关联于发光二极管灯管的负载驱动装置及其方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103547014 A (43)申请公布日 2014.01.29 CN 103547014 A (21)申请号 201210241192.6 (22)申请日 2012.07.12 H05B 37/02(2006.01) H02M 3/335(2006.01) H02H 7/20(2006.01) (71)申请人 全汉企业股份有限公司 地址 中国台湾桃园市建国东路 22 号 (72)发明人 杨正晖 朱庆佳 (74)专利代理机构 北京同立钧成知识产权代理 有限公司 11205 代理人 臧建明 (54) 发明名称 关联于发光二极管灯管的负载驱动装置及其 方法 (57) 摘要

2、 本发明提供一种关联于发光二极管灯管的负 载驱动装置及其方法。 所述的负载驱动装置包括 ： 以脉宽调制结构为基础的电源转换器与判断电 路。 其中， 以脉宽调制结构为基础的电源转换器耦 接发光二极管灯管， 且经配置以 ： 产生发光二极 管灯管的一直流操作电压 ； 以及反应于一调光信 号而控制流经发光二极管灯管的电流， 以调整发 光二极管灯管的亮度。判断电路耦接以脉宽调制 结构为基础的电源转换器与发光二极管灯管， 且 其经配置以 ： 接收所述直流操作电压 ； 以及在满 足关联于发光二极管灯管的熄灯条件下， 停止传 导所述直流操作电压给发光二极管灯管。 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说

3、明书 10 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书10页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103547014 A CN 103547014 A 1/3 页 2 1. 一种负载驱动装置， 至少适于一发光二极管灯管， 其特征在于， 该负载驱动装置包 括 ： 一以脉宽调制结构为基础的电源转换器， 耦接该发光二极管灯管， 且其经配置以 ： 产生 该发光二极管灯管的一直流操作电压 ； 以及反应于一调光信号而控制流经该发光二极管灯 管的电流， 以调整该发光二极管灯管的亮度 ； 以及 一判断电路， 耦接该以脉宽调制结构为基础的电源转换器与该发

4、光二极管灯管， 且其 经配置以 ： 接收该直流操作电压 ； 以及在满足关联于该发光二极管灯管的熄灯条件下， 停 止传导该直流操作电压给该发光二极管灯管。 2. 根据权利要求 1 所述的负载驱动装置， 其特征在于， 该判断电路还经配置以在满足 关联于该发光二极管灯管的点灯条件下， 传导该直流操作电压给该发光二极管灯管。 3. 根据权利要求 2 所述的负载驱动装置， 其特征在于， 该判断电路包括 ： 一比较器， 其正输入端用以接收该调光信号， 而其负输入端则用以接收关联于该发光 二极管灯管的一熄灯参考信号 ； 一 N 型开关晶体管， 其栅极耦接该比较器的输出端， 而其源极则耦接至一安全地 ； 以及

5、 一P型开关晶体管， 其栅极耦接该N型开关晶体管的漏极， 其源极用以接收该直流操作 电压， 而其漏极则耦接至该发光二极管灯管的高压侧。 4. 根据权利要求 3 所述的负载驱动装置， 其特征在于， 包括 ： 当该调光信号的电平高于该熄灯参考信号的电平时， 则满足关联于该发光二极管灯管 的点灯条件 ； 以及 当该调光信号的电平低于该熄灯参考信号的电平时， 则满足关联于该发光二极管灯管 的熄灯条件。 5. 根据权利要求 3 所述的负载驱动装置， 其特征在于， 该判断电路还包括 ： 一第一电阻， 耦接在该比较器的输出端与该 N 型开关晶体管的栅极之间 ； 一第二电阻， 耦接在该 N 型开关晶体管的栅极

6、与该安全地之间 ； 一电容， 与该第二电阻并接 ； 一第三电阻， 耦接在该 N 型开关晶体管的漏极与该 P 型开关晶体管的栅极之间 ； 以及 一第四电阻， 耦接在该 P 型开关晶体管的源极与栅极之间。 6. 根据权利要求 5 所述的负载驱动装置， 其中该判断电路能够与该以脉宽调制结构为 基础的电源转换器进行集成。 7. 根据权利要求 3 所述的负载驱动装置， 其特征在于， 还包括 ： 一短路保护电路， 耦接该判断电路， 且其经配置以在该发光二极管灯管发生短路时， 控 制该判断电路停止传导该直流操作电压给该发光二极管灯管。 8. 根据权利要求 7 所述的负载驱动装置， 其特征在于， 该短路保护电

