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TWI384904B - The driving circuit of the light emitting diode - Google Patents

The driving circuit of the light emitting diode Download PDF

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TWI384904B
TWI384904B TW097136761A TW97136761A TWI384904B TW I384904 B TWI384904 B TW I384904B TW 097136761 A TW097136761 A TW 097136761A TW 97136761 A TW97136761 A TW 97136761A TW I384904 B TWI384904 B TW I384904B
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Description

發光二極體之驅動電路
本發明係關於一種驅動電路，特別是一種具半週期或全週期偵測之發光二極體驅動電路。
由於發光二極體兼具了體積小巧、重量輕、電力效能好、使用壽命長、耐摔耐震、成本低廉等諸多優點，使得發光二極體成為目前液晶顯示器之背光光源的重要元件之一。
在操作特性上，發光二極體的亮度會因為電流的大小而改變，也因此，技術上都以維持固定電流的方式來驅動發光二極體。由於每顆發光二極體所發出的亮度以及色彩直接與流經發光二極體本身的電流相關，因此要發揮發光二極體的完整優勢，就需要進行電流的精密控制，也就是這樣，產品開發人員在設計應用裝置時，都要考量如何透過驅動電路與積體電路(Integrated Circuit，IC)，來有效控制發光二極體的電流，以便掌握螢幕的背光表現。
由本發明專利申請人提出而且在台灣已核准公開的00533672號無變壓器式交/直流轉換電路，提出了一種可以輸出穩定之恆電流的無變壓器式交/直流轉換電路，以適用於發光元件(如發光二極體LED)這類需要一穩定之供應電流的負載器件，其中所揭露的技術手段是利用電流開關電路來達到限制負載電流於一穩定範圍之目的，其中的控制電路主要是依據控制電路之輸出與輸入的電位差決定電流開關電路之開/關 (ON/OFF)動作，當電位差低於一預設值，即開啟負載電流，當電位差高於一預設值，即關閉負載電流，藉以達到限制負載電流的功效。
雖然上述專利已能達到利用電流開關電路來達到限制負載電流於一穩定範圍之目的，但是若能更有效控制發光二極體的驅動電流，將可使螢幕的背光表現更佳，因此，如何提供一種可精準控制發光二極體驅動電流的驅動電路，成為研究人員待解決的問題之一。
鑒於以上的問題，本發明提供一種發光二極體之驅動電路，透過控制單元偵測目前發光二極體的驅動電流值，並根據目前發光二極體的驅動電流值控制相應的開關電路，以精準控制發光二極體驅動電流。
因此，本發明所揭露之發光二極體之驅動電路，包含有：交直流轉換電路，用以轉換一交流電源為一直流電源；開關元件，具有輸入接點、輸出接點與控制接點，開關元件的輸入接點連接至交直流轉換電路；控制單元，具有電源接點、控制接點、偵測接點與接地接點，控制單元的電源接點與開關元件的輸入接點間設置有第一電阻，控制單元根據一設定頻率由控制接點輸出控制訊號至開關元件的控制接點，以導通或關閉開關元件；第二電阻，設置於控制單元的偵測接點與接地接點之間，用以提供控制單元偵測直流電源之半週期的電壓值；第一電容元件，具有第一端與第二端，第一電容元件的第一端連接 至電源接點，第一電容元件的第二端連接至接地接點；及第一電感元件，具有第一端與第二端，第一電感元件的第一端連接至接地接點和第一電容元件的第二端，第一電感元件的第二端連接至一負載。
另外，本發明所揭露之發光二極體之驅動電路，包含有：交直流轉換電路，用以轉換一交流電源為一直流電源；開關元件，具有輸入接點、輸出接點與控制接點，輸入接點連接至交直流轉換電路；控制單元，具有電源接點、控制接點、偵測接點與接地接點，控制單元的電源接點與開關元件的輸入接點間設置有第一電阻，控制單元由控制接點輸出一控制訊號至開關元件的控制接點，以導通或關閉開關元件；第二電阻，具有第一端與第二端，設置於控制單元的偵測接點與接地接點之間，用以提供控制單元偵測直流電源之半週期的電壓值，以使控制單元決定是否輸出控制訊號；第一電容元件，具有第一端與第二端，第一電容元件的第一端連接至電源接點，第一電容元件的第二端連接至接地接點和第二電阻的第一端；及第一電感元件，具有第一端與第二端，第一電感元件的第一端連接至第二電阻的第二端，第一電感元件的第二端連接至一負載。
