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1、(10)申请公布号 CN 102905417 A(43)申请公布日 2013.01.30CN102905417A*CN102905417A*(21)申请号 201210258121.7(22)申请日 2012.07.24100126174 2011.07.25 TWH05B 37/02(2006.01)H02M 7/162(2006.01)H02M 1/42(2007.01)(71)申请人全汉企业股份有限公司地址中国台湾桃园市330建国东路22号(72)发明人李志平(74)专利代理机构广州三环专利代理有限公司 44202代理人张艳美 郝传鑫(54) 发明名称负载驱动装置及其方法(57) 摘要本。
2、发明公开了一种负载驱动装置，该负载驱动装置包括：第一整流单元、第一转换单元，以及第二转换单元。第一整流单元用以接收交流电压，并对交流电压进行整流以输出第一直流电压。第一转换单元用以接收第一直流电压，并对第一直流电压进行转换以输出第二直流电压，且第一转换单元还依据关联于第二直流电压的回授讯号调整第二直流电压。第二转换单元用以接收第二直流电压，并对第二直流电压进行转换以输出具有恒定电流的第三直流电压来驱动第一电容性负载。本发明因采用电压回授的方式来调整用以驱动电容性负载的驱动电压，可以有效地解决传统因采用电流回授驱动发光二极管所衍生的闪烁问题，另一方面可以大幅地降低成本。(30)优先权数据(51)。
3、Int.Cl.权利要求书2页 说明书6页 附图5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 2 页 说明书 6 页 附图 5 页1/2页21.一种负载驱动装置，其特征在于，包括：第一整流单元，所述第一整流单元用以接收交流电压并对该交流电压进行整流以输出第一直流电压；第一转换单元，所述第一转换单元耦接所述第一整流单元，所述第一转换单元用以接收所述第一直流电压并对该第一直流电压进行转换以输出第二直流电压，且所述第一转换单元还依据关联于所述第二直流电压的回授讯号调整所述第二直流电压；以及第二转换单元，所述第二转换单元耦接所述第一转换单元，所述第二转换单元用以接收所述第二直流。
4、电压并对该第二直流电压进行转换以输出具有恒定电流的第三直流电压来驱动第一电容性负载。2.根据权利要求1所述的负载驱动装置，其特征在于，所述第一转换单元包括：功率因素校正转换器，所述功率因素校正转换器耦接所述第一整流单元，所述功率因素校正转换器用以反应于一校正讯号而对所述第一整流单元的输出进行功率因素校正；隔离变压器，所述隔离变压器之一次侧的第一端耦接所述功率因素校正转换器的输出；功率开关，所述功率开关耦接于所述隔离变压器之一次侧的第二端与危险地之间，所述功率开关用以反应于一脉宽调变讯号而进行切换；第二整流单元，所述第二整流单元耦接所述隔离变压器的二次侧，所述第二整流单元用以输出所述第二直流电压。
5、；回授单元，所述回授单元耦接所述第二整流单元，所述回授单元用以反应于所述第二直流电压而提供所述回授讯号；以及功率因素及脉宽调变控制器，所述功率因素及脉宽调变控制器耦接所述功率因素校正转换器、功率开关与回授单元，所述功率因素及脉宽调变控制器用以反应于所述回授讯号而提供所述校正讯号给所述功率因素校正转换器，并且提供所述脉宽调变讯号给所述功率开关而切换该功率开关，从而调整所述第二直流电压。3.根据权利要求1所述的负载驱动装置，其特征在于，所述第一转换单元包括：隔离变压器，所述隔离变压器之一次侧的第一端耦接所述第一整流单元的输出；功率开关，所述功率开关耦接于所述隔离变压器之一次侧的第二端与危险地之间，。
