TWI543665B

TWI543665B - 驅動裝置

Info

Publication number: TWI543665B
Application number: TW104104124A
Authority: TW
Inventors: 林瑞禮; 蔡忠諺; 大衛皮耶利翁聶爾畢箊梭; 喬治冀希斯
Original assignee: 國立成功大學
Priority date: 2015-02-06
Filing date: 2015-02-06
Publication date: 2016-07-21
Also published as: TW201630466A

Description

驅動裝置

本發明係關於一種驅動裝置，特別關於一種可提高暫態期間響應速度之驅動裝置。

工作裝置一般係透過一驅動裝置來驅動，使其依照設定的功能而作動。以發光裝置為例，發光裝置的發光體的種類相當多，除了一般人熟知的白熾燈泡、日光燈、鹵素燈、冷陰極螢光燈(CCFL)之外，發光二極體(LED)或是有機發光二極體(organic light-emitting diode,OLED)也是發光體的一種新的選擇。不過，由於發光二極體或有機發光二極體本身的特性，使得其本身即伴隨有寄生電容(或稱本質電容，Intrinsic Capacitor)的存在，而此寄生電容常會造成發光裝置啟動或關閉的暫態期間有響應延遲的問題存在；例如啟動時發光裝置不會馬上被點亮(較慢點亮)，或是關閉時，發光裝置不會馬上熄滅而有延遲熄滅的現象。

請參照圖1所示，其為習知一種驅動裝置驅動一發光裝置的波形示意圖。

如圖1所示，驅動裝置係透過一脈寬調變(Pulse Width Modulation,PWM)訊號V_PWM控制開關的導通或截止，進而控制發光裝置發光或不發光。其中，於時間t₀到時間t₁的期間內，脈寬調變訊號V_PWM開始控制開關導通而對發光裝置充電升壓，不過，由於寄生電容的電(跨)壓(以V_CA表示)尚未上升到發光裝置的導通電壓，故發光裝置不會發光，一直要到t₁時間時，發光裝置才會發光。另外，於時間t₂到時間t₃的期間內，脈寬調變訊號V_PWM會使開關截止而使發光裝置不發光，因此，寄生電容將會釋能。但由於此時開關為截止狀態，故於期間內，寄生電容的釋能將相當的緩慢，使得發光裝置之跨壓(寄生電容的電壓V_CA)降低的速率相當慢，使得發光裝置不會立即熄滅，而且在此期間內亦無法將跨壓釋放到零，如此，將導致發光裝置啟動或關閉的暫態期間有響應延遲的現象。

因此，如何提供一種驅動裝置，可提高暫態期間的響應速度而降低響應時間，已成為重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種具有可提高暫態期間的響應速度而降低響應時間之驅動裝置。

為達上述目的，依據本發明之一種驅動裝置，係驅動一工作裝置發光，工作裝置具有一寄生電容，驅動裝置包括一電源單元、一第一開關單元、一儲能單元、一第二開關單元以及一控制單元。電源單元輸出一電源訊號。第一開關單元與電源單元電性連接，並接收電源訊號。儲能單元分別與第一開關單元及工作裝置電性連接，並依據電源訊號輸出一驅動訊號驅動工作裝置。第二開關單元分別與第一開關單元及儲能單元電性連接。控制單元與第一開關單元、第二開關單元及工作裝置電性連接，控制單元輸出一第一脈寬調變訊號控制第一開關單元導通或截止，並輸出一第二脈寬調變訊號控制第二開關單元導通或截止，且第一脈寬調變訊號的準位與第二脈寬調變訊號的準位於同一時間點為相反；其中，於一降壓期間時，寄生電容透過第一開關單元將儲存的電能釋放至電源單元，且寄生電容透過第二開關單元將儲存的電能釋放至儲能單元。

在一實施例中，於降壓期間內，寄生電容儲存的電能釋放至零。

在一實施例中，於一升壓期間時，電源訊號透過第一開關單元對寄生電容儲能，且儲能單元輸出的驅動訊號透過第二開關單元對寄生電容儲能。

在一實施例中，控制單元依據驅動訊號及一調變訊號輸出第一脈寬調變訊號及第二脈寬調變訊號。

在一實施例中，當調變訊號為高準位時，驅動裝置操作於升壓期間及一脈寬調變期間，當調變訊號為低準位時，驅動裝置操作於降壓期間及一停止期間。

在一實施例中，當調變訊號為低準位時，工作裝置不作動。

在一實施例中，調變訊號的頻率小於第一脈寬調變訊號或第二脈寬調變訊號的頻率。

在一實施例中，控制單元包含一平均電流補償電路，平均電流補償電路與工作裝置電性連接，且平均電流補償電路依據一參考值及平均電流補償電路之一增益值設定工作裝置之平均電流值，並輸出一平均控制訊號。

