專利名稱：具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型有關(guān)于發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器，特別是有關(guān)于具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管所具有的高發(fā)光效率，已經(jīng)使發(fā)光二極管在許多照明的應(yīng)用上逐漸取代傳統(tǒng)的燈泡。發(fā)光二極管通常需要使用恒電流源作為驅(qū)動(dòng)器。使用恒電流源區(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的好處是可以使發(fā)光二極管發(fā)光的亮度穩(wěn)定。而且，由于恒電流源使發(fā)光二極管發(fā)光穩(wěn)定，也可以使發(fā)光二極管的壽命因此而延長。然而，發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)器可能不只驅(qū)動(dòng)一個(gè)發(fā)光二極管，發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)器經(jīng)常同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)發(fā)光二極管。同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)器可能需要使用發(fā)光二極管專用的集成電路、恒電流輸出的穩(wěn)定性需要被考慮或者電路可能較為復(fù)雜。另外，為了保護(hù)驅(qū)動(dòng)器本身輸出開路與短路的保護(hù)，也是此技術(shù)領(lǐng)域的課題。在提高驅(qū)動(dòng)器本身的穩(wěn)定性、避免驅(qū)動(dòng)器受發(fā)光二極管的狀態(tài)影響驅(qū)動(dòng)器的正常工作以及簡化驅(qū)動(dòng)器的復(fù)雜度等方面，發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)器可能還有進(jìn)步的空間，以滿足在各層面的應(yīng)用上，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的需求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器，可使流過發(fā)光二極管的電流保持恒定，達(dá)到恒電流的目的。且所述發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器具有輸出開路保護(hù)與輸出短路保護(hù)，以確保所述發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器的安全工作。本實(shí)用新型提供一種具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器，其包括整流器、第一開關(guān)、電感、回授電路、控制單元與保護(hù)電路。整流器的第一端用以電性連接至直流電源以及發(fā)光二極管單元的第一端。第一開關(guān)的第一端電性連接至整流器的第二端。電感的第一端電性連接至整流器的第二端，電感的第二端用以電性連接至發(fā)光二極管單元的第二端?；厥陔娐返牡谝欢穗娦赃B接至第一開關(guān)的第二端?？刂茊卧獋蓽y回授電路的第一端的電壓，并據(jù)此產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號以控制第一開關(guān)的導(dǎo)通與截止。當(dāng)回授電路的第一端的電壓大于門限電壓時(shí)，控制單元截止第一開關(guān)一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間。保護(hù)電路的第一端電性連接電感的第二端，當(dāng)電感的第二端的電壓值在預(yù)設(shè)范圍之外時(shí)，保護(hù)電路致使控制單元截止第一開關(guān)。其中，該回授電路包括一電阻，該電阻的一第一端電性連接至該第一開關(guān)的一第二端，該電阻的一第二端電性連接至一接地端。其中，該保護(hù)電路包括一開路保護(hù)器，該開路保護(hù)器的一第一端電性連接至該電感的該第二端，當(dāng)該電感的該第二端的電壓值小于一第一默認(rèn)值時(shí)，該開路保護(hù)器傳送一開路信號至該控制單元，該控制單元截止該第一開關(guān)。