專利名稱：用于照明或指示裝置的無(wú)變壓器式交/直流轉(zhuǎn)換控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是有關(guān)于一種無(wú)變壓器式交/直流轉(zhuǎn)換控制電路，尤其指一種用于照明或指示裝置的無(wú)變壓器式交/直流轉(zhuǎn)換裝置的控制電路。
無(wú)變壓器式交/直流電轉(zhuǎn)換裝置，通常由一包含晶體管的電路控制其開/閉電流。如Takeahi等人于平成7年(1995)在Tokyo MetropolitanIndustrial Technology P165-168文獻(xiàn)中發(fā)表“LED Driver For CommercialPower”的公知電路圖，其簡(jiǎn)圖如
圖1所示，晶體管Tr2、Tr3為開/閉晶體管Tr1的硅控整流電路(SCR)，其中晶體管Tr1在輸入電壓由低逐漸升高時(shí)，晶體管Tr1基極電位將達(dá)到大于其射極電壓的準(zhǔn)位，此時(shí)晶體管Tr1導(dǎo)通。當(dāng)輸入電壓逐漸增加時(shí)，電流流經(jīng)電阻Re1使得晶體管Tr3的基極電位逐漸升高，而后致使晶體管Tr3晶體管導(dǎo)通，同時(shí)晶體管Tr2會(huì)將晶體管Tr1的基極電壓降低而使晶體管Tr1關(guān)閉。但是電路易發(fā)生振蕩現(xiàn)象，此振蕩將導(dǎo)致Tr1難以有效控制電流。由測(cè)量其實(shí)際輸出電流的電壓得知，如圖1A所示，其輸出電流嚴(yán)重振蕩，此振蕩結(jié)果造成熱累積于晶體管Tr1中，并無(wú)法供應(yīng)負(fù)載預(yù)期的穩(wěn)定電流值。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型則針對(duì)上述公知無(wú)變壓器式交/直流轉(zhuǎn)換控制電路的缺點(diǎn)不斷加以研究，先經(jīng)理論估算且完成實(shí)體驗(yàn)證本項(xiàng)實(shí)用新型。
本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種用于照明或指示裝置的無(wú)變壓器式交/直流轉(zhuǎn)換控制電路，其具有穩(wěn)定性的恒電流輸出，開/閉控制電路無(wú)振蕩，并可減少電路發(fā)熱量、提高效率及元件使用壽命。
為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本實(shí)用新型用于照明或指示裝置的無(wú)變壓器式交/直流轉(zhuǎn)換控制電路具有一電流輸入接點(diǎn)與一電流輸出接點(diǎn)，而流經(jīng)該控制電路的電流即為負(fù)載電流；控制電路主要包括一電流開關(guān)電路、一導(dǎo)通時(shí)間控制電路及一負(fù)載電流限制電路，且每一電路都分別具有一電流輸入接點(diǎn)、一電流輸入接點(diǎn)及一控制接點(diǎn)。電流開關(guān)電路接受導(dǎo)通時(shí)間控制電路及負(fù)載電流限制電路的輸出信號(hào)，以控制負(fù)載電流的導(dǎo)通與否及負(fù)載電流的大小。導(dǎo)通時(shí)間控制電路依據(jù)控制電路的輸出入電位差決定電流開關(guān)電路的關(guān)閉動(dòng)作，當(dāng)電位差超過(guò)默認(rèn)值時(shí)，即關(guān)閉負(fù)載電流。負(fù)載電流限制電路則通過(guò)電流開關(guān)電路以限制負(fù)載電流，當(dāng)負(fù)載電流超過(guò)預(yù)設(shè)限值時(shí)，即輸出信號(hào)令電流開關(guān)電路限制負(fù)載電流的大小。