6、所述功率开关用以反应于一脉宽调变讯号而进行切换；第二整流单元，所述第二整流单元耦接所述隔离变压器的二次侧，所述第二整流单元用以输出所述第二直流电压；回授单元，所述回授单元耦接所述第二整流单元，所述回授单元用以反应于所述第二直流电压而提供所述回授讯号；以及功率因素及脉宽调变控制器，所述功率因素及脉宽调变控制器耦接所述第一整流单元的输出、功率开关与回授单元，所述功率因素及脉宽调变控制器用以反应于所述回授讯号以及所述第一直流电压而提供所述脉宽调变讯号给所述功率开关而切换该功率开关，从而对所述第一整流单元的输出进行功率因素校正并调整所述第二直流电压。4.根据权利要求2或3所述的负载驱动装置，其特征在于。
7、，所述第二整流单元包括二极管及电容，所述二极管的阳极耦接所述隔离变压器之二次侧的第一端，而所述二极管的阴极则输出所述第二直流电压；所述电容的第一端耦接所述二极管的阴极，而所述电容的第权 利 要 求 书CN 102905417 A2/2页3二端则耦接所述隔离变压器之二次侧的第二端与安全地。5.根据权利要求2或3所述的负载驱动装置，其特征在于，所述功率开关包括N型电晶体。6.根据权利要求1所述的负载驱动装置，其特征在于，所述第一整流单元包括桥式整流器，所述桥式整流器用以接收所述交流电压并对该交流电压进行全波整流以输出所述第一直流电压。7.根据权利要求6所述的负载驱动装置，其特征在于，所述第一整流单。
8、元还包括电磁干扰滤波器，所述电磁干扰滤波器耦接于所述交流电压与所述桥式整流器之间，所述电磁干扰滤波器用以抑制所述交流电压的电磁噪声。8.根据权利要求1所述的负载驱动装置，其特征在于，所述第一电容性负载包括至少一发光二极管。9.根据权利要求1所述的负载驱动装置，其特征在于，还包括第三转换单元，所述第三转换单元耦接所述第一转换单元，所述第三转换单元用以接收所述第二直流电压并对该第二直流电压进行转换以输出具有恒定电流的第四直流电压来驱动第二电容性负载。10.根据权利要求9所述的负载驱动装置，其特征在于，所述第二电容性负载包括至少一发光二极管。11.一种负载驱动方法，其特征在于，包括：对交流电压进行整。
9、流以输出第一直流电压；对所述第一直流电压进行转换以输出第二直流电压，并依据关联于所述第二直流电压的回授讯号调整所述第二直流电压；以及对所述第二直流电压进行转换以输出具有恒定电流的第三直流电压来驱动电容性负载。12.根据权利要求11所述的负载驱动方法，其特征在于，依据关联于所述第二直流电压的所述回授讯号调整所述第二直流电压的步骤包括：反应于所述第二直流电压而提供所述回授讯号；以及反应于所述回授讯号而透过脉宽调变控制手段以对所述第二直流电压进行调整。13.根据权利要求12所述的负载驱动方法，其特征在于，所述步骤还包括反应于所述回授讯号而对所述第一直流电压进行功率因素校正。权 利 要 求 书CN 1。
10、02905417 A1/6页4负载驱动装置及其方法技术领域0001 本发明是有关于一种负载驱动技术，且特别是有关于一种适于电容性负载（例如发光二极管）的负载驱动装置及其方法。背景技术0002 图1为现有发光二极管（light emitting diode,LED）驱动装置100的示意图。请参照图1，发光二极管驱动装置100包括整流单元（rectification unit）110以及驱动模组（driving module）120与130。其中，整流单元110用以将所接收的交流电压（AC voltage）AC_IN进行整流。另外，驱动模组120与130反应于整流单元110的输出而分别提供驱动电压。
11、VBUS1与VBUS2以驱动LED负载150与160。一般来说，驱动模组120与130会分别根据关联于流经LED负载150与160之电流的回授讯号调整驱动电压VBUS1与VBUS2，从而使得LED负载150与160得以稳定地提供所预期的光源亮度。0003 然而，在此驱动架构下，由于流经LED负载150与160之电流的涟波（ripple）摆幅有可能会比较大，以至于LED负载150与160所提供的光源就有可能会产生闪烁。另一方面，发光二极管驱动装置100中驱动模组的数量会因应LED负载之数量的增加而增加。因此，当LED负载越多时，发光二极管驱动装置100的成本就会越高。发明内容0004 本发明之一。