其中，該保護(hù)電路包括一短路保護(hù)器，該短路保護(hù)器的一第一端電性連接至該電感的該第二端，當(dāng)該電感的該第二端的電壓值大于一第二默認(rèn)值時(shí)，該短路保護(hù)器傳送一短路信號至該控制單元，該控制單元截止該第一開關(guān)。其中，該開路保護(hù)器包括一晶體管，該晶體管的一第一端電性連接至該控制單元的一參考電壓端；一第二電阻，電性連接于該電感的該第二端與該晶體管的基極之間；以及一第三電阻，電性連接于該晶體管的一第二端與該控制單元的一電流偵測端之間；其中， 當(dāng)該電感的該第二端的電壓值小于該第一默認(rèn)值時(shí)，該開路保護(hù)器透過該電流偵測端傳送該開路信號至該控制單元，以使該控制單元截止該第一開關(guān)。其中，該短路保護(hù)器包括一二極管，該二極管的陰極電性連接至該電感的該第二端；一第二電阻，該第二電阻電性連接于該二極管的陽極與該控制單元的一回授端之間； 一第三電阻，電性連接于該控制單元的該回授端與該接地端之間；以及一電容，電性連接于該控制單元的該回授端與該接地端之間；當(dāng)該電感的該第二端的電壓值大于該第二默認(rèn)值時(shí)，該短路保護(hù)器透過該回授端傳送該短路信號至該控制單元，以使該控制單元截止該第一開關(guān)。其中，該第一開關(guān)為金氧半導(dǎo)體場效晶體管，該第一開關(guān)的該第一端為汲極，該第一開關(guān)的該第二端為源極，該第一開關(guān)的該控制端為柵極。其中，該控制單元更包括一驅(qū)動(dòng)邏輯電路，該驅(qū)動(dòng)邏輯電路產(chǎn)生該驅(qū)動(dòng)信號以及接收該短路信號；一固定截止振蕩器，該固定截止振蕩器產(chǎn)生一截止頻率，該截止頻率用以決定該預(yù)設(shè)時(shí)間；以及一電流偵測比較器，用以比較該回授電路的該第一端的電壓與該門限電壓，并據(jù)此產(chǎn)生一比較信號輸出至該驅(qū)動(dòng)邏輯電路，當(dāng)該回授電路的該第一端的電壓高于該門限電壓時(shí)，該驅(qū)動(dòng)邏輯電路依據(jù)該比較信號截止該第一開關(guān)。其中，具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器，更包括一電容，該電容的一第一端電性連接至該直流電源，該電容的一第二端電性連接該電感的該第二端。其中，該固定截止振蕩器包括一第二開關(guān)，該第二開關(guān)的一第一端電性連接至一接地端；一第二電阻，電性連接于該控制單元的一參考電壓端與該第二開關(guān)的一第二端之間；一第三電阻，電性連接于該控制單元的一驅(qū)動(dòng)端與該第二開關(guān)的一控制端之間；以及一電容，該電容的兩端分別電性連接該第二開關(guān)的該第一端以及該第二開關(guān)的該第二端。其中，該回授電路更包括一第二電阻，該第二電阻電性連接于該控制單元的一電流偵測端以及該電阻的該第一端之間。其中，該電阻的電阻值為可變，該電阻的電阻值用以調(diào)整流過該發(fā)光二極管單元的電流。其中，該發(fā)光二極管單元包括至少一發(fā)光二極管。綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器可以使用一般常用的脈波寬度調(diào)變控制集成電路與晶體管。所述恒流驅(qū)動(dòng)器不需使用復(fù)雜昂貴的專用集成電路，線路結(jié)構(gòu)簡單且成本較低。所述恒流驅(qū)動(dòng)器使用固定截止的方式不影響恒定電流的輸出，且具有開路保護(hù)與短路保護(hù)的能力。另外，所述恒流驅(qū)動(dòng)器適合任意輸入電壓操作，輸入電壓范圍廣。所述恒流驅(qū)動(dòng)器也適合任意輸出功率的操作。為使能更進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本實(shí)用新型的詳細(xì)說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅用來說明本實(shí)用新型，而非對本實(shí)用新型的保護(hù)范圍作任何的限制。
圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器的電路方塊圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器的波形圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器的細(xì)部電路圖。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器波形圖。符號說明1 具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器10 控制單元11:開路保護(hù)器12:短路保護(hù)器13、131 驅(qū)動(dòng)邏輯電路14:固定截止振蕩器15:電流偵測比較器101:回授電路102:保護(hù)電路LED:發(fā)光二極管單元LED1_1、LED1_2、LED1_3、LED1_4、LED2_1、LED2_2、LED2_3、LED2_4 發(fā)光二極管Dl、S)l、a)2 : 二極管Li:電感Ql Q3 :晶體管Rs、Rl R9 電阻GND 接地端C_Vin、Cl C5 電容131 驅(qū)動(dòng)邏輯電路Output 驅(qū)動(dòng)端FB:回授端Isense:電流偵測端Vref:參考電壓端Is、VCC、FIX_0FF、GND，端點(diǎn)