上述的導(dǎo)通時(shí)間控制電路的控制接點(diǎn)連接至控制電路的電流輸入接點(diǎn)與電流開關(guān)電路的電流輸入接點(diǎn)的連接線路上；負(fù)載電流限制電路的電流輸入接點(diǎn)連接至電流開關(guān)電路的控制接點(diǎn)與導(dǎo)通時(shí)間控制電路的電流輸入接點(diǎn)的連接線路上；而電流開關(guān)電路的電流輸出接點(diǎn)連接至負(fù)載電流限制電路的控制接點(diǎn)；至于導(dǎo)通時(shí)間控制電路的電流輸出接點(diǎn)連接至負(fù)載電流限制電路的電流輸出接點(diǎn)與控制電路的電流輸出接點(diǎn)的連接線路上。
一般而言，上述的電流開關(guān)電路包括一第一晶體管及一第一電阻；導(dǎo)通時(shí)間控制電路包括一第二晶體管、一第二電阻及一第三電阻；而負(fù)載電流限制電路包括一第三晶體管及一第五電阻。
圖lA是根據(jù)圖1公知電路所得的電壓波形圖。
圖2是本實(shí)用新型的概要電路圖。
圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例的控制電路圖，其主要以一N型PowerMOS晶體管控制開/閉電流。
圖3A是根據(jù)圖3的實(shí)施例所得的電壓波形圖。
圖4是本實(shí)用新型另一實(shí)施例的控制電路圖，其主要以一NPN型雙載子晶體管控制開/閉電流。
電壓源電路C9至少包括一交流電壓源，也可視情況包括一整流裝置，例如橋式全波或半波整流二極管。負(fù)載L具有一電流輸入端L1與一電流輸出端L2，可如圖所示，連接于電壓源電路C9的低電位輸出端P9l與控制電路C0的電流輸出接點(diǎn)P0o之間，也可連接于電壓源電路C9的高電位輸出端P9h與控制電路C0的電流輸入接點(diǎn)P0i之間。負(fù)載L為照明或指示等裝置，例如發(fā)光二極管LED。
控制電路C0包括一電流開關(guān)電路C1、一導(dǎo)通時(shí)間控制電路C2與一負(fù)載電流限制電路C3。電流開關(guān)電路C1具有一電流輸入接點(diǎn)P1i一電流輸出接點(diǎn)P1o及一控制接點(diǎn)P1c；導(dǎo)通時(shí)間控制電路C2具有一電流輸入接點(diǎn)P2i、一電流輸出接點(diǎn)P2o及一控制接點(diǎn)P2c；負(fù)載電流限制電路C3具有一電流輸入接點(diǎn)P3i、一電流輸出接點(diǎn)P3o及一控制接點(diǎn)P3c。
本實(shí)用新型中，電流開關(guān)電路C1是接受導(dǎo)通時(shí)間控制電路C2及負(fù)載電流限制電路C3的輸出信號(hào)，以控制負(fù)載電流的導(dǎo)通與否及負(fù)載電流的大小。導(dǎo)通時(shí)間控制電路C2是依據(jù)控制電路C0的輸出入電位差決定電流開關(guān)電路C1的關(guān)閉動(dòng)作，當(dāng)電位差超過(guò)默認(rèn)值時(shí)，即關(guān)閉負(fù)載電流。負(fù)載電流限制電路C3是通過(guò)電流開關(guān)電路C1以限制負(fù)載電流，當(dāng)負(fù)載電流超過(guò)預(yù)設(shè)限值時(shí)，即輸出信號(hào)令電流開關(guān)電路C1限制負(fù)載電流的大小。
各電路的連接關(guān)系如圖2所示，導(dǎo)通時(shí)間控制電路C2的控制接點(diǎn)P2c連接至控制電路C0的電流輸入接點(diǎn)P0i與電流開關(guān)電路C1的電流輸入接點(diǎn)P1i的連接線路上；負(fù)載電流限制電路C3的電流輸入接點(diǎn)P3i連接至電流開關(guān)電路C1的控制接點(diǎn)P1c與導(dǎo)通時(shí)間控制電路C2的電流輸入接點(diǎn)P2i的連接線路上；電流開關(guān)電路C1的電流輸出接點(diǎn)P1o連接至負(fù)載電流限制電路C3的控制接點(diǎn)P3c；導(dǎo)通時(shí)間控制電路C2的電流輸出接點(diǎn)P2o連接至負(fù)載電流限制電路C3的電流輸出接點(diǎn)P3o與控制電路C0的電流輸出接點(diǎn)P0o的連接線路上。