藉由這種發光二極體之驅動電路，利用第二電阻與控制單元所組成的偵測迴路，以取得透直流電源的半週期或全週期的驅動電壓值，並將取得的驅動電壓值與設定的目標電壓值作比較，控制單元依據比較結果導通或關閉輸入至發光二極體的驅動電流的電流開關電路，以精確控制發光二極體的驅動電流。
有關本發明的特徵與實作，茲配合圖示作最佳實施例詳細說明如下。
請參照「第1圖」，係為本發明第一實施例之啟動階段之電路示意圖。如「第1圖」所示，本發明之具半週期偵測之發光二極體驅動電路包含有交直流轉換電路10、第一電阻R1、開關元件Msw、控制單元20、第二電阻R2、第一電容元件C1、第一電感元件L1、第三電阻R3、第一蕭特基二極體Dr1與第二蕭特基二極體Dr2。以下所述的「連接」為電性連接關係。
交直流轉換電路10用以接收交流電源，並轉換交流電源為直流電源Vin。交直流轉換電路10的輸出端連接有一個輸入電容Cin。交直流轉換電路10可包含有橋式全波整流器，或者橋式半波整流器。
開關元件Msw具有一輸入接點、一輸出接點與一控制接點。開關元件Msw的輸入接點連接至交直流轉換電路10。開關元件Msw可以例如是N型金氧半導體場效電晶體(N-MOSFET)或者是雙極性電晶體。第一實施例中的開關元件Msw為N型金氧半導體場效電晶體，故開關元件Msw的輸入接點相當於N型金氧半導體場效電晶體的汲極，開關元件Msw的輸出接點相當於N型金氧半導體場效電晶體的源極，開關元件Msw的控制接點相當於N型金氧半導體場效電晶體的閘極。
控制單元20具有一電源接點Vcc、一控制接點GDRV、一偵測接點Vsen與一接地接點Gnd。控制單元20的控制接點GDRV連接至開關元件Msw的控制接點。控制單元20的偵測接點Vsen連接至開關元件Msw的輸出接點。控制單元20的電源接點Vcc與開關元件Msw的輸入接點間設置有第一電阻R1。第一電阻R1具有第一端與第二端。第一電阻R1的第一端連接至開關元件Msw的輸入接點和交直流轉換電路10。第一電阻R1的第二端連接至控制單元20的電源接點Vcc。控制單元20根據一設定頻率由控制接點GDRV輸出一控制訊號至開關元件Msw的控制接點，以導通或關閉開關元件Msw。
第二電阻R2設置於控制單元20的偵測接點Vsen與接地接點Gnd之間。第二電阻R2具有第一端與第二端。第二電阻R2的第一端連接至控制單元20的偵測接點Vsen和開關元件Msw的輸出接點。第二電阻R2的第二端連接至控制單元20的接地接點Gnd。第二電阻R2用以提供控制單元20偵測直流電源之半週期的電壓值。另外，第二電阻R2的阻抗值小於第一電阻R1的阻抗值，兩者的阻抗值相差約106倍。
第一電容元件C1具有第一端與第二端。第一電容元件C1的第一端連接至電源接點Vcc。第一電容元件C1的第二端連接至接地接點Gnd。
第一電感元件L1具有第一端與第二端。第一電感元件L1的第一端連接至接地接點Gnd和第一電容元件C1的第二端。 第一電感元件L1的第二端連接至一負載。負載為串列發光二極體，由複數個發光二極體串聯連接組成。其中第一發光二極體LED1的陽極連接至第一電感元件L1的第二端，第一發光二極體LED1的陰極連接至下一個發光二極體的陽極，依此類堆，第n發光二極體LEDn的陰極接地。
輸出電容Cout具有第一端與第二端。輸出電容Cout的第一端連接至第一電感元件L1的第二端。輸出電容Cout的第二端接地。第一實施例中的輸出電容Cout的電容值與第一電容元件C1的電容值約略相等。
第三電阻R3具有第一端與第二端。第三電阻R3的第一端連接至第一電容元件C1的第一端。第三電阻R3的第二端連接至第一蕭特基二極體Dr1的陰極，第一蕭特基二極體Dr1的陽極連接至輸出電容Cout的第一端。
第二蕭特基二極體Dr2的陰極連接至接地接點Gnd，第二蕭特基二極體Dr2的陽極接地。
請參照「第2A圖」與「第2B圖」，係為本發明第一實施例之啟動階段之訊號時序圖。「第2A圖」中的橫軸均為時間(t)，縱軸IR1為第一電阻的電流，縱軸VC1為第一電容C1的電壓，縱軸GDRV為控制單元20的控制接點的電壓，縱軸GndF為接點GndF的電壓。「第2B圖」中的橫軸均為時間(t)，縱軸GndF為接點GndF的電壓，縱軸IL1為第一電感L1的電流，縱軸IDr1為第一蕭特基二極體Dr1的電流，縱軸ILED為發光二極體的電流。以下說明電路動作原理，當具半週期偵 測之發光二極體驅動電路於啟動階段時，開關元件Msw為關閉(Off)，交直流轉換電路10輸出電流IR1經第一電阻R1、第一電容元件C1與第一電感元件L1至串列發光二極體，其中輸出電流IR1的電流值為VA/R1，而VA為第一電阻R1兩端的壓降，此時，輸出電流IR1對第一電容元件C1進行充電，隨著第一電容元件C1的充電狀態，輸出電流IR1逐漸下降，當第一電容元件C1充飽後，則控制單元20啟動開始工作，而控制單元20的工作電壓為17伏特。接著，控制單元20由控制接點GDRV輸出控制訊號至開關元件Msw，以導通(on)開關元件Msw。
