專利名稱：光源驅(qū)動(dòng)電路、方法及印刷電路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)電路，特別是涉及一種發(fā)光二極管光源驅(qū)動(dòng)電路、方法及印刷電路板。
背景技術(shù)：
近年來，發(fā)光二極管(LED)被廣泛用于照明領(lǐng)域。LED相比于熒光燈和白熾燈等傳統(tǒng)光源具有一些優(yōu)勢，比如=LED的功耗很低。不同于傳統(tǒng)光源(如白熾燈)將相當(dāng)大部分的電力用于加熱金屬燈絲以達(dá)到足夠的溫度使之發(fā)光。LED幾乎不發(fā)熱，僅僅消耗很少一部分的能量就可以產(chǎn)生與白熾燈相同亮度的光。對于照明裝置，如果要產(chǎn)生同樣亮度的光，采用LED作為光源僅消耗不到7W的功耗，而傳統(tǒng)的白熾燈則需要大約60W。此外，LED的使用壽命可以超過50000小時(shí)，而白熾燈的平均壽命大約為5000小時(shí)，熒光燈的平均壽命大約為15000小時(shí)。此外，LED不含汞等有害物質(zhì)，也不產(chǎn)生紫外線輻射。采用LED能保護(hù)環(huán)境并節(jié)省能源。傳統(tǒng)方法利用AC/DC轉(zhuǎn)換器將交流電源提供的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓以給LED光源供電。圖I為一種典型的光源驅(qū)動(dòng)電路100，用于驅(qū)動(dòng)光源(如LED陣列108)。光源驅(qū)動(dòng)電路100包含橋式整流器104和電解電容Cbulk。其中橋式整流器104用于對交流信號進(jìn)行整流，尺寸較大的電解電容Cbulk與橋式整流器104耦合，用于對整流電壓進(jìn)行濾波以產(chǎn)生直流電壓VIN。光源驅(qū)動(dòng)電路100還包括工作于開關(guān)模式的DC/DC轉(zhuǎn)換器122，用于將直流電壓VIN轉(zhuǎn)換為電容116上的直流輸出電壓V0UT，為LED陣列108供電。控制器118產(chǎn)生導(dǎo)通/關(guān)斷信號以交替接通或斷開開關(guān)106，進(jìn)而控制對LED陣列108的供電。但是，由于開關(guān)106的交替接通和斷開會產(chǎn)生電磁干擾(electromagnetic inference,簡稱EMI)噪聲，需要使用EMI濾波器130來抑制電線上的噪音。此外，開關(guān)模式的DC/DC轉(zhuǎn)換器122通常還包括電感112和電容116以用于儲能或?yàn)V波。這些元件通常體積相對較大，很難放入現(xiàn)有的商業(yè)照明裝置中，如E12、E14、E17等型號的LED燈泡或是T_5，T-8等型號的燈管中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種光源驅(qū)動(dòng)電路、方法及印刷電路板，以縮小電路的體積、降低成本，并且使該光源驅(qū)動(dòng)電路獲得較高的功率效率和較高的功率因數(shù)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種印刷電路板。該印刷電路板包括整流器、光源以及控制器。整流器用于將輸入交流電壓轉(zhuǎn)換為整流電壓，光源接收所述整流電壓?？刂破靼ㄅc所述光源串聯(lián)的第一開關(guān)以及控制電路?？刂齐娐酚糜诟鶕?jù)預(yù)設(shè)電流參考值線性地控制所述第一開關(guān)，以控制流經(jīng)所述光源的電流。本發(fā)明還提供了一種用于驅(qū)動(dòng)光源的驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路包括整流器、與所述光源串聯(lián)的第一開關(guān)以及控制電路。整流器用于將輸入交流電壓轉(zhuǎn)換為整流電壓，以給所述光源供電?？刂齐娐酚糜诟鶕?jù)預(yù)設(shè)電流參考值線性地控制所述第一開關(guān)，以控制流經(jīng)所述光源的電流。本發(fā)明也提供了一種用于驅(qū)動(dòng)光源的方法，該方法包括整流器將輸入交流電壓轉(zhuǎn)換為整流電壓；將所述整流電壓提供給所述光源；以及控制電路根據(jù)預(yù)設(shè)電流參考值線性地控制第一開關(guān)，以控制流經(jīng)所述光源的電流，其中所述第一開關(guān)與所述光源串聯(lián)。由于體積小的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的光源驅(qū)動(dòng)電路可以使用于現(xiàn)有的商業(yè)照明裝置(如E12、E14、E17等型號的燈泡或T-5、T-8等型號的燈管)中，且效率高、功率因數(shù)高、成本低。


以下通過對本發(fā)明的一些實(shí)施例結(jié) 合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。圖I所示為一種傳統(tǒng)的光源驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。圖2所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。圖3所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的整流電壓VREC的波形圖。圖4所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)功率效率和導(dǎo)通角之間的曲線圖。圖5所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)功率因數(shù)與導(dǎo)通角之間的曲線圖。圖6所示為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。