TWI388115B

TWI388115B - 電源轉換驅動電路及螢光燈管驅動電路

Info

Publication number: TWI388115B
Application number: TW098127316A
Authority: TW
Inventors: Chung Che Yu
Original assignee: Green Solution Tech Co Ltd
Priority date: 2009-08-13
Filing date: 2009-08-13
Publication date: 2013-03-01
Also published as: US20110037401A1; US8310169B2; TW201106600A

Description

電源轉換驅動電路及螢光燈管驅動電路

本發明係關於一種電源轉換驅動電路，尤指具有自動關閉、自動重啟功能之電源轉換驅動電路。

現今的電源供應器主要可分為線性式和切換式電源供應器兩種。線性式電源供應器之電路簡單、漣波小、電磁干擾小，然而電子元件較大，故電路體積大且重量重，而且轉換效率低。切換式電源供應器雖然電路較複雜，且漣波比較大、電磁干擾也比較大，但由於有轉換效率高、空載時耗電小之優點，目前電源供應器的市場乃以切換式電源供應器為主流。

請參考第一A圖，為習知用以驅動燈管之切換式電源供應器之電路示意圖。切換式電源供應器包含一初始電阻R、一初始電容C2、一積納二極體(Zener Diode)Z、一控制器CON、一高端驅動電容C1、一高端驅動變壓器T1、一高端電晶體開關M1、一低端電晶體開關M2、一二極體D、一輸出電容C3以及一變壓器T2，用以將一直流輸入電壓VIN轉換成一交流輸出電壓VOUT以驅動一燈管LAMP。

當直流輸入電壓VIN輸入後，透過初始電阻R提供電流至初始電容C2，使初始電容C2之跨壓開始上升至等於積納二極體Z之崩潰電壓為止。初始電容C2產生一驅動電壓VDD以提供控制器CON操作所需之電力。當驅動電壓VDD超過控制器CON之一啟動電壓值後開始啟動，以產生控制高端電晶體開關M1及低端電晶體開關M2之訊號，其中控制器CON係透過高端驅動電容C1及高端驅動變壓器T1將控制訊號之準位提高至合適之準位以控制高端電晶體開關M1。透過高端電晶體開關M1及低端電晶體開關M2之切換，直流輸入電壓VIN之電力將傳送至輸出端以產生交流輸出電壓VOUT以驅動燈管LAMP發光。而變壓器T2耦接交流輸出電壓並透過二極體D整流後輸出電力至初始電容C2。

透過初始電阻R之電力大於控制器CON尚未啟動前所需之電力，因此可使初始電容C2逐漸儲存電力。而控制器CON啟動後，透過變壓器T2及二極體D亦提供電力至控制器CON。因此初始電阻R可使用較大之電阻值，以降低初始電阻R之功率損耗。然而，當電路出現異常使直流輸入電壓VIN無法提供電力至交流輸出電壓VOUT，使得變壓器T2及二極體D無法提供電力、而透過初始電阻R之電力又不足以提供控制器CON正常操作所需之全部電力，將使控制器CON之操作發生問題。

請參考第一B圖，為習知用以驅動燈管之切換式電源供應器於電路異常時之訊號波形示意圖。當驅動電壓VDD高於啟動電壓值UVLO後開始操作，由於控制器CON內部的震盪器及控制電路開始動作，此時消耗的電流會遠大於透過直流輸入電壓VIN經過電阻R所提供的電流，因此驅動電壓VDD的電壓會開始下降。在電路工作正常情況下，由於控制器CON會輸出訊號控制高端電晶體開關M1及低端電晶體開關M2進行切換，使輸出電壓VOUT上升並開始經由變壓器T2及二極體D提供電力至驅動電壓VDD。然而當電路發生異常時，控制器CON會停止高端電晶體開關M1及低端電晶體開關M2之切換，使輸出電壓VOUT下降而無法再提供電力至驅動電壓VDD，而導致驅動電壓VDD會開始下降。當驅動電壓VDD降低至控制器CON可容許操作之最低電壓值時，控制器CON停止操作，因此驅動電壓VDD又開始回升至啟動電壓值UVLO之上，使控制器CON再重新啟動，如此週而復始直至電路異常之狀態被排除。或者，習知之燈管驅動電路為了避免可能的暫時電路異常使燈管LAMP熄滅，亦會使控制器CON不斷地嘗試重新點亮燈管LAMP。而這過程不僅會消耗燈管之點亮次數限制而縮短燈管壽命，而且若使用者在忘記關閉電源下更換燈管亦有觸電之危險。另外，若使用者先關閉電源而於更換燈管後再開啟電源，如此雖然避免更換燈管時觸電之危險，但增加了使用者的不便，且與現今使用者的習慣不同。

因此，習知之切換式電源供應器，於電路異常時有不斷重新啟動之問題，此不僅造成電路元件之使用壽命縮減，且亦有造成使用者使用上的不便或有安全上的疑慮之問題。

鑑於先前技術中所述的問題，本發明之電源轉換驅動電路於所驅動之負載不存在時關閉電源轉換驅動電路以減少電源轉換驅動電路中的控制電路於電路異常時持續運作的可能功耗，而且也可避免使用者使用安全上的疑慮。另外，當使用者更換負載後，電源轉換驅動電路將自動重啟，以增加使用者使用上的便利性。

