TWI728312B - 線性驅動能量回收系統 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種電流加權控制之線性驅動能量回收系統，包括一電源模組、一主要工作負載模組、以及一次要工作負載模組，其中該電源模組係連接至該主要工作負載模組，該次要工作負載模組串連至該主要工作負載模組，該電源模組將提供至該主要工作負載模組以外的額外壓降分配至該次要工作負載模組作為該功能性負載模組的工作電壓。

Description

線性驅動能量回收系統
本發明係有關於一種驅動電路系統，特別是指一種可將線性驅動能量回收供次要負載利用的驅動電路系統。
LED燈(LED lamp)是指利用發光二極體(LED)作為光源的燈具，一般使用半導體製成。隨著發光二極體技術的進步，高功率、高光度的發光二極體儼然以逐漸取代其他類型的傳統光源。
由於發光二極體是一個低電壓的半導體產品，過高的電壓會導致損壞，因此發光二極體不能直接由標準的交流電驅動，需要透過額外電路控制電壓和電流供應。這個電路包括一連串的二極體和電阻，以控制電壓的極性和限制電流。但這樣的作法會使多餘的電壓轉化為熱而流失。為解決熱損的問題，一般的作法會將多顆LED串聯以降低電壓損失，然而在這樣的電路配置上當其中任一顆LED故障時則於整個串聯迴路上的LED均不會發光，進而造成更進一步衍生的問題。
本發明的主要目的，在於提供一種電流加權控制之 線性驅動能量回收系統，包括一電源模組、一主要工作負載模組、以及一次要工作負載模組，其中該電源模組係連接至該主要工作負載模組，該次要工作負載模組串連至該主要工作負載模組，該電源模組將提供至該主要工作負載模組以外的額外壓降分配至該次要工作負載模組作為該功能性負載模組的工作電壓。
本發明比起習知技術具有以下優勢功效：
1.本發明可以將本用於負載的熱損回收再利用，除降低裝置的溫度外同時降低整體電路的功耗，達到省電節能之效果。
2.本發明係透過加權控制器及可變阻抗控制器調諧次要負載模組的分壓，藉此可以有效的確保通過主要負載模組的電流處於恆定狀態。
100:該線性驅動能量回收系統
10A:電源模組
20A:主要工作負載模組
30A:次要工作負載模組
P1:節點
200:恆流源驅動系統
10B:電源模組
11B:連接至市電
12B:整流器
13B:電磁干擾過濾器
21B:負載單元
22B:抽頭
23B:順向二極體
24B:該開關單元
30B:次要工作負載模組
31B:第二迴路
32B:第二電流感測器
40B:加權控制器
41B:控制器
42B:加權器
43B:可調定電壓源
50B:可變阻抗控制器
51B:第一迴路
52B:第一電流感測器
圖1，為本發明線性驅動能量回收系統的方塊示意圖。
圖2，為本發明線性驅動能量回收系統用於LED驅動電路的電路示意圖。
有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下。再者，本發明中之圖式，為說明方便，其比例未必照實際比例繪製，該等圖式及其比例並非用以限制本發明之範圍，在此先行敘明。
以下係針對本發明的具體實施方式進行說明，請參閱「圖1」，為本發明線性驅動能量回收系統的方塊示意圖，如圖所示：本發明係提供一種電流加權控制之線性驅動能量回收系統100，該線性驅動能量回收系統100主要包括一電源模組10A、一主要工作負載模組20A、以及一次要工作負載模組30A。
所述的電源模組10A輸出係連接至該主要工作負載模組20A，用以提供驅動該主要工作負載模組20A所需的電源。該電源模組10A於一較佳實施態樣中，係可以包括整流器、穩壓器、變壓器、繼電器、突波保護單元、或是其他用於保護電路的模組所構成之群組等，於本發明中不予以限制。
所述的主要工作負載模組20A及所述的次要工作負載模組30A係可以為任意的工作迴路。該次要工作負載模組30A串連至該主要工作負載模組20A，該電源模組10A將提供至該主要工作負載模組20A以外的額外壓降分配至該次要工作負載模組30A作為該次要工作負載模組30A的工作電壓。
