TWI594659B - 用於發光二極體元件的驅動電路系統之電流控制電路 - Google Patents

用於發光二極體元件的驅動電路系統之電流控制電路 Download PDF

Info

Publication number
TWI594659B
TWI594659B TW105123008A TW105123008A TWI594659B TW I594659 B TWI594659 B TW I594659B TW 105123008 A TW105123008 A TW 105123008A TW 105123008 A TW105123008 A TW 105123008A TW I594659 B TWI594659 B TW I594659B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
transistor
current
resistor
control circuit
voltage
Prior art date
Application number
TW105123008A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201811113A (zh
Inventor
張勝有
Original Assignee
普誠科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 普誠科技股份有限公司 filed Critical 普誠科技股份有限公司
Application granted granted Critical
Publication of TWI594659B publication Critical patent/TWI594659B/zh
Publication of TW201811113A publication Critical patent/TW201811113A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/357—Driver circuits specially adapted for retrofit LED light sources
    • H05B45/3574—Emulating the electrical or functional characteristics of incandescent lamps
    • H05B45/3575—Emulating the electrical or functional characteristics of incandescent lamps by means of dummy loads or bleeder circuits, e.g. for dimmers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H05B45/14—Controlling the intensity of the light using electrical feedback from LEDs or from LED modules
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/395—Linear regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/48—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs organised in strings and incorporating parallel shunting devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