在一實施例中，控制單元更包含一迴授電路，迴授電路與工作裝置電性連接，並依據流經工作裝置之電流輸出一偵測訊號。

在一實施例中，控制單元更包含一峰值電流偵測電路，峰值電流偵測電路分別與平均電流補償電路及迴授電路電性連接，且平均控制訊號輸入峰值電流偵測電路之一端，偵測訊號輸入峰值電流偵測電路之另一端。

在一實施例中，當偵測訊號的值大於平均控制訊號的值時，則峰值電流偵測電路輸出一控制訊號而控制第一開關單元截止，且控制第二開關單元導通。

在一實施例中，控制單元更包括一調變電路，調變電路的一端連接平均電流補償電路之一輸出端及峰值電流偵測電路之一端，且調變電路的另一端接收調變訊號。

在一實施例中，控制單元更包含一閘極驅動電路，閘極驅動電路與峰值電流偵測電路電性連接，並接收峰值電流偵測電路輸出的一控制訊號且輸出第一脈寬調變訊號及第二脈寬調變訊號，以分別控制第一開關單元及第二開關單元。

在一實施例中，控制單元更包含一變頻控制電路，變頻控制電路降低第一開關單元或第二開關單元的切換頻率。

在一實施例中，於升壓期間內，變頻控制電路降低第一脈寬調變訊號或第二脈寬調變訊號的頻率，以加快寄生電容的儲能速率及工作裝置跨壓之建壓速率。

在一實施例中，於降壓期間內，變頻控制電路降低第一脈寬調變訊號或第二脈寬調變訊號的頻率，以加快寄生電容的電能釋放速率及工作裝置跨壓之降壓速率。

在一實施例中，工作裝置為一發光裝置、或一放電加工機、或一表面處理加工機。

承上所述，因本發明之驅動裝置中，控制單元輸出第一脈寬調變訊號及第二脈寬調變訊號分別控制第一開關單元及第二開關單元導通或截止，且第一脈寬調變訊號的準位與第二脈寬調變訊號的準位於同一時間點為相反。另外，於一降壓期間時，工作裝置的寄生電容可透過第一開關單元將儲存的電能釋放至電源單元，且寄生電容也透過第二開關單元將儲存的電能釋放至儲能單元。藉此，與習知相較，本發明之驅動裝置具有可提高暫態期間的響應速度而降低響應時間的優點。

1、1a~1d‧‧‧驅動裝置

11‧‧‧電源單元

12‧‧‧第一開關單元

13‧‧‧儲能單元

14‧‧‧第二開關單元

15、15b~15d‧‧‧控制單元

151‧‧‧平均電流補償電路

1511、1531‧‧‧比較元件

152‧‧‧迴授電路

153‧‧‧峰值電流偵測電路

1532‧‧‧正反器

1533‧‧‧振盪器

154‧‧‧閘極驅動電路

155‧‧‧調變電路

156‧‧‧變頻控制電路

2、2b‧‧‧工作裝置(發光裝置)

C₁~C₄、C_T‧‧‧電容

CS‧‧‧控制訊號

C_OLED‧‧‧寄生電容

D、D₁~D₇‧‧‧二極體

I‧‧‧反向器

I_CT、I_OLED、I_R4、I_R6、I_RT‧‧‧電流

I_Lf‧‧‧驅動訊號

L_f‧‧‧電感

Q‧‧‧輸出端

R‧‧‧Reset端

r_Lf、R₁~R₇、R_FB、R_T‧‧‧電阻

S‧‧‧Set端

S₁、S₂‧‧‧開關元件

t₀、t₁、t₂、t₃、t₄‧‧‧時間

UC3846‧‧‧積體電路(IC)V_C‧‧‧平均控制訊號

V_CA、V_inv、V_OLED、V_R5、V_R7‧‧‧電壓

V_D‧‧‧調變訊號

V_F‧‧‧參考電壓

V_in‧‧‧電源訊號(直流電壓源)

V_OLED,rated‧‧‧額定電壓

V_PWM‧‧‧脈寬調變訊號

V_PWM1‧‧‧第一脈寬調變訊號

V_PWM2‧‧‧第二脈寬調變訊號

V_S‧‧‧偵測訊號

Z₁、Z₂‧‧‧阻抗

圖1為習知一種驅動裝置驅動一發光裝置的波形示意圖。

圖2A為本發明較佳實施例之一種驅動裝置的功能方塊示意圖。

圖2B及圖2C分別為本發明一實施例之驅動裝置的電路示意圖及波形示意圖。

圖2D至圖2I分別為圖2B之驅動裝置於不同驅動期間之電路示意圖。

圖3A及圖3B分別為本發明另一實施例之驅動裝置的電路示意圖及波形示意圖。

圖3C為一阻抗的電路示意圖。

圖3D為本發明另一實施例之驅動裝置的電路示意圖。

圖4A及圖4B分別為本發明另一實施例之驅動裝置的電路示意圖及波形示意圖。

圖4C及圖4D分別為降壓型驅動裝置在調變訊號開啟及關閉暫態期間之等效電路示意圖。

圖4E及圖4F分別為圖4A之控制單元的部分電路示意圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種驅動裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

