專利名稱：具有電壓箝位特性負載的恒流驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種具有電壓箝位(clamp)特性負載的恒流驅動裝置，其可應用于交流電轉直流電隔離式的具有電壓箝位特性的負載單元上，作為LED、OLED等發光裝置的恒流驅動使用。
背景技術：
目前一般慣用的隔離式光源負載驅動裝置，至少包含有下列三種型態
其一為反馳式轉換器，雖然其具有低成本的優勢，但由于其電路中至少部份電路組件必須使用電解電容，致使其功率因子、效率與壽命皆無法滿足目前的使用需求；
其ニ為結合前級高功率因子與后級的反馳式轉換器，雖然其具有高功率因子的優勢，但由于其為雙級結構，故而使得整體成本大幅提高，并且無法避免地需使用電解電容，因此，導致使用壽命較低；
其三則為單級轉換器，然而該單級轉換器雖具有高功率因子與效率好的優勢，但是仍需要使用電解電容，因而同樣有使用壽命較低的缺點；
況且以上述三種發光驅動裝置而言，除上述本身的缺點外，于實際應用上更有無法進行光源強度調整的共同缺失；因此，現有的三種型態的隔離式發光驅動裝置仍無法完全符合實際使用的所需。

發明內容
基于上述常見的具有電壓箝位特性負載的恒流驅動裝置的缺點，發明人為了完善技木，經過無數的研究和實驗，憑其從事該項產業多年的累積經驗，進而研發出ー種具恒流驅動的發光裝置，以期望可以將本發明應用于交流電轉直流電隔離式的發光裝置上，且利用初級線圈固定該工作比率及次級線圈電感柔化電流的方式，來完成恒定均方根電流(constant RMS current)、高功率因子(high PF)等需求，同時,其由于無需使用電解電容，而達到提高使用壽命的效果。本發明的另一目的，在于可利用檢測次級線圈電壓的方式進行調整，而使發光單元在不同導通的電壓下皆能獲得設計范圍下的恒定均方根電流，而不需額外的光耦合反饋裝置。本發明的又一目的，在于可利用所檢測的電源電壓來進行工作修正，而能在通用電壓范圍下進行操作。本發明的另ー目的，在于可調整發光單兀所需的輸出光強度。為達到上述目的，本發明的具恒流驅動的發光裝置其包含有ー個整流単元，其與ー個外部的交流電源相連接，并可將該交流電源整流為直流電源；一個可調式工作比率單元，其與該整流単元相連接，其可被設定而維持恒定的工作比率及輸出；一個變壓器，具有初級線圈與至少ー個次級線圈，該初級線圈與該可調式工作比率単元相連接；一個ニ極管，其串聯銜接于該變壓器的次級線圈的一端；一個 電感，其與該ニ極管相串聯銜接；ー個電容，其設于該電感與ニ極管之間，且與該變壓器次級線圈的另一端相連接；以及ー個具有電壓箝位特性的負載單元，其與該電感及電容并聯連接。依上述結構，其中，該具有電壓箝位特性的負載單元可為發光二極管(LED)或有機發光二極管(OLED)。依上述結構，其中，該可調式工作比率單元進一步連接有ー個電流輸出校正単元，且該電流輸出校正単元主要由一個采樣保持電路及ー個工作比率校正電路所組成。另外在變壓器的次級線圈另設有ー個參考線圈，利用該采樣保持電路經由參考線圈取得一個參考輸出電壓，再由該工作比率校正電路調整該可調式工作比率単元的工作比率，而使負載單元在不同導通電壓下皆能獲得設計范圍下的恒定均方根電流。依上述結構，其中，該可調式工作比率單元進一步連接有一個電源校正単元，該電源校正単元由ー個電源檢測電路及ー個工作比率校正電路所組成，該電源檢測電路可由整流單元輸出端檢測該電源的電壓，并由該工作比率校正電路調整該可調式工作比率単元的工作比率，進而修正其輸出功率。依上述結構，其中，該可調式工作比率單元進一步連接有一個調光控制單元，該調光控制單元設置于電源與可調式工作比率単元之間，其可通過跳躍或屏蔽工作比率(skipduty)的方式降低該可調式工作比率単元的輸出功率。依上述結構，其中，該調光控制單元系可逐次控制該可調式工作比率単元的輸出功率以等比例下降，且上述的動作系可重復循環進行。


圖1為本發明第一實施例的結構示意圖。圖2為本發明第一實施例中該可調式工作比率単元的等效電路圖。圖3為本發明第一實施例中各程序的電流波形示意圖。圖4為本發明第二實施例的結構示意圖。圖5為本發明第二實施例中該電流輸出校正單元的等效電路圖。圖6為本發明第三實施例的結構示意圖。圖7為本發明第三實施例中該電源校正単元的等效電路圖。圖8為本發明圖4實施例的結構示意圖。圖9為本發明圖4實施例中各程序的電流波形示意圖。附圖編號說明
I 電源2整流單元
3可調式工作比率単元31電流輸出校正単元
