TWM494455U - 改善ｌｅｄ頻閃之驅動電路 - Google Patents

Description

改善LED頻閃之驅動電路

本創作係屬於LED驅動電路，特別是一種透過初級側調節與雙級隔離式變壓器改善LED頻閃之驅動電路。

習知LED驅動電路的方法，乃是採用單級返馳式的LED驅動電路架構，主要透過輸入端電壓與變壓器的切換來達成LED驅動的效果，當電源開關打開時，電能轉換成磁能儲存於變壓器內，當電源開關關閉時，變壓器內的磁能轉換成電能對並對次級側放電，藉由次級側之緩衝電容以平緩輸出電壓來驅動LED；然而，採用單級返馳式LED驅動電路，因其次級側之輸出漣波電壓偏高，相對的輸出電流也非為一恆定電流，導致LED產生頻閃現象；倘若要改善頻閃之情形，則需調高緩衝電容的數值，此舉無形之中降低了整體電路的功率因素，且增加了成本。

此外，一種採用二次側光耦合元件回授作為LED驅動電路的方法被提出，光耦合器具有隔離一次側之高壓與二次側之低壓的效果，從二次側產生迴授訊號至一次側，來調節電流，以達成恆定電流的效果，能有效改善LED頻閃的狀況，但因採用光耦合器回授作為LED驅動的相對應電路較為複雜，也需要更大的電路板空間，再者其元件價格不斐，且其功率因數之計算為一次側與二次側之相乘，所以在提升整體電路的效率上，面臨了重大的難題。

因此，本創作提供一種改善LED頻閃之驅動電路，乃應用於平板燈上，其係利用雙級隔離式變壓器與初級側調節電路，無需使用光耦合器做為回授控制，不增加電路的複雜度，達成較佳的電路效率，使用較少元件，在輸入PWM的調光訊號1V~10V時，能有效降低LED驅動電路的頻閃效應。

有鑑於此，本創作之一目的，旨在提供一種改善LED頻閃之驅動電路，俾利用雙級隔離式變壓器與初級側調節電路，在輸入PWM的調光訊號為1V~10V時，能有效改善LED驅動電路的頻閃現象。

為達上述目的，本創作之改善LED頻閃之驅動電路，係採用初級側調節架構與隔離式變壓器，其包含：一變壓器，該變壓器具有一輸入線圈、一輔助線圈、一驅動線圈、一調光線圈，該輸入線圈係設置於該變壓器之一次側，該輔助線圈設置於該輸入線圈之一側，並也位於該變壓器之一次側，該驅動線圈設置於該變壓器之二次側，該調光線圈設置於該驅動線圈之一側，並也位於該變壓器之二次側，該輸入線圈與該驅動線圈相對應，該輔助線圈與該調光線圈相對應，該變壓器具有隔離一次側訊號與二次側訊號的效果；一初級側調節模組，該初級側調節模組與該輸入線圈電性連接，且輸入一輸入電壓至該輸入線圈；一回授部，該回授部係與該輔助線圈電性連接，該回授部也與該初級側調節模組電性連接，該回授部乃承接該輔助線圈從該輸入線圈感應而產生一回授訊號，並將該回授訊號傳送至該初級側調節模組，以達該輸入電壓為恆定；一驅動模組，該驅動模組與該驅動線圈電性連接，該驅動模組後端與複數個LED電性連 接，該驅動模組係乃承接該輸入線圈感應至該驅動線圈之一驅動訊號，而驅動該等LED；以及一調光部，該調光部係與該調光線圈與該驅動模組電性連接，該調光部之輸入一調光訊號係介於1V~10V之間，並輸出一調節訊號至該驅動模組；其中當該輸入電壓輸入至該輸入線圈時，該輔助線圈從該輸入線圈感應該回授訊號，並傳送該回授訊號至該初級側調節模組以達該輸入電壓為恆定的效果，且當調光訊號輸入至該調光部時，該調光部輸出該調節訊號置該驅動模組產生補償時，即能達成該等LED無閃頻之功效。

