專利名稱：壓電諧振式發(fā)光二極管驅(qū)動電路的制作方法
技術領域：
本實用新型是有關ー種壓電諧振式發(fā)光二極管驅(qū)動電路，特別是指ー種利用單主動開關搭配薄型壓電諧振器來驅(qū)動發(fā)光二極管。
背景技術：
現(xiàn)今世界的石油價格節(jié)節(jié)高升，能源與原物料的供應成為最重要的議題，如何節(jié)約電カ以及節(jié)省耗材，是產(chǎn)業(yè)科技的關鍵目標，其中占能源消耗很大比例的照明設備，成為節(jié)能的重要項目。由于發(fā)光二極管的光電元件具有高色彩飽和度、無汞、壽命長、快速點滅、高亮度、耗電少與輕薄短小等優(yōu)點，目前已普遍使用發(fā)光二極管作為照明設備。目前大多使用壓電變壓器來驅(qū)動發(fā)光二極管電路，是將交流電源經(jīng)整流為直流電 壓后，經(jīng)全橋或半橋功率放大器來提供產(chǎn)生方波電壓；方波電壓通過外接電感與壓電變壓器輸入電容的諧振，以得到上下対稱的準弦波電流輸入壓電變壓器進行電壓轉(zhuǎn)換，最后經(jīng)整流器將壓電變壓器輸出的交流電流整流為直流電流后，予以驅(qū)動發(fā)光二極管。然而，使用四開關的全橋設計或使用雙開關的半橋不僅讓增加電路成本及體積，且電路線路設計也相對的較為復雜。因此，如何讓電路簡單化又能達到相同的發(fā)光二極管驅(qū)動電路效能是亟待解決的問題。有鑒于此，本實用新型遂針對上述現(xiàn)有技術的缺失，提出ー種壓電諧振式發(fā)光二極管驅(qū)動電路，以有效克服上述的所述等問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的主要目的在提供ー種壓電諧振式發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其利用單開關取代現(xiàn)有所使用雙開關的半橋設計，不僅于諧振時能達到零電壓切換來有效降低開關損耗，亦能降低電路成本的功效。為達上述的目的，本實用新型提供ー種壓電諧振式發(fā)光二極管驅(qū)動電路，包括一整流器，是接收一交流電壓，將其整流為一直流電壓；一準諧振開關模塊，連接所述整流器，所述準諧振開關模塊包含ー電感、一電容及ー開關，所述開關與所述電容并聯(lián)后連接于所述電感與所述電容之間，是將所述直流電壓作諧振以產(chǎn)生ー電感電流；一壓電諧振器，是連接所述準諧振開關模塊并接收所述電感電流，并將其予以諧振濾波后，使其產(chǎn)生ー準弦波電流 '及ー發(fā)光二極管模塊，是連接所述壓電諧振器并接收所述準弦波電流，將其經(jīng)整流為直流電流后并驅(qū)動發(fā)光。較佳的實施方式中，所述開關導通吋，所述直流電壓開始對所述電感充電，使其所述電感電流增加，所述開關為截止時，所述電感對所述電容放電，使所述電容開始充電，使所述電容的電壓由低電壓準位升為高電壓準位。較佳的實施方式中，更包含一整流電路，連接于所述壓電諧振器與所述發(fā)光二極管模塊之間，所述整流電路是接收所述弦波電流，并將其整流為ー直流電流，使其驅(qū)動所述發(fā)光二極管模塊發(fā)光。較佳的實施方式中，更包含至少ー變壓器，連接于所述壓電諧振器與所述整流電路之間，用以隔離所述準諧振開關模塊于諧振時所產(chǎn)生的噪聲或増加所述發(fā)光二極管模塊的驅(qū)動電壓。較佳的實施方式中，所述電感及所述電容的諧振頻率是大于所述開關的切換頻率及所述壓電諧振器的諧振濾波頻率，且所述開關的切換頻率大于所述壓電諧振器的諧振濾波頻率。較佳的實施方式中，更包含一濾波電感，串聯(lián)于所述電容與所述壓電諧振器之間，是過濾所述準諧振開關模塊于諧振時所產(chǎn)生的噪聲。
較佳的實施方式中，所述電感與所述濾波電感繞于同一鉄心上，形成ー自耦合變壓器，予以提升所述電感的電感電壓。本實用新型利用單開關取代現(xiàn)有所使用雙開關的半橋設計，不僅于諧振時能達到零電壓切換來有效降低開關損耗，亦能達到降低電路成本的功效。底下通過具體實施例詳加說明，當更容易了解本實用新型的目的、技術內(nèi)容、特點及其所達成的功效。

