TW201715327A - 電壓控制裝置 - Google Patents

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Abstract

一種電壓控制裝置包含一第一發光單元、一電連接該第一發光單元並根據一第一控制信號而操作於飽和區的第一電晶體，及一控制單元，該控制單元包括一電連接該第一發光單元的選擇比較模組、一電連接該選擇比較模組的充電開關模組、一電連接該選擇比較模組的放電開關模組，及一電連接該等充、放電開關模組和該第一電晶體的電容，該電容的跨壓作為該第一控制信號，當該第一比較信號為高準位時，該充電開關模組的一充電電流流入該電容，以致該電容以該充電電流進行充電；而當該第一比較信號為低準位時，該電容經由該放電開關模組進行放電。

Description

電壓控制裝置
本發明是有關於一種控制裝置，特別是指一種電壓控制裝置。
市面上常見的發光二極體之結構為半導體P-N介面，且具有高發光效率及省電之優點，因此廣受大眾所接收並使用。然而，因現有的發光二極體受限於其結構為半導體P-N介面特性，導致其僅適於單向導通，而無法直接接收來自一般交流電源所提供的一交流信號。因此，現有的發光二極體與該交流電源之間必須電連接一單級式功率因數校正驅動器。但該單級式功率因數校正驅動器所輸出的該直流信號往往具有100Hz/120Hz的電壓漣波，且此等電壓漣波跨在發光二極體的二端而產生的電流漣波會造成習知發光二極體的發光亮度閃爍，導致人體視覺疲勞，因此，如何減少該直流信號的電流漣波，進而改善習知發光二極體的發光亮度閃爍為現今發光二極體照明產業的一重要議題。
因此，本發明之目的，即在提供一種能減少流 過發光二極體的電流漣波之電壓控制裝置。
於是本發明電壓控制裝置，包含一第一發光單元、一第一電晶體，及一控制單元。
該第一發光單元具有一接收一輸入電壓的第一端，及一第二端，該第一發光單元根據該輸入電壓在其第二端產生一第一輸出電壓。
該第一電晶體具有一電連接該第一發光單元的該第二端的第一端、一接地的第二端，及一接收一第一控制信號的控制端，該第一電晶體根據該第一控制信號而操作於飽和區。
該控制單元包括一選擇比較模組、一充電開關模組、一放電開關模組，及一電容。
該選擇比較模組電連接該第一發光單元的該第二端以接收該第一輸出電壓，並根據該第一輸出電壓和一第一參考電壓產生一具有一高準位及一低準位的其中之一的第一比較信號。
該充電開關模組具有一電連接該選擇比較模組以接收該第一比較信號的輸入端，及一輸出端，該充電開關模組根據該第一比較信號允許一充電電流自該輸出端流出。
該放電開關模組電連接該選擇比較模組以接收該第一比較信號，且電連接該充電開關模組的該輸出端。
該電容具有一電連接該充電開關模組的該輸出端和該第一電晶體的該控制端的第一端，及一接地的第二 端，該電容的跨壓作為該第一控制信號。
其中，當該第一比較信號處於高準位時，該充電電流流入該電容的該第一端，以致該電容以該充電電流進行充電，因此該第一控制信號的電壓上升，當該第一比較信號處於低準位時，該電容經由該放電開關模組進行放電，因此該第一控制信號的電壓下降。
本發明之功效在於：藉由該充電開關模組和該放電開關模組對該電容進行充放電而控制該第一輸出電壓，並使該第一電晶體操作於飽和區，進而使流入該第一發光單元的一電流漣波降低。
1‧‧‧輸入單元
11‧‧‧整流模組
12‧‧‧功因修正模組
2‧‧‧第一發光單元
3‧‧‧控制單元
31‧‧‧選擇比較模組
311‧‧‧選擇電路
312‧‧‧第一比較器
313‧‧‧第二比較器
314‧‧‧第一反閘
315‧‧‧第一開關
316‧‧‧第二開關
32‧‧‧充電開關模組
321‧‧‧充電開關
322‧‧‧充電電流源
33‧‧‧放電開關模組
331‧‧‧第一反閘
332‧‧‧放電開關
333‧‧‧放電電流源
4‧‧‧交流電源
5、6‧‧‧分流電路
7‧‧‧第二發光單元
8‧‧‧運算放大器
9‧‧‧選擇比較器
91‧‧‧比較單元
92‧‧‧第三比較器
93‧‧‧第三反閘
94‧‧‧第三開關
95‧‧‧第四開關
96‧‧‧電流源
10‧‧‧映射單元
C‧‧‧電容
D1‧‧‧第一二極體
D2‧‧‧第二二極體
M1‧‧‧第一電晶體
M2‧‧‧第二電晶體
R‧‧‧電阻
Rf‧‧‧回授電阻
S1‧‧‧第一控制信號
S2‧‧‧第一比較信號
S3‧‧‧切換信號
S4‧‧‧第二控制信號
S5‧‧‧第一選擇信號
S6‧‧‧第一轉換信號
S7‧‧‧第二選擇信號
S8‧‧‧第二轉換信號
S9‧‧‧第二比較信號
VAC‧‧‧交流電壓
Vc‧‧‧選擇電壓
Vd‧‧‧偏壓電壓
Vds‧‧‧跨壓
Vgs‧‧‧跨壓
Vin‧‧‧輸入電壓
Vo1‧‧‧第一輸出電壓
