CN107708246A - 发光二极管驱动器及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发光二极管驱动器及其驱动方法，其中，该发光二极管驱动器可包含开关模块、储能模块及处理模块。储能模块可与开关模块、直流输入电源及发光二极管灯连接并可储存直流输入电源输入的能量。处理模块可与开关模块及直流输入电源连接并可切换开关模块，使储能模块输出能量至发光二极管灯。其中，处理模块可接收预设工作周期以输出调变信号以切换开关模块，以使发光二极管驱动器可工作于定功率输出模式。

Description

发光二极管驱动器及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种发光二极管驱动器，特别是一种定功率发光二极管驱动器。本发明还涉及此发光二极管驱动器的驱动方法。

背景技术

由于科技的进步，发光二极管(LED)照明装置的技术也愈来愈进步，发光二极管(LED)照明装置具有许多优点，如寿命长、节能、环保、体积小及反应速度快等，因此很适合成为未来的主流照明装置。

然而，目前大部分发光二极管照明装置的额定功率虽然相近，但其所使用额定电流或额定电压却不相同，而目前大部分发光二极管照明装置所采用的传统发光二极管驱动器为定电流驱动器；例如，若有三种不同的发光二极管照明装置，其额定电流/额定电压分别为80V/350mA、56V/500mA及40V/700mA，则需要350mA定电流驱动器、500mA定电流驱动器及700mA定电流驱动器，以分别驱动上述发光二极管照明装置。因此，制造商需要为不同的发光二极管照明装置设计不同定电流驱动器，使发光二极管照明装置的成本大幅地提升。

如图1所示为传统发光二极管驱动器的电路图，图中所示的为传统返驰式转换器(Flyback converter)1，其为一种常用的发光二极管驱动器。

如图所示，变压器TM储存直流输入电源Pin的能量，而脉波宽度调变电路PM则输出调变信号以切换开关S，使变压器TM输出其储存的能量至发光二极管灯LD，此外，传统返驰式转换器1还需包含回授电路FB，以传送电流回授信号至脉波宽度调变电路PM以调整其波宽，如此使传统返驰式转换器1可工作于定电流模式。

然而，由于传统返驰式转换器1需要设置回授电路FB，故为一个闭回路电路，因此在回授信号的相位移达到180°时，传统返驰式转换器1容易产生振荡，故返驰式转换器1的稳定性还有待提升。

此外，开关S的寄生电容(Coss)在开关S关闭时会与变压器的漏感产生共振，因此会进一步降低了返驰式转换器1的稳定性。

此外，由于脉波宽度调变电路PM输出的脉波的开启时间经常低于50％，而一般微控制器(MCU)内建的脉波宽度调变电路其输出的脉波的开启时间为50％时，其分辨率仅能达到56阶。因此，若使用者对发光二极管灯LD进行调光时，可以看到很明显的闪烁状况，故无法达到真正的无段调光，故返驰式转换器1的效能还需要进一步提升。而其它传统的发光二极管驱动器，如升/降压转换器(Buck&Booster converter)，也有上述问题。

因此，如何提出一种发光二极管驱动器，能够有效改善现有的发光二极管驱动器成本过高、稳定性不佳且效能低落的情况已成为一个刻不容缓的问题。

发明内容

有鉴于上述现有技术中的问题，本发明的其中一目的就是提供一种发光二极管驱动器，以解决现有的发光二极管驱动器成本过高、稳定性不佳且效能低落的问题。

根据本发明的其中一目的，提出一种发光二极管驱动器，其可包含开关模块、储能模块及处理模块。储能模块可与开关模块、直流输入电源及发光二极管灯连接并可储存直流输入电源输入的能量。处理模块可与开关模块及直流输入电源连接并可切换开关模块，使储能模块输出能量至发光二极管灯。其中，处理模块可接收预设工作周期以输出调变信号以切换开关模块，以使发光二极管驱动器可工作于定功率输出模式。

根据本发明的其中一目的，再提出一种发光二极管驱动方法，其可包含下列步骤：由发光二极管驱动器的处理模块接收预设工作周期；通过发光二极管驱动器的储能模块储存直流输入电源输入的能量；通过处理模块根据预设工作周期输出调变信号以切换发光二极管驱动器的开关模块；以及经由储能模块输出能量至发光二极管灯，以使发光二极管驱动器工作于定功率输出模式。

根据本发明的其中一目的，又提出一种发光二极管驱动器，其可包含开关模块、储能模块及处理模块。储能模块可与开关模块、直流输入电源及发光二极管灯连接并可储存直流输入电源输入的能量。处理模块可与开关模块及直流输入电源连接并可接收预设调变参数以输出调变信号以切换开关模块，使储能模块可输出能量至发光二极管灯，以对发光二极管灯进行调光。其中，调变信号的脉波的开启时间的最大值的分辨率可包含多个阶段，处理模块可根据预设调变参数调整调变信号，使调变信号可包含多个实阶区段，且每个实阶区段还可包含虚拟阶区段。

根据本发明的其中一目的，更提出一种发光二极管驱动方法，其可包含下列步骤：由发光二极管驱动器的处理模块接收预设调变参数；通过发光二极管驱动器的储能模块储存直流输入电源输入的能量；由处理模块根据预设调变参数输出调变信号，并使调变信号包含多个实阶区段，且每个实阶区段还包含虚拟阶区段，其中，调变信号的脉波在开启时间的最大值的分辨率可包含多个阶段；通过处理模块输出调变信号以切换发光二极管驱动器的开关模块；以及经由储能模块输出能量至发光二极管灯，以对发光二极管灯进行调光。

承上所述，本发明提供的发光二极管驱动器及其驱动方法，其可具有一或多个下述优点：

(1)本发明的一实施例中，发光二极管驱动器的处理模块可通过预设值输入端口在生产制程中植入预设工作周期及预设输入电压，以使处理模块输出的调变信号及直流输入电源的输入电压均为定值，故可使发光二极管驱动器工作于定功率模式，故可适用于所有具有相同额定功率的发光二极管照明装置，使发光二极管照明装置的成本大幅降低。

(2)本发明的一实施例中，发光二极管驱动器的处理模块输出的调变信号及直流输入电源的输入电压为定值，故可保证发光二极管驱动器工作于不连续传导模式(Discontinuous Conduction Mode)以持续工作于定功率模式，因此发光二极管驱动器具极佳的可靠性。