具體實(shí)施方式
〔具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器的實(shí)施例〕請參照圖1，圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器的電路方塊圖。具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器1 (以下簡稱恒流驅(qū)動(dòng)器)包括二極管D1、晶體管Q1、電感Li、回授電路101、控制單元10、保護(hù)電路102與電容C_Vin、Cl。晶體管Ql為金氧半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)，但本實(shí)用新型并不因此限定。晶體管Ql也可以是其它類型的開關(guān)。恒流驅(qū)動(dòng)器1用以提供發(fā)光二極管單元LED穩(wěn)定的電流源?？刂茊卧?0包括驅(qū)動(dòng)邏輯電路13、固定截止振蕩器14與電流偵測比較器15?；厥陔娐?01包括電阻Rs、R9。保護(hù)電路102包括開路保護(hù)器11與短路保護(hù)器12。發(fā)光二極管單元LED 可以是如圖1所示的發(fā)光二極管數(shù)組，其包括發(fā)光二極管LED1_1、LED1_2、LED1_3、LED1_4、 LED2_1、LED2_2、LED2_3、LED2_4,但本實(shí)用新型并不因此限定。二極管Dl的陰極用以電性連接至直流電源Vin_DC以及發(fā)光二極管單元LED的第一端。晶體管Ql的第一端(汲極)電性連接至二極管Dl的陽極。電感Ll的第一端電性連接至二極管Dl的陽極。電感Ll的第二端用以電性連接至發(fā)光二極管單元LED的第二端。 回授電路101電性連接晶體管Ql的第二端(源極)，亦即電阻Rs的第一端電性連接至晶體管Ql的第二端(源極)。電阻Rs的第二端電性連接至接地端。電阻R9電性連接于電阻 Rs與控制單元10的電流偵測端Isense的間，電流偵測端Isense即電流偵測比較器15的反向輸入端。電流偵測比較器15的非反向輸入端接收門限電壓Vs。保護(hù)電路102電性連接至至電感Ll的第二端，亦即開路保護(hù)器11與短路保護(hù)器12的第一端電性連接至電感Ll 的第二端控制單元10電性連接直流電源Vin_DC、晶體管Ql的控制端(柵極)、開路保護(hù)器 11與短路保護(hù)器12的第二端、與保護(hù)電路102的電阻R9。電容C_Vin電性連接于直流電源Vin_DC與接地端GND之間。電容Cl的兩端分別電性連接發(fā)光二極管單元LED的兩端。請同時(shí)參照圖1與圖2，圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器的波形圖?？刂茊卧?0可以包括現(xiàn)有的電流模式(current mode)脈波寬度調(diào)變(Pulse Width Modulation, PWM)控制集成電路(Integrated circuit, IC)，藉此以調(diào)變脈沖寬度的方式控制發(fā)光二極管單元LED的發(fā)光?？刂茊卧?0具有回授端FB、驅(qū)動(dòng)端 Output、與電流偵測端I sense?？刂茊卧?0的驅(qū)動(dòng)邏輯電路13產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號V_drive，并透過驅(qū)動(dòng)端Output控制晶體管Q1。驅(qū)動(dòng)信號V_drive是脈波寬度調(diào)變信號，脈波寬度調(diào)變信號是一種周期性的信號。在每一個(gè)周期中，脈波寬度調(diào)變信號在高電位(HI)的延續(xù)時(shí)間可以被調(diào)整。透過調(diào)變脈波在高電位(HI)所持續(xù)的時(shí)間以控制晶體管Ql的導(dǎo)通時(shí)間，藉此發(fā)光二極管單元LED 流過的平均電流也隨的改變。