於一較佳實施態樣中，該主要工作負載模組20A較佳可以掛載需求為高功率、及相對穩定輸入的工作迴路；該次要工作負載模組30A則可以設置為經由線性或非線性變動功率所驅動的工作迴路。藉由將總輸出電流(如節點P1)控制於恆定值，即可決定該主要工作負載模組20A的工作效能，達到恆流之效果。
以下將係對於本發明舉一具體實施態樣進行說明，以下請一併參閱「圖2」，為本發明線性驅動能量回收系統用於LED 驅動電路的電路示意圖，如圖所示：於本實施態樣揭示一種恆流源驅動系統200，包括一電源模組10B、一主要工作負載模組20B、一次要工作負載模組30B、以及一加權控制器40B。
所述的電源模組10B主要包括有一連接至市電11B的整流器12B、以及一設置於該整流器12B後端的電磁干擾過濾器13(EMI Filter)。該整流器12B於一較佳實施態樣中係可以為半波整流器、全波整流器或是橋式整流器等，用以將交流市電轉換為直流電源，於本發明中對於該整流器12B的實施形態不予以限制。該電磁干擾過濾器13B係設置於該整流器12B的後端，用以過濾該整流器12輸出電源的雜訊，藉以達到穩壓穩流的效果。
所述的主要工作負載模組20B係連接至該電源模組10B，並由該電源模組10B所提供的電力驅動。於本實施態樣中，該主要工作負載模組20B係包括有複數個相互串連或並聯的負載單元21B，該負載單元21B係為由一或複數個發光二極體所構成的發光單元或發光陣列。為了調整光源的亮度，每一該負載單元21B的後端分別設置有一抽頭22B連接至該次要工作負載模組30B以及並連於該次要工作負載模組30B的可變阻抗控制器50B。
所述的次要工作負載模組30B係連接至該主要工作負載模組20B，並經由該複數個抽頭21B分別與複數個可變阻抗控制器50B並聯。其中，為了避免迴路間產生逆向迴流的問題(例如電流由其中一個抽頭流向另一個抽頭而形成短路)，該負載單元21B的後端分別與該次要工作負載模組30B之間於每一個抽頭分流 上分別設置有對應的順向二極體23B，藉以透過該順向二極體23隔離該次要工作負載模組30B以及該可變阻抗控制器50B。該可變阻抗控制器50的數量須對應至該抽頭的數量，藉以達成多路控壓的效果。
為了控制該燈源的亮度(經由啟動的發光二極體數量決定)，於個別該抽頭21B的迴路上分別設置有開關單元24B，該開關單元24B係連接至一控制器60B以經由該控制器60B控制該開關單元24B的啟閉。
於本實施態樣中，該次要工作負載模組30B係可以為微控制器(Micro Control Unit,MCU)、感測器、恆定電壓或恆定電流之驅動模組，於本發明中不予以限制。於一較佳實施態樣中，該可變阻抗控制器50B為FET壓控電阻，透過饋入的電壓值決定阻值。
所述的加權控制器40B係連接至該可變阻抗控制器50B的第一迴路上獲取該第一迴路51B的第一電流值並連接至該次要工作負載模組30B的第二迴路上獲取該第二迴路31B的第二電流值，並經由該第一電流值與第二電流值的加總與一設定的目標電流值比較並回授一控制訊號至該可變阻抗控制器50B以輸出恆定電流。
具體而言，該加權控制器40B係包括一連接至該可變阻抗控制器50B的控制器41B、以及一連接至該可變阻抗控制器50B第一迴路以及該次要工作負載模組30B的第二迴路的加權器 42B。為了取得該第一迴路的第一電流值以及該第二迴路的第二電流值。該可變阻抗控制器50B第一迴路51B上係設置有一第一電流感測器52B用以測得該第一電流，該次要工作負載模組30B第二迴路31B上係設置有一第二電流感測器32B用以測得該第二電流。於一較佳實施態樣中，該第一電流感測器52B及該第二電流感測器32B係可以為電流感測電阻或功率電晶體。為了保持恆流，該加權器42B經由將該第一迴路的第一電流值與該第二迴路的第二電流值進行加總並輸出至該控制器41B藉以與一設定的目標電流值比較並回授一控制訊號至該可變阻抗控制器52B以輸出恆定電流。
於本實施態樣中，於該第一電流感測器52B及該第二電流感測器32B回授的訊號係為電壓值，經由該加權器42B加總後傳送至該控制器41B的負端輸入，控制器41B的正端輸入連接至可調定電壓源43B，藉由該控制器41B正負端輸入的電位差於輸出端輸出一控制訊號以變更可變阻抗控制器50B的阻值。該可調定電壓源43B係可以經由控制器60B調整變更電壓值，以配合不同的光源模式情境。於另一較佳實施態樣中，回授的訊號亦可以為電流值，於本發明中不予以限制。
