專利名稱：具有定電流輸出的直流電源轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流電源轉(zhuǎn)換電路，特別涉及一種具有定電流輸出的直 電源轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
近年來，發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)已普遍應(yīng)用使用于 信息、通信及消費(fèi)性電子產(chǎn)品的指示燈與顯示裝置上，如交通號志燈等等。 不同于一般白熾燈泡，發(fā)光二極管屬冷發(fā)光組件，因此具有耗電量低、組件 壽命長、無須暖燈時間以及反應(yīng)速度快等優(yōu)點，再加上其體積小、耐震動、 適合量產(chǎn)，因此容易配合應(yīng)用需求而制成極小或陣列式的組件。在發(fā)光二極 管的物理特性中，發(fā)光二極管的發(fā)光程度與其通過的電流成正比，而通過發(fā) 光二極管的電流隨著發(fā)光二極管的一順向偏壓呈指數(shù)型的增加，也就是說， 當(dāng)通過的電流越大，二極管發(fā)光的強(qiáng)度也越高。另外，當(dāng)周遭環(huán)境的溫度改 變時，二極管的電流亦呈現(xiàn)指數(shù)型的改變。在許多應(yīng)用中，如液晶顯示器的 背光、交通號志等等，皆需要發(fā)光二極管持續(xù)以相同程度發(fā)光，以免造成視 覺上閃爍不定的現(xiàn)象發(fā)生。因此， 一般來說，發(fā)光二極管需要一電壓轉(zhuǎn)換電 路來控制其電流，以穩(wěn)定發(fā)光亮度。
請參考圖1,圖1為一現(xiàn)有直流對直流電壓轉(zhuǎn)換器10的示意圖。直流對 直流電壓轉(zhuǎn)換器10包含有一直流電源100、 一開關(guān)晶體管102、 一電阻104、 一二極管106、 一電感108、 一電容IIO、 一負(fù)載112、 一控制信號產(chǎn)生器114 及一電壓轉(zhuǎn)換器(highsider) 116?？刂菩盘柈a(chǎn)生器114可根據(jù)電阻104的 輸出電流，產(chǎn)生一控制信號Sc,并通過電壓轉(zhuǎn)換器116改變控制信號Sc的 電壓電平，以控制開關(guān)晶體管102的開啟或關(guān)閉，其工作原理如下。當(dāng)開關(guān) 晶體管102導(dǎo)通時，二極管106承受反偏壓而阻斷一回路L1，使得電源IOO 對電感108儲能，此時電阻104的電流逐漸上升。當(dāng)電阻104的電流上升至 一預(yù)設(shè)電平，控制信號產(chǎn)生器114通過控制信號Sc關(guān)閉開關(guān)晶體管102。 一 旦開關(guān)晶體管102關(guān)閉，則電感108會產(chǎn)生極性相反的電壓，二極管106承
受順向偏壓而導(dǎo)通回路L1，此時電阻104的電流開始下降。換句話說，現(xiàn)有直流對直流電壓轉(zhuǎn)換器IO通過開關(guān)晶體管102的導(dǎo)通與關(guān)閉，使負(fù)載112的 電流維持在一微小擺幅內(nèi)，穩(wěn)定負(fù)載112的電流。
在現(xiàn)有直流對直流電壓轉(zhuǎn)換器10中，由于控制信號產(chǎn)生器114與電路中 的各組件共接同一接地端GND，使得開關(guān)晶體管102與控制信號產(chǎn)生器114 分處不同電壓電平，開關(guān)晶體管102位于電壓高側(cè)(high side)，而控制信 號產(chǎn)生器114位于一電壓低側(cè)。因此，為了使控制信號產(chǎn)生器114產(chǎn)生的控 制信號Sc能適當(dāng)?shù)乜刂崎_關(guān)晶體管102，現(xiàn)有直流對直流電壓轉(zhuǎn)換器10需 要利用電壓轉(zhuǎn)換器116預(yù)先改變控制信號Sc的電壓電平，即將控制信號Sc 的電壓電平提升至電壓高側(cè)，所以電壓轉(zhuǎn)換器116通常為變壓器組合。