311采樣保持電路312、322工作比率校正電路
32電源校正單元321電源檢測電路
33調光控制単元4、40變壓器
41參考線圈5 ニ極管
6 電感7 電容
8負載單元。
具體實施例方式為充分了解本發明的技術特征及達成功效，由下述具體的實施例，并結合所附的圖，對本發明做一詳細說明
如圖1、圖2所示，可知本發明第一實施例的結構至少包含ー個整流単元2、一個可調式工作比率単元3、一個變壓器4、一個ニ極管5、一個電感6、一個電容7以及ー個負載単元8 ;其中，該整流単元2可為一般常見的橋式整流器，其與ー個外部的電源I相連接(該電源I可為一般的交流電)，并可將該交流電源I整流為直流電源，可調式工作比率単元3與該整流単元2相連接。其等效電路例如圖2所示，具有ー個PWM的基本結構，可以被設定而維持恒定的工作比率及輸出，變壓器4具有初級線圈與至少ー個次級線圈，該初級線圈與該可調式工作比率単元3相連接，ニ極管5、電感6相互串聯銜接于該變壓器4的次級線圈的一端，電容7則設于該電感6與ニ極管5之間，且與該變壓器4次級線圈的另一端(接地端)相連接，負載單元8為ー個具有電壓箝位特性的負載(可為ー個LED、OLED等發光組件或裝置)，其與該電感6及電容7并聯連接。參照圖3，可知上述第一實施例的結構于操作時，該交流的電源I經過整流単元2整流之后，利用固定該可調式工作比率単元3之工作比率(duty cycle)方式(其輸出波形例如曲線A所示)，可向變壓器4的初級線圈提供恒定的功率(電流的波形例如曲線B所示)。而由于輸出為恒定負載，因此在該變壓器4的次級線圈尚可產生ー個恒定RMS電流，且由于該恒定RMS電流為脈沖式電流(其電流波形如曲線C所示)，所以可再經電感6柔化之后(電流波形如曲線D所示)施加于該負載單元8，以使發光単元8獲得較柔順的電流。同時，因為該負載單元8具有電壓箝位的特性，使得在電流導通時將建立穩定的負載輸出電壓。由此，得以滿足恒定均方根電流輸出、高功率因子的需求。同時，在電路中無需使用電解電容，也可有效提聞整體的使用壽命。

參照圖4、圖5，可知本發明第二實施例的結構以上述第一實施例的結構為基礎。其所不同之處在于，該可調式工作比率単元3系可進ー步連接有ー個電流輸出校正単元31，且該電流輸出校正単元31主要由一個采樣保持電路311及ー個工作比率校正電路312所組成。在實際應用時，更可以在該與變壓器40的次級線圈另設ー個參考線圈41，利用該采樣保持電路311經由參考線圈41取得ー個參考輸出電壓VE1，再由該工作比率校正電路312調整該可調式工作比率単元3的工作比率，而使負載單元8在不同導通電壓下皆能獲得設計范圍下的恒定均方根電流。而該電流輸出校正単元31的運算關系式系為？in 乂見ff= out=Nout 乂I(MS)，:當負載單元8的啟動電壓變大時，將使輸出電壓(Vout)變大，此時將使均方根電流I (RMS)變小；因此通過檢測輸出電壓(Vout)來提高輸入功率，便可以使均方根電流I (RMS)回到設計的范圍內，而不需使用額外的光耦合反饋裝置。參照圖6、圖7，可知本發明第三實施例的結構也以上述第一實施例的結構為基礎。其所不同之處系在干，該可調式工作比率単元3系可進ー步連接有一個電源校正単元32，該電源校正單元32由ー個電源檢測電路321及ー個工作比率校正電路322所組成。該電源檢測電路321可由整流単元2輸出端檢測該電源I的電壓，并由該工作比率校正電路322調整該可調式工作比率単元3的工作比率，進而修正其輸出功率，而使本發明得以能在通用電壓的范圍下獲得設計范圍內的電流；也就是說當使用可調式工作比率単元3的工作比率切換得到定功率輸出時，將因電源I輸入改變輸出功率。因此，可通過檢測電源I輸入再經由電源校正單元32改變該可調式工作比率單元3的工作比率，以使均方根電流I(RMS)保持在設計范圍內。參照圖8、圖9，可知本發明圖4實施例的結構也以上述第一實施例的結構為基礎。其所不同之處系在干，該可調式工作比率単元3系可進ー步連接有一個調光控制單元33，該調光控制單元33設置于電源I與可調式工作比率単元3之間，其可通過跳躍或屏蔽工作比率的方式降低該可調式工作比率単元3的輸出功率；當該可調式工作比率単元3的輸出波形如曲線E吋，其于調光控制單元33完全未進行跳躍工作(屏蔽)吋，具有100%功率輸出(如曲線F所示)。而當該調光控制單元33進行一次跳躍工作(屏蔽)時，具有75%功率輸出(如曲線G所示)。當該調光控制單元33進行二次跳躍工作(屏蔽)時，具有50%功率輸出(如曲線H所示)。