為達上述目的，本發明提供了一種電源轉換驅動電路，包含一轉換電路、一控制電路及一負載電路。轉換電路耦接一輸入電壓，控制電路耦接轉換電路，用以控制轉換電路將輸入電壓轉換成一輸出電壓。負載電路包含一負載偵測單元及一負載，負載耦接輸出電壓，負載偵測單元耦接一偵測電壓源。其中，負載偵測單元於負載電路***電源轉換驅動電路時產生一負載偵測訊號，使控制電路重新啟動。

如此，透過偵測負載電路的***以重新啟動控制電路，即可達到自動重啟之優點。

本發明也提供了另一種電源轉換驅動電路，包含一轉換電路、一控制電路、一負載電路。轉換電路耦接一輸入電壓，控制電路耦接轉換電路，用以控制轉換電路將輸入電壓轉換成一輸出電壓。負載電路包含一負載偵測單元及一負載，負載耦接輸出電壓，負載偵測單元耦接一驅動電壓源。其中，控制電路透過負載偵測單元耦接驅動電壓源以接收操作所需電力，當負載電路移除時，停止提供控制電路操作所需電力。

本發明另外提供了一種螢光燈管驅動電路，包含一轉換電路、一控制電路以及一負載電路。轉換電路耦接一輸入電壓，控制電路耦接轉換電路，用以控制轉換電路將輸入電壓轉換成一輸出電壓。負載電路包含一負載偵測單元及一螢光燈管，其中螢光燈管耦接輸出電壓並具有兩燈絲，負載偵測單元透過兩燈絲耦接輸入電壓及接地並產生一負載偵測訊號。控制電路於螢光燈管驅動電路發生電路異常時停止操作，並於後偵測到負載偵測訊號進入一預定電壓範圍時重新啟動。

如此，當負載電路移除時，停止提供控制電路所需電力，可使控制電路因驅動電壓不足而關閉而達到減少控制電路功耗。而且，當負載電路再度***，使再度提供控制電路所需電力，控制電路將重新啟動，亦可達到自動重啟之優點。

以上的概述與接下來的詳細說明皆為示範性質，是為了進一步說明本發明的申請專利範圍。而有關本發明的其他目的與優點，將在後續的說明與圖示加以闡述。

請參考第二圖，為根據本發明之電源轉換驅動電路之電路方塊圖。電源轉換驅動電路包含一控制電路100、一轉換電路160及一負載電路180。轉換電路160耦接一輸入電壓VIN，控制電路100耦接轉換電路160，產生一控制訊號S以控制轉換電路160將輸入電壓VIN轉換成一輸出電壓VOUT。負載電路180包含一負載182及一負載偵測單元185，負載182耦接輸出電壓VOUT，負載偵測單元185耦接一偵測電壓源VDE，偵測電壓源VDE可以是輸入電壓VIN、輸出電壓VOUT或其他可以提供電力之一電壓源。其中，負載偵測單元185於耦接偵測電壓源VDE時會產生一負載偵測訊號Sre。因此，當負載電路180***電源轉換驅動電路時，控制電路100能接收到負載偵測單元185所產生的負載偵測訊號Sre而重新啟動。

值得注意的是，本發明之電源轉換驅動電路可配合安規的需要而提供電性隔離之作用。請再參考第二圖，轉換電路160的一側耦接輸入電壓VIN及一第一共同電位G1，經轉換作用後於另一側產生輸出電壓VOUT，而此側耦接一第二共同電位G2。負載一端接收輸出電壓VOUT而另一側耦接第二共同電位G2。控制電路100及負載偵測單元185則耦接第一共同電位G1。因此，在負載電路180中的負載182及負載偵測單元185彼此不互相直接連接且各自耦接對應的共同電位下達到電性隔離之效果。當然，實際應用上若無須電性隔離，負載182及負載偵測單元185彼此可相互連接。

接著請參考第三圖，為根據本發明一第一較佳實施例之電源轉換驅動電路之電路示意圖。電源轉換驅動電路包含一控制電路200、一轉換電路260及一負載電路280。轉換電路260為一直流轉直流升壓轉換電路，包含一電感L、一二極體D、一切換開關SW及一輸出穩壓電容Co，用以接收一輸入電壓VIN並升壓轉換成輸出電壓VOUT。負載電路280包含一發光二極體模組282及一負載偵測單元285。發光二極體模組282透過負載電路280的一第一連接端點a1耦接轉換電路260以接收輸出電壓VOUT，並透過負載電路280的一第二連接端點a2耦接地。負載偵測模組285包含一電阻，其一端由第一連接端點a1耦接轉換電路260，以將輸出電壓VOUT作為一偵測電壓源。另一端由負載電路280的一第三連接端點a3透過一電阻290a耦接地並產生一負載偵測訊號Sre。

控制電路200包含一電壓過低鎖定單元205、一重啟單元210、一電流回授單元215、一過溫保護單元230、一電壓回授單元235、一保護單元240及一驅動訊號產生單元245，以產生控制訊號控制轉換電路260中的切換開關SW之切換。電壓過低鎖定單元205耦接一驅動電壓VDD，於驅動電壓VDD到達一預定操作電壓後產生一啟動訊號UVLO至控制電路200中其他電路單元，使其他電路單元開始啟動操作。

