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    • 专利摘要:
    本發明提供一種電壓調節電路，包括：電壓轉換模組、LED驅動模組和控制模組。電壓轉換模組用以接收一第一電壓，並將該第一電壓轉換為一第二電壓。LED驅動模組的每一LED驅動回路具有一電流調節器和一LED燈串。控制模組用以根據所接收的輸入信號來輸出一控制信號，該輸入信號反映流經LED驅動模組的電流。該電壓轉換模組根據該控制信號來調節第二電壓，以便調節後的第二電壓仍然維持每一LED驅動回路中的LED燈串的燈亮度不變。
    公开号:TW201320822A
    申请号:TW101108209
    申请日:2012-03-12
    公开日:2013-05-16
    发明作者:Wei-Qiang Zhang；Yan Zhong；Jian-Ping Ying
    申请人:Delta Electronics Shanghai Co；
    IPC主号:H05B45-00
    专利说明:
    電壓調節電路及其LED驅動裝置
    本發明係有關於一種LED燈串的驅動技術，特別係有關於一種針對LED驅動裝置中的電流調節器所承載電壓進行調節的電壓調節電路。
    現有技術中，當LED燈串連接到直流電壓源進行工作時，通常需要在該LED燈串上串聯連接一電流調節器，並通過該電流調節器的恒流特性來穩定LED燈串的工作電流。例如，可利用一電壓轉換模組將交流或直流的輸入電壓轉換為一恒定的直流電壓，再將該直流電壓電性連接至電流調節器，以提供LED燈串工作所需的工作電壓。在LED燈串的多種實際應用場合，往往會採用多個LED驅動回路並聯連接至該直流電壓（即，電壓轉換模組的輸出電壓），每一LED驅動回路包括彼此串聯連接的一電流調節器和一LED燈串。由於不同LED之間的特性差異，即使LED數目相同的兩個LED燈串，其工作電壓也可能不一樣。因此，為了使每一LED燈串中的LED保持正常工作狀態，電壓轉換模組的輸出電壓應當設定為相較於LED燈串中的最大工作電壓稍高的一電壓值，亦即，該輸出電壓必須提供相對於該最大工作電壓的一安全裕量。此外，每一LED驅動回路中的電流調節器和LED燈串採用串聯連接，該電流調節器需要承載輸出電壓VO與LED燈串工作電壓VF之間的差值電壓。該差值電壓越大，電流調節器上的損耗越大，系統中的能耗也將隨之增加。舉例來說，若電壓轉換模組的輸出電壓固定為24V直流電壓，LED燈串上具有6個LED，每個LED正常工作時的壓降為3V，則與該LED燈串串接的電流調節器所承受的壓降為6V，並且流經電流調節器的電流等於LED燈串的燈電流，因此，電流調節器上的損耗較大，系統的效率較低。有鑑於此，如何設計一種電壓調節電路，以便電壓轉換模組的輸出電壓可根據流經LED燈串的電流進行自我調整調節，在不影響LED燈串的亮度的情況的同時，降低電流調節器上的損耗，提升系統的效率，是業內相關技術人員亟待解決的一項課題。
    針對現有技術中的LED驅動裝置在電路設計時所存在的上述缺陷，本發明提供了一種電壓調節電路以及包含該電壓調節電路的LED驅動裝置。本揭示內容之一態樣係在於提供一種用於LED驅動器的電壓調節電路，包括一電壓轉換模組、一LED驅動模組和一控制模組。該電壓轉換模組用以接收一第一電壓，並將該第一電壓轉換為一第二電壓，其中，第一電壓為一直流電或一交流電，第二電壓為一直流電。該LED驅動模組包括至少一LED驅動回路，並且每一LED驅動回路具有一電流調節器和一LED燈串。該電流調節器電性連接至該電壓轉換模組所輸出的第二電壓。該LED燈串與該電流調節器串聯連接。該控制模組用以接收一輸入信號，並根據該輸入信號來輸出一控制信號至電壓轉換模組，其中，該輸入信號反映流經LED驅動模組的電流。