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1、(10)申请公布号 CN 102651935 A (43)申请公布日 2012.08.29 C N 1 0 2 6 5 1 9 3 5 A *CN102651935A* (21)申请号 201110397960.2 (22)申请日 2011.11.30 100106294 2011.02.24 TW H05B 37/02(2006.01) (71)申请人汉能科技股份有限公司 地址中国台湾新竹县竹北市高铁二路32号 17楼之1 (72)发明人张钦奇 张荣璋 (74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事 务所(普通合伙) 11201 代理人张大威 (54) 发明名称 发光二极管驱动电路 (57) 。
2、摘要 本发明揭露一种应用于发光二极管的驱动电 路，该发明为驱动电路的控制模块提供稳定电压 源，而达成该驱动电路的稳定工作型态。传统技术 上为节省能源，会在发光二极管驱动电路的交流 电输入端加上可控硅调光器，以减半输入的波形 能量，但此举会造成在输入周期波无能量的期间， 该控制模块会周期性的处于低电位而造成其内部 元件无法工作，故须通过本发明达成持续提供电 源电压给发光二极管驱动电路的控制模块。此项 改进有助于发光二极管驱动电路的应用普及化， 并为现代的光显示元件驱动电路的演进设定典 范。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书7页 附图2页 (19)中华人民共和国国。
3、家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种驱动电路装置，包括： 控制模块，提供控制信号以调节流经负载的负载电流；以及 电压箝位模块，提供电源电压给所述控制模块。 2.如权利要求1所述的驱动电路装置，其中所述电压箝位模块包括： 齐纳二极管，作为电压源以提供稳定电压功能； 第一电阻； 半导体元件，与所述第一电阻及所述齐纳二极管连接；以及 第一电容，与所述半导体元件连接，其中当无输入电压时，所述第一电容提供所述电源 电压给所述控制模块。 3.如权利要求2所述的驱动电路装置，其中： 所述齐纳二极管决定提供给所述控制模块的所述电源电压； 。
4、所述第一电阻限制流经所述控制模块的电流；或 所述第一电容用以使所述驱动电路装置电位去耦。 4.如权利要求2所述的驱动电路装置，其中： 所述驱动电路装置还包括可控硅调光器，用以调节输入信号的波形； 当所述可控硅调光器关闭所述输入信号时，所述半导体元件用以防止所述电源电压的 损失；以及 所述半导体元件为二极管与双极结型晶体管中的一种。 5.如权利要求1所述的驱动电路装置，其中所述控制模块具有功率因子校正功能。 6.如权利要求1所述的驱动电路装置，其中： 所述负载为LED；或 所述驱动电路可应用于降压(Buck)电路拓扑、升降压(Buck-Boost)电路拓扑与浮地 降压(Floating Grou。
5、nd Buck)电路拓扑。 7.一种驱动电路装置，包括： 控制模块；以及 电压箝位模块，提供电源电压给所述控制模块。 8.如权利要求7所述的驱动电路装置，其中所述电压箝位模块包括： 齐纳二极管，决定提供给所述控制模块的所述电源电压； 第一电阻，限制流经所述控制模块的电流； 二极管，与所述第一电阻及所述齐纳二极管连接；以及 第一电容，与所述二极管连接，其中当无输入电压时，所述第一电容提供所述电源电压 给所述控制模块。 9.一种驱动电路装置，包括： 控制模块；以及 固定电压源，提供电源电压给所述控制模块。 10.一种驱动电路装置，包括： 控制模块；以及 电压源，提供电源电压给所述控制模块以降低所述。
