專利名稱：回授型自動功率控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種功率控制系統(tǒng)，特別是涉及一種能精準得到電子元件 消耗功率，再依據(jù)消耗功率變化，通過控制單元與調節(jié)單元自動調整對電子 元件供電量，可有效達到使發(fā)光功率維持穩(wěn)定功能的回授型自動功率控制 系統(tǒng)。
背景技術：
請參閱圖1所示，是說明一發(fā)光二極管在不同元件溫度下發(fā)光功率與 工作電流的關系曲線的曲線圖。該發(fā)光二極管與激光二極管等半導體元件 在運作時，發(fā)光功率會隨著元件溫度上升而降低，因此單純使用發(fā)光二極 管而不進行功率控制時，很容易導致發(fā)光功率不穩(wěn)定的情形。
請參閱圖2所示，是說明以往現(xiàn)有的一控制電路的設計結構示意圖，因 此一般發(fā)光二極管15會采用例如中國臺灣專利申請第92107029號"自動 功率控制器，，所揭露的一電路10,借以達成穩(wěn)定發(fā)光功率的目的，該電路 10主要是采用一光偵測器14以偵測該發(fā)光二極管15的發(fā)光功率，再依據(jù) 偵測信號的變化來調整提供到該發(fā)光二極管15的電壓或電流，借此設計用 以達到使發(fā)光功率維持穩(wěn)定的目的。
然而，由于該發(fā)光二極管15的輸出光線指向性不佳，該光偵測器14與 該發(fā)光二極管15的距離、位置、環(huán)境的光害、光偵測器14的靈敏度都會 對偵測信號產生影響，所以在發(fā)光功率的控制上很容易有誤差，此外，該光 偵測器14對不同波長的發(fā)光二極管15所輸出的偵測信號結果也不相同，該 發(fā)光二極管15與該光偵測器14在搭配不同的型號時，發(fā)光功率的控制效 果都會受到影響，因此上述原因會使采用光偵測器14的現(xiàn)行技術難以穩(wěn)定 的維持該發(fā)光二極管15的發(fā)光功率，而造成效果不佳。
由此可見，上述現(xiàn)有的自動功率控制系統(tǒng)在結構與使用上，顯然仍存 在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題,相關 廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發(fā) 展完成，而一般產品又沒有適切結構能夠解決上述問題，此顯然是相關業(yè) 者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設一種新型結構的回授型自動功率控制 系統(tǒng)，實屬當前重要研發(fā)課題之一，亦成為當前業(yè)界極需改進的目標。
有鑒于上述現(xiàn)有的自動功率控制系統(tǒng)存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事 此類產品設計制造多年豐富的實務經驗及專業(yè)知識，并配合學理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種新型結構的回授型自動功率控制系統(tǒng)，能夠 改進一般現(xiàn)有的自動功率控制系統(tǒng)，使其更具有實用性。經過不斷研究、設 計，并經過反復試作樣品及改進后，終于創(chuàng)設出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的自動功率控制系統(tǒng)存在的缺陷，而提 供一種新型結構的回授型自動功率控制系統(tǒng)，所要解決的技術問題是使其 不需要通過光線偵測，而能直接以電信號偵測進行功率控制，非常適于實 用。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。依據(jù) 本發(fā)明提出的一種回授型自動功率控制系統(tǒng)，適用于控制一電子元件，該電 子元件包含二電極，其中，該系統(tǒng)包含一乘法單元、 一控制單元，以及一調
