CN113068287A - 具有稳定输出电压的调光电路 - Google Patents

Abstract

本发明主要揭示一种具有稳定输出电压的调光电路，应用于一LED电源供应电路之中，并包括：一调光讯号处理单元、一稳定单元、一调光关断单元、以及一隔离单元。在本发明中，该调光讯号处理单元接收一调光控制讯号，在该调光控制讯号小于一临界值的情况下，该调光处理单元产生一调光关断讯号至该调光关断单元。接着，该调光关断单元启用该稳定单元以稳定一交换式电源转换器的一输出电源，进而改善现有的电源供应器在调断至开启之时，其输出电压有跳变而造成发光单元产生闪烁的缺点。

Description

具有稳定输出电压的调光电路

技术领域

本发明是关于LED驱动控制的技术领域，尤指一种具有稳定输出电压的调光电路。

背景技术

发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)由于具有体积小、节能以及使用寿命长的优点，因此已被大幅地使用于日常照明中。并且，进而发展出发光二极管的调光电路，以令用户可依据实际使用环境与情况以调整LED的亮度。

为了方便地控制LED照明的调光与调灭，常见的LED调光电路通常透过金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor,MOSFET)作为其开关单元。请参阅图1，显示现有的一种调光电路的方块图。如图1所示，现有的调光电路1’包括：一电流源11’、一驱动单元12’、一发光单元13’、一讯号处理单元14’、一回授单元15’、以及一开关单元16’。其中，该驱动单元12’耦接于该电流源11’以及该发光单元13’之间。接着，该讯号处理单元14’依据接收一调光单元2’的一调光讯号并输出一电流基准讯号至该回授单元15’，以令该回授单元15’对应地传送一电流调整讯号至该驱动单元12’。如此，该回授单元15’耦接至该驱动单元12’的一次侧，以透过调整占空比或频率的方式改变该驱动单元12’的输出电流大小，进而达到调光的目的。然而，当所述调光单元2’的调光讯号为调断讯号时，所述讯号处理单元14’则对应地断开所述开关单元16’，进而断开该调光电路1’的电源输出线路；如此一来，该调光电路1’以达成完全调灭的效果。虽然上述调光电路1’具有调光且调灭的效果，然而，所述调光电路1’仍具有以下缺失:

(1)如同熟悉电路***设计的工程师所熟知的是，采用MOSFET作为开关单元将提升整体成本。同时，为了考虑到MOSFET作为开关单元时可能在正常工作中突然短路，因此现有的调光电路1’通常选用具有高脉冲电流规格的MOSFET，而导致条光电路的制造成本更高。另一方面，现有的调光电路1’在MOSFET关断至导通时，其输出电压的不稳将造成发光单元13’发生闪烁的现象，进而令使用者感到眼睛疲劳或头痛等不适。因此，如何降低调光电路的组件成本以及改善发光单元的闪烁现象，已成为相关领域业者亟欲发展的方向。

由上述可以得知，现有的调光电路1’的设计仍具有许多缺失而造成其有所不足。有鉴于此，本发明的发明人极力加以研究创作，而终于研发完成本发明的一种具有稳定输出电压的调光电路。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种具有稳定输出电压的调光电路，应用于一LED电源供应电路之中，并包括：一调光讯号处理单元、一稳定单元、一调光关断单元、以及一隔离单元。特别地，本发明的调光讯号处理单元接收一调光控制讯号，在该调光控制讯号小于一临界值的情况下，该调光处理单元产生一调光关断讯号至该调光关断单元。接着，该调光关断单元启用该稳定单元以稳定该交换式电源转换器的一输出电源。因此本发明的具有稳定输出电压的调光电路不仅改善现有的电源供应器在调断至开启之时其输出电压有跳变与不稳的情况，造成发光单元产生闪烁的缺点。同时，解决了现有的电路使用MOSFET作为开关单元导致组件成本高昂且容易产生损坏的问题。

为了达成上述本发明的主要目的，本案的发明人提供所述具有稳定输出电压的调光电路的一实施例，应用于包括一交换式电源转换器、一电压回授单元、一电流回授单元、以及一光耦合器的一LED电源供应电路之中；该调光电路包括：

一调光讯号处理单元，具有一第一讯号接收端、一第二讯号接收端与一讯号输出端，该第一讯号接收端耦接该电流回授单元的一调光讯号输入端，该第二讯号接收端耦接一调光控制讯号；