6、驱动电路装置的损耗。 权 利 要 求 书CN 102651935 A 1/7页 3 发光二极管驱动电路 技术领域 0001 本发明涉及驱动电路，尤其是一种LED的驱动电路。通过给该驱动电路的控制模 块提供稳定电压源，而达成该驱动电路的稳定工作型态。 背景技术 0002 发光二极管(LED)的驱动电路为电子电力学向来讨论的重点，近来鉴于发光材料 的制作过程的完备，与全球市场的需求殷切，如何能达到契合产品寿命周期的设计技术俨 然成为研究热点。 0003 发光二极管(LED)的问市已久，起初仅作为红色的指示灯使用，接着黄光、橘光、 绿光以及最晚出现的蓝光LED使应用层面大幅扩展，用途包括交通指示灯、。
7、车灯与壁式照 明(情境照明)及LED阵列日光灯等等。当电流很低时(约小于20mA)，驱动单颗或多颗的 LED比较简单，当不考虑功率损失时，利用一个简单的线性调节器或限流电阻即可完成驱动 电路，其中限流电阻的目的在于避免电流过大而使LED烧毁。但通常会用到高效率的切换 式调节电路以避免功率损耗或产生热能，LED串联也会使得驱动电压的变动范围增大而增 加驱动设计的难度，然而本发明通过加入稳定电源电压17至该驱动电路控制模块11、21， 可在简化设计的复杂度的同时提高电路驱动能力，避免产生上述缺点。 0004 LED为一种稳定的发光体，其能通过提供稳定电流来达到良好且精准的发光颜色 与强度及减少耗能。
8、上升的温度，并对需求的应用环境能达到符合任何电性规范，如CE的 EN60598、EN61347与EN60825及绿色环保的要求。它的驱动电路11包括参考电压V 2 、电流 检测比较器COMPARATOR、斜坡RAMP信号、RS正反器、震荡器OSC、与LED驱动开关，LED的驱 动电流I 1 可由感应电流I 2 决定，而I 2 可由公式I 2 V 2 /R 3 公式得到。LED的一个重要驱动 特性为它的调光能力，LED的亮度调整可通过设置电流ON及OFF高于60赫兹来达成。该 参考电压V 2 的占空比Duty Cycle与加入反馈信号的该斜坡信号作比较后，通过该电流检 测比较器的输出信号和该震荡。
9、器信号经由该RS正反器结合并通过该LED驱动开关去开启 与截断流经LED的该感应电流I 2 决定其亮度。 0005 一种降压BUCK拓扑电源供应器包括上述LED驱动电路，可实现对大功率LED与阵 列LED的电流驱动，传统技术上为节省能源，会在LED驱动电路的交流电输入端加上可控 硅调光器TRIAC Dimmer，以减半输入的波形能量，然而熟悉该技术领域而能经由简单应用 此技术的人员，却无法得知造成在输入周期波无能量的期间，该控制模块11、21会周期性 的处于低电位而造成其内部元件无法工作的问题该如何解决，也就是该如何使LED驱动电 路的控制模块11、21随时处于高电位工作状态，而不会被输入电压。
10、源的高低震荡所影响。 此外，此降压拓扑意味着该LED的电压降V LED 必须小于直流输入电压V in ，于是另一种升降 压Buck-Boost拓扑电源供应器应需产生。另外，此降压拓扑也可使用“固定关断时间的运 作”，即该震荡器OSC可在该电流检测比较器输出被拉高时开始计数固定期间。此外，电流 检测电压(该反馈信号)在加入人工化的该斜坡信号后能减小因工作在固定频率而呈现的 震荡现象。为让驱动电路能有对所控制的LED负载电流做进一步的调节的功能，浮地降压 说 明 书CN 102651935 A 2/7页 4 Floating Ground Buck电路拓扑将其驱动控制模块11、21的接地点提升至和。
11、该驱动电路 的电感Inductor储能元件接近等电位，并同时接收该电流检测电压，而控制该金氧半场效 晶体管MOSFET以更有效率的方式调变流入该LED的驱动电流I 1 ，且能让该控制模块11、21 进行浮动地电位的操作方式。然而，因该驱动控制模块11、21内多个元件未能运作于稳定 的大地平面，该多个元件的彼此搭配规格易造成设计上的瓶颈，进而导致该控制模块11、21 的LED驱动开关的输出控制信号未能对该电源供应器提供节约电能的要求有所帮助。另一 种升降压拓扑电源供应器，能改善该LED驱动电流I 1 的利用方式，并提高该LED的该电压 降V LED 使之大于该直流输入电压V in 。若能使该电压。