接下來，請參照「第3圖」，係為本發明第一實施例之穩定階段之電路示意圖。由於「第3圖」的電路連接關係與「第1圖」相同，故以下不再贅述。
請參照「第4A圖」與「第4B圖」，係為本發明第一實施例之穩定階段之訊號時序圖。「第4A圖」中的橫軸均為時間(t)，縱軸Vsen為控制單元20的偵測接點的電壓，縱軸GDRV為控制單元20的控制接點的電壓，縱軸GndF為接點GndF的電壓，縱軸IMsw為開關元件的電流。「第4B圖」中的橫軸均為時間(t)，縱軸IMsw為開關元件的電流，縱軸IL1為第一電感L1的電流，縱軸IDr1為第一蕭特基二極體Dr1的電流，縱軸ILED為發光二極體的電流。以下說明電路動作原理，於控制訊號的正半週期時，電流IMsw對第一電感元件L1充電，而於控制訊號的負半週期時，第一電感元件L1放電並同時對 第一電容元件C1。
當開關元件Msw導通後，電流IMsw流經開關元件Msw、第二電阻R2、第一電感元件L1至串列發光二極體，以驅動串列發光二極體發光，此時，偵測接點Vsen取得第二電阻R2的電壓值，當第二電阻R2的電壓值到達控制單元20所設定的電壓值(0.5伏特)時，則控制單元20由控制接點GDRV輸出控制訊號至開關元件Msw，以關閉開關元件Msw。
接著，控制單元20根據一設定頻率決定下一次由控制接點GDRV輸出的控制訊號的時間，而第一電感元件L1的電感值大小可影響控制接點GDRV輸出的控制訊號的時間。
請參照「第5圖」，係為本發明第一實施例之控制單元之電路方塊圖。如「第5圖」所示，本發明第一實施例之控制單元20包含有震盪器201、工作週期限制器(duty cycle limit)202、脈波寬度調變栓鎖器(PWM latch)203、及閘(AND gate)204、驅動器205、電壓過低鎖定器206、前緣消隱器207、第一比較器208、或閘(OR gate)209、反或閘(NOR gate)210、過壓保護器211與第二電容C2。
首先，震盪器201的輸出端分別連接至工作週期限制器202的第一輸入端與脈波寬度調變栓鎖器203的第一輸入端。脈波寬度調變栓鎖器203的輸出端連接至及閘204的第一輸入端。工作週期限制器202的輸出端連接至及閘204的第二輸入端。及閘204的輸出端連接至驅動器205的輸入端。驅動器205的輸出端連接至控制接點GDRV。電源接點Vcc分別 連接至電壓過低鎖定器206的輸入端與過壓保護器211的輸入端。電壓過低鎖定器206的輸出端連接至及閘204的第三輸入端。偵測接點Vsen連接至前緣消隱器207的輸入端。前緣消隱器207的輸出端連接至第一比較器208的第一輸入端。第一比較器208的第二輸入端連接至第二電容C2的第一端。第二電容C2的第二端接地。第一比較器208的輸出端連接至或閘209的第一輸入端。或閘209的輸出端連接至脈波寬度調變栓鎖器203的第二輸入端。
過壓保護器211的輸出端設置有反向器，過壓保護器211的輸出端連接至反或閘210的第一輸入端。致能接點EN連接至反或閘210的第二輸入端。反或閘210的輸出端連接至或閘209的第二輸入端。接地接點Gnd接地。
以下說明電路動作原理，首先，當電源接點Vcc有輸入電源時，電壓過低鎖定器206的輸出端輸出高準位訊號至及閘204的第三輸入端。震盪器201分別輸出脈波訊號至工作週期限制器202脈波寬度調變栓鎖器203。
第一比較器208根據偵測接點Vsen取得的電壓值與第二電容C2的電壓值(0.5伏特)作比較，並輸出邏輯準位訊號至或閘209。或閘209根據其第一輸入端與第二輸入端所接收的訊號進行一或運算，並輸出相應的邏輯準位訊號至脈波寬度調變栓鎖器203。
及閘204根據其第一輸入端、第二輸入端與第三輸入端所接收的訊號進行一及運算，並輸出相應的邏輯準位訊號至驅動 器205。驅動器205輸出控制訊號至開關元件Msw，以控制開關元件Msw的導通或關閉。
請參照「第6圖」，係為本發明第二實施例之電路示意圖。如「第6圖」所示，本發明之具全週期偵測之發光二極體驅動電路包含有交直流轉換電路10、第一電阻R1、開關元件Msw、控制單元20、第二電阻R2、第一電容元件C1、第一電感元件L1、第三電阻R3、第一蕭特基二極體Dr1與第二蕭特基二極體Dr2。以下所述的「連接」為電性連接關係。
交直流轉換電路10用以接收交流電源，並轉換交流電源為直流電源Vin。交直流轉換電路10的輸出端連接有一個輸入電容Cin。交直流轉換電路10可包含有橋式全波整流器，或者橋式半波整流器。
