TWI430699B - 可提高電能轉換效率的驅動電路及其驅動方法 - Google Patents

Description

可提高電能轉換效率的驅動電路及其驅動方法

本發明係有關於一種驅動電路，尤指一種藉由開關、偵測單元及儲能單元，以提高電能轉換效率的驅動電路。

請參照第1A圖，第1A圖係為先前技術說明一種可用以驅動發光二極體的驅動電路100的示意圖。如第1A圖所示，驅動電路100包含一整流器102與一電流供應單元104。整流器102係用以接收一交流電壓AC，並根據交流電壓AC，以產生一第一電壓V1，其中第一電壓V1係為一直流電壓，且隨著時間而有週期性變化。第一電壓V1係用以驅動一串發光二極體106，且一串發光二極體106包含至少一發光二極體。在第1A圖中，驅動電路100的輸入功率係為一串發光二極體106的消耗功率PLED以及電流供應單元104的消耗功率PLOSS之總和。另外，驅動電路100的電能轉換效率ECE係根據式(1)產生：

ECE=PLED/PLOSS　(1)

其中PLED係為一串發光二極體106的消耗功率，以及PLOSS係為電流供應單元104的消耗功率。請參照第1B圖，第1B圖係為說明第1A圖的一串發光二極體106的功率PLED和第一電壓V1的關係的示意圖。如第1A圖和第1B圖所示，當一串發光二極體106開啟後，電流供應單元104的消耗功率PLOSS會隨著第一電壓V1增加而增加。因為一串發光二極體106的功率PLED係由式(2)產生，所以功率PLED並不會隨著第一電壓V1增加而增加：

PLED=VLED×Id　(2)

其中VLED係為一串發光二極體106的跨壓，Id係為一串發光二極體106的驅動電流。所以，第1A圖的驅動電路100並不是理想的驅動電路。

本發明的一實施例提供一種可提高電能轉換效率的驅動電路。該驅動電路包含一開關、一偵測單元、一電流供應單元及一儲能單元。該開關具有一第一端，用以接收一第一電壓，一第二端，及一第三端，用以耦接於至少一串發光二極體的第一端；該偵測單元具有一第一端，用以耦接於該至少一串發光二極體的第二端，一第二端，耦接於該開關的第二端，用以輸出一開關控制訊號，及一第三端，耦接於一地端，其中該偵測單元係用以根據該至少一串發光二極體的第二端的電壓，以產生該開關控制訊號；該電流供應單元具有一第一端，用以耦接於該至少一串發光二極體的第二端，及一第二端，耦接於該地端，其中該電流供應單元係用以提供該至少一串發光二極體一驅動電流；該儲能單元具有一第一端，用以耦接於該至少一串發光二極體的第一端，及一第二端，耦接於該地端，其中該儲能單元係用以於該開關開啟時，根據一充電電流充電，以及該儲能單元係用以於該開關關閉時，將所儲存的一電能傳送至該至少一串發光二極體。

本發明的另一實施例提供一種可提高電能轉換效率的驅動方法。該方包含一偵測單元比較該偵測單元的第一端的電壓與一參考電壓的大小以產生一偵測結果；及根據該偵測結果，該偵測單元、該開關和一儲能單元分別執行相對應的操作。

本發明提供一種可提高電能轉換效率的驅動電路及其驅動方法。該驅動電路及其驅動方法係利用一偵測單元比較至少一串發光二極體的第二端的電壓與一參考電壓，以判斷是否開啟一開關或關閉該開關。所以，本發明可降低一電流供應單元的消耗功率，亦即在本發明中該電流供應單元的消耗功率並不會隨著一第一電壓增加而增加。如此，相較於先前技術，本發明可提高一電能轉換效率。

請參照第2圖，第2圖係為本發明的一實施例說明一種可提高電能轉換效率的驅動電路200的示意圖。如第2圖所示，驅動電路200包含一開關202、一偵測單元204、一電流供應單元206及一儲能單元208，其中開關202係為一P型金氧半電晶體、一N型金氧半電晶體或一傳輸閘，且儲能單元208係為一電容。開關202具有一第一端，用以接收一整流器210產生的一第一電壓V1，一第二端，及一第三端，用以耦接於至少一串發光二極體2121-212n的第一端，其中至少一串發光二極體2121-212n中的每一串發光二極體包含至少一發光二極體，n≧1，且n係為正整數。當開關202開啟時，開關202根據第一電壓V1，產生一第二電壓V2。另外，至少一串發光二極體2121-212n中的每一串發光二極體的串聯數目必須相同。此外，整流器210係用以接收一交流電壓AC，並根據交流電壓AC，以產生第一電壓V1，其中第一電壓V1係為一直流電壓，且隨著時間而有週期性變化。偵測單元204具有一第一端，用以耦接於至少一串發光二極體2121-212n中的第二端S1，一第二端，耦接於開關202的第二端，用以輸出一開關控制訊號SC，及一第三端，耦接於一地端GND，其中偵測單元204係用以根據至少一串發光二極體2121-212n的第二端S1的電壓，以產生開關控制訊號SC；電流供應單元206具有一第一端，用以耦接於至少一串發光二極體2121-212n的第二端S1，及一第二端，耦接於地端GND，其中電流供應單元206係用以提供至少一串發光二極體2121-212n一驅動電流Id；儲能單元208具有一第一端，用以耦接於至少一串發光二極體2121-212n的第一端，及一第二端，耦接於地端GND，其中儲能單元208係用以於開關202開啟時，根據一充電電流Ic充電，以及儲能單元208係用以於開關202關閉時，將儲能單元208所儲存的一電能傳送至至少一串發光二極體2121-212n。另外，在第2圖的另一實施例中，驅動電路200係包含整流器210。