電源轉換驅動電路包含了一電流偵測電路270以及一電壓偵測電路275，其中電流偵測電路270耦接負載電路280，以偵測流經發光二極體模組282之一負載電流並產生一電流偵測訊號IFB，而電壓偵測電路275耦接轉換電路260，以偵測輸出電壓VOUT並產生一電壓偵測訊號VFB。電流回授單元215接收由電流偵測訊號IFB以產生一脈衝寬度控制訊號PWM，並於負載電流超過一預定電流上限值時產生一過流保護訊號OCP。電壓回授單元235接收由電壓偵測訊號VFB，於輸出電壓VOUT超過一預定電壓上限值時產生一過壓保護訊號OVP。過溫保護單元230偵測發光二極體模組282之溫度，於溫度超過一預定溫度上限值時產生一過溫保護訊號OTP。保護單元240耦接電流回授單元215、過溫保護單元230、電壓回授單元235以及電流偵測電路270，於接收過壓保護訊號OVP、過流保護訊號OCP及過溫保護訊號OTP之任一時，產生一保護訊號PROT至驅動訊號產生單元245，以停止驅動訊號產生單元245產生控制訊號。驅動訊號產生單元245接收脈衝寬度控制訊號PWM，並據此調整控制訊號之工作週期以控制輸入電壓VIN傳送至轉換電路260之電力大小，使流經發光二極體模組282之負載電流穩定於一預定電流值上，進而使發光二極體模組282穩定發光。而當驅動訊號產生單元245接收到保護訊號PROT時，則立即停止輸出控制訊號直至不再接收到保護訊號PROT為止。若電路異常致使保護單元240持續一預定時間接收到過壓保護訊號OVP或過流保護訊號OCP，或者持續一預定時間電流偵測訊號IFB為零時(即，持續一預定時間負載電流為零)，保護單元240產生並持續輸出保護訊號PROT，以停止控制電路200控制轉換電路260並鎖住於保護模式直至控制電路200被重啟為止。

當負載282出現異常時，將使控制電路200停止輸出控制訊號，而使輸出電壓VOUT因為電路的漏流而逐漸下降，直至低於輸入電壓VIN而使二極體D導通，輸出電壓VOUT此時將維持在低於輸入電壓VIN一個二極體順向偏壓上。重啟單元210耦接負載偵測單元285以接收負載偵測訊號Sre。由於負載偵測單元285內建於負載電路280之內，當負載282出現異常而使用者移除負載電路280以進行更換時，負載偵測單元285將隨負載電路280一同被移除。此時，透過電阻290a，負載偵測訊號Sre為低準位，重啟單元210進入預備重啟狀態。而當新的負載電路280被***電源轉換驅動電路，此時負載偵測單元285重新耦接第三連接端點a3至輸出電壓VOUT。因此，當新的負載電路280***電源轉換驅動電路後，負載偵測訊號Sre重新上升至一重啟電位之上。此時，重啟單元210輸出一重新啟動訊號Reset使保護單元240解除鎖定狀態，控制電路200被重新啟動。

接下來，請參考第四圖，為根據本發明一第二較佳實施例之電源轉換驅動電路之電路示意圖。電源轉換驅動電路包含一控制電路300、一轉換電路360及一負載電路380。轉換電路360為一反馳式轉換電路，包含一變壓器T、一第一二極體D1、一第二二極體D2、一切換開關SW1及一輸出穩壓電容Co，用以接收一輸入電壓VIN並升壓轉換成輸出電壓VOUT。輸入電壓VIN係由一交流電壓源VAC經一橋式整流器BD整流並經一輸入穩壓電容Cin穩壓後產生。變壓器T具有一初級側線圈L1、一次級側線圈L3及一輔助線圈L2。初級側線圈L1一端耦接輸入電壓VIN，另一側耦接切換開關SW1。次級側線圈L3耦接第一二極體D1以整流，並經輸出穩壓電容Co穩壓成輸出電壓VOUT。輔助線圈L2經第二二極體D2，以傳送變壓器T所儲存的部分電力至控制電路300。

負載電路380包含一發光二極體模組382及一負載偵測單元385。發光二極體模組382包含複數串發光二極體382a、382b以及一均流電路384，均流電路384耦接複數串發光二極體382a、382b使其流經大致相同之電流並透過負載電路380之一第二連接端點b2接地。在本實施例中，負載偵測單元385為一電力線，耦接負載電路380之一第一連接端點b1及一第三連接端點b3，其阻值幾乎為零。負載偵測單元385之一端透過一電阻390a耦接輸入電壓VIN，另一端產生負載偵測訊號Sre。

電源轉換驅動電路包含一輸入啟動器350，其具有一啟動電容Cs、一基納二極體ZD及一啟動電阻Rs，以接收輸入電壓VIN並轉換成一驅動電壓VDD至控制電路300。控制電路300包含一電壓過低鎖定單元305、一重啟單元310、一限流單元320、一過溫保護單元330、一電壓回授單元335、一保護單元340及一驅動訊號產生單元345，以產生控制訊號控制轉換電路360中的切換開關SW1之切換。電壓過低鎖定單元305耦接一驅動電壓VDD，於驅動電壓VDD到達一預定啟動電壓後產生一啟動訊號UVLO至控制電路300中其他電路單元，使其他電路單元開始啟動操作。