12、目的在于提供一种负载驱动装置，该负载驱动装置可以有效地解决传统因采用电流回授驱动发光二极管所衍生的闪烁问题，以及可以大幅地降低成本。0005 本发明之另一目的在于提供一种负载驱动方法，该负载驱动方法可以有效地解决传统因采用电流回授驱动发光二极管所衍生的闪烁问题，以及可以大幅地降低成本。0006 为实现上述的目的，本发明提出一种负载驱动装置，其包括第一整流单元、第一转换单元及第二转换单元。第一整流单元用以接收交流电压，并对交流电压进行整流以输出第一直流电压。第一转换单元耦接第一整流单元，第一转换单元用以接收第一直流电压，并对第一直流电压进行转换以输出第二直流电压，且第一转换单元还依据关联于第二直。
13、流电压的回授讯号调整第二直流电压。第二转换单元耦接第一转换单元，第二转换单元用以接收第二直流电压，并对第二直流电压进行转换以输出具有恒定电流的第三直流电压来驱动第一电容性负载。0007 较佳地，本发明的负载驱动装置还可以包括第三转换单元。第三转换单元耦接第一转换单元，第三转换单元用以接收第二直流电压，并对第二直流电压进行转换以输出具有恒定电流的第四直流电压来驱动第二电容性负载。0008 较佳地，第一电容性负载与第二电容性负载可以分别包括至少一发光二极管。0009 较佳地，第一转换单元可以包括功率因素校正转换器、隔离变压器、功率开关、第二整流单元、回授单元，以及功率因素及脉宽调变控制器。功率因素。
14、校正转换器耦接第一整流单元，功率因素校正转换器用以反应于一校正讯号而对第一整流单元的输出进行功率因说 明 书CN 102905417 A2/6页5素校正。隔离变压器之一次侧的第一端耦接功率因素校正转换器的输出。功率开关耦接于隔离变压器之一次侧的第二端与危险地之间，功率开关用以反应于一脉宽调变讯号而进行切换。第二整流单元耦接隔离变压器的二次侧，第二整流单元耦用以输出第二直流电压。回授单元用以反应于第二直流电压而提供所述回授讯号。功率因素及脉宽调变控制器耦接功率因素校正转换器、功率开关与回授单元，功率因素及脉宽调变控制器用以反应于所述回授讯号而提供所述校正讯号给功率因素校正转换器，并且提供所述脉宽。
15、调变讯号给功率开关而切换功率开关，从而调整第二直流电压。0010 较佳地，所述第一转换单元包括隔离变压器、功率开关、第二整流单元、回授单元，以及功率因素及脉宽调变控制器。所述隔离变压器之一次侧的第一端耦接所述第一整流单元的输出；所述功率开关耦接于所述隔离变压器之一次侧的第二端与危险地之间，所述功率开关用以反应于一脉宽调变讯号而进行切换；所述第二整流单元耦接所述隔离变压器的二次侧，所述第二整流单元用以输出所述第二直流电压；所述回授单元耦接所述第二整流单元，所述回授单元用以反应于所述第二直流电压而提供所述回授讯号；所述功率因素及脉宽调变控制器耦接所述第一整流单元的输出、功率开关与回授单元，所述功率。
16、因素及脉宽调变控制器用以反应于所述回授讯号以及所述第一直流电压而提供所述脉宽调变讯号给所述功率开关而切换该功率开关，从而对所述第一整流单元的输出进行功率因素校正并调整所述第二直流电压。0011 本发明的负载驱动方法包括：对交流电压进行整流以输出第一直流电压；对第一直流电压进行转换以输出第二直流电压，并依据关联于第二直流电压的回授讯号调整第二直流电压；以及对第二直流电压进行转换以输出具有恒定电流的第三直流电压来驱动电容性负载。0012 基于上述，本发明因采用电压回授的方式来调整用以驱动电容性负载的驱动电压，所以可以有效地解决传统因采用电流回授驱动发光二极管所衍生的闪烁问题。另一方面，本发明可以在。
17、单一第一转换单元的架构/条件下扩展至驱动多级电容性负载的应用，所以可以大幅地降低成本。附图说明0013 图1是现有发光二极管驱动装置的示意图。0014 图2是本发明一实施例之负载驱动装置的示意图。0015 图3是图2的第一整流单元的示意图。0016 图4A、图4B与图4C分别是本发明一实施例之电容性负载的示意图。0017 图5是本发明一实施例之负载驱动方法的流程图。0018 图6是本发明另一实施例之负载驱动装置的示意图。0019 图中元件标号说明：0020 100 发光二极管驱动装置 110 整流单元0021 120、130 驱动模组 150、160 LED负载0022 200 负载驱动装置 。