因此， 對于現(xiàn)有直流對直流電壓轉(zhuǎn)換器10來說，電路的復(fù)雜度仍較高且占用面積較 大。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是提供一種具有定電流輸出的直流電源轉(zhuǎn)換電路。 本發(fā)明揭露一種具有定電流輸出的直流電源轉(zhuǎn)換電路。該直流電源轉(zhuǎn)換 電路包含有一直流電壓源、 一驅(qū)動電路及一控制信號產(chǎn)生器。該直流電壓源 用來4是供一直流電源。該驅(qū)動電路包含有一開關(guān)、 一電阻、一二極管及一電 感。該開關(guān)具有一第一端耦接于該直流電壓源， 一第二端用來接收一控制信 號，以及一第三端。該開關(guān)用來4艮據(jù)該第二端所接收的控制信號，導(dǎo)通或關(guān) 閉該第 一端至該第三端的連結(jié)。該電阻具有一第 一端耦接于該開關(guān)的該第三 端，及一第二端偶接于一第一接地端。該二極管具有一第一端耦接于該開關(guān) 的該第三端與該電阻的該第一端，及一第二端耦接于一第二接地端。該電感 具有一第一端耦接于該第一接地端，及一第二端耦接于一負(fù)載。該控制信號 產(chǎn)生器耦接于該開關(guān)的第二端、第三端，及該第一接地端，用來根據(jù)該電阻 的電流產(chǎn)生該控制信號至該開關(guān)的該第二端。


圖1為一現(xiàn)有降壓式直流對直流電壓轉(zhuǎn)換器的示意圖。圖2為本發(fā)明一實施例陣列輸出的直流電源轉(zhuǎn)換電路的示意圖。圖3為本發(fā)明一實施例陣列輸出的直流電源轉(zhuǎn)換電路的示意圖。
附圖符號說明10直流對直流電壓轉(zhuǎn)換器102開關(guān)晶體管20、30直流電源轉(zhuǎn)換電路22、32馬區(qū)動電^各100、200、300直-危電壓源202、302開關(guān)104、204、304、 314電阻106、206、306二極管108、208、308電感110、210、310電容112、212、312負(fù)載114、214、314控制信號產(chǎn)生器116電壓轉(zhuǎn)換器Sc控制信號Ll、L2、 L3回路GND、GND1、GND2接地端2022、2024、2026、 3022、3024、 3026 端點具體實施方式
請參考圖2,圖2為本發(fā)明一實施例陣列輸出的直流電源轉(zhuǎn)換電路20的 示意圖。直流電源轉(zhuǎn)換電路20包含有一直流電壓源200、 一驅(qū)動電路22、 一 控制信號產(chǎn)生器214及一負(fù)載212。直流電壓源200用來提供一直流電源給 直流電源轉(zhuǎn)換電路20。驅(qū)動電路22的構(gòu)成組件類似于圖1的直流對直流電 壓轉(zhuǎn)換器IO，其包含有一開關(guān)202、 一電阻204、 一二極管206、 一電感208 及一濾波電容210。開關(guān)202具有一第一端2022耦接于直流電壓源200, — 第二端2024用來接收控制信號產(chǎn)生器214所產(chǎn)生的一控制信號Sc,以及一 第三端2026。開關(guān)202是用來根據(jù)第二端2024所接收的控制信號Sc,導(dǎo)通 或關(guān)閉第一端2022至第三端2026的連結(jié)。因此，開關(guān)202可為一金屬氧化 物半導(dǎo)體場效晶體管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, MOSFET),則第一端2022是漏極，第二端2024是柵極，第三端2026是源極?；蛘撸_關(guān)202亦可為一雙極性^妄面晶體管(Bipolar Junction Transistor, BJT )，則第一端2022是集極，第二端2024是基極，第三端2026 是射極。不同于圖1的電阻104偶接于電容110及負(fù)載112之間，電阻204 偶接于開關(guān)202與電感208之間，其中，電阻204與電感208之間設(shè)有一第 一接地端GND1。 二極管206耦接于開關(guān)202的第三端2026與一第二接地端 GND2之間。