用於控制集成電路的電源電壓轉換系統的製作方法

2023-07-29 15:15:26

專利名稱：用於控制集成電路的電源電壓轉換系統的製作方法
技術領域：
用於控制集成電路的電源電壓轉換系統技術領域[0001 ] 本實用新型涉及一種用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，尤其涉及一種用於直流電源轉換器的控制集成電路的電源電壓轉換系統。
背景技術：
[0002]因應發明二極體(light-emitting diode, LED)照明產品價格不斷下降,LED所用的驅動器(driver)在價格上也相對地要下降。因此，在低成本、高效率的考量上，大部分使用邊界導通模式(boundary conduction mode, BCM)的降壓式、升壓式或升降壓式直流轉換器的線路架構，需使用輔助繞組(auxiliary winding)，以提供控制集成電路20A所需的電源電壓(通常標示為Vcc)。[0003]請參見圖1，為現有技術利用輔助繞組提供控制集成電路的電源電壓的電路圖。如圖1所示，該控制集成電路20A所需的該電源電壓Vcc是利用額外製作一組輔助繞組Wa,並通過一變壓器L的匝數比關係，以轉換一直流輸入電壓Vin為該電源電壓Vcc，進而供電給該控制集成電路20A，以產生一直流輸出電壓Vout，而提供一發光二極體燈串(LEDstring)所需的驅動電壓。[0004]在設計上，電感器大部分使用變壓器形式(transformer type),用以額外製作該輔助繞組Wa，以產生該電源電壓Vcc而供電給控制集成電路20A。惟，變壓器成本相較其他元件高出許多，並且也佔總成本很大的比例。因此，為了降低使用變壓器的成本，目前業界大多改使用工字型電感(DR choke)來取代變壓器。然而，DR choke的鐵心上無法像變壓器一樣在其上多繞一組線圈提供該電源電壓。再者，該控制集成電路20A所需的電源電壓的供電方式是利用輸出電壓的建立來提供，但是此應用方式有很大缺點在於輸出電壓不能太高，在相同的輸出瓦特數下會造成輸出電流需要變大，造成驅動器產生高溫、效率下降。[0005]因此，如何設計出一種用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，利用將直流轉換器(無論是降壓式、升壓式或升降壓式直流轉換器)的電感元件繞組設計為至少兩組的形式，通過分壓電感電壓所產生的電源電壓對控制集成電路供電，可免去增設輔助繞組，如此可小型化電路設計，並且，減少電路元件的成本與簡化電路工藝，乃為本實用新型所欲行克服並加以解決的一大課題。實用新型內容[0006]本實用新型的一目的在於提供一種用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，以克服現有技術的問題。[0007]為達上述目的，本實用新型提供一種用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其包含:[0008]一直流轉換器，接收一外部直流電壓，並且至少包含:[0009]一電感元件，具有至少一第一繞組與一第二繞組，並且該第一繞組串聯連接該第二繞組 '及[0010]—開關元件；及[0011]—控制集成電路，電性連接該電感元件與該開關元件；[0012]其中，該外部直流電壓通過該第一繞組與一第二繞組的匝數比，轉換為至少一電源電壓，以對該控制集成電路供電，進而控制該開關元件的切換。[0013]上述的用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其中該直流轉換器為一降壓式直流轉換器，並且該第一繞組與該第二繞組串聯連接處形成一分接點；其中，該外部直流電壓經由該降壓式直流轉換器在該電感元件兩端所產生的一電感電壓，通過該第一繞組與該第二繞組的匝數比轉換為該電源電壓，再經由該分接點輸出以對該控制集成電路供電。[0014]上述的用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其中該直流轉換器為一升壓式直流轉換器，並且該第一繞組與該第二繞組串聯連接處形成一分接點；其中，該外部直流電壓經由該升壓式直流轉換器在該電感元件兩端所產生的一電感電壓，通過該第一繞組與該第二繞組的匝數比轉換為該電源電壓，再經由該分接點輸出以對該控制集成電路供電。[0015]上述的用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其中該直流轉換器為一升降壓式直流轉換器，並且該第一繞組與該第二繞組串聯連接處形成一分接點；其中，該外部直流電壓經由該升降壓式直流轉換器在該電感元件兩端所產生的一電感電壓，通過該第一繞組與該第二繞組的匝數比轉換為該電源電壓，再經由該分接點輸出以對該控制集成電路供電。