電源轉換驅動電路包含了一電壓偵測電路375及一限流電阻365。限流電阻365耦接轉換電路360中的切換開關SW1，根據流經切換開關SW1的電流大小產生一電流訊號Ise。限流單元320接收電流訊號Ise，於流經切換開關SW1的電流超過一限流值時產生一限流訊號Ili至驅動訊號產生單元345。電壓偵測電路375耦接轉換電路360，以偵測輸出電壓VOUT並產生一電壓偵測訊號VFB。電壓回授單元335接收電壓偵測訊號VFB以產生一脈衝寬度控制訊號PWM，並於輸出電壓超過一預定電壓上限值時產生一過壓保護訊號OVP。過溫保護單元330偵測發光二極體模組382之溫度，於溫度超過一預定溫度上限值時產生一過溫保護訊號OTP。保護單元340耦接過溫保護單元330、電壓回授單元335，於接收過壓保護訊號OVP及過溫保護訊號OTP之任一時，產生一保護訊號PROT至驅動訊號產生單元345，以停止驅動訊號產生單元345產生控制訊號。驅動訊號產生單元345接收脈衝寬度控制訊號PWM，並據此調整控制訊號之工作週期以控制輸入電壓VIN傳送至轉換電路360之電力大小，輸出電壓VOUT穩定於一預定電壓值上，且於某一切換週期時接收到限流訊號Ili時，立即截止切換開關SW1至該切換週期結束為止，以避免切換開關流經過大電流。而當驅動訊號產生單元345接收到保護訊號PROT時，則立即停止輸出控制訊號直至不再接收到保護訊號PROT為止。若電路異常致使保護單元340持續一預定時間接收到過壓保護訊號OVP，保護單元340產生並持續輸出保護訊號PROT，以停止控制電路300控制轉換電路360並鎖住於保護模式直至控制電路300被重啟為止。

重啟單元310耦接負載偵測單元385以接收負載偵測訊號Sre。由於負載偵測單元385內建於負載電路380之內，當負載382出現異常而使用者移除負載電路380以進行更換時，負載偵測單元385將隨負載380一同被移除。此時，負載偵測訊號Sre為低準位，重啟單元310進入預備重啟狀態。而當新的負載電路380被***電源轉換驅動電路，此時負載偵測單元385透過電阻390a耦接至輸入電壓VIN。因此，當新的負載電路380***電源轉換驅動電路後，負載偵測訊號Sre重新上升至一重啟電位之上。此時，重啟單元310輸出一重新啟動訊號Reset使保護單元340解除鎖定狀態，控制電路300被重新啟動。

請參考第五圖，為根據本發明一第三較佳實施例之電源轉換驅動電路之電路示意圖。電源轉換驅動電路包含一控制電路400、一轉換電路460及一負載電路480。轉換電路460為一全橋式直流轉交流轉換電路，其初級側耦接一第一共同電路G1，而次級側耦接一第二共同電路G2，用以將一直流輸入電壓VIN轉換成一交流輸出電壓VO，以驅動負載電路480中的一螢光燈管482。負載電路480包含了螢光燈管482及一負載偵測單元485，螢光燈管482透過一第一連接端點c1、一第二連接端點c2分別耦接交流輸出電壓VO及第二共同電位G2，負載偵測單元485透過一第三連接端點c3、一第四連接端點c4分別耦接一輸入啟動器450及第一共同電位G1，並產生一負載偵測訊號Sre。由於負載偵測單元485經由一電阻490a耦接輸入電壓VIN，故於負載電路480被移除時，負載偵測訊號Sre之準位上升至輸入電壓VIN之準位，於負載電路480被***時，負載偵測訊號Sre之準位會下降。另外，由於螢光燈管482及一負載偵測單元485之共同電位不相同且並未直接連接，故彼此電性隔離。

電源轉換驅動電路更包含一輸入啟動器450，輸入啟動器450與控制電路400均耦接第一共同電位G1。輸入啟動器450接收輸入電壓VIN並轉換成一驅動電壓VDD至控制電路400。控制電路400包含一電壓過低鎖定單元405、一電流回授單元415、一震盪單元416、一限壓單元435、一保護單元440及一驅動訊號產生單元445，以產生控制訊號控制轉換電路460中的切換開關之切換。電壓過低鎖定單元405耦接一驅動電壓VDD，於驅動電壓VDD到達一預定啟動電壓後產生一啟動訊號UVLO至控制電路400中其他電路單元，使其他電路單元開始啟動操作。

電源轉換驅動電路包含了一電性隔離電流偵測電路470及一電性隔離電壓偵測電路475，可以為光耦合器或其他具有電性隔離之元件。電性隔離電流偵測電路470耦接螢光燈管482，以偵測流經螢光燈管482之燈管電流大小並產生一電流偵測訊號IFB。電性隔離電壓偵測電路475耦接轉換電路460，以偵測交流輸出電壓VOUT之振幅大小並產生一電壓偵測訊號VFB。震盪單元416接收電流偵測訊號IFB並產生一震盪訊號OSC。震盪單元416於電流偵測訊號IFB代表燈管電流為零時震盪訊號OSC，輸出較高頻率之震盪訊號OSC以點亮螢光燈管482；於電流偵測訊號IFB代表燈管電流大於零時(代表螢光燈管482已點亮)，輸出較低頻率之震盪訊號OSC。電流回授單元415接收電流偵測訊號IFB及震盪訊號OSC以產生一脈衝寬度控制訊號PWM，並於燈管電流持續一預定時間為零時，產生一燈管欠流保護訊號UCP。限壓單元435接收電壓偵測訊號VFB，於輸出電壓VO超過一預定電壓上限值時產生一限壓訊號Vli。驅動訊號產生單元445接收脈衝寬度控制訊號PWM，並據此調整控制訊號之工作週期以控制輸入電壓VIN傳送至轉換電路460之電力大小，使燈管電流穩定於一預定電流值上，且於接收到限壓訊號Vli時，改成電壓回授控制，使螢光燈管482於點亮過程上時的跨壓不致過高。