7、路包括 ： 一二极管， 其阳极耦接该N型开关晶体管的栅极， 而其阴极则耦接至该P型开关晶体管 的漏极。 9. 根据权利要求 8 所述的负载驱动装置， 其特征在于， 该短路保护电路能够与该以脉 宽调制结构为基础的电源转换器进行集成。 10. 根据权利要求 3 所述的负载驱动装置， 其特征在于， 该以脉宽调制结构为基础的电 源转换器包括 ： 权 利 要 求 书 CN 103547014 A 2 2/3 页 3 一第一整流 - 滤波电路， 其经配置以接收一交流输入电压， 并对该交流输入电压进行 整流与滤波， 以产生并输出一直流输出电压 ； 一变压器， 具有一一次侧与一第一二次侧， 其中该一次侧的第一

8、端用以接收该直流输 出电压 ； 一 N 型功率开关晶体管， 其漏极耦接该一次侧的第二端， 其源极耦接至一危险地， 而其 栅极则用以接收一脉宽调制信号 ； 一第二整流 - 滤波电路， 耦接该第一二次侧， 且其经配置以对该第一二次侧上的交流 感应电压进行整流与滤波， 以产生并输出该直流操作电压 ； 以及 一脉宽调制控制器， 耦接该 N 型功率开关晶体管， 且其经配置以产生该脉宽调制信号 来控制该 N 型功率开关晶体管的切换。 11. 根据权利要求 10 所述的负载驱动装置， 其特征在于， 该变压器还具有一第二二次 侧， 且该以脉宽调制结构为基础的电源转换器还包括 ： 一第三整流 - 滤波电路， 耦

9、接该第二二次侧， 且其经配置以对该第二二次侧上的交流 感应电压进行整流与滤波， 以产生并输出一直流工作电压； 以及 一电压电流控制电路， 耦接该第二与该第三整流 - 滤波电路的输出、 该判断电路以及 该发光二极管灯管的低压侧， 且其经配置以 ： 操作在该直流工作电压下 ； 反应于该调光信 号而控制流经该发光二极管灯管的电流， 以调整该发光二极管灯管的亮度 ； 以及提供该熄 灯参考信号。 12. 根据权利要求 11 所述的负载驱动装置， 其特征在于， 还包括 ： 一调光器， 耦接该判断电路与该电压电流控制电路， 且其经配置以提供该调光信号。 13. 根据权利要求 10 所述的负载驱动装置， 其特

10、征在于， 该以脉宽调制结构为基础的 电源转换器还包括 ： 一电磁干扰滤波器， 耦接在该交流输入电压与该第一整流 - 滤波电路之间， 且其经配 置以消除来自该交流输入电压的电磁干扰， 或者避免该以脉宽调制结构为基础的电源转换 器污染到用以供应该交流输入电压的一公共电力网。 14. 一种负载驱动方法， 至少适于一发光二极管灯管， 其特征在于， 该负载驱动方法包 括 ： 在一脉宽调制结构下， 提供该发光二极管灯管的一直流操作电压 ； 反应于一调光需求， 提供一调光信号以控制流经该发光二极管灯管的电流， 从而调整 该发光二极管灯管的亮度 ； 以及 在满足关联于该发光二极管灯管的熄灯条件下， 停止传导该

11、直流操作电压给该发光二 极管灯管。 15. 根据权利要求 14 所述的负载驱动方法， 其特征在于， 还包括 ： 在满足关联于该发光二极管灯管的点灯条件下， 传导该直流操作电压给该发光二极管 灯管。 16. 根据权利要求 15 所述的负载驱动方法， 其特征在于， 包括 ： 当该调光信号的电平高于关联于该发光二极管灯管的一熄灯参考信号的电平时， 则满 足关联于该发光二极管灯管的点灯条件 ； 以及 当该调光信号的电平低于该熄灯参考信号的电平时， 则满足关联于该发光二极管灯管 权 利 要 求 书 CN 103547014 A 3 3/3 页 4 的熄灯条件。 17. 根据权利要求 14 所述的负载驱动

12、方法， 其特征在于， 还包括 ： 在该发光二极管灯管发生短路的情况下， 停止传导该直流操作电压给该发光二极管灯 管。 权 利 要 求 书 CN 103547014 A 4 1/10 页 5 关联于发光二极管灯管的负载驱动装置及其方法 技术领域 0001 本发明涉及本一种负载驱动装置， 尤其涉及一种关联于发光二极管灯管的负载驱 动装置及其方法。 背景技术 0002 近 20 年来， 人们一直致力于新型照明光源的开发。欧盟专门制定了 “彩虹计划” ， 提出了新型光源要符合的四个条件 ： 高效、 节能、 无污染、 模拟自然光。由于发光二极管 (light emitting diode， LED) 就