[0016]上述的用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其中該電源電壓轉換系統還包含一整流電路，該整流電路連接該第一繞組與該第二繞組，並且接收該電源電壓，以對該控制集成電路供電。[0017]上述的用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其中該直流轉換器的該電感元件與該開關元件連接於高壓側或低壓側。[0018]上述的用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其中該直流轉換器操作於連續導通模式或不連續導通模式。[0019]上述的用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其中該控制集成電路為一脈波寬度調變控制器，並且該控制集成電路產生一脈波寬度調變信號以控制該開關元件的切換。[0020]上述的用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其中該電感元件為一工字型電感。[0021]上述的用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其中該電感元件為至少兩電感串聯連接所形成至少兩繞組架構。[0022]本實用新型的功效在於:[0023]1、將直流轉換器(無論是降壓式、升壓式或升降壓式直流轉換器)的電感元件繞組設計為至少兩組的形式，通過分壓該電感電壓 '所產生的該電源電壓Vcc對該控制集成電路20供電，可免去增設輔助繞組，如此可小型化電路設計，並且，減少電路元件的成本與簡化電路工藝；[0024]2、該電源電壓轉換系統是可實現於該直流轉換器10操作於連續導通模式或不連續導通模式 '及[0025]3、該電源電壓轉換系統是可實現於該直流轉換器10的該開關元件S與該電感元件L設計於高壓側或低壓側的應用。[0026]
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細描述，但不作為對本實用新型的限定。


[0027]圖1為現有技術利用輔助繞組提供控制集成電路的電源電壓的電路圖；[0028]圖2為本實用新型電源電壓轉換系統的一電感元件的分壓示意圖；[0029]圖3為本實用新型電源電壓轉換系統的方框示意圖；[0030]圖4A為本實用新型電源電壓轉換系統的一開關元件導通狀態的電路示意圖；[0031]圖4B為本實用新型電源電壓轉換系統的該開關元件截止狀態的電路示意圖；[0032]圖4C為本實用新型該電感元件的電壓與電流波形示意圖；[0033]圖5為本實用新型用於控制集成電路的電源電壓轉換系統第一實施例的電路圖；[0034]圖6為本實用新型用於控制集成電路的電源電壓轉換系統第二實施例的電路圖；[0035]圖7為本實用新型用於控制集成電路的電源電壓轉換系統第三實施例的電路圖；[0036]圖8為本實用新型用於控制集成電路的電源電壓轉換系統第四實施例的電路圖；及[0037]圖9為本實用新型用於控制集成電路的電源電壓轉換系統第五實施例的電路圖。[0038]其中，附圖標記[0039]現有技術[0040]20A控制集成電路[0041]40A發光二極體燈串[0042]Vin直流輸入電壓[0043]Vout直流輸出電壓[0044]L變壓器[0045]Wa輔助繞組[0046]Vcc電源電壓[0047]本實用新型[0048]10直流轉換器[0049]10降壓式直流轉換器[0050]10升壓式直流轉換器[0051]10升降壓式直流轉換器[0052]20控制集成電路[0053]30整流電路`[0054]301整流二極體[0055]302電容[0056]40發光二極體燈串[0057]S開關元件[0058]D二極體元件[0059]C電容元件[0060]L電感元件[0061]wl第一繞組[0062]w2第二繞組[0063]Nwl第一匝數[0064]Nw2第二匝數[0065]Vl電感電壓[0066]Vwl第一電壓[0067]Vw2第二電壓[0068]Vin外部直流電壓[0069]Vout直流輸出電壓[0070]Vcc電源電壓[0071]Sw開關控制信號具體實施方式