二極管206通常為一pn接面半導(dǎo)體組件，圖標(biāo)中的上端為n極 而下端為p極。另外，第一接地端GND1用來提供控制信號產(chǎn)生器214的電源 接地，而第二接地端GND2用來提供直流電壓源200的電源接地，也就是說， 控制信號產(chǎn)生器26與圖2中其它組件不共地。電感208偶接于第一接地端 GND1及負(fù)載212之間，用來儲存或釋放直流電壓源200提供的能量，可控制 電流的最大或最小值。濾波電容210耦^妄于電感2 08與第二接地端GND2之間， 用來濾除輸出至負(fù)載212的電流的噪聲。控制信號產(chǎn)生器214通常為脈寬調(diào) 制器(Pulse width modulator),耦接于電阻204的兩端(其中一端即為第 一接地端GND1 )?？刂菩盘柈a(chǎn)生器214通過第一接地端GND1可感測電阻204 的電流，并根據(jù)電流變化產(chǎn)生適合的控制信號Sc至開關(guān)202的第二端2024。負(fù)載212是需要工作在穩(wěn)定電流下的組件，以發(fā)光二極管(Light emitting diode, LED)為例，其發(fā)光強(qiáng)度與通過的電流成比例，因此發(fā)光二 極管需要穩(wěn)定的電流來維持固定的亮度，以免造成閃爍不定的情況發(fā)生。為 了提供穩(wěn)定的電流給負(fù)載212，控制信號產(chǎn)生器214可感測電阻204的電流， 產(chǎn)生控制信號Sc，以控制開關(guān)202的開啟或關(guān)閉，從而將輸出至負(fù)載212的 電流維持在一定的范圍內(nèi).，其工作原理如下。當(dāng)開關(guān)202導(dǎo)通時，二極管206 承受反偏壓而阻斷一回路L2,使得直流電壓源200對電感208儲能，此時電 阻204的電流隨著電感208的電流逐步往上升而上升。當(dāng)電阻204的電流上 升至一預(yù)定最大值時，控制信號產(chǎn)生器214通過控制信號Sc關(guān)閉開關(guān)202。 一旦開關(guān)202關(guān)閉，直流電壓源200無法提供能量，電感208會產(chǎn)生極性相 反的電壓，則二極管206運(yùn)作于順向偏壓下導(dǎo)通回路L2，此時，電阻2(M的 電流隨著電感208的電流下降而下降。當(dāng)電阻204的電流下降至一預(yù)定最小 值時，控制信號產(chǎn)生器214再通過控制信號Sc開啟開關(guān)202，如此一來使負(fù) 載212的電流得以維持在一定的范圍內(nèi)。因此，在直流電源轉(zhuǎn)換電路20中， 控制信號產(chǎn)生器214不與其它組件共于第二接地端GND2,而改接于第一接地 端GNDl,并且電阻204改接于開關(guān)202與電感208之間，使控制信號產(chǎn)生器214產(chǎn)生的控制信號Sc的電壓電平以處于電壓高側(cè)，可直接將控制信號Sc 送至開關(guān)202。請參考圖3,圖3為本發(fā)明一實施例陣列輸出的直流電源轉(zhuǎn)換電路30的 示意圖。直流電源轉(zhuǎn)換電路30包含有一直流電壓源300、 一驅(qū)動電路32、 一 控制信號產(chǎn)生器314及一負(fù)載312。直流電壓源300用來提供一直流電源給 直流電源轉(zhuǎn)換電路30。驅(qū)動電路32包含有一開關(guān)302、 一第一電阻304、 一 第二電阻314、 一二極管306、 一電感308及一濾波電容310。第一電阻304 及一第二電阻314的一端皆耦接于第一接地端GND1，另一端耦接于控制信號 產(chǎn)生器314。由圖3可知，相較于圖2的驅(qū)動電路22，驅(qū)動電路32是增加第 二電阻314耦接于一第一接地端GND1及二極管308之間。因此，在開關(guān)302 導(dǎo)通時，控制信號產(chǎn)生器314可根據(jù)第一電阻304上電流的變化，產(chǎn)生一控 制信號Sc,而在開關(guān)302關(guān)閉時，控制信號產(chǎn)生器314則根據(jù)第二電阻314 上電流的變化，產(chǎn)生控制信號Sc。