發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其包括有交直流電源轉(zhuǎn)換器、平衡線路，以及脈寬調(diào)變控制單元。本發(fā)明所提出的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置是利用平衡線路來(lái)平衡流經(jīng)所有發(fā)光二極管串的電流。如此一來(lái)，即可達(dá)到均流的目的。另外，本發(fā)明所提出的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置得以在未采用任何升壓轉(zhuǎn)換器的條件下，依據(jù)交直流電源轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的一組獨(dú)立直流輸出電壓與平衡線路所提供的控制電壓間的等式來(lái)控制脈寬調(diào)變控制單元，藉以間接改變交直流電源轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的用以直接驅(qū)動(dòng)所有發(fā)光二極管串的直流輸出電壓。如此一來(lái)，即可達(dá)到低成本與高效率的目的。
【專利說(shuō)明】發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，且特別是有關(guān)于一種同時(shí)具有均流 (current matching)、低成本（low cost)、高效率（high efficiency)與高穩(wěn)定度（high stability)特性的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體科技蓬勃發(fā)展，攜帶型電子產(chǎn)品及平面顯示器產(chǎn)品也隨之興 起。而在眾多平面顯示器的類型當(dāng)中，液晶顯示器（Liquid Crystal Display, LCD)基于其 低電壓操作、無(wú)輻射線散射、重量輕以及體積小等優(yōu)點(diǎn)，隨即已成為各顯示器產(chǎn)品的主流。 一般而言，由于液晶顯示面板本身并不具備自發(fā)光的特性，因此必須在液晶顯示面板的下 方放置背光組件，藉以提供液晶顯示面板所需的(背）光源。
[0003] 傳統(tǒng)的背光組件大致可以分為兩類，其一是由冷陰極管（cold cathode fluorescent lamp, CCFL)所組成的背光組件，而另一則由發(fā)光二極管（light emitting diode，LED)所組成的背光組件。其中，由于發(fā)光二極管背光組件可以提升液晶顯示器的色 域（color gamut)，故而現(xiàn)今各家面板業(yè)者大多以發(fā)光二極管背光組件來(lái)取代冷陰極管背 光組件。
[0004] 一般而言，如圖1A所示，發(fā)光二極管背光組件50具有多組并列的發(fā)光二極管串 (LED string，未示出），且每一發(fā)光二極管串是由多顆串接在一起的發(fā)光二極管所組成。實(shí) 務(wù)上，大多采用交直流電源轉(zhuǎn)換器（AC-DC power converting stage) 30先將交流輸入電 壓VA。轉(zhuǎn)換成一組低直流輸出電壓（low DC output voltage) νω--，接著再利用升壓轉(zhuǎn)換器 (boost converter)40將此低直流輸出電壓Vww升壓成一組可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)每一發(fā)光二極管 串所需的高直流輸出電壓（high DC output voltage) VHIGH。
[0005] 于此，由于現(xiàn)今用以驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管背光組件50的驅(qū)動(dòng)裝置的硬件結(jié)構(gòu) (hardware configuration)大多為交直流電源轉(zhuǎn)換器30搭配升壓轉(zhuǎn)換器40。因此，此類 驅(qū)動(dòng)裝置的硬件成本相對(duì)也會(huì)比較高，且由于多一級(jí)升壓轉(zhuǎn)換器40的緣故，因此相對(duì)效率 較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明提出一種發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其得以在不需采用任何升壓轉(zhuǎn) 換器的條件下驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管背光組件內(nèi)一列或多組并列的發(fā)光二極管串，同時(shí)又具備有 低成本、高穩(wěn)定度以及高效率，并仍維持原有均流(亦即流經(jīng)每一發(fā)光二極管串的電流皆相 同（電流平衡)）的特性。