18、210 第一整流单元0023 212 电磁干扰滤波器 214 桥式整流器0024 215 第一转换单元 220 功率因素校正转换器说 明 书CN 102905417 A3/6页60025 230 功率因素及脉宽调变控制器 240 回授单元0026 250 隔离变压器 Q 功率开关0027 270 第二整流单元 272 二极管0028 274 电容 280 第二转换单元0029 290 第三转换单元 AC_IN 交流电压0030 CL1 第一电容性负载 CL2 第二电容性负载0031 DC1 第一直流电压 DC2 第二直流电压0032 DC3 第三直流电压 DC4 第四直流电压0033 Sc 校。
19、正讯号 SPWM脉宽调变讯号0034 VFB 回授讯号 VBUS1、VBUS2驱动电压0035 DGND 危险地 SGND 安全地0036 S501513 本发明一实施例之负载驱动方法的各步骤具体实施方式0037 为了详细说明本发明的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。0038 请参照图2，图2是本发明一实施例之负载驱动装置200的示意图，负载驱动装置200可以包括第一整流单元210、第一转换单元215、第二转换单元280及第三转换单元290。第一转换单元215耦接于第一整流单元210以及第二与第三转换单元280、290之间。在本实施例中，第一整流单元210用以对所接收。
20、的交流电压AC IN（例如可以是交流市电，但不以此为限）进行整流，以输出第一直流电压DC1。0039 更清楚来说，图3是图2的第一整流单元210的示意图。请一起参照图2与图3，第一整流单元210可以包括电磁干扰滤波器（electromagnetic interference filter,EMI filter）212与桥式整流器（bridge rectifier）214。其中，电磁干扰滤波器212耦接于交流电压AC_IN与桥式整流器214的输入之间，用以抑制交流电压AC_IN的电磁噪声（electromagnetic noise）；而桥式整流器214则用以对交流电压AC_IN进行全波整流，以输。
21、出第一直流电压DC1。0040 另外，第一转换单元215用来接收第一直流电压DC1，并对第一直流电压DC1进行转换以输出第二直流电压DC2。而且，第一转换单元215还可以依据关联于第二直流电压DC2的回授讯号VFB来调整第二直流电压DC2。关于第一转换单元215的架构，将在下文再详细说明。0041 此外，第二转换单元280用来接收第二直流电压DC2，并对第二直流电压DC2进行转换以输出具有恒定电流的第三直流电压DC3来驱动第一电容性负载CL1。相似地，第三转换单元290用来接收第二直流电压DC2，并对第二直流电压DC2进行转换以输出具有恒定电流的第四直流电压DC4来驱动第二电容性负载CL2。显。
22、然地，第二与第三转换单元280、290可以利用直流转直流转换器（DC-to-DC converter）来实施，但并不限制于此。0042 在此值得一提的是，负载驱动装置200所驱动的第一与第二电容性负载CL1、CL2可以分别包括至少一发光二极管。换言之，第一与第二电容性负载CL1、CL2可以分别包括单一发光二极管（如图4A所示），或者可以分别包括多个串接在一起的发光二极管（如图4B说 明 书CN 102905417 A4/6页7所示），甚至可以分别包括多组并接在一起的发光二极管串（LED string，如图4C所示）。一切视实际设计需求而论。0043 在本实施例中，第一转换单元215可以包括功率。
