CN110602820A - 免电压侦测之快速启动*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种免电压侦测之快速启动***，包括一驱动电路、一电流控制开关、以及一控制器。该驱动电路馈入电流至负载以及对应该负载设置的滤波电容。该电流控制开关连接至该驱动电路的输出，经由接收到的讯号启闭回路以控制该负载以及该滤波电容的输入功率。该控制器系连接至该电流控制开关，该控制器系记录前次电容放电相关性参数，以获取到达LED工作电压参数的等效充电期间，并依据该等效充电期间传送控制讯号至该电流控制开关以切换该负载以及该滤波电容的该输入功率。

Description

免电压侦测之快速启动***
技术领域
本发明系有关于一种LED的快速启动***，特别是指一种免电压侦测之快速启动***。
背景技术
随着技术的发展，白光LED技术的突破，现今发光二极管已经普及应用于各式家用照明的装置上。由于发光二极管灯本身是一种高效能的照明光源，近年来正逐渐地取代传统的白炽灯与荧光灯，成为照明市场的主流。
为了提升发光二极管的输出稳定性，目前发光二极管的驱动电路上于输出级会挂载一大电容，如输出为低调光(低电流)的状态时，会因为电容充电时间过长导致LED亮灯需要过长的时间才会启动，导致使用者误判LED灯是否能正常工作。而此问题主因在于LED的工作电压特性所导致，在电容充电电压尚未到达LED的工作电压时，LED灯虽然已经过电但电压不足仍停留在LED 灯的截止区，导致LED无法亮灯。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种免电压侦测之快速启动***，包括一驱动电路、一电流控制开关、以及一控制器。该驱动电路馈入电流至负载以及对应该负载设置的滤波电容。该电流控制开关连接至该驱动电路的输出，经由接收到的讯号启闭回路以控制该负载以及该滤波电容的输入功率。该控制器系连接至该电流控制开关，该控制器系记录前次电容放电相关性参数，以获取到达 LED工作电压参数的等效充电期间，并依据该等效充电期间传送控制讯号至该电流控制开关以切换该负载以及该滤波电容的该输入功率。
本发明的另一目的，在于提供一种免电压侦测之快速启动方法，包括：控制器记录前次电容放电相关性参数；该控制器依据该电容放电相关性参数获取 LED工作电压参数的等效充电期间；以及该控制器依据该等效充电期间传送控制讯号至该电流控制开关以切换驱动电路输入至负载以及滤波电容的输入功率。
是以，本发明系比起习知技术具有以下技术功效：
1.本发明所提供的***及方法在光驱动电路由关闭转为开启时，可以快速的对滤波电容充电，以达到低调光状态下快速启动灯源的效果。
2.本发明因不需要读取电压，可以减少IC(例如控制器)所需的脚位、无须分压电阻、没有常态损号因此待机功耗较低、且电路也较为简单。
附图说明
图1，本发明免电压侦测之快速启动***示意图。
图2，本发明中高速放电模块的示意图。
图3，本发明第一实施例的电路示意图。
图4，本发明第二实施例的电路示意图。
图5，本发明免电压侦测之快速启动方法的流程示意图。
100快速启动***；10驱动电路；20电流控制开关；30高速放电模块；31 第一控制器；32第二控制器；33逻辑闸；34计数器；35放电单元；40控制器； 50负载；CF滤波电容；A1恒流源；R1定电阻；步骤S01-S03
具体实施方式
有关本发明之详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下。再者，本发明中之图式，为说明方便，其比例未必照实际比例绘制，该等图式及其比例并非用以限制本发明之范围，在此先行叙明。
请参阅「图1」，系本发明免电压侦测之快速启动***示意图，如图所示：
本发明的免电压侦测之快速启动***100，主要配置于LED发光装置上，用于高速驱动LED以在短时间内到达LED工作电压。所述的免电压侦测之快速启动***100主要包括一驱动电路10、一电流控制开关20、一高速放电模块 30、以及一连接至该驱动电路10、该电流控制开关20、以及该高速放电模块 30的控制器40。
所述的驱动电路10馈入电流至负载50以及对应该负载50(LED)设置的滤波电容CF，用以对该滤波电容CF充电，并供应该负载50运作所需的电源。该驱动电路10于一可行的实施例中包括电源供应器(可以为交流电源或直流电源)、变压器、整流器、滤波器、或其他类似的电路或装置，于本发明中不予以限制。