一稳定单元，具有一第一电性端与一第二电性端，且该第一电性端耦接至该交换式电源转换器的一输出端；

一调光关断单元，具有一第一接收端、一第二接收端与一输出端，该第一接收端耦接该调光讯号处理单元的该讯号输出端，且该第二接收端耦接该稳定单元的该第二电性端；以及

一隔离单元，具有一第一电性连接端、一第二电性连接端、一第三电性连接端、与一第四电性连接端，该第一电性连接端耦接该调光关断单元的该输出端，该第二电性连接端耦接该电流回授单元的一电流误差讯号输出端，该第三电性连接端耦接该电压回授单元的一电压误差讯号输出端，且该第四电性连接端耦接至该光耦合器的一讯号输入端；

在该调光控制讯号小于一临界值的情况下，该调光讯号处理单元产生一调光关断讯号至该调光关断单元，该调光关断单元将该光耦合器的该讯号输入端耦接至一地端，同时该调光关断单元启用该稳定单元以稳定该交换式电源转换器的一输出电源。

附图说明

图1显示现有的一种调光电路的方块图；

图2显示本发明的一种具有稳定输出电压的调光电路的第一方块图；

图3显示本发明的具有稳定输出电压的调光电路的电路图；

图4显示使用本发明的具有稳定输出电压的调光电路的发光单元的电流与电压的关系图；以及

图5显示调光控制讯号与发光单元的亮度的关系图。

图中主要符号说明：

1’ 调光电路

11’ 电流源

12’ 驱动单元

13’ 发光单元

14’ 讯号处理单元

15’ 回授单元

16’ 开关单元

2’ 调光单元

1 具有稳定输出电压的调光电路

11 调光讯号处理单元

111 第一讯号接收端

112 第二讯号接收端

113 讯号输出端

12 稳定单元

121 第一电性端

122 第二电性端

13 调光关断单元

131 第一接收端

132 第二接收端

133 输出端

14 隔离单元

141 第一电性连接端

142 第二电性连接端

143 第三电性连接端

144 第四电性连接端

145 第一二极管

146 第二二极管

147 第三二极管

2 LED电源供应电路

21 交换式电源转换器

211 输入端

22 电压回授单元

221 电压误差讯号输出端

23 电流回授单元

231 调光讯号输入端

232 电流误差讯号输出端

24 光耦合器

DCS 调光控制讯号

G 地端

R 电阻

Vcc 供电电源

ACs 电源

3 发光单元

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明所提出的一种具有稳定输出电压的调光电路，以下将配合图式，详尽说明本发明的较佳实施例。

请参阅图2，显示本发明的一种具有稳定输出电压的调光电路的第一方块图。并请同时参阅图3，显示本发明的具有稳定输出电压的调光电路的电路图。如图2与图3所示，本发明的具有稳定输出电压的调光电路1应用于一发光二极管(Light-emitting diode,LED)电源供应电路2之中，且所述LED电源供应电路2主要包括：一交换式电源转换器21、一电压回授单元22、以及一电流回授单元23。其中，本发明的具有稳定输出电压的调光电路1包括：一调光讯号处理单元11、一稳定单元12、一调光关断单元13、以及一隔离单元14。更具体地说明，该交换式电源转换器21的一输入端211耦接一电源ACs。该电压回授单元22并联该交换式电源转换器21的一输出端，且该电流回授单元23耦接于该交换式电源转换器21的该输出端与一发光单元之间。除此之外，该LED电源供应电路2还可包括一光耦合器24；该光耦合器24耦接于该隔离单元14与该交换式电源转换器21的一输入端211之间。此外，该光耦合器24还耦接一电阻R与一供电电源Vcc。如图2所示，该调光讯号处理单元11具有一第一讯号接收端111、一第二讯号接收端112与一讯号输出端113，且该第一讯号接收端111耦接该电流回授单元23的一调光讯号输入端231；该调光讯号处理单元11的该第二讯号接收端112耦接一外部的调光控制讯号DCS。接着，该稳定单元12具有一第一电性端121与一第二电性端122，其中，该第一电性端121耦接至该交换式电源转换器21的该输出端。