請參照圖2A所示，其為本發明較佳實施例之一種驅動裝置1的功能方塊示意圖。

驅動裝置1係驅動一工作裝置2作動。其中，工作裝置2例如但不限於為一發光裝置、或一放電加工裝置(例如電焊機)、或一表面處理加工裝置，並不限定。發光裝置可為發光二極體發光裝置或有機發光二極體發光裝置。在本實施例中，工作裝置2為一有機發光二極體發光裝置(以下簡稱發光裝置；以下的實施例中，發光裝置等同於上述的工作裝置)，因此，本實施例之驅動裝置1為一有機發光二極體驅動裝置(簡稱為驅動裝置)。另外，本實施例之工作裝置(發光裝置)2除了可包含複數有機發光二極體的串聯及/或並聯(例如複數個串聯後彼此並聯，未顯示)之外，工作裝置(發光裝置)2更具有與串聯後彼此並聯之該些有機發光二極體或該些發光二極體並聯之一寄生電容C_OLED(或稱本質電容)。

驅動裝置1包括一電源單元11、一第一開關單元12、一儲能單元13、一第二開關單元14以及一控制單元15。

電源單元11輸出一電源訊號V_in。其中，電源單元11可為一直流電壓源或一交流電壓源而包含降壓電路，並不限定。而第一開關單元12與電源單元11電性連接，並接收電源訊號V_in。儲能單元13分別與第一開關單元12及工作裝置(發光裝置)2電性連接，並依據電源訊號V_in輸出一驅動訊號I_Lf驅動工作裝置(發光裝置)2作動(發光)。於此，驅動訊號I_Lf即為儲能單元13釋能時輸出的電流訊號，也是流經工作裝置(發光裝置)2的總電流訊號。

第二開關單元14分別與第一開關單元12及儲能單元13電性連接，而控制單元15分別與第一開關單元12、第二開關單元14及工作裝置(發光裝置)2電性連接。其中，控制單元15可依據驅動訊號I_Lf及一調變訊號(modulation signal)V_D輸出一第一脈寬調變訊號V_PWM1及一第二脈寬調變訊號V_PWM2。其中，對寄生電容C_OLED而言，當調變訊號V_D為高準位時，驅動裝置1可操作於一升壓期間及一脈寬調變期間；當調變訊號 V_D為低準位時，驅動裝置1則可操作於一降壓期間及一停止期間。

第一脈寬調變訊號V_PWM1控制第一開關單元12的導通或截止，第二脈寬調變訊號V_PWM2控制第二開關單元14的導通或截止，而且第一脈寬調變訊號V_PWM1的準位與第二脈寬調變訊號V_PWM2的準位於同一時間點為相反。於此，係表示第一脈寬調變訊號V_PWM1與第二脈寬調變訊號V_PWM2都是脈寬調變訊號，而控制單元15除了可控制第一脈寬調變訊號V_PWM1與第二脈寬調變訊號V_PWM2的責任週期(duty cycle)之外，也可控制第一脈寬調變訊號V_PWM1與第二脈寬調變訊號V_PWM2的準位。其中，當第一脈寬調變訊號V_PWM1上升時，則第二脈寬調變訊號V_PWM2就下降。因此，同一時間點時，若第一脈寬調變訊號V_PWM1為高電位(High)時，第二脈寬調變訊號V_PWM2則為低電位(Low)，或是相反。

在本實施例中，對寄生電容C_OLED而言，於升壓期間時(即工作裝置(發光裝置)2被點亮前的暫態期間)，電源訊號V_in可透過第一開關單元12對寄生電容C_OLED儲能而升壓，且當第一開關單元12截止時，儲能單元13釋能而輸出之驅動訊號I_Lf亦可透過第二開關單元14對寄生電容C_OLED儲能。換言之，於升壓期間且第一脈寬調變訊號V_PWM1為高準位而導通第一開關單元12時(此時，第二脈寬調變訊號V_PWM2為低準位，第二開關單元14截止)，電源單元11輸出的電源訊號V_in可經由第一開關單元12、儲能單元13對寄生電容C_OLED儲能，此時，寄生電容C_OLED的電壓因尚未上升到工作裝置(發光裝置)2的導通電壓，故工作裝置(發光裝置)2不發光。另外，於升壓期間且第二脈寬調變訊號V_PWM2為高準位而導通第二開關單元14時(此時第一脈寬調變訊號V_PWM1為低準位，第一開關單元12截止)，電源訊號V_in不對寄生電容C_OLED儲能，但儲能單元13因釋能而輸出的驅動訊號I_Lf則可經由第二開關單元14對寄生電容C_OLED繼續儲能(形成迴路)，此時，工作裝置(發光裝置)2亦不發光，直到寄生電容C_OLED的電壓因上升到工作裝置(發光裝置)2的導通電壓時，工作裝置(發光裝置)2才會發光(進入脈寬調變期間)。