(3)本发明的一实施例中，发光二极管驱动器的处理模块输出的调变信号及直流输入电源的输入电压为定值，故即使发光二极管驱动器的负载电压改变，发光二极管驱动器仍然可以运作于定功率输出模式，使用上更具弹性。

(4)本发明的一实施例中，发光二极管驱动器的处理模块可通过预设值输入端口在生产制程中植入预设调变参数，以控制储能模块的最大电流，故可保证发光二极管驱动器持续工作于不连续传导模式以持续工作于定功率模式，因此发光二极管驱动器的成本大幅降低且具极佳的可靠性。

(4)本发明的一实施例中，发光二极管驱动器可通过调整调变信号的波形，使其可随着直流输入电源的输入电压的波形变化，故可有效地改善涟波现象。

(5)本发明的一实施例中，发光二极管驱动器为开回路电路，故不具有闭回路电路的缺点，使发光二极管驱动器的稳定性提升。

(6)本发明的一实施例中，发光二极管驱动器可工作于定功率模式，因此即使多个发光二极管驱动器直接以串联或并联的方式连接也不会使功率消耗集中于任一个发光二极管驱动器，故应用上更为广泛。

(7)本发明的一实施例中，发光二极管驱动器可包含共振抑制电路，其可有效地抑制开关的寄生电容与储能模块(变电器或电感等)的漏感产生共振的现象，因此进一步提升了发光二极管驱动器的稳定性。

(8)本发明的一实施例中，发光二极管驱动器的处理模块可通过预设值输入端口在生产制程中植入预设调变参数，使处理模块输出的调变信号可包含多个实阶区段及多个虚拟阶区段，故可解决调变信号的脉波的分辨率不足的问题，且可达到真正的无段调光。

附图说明

图1为传统发光二极管驱动器的电路图；

图2为本发明提供的发光二极管驱动器的第一实施例的电路图；

图3为本发明提供的发光二极管驱动器的第一实施例的调变信号波形图；

图4为本发明提供的发光二极管驱动器的第一实施例的调变信号波形图；

图5为本发明提供的第一实施例的发光二极管驱动方法的流程图；

图6为本发明提供的发光二极管驱动器的第二实施例的电路图；

图7为本发明提供的发光二极管驱动器的第三实施例的电路图；

图8为本发明提供的发光二极管驱动器的第四实施例的电路图；

图9为本发明提供的发光二极管驱动器的第四实施例的示意图；

图10为本发明提供的第四实施例的发光二极管驱动方法的流程图；

图11为本发明提供的发光二极管驱动器的第五实施例的电路图；

图12a为本发明提供的发光二极管驱动器的第五实施例的输入电压波形图；

图12b为本发明提供的发光二极管驱动器的第五实施例的调变信号波形图；

图12c为本发明提供的发光二极管驱动器的第五实施例的电流波形图；

图12d为本发明提供的发光二极管驱动器的第五实施例的输出功率波形图；

图13为本发明提供的第五实施例的发光二极管驱动方法的流程图。

附图标记说明：1-可编程伽玛校正缓冲电路；2-发光二极管驱动器；S-开关；TM-变压器；M-微控制器；P-预设值输入端口；PM-脉波宽度调变电路；LD-发光二极管灯；PWin-直流输入电源；FB-回授电路；RRC-共振抑制电路；DD-预设工作周期；DV-预设输入电压；DMS-预设调变参数；Vin-输入电压；Ip-最大电流；D1～D3-二极管；TR1-晶体管；C-电容；R-电阻；ID-电感；OP-运算放大器；T-周期；To-开启时间；N-第N个实阶区段；Nv1～Nv3-虚拟阶区段；Wn-第N个阶段的脉宽；Wn+1-第N+1个阶段的脉宽；S51～S55、S101～S105、S131～S134-步骤流程。

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明本发明提供的发光二极管驱动器及其驱动方法的实施例，为使便于理解，下述实施例中的相同组件以相同的符号标示来说明。

如图2所示为本发明提供的发光二极管驱动器的第一实施例的电路图，本实施例举例说明了将本发明的设计应用于返驰式转换器(Flyback converter)的其中一个较佳的例子。如图所示，发光二极管驱动器2可包含开关模块、储能模块及处理模块；在本实施例中，开关模块可为开关S，其可以为金属氧化半导体场效晶体管(n-channel MOSFET)，储能模块可为变压器TM，而处理模块可为微控制器M；在其它较佳的实施例中，开关S也可为双极性接面晶体管(BJT)。

变压器TM的一次侧可与微控制器M及直流输入电源PWin连接，并可通过二极管D1与开关S连接；变压器TM的二次侧可通过二极管D2及电容C与发光二极管灯LD连接；变压器TM可储存直流输入电源PWin输入的能量。

微控制器M可与开关S及直流输入电源PWin连接；微控制器M可控制直流输入电源PWin的输入电压Vin，并可切换开关S，使变压器TM输出能量至发光二极管灯LD；其中，直流输入电源PWin的输入电压Vin可为恒定直流电压或脉动直流电压，脉动直流电压可为三角波、全波整流正弦波或任何其它形式的脉动直流电压(本说明书中所描述的直流均包含恒定直流或脉动直流)。在本实施例中，微控制器M可包含预设值输入端口P，微控制器M可由预设值输入端口P接收预设能量以控制开关S及/或变压器TM，以使发光二极管驱动器2工作于定功率输出模式(Constant-power mode)；在本实施例中，预设能量可为预设工作周期DD及预设输入电压DV或二者中之一。微控制器M可根据预设工作周期DD输出调变信号以切换开关S，以使发光二极管驱动器2可工作于定功率输出模式(Constant-power mode)；其中，预设工作周期DD可小于或等于50％；此外，微控制器M也可由预设值输入端口P接收预设输入电压DV，并可根据预设输入电压DV控制直流输入电源PWin的输入电压Vin，使发光二极管驱动器2可工作于定功率输出模式。