因此，當(dāng)開關(guān)302導(dǎo)通時，二極管306承受反偏壓而阻斷一回路L3,使 得第二電阻314上無電流通過，此時直流電壓源300對電感308儲能，則第 一電阻304的電流隨著電感308的電流逐步往上升而上升。當(dāng)電阻304的電 流上升至一預(yù)定最大值時，控制信號產(chǎn)生器314通過控制信號Sc關(guān)閉開關(guān) 302。 一旦開關(guān)302關(guān)閉，直流電壓源300無法提供能量，第一電阻304因此 無電流通過，此時電感308會產(chǎn)生極性相反的電壓，使二極管306運(yùn)作于順 向偏壓下導(dǎo)通回3各L3，則第二電阻314上有電流通過且其電流大小隨著電感 308的電流下降而下降。當(dāng)?shù)诙娮?14的電流下降至一預(yù)定最小值時，控 制信號產(chǎn)生器314再通過控制信號Sc開啟開關(guān)202，如此一來使負(fù)載312的 電流得以維持在一定的范圍內(nèi)。因此，在直流電源轉(zhuǎn)換電路30中，控制信號 產(chǎn)生器214不與其它組件共于第二接地端GND2，而改接于第一接地端GND1， 并且于開關(guān)302導(dǎo)通及關(guān)閉期間，分別根據(jù)第一電阻304及第二電阻314上 的電流變化，產(chǎn)生控制信號Sc?？刂菩盘柈a(chǎn)生器314產(chǎn)生的控制信號Sc的 電壓電平是處于電壓高側(cè)，可直接將控制信號Sc送至開關(guān)302，不需通過其 它變壓纟且件。綜上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，電阻接于負(fù)載的后端，且控制信號產(chǎn)生器與 直流電源共地，使產(chǎn)生的控制信號與開關(guān)處于不同電壓電平，因此現(xiàn)有直流 電源轉(zhuǎn)換電路需要電壓轉(zhuǎn)換器來調(diào)整控制信號的電壓電平。不同于現(xiàn)有技術(shù)，在本發(fā)明直流電源轉(zhuǎn)換電路中，控制信號產(chǎn)生器不與其它組件共接于同一接 地端，并將電阻設(shè)置在開關(guān)之后，使控制信號產(chǎn)生器與開關(guān)同處于電壓高側(cè), 使控制信號可直接傳送至開關(guān)，不需要使用電壓轉(zhuǎn)換器。因此，本發(fā)明直流 電源轉(zhuǎn)換電路將電阻設(shè)置在高壓側(cè)并使控制信號產(chǎn)生器不與其它組件共地， 可減低電路復(fù)雜度并節(jié)省成本。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均 等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1. 一種具有定電流輸出的直流電源轉(zhuǎn)換電路，包含有 一直流電壓源，用來提供一直流電源； 一驅(qū)動電路，包含有一開關(guān)，具有一第一端耦接于該直流電壓源， 一第二端用來接收一 控制信號，以及一第三端，該開關(guān)用來根據(jù)該第二端所接收的控制信號，導(dǎo) 通或關(guān)閉該第一端至該第三端的連結(jié)；一電阻，具有一第一端耦接于該開關(guān)的該第三端，及一第二端偶接 于一第一接地端；一二極管，具有一第一端耦接于該開關(guān)的該第三端與該電阻的該第 一端，及一第二端耦接于一第二接地端；以及一電感，具有一第一端耦接于該第一接地端，及一第二端耦接于一 負(fù)載；以及一控制信號產(chǎn)生器，耦接于該開關(guān)的第二端、第三端，及該第一接地端, 用來根據(jù)該電阻的電流，產(chǎn)生該控制信號至該開關(guān)的該第二端。
2. 如權(quán)利要求1所述的直流電源轉(zhuǎn)換電路，其中，該控制信號產(chǎn)生器是 一脈寬調(diào)制器。