於另外一種實施範例中，其中該初級側調節模組更包含一功率因素控制器，且該功率因素控制器與一切換開關電性連接，該切換開關與該輸入線圈之一端電性連接，透過該功率因素控制器控制該切換開關使該輸入電壓為恆定。

於另外一種實施範例中，其中該回授部更包含一回授電容、一第一回授電阻、一第二回授電阻，該第一回授電阻與該第二回授電阻係串連連接形成一回授節點，該回授電容與該第一回授電阻、第二回授電阻並連連接，該回授節點與該功率因素控制器電性連接，該回授訊號即從該回授節點傳送至該功率因素控制器。

於另外一種實施範例中，其中該驅動模組更包含一驅動控制器，該驅動控制器串連連接一驅動電容，該驅動電容係與該調光部電性連接。

於另外一種實施範例中，其中該調光訊號為一PWM調光訊號。

於另外一種實施範例中，其中該調光部更包含一第一調光電 阻、一第二調光電阻、一調光電容，該第一調光電阻與該第二調光電阻串連連接，該第二調光電阻與一調光電容並連連接並形成一調光節點，該調光節點與該驅動電容電性連接，該PWM調光訊號輸入至該調光部時，從該調光節點傳送該調節訊號至該驅動電容。

本創作之改善LED頻閃之驅動電路，係採用雙級隔離式變壓器與初級側調節電路，當輸入的PWM調光訊號介於1V~10V間，可有效改善LED驅動電路的頻閃效應，再者可免去使用光耦合器做為回授控制的架構，減少電路的複雜度，並達成較佳的電路效率。