節(jié)單元，其中該乘法單元，包括二乘法輸入端及一乘法輸出端，所述乘法輸 入端的其中一者是接收一對應于所述電極的電壓差的工作電壓值，另一者 是接收 一 對應于該電子元件的工作電流的回授電壓值，該乘法輸出端是輸 出一對應于該電子元件功率的量測電壓值，該量測電壓值是該工作電壓值 乘以該回授電壓值；該控制單元，包括二控制輸入端及一控制輸出端，所述 的控制輸入端的其中一者是接收該量測電壓值，另一者是接收一設定電壓 值，該控制輸出端是輸出一控制電壓，該控制電壓是對應于該量測電壓值與 該設定電壓值的差值變化；以及該調節(jié)單元，是電連接于該電子元件與該 控制單元之間，并包括一與該電子元件串聯(lián)的量測電阻、 一串聯(lián)于該電子 元件與該量測電阻之間的晶體管，及一第三放大器，該第三放大器具有一電 連接于該量測電阻的反相輸入端、 一接收該控制電壓的非反相輸入端，以及 一電連接該晶體管的輸出端，該晶體管的工作狀態(tài)是隨著該輸出端的輸出 電壓改變。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現(xiàn)。 前述的回授型自動功率控制系統(tǒng)，其中所述的乘法單元的其中一乘法
輸入端是電連接于該量測電阻，該回授電壓值是取自于該量測電阻一端的電壓。
前述的回4更型自動功率控制系統(tǒng)，其還包含一放大單元，該放大單元 包括一第一放大器及一電連接于該第一放大器的第一調整電阻，該工作電 壓值是由該第 一放大器輸出。
前述的回授型自動功率控制系統(tǒng)，其還包含一分壓單元，該分壓單元 包括四個分壓電阻，每兩個分壓電阻形成一分壓模組，所述電極上的電壓是 分別經由所述分壓模組而輸入到該第 一放大器中。
前述的回授型自動功率控制系統(tǒng)，其中所述的控制單元還包括一第放大器及一電連接于該第二放大器的第二調整電阻，所述控制輸入端及該 控制輸出端是形成于該第二放大器上。
前述的回授型自動功率控制系統(tǒng)，其中所述的調節(jié)單元的晶體管是采 用場效應晶體管，該第三放大器的輸出端是電連接到該晶體管的一柵極。
前述的回授型自動功率控制系統(tǒng)，其中所述的控制單元還包括一第二 放大器及一電連接于該第二放大器的第二調整電阻，所述控制輸入端及該 控制輸出端是形成于該第二放大器上。
前述的回授型自動功率控制系統(tǒng)，其中所述的調節(jié)單元的晶體管是采 用場效應晶體管，該第三放大器的輸出端是電連接到該晶體管的 一柵極。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術方
案，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點及有益效果本發(fā)明由于本系統(tǒng)的乘法單元在 運算時，該工作電壓值是直接對應所述電極的電壓差，該回授電壓值是直 接對應該電子元件的工作電流，所以能夠精準地得到該電子元件的消耗功 率，再依據(jù)該消耗功率變化，通過該控制單元與該調節(jié)單元自動調整對該電 子元件的供電量，就可以有效達到使發(fā)光功率維持穩(wěn)定的功能。
綜上所述，本發(fā)明是有關于一種回授型自動功率控制系統(tǒng)，適用于控 制一電子元件，該電子元件包含二電極，該系統(tǒng)包含一乘法單元、 一控制 單元，以及一調節(jié)單元。該乘法單元是將一對應于所述電極的電壓差的工 作電壓值，及一對應于該電子元件的工作電流的回授電壓值兩者相乘，借以 輸出一對應于該電子元件功率的量測電壓值。該控制單元是輸出一控制電 壓，該控制電壓是對應于該量測電壓值與一設定電壓值的差值變化。該調節(jié) 單元是電連接于該電子元件與該控制單元之間，并包括一與該電子元件串 聯(lián)的晶體管，該晶體管的工作狀態(tài)是隨著該控制單元的控制電壓改變。本發(fā) 明不需要通過光線偵測，而能直接以電信號偵測進行功率控制。本發(fā)明具 有上述諸多優(yōu)點及實用價值，其不論在產品結構或功能上皆有較大改進，在 技術上有顯著的進步，并產生了好用及實用的效果，且較現(xiàn)有的自動功率控 制系統(tǒng)具有增進的突出功效，從而更加適于實用，誠為一新穎、進步、實用 的新設計。