請參照第3A圖、第3B圖和第3C圖，第3A圖係為說明當開關202開啟時，驅動電路200的相對應操作的示意圖，第3B圖係為說明當開關202關閉時，驅動電路200的相對應操作的示意圖，第3C圖係為說明第3A圖和第3B圖的至少一串發光二極體2121-212n的消耗功率PLED、電流供應單元206的消耗功率PLOSS與第一電壓V1的關係的示意圖。如第3A圖和第3C圖所示，當偵測單元204的第一端的電壓小於一參考電壓VREF時，偵測單元204產生一開關控制訊號SC，直到偵測單元204的第一端的電壓大於參考電壓VREF為止，因此開關202根據開關控制訊號SC開啟。當開關202開啟後且第一電壓V1小於至少一串發光二極體2121-212n的跨壓VLED與開關202的跨壓的總和時，儲能單元208根據充電電流Ic充電。此時流經開關202的電流係等於充電電流Ic，亦即至少一串發光二極體2121-212n依然關閉。當開關202開啟後且第二電壓V2大於至少一串發光二極體2121-212n的跨壓VLED(此時第一電壓V1係位於第3C圖的A點)時，第二電壓V2開始驅動至少一串發光二極體2121-212n，以及儲能單元208繼續根據充電電流Ic充電。此時流經開關202的電流係為驅動至少一串發光二極體2121-212n的驅動電流Id和充電電流Ic的總合。

如第3B圖和第3C圖所示，當偵測單元204的第一端的電壓大於參考電壓VREF(此時第一電壓V1係位於第3C圖的B點)時，偵測單元204關閉開關控制訊號SC。此時，開關202關閉，所以儲能單元208根據放電電流Idis，驅動至少一串發光二極體2121-212n。亦即放電電流Idis等於驅動至少一串發光二極體2121-212n的驅動電流Id，且至少一串發光二極體2121-212n的第一端的電壓等於儲能單元208的第一端的電壓。

如第3C圖所示，當偵測單元204的第一端的電壓再度小於參考電壓VREF(此時第一電壓V1係位於第3C圖的C點)時，開關202再度根據開關控制訊號SC開啟。儲能單元208再度根據充電電流Ic充電，且第一電壓V1再度透過開關202產生的第二電壓V2驅動至少一串發光二極體2121-212n直到第二電壓V2小於至少一串發光二極體2121-212n的跨壓VLED(此時第一電壓V1係位於第3C圖的D點)。

因此，如第3C圖所示，當第二電壓V2大於跨壓VLED後，第二電壓V2開始驅動至少一串發光二極體2121-212n。此時至少一串發光二極體2121-212n的消耗功率PLED係根據式(2)產生。當偵測單元204的第一端的電壓大於參考電壓VREF後，至少一串發光二極體2121-212n的第一端的電壓等於儲能單元208的第一端的電壓，所以電流供應單元206的消耗功率PLOSS被降低。如此，由式(1)可知，驅動電路200可提升電能轉換效率。

請參照第4圖，第4圖為係本發明的另一實施例說明一種可提高功率的驅動方法之流程圖。第4圖之方法係利用第2圖的驅動電路200說明，詳細步驟如下：步驟400：開始；步驟402：偵測單元204比較偵測單元204的第一端的電壓與參考電壓VREF的大小，以產生偵測結果DR；步驟404：偵測單元204的第一端的電壓是否小於參考電壓VREF；如果是，進行步驟406；如果否，進行步驟410；步驟406：偵測單元204產生開關控制訊號SC，直到偵測單元204的第一端的電壓大於參考電壓VREF為止；步驟408：根據開關控制訊號SC，開啟開關202，根據充電電流Ic，充電儲能單元208，以及開關202根據第一電壓V1，產生第二電壓V2；跳回步驟402；步驟410：偵測單元204關閉開關控制訊號SC；步驟412：儲能單元208根據放電電流Ids，驅動至少一串發光二極體2121-212n；跳回步驟402。

在步驟408中，根據開關控制訊號SC，開啟開關202，根據充電電流Ic，充電儲能單元208，以及開關202根據第一電壓V1，產生第二電壓V2。當第二電壓V2大於跨壓VLED時，第二電壓V2才會驅動至少一串發光二極體2121-212n。此時流經開關202的電流係為驅動至少一串發光二極體2121-212n的驅動電流Id和充電電流Ic的總合。在步驟412中，當偵測單元204的第一端的電壓大於參考電壓VREF時，偵測單元204關閉開關控制訊號SC。因此開關202關閉，以及儲能單元208根據放電電流Idis，驅動至少一串發光二極體2121-212n。此時驅動至少一串發光二極體2121-212n的驅動電流Id係等於和放電電流Idis。

