TWI828125B - 電壓升壓驅動裝置 - Google Patents

Abstract

本發明一種電壓升壓驅動裝置，主要與發光元件電性連接，並驅動該發光元件進行運作，其包括:電力供應組件、微控制器、升壓電路組件、及第一、二回授電路，利用該微控制器的設置得以對電力供應組件進行最精準的調整、設定、改變，藉以針對發光元件所需之電力頻寬進行供給，而達到最佳的照度，又可維持電力供應組件的使用壽命。

Description

電壓升壓驅動裝置

本發明一種電壓升壓驅動裝置，特指應用於小型照明產品領域的供電裝置，主要是能夠有效且精確的控制電力輸出，進而讓小型照明產品的使用壽命能夠維持而不縮短，即為一種實用性極佳之發明。

在現今的眾多發光產品中，大多都具有能夠根據需求、環境等進而調整光線亮度的功能，然而一般的發光產品中所使用之電力來源絕大多數為乾電池、鋰電池等，上述這些電力供應元件只能輸出固定電流，但有些發光產品所需要的電流極大，單以一般的電力供應元件根本無法讓發光產品產生極為光亮的亮度，因此在發光產品中都會設置有升壓電路裝置，升壓電路裝置可提升輸入端的直流電壓，讓固定的電力供應元件亦能夠產生轉換更大的電力輸出。

但一般的升壓電路裝置的輸出端之輸出電壓必須大於輸入端的輸入電壓才可正常運作，不過這也間接造成電量在進行供給的時候，因為電流的提高使得發光產品的使用時間無法達到平衡而造成電池壽命縮短，甚至影響到發光產品在發光上的亮度，請參閱專利號TWI527497「發光二極體的驅動系統及控制模組」，包含一升壓電路及一控制模組，升壓電路根據控制信號選擇性將一直流的電源電壓轉換成大於該電源電壓且直流的輸出電壓，並提供輸出電流以驅動發光二極體發光；而控制模組根據相關於電源電壓的輸入電壓，產生脈寬調變的控制信號，控制信號的佔空比隨著輸入電壓的變大而單調改變。

上述所列之前案儘管利用改變脈寬改善問題，但是改變後的脈寬還是維持固定頻寬，並無法針對電池供電的強弱、光線的強弱、照明的時間需求予以改變，且電池的電力、頻寬、頻率是為固定，如果要應付產品產生高強度的光線流明值下，只會加速電池壽命的縮短，且在有升壓電路設置下更為明顯，甚至影響到發光產品的光線強弱。故，如何改善電力供應裝置所提供的電力可以維持使用的壽命，且不影響發光產品照明的光線強弱是重要的課題。

本發明主要目的是讓一般發光產品在使用的過程中，可以有效且精確的控制電力的輸出，進而維持發光產品的使用壽命，其改善習知技術中輸出的電力之頻寬僅能處在定頻，無法有效的調整且精確的控制，導致電力供應裝置的使用壽命縮短，甚至影響到發光產品的光線強弱。為此，本發明人極力達成前述創作之目的與功效，本發明一種電壓升壓驅動裝置，主要與一發光元件電性連接，並驅動該發光元件進行運作，其包括：一電力供應組件，其輸出交流電或直流電；一微控制器，其安裝於一電路板上並與該電力供應組件電性連接，且該微控制器內部進一步內建一控制單元、一輸入單元及一輸出單元，該輸入單元係接收該電力供應組件為交流電時所輸入的電力，並以該控制單元予以調整、轉換、改變電力的電壓、脈寬、頻率，又該輸出單元則是將經由該控制單元調整轉換後的電力將其輸出；一升壓電路組件，其安裝於該電路板並與該電力供應組件、該微控制器電性連接，該升壓電路組件內部進一步內建一接收單元、一發送單元及一升壓控制單元，該接收單元係接收該微控制器的輸出單元所輸出的電力以及直接接收該電力供應組件為直流電時的電力，又上述電力以該升壓控制單元調整工作週期及頻寬進而得到一升壓電力，又該升壓電力 由該發送單元傳送至該發光元件並予以驅動發光；及一第一回授電路、一第二回授電路，該第一回授電路做為該電力供應組件與該微控制器間的電性連接橋梁，而該第二回授電路則做為該升壓電路組件與該微控制器間的電性連接橋梁。