圖7所示為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的整流電壓VRECl和整流電壓VREC2的波形圖。圖8所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的耦合于照明開關(guān)的光源驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。圖9所示為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的耦合于照明開關(guān)的光源驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。圖10所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的燈管圖。圖11所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的燈管的分解示意圖。圖12所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)光源的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式以下將對本發(fā)明的實(shí)施例給出詳細(xì)的參考。盡管本發(fā)明通過這些實(shí)施方式進(jìn)行闡述和說明，但需要注意的是本發(fā)明并不僅僅只局限于這些實(shí)施方式。相反，本發(fā)明涵蓋所附權(quán)利要求所定義的發(fā)明精神和發(fā)明范圍內(nèi)的所有替代物、變體和等同物。另外，為了更好的說明本發(fā)明，在下文的具體實(shí)施方式
中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，沒有這些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。在另外一些實(shí)例中，對于大家熟知的方法、流程、元件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。本發(fā)明提供了用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)光源，比如發(fā)光二極管(LED)光源的驅(qū)動(dòng)電路和方法。本發(fā)明提供的驅(qū)動(dòng)電路和方法可以使用于E12、E14、E17等型號的燈泡或T_5、T_8等型號的燈管，但不僅限于以上類型。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的光源驅(qū)動(dòng)電路包括AC/DC線性轉(zhuǎn)換器。有利地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的AC/DC線性轉(zhuǎn)換器能夠獲得較高的功率效率和較高的功率因素。在一個(gè)實(shí)施例中，該AC/DC線性轉(zhuǎn)換器和光源可以被設(shè)置在一塊相對較薄的印刷電路板上，從而使之更容易放入照明燈具中，如Ε12、Ε13、Ε17等型號的燈泡或者Τ-5、Τ-8等型號的燈管。此外，不同于傳統(tǒng)的光源驅(qū)動(dòng)電路采用開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器與AC/DC轉(zhuǎn)換器配合工作，本發(fā)明采用的AC/DC線性轉(zhuǎn)換器不會產(chǎn)生電磁波干擾(EMI)噪聲，從而也就不需要EMI濾波器。此外，在傳統(tǒng)開關(guān)模式DC/DC轉(zhuǎn)換器中要用到的如電感等體積較大的元件可以被省略。因此，本發(fā)明提供的光源驅(qū)動(dòng)電路和方法能提高效率且降低成本。圖2所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路200的電路圖。在圖2的例子中，光源驅(qū)動(dòng)電路200包括AC/DC線性轉(zhuǎn)換器240，用于接收輸入交流電壓并控制流經(jīng)光源的電流。在圖2的實(shí)施例中，光源包括具有多組LED鏈的LED陣列210。在其他例子中也可以采用其他類型的光源。AC/DC線性轉(zhuǎn)換器240包括整流器(如橋式整流器204)、與LED陣列210串聯(lián)耦合的開關(guān)Q1、控制電路(如運(yùn)算放大器206)以及電流監(jiān)測器(如監(jiān)測電阻Rset)。整流器204將輸入交流電壓Vac轉(zhuǎn)換為整流電壓V·。控制電路206根據(jù)預(yù)設(shè)電流參考值來線性地控制開關(guān)Q1，以控制流經(jīng)LED陣列210的電流。電流監(jiān)測器(如監(jiān)測電阻Rset)用于監(jiān)測流經(jīng)光源的電流，并為控制電路提供一個(gè)監(jiān)測信號220。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)Ql是金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MOSFET)。圖3所示為輸入交流電壓Vac為O到2 π的區(qū)間內(nèi)所對應(yīng)的整流電壓Vkec的波形圖。圖3將結(jié)合圖2描述。在一個(gè)實(shí)施例中，整流電壓VKE。是周期性的電壓信號，其峰值為 VP。LED陣列210的正向壓降Vtl與整流電壓Vkec相交。當(dāng)LED陣列210兩端的電壓大于LED陣列210的正向壓降Vtl時(shí)，LED陣列210將被點(diǎn)亮。具體而言，在圖3的例子中，當(dāng)整流電壓大于LED陣列210的正向壓降Vtl時(shí)，光源驅(qū)動(dòng)電路200點(diǎn)亮并調(diào)節(jié)LED陣列210。在一個(gè)實(shí)施例中，監(jiān)測電阻Rset上的壓降較小，可以忽略。