Vo2‧‧‧第二輸出電壓
Vr1‧‧‧第一參考電壓
Vr2‧‧‧第二參考電壓
Vf‧‧‧回授電壓
V‧‧‧整流電壓
I‧‧‧固定電流
I1‧‧‧充電電流
I2‧‧‧放電電流
I3‧‧‧電流
I4、I5‧‧‧電流
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一電路方塊圖，說明本發明電壓控制裝置的一第一實施例；圖2是一電路圖，說明本發明電壓控制裝置的該第一實施例之選擇電路；圖3是一波形圖，說明本發明電壓控制裝置的一電容之充放電；圖4是一波形圖，說明本發明電壓控制裝置的一第一電晶體的一特性曲線圖；圖5是一電路圖，說明本發明電壓控制裝置的一第二實施例；圖6是一電路方塊圖，說明本發明電壓控制裝置的一 第三實施例；圖7是一電路圖，說明本發明電壓控制裝置的該第三實施例的選擇電路之第一態樣；圖8是一電路圖，說明本發明電壓控制裝置的該第三實施例的選擇電路之第一態樣；圖9是一電路圖，說明本發明電壓控制裝置的該第三實施例的選擇電路之第二態樣；及圖10是一電路圖，說明本發明電壓控制裝置的一第四實施例。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1，本發明電壓控制裝置之一第一實施例包含一輸入單元1、一第一發光單元2、一第一電晶體M1，及一控制單元3。
該輸入單元1電連接一交流電源4以接收一交流電壓VAC，並據以產生一輸入電壓Vin，且該輸入單元1包括一整流模組11，及一功因修正模組12。該整流模組11電連接該交流電源4以接收該交流電壓VAC，並將該交流電壓VAC進行整流以產生一整流電壓V。該功因修正模組12電連接該整流模組11以接收該整流電壓V，並根據該整流電壓V調整並產生該輸入電壓Vin。
該第一發光單元2具有一電連接該輸入單元1的該功因修正模組12以接收該輸入電壓Vin的第一端，及 一第二端。該第一發光單元2根據該輸入電壓Vin在其第二端產生一第一輸出電壓Vo1。
該第一電晶體M1具有一電連接該第一發光單元2的該第二端的第一端、一接地的第二端，及一接收一第一控制信號S1的控制端，該第一電晶體M1根據該第一控制信號S1而操作於飽和區。該第一電晶體M1為一N型金氧半場效電晶體，且其第一端、第二端及控制端分別為汲極、源極及閘極。
該控制單元3包括一選擇比較模組31、一充電開關模組32、一放電開關模組33，及一電容C。
該選擇比較模組31電連接該第一發光單元2的該第二端以接收該第一輸出電壓Vo1，並根據該第一輸出電壓Vo1和一第一參考電壓Vr1產生一具有一高準位及一低準位的其中之一的第一比較信號S2。在此實施例中，該選擇比較模組31包括一選擇電路311，及一第一比較器312。
該選擇電路311電連接該第一發光單元2的該第二端以接收該第一輸出電壓Vo1，並根據該第一輸出電壓Vo1產生一選擇電壓Vc。
該第一比較器312具有一電連接該選擇電路311以接收該選擇電壓Vc的非反相輸入端、一接收該第一參考電壓Vr1的反相輸入端，及一輸出端。該第一比較器312根據該選擇電壓Vc與該第一參考電壓Vr1，在其輸出端輸出該第一比較信號S2。
參閱圖2，該選擇電路311包括一第二比較器313、一第一反閘314，及串聯連接的一第一開關315及一第二開關316。
該第二比較器313具有一電連接該第一發光單元2的該第二端以接收該第一輸出電壓Vo1的非反相輸入端、一接收一偏壓電壓Vd的反相輸入端，及一輸出端，該第二比較器313根據該第一輸出電壓Vo1與該偏壓電壓Vd，在其輸出端輸出一具有一高準位及一低準位二者其中之一的第一選擇信號S5。
該第一反閘314具有一電連接該第二比較器313的該輸出端以接收該第一選擇信號S5的第一端，及一第二端，該第一反閘314根據該第一選擇信號S5在其第二端產生並輸出一具有一高準位及一低準位二者其中之一的第一轉換信號S6。
串聯連接的該等第一及第二開關315、316電連接在該第二比較器313的該非反相輸入端及該反相輸入端之間，該等第一及第二開關315、316分別電連接該第二比較器313的該非反相輸入端及該反相輸入端，該等第一及第二開關315、316分別受該第一轉換信號S6及該第一選擇信號S5控制而導通或不導通，且該選擇電路311在該等第一及第二開關315、316的一共同接點輸出該選擇電壓Vc。
其中，當該第一選擇信號S5處於高準位時，該第一轉換信號S6處於低準位，該第一開關315受該第一轉 換信號S6控制而不導通，該第二開關316則受該第一選擇信號S5控制而導通；而當該第一選擇信號S5處於低準位時，該第一轉換信號S6處於高準位，該第一開關315受該第一轉換信號S6控制而導通，該第二開關316則受該第一選擇信號S5控制而不導通。