當電力供應組件輸出為交流電時係輸送電力至第一回授電路進行增益並抑制失真再輸送至該微控制器；當電力供應組件輸出為為直流電時，電力則直接輸送至該升壓電路組件，而經過該升壓控制單元的調整後所得到的升壓電力其部分輸送至第二回授電路進行增益並抑制失真再輸送至該微控制器，升壓電力另一部分則驅動該發光元件運作；其中，利用該微控制器的設置得以對電力供應組件進行最精準的調整、設定、改變，藉以針對該發光元件所需之電力頻寬進行供給，而達到最佳的照度，又可維持該電力供應組件的使用壽命。

根據上述對於本發明的界定下，透過該微控制器得以對該電力供應組件所輸出的電力進行最精確的控制，再搭配該升壓電路組件的升壓技術，讓電力供應組件所供應的電力為最合適的輸出，並可得到最優良的使用效能，讓發光元件在各種強度照明上，能夠保持在最佳流明值，且不會造成縮短電力供應組件的使用壽命，比起習知技術中所列的前案，習知技術僅能在電池有限的電力、固定的頻寬供輸下進行使用，在高流明值的輸出下容易造成電池壽命加速的縮短，而本發明在該微控制器的設置下得以調整、改變電池電力在供輸上的頻率、頻寬等，讓發光元件在任何強度的照明上均以最合適的電力供輸進行運作，藉此保持電池的使用壽命，可見本發明可說是一種相當具有實用性及進步性之創作，相當值得產業界來推廣，並公諸於社會大眾。

100:發光元件

1:電力供應組件

11:電源供應件

12:電池供應件

2:微控制器

21:控制單元

211:偵測組

212:調整組

22:輸入單元

221:A/D轉換端

23:輸出單元

231:D/A轉換端

232:微控脈寬調變端

233:升壓脈寬調變端

24:儲電電容

3:電路板

4:升壓電路組件

41:接收單元

42:發送單元

43:升壓控制單元

44:升壓電力

5:第一回授電路

6:第二回授電路

7:電流放大器

第一圖為本發明電路方塊示意圖。

為了清楚說明本創作所能達成上述之目的及功效，茲搭配圖示就本創作的實施例加以詳細說明其特徵與功效。請參閱第一圖所示，本發明一種電壓升壓驅動裝置，主要與一發光元件100電性連接，並驅動該發光元件100進行運作、透射光線，其包括：一電力供應組件1用以供輸交流電或直流電之電力；一微控制器2，其安裝於一電路板3上並與該電力供應組件1電性連接，且該微控制器2內部進一步內建一控制單元21、一輸入單元22及一輸出單元23，該輸入單元22係接收該電力供應組件1為交流電時所輸入的電力，並以該控制單元21予以調整、轉換、改變電力的電壓、脈寬、頻率，又該輸出單元23則是將經由該控制單元21調整轉換後的電力將其輸出；一升壓電路組件4，其安裝於該電路板3並與該電力供應組件1、該微控制器2電性連接，該升壓電路組件4內部進一步內建一接收單元41、一發送單元42及一升壓控制單元43，該接收單元41係接收該微控制器2的輸出單元23所輸出的電力以及直接接收該電力供應組件1為直流電時的電力，又上述電力以該升壓控制單元43調整工作週期及頻寬進而得到一升壓電力44，又該升壓電力44由該發送單元42傳送至該發光元件100並予以驅動發光；及一第一回授電路5、一第二回授電路6，皆安裝於該電路板3上，且該第一回授電路5做為該電力供應組件1與該微控制器2間的電性連接，而該第二回授電路6則做為該升壓電路組件4與該微控制器2間的電性連接，當電力供應組件1的電力為交流電時係輸送電力至第一回授電路5進行增益並抑制失真再輸送至該微控制器2，又電力為直流電時，電力則直接輸送至該升壓電路組件4，而經過該升壓控制單元43的調整後所得到的升壓電力44，該升壓電力44藉由升壓電路組4中的發 送單元42將其部分輸送至第二回授電路6進行增益並抑制失真再輸送至該微控制器2，另一部分則驅動該發光元件100運作；其中，利用該微控制器2的設置得以對電力供應組件1進行最精準的調整、設定、改變，藉以針對該發光元件100所需之電力頻寬進行供給，而達到最佳的照度，又可維持該電力供應組件1的使用壽命。

又根據上述說明，本發明的電力供應組件1可分為兩部分電力供輸，該電力供應組件1進一步包含一電源供應件11及一電池供應件12，該電源供應件11電性連接該第一回授電路5，該電池供應件12電性連接該升壓電路組件4的接收單元41，該電池供應件12係供應直流電，該電源供應件11則供應交流電，又該電力供應組件1進行電力的供應上係以該電源供應件11、該電池供應件12任一者進行電力輸出，簡單來說就是該電池供應件12係為乾電池、鋰電池這類供輸直流電的物件，而該電源供應件11則為市電這類供輸交流電的物件，亦可選擇該電池供應件12或者是該電源供應件11進行電力的供輸使用。

