可提高電能轉換效率的驅動電路與其驅動方法
2023-10-05 10:30:09 3
專利名稱：可提高電能轉換效率的驅動電路與其驅動方法
技術領域：
本發明是有關於一種驅動電路，尤指一種通過分段驅動負載以提高電能轉換效率的驅動電路。
背景技術：
請參照圖1A，為現有技術說明一種可用以驅動發光二極體的驅動電路100的示意圖。如圖IA所示，驅動電路100包括 整流器102與電流供應單元104。整流器102是用以接收交流電壓AC，並根據交流電壓AC，以產生第一電壓VI，其中第一電壓Vl是為直流電壓，且隨著時間而有周期性變化。第一電壓Vl是用以驅動一串發光二極體106，且一串發光二極體106包括至少一發光二極體。在圖IA中，驅動電路100的輸入功率是為一串發光二極體106的消耗功率以及電流供應單元104的消耗功率的和。請參照圖1B，圖IB是為說明圖IA的一串發光二極體106的功率和第一電壓Vl的關係的不意圖。如圖IB所不,一串發光二極體106的串聯數目越大(亦即一串發光二極體106的跨壓V106越大)，則一串發光二極體106的消耗功率P106( —串發光二極體106的驅動電流乘上跨壓V106)亦越大，電流供應單元104的消耗功率越小，但一串發光二極體106的開啟時間T亦越短，導致一串發光二極體106的亮度不足。請參照圖2A和圖2B，圖2A是為現有技術說明一種可用以分段驅動發光二極體的驅動電路200的示意圖，圖2B是為說明圖2A的發光二極體的消耗功率和第一電壓Vl的關係的示意圖。如圖2A所示，驅動電路200包括整流器102與電流供應單元204。如圖2B所不，在第一電壓Vl逐漸增加的過程中，一串發光二極體206中的發光二極體2062、2064及2066依序被開啟。亦即當第一電壓Vl等於電壓V2062時,發光二極體2062被開啟(發光二極體2064及2066關閉)，且驅動發光二極體2062的驅動電流經過節點SI流入電流供應單元204。同理，當第一電壓Vl等於電壓V2064時，發光二極體2062、2064被開啟(發光二極體2066關閉)，且驅動發光二極體2062、2064的驅動電流經過節點S2流入電流供應單元204 ；當第一電壓Vl等於電壓V2066時，發光二極體2062、2064及2066開啟，且驅動發光二極體2062、2064及2066的驅動電流經過節點S3流入電流供應單元204。所以如圖2B所示，驅動電路200可增加一串發光二極體206的消耗功率，亦即一串發光二極體206的消耗功率等於發光二極體2062的消耗功率P2062、發光二極體2064的消耗功率P2064以及發光二極體2066的消耗功率P2066的總和。但驅動電路200的優點在於可以串接很高發光二極體，提升轉換效率，又不會降低亮度，缺點在於發光二極體2066的亮度總是小於發光二極體2062、2064的亮度。
發明內容
本發明的一實施例提供一種可提高電能轉換效率的驅動電路。該驅動電路包括開關、偵測單元及電流供應單元。該開關具有第一端，用以耦接於多組發光二極體中的第一組發光二極體的第一端以及接收第一電壓，第二端，及第三端，用以耦接於該多組發光二極體中的最後一組發光二極體的第一端；該偵測單元具有輸出端，耦接於該開關的第二端，用以輸出開關控制信號，其中該開關控制信號是用以控制該開關的開啟與關閉；該電流供應單元具有多個電流輸入端，及接地端，耦接於地端，其中該多個電流輸入端中的每一電流輸入端，是用以耦接於該多組發光二極體中的相對應的一組發光二極體的第二端。本發明的還一實施例提供一種可提高電能轉換效率的驅動方法。該驅動方法包括根據第一電壓，驅動多組發光二極體中的第一 組發光二極體；開關接收該第一電壓並產生第二電壓；根據該第二電壓，驅動該多組發光二極體中的最後一組發光二極體；偵測單元比較偵測端的電壓與參考電壓的大小以產生偵測結果；根據該偵測結果，該偵測單元控制該開關執行相對應的操作。