開關元件Msw具有一輸入接點、一輸出接點與一控制接點。開關元件Msw的輸入接點連接至交直流轉換電路10。開關元件Msw可以例如是N型金氧半導體場效電晶體(N-MOSFET)或者是雙極性電晶體。第二實施例中的開關元件Msw為N型金氧半導體場效電晶體，故開關元件Msw的輸入接點相當於N型金氧半導體場效電晶體的汲極，開關元件Msw的輸出接點相當於N型金氧半導體場效電晶體的源極，開關元件Msw的控制接點相當於N型金氧半導體場效電晶體的閘極。
控制單元20具有一電源接點Vcc、一控制接點GDRV、一偵測接點Vsen與一接地接點Gnd。控制單元20的控制接 點GDRV連接至開關元件Msw的控制接點。控制單元20的偵測接點Vsen連接至第二電阻R2的第一端。控制單元20的接地接點Gnd連接至開關元件Msw的輸出接點。控制單元20的電源接點Vcc與開關元件Msw的輸入接點間設置有第一電阻R1。第一電阻R1具有第一端與第二端。第一電阻R1的第一端連接至開關元件Msw的輸入接點和交直流轉換電路10。第一電阻R1的第二端連接至控制單元20的電源接點Vcc。控制單元20根據一設定頻率由控制接點GDRV輸出一控制訊號至開關元件Msw的控制接點，以導通或關閉開關元件Msw。
第二電阻R2設置於控制單元20的偵測接點Vsen與接地接點Gnd之間。第二電阻R2具有第一端與第二端。第二電阻R2的第二端連接至控制單元20的接地接點Gnd與第一電容元件C1的第二端。第二電阻R2用以提供控制單元20偵測直流電源之全週期的電壓值。另外，第二電阻R2的阻抗值小於第一電阻R1的阻抗值，兩者的阻抗值相差約106倍。
第一電容元件C1具有第一端與第二端。第一電容元件C1的第一端連接至電源接點Vcc。第一電容元件C1的第二端連接至第二電阻R2的第二端。
第一電感元件L1具有第一端與第二端。第一電感元件L1的第一端連接至第二電阻R2的第一端和第一電容元件C1的第二端。第一電感元件L1的第二端連接至一負載。負載為串列發光二極體，由複數個發光二極體串聯連接組成。其中第一發光二極體LED1的陽極連接至第一電感元件L1的第二端， 第一發光二極體LED1的陰極連接至下一個發光二極體的陽極，依此類堆，第n發光二極體LEDn的陰極接地。
輸出電容Cout具有第一端與第二端。輸出電容Cout的第一端連接至第一電感元件L1的第二端。輸出電容Cout的第二端接地。第二實施例中的輸出電容Cout的電容值與第一電容元件C1的電容值約略相等。
第三電阻R3具有第一端與第二端。第三電阻R3的第一端連接至第一電容元件C1的第一端。第三電阻R3的第二端連接至第一蕭特基二極體Dr1的陰極，第一蕭特基二極體Dr1的陽極連接至輸出電容Cout的第一端。
第二蕭特基二極體Dr2的陰極連接至接地接點Gnd，第二蕭特基二極體Dr2的陽極接地。
請參照「第7A圖」與「第7B圖」，係為本發明第二實施例之穩定階段之訊號時序圖。「第7A圖」中的橫軸均為時間(t)，縱軸Vsen為控制單元20的偵測接點的電壓，縱軸GDRV為控制單元20的控制接點的電壓，縱軸GndF為接點GndF的電壓，縱軸IMsw為開關元件的電流。「第7B圖」中的橫軸均為時間(t)，縱軸IMsw為開關元件的電流，縱軸IL1為第一電感L1的電流，縱軸IDr1為第一蕭特基二極體Dr1的電流，縱軸ILED為發光二極體的電流。以下說明電路動作原理，於控制訊號的正半週期時，電流IMsw對第一電感元件L1充電，而於控制訊號的負半週期時，第一電感元件L1放電並同時對第一電容元件C1。
當開關元件Msw導通後，電流IMsw流經開關元件Msw、第二電阻R2、第一電感元件L1至串列發光二極體，以驅動串列發光二極體發光，此時，偵測接點Vsen取得第二電阻R2的電壓值，當第二電阻R2的電壓值到達控制單元20所設定的電壓值(-230毫伏特)時，則控制單元20由控制接點GDRV輸出控制訊號至開關元件Msw，以關閉開關元件Msw。
接著，控制單元20根據第二電阻R2的電壓值(-170毫伏特)決定下一次由控制接點GDRV輸出的控制訊號的時間，而第一電感元件L1的電感值大小可影響控制接點GDRV輸出的控制訊號的時間。
請參照「第8圖」，係為本發明第二實施例之控制單元之電路方塊圖。如「第8圖」所示，本發明第二實施例之控制單元20包含有及閘204、驅動器205、電壓過低鎖定器206、第一比較器208、參考電壓產生器212、電壓電流參考訊號產生器213、穩壓器214、第一運算放大器215、過溫關機控制器216、第一半導體開關Q1、第二半導體開關Q2、第三半導體開關Q3、第四半導體開關Q4、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6。