根據上述說明並請參閱第一圖所示，基本上以兩條路徑進行說明，第一路徑係為該電力供應組件1中的電源供應件11輸出電力後，其電力會先進入第一回授電路5，利用第一回授電路5的特性抑制初始電力的失真，並調整電力的頻寬，完成後傳送至該微控制器2內，進入該微控制器2內後利用該控制單元21的設置，將電力進行調整、改變，又調整後的電力從該輸出單元23輸出至該升壓電路組件4，經過該升壓電路組件4的升壓調整下形成該升壓電力44，此時所得到的升壓電力44係具最佳的電壓、電流、頻寬、頻率合適發光元件100驅動使用，不會有過大、多餘的電力供輸造成縮短電力供應組件1的壽命，而升壓電力44輸送給發光元件100進行驅動過程中，局部的升壓電力44亦會分流並傳送至 第二回授電路6，該第二回授電路6的功效相同於該第一回授電路5，將局部的升壓電力44再進行調整並回傳至該微控制器2內再利用，透過第一條路徑的設置下反覆利用，讓該電力供應組件1中的電源供應件11之電力供輸上得到最佳的使用。

延續上述說明本發明第二條路徑，當輸出對象為該電力供應組件1中的電池供應件12時，電力會直接輸送到該升壓電路組件4進行使用，經過該升壓電路組件4的升壓調整下，該升壓電力44部分供輸至該發光元件100進行驅動使用，另一部分的升壓電力44則是經過第二回授電路6後回傳至該微控制器2進行再利用，又第二條的路徑係因為電力供應組件1為電池供應件12，所以說電流、電壓並不大，故可直接經過升壓電路組件4的升壓調整進行直接的供輸使用。

理解本發明主要在該微控制器2的配置下，可以對電力供應組件1為電池供應件12、電源供應件11所提供的電力進行調整，讓發光元件100得到最佳的電力驅動使用，然而為了讓電力供應組件1中的電池供應件12在供輸電力的時候，輔助並減緩電池供應件12的電力消耗，在該微控制器2內部進一步內建一儲電電容24，該電源供應件11的電力經第一回授電路5輸送至該微控制器2內後，該電源供應件11的部分電力係儲存於該儲電電容24，而當只有該電池供應件12進行電力輸出時，該儲電電容24的電力係進行放電並輔助該電池供應件12的供電，且該儲電電容24的設置可以提升電力由該微控制器2的輸出單元23輸出時的電壓值，請見第一圖所示。

另外，當該電力供應組件1中的電源供應件11進行電力供輸時，經過該第一回授電路5、該微控制器2的驅動下一定會產生電力消耗，而為了讓電力有效的再利用，因此進一步另設有一電流放大器7安裝於該電路板3，請見第一圖以及前述所說的第一條路徑，該微控制器2的控制單元21係將電力部分由該 輸出單元23輸送至該電流放大器7，而該電流放大器7係將所接受的電力進行放大處理並同該電源供應件11的電力輸送至該第一回授電路5再進行調整，將電力反覆的整合、調整，進而達到有效的利用；又本發明在該微控制器2的設置上，該輸出單元23進一步包含一D/A轉換端231、一微控脈寬調變端232及一升壓脈寬調變端233，而該輸入單元22則包含有二A/D轉換端221，該二A/D轉換端221主要是接收第一回授電路5、第二回授電路6所傳送的電力，進入該二A/D轉換端221的電力為類比訊號，該微控制器2以控制單元21將其轉換為數位訊號並予以調整、改變，再經由該D/A轉換端231、該微控脈寬調變端232及該升壓脈寬調變端233予以輸出至合適的位置，該D/A轉換端231及該微控脈寬調變端232將電力之部分輸送至該電流放大器7，讓電力能夠再利用，而部分的電力透過該升壓脈寬調變端233輸送至該升壓電路組件4的接收單元41，再經由升壓控制單元43的調整後輸送且驅動該發光元件100運作，以及分流至第二回授電路6再利用，請見第一圖所示。

最後，本發明在該微控制器2的設置上，為了精準的調整、改變、轉換電力供應組件1在電力的供輸，故在該微控制器2的控制單元21設定上進一步包含一偵測組211及一調整組212，該偵測組211係偵測從第一回授電路5及第二回授電路6輸送至該微控制器2內的電力之電壓、電流、頻率、頻寬，而該調整組212係針對該偵測組211所偵測後之結果進行訊號調整，該調整組212調整完成後再由該發送單元42進行發送，將電力透過該微控制器2反覆的偵測、調整下，驅動該發光元件100的電力可以更為精確、精準，並讓電力供應組件1中的電池供應件12在供電使用上不會產生過多的消耗，又可讓發光元件100具有最佳的照度。