用於發光二極體元件的驅動電路系統之電流控制電 路
本發明係有關於電子電路領域，尤其是有關於一種用於發光二極體元件之驅動電路系統中的電流控制電路。
隨著發光二極體(LED)照明的發展，發光二極體照明的調光技術也日新月異。因為很多家庭從燈泡時代起已逐漸適應了調光照明，所以目前很多家庭都安裝了採用閘流電晶體(thyristor)調光開關以進行調光的發光二極體照明系統。
為了使閘流電晶體對其所驅動的發光二極體進行線性調光，閘流電晶體需要維持在導通狀態，即在發光二極體照明系統工作狀態下，希望流經閘流電晶體的工作電流始終大於閘流電晶體的維持電流。
第1圖示出一種傳統的閘流電晶體調光驅動電路。如第1圖所示，由於各種類型的閘流電晶體的維持電流有所不同，傳統的閘流電晶體調光驅動電路為了達到最大程度的適應多種類型的閘流電晶體，通常需要設定較大的發光二極體元件的導通工作電流以使閘流電晶體能夠維持在導通狀態。然而，這樣勢必會因為發光二極體元件的導通工作電流設置過高而增加系統功耗。
此外，根據發光二極體的導通原理，只有在輸入電壓高於發光二極體的正向導通電壓時，發光二極體才會導通。因此，為了使閘流電晶體在較低的電源電壓時仍然能導通，可減少第一發光二極體組件中發光二極體的數量，以使第一發光二極體元件的正向導通電壓變小。但是當交流(AC)電壓下降到低於第一發光二極體元件的正向導通電壓時(例如：第一發光二極體元件的導通電壓為60V，當交流電壓降低到60V以下時)，發光二極體電路仍然會關閉，閘流電晶體的工作電流將無法維持(即工作電流小於閘流電晶體的維持電流)，閘流電晶體不能正常運作，會導致出現閃燈狀況。由於閘流電晶體運作不正常，也會影響閘流電晶體的調光線性度。
除此之外，以上傳統的閘流電晶體調光驅動電路都採用設定發光二極體導通電流或導通電壓的方式，很難適應維持電流不同的各種類型的閘流電晶體。
有鑑於此，本發明要解決的技術問題是，提供一種低功耗的、能適應各種類型閘流電晶體的電流控制電路，以避免出現閃燈狀況。
另一方面，本發明提出一種用於發光二極體元件的驅動電路系統之電流控制電路，上述驅動電路系統包括電流模組202、整流器203以及閘流電晶體204，其中閘流電晶體204串聯在交流電源與整流器203的輸入端之間，整流器203對經由閘流電晶體所提供的輸入交流電壓進行整流並提供整流後的輸入交流電壓給發光二極體元件201的正極，電流模組202的輸入端(或晶片接 腳)VIN與發光二極體元件的負極連接以設定流經發光二極體元件的電流；電流控制電路包括：電晶體M1(第一電晶體)和電晶體控制電路205，電晶體M1(第一電晶體)的汲極連接發光二極體元件的上述正極，電晶體M1(第一電晶體)的閘極連接至電晶體控制電路205的控制電壓輸出端，以根據上述輸出端所提供的控制電壓導通或關閉，電晶體M1(第一電晶體)的汲極電流與流經發光二極體元件的電流確定針對電晶體控制電路205的回授電壓VBL，其中在流經發光二極體元件的電流小於設定電流時，回授電壓VBL使電晶體控制電路205導通上述第一電晶體，電晶體M1(第一電晶體)的汲極電流為閘流電晶體提供補償電流；在流經發光二極體元件的電流大於或等於設定電流時，回授電壓VBL使電晶體控制電路205以控制電晶體M1(第一電晶體)關閉，其中上述設定電流是根據閘流電晶體的維持電流所設定的。
在本發明所述之一實施例中，電晶體控制電路205包括：運算放大器OP1(第一運算放大器)、電阻器RBL(第一電阻器)和電阻器RCS(第二電阻器)，其中運算放大器OP1的同相輸入端接收參考電壓VREF1(第一參考電壓)，運算放大器OP1的反相輸入端與電晶體M1的源極連接，以接收回授電壓VBL，運算放大器OP1的輸出端作為控制電壓輸出端2051以與電晶體M1的閘極連接；電阻器RBL的一端與電晶體M1的源極連接，電阻器RBL的另一端接地；電阻器RCS的一端與電流模組202的輸出端連接，電阻器RCS的另一端與電晶體M1的源極連接。
在本發明所述之一實施例中，電晶體控制電路205包括：運算放大器OP1(第一運算放大器)、電阻器RBL(第一電阻器) 和電阻器RCS(第二電阻器)，其中運算放大器OP1的反相輸入端接收參考電壓VREF1(第一參考電壓)，運算放大器OP1的輸出端作為控制電壓輸出端2051，與電晶體M1的閘極連接；電阻器RCS的一端與電流模組202的輸出端連接，電阻器RCS的另一端與電阻器RBL的一端連接，並與電晶體M1的源極連接；電阻器RBL的上述一端接地，電阻器RBL的另一端與運算放大器OP1的同相輸入端連接，以提供回授電壓。
在本發明所述之一實施例中，電晶體控制電路205包括：運算放大器OP1(第一運算放大器)、電阻器RBL(第一電阻器)和電阻器RCS(第二電阻器)，其中運算放大器OP1的反相輸入端接收參考電壓VREF1，運算放大器OP1的輸出端作為控制電壓輸出端2051以與電晶體M1的閘極連接；電阻器RCS的一端與電流模組202的輸出端連接，並與電晶體的源極連接；電阻器RCS的另一端與電阻器RBL的一端連接；電阻器RBL的上述一端接地，電阻器RBL的另一端與運算放大器OP1的同相輸入端連接，以提供回授電壓。