該充電開關模組32具有一電連接該選擇比較模組31以接收該第一比較信號S2的輸入端，及一輸出端。該充電開關模組32根據該第一比較信號S2允許一充電電流I1自該輸出端流出。該充電開關模組32包括一充電開關321，及一充電電流源322。該充電開關321具有一電連接該充電開關模組32的該輸出端的第一端，及一第二端，該充電開關321受該第一比較信號S2控制而導通或不導通。該充電電流源322電連接該充電開關321的該第二端，並產生該充電電流I1。
該放電開關模組33電連接該選擇比較模組31以接收該第一比較信號S2，且電連接該充電開關模組32的該輸出端。該放電開關模組33包括一第一反閘331、一放電開關332和一放電電流源333。該第一反閘331具有一電連接該選擇比較模組31以接收該第一比較信號S2的第一端，及一第二端。該第一反閘331根據該第一比較信號S2，在其第二端產生並輸出一切換信號S3。該放電開關332和該放電電流源333串聯連接於該充電開關模組32的該輸出端與地之間。該放電開關332電連接該充電開關模組32的該輸出端，且該放電電流源333電連接至地，該放電開 關332受該切換信號S3控制而導通或不導通。
該電容C具有一電連接該充電開關模組32的該輸出端和該第一電晶體M1的該控制端的第一端，及一接地的第二端，該電容C的跨壓作為該第一控制信號S1。
參閱圖3，以下就一充電及一放電模式進一步說明該控制單元3的該充電開關模組32和該放電開關模組33在操作時之作動。
充電模式：
當該第一比較器312接收到的該選擇電壓Vc大於該第一參考電壓Vr1時，該第一比較器312所產生的該第一比較信號S2處於高準位，且該充電開關321受該第一比較信號S2控制而導通，同時，由於該第一比較信號S2處於高準位，因此該第一反閘331所輸出的該切換信號S3處於低準位，以致該放電開關332受該切換信號S3控制而不導通。此時，該充電電流I1流經該充電開關321並直接流入該電容C，以致該電容C以該充電電流I1進行充電，因此該第一控制信號S1的電壓上升，且該第一電晶體M1根據該第一控制信號S1而操作於一飽和區，使得流經該第一發光單元2的一電流I3能保持一固定值。
放電模式：
當該第一比較器312接收到的該選擇電壓Vc小於該第一參考電壓Vr1時，該第一比較器312所產生的該第一比較信號S2處於低準位，且該充電開關321受該第一比較信號S2控制而不導通，同時，由於該第一比較信號S2 處於低準位，因此該第一反閘331所輸出的該切換信號S3處於高準位，以致該放電開關332受該切換信號S3控制而導通。此時，該電容C根據該放電電流源333所產生的一放電電流I2，經由該放電開關模組33進行放電，因此該第一控制信號S1的電壓下降，進而控制該第一電晶體M1根據該第一控制信號S1而持續操作於該飽和區，使得流經該第一發光單元2的該電流I3能保持該固定值。
也就是說，本發明電壓控制器藉由該充電開關模組32和該放電開關模組33的相配合並適時地對該電容C進行充放電，使該第一電晶體M1操作於該飽和區，藉此控制流經該第一發光單元2的該電流I3能維持於該固定值，以減少流經該第一發光單元2的該電流I3的電流漣波。
另外，須加以說明的是，本發明還可藉由調整該充電電流源322和該放電電流源333來控制該充電電流I1和該放電電流I2的一電流量，進而改變該電容C充放電的速度。更進一步地加以說明，參閱圖3，該第一輸出電壓Vo1和該第一參考電壓Vr1的波形分別為一正弦波和一直流電壓，藉由調整該充電電流源322和該放電電流源333使得該充電電流I1和該放電電流I2的電流比例為1：9，因此，該充電電流I1對該電容C充電至飽和的時間為該電容C藉由該放電電流I2放電的時間的9倍，但不以此為限，同時參閱圖4，可清楚得知該第一電晶體M1操作於該飽和區和一歐姆區的一臨界電壓為該第一參考電壓Vr1，因此本發明為使該第一電晶體M1能持續操作於該飽和區，不論 該第一電晶體M1的一跨壓Vgs為多少，皆藉由該充、放電開關模組32、33使該電容C達到緩慢充電快速放電之原則，並藉此控制該第一控制信號S1而使該第一電晶體M1的一跨壓Vds能持續維持大於等於該第一參考電壓Vr1，以使得該電流I3能維持該固定值，其中，該跨壓Vgs為該第一電晶體M1的該控制端和該第二端間的電壓差，且該跨壓Vds為該第一電晶體M1的該第一端和該第二端間的電壓差。
參閱圖5，本發明電壓控制裝置的一第二實施例類似於該第一實施例，其不同之處在於該選擇電路311還可以為另一態樣，該選擇電路311還包括一產生一固定電流I的電流源96，及一第一二極體D1，該第一二極體D1具有一電連接該第一比較器312的該非反向輸入端和該電流源96以接收該固定電流I的陽極，及一電連接該第一發光二極體D1的該第二端以接收該第一輸出電壓Vo1的陰極，該第一二極體D1根據該第一輸出電壓Vo1在該陽極產生該選擇電壓Vc。