由上述可知，本实施例的发光二极管驱动器2的微控制器M可包含预设值输入端口P，故制造商可于生产制程中由预设值输入端口P预先值入预设工作周期DD及预设输入电压DV，即可保证在开关S的每一个工作周期中，储能模块储能的能量为定值，使发光二极管驱动器2可工作于定功率输出模式，而只要选用适当的储能模块，即可保证在开关S的每一个工作周期中，储能模块能完全释放其储存的能量至发光二极管灯LD，使发光二极管驱动器2可工作于不连续传导模式(Discontinuous-conduction mode)。因此，通过上述的设计，使发光二极管驱动器2可以保持工作于定功率输出模式，故可适用于具有相同功率但具有不同额定电流/电压的各种发光二极管照明装置；因此，制造商不必因此发光二极管照明装置具有不同额定电流/电压而重新为其设计专属发光二极管驱动器，故可大幅减低发光二极管照明装置的成本。当然，上述仅为举例，本发明并不以此为限。

如图3及图4所示为本发明提供的发光二极管驱动器的第一实施例的调变信号波形图。图3及图4举例说明了本实施例的发光二极管驱动器2如何保持工作于定功率输出模式。

图3所示为微控制器M的调变信号，其中T为周期，To表示开启时间，三角形区块表示电流，Ip表示变压器TM的最大电流，Vin表示直流输入电源PWin的输入电压。

由图3可知，在输入电压Vin固定的情况下，最大电流Ip、平均电流Iav及功率Pin可表示如下：

Ip＝Vin/L*To……………………………………………………………..(1)

Iav＝Ip/2*Duty cycle＝Ip/2*To/T…………………………………………(2)

Pin＝Vin*Iav

＝Vin*Ip/2*To/T

＝Vin*(Vin/L*To)/2*To/T

＝1/2Vin2To2/(L*T)……………………………………………………(3)

其中L为储能模块(变压器TM)的电感值，Duty cycle为调变信号的工作周期。

如图4所示，在输入电压Vin提升为2倍而开启时间To降低为一半的情况下，最大电流Ip、平均电流Iav及功率Pin可表示如下：

Ip＝2Vin/L*To/2…………………………………………………………(4)

Iav＝Ip/2*Duty

cycle＝Ip/2*(To/2)/T………………………………………(5)

Pin＝2Vin*Iav

＝2Vin*Ip/2*(To/2)/T

＝2Vin*(Vin/L*To)/2*(To/2)/T

＝1/2Vin2To2/(L*T)………………………………………………………(6)

由上述可知，只要上述的储能参数不变，或当输入电压Vin改变时，同时调整调变信号的工作周期(Duty cycle)，即可使储能模块(变压器TM)的电感在每次开启时间To储存的能量为定值，进而使功率Pin为定值，如此可使发光二极管驱动器2保持工作于定功率输出模式；同样的，当调变信号的工作周期改变时，同时调整输入电压Vin可使储能模块(变压器TM)的电感在每次开启时间To储存的能量为定值，进而使功率Pin为定值，同样可使发光二极管驱动器2保持工作于定功率输出模式。

也就是说，制造商只要选用合适的电感，并在发光二极管驱动器2的生产制程中由预设值输入端口P预先值入预设工作周期DD及预设输入电压DV，即可固定微控制器M的调变信号的工作周期及直流输入电源PWin的输入电压Vin，不论输入电压Vin为直流或脉动直流均可保证发光二极管驱动器2保持工作于定功率输出模式。

此外，即使输入电压Vin或调变信号的工作周期改变而造成功率Pin改变，发光二极管驱动器2仍可保持工作于定功率输出模式。例如，输入电压Vin若下降到原来的1/2，而功率Pin也会下降到原来的1/4，但发光二极管驱动器2仍可保持工作于定功率输出模式，且即使此时负载电压改变，发光二极管驱动器2仍可保持工作于定功率输出模式。

由上述可知，上述的实施例是限定发光二极管驱动器2的储能参数，故不需要根据回授信号调整调变信号，因此不需要设置回授电路，如此则可形成一个开回路***，因此可改变闭回路电路的缺点，使发光二极管驱动器2的稳定性提升。当然，上述仅为举例，本发明并不以此为限。

如图5所示为本发明的第一实施例的发光二极管驱动方法的流程图，本实施例可包含下列步骤：

在步骤S51中，由发光二极管驱动器的处理模块接收预设工作周期。

在步骤S52中，由处理模块接收预设输入电压，并根据预设输入电压控制直流输入电源。

在步骤S53中，通过发光二极管驱动器的储能模块储存直流输入电源输入的能量。

在步骤S54中，通过处理模块根据预设工作周期输出调变信号以切换发光二极管驱动器的开关模块；以及

在步骤S55中，经由储能模块输出能量至发光二极管灯，以使发光二极管驱动器工作于定功率输出模式及不连续传导模式。

如图6所示为本发明提供的发光二极管驱动器的第二实施例的电路图。如图所示，发光二极管驱动器2可包含开关S、变压器TM、微控制器M。

变压器TM的一次侧可与微控制器M及直流输入电源PWin连接，并可通过二极管D1与开关S连接；变压器TM的二次侧可通过二极管D2及电容C与发光二极管灯LD连接；变压器TM可储存直流输入电源PWin输入的能量。

微控制器M可与开关S及直流输入电源PWin连接；微控制器M可控制直流输入电源PWin的输入电压Vin，并可切换开关S，使变压器TM输出能量至发光二极管灯LD。在本实施例中，微控制器M可包含预设值输入端口P，微控制器M可由预设值输入端口P接收预设工作周期DD，并可根据预设工作周期DD输出调变信号以切换开关S，以使发光二极管驱动器2可工作于定功率输出模式；其中，预设工作周期DD可小于或等于50％；此外，微控制器M也可由预设值输入端口P接收预设输入电压DV，并可根据预设输入电压DV控制直流输入电源PWin的输入电压Vin，使发光二极管驱动器2可工作于定功率输出模式。

与前述实施例不同的是，在本实施例中，发光二极管驱动器2还可包含共振抑制电路RRC，其可包含二极管D3及晶体管TR1。

其中，晶体管TR1可为PNP双极性接面晶体管，晶体管TR1的集极可与二极管D3的正极连接，晶体管TR1的射极可与开关S连接，晶体管TR1的基极可与变压器TM的一次侧的一端连接，二极管D3的负极可与变压器TM的一次侧的另一端及直流输入电源PWin连接。

