發光二極體的升降壓混合型驅動電路的製作方法
2023-05-11 05:13:41 1
專利名稱：發光二極體的升降壓混合型驅動電路的製作方法
技術領域：
本實用新型有關於一種發光二極體的升降壓混合型驅動電路，尤指一種採用升降壓混合機制驅動發光二極體發光的驅動電路。
背景技術：
發光二極體(Light Emitting Diode)為一種經由半導體材料所製作而成的發光元件，通過發光二極體的材料特性以將電能順利地轉換為光能。由於發光二極體具有體積小、使用壽命長、驅動電壓低、反應速度快等等特點，其容易與生活周遭的各類型產品進行結合，而作為照明或顯示的用途。請參閱圖1A，為常用發光二極體的升壓驅動電路的簡單電路示意圖。如圖所示，升壓驅動電路100包括有一整流器10、一升壓驅動單元11、至少一發光二極體13及一電容器·15。其中，該升壓驅動單元11可選擇為至少一開關器及至少一儲電元件(如電感)所構成的電路單元。基於發光二極體13的特性需由直流電源進行驅動發光。因此，市電的交流電源Vac必須經過整流器10的整流而轉換成一直流輸入電壓Vin，如圖2所示，才得以驅動發光二極體13發光。之後，輸入電壓Vin供電至輸出端上的電容器15,以使電容器15可以形成輸出電壓\而驅動發光二極體13發光。由圖2所示，輸入電壓Vin的電壓值會跟隨著時間進行變化。當輸出電壓\需要一較大的能量才能驅動發光二極體13發光，但，輸入電壓Vin正處在較低電位期間，以致無法供應足夠的能量至電容器15。此時，升壓驅動單元11將會執行升壓機制，以將所儲存的能量釋放至電容器15，使得輸出電壓Vtj可以進行升壓而順利地驅動發光二極體13發光。又，請參閱圖1B，為常用發光二極體的降壓驅動電路的簡單電路示意圖。如圖所示，降壓驅動電路101同樣包括有整流器10、發光二極體13及電容器15，並包括有一降壓驅動單元12。該降壓驅動單元12可選擇為至少一開關器及至少一儲電元件(如電感)所構成的電路單元。相對的,若輸入電壓Vin處在較高電位期間,其供電能量遠遠超過電容器15及發光二極體13的負載所需。則，降壓驅動單元11將會執行降壓機制，以將輸入電壓Vin多餘能量儲存在儲電元件之中。如此，輸入電壓Vin將只會有部分的能量供電至電容器15及發光二極體13，以避免輸入電壓Vin完全供電至電容器15及發光二極體13而形成能量的浪費及元件損壞的可能性。再者，以往大都採取各自設計的方式是將升壓機制或降壓機制建構在發光二極體驅動電路之中並未整合一起。因此，本實用新型將提出一種創新的升降壓混合型驅動電路，以將升壓機制及降壓機制整合在同一驅動電路之中，如此，不僅可提供一適當的供電能量而順利地驅動發光二極體發光，且可避免能量過度耗損及元件過壓損壞的可能性，將會是本實用新型欲達到的目的。
實用新型內容本實用新型之一目的，在於提供一種發光二極體的升降壓混合型驅動電路，其電路的操作方式包括一升壓驅動機制及一降壓驅動機制，當直流輸入電壓小於發光二極體順向偏壓時，執行一升壓驅動機制，以將輸出端的輸出電壓可以升壓至足以驅動發光二極體發光的能量，當直流輸入電壓大於發光二極體順向偏壓時，執行一降壓驅動機制，以將輸入電壓的多餘能量儲存於電感器中，降低輸入電壓可以供電的部分，以此，採用升降壓混合機制，不僅可提供足夠的供電能量驅動發光二極體發光，且避免過大的供電能量完全供電於發光二極體而形成能量的浪費或造成發光元件損壞的可能性。