為方便說明，在此定義該第一二極體D1為一理想二極體，也就是說當該第一二極體D1接收該固定電流I而導通時，該第一二極體D1的該陽極即輸出等同於該第一輸出電壓Vo1的該選擇電壓Vc，以致該第一比較器312能根據該選擇電壓Vc和該第一參考電壓Vr1，在其輸出端輸出該第一比較信號S2，後續之操作同該第一實施例，在此不再重複說明。
參閱圖6，本發明電壓控制裝置的一第三實施例類似於該第一實施例，其不同之處在於該電壓控制裝置還包含一電阻R，及J個分流電路5、6，其中，J≧1，J為正整數。
該電阻R電連接於該第一電晶體M1的該第二端與地之間，且該電阻R的跨壓作為一第二參考電壓Vr2。
該J個分流電路5、6中的每一分流電路電連接該第一發光單元2的該第一端以接收該輸入電壓Vin，並根據該輸入電壓Vin產生一第二輸出電壓Vo2，且該J個分流電路5、6中的每一者包括一第二發光單元7，及一映射單元10。
該第二發光單元2具有一接收該輸入電壓Vin的第一端，及一電連接該選擇比較模組31的第二端，該第二發光單元2根據該輸入電壓Vin在其第二端產生該第二輸出電壓Vo2。
該映射單元10電連接於該第二發光單元2的該第二端和該第一電晶體M1的該第二端之間，以接收該第二參考電壓Vr2，並根據該第二參考電壓Vr2產生一電流I4、I5。
該每一映射單元10包括一第二電晶體M2、一運算放大器8，及一回授電阻Rf。
該第二電晶體M2具有一電連接該第二發光單元2的該第二端的第一端、一第二端，及一接收一第二控 制信號S4的控制端，該第二電晶體M2根據該第二控制信號S4而操作於飽和區。
該運算放大器8具有一電連接該第一電晶體M1的該第二端以接收該第二參考電壓Vr2的非反相輸入端、一電連接該第二電晶體M2的該第二端以接收一回授電壓Vf的反相輸入端，及一電連接該第二電晶體M2的該控制端的輸出端，該運算放大器8根據該第二參考電壓Vr2與該回授電壓Vf，在其輸出端輸出該第二控制信號S4至該第二電晶體M2的該控制端
該回授電阻Rf電連接於該第二電晶體M2的該第二端與地之間，該回授電阻Rf的跨壓作為該回授電壓Vf。
該選擇比較模組31的該選擇電路311還電連接該J個分流電路以接收J個第二輸出電壓Vo2，且根據該第一輸出電壓和該J個第二輸出電壓Vo2產生該第一比較信號S2。
該選擇電路311電連接該第一發光單元2和J個第二發光單元7的該等第二端以分別接收該第一輸出電壓Vo1和該J個第二輸出電壓Vo2，並根據該第一輸出電壓Vo1和該J個第二輸出電壓Vo2產生該選擇電壓Vc。
同時參閱圖7和圖8，該選擇電路311還包括一選擇比較器9，該選擇比較器9具有一接收該偏壓電壓Vd的第一端、J個分別電連接該J個第二發光單元7的該等第二端以分別接收該J個第二輸出電壓Vo2的第二端，及一 電連接該第二比較器313的該反向輸入端的第三端，該選擇比較器9根據該偏壓電壓Vd和該J個第二輸出電壓Vo2，在其第三端輸出一第二比較信號S9，以使該第二比較器313根據該第一輸出電壓Vo1與該第二比較信號S9，在其輸出端輸出該第一選擇信號S5。
該選擇比較器9包括J個比較單元91，該J個比較單元91的每一者具有一第一端、一第二端，及一第三端。
其中，第一個比較單元911的該第一端和該第二端分別電連接該選擇比較器9的該第一端和第一個第二發光單元71的該第二端，且當J=1時，該第一個比較單元911的該第三端電連接該選擇比較器9的該第三端。
當J=2時，第J個比較單元912的該第一端、該第二端和該第三端分別電連接該第一個比較單元911的該第三端、第J個第二發光單元72的該第二端及該選擇比較器9的該第三端。
當J≧3時，第i個比較單元91的該第一端、該第二端和該第三端分別電連接第i-1個比較單元91的該第三端、第i個第二發光單元7的該第二端及第i+1個比較單元91的該第一端，2≦i≦J-1，且該第J個比較單元91的該第一端、該第二端和該第三端分別電連接第J-1個比較單元91的該第三端、該第J個第二發光單元7的該第二端及該選擇比較器9的該第三端，i為正整數。
又，該J個比較單元91中的每一者包括一第三 比較器92、一第三反閘93、串聯連接的一第三開關94及一第四開關95。
該第三比較器92具有一電連接所對應的該比較單元91的該第二端的非反向輸入端、一電連接所對應的該比較單元91的該第一端的反向輸入端，及一輸出一具有一高準位及一低準位二者其中之一的第二選擇信號S7的輸出端。
該第三反閘93具有一電連接該第三比較器92的輸出端以接收該第二選擇信號S7的第一端，及一第二端，該第三反閘93根據該第二選擇信號S7在其第二端產生並輸出一具有一高準位及一低準位二者其中之一的第二轉換信號S8。