該電壓轉換模組根據該控制信號來調節第二電壓，以便調節後的第二電壓仍然維持每一LED驅動回路中的LED燈串的燈亮度不變。該控制模組包括一比較器和一控制單元。該比較器具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端。第一輸入端用以接收與第二電壓相對應的一參考電壓。第二輸入端用於接收與第二電壓相對應的一回饋電壓。該輸出端輸出一比較信號。該控制單元電性連接至比較器的輸出端，用於接收該比較信號，並根據該比較信號來輸出該控制信號。在一具體實施例中，該輸入信號疊加於比較器的第一輸入端的參考電壓。在另一具體實施例中，該輸入信號疊加於比較器的第二輸入端的回饋電壓。在又一具體實施例中，該比較器更包括一第三輸入端，用於接收所述輸入信號以便所述輸出端輸出所述比較信號。該電流調節器為一線性調節器。當流經該LED驅動模組的電流大於一第一參考電流時，該控制模組輸出一第一控制信號，並且該電壓轉換模組根據該第一控制信號來降低第二電壓。第一參考電流為流經該LED驅動模組額定電流的80%~100%。進一步，該第一參考電流為流經該LED驅動模組額定電流的95%。當流經LED驅動模組的電流小於一第二參考電流時，控制模組輸出一第二控制信號，並且電壓轉換模組根據第二控制信號來增加第二電壓。當基於該第二控制信號所得到的該第二電壓小於一額定電壓時，繼續採樣流經該LED驅動模組的電流。該第二參考電流為第一參考電流的80%~100%。進一步，該第二參考電流為該第一參考電流的95%。當該第二電壓等於額定電壓時，重新設置流經LED驅動模組的額定電流，並將流經LED驅動模組的當前電流與重新設置的額定電流進行比較，該控制模組根據比較結果輸出一第三控制信號，並且該電壓轉換模組根據該第三控制信號來調節該第二電壓。當新的LED燈串併入該LED驅動模組，且流經該LED驅動模組的電流大於一第三參考電流時，該控制模組輸出一第四控制信號，並且該電壓轉換模組根據該第四控制信號來增加該第二電壓至一額定電壓。第三參考電流為第一參考電流的100%~130%。進一步，該第三參考電流為該第一參考電流的120%。該電壓轉換模組包括一隔離變壓器、一功率開關和一驅動電路。該隔離變壓器具有一原邊繞組和一副邊繞組，其原邊繞組的一端電性連接至第一電壓，其副邊繞組電性連接至第二電壓。該功率開關具有一第一端、一第二端和一第三端，其第二端電性連接至原邊繞組的另一端，其第三端電性連接至第一電壓。該驅動電路電性連接至該功率開關的第一端和該控制模組，用於放大該控制信號並基於該控制信號來驅動該功率開關執行導通或關斷操作，以便通過調節該第一電壓從而調節該第二電壓。該控制模組包括一微處理器，所述微處理器具有一模數轉換介面和一輸出端。該模數轉換介面用於採樣流經所述LED驅動模組的電流，並將所述採樣電流轉換為一數位信號。該輸出端用於輸出與所述數位信號相對應的所述控制信號。該電壓調節電路更包括一調光開關，並且該微處理器更具有一脈寬調製輸出端。其中，該脈寬調製輸出端輸出一脈寬調製信號來控制該調光開關，以便調節流經該LED燈串的平均電流。該電壓調節電路更包括一脈寬調製驅動器，設置在該微處理器的脈寬調製輸出端和該調光開關之間，用以放大該脈寬調製信號。流經不同LED驅動回路中的LED燈串的燈電流不同。在一具體實施例中，該電壓轉換模組包括一PFC（Power Factor Correction,功率因數校正）電路以及與該PFC電路電性連接的一直流-直流轉換器。在另一具體實施例，該電壓轉換模組包括一交流-直流轉換器。在又一具體實施例，該電壓轉換模組包括一直流-直流轉換器。本揭示內容之一態樣係在於提供一種用於LED驅動器的電壓調節電路，包括一電壓轉換模組、一第一LED驅動模組和一第二LED驅動模組、一控制模組。該電壓轉換模組用於接收一第一電壓，並將該第一電壓轉換為一第二電壓，其中，第一電壓為一直流電或一交流電，第二電壓為一直流電。