12、降V LED 保持接近固定值，则该LED的驱 动电流I 1 可由公式得到。 0006 本发明申请人鉴于现有技术中的不足，经过悉心试验与研究，并本着锲而不舍的 精神，终构思出本发明发光二极管驱动电路的技术，能有效在低成本考虑下，克服现有技术 的不足，以下为本发明的简要说明。 发明内容 0007 依据本发明提出的一种发光二极管(LED)驱动方式，能在简单且有效率的条件 下，对LED作激发，并且能提供类似电路设计上的参考准则，对光电元件应用的普及性，产 生极大的效益。 0008 该LED由P-N结所构成，其所产生的光线是由电流转换成光线或光子，这表示电流 加倍则光亮度也加倍，故可通过减少电流而降低亮。
13、度。要值得注意的是，LED规格的规定波 长是在通过特定电流所发出的，当电流与规定电流不同时，波长会稍微改变。因此有效控制 电流大小，并同时提高驱动速度为当前重要的课题。 0009 本发明揭露一种应用于LED的驱动电路，该发明为驱动电路的控制模块提供稳定 电压源，而达成该驱动电路的稳定工作型态。传统技术上为节省能源，会在LED驱动电路 的交流电输入端加上可控硅调光器TRIAC Dimmer，以减半输入的波形能量，但此举会造成 在输入周期波无能量的期间，该控制模块会周期性的处于低电位而造成其内部元件无法工 作，故须通过本发明达成持续提供电源电压给LED驱动电路的控制模块。此项改进有助于 LED驱动。
14、电路的应用普及化，并为现代的光显示元件驱动电路的演进设定典范。 0010 根据上述构想，本发明提出一种驱动电路装置，包括：控制模块，提供控制信号以 调节流经负载的负载电流；以及电压箝位模块，提供电源电压给所述控制模块。 0011 本发明提出一种驱动电路装置，其中所述电压箝位模块包括：齐纳二极管，作为电 压源以提供稳定电压功能；第一电阻；二极管，与所述第一电阻及所述齐纳二极管连接；以 及第一电容，与所述二极管连接，其中当无输入电压时，所述第一电容提供所述电源电压给 所述控制模块。 0012 本发明提出一种驱动电路装置，其中所述齐纳二极管决定提供给所述控制模块的 所述电源电压。 0013 本发明提。
15、出一种驱动电路，其中所述第一电阻限制流经所述控制模块的电流。 0014 本发明提出一种驱动电路装置，其中所述第一电容用以使所述驱动电路装置电位 去耦。 0015 本发明提出一种驱动电路装置，其中所述控制模块具有功率因子校正功能。 说 明 书CN 102651935 A 3/7页 5 0016 本发明提出一种驱动电路装置，其中所述驱动电路装置还包括可控硅调光器，用 以调节输入信号的波形。 0017 本发明提出一种驱动电路装置，其中当所述可控硅调光器关闭所述输入信号时， 所述二极管用以防止所述电源电压的损失。 0018 本发明提出一种驱动电路装置，其中也可用双极结型晶体管取代所述二极管。 0019。
16、 本发明提出一种驱动电路装置，其中所述负载为LED。 0020 本发明提出一种驱动电路装置，其中所述驱动电路可应用于降压(Buck)电路拓 扑、升降压(Buck-Boost)电路拓扑与浮地降压(Floating Ground Buck)电路拓扑。 0021 本发明提出一种驱动电路装置，包括：控制模块；以及电压箝位模块，提供电源电 压给所述控制模块。 0022 本发明提出一种驱动电路装置，包括：控制模块；以及固定电压源，提供电源电压 给所述控制模块。 0023 本发明提出一种驱动电路装置，包括：控制模块；以及电压源，提供电源电压给所 述控制模块以降低所述驱动电路装置的损耗。 0024 由于对已知。