串聯連接的該等第三開關94及第四開關95，電連接在該第三比較器92的該非反向輸入端及該反向輸入端之間，該等第三及第四開關94、95分別電連接該第三比較器92的該非反向輸入端和該反向輸入端，該等第三和第四開關94、95分別受該第二轉換信號S8及該第二選擇信號S7控制而導通或不導通。
其中，當該第二選擇信號S7處於高準位時，該第二轉換信號S8處於低準位，該第三開關94受該第二轉換信號S8控制而不導通，該第四開關95受該第二選擇信號S7控制而導通；而當該第二選擇信號S7處於低準位時，該第二轉換信號S8處於高準位，該第三開關94受該第二轉換信號S8控制而導通，該第四開關95則受該第二選 擇信號S7控制而不導通。
在此以J=2為例，亦即該電壓控制裝置包含二個映射單元5、6，但不限於此。需注意的是，在該第二實施例中，為方便說明，將該等映射單元5、6中的該等回授電阻Rf、該等回授電壓Vf及該等第二輸出電壓Vo2以相同的編號來表示，但該等回授電阻Rf各自的電阻值可以相同亦可以不同，並令該等映射單元5、6中各自的第二發光單元7分別為第一個第二發光單元71和第二個第二發光單元72。
在操作時，該選擇電路311會接收到該第一輸出電壓Vo1和該等映射單元5、6中的該等第二輸出電壓Vo2，且該選擇電路311根據該第一輸出電壓Vo1和該等第二輸出電壓Vo2中具有最小電壓值的輸出電壓來產生該選擇電壓Vc。舉例來說，當該第一個第二發光單元71的該第二輸出電壓Vo2的電壓值為最小時，則該第一個比較單元911的該第三比較器92輸出的該第二選擇信號S7處於低準位，而該第二轉換信號S8處於高準位，以致受該第二選擇信號S7控制的該第四開關95不導通，而受該第二轉換信號S8控制的該第三開關94導通，則該第一個比較單元911的第三端即輸出該第一個第二發光單元71的該第二輸出電壓Vo2以供該第二個比較單元912的該第一端接收，該第二個比較單元912的該第三比較器92再根據該第一個第二發光單元71的該第二輸出電壓Vo2和該第二個第二發光單元72的該第二輸出電壓Vo2，在其輸出端輸出處於 高準位的該第二選擇信號S7，導致該第二轉換信號S8處於低準位，此時該第三開關94和該第四開關95分別為不導通和導通，以致該選擇比較器9的該第三端輸出的該第二比較信號S9相關於該第一個第二發光單元71的該第二輸出電壓Vo2，該第二比較器313再根據第二比較信號S9和該第一輸出電壓Vo1，在其輸出端輸出處於高準位的第一選擇信號S5，以致該第一轉換信號S6處於低準位，使得該第一開關和該第二開關315、316分別為不導通及導通，因此，該選擇電路311則輸出相當於該第一個第二發光單元71的該第二輸出電壓Vo2的該選擇電壓Vc，也就是該選擇電路311將該映射單元分流電路5中的該第二發光單元71之該第二輸出電壓Vo2作為該選擇電壓Vc。該第一比較器312再根據該選擇電壓Vc及該第一參考電壓Vr1產生該第一比較信號S2。
當該第一電晶體M1受該第一控制信號S1控制而操作於該飽和區時，流經該第一發光單元2的該電流I3保持於該固定值，且該第二參考電壓Vr2如下述公式1所示，且流經該等分流電路5、6中的該等第二發光單元7的二個電流I4、I5分別如下述公式2和公式3所示。
其中，參數r為該電阻R的一電阻值，而參數rf為該二分流電路5、6中的該二回授電阻Rf的一電阻值 。
由於該等分流電路5、6中的該等運算放大器8的反向輸入端輸入的回授電壓Vf等於其非反向輸入端輸入的該第二參考電壓Vr2，所以，藉由調整該電阻R和該等回授電阻Rf各自所對應的該等電阻值r、rf即可改變流經該第一發光單元2，及該等分流電路5、6中的該等第二發光單元7的該等電流I3、I4、I5。
值得一提的是，該選擇電路311還有另一態樣，如圖9所示，該選擇電路311包括該電流源96、該第一二極體D1，及J個第二二極體D2。
該電流源96產生該固定電流I。
該第一二極體D1具有一電連接該電流源96以接收該固定電流I的陽極，及一電連接該第一發光單元2的該第二端以接收該第一輸出電壓Vo1的陰極。
每一個第二二極體D2具有一電連接該電流源96以接收該固定電流I的陽極，及一陰極，第i個第二二極體D2的該陰極電連接第i個第二發光單元7的該第二端以接收第i個第二輸出電壓Vo2，J≧1，1≦i≦J，i、J為正整數。
在此更進一步地針對該選擇電路311的第二態樣之操作加以說明，圖示以二個第二二極體D2為例，但不以此為限，當該第一輸出電壓Vo1的電壓值為最小時，該第一二極體D1即會先導通，以致該第一二極體D1的陽極和陰極的電壓值皆相當於該第一輸出電壓Vo1(假設該第一 二極體D1為一理想二極體)，使得該等第二二極體D2皆不導通，因此該選擇電路311輸出相當於該第一輸出電壓Vo1的該選擇電壓Vc以供該第一比較器的該非反向輸入端接收。
