專利名稱：具有電壓箝位特性負(fù)載的恒流驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種具有電壓箝位(clamp)特性負(fù)載的恒流驅(qū)動裝置，其可應(yīng)用于交流電轉(zhuǎn)直流電隔離式的具有電壓箝位特性的負(fù)載單元上，作為LED、OLED等發(fā)光裝置的恒流驅(qū)動使用。
背景技術(shù)：
目前一般慣用的隔離式光源負(fù)載驅(qū)動裝置，至少包含有下列三種型態(tài)
其一為反馳式轉(zhuǎn)換器，雖然其具有低成本的優(yōu)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(jié)合前級高功率因子與后級的反馳式轉(zhuǎn)換器，雖然其具有高功率因子的優(yōu)勢，但由于其為雙級結(jié)構(gòu)，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(dǎo)致使用壽命較低；
其三則為單級轉(zhuǎn)換器，然而該單級轉(zhuǎn)換器雖具有高功率因子與效率好的優(yōu)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(diǎn)；
況且以上述三種發(fā)光驅(qū)動裝置而言，除上述本身的缺點(diǎn)外，于實(shí)際應(yīng)用上更有無法進(jìn)行光源強(qiáng)度調(diào)整的共同缺失；因此，現(xiàn)有的三種型態(tài)的隔離式發(fā)光驅(qū)動裝置仍無法完全符合實(shí)際使用的所需。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述常見的具有電壓箝位特性負(fù)載的恒流驅(qū)動裝置的缺點(diǎn)，發(fā)明人為了完善技木，經(jīng)過無數(shù)的研究和實(shí)驗(yàn)，憑其從事該項(xiàng)產(chǎn)業(yè)多年的累積經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而研發(fā)出ー種具恒流驅(qū)動的發(fā)光裝置，以期望可以將本發(fā)明應(yīng)用于交流電轉(zhuǎn)直流電隔離式的發(fā)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(shí),其由于無需使用電解電容，而達(dá)到提高使用壽命的效果。本發(fā)明的另一目的，在于可利用檢測次級線圈電壓的方式進(jìn)行調(diào)整，而使發(fā)光單元在不同導(dǎo)通的電壓下皆能獲得設(shè)計(jì)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(fā)明的又一目的，在于可利用所檢測的電源電壓來進(jìn)行工作修正，而能在通用電壓范圍下進(jìn)行操作。本發(fā)明的另ー目的，在于可調(diào)整發(fā)光單兀所需的輸出光強(qiáng)度。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的具恒流驅(qū)動的發(fā)光裝置其包含有ー個(gè)整流単元，其與ー個(gè)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(gè)可調(diào)式工作比率單元，其與該整流単元相連接，其可被設(shè)定而維持恒定的工作比率及輸出；一個(gè)變壓器，具有初級線圈與至少ー個(gè)次級線圈，該初級線圈與該可調(diào)式工作比率単元相連接；一個(gè)ニ極管，其串聯(lián)銜接于該變壓器的次級線圈的一端；一個(gè) 電感，其與該ニ極管相串聯(lián)銜接；ー個(gè)電容，其設(shè)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(gè)具有電壓箝位特性的負(fù)載單元，其與該電感及電容并聯(lián)連接。依上述結(jié)構(gòu)，其中，該具有電壓箝位特性的負(fù)載單元可為發(fā)光二極管(LED)或有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)。依上述結(jié)構(gòu)，其中，該可調(diào)式工作比率單元進(jìn)一步連接有ー個(gè)電流輸出校正単元，且該電流輸出校正単元主要由一個(gè)采樣保持電路及ー個(gè)工作比率校正電路所組成。另外在變壓器的次級線圈另設(shè)有ー個(gè)參考線圈，利用該采樣保持電路經(jīng)由參考線圈取得一個(gè)參考輸出電壓，再由該工作比率校正電路調(diào)整該可調(diào)式工作比率単元的工作比率，而使負(fù)載單元在不同導(dǎo)通電壓下皆能獲得設(shè)計(jì)范圍下的恒定均方根電流。依上述結(jié)構(gòu)，其中，該可調(diào)式工作比率單元進(jìn)一步連接有一個(gè)電源校正単元，該電源校正単元由ー個(gè)電源檢測電路及ー個(gè)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(diào)整該可調(diào)式工作比率単元的工作比率，進(jìn)而修正其輸出功率。依上述結(jié)構(gòu)，其中，該可調(diào)式工作比率單元進(jìn)一步連接有一個(gè)調(diào)光控制單元，該調(diào)光控制單元設(shè)置于電源與可調(diào)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(diào)式工作比率単元的輸出功率。依上述結(jié)構(gòu)，其中，該調(diào)光控制單元系可逐次控制該可調(diào)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(fù)循環(huán)進(jìn)行。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例中該可調(diào)式工作比率単元的等效電路圖。圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例中各程序的電流波形示意圖。圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例中該電流輸出校正單元的等效電路圖。圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明第三實(shí)施例中該電源校正単元的等效電路圖。圖8為本發(fā)明圖4實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明圖4實(shí)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(diào)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(diào)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(fù)載單元。