保護單元440耦接電流回授單元415、震盪單元416、限壓單元435，並根據震盪訊號OSC判斷燈管欠流保護訊號UCP或限壓訊號Vli是否持續產生超過一預定時間時，若是則持續產生一保護訊號PROT至驅動訊號產生單元445，以停止驅動訊號產生單元445產生控制訊號並鎖住直至控制電路400被重啟。

輸入啟動器450包含了一開關SW3，在本實施例中，開關SW3為一P型金氧半導體。當負載電路480移除時，負載偵測訊號Sre之準位上升至輸入電壓VIN之準位，使開關SW3截止，此時驅動電壓VDD開始下降。當驅動電壓VDD過低使電壓過低鎖定單元405無法產生一啟動訊號UVLO至控制電路400中其他電路單元時，控制電路400停止操作。而當負載電路480再度***時，負載偵測訊號Sre電位下降使開關SW3導通，驅動電壓VDD再度上升至使電壓過低鎖定單元405再度產生一啟動訊號UVLO，控制電路400自動重新啟動。

請參考第六圖，為根據本發明一第四較佳實施例之電源轉換驅動電路之電路示意圖。電源轉換驅動電路包含一控制電路500、一輸入啟動電路550、一轉換電路560、一電流偵測電路570及一電壓偵測電路575、一負載電路580及一頻率調整電路595。轉換電路560為一直流轉交流轉換電路，其初級側耦接一直流輸入電壓VIN，並於次級側轉換成一交流輸出電壓VO，以驅動負載電路580中的一螢光燈管582，其輔助側透過一二極體整流以提供電力至輸入啟動電路550。輸入啟動電路550耦接至直流輸入電壓VIN及轉換電路560之輔助側，於電源轉換驅動電路未運作時，接收直流輸入電壓VIN之電力以提供一驅動電壓VDD至控制電路500，於電源轉換驅動電路運作時，亦同時接收來自輔助側之電力。負載電路580包含了螢光燈管582及一負載偵測單元585，螢光燈管582為具有一第一燈絲582a及一第二燈絲582b，第一燈絲582a的一端與第二燈絲582b的一端透過負載偵測單元585耦接，而第一燈絲582a的另一端經一第一連接端點d1耦接交流輸出電壓VO並透過電阻590a耦接至直流輸入電壓VIN，第二燈絲582b的另一端透過一第二連接端點d2耦接地。控制電路500接收電流偵測電路570所產生的一電流偵測訊號IFB及電壓偵測電路575所產生的一電壓偵測訊號VFB，以產生控制訊號控制轉換電路560之電力轉換。

控制電路500包含一電壓過低鎖定單元505、一燈管保護重啟單元510、一電流回授單元515、一震盪單元516、一過溫保護單元530、一電壓回授單元535、一保護單元540及一驅動訊號產生單元545，以產生控制訊號控制轉換電路560中的切換開關之切換。電壓過低鎖定單元505耦接輸入啟動電路550以接收驅動電壓VDD，於驅動電壓VDD到達一預定操作電壓後產生一啟動訊號UVLO至電流回授單元515、過溫保護單元530、電壓回授單元535、保護單元540及驅動訊號產生單元545，使這些電路單元開始啟動操作。

電流偵測電路570耦接負載電路580，以偵測流經螢光燈管582之一負載電流並產生一電流偵測訊號IFB，而電壓偵測電路575耦接轉換電路560，以偵測輸出電壓VO並產生一電壓偵測訊號VFB。震盪單元516產生一震盪訊號OSC，於電路啟動之初，震盪訊號OSC的頻率持續一預熱時間維持在一較高頻率以預熱螢光燈管582，之後頻率往較低之一操作頻率進行掃頻以點亮螢光燈管582，並於後將頻率維持在操作頻率上。電流回授單元515接收由電流偵測訊號IFB及震盪訊號OSC以產生一脈衝寬度控制訊號PWM，並於負載電流超過一預定電流上限值時產生一過流保護訊號OCP。電壓回授單元535接收由電壓偵測訊號VFB，於輸出電壓VO超過一預定電壓上限值時產生一過壓保護訊號OVP。燈管保護重啟單元510耦接負載偵測單元585，用以偵測螢光燈管582之第一燈絲582a、第二燈絲582b是否毀損或螢光燈管582是否被移除，若是則產生一燈管保護訊號LD。過溫保護單元530偵測控制電路500之溫度，於溫度超過一預定溫度上限值時產生一過溫保護訊號OTP。保護單元540耦接震盪單元516、燈管保護重啟單元510、電流回授單元515、過溫保護單元530、電壓回授單元535以及電流偵測電路570，於接收過壓保護訊號OVP、過流保護訊號OCP、燈管保護訊號LD及過溫保護訊號OTP之任一時，產生一保護訊號PROT至驅動訊號產生單元545，以停止驅動訊號產生單元545產生控制訊號。驅動訊號產生單元545接收脈衝寬度控制訊號PWM，並據此調整控制訊號之工作週期以控制直流輸入電壓VIN傳送至轉換電路560之電力大小，使螢光燈管582穩定發光。而當驅動訊號產生單元545接收到保護訊號PROT時，則立即停止輸出控制訊號直至不再接收到保護訊號PROT為止。若電路異常致使保護單元540持續一預定時間接收到過壓保護訊號OVP或過流保護訊號OCP，或者持續一預定時間電流偵測訊號IFB為零時，保護單元540根據震盪訊號OSC計時，於判斷出現上述電路異常時產生並持續輸出保護訊號PROT，以停止控制電路500控制轉換電路560並鎖住於保護模式直至控制電路500被重啟為止。