根據(jù)上述的概要電路，以下再列舉二具體實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明。圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例的控制電路圖，其主要以一N型Power MOS晶體管控制開/閉電流。圖中，電流開關(guān)電路C1包括一第一晶體管T1及一第一電阻R1，第一晶體管T1為N型Power MOSFET，其源極、漏極與門極分別形成電流輸出端、電流輸入端及控制端。第一電阻R1的一端連接至電流開關(guān)電路C1的電流輸入接點(diǎn)P1i與第一晶體管T1的電流輸入端的連接線路上，而另一端連接至電流開關(guān)電路C1的控制接點(diǎn)P1c與第一晶體管T1的控制端的連接線路上；第一晶體管T1的電流輸出端則連接至電流開關(guān)電路C1的電流輸出接點(diǎn)P1o。
而導(dǎo)通時(shí)間控制電路C2包括一第二晶體管T2、一第二電阻R2、一第三電阻R3及一第四電阻R4，其中第二晶體管T2為NPN型雙載子晶體管，其具有射極、集極及基極分別形成電流輸出端、電流輸入端及控制端。第四電阻R4的二端分別連接至第二晶體管T2的電流輸入端與導(dǎo)通時(shí)間控制電路C2的電流輸入接點(diǎn)P2i；第二電阻的一端連接至導(dǎo)通時(shí)間控制電路C2的控制接點(diǎn)P2c；第二電阻R2的另一端與第三電阻R3的一端連接至第二晶體管T2的控制端；第三電阻R3的另一端可與第二晶體管T2的電流輸出端連接至導(dǎo)通時(shí)間控制電路C2的電流輸出接點(diǎn)P2o，或直接連至負(fù)載電流限制電路C3的電流輸出接點(diǎn)P3o與控制電路C0的電流輸出接點(diǎn)P0o的連接線路上。
至于負(fù)載電流限制電路C3則包括一第三晶體管T3、一第五電阻R5及一第六電阻R6，其中第三晶體管T3也為NPN型雙載子晶體管，其具有射極、集極及基極分別形成電流輸出端、電流輸入端及控制端。第三晶體管T3的電流輸入端連接至負(fù)載電流限制電路C3的電流輸入接點(diǎn)P3i；第五電阻R5的一端連接至負(fù)載電流限制電路C3的控制接點(diǎn)P3c與第三晶體管T3的控制端的連接線路上，而另一端與第三晶體管T3的電流輸出端連接至負(fù)載電流限制電路C3的電流輸出接點(diǎn)P3o；第六電阻R6的一端連接至第三晶體管T3的控制端與負(fù)載電流限制電路C3的控制接點(diǎn)P3c的連接線路上，另一端則連接至第三晶體管T3的電流輸入端與負(fù)載電流限制電路C3的電流輸入接點(diǎn)P3i的連接線路上。
本實(shí)施例中，電壓源電路C9還包括一橋式全波整流二極管B，其二輸入端b1、b2分別連接至交流電壓源V的正極及負(fù)極，而正極輸出端b3及負(fù)極輸出端b4分別形成電壓源電路C9的高電位輸出端P9h及低電位輸出端P9l。此外，本實(shí)施例是以發(fā)光二極管LED為負(fù)載，其電流輸入端L1及輸出端L2分別連接至電容器Cp二端，則由電容器蓄能作用，可使原有脈沖式輸出電流更加平坦。
當(dāng)橋式全波整流二極管B的正極輸出端b3的電壓開始甚低時(shí)，此時(shí)各晶體管無(wú)電流流過(guò)；接著電壓經(jīng)歷下列狀態(tài)變化狀態(tài)(I)，當(dāng)正極輸出端b3的電壓由零逐漸升高時(shí)，第一晶體管T1的柵極電位大于源極電位，使得第一晶體管T1導(dǎo)通，導(dǎo)通電流流經(jīng)第五電阻R5使得第三晶體管T3基極電位上升，第三晶體管T3基極到達(dá)導(dǎo)通電位后，第一晶體管T1柵極的電位將受限于第三晶體管T3，繼而使第一晶體管T1與第三晶體管T3相互牽制，限制流經(jīng)第五電阻R5電流為固定值。