因此，光源驅(qū)動(dòng)電路200是否點(diǎn)亮并調(diào)節(jié)LED陣列210取決于整流電壓VKE。的大小。例如，當(dāng)整流電壓Vkk大于LED陣列210的正向壓降Vtl時(shí)，光源驅(qū)動(dòng)電路200點(diǎn)亮LED陣列210，控制電路通過比較指示流經(jīng)LED陣列的電流的監(jiān)測信號220與指示預(yù)設(shè)電流參考值的參考信號ADJ來線性地控制開關(guān)Q1，從而將流經(jīng)LED陣列210的電流調(diào)整到預(yù)設(shè)電流參考值。運(yùn)算放大器206將監(jiān)測信號220與參考信號ADJ進(jìn)行比較，并產(chǎn)生誤差信號來線性地控制開關(guān)Q1。電流監(jiān)測器(例如監(jiān)測電阻Rset)與LED陣列210串聯(lián)耦合，用于提供監(jiān)測信號220。在圖3的例子中，整流電壓V·是半波正弦電壓信號。在其他的例子中，整流電壓Vkk可以是其他類型的周期信號，而并不限于圖3中的類型。在正常工作狀態(tài)下，假定監(jiān)測電阻Rset上的壓降是可以忽略的，光源(例如LED陣列210)的正向壓降Vtl與整流電壓Vkec相交。換言之，整流電壓V·的峰值Vp比光源的正向壓降Vtl大，同時(shí)整流電壓的谷值小于光源的正向壓降Vo。在一個(gè)實(shí)施例中，流經(jīng)LED陣列210的電流Itl可以表示為I0 = VADJ/Rset(I)等式(I)中，VADJ表示參考信號ADJ的電壓值，Rset表示監(jiān)測電阻Rset的阻值。LED陣列210上的正向壓降V?？梢员硎緸閂0 = VpXSin Θ(2)等式⑵中，Vp表示整流電壓Vkk的峰值，Θ表示整流電壓Vkec與LED陣列210的正向壓降Vtl實(shí)質(zhì)相等時(shí)所對應(yīng)的導(dǎo)通角。在一個(gè)實(shí)施例中，“實(shí)質(zhì)相等”指在導(dǎo)通角Θ時(shí)，整流電壓Vkec和LED陣列210的正向壓降Vtl理論上相等，然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于開關(guān)Ql和監(jiān)測電阻Rset上的壓降以及電路元器件非理想因素，造成整流電壓Vkec和LED陣列210的正向壓降Vtl有細(xì)微的差別。因此，在O到31的區(qū)間內(nèi)，平均輸入功率Pin可以表示為
權(quán)利要求
1.ー種印刷電路板，其特征在于，包括 整流器，用于將輸入交流電壓轉(zhuǎn)換為整流電壓； 光源，接收所述整流電壓；以及 控制器，該控制器包括 第一開關(guān)，與所述光源串聯(lián)；以及 控制電路，用于根據(jù)預(yù)設(shè)電流參考值線性地控制所述第一開關(guān)，以控制流經(jīng)所述光源的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的印刷電路板，其特征在干，當(dāng)指示所述整流電壓的信號大于直流電壓時(shí)，所述控制電路線性地控制所述第一開關(guān)；當(dāng)指示所述整流電壓的所述信號小于所述直流電壓時(shí)，所述第一開關(guān)被關(guān)斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的印刷電路板，其特征在干， 所述控制電路通過比較指示流經(jīng)所述光源的所述電流的監(jiān)測信號和指示所述預(yù)設(shè)電流參考值的參考信號，以線性地控制所述第一開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的印刷電路板，其特征在于，所述控制器還包括 第二開關(guān)，與所述控制電路耦合；以及 比較器，用來比較指示所述整流電壓的所述信號和所述直流電壓，并產(chǎn)生控制信號以控制所述第二開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的印刷電路板，其特征在于，所述印刷電路板還包括 電流監(jiān)測器，與所述光源串聯(lián)，用于產(chǎn)生所述監(jiān)測信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的印刷電路板，其特征在于，所述控制電路包括放大器，用于比較所述監(jiān)測信號和所述參考信號以產(chǎn)生用于線性控制所述第一開關(guān)的誤差信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的印刷電路板，其特征在于，所述直流電壓與所述整流電壓的平均值成比例。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的印刷電路板，其特征在干，當(dāng)所述整流電壓大于所述光源的正向壓降時(shí)，所述光源被點(diǎn)亮。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的印刷電路板，其特征在于，所述整流電壓是周期性的電壓信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的印刷電路板，其特征在于，所述整流電壓是半波正弦電壓信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的印刷電路板，其特征在于，所述光源包括多個(gè)串聯(lián)的發(fā)光二極管。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的印刷電路板，其特征在于，所述印刷電路板還包括 電流通路，耦合于所述整流器和所述第一開關(guān)之間，且與所述光源并聯(lián)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的印刷電路板，其特征在于，所述電流通路包含電阻。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述印刷電路板，其特征在于，還包括耦合于交流電源與所述整流器之間的第三開關(guān)，所述交流電源提供所述輸入交流電壓，當(dāng)所述第三開關(guān)處于斷開狀態(tài)時(shí)，電流從所述交流電源經(jīng)所述整流器和所述電流通路流到地。