[0007] 為達(dá)上述的一或部份或全部目的或是其他目的，本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種發(fā)光 二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其包括有：一交直流電源轉(zhuǎn)換器，用以接收一交流輸入電壓，并依據(jù)一脈 寬調(diào)變信號(hào)來(lái)轉(zhuǎn)換該交流輸入電壓，藉以產(chǎn)生具有一比例關(guān)系的一第一與一第二直流輸出 電壓，其中該第一直流輸出電壓用以同時(shí)驅(qū)動(dòng)多組并列的發(fā)光二極管串；一平衡線路，耦接 該些發(fā)光二極管串，用以平衡流經(jīng)該些發(fā)光二極管串的電流，并且適應(yīng)性地調(diào)整該些發(fā)光 二極管串在定電流源下的壓降，藉以輸出一控制電壓；以及一脈寬調(diào)變控制單元，耦接該交 直流電源轉(zhuǎn)換器與該平衡線路，用以接收該控制電壓與該第二直流輸出電壓，并據(jù)以產(chǎn)生 該脈寬調(diào)變信號(hào)給該交直流電源轉(zhuǎn)換器。
[0008] 基于上述，本發(fā)明所提出的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置是利用平衡線路來(lái)平衡流經(jīng)所有 發(fā)光二極管串的電流。如此一來(lái)，即可達(dá)到均流的目的；另外，本發(fā)明所提出的發(fā)光二極管 驅(qū)動(dòng)裝置得以在未采用任何升壓轉(zhuǎn)換器的條件下，依據(jù)交直流電源轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的一組獨(dú) 立直流輸出電壓(亦即第二直流輸出電壓）與平衡線路所提供的控制電壓間的等式來(lái)控制 脈寬調(diào)變控制單元，藉以改變交直流電源轉(zhuǎn)換器基于第二直流輸出電壓所間接產(chǎn)生的用以 直接驅(qū)動(dòng)所有發(fā)光二極管串的直流輸出電壓(亦即第一直流輸出電壓)。如此一來(lái)，即可達(dá) 到低成本、高效率與高穩(wěn)定度的目的。
[0009] 為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳 細(xì)說(shuō)明如下。
[0010] 然而，應(yīng)了解的是，上述一般描述及以下【具體實(shí)施方式】?jī)H為例示性及闡釋性的，其 并不能限制本發(fā)明所欲主張的范圍。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011] 下面的所附圖式是本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)的一部分，示出了本發(fā)明的示例實(shí)施例，所附 圖與說(shuō)明書(shū)的描述一起說(shuō)明本發(fā)明的原理。
[0012] 圖1A示出為傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管背光組件的示意圖；
[0013] 圖1B示出為本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置10的示意圖；
[0014] 圖2示出為本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光二極管串LLBi (i=l?m)的示意圖；
[0015] 圖3A示出為本發(fā)明一實(shí)施例的交直流電源轉(zhuǎn)換器101的示意圖；
[0016] 圖3B示出為本發(fā)明另一實(shí)施例的交直流電源轉(zhuǎn)換器101的示意圖；
[0017] 圖3C示出為本發(fā)明再一實(shí)施例的交直流電源轉(zhuǎn)換器101的示意圖；
[0018] 圖4示出為本發(fā)明一實(shí)施例的平衡線路103的示意圖；
[0019] 圖5示出為本發(fā)明一實(shí)施例的脈寬調(diào)變控制單元105的示意圖；
[0020] 圖6示出為本發(fā)明一實(shí)施例的反饋單元501的示意圖。
[0021] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：
[0022] 10 :發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置；
[0023] 30、101 :交直流電源轉(zhuǎn)換器；
[0024] 103 :平衡線路；
[0025] 105 :脈寬調(diào)變控制單元；
[0026] 20、50 :發(fā)光二極管背光組件；
[0027] 40 :升壓轉(zhuǎn)換器；
[0028] LLBi (i=l ?m):發(fā)光二極管串；
[0029] Lil ?LiN (i=l ?m):發(fā)光二極管；
[0030] T:隔離變壓器；
[0031] Np :-次側(cè)；
[0032] Nsl、Ns2:二次側(cè)；
[0033] Q :功率開(kāi)關(guān)；
[0034] D1 ?D4 :二極管；
[0035] R1 ?R4:電阻；
[0036] C、C1、C2:電容；
[0037] L1、L2:電感；
[0038] 301、303 :整流濾波單元；
[0039] CSi (i=l?m):可控電流源；
[0040] 401 :控制單元；
[0041] 501 :反饋單元；