由于开关S的寄生电容(Coss)于开关S关闭时会与变压器TM的漏感产生共振的现象，因此会造成变压器TM储能时产生不稳定的情况。而本实施例的发光二极管驱动器2可包含共振抑制电路RRC，故在变压器TM向发光二极管灯LD释能而开关S的寄生电容向变压器反向释能时，晶体管TR1会被导通，使开关S的寄生电容产生的电压可输入至直流输入电源PWin，故可有效地消除开关S的寄生电容与变压器TM的漏感产生的共振现象。

通过上述的设计，使发光二极管驱动器2可以保持工作于定功率输出模式，故可适用于具有相同功率但具有不同额定电流/电压的各种发光二极管照明装置；因此，制造商不必因发光二极管照明装置具有不同额定电流/电压而重新为其设计专属发光二极管驱动器，故可大幅降低发光二极管照明装置的成本。此外，发光二极管驱动器2还可有效地抑制开关的寄生电容与变电器或电感的漏感产生共振的现象，因此进一步提升了发光二极管驱动器2的稳定性。当然，上述仅为举例，本发明并不以此为限。

如图7所示为本发明提供的发光二极管驱动器的第三实施例的电路图，本实施例举例说明了将本发明的设计应用于升/降压转换器(Buck&Booster converter)的其中一个较佳的例子。如图所示，发光二极管驱动器2可包含开关模块、储能模块及处理模块；在本实施例中，开关模块可为开关S，其可以为金属氧化半导体场效晶体管(n-channel MOSFET)，储能模块可为电感ID，而处理模块可为微控制器M；在其它较佳的实施例中，开关S也可为双极性接面晶体管(BJT)。

电感ID的一端可与微控制器M及直流输入电源PWin连接，电感ID的另一端可通过二极管D1与开关S连接；而发光二极管灯LD则可通过二极管D2及电容C与电感ID连接；电感ID可储存直流输入电源PWin输入的能量。

微控制器M可与开关S及直流输入电源PWin连接；微控制器M可控制直流输入电源PWin的输入电压Vin，并可切换开关S，使电感ID输出能量至发光二极管灯LD。在本实施例中，微控制器M可包含预设值输入端口P，微控制器M可由预设值输入端口P接收预设工作周期DD，并可根据预设工作周期DD输出调变信号以切换开关S，以使发光二极管驱动器2可工作于定功率输出模式；其中，预设工作周期DD可小于或等于50％；此外，微控制器M也可由预设值输入端口P接收预设输入电压DV，并可根据预设输入电压DV控制直流输入电源PWin的输入电压Vin，使发光二极管驱动器2可工作于定功率输出模式。

同样的，在本实施例中，发光二极管驱动器2也可包含共振抑制电路RRC，其可包含二极管D3及晶体管TR1，其可有效地消除开关S的寄生电容与电感ID的漏感产生的共振现象，而由于共振抑制电路RRC与前述实施例相似，故不在此多加赘述。

通过上述的设计，使发光二极管驱动器2可以保持工作于定功率输出模式，故可适用于具有相同功率但具有不同额定电流/电压的各种发光二极管照明装置；因此，制造商不必因此发光二极管照明装置具有不同额定电流/电压而重新为其设计专属发光二极管驱动器，故可大幅降低发光二极管照明装置的成本。此外，发光二极管驱动器2更可有效地抑制开关的寄生电容与变电器或电感的漏感产生共振的现象，因此进一步提升了发光二极管驱动器2的稳定性。当然，上述仅为举例，本发明并不以此为限。

值得一提的是，传统发光二极管驱动器为定电流驱动器，因此制造商需要为具有不同额定电流的发光二极管照明装置设计不同的定电流驱动器，使发光二极管照明装置的成本大幅地提升。相反的，本发明的一实施例中，发光二极管驱动器的处理模块可通过预设值输入端口在生产制程中植入预设工作周期及预设输入电压，以使处理模块输出的调变信号及直流输入电源的输入电压均为定值，故可使发光二极管驱动器工作于定功率模式，因此可适用于所有具有相同额定功率的发光二极管照明装置，使发光二极管照明装置的成本大幅降低。

又，传统发光二极管驱动器为闭回路电路，因此在回授信号的相位移达到180°时容易产生振荡，故使传统发光二极管驱动器的稳定性不佳。相反的，发明的一实施例中，发光二极管驱动器为开回路电路，故不具有闭回路电路的缺点，使发光二极管驱动器的稳定性提升。

另外，传统发光二极管驱动器的开关的寄生电容(Coss)在开关被关闭时会与储能模块(变压器或电感等)的漏感产生共振，因此会进一步降低了传统发光二极管驱动器的稳定性。相反的，本发明的一实施例中，发光二极管驱动器可包含共振抑制电路，其可有效地抑制开关的寄生电容与储能模块的漏感产生共振的现象，因此进一步提升了发光二极管驱动器的稳定性。

此外，本发明的一实施例中，发光二极管驱动器的处理模块输出的调变信号及直流输入电源的输入电压为定值，故可保证发光二极管驱动器工作于不连续传导模式以持续工作于定功率模式，因此发光二极管驱动器具极佳的可靠性。

另外，本发明的一实施例中，发光二极管驱动器的处理模块输出的调变信号及直流输入电源的输入电压为定值，故即使发光二极管驱动器的负载电压改变，发光二极管驱动器仍然可以工作于定功率输出模式，使用上更具弹性。

另外，本发明的一实施例中，发光二极管驱动器可工作于定功率模式，因此即使多个发光二极管驱动器直接以串联或并联的方式连接也不会使功率消耗集中于任一个发光二极管驱动器，故应用上更为广泛。如图8所示为本发明提供的发光二极管驱动器的第四实施例的电路图，本实施例举例说明了将本发明的设计应用于升/降压转换器的其中一个较佳的例子。如图所示，发光二极管驱动器2可包含开关模块、储能模块及处理模块；在本实施例中，开关模块可为开关S，其可以为金属氧化半导体场效晶体管(n-channel MOSFET)，储能模块可为电感ID，而处理模块可为微控制器M；在其它较佳的实施例中，开关S也可为双极性接面晶体管(BJT)。