在本發明所述之一實施例中，上述電流模組包括：運算放大器OP2(第二運算放大器)、電晶體M2(第二電晶體)，其中運算放大器OP2的同相輸入端接收參考電壓VREF2(第二參考電壓)，運算放大器OP2的反相輸入端與電晶體M2的源極連接，運算放大器OP2的輸出端與電晶體M2的閘極連接；電晶體M2的汲極與電流模組202的輸入端連接，電晶體M2的源極與電流模組202的輸出端連接。
在本發明所述之一實施例中，當電阻器RBL的上述一 端的電壓(回授電壓VBL)小於參考電壓VREF1時，電晶體M1導通；當電阻器RBL的上述一端的電壓(回授電壓VBL)大於參考電壓VREF1時，電晶體M1關閉。
在本發明所述之一實施例中，當電阻器RBL的上述另一端的電壓(回授電壓VBL)大於參考電壓VREF1時，電晶體M1導通；當電阻器RBL的上述另一端的電壓(回授電壓VBL)小於參考電壓VREF1時，電晶體M1關閉。
在本發明所述之一實施例中，當電晶體M1導通時，流經電晶體M1的汲極電流I1隨流經發光二極體元件的電流的變化反方向等量變化。
在本發明所述之一實施例中，上述驅動電路系統包括多個發光二極體元件以及分別為上述多個發光二極體元件設定導通電流的多個電流模組，各電流模組的輸出端連接至共源極輸出端(晶片接腳)CS。
在本發明所述之一實施例中，設定電流IDS為：IDS=|VREF1|/RBL，其中，VREF1為上述第一參考電壓，RBL為上述第一電阻器RBL的電阻值。
本發明所述之一實施例的電流控制電路在流經發光二極體元件的電流小於設定電流時，通過電晶體控制電路控制電晶體M1導通，使電晶體M1為驅動電路系統中的閘流電晶體提供補償電流，在流經發光二極體元件的電流大於或等於設定電流時，通過電晶體控制電路控制電晶體M1關閉，不為閘流電晶體提供補償電流，以節省系統功耗。上述的設定電流可根據不同類型的閘流電晶體的維持電流而設定。本發明可通過上述技術手段， 使閘流電晶體在整個交流週期內都維持在導通狀態，以避免出現閃燈狀況。而且，由於不需要設定較高的發光二極體導通電流，採用本發明的電流控制電路可降低系統功耗。
根據下面參考附圖對示例性實施例的詳細說明，本發明的其它特徵及方面將變得清楚。
201‧‧‧發光二極體元件
202‧‧‧電流模組
203‧‧‧整流器
204‧‧‧閘流電晶體
205‧‧‧電晶體控制電路
2051‧‧‧控制電壓輸出端
VAC‧‧‧交流電壓
V1、V2、V3、V4、V5、VCS‧‧‧電壓
VIN、GND、BLCS、CS‧‧‧晶片接腳
VREF1、VREF2、VREF3、VREF4、VREF5‧‧‧參考電壓
I1‧‧‧汲極電流
I2、IBL、ICS、I3、I4、I5‧‧‧電流
IDS‧‧‧設定電流
OP1、OP2、OP3、OP4、OP5‧‧‧運算放大器
VBL‧‧‧回授電壓
M1、M2、M3、M4、M5‧‧‧電晶體
P1、P2‧‧‧回路
RBL、RCS‧‧‧電阻器
包含在說明書中並且構成說明書的一部分的附圖與說明書一起示出了本發明的示例性實施例、特徵和方面，並且用於解釋本發明的原理。
第1圖示出了一種傳統的閘流電晶體調光驅動電路。
第2圖示出根據本發明一實施例的電流控制電路的結構圖。
第3A圖與第3B圖示出第2圖所示的電流控制電路的電壓電流工作時序圖。
第4圖示出根據本發明的第一個變形例的電流控制電路的結構圖。
第5圖示出根據本發明的第二個變形例的電流控制電路的結構圖。
第6圖示出根據本發明的第三個變形例的電流控制電路的結構圖。
第7A圖與第7B圖示出第6圖所示的電流控制電路的電壓電流工作時序圖。
第8圖示出根據本發明的第四個變形例的電流控制電路的結 構圖。
第9圖示出根據本發明的第五個變形例的電流控制電路的結構圖。
以下將參考附圖詳細說明本發明的各種示例性實施例、特徵和方面。附圖中相同的附圖標記表示功能相同或相似的元件。儘管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪製附圖。
在這裡專用的詞“示例性”意為“用作例子、實施例或說明性”。這裡作為“示例性”所說明的任何實施例不必解釋為優於或好於其它實施例。
另外，為了更好的說明本發明，在下文的具體實施方式中給出了眾多的具體細節。本領域技術人員應當理解，沒有某些具體細節，本發明同樣可以實施。在一些實例中，對於本領域技術人員熟知的方法、手段、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明的主旨。
第2圖示出根據本發明一實施例的電流控制電路的結構圖，上述電路用於發光二極體元件的驅動電路系統中。
如第2圖所示，驅動電路系統可包括電流模組202、整流器203和閘流電晶體204，其中閘流電晶體204串聯在交流電源與整流器203的輸入端之間，整流器203對經由閘流電晶體204所提供的輸入交流電壓進行整流並將整流後的電壓提供給發光二極體元件201的正極，電流模組202的輸入端(或晶片接腳)VIN與發光二極體元件的負極連接以設定流經發光二極體元件201的電流I2。