[0042] 503 :脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器；
[0043] 601 :光稱合器；
[0044] 603 :穩(wěn)壓元件；
[0045] ISD :光稱合器的輸入側(cè)；
[0046] 0SD :光f禹合器的輸出側(cè)；
[0047] VAC :交流輸入電壓；
[0048] 、\ :直流輸出電壓；
[0049] VCTK :控制電壓；
[0050] vPWM:脈寬調(diào)變信號(hào)；
[0051] Vref:參考電壓；
[0052] VFB :反饋信號(hào)；
[0053] VNi (i=l ?m):節(jié)點(diǎn)電壓；
[0054] :低直流輸出電壓；
[0055] VHrcH :高直流輸出電壓；
[0056] DS :調(diào)光信號(hào)；
[0057] DGND、SGND :接地電位。

【具體實(shí)施方式】
[0058] 現(xiàn)將詳細(xì)參考本發(fā)明的示范性實(shí)施例，在附圖中說(shuō)明所述示范性實(shí)施例的實(shí)例。 另外，凡可能之處，在附圖及實(shí)施方式中使用相同標(biāo)號(hào)的元件/構(gòu)件代表相同或類似部分。
[0059] 圖1B示出為本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置10的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D 1B,本實(shí)施例的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置10至少適用于驅(qū)動(dòng)液晶顯示器（liquid crystal display,LCD)的發(fā)光二極管背光組件（light emitting diode (LED)backlight module) 20,但并不限制于此。其中，發(fā)光二極管背光組件20內(nèi)具有多組并列的發(fā)光二極管串（LED string)LLBi (i=l?m)，而且每一發(fā)光二極管串LLBi (i=l?m)是由多顆串接在一起的 發(fā)光二極管Lil?LiN(i=l?m)所組成，如圖2所示。另外，發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置10包括 有交直流電源轉(zhuǎn)換器（AC-DC power converting stage)101、平衡線路（balance circuit) 103,以及脈寬調(diào)變控制單元（PWM control unit) 105。
[0060] 在本實(shí)施例中，交直流電源轉(zhuǎn)換器101用以接收交流輸入電壓（AC input voltage) VA。，并依據(jù)脈寬調(diào)變控制單元105所產(chǎn)生的脈寬調(diào)變信號(hào)VPWM來(lái)轉(zhuǎn)換所接收的交 流輸入電壓VAC，藉以產(chǎn)生具有一比例關(guān)系（ratio relationship)的兩直流輸出電壓（DC output voltage) 與'。其中，直流輸出電壓是用以同時(shí)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管串LLBi (i=l?m)則通常為系統(tǒng)所需的電源如5V或3. 3V。
[0061] 平衡線路103耦接發(fā)光二極管串LLBi (i=l?m)，用以平衡流經(jīng)發(fā)光二極管串 LLBi (i=l?m)的電流(亦即電流平衡（current matching))，并且適應(yīng)性地調(diào)整發(fā)光二極 管串LLBi (i=l?m)的壓降（voltage drop)，藉以輸出控制電壓VCTK。脈寬調(diào)變控制單兀 105耦接交直流電源轉(zhuǎn)換器101與平衡線路103,用以接收平衡線路103所輸出的控制電壓 VCTK與交直流電源轉(zhuǎn)換器101所產(chǎn)生的直流輸出電壓'，并據(jù)以產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號(hào)VPWM給交 直流電源轉(zhuǎn)換器101。
[0062] 更清楚來(lái)說(shuō)，圖3A示出為本發(fā)明一實(shí)施例的交直流電源轉(zhuǎn)換器101的示意圖。請(qǐng) 參照?qǐng)D3A，交直流電源轉(zhuǎn)換器101包括有隔離變壓器（isolated transformer)T、功率開(kāi)關(guān) (power switch)Q，以及整流濾波單兀（rectification-filtering unit)301 與 303。其中， 隔離變壓器T具有一個(gè)一次側(cè)（primary side) Np以及兩個(gè)二次側(cè)（secondary side) Nsl 與Ns2。隔離變壓器T的一次側(cè)Np的第一端用以接收交流輸入電壓VA。。功率開(kāi)關(guān)Q的第 一端耦接隔離變壓器T的一次側(cè)Np的第二端，功率開(kāi)關(guān)Q的第二端接至一接地電位(亦即 危險(xiǎn)地（dangerous ground)) DGND，而功率開(kāi)關(guān)Q的控制端則用以接收脈寬調(diào)變控制單元 105所產(chǎn)生的脈寬調(diào)變信號(hào)VPWM。