23、因素校正转换器（power factor correction converter,PFC converter）220、隔离变压器（isolate transformer）250、功率开关（power switch）Q、第二整流单元270、回授单元（feedback unit）240，以及功率因素及脉宽调变控制器（powerfactor correction and pulse width modulation controller,PFC+PWM controller）230。功率因素校正转换器230耦接第一整流单元270，用以反应于校正讯号Sc而对第一整流单元270的输出进行功率因素校正。。
24、0044 隔离变压器250之一次侧（primary side）的第一端耦接功率因素校正转换器230的输出。功率开关Q耦接于隔离变压器250之一次侧的第二端与危险地（dangerous ground）DGND之间，用以反应于脉宽调变讯号（pulse width modulation,PWM）SPWM而进行切换。在本实施例中，功率开关Q可以利用N型电晶体（N-type transistor）实施，例如NMOS功率电晶体，但并不限制于此。0045 第二整流单元270耦接隔离变压器250的二次侧（secondary side），用以输出第二直流电压DC2。在本实施例中，第二整流单元270可以是由二极管。
25、（diode）272与电容（capacitor）274所组成的半波整流电路。其中，二极管272的阳极（anode）耦接隔离变压器250之二次侧的第一端，而二极管272的阴极（cathode）则输出第二直流电压DC2。电容274的第一端耦接二极管272的阴极，而电容274的第二端则耦接隔离变压器250之二次侧的第二端与安全地（safety ground）SGND。0046 回授单元240耦接第二整流单元270，用以反应于第二直流电压DC2而提供回授讯号VFB。功率因素及脉宽调变控制器230耦接功率因素校正转换器220、功率开关Q与回授单元240，用以反应于回授讯号VFB而提供校正讯号Sc给功率因。
26、素校正转换器220，以致使功率因素校正转换器220对第一整流单元210的输出进行功率因素校正，并且提供脉宽调变讯号SPWM给功率开关Q，以切换功率开关Q，从而调整第二直流电压DC2。0047 在本实施例中，当第二直流电压DC2低于设定值时，则回授单元240所提供的回授讯号VFB会致使功率因素及脉宽调变控制器230提供具有较大责任周期（duty cycle）的脉宽调变讯号SPWM以切换功率开关Q；反之，当第二直流电压DC2高于设定值时，则回授单元240所提供的回授讯号VFB会致使功率因素及脉宽调变控制器230提供具有较小责任周期的脉宽调变讯号SPWM以切换功率开关Q。如此一来，即可使得第二直流电。
27、压DC2稳定在设定值。0048 基于上述，本实施例之负载驱动装置200主要是借助电压回授的方式（亦即关联于第二直流电压DC2的回授讯号VFB）来调整用以驱动电容性负载CL1、CL2的驱动电压（亦即由第二与第三转换单元280、290所分别产生的第三与第四直流电压DC3、DC4）。再加上，反应于直流转换器之特性的缘故（亦即提供稳定的直流电压与电流），本实施例之负载驱动装置200可以有效地解决传统因采用电流回授驱动发光二极管所衍生的闪烁问题。0049 另一方面，本实施例之负载驱动装置200可以在单一第一转换单元215的架构/条件下扩展至驱动多级电容性负载的应用。换言之，图2是以负载驱动装置200同时。
28、驱动两级电容性负载CL1、CL2为例来进行说明，但若负载驱动装置200欲同时驱动两级以上之电容性负载的话，例如3级电容性负载，则仅需再额外增加第四转换单元以对第二直流电说 明 书CN 102905417 A5/6页8压DC2进行转换以用来驱动第三电容性负载即可。基此教示内容，本领域具有通常知识者应当可自行推演/类推出负载驱动装置200同时驱动三级以上之电容性负载的实施方式，故在此并不再赘述。显然地，本实施例之负载驱动装置200可以在单一第一转换单元215的架构/条件下扩展至驱动多级电容性负载的应用，所以可以大幅地降低成本。0050 基于上述实施例所揭示教示的内容，可以汇整出一种通用的负载驱动方。