在本發明所述之一實施例中，電流模組202可具有類似於第2圖所示的結構，其可由運算放大器OP2(第二運算放大器)和電晶體M2(第二電晶體)構成，運算放大器OP2的同相輸入端接收參考電壓VREF2(第二參考電壓)，運算放大器OP2的反相輸入端與電晶體M2的源極連接，運算放大器OP2的輸出端與電晶體M2的閘極連接；電晶體M2的汲極與電流模組202的輸入端連接，電晶體M2的源極與電流模組202的輸出端連接。舉例而言，電晶體M2為半導體場效電晶體，在第2圖中的例子也示出電晶體M2為N型半導體場效電晶體，本領域技術人員應理解的是電晶體M2也可以用其他類型的電晶體作為替代，以起到同樣的開關作用。電流模組202的具體結構根據實際需要可有不同的變形設計，本發明對此不作限制。
在本發明所述之一實施例中，如第2圖所示，本實施例的電流控制電路主要包括：電晶體M1(第一電晶體)和電晶體控制電路205，電晶體M1的汲極連接發光二極體元件201的正極，電晶體M1的閘極連接電晶體控制電路205的控制電壓輸出端2051，以根據該輸出端所提供的控制電壓導通或關閉，電晶體M1的汲極電流I1與流經發光二極體元件的電流I2確定針對電晶體控制電路205的回授電壓VBL。
在流經發光二極體元件的電流I2小於設定電流時，回授電壓使電晶體控制電路205以控制電晶體M1導通，電晶體的汲極電流為閘流電晶體提供補償電流。
在流經發光二極體元件的電流I2大於或等於設定電流時，回授電壓使電晶體控制電路205以控制電晶體M1關閉。其 中上述設定電流可根據閘流電晶體的維持電流設定。例如：可使設定電流大於閘流電晶體的維持電流。
在本發明所述之一實施例中，如第2圖所示，電晶體控制電路205主要包括：運算放大器OP1(第一運算放大器)、電阻器RBL(第一電阻器)和電阻器RCS(第二電阻器)，其中運算放大器OP1的同相輸入端接收參考電壓VREF1，運算放大器OP1的反相輸入端與電晶體M1的源極連接，運算放大器OP1的輸出端作為控制電壓輸出端2051，與電晶體M1的閘極連接。電阻器RBL的一端與電晶體M1的源極連接，電阻器RBL的另一端接地；電阻器RCS的一端與電流模組202的輸出端連接，電阻器RCS的另一端與電晶體M1的源極連接。
需要說明的是，第2圖電路結構圖中的整流器可採用半波整流器、全波整流器或橋式整流器，本發明對此不作限制。此外，第2圖電路結構圖中的點劃虛線是電路封裝方式的一種示例，點劃虛線內部代表集成在單個晶片上的電路元件，沿點劃虛線上的圓圈VIN、GND、BLCS、CS等代表晶片接腳。本領域技術人員應理解，第2圖以及其他附圖中示出的封裝方式僅為示例，實踐中可根據需要來進行封裝，例如電阻器RBL和電阻器RCS也可與運算放大器OP1等封裝在同一晶片內，本發明對此不作限制。
第3A圖與第3B圖示出了第2圖所示的電流控制電路的電壓電流工作時序圖。現以第2圖所示的實施例為例，第3A圖與第3B圖的結合用以說明本發明實施例的電流控制電路的工作原理。
如第2圖所示，系統內部設定參考電壓VREF1和 VREF2，電壓關係為VREF2>VREF1>0，可通過設定參考電壓VREF1和電阻器RBL的電阻值來確定設定電流IDS：IDS=|VREF1|/RBL (1)
在系統開啟時，整流器203對交流電壓VAC進行全波整流，並產生電壓V1(輸出電壓)，如第3A圖所示，在系統開啟時(t=0)，電壓V1為0，不足以使發光二極體元件201導通，此時流經發光二極體元件的電流I2為0，晶片接腳BLCS處的回授電壓VBL為0電位，運算放大器OP1輸出高電位，電晶體M1開始導通，參考電壓VREF1、運算放大器OP1、電晶體M1和電阻器RBL構成回路P1，當電壓V1進一步上升但不足以導通發光二極體組件201時(t1時間段)，由於運算放大器OP1的作用使電晶體M1的汲極電流I1上升，晶片接腳BLCS處的回授電壓VBL上升到參考電壓VREF1，由於此時段發光二極體元件201未導通，電阻器RCS一端的電壓VCS的關係式為VCS=VBL=VREF1<VREF2，電晶體M2雖然導通，但流經發光二極體元件201的電流I2為0，流經電阻器RCS的電流ICS的關係式為ICS=I2=0。因此，此時段流經電阻器RBL的電流IBL(即流經閘流電晶體的電流)與流經電晶體M1的汲極電流I1相等，電流大小的關係式為：IBL=I1=VREF1/RBL=IDS。如第3A圖，可見，當流經發光二極體元件的電流I2小於設定電流IDS時，電晶體M1的汲極電流I1為閘流電晶體提供補償電流。
如第3A圖所示，隨著電壓V1的升高(t2時間段)，使發光二極體元件201導通，參考電壓VREF2、運算放大器OP2、電晶體M2和電阻器RCS構成回路P2，由於運算放大器OP2的作用，使流經發光二極體元件的電流I2(也是流經電晶體M2的電流，也是 流經電阻器RCS的電流)上升，同時由於運算放大器OP1的作用，流經電晶體M1的汲極電流I1隨著電流I2等量減少。由於此時，流經的電阻器RBL的電流IBL為流經電晶體M1的汲極電流I1與流經發光二極體元件201的電流I2之總和，回授電壓VBL係透過電流IBL流經電阻器RBL所產生。在t2時間段，電流I2的大小與所設置的參考電壓VREF2有關。如果設置於t2時間段流經發光二極體元件201的電流I2大於或等於設定電流IDS，則回授電壓VBL大於或等於參考電壓VREF1，運算放大器OP1輸出低電位，電晶體M1關閉，電晶體M1的汲極電流I1為零。如果設定於t2時間段流經發光二極體元件201的電流I2小於設定電流IDS，則回授電壓VBL會跟隨參考電壓VREF1，運算放大器OP1依然輸出高電位，電晶體M1依然導通，電晶體M1的汲極電流I1依然為閘流電晶體提供補償電流。