所述的电流控制开关20连接至该驱动电路10的输出，经由该控制器40 接收到的讯号启闭回路以控制该负载50以及该滤波电容CF的输入功率。具体而言，该电流控制开关20系可以经由脉冲调变(PWM)作为输入控制开关的周期及频率，藉以决定输出至该负载50以及该滤波电容CF的输出功率。
所述的高速放电模块30系连接于该负载50以及该滤波电容CF，该高速放电模块30可以快速的切换负载50的回路至地端，经由恒流假性负载的设计，将滤波电容CF的能量线性放电输出，减少放电时间。有关于高速放电模块的具体实施方式，后面将有详细的说明。
所述的控制器40系连接至该驱动电路10、该电流控制开关20、以及该高速放电模块30，以控制该等电路及模块的运作。该控制器40例如可以为但不限定于中央处理器(Central Processing Unit,CPU)，或是其他可程序化之一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuits, ASIC)或其他类似装置或这些装置的组合。于一可行的实施例中，该控制器系可以配合储存单元设置，或与储存单元共构为单芯片，用以永久性或半永久性的储存部分信息(例如查找表或工作参数等)，以便将相关的工作参数预存后经由下次执行时存取使用。该控制器40系记录前次高速放电模块30经由滤波电容CF的放电相关性参数，以获取突破LED(负载50)工作电压参数的等效充电期间，并依据该等效充电期间传送控制讯号至该电流控制开关20以切换该负载 50以及该滤波电容CF的该输入功率。在控制逻辑中，当该控制器40于该等效充电期间系传送第一控制讯号至该电流控制开关20以输出高功率充电电流对该滤波电容CF进行充电，并于该等效充电期间经过后传送第二控制讯号至该电流控制开关20以切换输出为常规充电电流以对该负载以及该滤波电容CF进行常规供电。
有关于具体的计算方式后面将有详细的说明。
请先一并参阅「图2」，为本发明中高速放电模块的示意图，如图所示：
所述的高速放电模块30主要包括连接至驱动电路10输出的第一控制器 31、连接至该滤波电容CF输出的第二控制器32、连接至该第一控制器31及该第二控制器32的逻辑闸33、设置于该第一控制器31与该逻辑闸33之间计数器34、以及并联于该负载50的放电单元35。这边须特别说明的是，该第一控制器31及该第二控制器32可以作为个别的单芯片实施，或是可以共构或与该控制器40共构为单芯片实施，于本发明中不予以限制。此外，该逻辑闸33可以为与门(AND Gate)、或门(OR Gate)、与非门(NAND Gate)、或非门(NOR Gate) 等，依据实际需求配置，亦可以透过修改电路设计(例如增加逻辑闸数量、反向器、修改计数器的触发条件等)的方式变更该逻辑闸34的种类，此部分非属本发明所欲限制的范围。
于驱动电路10过电时(开关开启)，第一控制器31系将该驱动电路10的电压与默认电压准位进行比较，于启动状态时该驱动电路10的电压大于默认电压准位，第一控制器31将输出高准位电压，输出的高准位电压经由施密特触发器将振荡至高准位输出至该计数器34。该计数器34于接收到高准位输出时，系持续重置计数并输出第一逻辑参数至该逻辑闸33的第一输入，此时该第二控制器32因为滤波电容CF充能至高准位，输出一第二逻辑参数至该逻辑闸33的第二输入，经由逻辑闸33输出一控制讯号至该放电单元35使该放电单元35保持开路状态。此时驱动电路10的输出系对该滤波电容CF及该负载50过电。
于电路开关关闭的瞬间，第一控制器31系将该驱动电路10的输出电压与默认电压准位进行比较，由于驱动电路10于关闭状态时输出电压小于默认电压准位，第一控制器31将输出低准位电压，输出的低准位电压经由施密特触发器将振荡至低准位输出至该计数器34。此时由于计数器34的复归脚位由高准位变更为低准位，该计数器34将持续迭加数值，依据频率迭加输出数值，当输出数值到达设定值时，计数器34将输出第三逻辑参数至该逻辑闸33的第一输入。与上面的电路同时进行，由于滤波电容CF在计数时能量尚未释放，第二控制器32因为滤波电容CF充能至高准位的输出仍是高准位电压，将保持输出第二逻辑参数，此时经由逻辑闸33，两输入分别为第二逻辑参数及第三逻辑参数的状态，逻辑闸33将输出另一控制讯号至该放电单元35，使放电单元开启(接地)，将滤波电容CF的能量导引至地，直到滤波电容的能量释放至低准位。