綜上所述，本發明所提供的可提高電能轉換效率的驅動電路及其驅動方法係利用偵測單元比較至少一串發光二極體的第二端的電壓與參考電壓，以判斷是否開啟開關或關閉開關。所以，本發明可降低電流供應單元的消耗功率，亦即在本發明中電流供應單元的消耗功率並不會隨著第一電壓增加而增加。如此，相較於先前技術，本發明可提高電能轉換效率。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100、200．．．驅動電路

102、210．．．整流器

104、206．．．電流供應單元

106．．．一串發光二極體

202．．．開關

204．．．偵測單元

208．．．儲能單元

2121-212n．．．至少一串發光二極體

AC．．．交流電壓

GND．．．地端

Ic．．．充電電流

Id．．．驅動電流

Idis．．．放電電流

PLED、PLOSS．．．消耗功率

SC．．．開關控制訊號

S1．．．第二端

V1．．．第一電壓

V2．．．第二電壓

VLED‧‧‧跨壓

400至412‧‧‧步驟

第1A圖係為先前技術說明一種可用以驅動發光二極體的驅動電路的示意圖。

第1B圖係為說明第1A圖的一串發光二極體的功率和第一電壓的關係的示意圖。

第2圖係為本發明的一實施例說明一種可提高電能轉換效率的驅動電路的示意圖。

第3A圖係為說明當開關開啟時，驅動電路的相對應操作的示意圖。

第3B圖係為說明當開關關閉時，驅動電路的相對應操作的示意圖。

第3C圖係為說明第3A圖和第3B圖的至少一串發光二極體的消耗功率、電流供應單元的消耗功率與第一電壓的關係的示意圖。

第4圖為係本發明的另一實施例說明一種可提高功率的驅動方法之流程圖。

200．．．驅動電路

202．．．開關

204．．．偵測單元

206．．．電流供應單元

208．．．儲能單元

210．．．整流器

2121-212n．．．至少一串發光二極體

AC．．．交流電壓

GND．．．地端

SC．．．開關控制訊號

S1．．．第二端

V1．．．第一電壓

V2．．．第二電壓

Claims (10)

1. 一種可提高電能轉換效率的驅動電路，包含：一開關，具有一第一端，用以接收一第一電壓，一第二端，及一第三端，用以耦接於至少一串發光二極體的第一端；一偵測單元，具有一第一端，用以耦接於該至少一串發光二極體的第二端，一第二端，耦接於該開關的第二端，用以輸出一開關控制訊號，及一第三端，耦接於一地端，其中該偵測單元係用以根據該至少一串發光二極體的第二端的電壓，以產生該開關控制訊號；一電流供應單元，具有一第一端，用以耦接於該至少一串發光二極體的第二端，及一第二端，耦接於該地端，其中該電流供應單元係用以提供該至少一串發光二極體一驅動電流；及一儲能單元，具有一第一端，用以耦接於該至少一串發光二極體的第一端，及一第二端，耦接於該地端，其中該儲能單元係用以於該開關開啟時，根據一充電電流充電，以及該儲能單元係用以於該開關關閉時，將所儲存的一電能傳送至該至少一串發光二極體。
2. 如請求項1所述之驅動電路，其中該儲能單元係為一電容。
3. 如請求項1所述之驅動電路，其中該開關係為一P型金氧半電晶體。
4. 如請求項1所述之驅動電路，其中該開關係為一N型金氧半電晶體。
5. 如請求項1所述之驅動電路，其中該開關係為一傳輸閘。
6. 如請求項1所述之驅動電路，其中該至少一串發光二極體中的每一串發光二極體包含至少一發光二極體，且每一串發光二極體具有相同數目的發光二極體。
7. 如請求項1所述之驅動電路，另包含一整流器，用以接收一交流電壓，並根據該交流電壓，以產生該第一電壓。
8. 一種可提高電能轉換效率的驅動方法，包含：一偵測單元比較該偵測單元的第一端的電壓與一參考電壓的大小以產生一偵測結果；及當該偵測結果係為該偵測單元的第一端的電壓大於該參考電壓時，根據該偵測結果，該偵測單元關閉一開關控制訊號，根據該關閉的開關控制訊號，關閉一開關，以及一儲能單元根據一放電電流，驅動至少一串發光二極體；其中該儲能單元不會將該至少一串發光二極體的第一端的電壓升壓。
9. 如請求項8所述之驅動方法，其中當該偵測結果係為該偵測單元的第一端的電壓小於該參考電壓時，根據該偵測結果，該偵測單元產生該開關控制訊號，直到該偵測單元的第一端的電壓大於該參考電壓為止，根據該開關控制訊號，開啟該開關，以及根據一充電電流，充電該儲能單元。
10. 如請求項9所述之驅動方法，其中當該開關開啟後，該開關接收一第一電壓並產生一第二電壓。