例如當(dāng)每一個(gè)周期的脈波在高電位(HI)所持續(xù)的時(shí)間較長，晶體管Ql的導(dǎo)通時(shí)間隨的延長，藉此發(fā)光二極管單元LED流過的平均電流較大。換句話說，當(dāng)每個(gè)周期的脈波在高電位(HI)所持續(xù)的時(shí)間較長，發(fā)光二極管單元LED所發(fā)出的光亮度較亮。依據(jù)上述，本領(lǐng)域具有通常知識者應(yīng)可推知以脈波寬度調(diào)變的方式使驅(qū)動(dòng)信號V_drive控制晶體管Ql的導(dǎo)通狀態(tài)的實(shí)施方式，不再贅述。復(fù)參照同時(shí)參照圖1與圖2，控制單元10的回授端FB接收來自于短路保護(hù)器12 的短路信號V_FB。固定截止振蕩器14產(chǎn)生截止頻率V_FIX_0FF，截止頻率V_FIX_0FF用以決定晶體管Ql被截止的預(yù)設(shè)時(shí)間T_0FF?？刂茊卧?0的電流偵測端Isense偵測電阻Rs 的第一端的電(透過電阻R9)，并據(jù)此產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號V_drive以控制晶體管Ql的導(dǎo)通與截止。當(dāng)電阻Rs的第一端的電大于門限電壓Vs時(shí)，控制單元10截止晶體管 Ql 一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間T_0FF。更詳細(xì)地說，控制單元10的電流偵測比較器15比較電阻Rs的第一端的電壓乂_ Rs (透過電阻R9)與門限電壓Vs，并據(jù)此產(chǎn)生比較信號Vsl輸出至驅(qū)動(dòng)邏輯電路13。當(dāng)電阻Rs的第一端的電壓V_Rs高于門限電壓Vs時(shí)，驅(qū)動(dòng)邏輯電路13依據(jù)比較信號Vsl截止晶體管Ql —個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間T_0FF。須要注意的是，電容Cl用以濾除流過發(fā)光二極管單元LED電流的電流漣波 (ripple)，若流經(jīng)發(fā)光二極管單元LED電流的電流漣波很低或電流漣波不足以影響發(fā)光二極管單元LED的發(fā)光，則電容Cl可以被移除?；厥陔娐?01的電阻R9可用以調(diào)整電流偵測比較器15的偏移電流(offset current)，且通過電阻R9的電流通常小至可以忽略不計(jì)，使得電流偵測比較器15的反向輸入端的電壓V_is與電阻Rs的第一端的電壓V_Rs幾乎相同。所以，電流偵測比較器15比較電阻Rs的第一端的電與門限電壓Vs的方式大致上不受電阻R9的存在與否而影響。再者，經(jīng)過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)后，電阻R9可以被移除或并入電流偵測比較器15，使得電阻Rs 直接電性連接至電流偵測比較器15的反向輸入端。本領(lǐng)域具有通常知識者應(yīng)可推知電流偵測比較器獲得電阻Rs的第一端的電以用來與門限電壓Vs比較的實(shí)施方式，不再贅述。另外，流過發(fā)光二極管單元LED的電流可以由電阻Rs的電阻值而改變。電阻Rs 可以設(shè)計(jì)為可變電阻，據(jù)此，電阻Rs的第一端的電壓V_Rs可依據(jù)需要而便于調(diào)整，但本實(shí)用新型并不因此限定。復(fù)參照圖1，當(dāng)電感Ll的第二端的電壓值Vb不在預(yù)設(shè)范圍時(shí)，保護(hù)電路102致使控制單元10截止晶體管Q1。此預(yù)設(shè)范圍可以介于第一默認(rèn)值與第二默認(rèn)值之間。在本實(shí)施例中，當(dāng)電感Ll的第二端的電壓值Vb小于第一默認(rèn)值時(shí)，保護(hù)電路102的開路保護(hù)器11 傳送開路信號至控制單元10，以使控制單元10截止晶體管Q1。當(dāng)電感11的第二端的電壓值Vb大于第二默認(rèn)值時(shí)，保護(hù)電路102的短路保護(hù)器12傳送短路信號至控制單元10，以使控制單元10截止晶體管Ql。復(fù)同時(shí)參照圖1與圖2，恒流驅(qū)動(dòng)器1提供恒定電流至發(fā)光二極管單元LED的方式說明如下。當(dāng)晶體管Ql導(dǎo)通時(shí)(Τ_0Ν)，電感Ll開始充電，發(fā)光二極管單元LED的電流經(jīng)過電感Li、晶體管Ql與電阻Rs而形成回路，且電感Ll的充電電流流過電阻Rs，而形成電壓降。當(dāng)電阻Rs電壓到達(dá)控制單元10的電流偵測比較器15的參考電壓Vs時(shí)，控制單元 10將晶體管Ql關(guān)閉，并持續(xù)截止晶體管Ql —個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間T_0FF后，再重新導(dǎo)通晶體管Ql。 