上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的 技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和 其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附 圖，詳細說明如下。


圖1是說明 一發(fā)光二極管在不同元件溫度下，發(fā)光功率與工作電流的關 系曲線的曲線圖。圖2是說明以往現(xiàn)有的一控制電路的設計的結構示意圖。 圖3是說明本發(fā)明回授型自動功率控制系統(tǒng)較佳實施例的一電路圖。 圖4、圖5、圖6是分別說明本發(fā)明的該較佳實施例應用于一藍光、一 綠光、 一紅光的發(fā)光二極管的使用情形的曲線圖。
具體實施例方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功 效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的回授型自動功率控制 系統(tǒng)其具體實施方式
、結構、特征及其功效，詳細說明如后。
有關本發(fā)明的前述及其他技術內容、特點及功效，在以下配合參考圖 式的較佳實施例的詳細說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實施方式
的說明，當
"了解，'然而所附圖式僅是提二參考與說明之用，并S用來對本發(fā)明加以限制。
請參閱圖3所示，是說明本發(fā)明回授型自動功率控制系統(tǒng)較佳實施例 的一電路圖。本發(fā)明較佳實施例的回授型自動功率控制系統(tǒng)200，適用于控 制一電子元件90的使用電功率，該電子元件90包含二電極A、 K,在本實 施例中該電子元件90是采用發(fā)光二極管，實際應用時也可以采用激光二極 管，該系統(tǒng)200包含一分壓單元20、 一放大單元30、 一乘法單元40、 一控 制單元50，以及一調節(jié)單元60。
上述的分壓單元20，包括四個分壓電阻Rl、 R2、 R3、 R4，每兩個分壓 電阻形成一分壓模組21、 22，所述電極A、 K上的電壓是分別經由所述分壓 -漠組21、 22而輸入到該;故大單元30中。
上述的放大單元30，包括一第一放大器31及一電連接于該第一放大器 31的第一調整電阻Ru;該第一放大器31具有二輸入端及一輸出端，所述 輸入端是分別電連接于所述分壓模組21、 22,該輸出端是輸出一對應于所 述電極A、 K的電壓差的工作電壓值VLED,該第一調整電阻Rw可讓使用者進 行該第一放大器31的輸出增益調整，而該工作電壓值V咖隨著元件溫度變化 時會產生一電壓變化AVtED，因此當元件溫度變化時該工作電壓值表示為
Vled + △ VLED
上述的乘法單元40，包括二乘法輸入端X1、 Y1及一乘法輸出端W,所 述乘法輸入端XI、 Yl的其中一者XI是接收一對應于所述電極A、 K的電壓 差的工作電壓值V咖，另一者Yl是接收一對應于該電子元件90的工作電流 變化的回授電壓值V,該乘法輸出端W是輸出一對應于該電子元件90的功 率變化的量測電壓值Vp,當元件溫度變化^f吏工作電壓V^產生一A V，時，該 量測電壓值Vp是該工作電壓值VLED+ AV咖乘以該回授電壓值VRE,以方程式表示為
VP = VREx (VLED+ AVLED) 上述的控制單元50,包括一第二放大器51、 二形成于該第二放大器51 的控制輸入端、 一形成于該第二放大器51的控制輸出端，及一電連接于該 第二放大器51的第二調整電阻Re2，該第二放大器51是采用運算放大器，所 述的控制輸入端是指該運算放大器的非反相輸入端與反相輸入端，該反相 輸入端是接收該量測電壓值VP,該非反相輸入端是接收一設定電壓值VREF，該 控制輸出端是輸出一控制電壓Vc,該控制電壓Vc是對應于該量測電壓值Vp 與該設定電壓值V^的差值變化，該設定電壓值V哪是為使用者可調整的定 值，用以改變該量測電壓值Vp與該設定電壓值V,的差值大小，該第二調整 電阻R。2是用以讓使用者能迅速調整該第二放大器51的一增益值G,借以適 用于不同波長、型號、種類的電子元件90使用，該控制電壓Ve以方程式表 示為
Vc = G x (VREF _ VP)