負載電路580安裝於電源轉換驅動電路，負載偵測單元585耦接至直流輸入電壓VIN以產生並產生一負載偵測訊號Sre，此時負載偵測訊號Sre之電位會落在燈管保護重啟單元510中的一第一參考電位V1及一第二參考電位V2之間，其中第一參考電位V1高於第二參考電位V2。而當負載電路580被移除或螢光燈管582之第一燈絲582a毀損而開路時，負載偵測訊號Sre被一負載偵測初始電路590耦接至地，使負載偵測訊號Sre之電位低於第二參考電位V2。而當螢光燈管582之第二燈絲582b毀損而開路，則負載偵測訊號Sre被一電阻590a耦接至直流輸入電壓VIN而高於第一參考電位V1。燈管保護重啟單元510包含一第一比較器511、一第二比較器512、一或閘513、一延遲電路514。第一比較器511及第二比較器用以比較負載偵測訊號Sre是否落在一第一參考電位V1及一第二參考電位V2之間。當負載偵測訊號Sre高於第一參考電位V1或低於第二參考電位V2，第一比較器511或第二比較器512則產生高準位之輸出至或閘513，使或閘513產生燈管保護訊號LD至保護單元540使控制電路500進入保護模式。

另外，當延遲電路514接收到保護訊號PROT時啟動，以判斷螢光燈管582之異常狀態是否已解除。當螢光燈管582之異常狀態被解除，例如：使用者置換新的螢光燈管582，則或閘513輸出低準位之輸出訊號。當延遲電路514持續接收或閘513之低準位輸出訊號一預定時間後，產生一重新啟動訊號Reset至保護單元540，使保護單元540解除鎖定狀態，控制電路500被重新啟動。

震盪單元516可以耦接一頻率調整電路595，以調整控制電路500的操作頻率，即震盪訊號OSC之頻率。如第六圖所示，頻率調整電路595為一電流鏡結構，包含兩基極連接之雙極性電晶體，兩雙極性電晶體之射極接地，集極與基極連接之雙極性電晶體透過一頻率調整電阻Rfadj連接至驅動電壓VDD(或其他定電壓源)以流經一頻率調整電流Ifadj，並經另一雙極性電晶體鏡像產生並輸入震盪單元516，以調整震盪單元516的充放電流大小，進而改變震盪訊號OSC之頻率。頻率調整電路595可以達到調光之功能，在本實施例中的調整頻率調整電阻Rfadj為可調電阻，使用者調整頻率調整電阻Rfadj之阻值大小來決定頻率調整電流 Ifadj大小，進而調整電路500的操作頻率。當頻率調高時，螢光燈管582所接收的功率會下降而亮度變暗，當頻率調低時，螢光燈管582所接收的功率會上升而亮度變亮。

當頻率調整電路595連接至輸入電壓VIN，則具有隨輸入電壓VIN調整輸出功率之功能。當輸入電壓VIN較高時(例如：由220V之市電經整流後提供)，頻率調整電流Ifadj會上升使頻率增加，以補償輸入電壓VIN上升的輸出功率，反則反之。上述頻率調整電路595利用調整充放電電流之手段僅為調整頻率之手段之一，實際應用時可配合震盪單元516之電路結構，例如：對於壓控振盪器可調整內部上下參考電壓之電位或產生斜坡訊號之電容值大小。

因此，如上述實施例所示，本發明之電源轉換驅動電路於所驅動之負載時關閉電源轉換驅動電路以減少電源轉換驅動電路中的控制電路於電路異常時持續運作的可能功耗，而且也可避免使用者使用安全上的疑慮。另外，當使用者更換負載後，電源轉換驅動電路將自動重啟，以增加使用者使用上的便利性。

如上所述，本發明完全符合專利三要件：新穎性、進步性和產業上的利用性。本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以下文之申請專利範圍所界定者為準。