其中，该计数器34于最终迭加的数值将储存于储存单元中，作为电容放电相关性参数使用。基于该电容放电相关性参数，控制器可以在无须撷取电压回授的情况下估算滤波电容CF所需的充电时间。基于电容放电相关性参数，依据电路设计的不同可以调整计算公式，以下针对本发明的两种不同实施例进行说明：
请一并参阅「图3」，为本发明第一实施例的电路示意图，如图所示：
于一可行的实施例中，于电流控制开关20的回路上挂载恒流源A1的实施例中，在第一次完成放电后可以确认以下的参数：电容放电相关性参数其中Sth是计数器于放电状态时的最终迭加数值，Fsw是电源转换切换频率；在电路环境设定上，以下参数是可确定的：VC为LED障壁电压，X为充电终点比例， Iin为充电电流，IL为该恒流源的电流，C为滤波电容容值。
于起始计算时，必须先确定充电的终点电压Vtarget，即滤波电容CF到达工作状态时的目标电压。Vtarget可以由以下计算获得：
Vtarget＝VC×X
接着计算电容放电相关性参数，在此定义为滤波电容CF放电至低于LED 障壁电压的时间TRon。TRon可以由以下计算获得：
其中TRon可以由其他特征参数替代，非以上面式子为限；接着计算电容充电TRon的电压VC，TRon。VC，TRon可以由以下计算获得：
接着计算TRon的电压VC，TRon充电到终点电压Vtarget所需要的时间TRoff：
总合以上计算，最终推导出该等效充电期间T可以经由以下式子获得：
藉此，最终可获得滤波电容CF所需的充电时间。
请一并参阅「图4」，为本发明第二实施例的电路示意图，如图所示：
于另一可行的实施例中，于电流控制开关20的回路上挂载定电阻R1的实施例中，在第一次完成放电后可以确认以下的参数：电容放电相关性参数其中Sth是计数器于放电状态时的最终迭加数值，FSW是电源转换切换频率；在电路环境设定上，以下参数是可确定的：VC为LED障壁电压，X为充电终点比例，Iin为充电电流，C为滤波电容容值。
于起始计算时，必须先确定充电的终点电压Vtarget，即滤波电容CF到达工作状态时的目标电压。Vtarget可以由以下计算获得：
Vtarget＝VC×X
接着计算电容放电相关性参数，在此定义为滤波电容CF放电至低于LED 障壁电压的时间TRon。TRon可以由以下计算获得：
同上，TRon可以由其他特征参数替代，非以上面式子为限；接着计算电容充电TRon的电压VC，TRon。VC，TRon可以由以下计算获得：
接着计算TRon的电压VC，TRon充电到终点电压Vtarget所需要的时间TRoff：
总合以上计算，最终推导出该等效充电期间T可以经由以下式子获得：
基于上面第一实施例及第二实施例的演算式，控制器40可以在不需电压回授的情况下，即可经由计算方式推算出滤波电容CF所需的充电时间。基于该充电时间控制器40可以在两种不同的供电模式下运作，于该等效充电期间以高功率充电电流对该滤波电容CF进行充电，并于该等效充电期间经过后切换为常规充电电流以对该负载以及该滤波电容CF进行常规供电，藉此达到LED快速启动的效果。
本发明于另一实施例中，系配合上面的电路架构提供一种快速启动方法，以对应设置于LED的驱动***上。以下针对本发明的快速启动方法进行说明，请一并参阅「图5」，本发明免电压侦测之快速启动方法的流程示意图，如图所示：
于本发明的快速启动方法系可以作为软件或韧体安装于处理器并经由处理器执行，或是直接由复数个芯片配合电路而实现，此部分非属本发明所欲限制的范围。所述的方法包括：
控制器40于前次电源关闭时，记录电容放电相关性参数(步骤S01)；该电容放电相关性参数可以为滤波电容CF放电的时间、或是计数器的次数、或是其他任意与滤波电容CF放电时间具有正相关的参数等，于本发明中不予以限制。
该控制器40依据该滤波电容的电容放电相关性参数获取达到该滤波电容 CF终止工作参数的等效充电期间(步骤S02)；该等效充电期间，系配合电路的型态不同在计算方式上可能略有不同，本案的重点在于经由记录电容放电相关性参数而获得滤波电容CF终止工作参数的等效充电期间，于上面实施例所述的公式，仅用于作为例示，并非用于限制本发明的范围。