當(dāng)晶體管Ql截止時(shí)，電感Ll開始經(jīng)由二極管Dl放電到發(fā)光二極管單元LED。由于晶體管 Ql的截止時(shí)間T_0FF是固定的(可由固定截止振蕩器14決定)，發(fā)光二極管單元LED的電壓為Vz，二極管Dl的順向電壓為Vd，流經(jīng)電感Ll的充電峰值電流為I_LH，放電谷底電流為 I_LL，所以可得到式⑴I_LH_I_LL = T_0FF* (Vz+Vd) /Li，(1)。由于T_FF、Vz、Vd與電感Ll的電感值為固定值，所以充電峰值電流為I_LH減去放電谷底電流(I_LLI_LH-I_LL)為定值。且電感Ll的充電峰值電流I_LH是經(jīng)由電阻Rs所控制，所以充電峰值電流I_LH = Vs/Rs。當(dāng)參考電壓Vs為固定值時(shí)，充電峰值電流I_LH亦為固定值。由于充電峰值電流I_LH為固定值，加上晶體管Ql的截止時(shí)間T_0FF固定，所以電感Ll的放電斜率為固定，，那流經(jīng)發(fā)光二極管單元LED的電流I_LED可以式( 表示I_LED = I_LL+(I_LH-I_LL)/2，(2)。由式( 可知電流I_LED亦為固定值。依據(jù)上述可知，恒流驅(qū)動(dòng)器1提供發(fā)光二極管單元LED恒定的電流I_LED。請同時(shí)參照圖1與圖3，圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器的細(xì)部電路圖。相較于圖1，圖3多了啟動(dòng)電路16、電阻R3與電容C4。在圖3 中，驅(qū)動(dòng)邏輯電路131可以包括圖1的驅(qū)動(dòng)邏輯電路13與電流偵測比較器15，且驅(qū)動(dòng)邏輯電路131可以用現(xiàn)有的電流模式(current mode)脈波寬度調(diào)變(PWM)控制集成電路(IC) 實(shí)施。常用的脈波寬度調(diào)變控制集成電路皆具有用于電流偵測的電壓比較器與開關(guān)頻率控制電路。驅(qū)動(dòng)邏輯電路131具有驅(qū)動(dòng)端Output、回授端FB、參考電壓端Vref、電流偵測端 Isense 與端點(diǎn) VCC, Is、FIX_0FF、GND，。啟動(dòng)電路16分別電性連接直流電源Vin_DC與短路保護(hù)器12。啟動(dòng)電路16也電性連接驅(qū)動(dòng)邏輯電路131的端點(diǎn)VCC。開路保護(hù)電路11電性連接于電感Ll的第二端與驅(qū)動(dòng)邏輯電路131的電流偵測端Isense之間。短路保護(hù)電路12電性連接于電感Ll的第二端與驅(qū)動(dòng)邏輯電路131的回授端FB的間。固定截止震蕩器14電性連接于驅(qū)動(dòng)邏輯電路131的參考電壓端Vref、端點(diǎn)FIX_0FF與接地端GND。固定截止振蕩器14包括晶體管Q2、電阻R6、R7與電容C3。開路保護(hù)器11包括晶體管Q3、電阻R4、R5。電性連接于端點(diǎn)FIX_0FF與電流偵測端Isense之間的電容C4是作為濾波之用。短路保護(hù)器包括電阻R1、R2、二極管ZDl與電容C2。另外，在圖3中的啟動(dòng)電路16包括二極管ZD2、電阻R8與電容C5。啟動(dòng)電路16用以提供驅(qū)動(dòng)邏輯電路131工作時(shí)的穩(wěn)定、充足的工作電壓。電阻R3電性連接于晶體管Ql的控制端(柵極)與驅(qū)動(dòng)端Output之間，作為限流之用。電阻R3可以整合于驅(qū)動(dòng)邏輯電路131內(nèi)，換句話說，電阻R3可以整合于控制單元10 內(nèi)。然而，通常在電路設(shè)計(jì)的過程中，以離散組件實(shí)現(xiàn)的電阻R3可便于除錯(cuò)與簡化電路設(shè)計(jì)的過程。驅(qū)動(dòng)邏輯電路131的驅(qū)動(dòng)端Output輸出驅(qū)動(dòng)信號V_drive，電流偵測端Isense用以偵測電阻Rs的第一端的電壓V_Rs (亦即偵測電壓V_is)。端點(diǎn)VCC接收來自于啟動(dòng)電路 16的工作電壓。回授端FB接收來自于短路保護(hù)器12的短路信號。驅(qū)動(dòng)邏輯電路131透過參考電壓端Vref提供固定截止振蕩器14的工作電壓。參考電壓端Vref提供電壓至開路保護(hù)器11，且參考電壓端Vref所提供的電壓是電流偵測比較器15的門限電壓Vs的電壓來源。電流偵測比較器15所使用的門限電壓Vs可以由參考電壓端Vref提供的電壓經(jīng)過分壓而獲得，本領(lǐng)域具有通常知識者應(yīng)可推知參考電壓Vs的實(shí)現(xiàn)方式，不再贅述。