电感ID的一端可与微控制器M及直流输入电源PWin连接，电感ID的另一端可通过二极管D1与开关S连接；而发光二极管灯LD则可通过二极管D2及电容C与电感ID连接；电感ID可储存直流输入电源PWin输入的能量。

微控制器M可与开关S及直流输入电源PWin连结；微控制器M可控制直流输入电源PWin的输入电压Vin，并可切换开关S，使电感ID输出能量至发光二极管灯LD。在本实施例中，微控制器M可包含预设值输入端口P，微控制器M可由预设值输入端口P接收预设调变参数DMS，并可根据预设调变参数DMS输出调变信号以切换开关S，使电感ID输出能量至发光二极管灯LD，以对发光二极管灯LD进行调光1。

其中，调变信号的脉波的开启时间的最大值的分辨率可包含多个阶段，而微控制器M可根据预设调变参数DMS调整调变信号，使调变信号可包含多个实阶区段及多个额外的虚拟阶区段，使调变信号的脉波的分辨率提升。

由于调变信号的脉波的工作周期经常在50％以下，而一般而言，微控制器M输出的调变信号的脉波的工作周期在50％以下时，其分辨率仅有56阶段，即其仅能输出具有56种脉宽的脉波，因此使发光二极管驱动器2对发光二极管灯LD进行调光时，经常会发生闪烁的现象，无法达到真正的无段调光。相反的，本实施例的发光二极管驱动器2的微控制器M可包含预设值输入端口P，故制造商可于生产制程中由预设值输入端口P预先值入预设调变参数DMS，使微控制器M可根据预设调变参数DMS调整调变信号，其可在调变信号的多个实阶区段***额外的多个虚拟阶区段，使调变信号的脉波的分辨率可大幅提升，因此使发光二极管驱动器2对发光二极管灯LD进行调光时不会发生闪烁的现象，以达到真正的无段调光。

同样的，在本实施例中，发光二极管驱动器2也可包含共振抑制电路RRC，其可包含二极管D3及晶体管TR1，其有效地消除开关S的寄生电容与电感ID的漏感产生的共振现象，而由于共振抑制电路RRC与前述实施例相似，故不在此多加赘述。当然，上述仅为举例，本发明并不以此为限。

如图9所示为本发明提供的发光二极管驱动器的第四实施例的示意图。

例如微控制器M输出的调变信号的工作频率为200KHz时，其周期为5us，此时微控制器M输出的调变信号的脉波的工作周期在0～50％时其分辨率有K个阶段，即其仅能输出具有K种脉宽的脉波，因此微控制器M输出的调变信号可包含K个实阶区段。

如图所示，微控制器M可根据预设调变参数DMS调整调变信号，其可在预设调变参数的K个实阶区段***额外的虚拟阶区段，如***额外的3个虚拟阶区段；若是每个实阶区段出现40个周期的脉波，则第N个实阶区段会持续200us(5us*40＝200us)，因此，第N个实阶区段为50us/200us(Wn)+50us/200us(Wn)+50us/200us(Wn)+50us/200us(Wn)；其中Wn表示第N个阶段的脉宽。

而第一个虚拟阶区段Nv-1可为50us/200us(Wn)+50us/200us(Wn)+50us/200us(Wn)+50us/200us(Wn+1)；其中Wn表示第N个阶段的脉宽，而Wn+1表示第N+1个阶段的脉宽，即第一个虚拟阶区段Nv-1的该多个脉波的75％与对应的第N个实阶区段的该多个脉波相同，第一个虚拟阶区段Nv-1的该多个脉波的25％与下一个实阶区段(第N+1个实阶区段)的该多个脉波相同。

第二个虚拟阶区段Nv-2可为50us/200us(Wn)+50us/200us(Wn)+50us/200us(Wn+1)+50us/200us(Wn+1)；即第二个虚拟阶区段Nv-2的该多个脉波的50％与对应的第N个实阶区段的该多个脉波相同，第一个虚拟阶区段Nv-1的该多个脉波的50％与下一个实阶区段(第N+1个实阶区段)的该多个脉波相同。

第三个虚拟阶区段Nv-3可为50us/200us(Wn)+50us/200us(Wn+1)+50us/200us(Wn+1)+50us/200us(Wn+1)；即第三个虚拟阶区段Nv-3的该多个脉波的25％与对应的第N个实阶区段的该多个脉波相同，第三个虚拟阶区段Nv-3的该多个脉波的75％与下一个实阶区段(第N+1个实阶区段)的该多个脉波相同。

由上述可知，第N个实阶区段还可包含3个额外的虚拟阶区段Nv-1～Nv-3，且第N个实阶区段的虚拟阶区段Nv-1～Nv-3的组成均不相同；也就是说，由第N个实阶区段至第N+1个实阶区段之间可包含有3个额外的虚拟阶区段Nv-1～Nv-3，使调变信号的脉波的分辨率从56阶提升至224阶，为原来的4倍，如此可使发光二极管驱动器2对发光二极管灯LD进行调光时不会发生闪烁的现象，以达到真正的无段调光。当然，上述仅为举例，本发明并不以此为限。

如图10所示为本发明的第四实施例的发光二极管驱动方法的流程图，本实施例可包含下列步骤：

在步骤S101中，由发光二极管驱动器的处理模块接收预设调变参数。

在步骤S102中，通过发光二极管驱动器的储能模块储存直流输入电源输入的能量。

在步骤S103中，由处理模块根据预设调变参数输出调变信号，并使调变信号包含多个实阶区段，且每个实阶区段还包含虚拟阶区段，其中，调变信号的脉波在开启时间的最大值的分辨率包含多个阶段。

在步骤S104中，通过处理模块输出调变信号以切换发光二极管驱动器的开关模块。

在步骤S105中，经由储能模块输出能量至发光二极管灯，以对发光二极管灯进行调光。

值得一提的是，传统发光二极管驱动器的脉波宽度调变电路的分辨率不佳，因此无法达到真正的无段调光，故传统发光二极管驱动器的效能还需要进一步提升。相反的，本发明的一实施例中，发光二极管驱动器的处理模块可通过预设值输入端口在生产制程中植入预设调变参数，使处理模块输出的调变信号可包含多个实阶区段及多个虚拟阶区段，故可解决调变信号的脉波的分辨率不足的问题，且可达到真正的无段调光。