15.ー種用于驅(qū)動(dòng)光源的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括 整流器，用于將輸入交流電壓轉(zhuǎn)換為整流電壓，以給所述光源供電；第一開關(guān)，與所述光源串聯(lián)；以及 控制電路，用于根據(jù)預(yù)設(shè)電流參考值線性地控制所述第一開關(guān)，以控制流經(jīng)所述光源的電流。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在干，當(dāng)指示所述整流電壓的信號大于直流電壓時(shí)，所述控制電路線性地控制所述第一開關(guān)；當(dāng)指示所述整流電壓的所述信號小于所述直流電壓時(shí)，所述第一開關(guān)被關(guān)斷。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述直流電壓與所述整流電壓的平均值成比例。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路還包括 第二開關(guān)，與所述控制電路耦合；以及 比較器，用來比較指示所述整流電壓的所述信號和所述直流電壓，并產(chǎn)生控制信號，以控制所述第二開關(guān)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，當(dāng)所述整流電壓大于所述光源的正向壓降時(shí)，所述光源被點(diǎn)亮。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述控制電路包括放大器，用于比較指示流經(jīng)所述光源的所述電流的監(jiān)測信號和指示所述預(yù)設(shè)電流參考值的參考信號，以產(chǎn)生用于線性控制所述第一開關(guān)的誤差信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路還包括 電流通路，耦合于所述整流器和所述第一開關(guān)之間，且與所述光源并聯(lián)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路還包括耦合于交流電源與所述整流器之間的第三開關(guān)，所述交流電源提供所述輸入交流電壓，當(dāng)所述第三開關(guān)處于斷開狀態(tài)時(shí)，電流從所述交流電源經(jīng)所述整流器和所述電流通路流到地。
23.ー種用于驅(qū)動(dòng)光源的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 整流器將輸入交流電壓轉(zhuǎn)換為整流電壓； 將所述整流電壓提供給所述光源；以及 控制電路根據(jù)預(yù)設(shè)電流參考值線性地控制第一開關(guān)，以控制流經(jīng)所述光源的電流，其中所述第一開關(guān)與所述光源串聯(lián)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 比較指示所述整流電壓的信號和直流電壓，以產(chǎn)生控制信號來控制與所述控制電路耦合的第二開關(guān)，所述直流電壓與所述整流電壓的平均值成比例； 當(dāng)指示所述整流電壓的所述信號大于所述直流電壓時(shí)，所述控制信號斷開所述第二開關(guān)，所述控制電路根據(jù)所述預(yù)設(shè)電流參考值線性地控制所述第一開關(guān)；以及 當(dāng)指示所述整流電壓的所述信號小于所述直流電壓時(shí)，所述控制信號接通所述第二開關(guān)，以關(guān)斷所述第一開關(guān)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述控制電路根據(jù)預(yù)設(shè)電流參考值線性地控制第一開關(guān)的步驟包括 所述控制電路比較指示流經(jīng)所述光源的所述電流的監(jiān)測信號和指示所述預(yù)設(shè)電流參考值的參考信號，并產(chǎn)生誤差信號以線性地控制所述第一開關(guān)。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述方法還包括斷開耦合于交流電源與所述整流器之間的第三開關(guān)，所述交流電源提供所述輸入交流電壓；以及 將電流從所述交流電源經(jīng)所述整流器和電流通路導(dǎo)通到地，所述電流通路耦合于所述整流器和所述第一開關(guān)之間，且與所述光源并聯(lián)。 ·
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光源(如發(fā)光二極管，LED)驅(qū)動(dòng)電路、方法及印刷電路板。印刷電路板包括整流器、光源以及控制器。整流器用于將輸入交流電壓轉(zhuǎn)換為整流電壓。光源接收該整流電壓?？刂破靼ㄅc光源串聯(lián)的第一開關(guān)以及控制電路?？刂齐娐酚糜诟鶕?jù)預(yù)設(shè)電流參考值線性地控制第一開關(guān)，以控制流經(jīng)光源的電流。本發(fā)明提供的光源驅(qū)動(dòng)電路不僅體積小、成本低且能夠獲得較高的功率效率和較高的功率因數(shù)。
文檔編號H05B37/02GK102858053SQ201210122158
公開日2013年1月2日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者李勝泰, 林永霖, 郭傳炯 申請人:凹凸電子(武漢)有限公司