產生脈寬調變信號PWM1。若調光信號DIM1的工作比未小於預設值，則致能單元204致能調光偵測單元202，以使調光偵測單元202繼續將調光信號DIM1轉換為脈衝電壓信號或類比電壓信號。
轉導放大器206可依據回授信號SF1與脈衝電壓信號或類比電壓信號產生轉導放大信號Sgm，並將其輸出至脈寬調變信號產生單元208，以使脈寬調變信號產生單元208依據轉導放大信號Sgm與參考信號Str產生脈寬調變信號PWM1，其中參考信號Str可例如為三角波信號、方波信號、弦波信號…等等。
如上所述，本實施例的電源轉換裝置200除了亦可在不影響電源轉換裝置200的運作的情形下，減少控制晶片的接腳數目外，還可藉由調光偵測單元202將調光信號DIM1轉換為脈衝電壓信號或類比電壓信號，讓轉導放大器206可依據回授信號SF1與脈衝電壓信號或類比電壓信號產生轉導放大信號Sgm。如此不但可使控制晶片106省去具有習知技術用以調整轉導值的轉導接腳，還可提供脈衝電壓信號或類比電壓信號給轉導放大器206進行轉導放大，讓使用者可擁有更多的電路設計選擇而不需在控制晶片106上增設接腳。
綜上所述，本發明實施例的電源轉換裝置的控制晶片可依據調光信號的工作比判斷是否依據調光信號以及回授信號產生脈寬調變信號，以將先前技術中的調光信號接腳與致能接腳整合為一個多功能接腳，如此便可在不影響電源轉換裝置的運作的情形下，減少控制晶片的接腳數目。在部分實施例中，還可藉由調光偵測單元將調光信號轉換為脈衝電壓信號或類比電壓信號，讓轉導放大器可依據回授信號與脈衝電壓信號或類比電壓信號產生轉導放大信號。如此不但可使控制晶片省去具有習知技術用以調整轉導值的轉導接腳，還可提供脈衝電壓信號或類比電壓信號給轉導放大器進行轉導放大，讓使用者可擁有更多的電路設計選擇而不需在控制晶片上增設接腳。
100、200‧‧‧電源轉換裝置
102‧‧‧電源轉換電路
104‧‧‧發光單元
106‧‧‧控制晶片
108‧‧‧電流偵測單元
110‧‧‧過電壓偵測單元
112‧‧‧回授單元
202‧‧‧調光偵測單元
204‧‧‧致能單元
206‧‧‧轉導放大器
208‧‧‧脈寬調變信號產生單元
CS/OVP‧‧‧電流/過電壓偵測接腳
DIM1‧‧‧接收調光信號
EN/DIM‧‧‧多功能接腳
FB‧‧‧回授接腳
GND‧‧‧接地接腳
VCC‧‧‧電源接腳
Vin‧‧‧輸入電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
OUT‧‧‧輸出接腳
PD1‧‧‧發光二極體
PWM1‧‧‧脈寬調變信號
SC1‧‧‧電流偵測信號
SF1‧‧‧回授信號
SO1‧‧‧過電壓偵測信號
SW1‧‧‧功率開關
L1‧‧‧電感
D1‧‧‧整流二極體
Q1‧‧‧電晶體
C1、C2‧‧‧電容
R1~R3‧‧‧電阻
Sgm‧‧‧轉導放大信號
PWM1‧‧‧脈寬調變信號
Str‧‧‧參考信號
圖1是依照本發明的實施例的一種電源轉換裝置的示意圖。 圖2是依照本發明另一實施例的一種電源轉換裝置的示意圖。
100‧‧‧電源轉換裝置
102‧‧‧電源轉換電路
104‧‧‧發光單元
106‧‧‧控制晶片
108‧‧‧電流偵測單元
110‧‧‧過電壓偵測單元
112‧‧‧回授單元
CS/OVP‧‧‧電流/過電壓偵測接腳
DIM1‧‧‧接收調光信號
EN/DIM‧‧‧多功能接腳
FB‧‧‧回授接腳
GND‧‧‧接地接腳
VCC‧‧‧電源接腳