圖I為本實用新型的第一實施例示意圖。圖2為本實用新型的準諧振開關模塊在開關截止時的等效電路圖。圖3為本實用新型的準諧振開關模塊運作時的波形圖。圖4為本實用新型的第二實施例示意圖。圖5為本實用新型的第三實施例示意圖。圖6為本實用新型的第四實施例示意圖。圖7為本實用新型的第五實施例示意圖。圖8為本實用新型的第六實施例示意圖。圖9為本實用新型的準諧振開關模塊運作時的另一波形圖。附圖標記說明10_整流器；12_準諧振開關模塊；122_電感；124_電容；126_開關；128_寄生ニ極管；14_壓電諧振器；16_發(fā)光二極管模塊；18_整流電路；20_濾波電感；22-鐵心；24_變壓器；26_間歇振蕩電路；28_第一電感；30_第二電感；32_電阻；34_BJT開關；36_鐵心；38_電容。
具體實施方式
請參閱圖1，為本實用新型的第一實施例示意圖。壓電諧振式發(fā)光二極管驅(qū)動電路包括一整流器10、一準諧振開關模塊12、一壓電諧振器14、ー發(fā)光二極管模塊16及一整流電路18。準諧振開關模塊12連接于整流器10與壓電諧振器14之間，整流電路18是連接于壓電諧振器14連接于發(fā)光二極管模塊16之間。其中，準諧振開關模塊12包含ー電感122、ー電容124及ー開關126，開關126的漏極(drain)和電容124并聯(lián)后連接于電感122與壓電諧振器14之間；電感122連接于整流器10與開關126之間；壓電諧振器14連接于電容124與整流電路18之間。整流器10是接收市電所輸入的交流電壓(VAC)，并將其整流為正半周的直流電壓(VD。)，其中整流器10可為肖特基勢壘二極管(SBD)、快速回復二極管(FRD)、齊納二極管(ZD)等橋式整流器。請同時參閱圖2及圖3，圖2為本實用新型的準諧振開關模塊12在開關截止時的等效電路圖，圖3為本實用新型的準諧振開關模塊12運作時的波形圖。準諧振開關模塊12接收直流電壓，若開關126為導通狀態(tài)時，如波形圖所示時間區(qū)間為tO-tl，此時直流電壓開始對電感122充電，使電感122上的電流增加，其跨壓為VDC。開關126為截止狀態(tài)時，如波形圖所示時間區(qū)間為tl-t2，此時電感122與電容126開始諧振，據(jù)此產(chǎn)生一電感電流(iUn)與一電容電壓(V。);詳言之，諧振時，電感122開始對電容124放電，使電容124開始充電，其上電容電壓由低電壓準位上升為高電壓準位，此時的電容電壓為最大值(例如為兩倍的VDC)。通過壓電諧振器14諧振濾波特性，可使通過壓電諧振器14的電感電流經(jīng)濾波后形成弦波電流(即為壓電電流)，并傳送至整流電路18，其將弦波電流整流為一直流電流，即可驅(qū)動發(fā)光二極管模塊16發(fā)光。當電容電壓從高電壓準位回復至低電壓準位(V。 =O)時，開關126上的一寄生二極管128即導通，并強迫諧振停止。舉例來說，當開關126仍維持截止狀態(tài)時，諧振結束后如波形圖所示時間區(qū)間為t2-t0，此時寄生二極管128上的二極管電流與壓電諧振器14上的壓電電流(ipiez。)相等。由于電容124上的跨壓為0，使電感上的跨壓為VD。，電感122即開始充電。在t2-t0區(qū)間結束時，開關126再次切換為導通狀態(tài)，也就是重復執(zhí)行區(qū)間tO-tl ;此時電容124上的跨壓為0，如此一來，即可達到零電壓切換的功效，進而降低開關126損耗。值得注意的是，可利用準諧振開關模塊12將直流電壓(VD。)的頻率提升到接近或大于壓電諧振器14的操作頻率，才能確保達到零電壓切換的功效，如下各操作頻率的關系式
IT= ==)/洲)八腳
Λ/1 in C其中，Lin為電感122的電感值，C為電容124的電容值，fsw為開關126的切換頻