以下本發明將分別對t2時間段流經發光二極體元件的電流I2大於或等於設定電流IDS的情況和流經發光二極體元件的電流I2小於設定電流IDS的情況進行說明。
如第3B圖所示，如果流經發光二極體元件的電流I2大於或等於設定電流IDS，隨著電壓V1的升高(t2時間段)，使發光二極體元件201導通，當電晶體M1的汲極電流I1降低到0後，此時晶片接腳BLCS處的回授電壓VBL的關係式為VBL=I2*RBLVREF1，運算放大器OP1輸出低電位，使電晶體M1關閉。晶片接腳CS處電阻器RCS一端的電壓VCS跟隨參考電壓VREF2，流經發光二極體元件的電流I2的關係式為I2=ICS=VREF2/(RCS+RBL)，此時，由於汲極電流I1為0，使得流經的電阻器RBL的電流 IBL的關係式為IBL=I2=ICS，同理當電壓V1進入下降週期，進入t3時間段，當電流I2下降到小於設定電流IDS時，電晶體M1再次打開，在汲極電流I1上升到電流關係式為I1=VREF1/RBL=IDS之前，汲極電流I1隨著電流I2的減少等量的增加。
如果t2時間段流經發光二極體元件的電流I2小於設定電流IDS，電晶體M1依然導通，電晶體M1的汲極電流I1依然為閘流電晶體提供補償電流。如第3A圖，隨著電壓V1的升高(t2時間段)，使發光二極體元件201導通，晶片接腳CS處電阻器RCS一端的電壓VCS跟隨參考電壓VREF2，此時，回授電壓VBL會跟隨參考電壓VREF1。因此流經發光二極體元件的電流I2的關係式為I2=ICS=(VREF2-VREF1)/RCS，流經的電阻器RBL的電流IBL為流經電晶體M1的汲極電流I1與流經發光二極體元件201的電流I2之和(即IBL=I1+I2)，同理當電壓V1進入下降週期時(t3時間段)，汲極電流I1隨著電流I2的減少等量的增加。
在本發明所述之一實施例中，第4圖示出了根據本發明的第一個變形例的電流控制電路的結構圖。與第2圖所示的實施例不同的是，電晶體控制電路205包括的運算放大器OP1的反相輸入端接收參考電壓VREF1，電阻器RBL一端接地，電阻器RBL的另一端與運算放大器OP1的同相輸入端連接。系統內部設定參考電壓VREF1與參考電壓VREF2，電壓關係為VREF2>0>VREF1。當晶片接腳BLCS處的電阻器RBL的上述另一端的回授電壓VBL大於參考電壓VREF1時，運算放大器OP1輸出高電位，電晶體M1導通；當上述回授電壓VBL小於或等於參考電壓VREF1時，電晶體M1關閉。
第4圖所示的變形例的工作原理與第2圖所示的實施例基本相同，都可實現當電晶體M1導通時，流經電晶體M1的汲極電流I1隨流經發光二極體元件的電流I2的變化反方向等量變化。為了簡單起見，這裡不再贅述。
在本發明所述之一實施例中，第5圖示出了根據本發明的第二個變形例的電流控制電路的結構圖。與第2第2圖所示的實施例不同的是，電晶體控制電路205包括的運算放大器OP1的反相輸入端接收參考電壓VREF1，電阻器RBL一端接地，電阻器RBL的另一端與運算放大器OP1的同相輸入端連接，電晶體M1的源極連接至共源極輸出端CS。系統內部設定參考電壓VREF1與參考電壓VREF2，電壓關係為VREF2>0>VREF1。當晶片接腳BLCS處的電阻器RBL的上述另一端的回授電壓VBL大於參考電壓VREF1時，運算放大器OP1輸出高電位，電晶體M1導通；當回授電壓VBL小於或等於參考電壓VREF1時，電晶體M1關閉。
第5圖所示的變形例的工作原理與第2圖所示的實施例基本相同，都可實現當電晶體M1導通時，流經電晶體M1的汲極電流I1隨流經發光二極體元件的電流I2的變化反方向等量變化。為了簡單起見，這裡不再贅述。
在本發明所述之一實施例中，第6圖示出了根據本發明的第三個變形例的電流控制電路的結構圖。與第2圖所示實施例不同的是，第2圖示出了發光二極體元件和相應的電流模組分別為一個，而第6圖示出了出了發光二極體元件和相應的電流模組分別為多個，例如為4個或根據需要的其他任意數量。
第6圖所示的變形例中，系統內部設定參考電壓 VREF1、VREF2、VREF3、VREF4和VREF5，電壓關係為VREF5>VREF4>VREF3>VREF2>VREF1>0，各電流模組的輸出端連接至共源極輸出端(或晶片接腳)CS。