先前技術：

R．．．初始電阻

C2．．．初始電容

Z．．．積納二極體

CON．．．控制器

C1．．．高端驅動電容

T1．．．高端驅動變壓器

M1．．．高端電晶體開關

M2．．．低端電晶體開關

D．．．二極體

C3．．．輸出電容

T2．．．變壓器

VIN．．．輸入電壓

VOUT．．．輸出電壓

LAMP．．．燈管

本發明：

100、200、300、400、500．．．控制電路

160、260、360、460、560．．．轉換電路

180、280、380、480、580．．．負載電路

182．．．負載

185、285、385、485、585．．．負載偵測單元

205、305、405、505．．．電壓過低鎖定單元

210、310．．．重啟單元

215、515．．．電流回授單元

230、330、530．．．過溫保護單元

235、335、535．．．電壓回授單元

240、340、440、540．．．保護單元

245、345、445、545．．．驅動訊號產生單元

270、570．．．電流偵測電路

275、375、575．．．電壓偵測電路

282．．．發光二極體模組

290a、390a、490a、590a．．．電阻

320．．．限流單元

350、450、550．．．輸入啟動器

365．．．限流電阻

382a、382b．．．發光二極體

384．．．均流電路

416、516．．．震盪單元

470．．．電性隔離電流偵測電路

475．．．電性隔離電壓偵測電路

482、582．．．螢光燈管

510．．．燈管保護重啟單元

511．．．第一比較器

512．．．第二比較器

513．．．或閘

514．．．延遲電路

590．．．負載偵測初始電路

595．．．頻率調整電路

Rfadj．．．頻率調整電阻

OSC．．．震盪訊號

Ise．．．電流訊號

VIN．．．輸入電壓

S．．．控制訊號

VOUT．．．輸出電壓

VDE．．．偵測電壓源

Sre．．．負載偵測訊號

G1．．．第一共同電位

G2．．．第二共同電位

L．．．電感

D、D1、D2．．．二極體

SW、SW1．．．切換開關

a1、b1、c1、d1．．．第一連接端點

a2、b2、c2、d2．．．第二連接端點

a3、b3、c3．．．第三連接端點

c4．．．第四連接端點

VFB．．．電壓偵測訊號

IFB．．．電流偵測訊號

PWM．．．脈衝寬度控制訊號

OCP．．．過流保護訊號

OVP．．．過壓保護訊號

OTP．．．過溫保護訊號

PROT．．．保護訊號

T．．．變壓器

BD．．．橋式整流器

VAC．．．交流電壓源

L1．．．初級側線圈

L2．．．次級側線圈

L3．．．輔助線圈

UVLO．．．啟動訊號

Cs．．．啟動電容

ZD．．．基納二極體

Rs．．．啟動電阻

Ili．．．限流訊號

Cin．．．輸入穩壓電容

Reset．．．重新啟動訊號

UCP．．．燈管欠流保護訊號

Vli．．．限壓訊號

SW3．．．開關

582a．．．第一燈絲

582b．．．第二燈絲

VO．．．交流輸出電壓

LD．．．燈管保護訊號

V1．．．第一參考電位

V2．．．第二參考電位

第一A圖為習知用以驅動燈管之切換式電源供應器之電路示意圖。

第一B圖為習知用以驅動燈管之切換式電源供應器於電路異常時之訊號波形示意圖。

第二圖為根據本發明之電源轉換驅動電路之電路方塊圖。

第三圖為根據本發明一第一較佳實施例之電源轉換驅動電路之電路示意圖。

第四圖為根據本發明一第二較佳實施例之電源轉換驅動電路之電路示意圖。

第五圖為根據本發明一第三較佳實施例之電源轉換驅動電路之電路示意圖。

第六圖為根據本發明一第四較佳實施例之電源轉換驅動電路之電路示意圖。

100．．．控制電路

160．．．轉換電路

180．．．負載電路

182．．．負載

185．．．負載偵測單元

VIN．．．輸入電壓

S．．．控制訊號

VOUT．．．輸出電壓

VDE．．．偵測電壓源

Sre．．．負載偵測訊號

G1．．．第一共同電位

G2．．．第二共同電位

Claims

一種電源轉換驅動電路，包含：一轉換電路，耦接一輸入電壓；一控制電路，耦接該轉換電路，用以控制該轉換電路將該輸入電壓轉換成一輸出電壓；以及一負載電路，包含一負載偵測單元及一負載，該負載耦接該輸出電壓，該負載偵測單元耦接一偵測電壓源；其中，該負載偵測單元於該負載電路***該電源轉換驅動電路時產生一負載偵測訊號，使該控制電路重新啟動。
如申請專利範圍第1項所述之電源轉換驅動電路，其中該偵測電壓源為該輸入電壓或該輸出電壓。
如申請專利範圍第2項所述之電源轉換驅動電路，其中該轉換電路為一直流轉直流轉換電路，該負載為一發光二極體模組，以及該控制電路根據代表該輸出電壓之一電壓偵測訊號控制該轉換電路。