另外，對寄生電容C_OLED而言，於降壓期間時(即工作裝置(發光裝置)2被關閉時的暫態期間)，寄生電容C_OLED可透過第一開關單元12將儲存的電能釋放至電源單元11，且寄生電容C_OLED亦可透過第二開關單元14將儲存的電能釋放至儲能單元13。換言之，於降壓期間且第一脈寬調變訊號V_PWM1為高準位而導通第一開關單元12時(第二開關單元14截止)，寄生電容C_OLED儲存的電能可經由儲能單元13、第一開關單元12釋放至電源單元11(藉此可提高電源單元11的電源轉換效率)，此時，寄生電容C_OLED的電壓已降至工作裝置(發光裝置)2的導通電壓之下，故工作裝置(發光裝置)2停止發光。另外，於降壓期間且第二脈寬調變訊號V_PWM2為高準位而導通第二開關單元14時(第一開關單元12截止)時，則寄生電容C_OLED可經由儲能單元13及第二開關單元14而形成迴路，以將儲存的電能釋放至儲能單元13，直到完全釋能為止(寄生電容C_OLED的跨壓為零)。由於驅動裝置1於升壓期間內可除了可透過第一開關單元12對寄生電容C_OLED儲能之外，亦可透過第二開關單元14對寄生電容C_OLED儲能，且於降壓期間內可透過第一開關單元12及第二開關單元14使寄生電容C_OLED儲存的電能快速釋放至零，因此可提高啟動或關閉暫態期間之響應速度而降低響應時間。

在另一實施例中，控制單元15更可包含一變頻控制電路(未顯示)，且於升壓期間及降壓期間內，變頻控制電路可透過降低第一脈寬調變訊號V_PWM1及第二脈寬調變訊號V_PWM2的頻率而加快寄生電容C_OLED的儲能速率及工作裝置(發光裝置)2跨壓之建壓速率，亦可加快寄生電容C_OLED的電能釋放速率及工作裝置(發光裝置)2跨壓之降壓速率，進而可再提高暫態期間的響應速度而降低響應時間。

請參照圖2B及圖2C所示，其分別為本發明一實施例之驅動裝置1a的電路示意圖及波形示意圖。本實施例之驅動裝置1a係為雙向式有機發光二極體降壓型驅動裝置。驅動裝置1a可包括上述的電源單元11、第一開關單元12、儲能單元13、第二開關單元14以及控制單元15(圖2B未顯示)，其連接關係可參照上述，於此不再贅述。另外，以下顯示的發光裝置2即為工作裝置。此外，於圖2B中亦未顯示調變訊號V_D。

在本實施例中，電源單元11為一直流電壓源(仍以V_in表示)。第一開關單元12包含一開關元件(例如電晶體)S₁與一二極體D₁的並聯。第二開關單元14包含一開關元件(例如電晶體)S₂與一二極體D₂的並聯組合。儲能單元13包含一電阻r_Lf與一電感L_f的串聯(電阻r_Lf為儲能單元13的內阻)。其中，開關元件S₁的第一端與電源單元11的正端連接，其第二端與電阻r_Lf的第一端連接，且第一脈寬調變訊號V_PWM1係輸入開關元件S₁的閘極端。另外，開關元件S₂的第一端與接地端連接，其第二端與開關元件S₁的第二端及電阻r_Lf的第一端連接，且第二脈寬調變訊號V_PWM2係輸入開關元件S₂的閘極端。電阻r_Lf的第二端與電感L_f的第一端連接，電感L_f的第二端與發光裝置2連接。此外，發光裝置2包含複數組OLED的串聯後並聯，且與寄生電容C_OLED並聯。

以下，請參照圖2C並配合圖2D至圖2I所示，以說明驅動裝置1a的不同驅動期間。

如圖2C所示，當調變訊號V_D為高準位時，對寄生電容C_OLED而言，驅動裝置1a操作於升壓期間(時間t₀至時間t₁，t₀~t₁)及脈寬調變期間(時間t₁至時間t₂，t₁~t₂)；當調變訊號V_D為低準位時，對寄生電容C_OLED而言，驅動裝置1a操作於降壓期間(時間t₂至時間t₃，t₂~t₃)及停止期間(時間t₃至時間t₄，t₃~t₄)，且發光裝置2不作動(亦即不發光)。

如圖2C及圖2D所示，於升壓期間t₀~t₁且第一脈寬調變訊號V_PWM1為高準位(第二脈寬調變訊號V_PWM2為低準位)時，電源單元11與第一開關單元12、儲能單元13及發光單元2可形成迴路，使得電源訊號V_in經由第一開關單元12、儲能單元13對寄生電容C_OLED儲能(亦對儲能單元13儲能)，此時，寄生電容C_OLED的電壓尚未上升到發光裝置2的導通電壓，故發光裝置2不發光。

另外，如圖2C及圖2E所示，當第二脈寬調變訊號V_PWM2為高準位(第一脈寬調變訊號V_PWM1為低準位)時，第二開關單元14、儲能單元13及發光裝置2可形成迴路，使得儲能單元13可釋能而繼續輸出驅動訊號I_Lf透過第二開關單元14持續對寄生電容C_OLED儲能，此時，發光裝置2亦不發光。