首先，參考電壓產生器212的輸出端分別連接至穩壓器214的輸入端與電壓電流參考訊號產生器213的輸入端。電壓電流參考訊號產生器213的輸出端連接至第一比較器208的第一輸入端。
第一運算放大器215的第一輸入端接地。第一運算放大器 215的第二輸入端連接至第四電阻R4的第一端。第四電阻R4的第二端連接至偵測接點Vsen。第一運算放大器215的輸出端連接至第一半導體開關Q1的控制接點。第一半導體開關Q1的輸出接點連接至第一運算放大器215的第二輸入端。第一半導體開關Q1的輸入接點連接至第二半導體開關Q2的輸出接點。第二半導體開關Q2的輸入接點連接至電源接點Vcc。第二半導體開關Q2的控制接點分別連接至第三半導體開關Q3的控制接點與第二半導體開關Q2的輸出接點。
第三半導體開關Q3的輸入接點連接至電源接點Vcc。第三半導體開關Q3的輸出接點連接至第一比較器208的第二輸入端。第一比較器208的輸出端連接至及閘204的第一輸入端。第五電阻R5的第一端連接至第一比較器208的第二輸入端。第五電阻R5的第二端連接至第六電阻R6的第一端。第六電阻R6的第二端接地。
其中第二實施例中的第二半導體開關Q2、第三半導體開關Q3為P型金氧半導體場效電晶體。第二半導體開關Q2、第三半導體開關Q3的輸入接點相當於P型金氧半導體場效電晶體的源極。第二半導體開關Q2、第三半導體開關Q3的輸出接點相當於P型金氧半導體場效電晶體的汲極。第二半導體開關Q2、第三半導體開關Q3的控制接點相當於P型金氧半導體場效電晶體的閘極。
第四半導體開關Q4的輸入接點連接至第六電阻R6的第一端。第四半導體開關Q4的輸出接點接地。第四半導體開關 Q4的控制接點連接至及閘204的第一輸入端。其中第二實施例中的第四半導體開關Q4為N型金氧半導體場效電晶體。第一半導體開關Q1、第四半導體開關Q4的輸入接點相當於N型金氧半導體場效電晶體的汲極。第一半導體開關Q1、第四半導體開關Q4的輸出接點相當於N型金氧半導體場效電晶體的源極。第一半導體開關Q1、第四半導體開關Q4的控制接點相當於N型金氧半導體場效電晶體的閘極。
及閘204的第二輸入端連接至致能接點EN。及閘204的第三輸入端連接至過溫關機控制器216的輸出端。及閘204的第四輸入端連接至電壓過低鎖定器206的輸出端。及閘204的輸出端連接至驅動器205的輸入端。驅動器205的輸出端連接至控制接點GDRV。
請參照「第9圖」，係為本發明第三實施例之電路示意圖。如「第9圖」所示，本發明第三實施例與第二實施例的相異點為：第三實施例將偵測接點Vsen與接地接點Gnd的接點對調。第二實施例的偵測接點Vsen取得的電壓為負電壓，而第三實施例的偵測接點Vsen取得的電壓為正電壓。其餘電路操作原理與特性皆相同。
以下說明第三實施例的電路連接關係。
交直流轉換電路10用以接收交流電源，並轉換交流電源為直流電源Vin。交直流轉換電路10的輸出端連接有一個輸入電容Cin。交直流轉換電路10可包含有橋式全波整流器，或者橋式半波整流器。
開關元件Msw具有一輸入接點、一輸出接點與一控制接點。開關元件Msw的輸入接點連接至交直流轉換電路10。開關元件Msw可以例如是N型金氧半導體場效電晶體(N-MOSFET)或者是雙極性電晶體。第三實施例中的開關元件Msw為N型金氧半導體場效電晶體，故開關元件Msw的輸入接點相當於N型金氧半導體場效電晶體的汲極，開關元件Msw的輸出接點相當於N型金氧半導體場效電晶體的源極，開關元件Msw的控制接點相當於N型金氧半導體場效電晶體的閘極。
控制單元20具有一電源接點Vcc、一控制接點GDRV、一偵測接點Vsen與一接地接點Gnd。控制單元20的控制接點GDRV連接至開關元件Msw的控制接點。控制單元20的偵測接點Vsen連接至第二電阻R2的第二端以及開關元件Msw的輸出接點。
控制單元20的接地接點Gnd連接至第二電阻R2的第一端與第一電容元件C1的第二端。控制單元20的電源接點Vcc與開關元件Msw的輸入接點間設置有第一電阻R1。第一電阻R1具有第一端與第二端。第一電阻R1的第一端連接至開關元件Msw的輸入接點和交直流轉換電路10。第一電阻R1的第二端連接至控制單元20的電源接點Vcc。控制單元20根據一設定頻率由控制接點GDRV輸出一控制訊號至開關元件Msw的控制接點，以導通或關閉開關元件Msw。
第二電阻R2設置於控制單元20的偵測接點Vsen與接地 接點Gnd之間。第二電阻R2具有第一端與第二端。第二電阻R2的第一端連接至控制單元20的接地接點Gnd與第一電容元件C1的第二端。第二電阻R2用以提供控制單元20偵測直流電源之全週期的電壓值。另外，第二電阻R2的阻抗值小於第一電阻R1的阻抗值，兩者的阻抗值相差約106倍。