17、LED的驱动电路的驱动方式加上可控硅调光器，以减半输入的波形能 量，却造成在输入周期波无能量的期间，该控制模块会周期性的处于低电位而造成其内部 元件无法工作的现象，因此加入稳定电源电压至该控制模块的技巧，对于如何能合格于各 类LED的产品规范与推进已知技术层次，重新定义光电产业分工合作的结构，具有不可忽 视的影响力。本发明采用上述电路和/或方法，为一种LED的驱动电路，能用作相关光电元 件驱动应用实例，如LED阵列日光灯，大功率光电显示器等，提供关键性电子电路解决性方 案。另因现行LED驱动电路的设计受限于体积小及高稳定度的要求，本发明除了具有稳定 该驱动电路的控制模块工作型态的好处外，也能符。
18、合能源之星对于LED能有更好、更亮和 寿命长的要求等优点。此项发明能广泛使用在现代社会的各种应用性光电产品外，也能增 进使用元件的利用率，促进产业发展。 0025 即简言之，本发明通过提供稳定电流来达到良好且精准的发光颜色与强度及减 少耗能上升的温度，并对需求的应用环境能达到符合任何电性规范，如CE的EN60598、 EN61347与EN60825及绿色环保的要求。为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较 佳实施例，并配合附图，作详细说明如下： 附图说明 0026 图1为本发明发光二极管驱动电路控制模块具备稳定电压源的第一实施例的示 意图； 0027 图2为本发明发光二极管驱动电路控制模块。
19、具备稳定电压源的第二实施例的示 意图。 0028 【主要元件符号说明】 0029 10：控制模块具备稳定电压源的第一实11、21：控制模块(Driver Controller) 0030 施 0031 12、22：电压箝位模块 13：齐纳二极管 0032 14：第一电阻 15：二极管 说 明 书CN 102651935 A 4/7页 6 0033 16：第一电容 17：电源电压 0034 20：控制模块具备稳定电压源的第二实23：双极结型晶体管 0035 施 0036 V ac ：交流输入信号 V in ：直流输入电压 0037 C 1 、C 2 ：电容 D 1 ：桥式整流器 0038 D 2。
20、 ：二极管 LED：发光二极管 0039 MOSFET：金氧半场效晶体管 R 1 、R 2 、R 3 、R 6 ：电阻 0040 V 1 ：第一电压 V 2 ：参考电压 具体实施方式 0041 本发明将可由以下的实施例说明而得到充分了解，使得熟知本技术领域的人员可 以据以完成本发明，然本发明的实施并非可由下列实施案例而被限制其实施型态；也就是， 本发明的范围不受已提出的实施例的限制，而应以本发明提出的权利要求书为准。 0042 请参照模型如第一实施例10为一种驱动电路，如图1所示，其中控制模块11，提供 控制信号以调节流经负载的负载电流；以及电压箝位模块12，提供电源电压17给该控制模 块11。
21、。其中该电压箝位模块12包括：齐纳二极管13，作为电压源以提供稳定电压功能；第 一电阻14；二极管15，与该第一电阻14及该齐纳二极管13连接；以及第一电容16，与该二 极管15连接，其中当无输入电压时，该第一电容16提供该电源电压17给该控制模块11。 该驱动电路装置还包括可控硅调光器TRIAC Dimmer，用以调节输入信号的波形。 0043 该驱动电路装置，其中该齐纳二极管13决定提供给该控制模块11的该电源电压 17，该第一电阻14限制流经该控制模块11的电流，该第一电容16用以使该驱动电路装置 电位去耦。另，其中该控制模块11具有功率因子校正功能，且当该可控硅调光器关闭该输 入信号时。
22、，该二极管15用以防止该电源电压17的损失。此加入稳定电源电压至该驱动电 路控制模块11的方式，一般而言，可应用于降压(Buck)电路拓扑、升降压(Buck-Boost)电 路拓扑及浮地降压(Floating Ground Buck)电路拓扑。 0044 本发明第二实施例20为提出一种驱动电路，如图2所示，其中控制模块21，提供控 制信号以调节流经负载的负载电流；以及电压箝位模块22，提供电源电压17给该控制模块 21。其中该电压箝位模块22包括：齐纳二极管13，作为电压源以提供稳定电压功能；第一 电阻14；双极结型晶体管，与该第一电阻14及该齐纳二极管13连接；以及第一电容16，与 该双极结。