13、具有这样的优点， 且这是传统照明光源 ( 例如 ： 白炽灯和 荧光灯 ) 无法比拟的， 因此发光二极管被公认为 21 世纪最有价值的 “绿色” 光源， 将取代白 炽灯和荧光灯， 成为照明市场的主导产品。 0003 以脉宽调制结构为基础 (PWM-based structure) 且具有调光功能 (dimming function) 的发光二极管照明设备而言， 其内用以提供发光二极管灯管 (LED lamp) 的操作 电压(operation voltage)的驱动装置大多采用直接拉低发光二极管灯管的操作电压的做 法以使发光二极管灯管停止发光， 从而实现熄灯的目的。 0004 然而， 传统实现熄

14、灯的技术手段 / 方案有可能会导致驱动装置内的脉宽调制控制 器 (PWM controller) 停止工作或失效 ( 因为供应至脉宽调制控制器的工作电压低于脉宽 调制控制器的欠压锁定 (under voltage lockout， UVLO) 电压 )， 以至于发光二极管灯管在 熄灯后就无法再被点亮， 除非重新启动 ( 例如 ： 高压 (HV) 启动 ) 驱动装置内的脉宽调制控 制器。 0005 为了要解决发光二极管灯管在熄灯后就无法再被点亮的问题， 可行的做法为 ： 增 加驱动装置内对应于脉宽调制控制器的工作电压的变压器绕组匝数， 但此举必须额外配置 电压调节电路 (voltage regu

15、lator circuit) 以提供符合脉宽调制控制器所需的工作电 压。如此一来， 不但会产生额外的功率损耗 (power loss) 以降低转换效率， 而且所需额外 增加的成本也会比较高。 0006 另一方面， 在脉宽调制控制器未具有闩锁性过电流保护功能 (latch OCP function) 的设计条件下， 一旦发光二极管灯管发生短路的话， 则脉宽调制控制器就会周期 性地 / 间歇性地输出工作周期相当 ( 短 ) 小的脉宽调制信号 ( 因为很容易达到脉宽调制控 制器内建的过电流保护点 ) 以切换驱动装置内的功率开关晶体管， 从而造成无谓且重复性 的大功率损耗。 发明内容 0007 本发明

16、提供一种适用于发光二极管灯管的负载驱动装置及其方法， 可以有效地解 决先前技术所述的问题。 0008 基于上述， 本发明的一实施例提供一种至少适于发光二极管灯管的负载驱动装 置， 其包括 ： 以脉宽调制结构为基础的电源转换器与判断电路。其中， 以脉宽调制结构为基 础的电源转换器耦接发光二极管灯管， 且其经配置以 ： 产生发光二极管灯管的一直流操作 说 明 书 CN 103547014 A 5 2/10 页 6 电压 ； 以及反应于一调光信号而控制流经发光二极管灯管的电流， 以调整发光二极管灯管 的亮度。判断电路耦接以脉宽调制结构为基础的电源转换器与发光二极管灯管， 且其经配 置以 ： 接收所述

17、直流操作电压 ； 以及在满足关联于发光二极管灯管的熄灯条件下， 停止传 导所述直流操作电压给发光二极管灯管。 0009 在本发明的一实施例中， 判断电路更经配置以在满足关联于发光二极管灯管的点 灯条件下， 传导所述直流操作电压给发光二极管灯管。 0010 在本发明的一实施例中， 判断电路可以包括 ： 比较器、 N 型开关晶体管， 以及 P 型开 关晶体管。 其中， 比较器的正输入端用以接收所述调光信号， 而比较器的负输入端则用以接 收关联于发光二极管灯管的一熄灯参考信号。 N型开关晶体管的栅极耦接比较器的输出端， 而 N 型开关晶体管的源极则耦接至一安全地。P 型开关晶体管的栅极耦接 N 型开

18、关晶体管 的漏极， P 型开关晶体管的源极用以接收所述直流操作电压， 而 P 型开关晶体管的漏极则耦 接至发光二极管灯管的高压侧。 0011 在本发明的一实施例中， 当所述调光信号的电平高于所述熄灯参考信号的电平 时， 则可以视为满足关联于发光二极管灯管的点灯条件 ； 以及当所述调光信号的电平低于 所述熄灯参考信号的电平时， 则可以视为满足关联于发光二极管灯管的熄灯条件。 0012 在本发明的一实施例中， 判断电路可以还包括 ： 第一至第四电阻以及电容。其中， 第一电阻耦接在比较器的输出端与 N 型开关晶体管的栅极之间。第二电阻耦接在 N 型开关 晶体管的栅极与所述安全地之间。电容与第二电阻并