端點(diǎn)FIX_ OFF接收固定截止振蕩器14所產(chǎn)生的截止頻率V_FIX_0FF。端點(diǎn)GND’用以電性連接至接地端GND。開路保護(hù)器11的晶體管Q3為雙極接面晶體管(BJT)。晶體管Q3的第一端(射極)電性連接至控制單元10的參考電壓端Vref。電阻R4電性連接于電感Ll的第二端與晶體管Q3的控制端(基極)。電阻R5電性連接于晶體管Q3的第二端(集極)與控制單元 10的電流偵測端Isense之間。短路保護(hù)器12的二極管ZDl的陰極電性連接至電感Ll的第二端。電阻R2電性連接于二極管ZDl的陽極與邏輯驅(qū)動(dòng)電路131的回授端FB之間。電阻Rl電性連接于控制單元的回授端FB與接地端GND之間。電容C2電性連接于邏輯驅(qū)動(dòng)電路131的回授端FB 與接地端GND之間。固定截止振蕩器14的晶體管Q2為金氧半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)。晶體管Q2的第一端電性連接至接地端GND。電阻R7的兩端電性連接于控制單元10的參考電壓端Vref 與晶體管Q2的第二端之間。電阻R6電性連接于控制單元10的驅(qū)動(dòng)端Output與晶體管Q2 的控制端之間。電容C3的兩端分別電性連接晶體管Q2的第一端以及晶體管Q2第二端。請同時(shí)參照圖1、圖3與圖4，圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器波形圖。驅(qū)動(dòng)邏輯電路131經(jīng)由啟動(dòng)電路16供電后開始工作。當(dāng)晶體管 Ql導(dǎo)通時(shí)，晶體管Q2亦導(dǎo)通。電感Ll開始充電，且流過發(fā)光二極管單元LED與Cl的電流經(jīng)由電感Li、晶體管Ql與電阻Rs構(gòu)成回路，在電阻Rs上形成電壓。當(dāng)電阻Rs上的電壓到達(dá)電流偵測比較器15的門限電壓Vs時(shí)，晶體管Q1、Q2被截止。此時(shí)電感Ll的電流峰值 SLLHzVs/Rs。由于門限電壓Vs的值是固定。所以可視I_LH為固定。當(dāng)電阻Rs上的電壓到達(dá)門限電壓Vs時(shí)(假設(shè)流過電阻R9的電流甚小至可以忽略)，驅(qū)動(dòng)邏輯電路131將晶體管Ql截止(OFF)。此時(shí)，流經(jīng)電感Ll的電流，轉(zhuǎn)變成透過二極管Dl向發(fā)光二極管單元LED與電容Cl放電。復(fù)參照圖3，在此說明固定截止振蕩器14產(chǎn)生截止頻率V_FIX_0FF的過程。在晶體管Q2、Q1導(dǎo)通期間，驅(qū)動(dòng)邏輯電路131的端點(diǎn)FIX_0FF經(jīng)由晶體管Q2而接地，電容C3的電位趨近于零。所以，在晶體管Q1、Q2的導(dǎo)通期間，驅(qū)動(dòng)邏輯電路131不再產(chǎn)生其它觸發(fā)訊號來控制晶體管Ql、Q2的導(dǎo)通與截止(0N/0FF)。當(dāng)晶體管Q2、Ql截止(OFF)時(shí)。驅(qū)動(dòng)邏輯電路131的參考電壓端Vref的電壓經(jīng)由電阻R7對電容C3充電，當(dāng)電容C3的電壓到達(dá)一個(gè)重置電壓后(可由驅(qū)動(dòng)邏輯電路131內(nèi)設(shè)定一個(gè)比較電路，以判斷端點(diǎn)FIX_0FF是否達(dá)到重置電壓)，驅(qū)動(dòng)邏輯電路131將再次驅(qū)動(dòng)晶體管Q1、Q2導(dǎo)通。所以，電容C3自零伏特充電至重置電壓的時(shí)間可視為固定(即為預(yù)設(shè)時(shí)間T_0FF)，藉此達(dá)到晶體管Ql的截止時(shí)間固定的控制。復(fù)同時(shí)參照圖1至圖4，依據(jù)上述，電流偵測比較器15比較電阻Rs的第一端的電壓V_Rs (透過電阻R9)與門限電壓Vs，并據(jù)此產(chǎn)生比較信號Vsl輸出至驅(qū)動(dòng)邏輯電路131。 當(dāng)電阻Rs的第一端的電壓V_Rs高于門限電壓Vs時(shí)，驅(qū)動(dòng)邏輯電路131依據(jù)比較信號Vsl 截止晶體管Ql —個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間T_0FF。復(fù)參照圖3，當(dāng)電感Ll的第二端的電壓值小于第一默認(rèn)值時(shí)(即晶體管Q3的基射極電壓Vbe_Q3與參考電壓端Vref的電壓之和)，晶體管Q3開始導(dǎo)通，電流經(jīng)由電阻R5流入電阻R9與電容C4，進(jìn)而使電流偵測比較器15的反向輸入端的電壓高于電流偵測比較器 15的非反向輸入端的門限電壓Vs，使得每一個(gè)周期中晶體管Ql導(dǎo)通的時(shí)間到最小(即持續(xù)截止晶體管Ql)，達(dá)到開路保護(hù)的作用。