本發明的還一實施例提供一種可提高電能轉換效率的驅動方法。該驅動方法包括根據第一電壓，驅動多組發光二極體中的第一組發光二極體；開關接收該第一電壓並產生第二電壓；根據該第二電壓，驅動該多組發光二極體中的最後一組發光二極體；偵測單元比較第一偵測端與第二偵測端之間的電壓差與參考電壓的大小以產生偵測結果；根據該偵測結果，該偵測單元控制該開關執行相對應的操作。本發明提供一種可提高電能轉換效率的驅動電路與其驅動方法。該驅動電路與驅動方法是利用偵測電路與開關，先開啟多組串聯的發光二極體的第一組發光二極體與最後一組發光二極體，然後關閉該最後一組發光二極體並依序開啟該多組串聯的發光二極體中的其它組發光二極體。而該多組串聯的發光二極體的關閉過程則和該多組串聯的發光二極體的開啟過程相反。因此，相較於現有技術，本發明可提高電能轉換效率，且該多組串聯的發光二極體的亮度會較均勻。
圖IA是為現有技術說明一種可用以驅動發光二極體的驅動電路的示意圖。圖IB是為說明圖IA的一串發光二極體的消耗功率和第一電壓的關係的示意圖。圖2A是為現有技術說明一種可用以分段驅動發光二極體的驅動電路的示意圖。圖2B是為說明圖2A的發光二極體的消耗功率和第一電壓的關係的示意圖。圖3A和圖3B是為本發明的一實施例說明一種可提高電能轉換效率的驅動電路的示意圖。圖4是為說明圖3A的發光二極體的消耗功率和第一電壓的關係的示意圖。圖5為是本發明的還一實施例說明一種可提高電能轉換效率的驅動方法的流程圖。圖6為是本發明的還一實施例說明一種可提高電能轉換效率的驅動方法的流程圖。其中，附圖標記說明如下100、200、300驅動電路102、310整流器104、204、306電流供應單元106、206—串發光二極體302開關
304偵測單元2062,2064,2066發光二極體3081第一組發光二極體3082第二組發光二極體308n最後一組發光二極體A、B區塊AC交流電壓GND地端 P106、P2062、P2064、P2066、P3081、消耗功率P308nSI、S2、Sn、Sn-I節點SC開關控制信號T開啟時間Vl第一電壓V106跨壓V2062、V2064、V2066、V3081、電壓V3082、V308n700 至 710、800 至 810步驟
具體實施例方式請參照圖3A和圖3B，圖3A和圖3B是為本發明的一實施例說明一種可提高電能轉換效率的驅動電路300的示意圖。驅動電路300包括開關302、偵測單元304及電流供應單元306。開關302具有第一端，用以耦接於多組發光二極體3081-308n中的第一組發光二極體3081的第一端以及接收整流器310產生的第一電壓VI，第二端，及第三端，用以耦接於多組發光二極體3081-308n中的最後一組發光二極體308n的第一端，其中多組發光二極體3081-308n中的每一組發光二極體包括至少一串發光二極體，且每一組發光二極體中的每一串發光二極體的串聯數目必須相同，但多組發光二極體3081-308n中的不同組發光二極體的串聯數目則不必須相同。另外，n是為正整數，且3。此外，開關302可為P型金屬氧化物半導體電晶體、N型金屬氧化物半導體電晶體或傳輸閘。此外，整流器310是用以接收交流電壓AC，並根據交流電壓AC，以產生第一電壓VI，其中第一電壓Vl是為直流電壓，且隨著時間而有周期性變化。偵測單元304具有偵測端，用以耦接於第一組發光二極體3081的一端(如圖3A所示，偵測單元304的偵測端是用以耦接於第一組發光二極體3081的第一端，以及如圖3B所示，偵測單元304的偵測端是用以耦接於第一組發光二極體3081的第二端)，用以偵測第一組發光二極體3081的一端的電壓，並根據第一組發光二極體3081的一端的電壓，產生開關控制信號SC，輸出端，耦接於開關302的第二端，用以輸出開關控制信號SC，其中開關控制信號SC是用以控制開關302的開啟與關閉。電流供應單元306具有多個電流輸入端，及接地端，耦接於地端GND，其中多個電流輸入端中的每一電流輸入端，是用以耦接於多組發光二極體3081-308n中的相對應的一組發光二極體的第二端。另外，在圖3A和圖3B的還一實施例中，驅動電路300是包括整流器310。