具體實(shí)施例方式為充分了解本發(fā)明的技術(shù)特征及達(dá)成功效，由下述具體的實(shí)施例，并結(jié)合所附的圖，對本發(fā)明做一詳細(xì)說明
如圖1、圖2所示，可知本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)至少包含ー個(gè)整流単元2、一個(gè)可調(diào)式工作比率単元3、一個(gè)變壓器4、一個(gè)ニ極管5、一個(gè)電感6、一個(gè)電容7以及ー個(gè)負(fù)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(gè)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(diào)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(gè)PWM的基本結(jié)構(gòu)，可以被設(shè)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(gè)次級線圈，該初級線圈與該可調(diào)式工作比率単元3相連接，ニ極管5、電感6相互串聯(lián)銜接于該變壓器4的次級線圈的一端，電容7則設(shè)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(fù)載單元8為ー個(gè)具有電壓箝位特性的負(fù)載(可為ー個(gè)LED、OLED等發(fā)光組件或裝置)，其與該電感6及電容7并聯(lián)連接。參照圖3，可知上述第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)于操作時(shí)，該交流的電源I經(jīng)過整流単元2整流之后，利用固定該可調(diào)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(fù)載，因此在該變壓器4的次級線圈尚可產(chǎn)生ー個(gè)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(jīng)電感6柔化之后(電流波形如曲線D所示)施加于該負(fù)載單元8，以使發(fā)光単元8獲得較柔順的電流。同時(shí)，因?yàn)樵撠?fù)載單元8具有電壓箝位的特性，使得在電流導(dǎo)通時(shí)將建立穩(wěn)定的負(fù)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(shí)，在電路中無需使用電解電容，也可有效提聞?wù)w的使用壽命。

參照圖4、圖5，可知本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)以上述第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。其所不同之處在于，該可調(diào)式工作比率単元3系可進(jìn)ー步連接有ー個(gè)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(gè)采樣保持電路311及ー個(gè)工作比率校正電路312所組成。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，更可以在該與變壓器40的次級線圈另設(shè)ー個(gè)參考線圈41，利用該采樣保持電路311經(jīng)由參考線圈41取得ー個(gè)參考輸出電壓VE1，再由該工作比率校正電路312調(diào)整該可調(diào)式工作比率単元3的工作比率，而使負(fù)載單元8在不同導(dǎo)通電壓下皆能獲得設(shè)計(jì)范圍下的恒定均方根電流。而該電流輸出校正単元31的運(yùn)算關(guān)系式系為？in 乂見ff= out=Nout 乂I(MS)，:當(dāng)負(fù)載單元8的啟動電壓變大時(shí)，將使輸出電壓(Vout)變大，此時(shí)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(shè)計(jì)的范圍內(nèi)，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(fā)明第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)也以上述第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。其所不同之處系在干，該可調(diào)式工作比率単元3系可進(jìn)ー步連接有一個(gè)電源校正単元32，該電源校正單元32由ー個(gè)電源檢測電路321及ー個(gè)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(diào)整該可調(diào)式工作比率単元3的工作比率，進(jìn)而修正其輸出功率，而使本發(fā)明得以能在通用電壓的范圍下獲得設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的電流；也就是說當(dāng)使用可調(diào)式工作比率単元3的工作比率切換得到定功率輸出時(shí)，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(jīng)由電源校正單元32改變該可調(diào)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(shè)計(jì)范圍內(nèi)。參照圖8、圖9，可知本發(fā)明圖4實(shí)施例的結(jié)構(gòu)也以上述第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。其所不同之處系在干，該可調(diào)式工作比率単元3系可進(jìn)ー步連接有一個(gè)調(diào)光控制單元33，該調(diào)光控制單元33設(shè)置于電源I與可調(diào)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(diào)式工作比率単元3的輸出功率；當(dāng)該可調(diào)式工作比率単元3的輸出波形如曲線E吋，其于調(diào)光控制單元33完全未進(jìn)行跳躍工作(屏蔽)吋，具有100%功率輸出(如曲線F所示)。而當(dāng)該調(diào)光控制單元33進(jìn)行一次跳躍工作(屏蔽)時(shí)，具有75%功率輸出(如曲線G所示)。