專利名稱：電源轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及一種電源轉(zhuǎn)換電路，特別是涉及用于驅(qū)動發(fā)光二級管串的電源轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
發(fā)光二級管(LED)是新一代的照明組件，其具有省電及使用壽命長等優(yōu)點，因此， 已廣泛應(yīng)用在各式裝置，特別是應(yīng)用于平面顯示器(如液晶顯示器)的背光源模塊中。平面顯示器中的發(fā)光二極管通常需要直流電驅(qū)動以點亮發(fā)光二極管，一般需要直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC converter)電路，將輸入電源進(jìn)行升壓或降壓轉(zhuǎn)換以點亮發(fā)光二極管。參照圖1，圖1繪示了現(xiàn)有的驅(qū)動發(fā)光二極管串的電路示意圖，其包含直流電源 11、降壓型轉(zhuǎn)換器12、發(fā)光二極管串13及電流調(diào)節(jié)器14。其中，降壓型轉(zhuǎn)換器12可以將直流電源11提供的直流電I1轉(zhuǎn)換為直流Itj以驅(qū)動發(fā)光二級管串13 ；電流調(diào)節(jié)器14調(diào)節(jié)發(fā)光二極管串13的電流以控制放光二極管的發(fā)光強(qiáng)度。降壓型轉(zhuǎn)換器12包括開關(guān)元件仏、 電感L、電容C及二極管D。其工作原理主要是，在te
里，開關(guān)元件Gl1導(dǎo)通、二極管D截止，電感L儲能及電容C充電，其中，Ts為開關(guān)元件％的控制信號的周期，D為此控制信號的占空比；在t e [DTS, TJ里，開關(guān)元件％截止、二極管D導(dǎo)通，電感L及電容C對發(fā)光二極管串13放電，以點亮發(fā)光二級管。但是，現(xiàn)有驅(qū)動發(fā)光二極管串13的電路中，在電感L對發(fā)光二極管串13放電的路徑上的二極管D會造成相當(dāng)大的功率損失。由于金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(Metal-OxideIemiconductor Field-Effect Transistor,M0SFET)具有低導(dǎo)通電阻及雙向?qū)ㄖ匦裕虼?，本領(lǐng)域技術(shù)人員提出了采用開關(guān)MOSFET替換現(xiàn)有的二極管D成同步整流控制，以提高降壓型轉(zhuǎn)換器12 的效率，具體電路參照圖2。圖2繪示了現(xiàn)有的驅(qū)動發(fā)光二極管串的另一電路示意圖，其包含電源21、降壓轉(zhuǎn)換器22、發(fā)光二級管串23、電流調(diào)節(jié)器24、反饋電壓感測電路25及控制器26。其中，降壓型轉(zhuǎn)換器22可以將直流電源21提供的直流電I1轉(zhuǎn)換為直流Itj以驅(qū)動發(fā)光二級管串23 ；電流調(diào)節(jié)器對調(diào)節(jié)發(fā)光二極管串23的電流以控制放光二極管的發(fā)光強(qiáng)度；控制器沈根據(jù)反饋電壓感測電路25所提供的反饋電壓Vfb與電流調(diào)節(jié)器M提供的反饋電流Ifb產(chǎn)生控制信號以控制開關(guān)％、％。降壓型轉(zhuǎn)換器22包括開關(guān)元件％、開關(guān)元件( 、電感L及電容C。反饋電壓感測電路25包括電阻隊及電阻R2,其所感測的反饋電壓Vfb與發(fā)光二極管串23兩端的電壓I相關(guān)。在本驅(qū)動電路2中，其工作原理主要是，在t e W，DTS]里，開關(guān)元件％ 導(dǎo)通、開關(guān)元件( 截止，電感L儲能及電容C充電，在t e [DTS, TJ里，即在(I-D)Ts周期里，開關(guān)元件A截止、開關(guān)元件％導(dǎo)通，電感L及電容C對發(fā)光二極管串23放電，以點亮發(fā)光二級管。