當電壓V1較小，不足以使第一發光二極體元件導通時，各電流模組中的電晶體M2、M3、M4、M5均導通，但是由於電壓V1小於第一發光二極體元件導通電壓，所以並無電流從四個電晶體中通過。隨著電壓V1的升高，使第一發光二極體元件導通時，第一發光二極體元件與電晶體M2形成電流通路，流經電阻器RCS的電流等於流經發光二極體元件的電流I2，電壓VCS跟隨電壓VREF2；當電壓V1進一步升高，使第二發光二極體元件導通時，電晶體M3與第一、第二發光二極體元件形成電流通路，流經電阻器RCS的電流等於流經發光二極體元件的電流I3，如果電流I3大於設定電流IDS，接腳CS處電阻器RCS一端的電壓VCS隨I3的上升而上升，由於流經電晶體M1的汲極電流I1隨著電流I3的增加等量的減少，當汲極電流I1降低到0後，電流I3接著上升，此時晶片接腳BLCS處的回授電壓VBL的電壓關係為VBL=I2*RBL>VREF1，由於運算放大器OP1的作用，運算放大器OP1輸出低電位，使電晶體M1關閉。電壓VCS跟隨參考電壓VREF3，因為VREF3>VREF2，所以電晶體M2關閉；當電壓V1進一步升高，使第三發光二極體元件導通時，電晶體M4與第一、第二、第三發光二極體元件形成電流通路，流經電阻器RCS的電流等於流經發光二極體元件的電流I4，電壓VCS跟隨參考電壓VREF4，因為VREF4>VREF3，所以電晶體M3關閉；當電壓V1進一步升高，使第四發光二極體元件導通時，電晶體M5與第一、第二、第三、第 四發光二極體元件形成電流通路，流經電阻器RCS的電流等於流經發光二極體元件的電流I5，電壓VCS跟隨參考電壓VREF5，因為VREF5>VREF4，所以電晶體M4此時關閉。當電壓V1下降時，以上過程正好相反。
換言之，第2圖的實施例示出了電流控制電路為單段發光二極體元件提供的電流控制電路，而第6圖的變形例示出了電流控制電路為多段發光二極體元件(4段發光二極體元件)提供的電流控制電路的示例，第6圖所示變形例的工作原理與第2第2圖所示實施例基本相同，為簡單起見，這裡不再加以闡述。
第7A圖與第7B圖示出了第6圖所示的電流控制電路的電壓電流工作時序圖，如果第一組發光二極體元件導通時流經發光二極體元件的電流I2小於設定電流IDS、第一組和第二組發光二極體元件導通時流經發光二極體元件的電流I3大於設定電流IDS，電流控制電路的電壓電流工作時序如第7A圖所示；如果第一組發光二極體元件導通時流經發光二極體元件的電流I2大於設定電流IDS，電流控制電路的電壓電流工作時序如第7B圖所示。
第7A圖與第7B圖示出了第6圖所示的電流控制電路的電壓電流工作時序圖與第3A圖與第3B圖示出了第2圖所示的電流控制電路的電壓電流工作時序圖原理基本相同，為簡單起見，這裡不再加以闡述。
在本發明所述之一實施例中，第8圖示出了根據本發明的第四個變形例的電流控制電路的結構圖。第4圖的實施例示出了電流控制電路為單段發光二極體元件提供的電流控制電路，而第8圖的變形例示出了電流控制電路為多段發光二極體元件(4段 發光二極體元件)提供的電流控制電路的示例，第8圖所示變形例的工作原理與第4圖及第6圖所示實施例基本相同，為簡單起見，這裡不再贅述。
在本發明所述之一實施例中，第9圖示出了根據本發明的第五個變形例的電流控制電路的結構圖。第5圖的實施例示出了電流控制電路為單段發光二極體元件提供的電流控制電路，而第9圖的變形例示出了電流控制電路為多段發光二極體元件(4段發光二極體元件)提供的電流控制電路的示例，第9圖所示變形例的工作原理與第5圖及第6圖所示實施例基本相同，為簡單起見，這裡不再贅述。
基於以上，本發明實施例的電流控制電路在流經發光二極體元件的電流小於設定電流時，通過電晶體控制電路控制電晶體M1導通，使電晶體M1為驅動電路系統中的閘流電晶體提供補償電流，在流經發光二極體元件的電流大於或等於設定電流時，通過電晶體控制電路控制電晶體M1關閉，不為閘流電晶體提供補償電流，以節省系統功耗。上述的設定電流可根據不同類型的閘流電晶體的維持電流而設定。通過上述技術手段，使閘流電晶體在整個交流週期內都維持在導通狀態，能正常工作，避免出現閃燈狀況。由於不需要設定較高的發光二極體導通電流，採用本發明的電流控制電路可降低系統功耗。
進一步地，本發明實施例的電流控制電路在第一電晶體導通的情況下，為閘流電晶體提供的補償電流(即汲極電流I1)(不產生亮度)能夠隨著流經發光二極體元件的導通電流的增大而相應的減小。在滿足發光二極體照明系統工作電流大於或等於 閘流電晶體的維持電流這一閘流電晶體正常工作的基本要求的同時，也最大限度的減小了系統無用功耗，提升了用電效率。
綜上所述僅為本發明之一種具體實施方式，但本發明的所保護範圍並不侷限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明所揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換本發明，以使得變換或替換後之技術仍在本發明所涵蓋的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以上述申請專利範圍的保護範圍為基準。
201‧‧‧發光二極體元件
202‧‧‧電流模組
203‧‧‧整流器
204‧‧‧閘流電晶體
205‧‧‧電晶體控制電路
2051‧‧‧控制電壓輸出端
VAC‧‧‧交流電壓
V1、V2、VCS‧‧‧電壓
VIN、GND、BLCS、CS‧‧‧晶片接腳
VREF1、VREF2‧‧‧參考電壓
I1‧‧‧汲極電流
I2、IBL、ICS‧‧‧電流
OP1、OP2‧‧‧運算放大器
VBL‧‧‧回授電壓
M1、M2‧‧‧電晶體
P1、P2‧‧‧回路
RBL、RCS‧‧‧電阻器