[0063] 整流濾波單元301與隔離變壓器T的二次側(cè)Nsl并接，用以對(duì)隔離變壓器T的一 次側(cè)Np所接收到的交流輸入電壓V A。反應(yīng)在其二次側(cè)Nsl的交流電壓進(jìn)行整流與濾波，藉 以輸出直流輸出電壓'ED。相似地，整流濾波單元303與隔離變壓器T的二次側(cè)Ns2并接， 用以對(duì)隔離變壓器T的一次側(cè)Np所接收到的交流輸入電壓V A。反應(yīng)在二次側(cè)Ns2的交流電 壓進(jìn)行整流與濾波，藉以輸出直流輸出電壓
[0064] 在本實(shí)施例中，整流濾波單元301包括有二極管（diode) D1與電容（capacitor) Cl。其中，二極管D1的陽(yáng)極（anode)耦接隔離變壓器T的二次側(cè)Nsl的第一端，而二極管 D1的陰極（cathode)則用以輸出直流輸出電壓。另外，電容C1的第一端耦接二極管D1 的陰極，而電容C1的第二端則稱接至另一接地電位(亦即安全地（safety ground)) SGND。
[0065] 相似地，整流濾波單元303包括有二極管D2與電容C2。其中，二極管D2的陽(yáng)極耦 接隔離變壓器T的二次側(cè)Ns2的第一端，而二極管D2的陰極則用以輸出直流輸出電壓 另外，電容C2的第一端耦接二極管D2的陰極，而電容C2的第二端則耦接至接地電位SGND。 [0066] 由此可知，圖3A所示的交直流電源轉(zhuǎn)換器101的架構(gòu)為反馳式轉(zhuǎn)換器（flyback converter)。然而，本發(fā)明并不限制于此。
[0067] 圖3B示出為本發(fā)明另一實(shí)施例的交直流電源轉(zhuǎn)換器101的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D3A 與圖3B，相較于圖3A所示的交直流電源轉(zhuǎn)換器101，圖3B所示的交直流電源轉(zhuǎn)換器101還 多出了二極管D3與D4以及電感（inductor)L1與L2。其中，二極管D3的陽(yáng)極耦接至接地 電位SGND，而二極管D3的陰極則耦接至二級(jí)體D1的陰極。另外，電感L1耦接于二極管D1 的陰極與電容C1的第一端之間。相似地，二極管D4的陽(yáng)極耦接至接地電位SGND，而二極管 D4的陰極則耦接至二級(jí)體D2的陰極。另外，電感L2耦接于二極管D2的陰極與電容C2的 第一端之間。
[0068] 由此可知，圖3B所示的交直流電源轉(zhuǎn)換器101的架構(gòu)為順向式轉(zhuǎn)換器（forward converter)。然而，本發(fā)明亦不限制于此。
[0069] 圖3C示出為本發(fā)明再一實(shí)施例的交直流電源轉(zhuǎn)換器101的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D3A 與圖3C，相較于圖3A所示的交直流電源轉(zhuǎn)換器101，圖3C所示的交直流電源轉(zhuǎn)換器101也 多出了二極管D3與D4以及電感L1與L2,而且隔離變壓器T的二次側(cè)Nsl與Ns2各別具 有第一端、第二端以及中間抽頭端（center-tapped terminal)。其中，二極管D1的陽(yáng)極奉禹 接隔離變壓器T的二次側(cè)Nsl的第一端。電感L1的第一端耦接二極管D1的陰極，而電感 L1的第二端則用以輸出直流輸出電壓Vya)。電容C1的第一端f禹接電感L1的第二端，而電 容C1的第二端則耦接至隔離變壓器T的二次側(cè)Nsl的中間抽頭端與接地電位SGND。二極 管D3的陽(yáng)極耦接隔離變壓器T的二次側(cè)Nsl的第二端，而二極管D3的陰極則耦接至二極 管D1的陰極。
[0070] 相似地，二極管D2的陽(yáng)極耦接隔離變壓器T的二次側(cè)Ns2的第一端。電感L2的 第一端耦接二極管D2的陰極，而電感L2的第二端則用以輸出直流輸出電壓'。電容C2的 第一端耦接電感L2的第二端，而電容C2的第二端則耦接至隔離變壓器T的二次側(cè)Ns2的 中間抽頭端與接地電位SGND。二極管D4的陽(yáng)極耦接隔離變壓器T的二次側(cè)Ns2的第二端， 而二極管D4的陰極則耦接至二極管D2的陰極。
[0071] 由此可知，圖3C所示的交直流電源轉(zhuǎn)換器101的架構(gòu)為橋式/推挽式轉(zhuǎn)換器 (bridge/push-pull converter)。
[0072] 基于上述，交直流電源轉(zhuǎn)換器101所產(chǎn)生的兩個(gè)直流輸出電壓與VJ旬的比例 關(guān)系可以表示如下公式1 :
[0073] WNslzVyNsZ …公式 1
[0074] 由此可知，交直流電源轉(zhuǎn)換器101所產(chǎn)生的兩個(gè)直流輸出電壓與VJ旬的比例 關(guān)系即為隔離變壓器T的兩個(gè)二次側(cè)Nsl與Ns2的阻數(shù)比（winding turns ratio)。
[0075] 另一方面，在本發(fā)明另一實(shí)施例中，平衡線路103還具備有接收外部調(diào)光信號(hào)DS (其為脈沖寬度調(diào)變（PWM)型式的信號(hào)）以調(diào)整發(fā)光二極管串LLBi (i=l?m)的亮度的能 力。