請參照圖4，圖4是為說明第3圖的發光二極體的消耗功率和第一電壓Vl的關係的示意圖。如圖4所示，在第一電壓Vl逐漸增加到大於電壓V3081時，多組發光二極體3081-308n中的第一組發光二極體3081與最後一組發光二極體308n (第一組發光二極體3081的跨壓等於最後一組發光二極體308n的跨壓)先被開啟，亦即驅動第一組發光二極體3081的驅動電流經過節點SI流入電流供應單元306，以及驅動最後一組發光二極體308n的驅動電流經過開關302與節點Sn-l、Sn流入電流供應單元306。當第一電壓Vl增加到大於電壓V3082時,偵測單兀304根據第一組發光二極體3081的一端的電壓,產生開關控制信號SC，以關閉開關302。此時，驅動第一組發光二極體3081和第二組發光二極體3082的驅動電流經過節點S2流入電流供應單元306，且最後一組發光二極體308n被關閉。然後，隨著第一電壓Vl繼續地增加，依序開啟第三組發光二極體3083、第四組發光二極體3084…，直到最後一組發光二極體308n重新被開啟(此時第一電壓Vl大於電壓V308n)。另外,如圖4所示，當第一電壓Vl逐漸降低時，發光二極體關閉過程的順序和上述發光二極體的開啟過程的順序相反。因此，上述發光二極體的開啟與關閉的過程將會隨著第一電壓Vl周而復始地出現。另外，如圖4所示，發光二極體的消耗功率是為多個發光二極體的消耗功率P3081-P308n的總合再加上A區塊和B區塊的發光二極體的消耗功率，其中A區塊和B區塊的發光二極體的消耗功率是為第一電壓Vl介於電壓V3081與電壓V3082之間時,最後一組發光二極體308n的消耗功率。請參照圖5，圖5為是本發明的還一實施例說明一種可提高電能轉換效率的驅動方法的流程圖。圖5的方法是利用圖3A的驅動電路300說明，詳細步驟如下步驟700:開始；步驟702 :根據第一電壓Vl，驅動多組發光二極體3081-308n中的第一組發光二極體 3081 ；步驟704 :開關302接收第一電壓Vl並產生第二電壓V2 ；步驟706 :根據第二電壓V2，驅動多組發光二極體3081-308n中的最後一組發光二極體308n ；步驟708 :偵測單元304比較偵測單元304的偵測端的電壓與參考電壓的大小，以產生偵測結果DR;步驟710 :根據偵測結果DR，偵測單元304控制開關302執行相對應的操作；跳回步驟708。在步驟702中，整流器310根據交流電壓AC，產生第一電壓Vl。當第一電壓Vl逐漸增加到大於電壓V3081時，第一組發光二極體3081開啟。在步驟704中，開關302接收第一電壓Vl並產生第二電壓V2，其中開關302 —直維持開啟直到第一電壓Vl等於電壓V3082。因此，在步驟706中，可根據第二電壓V2驅動多組發光二極體3081-308n中的最後一組發光二極體308n。在步驟708中，偵測單元304不斷地比較偵測單元304的偵測端的電壓與參考電壓的大小，以產生偵測結果DR，其中偵測單元304的偵測端的電壓是為第一組發光二極體3081的第一端或第二端的電壓。在步驟710中，當第一組發光二極體3081的第一端的電壓(亦即第一電壓VI)增加到大於參考電壓(此時參考電壓是為電壓V3082)時，偵測單元304根據開關控制信號SC，關閉開關302。此時，最後一組發光二極體308n被關閉直到第一電壓Vl增加到足以驅動所有多組發光二極體3081-308n。同理，當第一組發光二極體3081的第二端的電壓(亦即節點SI的電壓)增加到大於參考電壓(此時參考電壓是為第一電壓Vl減去第一組發光二極體3081的跨壓)時，偵測單元304根據開關控制信號SC，關閉開關302。