另外，參閱圖10，本發明電壓控制裝置的一第四實施例類似於該第一實施例，其不同之處在於該選擇比較模組31不包括該選擇電路311，而只包括該第一比較器312，並使該第一比較器312的該非反向輸入端電連接該第一發光單元2的該第二端以接收該第一輸出電壓Vo1，使得該第一比較器312根據該第一輸出電壓Vo1與該第一參考電壓Vr1，在其輸出端輸出該第一比較信號S2，其動作原理類似於該第一實施例，在此不在贅述。
綜上所述，本發明電壓控制器可藉由該充電開關模組32和該放電開關模組33相配合來對該電容C進行充放電，以使該第一電晶體M1的該第一端和該第二端的跨壓Vds能維持大於等於該第一參考電壓Vr1，以致該第一電晶體操作於該飽和區，而使流經該第一發光單元2的電流I3維持在該固定值，進而減少該電流I3的電流漣波。此外，藉由調整該電阻R和該等分流電路5、6的該二回授電阻Rf之該等電阻值，更可控制該等電流I3、I4、I5大小，而使該等電流I3、I4、I5大小皆相同，或該等電流I3、I4、I5大小皆不同，藉此使該電壓控制器達到多路均流或分流的功用。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當 不能以此限定本發明實施之範圍，即凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧輸入單元
11‧‧‧整流模組
12‧‧‧功因修正模組
2‧‧‧第一發光單元
3‧‧‧控制單元
31‧‧‧選擇比較模組
311‧‧‧選擇電路
312‧‧‧第一比較器
32‧‧‧充電開關模組
321‧‧‧充電開關
322‧‧‧充電電流源
33‧‧‧放電開關模組
331‧‧‧第一反閘
332‧‧‧放電開關
333‧‧‧放電電流源
4‧‧‧交流電源
C‧‧‧電容
M1‧‧‧第一電晶體
S1‧‧‧第一控制信號
S2‧‧‧第一比較信號
S3‧‧‧切換信號
VAC‧‧‧交流電壓
Vc‧‧‧選擇電壓
Vds‧‧‧跨壓
Vgs‧‧‧跨壓
Vin‧‧‧輸入電壓
Vo1‧‧‧第一輸出電壓
Vr1‧‧‧第一參考電壓
V‧‧‧整流電壓
I1‧‧‧充電電流
I2‧‧‧放電電流
I3‧‧‧電流

Claims (19)

  1. 一種電壓控制裝置，包含：一第一發光單元，具有一接收一輸入電壓的第一端，及一第二端，該第一發光單元根據該輸入電壓在其第二端產生一第一輸出電壓；一第一電晶體，具有一電連接該第一發光單元的該第二端的第一端、一接地的第二端，及一接收一第一控制信號的控制端，該第一電晶體根據該第一控制信號而操作於飽和區；及一控制單元，包括一選擇比較模組，電連接該第一發光單元的該第二端以接收該第一輸出電壓，並根據該第一輸出電壓和一第一參考電壓產生一具有一高準位及一低準位的其中之一的第一比較信號，一充電開關模組，具有一電連接該選擇比較模組以接收該第一比較信號的輸入端，及一輸出端，該充電開關模組根據該第一比較信號允許一充電電流自該輸出端流出，一放電開關模組，電連接該選擇比較模組以接收該第一比較信號，且電連接該充電開關模組的該輸出端，及一電容，具有一電連接該充電開關模組的該輸出端和該第一電晶體的該控制端的第一端，及一接地的第二端，該電容的跨壓作為該第一控制信號； 其中，當該第一比較信號處於高準位時，該充電電流流入該電容的該第一端，以致該電容以該充電電流進行充電，因此該第一控制信號的電壓上升，當該第一比較信號處於低準位時，該電容經由該放電開關模組進行放電，因此該第一控制信號的電壓下降。
  2. 如請求項1所述的電壓控制裝置，其中，該選擇比較模組包括：一第一比較器，具有一電連接該第一發光單元的該第二端以接收該第一輸出電壓的非反相輸入端、一接收該第一參考電壓的反相輸入端，及一輸出端，該第一比較器根據該第一輸出電壓與該第一參考電壓，在其輸出端輸出該第一比較信號。
  3. 如請求項1所述的電壓控制裝置，其中，該選擇比較模組包括：一選擇電路，電連接該第一發光單元的該第二端以接收該第一輸出電壓，並根據該第一輸出電壓產生一選擇電壓；及一第一比較器，具有一電連接該選擇電路以接收該選擇電壓的非反相輸入端、一接收該第一參考電壓的反相輸入端，及一輸出端，該第一比較器根據該選擇電壓與該第一參考電壓，在其輸出端輸出該第一比較信號。