狀態(tài)(II)，當(dāng)正極輸出端b3電位漸漸上升后，流經(jīng)第二及第三電阻R2、R3的電流也漸漸變大，最后使得第二晶體管T2導(dǎo)通，而第一晶體管T1的柵極電位下降，致使第一晶體管T1關(guān)閉。
狀態(tài)(III)，當(dāng)正極輸出端b3電位由高電位逐漸隨著全波整流波形下降后，經(jīng)第三電阻R3電流逐漸減少，經(jīng)第二及第三電阻R2、R3適當(dāng)分壓后，使得第二晶體管T2于適當(dāng)時(shí)機(jī)關(guān)閉，使第一晶體管T1柵極電位提高，并使第一晶體管T1導(dǎo)通，再次提供發(fā)光二極管LED驅(qū)動(dòng)電流；最后正極輸出端b3電位下降至零電位，整個(gè)電路歸于零電流狀態(tài)，而回至狀態(tài)(I)周而復(fù)始。
綜上，適當(dāng)調(diào)整第一及第五電阻R1、R5及第二與第三電阻R2、R3電阻比例，則可有效控制第二及第三晶體管T2、T3關(guān)閉及導(dǎo)通時(shí)機(jī)，以驅(qū)動(dòng)及控制第一晶體管T1導(dǎo)通及關(guān)閉，并能輸出穩(wěn)定電流。
圖3A為本實(shí)施例的實(shí)際電壓波形圖，由圖可明顯看出，其輸出結(jié)果比公知圖1A波型平穩(wěn)而無(wú)振蕩，不僅改善導(dǎo)電效果，也可延長(zhǎng)元件及發(fā)光二極管LED使用壽命。
圖4為本實(shí)用新型另一實(shí)施例，是NPN型雙載子晶體管開/閉電流的控制電路圖。本實(shí)施例中，第一晶體管T1’為NPN型雙載子晶體管，其射極、集極及基極分別形成其電流輸出端、電流輸入端及控制端；第二及第三晶體管T2’、T3’皆為N型MOSFET，每一晶體管的源極、漏極與門極分別形成其電流輸出端、電流輸入端及控制端。本實(shí)施例中，因發(fā)光二極管LED也具有整流功效，則電壓源電路C9可移去橋式全波整流二極管B。至于其它電路連接則與前一實(shí)施例相同，因此不再贅述。
由圖3A的測(cè)量結(jié)果可明顯看出，本實(shí)用新型用于照明或指示裝置的無(wú)變壓器式交/直流轉(zhuǎn)換控制電路具有公知技術(shù)無(wú)法達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)，不僅可任意調(diào)整第一晶體管T1的導(dǎo)通角度，并可更容易地控制輸出電流的大小。
應(yīng)注意的是，上述實(shí)施例及附圖中僅包括本實(shí)用新型的主要元件及其連接關(guān)系；本實(shí)用新型使用的晶體管不限于上述形式，凡經(jīng)稍微修改而達(dá)到相同功效者皆可使用。此外，也可視情況在各接點(diǎn)及連接線路上增設(shè)其它元件，例如電阻，此等變化仍應(yīng)屬本實(shí)用新型的范圍。
權(quán)利要求1.一種用于照明或指示裝置的無(wú)變壓器式交/直流轉(zhuǎn)換控制電路，其具有一電流輸入接點(diǎn)與一電流輸出接點(diǎn)，而流經(jīng)該控制電路的電流即為負(fù)載電流，該控制電路主要包括一電流開關(guān)電路、一導(dǎo)通時(shí)間控制電路及一負(fù)載電流限制電路，且每一電路皆分別具有一電流輸入接點(diǎn)、一電流輸出接點(diǎn)及一控制接點(diǎn)；其特征為導(dǎo)通時(shí)間控制電路的控制接點(diǎn)連接至控制電路的電流輸入接點(diǎn)與電流開關(guān)電路的電流輸入接點(diǎn)的連接線路上；負(fù)載電流限制電路的電流輸入接點(diǎn)連接至電流開關(guān)電路的控制接點(diǎn)與導(dǎo)通時(shí)間控制電路的電流輸入接點(diǎn)的連接線路上；電流開關(guān)電路的電流輸出接點(diǎn)連接至負(fù)載電流限制電路的控制接點(diǎn)；導(dǎo)通時(shí)間控制電路的電流輸出接點(diǎn)連接至負(fù)載電流限制電路的電流輸出接點(diǎn)與控制電路的電流輸出接點(diǎn)的連接線路上。