另外，如圖2C及圖2F所示，於脈寬調變期間t₁~t₂，此時寄生電容C_OLED的跨壓上升至發光裝置2的導通電壓，故發光裝置2發光。其中，第一脈寬調變訊號V_PWM1為高準位(第二脈寬調變訊號V_PWM2為低準位)時，驅動訊號I_Lf驅動發光裝置2發光。另外，如圖2C及圖2G所示，當第二脈寬調變訊號V_PWM2為高準位(第一脈寬調變訊號V_PWM1為低準位)時，儲能單元13釋能的驅動訊號I_Lf可持續驅動發光裝置2發光。

另外，如圖2C及圖2H所示，於降壓期間t₂~t₃，且第二脈寬調變訊號V_PWM2為高準位(第一脈寬調變訊號V_PWM1為低準位)時，寄生電容C_OLED可經由儲能單元13及第二開關單元14而形成迴路，以將儲存的電能釋放至儲能單元13，此時，發光裝置2的跨壓低於其導通電壓，故不發光。此外，如圖2C及圖2I所示，第一脈寬調變訊號V_PWM1為高準位(第二脈寬調變訊號V_PWM2為低準位)時，寄生電容C_OLED可經由第一開關單元12而形成迴路，以將儲存的電能透過儲能單元13及第一開關單元12釋放至電源單元11(可提高電源單元11的電源轉換效率)，一直到寄生電容C_OLED儲存的電能釋放至零。此外，於停止期間t₃~t₄，發光單元2亦不發光。

另外，請參照圖3A及圖3B所示，其分別為本發明另一實施例之驅動裝置1b的電路示意圖及波形示意圖。

本實施例之驅動裝置1b亦可包括上述的電源單元11、第一開關單元12、儲能單元13、第二開關單元14以及控制單元15b，其連接關可參照上述，不再贅述。另外，本實施例的發光裝置2b更具有一電阻R_FB，寄生電容C_OLED的另一端串接於電阻R_FB的第一端，且電阻R_FB的第二端與接地端連接。

在本實施例中，控制單元15b為一峰值電流模式控制電路，並包含一平均電流補償電路151、一迴授電路152、一峰值電流偵測電路153一閘極驅動電路154及一調變電路155。

平均電流補償電路151與發光裝置2b電性連接。於此，平均電流補償電路151包含二阻抗Z₁、Z₂及一比較元件1511。阻抗Z₁的第一端連接於電阻R_FB的第一端，其第二端分別與阻抗Z₂的第一端及比較元件1511的負端連接，而阻抗Z₂的第二端與比較元件1511的輸出端、調變電路155的一端及峰值電流偵測電路153的一端連接。請先參照圖3C所示，本實施例之阻抗Z₂可為一電阻R₁與一電容C₂的串聯後與一電容C₁並聯，而阻抗Z₁可為一電阻(未顯示)。另外，如圖3A所示，比較元件1511具有一增益值(gain)，且增益值等於-Z₂/Z₁(gain=-Z₂/Z₁)。此外，本實施例之參考值為一參考電壓V_F，其係輸入比較元件1511的正端。因此，平均電流補償電路151係依據參考值(參考電壓V_F)及平均電流補償電路151之增益值(-Z₂/Z₁)來設定發光裝置2b之平均電流值，進而由比較元件1511的輸出端輸出一平均控制訊號V_C。

迴授電路152與發光裝置2b電性連接，並依據流經發光裝置2b之電流而輸出一偵測訊號V_S。於此，迴授電路152可稱為電流迴授電路，其係感測流經發光裝置2b的電流並進行分流(電流可產生電壓)而產生偵測訊號V_S，並輸入峰值電流偵測電路153的另一端。其中，迴授電路152包含電阻R₂與電阻R₃的串聯，且電阻R₃的一端連接電阻R_FB的第一端，其另一端與電阻R₂的一端連接，而電阻R₂的另一端為接地。此外，電阻R₃與電阻R₂的連接端連接至峰值電流偵測電路153的另一端。

峰值電流偵測電路153分別與平均電流補償電路151及迴授電路152電性連接，且平均控制訊號V_C係輸入峰值電流偵測電路153之一端，而偵測訊號V_S係輸入峰值電流偵測電路153之另一端。於此，峰值電流偵測電路153包含一比較元件1531、一正反器1532(於此為SR正反器(flip-flop))及一振盪器1533。其中，振盪器1533可提供一固定頻率(例如100kHz)的訊號(例如時脈訊號)至正反器1532的S(Set)端。另外，比較元件1531的第一端(正端)接收平均控制訊號V_C，其第二端接收偵測訊號V_S，且比較元件1531的輸出端與正反器1532的R(Reset)端連接。另外，正反器1532的Q(輸出)端可輸出一控制訊號CS至閘極驅動電路154。