[0076] 如此一來(lái)，圖4示出為本發(fā)明一實(shí)施例的平衡線路103的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D4,平 衡線路103包括有多個(gè)可控電流源（controllable current source)CSi (i=l?m)與控 制單元（control unit)401。其中，可控電流源CSi (i=l?m)可各別地（respectively)/ 同步地（synchronously)受控于外部調(diào)光信號(hào)DS，且第i個(gè)可控電流源CSi f禹接于第i組 發(fā)光二極管串LLBi與接地電位SGND之間。
[0077] 舉例來(lái)說(shuō)，第1個(gè)可控電流源CS1耦接于第1組發(fā)光二極管串LLB1與接地電位 SGND之間；第2個(gè)可控電流源CS2耦接于第2組發(fā)光二極管串LLB2與接地電位SGND之間； 請(qǐng)依此類至第m個(gè)可控電流源CSm f禹接于第m組發(fā)光二極管串LLBm與接地電位SGND之間。
[0078] 另外，控制單元401耦接可控電流源CSi (i=l?m)，用以依據(jù)一接收參考電壓 Vref來(lái)選取可控電流源CSi (i=l?m)的一最小壓降（minimum voltage drop)以作為控 制電壓VCTK。換言之，控制單元401會(huì)接收節(jié)點(diǎn)電壓（node voltage) VNi (i=l?m)(亦即 可控電流源CSi (i=l?m)的壓降)，并據(jù)以與一接收參考電壓Vref進(jìn)行比較，藉以選取具 有最小節(jié)點(diǎn)電壓VNi ( i=l?m)來(lái)作為控制電壓VCTK，亦即：VCTK=Vmin {VNi (i=l?m) }。
[0079] 在此值得一提的是，可控電流源CSi (i=l?m)必需要有足夠的壓降才能維持成 定電流源（constant current source)。然而，由于每一組發(fā)光二極管串LLBi (i=l?m) 的負(fù)載特性可能都不盡相同，所以不同的發(fā)光二極管串LLBi (i=l?m)在各自所對(duì)應(yīng)的 可控電流源CSi (i=l?m)上所造成的壓降就會(huì)不同。因此，過(guò)大的壓降將會(huì)造成可控電 流源CSi (i=l?m)產(chǎn)生過(guò)大的功率浪費(fèi)（power dissipation),從而降低可控電流源CSi (i=l ?m)的效率（efficiency)。
[0080] 有鑒于此，本實(shí)施例特別地利用可控電流源CSi (i=l?m)的最小壓降以作為控 制電壓VCTK的原因乃是為了要避免可控電流源CSi (i=l?m)產(chǎn)生過(guò)大的功率浪費(fèi)。因此， 只要交直流電源轉(zhuǎn)換器101所產(chǎn)生的直流輸出電壓得以讓可控電流源CSi (i=l?m) 具備有足夠的壓降而能維持成定電流源即可。當(dāng)然，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，亦可依據(jù)不 同的應(yīng)用而利用可控電流源CSi (i=l?m)的最大壓降（maximum voltage drop)或者是 可控電流源CSi (i=l?m)的平均壓降（average voltage drop)來(lái)作為控制電壓VCTK，一 切端視實(shí)際設(shè)計(jì)需求而決定。
[0081] 再者，圖5示出為本發(fā)明一實(shí)施例的脈寬調(diào)變控制單元105的示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D 5,脈寬調(diào)變控制單元包括有反饋單元（feedback unit) 501與脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器（PWM signal generator)503。其中，反饋單元501用以接收平衡線路103所輸出的控制電壓VCTii 與交直流電源轉(zhuǎn)換器101所產(chǎn)生的直流輸出電壓并依據(jù)所接收的控制電壓VCTK與直流 輸出電壓'間的等式(容后再詳述）而輸出反饋信號(hào)（feedback signal)VFB。另外，脈寬調(diào) 變信號(hào)產(chǎn)生器503耦接反饋單元501，用以依據(jù)反饋單元501所輸出的反饋信號(hào)V FB而適應(yīng) 性地輸出與調(diào)整脈寬調(diào)變信號(hào)VPWM(例如調(diào)整脈寬調(diào)變信號(hào)VPWM的責(zé)任周期（duty cycle))， 藉以切換(亦即導(dǎo)通與關(guān)閉）功率開(kāi)關(guān)Q。
[0082] 更清楚來(lái)說(shuō)，圖6示出為本發(fā)明一實(shí)施例的反饋單元501的示意圖。請(qǐng)合并參照 圖5與圖6,反饋單元501包括有電阻（resistor)R1?R4、光f禹合器（photo-coupler)601、 電容C，以及穩(wěn)壓元件（regulator) 603。其中，電阻R1的第一端用以接收交直流電源轉(zhuǎn)換 器101所產(chǎn)生的直流輸出電壓'。電阻R2的第一端耦接電阻R1的第二端，而電阻R2的第 二端則耦接至接地電位SGND。電阻R3的第一端用以接收平衡線路103所輸出的控制電壓 VCTK，而電阻R3的第二端則耦接電阻R1的第二端。電阻R4的第一端用以接收交直流電源 轉(zhuǎn)換器101所產(chǎn)生的直流輸出電壓