1‧‧‧改善LED頻閃之驅動電路

11‧‧‧整流模組

2‧‧‧初級側調節模組

20‧‧‧功率因素控制器

21‧‧‧切換開關

3‧‧‧回授部

31‧‧‧第一分壓電阻

32‧‧‧第二分壓電阻

33‧‧‧第一二極體

34‧‧‧第二二極體

35‧‧‧回授電容

36‧‧‧第一回授電阻

37‧‧‧第二回授電阻

311‧‧‧第一節點

312‧‧‧第二節點

313‧‧‧第三節點

314‧‧‧第一回授訊號

315‧‧‧第二回授訊號

316‧‧‧第三回授訊號

4‧‧‧變壓器

41‧‧‧輸入線圈

42‧‧‧輔助線圈

43‧‧‧驅動線圈

44‧‧‧調光線圈

5‧‧‧驅動模組

51‧‧‧驅動控制器

52‧‧‧驅動電容

53‧‧‧電流偵測部

6‧‧‧調光部

60‧‧‧PWM調光訊號

61‧‧‧順向二極體

611‧‧‧第四節點

62‧‧‧第一順向電阻

63‧‧‧第二順向電阻

64‧‧‧第一調光電阻

65‧‧‧第二調光電阻

66‧‧‧調光電容

67‧‧‧第一限流電阻

68‧‧‧第二限流電阻

69‧‧‧調光節點

7‧‧‧複數個LED

80‧‧‧輸入電壓120V之LED端輸出電流

81‧‧‧輸入電壓120V之LED端輸出電壓

82‧‧‧輸入電壓230V之LED端輸出電流

83‧‧‧輸入電壓230V之LED端輸出電壓

第1圖，為本創作之方塊示意圖。

第2圖，為本創作較佳實施例之方塊示意圖。

第3A圖，為本創作整流模組之電路圖。

第3B圖，為本創作初級側調節模組之電路圖。

第3C圖，為本創作變壓器與回授部之電路圖。

第3D圖，為本創作調光部之電路圖。

第3E圖，為本創作驅動模組之電路圖。

第4圖，為本創作輸入電壓為120V之LED端輸出電壓電流波形圖。

第5圖，為本創作輸入電壓為230V之LED端輸出電壓電流波形圖。

為使 貴審查委員能清楚了解本創作之內容，僅以下列說明 搭配圖式，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第1、3B、3C、3D、3E圖，分別為為本創作之方塊示意圖、初級側調節模組之電路圖、變壓器與回授部之電路圖、調光部之電路圖、以及驅動模組之電路圖，如圖中所示，本創作一種改善LED頻閃之驅動電路1，係採用初級側調節架構與隔離式變壓器，其包含：一變壓器4，該變壓器4具有一輸入線圈41、一輔助線圈42、一驅動線圈43、一調光線圈44，該輸入線圈41係設置於該變壓器4之一次側，該輔助線圈42設置於該輸入線圈41之一側，並也位於該變壓器4之一次側，該驅動線圈43設置於該變壓器4之二次側，該調光線圈44設置於該驅動線圈43之一側，並也位於該變壓器4之二次側，該輸入線圈41與該驅動線圈43相對應，該輔助線圈42與該調光線圈44相對應，該變壓器4具有隔離一次側訊號與二次側訊號的效果；一初級側調節模組2，該初級側調節模組2與該輸入線圈41電性連接，且輸入一輸入電壓至該輸入線圈41；一回授部3，該回授部3係與該輔助線圈42電性連接，該回授部3也與該初級側調節模組2電性連接，該回授部3乃承接該輔助線圈42從該輸入線圈41感應而產生一回授訊號，並將該回授訊號傳送至該初級側調節模組2，以達該輸入電壓為恆定；一驅動模組5，該驅動模組5與該驅動線圈43電性連接，該驅動模組5後端與複數個LED7電性連接，該驅動模組5係乃承接該輸入線圈41感應至該驅動線圈43之一驅動訊號，而驅動該等LED7；以及一調光部6，該調光部6係與該調光線圈44與該驅動模組5電性連接，該調光部6之輸入一調光訊號係介於1V~10V之間，並輸出一調節訊號至該驅動模組5；其中當 從一整流模組11輸出一整流訊號至該初級側調節模組2並產生該輸入電壓，且該輸入電壓輸入至該輸入線圈41時，該輔助線圈42從該輸入線圈41感應該回授訊號，並傳送該回授訊號至該初級側調節模組2以達該輸入電壓為恆定的效果，且當調光訊號輸入至該調光部6時，該調光部6輸出該調節訊號至該驅動模組5產生補償時，即能達成該等LED7無閃頻之功效。

請參閱第3B與3C圖，係為本創作初級側調節模組之電路圖與變壓器與回授部之電路圖，於另外一個較佳實施範例中，該初級側調節模組2更包含一功率因素控制器20，且該功率因素控制器20與一切換開關21電性連接，該切換開關21與該輸入線圈41之一端電性連接，透過該功率因素控制器20控制該切換開關21使該輸入電壓為恆定。

請參閱第2圖，係為本創作較佳實施例之方塊示意圖，於另外一個較佳實施範例中，該回授訊號更包含一第一回授訊號314、一第二回授訊號315、一第三回授訊號316。

請參閱第2、3B、3C圖，係為本創作較佳實施例之方塊示意圖、初級側調節模組之電路圖、回授部之電路圖，於另外一個較佳實施範例中，該回授部3更包含一第一分壓電阻31、一第二分壓電阻32、一回授電容35、一第一回授電阻36、一第二回授電阻37、一第一二極體33、一第二二極體34，該第一分壓電阻31之一端與該輔助線圈42串連連接形成一第一節點311，該第一節點311與該第二分壓電阻32之一端串連連接，該第二分壓電阻32之另一端與該功率因素控制器20電性連接，並傳送該第一回授訊號314用以控制該切換開關21；該第一分壓電阻31之另一端與該第一二極體33、該第二二極體34串連連接，該第一二極體33之另一端為 一第二節點312，該第二節點312與該功率因素控制器20電性連接，並將該第二回授訊號315傳送給該功率因素控制器20，以提供該功率因素控制器20之工作電壓；該第二二極體34與該回授電容35、該第一回授電阻36串連連接，該第一回授電阻36之一端與該第二回授電阻37串連連接並形成一第三節點313，該第三節點313係與該功率因素控制器20電性連接，並傳送該第三回授訊號316，以控制該輸入電壓為恆定。