继续地参阅图2与图3，该隔离单元14具有一第一电性连接端141、一第二电性连接端142、一第三电性连接端143、与一第四电性连接端144。如图3所示，该第一电性连接端141耦接该调光关断单元13，且该第二电性连接端142耦接该电流回授单元23的一电流误差讯号输出端232。并且，该隔离单元14的该第三电性连接端143耦接该电压回授单元22的一电压误差讯号输出端221，且该第四电性连接端144耦接至该光耦合器24的一讯号输入端。如此设置，该调光讯号处理单元11自外部接收该调光控制讯号DCS，且该调光控制讯号DCS小于一临界值(threshold value)的情况下，该调光讯号处理单元11产生一调光关断讯号(Dim off signal)至该调光关断单元13。接着，该调光关断单元13将该光耦合器24的该讯号输入端耦接至一地端G，同时该调光关断单元13启用该稳定单元12以稳定该交换式电源转换器21的一输出电源。如此一来，由于本发明的具有稳定输出电压的调光电路1令该LED电源供应电路2的该交换式电源转换器21持续输出一稳定电压至该稳定单元12，以改善现有的电源供应器在调断至开启之时其输出电压有跳变与不稳的情况，造成发光单元产生闪烁的缺点。同时，改善现有的调光电路1’使用MOSFET作为其开关单元而提高其整体成本的缺点。

承上述，另一方面，在该调光控制讯号DCS在大于该临界值的情况下，该调光讯号处理单元11产生一调光讯号至该电流回授单元23。该电流回授单元23根据该交换式电源转换器21的该输出电源所得出一参考讯号。接着，该电流回授单元23根据该调光讯号与该参考讯号，而对应地输出一电流误差讯号经由该隔离单元14与该光耦合器24至该交换式电源转换器21的一输入端211，以调整该交换式电源转换器21的输出电源以调整该发光单元3的发光亮度。需补充说明的是，该稳定单元12为一电阻，且该调光讯号处理单元11可为一金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)；并且，该调光讯号处理单元11的该第一讯号接收端111、该第二讯号接收端112与该讯号输出端113分别为所述金氧半场效晶体管的汲极端、闸极端与源极端。另一方面，该调光讯号处理单元11也可为一硅控二极管(silicon-controlled rectifier,SCR)；其中，该调光讯号处理单元11的该第一讯号接收端111、该第二讯号接收端112与该讯号输出端113分别为硅控二极管的射极端、基极端和集极端。

再次地参阅图3，如图3所示，该隔离单元14包括一第一二极管145、一第二二极管146以及一第三二极管147。其中，第一二极管145其一阴极端作为所述第三电性连接端143。该第二二极管146其一阴极端作为所述第二电性连接端142，且其一阳极端耦接该第一二极管145的一阳极端，且该第三二极管147的一阴极端作为所述第三电性连接端143，且其一阳极端作为所述第四电性连接端144且耦接该第二二极管146的该阳极端和该光耦合器24的该讯号输入端。如此设置，该隔离单元14可达到该电压回授单元22、该电流回授单元23与该调光关断单元13之间的隔离作用。更详细地说明，本发明的调光关断单元13包括：一开关三极管以及一电阻。该开关三极管的一集极端作为所述第二接收端132与所述输出端133，其一射极端作为一地端G，且其一基极端作为所述第一接收端131。并且，所述调光关断单元13的该电阻其一电性端耦接该开关三极管的基极端，且其另一电性端耦接该开关三极管的射极端。

继续参阅图2与图3，并请同时参阅图4与图5，显示使用本发明的具有稳定输出电压的调光电路的发光单元的电流与电压的关系图以及调光控制讯号与发光单元的亮度的关系图。图4为搭配本发明的具有稳定输出电压的调光电路1的发光单元3的电压与电流关系图，由图4可以得知，当该发光单元3的电压到一最小值(Vmin)时，流经该发光单元的电流为0安培；也就是说，本发明的具有稳定输出电压的调光电路1实现调光调灭(Dim off)的效果，同时具有令该发光单元3两端的电压的最小值为一定值(Vmin)以解决电压不稳造成闪烁的问题。接着，由图5可以得知的是，当该调光控制讯号低于一定的程度后，该发光单元3的亮度为0。