第一LED驅動模組和第二LED驅動模組中的每一LED驅動模組包括至少一LED驅動回路，並且每一LED驅動回路具有一電流調節器和一LED燈串。該電流調節器電性連接至該電壓轉換模組所輸出的第二電壓。該LED燈串與該電流調節器串聯連接。該控制模組用於接收一第一輸入信號和一第二輸入信號，並根據第一輸入信號和/或第二輸入信號來輸出一控制信號至該電壓轉換模組。其中，第一輸入信號反映流經第一LED驅動模組的電流，第二輸入信號反映流經第二LED驅動模組的電流。該電壓轉換模組根據控制信號來調節第二電壓，以便調節後的第二電壓仍然維持第一LED驅動模組和第二LED驅動模組中的每一LED驅動回路的LED燈串的燈亮度。該控制模組包括一微處理器。該微處理器具有一第一模數轉換介面、一第二模數轉換介面和一輸出端。該第一模數轉換介面用於採樣流經該第一LED驅動模組的一第一電流信號，並將該第一電流信號轉換為一第一數位信號。該第二模數轉換介面用於採樣流經該第二LED驅動模組的一第二電流信號，並將該第二電流信號轉換為一第二數位信號。該輸出端用於根據該第一數位信號和/或第二數位信號來輸出該控制信號至該電壓轉換模組。當該電壓調節電路基於第一數位信號進行調節所得到的第二電壓的臨界值，高於該電壓調節電路基於第二數位信號進行調節所得到的第二電壓的臨界值時，該微處理器的輸出端根據第一數位信號來輸出控制信號。當該電壓調節電路基於第一數位信號進行調節所得到的第二電壓的臨界時刻，小於該電壓調節電路基於第二數位信號進行調節所得到的第二電壓的臨界時刻時，該微處理器的輸出端根據第一數位信號來輸出控制信號。第一LED驅動模組更包括一第一調光開關，並且，該微處理器更具有一第一輸出端。該第一輸出端輸出一第一脈寬調製信號來控制第一調光開關，以便調節流經第一LED驅動模組中的LED燈串的平均電流。進一步，該電壓調節電路更包括一第一脈寬調製驅動器，設置在微處理器的第一輸出端和第一調光開關之間，用以放大第一脈寬調製信號。第二LED驅動模組更包括一第二調光開關，並且，該微處理器更具有一第二輸出端，其中，該第二輸出端輸出一第二脈寬調製信號來控制第二調光開關，以便調節流經第二LED驅動模組中的LED燈串的平均電流。進一步，該電壓調節電路更包括一第二脈寬調製驅動器，設置在微處理器的第二輸出端和第二調光開關之間，用以放大第二脈寬調製信號。第一LED驅動模組中的LED驅動回路數量等於第二LED驅動模組中的LED驅動回路數量。在一具體實施例中，該電壓轉換模組包括一PFC（Power Factor Correction,功率因數校正）電路以及與該PFC電路電性連接的一直流-直流轉換器。在另一具體實施例中，該電壓轉換模組包括一交流-直流轉換器。在又一具體實施例，該電壓轉換模組包括一直流-直流轉換器。本揭示內容之一態樣係在於提供一種LED驅動裝置，包括至少一LED燈串，其中，該LED驅動裝置包括上述電壓調節電路。採用本發明的電壓調節電路及其LED驅動裝置，通過控制模組來接收用於反映流經LED驅動模組的電流的輸入信號，並根據該輸入信號來輸出相應的控制信號，進而調節電壓轉換模組的輸出電壓，以便該輸出電壓仍然維持每一LED驅動回路中的LED燈串的燈亮度，並且還可顯著降低電流調節器的損耗，提高系統效率。
    為了使本申請所揭示之技術內容更加詳盡與完備，可參照附圖以及本發明之下述各種具體實施例，附圖中相同之標記代表相同或相似之組件。然而，本領域的普通技術人員應當理解，下文中所提供的實施例並非用來限制本發明所涵蓋之範圍。此外，附圖僅僅用於示意性地加以說明，未依照其原尺寸進行繪製。下面請參照附圖，以對本發明各個方面的具體實施方式作進一步的詳細描述。第1圖繪示現有技術中的LED驅動裝置的電路原理圖。如前所述，當LED燈串連接到直流電壓源進行工作時，通常需要在該LED燈串上串聯一電流調節器，從而能夠藉由該電流調節器的恒流特性來穩定LED燈串的工作電流。