  4. 如請求項3所述的電壓控制裝置，其中，該選擇電路包括：一第二比較器，具有一電連接該第一發光單元的該 第二端以接收該第一輸出電壓的非反相輸入端、一接收一偏壓電壓的反相輸入端，及一輸出端，該第二比較器根據該第一輸出電壓與該偏壓電壓，在其輸出端輸出一具有一高準位及一低準位二者其中之一的第一選擇信號；一第一反閘，具有一電連接該第二比較器的該輸出端以接收該第一選擇信號的第一端，及一第二端，該第一反閘根據該第一選擇信號在其第二端產生並輸出一具有一高準位及一低準位二者其中之一的第一轉換信號；串聯連接的一第一開關及一第二開關，電連接在該第二比較器的該非反相輸入端及該反相輸入端之間，該等第一及第二開關分別電連接該第二比較器的該非反相輸入端及該反相輸入端，該等第一及第二開關分別受該第一轉換信號及該第一選擇信號控制而導通或不導通，且該選擇電路在該等第一及第二開關的一共同接點輸出該選擇電壓；其中，當該第一選擇信號處於高準位時，該第一轉換信號處於低準位，該第一開關受該第一轉換信號控制而不導通，該第二開關則受該第一選擇信號控制而導通；及其中，當該第一選擇信號處於低準位時，該第一轉換信號處於高準位，該第一開關受該第一轉換信號控制而導通，該第二開關則受該第一選擇信號控制而不導通 。
  5. 如請求項3所述的電壓控制裝置，其中，該選擇電路包括：一電流源，產生一固定電流；及一第一二極體，具有一電連接該電流源和該第一比較器以分別接收該固定電流的陽極，及一電連接該第一發光二極體的該第二端以接收該第一輸出電壓的陰極，該第一二極體根據該第一輸出電壓在該陽極產生該選擇電壓。
  6. 如請求項1所述的電壓控制裝置，其中，該放電開關模組包括：一第一反閘，具有一電連接該選擇比較模組以接收該第一比較信號的第一端，及一第二端，該第一反閘根據該第一比較信號，在其第二端產生並輸出一具有一高準位及一低準位二者其中之一的切換信號；及一放電開關和一放電電流源，串聯連接於該充電開關模組的該輸出端與地之間，該放電開關電連接該充電開關模組的該輸出端，且該放電電流源電連接至地，該放電開關受該切換信號控制而導通或不導通；其中，當該第一比較信號處於高準位時，該切換信號處於低準位且該放電開關受該切換信號控制而不導通；及其中，當該第一比較信號處於低準位時，該切換信號處於高準位且該放電開關受該切換信號控制而導通 ，以致該電容根據該放電電流源所產生的一放電電流而進行放電。
  7. 如請求項1所述的電壓控制裝置，其中，該充電開關模組包括：一充電開關，具有一電連接該充電開關模組的該輸出端的第一端，及一第二端，該充電開關受該第一比較信號控制而導通或不導通；及一充電電流源，電連接該充電開關的該第二端，並產生該充電電流；其中，當該第一比較信號處於高準位時，該充電開關受該第一比較信號控制而導通，以致該電容以該充電電流進行充電；及其中，當該第一比較信號處於低準位時，該充電開關受該第一比較信號控制而不導通。
  8. 如請求項1所述的電壓控制裝置，還包含一電阻，該電阻電連接於該第一電晶體的該第二端與地之間，且該電阻的跨壓作為一第二參考電壓。
  9. 如請求項8所述的電壓控制裝置，其中：該電壓控制裝置還包含J個分流電路，該J個分流電路中的每一分流電路電連接該第一發光單元的該第一端以接收該輸入電壓，並根據該輸入電壓產生一第二輸出電壓，J為正整數，J≧1；及該選擇比較模組還電連接該J個分流電路以接收J個第二輸出電壓，且根據該第一輸出電壓和該J個第二 輸出電壓產生該第一比較信號。
  10. 如請求項9所述的電壓控制裝置，其中，每一分流電路包括：一第二發光單元，具有一接收該輸入電壓的第一端，及一電連接該選擇比較模組的第二端，該第二發光單元根據該輸入電壓在其第二端產生該第二輸出電壓；及一映射單元，電連接於該第二發光單元的該第二端和該第一電晶體的該第二端之間，以接收該第二參考電壓，並根據該第二參考電壓產生一電流。
  11. 如請求項10所述的電壓控制裝置，其中，每一映射單元包括：一第二電晶體，具有一電連接該第二發光單元的該第二端的第一端、一第二端，及一接收一第二控制信號的控制端，該第二電晶體根據該第二控制信號而操作於飽和區；一運算放大器，具有一電連接該第一電晶體的該第二端以接收該第二參考電壓的非反相輸入端、一電連接該第二電晶體的該第二端以接收一回授電壓的反相輸入端，及一電連接該第二電晶體的該控制端的輸出端，該運算放大器根據該第二參考電壓與該回授電壓，在其輸出端輸出該第二控制信號至該第二電晶體的該控制端；及一回授電阻，電連接於該第二電晶體的該第二端與 地之間，該回授電阻的跨壓作為該回授電壓。
  12. 如請求項10所述的電壓控制裝置，其中，該選擇比較模組包括：一選擇電路，電連接該第一發光單元和J個第二發光單元的該等第二端以分別接收該第一輸出電壓和該J個第二輸出電壓，並根據該第一輸出電壓和該J個第二輸出電壓產生一選擇電壓；一第一比較器，具有一電連接該選擇電路以接收該選擇電壓的非反相輸入端、一接收該第一參考電壓的反相輸入端，及一輸出端，該第一比較器根據該選擇電壓與該第一參考電壓，在其輸出端輸出該第一比較信號。