[0083] 光稱合器601具有光稱合器的輸入側(cè)（input side) ISD與光稱合器的輸出側(cè) (output side) 0SD。其中，光耦合器601的輸入側(cè)ISD的第一端耦接電阻R4的第二端，光 奉禹合器601的輸出側(cè)0SD的第一端用以輸出反饋信號(hào)V FB，而光f禹合器601的輸出側(cè)0SD的 第二端則耦接接地電位DGND。電容C的第一端接光耦合器601的輸入側(cè)ISD的第二端，而 電容C的第二端則耦接電阻R1的第二端。在此值得一提的是，光耦合器601所需的偏壓 (bias)是由電阻R4所提供。
[0084] 在本實(shí)施例中，穩(wěn)壓元件603例如可以采用編號(hào)為T(mén)L431的集成電路（integrated circuit，1C)，但并不限制于此。其中，穩(wěn)壓元件603的正端(亦稱陽(yáng)極)耦接接地電位SGND， 穩(wěn)壓元件603的負(fù)端(亦稱陰極)耦接光耦合器601的輸入側(cè)ISD的第二端，而穩(wěn)壓元件603 的參考輸入端則耦接至電阻R1的第二端。
[0085] 基于上述，反饋單元501所接收的控制電壓VCTK與直流輸出電壓八間的等式 (equation)可以表示如下公式2 :
[0086] K=A*Vl+B*Vctk…公式 2
[0087] 其中，K為一預(yù)設(shè)數(shù)值，且為穩(wěn)壓元件603所內(nèi)建的基準(zhǔn)電壓(亦即2. 5V);
[0088] △為一系數(shù)，且可表示為八=1?1/[1?1+0?2/71?3)]，而1?1?1?3分別為電阻1?1?1?3的 阻值；
[0089] 8為另一系數(shù)，且可表示為8=1?3/[1?3+0?1//1?2)];
[0090] 八為直流輸出電壓八的電壓值；以及
[0091] VCTR為控制電壓VCTR的電壓值。
[0092] 基此，公式2則可以改寫(xiě)成如下公式3 :
[0093] 2. 5V=R1/ [R1+ (R2//R3) ] *VL+R3/ [R3+ (R1//R2) ] *VCTK…公式 3
[0094] 據(jù)此，當(dāng)平衡線路103所輸出的控制電壓VCTK高于2. 5V時(shí)，則表示此時(shí)直流電源 轉(zhuǎn)換器101所產(chǎn)生的直流輸出電壓'ED過(guò)高。有鑒于此，依據(jù)反饋單元501所接收的控制 電壓V CTK與直流輸出電壓VJ旬的等式(亦即公式2)可知，直流輸出電壓\必須下降，其因 控制電壓VCTK上升。因此，脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器503所產(chǎn)生的脈寬調(diào)變信號(hào)V PWM的責(zé)任周期 便會(huì)反應(yīng)于反饋單元501所輸出的反饋信號(hào)VFB而變窄/變小，從而降低直流輸出電壓八。 另一方面，由于交直流電源轉(zhuǎn)換器101所產(chǎn)生的兩個(gè)直流輸出電壓與VJ司的比例關(guān)系 即為隔離變壓器T的兩個(gè)二次側(cè)Nsl與Ns2的匝數(shù)比，所以一旦降低直流輸出電壓\就會(huì) 連帶降低直流輸出電壓' ED。也亦因如此，平衡線路103所輸出的控制電壓VCTK也會(huì)跟著下 降，藉以穩(wěn)定在2. 5V。
[0095] 相反地，當(dāng)平衡線路103所輸出的控制電壓VCTK低于2. 5V時(shí)，則表示此時(shí)直流電源 轉(zhuǎn)換器101所產(chǎn)生的直流輸出電壓'ED過(guò)低。有鑒于此，依據(jù)反饋單元501所接收的控制 電壓V CTK與直流輸出電壓VJ旬的等式(亦即公式2)可知，直流輸出電壓 '必須提升，其因 控制電壓VCTK下降。因此，脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器503所產(chǎn)生的脈寬調(diào)變信號(hào)VPWM的責(zé)任周期 便會(huì)反應(yīng)于反饋單元501所輸出的反饋信號(hào)V FB而變寬/變大，從而提升直流輸出電壓 另一方面，由于交直流電源轉(zhuǎn)換器101所產(chǎn)生的兩個(gè)直流輸出電壓與VJ司的比例關(guān)系 即為隔離變壓器T的兩個(gè)二次側(cè)Nsl與Ns2的匝數(shù)比，所以一旦提升直流輸出電壓\就會(huì) 連帶提升直流輸出電壓'ED。也亦因如此，平衡線路103所輸出的控制電壓V CTK也會(huì)跟著提 升，藉以穩(wěn)定在2. 5V。