實踐中，可能需要對發(fā)光二級管進(jìn)行調(diào)光，通常認(rèn)為將發(fā)光二級管點亮視為重載， 發(fā)光二極管無點亮視為輕載，當(dāng)然還有處在重載與輕載之間的其他狀態(tài)。在重載時，圖2所示電路可以提高效率，但是，在輕載時，電容C會有逆送能量的情況，由功率開關(guān)％進(jìn)行釋能運作。參照圖3，圖3繪示了圖2所示電路在輕載狀態(tài)時的電流波形示意圖。如圖3所示，電感L上有出現(xiàn)逆流(Reverse current)現(xiàn)象，因為開關(guān)元件％為MOSFET管為雙向?qū)ㄔ?，?dāng)電容C逆送能量時，輸出電壓\反向驅(qū)動開關(guān)元件％并使其導(dǎo)通，從而使電感 L上有逆向的電流流過，進(jìn)而使得導(dǎo)致原本供應(yīng)給發(fā)光二級管串23的電流分流經(jīng)開關(guān)元件 Q2，此時，會造成輸出電壓Vtj下降，讓發(fā)光二極管的電流不穩(wěn)定，進(jìn)而致使發(fā)光二極管產(chǎn)生閃爍的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種電源轉(zhuǎn)換電路，適于驅(qū)動一發(fā)光半導(dǎo)體模塊， 包含一直流電源，用以提供一第一直流信號；一轉(zhuǎn)換器，耦接于所述直流電源，用以將所述第一直流信號轉(zhuǎn)換為一第二直流信號以驅(qū)動所述發(fā)光半導(dǎo)體模塊，且所述轉(zhuǎn)換器包含一第一開關(guān)元件；一直流感測器，耦接于所述第一開關(guān)元件，用以感測所述第一開關(guān)元件的電流而產(chǎn)生一感測電流信號；以及一控制器，耦接于所述直流感測器，用以根據(jù)所述感測電流信號產(chǎn)生一控制信號以控制所述第一開關(guān)元件；其中，當(dāng)所述電流感測器感測到流經(jīng)所述第一開關(guān)元件的電流的方向與一預(yù)定方向相反時，所述控制器將根據(jù)此時電流感測器所提供的電流感測信號對應(yīng)產(chǎn)生所述控制信號傳輸至所述第一開關(guān)元件，以使所述第一開關(guān)元件截止。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)換器為降壓型轉(zhuǎn)換器。優(yōu)選地，所述降壓轉(zhuǎn)換器還包含一第二開關(guān)元件(Ql)，耦接于所述直流電源；一電感，其一端透過一第一節(jié)點耦接于所述第二開關(guān)元件，且所述第一開關(guān)元件耦接于所述第一節(jié)點；以及一電容，其透過一第二節(jié)點耦接于所述電感的另一端。優(yōu)選地，所述電源轉(zhuǎn)換電路還包含一反饋電壓感測電路，耦接于所述第二節(jié)點， 用以提供一反饋電壓信號至所述控制器；以及一電流調(diào)節(jié)器，耦接于所述發(fā)光半導(dǎo)體模塊， 用以調(diào)節(jié)發(fā)光半導(dǎo)體模塊的電流，并且提供一反饋電流信號至所述控制器；其中，所述控制器根據(jù)所述反饋電壓信號、所述反饋電流信號及所述感測電流信號產(chǎn)生所述控制信號以控制所述第一開關(guān)元件及所述第二開關(guān)元件，并且，當(dāng)所述電流感測器感測到流經(jīng)所述第一開關(guān)元件的電流的方向與所述預(yù)定方向相反時，所述控制器將對應(yīng)產(chǎn)生控制信號以使所述第一開關(guān)元件及所述第二開關(guān)元件都截止。。優(yōu)選地，所述第一開關(guān)元件及所述第二開關(guān)元件為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。