专利名称:电源转换电路的制作方法
技术领域:
本发明是涉及一种电源转换电路,特别是涉及用于驱动发光二级管串的电源转换电路。
背景技术:
发光二级管(LED)是新一代的照明组件,其具有省电及使用寿命长等优点,因此, 已广泛应用在各式装置,特别是应用于平面显示器(如液晶显示器)的背光源模块中。平面显示器中的发光二极管通常需要直流电驱动以点亮发光二极管,一般需要直流转换器(DC-DC converter)电路,将输入电源进行升压或降压转换以点亮发光二极管。参照图1,图1绘示了现有的驱动发光二极管串的电路示意图,其包含直流电源 11、降压型转换器12、发光二极管串13及电流调节器14。其中,降压型转换器12可以将直流电源11提供的直流电I1转换为直流Itj以驱动发光二级管串13 ;电流调节器14调节发光二极管串13的电流以控制放光二极管的发光强度。降压型转换器12包括开关元件仏、 电感L、电容C及二极管D。其工作原理主要是,在te
里,开关元件Gl1导通、二极管D截止,电感L储能及电容C充电,其中,Ts为开关元件%的控制信号的周期,D为此控制信号的占空比;在t e [DTS, TJ里,开关元件%截止、二极管D导通,电感L及电容C对发光二极管串13放电,以点亮发光二级管。但是,现有驱动发光二极管串13的电路中,在电感L对发光二极管串13放电的路径上的二极管D会造成相当大的功率损失。由于金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-OxideIemiconductor Field-Effect Transistor,M0SFET)具有低导通电阻及双向导通之特性,因此,本领域技术人员提出了采用开关MOSFET替换现有的二极管D成同步整流控制,以提高降压型转换器12 的效率,具体电路参照图2。图2绘示了现有的驱动发光二极管串的另一电路示意图,其包含电源21、降压转换器22、发光二级管串23、电流调节器24、反馈电压感测电路25及控制器26。其中,降压型转换器22可以将直流电源21提供的直流电I1转换为直流Itj以驱动发光二级管串23 ;电流调节器对调节发光二极管串23的电流以控制放光二极管的发光强度;控制器沈根据反馈电压感测电路25所提供的反馈电压Vfb与电流调节器M提供的反馈电流Ifb产生控制信号以控制开关%、%。降压型转换器22包括开关元件%、开关元件( 、电感L及电容C。反馈电压感测电路25包括电阻队及电阻R2,其所感测的反馈电压Vfb与发光二极管串23两端的电压I相关。在本驱动电路2中,其工作原理主要是,在t e W,DTS]里,开关元件% 导通、开关元件( 截止,电感L储能及电容C充电,在t e [DTS, TJ里,即在(I-D)Ts周期里,开关元件A截止、开关元件%导通,电感L及电容C对发光二极管串23放电,以点亮发光二级管。实践中,可能需要对发光二级管进行调光,通常认为将发光二级管点亮视为重载, 发光二极管无点亮视为轻载,当然还有处在重载与轻载之间的其他状态。在重载时,图2所示电路可以提高效率,但是,在轻载时,电容C会有逆送能量的情况,由功率开关%进行释能运作。参照图3,图3绘示了图2所示电路在轻载状态时的电流波形示意图。如图3所示,电感L上有出现逆流(Reverse current)现象,因为开关元件%为MOSFET管为双向导通元件,当电容C逆送能量时,输出电压\反向驱动开关元件%并使其导通,从而使电感 L上有逆向的电流流过,进而使得导致原本供应给发光二级管串23的电流分流经开关元件 Q2,此时,会造成输出电压Vtj下降,让发光二极管的电流不稳定,进而致使发光二极管产生闪烁的问题。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出一种电源转换电路,适于驱动一发光半导体模块, 包含一直流电源,用以提供一第一直流信号;一转换器,耦接于所述直流电源,用以将所述第一直流信号转换为一第二直流信号以驱动所述发光半导体模块,且所述转换器包含一第一开关元件;一直流感测器,耦接于所述第一开关元件,用以感测所述第一开关元件的电流而产生一感测电流信号;以及一控制器,耦接于所述直流感测器,用以根据所述感测电流信号产生一控制信号以控制所述第一开关元件;其中,当所述电流感测器感测到流经所述第一开关元件的电流的方向与一预定方向相反时,所述控制器将根据此时电流感测器所提供的电流感测信号对应产生所述控制信号传输至所述第一开关元件,以使所述第一开关元件截止。优选地,所述转换器为降压型转换器。优选地,所述降压转换器还包含一第二开关元件(Ql),耦接于所述直流电源;一电感,其一端透过一第一节点耦接于所述第二开关元件,且所述第一开关元件耦接于所述第一节点;以及一电容,其透过一第二节点耦接于所述电感的另一端。