第一電容元件C1具有第一端與第二端。第一電容元件C1的第一端連接至電源接點Vcc。第一電容元件C1的第二端連接至第二電阻R2的第一端與接地接點Gnd。
第一電感元件L1具有第一端與第二端。第一電感元件L1的第一端連接至第二電阻R2的第一端和第一電容元件C1的第二端。第一電感元件L1的第二端連接至一負載。負載為串列發光二極體，由複數個發光二極體串聯連接組成。其中第一發光二極體LED1的陽極連接至第一電感元件L1的第二端，第一發光二極體LED1的陰極連接至下一個發光二極體的陽極，依此類堆，第n發光二極體LEDn的陰極接地。
輸出電容Cout具有第一端與第二端。輸出電容Cout的第一端連接至第一電感元件L1的第二端。輸出電容Cout的第二端接地。第一實施例中的輸出電容Cout的電容值與第一電容元件C1的電容值約略相等。
第三電阻R3具有第一端與第二端。第三電阻R3的第一端連接至第一電容元件C1的第一端。第三電阻R3的第二端連接至第一蕭特基二極體Dr1的陰極，第一蕭特基二極體Dr1的陽極連接至輸出電容Cout的第一端。
第二蕭特基二極體Dr2的陰極連接至偵測接點Vsen與第二電阻R2的第二端，第二蕭特基二極體Dr2的陽極接地。
請參照「第10A圖」與「第10B圖」，係為本發明第三實施例之穩定階段之訊號時序圖。「第10A圖」中的橫軸均為時間(t)，縱軸Vsen為控制單元20的偵測接點的電壓，縱軸GDRV為控制單元20的控制接點的電壓，縱軸GndF為接點GndF的電壓，縱軸IMsw為開關元件的電流。「第10B圖」中的橫軸均為時間(t)，縱軸IMsw為開關元件的電流，縱軸IL1為第一電感L1的電流，縱軸IDr1為第一蕭特基二極體Dr1的電流，縱軸ILED為發光二極體的電流。以下說明電路動作原理，於控制訊號的正半週期時，電流IMsw對第一電感元件L1充電，而於控制訊號的負半週期時，第一電感元件L1放電並同時對第一電容元件C1。
當開關元件Msw導通後，電流IMsw流經開關元件Msw、第二電阻R2、第一電感元件L1至串列發光二極體，以驅動串列發光二極體發光，此時，偵測接點Vsen取得第二電阻R2的電壓值，當第二電阻R2的電壓值到達控制單元20所設定的電壓值(+230毫伏特)時，則控制單元20由控制接點GDRV輸出控制訊號至開關元件Msw，以關閉開關元件Msw。
接著，控制單元20根據第二電阻R2的電壓值(+170毫伏特)決定下一次由控制接點GDRV輸出的控制訊號的時間，而第一電感元件L1的電感值大小可影響控制接點GDRV輸出的控制訊號的時間。
綜上所述，本發明之具半週期或全週期偵測之發光二極體驅動電路，利用第二電阻與控制單元所組成的偵測迴路，以取得透直流電源的半週期或全週期的驅動電壓值，並將取得的驅動電壓值與設定的目標電壓值作比較，控制單元依據比較結果導通或關閉輸入至發光二極體的驅動電流的電流開關電路，以精確控制發光二極體的驅動電流。
雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧交直流轉換電路
20‧‧‧控制單元
201‧‧‧震盪器
202‧‧‧工作週期限制器
203‧‧‧脈波寬度調變栓鎖器
204‧‧‧及閘
205‧‧‧驅動器
206‧‧‧電壓過低鎖定器
207‧‧‧前緣消隱器
208‧‧‧第一比較器
209‧‧‧或閘
210‧‧‧反或閘
211‧‧‧過壓保護器
212‧‧‧參考電壓產生器
213‧‧‧電壓電流參考訊號產生器
214‧‧‧穩壓器
215‧‧‧第一運算放大器
216‧‧‧過溫關機控制器
Cin‧‧‧輸入電容
Cout‧‧‧輸出電容
C1‧‧‧第一電容元件
C2‧‧‧第二電容
L1‧‧‧第一電感元件
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
R3‧‧‧第三電阻
R4‧‧‧第四電阻
R5‧‧‧第五電阻
R6‧‧‧第六電阻
Q1‧‧‧第一半導體開關
Q2‧‧‧第二半導體開關
Q3‧‧‧第三半導體開關
Q4‧‧‧第四半導體開關
EN‧‧‧致能接點
Vcc‧‧‧電源接點
Vin‧‧‧直流電源
Vsen‧‧‧偵測接點
GDRV‧‧‧控制接點
Gnd‧‧‧接地接點
GndF‧‧‧接點
Msw‧‧‧開關元件
Dr1‧‧‧第一蕭特基二極體
Dr2‧‧‧第二蕭特基二極體
LED1‧‧‧第一發光二極體
LEDn‧‧‧第n發光二極體
IR1‧‧‧第一電阻的電流
IL1‧‧‧第一電感的電流
IDr1‧‧‧第一蕭特基二極體的電流
ILED‧‧‧發光二極體的電流
IMsw‧‧‧開關元件的電流