该控制器40依据该等效充电期间传送控制讯号至该电流控制开关以切换驱动电路10输入至负载以及滤波电容CF的输入功率(步骤S03)；于步骤S03 中，该控制器40将于两种不同的供电模式中切换；于该等效充电期间，该控制器40系传送第一控制讯号至该电流控制开关20以输出高功率充电电流对该滤波电容CF进行充电；该控制器40于该等效充电期间经过后传送第二控制讯号至该电流控制开关20以切换输出为常规充电电流以对该负载以及该滤波电容进行常规供电。基于上述的切换模式，本发明系可以于相当短的时间内让滤波电容CF充电至工作电压，藉以达到快速点灯的效果。
综上所述，本发明所提供的***及方法在光驱动电路由关闭转为开启时，可以快速的对滤波电容充电，以达到低调光状态下快速启动灯源的效果。此外，本发明因不需要读取电压，可以减少IC(例如控制器)所需的脚位、无须分压电阻、没有常态损号因此待机功耗较低、且电路也较为简单。
以上已将本发明做一详细说明，惟以上所述者，仅惟本发明之一较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即凡依本发明申请专利范围所作之均等变化与修饰，皆应仍属本发明之专利涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种免电压侦测之快速启动***，其特征在于，包括：
一驱动电路，馈入电流至负载以及对应该负载设置的滤波电容；
一电流控制开关，连接至该驱动电路的输出，经由接收到的讯号启闭回路以控制该负载以及该滤波电容的输入功率；以及
一控制器，系连接至该电流控制开关，该控制器系记录前次电容放电相关性参数，以获取到达LED工作电压参数的等效充电期间，并依据该等效充电期间传送控制讯号至该电流控制开关以切换该负载以及该滤波电容的该输入功率。
2.根据权利要求1所述的免电压侦测之快速启动***，其特征在于，其中该控制器于该等效充电期间系传送第一控制讯号至该电流控制开关以输出高功率充电电流对该滤波电容进行充电，并于该等效充电期间经过后传送第二控制讯号至该电流控制开关以切换输出为常规充电电流以对该负载以及该滤波电容进行常规供电。
3.根据权利要求1所述的免电压侦测之快速启动***，其特征在于，其中该电流控制开关的回路上系挂载有恒流源。
4.根据权利要求3所述的免电压侦测之快速启动***，其特征在于，其中该控制器系依据以下计算公式获得该等效充电期间：
其中，T为等效充电期间，M为电容放电相关性参数，VC为LED障壁电压，X为充电终点比例，Iin为充电电流，IL为该恒流源的电流，C为电容容值。
5.根据权利要求1所述的免电压侦测之快速启动***，其特征在于，其中该电流控制开关的回路上系挂载有电阻。
6.根据权利要求5所述的免电压侦测之快速启动***，其特征在于，其中该控制器系依据以下计算公式获得该等效充电期间：
其中，T为等效充电期间，M为电容放电相关性参数，VC为LED障壁电压，X为充电终点比例，Iin为充电电流，C为电容容值，R为电阻阻值。
7.一种免电压侦测之快速启动方法，其特征在于，包括：
控制器记录前次滤波电容放电相关性参数；
该控制器依据该电容放电相关性参数获取达到该滤波电容终止工作参数的等效充电期间；以及
该控制器依据该等效充电期间传送控制讯号至该电流控制开关以切换驱动电路输入至负载以及滤波电容的输入功率。
8.根据权利要求7所述的免电压侦测之快速启动方法，其特征在于，
该控制器于该等效充电期间系传送第一控制讯号至该电流控制开关以输出高功率充电电流对该滤波电容进行充电；
该控制器于该等效充电期间经过后传送第二控制讯号至该电流控制开关以切换输出为常规充电电流以对该负载以及该滤波电容进行常规供电。
9.根据权利要求7所述的免电压侦测之快速启动方法，其特征在于，其中该控制器系依据以下计算公式获得该等效充电期间：
其中，T为等效充电期间，M为电容放电相关性参数，VC为LED障壁电压，X为充电终点比例，Iin为充电电流，IL为该恒流源的电流，C为电容容值。
10.根据权利要求7所述的免电压侦测之快速启动方法，其特征在于，其中该控制器系依据以下计算公式获得该等效充电期间：
其中，T为等效充电期间，M为电容放电相关性参数，VC为LED障壁电压，X为充电终点比例，Iin为充电电流，C为电容容值，R为电阻阻值。
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