如图11所示为本发明提供的发光二极管驱动器的第五实施例的电路图，本实施例举例说明了将本发明的设计应用于升/降压转换器的其中一个较佳的例子。如图所示，发光二极管驱动器2可包含开关模块、储能模块及处理模块；在本实施例中，开关模块可为开关S，其可以为金属氧化半导体场效晶体管(n-channel MOSFET)，储能模块可为电感ID，而处理模块可为微控制器M。

电感ID的一端可与微控制器M及直流输入电源PWin连接，电感ID的另一端可通过二极管D1与开关S连接；而发光二极管灯LD则可通过二极管D2及电容C与电感ID连接；电感ID可储存直流输入电源PWin输入的能量。

微控制器M可与开关S及直流输入电源PWin连结，而开关S的源极可与电阻R连接，开关S的源极与电阻R的接点可连结于微控制器M，使微控制器M可侦测电感ID的电流；微控制器M可控制直流输入电源PWin的输入电压Vin，并可切换开关S，使电感ID输出能量至发光二极管灯LD。在本实施例中，微控制器M可包含预设值输入端口P，微控制器M可侦测电感ID的电流，并可由预设值输入端口P接收预设调变参数DMS，并可根据预设调变参数DMS输出调变信号以切换开关S，以使发光二极管驱动器2可工作于定功率输出模式；其中，预设工作周期DD可小于或等于50％。

其中，微控制器M可根据预设调变参数DMS在当电感ID的电流达到预设值时切断调变信号，再重新输出调变信号，藉此控制电感ID的电流的最大电流Ip。由图3、图4及式(1)可知，电感ID的最大电流Ip不但与直流输入电源PWin的输入电压Vin有关，还与调变信号的开启时间Ton有关，而由式(3)可知，功率Pin与电感ID的最大电流Ip有关；因此，在本实施例中，微控制器M可侦测电感ID的电流，并可在电感ID的电流达到预设值时切断调变信号，再重新输出调变信号，即通过另一种方式去控制电感ID的最大电流Ip，以使电感ID的最大电流Ip总是保持在此预设值，藉此即可控制功率Pin为定值，使发光二极管驱动器2可工作于定功率输出模式。

如图12a、图12b、图12c及图12d所示为本发明提供的发光二极管驱动器的第五实施例的输入电压波形图、调变信号波形图、电流波形图及输出功率波形图。

如图12a所示，直流输入电源PWin的输入电压Vin为脉动直流电压，其波形为全波整流正弦波，因此输出功率Pout也应有类似的波形；然而，此波型明显有严重的涟波现象。

如图12b所示，微控制器M可根据预设调变参数DMS控制调变信号，使调变信号的波形与直流输入电源PWin的输入电压Vin的波形成反比，而电流波形则如第12c图所示。

如图12d所示，由于微控制器M可根据预设调变参数DMS控制调变信号，使调变信号的波形与直流输入电源PWin的输入电压Vin的波形成反比，故输出功率Pout的波形可以得到调整；在本实施例中，输出功率Pout的波形类似梯形波，因此使涟波现象明显得到大幅改善。

由上述可知，在本实施例中，微控制器M可根据预设调变参数DMS控制调变信号，使调变信号的波形随着直流输入电源PWin的输入电压Vin的波形变化，藉此即可有效地改善涟波现象。

同样的，在本实施例中，发光二极管驱动器2也可包含共振抑制电路RRC，其可包含二极管D3及晶体管TR1，其可有效地消除开关S的寄生电容与电感ID的漏感产生的共振现象，而由于共振抑制电路RRC与前述实施例相似，故不在此多加赘述。

通过上述的设计，使发光二极管驱动器2可以保持工作于定功率输出模式，故可适用于具有相同功率但具有不同额定电流/电压的各种发光二极管照明装置；因此，制造商不必因此发光二极管照明装置具有不同额定电流/电压而重新为其设计专属发光二极管驱动器，故可大幅降低发光二极管照明装置的成本。此外，发光二极管驱动器2还可有效地抑制开关的寄生电容与变电器或电感的漏感产生共振的现象，因此进一步提升了发光二极管驱动器2的稳定性。另外，发光二极管驱动器2还可通过调整调变信号的波形，使其可随着直流输入电源PWin的输入电压Vin的波形变化，故可有效地改善涟波现象。当然，上述仅为举例，本发明并不以此为限。

如图13所示为本发明的第五实施例的发光二极管驱动方法的流程图，本实施例可包含下列步骤：

在步骤S131中，由发光二极管驱动器的处理模块接收预设调变参数。

在步骤S132中，通过发光二极管驱动器的储能模块储存直流输入电源输入的能量。

在步骤S133中，通过处理模块侦测储能模块的电流，并根据预设调变参数出调变信号以切换发光二极管驱动器的开关模块，其中，处理模块根据预设调变参数在当储能模块的电流达到预设值时切断调变信号，再重新输出调变信号。

在步骤S134中，经由储能模块输出能量至发光二极管灯，以使发光二极管驱动器工作于定功率输出模式。

综上所述，本发明的一实施例中，发光二极管驱动器的处理模块可通过预设值输入端口在生产制程中植入预设工作周期及预设输入电压，以使处理模块输出的调变信号及直流输入电源的输入电压均为定值，故可使发光二极管驱动器工作于定功率模式，故可适用于所有具有相同额定功率的发光二极管照明装置，使发光二极管照明装置的成本大幅降低。

本发明的一实施例中，发光二极管驱动器的处理模块输出的调变信号及直流输入电源的输入电压为定值，故可保证发光二极管驱动器工作于不连续传导模式以持续工作于定功率模式，因此发光二极管驱动器具极佳的可靠性。

本发明的一实施例中，发光二极管驱动器的处理模块输出的调变信号及直流输入电源的输入电压为定值，故即使发光二极管驱动器的负载电压改变，发光二极管驱动器仍然可以工作于定功率输出模式，使用上更具弹性。

本发明的一实施例中，发光二极管驱动器的处理模块可通过预设值输入端口在生产制程中植入预设调变参数，藉此控制储能模块的最大电流，故可保证发光二极管驱动器持续工作于不连续传导模式以持续工作于定功率模式，因此发光二极管驱动器的成本大幅降低且具极佳的可靠性。