由上可知，本發(fā)明所提出的電源轉(zhuǎn)換的電路，其具有電流感測器以對流經(jīng)第一開關(guān)元件的電流進(jìn)行感測，當(dāng)感測到流經(jīng)第一開關(guān)元件的電流方向?qū)⑴c之前的方向(預(yù)設(shè)方向)相反時，則控制器即刻發(fā)出控制信號至第一開關(guān)元件及第二開關(guān)元件并使第一開關(guān)元件及第二開關(guān)元件都截止，從而防止了逆流現(xiàn)象并穩(wěn)定了轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，進(jìn)而避免了發(fā)光二極管因為加載在其上的電壓不足而致其閃爍的問題。


圖1繪示了現(xiàn)有的驅(qū)動發(fā)光二極管串的電路示意圖2繪示了現(xiàn)有的驅(qū)動發(fā)光二極管串的另一電路示意圖；圖3繪示了圖2所示電路在輕載狀態(tài)時的電流波形示意圖；圖4繪示了本發(fā)明的一實施方式的電源轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖；以及圖5繪示了圖4所示電源轉(zhuǎn)換電路在運行時的電流波形示意圖。
具體實施例方式以下將以附圖及詳細(xì)說明來清楚闡釋本發(fā)明的實施方式，為簡化附圖起見，一些已知慣用的結(jié)構(gòu)與組件在附圖中將以簡單示意的方式繪示。參照圖4，圖4繪示了本發(fā)明的一實施方式的電源轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖。如圖4所示，電源轉(zhuǎn)換電路4包含一直流電源41、一轉(zhuǎn)換器42、一發(fā)光半導(dǎo)體模塊43、電流調(diào)節(jié)器44、反饋電壓感測電路45及控制器46。在本實施方式中，相對于圖2所示的現(xiàn)有電路，電源轉(zhuǎn)換電路4還包含一電流感測器47。其中，轉(zhuǎn)換器42可以將直流電源 41提供的第一直流信號I1轉(zhuǎn)換為一第二直流信號I。以驅(qū)動發(fā)光半導(dǎo)體模塊43 ；電流調(diào)節(jié)器44調(diào)節(jié)發(fā)光半導(dǎo)體模塊43的電流以控制發(fā)光半導(dǎo)體模塊的發(fā)光強(qiáng)度；控制器46根據(jù)反饋電壓感測電路45所提供的反饋電壓信號VFB、電流調(diào)節(jié)器44提供的反饋電流信號Ifb及電流感測器47所提供的感測電流信號Is產(chǎn)生一控制信號以控制開關(guān)轉(zhuǎn)換器42。在本實施方式中，直流電源41，較佳地，為直流電壓源。在本實施方式中，轉(zhuǎn)換器42，為一降壓型轉(zhuǎn)換器(BUCK Converter)，包括第一開關(guān)元件( 、第二開關(guān)元件Q1、電感L及電容C。其中，電感L的一端與開關(guān)元件％耦接于第一節(jié)點N1,開關(guān)元件％耦接于此節(jié)點N1。，電容C與電感L的另一端耦接于一第二節(jié)點N2。在本實施方式中，開關(guān)元件仏力2，較佳地，為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。在本實施方式中，電流感測器47可以用于感測流經(jīng)開關(guān)元件％的電流IQ2，以得到前述之電流感測信號Is，特別地，當(dāng)電流感測器47感測到流經(jīng)開關(guān)元件％的電流Iq2的流向與之前的電流方向相反時，即與一預(yù)定方向相反時，那么控制器46將根據(jù)此時電流感測器47所提供的電流感測信號Is產(chǎn)生控制信號以控制開關(guān)元件％并使其截止。在本實施方式中，發(fā)光半導(dǎo)體模塊43為一發(fā)光二極管串，但是，需說明的是，也可以是其他發(fā)光元器件，不以此為限，并且，其連接方式不限于串聯(lián)方式，也可以其他連接方式。在本實施方式中，反饋電壓感測電路45包括電阻R1及電阻&，其所感測的反饋電壓信號Vfb傳輸至控制器46。