如申請專利範圍第3項所述之電源轉換驅動電路，其中該控制電路更根據代表流經該負載之一負載電流之一電流偵測訊號控制該轉換電路。
如申請專利範圍第4項所述之電源轉換驅動電路，其中該控制電路包含一保護單元，該保護單元於該輸出電壓超過一預定保護電壓值或於該負載電流超過一預定保護電流值時停止該控制電路控制該轉換電路並鎖住。
如申請專利範圍第5項所述之電源轉換驅動電路，其中該保護單元於接收該負載偵測訊號時解除鎖定。
如申請專利範圍第2項所述之電源轉換驅動電路，其中該轉換電路為一直流轉交流轉換電路，該負載為一螢光燈管，以及該控制電路根據代表該輸出電壓之一電壓偵測訊號及代表流經該負載之一負載電流之一電流偵測訊號控制該轉換電路。
如申請專利範圍第7項所述之電源轉換驅動電路，其中該控制電路包含一保護單元，該保護單元於該輸出電壓超過一預定保護電壓值、該負載電流超過一預定保護電流值或該負載電流低於一預定電流值時停止該控制電路控制該轉換電路並鎖住。
如申請專利範圍第8項所述之電源轉換驅動電路，其中該保護單元於接收該負載偵測訊號時解除鎖定，使該控制電路重新啟動。
如申請專利範圍第1項所述之電源轉換驅動電路，其中該負載偵測單元與該負載不直接連接。
如申請專利範圍第10項所述之電源轉換驅動電路，更包含一輸入啟動器，該輸入啟動器耦接該輸入電壓以產生一驅動電壓，該控制電路耦接該驅動電壓以接收操作所需電力。
如申請專利範圍第1項所述之電源轉換驅動電路，更包含一頻率調整電路以調整控制電路之一操作頻率而調整該轉換電路輸出至該負載之功率。
如申請專利範圍第12項所述之電源轉換驅動電路，其中該頻率調整電路耦接該輸入電壓，使該操作頻率隨該輸入電壓變化。
一種電源轉換驅動電路，包含：一轉換電路，耦接一輸入電壓；一控制電路，耦接該轉換電路，用以控制該轉換電路將該輸入電壓轉換成一輸出電壓；以及一負載電路，包含一負載偵測單元及一負載，該負載耦接該輸出電壓，該負載偵測單元耦接一驅動電壓源；其中，該控制電路透過該負載偵測單元耦接該驅動電壓源以接收操作所需電力，當該負載電路移除時，停止提供該控制電路操作所需電力。
如申請專利範圍第14項所述之電源轉換驅動電路，更包含一輸入啟動器，該輸入啟動器耦接該輸入電壓以產生一驅動電壓，該控制電路耦接該驅動電壓以接收操作所需電力。
如申請專利範圍第15項所述之電源轉換驅動電路，其中該輸入啟動器包含一開關元件耦接該負載偵測單元，用以傳送該操作所需電力，當該負載電路移除時停止傳送該操作所需電力。
如申請專利範圍第16項所述之電源轉換驅動電路，其中該轉換電路包含一變壓器，該變壓器具有一初次側線圈、一二次側線圈及一輔助線圈，該初次側線圈耦接該輸入電壓，該二次側線圈耦接該輸出電壓，該輔助線圈耦接該輸入啟動器。
如申請專利範圍第16項所述之電源轉換驅動電路，其中該驅動電壓源為該輸入電壓，該輸入啟動器透過該負載偵測單元耦接該輸入電壓。
如申請專利範圍第14項所述之電源轉換驅動電路，其中該負載偵測單元與該負載不直接連接。
如申請專利範圍第14項所述之電源轉換驅動電路，其中該負載偵測單元與該負載彼此電性隔離。
如申請專利範圍第14項所述之電源轉換驅動電路，更包含一頻率調整電路以調整控制電路之一操作頻率而調整該轉換電路輸出至該負載之功率。
如申請專利範圍第21項所述之電源轉換驅動電路，其中該頻率調整電路耦接該輸入電壓，使該操作頻率隨該輸入電壓變化。
一種螢光燈管驅動電路，包含：一轉換電路，耦接一輸入電壓；一控制電路，耦接該轉換電路，用以控制該轉換電路將該輸入電壓轉換成一輸出電壓；以及一負載電路，包含一負載偵測單元及一螢光燈管，該螢光燈管耦接該輸出電壓並具有兩燈絲，該負載偵測單元透過該兩燈絲耦接該輸入電壓及接地並產生一負載偵測訊號；其中，該控制電路於該螢光燈管驅動電路發生電路異常時停止操作，並於後偵測到該負載偵測訊號進入一預定電壓範圍時重新啟動。
如申請專利範圍第23項所述之螢光燈管驅動電路，其中該控制電路包含一保護單元，該保護單元於該輸出電壓超過一預定保護電壓值或於該負載電流超過一預定保護電流值或該負載電流低於一預定電流值時產生一保護訊號以停止該控制電路之操作。
如申請專利範圍第24項所述之螢光燈管驅動電路，其中其中該控制電路包含一重啟單元，該重啟單元於接收該保護訊號時啟動，並於後偵測到該負載偵測訊號進入該預定電壓範圍時產生一重新啟動訊號以重新啟動該控制電路。
如申請專利範圍第第25項所述之螢光燈管驅動電路，其中該重啟單元包含一第一比較器及一第二比較器，用以判斷該負載偵測訊號是否進入該預定電壓範圍。
如申請專利範圍第第26項所述之螢光燈管驅動電路，其中該重啟單元更包含一延遲電路，於判斷該該負載偵測訊號進入該預定電壓範圍一預定時間長度後產生該重新啟動訊號。
如申請專利範圍第23項所述之螢光燈管驅動電路，更包含一頻率調整電路以調整控制電路之一操作頻率而調整該轉換電路輸出至該負載之功率。
如申請專利範圍第28項所述之螢光燈管驅動電路，其中該頻率調整電路耦接該輸入電壓，使該操作頻率隨該輸入電壓變化。