23、型晶体管连接，其中当无输入电压时，该第一电容16提供该电源电压17给该控制 模块21。该驱动电路装置还包括可控硅调光器，用以调节输入信号的波形。 0045 该驱动电路装置，其中该齐纳二极管13决定提供给该控制模块21的该电源电压 17，该第一电阻14限制流经该控制模块21的电流，该第一电容16用以使该驱动电路装置 电位去耦。另，其中该控制模块21具有功率因子校正功能，且当该可控硅调光器关闭该输 入信号时，该双极结型晶体管用以防止该电源电压17的损失。此加入稳定电源电压17至 该驱动电路控制模块21的方式，一般而言，可应用于降压电路拓扑、升降压电路拓扑与浮 地降压电路拓扑。 0046 为求在LE。
24、D驱动技术上达到该驱动电路的控制模块11、21能随时处于高电位工作 状态，而不会被输入电压源的高低震荡所影响而降低该控制模块的性能。本发明通过提供 说 明 书CN 102651935 A 5/7页 7 该电压箝位模块12、22，以补偿先前技术的不足，本发明的图1与图2所代表的LED的该驱 动电路具有稳定电源电压17供给LED驱动电路控制模块11、21。为提供光显示元件足够的 驱动能力，降低电路设计上不易克服的盲点，例如使设计的电路能适用于电路分析理论，并 扩大其设计理念的应用范围，此发明方法始于稳定电源供应器的元件工作型态的概念，也 将电路效率提升的领域大幅度地往前迈进一步。 0047 该稳定。
25、电压源加入驱动电路的控制模块11、21应用于LED驱动技术上，可适于不 同LED驱动控制模块11、21及驱动拓扑的设计方式，更可弹性地运用于变动的输入电压包 括该交流输入信号V ac 和该直流输入电压V in ，因此得到广泛的应用。电子设备须符合电磁 辐射干扰EMI的规范是法律的规定，良好的电磁辐射干扰设计技术可减少滤波器与屏蔽的 需求，所以仔细地考虑电磁辐射干扰对减少产品的成本及尺寸来说非常重要。另外，LED驱 动电路的发热对效率与功率损耗也有很大的影响，本技术增加功率因子校正(PFC)，提高电 能利用率，以及能通过该反馈信号的并行加入降低噪声与提升电路性能，从而减少发热与 提高抗电磁辐射干。
26、扰。通过应用加入稳定电源电压17与该驱动电路控制模块11、21的做 法，将交流电能转化为驱动大功率LED与阵列LED的直流电能输出，除能通过提供稳定电流 来达到良好且精准的发光颜色与强度，还能应用在包括LED阵列日光灯，及其它需要以电 路驱动方式，激发光电发光元件的应用上。其还能有效提高驱动电路的工作效率，达到产品 符合国际规范节能的目标。 0048 虽然本发明已经以两个较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明 所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的变更和润饰。因 此，本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。 0049 实施例： 0050 1。
27、、一种驱动电路装置，包括： 0051 控制模块，提供控制信号以调节流经负载的负载电流；以及 0052 电压箝位模块，提供电源电压给该控制模块。 0053 2、如第1实施例所述的驱动电路装置，其中该电压箝位模块包括： 0054 齐纳二极管，作为电压源以提供稳定电压功能； 0055 第一电阻； 0056 二极管，与该第一电阻及该齐纳二极管连接；以及 0057 第一电容，与该二极管连接，其中当无输入电压时，该第一电容提供该电源电压给 该控制模块。 0058 3、如第2实施例所述的驱动电路装置，其中该齐纳二极管决定提供给该控制模块 的该电源电压。 0059 4、如第2实施例所述的驱动电路装置，其中该第。