此時，最後一組發光二極體308n被關閉直到第一電壓Vl增加到足以驅動所有多組發光二極體3081-308n。另外，在步驟710中，當第一組發光二極體3081的第一端的電壓(第一電壓VI)小於參考電壓(此時參考電壓是為電壓V3082)時，偵測單元304根據開關控制信號SC,開啟開關302。此時,只有第一組發光二極體3081和最後一組發光二極體308n被開啟。但當第一電壓Vl小於電壓V3081時，所有多組發光二極體3081_308n皆被關閉。同理，當第一組發光二極體3081的第二端的電壓小於參考電壓(第一電壓Vl減去第一組發光二極體3081的跨壓)時，偵測單元304根據開關控制信號SC，開啟開關302。此時，只有第一組發光二極體3081和最後一組發光二極體308n被開啟。請參照圖6，圖6為是本發明的還一實施例說明一種可提高電能轉換效率的驅動方法的流程圖。圖6的方法是利用圖3A的驅動電路300說明，詳細步驟如下步驟800:開始；步驟802 :根據第一電壓VI，驅動多組發光二極體3081-308n中的第一組發光二極體 3081 ；步驟804 :開關302接收第一電壓Vl並產生第二電壓V2 ；步驟806 :根據第二電壓V2，驅動多組發光二極體3081-308n中的最後一組發光二極體308n ；步驟808 :偵測單元304比較偵測單元304的第一偵測端與第二偵測端之間的電壓差與參考電壓VREF的大小，以產生偵測結果DR ；步驟810 :根據偵測結果DR，偵測單元304控制開關302執行相對應的操作；跳回步驟808。圖6的實施例和圖5的實施例之間的差別是在步驟808中，偵測單元304比較偵測單元304的第一偵測端與第二偵測端之間的電壓差與參考電壓VREF的大小，以產生偵測結果DR，其中偵測單元304的第一偵測端與第二偵測端之間的電壓差是為第一組發光二極體3081的第一端或與第二端之間的電壓差。在步驟810中，當第一組發光二極體3081的第一端或與第二端之間的電壓差大於參考電壓VREF (電壓V3082減去電壓V3081)時，偵測單元304根據開關控制信號SC，關閉開關302。此時，最後一組發光二極體308n被關閉直到第一電壓Vl增加到足以驅動所有多組發光二極體3081-308n。另外，在步驟810中，當第一組發光二極體3081的第一端或與第二端之間的電壓差小於參考電壓VREF時,偵測單元304根據開關控制信號SC，開啟開關302。此時，只有第一組發光二極體3081和最後一組發光二極體308n被開啟。但當第一電壓Vl小於電壓V3081時，所有多組發光二極體3081-308n皆被關閉。綜上所述，本發明所提供的可提高電能轉換效率的驅動電路與其驅動方法，是利用偵測電路與開關，先開啟多組串聯的發光二極體的第一組發光二極體與最後一組發光二極體，然後關閉最後一組發光二極體並依序開啟多組串聯的發光二極體中的其它組發光二極體。而多組串聯的發光二極體的關閉過程則和多組串聯的發光二極體的開啟過程相反。因此，相較於現有技術，本發明可提高電能轉換效率，且多組串聯的發光二極體的亮度會較均勻。
以上所述僅為本發 明的優選實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種可提聞電能轉換效率的驅動電路，包括 電流供應單元，具有多個電流輸入端，及接地端，耦接於地端，其中該多個電流輸入端中的每一電流輸入端，是用以耦接於多組發光二極體中的相對應的一組發光二極體的第二端; 該驅動電路的特徵在於還包括 開關，具有第一端，用以耦接於該多組發光二極體中的第一組發光二極體的第一端以及接收第一電壓，第二端，及第三端，用以耦接於該多組發光二極體中的最後一組發光二極體的第一端；及 偵測單元，具有輸出端，耦接於該開關的第二端，用以輸出開關控制信號，其中該開關控制信號是用以控制該開關的開啟與關閉。