經由上述的配置，當次要工作負載模組30B的工作電壓變更時，加權控制器40B係可以及時追蹤變動的電流值，經由調控該可變阻抗控制器的阻值以令通過該主要工作負載模組20B持續維持一恆定值，而回收的電壓則用以作為驅動該次要工作負載模組30所需的電力，達到省電的效果。
綜上所述，本發明可以將本用於負載的熱損回收再利用，除降低裝置的溫度外同時降低整體電路的功耗，達到省電節能之效果。此外，本發明係透過加權控制器及可變阻抗控制器調諧次要負載模組的分壓，藉此可以有效的確保通過主要負載模組的電流處於恆定狀態。
以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅惟本發明之一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。
100‧‧‧該線性驅動能量回收系統
10A‧‧‧電源模組
20A‧‧‧主要工作負載模組
30A‧‧‧次要工作負載模組
P1‧‧‧節點

Claims (9)

  1. 一種線性驅動能量回收系統，包括一電源模組、一發光單元或發光陣列、一次要工作負載模組、一可變阻抗控制器、一控制器、以及一加權控制器，其中該電源模組係連接至該主要工作負載模組，該次要工作負載模組串連至該發光單元或發光陣列，該電源模組將提供至該發光單元或發光陣列以外的額外壓降分配至該次要工作負載模組作為該次要工作負載模組的工作電壓，該可變阻抗控制器與該次要工作負載模組並連，該控制器連接至該可變阻抗控制器，該加權控制器連接至該可變阻抗控制器第一迴路以及該次要工作負載模組的第二迴路，該加權器將該第一迴路的第一電流值與該第二迴路的第二電流值進行加總並輸出至該控制器藉以與一設定的目標電流值比較並回授一控制訊號至該可變阻抗控制器以輸出恆定電流時，分配能量至所需模組。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的線性驅動能量回收系統，其中，該加權器係連接至該可變阻抗控制器第一迴路上的第一電流感測器以測得該第一電流，該加權器係連接至該次要工作負載模組第二迴路上的第二電流感測器以測得該第二電流。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的線性驅動能量回收系統，其中，該第一電流感測器及該第二電流感測器係為電流感測電阻或功率電晶體。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的線性驅動能量回收系統，其中，該可變阻抗控制器為FET壓控電阻。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的線性驅動能量回收系統，其中，該電源模組包括一連接至市電的整流器、以及一設置於該整流器後端的電磁干擾過濾器。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的線性驅動能量回收系統，其中，該主要工作負載模組係包括有複數個相互串連的負載單元，每一該負載單元的後端分別設置有一抽頭連接至該次要工作負載模組以及可變阻抗控制器，該負載單元的後端分別與該次要工作負載模組之間並連設置有對應的順向二極體。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的線性驅動能量回收系統，其中，該抽頭上係設置有開關單元，該開關單元係連接至一控制器以經由該控制器控制該開關單元的啟閉。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的線性驅動能量回收系統，其中，該負載單元係為由一或複數個發光二極體所構成的發光單元或發光陣列。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的線性驅動能量回收系統，其中，該次要工作負載模組係為微控制器、感測器、恆定電壓或恆定電流之驅動模組。
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