  13. 如請求項12所述的電壓控制裝置，其中，該選擇電路包括：一選擇比較器，具有一接收一偏壓電壓的第一端、J個分別電連接該J個第二發光單元的該等第二端以分別接收該等第二輸出電壓的第二端，及一第三端，該選擇比較器根據該偏壓電壓和該J個第二輸出電壓，在其第三端輸出一第二比較信號；一第二比較器，具有一電連接該第一發光單元的該第二端以接收該第一輸出電壓的非反相輸入端、一電連接該選擇比較器的該第三端以接收該第二比較信號的反相輸入端，及一輸出端，該第二比較器根據該第一輸出電壓與該第二比較信號，在其輸出端輸出一第一選擇信號； 一第一反閘，具有一電連接該第二比較器的該輸出端以接收該第一選擇信號的第一端，及一第二端，該第一反閘根據該第一選擇信號在其第二端產生並輸出一第一轉換信號；串聯連接的一第一開關及一第二開關，電連接在該第二比較器的該非反相輸入端及該反相輸入端之間，該等第一及第二開關分別電連接該第二比較器的該非反相輸入端及該反相輸入端，該等第一及第二開關分別受該第一轉換信號及該第一選擇信號控制而導通或不導通，且該選擇電路在該等第一及第二開關的一共同接點輸出該選擇電壓。
  14. 如請求項13所述的電壓控制裝置，其中，該選擇比較器包括J個比較單元，該J個比較單元的每一者具有一第一端、一第二端，及一第三端；其中，第一個比較單元的該第一端和該第二端分別電連接該選擇比較器的該第一端和第一個第二發光單元的該第二端，且當J=1時，該第一個比較單元的該第三端電連接該選擇比較器的該第三端；其中，當J=2時，第J個比較單元的該第一端、該第二端和該第三端分別電連接該第一個比較單元的該第三端、第J個第二發光單元的該第二端及該選擇比較器的該第三端；及其中，當J≧3時，第i個比較單元的該第一端、該第二端和該第三端分別電連接第i-1個比較單元的該第 三端、第i個第二發光單元的該第二端及第i+1個比較單元的該第一端，2≦i≦J-1，且該第J個比較單元的該第一端、該第二端和該第三端分別電連接第J-1個比較單元的該第三端、該第J個第二發光單元的該第二端及該選擇比較器的該第三端，i為正整數。
  15. 如請求項14所述的電壓控制裝置，其中，該J個比較單元中的每一者包括：一第三比較器，具有一電連接所對應的該比較單元的該第二端的非反向輸入端、一電連接所對應的該比較單元的該第一端的反向輸入端，及一輸出一具有高準位及低準位二者其中之一的第二選擇信號的輸出端；一第三反閘，具有一電連接該第三比較器的輸出端以接收該第二選擇信號的第一端，及一第二端，該第三反閘根據該第二選擇信號在其第二端產生並輸出一具有高準位及低準位二者其中之一的第二轉換信號；及串聯連接的一第三開關及一第四開關，電連接在該第三比較器的該非反向輸入端及該反向輸入端之間，該等第三及第四開關分別電連接該第三比較器的該非反向輸入端和該反向輸入端，該等第三和第四開關分別受該第二轉換信號及該第二選擇信號控制而導通或不導通；其中，當該第二選擇信號處於高準位時，該第二轉換信號處於低準位，該第三開關受該第二轉換信號控制而不導通，該第四開關受該第二選擇信號控制而導通； 及其中，當該第二選擇信號處於低準位時，該第二轉換信號處於高準位，該第三開關受該第二轉換信號控制而導通，該第四開關則受該第二選擇信號控制而不導通。
  16. 如請求項12所述的電壓控制裝置，其中，該選擇電路包括：一電流源，產生一固定電流；一第一二極體，具有一電連接該電流源以接收該固定電流的陽極，及一電連接該第一發光單元的該第二端以接收該第一輸出電壓的陰極；及J個第二二極體，每一個第二二極體具有一電連接該電流源以接收該固定電流的陽極，及一陰極，第i個第二二極體的該陰極電連接第i個第二發光單元的該第二端以接收第i個第二輸出電壓，J≧1，1≦i≦J，i、J為正整數。
  17. 如請求項11所述的電壓控制裝置，其中，該等第一和第二電晶體中的每一者是一N型金氧半場效電晶體，且其第一端、第二端及控制端分別為汲極、源極及閘極。
  18. 如請求項1所述的電壓控制裝置，還包含一輸入單元，該輸入單元電連接一交流電源以接收一交流電壓，並將該交流電壓進行整流而據以產生該輸入電壓。
  19. 如請求項18所述的電壓控制裝置，其中，該輸入單元包括： 一整流模組，電連接該交流電源以接收該交流電壓，並將該交流電壓進行整流以產生一整流電壓；及一功因修正模組，電連接該整流模組以接收該整流電壓，並根據該整流電壓調整並產生該輸入電壓，該功因修正模組將該輸入電壓輸出至該第一發光單元的該第一端。
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