率，fpiezo為壓電諧振器14的諧振濾波頻率。電感122及電容124的諧振頻率是大于開關126的切換頻率及壓電諧振器14的諧振濾波頻率(即為操作頻率)，且開關126的切換頻率又大于壓電諧振器14的諧振濾波頻率。再如圖4所示，為本實用新型的第二實施例示意圖，其與第一實施例差異在于可串聯(lián)一濾波電感20于電容124與壓電諧振器14之間。濾波電感20用以過濾準諧振開關模塊12于諧振時所產(chǎn)生的噪聲，同時可加強壓電諧振器14的濾波性，例如阻隔壓電諧振器14上的寄生電容產(chǎn)生的噪聲，進而讓壓電電流的弦波特性達到最佳化。如第5圖所示，為本實用新型的第三實施例示意圖，其與第二實施例差異在于將電感122與濾波電感20繞設于同一鐵心22上,形成一自稱合變壓器,用以提升傳輸電壓的能力，也就是說，可以提升電感122及濾波電感20上的電感電壓。如圖6所示，為本實用新型的第四實施例示意圖，其與第一實施例差異在于發(fā)光二極管模塊16本身具有整流特性，會將壓電諧振器14所提供的弦波電流整流為可驅(qū)動內(nèi)部發(fā)光二極管元件162的直流電流，如此即可減少整流電路的成本，進而讓整體發(fā)光二極管驅(qū)動電路設計更為簡單化及體積輕薄化，極具市場競爭優(yōu)勢。如圖7所示，為本實用新型的第五實施例示意圖，其與第一實施例差異在于增設一變壓器24，其連接于壓電諧振器14與整流電路18之間，變壓器24是用以隔離準諧振開關模塊12于諧振時所產(chǎn)生的噪聲，或者變壓器24可增加發(fā)光二極管模塊16的驅(qū)動電壓。如圖8所示，為本實用新型的第六實施例示意圖，其與第一實施例差異在于增設一間歇震蕩電路(blocking oscillator),達成自諧振效果,且間歇震蕩電路與準諧振開關模塊12的作動原理相同，由于兩者內(nèi)部電路設計略有不同，故電路的能量傳遞方式略有不同，容后詳述。間歇震蕩電路26包含第一電感28、第二電感30、一電阻32和一 BJT開關34。第一電感28與第二電感30反向同繞于一鐵心36上，電阻32連接于第一電感28和BJT開關34基極(base)之間，BJT開關34的射極(collector)與電容38并聯(lián)后連接于第二電感30與壓電諧振器14之間。當間歇震蕩電路26啟動時，一電流(i2)經(jīng)由第一電感28和電阻32導通BJT開關34。當BJT開關34導通后，第二電感30開始充電；同時，因第一電感28和第二電感30反向耦合之故，第二電感30的基極電流(ib)開始減少，如圖9所示，圖中 所示時間區(qū)間為t2-t0。當基極電流(ib)相對于射極電流(i。)過小時，BJT開關34截止。其截止關系式為ib<ic /β其中ib為基極電流、ic為射極電流，而β為BJT開關34的放大倍數(shù)。當開關34截止后，第二電感30與電容38諧振，如圖中所示時間區(qū)間為tl-t2。第二電感30與電容38諧振結束后，輸入端電流(i2)再次經(jīng)由第一電感28和電阻32導通BJT開關34。值得注意的是，圖中所示t0和t2為同一點，于是,在此實施例中，BJT開關34不需要外接主動的觸發(fā)訊號，而僅需要一線圈和一電阻32，可大幅降低電路成本。由圖9的波形圖可得知，間歇振蕩器在t0 (時間軸約I. 065處)至tl (時間軸約
I.095處)間時，BJT開關34導通，此時第二電感30充電。在tl(1.095處)至t0 (這里指的是I. 105)區(qū)間時，BJT開關34斷開，此時第二電感30放電，第二電感30和壓電諧振器14 一起諧振，此時壓電電壓V。波形同第3圖tl至t2區(qū)間。需要注意的是，在間歇振蕩器的實施例中，BJT開關34在電感30與壓電諧振器14的共振結束后，BJT開關34立即導通。因此,在此實施例中，圖3中的t0和t2重合。由于間歇振蕩電路26的第二電感30可提供第一實施例相同的iun-(請比較圖3和圖9的iun波形)，能使壓電諧振器14諧振傳遞能量，因而驅(qū)動發(fā)光二極管模塊16。綜上所述，本實用新型利用單開關取代現(xiàn)有所使用雙開關的半橋設計，不僅于諧振時能達到零電壓切換來有效降低開關損耗，亦能達到降低電路成本的功效。以上所述者，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用來限定本實用新型實施的范圍。故即凡依本實用新型申請范圍所述的特征及精神所為的均等變化或修飾，均應包括于本實用新型的申請專利范圍內(nèi)。