如此，上述已完整且清楚地说明本发明的具有稳定输出电压的调光电路的技术特征与立体图，经由上述，可以得知本发明具有下列的优点：

(1)不同于现有的调光电路1’使用MOSFET作为开关单元而提升组件成本，同时现有的调光电路1’其输出电压的跳变与不稳导致一发光单元13’容易发生闪烁的现象。本发明的主要目的在于提出一种具有稳定输出电压的调光电路1，应用于包括一交换式电源转换器21、一电压回授单元22、一电流回授单元23、以及一光耦合器24的一LED电源供应电路2之中。值得说明的是，本发明的调光讯号处理单元11接收一调光控制讯号DCS，在该调光控制讯号DCS小于一临界值的情况下，该调光处理单元11产生一调光关断讯号(Dim offsignal)至该调光关断单元13。接着，该调光关断单元13启用该稳定单元12以稳定该交换式电源转换器21的一输出电源。由上述可以得知的是，本发明的具有稳定输出电压的调光电路1令一交换式电源供应器21稳定地输出电源。因此本发明的具有稳定输出电压的调光电路1不仅改善现有的电源供应器在调断至开启之时其输出电压有跳变与不稳的情况，造成发光单元产生闪烁的缺点。同时，解决了现有的电路使用MOSFET作为开关单元导致组件成本高昂且容易产生损坏的问题。

必须加以强调的是，上述的详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，惟该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含在本案的专利范围中。

Claims (8)

1.一种具有稳定输出电压的调光电路，应用于包括一交换式电源转换器、一电压回授单元、一电流回授单元、以及一光耦合器的一LED电源供应电路之中；其特征在于，该调光电路包括：

一调光讯号处理单元，具有一第一讯号接收端、一第二讯号接收端与一讯号输出端，该第一讯号接收端耦接该电流回授单元的一调光讯号输入端，该第二讯号接收端耦接一调光控制讯号；

一稳定单元，具有一第一电性端与一第二电性端，且该第一电性端耦接至该交换式电源转换器的一输出端；

一调光关断单元，具有一第一接收端、一第二接收端与一输出端，该第一接收端耦接该调光讯号处理单元的该讯号输出端，且该第二接收端耦接该稳定单元的该第二电性端；以及

一隔离单元，具有一第一电性连接端、一第二电性连接端、一第三电性连接端、与一第四电性连接端，该第一电性连接端耦接该调光关断单元的该输出端，该第二电性连接端耦接该电流回授单元的一电流误差讯号输出端，该第三电性连接端耦接该电压回授单元的一电压误差讯号输出端，且该第四电性连接端耦接至该光耦合器的一讯号输入端；

在该调光控制讯号小于一临界值的情况下，该调光讯号处理单元产生一调光关断讯号至该调光关断单元，该调光关断单元将该光耦合器的该讯号输入端耦接至一地端，同时该调光关断单元启用该稳定单元以稳定该交换式电源转换器的一输出电源。

2.根据权利要求1所述的具有稳定输出电压的调光电路，其特征在于，该输出电源可为下列任一者：输出电压、输出电流、或前述两者的组合。

3.根据权利要求1所述的具有稳定输出电压的调光电路，其特征在于，在该调光控制讯号在大于该临界值的情况下，该调光讯号处理单元产生一调光讯号至该电流回授单元，该电流回授单元根据该调光讯号与一参考讯号而输出一电流误差讯号至该交换式电源转换器的一输入端，以调整该交换式电源转换器的输出电源。

4.根据权利要求1所述的具有稳定输出电压的调光电路，其特征在于，该稳定单元为一电阻。

5.根据权利要求1所述的具有稳定输出电压的调光电路，其特征在于，该调光讯号处理单元为一金氧半场效晶体管，且该第一讯号接收端、该第二讯号接收端与该讯号输出端分别为所述金氧半场效晶体管的汲极端、闸极端和源极端。

6.根据权利要求1所述的具有稳定输出电压的调光电路，其特征在于，该调光讯号处理单元为一硅控二极管，且该第一讯号接收端、该第二讯号接收端与该讯号输出端分别为硅控二极管的射极端、基极端和集极端。

7.根据权利要求1所述的具有稳定输出电压的调光电路，其特征在于，该隔离单元包括：

一第一二极管，其一阴极端作为所述第三电性连接端；

一第二二极管，其一阴极端作为所述第二电性连接端，且其一阳极端耦接该第一二极管的一阳极端；以及

一第三二极管，其一阴极端作为所述第三电性连接端，且其一阳极端作为所述第四电性连接端且耦接该第二二极管的该阳极端和该光耦合器的该讯号输入端。

8.根据权利要求1所述的具有稳定输出电压的调光电路，其特征在于，该调光关断单元包括：

一开关三极管，其一集极端作为所述第二接收端与所述输出端，其一射极端作为一接地端，且其一基极端作为所述第一接收端；以及

一电阻，其一阴极端耦接该开关三极管的基极端，且其一阳极端耦接该开关三极管的射极端。

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