請參照第1圖，用於該LED燈串的驅動電路包括一電壓轉換模組100和一LED驅動回路。其中，該LED驅動回路由彼此串聯連接的電流調節器101和LED燈串SR構成，該LED燈串中包括有若干個LED。當電壓轉換模組100接收一輸入電壓Vin後，經過轉換處理後得到一輸出電壓Vo。一般地，考慮到LED燈串SR的工作電壓VF的離散特性，電壓轉換模組100輸出的電壓Vo通常都會大於工作電壓VF一定的數值，以便在LED燈串中的LED特性發生變化時，輸出電壓Vo仍然能夠保證流經LED燈串的電流相對比較穩定。第2圖繪示現有技術中的用於驅動多個LED燈串的LED驅動裝置的電路原理圖。類似於第1圖，第2圖中的驅動電路包括一電壓轉換模組200，該電壓轉換模組200將所接收的輸入電壓Vin轉換為直流輸出電壓Vo，並通過Vo來提供LED燈串正常工作所需的電壓值。但是，第2圖中的電壓轉換模組的輸出端並聯連接有三個LED驅動回路，即，由電流調節器201和LED燈串SR21組成的第一LED驅動回路，由電流調節器202和LED燈串SR22組成的第二LED驅動回路，以及由電流調節器203和LED燈串SR23組成的第三驅動回路。請參照第2圖，每一LED驅動回路包括彼此串聯連接的一電流調節器和一LED燈串。由於不同LED之間的特性差異或LED燈串工作時可能具有離散性，即使LED數目相同的兩個LED燈串，其工作電壓也可能不一樣。因此，為了使每一LED燈串中的LED保持正常工作狀態，電壓轉換模組200的輸出電壓Vo應當設定為相較於LED燈串中的最大工作電壓稍高的一電壓值。例如，在第2圖中，LED燈串SR21的最大工作電壓為VF1，LED燈串SR22的最大工作電壓為VF2，LED燈串SR23的最大工作電壓為VF3，VF1<VF2<VF3，則電壓轉換模組200的輸出電壓Vo必須大於電壓VF3一定的數值，亦即，該輸出電壓Vo必須提供相對於該最大工作電壓VF3的一安全裕量。然而，電壓轉換模組200的輸出電壓Vo越高，電流調節器上的損耗就會越大，系統的效率隨之降低。在現有技術中，如何建立起輸出電壓Vo與流經LED燈串的燈電流之間的內在聯繫，以便該燈電流變化時，在不影響LED燈串中的LED的燈亮度的情形下，自我調整地調低輸出電壓Vo，減少電流調節器上的損耗，是相關技術人員需要解決的一項課題。第3圖繪示依據本發明一實施方式的用於LED驅動裝置的電壓調節電路的原理圖。請參照第3圖，該電壓調節電路包括一電壓轉換模組300、一LED驅動模組和一控制模組303。具體地，電壓轉換模組300包括至少一其導通或關斷受其控制端接收的控制信號控制的功率元件S1，該電壓轉換模組300接收一第一電壓Vin，並將該第一電壓Vin轉換為一第二電壓Vo，其中，第一電壓Vin為一直流電或一交流電，第二電壓Vo為一直流電。在一具體實施例中，該電壓轉換模組300包括一PFC（Power Factor Correction,功率因數校正）電路以及與該PFC電路電性連接的一直流-直流轉換器。在另一具體實施例中，該電壓轉換模組300包括一交流-直流轉換器，用於將交流電壓Vin轉換為直流輸出電壓Vo。在另一具體實施例中，該電壓轉換模組300包括一直流-直流轉換器，用於將直流電壓Vin轉換為直流輸出電壓Vo。該LED驅動模組包括至少一LED驅動回路。本領域的技術人員應當理解，第3圖中僅僅示意性地描述一個LED驅動回路，但本發明並不只局限於此。例如，在其他實施例中，若整個系統的功率滿足要求，電壓轉換模組300的輸出電壓Vo更可並聯連接兩個或兩個以上的LED驅動回路，此種可替換實施例同樣包含于本發明的精神範圍內。請參照第3圖，該LED驅動回路具有一電流調節器301和一LED燈串SR31，電流調節器301電性連接至電壓轉換模組300所輸出的第二電壓Vo，LED燈串SR31與電流調節器301串聯連接。