优选地,所述电源转换电路还包含一反馈电压感测电路,耦接于所述第二节点, 用以提供一反馈电压信号至所述控制器;以及一电流调节器,耦接于所述发光半导体模块, 用以调节发光半导体模块的电流,并且提供一反馈电流信号至所述控制器;其中,所述控制器根据所述反馈电压信号、所述反馈电流信号及所述感测电流信号产生所述控制信号以控制所述第一开关元件及所述第二开关元件,并且,当所述电流感测器感测到流经所述第一开关元件的电流的方向与所述预定方向相反时,所述控制器将对应产生控制信号以使所述第一开关元件及所述第二开关元件都截止。。优选地,所述第一开关元件及所述第二开关元件为金属氧化物半导体场效应晶体管。由上可知,本发明所提出的电源转换的电路,其具有电流感测器以对流经第一开关元件的电流进行感测,当感测到流经第一开关元件的电流方向将与之前的方向(预设方向)相反时,则控制器即刻发出控制信号至第一开关元件及第二开关元件并使第一开关元件及第二开关元件都截止,从而防止了逆流现象并稳定了转换器的输出电压,进而避免了发光二极管因为加载在其上的电压不足而致其闪烁的问题。
图1绘示了现有的驱动发光二极管串的电路示意图2绘示了现有的驱动发光二极管串的另一电路示意图;图3绘示了图2所示电路在轻载状态时的电流波形示意图;图4绘示了本发明的一实施方式的电源转换电路的电路示意图;以及图5绘示了图4所示电源转换电路在运行时的电流波形示意图。
具体实施例方式以下将以附图及详细说明来清楚阐释本发明的实施方式,为简化附图起见,一些已知惯用的结构与组件在附图中将以简单示意的方式绘示。参照图4,图4绘示了本发明的一实施方式的电源转换电路的电路示意图。如图4所示,电源转换电路4包含一直流电源41、一转换器42、一发光半导体模块43、电流调节器44、反馈电压感测电路45及控制器46。在本实施方式中,相对于图2所示的现有电路,电源转换电路4还包含一电流感测器47。其中,转换器42可以将直流电源 41提供的第一直流信号I1转换为一第二直流信号I。以驱动发光半导体模块43 ;电流调节器44调节发光半导体模块43的电流以控制发光半导体模块的发光强度;控制器46根据反馈电压感测电路45所提供的反馈电压信号VFB、电流调节器44提供的反馈电流信号Ifb及电流感测器47所提供的感测电流信号Is产生一控制信号以控制开关转换器42。在本实施方式中,直流电源41,较佳地,为直流电压源。在本实施方式中,转换器42,为一降压型转换器(BUCK Converter),包括第一开关元件( 、第二开关元件Q1、电感L及电容C。其中,电感L的一端与开关元件%耦接于第一节点N1,开关元件%耦接于此节点N1。,电容C与电感L的另一端耦接于一第二节点N2。在本实施方式中,开关元件仏力2,较佳地,为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。在本实施方式中,电流感测器47可以用于感测流经开关元件%的电流IQ2,以得到前述之电流感测信号Is,特别地,当电流感测器47感测到流经开关元件%的电流Iq2的流向与之前的电流方向相反时,即与一预定方向相反时,那么控制器46将根据此时电流感测器47所提供的电流感测信号Is产生控制信号以控制开关元件%并使其截止。在本实施方式中,发光半导体模块43为一发光二极管串,但是,需说明的是,也可以是其他发光元器件,不以此为限,并且,其连接方式不限于串联方式,也可以其他连接方式。在本实施方式中,反馈电压感测电路45包括电阻R1及电阻&,其所感测的反馈电压信号Vfb传输至控制器46。在本实施方式中,此反馈电压信号Vfb是用来反映发光半导体模块43两端的电压N0,即转换器42的输出电压,由分压原理可知Vfb = (R2/ ( + ) V0),因此,感测到电压信号Vfb就可得知发光半导体模块43两端的电压\。再请参照图5,图5绘示了图4所示电源转换电路在运行时的电流波形示意图。下面同时参照图4与图5,对电源转换电路4的运作进行详细叙述。首先,在D1Ts期间里,控制器46根据反馈电压信号Vfb、反馈电流信号Ifb及对开关元件A进行感测所得的感测电流信号Is产生控制信号控制开关元件A与开关元件( ,在此期间里,开关元件A导通、开关元件%截止,则直流电源41所提供的电流I1在流经开关元件A后流入电感L及电容C,从而使得电感L储能(L正向增加)及电容c充电(Ic正向增加)。