在本實施方式中，此反饋電壓信號Vfb是用來反映發(fā)光半導(dǎo)體模塊43兩端的電壓N0,即轉(zhuǎn)換器42的輸出電壓，由分壓原理可知Vfb = (R2/ ( + ) V0)，因此，感測到電壓信號Vfb就可得知發(fā)光半導(dǎo)體模塊43兩端的電壓\。再請參照圖5，圖5繪示了圖4所示電源轉(zhuǎn)換電路在運行時的電流波形示意圖。下面同時參照圖4與圖5，對電源轉(zhuǎn)換電路4的運作進(jìn)行詳細(xì)敘述。首先，在D1Ts期間里，控制器46根據(jù)反饋電壓信號Vfb、反饋電流信號Ifb及對開關(guān)元件A進(jìn)行感測所得的感測電流信號Is產(chǎn)生控制信號控制開關(guān)元件A與開關(guān)元件( ，在此期間里，開關(guān)元件A導(dǎo)通、開關(guān)元件％截止，則直流電源41所提供的電流I1在流經(jīng)開關(guān)元件A后流入電感L及電容C，從而使得電感L儲能(L正向增加)及電容c充電(Ic正向增加)。
然后，在D2Ts期間里，同理，控制器46根據(jù)反饋電壓信號Vfb、反饋電流信號Ifb及對開關(guān)元件％進(jìn)行感測所得的感測電流信號Is產(chǎn)生控制信號控制開關(guān)元件A與開關(guān)元件 ( ，由圖5可知，在此期間里，開關(guān)元件％截止、開關(guān)元件％導(dǎo)通，則電感L或電容c將與發(fā)光半導(dǎo)體模塊43及開關(guān)元件( 形成一回路，此時，電感L及電容C將對發(fā)光半導(dǎo)體模塊43 放電，以點亮光發(fā)光二極管。需強(qiáng)調(diào)的是，當(dāng)電流感測器47剛感測到流經(jīng)開關(guān)元件％的電流Iq2的流向?qū)⑴c之前期間D2Ts的電流Iq2的電流方向相反時，即此時即將產(chǎn)生現(xiàn)有技術(shù)中的所提到的逆流現(xiàn)象，具體地說，電容C將逆送能量至電感L與開關(guān)元件％，從而使電壓\降低，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)光二極管閃爍。而在本實施方式中，當(dāng)逆流現(xiàn)象剛產(chǎn)生時，電流感測器47將即刻發(fā)出電流感測信號Is至控制器46，而控制器46發(fā)出控制信號至開關(guān)元件Q1A2并使控制開關(guān)元件Qp ( 同時截止，從而避免電容C的能量流失，進(jìn)而使電壓Vtj維持在一準(zhǔn)位，進(jìn)而避免發(fā)光二極管的閃爍問題。在本實施方式中，在經(jīng)過期間D3Ts后，控制器46又將發(fā)出使開關(guān)元件％導(dǎo)通、開關(guān)元件％截止的控制信號以控制開關(guān)元件Qp %的狀態(tài)。由上可知，本發(fā)明所提出的電源轉(zhuǎn)換的電路，其具有電流感測器以對流經(jīng)開關(guān)元件仏的電流進(jìn)行感測，當(dāng)感測到Iq2的電流方向?qū)⑴c之前的方向(預(yù)設(shè)方向)相反時，則控制器即刻發(fā)出控制信號至開關(guān)元件仏、％并使開關(guān)元件仏、％都截止，從而防止了逆流現(xiàn)象并穩(wěn)定了輸出電壓I，進(jìn)而避免了發(fā)光二極管因為加載在其上的電壓不足而致其閃爍的問題。上文中，參照附圖描述了本發(fā)明的具體實施方式
。但是，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員能夠理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以對本發(fā)明的具體實施方式