發光元件100 電力供應組件1 電源供應件11 電池供應件12 微控制器2 控制單元21 偵測組211 調整組212 輸入單元22 A/D轉換端221 輸出單元23 D/A轉換端231 微控脈寬調變端232 升壓脈寬調變端233 儲電電容24 電路板3 升壓電路組件4 接收單元41 發送單元42 升壓控制單元43 升壓電力44 第一回授電路5 第二回授電路6 電流放大器7

Claims (6)

1. 一種電壓升壓驅動裝置，主要與一發光元件電性連接，並驅動該發光元件進行運作，其包括：一電力供應組件，其輸出交流電或直流電；一微控制器，其安裝於一電路板上並與該電力供應組件電性連接，且該微控制器內部進一步內建一控制單元、一輸入單元及一輸出單元，該輸入單元係接收該電力供應組件為交流電時所輸入的電力，並以該控制單元予以調整、轉換、改變電力的電壓、脈寬、頻率，又該輸出單元則是將經由該控制單元調整轉換後的電力將其輸出；一升壓電路組件，其安裝於該電路板並與該電力供應組件、該微控制器電性連接，該升壓電路組件內部進一步內建一接收單元、一發送單元及一升壓控制單元，該接收單元係接收該微控制器的該輸出單元所輸出的電力以及直接接收該電力供應組件為直流電時的電力，又上述電力以該升壓控制單元調整工作週期及頻寬進而得到一升壓電力，又該升壓電力由該發送單元傳送至該發光元件並予以驅動發光；及一第一回授電路、一第二回授電路，該第一回授電路做為該電力供應組件與該微控制器間的電性連接橋梁，而該第二回授電路則做為該升壓電路組件與該微控制器間的電性連接橋梁；當該電力供應組件輸出為交流電時係輸送電力至該第一回授電路進行增益並抑制失真再輸送至該微控制器；當該電力供應組件輸出為為直流電時，電力則直接輸送至該升壓電路組件，而經過該升壓控制單元的調整後所得到的該升 壓電力其部分輸送至該第二回授電路進行增益並抑制失真再輸送至該微控制器，該升壓電力另一部分則驅動該發光元件運作；其中，利用該微控制器的設置得以對該電力供應組件進行最精準的調整、設定、改變，藉以針對該發光元件所需之電力頻寬進行供給，而達到最佳的照度，又可維持該電力供應組件的使用壽命。
2. 如請求項1所述之電壓升壓驅動裝置，其中該電力供應組件進一步包含一電源供應件及一電池供應件，該電源供應件電性連接該第一回授電路，該電池供應件電性連接該升壓電路組件，該電池供應件係供應直流電，該電源供應件則供應交流電，又該電力供應組件進行電力的供應上係以該電源供應件、該電池供應件任一者進行電力輸出。
3. 如請求項2所述之電壓升壓驅動裝置，其中當只有該電源供應件進行電力的輸出時，在該微控制器內部進一步內建一儲電電容，該電源供應件的電力經該第一回授電路輸送至該微控制器內後，該電源供應件的部分電力係儲存於該儲電電容，而當只有該電池供應件進行電力輸出時，該儲電電容的電力係進行放電並輔助該電池供應件的供電。
4. 如請求項2所述之電壓升壓驅動裝置，其中進一步另設有一電流放大器安裝於該電路板，該微控制器的控制單元係將電力部分由該輸出單元輸送至該電流放大器，而該電流放大器係將所接受的電力進行放大處理並同該電源供應件的電力輸送至該第一回授電路再進行調整。
5. 如請求項4所述之電壓升壓驅動裝置，其中該微控制器的輸出單元進一步包含一D/A轉換端、一微控脈寬調變端及一升壓脈寬調變端，而該輸入單元則包含有二A/D轉換端，該D/A轉換端及該微控脈寬調變端將電力之部分輸 送至該電流放大器，而部分的電力透過該升壓脈寬調變端輸送至該升壓電路組件的該接收單元。
6. 如請求項1所述之電壓升壓驅動裝置，其中該微控制器的該控制單元進一步包含一偵測組及一調整組，該偵測組係偵測從該第一回授電路及該第二回授電路輸送至該微控制器內的電力之電壓、電流、頻率、頻寬，而該調整組係針對該偵測組所偵測後之結果進行訊號調整，該調整組調整完成後再由該輸出單元進行發送。