上述的調節(jié)單元60，是電連接于該電子元件90與控制單元50之間，并 包括一與該電子元件90串聯(lián)的量測電阻RE、 一串聯(lián)于該電子元件90與該 量測電阻RE之間的晶體管Q，及一第三放大器61;該第三放大器"具有一電 連接于該量測電阻Re的反相愉入端、 一接收該控制電壓Vc;的非反相輸入 端，及一電連接該晶體管Q的輸出端，該晶體管Q的工作狀態(tài)是隨著該輸出 端的輸出電壓改變，在本實施例中，該調節(jié)單元60的晶體管Q是采用場效 應晶體管(FET),該第三放大器61的輸出端是電連接到該晶體管Q的柵極 (柵極即閘極，以下均稱為柵極)，該乘法單元40的一乘法輸入端Yl是電連 接于該量測電阻RE，該回授電壓值是取自于該量測電阻RE—端的電壓VRE。
綜合上述方程式的描述，進一步演算可得知本系統(tǒng)200的開回路增益
為
GM(O)為開回路系統(tǒng)導納，Av。為該第三放大器61開回路增益，gm為該晶 體管Q的導納值。
再考慮該量測電阻RE可得
GM/=GM(0)= 4。xgm =丄
GMf為閉回路系統(tǒng)增益，由此可知，輸出電流只與該量測電阻Re有關，與
主動元件該晶體管Q無關，因此可以將該晶體管Q的非理想?yún)?shù)影響降到 最低，最后就可以得到流經該電子元件90的電流lLED為
<formula>formula see original document page 8</formula>因此，本發(fā)明可以借由該設定電壓值VREF與該量測電阻RB的調整，適度調 整流經該電子元件90的電流因元件溫度改變而產生的對應電流變化A I，用 以達到維持發(fā)光二極管穩(wěn)定功率輸出的目的，而使用時，如果該發(fā)光二極 管受溫度影響導致該工作電壓V^降低，則該乘法單元40所接收的電壓值 也隨著降低，于是輸出的該量測電壓值Vp會下降并輸入到該第二放大器51 的反相輸入端，在該設定電壓值V哪固定時，該量測電壓值Vp與該設定電壓 值V,差值所形成的該控制電壓Ve會上升，進而就能增加該晶體管Q的柵極 電場，使得通過該發(fā)光二極管的電 流Iled 增力口，于是已增加后的電 配合 受溫度影響而降低的工作電壓v咖，能使發(fā)光二極管的功率自動維持穩(wěn)定，達
到本發(fā)明的使用目的。
請配合參閱圖4、圖5、圖6所示，是分別說明本發(fā)明的該較佳實施例 應用于一藍光、 一綠光、 一紅光的發(fā)光二極管的使用情形的曲線圖，分別 說明本發(fā)明應用于使用藍光、綠光、紅光三種材料的發(fā)光二極管，且本發(fā) 明的該第二放大器51的增益值G分別為2倍、4倍、6倍時，隨著元件溫 度的升高，本發(fā)明控制后的發(fā)光功率對應溫度的變化曲線。經實驗證明在 本系統(tǒng)200運作下能控制發(fā)光功率相當平穩(wěn)，由于在控制方面由于不需要 通過一光偵測器偵測，所以量測結果不受到發(fā)光二極管輸出光線指向性不 佳、光偵測器與發(fā)光二極管的距離、位置、環(huán)境光害、光偵測器的靈敏度 等因素的影響；只要依據(jù)發(fā)光二極管為發(fā)出不同波長光線而使用不同發(fā)光 材料，對應所需不同的工作電壓值V，或不同的發(fā)光二極管型號進行適度調 整該增益值G或該設定電壓值V,就可以達到自動維持發(fā)光功率穩(wěn)定的目 的。
綜合上述說明可知，由于本系統(tǒng)20Q的乘法單元40在運算時，該工作 電壓值V，是直接對應所述電極A、 K的電壓差，該回授電壓值V^是直接對 應該電子元件90的工作電流變化I+AI，所以能精準地得到該電子元件90 的消耗功率變化，再依據(jù)該消耗功率變化，通過該控制單元50與該調節(jié)單 元60自動調整對該電子元件90的供電量，就可以有效達到使發(fā)光功率自
動維持穩(wěn)定的目的及功效。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式 上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā) 明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，當可利 用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但 凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例 所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍 內。