第1圖係為本發明第一實施例之啟動階段之電路示意圖；第2A圖與第2B圖係為本發明第一實施例之啟動階段之訊號時序圖；第3圖係為本發明第一實施例之穩定階段之電路示意圖；第4A圖與第4B圖係為本發明第一實施例之穩定階段之訊號時序圖；第5圖係為本發明第一實施例之控制單元之電路方塊圖；第6圖係為本發明第二實施例之電路圖；第7A圖與第7B圖係為本發明第二實施例之穩定階段之訊號時序圖；第8圖係為本發明第二實施例之控制單元之電路方塊圖；第9圖係為本發明第三實施例之電路圖；以及 第10A圖與第10B圖係為本發明第三實施例之穩定階段之訊號時序圖。
10‧‧‧交直流轉換電路
20‧‧‧控制單元
Cin‧‧‧輸入電容
Cout‧‧‧輸出電容
C1‧‧‧第一電容元件
Dr1‧‧‧第一蕭特基二極體
Dr2‧‧‧第二蕭特基二極體
GDRV‧‧‧控制接點
Gnd‧‧‧接地接點
GndF‧‧‧接點
L1‧‧‧第一電感元件
LED1‧‧‧第一二極體
LEDn‧‧‧第n二極體
Msw‧‧‧開關元件
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
R3‧‧‧第三電阻
Vcc‧‧‧電源接點
Vin‧‧‧直流電源
Vsen‧‧‧偵測接點

Claims (14)

  1. 一種發光二極體之驅動電路，係用以驅動一發光二極體，該驅動電路包含有：一交直流轉換電路，用以轉換一交流電源為一直流電源；一開關元件，具有一輸入接點、一輸出接點與一控制接點，該輸入接點連接至該交直流轉換電路；一控制單元，具有一電源接點、一控制接點、一偵測接點與一接地接點，該控制單元由該控制單元的該控制接點輸出一控制訊號至該開關元件的該控制接點，以導通或關閉該開關元件，該控制單元包括：一第四電阻，具有一第一端與一第二端，該第四電阻的該第二端連接至該偵測接點；一第一半導體開關，具有一控制端、一輸出端與一輸入端；一第二半導體開關，具有一控制端、一輸出端與一輸入端，其中該第二半導體開關的該控制端與該輸出端連接至該第一半導體開關的該輸入端，該第二半導體開關的該輸入端連接至該電源接點；一第三半導體開關，具有一控制端、一輸出端與一輸入端，該第三半導體開關的該控制端連接至該第二半導體開關的該控制端，該第三半導體開關的該輸入端連接至該電源接點； 一第四半導體開關，具有一控制端、一輸出端與一輸入端，該輸出端接地；一第一運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端與一第一輸出端，該第一運算放大器的該第一輸入端接地，該第一運算放大器的該第二輸入端連接至該第四電阻的該第一端與該第一半導體開關的該輸出端，該第一運算放大器的該輸出端連接至該第一半導體開關的該控制端；一第一比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，該第一比較器的該第二輸入端連接至該第三半導體開關的該輸出端，該第一比較器的該輸出端連接至該第四半導體開關的該控制端；一電壓電流參考訊號產生器，連接至該第一比較器的該第一輸入端；一第五電阻，具有一第一端與一第二端，該第五電阻的該第一端接地，該第五電阻的該第二端連接至該第四半導體開關的該輸入端；一第六電阻，具有一第一端與一第二端，該第六電阻的該第一端連接至該第四半導體開關的該輸入端與該第五電阻的該第二端；以及一驅動器，輸出一控制訊號至該開關元件，該驅動器具有一輸入端與一輸出端，該驅動器的該輸入端連接至該第一比較器的該輸出端，該驅動器的該輸入端連接 至該控制單元的該控制接點；一第一電阻，連接至該開關元件的該輸入端；一第二電阻，具有一第一端與一第二端，該第二電阻的該第一端連接至該控制單元的該偵測接點，該第二電阻的該第二端連接至該控制單元的該接地接點與該開關元件的該輸出接點，其中該控制單元偵測該第二電阻的該電壓且該控制訊號係由該第二電阻的該電壓與一目標電壓值的比較結果所決定；一第一電容元件，具有一第一端與一第二端，該第一電容元件的該第一端連接至該電源接點，該第一電容元件的該第二端連接至該接地接點和該第二電阻的該第二端；一第一電感元件，具有一第一端與一第二端，該第一電感元件的該第一端連接至該第二電阻的該第一端，該第一電感元件的該第二端連接至一該發光二極體；一第三電阻，具有一第一端與一第二端，該第三電阻的該第一端連接至該第一電容元件的該第一端；一第一蕭特基二極體，具有一陰極與一陽極，該第一蕭特基二極體的該陰極連接至該第三電阻的該第二端，該第一蕭特基二極體的該陽極連接至該第一電感元件的該第二端；以及一輸出電容具有一第一端與一第二端，該輸出電容的該第一端連接該第一蕭特基二極體的該陽極，該輸出電容的該第二端接地。
  2. 如請求項1所述之發光二極體之驅動電路，其中該交直流轉換電路包含有一橋式全波整流器。
  3. 如請求項1所述之發光二極體之驅動電路，其中該交直流轉換電路包含有一橋式半波整流器。