[0096] 綜上所述，本發(fā)明所提出的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置是利用平衡線路來(lái)平衡流經(jīng)所有 發(fā)光二極管串的電流。如此一來(lái)，即可達(dá)到均流（因流經(jīng)每一發(fā)光二極管的電流都相同）的 目的；另外，本發(fā)明所提出的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置得以在未采用任何升壓轉(zhuǎn)換器的條件下， 依據(jù)交直流電源轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的一組獨(dú)立直流輸出電壓（\)與平衡線路所提供的控制電 壓（V CTK)間的等式(公式2)來(lái)控制脈寬調(diào)變控制單元，藉以間接改變交直流電源轉(zhuǎn)換器所產(chǎn) 生的用以直接驅(qū)動(dòng)所有發(fā)光二極管串的直流輸出電壓（\ ED)(亦即通過(guò)改變 '以連帶改變 的間接方式)。如此一來(lái)，即可達(dá)到低成本(因未采用任何升壓轉(zhuǎn)換器)、高效率與高穩(wěn)定 度（因 '的負(fù)載變化相對(duì)于的負(fù)載變化來(lái)得更小且更穩(wěn)定）的目的。
[〇〇97] 最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制； 盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其 依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征 進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技 術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，包括： 一交直流電源轉(zhuǎn)換器，用以接收一交流輸入電壓，并依據(jù)一脈寬調(diào)變信號(hào)來(lái)轉(zhuǎn)換該交 流輸入電壓，藉以產(chǎn)生具有一比例關(guān)系的一第一直流輸出電壓與一第二直流輸出電壓，其 中該第一直流輸出電壓用以同時(shí)驅(qū)動(dòng)多組并列的發(fā)光二極管串； 一平衡線路，耦接該些發(fā)光二極管串，用以平衡流經(jīng)該些發(fā)光二極管串的電流，并且適 應(yīng)性地調(diào)整該些發(fā)光二極管串的壓降，藉以輸出一控制電壓；以及 一脈寬調(diào)變控制單元，耦接該交直流電源轉(zhuǎn)換器與該平衡線路，用以接收該控制電壓 與該第二直流輸出電壓，并據(jù)以產(chǎn)生該脈寬調(diào)變信號(hào)給該交直流電源轉(zhuǎn)換器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該交直流電源轉(zhuǎn)換器包 括： 一隔離變壓器，具有一一次側(cè)、一第一二次側(cè)與一第二二次側(cè)，其中該一次側(cè)的第一端 用以接收該交流輸入電壓； 一功率開(kāi)關(guān)，該功率開(kāi)關(guān)第一端耦接該一次側(cè)的第二端，該功率開(kāi)關(guān)第二端接至一第 一接地電位，而該功率開(kāi)關(guān)控制端則用以接收該脈寬調(diào)變信號(hào)； 一第一整流濾波單元，與該第一二次側(cè)并接，用以對(duì)該一次側(cè)所接收到的該交流輸入 電壓反應(yīng)在該第一二次側(cè)的交流電壓進(jìn)行整流與濾波，藉以輸出該第一直流輸出電壓；以 及 一第二整流濾波單元，與該第二二次側(cè)并接，用以對(duì)該一次側(cè)所接收到的該交流輸入 電壓反應(yīng)在該第二二次側(cè)的交流電壓進(jìn)行整流與濾波，藉以輸出該第二直流輸出電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該第一整流濾波單元包 括： 一第一二極管，該第一二極管陽(yáng)極耦接該第一二次側(cè)的第一端，而該第一二極管陰極 則用以輸出該第一直流輸出電壓；以及 一第一電容，該第一電容第一端稱接該第一二極管的陰極，而該第一電容第二端則奉禹 接至一第二接地電位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該第二整流濾波單元包 括： 一第二二極管，該第二二極管陽(yáng)極耦接該第二二次側(cè)的第一端，而該第二二極管陰極 則用以輸出該第二直流輸出電壓；以及 一第二電容，該第二電容第一端耦接該第二二極管的陰極，而第二電容第二端則耦接 至該第二接地電位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該第一整流濾波單元還 包括： 一第三二極管，該第三二極管陽(yáng)極耦接至該第二接地電位，而該第三二極管陰極則耦 接至該第一二級(jí)體的陰極；以及 一第一電感，稱接于該第一二極管的陰極與該第一電容的第一端之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該第二整流濾波單元還 包括： 一第四二極管，該第四二極管陽(yáng)極耦接至該第二接地電位，而該第四二極管陰極則耦 接至該第二二級(jí)體的陰極；以及 一第二電感，耦接于該第二二極管的陰極與該第一電容的第一端之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該第一與該第二二次側(cè) 各別具有第一端、第二端以及中間抽頭端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該第一整流濾波單元包 括： 一第一二極管，該第一二極管陽(yáng)極耦接該第一二次側(cè)的第一端； 一第一電感，第一電感第一端耦接該第一二極管的陰極，而該第一電感第二端則用以 輸出該第一直流輸出電壓； 一第一電容，該第一電容第一端稱接該第一電感的第二端，而該第一電容第二端則奉禹 接至該第一二次側(cè)的中間抽頭端與一第二接地電位；以及 一第二二極管，該第二二極管陽(yáng)極耦接該第一二次側(cè)的第二端，而該第二二極管陰極 則耦接至該第一二極管的陰極。