此外，LED驅動回路與電壓轉換模組300形成一電性環路，LED燈串SR31中的LED流過電流Io並處於點亮狀態。控制模組303接收一輸入信號，並根據該輸入信號來輸出一控制信號，於一實施例中，該控制信號為一占空比控制信號，於一實施例中，該控制信號為一開關頻率控制信號，於一實施例中，該控制信號為一占空比和開關頻率控制信號，並且該電壓轉換模組300可藉由該控制信號來調節其輸出電壓Vo，其中，該輸入信號用於反映流經LED驅動模組的電流。例如，可在LED驅動模組的適當位置設計一電阻，當流經LED驅動模組的電流流過該電阻時，通過檢測該電阻所載入的電壓即可獲取流經LED驅動模組的電流變化。需要特別指出的是，電壓轉換模組300根據來自控制模組303的控制信號來調節第二電壓Vo時，調節後的第二電壓仍然能夠維持每一LED驅動回路中的LED燈串的燈亮度不變。也就是說，在LED燈串的燈亮度沒有明顯變化時，盡可能地降低第二電壓Vo的電壓值，以便電流調節器上所承載的電壓更低，從而減小該電流調節器的損耗，提升系統的效率，節約系統所需的電能。需要說明的是，LED燈串的燈亮度不變是指流經LED燈串的電流不小於LED驅動模組額定電流的80%的範圍內引起的LED燈串的亮度的變化都認為LED燈串的燈亮度不變。需要說明的是，第二電壓（即採用諸如占空比控制信號調節後的輸出電壓）的降幅通常會大於該輸出電壓的紋波分量。例如，輸出電壓的紋波分量為1%，而採用占空比控制信號或開關頻率控制信號進行調節後的輸出電壓相比於調節前的輸出電壓，其電壓降幅一般大於該紋波分量1%。第4(a)圖和第4(b)繪示第3圖的電壓調節電路中的電流調節器的工作原理圖。在設計具有恆流特性的電流調節器時，可優先採用線性調節器以降低設計成本。其中，第4(a)圖繪示線性電流調節器的一具體實施例，而第4(b)圖繪示線性電流調節器的另一具體實施例。在第4(a)圖中，與輸出電壓Vo相連接的多個LED的燈電流，藉由開關元件Q1來進行穩流。具體地，通過改變比較器的輸出電壓，進而改變開關元件Q1的柵極控制電壓，當Q1工作于線性區時，其源極和漏極之間的阻抗RDS也會隨之變化。最終，載入於電阻R兩端的電壓恒定，從而流經LED的燈電流也保持恒定。在第4(b)圖繪示中，二極體D1和D2上的壓降之和為1.4V，當三極管的基極與發射極之間的電壓大於其導通電壓0.7V時，載入於電阻R兩端的電壓為0.7V。此時，流經該電阻R的電流保持恒定，由於LED與電阻R串聯連接，三極管導通後，流經LED的燈電流隨之也保持恒定。第5圖繪示第3圖的電壓調節電路用來調節電壓轉換模組的輸出電壓的一較佳實施例的電路圖。在第5圖中，LED驅動模組包括三個LED驅動回路，即，由電流調節器501和LED燈串SR51組成的第一LED驅動回路，由電流調節器502和LED燈串SR52組成的第二LED驅動回路，以及由電流調節器503和LED燈串SR53組成的第三驅動回路。該電壓轉換模組包括一隔離變壓器T1、一功率開關S1和一驅動電路504。其中，隔離變壓器T1具有一原邊繞組和一副邊繞組，並且原邊繞組的一端電性連接至第一電壓Vin的一端，副邊繞組經二極體D2整流後電性連接至第二電壓Vo。功率開關S1的控制端電性連接至驅動電路504，其第二端電性連接至原邊繞組的另一端，其第三端電性連接至第一電壓Vin的另一端。驅動電路504電性連接至功率開關S1的控制端和控制模組，用於放大來自控制模組的控制信號並基於該控制信號來驅動功率開關S1執行導通或關斷操作，以便通過第一電壓Vin（如隔離變壓器的原邊繞組上的電壓）來調節第二電壓Vo（如隔離變壓器的副邊繞組上的電壓）。在一具體實施例中，控制模組包括一比較器和一控制單元505。