  4. 如請求項1所述之發光二極體之驅動電路，其中該第一電感元件的該第二端連接至該發光二極體的陽極，該發光二極體的陰極接地。
  5. 如請求項1所述之發光二極體之驅動電路，其中該第一電容元件的該第一端與該第一電感元件的該第二端之間串聯有該第三電阻與該第一蕭特基二極體。
  6. 如請求項1所述之發光二極體之驅動電路，其中該接地接點連接至一第二蕭特基二極體的陰極，該第二蕭特基二極體的陽極接地。
  7. 如請求項1所述之發光二極體之驅動電路，其中還包括有一輸出電容，該輸出電容具有一第一端與一第二端，該輸出電容的該第一端連接至該第一蕭特基二極體的該陽極，該輸出電容的該第二端接地。
  8. 一種發光二極體之驅動電路，係用以驅動一發光二極體，該驅動電路包含有：一交直流轉換電路，用以轉換一交流電源為一直流電源；一開關元件，具有一輸入接點、一輸出接點與一控制接點，該輸入接點連接至該交直流轉換電路； 一控制單元，具有一電源接點、一控制接點、一偵測接點與一接地接點，該控制單元由該控制單元的該控制接點輸出一控制訊號至該開關元件的該控制接點，以導通或關閉該開關元件，該控制單元包括：一第四電阻，具有一第一端與一第二端，該第四電阻的該第二端連接至該偵測接點；一第一半導體開關，具有一控制端、一輸出端與一輸入端；一第二半導體開關，具有一控制端、一輸出端與一輸入端，其中該第二半導體開關的該控制端與該輸出端連接至該第一半導體開關的該輸入端，該第二半導體開關的該輸入端連接至該電源接點；一第三半導體開關，具有一控制端、一輸出端與一輸入端，該第三半導體開關的該控制端連接至該第二半導體開關的該控制端，該第三半導體開關的該輸入端連接至該電源接點；一第四半導體開關，具有一控制端、一輸出端與一輸入端，該輸出端接地；一第一運算放大器，具有一第一輸入端、一第二輸入端與一第一輸出端，該第一運算放大器的該第一輸入端接地，該第一運算放大器的該第二輸入端連接至該第四電阻的該第一端與該第一半導體開關的該輸出端，該第一運算放大器的該輸出端連接至該第一半導體開關 的該控制端；一第一比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，該第一比較器的該第二輸入端連接至該第三半導體開關的該輸出端，該第一比較器的該輸出端連接至該第四半導體開關的該控制端；一電壓電流參考訊號產生器，連接至該第一比較器的該第一輸入端；以及一第五電阻，具有一第一端與一第二端，該第五電阻的該第一端接地，該第五電阻的該第二端連接至該第四半導體開關的該輸入端；一第二電阻，具有一第一端與一第二端，該第二電阻的該第一端連接至該控制單元的該接地接點，該第二電阻的該第二端連接至該控制單元的該偵測接點與該開關元件的該輸出接點，其中該控制單元偵測該第二電阻的該電壓且該控制訊號係由該第二電阻的該電壓與一目標電壓值的比較結果所決定；一第一電容元件，具有一第一端與一第二端，該第一電容元件的該第一端連接至該電源接點，該第一電容元件的該第二端連接至該接地接點和該第二電阻的該第一端；一第一電感元件，具有一第一端與一第二端，該第一電感元件的該第一端連接至該第二電阻的該第一端，該第一電感元件的該第二端連接至一該發光二極體；一第三電阻，具有一第一端與一第二端，該第三電阻 的該第一端連接至該第一電容元件的該第一端；一第一蕭特基二極體，具有一陰極與一陽極，該第一蕭特基二極體的該陰極連接至該第三電阻的該第二端，該第一蕭特基二極體的該陽極連接至該第一電感元件的該第二端；以及一輸出電容具有一第一端與一第二端，該輸出電容的該第一端連接該第一蕭特基二極體的該陽極，該輸出電容的該第二端接地。
  9. 如請求項8所述之發光二極體之驅動電路，其中該交直流轉換電路包含有一橋式全波整流器。
  10. 如請求項8所述之發光二極體之驅動電路，其中該交直流轉換電路包含有一橋式半波整流器。
  11. 如請求項8所述之發光二極體之驅動電路，其中該第一電感元件的該第二端連接至該發光二極體的陽極，該發光二極體的陰極接地。
  12. 如請求項8所述之發光二極體之驅動電路，其中該第一電容元件的該第一端與該第一電感元件的該第二端之間串聯有一第三電阻與一第一蕭特基二極體。
  13. 如請求項8所述之發光二極體之驅動電路，其中該偵測接點連接至一第二蕭特基二極體的陰極與該第二電阻的該第二端，該第二蕭特基二極體的陽極接地。
  14. 如請求項8所述之發光二極體之驅動電路，其中還包括有一輸出電容，該輸出電容具有一第一端與一第二端，該輸出電 容的該第一端連接至該第一蕭特基二極體的該陽極，該輸出電容的該第二端接地。
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