19、接。第三电阻耦接在 N 型开关晶体管 的漏极与P型开关晶体管的栅极之间。 第四电阻耦接在P型开关晶体管的源极与栅极之间。 0013 在本发明的一实施例中， 所提的负载驱动装置可以还包括 ： 短路保护电路， 耦接判 断电路， 且其经配置以在发光二极管灯管发生短路时， 控制判断电路停止传导所述直流操 作电压给发光二极管灯管。 0014 在本发明的一实施例中， 短路保护电路包括 ： 二极管， 其阳极耦接 N 型开关晶体管 的栅极， 而其阴极则耦接至 P 型开关晶体管的漏极。 0015 在本发明的一实施例中， 以脉宽调制结构为基础的电源转换器可以包括 ： 第一整 流 - 滤波电路、 变压器、 N 型功

20、率开关晶体管、 第二整流 - 滤波电路， 以及脉宽调制控制器。 其中， 第一整流 - 滤波电路经配置以接收一交流输入电压， 并对所述交流输入电压进行整 流与滤波， 以产生并输出一直流输出电压。 变压器具有一次侧与第一二次侧， 其中变压器的 一次侧的第一端用以接收所述直流输出电压。 0016 N 型功率开关晶体管的漏极耦接变压器的一次侧的第二端， N 型功率开关晶体管 的源极耦接至一危险地， 而 N 型功率开关晶体管的栅极则用以接收一脉宽调制信号。第二 整流 - 滤波电路耦接变压器的第一二次侧， 且其经配置以对变压器的第一二次侧上的交流 感应电压进行整流与滤波， 以产生并输出所述直流操作电压。脉

21、宽调制控制器耦接 N 型功 率开关晶体管， 且其经配置以产生所述脉宽调制信号来控制 N 型功率开关晶体管的切换。 0017 在本发明的一实施例中， 变压器可以更具有第二二次侧。 在此条件下， 以脉宽调制 结构为基础的电源转换器可以还包括 ： 第三整流 - 滤波电路与电压电流控制电路。第三整 流 - 滤波电路耦接变压器的第二二次侧， 且其经配置以对变压器的第二二次侧上的交流感 应电压进行整流与滤波， 以产生并输出一直流工作电压。电压电流控制电路耦接第二与第 三整流 - 滤波电路、 判断电路以及发光二极管灯管的低压侧， 且其经配置以 ： 操作在所述直 说 明 书 CN 103547014 A 6

22、3/10 页 7 流工作电压下 ； 反应于所述调光信号而控制流经发光二极管灯管的电流， 以调整发光二极 管灯管的亮度 ； 以及提供所述熄灯参考信号。 0018 在本发明的一实施例中， 以脉宽调制结构为基础的电源转换器可以还包括 ： 电磁 干扰滤波器， 耦接在所述交流输入电压与第一整流 - 滤波电路之间， 且其经配置以消除来 自所述交流输入电压的电磁干扰， 或者避免以脉宽调制结构为基础的电源转换器污染到用 以供应所述交流输入电压的公共电力网。 0019 在本发明的一实施例中， 所提的负载驱动装置可以还包括 ： 调光器， 耦接判断电路 与电压电流控制电路， 且其经配置以提供所述调光信号。 0020

23、 在本发明的一实施例中， 判断电路及 / 或短路保护电路能够与以脉宽调制结构为 基础的电源转换器进行集成。 0021 本发明的另一实施例提供一种至少适于发光二极管灯管的负载驱动方法， 其包 括 ： 在一脉宽调制结构下， 提供发光二极管灯管的一直流操作电压 ； 反应于一调光需求， 提 供一调光信号以控制流经发光二极管灯管的电流， 从而调整发光二极管灯管的亮度 ； 以及 在满足关联于发光二极管灯管的熄灯条件下， 停止传导所述直流操作电压给发光二极管灯 管。 0022 在本发明的一实施例中， 所提的负载驱动方法可以还包括 ： 在满足关联于发光二 极管灯管的点灯条件下， 传导所述直流操作电压给发光二极