最后，若調光控制單元33進行三次跳躍工作(屏蔽)時，具有25%功率輸出(如曲線I所示)，且上述的動作可重復循環進行；于實際應用時，可通過使用者切換電源開關作為操作信號，并在所規定的邏輯下計數該操作信號，再依計數結果分別做出對應的跳躍或屏蔽工作比率。例如在規定時間內反復切換電源開關一次，即為計數該操作信號一次。此時可屏蔽25%的工作比率(Duty)，使輸出功率降到原有的75%，此為第二階段輸出電流；如又在規定時間內再反復切換一次(即計數該操作信號二次)，則可屏蔽50%的工作比率(Duty)，使輸出功率降到原有的50%，此為第三階段輸出電流；如又在規定時間內再反復切換一次(即計數該操作信號三次)，則可屏蔽75%的工作比率(Duty)，使輸出功率降到原有的25%，此為圖4階段輸出電流；如又在規定時間內再反復切換一次(計數該操作信號五次)，則可回到屏蔽0%的工作比率(Duty)，使輸出功率回到原有的100%(即為回到第一階段輸出電流)的狀態；由此，得以對該負載單元8 (發光組件或裝置)形成一個循環調整輸出光線強度的操作控制。如上所述，本發明完全符合專利三性新穎性、創造性和實用性。本發明在說明書中已經以較佳實施例揭露，然而所屬領域技術人員應理解的是，該實施例僅用于描繪本發明，而不應解讀為限制本發明的范圍。應注意的是，凡與該實施例等同的變化與置換、改變，皆應落入本發明的專利申請范圍內。
權利要求
1.一種具有電壓箝位特性負載的恒流驅動裝置，其包含 整流單元，其與外部的交流電源相連接，并可將該交流電源整流為直流電源； 可調式工作比率單元，其與該整流單元相連接，其可以被設定而維持恒定的工作比率及輸出； 變壓器，具有初級線圈與至少一個次級線圈，該初級線圈與該可調式工作比率單元相連接； 二極管，其串聯銜接于該變壓器的次級線圈的一端； 電感，其與該二極管相串聯銜接； 電容，其設于該電感與二極管之間，且與該變壓器次級線圈的另一端相連接；以及 具有電壓箝位特性的負載單元，其與該電感及電容并聯連接。
2.根據權利要求1所述的具有電壓箝位特性負載的恒流驅動裝置，其中，該具有電壓箝位特性的負載單元可以為發光二極管或有機發光二極管。
3.根據權利要求1所述的具有電壓箝位特性負載的恒流驅動裝置，其中，該可調式工作比率單元進一步連接有電流輸出校正單元，且該電流輸出校正單元主要由采樣保持電路及工作比率校正電路所組成，另于變壓器的次級線圈另設有參考線圈，利用該采樣保持電路經由參考線圈取得參考輸出電壓，再由該工作比率校正電路調整該可調式工作比率單元的工作比率，而使負載單元在不同導通電壓下皆能獲得設計范圍下的恒定均方根電流。
4.根據權利要求1所述的具有電壓箝位特性負載的恒流驅動裝置，其中，該可調式工作比率單元進一步連接有電源校正單元，該電源校正單元由電源檢測電路及工作比率校正電路所組成，該電源檢測電路可由整流單元輸出端檢測該電源的電壓，并由該工作比率校正電路調整該可調式工作比率單元的工作比率，進而修正其輸出功率。
5.根據權利要求1所述的具有電壓箝位特性負載的恒流驅動裝置，其中，該可調式工作比率單元進一步連接有調光控制單元，該調光控制單元設置于電源與可調式工作比率單元之間，其可通過跳躍工作比率的方式降低該可調式工作比率單元的輸出功率。
6.根據權利要求1所述的具有電壓箝位特性負載的恒流驅動裝置，其中，該調光控制單元可逐次控制該可調式工作比率單元的輸出功率以等比例下降，且上述的動作可重復循環進行。
全文摘要
本發明提供一種具有電壓箝位特性負載的恒流驅動裝置，其包含有相互連接的電源、整流單元、可調式工作比率單元、變壓器、二極管、電感、電容及具有電壓箝位特性的負載單元，其可應用于交流電轉直流電隔離式的具有電壓箝位特性的負載單元上，且利用初級線圈恒定工作比率及次級線圈電感柔化電流的方式，完成恒定根均方電流、高功率因子以及無須電解電容的要求，而達到提高使用壽命的效果；另外，更可進一步搭配電流輸出校正單元，使發光單元在不同啟動電壓下皆獲得恒定均方根電流，不需額外的光耦合反饋裝置；或搭配電源檢測及校正單元進行電壓修正與檢測，進而能在通用電壓范圍下進行操作；且更可搭配調光控制單元調整發光單元所需的光強度。
文檔編號H05B37/02GK103052196SQ20111030572
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月11日 優先權日2011年10月11日
發明者呂勇進, 廖思翰, 陳政佑, 李德章 申請人:荃寶科技股份有限公司