閘極驅動電路154與峰值電流偵測電路153電性連接，並接收峰值電流偵測電路153輸出的控制訊號CS，且輸出第一脈寬調變訊號V_PWM1及第二脈寬調變訊號V_PWM2，以分別控制第一開關單元12及第二開關單元14的導通與截止。

此外，調變電路155的一端連接平均電流補償電路151(比較元件1511)之輸出端及峰值電流偵測電路153之一端(比較元件1531之正端)，且調變電路155的另一端可接收調變訊號V_D。於此，調變電路155為一突衝模式控制元件，並可為二極體D₃。另外，調變訊號V_D可為複數方波，並輸入二極體D₃的負端，且二極體D₃的正端與比較元件1511的輸出端及比較元件1531的正端連接。此外，調變訊號V_D的頻率係小於第一脈寬調變訊號V_PWM1及第二脈寬調變訊號V_PWM2的頻率。

請再參照圖3A及圖3B所示，其中，升壓期間t₀~t₁、降壓期間t₂~t₃及停止期間t₃~t₄可參照上述說明，不再贅述。於脈寬調變期間t₁~t₂時，為了控制發光裝置2b的發光而使發光裝置2b的電壓V_OLED(跨壓)可穩定(電壓V_OLED穩定，發光裝置2b才不易閃爍)，係透過迴授電路152偵測流經發光裝置2b的電流而輸出偵測訊號V_S，當偵測訊號V_S的值大於設定的平均控制訊號V_C的值時(平均控制訊號V_C的電壓值係依據參考電壓V_F與比較元件1511的增益值來決定)，表示流經發光裝置2b的電流太大，則峰值電流偵測電路153可輸出控制訊號CS而使閘極驅動電路154輸出的第一脈寬調變訊號V_PWM1由高準位變為低準位，進而控制第一開關單元12截止；同時，控制訊號CS也可使閘極驅動電路154輸出的第二脈寬調變訊號V_PWM2由低準位變為高準位而控制第二開關單元14導通，使得儲能單元13可透過第二開關單元14釋能而使流經發光裝置2b的電流下降，進而穩定發光裝置2b的電壓V_OLED。另外，若偵測訊號V_S的值小於平均控制訊號V_C的值時，表示流經發光裝置2b的電流還不夠，故第一脈寬調變訊號V_PWM1可為高準位而導通第一開關單元12，同時第二脈寬調變訊號V_PWM2可為低準位而使第二開關單元14不導通，以繼續供應電流給發光裝置2b。

此外，在本實施例中，各元件的規格或數值可為：V_in=48V、L_f=200μH、R_FB=5.78Ω、R₁=8kΩ、R₂=750Ω、R₃=10kΩ、C₁=400pF、C₂=1.6nF、V_F=2.5V、Z₁=10kΩ，而V_PWM1與V_PWM2的頻率=100kHz(也可稱為第一開關單元12與第二開關單元14的切換頻率f_s)。另外，發光裝置2b具有兩組4個OLED串聯後再並聯，其V_OLED=14.8V，C_OLED=3.4μF，驅動發光裝置2b的電流(I_OLED)為432mA，且調變訊號V_D的頻率為 500Hz。

請參照圖3D所示，其為本發明又一實施例之驅動裝置1c的電路示意圖。此係以積體電路(IC UC3846)來實現上述的驅動裝置1b之控制單元15b(圖3D標示為15c)，具體元件的連接可參照圖3D的電路，不再多做說明。另外，本實施例的C_T=2nF，R_T=96kΩ，其餘的元件規格可參照上述的相同元件，亦不再說明。

在此實施例中，經實際量測的結果，在開關元件S₁、S₂的切換頻率f_s為100kHz時，電壓V_OLED的上升時間與下降時間係分別為相當短的25μs和75μs，而且在降壓期間內，發光裝置2b的跨壓(電壓V_OLED)可下降至零(寄生電容C_OLED儲存的電能完全被釋放至零)，證明本發明具有提高暫態期間的響應速度而降低響應時間的優點。

不過，驅動裝置1c雖然可提升響應速度，但是由於寄生電容C_OLED使得在調變訊號V_D啟動或關閉的暫態期間，還是有一些暫態延遲的問題存在。因此，為了提升暫態期間之響應速度，以下加入一變頻控制電路來進一步再提升暫態期間之響應速度。

請參照圖4A及圖4B所示，其分別為本發明又一實施例之驅動裝置1d的電路示意圖及波形示意圖。

圖4A之驅動裝置1d與圖3D之驅動裝置1c主要的不同在於，控制單元15d更包含一變頻控制電路156，變頻控制電路156可降低第一開關單元12及第二開關單元14的切換頻率f_s，進而再提升暫態期間的響應速度而再降低響應時間。本領域中具有電路知識之通常知識者可由變頻控制電路156的元件符號及其連接方式而了解其元件的功能及其相互連接關係，於此不再多做說明。以下，將著重於說明其作動原理。