24、管灯管。 0023 在本发明的一实施例中， 当所述调光信号的电平高于关联于发光二极管灯管的一 熄灯参考信号的电平时， 则满足关联于发光二极管灯管的点灯条件 ； 以及当所述调光信号 的电平低于所述熄灯参考信号的电平时， 则满足关联于发光二极管灯管的熄灯条件。 0024 在本发明的一实施例中， 所提的负载驱动方法可以还包括 ： 在发光二极管灯管发 生短路的情况下， 停止传导所述直流操作电压给发光二极管灯管。 0025 基于上述， 本发明所提的适于发光二极管灯管的负载驱动装置及其方法都会在满 足关联于发光二极管灯管的熄灯条件下， 停止传导所产生的直流操作电压给发光二极管灯 管 ； 并且在满足关联于发

25、光二极管灯管的点灯条件下， 传导所产生的直流操作电压给发光 二极管灯管。无论是在点灯或熄灯条件下， 都不会影响到以脉宽调制结构为基础的电源转 换器所产生的发光二极管灯管的直流操作电压。因此， 脉宽调制控制器并不会因为发光二 极管灯管处于熄灯状态就停止工作或失效 ( 因为供应至脉宽调制控制器的直流工作电压 仍高于脉宽调制控制器的欠压锁定 (UVLO) 电压 )， 以至于发光二极管灯管在熄灯后仍可被 点亮 ( 只要满足发光二极管灯管的点灯条件即可 )， 而无须重新启动脉宽调制控制器。 0026 另一方面， 由于无论是在点灯或熄灯条件下， 都不会影响到以脉宽调制结构为基 础的电源转换器所产生的发光二

26、极管灯管的直流操作电压。因此， 即无须改变以脉宽调制 结构为基础的电源转换器的原先电源供应结构， 以至于不会产生额外的功率损耗以维持转 换效率， 而且所需额外增加的成本也会比较低 ( 相较于先前技术的做法而言 )。 0027 除此之外， 就算在脉宽调制控制器未具有闩锁性过电流保护功能 (latch OCP function) 的设计条件下， 一旦发光二极管灯管发生短路， 还是会立即且持续地停止传输所 产生的直流操作电压给短路的发光二极管灯管， 即切断供应所产生的直流操作电压给发光 二极管灯管的传输路径。在此条件下， 由于以脉宽调制结构为基础的电源转换器并未接上 负载 ( 即空载 )， 因此脉宽

27、调制控制器就会维持在低功耗的空载运行， 从而避免造成无谓且 说 明 书 CN 103547014 A 7 4/10 页 8 重复性的大功率损耗， 直至换上新的发光二极管灯管为止。 附图说明 0028 图 1 示出本发明一实施例的适于发光二极管灯管 (LED lamp)20 的负载驱动装置 10 的示意图 ； 0029 图 2 示出图 1 中以脉宽调制结构为基础 (PWM-based) 的电源转换器 101 的示意 图 ； 0030 图 3 示出图 1 中判断电路 103 与短路保护电路 105 的示意图 ； 0031 图 4 示出本发明一实施例的适于发光二极管灯管的负载驱动方法流程图。 003

28、2 附图标记说明 ： 0033 10 ： 负载驱动装置 ； 0034 20 ： 发光二极管灯管 ； 0035 101 ： 以脉宽调制结构为基础的电源转换器 ； 0036 103 ： 判断电路 ； 0037 105 ： 短路保护电路 ； 0038 107 ： 调光器 ； 0039 201 ： 电磁干扰滤波器 ； 0040 203 ： 第一整流 - 滤波电路 ； 0041 205 ： 脉宽调制控制器 ； 0042 207 ： 第二整流 - 滤波电路 ； 0043 209 ： 第三整流 - 滤波电路 ； 0044 211 ： 电压电流控制电路 ； 0045 T ： 变压器 ； 0046 NP ： 变

29、压器的一次侧 ； 0047 NS1 ： 变压器的第一二次侧 ； 0048 NS2 ： 变压器的第二二次侧 ； 0049 Q ： N 型功率开关晶体管 ； 0050 Rcs、 R1 R4 ： 电阻 ； 0051 C ： 电容 ； 0052 D ： 二极管 ； 0053 MP ： P 型开关晶体管 ； 0054 MN ： N 型开关晶体管 ； 0055 CMP ： 比较器 ； 0056 N ： 节点 ； 0057 VLED： 直流操作电压 ； 0058 VCC ： 直流工作电压 ； 0059 Vocp： 过电流保护参考电压 ； 0060 DS ： 调光信号 ； 0061 ILED： 流经发光二极管