本发明的一实施例中，发光二极管驱动器可通过调整调变信号的波形，使其可随着直流输入电源的输入电压的波形变化，故可有效地改善涟波现象。

又，本发明的一实施例中，发光二极管驱动器为开回路电路，故不具有闭回路电路的缺点，使发光二极管驱动器的稳定性提升。

另外，本发明的一实施例中，发光二极管驱动器可工作于定功率模式，因此即使多个发光二极管驱动器直接以串联或并联的方式连接也不会使功率消耗集中于任一个发光二极管驱动器，故应用上更广泛。

此外，本发明的一实施例中，发光二极管驱动器可包含共振抑制电路，其可有效地抑制开关的寄生电容与变电器或电感的漏感产生共振的现象，因此进一步提升了发光二极管驱动器的稳定性。

再者，本发明的一实施例中，发光二极管驱动器的处理模块可通过预设值输入端口在生产制程中植入预设调变参数，使处理模块输出的调变信号可包含多个实阶区段及多个虚拟阶区段，故可解决调变信号的脉波的分辨率不足的问题，且可达到真正的无段调光。

以上所述仅为举例性，而非为限制性。其它任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应该包含于本案权利要求的保护范围内。

Claims (43)

1.一种发光二极管驱动器，其特征在于，包含：

一开关模块；

一储能模块，与该开关模块、一直流输入电源及一发光二极管灯连接并储存该直流输入电源输入的能量；以及

一处理模块，与该开关模块及该直流输入电源连接并切换该开关模块，使该储能模块输出能量至该发光二极管灯；

其中，该处理模块接收一预设工作周期以输出一调变信号以切换该开关模块，以使该发光二极管驱动器工作于一定功率输出模式。

2.根据权利要求1所述的发光二极管驱动器，其特征在于，该处理模块接收一预设输入电压并根据该预设输入电压控制该直流输入电源，使该发光二极管驱动器工作于该定功率输出模式。

3.根据权利要求1所述的发光二极管驱动器，其特征在于，该处理模块还包含一预设值输入端口，该处理模块通过该预设值输入端口接收该预设工作周期或一预设能量。

4.根据权利要求1所述的发光二极管驱动器，其特征在于，该预设工作周期小于或等于50％。

5.根据权利要求1所述的发光二极管驱动器，其特征在于，还包含一共振抑制电路，该共振抑制电路包含一二极管及一晶体管。

6.根据权利要求1所述的发光二极管驱动器，其特征在于，该开关模块为一金属氧化半导体场效晶体管或一双极性接面晶体管，该储能模块为一电感或一变压器，该处理模块为一微控制器。

7.根据权利要求2所述的发光二极管驱动器，其特征在于，该处理模块还包含一预设值输入端口，该处理模块通过该预设值输入端口接收该预设工作周期及该预设输入电压或一预设能量。

8.根据权利要求2所述的发光二极管驱动器，其特征在于，该发光二极管驱动器工作于一不连续传导模式。

9.根据权利要求5所述的发光二极管驱动器，其特征在于，该晶体管为一PNP双极性接面晶体管，该晶体管的集极与该二极管的正极连接，该晶体管的射极与该开关模块连接，该晶体管的基极与该储能模块的一端连接，该二极管的负极与该储能模块的另一端及该直流输入电源连接。

10.一种发光二极管驱动方法，该方法应用于一发光二极管驱动器，其特征在于，包含下列步骤：

由该发光二极管驱动器的一处理模块接收一预设工作周期或一预设能量；

通过该发光二极管驱动器的一储能模块储存一直流输入电源输入的能量；

通过该处理模块根据该预设工作周期输出一调变信号以切换该发光二极管驱动器的一开关模块；以及

经由该储能模块输出能量至一发光二极管灯，以使该发光二极管驱动器工作于一定功率输出模式。

11.根据权利要求10所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，还包含下列步骤：

由该处理模块接收一预设输入电压，并根据该预设输入电压控制该直流输入电源，使该发光二极管驱动器工作于该定功率输出模式。

12.根据权利要求10所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，该处理模块还包含一预设值输入端口，该处理模块通过该预设值输入端口接收该预设工作周期或一预设能量。

13.根据权利要求10所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，还包含下列步骤：

由该处理模块根据该预设工作周期输出该调变信号切换该开关模块，以使该发光二极管驱动器工作于一不连续传导模式。

14.根据权利要求10所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，该预设工作周期小于或等于50％。

15.根据权利要求10所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，该开关模块为一金属氧化半导体场效晶体管或一双极性接面晶体管，该储能模块为一电感或一变压器，该处理模块为一微控制器。

16.根据权利要求11所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，该处理模块还包含一预设值输入端口，该处理模块通过该预设值输入端口接收该预设工作周期及该预设输入电压或一预设能量。

17.根据权利要求11所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，还包含下列步骤：

由该处理模块根据该预设工作周期输出该调变信号以切换该开关模块，并根据该预设输入电压控制该直流输入电源，以使该发光二极管驱动器工作于一不连续传导模式。

18.一种发光二极管驱动器，其特征在于，包含：

一开关模块；

一储能模块，与该开关模块、一直流输入电源及一发光二极管灯连接并储存该直流输入电源输入的能量；以及

一处理模块，与该开关模块及该直流输入电源连接并接收一预设调变参数以输出一调变信号以切换该开关模块，使该储能模块输出能量至该发光二极管灯，以对该发光二极管灯进行调光；

其中，该调变信号的一脉波的开启时间的最大值的分辨率包含多个阶段，该处理模块根据该预设调变参数调整该调变信号，使该调变信号包含多个实阶区段，且每个该实阶区段还包含一虚拟阶区段。

19.根据权利要求18所述的发光二极管驱动器，其特征在于，该处理模块还包含一预设值输入端口，该处理模块通过该预设值输入端口接收该预设调变参数。

20.根据权利要求18所述的发光二极管驱动器，其特征在于，该开关模块为一金属氧化半导体场效晶体管或一双极性接面晶体管，该储能模块为一电感或一变压器，该处理模块为一微控制器。