3. 如權(quán)利要求1所述的直流電源轉(zhuǎn)換電路，其中，另包含一濾波電容， 耦接于該第二接地端與該電感的該第二端之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的直流電源轉(zhuǎn)換電路,其中，該開關(guān)為一金屬氧化 物半導(dǎo)體場效晶體管。
5. 如權(quán)利要求4所述的直流電源轉(zhuǎn)換電路，其中，該開關(guān)的該第一端是 一漏極，該第二端是一柵極，以及該第三端是一源極。
6. 如權(quán)利要求1所述的直流電源轉(zhuǎn)換電路，其中，該開關(guān)為一雙極性接 面晶體管。
7. 如權(quán)利要求6所述的直流電源轉(zhuǎn)換電路路，其中，該開關(guān)的該第一端 是一集極，該第二端是一基極，以及該第三端是一射極。
8. 如權(quán)利要求1所述的直流電源轉(zhuǎn)換電路，其中，該二極管的該第一端 是一n極，該第二端是一p極。
9. 一種具有定電流輸出的直流電源轉(zhuǎn)換電路，包含有 一直流電壓源，用來提供一直流電源； 一驅(qū)動電路，包含有一開關(guān)，具有一第一端耦接于該直流電壓源， 一第二端用來接收一 控制信號，以及一第三端，該開關(guān)用來根據(jù)該第二端所接收的控制信號，導(dǎo) 通或關(guān)閉該第 一 端至該第三端的連結(jié)；一第一電阻，具有一第一端耦接于該開關(guān)的該第三端，及一第二端 偶接于一第一接地端；一第二電阻，具有一第一端，及一第二端耦接于該第一接地端；一二極管，具有一第一端耦接于該第二電阻的該第一端，及一第二 端耦接于一第二接地端；以及一電感，具有一第一端耦接于該第一接地端，及一第二端耦接于一 負(fù)載；以及一控制信號產(chǎn)生器，耦接于該開關(guān)的第二端、第三端，該第二電阻的第 一端，以及該第一接地端，用來根據(jù)該電阻的電流，產(chǎn)生該控制信號至該開 關(guān)的該第二端。
10. 如權(quán)利要求9所述的直流電源轉(zhuǎn)換電路，其中，該控制信號產(chǎn)生器是 一脈寬調(diào)制器。
11. 如權(quán)利要求9所述的直流電源轉(zhuǎn)換電路，其中，另包含一濾波電容， 耦接于該第二接地端與該電感的該第二端之間。
12. 如權(quán)利要求9所述的直流電源轉(zhuǎn)換電路，其中，該開關(guān)為一金屬氧化 物半導(dǎo)體場效晶體管。
13. 如權(quán)利要求12所述的直流電源轉(zhuǎn)換電路，其中，該開關(guān)的該第一端 是一漏極，該第二端是一柵極，以及該第三端是一源極。
14. 如權(quán)利要求9所述的直流電源轉(zhuǎn)換電路，其中，該開關(guān)是一雙極性接 面晶體管。
15. 如權(quán)利要求14所述的直流電源轉(zhuǎn)換電路路，其中，該開關(guān)的該第一 端是一集極，該第二端是一基極，以及該第三端是一射極。
16. 如權(quán)利要求9所述的直流電源轉(zhuǎn)換電路，其中，該二極管的該第一端 是一n極，該第二端是一p極。
全文摘要
一種具有定電流輸出的直流電源轉(zhuǎn)換電路包含有一直流電壓源、一驅(qū)動電路及一控制信號產(chǎn)生器。該驅(qū)動電路包含有一開關(guān)、一電阻、一二極管及一電感。該開關(guān)一第一端、一第二端以及一第三端，用來根據(jù)一控制信號，導(dǎo)通或關(guān)閉一連結(jié)。該電阻耦接于該開關(guān)的該第三端與一第一接地端之間。該二極管具有一第一端及一第二端耦接于一第二接地端。該電感具有一第一端耦接于該第一接地端，及一第二端耦接于一負(fù)載。該控制信號產(chǎn)生器耦接于該開關(guān)的第二端、第三端，及該第一接地端，用來根據(jù)該電阻的電流產(chǎn)生該控制信號至該開關(guān)的該第二端。
文檔編號G05F1/56GK101123394SQ20071010090
公開日2008年2月13日 申請日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月7日
發(fā)明者王仕元 申請人:廣鵬科技股份有限公司