30、灯管的电流 ； 说 明 书 CN 103547014 A 8 5/10 页 9 0062 AC_IN ： 交流输入电压 ； 0063 DC_OUT ： 直流输出电压 ； 0064 VNS1 ： 变压器的第一二次侧上的交流感应电压 ； 0065 VNS2 ： 变压器的第二二次侧上的交流感应电压 ； 0066 VN ： 节点电压 ； 0067 LOFF_ref： 熄灯参考信号 ； 0068 VPW ： 脉宽调制信号 ； 0069 DGND ： 危险地 ； 0070 SGND ： 安全地 ； 0071 S401 S415 ： 本发明一实施例的适于发光二极管灯管的负载驱动方法流程图各 步骤。 具体实施

31、方式 0072 现将详细参考本发明的实施例， 在附图中说明所述实施例的实例。 另外， 凡可能之 处， 在图式及实施方式中使用相同标号的元件 / 构件代表相同或类似部分。 0073 图 1 示出本发明一实施例的适于发光二极管灯管 (light-emitting-diode lamp， LED lamp)20 的负载驱动装置 (load driving apparatus)10 的示意图。请参照图 1， 负载 驱动装置 10 包括 ： 以脉宽调制结构为基础的电源转换器 (pulse-width-modulation-based power converter， PWM-based power co

32、nverter)101、 判断电路 (determination circuit)103、 短路保护电路 (short protection circuit)105， 以及调光器 (dimmer)107。 0074 在本实施例中， 以脉宽调制结构为基础的电源转换器 101 耦接发光二极管灯 管 20， 且其内所采用的电源转换拓扑型式 (power conversion topology) 可以是反激式 (flyback)电源转换拓扑、 正激式(forward)电源转换拓扑、 升压式(boost)电源转换拓扑、 降压式(buck)电源转换拓扑或升降压式(boost-buck)电源转换拓扑、 推挽

33、式(push-pull) 电源转换拓扑等， 但并不限制于此， 一切视实际设计 / 应用需求而论。 0075 以脉宽调制结构为基础的电源转换器101经配置以 ： 产生发光二极管灯管20的直 流操作电压(DC operation voltage)VLED； 以及反应于来自调光器107的调光信号(dimming signal)DS 而控制流经发光二极管灯管 20 的电流 ILED， 以 ( 线性或非线性地， 但并不限制于 此 ) 调整发光二极管灯管 20 的亮度。 0076 判断电路 103 耦接以脉宽调制结构为基础的电源转换器 101 与发光二极管灯管 20， 且其经配置以 ： 接收来自以脉宽调制

34、结构为基础的电源转换器 101 的直流操作电压 VLED； 以及在满足关联于发光二极管灯管20的熄灯(lamp-off)条件下(后面再详述)， 停止 传导所接收的直流操作电压 VLED给发光二极管灯管 20。甚至， 判断电路 103 还经配置以在 满足关联于发光二极管灯管 20 的点灯 (lamp-on) 条件下 ( 后面再详述 )， 传导所接收的直 流操作电压 VLED给发光二极管灯管 20。 0077 短路保护电路 105 耦接判断电路 103， 且其经配置以在发光二极管灯管 20 发生短 路 (short) 时， 控制判断电路 103 停止传导所接收的直流操作电压 VLED给发光二极管灯

35、管 20 ； 并且在换上新的(良好的)发光二极管灯管时， 才控制判断电路103传导所接收的直流 操作电压 VLED给发光二极管灯管 20。 说 明 书 CN 103547014 A 9 6/10 页 10 0078 更清楚来说， 图 2 示出图 1 中以脉宽调制结构为基础的电源转换器 101 的示意 图。请合并参照图 1 与图 2， 以脉宽调制结构为基础的电源转换器 101 可以包括 ： 电磁干 扰滤波器 (electromagnetic interference filter， EMI filter)201、 第一整流 - 滤波 电路 (rectification-filtering cir

36、cuit)203、 变压器 (transformer)T、 N 型功率开关晶 体管 (N-type power switch transistor)Q、 电阻 (resistor)Rcs、 脉宽调制控制器 (PWM controller)205、 第二整流 - 滤波电路 207、 第三整流 - 滤波电路 209， 以及 ( 定 ) 电压电流 控制电路 (constant voltage-current control circuit)211。 0079 在本实施例中， 电磁干扰滤波器 201 耦接在交流输入电压 (AC input voltage)AC IN 与第一整流 - 滤波电路 203(