當(dāng)該調(diào)光控制單元33進(jìn)行二次跳躍工作(屏蔽)時(shí)，具有50%功率輸出(如曲線H所示)。最后，若調(diào)光控制單元33進(jìn)行三次跳躍工作(屏蔽)時(shí)，具有25%功率輸出(如曲線I所示)，且上述的動作可重復(fù)循環(huán)進(jìn)行；于實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可通過使用者切換電源開關(guān)作為操作信號，并在所規(guī)定的邏輯下計(jì)數(shù)該操作信號，再依計(jì)數(shù)結(jié)果分別做出對應(yīng)的跳躍或屏蔽工作比率。例如在規(guī)定時(shí)間內(nèi)反復(fù)切換電源開關(guān)一次，即為計(jì)數(shù)該操作信號一次。此時(shí)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(guī)定時(shí)間內(nèi)再反復(fù)切換一次(即計(jì)數(shù)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(guī)定時(shí)間內(nèi)再反復(fù)切換一次(即計(jì)數(shù)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(guī)定時(shí)間內(nèi)再反復(fù)切換一次(計(jì)數(shù)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(tài)；由此，得以對該負(fù)載單元8 (發(fā)光組件或裝置)形成一個(gè)循環(huán)調(diào)整輸出光線強(qiáng)度的操作控制。如上所述，本發(fā)明完全符合專利三性新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性。本發(fā)明在說明書中已經(jīng)以較佳實(shí)施例揭露，然而所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，該實(shí)施例僅用于描繪本發(fā)明，而不應(yīng)解讀為限制本發(fā)明的范圍。應(yīng)注意的是，凡與該實(shí)施例等同的變化與置換、改變，皆應(yīng)落入本發(fā)明的專利申請范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有電壓箝位特性負(fù)載的恒流驅(qū)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(diào)式工作比率單元，其與該整流單元相連接，其可以被設(shè)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(gè)次級線圈，該初級線圈與該可調(diào)式工作比率單元相連接； 二極管，其串聯(lián)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(lián)銜接； 電容，其設(shè)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(fù)載單元，其與該電感及電容并聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電壓箝位特性負(fù)載的恒流驅(qū)動裝置，其中，該具有電壓箝位特性的負(fù)載單元可以為發(fā)光二極管或有機(jī)發(fā)光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電壓箝位特性負(fù)載的恒流驅(qū)動裝置，其中，該可調(diào)式工作比率單元進(jìn)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(shè)有參考線圈，利用該采樣保持電路經(jīng)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(diào)整該可調(diào)式工作比率單元的工作比率，而使負(fù)載單元在不同導(dǎo)通電壓下皆能獲得設(shè)計(jì)范圍下的恒定均方根電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電壓箝位特性負(fù)載的恒流驅(qū)動裝置，其中，該可調(diào)式工作比率單元進(jìn)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(diào)整該可調(diào)式工作比率單元的工作比率，進(jìn)而修正其輸出功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電壓箝位特性負(fù)載的恒流驅(qū)動裝置，其中，該可調(diào)式工作比率單元進(jìn)一步連接有調(diào)光控制單元，該調(diào)光控制單元設(shè)置于電源與可調(diào)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(diào)式工作比率單元的輸出功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電壓箝位特性負(fù)載的恒流驅(qū)動裝置，其中，該調(diào)光控制單元可逐次控制該可調(diào)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(fù)循環(huán)進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有電壓箝位特性負(fù)載的恒流驅(qū)動裝置，其包含有相互連接的電源、整流單元、可調(diào)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(fù)載單元，其可應(yīng)用于交流電轉(zhuǎn)直流電隔離式的具有電壓箝位特性的負(fù)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(dá)到提高使用壽命的效果；另外，更可進(jìn)一步搭配電流輸出校正單元，使發(fā)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(jìn)行電壓修正與檢測，進(jìn)而能在通用電壓范圍下進(jìn)行操作；且更可搭配調(diào)光控制單元調(diào)整發(fā)光單元所需的光強(qiáng)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(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者呂勇進(jìn), 廖思翰, 陳政佑, 李德章 申請人:荃寶科技股份有限公司