Claims (11)

  1. 一種用於發光二極體元件的驅動電路系統之電流控制電路，上述驅動電路系統包括一電流模組、一整流器及一閘流電晶體，其中上述閘流電晶體串聯於一交流電源與上述整流器的輸入端之間，上述整流器對經由上述閘流電晶體所提供的一輸入交流電壓進行整流並提供給發光二極體元件的一正極，以及上述電流模組的輸入端與上述發光二極體元件的負極連接以設定流經上述發光二極體元件的電流；上述電流控制電路包括：一第一電晶體以及一電晶體控制電路，其中上述第一電晶體的汲極連接至上述發光二極體元件的上述正極，上述第一電晶體的閘極連接至上述電晶體控制電路的一控制電壓輸出端，且上述第一電晶體的閘極根據上述控制電壓輸出端所提供的控制電壓導通或關閉，上述第一電晶體的汲極電流與流經上述發光二極體元件的電流確定針對上述電晶體控制電路的回授電壓，其中當流經上述發光二極體元件的電流小於一設定電流時，上述回授電壓使上述電晶體控制電路所控制的上述第一電晶體導通，上述第一電晶體的上述汲極電流為一閘流電晶體提供補償電流；當流經上述發光二極體元件的電流大於或等於上述設定電流時，上述回授電壓使上述電晶體控制電路所控制的上述第一電晶體關閉，其中上述設定電流係根據上述閘流電晶體的維持電流所設定。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電流控制電路，其中上述 電晶體控制電路包括一第一運算放大器、一第一電阻器以及一第二電阻器，上述第一運算放大器的同相輸入端接收一第一參考電壓，上述第一運算放大器的反相輸入端與上述第一電晶體的源極連接以接收上述回授電壓，上述第一運算放大器的輸出端作為上述控制電壓輸出端，與上述第一電晶體的閘極連接，上述第一電阻器的一端與上述第一電晶體的源極連接，上述第一電阻器的另一端接地，上述第二電阻器的一端與上述電流模組的輸出端連接，以及上述第二電阻器的另一端與上述第一電晶體的源極連接。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電流控制電路，其中上述電晶體控制電路更包括一第一運算放大器、一第一電阻器以及一第二電阻器，其中上述第一運算放大器的反相輸入端接收一第一參考電壓，上述第一運算放大器的輸出端作為上述控制電壓輸出端，與上述第一電晶體的閘極連接；上述第二電阻器的一端與上述電流模組的輸出端連接，上述第二電阻器的另一端與上述第一電阻器的一端連接，並與上述第一電晶體的源極連接；上述第一電阻器的上述一端接地，上述第一電阻器的另一端與上述第一運算放大器的同相輸入端連接，以提供上述回授電壓。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電流控制電路，其中上述電晶體控制電路更包括一第一運算放大器、一第一電阻器以及一第二電阻器，其中上述第一運算放大器的反 相輸入端接收上述第一參考電壓，上述第一運算放大器的輸出端作為上述控制電壓輸出端，與上述第一電晶體的閘極連接；上述第二電阻器的一端與上述電流模組的輸出端連接，並與上述第一電晶體的源極連接；上述第二電阻器的另一端與上述第一電阻器的一端連接；上述第一電阻器的上述一端接地，上述第一電阻器的另一端與上述第一運算放大器的同相輸入端連接，以提供上述回授電壓。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電流控制電路，其中更上述電流模組更包括一第二運算放大器以及一第二電晶體，其中上述第二運算放大器的同相輸入端接收一第二參考電壓，上述第二運算放大器的反相輸入端與上述第二電晶體的源極連接，上述第二運算放大器的輸出端與上述第二電晶體的閘極連接；上述第二電晶體的汲極與上述電流模組的輸入端連接，上述第二電晶體的源極與上述電流模組的輸出端連接。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之電流控制電路，其中當上述第一電阻器的上述一端的電壓小於上述第一參考電壓時，上述第一電晶體導通；當上述第一電阻器的上述一端的電壓大於上述第一參考電壓時，上述第一電晶體關閉。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之電流控制電路，其中當上述第一電阻器的上述另一端的電壓大於上述第一參考電壓時，上述第一電晶體導通；當第一電阻器的上述另 一端的電壓小於第一參考電壓時，上述第一電晶體關閉。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之電流控制電路，其中當上述第一電阻器的上述另一端的電壓大於上述第一參考電壓時，上述第一電晶體導通；當上述第一電阻器的上述另一端的電壓小於上述第一參考電壓時，上述第一電晶體關閉。
  9. 如申請專利範圍第6-8項中任一項所述之電流控制電路，其中當上述第一電晶體導通時，流經上述第一電晶體的電流隨流經發光二極體元件的電流的變化反方向等量變化。
  10. 如申請專利範圍第1-8項中任一項所述之電流控制電路，其中上述驅動電路系統包括複數個發光二極體元件以及分別為上述發光二極體元件設定導通電流的多個電流模組，上述電流模組中之每一電流模組的輸出端連接至一共源極輸出端。
  11. 如申請專利範圍第2-4項中任一項所述之電流控制電路，其中上述設定電流為：IDS=｜VREF1｜/RBL，其中VREF1為上述第一參考電壓，RBL為上述第一電阻器的電阻值。
TW105123008A 2016-04-15 2016-07-21 用於發光二極體元件的驅動電路系統之電流控制電路 TWI594659B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610237713.9A CN107302813B (zh) 2016-04-15 2016-04-15 一种电流控制电路
??201610237713.9 2016-04-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI594659B true TWI594659B (zh) 2017-08-01
TW201811113A TW201811113A (zh) 2018-03-16