不過，在說明作動原理之前，請先分別參照圖4C及圖4D所示，其分別為降壓型驅動裝置在調變訊號V_D開啟及關閉暫態期間之等效電路示意圖。

如圖4C所示，由調變訊號V_D開啟暫態期間之等效電路中，電壓V_OLED可被推導出，其表示式可如以下的方程式(1)所示：

另外，為了確保第一個切換週期時，電壓V_OLED可達到輸出的額定電壓V_OLED,rated，在調變訊號V_D開啟暫態期間之最小切換頻率f_{sr_min}可以由方程式(1)中推導出來，進而得到如方程式(2)所示：

在一實施例中，當V_OLED,rate=14.8V，V_in=48V，L_f=200μH，C_OLED=3.4μF時，最小切換頻率f_{sr_min}可得到47kHz。

另外，如圖4D所示，由調變訊號V_D關閉暫態期間之等效電路中，電壓V_OLED可被推導出，其表示式可如以下方程式(3)所示：

另外，為了確保第一個切換週期時，電壓V_OLED可降至0，在調變訊號V_D關閉暫態期間之最小切換頻率f_{sf_min}可以由方程式(3)中推導出來，進而得到如方程式(4)所示：

在一實施例中，當L_f=200μH，C_OLED=3.4μF時，最小切換頻率f_{sr_min}可得到24.4kHz。

請參照參4B並配合圖4E及圖4F所示，以說明變頻控制電路156降低第一開關單元12及第二開關單元14的切換頻率f_s之作動原理。其中，圖4E及圖4F分別為圖4A之控制單元15d的部分電路示意圖。於此只繪示與變頻控制電路156相關的元件，其餘元件未顯示。

如圖4B及圖4E所示，在升壓期間t₀~t₁時，當調變訊號V_D由低準位(Low)變成高準位(High)時，反向器I輸出端之電壓V_inv變成Low，此時端點電壓V_R7會產生負電壓，故二極體D₇將導通。因此，電容C_T的充電電流I_CT會經由二極體D₇與電阻R₆而分流(電流I_R6)至電容C₄。根據以下的方程式(5)所示，當電流I_CT減少時，第一開關單元12及第二開關單元14的切換頻率f_s亦會下降(呈正比)。

因此，於升壓期間t₀~t₁時，變頻控制電路156可藉由降低第一脈寬調變訊號V_PWM1及第二脈寬調變訊號V_PWM2的頻率，藉此來加快寄生電容C_OLED的儲能速率及發光裝置2b跨壓之建壓速率而降低其儲能時間，進而降低升壓的時間。

另外，如圖4B及圖4F所示，在降壓期間t₂~t₃時，當調變訊號V_D由高準位(High)變成低準位(Low)時，電壓V_inv變成High(不會產生電流I_R6)，而電壓V_R5則會產生負電壓，故二極體D₅將導通。因此，電容C_T的充電電流I_CT會經由二極體D₅與電阻R₄而分流(電流I_R4)至電容C₃。根據方程式(5)所示，當電流I_CT減少時，切換頻率f_s亦會下降。因此，於降壓期間t₂~t₃時，變頻控制電路156亦可降低第一脈寬調變訊號V_PWM1及第二脈寬調變訊號V_PWM2的頻率，藉此來加快寄生電容C_OLED的釋能速率及發光裝置2b跨壓之降壓速率而降低釋能時間，進而降低降壓時間。

因此，在一實施例中，當調變訊號V_D開啟之暫態期間內(即升壓期間t₀~t₁)，切換頻率f_s可由100kHz降至48kHz時，電壓V_OLED的上升時間(即寄生電容C_OLED的儲能時間)可由上述的25μs再降低到10μs。另外，當調訊號V_D關閉之暫態期間內(即降壓期間t₂~t₃)，切換頻率f_s可由100kHz降至25kHz，電壓V_OLED的下降時間(即寄生電容C_OLED的釋能時間)可由上述的75μs再降低到32μs，證明驅動裝置1d藉由變頻控制電路156的設置可具有再提高暫態期間的響應速度而再降低響應時間的優點。

此外，驅動裝置1d的其他的技術特徵可參照上述驅動裝置1a~1c、或驅動裝置1的相同元件，不再贅述。

綜上所述，因本發明之驅動裝置中，控制單元輸出第一脈寬調變訊號及第二脈寬調變訊號分別控制第一開關單元及第二開關單元導通或截止，且第一脈寬調變訊號的準位與第二脈寬調變訊號的準位於同一時間點為相反。另外，於一降壓期間時，工作裝置的寄生電容可透過第一開關單元將儲存的電能釋放至電源單元，且寄生電容也透過第二開關單元將儲存的電能釋放至儲能單元。藉此，與習知相較，本發明之驅動裝置具有可提高暫態期間的響應速度而降低響應時間的的優點。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧驅動裝置

11‧‧‧電源單元

12‧‧‧第一開關單元

13‧‧‧儲能單元

14‧‧‧第二開關單元

15‧‧‧控制單元

2‧‧‧工作裝置(發光裝置)