此時(shí)，發(fā)光二極管單元LED的開路電壓會(huì)保持在一個(gè)固定值，此固定值為Vz = Vin_DC-(Vbe_Q3+Vref)。換句話說，開路保護(hù)器11透過電流偵測端Isense傳送開路信號至控制單元10，以使控制單元10截止晶體管Ql。所述開路信號為開路保護(hù)器11輸出至電流偵測端Isense的電流所產(chǎn)生的電壓變化。復(fù)參照圖3，當(dāng)發(fā)光二極管單元LED短路時(shí)，電感Ll的第二端Vb的電壓會(huì)往直流電源Vin_DC的電壓增加。當(dāng)電感Ll的第二端Vb的電壓高于第二默認(rèn)值時(shí)，經(jīng)由二極管ZD2 與電阻Rl、R2的分壓，邏輯驅(qū)動(dòng)電路131的回授端FB(電壓比較器的反向端)的電壓會(huì)高于邏輯驅(qū)動(dòng)電路131內(nèi)所設(shè)定的電壓參考值，進(jìn)而使每一個(gè)周期中晶體管Ql導(dǎo)通的時(shí)間到最小(即持續(xù)截止晶體管Ql)，達(dá)到短路保護(hù)的作用。換句話說，當(dāng)電感Ll的第二端Vb的電壓值大于第二默認(rèn)值時(shí)，短路保護(hù)器12透過回授端FB傳送短路信號至控制單元10，以使控制單元10截止晶體管Ql。〔實(shí)施例的可能功效〕根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，上述的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器可以使用一般常用的脈波寬度調(diào)變控制集成電路與晶體管。所述恒流驅(qū)動(dòng)器不需使用復(fù)雜昂貴的專用集成電路，線路結(jié)構(gòu)簡單且成本較低。所述恒流驅(qū)動(dòng)器使用固定截止的方式不影響恒定電流的輸出，且具有開路保護(hù)與短路保護(hù)的能力。另外，所述恒流驅(qū)動(dòng)器適合任意輸入電壓操作，輸入電壓范圍廣。所述恒流驅(qū)動(dòng)器也適合任意輸出功率的操作，輸出功率高，且轉(zhuǎn)換效率高。以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，其并非用以局限本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，包括一整流器，該整流器的一第一端用以電性連接至一直流電源以及一發(fā)光二極管單元的Λ-Λ-上山一弟一兄而；一第一開關(guān)，該第一開關(guān)的一第一端電性連接至該整流器的一第二端； 一電感，該電感的一第一端電性連接至該整流器的該第二端，該電感的一第二端用以電性連接至該發(fā)光二極管單元的一第二端；一回授電路，該回授電路的一第一端電性連接至該第一開關(guān)的一第二端； 一控制單元，該控制單元偵測該回授電路的該第一端的電壓，并據(jù)此產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)信號以控制該第一開關(guān)的導(dǎo)通與截止，當(dāng)該回授電路的該第一端的電壓大于一門限電壓時(shí)，該控制單元截止該第一開關(guān)一預(yù)設(shè)時(shí)間；一保護(hù)電路，該保護(hù)電路的一第一端電性連接該電感的該第二端，當(dāng)該電感的該第二端的電壓值在一預(yù)設(shè)范圍之外時(shí)，該保護(hù)電路致使該控制單元截止該第一開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，其中該回授電路包括一電阻，該電阻的一第一端電性連接至該第一開關(guān)的一第二端，該電阻的一第二端電性連接至一接地端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，該保護(hù)電路包括一開路保護(hù)器，該開路保護(hù)器的一第一端電性連接至該電感的該第二端，當(dāng)該電感的該第二端的電壓值小于一第一默認(rèn)值時(shí)，該開路保護(hù)器傳送一開路信號至該控制單元，該控制單元截止該第一開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，該保護(hù)電路包括一短路保護(hù)器，該短路保護(hù)器的一第一端電性連接至該電感的該第二端，當(dāng)該電感的該第二端的電壓值大于一第二默認(rèn)值時(shí)，該短路保護(hù)器傳送一短路信號至該控制單元，該控制單元截止該第一開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，該開路保護(hù)器包括一晶體管，該晶體管的一第一端電性連接至該控制單元的一參考電壓端； 