Family

ID=57852340

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105210991U TWM531719U (zh) 2016-04-15 2016-07-21 用於發光二極體元件的驅動電路系統之電流控制電路
TW105123008A TWI594659B (zh) 2016-04-15 2016-07-21 用於發光二極體元件的驅動電路系統之電流控制電路

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105210991U TWM531719U (zh) 2016-04-15 2016-07-21 用於發光二極體元件的驅動電路系統之電流控制電路

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10091848B2 (zh)
CN (1) CN107302813B (zh)
TW (2) TWM531719U (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107302813B (zh) * 2016-04-15 2019-05-14 普诚科技股份有限公司 一种电流控制电路
CN109640441A (zh) * 2018-12-14 2019-04-16 普诚创智（成都）科技有限公司 一种Triac开关检测电路
CN111083828A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 安徽乐图电子科技有限公司 一种可控硅调光电路、调光方法以及应用其的led驱动电路

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201123966A (en) * 2009-12-25 2011-07-01 Sharp Kk LED drive circuit, phase control dimmer, LED illumination fixture, LED illumination device, and LED illumination system
TWM488164U (zh) * 2014-05-01 2014-10-11 Sunpaltech Co Ltd 發光二極體（ｌｅｄ）驅動裝置
TW201507542A (zh) * 2013-08-14 2015-02-16 Richtek Technology Corp 發光二極體系統及電壓轉換裝置
CN105323906A (zh) * 2014-06-07 2016-02-10 迪尔航空航天有限公司 包括控制设备的照明装置和包括照明装置的飞行器
TWM531719U (zh) * 2016-04-15 2016-11-01 普誠科技股份有限公司 用於發光二極體元件的驅動電路系統之電流控制電路

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100546418C (zh) * 2004-05-19 2009-09-30 高肯集团有限公司 用于led照明设备的调光电路以及保持triac导通的装置
US8742674B2 (en) * 2006-01-20 2014-06-03 Point Somee Limited Liability Company Adaptive current regulation for solid state lighting
JP5079855B2 (ja) * 2010-08-24 2012-11-21 シャープ株式会社 Ｌｅｄ駆動回路及びこれを用いたｌｅｄ照明灯具
US8643297B2 (en) * 2011-03-22 2014-02-04 System General Corporation Control circuit and control method for dimming LED lighting circuit
CN103874260B (zh) * 2012-12-07 2016-01-27 普诚科技股份有限公司 照明系统以及照明系统的控制方法
CN104202886B (zh) * 2014-09-19 2016-07-27 英飞特电子（杭州）股份有限公司 一种可控硅维持电流补偿电路
CN205610988U (zh) * 2016-04-15 2016-09-28 普诚科技股份有限公司 一种电流控制电路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201123966A (en) * 2009-12-25 2011-07-01 Sharp Kk LED drive circuit, phase control dimmer, LED illumination fixture, LED illumination device, and LED illumination system
TW201507542A (zh) * 2013-08-14 2015-02-16 Richtek Technology Corp 發光二極體系統及電壓轉換裝置
TWM488164U (zh) * 2014-05-01 2014-10-11 Sunpaltech Co Ltd 發光二極體（ｌｅｄ）驅動裝置
CN105323906A (zh) * 2014-06-07 2016-02-10 迪尔航空航天有限公司 包括控制设备的照明装置和包括照明装置的飞行器
TWM531719U (zh) * 2016-04-15 2016-11-01 普誠科技股份有限公司 用於發光二極體元件的驅動電路系統之電流控制電路

Also Published As

Publication number Publication date
US20170303356A1 (en) 2017-10-19
US10091848B2 (en) 2018-10-02
TW201811113A (zh) 2018-03-16
CN107302813A (zh) 2017-10-27
CN107302813B (zh) 2019-05-14
TWM531719U (zh) 2016-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI428057B (zh) 具有動態性負載與提升功率因素之發光驅動電路與相關的動態負載模組
US20110115391A1 (en) Led lamp and led lamp module
JP2011003467A (ja) 照明装置
JP2008131007A (ja) 発光回路及びこれを備えた照明装置
TWI594659B (zh) 用於發光二極體元件的驅動電路系統之電流控制電路
TWI584099B (zh) 電流控制電路
JP2010056314A (ja) 発光ダイオードの駆動回路、それを用いた発光装置および照明装置
JP5528883B2 (ja) Ｌｅｄ駆動回路
KR100994246B1 (ko) 엘이디 램프 구동회로
US9888532B2 (en) Lighting circuit and illumination system
JP5322849B2 (ja) 発光ダイオードの駆動回路、それを用いた発光装置および照明装置
CN104168688B (zh) 具备多级驱动阶段的发光二极管照明装置
CN205610988U (zh) 一种电流控制电路
US20170202072A1 (en) Lighting apparatus
KR20100002474A (ko) 발광 장치
KR100878852B1 (ko) 교류 구동 ｌｅｄ의 조광기
US9723670B2 (en) Power supply device with control based on setting resistor
KR20150095332A (ko) 교류 led 구동회로
EP2523531A1 (en) Method and device for driving light-emitting diode
JP5788242B2 (ja) Ｌｅｄ点灯装置及びこれを備えた表示装置
TWI637655B (zh) 低頻閃發光二極體照明裝置
TWI843877B (zh) 電壓轉換電路
TWI499349B (zh) Multi-stage LED driver circuit
US8441198B2 (en) Method and device for driving light-emitting diode
CN104955215B (zh) 点灯电路及照明装置