[0072]茲有關本實用新型的技術內容及詳細說明，配合附圖說明如下:[0073]請參見圖2，為本實用新型電源電壓轉換系統的一電感元件的分壓示意圖。該電感元件L具有一第一繞組wl與一第二繞組《2，並且該第一繞組wl具有一第一匝數Nwl，該第二繞組《2具有一第二匝數Nw2，亦即，該第一繞組wl與該第二繞組w2的匝數比為Nw1:Nw2。因此，一旦該電感元件L兩端的跨壓為一電感電壓 '時，根據該第一繞組wl與該第二繞組w2的匝數比，可得到該第一繞組wl兩端的跨壓為一第一電壓Vwl、該第二繞組w2兩端的跨壓為一第二電壓Vw2與該電感電壓\的關係為:
權利要求1.一種用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其特徵在於，包含: 一直流轉換器，接收一外部直流電壓，並且至少包含: 一電感元件，具有至少一第一繞組與一第二繞組，並且該第一繞組串聯連接該第二繞組；及 一開關元件；及 一控制集成電路，電性連接該電感元件與該開關元件； 其中，該外部直流電壓通過該第一繞組與一第二繞組的匝數比，轉換為至少一電源電壓，以對該控制集成電路供電，進而控制該開關元件的切換。
2.根據權利要求1所述的用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其特徵在於，該直流轉換器為一降壓式直流轉換器，並且該第一繞組與該第二繞組串聯連接處形成一分接點；其中，該外部直流電壓經由該降壓式直流轉換器在該電感元件兩端所產生的一電感電壓，通過該第一繞組與該第二繞組的匝數比轉換為該電源電壓，再經由該分接點輸出以對該控制集成電路供電。
3.根據權利要求1所述的用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其特徵在於，該直流轉換器為一升壓式直流轉換器，並且該第一繞組與該第二繞組串聯連接處形成一分接點；其中，該外部直流電壓經由該升壓式直流轉換器在該電感元件兩端所產生的一電感電壓，通過該第一繞組與該第二繞組的匝數比轉換為該電源電壓，再經由該分接點輸出以對該控制集成電路供電。
4.根據權利要求1所述的用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其特徵在於，該直流轉換器為一升降壓式直流轉換器，並且該第一繞組與該第二繞組串聯連接處形成一分接點；其中，該外部直流電壓經由該升降壓式直流轉換器在該電感元件兩端所產生的一電感電壓，通過該第一繞組與該第二繞組的匝數比轉換為該電源電壓，再經由該分接點輸出以對該控制集成電路供電。
5.根據權利要求1所述的用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其特徵在於，該電源電壓轉換系統還包含一整流電路，該整流電路連接該第一繞組與該第二繞組，並且接收該電源電壓，以對該控制集成電路供電。
6.根據權利要求1所述的用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其特徵在於，該直流轉換器的該電感元件與該開關元件連接於高壓側或低壓側。
7.根據權利要求1所述的用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其特徵在於，該直流轉換器操作於連續導通模式或不連續導通模式。
8.根據權利要求1所述的用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其特徵在於，該控制集成電路為一脈波寬度調變控制器，並且該控制集成電路產生一脈波寬度調變信號以控制該開關元件的切換。
9.根據權利要求1所述的用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其特徵在於，該電感元件為一工字型電感。
10.根據權利要求1所述的用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，其特徵在於，該電感元件為至少兩電感串聯連接所形成至少兩繞組架構。
專利摘要一種用於控制集成電路的電源電壓轉換系統，包含一直流轉換器與一控制集成電路。該直流轉換器接收一外部直流電壓，並且至少包含一電感元件與一開關元件。該電感元件具有至少一第一繞組與一第二繞組，並且該第一繞組串聯連接該第二繞組。該控制集成電路電性連接該電感元件與該開關元件。其中，該外部直流電壓通過該第一繞組與一第二繞組的匝數比，轉換為至少一電源電壓，以對該控制集成電路供電，進而控制該開關元件的切換。
文檔編號H02M3/10GK202997929SQ201220527280
公開日2013年6月12日 申請日期2012年10月15日 優先權日2012年10月15日
發明者周庚毅, 林嘉傑 申請人:群光電能科技股份有限公司