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該第二整流濾波單元包 括： 一第三二極管，該第三二極管陽(yáng)極耦接該第二二次側(cè)的第一端； 一第二電感，該第二電感第一端耦接該第三二極管的陰極，而該第二電感第二端則用 以輸出該第二直流輸出電壓； 一第二電容，該第二電容第一端耦接該第二電感的第二端，而該第二電容第二端則耦 接至該第二二次側(cè)的中間抽頭端與該第二接地電位；以及 一第四二極管，該第四二極管陽(yáng)極耦接該第二二次側(cè)的第二端，而該第四二極管陰極 則耦接至該第三二極管的陰極。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該比例關(guān)系為該第一與 該第二二次側(cè)的匝數(shù)比。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該平衡線路還具備有接 收一調(diào)光信號(hào)以調(diào)整該些發(fā)光二極管串的亮度的能力。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該平衡線路包括： 多個(gè)可控電流源，受控于該調(diào)光信號(hào)，且第i個(gè)可控電流源耦接于第i組發(fā)光二極管串 與一第二接地電位之間，其中i為正整數(shù)；以及 一控制單元，耦接該些可控電流源，用以依據(jù)一參考電壓來(lái)選取該些可控電流源的一 最小壓降以作為該控制電壓。
13. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該脈寬調(diào)變控制單元包 括： 一反饋單元，用以接收該控制電壓與該第二直流輸出電壓，并依據(jù)該控制電壓與該第 二直流輸出電壓間的一等式而輸出一反饋信號(hào)；以及 一脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器，耦接該反饋單元，用以依據(jù)該反饋信號(hào)而適應(yīng)性地輸出與調(diào) 整該脈寬調(diào)變信號(hào)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該等式為 k=a*vl+b*vctr， 其中，K為一預(yù)設(shè)數(shù)值； Α與Β分別為一系數(shù)； '為該第二直流輸出電壓的電壓值；以及 VCTK為該控制電壓的電壓值。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該反饋單元包括： 一第一電阻，該第一電阻第一端用以接收該第二直流輸出電壓； 一第二電阻，該第二電阻第一端耦接該第一電阻的第二端，而該第二電阻第二端則耦 接至一第二接地電位； 一第三電阻，該第三電阻第一端用以接收該控制電壓，而該第三電阻第二端則耦接該 第一電阻的第二端； 一第四電阻，該第四電阻第一端用以接收該第二直流輸出電壓； 一光f禹合器，具有一輸入側(cè)與一輸出側(cè)，其中該輸入側(cè)的第一端f禹接該第四電阻的第 二端，該輸出側(cè)的第一端用以輸出該反饋信號(hào)，而該輸出側(cè)的第二端則耦接至該第一接地 電位； 一電容，該電容第一端接該輸入側(cè)的第二端，而該電容第二端則稱接該第一電阻的第 二端；以及 一穩(wěn)壓元件，該穩(wěn)壓元件正端耦接至該第二接地電位，該穩(wěn)壓元件負(fù)端稱接該輸入側(cè) 的第二端，而該穩(wěn)壓元件參考輸入端則耦接至該第一電阻的第二端。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該穩(wěn)壓元件為一集成 電路。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該集成電路的編號(hào)為 TL431。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 該預(yù)設(shè)數(shù)值為該穩(wěn)壓元件所內(nèi)建的一基準(zhǔn)電壓； A=R1/[R1+(R2//R3)];以及 B=R3/[R3+(R1//R2)], 其中，R1?R3分別為該第一至該三電阻的阻值。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK104113958SQ201310182219
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月16日
【發(fā)明者】史富元, 王文圣 申請(qǐng)人:力林科技股份有限公司