2.如權利要求I所述的驅動電路，其特徵在於，該偵測單元還包括偵測端，用以耦接於該多組發光二極體中的第一組發光二極體的一端，用以偵測該第一組發光二極體的一端的電壓，並根據該第一組發光二極體的一端的電壓，產生該開關控制信號。
3.如權利要求I所述的驅動電路，其特徵在於，該偵測單元還包括第一偵測端，用以耦接於該多組發光二極體中的第一組發光二極體的第一端，第二偵測端，耦接於該第一組發光二極體的第二端，該偵測單元是用以根據該第一偵測端與該第二偵測端之間的電壓差，產生該開關控制信號。
4.如權利要求I所述的驅動電路，其特徵在於，該開關是為P型金屬氧化物半導體電晶體。
5.如權利要求I所述的驅動電路，其特徵在於，該開關是為N型金屬氧化物半導體電晶體。
6.如權利要求I所述的驅動電路，其特徵在於，該開關是為傳輸閘。
7.如權利要求I所述的驅動電路，其特徵在於，該多組發光二極體中的每一組發光二極體包括至少一串發光二極體，且該至少一串發光二極體中的每一串發光二極體包括至少一發光二極體。
8.如權利要求I所述的驅動電路，其特徵在於，還包括整流器，用以接收交流電壓，並根據該交流電壓，以產生該第一電壓。
9.一種可提高電能轉換效率的驅動方法，包括 根據第一電壓，驅動多組發光二極體中的第一組發光二極體； 該驅動方法的特徵在於還包括 開關接收該第一電壓並產生第二電壓； 根據該第二電壓，驅動該多組發光二極體中的最後一組發光二極體； 偵測單元比較偵測端的電壓與參考電壓的大小以產生偵測結果；及 根據該偵測結果，該偵測單元控制該開關執行相對應的操作。
10.如權利要求9所述的驅動方法，其特徵在於，當該偵測結果顯示該偵測端的電壓大於該參考電壓時，該偵測單元關閉該開關。
11.如權利要求9所述的驅動方法，其特徵在於，當該偵測結果顯示該偵測端的電壓小於該參考電壓時，該偵測單元開啟該開關。
12.如權利要求9所述的驅動方法，其特徵在於，該偵測端的電壓是為該多組發光二極體中的第一組發光二極體的一端的電壓。
13.—種可提高電能轉換效率的驅動方法，包括 根據第一電壓，驅動多組發光二極體中的第一組發光二極體； 該驅動方法的特徵在於還包括 開關接收該第一電壓並產生第二電壓； 根據該第二電壓，驅動該多組發光二極體中的最後一組發光二極體； 偵測單元比較第一偵測端與第二偵測端之間的電壓差與參考電壓的大小以產生偵測結果;及 根據該偵測結果，該偵測單元控制該開關執行相對應的操作。
14.如權利要求13所述的驅動方法，其特徵在於，當該偵測結果顯示該第一偵測端與該第二偵測端之間的電壓差大於該參考電壓時，該偵測單元關閉該開關。
15.如權利要求13所述的驅動方法，其特徵在於，當該偵測結果顯示該第一偵測端與該第二偵測端之間的電壓差小於該參考電壓時，該偵測單元開啟該開關。
16.如權利要求13所述的驅動方法，其特徵在於，該第一偵測端與該第二偵測端之間的電壓差是為該多組發光二極體中的第一組發光二極體的第一端與第二端之間的電壓差。
全文摘要
本發明公開了一種可提高電能轉換效率的驅動電路與其驅動方法。該驅動電路包括開關、偵測單元及電流供應單元。該開關的第一端是用以耦接於多組發光二極體中的第一組發光二極體的第一端以及接收第一電壓，該開關的第三端是用以耦接於該多組發光二極體中的最後一組發光二極體的第一端；該偵測單元是用以輸出開關控制信號至該開關的第二端，以控制該開關的開啟與關閉；該電流供應單元，具有多個電流輸入端，及接地端，耦接於地端，其中該多個電流輸入端中的每一電流輸入端，是用以耦接於該多組發光二極體中的相對應的一組發光二極體的第二端。因此，本發明可提高電能轉換效率，且該多組串聯的發光二極體的亮度會較均勻。
文檔編號H05B37/02GK102625519SQ201110052989
公開日2012年8月1日 申請日期2011年3月4日 優先權日2011年1月28日
發明者王俊棋, 陳祈銘 申請人:沛亨半導體股份有限公司