C_OLED‧‧‧寄生電容

I_Lf‧‧‧驅動訊號

V_D‧‧‧調變訊號

V_in‧‧‧電源訊號

V_PWM1‧‧‧第一脈寬調變訊號

V_PWM2‧‧‧第二脈寬調變訊號

Claims

一種驅動裝置，係驅動一工作裝置，該工作裝置具有一寄生電容，該驅動裝置包括：一電源單元，輸出一電源訊號；一第一開關單元，與該電源單元電性連接，並接收該電源訊號；一儲能單元，分別與該第一開關單元及該工作裝置電性連接，並依據該電源訊號輸出一驅動訊號驅動該工作裝置；一第二開關單元，分別與該第一開關單元及該儲能單元電性連接；以及一控制單元，與該第一開關單元、該第二開關單元及該工作裝置電性連接，該控制單元輸出一第一脈寬調變訊號控制該第一開關單元導通或截止，並輸出一第二脈寬調變訊號控制該第二開關單元導通或截止，且該第一脈寬調變訊號的準位與該第二脈寬調變訊號的準位於同一時間點為相反，其中，於一降壓期間時，該寄生電容透過該第一開關單元將儲存的電能釋放至該電源單元，且該寄生電容透過該第二開關單元將儲存的電能釋放至該儲能單元。
如申請專利範圍第1項所述之驅動裝置，其中於該降壓期間內，該寄生電容儲存的電能釋放至零。
如申請專利範圍第1項所述之驅動裝置，其中於一升壓期間時，該電源訊號透過該第一開關單元對該寄生電容儲能，且該儲能單元輸出的該驅動訊號透過該第二開關單元對該寄生電容儲能。
如申請專利範圍第3項所述之驅動裝置，其中該控制單元依據該驅動訊號及一調變訊號輸出該第一脈寬調變訊號及該第二脈寬調變訊號。
如申請專利範圍第4項所述之驅動裝置，其中當該調變訊號為高準位時，該驅動裝置操作於該升壓期間及一脈寬調變期間，當該調變訊號為低準位時，該驅動裝置操作於該降壓期間及一停止期間。
如申請專利範圍第4項所述之驅動裝置，其中當該調變訊號為低準位時，該工作裝置不作動。
如申請專利範圍第4項所述之驅動裝置，其中該調變訊號的頻率小於該第一脈寬調變訊號或該第二脈寬調變訊號的頻率。
如申請專利範圍第4項所述之驅動裝置，其中該控制單元包含一平均電流補償電路，該平均電流補償電路與該工作裝置電性連接，且該平均電流補償電路依據一參考值及該平均電流補償電路之一增益值設定該工作裝置之平均電流值，並輸出一平均控制訊號。
如申請專利範圍第8項所述之驅動裝置，其中該控制單元更包含一迴授電路，該迴授電路與該工作裝置電性連接，並依據流經該工作裝置之電流輸出一偵測訊號。
如申請專利範圍第9項所述之驅動裝置，其中該控制單元更包含一峰值電流偵測電路，該峰值電流偵測電路分別與該平均電流補償電路及該迴授電路電性連接，且該平均控制訊號輸入該峰值電流偵測電路之一端，該偵測訊號輸入該峰值電流偵測電路之另一端。
如申請專利範圍第10項所述之驅動裝置，其中當該偵測訊號的值大於該平均控制訊號的值時，則該峰值電流偵測電路輸出一控制訊號而控制該第一開關單元截止，且控制該第二開關單元導通。
如申請專利範圍第10項所述之驅動裝置，其中該控制單元更包括一調變電路，該調變電路的一端連接該平均電流補償電路之一輸出端及該峰值電流偵測電路之該一端，且該調變電路的另一端接收該調變訊號。
如申請專利範圍第12項所述之驅動裝置，其中該控制單元更包含一閘極驅動電路，該閘極驅動電路與該峰值電流偵測電路電性連接，並接收該峰值電流偵測電路輸出的一控制訊號且輸出該第一脈寬調變訊號及該第二脈寬調變訊號，以分別控制該第一開關單元及該第二開關單元。
如申請專利範圍第4項或第13項所述之驅動裝置，其中該控制單元更包含一變頻控制電路，該變頻控制電路降低該第一開關單元或該第二開關單元的切換頻率。
如申請專利範圍第14項所述之驅動裝置，其中於該升壓期間內，該變頻控制電路降低該第一脈寬調變訊號或該第二脈寬調變訊號的頻率，以加快該寄生電容的儲能速率及該工作裝置跨壓之建壓速率。
如申請專利範圍第14項所述之驅動裝置，其中於該降壓期間內，該變頻控制電路降低該第一脈寬調變訊號或該第二脈寬調變訊號的頻率，以加快該寄生電容的電能釋放速率及該工作裝置跨壓之降壓速率。
如申請專利範圍第1項所述之驅動裝置，其中該工作裝置為一發光裝置、或一放電加工機、或一表面處理加工裝置。