Vin‧‧‧輸入電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
OUT‧‧‧輸出接腳
PD1‧‧‧發光二極體
PWM1‧‧‧脈寬調變信號
SC1‧‧‧電流偵測信號
SF1‧‧‧回授信號
SO1‧‧‧過電壓偵測信號
SW1‧‧‧功率開關

Claims (7)

  1. 一種電源轉換裝置，包括：一電源轉換電路，用以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓，該電源轉換電路具有一功率開關，該功率開關的控制端接收一脈寬調變信號，並依據該脈寬調變信號切換該功率開關自身的導通狀態，以將該輸入電壓轉換為該輸出電壓；一發光單元，耦接該電源轉換電路，接收該輸出電壓而進行發光；以及一控制晶片，耦接該電源轉換電路與該發光單元，具有一多功能接腳以及一回授接腳，該多功能接腳以及該回授接腳分別接收一調光信號以及反應該發光單元的輸出電流的一回授信號，該控制晶片依據該調光信號的工作比判斷是否依據調光信號以及該回授信號產生該脈寬調變信號，其中當該控制晶片持續一段預設時間未收到該調光信號時，該控制晶片進入一低功率模式而停止產生該脈寬調變信號。
  2. 如專利申請範圍第1項所述之電源轉換裝置，其中當該調光信號的工作比小於一預設值時，該控制晶片進入該低功率模式而停止產生該脈寬調變信號，當該調光信號的工作比大於等於該預設值時，該控制晶片被致能而產生該脈寬調變信號。
  3. 如專利申請範圍第1項所述之電源轉換裝置，其中該控制晶片包括：一調光偵測單元，耦接該多功能接腳，將該調光信號轉 換為一脈衝電壓信號或一類比電壓信號；以及一致能單元，耦接該多功能接腳，判斷該調光信號的工作比是否小於一預設值或該多功能接腳是否持續一段預設時間未收到該調光信號，若該調光信號的工作比小於該預設值或持續一段該預設時間未收到該調光信號，控制該控制晶片進入一低功率模式而使該控制晶片停止產生該脈寬調變信號，若該調光信號的工作比未小於該預設值，該致能單元致能該調光偵測單元，以將該調光信號轉換為該脈衝電壓信號或該類比電壓信號。
  4. 如專利申請範圍第3項所述之電源轉換裝置，其中該控制晶片更包括：一轉導放大器，其正輸入端與負輸入端分別耦接該調光偵測單元與該回授接腳，依據該回授信號與該脈衝電壓信號或該類比電壓信號產生一轉導放大信號；以及一脈寬調變信號產生單元，耦接該轉導放大器的輸出端，依據該轉導放大信號與一參考信號產生該脈寬調變信號。
  5. 如專利申請範圍第1項所述之電源轉換裝置，更包括：一電流偵測單元，耦接該功率開關，偵測流經該功率開關之電流而輸出一電流偵測信號至該控制晶片的一電流/過電壓偵測接腳，該控制晶片更依據該電流偵測信號調整該脈寬調變信號；以及一過電壓偵測單元，耦接該電源轉換電路以及該電流/過電壓偵測接腳，偵測該電源轉換電路中出現的過電壓，並據以輸出一 過電壓偵測信號至該電流/過電壓偵測接腳，以使該控制晶片依據該過電壓偵測信號執行過電壓保護操作。
  6. 如專利申請範圍第1項所述之電源轉換裝置，更包括：一回授單元，耦接該發光單元與該回授接腳，反應該發光單元的輸出電流而提供該回授號至該回授接腳。
  7. 如專利申請範圍第1項所述之電源轉換裝置，其中該發光單元為發光二極體。
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