為達成上述目的，本實用新型採用以下技術方案一種發光二極體的升降壓混合型驅動電路，包括一控制器，用以偵測一輸入電壓的大小；一第一電感器，其中一端連接輸入電壓；一第一開關器，其輸入端連接第一電感器的另一端，控制端連接控制器，而輸出端接地；至少一發光二極體，其正極端通過一第一二極體連接第一電感器的另一端；一電容器，與發光二極體並聯一起，其上形成一輸出電壓；一第二電感器，其中一端連接發光二極體的負極端，且串接一起的發光二極體及第二電感·器與一第二二極體進行並聯；及一第二開關器，其輸入端連接第二電感器的另一端，控制端連接控制器，而輸出端與第一開關器的輸出端連接；其中，當輸入電壓小於發光二極體的順向偏壓時，控制器執行一升壓驅動機制，控制第一開關器進行升壓的開關動作，控制第二開關器為導通狀態，以將第一電感器所儲存的電能進行放電，而對於電容器上所形成的輸出電壓進行升壓，反之，當輸入電壓大於發光二極體的順向偏壓時，控制器執行一降壓驅動機制，控制第一開關器為關閉狀態，控制第二開關器進行降壓的開關動作，以將輸入電壓的部分能量儲電於第二電感器上，而降壓後的輸入電壓再提供至發光二極體及電容器。本實用新型一實施例中，其中當輸入電壓小於發光二極體的順向偏壓時，第二開關器作為一限流開關。本實用新型一實施例中，其中輸入電壓為一直流輸入電壓。本實用新型一實施例中，其中直流輸入電壓通過一整流器整流一交流電源而產生。本實用新型一實施例中，其中整流器為一橋式整流器。本實用新型的優點在於本實用新型的發光二極體的升降壓混合型驅動電路，採用升降壓混合機制，不僅可提供足夠的供電能量驅動發光二極體發光，且避免過大的供電能量完全供電於發光二極體而形成能量的浪費或造成發光元件損壞的可能性。
圖IA是常用發光二極體的升壓驅動電路的簡單電路示意圖。圖IB是常用發光二極體的降壓驅動電路的簡單電路示意圖。圖2是直流輸入電壓的波形圖。圖3是本實用新型發光二極體的升降壓混合型驅動電路一較佳實施例的電路結構示意圖。
具體實施方式
請參閱圖3，本實用新型發光二極體的升降壓混合型驅動電路一較佳實施例的電路結構示意圖。如圖所示，升降壓混合型驅動電路200包括一第一電感器21、一第一開關器22、一控制器23、一第二開關器24、一第一二極體25、至少一發光二極體26、一第二電感器27、一電容器28及一第二二極體29。輸入電壓Vin將供電於驅動電路200之中。該輸入電壓Vin為一經由整流器20整流一交流電源Vac所產生的直流輸入電壓Vin，如圖2所示。且，本實用新型一實施例中，該整流器20也可為一橋式整流器。第一電感器21的其中一端連接輸入電壓Vin,其上儲電形成電壓Vu。第一開關器22為一金氧半場效電晶體或一雙載子電晶體，其輸入端(汲極/集極)連接第一電感器21的另一端，控制端(閘極/基極)連接控制器23，而輸出端(源極/射極)接地。發光二極體26的正極端通過第一二極體25連接第一電感器21的另一端。電容器28與發光二極體26並聯一起,其上形成一輸出電壓V。。第二電感器27的其中一端連接發光二極體26的負·極端，其上儲電形成電壓'2，且串接一起的發光二極體26及第二電感器27與第二二極體29進行並聯。第二開關器24也可為一金氧半場效電晶體或一雙載子電晶體，其輸入端(汲極/集極)連接第二電感器27的另一端，控制端(閘極/基極)連接控制器23，而輸出端(源極/射極)與第一開關器22的輸出端連接。再者，本實用新型一實施例中，控制器23也可選擇連接至輸入電壓VIN，以偵測輸入電壓Vin的大小。再者，第一開關器22的開關動作如下所述當第一開關器22導通時，第一二極體25截止，電感電流Iu經由第一電感器21流向第一開關器22，第一電感器21進行儲能以形成電壓Vu。相對的，當第一開關器21關閉時，電感電流Iu經由第一電感器21流向第一二極體25、發光二極體26及電容器28，以提供發光二極體26驅動所需的能量，並同時對於電容器28充電以在電容器28上儲電形成輸出電壓V。。而第二開關器24的開關動作如下所述當第二開關器24導通時，第二二極體29截止，電感電流L經由第二電感器27流向第二開關器24，第二電感器27進行儲能以形成電壓\2。相對的，當第二開關器24關閉時，電感電流I。經由第二電感器27流向第二二極體29、發光二極體26及電容器28，以提供發光二極體26驅動所需的能量，並同時對於電容器28充電以在電容器28上儲電形成輸出電壓V。。進一步，本實用新型升降壓混合型驅動電路200的整體電路的操作方式包括一升壓驅動機制及一降壓驅動機制，其操作內容如下所述由圖2可知，輸入電壓Vin的電壓值會隨著時間進行變化。