37、 的输入 ) 之间， 且其经配置以消除来自交流输入电压 AC_ IN 的电磁干扰， 或者避免以脉宽调制结构为基础的电源转换器 101 污染到用以供应交流输 入电压 AC_IN 的公共电力网 (public power grid network， 例如 ： 电力公司， 但并不限制于 此 )。 0080 第一整流 - 滤波电路 203 经配置以接收来自电磁干扰滤波器 201 所输出的交流输 入电压 AC_IN， 并对所接收的交流输入电压 AC_IN 进行整流与滤波， 以产生并输出直流输出 ( 高 ) 电压 (DC output(high)-voltage)DC_OUT。在本实施例中， 第一整流 -

38、 滤波电路 203 可由全桥 / 半桥整流器 (full-bridge/half-bridge rectifier) 与至少一输出滤波电容 (output filtering capacitor) 所组成， 但并不限制于此。 0081 当然， 在本发明的其他实施例中， 电磁干扰滤波器 201 可为选用的 (optional)， 因 此第一整流 - 滤波电路 203 可以改为直接接收来自公共电力网所供应的交流输入电压 AC_ IN 以进行整流与滤波， 从而产生并输出直流输出 ( 高 ) 电压 DC_OUT。一切视实际设计 / 应 用需求而决定是否要采用电磁干扰滤波器 201。 0082 (隔离型

39、)变压器T具有一次侧(primary side)NP、 第一二次侧(secondary side) NS 1 与第二二次侧 NS2。其中， ( 隔离型 ) 变压器 T 的一次侧 NP 的第一端用以接收来自第 一整流 - 滤波电路 203 所输出的直流输出 ( 高 ) 电压 DC_OUT。 0083 N 型功率开关晶体管 Q 的漏极 (drain) 耦接变压器 T 的一次侧 NP 的第二端， N 型 功率开关晶体管 Q 的源极 (source) 可以通过电阻 Rcs 耦接至危险地 (dangerous ground) DGND， 而 N 型功率开关晶体管 Q 的栅极 (gate) 则用以接收来自

40、脉宽调制控制器 205 的脉宽 调制信号 (PWM signal)VPW。 0084 脉宽调制控制器205耦接N型功率开关晶体管Q， 且其经配置以产生脉宽调制信号 VPW来控制N型功率开关晶体管Q的切换(即， 开启(ON)与关闭(OFF)。 另外， 在脉宽调制 控制器205具有过电流保护功能(over-current protection function， OCP function)的 条件下， 脉宽调制控制器205可以内建一个过电流保护参考电压(OCP reference voltage) Vocp 在其中。 0085 在此条件下， 脉宽调制控制器 205 可以通过比较所内建的过电流保护参

41、考电压 Vocp 与节点 N 上的电压 VN( 即电阻 Rcs 的跨压 ) 而得知是否有过电流的现象产生。一旦有 过电流的现象产生， 则脉宽调制控制器 205 就会 ( 立即 ) 停止产生脉宽调制信号 VPW， 以避 免以脉宽调制结构为基础的电源转换器 101 受到损毁， 直至无过电流的现象为止。 0086 当然， 在本发明的其他实施例中， 电阻 Rcs 可为选用的 ( 例如 ： 在脉宽调制控制器 205 不具有过电流保护功能的条件下 )， 故而 N 型功率开关晶体管 Q 的源极可以改为直接耦 说 明 书 CN 103547014 A 10 7/10 页 11 接至危险地 DGND。一切视实际

42、设计 / 应用需求而决定是否要采用电阻 Rcs。 0087 第二整流 - 滤波电路 207 耦接变压器 T 的第一二次侧 NS 1， 且其经配置以对变压 器 T 的第一二次侧 NS1 上的交流感应电压 (AC induction voltage)VNS1 进行整流与滤波， 以产生并输出发光二极管灯管 20 的直流操作电压 VLED给判断电路 103。在本实施例中， 第 二整流 - 滤波电路 207 可由至少一二极管 (diode) 与输出滤波电容所组成， 但并不限制于 此。 0088 第三整流-滤波电路209耦接变压器T的第二二次侧NS2， 且其经配置以对变压器 T 的第二二次侧 NS2 上的

43、交流感应电压 VNS2 进行整流与滤波， 以产生并输出直流工作电压 (DC working voltage)VCC。相似地， 第三整流 - 滤波电路 209 也可由至少一二极管与输出 滤波电容所组成， 但并不限制于此。 0089 在此值得一提的是， 在以脉宽调制结构为基础的电源转换器 101 的实际应用中， 也可还包括反馈单元 (feedback unit， 未示出 )， 其可采用分压 (voltage-divide) 的反馈 方式或者光耦合 (photo-couple) 的反馈方式， 以提供关联于直流操作电压 VLED及 / 或直流 工作电压VCC的反馈信号给脉宽调制控制器205。 如此一来