權利要求1.ー種壓電諧振式發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其特征在于，包括 一整流器，是接收一交流電壓，將其整流為一直流電壓； 一準諧振開關模塊，連接所述整流器，所述準諧振開關模塊包含ー電感、一電容及ー開關，所述開關與所述電容并聯(lián)后連接于所述電感與所述電容之間，是將所述直流電壓作諧振以產(chǎn)生一電感電流； 一壓電諧振器，是連接所述準諧振開關模塊并接收所述電感電流，并將其予以諧振濾波后，使其產(chǎn)生ー準弦波電流；及 ー發(fā)光二極管模塊，是連接所述壓電諧振器并接收所述準弦波電流，將其經(jīng)整流為直流電流后并驅(qū)動發(fā)光。
2.如權利要求I所述的壓電諧振式發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其特征在于，所述開關導通 時，所述直流電壓開始對所述電感充電，使其所述電感電流增加，所述開關為截止時，所述電感對所述電容放電，使所述電容開始充電，使所述電容的電壓由低電壓準位升為高電壓準位。
3.如權利要求I所述的壓電諧振式發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其特征在于，更包含一整流電路，連接于所述壓電諧振器與所述發(fā)光二極管模塊之間，所述整流電路是接收所述弦波電流，并將其整流為ー直流電流，使其驅(qū)動所述發(fā)光二極管模塊發(fā)光。
4.如權利要求3所述的壓電諧振式發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其特征在于，更包含至少ー變壓器，連接于所述壓電諧振器與所述整流電路之間，用以隔離所述準諧振開關模塊于諧振時所產(chǎn)生的噪聲或増加所述發(fā)光二極管模塊的驅(qū)動電壓。
5.如權利要求I所述的壓電諧振式發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其特征在于，所述電感及所述電容的諧振頻率是大于所述開關的切換頻率及所述壓電諧振器的諧振濾波頻率，且所述開關的切換頻率大于所述壓電諧振器的諧振濾波頻率。
6.如權利要求I所述的壓電諧振式發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其特征在于，更包含ー濾波電感，串聯(lián)于所述電容與所述壓電諧振器之間，是過濾所述準諧振開關模塊于諧振時所產(chǎn)生的噪聲。
7.如權利要求6所述的壓電諧振式發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其特征在于，所述電感與所述濾波電感繞于同一鉄心上，形成ー自耦合變壓器，予以提升所述電感的電感電壓。
專利摘要本實用新型提供一種壓電諧振式發(fā)光二極管驅(qū)動電路，其利用整流器將一市電所提供的交流電壓整流為直流電壓，再利用準諧振開關模塊將直流電壓作諧振以產(chǎn)生一電感電流，其中諧振的頻率可提升至壓電諧振器的操作頻率，最后將電感電流經(jīng)壓電諧振器予以諧振濾波后，使其產(chǎn)生一弦波電流，弦波電流經(jīng)整流后可輸出一直流電流來驅(qū)動發(fā)光二極管模塊。
文檔編號H05B37/02GK202602967SQ201220002599
公開日2012年12月12日 申請日期2012年1月5日 優(yōu)先權日2012年1月5日
發(fā)明者魏道金, 劉元平 申請人:金威貿(mào)易有限公司, 威遠科技股份有限公司