21.根据权利要求18所述的发光二极管驱动器，其特征在于，每个该实阶区段包含多个周期的该脉波，每个该实阶区段的该虚拟阶区段包含多个周期的该脉波，该虚拟阶区段的该多个脉波的一部分与对应的该实阶区段的该多个脉波相同，该虚拟阶区段的该多个脉波的另一部分与下一个该实阶区段的该多个脉波相同。

22.根据权利要求18所述的发光二极管驱动器，其特征在于，该处理模块根据该预设调变参数调整该调变信号，使该调变信号包含多个实阶区，且每个该实阶区段还包含多个虚拟阶区段。

23.根据权利要求22所述的发光二极管驱动器，其特征在于，每个该实阶区段包含多个周期的该脉波，每个该实阶区段的每个该虚拟阶区段包含多个周期的该脉波，每个该虚拟阶区段的该多个脉波的一部分与对应的该实阶区段的该多个脉波相同，该虚拟阶区段的该多个脉波的另一部分与下一个该实阶区段的该多个脉波相同。

24.根据权利要求23所述的发光二极管驱动器，其特征在于，每个该实阶区段的该多个虚拟阶区段的组成均不相同。

25.一种发光二极管驱动方法，该方法应用于一发光二极管驱动器，其特征在于，包含下列步骤：

由该发光二极管驱动器的一处理模块接收一预设调变参数；

通过该发光二极管驱动器的一储能模块储存一直流输入电源输入的能量；

由该处理模块根据该预设调变参数输出一调变信号并使该调变信号包含多个实阶区段，且每个该实阶区段还包含一虚拟阶区段，其中，该调变信号的一脉波在开启时间的最大值的分辨率包含多个阶段；

通过该处理模块输出该调变信号以切换该发光二极管驱动器的一开关模块；以及

经由该储能模块输出能量至一发光二极管灯，以对该发光二极管灯进行调光。

26.根据权利要求25所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，该处理模块还包含一预设值输入端口，该处理模块通过该预设值输入端口接收该预设调变参数。

27.根据权利要求25所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，该开关模块为一金属氧化半导体场效晶体管或一双极性接面晶体管，该储能模块为一电感或一变压器，该处理模块为一微控制器。

28.根据权利要求25所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，其特征在于，每个该实阶区段包含多个周期的该脉波，每个该实阶区段的该虚拟阶区段包含多个周期的该脉波，该虚拟阶区段的该多个脉波的一部分与对应的该实阶区段的该多个脉波相同，该虚拟阶区段的该多个脉波的另一部分与下一个该实阶区段的该多个脉波相同。

29.根据权利要求25所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，该处理模块根据该预设调变参数调整该调变信号，使该调变信号包含多个实阶区段，且每个该实阶区段还包含多个虚拟阶区段。

30.根据权利要求29所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，每个该实阶区段包含多个周期的该脉波，每个该实阶区段的每个该虚拟阶区段包含多个周期的该脉波，每个该虚拟阶区段的该多个脉波的一部分与对应的该实阶区段的该多个脉波相同，该虚拟阶区段的该多个脉波的另一部分与下一个该实阶区段的该多个脉波相同。

31.根据权利要求30所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，每个该实阶区段的该多个虚拟阶区段的组成均不相同。

32.一种发光二极管驱动器，其特征在于，包含：

一开关模块；

一储能模块，与该开关模块、一直流输入电源及一发光二极管灯连接并储存该直流输入电源输入的能量；以及

一处理模块，与该开关模块及该直流输入电源连接并切换该开关模块，使该储能模块输出能量至该发光二极管灯；

其中，该处理模块侦测该储能模块的电流并接收一预设调变参数以输出一调变信号以切换该开关模块，该处理模块根据该预设调变参数在当该储能模块的电流达到一预设值时切断该调变信号，再重新输出该调变信号，以使该发光二极管驱动器工作于一定功率输出模式。

33.根据权利要求32所述的发光二极管驱动器，其特征在于，该开关模块为一金属氧化半导体场效晶体管或一双极性接面晶体管，该储能模块为一电感或一变压器，该处理模块为一微控制器。

34.根据权利要求32所述的发光二极管驱动器，其特征在于，该发光二极管驱动器工作于一不连续传导模式。

35.根据权利要求32所述的发光二极管驱动器，其特征在于，该处理模块根据该预设调变参数控制该调变信号，使该调变信号的波形与该直流输入电源的一输入电压的波形成反比。

36.根据权利要求32所述的发光二极管驱动器，其特征在于，该处理模块还包含一预设值输入端口，该处理模块通过该预设值输入端口接收该预设调变参数。

37.根据权利要求32所述的发光二极管驱动器，其特征在于，还包含一电阻，该电阻与该开关模块连接，该电阻与该开关模块的接点与该处理模块连接。

38.一种发光二极管驱动方法，该方法应用于一发光二极管驱动器，其特征在于，包含下列步骤：

由该发光二极管驱动器的一处理模块接收一预设调变参数；

通过该发光二极管驱动器的一储能模块储存一直流输入电源输入的能量；

通过该处理模块侦测该储能模块的电流并根据该预设调变参数出一调变信号以切换该发光二极管驱动器的一开关模块，其中，该处理模块根据该预设调变参数在当该储能模块的电流达到一预设值时切断该调变信号，再重新输出该调变信号；以及

经由该储能模块输出能量至一发光二极管灯，以使该发光二极管驱动器工作于一定功率输出模式。

39.根据权利要求38所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，还包含下列步骤：

由该处理模块根据该预设调变参数输出该调变信号切换该开关模块，以使该发光二极管驱动器工作于一不连续传导模式。

40.根据权利要求38所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，该开关模块为一金属氧化半导体场效晶体管或一双极性接面晶体管，该储能模块为一电感或一变压器，该处理模块为一微控制器。

41.根据权利要求38所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，还包含下列步骤：

由该处理模块根据该预设调变参数控制该调变信号，使该调变信号的波形与该直流输入电源的一输入电压的波形成反比。

42.根据权利要求38所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，该处理模块还包含一预设值输入端口，该处理模块通过该预设值输入端口接收预设调变参数。

43.根据权利要求38所述的发光二极管驱动方法，其特征在于，还包含一电阻，该电阻与该开关模块连接，该电阻与该开关模块的接点与该处理模块连接。