請參閱第3D與3E圖，係為本創作調光部之電路圖與驅動模組之電路圖，於另外一個較佳實施範例中，該驅動模組5更包含一驅動控制器51與一電流偵測部53，該驅動控制器51串連連接一驅動電容52，該驅動電容52係與該調光部6電性連接；該電流偵測部53與該驅動控制器51電性連接，也與該等LED7電性連接，該電流偵測部53用以偵測該驅動控制器51輸出至該等LED7的電流與電壓是否恆定。

請參閱3D圖，係為本創作調光部之電路圖，於另外一個較佳實施範例中，該調光訊號為一PWM調光訊號60。

請參閱3C、3D、3E圖，係為本創作變壓器與回授部之電路圖、調光部之電路圖與驅動模組之電路圖，於另外一個較佳實施範例中，該調光部6更包含一順向二極體61、一第一順向電阻62、一第二順向電阻63、一第一調光電阻64、一第二調光電阻65、一調光電容66、一第一限流電阻67、一第二限流電阻68，該順向二極體61與該調光線圈44電性連接，該順向二極體61之另一端與該第一順向電阻62電性連接，該第一順向電阻62之另一端與該第二順向電阻63串連連接形成一第四節點611，該第四節點611係電性連接至該驅動控制器51，該第二順向電阻63之另一端與該第 一調光電阻64電性連接，該第一調光電阻64與該第二調光電阻65串連連接，該第二調光電阻65與一調光電容66並連連接並形成一調光節點69，該第一限流電阻67與該第一調光電阻64串連連接，該第二限流電阻68與該調光電容66電性連接，該調光節點69與該驅動電容52電性連接，該PWM調光訊號60從該第一限流電阻67與該第二限流電阻68輸入時，便從該調光節點69傳送該調節訊號至該驅動電容52，當該PWM調光訊號60在1V~10V間變動時，該調節訊號即從該調光節點69傳送至該驅動電容52，使該驅動控制器51能進行補償，使輸出電流為恆定。

請參閱第4、5圖，係為本創作輸入電壓為120V之LED端輸出電壓電流波形圖與輸入電壓為230V之LED端輸出電壓電流波形圖，從本創作實體電路的輸出訊號可以得知，輸入電壓120V之LED端輸出電流80、輸入電壓120V之LED端輸出電壓81、輸入電壓230V之LED端輸出電流82以及輸入電壓230V之LED端輸出電壓83，從該驅動模組5輸出至該等LED7的電壓電流皆為恆定的狀態，即表示該等LED7不會產生頻閃之現象；並請參閱表一改善LED頻閃之驅動電路效能分析表，如表所示，當輸入的整流電壓從90V~277V之間，在LED端所測量的電流介於1.3安培~1.29安培，峰值電流則是1.39安培~1.42安培，且電壓32.8V~33.3V，效率85.9%~87.2%，因此本創作之改善LED頻閃之驅動電路，在輸入的PWM調光訊號介於1V~10V間，且輸入的整流電壓為90V~277V之間，確實能有效改善LED頻閃的效應，再者本創作可免去使用光耦合器做為回授控制的架構，減少電路的複雜度，並達成較佳的電路效率。

唯，以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用以限定本創作實施之範圍，故該所屬技術領域中具有通常知識者，或是熟悉此技術所作出等效或輕易的變化者，在不脫離本創作之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本創作之專利範圍內。