作各種變更和替換。這些變更和替換都落在本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電源轉(zhuǎn)換電路，適于驅(qū)動一發(fā)光半導(dǎo)體模塊，其特征在于，包含一直流電源，用以提供一第一直流信號；一轉(zhuǎn)換器，耦接于所述直流電源，用以將所述第一直流信號轉(zhuǎn)換為一第二直流信號以驅(qū)動所述發(fā)光半導(dǎo)體模塊，且所述轉(zhuǎn)換器包含一第一開關(guān)元件( )；一直流感測器，耦接于所述第一開關(guān)元件，用以感測流經(jīng)所述第一開關(guān)元件的電流而產(chǎn)生一感測電流信號；以及一控制器，耦接于所述直流感測器，用以根據(jù)所述感測電流信號產(chǎn)生一控制信號以控制所述第一開關(guān)元件；其中，當(dāng)所述電流感測器感測到流經(jīng)所述第一開關(guān)元件的電流的方向與一預(yù)定方向相反時，所述控制器將根據(jù)此時電流感測器所提供的電流感測信號對應(yīng)產(chǎn)生所述控制信號傳輸至所述第一開關(guān)元件，以使所述第一開關(guān)元件截止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器為降壓型轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述降壓轉(zhuǎn)換器還包含 一第二開關(guān)元件(Ql)，耦接于所述直流電源；一電感，其一端透過一第一節(jié)點耦接于所述第二開關(guān)元件，且所述第一開關(guān)元件耦接于所述第一節(jié)點；以及一電容，其透過一第二節(jié)點耦接于所述電感的另一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，還包含一反饋電壓感測電路，耦接于所述第二節(jié)點，用以提供一反饋電壓信號至所述控制器；以及一電流調(diào)節(jié)器，耦接于所述發(fā)光半導(dǎo)體模塊，用以調(diào)節(jié)發(fā)光半導(dǎo)體模塊的電流，并且提供一反饋電流信號至所述控制器；其中，所述控制器根據(jù)所述反饋電壓信號、所述反饋電流信號及所述感測電流信號產(chǎn)生所述控制信號以控制所述第一開關(guān)元件及所述第二開關(guān)元件，并且，當(dāng)所述電流感測器感測到流經(jīng)所述第一開關(guān)元件的電流的方向與所述預(yù)定方向相反時，所述控制器將對應(yīng)產(chǎn)生控制信號以使所述第一開關(guān)元件及所述第二開關(guān)元件都截止。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述第一開關(guān)元件及所述第二開關(guān)元件為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。
全文摘要
本發(fā)明提出一種電源轉(zhuǎn)換電路，適于驅(qū)動一發(fā)光半導(dǎo)體模塊，包含一直流電源，用以提供一第一直流信號；一轉(zhuǎn)換器，耦接于直流電源，用以將第一直流信號轉(zhuǎn)換為一第二直流信號以驅(qū)動發(fā)光半導(dǎo)體模塊，且轉(zhuǎn)換器包含一第一開關(guān)元件；一直流感測器，耦接于第一開關(guān)元件，用以感測第一開關(guān)元件的電流而產(chǎn)生一感測電流信號；以及一控制器，耦接于直流感測器，用以根據(jù)感測電流信號產(chǎn)生一控制信號以控制第一開關(guān)元件；其中，當(dāng)電流感測器感測到流經(jīng)第一開關(guān)元件的電流的方向與一預(yù)定方向相反時，控制器將根據(jù)此時電流感測器所提供的電流感測信號對應(yīng)產(chǎn)生控制信號傳輸至第一開關(guān)元件，以使第一開關(guān)元件截止。本發(fā)明所提出的電源轉(zhuǎn)換電路，防止了逆流現(xiàn)象。
文檔編號G09G3/34GK102360541SQ20111031738
公開日2012年2月22日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者張佳源, 張文地, 黃俊杰, 黃裕翔 申請人:友達(dá)光電股份有限公司