權利要求
1、一種回授型自動功率控制系統(tǒng)，適用于控制一電子元件，該電子元件包含二電極，其特征在于該系統(tǒng)包含一乘法單元、一控制單元，以及一調節(jié)單元，其中該乘法單元，包括二乘法輸入端及一乘法輸出端，所述乘法輸入端的其中一者是接收一對應于所述電極的電壓差的工作電壓值，另一者是接收一對應于該電子元件的工作電流的回授電壓值，該乘法輸出端是輸出一對應于該電子元件功率的量測電壓值，該量測電壓值是該工作電壓值乘以該回授電壓值；該控制單元，包括二控制輸入端及一控制輸出端，所述控制輸入端的其中一者是接收該量測電壓值，另一者是接收一設定電壓值，該控制輸出端是輸出一控制電壓，該控制電壓是對應于該量測電壓值與該設定電壓值的差值變化；以及該調節(jié)單元，是電連接于該電子元件與該控制單元之間，并包括一與該電子元件串聯(lián)的量測電阻、一串聯(lián)于該電子元件與該量測電阻之間的晶體管，及一第三放大器，該第三放大器具有一電連接于該量測電阻的反相輸入端、一接收該控制電壓的非反相輸入端，及一電連接該晶體管的輸出端，該晶體管的工作狀態(tài)是隨著該輸出端的輸出電壓改變。
2、 如權利要求l所述的回授型自動功率控制系統(tǒng)，其特征在于其中所 述的乘法單元的其中一乘法輸入端是電連接于該量測電阻，該回授電壓值 是取自于該量測電阻一端的電壓。
3、 如權利要求2所述的回授型自動功率控制系統(tǒng)，其特征在于其還包 含一放大單元，該放大單元包括一第一放大器及一電連接于該第一放大器 的第一調整電阻，該工作電壓值是由該第一放大器輸出。
4、 如權利要求3所述的回授型自動功率控制系統(tǒng)，其特征在于其還包 含一分壓單元，該分壓單元包括四個分壓電阻，每兩個分壓電阻形成一分壓 模組，所述電極上的電壓是分別經由所述分壓模組而輸入到該第 一放大器 中。
5、 如權利要求4所述的回授型自動功率控制系統(tǒng)，其特征在于其中所 述的控制單元還包括一第二放大器及一電連接于該第二放大器的第二調整 電阻，所述控制輸入端及該控制輸出端是形成于該第二放大器上。
6、 如權利要求5所述的回授型自動功率控制系統(tǒng)，其特征在于其中所 述的調節(jié)單元的晶體管是采用場效應晶體管，該第三放大器的輸出端是電連接到該晶體管的 一柵極。
7、 如權利要求1所述的回授型自動功率控制系統(tǒng)，其特征在于其中所述的控制單元還包括一第二放大器及一電連接于該第二放大器的第二調整 電阻，所述控制輸入端及該控制輸出端是形成于該第二放大器上。
8、如權利要求l所述的回授型自動功率控制系統(tǒng)，其特征在于其中所 述的調節(jié)單元的晶體管是采用場效應晶體管，該第三放大器的輸出端是電連接到該晶體管的 一柵極。
全文摘要
本發(fā)明有關一種回授型自動功率控制系統(tǒng)，適用控制一電子元件，該電子元件包含二電極，該系統(tǒng)包含一乘法單元、一控制單元及一調節(jié)單元。該乘法單元是將一對應于所述電極的電壓差的工作電壓值，及一對應于該電子元件的工作電流的回授電壓值兩者相乘，借以輸出一對應于該電子元件功率的量測電壓值。該控制單元是輸出一控制電壓，該控制電壓是對應于該量測電壓值與一設定電壓值的差值變化。該調節(jié)單元電連接于電子元件與控制單元之間，并包括一與電子元件串聯(lián)的晶體管，該晶體管工作狀態(tài)是隨控制單元的控制電壓改變。本發(fā)明能精準得到電子元件消耗功率，再依據(jù)消耗功率變化，通過控制單元與調節(jié)單元自動調整對電子元件供電量，可有效達到使發(fā)光功率維持穩(wěn)定的功能。
文檔編號H05B37/02GK101505560SQ200810006300
公開日2009年8月12日 申請日期2008年2月5日 優(yōu)先權日2008年2月5日
發(fā)明者孫臺平, 王嘉弘, 鄭為修 申請人:國立暨南國際大學