29、法。更清楚来说，图5是本发明一实施例之负载驱动方法的流程图。请参照图5，本实施例之负载驱动方法可以包括以下步骤：0051 S501、对交流电压进行整流以输出第一直流电压；0052 S503、对第一直流电压进行转换以输出第二直流电压；0053 S505、反应于第二直流电压而提供回授讯号（亦即采用电压回授的方式）；0054 S507、反应于回授讯号而透过脉宽调变控制手段以对第二直流电压进行调整，并对第一直流电压进行功率因素校正（亦即PWM+PFC）；以及0055 S509、对第二直流电压进行转换以输出具有恒定电流的第三直流电压来驱动电容性负载（例如发光二极管）。0056 综上所述，本发明因采用电压。
30、回授的方式来调整用以驱动电容性负载的驱动电压，所以可以有效地解决传统因采用电流回授驱动发光二极管所衍生的闪烁问题。另一方面，本发明可以在单一第一转换单元的架构/条件下扩展至驱动多级电容性负载的应用，所以可以大幅地降低成本。0057 请参照图6，图6是本发明另一实施例之负载驱动装置200的示意图。在本实施例中，第一转换单元215包括隔离变压器（isolate transformer）250、功率开关（power switch）Q、第二整流单元270、回授单元（feedback unit）240，以及功率因素及脉宽调变控制器（powerfactor correction and pulse wid。
31、th modulation controller,PFC+PWM controller）230。功率因素及脉宽调变控制器230，用以反应于校正讯号Sc而对第一整流单元270的输出进行功率因素校正。0058 隔离变压器250之一次侧（primary side）的第一端耦接第一整流单元210的输出。功率开关Q耦接于隔离变压器250之一次侧的第二端与危险地（dangerous ground）DGND之间，用以反应于脉宽调变讯号（pulse width modulation,PWM）SPWM而进行切换。在本实施例中，功率开关Q可以利用N型电晶体（N-type transistor）实施，例如NMOS功。
32、率电晶体，但并不限制于此。0059 第二整流单元270耦接隔离变压器250的二次侧（secondary side），用以输出第二直流电压DC2。在本实施例中，第二整流单元270可以是由二极管（diode）272与电容（capacitor）274所组成的半波整流电路。其中，二极管272的阳极（anode）耦接隔离变压器250之二次侧的第一端，而二极管272的阴极（cathode）则输出第二直流电压DC2。电容274的第一端耦接二极管272的阴极，而电容274的第二端则耦接隔离变压器250之二次侧的第二端与安全地（safety ground）SGND。0060 回授单元240耦接第二整流单元270。
33、，用以反应于第二直流电压DC2而提供回授讯号VFB。功率因素及脉宽调变控制器230耦接第一整流单元210的输出、功率开关Q与回授单元240，用以反应于回授讯号VFB和第一直流电压DC1，并提供脉宽调变讯号SPWM给功率开关Q，以切换功率开关Q，对第一整流单元210的输出进行功率因素校正并调整第二直流说 明 书CN 102905417 A6/6页9电压DC2。0061 虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，凡有在相同之创作精神下所作有关本发明之任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护之范畴。说 明 书CN 102905417 A1/5页10图1说 明 书 附 图CN 102905417 A10。