然后,在D2Ts期间里,同理,控制器46根据反馈电压信号Vfb、反馈电流信号Ifb及对开关元件%进行感测所得的感测电流信号Is产生控制信号控制开关元件A与开关元件 ( ,由图5可知,在此期间里,开关元件%截止、开关元件%导通,则电感L或电容c将与发光半导体模块43及开关元件( 形成一回路,此时,电感L及电容C将对发光半导体模块43 放电,以点亮光发光二极管。需强调的是,当电流感测器47刚感测到流经开关元件%的电流Iq2的流向将与之前期间D2Ts的电流Iq2的电流方向相反时,即此时即将产生现有技术中的所提到的逆流现象,具体地说,电容C将逆送能量至电感L与开关元件%,从而使电压\降低,进而导致发光二极管闪烁。而在本实施方式中,当逆流现象刚产生时,电流感测器47将即刻发出电流感测信号Is至控制器46,而控制器46发出控制信号至开关元件Q1A2并使控制开关元件Qp ( 同时截止,从而避免电容C的能量流失,进而使电压Vtj维持在一准位,进而避免发光二极管的闪烁问题。在本实施方式中,在经过期间D3Ts后,控制器46又将发出使开关元件%导通、开关元件%截止的控制信号以控制开关元件Qp %的状态。由上可知,本发明所提出的电源转换的电路,其具有电流感测器以对流经开关元件仏的电流进行感测,当感测到Iq2的电流方向将与之前的方向(预设方向)相反时,则控制器即刻发出控制信号至开关元件仏、%并使开关元件仏、%都截止,从而防止了逆流现象并稳定了输出电压I,进而避免了发光二极管因为加载在其上的电压不足而致其闪烁的问题。上文中,参照附图描述了本发明的
具体实施方式
。但是,本领域中的普通技术人员能够理解,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,还可以对本发明的
具体实施方式
作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。
权利要求
1.一种电源转换电路,适于驱动一发光半导体模块,其特征在于,包含一直流电源,用以提供一第一直流信号;一转换器,耦接于所述直流电源,用以将所述第一直流信号转换为一第二直流信号以驱动所述发光半导体模块,且所述转换器包含一第一开关元件( );一直流感测器,耦接于所述第一开关元件,用以感测流经所述第一开关元件的电流而产生一感测电流信号;以及一控制器,耦接于所述直流感测器,用以根据所述感测电流信号产生一控制信号以控制所述第一开关元件;其中,当所述电流感测器感测到流经所述第一开关元件的电流的方向与一预定方向相反时,所述控制器将根据此时电流感测器所提供的电流感测信号对应产生所述控制信号传输至所述第一开关元件,以使所述第一开关元件截止。
2.根据权利要求1所述的电源转换电路,其特征在于,所述转换器为降压型转换器。
3.根据权利要求2所述的电源转换电路,其特征在于,所述降压转换器还包含 一第二开关元件(Ql),耦接于所述直流电源;一电感,其一端透过一第一节点耦接于所述第二开关元件,且所述第一开关元件耦接于所述第一节点;以及一电容,其透过一第二节点耦接于所述电感的另一端。
4.根据权利要求3所述的电源转换电路,其特征在于,还包含一反馈电压感测电路,耦接于所述第二节点,用以提供一反馈电压信号至所述控制器;以及一电流调节器,耦接于所述发光半导体模块,用以调节发光半导体模块的电流,并且提供一反馈电流信号至所述控制器;其中,所述控制器根据所述反馈电压信号、所述反馈电流信号及所述感测电流信号产生所述控制信号以控制所述第一开关元件及所述第二开关元件,并且,当所述电流感测器感测到流经所述第一开关元件的电流的方向与所述预定方向相反时,所述控制器将对应产生控制信号以使所述第一开关元件及所述第二开关元件都截止。
5.根据权利要求3所述的电源转换电路,其特征在于,所述第一开关元件及所述第二开关元件为金属氧化物半导体场效应晶体管。
全文摘要
本发明提出一种电源转换电路,适于驱动一发光半导体模块,包含一直流电源,用以提供一第一直流信号;一转换器,耦接于直流电源,用以将第一直流信号转换为一第二直流信号以驱动发光半导体模块,且转换器包含一第一开关元件;一直流感测器,耦接于第一开关元件,用以感测第一开关元件的电流而产生一感测电流信号;以及一控制器,耦接于直流感测器,用以根据感测电流信号产生一控制信号以控制第一开关元件;其中,当电流感测器感测到流经第一开关元件的电流的方向与一预定方向相反时,控制器将根据此时电流感测器所提供的电流感测信号对应产生控制信号传输至第一开关元件,以使第一开关元件截止。本发明所提出的电源转换电路,防止了逆流现象。
文档编号G09G3/34GK102360541SQ20111031738
公开日2012年2月22日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者张佳源, 张文地, 黄俊杰, 黄裕翔 申请人:友达光电股份有限公司