28、一电阻限制流经该控制模块的电 流。 0060 5、如第2实施例所述的驱动电路装置，其中该第一电容用以使该驱动电路装置电 位去耦。 0061 6、如第1实施例所述的驱动电路装置，其中该控制模块具有功率因子校正功能。 0062 7、如第1实施例所述的驱动电路装置，其中该驱动电路装置还包括可控硅调光 器，用以调节输入信号的波形。 说 明 书CN 102651935 A 6/7页 8 0063 8、如第7实施例所述的驱动电路装置，其中当该可控硅调光器关闭该输入信号 时，该二极管用以防止该电源电压的损失。 0064 9、如第8实施例所述的驱动电路装置，其中也可用双极结型晶体管取代该二极 管。 0065 。
29、10、如第1实施例所述的驱动电路装置，其中该负载为LED。 0066 11、如第1实施例所述的驱动电路装置，其中该驱动电路可应用于降压(Buck)电 路拓扑、升降压(Buck-Boost)电路拓扑与浮地降压(Floating Ground Buck)电路拓扑。 0067 12、一种驱动电路装置，包括： 0068 控制模块；以及 0069 电压箝位模块，提供电源电压给该控制模块。 0070 13、如第12实施例所述的驱动电路装置，其中该电压箝位模块包括： 0071 齐纳二极管，决定提供给该控制模块的该电源电压； 0072 第一电阻，限制流经该控制模块的电流； 0073 二极管，与该第一电阻及该齐。
30、纳二极管连接；以及 0074 第一电容，与该二极管连接，其中当无输入电压时，该第一电容提供该电源电压给 该控制模块。 0075 14、如第12实施例所述的驱动电路装置，其中该驱动电路装置还包括可控硅调光 器，用以调节输入信号的波形。 0076 15、如第14实施例所述的驱动电路装置，其中当该可控硅调光器关闭该输入信号 时，该二极管用以防止该电源电压的损失。 0077 16、如第15实施例所述的驱动电路装置，其中也可用双极结型晶体管取代该二极 管。 0078 17、一种驱动电路装置，包括： 0079 控制模块；以及 0080 固定电压源，提供电源电压给该控制模块。 0081 18、如第17实施例。
31、所述的驱动电路装置，其中该固定电压源包括： 0082 齐纳二极管，决定提供给该控制模块的该电源电压； 0083 第一电阻，限制流经该控制模块的电流； 0084 二极管，与该第一电阻及该齐纳二极管连接；以及 0085 第一电容，与该二极管连接，其中当无输入电压时，该第一电容提供该电源电压给 该控制模块。 0086 19、如第17实施例所述的驱动电路装置，其中该驱动电路装置还包括可控硅调光 器，用以调节输入信号的波形。 0087 20、如第19实施例所述的驱动电路装置，其中当该可控硅调光器关闭该输入信号 时，该二极管用以防止该电源电压的损失。 0088 21、如第20实施例所述的驱动电路装置，其中。
32、也可用双极结型晶体管取代该二极 管。 0089 22、一种驱动电路装置，包括： 0090 控制模块；以及 说 明 书CN 102651935 A 7/7页 9 0091 电压源，提供电源电压给该控制模块以降低该驱动电路装置的损耗。 0092 23、如第22实施例所述的驱动电路装置，其中该电压源包括： 0093 齐纳二极管，决定提供给该控制模块的该电源电压； 0094 第一电阻，限制流经该控制模块的电流； 0095 二极管，与该第一电阻及该齐纳二极管连接；以及 0096 第一电容，与该二极管连接，其中当无输入电压时，该第一电容提供该电源电压给 该控制模块。 0097 24、如第22实施例所述的驱动电路装置，其中该驱动电路装置还包括可控硅调光 器，用以调节输入信号的波形。 0098 25、如第24实施例所述的驱动电路装置，其中当该可控硅调光器关闭该输入信号 时，该二极管用以防止该电源电压的损失。 0099 26、如第25实施例所述的驱动电路装置，其中也可用双极结型晶体管取代该二极 管。 说 明 书CN 102651935 A 1/2页 10 图1 说 明 书 附 图CN 102651935 A 10 2/2页 11 图2 说 明 书 附 图CN 102651935 A 11 。