2.如權(quán)利要求1所述的用于照明或指示裝置的無(wú)變壓器式交/直流轉(zhuǎn)換控制電路，其特征為電流開關(guān)電路包括一第一晶體管及一第一電阻；第一電阻的一端連接至電流開關(guān)電路的電流輸入接點(diǎn)與第一晶體管的電流輸入端的連接線路上；第一電阻的另一端連接至第一晶體管的控制端與電流開關(guān)電路的控制接點(diǎn)的連接線路上；第一晶體管的電流輸出端連接至電流開關(guān)電路的電流輸出接點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的用于照明或指示裝置的無(wú)變壓器式交/直流轉(zhuǎn)換控制電路，其特征為導(dǎo)通時(shí)間控制電路包括一第二晶體管、一第二電阻及一第三電阻；第二晶體管的電流輸入端連接至導(dǎo)通時(shí)間控制電路的電流輸入接點(diǎn)；第二電阻的一端連接至導(dǎo)通時(shí)間控制電路的控制接點(diǎn)；第二電阻的另一端與第三電阻的一端連接至第二晶體管的控制端；第三電阻的另一端與第二晶體管的電流輸出端連接至導(dǎo)通時(shí)間控制電路的電流輸出接點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的用于照明或指示裝置的無(wú)變壓器式交/直流轉(zhuǎn)換控制電路，其特征為導(dǎo)通時(shí)間控制電路還包括一第四電阻，其二端分別連接至第二晶體管的電流輸入端與導(dǎo)通時(shí)間控制電路的電流輸入接點(diǎn)，使第二晶體管的電流輸入端未直接連接至導(dǎo)通時(shí)間控制電路的電流輸入接點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的用于照明或指示裝置的無(wú)變壓器式交/直流轉(zhuǎn)換控制電路，其特征為負(fù)載電流限制電路包括一第三晶體管及一第五電阻；第三晶體管的電流輸入端連接至負(fù)載電流限制電路的電流輸入接點(diǎn)；第五電阻的一端連接至第三晶體管的控制端與負(fù)載電流限制電路的控制接點(diǎn)的連接線路上；第五電阻的另一端與第三晶體管的電流輸出端連接至負(fù)載電流限制電路的電流輸出接點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述的用于照明或指示裝置的無(wú)變壓器式交/直流轉(zhuǎn)換控制電路，其特征為負(fù)載電流限制電路還包括一第六電阻，其一端連接至第三晶體管的控制端與負(fù)載電流限制電路的控制接點(diǎn)的連接線路上，另一端則連接至第三晶體管的電流輸入端與負(fù)載電流限制電路的電流輸入接點(diǎn)的連接線路上。
7.如權(quán)利要求1所述的用于照明或指示裝置的無(wú)變壓器式交/直流轉(zhuǎn)換控制電路，其特征為是用于照明及指示裝置的無(wú)變壓器式交/直流轉(zhuǎn)換裝置。
專利摘要本實(shí)用新型是有關(guān)于一種用于照明或指示裝置的無(wú)變壓器式交/直流轉(zhuǎn)換控制電路，主要包括一電流開關(guān)電路、一導(dǎo)通時(shí)間控制電路及一負(fù)載電流限制電路。此控制電路可與電源及負(fù)載形成一串聯(lián)回路，除達(dá)到交/直流轉(zhuǎn)換的目的外，還可提供穩(wěn)定的負(fù)載電流，且無(wú)電路開/閉控制時(shí)的振蕩問(wèn)題，可減少電路發(fā)熱量、提高效率、提高元件使用壽命。
文檔編號(hào)H02M7/217GK2545749SQ0125962
公開日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2001年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月31日
發(fā)明者楊尊華, 陳慧華, 陳德錚 申請(qǐng)人:聚積科技股份有限公司