一第二電阻，電性連接于該電感的該第二端與該晶體管的基極之間；以及一第三電阻，電性連接于該晶體管的一第二端與該控制單元的一電流偵測端之間； 其中，當(dāng)該電感的該第二端的電壓值小于該第一默認(rèn)值時(shí)，該開路保護(hù)器透過該電流偵測端傳送該開路信號至該控制單元，以使該控制單元截止該第一開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，該短路保護(hù)器包括一二極管，該二極管的陰極電性連接至該電感的該第二端；一第二電阻，該第二電阻電性連接于該二極管的陽極與該控制單元的一回授端之間； 一第三電阻，電性連接于該控制單元的該回授端與該接地端之間；以及一電容，電性連接于該控制單元的該回授端與該接地端之間；其中，當(dāng)該電感的該第二端的電壓值大于該第二默認(rèn)值時(shí)，該短路保護(hù)器透過該回授端傳送該短路信號至該控制單元，以使該控制單元截止該第一開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，該第一開關(guān)為金氧半導(dǎo)體場效晶體管，該第一開關(guān)的該第一端為汲極，該第一開關(guān)的該第二端為源極，該第一開關(guān)的該控制端為柵極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，該控制單元更包括一驅(qū)動(dòng)邏輯電路，該驅(qū)動(dòng)邏輯電路產(chǎn)生該驅(qū)動(dòng)信號以及接收該短路信號； 一固定截止振蕩器，該固定截止振蕩器產(chǎn)生一截止頻率，該截止頻率用以決定該預(yù)設(shè)時(shí)間；以及一電流偵測比較器，用以比較該回授電路的該第一端的電壓與該門限電壓，并據(jù)此產(chǎn)生一比較信號輸出至該驅(qū)動(dòng)邏輯電路，當(dāng)該回授電路的該第一端的電壓高于該門限電壓時(shí)，該驅(qū)動(dòng)邏輯電路依據(jù)該比較信號截止該第一開關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，更包括一電容，該電容的一第一端電性連接至該直流電源，該電容的一第二端電性連接該電感的該第二端。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，該固定截止振蕩器包括一第二開關(guān)，該第二開關(guān)的一第一端電性連接至一接地端；一第二電阻，電性連接于該控制單元的一參考電壓端與該第二開關(guān)的一第二端之間； 一第三電阻，電性連接于該控制單元的一驅(qū)動(dòng)端與該第二開關(guān)的一控制端之間；以及一電容，該電容的兩端分別電性連接該第二開關(guān)的該第一端以及該第二開關(guān)的該第二端。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，該回授電路更包括一第二電阻，該第二電阻電性連接于該控制單元的一電流偵測端以及該電阻的該第一端之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，該電阻的電阻值為可變，該電阻的電阻值用以調(diào)整流過該發(fā)光二極管單元的電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，該發(fā)光二極管單元包括至少一發(fā)光二極管。
專利摘要一種具有保護(hù)電路的發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器，包括整流器、第一開關(guān)、電感、回授電路、控制單元與保護(hù)電路。整流器的第一端電性連接至直流電源以及發(fā)光二極管單元的第一端。第一開關(guān)與電感的第一端電性連接至整流器的第二端。電感的第二端電性連接至發(fā)光二極管單元的第二端?；厥陔娐返牡谝欢穗娦赃B接至第一開關(guān)的第二端。當(dāng)回授電路的第一端的電壓大于門限電壓時(shí)，控制單元截止第一開關(guān)一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間。保護(hù)電路的第一端電性連接電感的第二端。當(dāng)電感的第二端的電壓值在預(yù)設(shè)范圍之外時(shí)，保護(hù)電路致使控制單元截止第一開關(guān)。
文檔編號H05B37/02GK202261942SQ20112033486
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者蔡坤南 申請人:唯聯(lián)工業(yè)有限公司