44、， 脉宽调制控制器205就会由此 调整并稳定所产生的直流操作电压 VLED及 / 或直流工作电压 VCC。 0090 ( 定 ) 电压电流控制电路 211 耦接第二整流 - 滤波电路 207 与第三整流 - 滤波电 路 209 的输出、 判断电路 103、 调光器 107， 以及发光二极管灯管 20 的低压侧 (low-side)。 ( 定 ) 电压电流控制电路 211 经配置以 ： 操作在来自第三整流 - 滤波电路 209 的直流工作 电压下 VCC ； 反应于来自调光器 107 的调光信号 DS 而控制流经发光二极管灯管 20 的电流 ILED， 以 ( 线性或非线性地， 但并不限制于此

45、) 调整发光二极管灯管 20 的亮度 ； 以及提供关 联于发光二极管灯管20的熄灯参考信号(lamp-off reference signal)LOFF_ref给判断电路 103。 0091 由此可知， 调光器 107 会耦接至判断电路 103 与电压电流控制电路 211， 且其经配 置以提供调光信号 DS 给判断电路 103 与 ( 定 ) 电压电流控制电路 211。在本实施例中， 调 光器 107 会反应于使用者的 ( 有线 / 无线 ) 操作而产生并提供调光信号 DS 给判断电路 103 与电压电流控制电路 211， 但并不限制于此。换言之， 使用者可以通过任何有线 / 无线的通 信机制

46、以与调光器 107 进行沟通， 一切视实际设计 / 应用需求而论。 0092 另一方面， 图 3 示出图 1 中判断电路 103 与短路保护电路 105 的示意图。请合并 参照图 1 图 3， 判断电路 103 包括 ： 比较器 (comparator)CMP、 N 型开关晶体管 (N-type switch transistor)MN、 P型开关晶体管(P-type switch transistor)MP、 电阻R1R4， 以 及电容C。 其中， 比较器CMP的正输入端(positive input terminal， +)用以接收来自调光 器 107 的调光信号 DS， 而比较器 CMP

47、 的负输入端 (negative input terminal， -) 则用以接 收来自 ( 定 ) 电压电流控制电路 211 的关联于发光二极管灯管 20 的熄灯参考信号 LOFF_ref。 0093 N型开关晶体管MN的栅极通过电阻R1以耦接至比较器CMP的输出端(换言之， 电 阻 R1 耦接在比较器 CMP 的输出端与 N 型开关晶体管 MN 的栅极之间 )， 而 N 型开关晶体管 MN 的源极则耦接至安全地 (safety ground)SGND。电阻 R2 耦接在 N 型开关晶体管 MN 的栅 极与安全地 SGND 之间， 而电容 C 则与电阻 R2 并接。 0094 P 型开关晶体

48、管 MP 的栅极透过电阻 R3 以耦接至 N 型开关晶体管 MN 的漏极 ( 换 言之， 电阻 R3 耦接在 N 型开关晶体管 MN 的漏极与 P 型开关晶体管 MP 的栅极之间 )， P 型 说 明 书 CN 103547014 A 11 8/10 页 12 开关晶体管 MP 的源极用以接收发光二极管灯管 20 的直流操作电压 VLED( 其来自于第二整 流 - 滤波电路 207)， 而 P 型开关晶体管 MP 的漏极则耦接至发光二极管灯管 20 的高压侧 (high-side)。电阻 R4 耦接在 P 型开关晶体管 MP 的源极与栅极之间。 0095 在此先值得一提的是， 在不影响判断电路

49、 103 的工作的情况下， 电阻 R1 R4 以及 电容 C 可为选用的。一切视实际设计 / 应用需求而决定是否要采用电阻 R1 R4 以及电容 C。当然， 相异于图 3 所示的判断电路 103 的具体实施电路的其他电路结构也可采用， 只要 维持与判断电路 103 相同工作方式即可。 0096 在本实施例中， 当调光信号 DS 的电平高于熄灯参考信号 LOFF_ref的电平 (level) 时， 则可以视为满足关联于发光二极管灯管 20 的点灯条件。另外， 当调光信号 DS 的电平低 于熄灯参考信号 LOFF_ref的电平时， 则可以视为满足关联于发光二极管灯管 20 的熄灯条件。 0097 再者， 短路保护电路 105 可以包括二极管 D。其中， 二极管 D 的阳极 (anode) 耦接 N 型开关晶体管 MN 的栅极， 而二极管 D 的阴极 (cathode) 则耦接至 P