1‧‧‧改善LED頻閃之驅動電路

11‧‧‧整流模組

2‧‧‧初級側調節模組

3‧‧‧回授部

4‧‧‧變壓器

41‧‧‧輸入線圈

42‧‧‧輔助線圈

43‧‧‧驅動線圈

44‧‧‧調光線圈

5‧‧‧驅動模組

6‧‧‧調光部

60‧‧‧調光訊號

7‧‧‧複數個LED

Claims (6)

1. 一種改善LED頻閃之驅動電路，係採用初級側調節架構與隔離式變壓器，其包含：一變壓器，該變壓器具有一輸入線圈、一輔助線圈、一驅動線圈、一調光線圈，該輸入線圈係設置於該變壓器之一次側，該輔助線圈設置於該輸入線圈之一側，並也位於該變壓器之一次側，該驅動線圈設置於該變壓器之二次側，該調光線圈設置於該驅動線圈之一側，並也位於該變壓器之二次側，該輸入線圈與該驅動線圈相對應，該輔助線圈與該調光線圈相對應，該變壓器具有隔離一次側訊號與二次側訊號的效果；一初級側調節模組，該初級側調節模組與該輸入線圈電性連接，且輸入一輸入電壓至該輸入線圈；一回授部，該回授部係與該輔助線圈電性連接，該回授部也與該初級側調節模組電性連接，該回授部乃承接該輔助線圈從該輸入線圈感應而產生一回授訊號，並將該回授訊號傳送至該初級側調節模組，以達該輸入電壓為恆定；一驅動模組，該驅動模組與該驅動線圈電性連接，該驅動模組後端與複數個LED電性連接，該驅動模組係乃承接該輸入線圈感應至該驅動線圈之一驅動訊號，而驅動該等LED；以及一調光部，該調光部係與該調光線圈與該驅動模組電性連接，該調光部之輸入一調光訊號係介於1V~10V之間，並輸出一調節訊號至該驅動模組；其中當該輸入電壓輸入至該輸入線圈時，該輔助線圈從該輸入線圈感應該回授訊號，並傳送該回授訊號至該初級側調節模組以達該輸入 電壓為恆定的效果，且當調光訊號輸入至該調光部時，該調光部輸出該調節訊號置該驅動模組產生補償時，即能達成該等LED無閃頻之功效。
2. 如申請專利範圍第1項所述之改善LED頻閃之驅動電路，其中該初級側調節模組更包含一功率因素控制器，且該功率因素控制器與一切換開關電性連接，且該切換開關與該輸入線圈之一端電性連接，透過該功率因素控制器控制該切換開關使該輸入電壓為恆定。
3. 如申請專利範圍第1、2項中任一項所述之改善LED頻閃之驅動電路，其中該回授部更包含一回授電容、一第一回授電阻、一第二回授電阻，該第一回授電阻與該第二回授電阻係串連連接形成一回授節點，該回授電容與該第一回授電阻、第二回授電阻並連連接，該回授節點與該功率因素控制器電性連接，該回授訊號即從該回授節點傳送至該功率因素控制器。
4. 如申請專利範圍第1項所述之改善LED頻閃之驅動電路，其中該驅動模組更包含一驅動控制器，該驅動控制器串連連接一驅動電容，該驅動電容係與該調光部電性連接。
5. 如申請專利範圍第1項所述之改善LED頻閃之驅動電路，其中該調光訊號為一PWM調光訊號。
6. 如申請專利範圍第1、4、5項中任一項所述之改善LED頻閃之驅動電路，其中該調光部更包含一第一調光電阻、一第二調光電阻、一調光電容，該第一調光電阻與該第二調光電阻串連連接，該第二調光電阻與一調光電容並連連接並形成一調光節點，該調光節點與該驅動電容電性連接，該PWM調光訊號輸入至該調光部時，從該調光節點傳送該調節訊號至該 驅動電容。