當輸入電壓Vin小於發光二極體26的順向偏壓Vf時，控制器23將執行一升壓驅動機制，控制第一開關器22進行升壓的開關動作，以將第一電感器21所儲存的電壓Vu進行放電，而對於電容器28上所形成的輸出電壓\進行升壓，致使輸出電壓\可以升壓至足夠驅動發光二極體26發光。同一時間，控制器23控制第二開關器24為導通狀態，並且將第二電感器27視為一等效負載電阻。再者，於本實施例的操作中，第二開關器24將作為一限流開關，以對於發光二極體26及第二電感器27所流過的電流限制在一額定電流值內。相對的，當輸入電壓Vin大於發光二極體26的順向偏壓Vf時,控制器23將執行一降壓驅動機制，控制第一開關器22關閉，並且將第一電感器21視為一等效負載電阻。再者，同一時間，控制器23控制第二開關器24進行降壓的開關動作，以將輸入電壓Vin的多餘能量儲電在第二電感器27之上，而降壓後的輸入電壓(VIN-Vj再供電至發光二極體26及電容器28，以驅使發光二極體26發光。總合上述，本實用新型驅動電路200採用升降壓混合機制，不僅可提供足夠的供電能量驅動發光二極體26發光，且避免過大的供電能量完全供電至發光二極體26而形成能量的浪費或造成發光元件損壞的可能性。以上所述者，僅為本實用新型的一較佳實施例而已，並非用來限定本實用新型實 施的範圍，即凡依本實用新型權利要求所述的形狀、構造、特徵及精神所為的均等變化與修飾，均應包括於本實用新型的權利要求範圍內。
權利要求1.一種發光二極體的升降壓混合型驅動電路，包括 一控制器，用以偵測一輸入電壓的大小； 一第一電感器，其中一端連接輸入電壓； 一第一開關器，其輸入端連接第一電感器的另一端，控制端連接該控制器，而輸出端接地； 至少一發光二極體，其正極端通過一第一二極體連接該第一電感器的另一端； 一電容器，與發光二極體並聯一起，其上形成一輸出電壓； 一第二電感器，其中一端連接發光二極體的負極端，且串接一起的發光二極體及第二電感器與一第二二極體進行並聯；及 一第二開關器，其輸入端連接該第二電感器的另一端，控制端連接該控制器，而輸出端與該第一開關器的輸出端連接； 其中，當輸入電壓小於發光二極體的順向偏壓時，控制器執行一升壓驅動機制，控制第一開關器進行升壓的開關動作，控制第二開關器為導通狀態，以將第一電感器所儲存的電能進行放電，而對於電容器上所形成的輸出電壓進行升壓，反之，當輸入電壓大於發光二極體的順向偏壓時，控制器執行一降壓驅動機制，控制第一開關器為關閉狀態，控制第二開關器進行降壓的開關動作，以將輸入電壓的部分能量儲電於第二電感器上，而降壓後的輸入電壓再提供至發光二極體及電容器。
2.如權利要求I所述的升降壓混合型驅動電路，其特徵在於，當該輸入電壓小於該發光二極體的順向偏壓時，該第二開關器作為一限流開關。
3.如權利要求I所述的升降壓混合型驅動電路，其特徵在於，該輸入電壓為一直流輸入電壓。
4.如權利要求3所述的升降壓混合型驅動電路，其特徵在於，該直流輸入電壓通過一整流器整流一交流電源而產生。
5.如權利要求4所述的升降壓混合型驅動電路，其特徵在於，所述整流器為一橋式整流器。
專利摘要本實用新型提供一種發光二極體的升降壓混合型驅動電路，其中一直流輸入電壓供應於驅動電路之中，當輸入電壓小於發光二極體順向偏壓時，執行一升壓驅動機制，以將一電感器放電的能量迭加於輸入電壓上，而令輸出端的輸出電壓可以升壓足夠驅動發光二極體發光；當輸入電壓大於發光二極體順向偏壓時，執行一降壓驅動機制，以將輸入電壓的多餘能量儲存於另一電感器中，降低輸入電壓可以供電的部分，如此採用升降壓混合機制，不僅可提供足夠的供電能量驅動發光二極體發光，且避免過大的供電能量完全供電於發光二極體而形成能量的浪費。
文檔編號H05B37/02GK202713705SQ201220276359
公開日2013年1月30日 申請日期2012年6月12日 優先權日2012年6月12日
發明者梁偉成, 侯福星 申請人:芯巧科技股份有限公司