其中，比較器具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，該第一輸入端接收與第二電壓Vo相對應的一參考電壓Vo_ref，該第二輸入端接收與第二電壓Vo相對應的一回饋電壓Vo_back，以及該輸出端輸出一比較信號，在第5圖中，該回饋電壓Vo_back與輸出電壓Vo呈線性關係。控制單元505電性連接至比較器的輸出端，用於接收該比較信號，並根據該比較信號來輸出控制信號Dcon。然後，驅動電路504將該控制信號Dcon進行放大，以便藉由功率開關S1的導通與關斷來調節第二電壓Vo。在一具體實施例中，用於反映流經LED驅動模組的電流Io的輸入信號疊加於比較器的第一輸入端的所述參考電壓。例如，該輸入信號為電阻Rs右側的節點電壓，然後參考電壓控制器506根據該節點電壓來設定一參考電壓Vo_ref。不妨設定流經LED燈串SR51的電流為IF1，流經LED燈串SR52的電流為IF2，流經LED燈串SR53的電流為IF3，則Io等於IF1、IF2和IF3之和。在其他實施例中，用於反映流經LED驅動模組的電流Io的輸入信號疊加於比較器的第二輸入端的回饋電壓Vo_back。在其他實施例中，用於反映流經LED驅動模組的電流Io的輸入信號作用於比較器的第三輸入端。在本實施例中，通過採樣電阻Rs採樣用於反映流經LED驅動模組的電流Io。在其他實施例中，通過電流互感器或電流霍爾感測器採樣用於反映流經LED驅動模組的電流Io。第6(a)圖和第6(b)圖繪示第5圖的電壓調節電路在調節過程中，輸出電壓和參考電壓的電壓波形以及流經LED燈串的電流波形圖。請參照第6(a)圖和第6(b)圖，當參考電壓Vo_ref降低時，電壓轉換模組的輸出電壓Vo也逐漸降低。當流經LED驅動模組的電流Io（可初始設定為電流Iref）大於一第一參考電流Iref1時，參考電壓控制器506降低參考電壓Vo_ref，控制模組根據參考電壓Vo_ref和回饋電壓Vo_back輸出一第一控制信號，並且電壓轉換模組根據該第一控制信號來降低第二電壓Vo的數值。若將LED燈串的燈亮度不發生明顯變化時所對應的電流錶示為該第一參考電流Iref1，則第二電壓Vo的最小值可基於該第一控制信號調低至該第一參考電流Iref1所對應的電壓值。在一具體實施例中，該第一參考電流為流經LED驅動模組額定電流的80%~100%。較佳地，該第一參考電流為流經LED驅動模組額定電流的95%。第7(a)圖和第7(b)圖繪示第6圖的電壓調節電路在流經所述LED驅動模組的電流小於一第二參考電流時，例如LED燈串中的LED特性發生改變時，輸出電壓和參考電壓的電壓波形以及流經LED燈串的電流波形圖。請參照第7(a)圖和第7(b)圖，在電路運行過程的上一時刻，流經LED驅動模組的電流為Iref1，電壓轉換模組所輸出的電壓Vo對應於該電流Iref1。當LED燈串中的LED特性變化，且流經LED驅動模組的電流小於一第二參考電流時，參考電壓控制器506增大參考電壓Vo_ref，該控制模組根據參考電壓Vo_ref和回饋電壓Vo_back輸出一第二控制信號，並且電壓轉換模組根據該第二控制信號來增加第二電壓Vo。進一步，當基於該第二控制信號所得到的第二電壓Vo小於一額定電壓時，繼續採樣流經LED驅動模組的電流。在一具體實施例中，該第二參考電流為該第一參考電流的80%~100%。較佳地，該第二參考電流為該第一參考電流的95%。第8圖繪示第6圖的電壓調節電路在一LED燈串斷開時，輸出電壓和參考電壓的電壓波形以及流經LED燈串的電流波形圖。請參照第8圖，當LED驅動模組中的任一LED燈串損壞或斷開時，首先採用之前的額定電流進行比較，第二電壓Vo會被調到額定電壓，此時應當重新設置額定電流，並將流經LED驅動模組的當前電流與重新設置的額定電流進行比較，然後控制模組根據比較結果輸出一第三控制信號，以便接著利用上述電壓調節方案，如上述第7圖的電壓調節方案對輸出電壓Vo進行調節。第9圖繪示第6圖的電壓調節電路在新的LED燈串併入時，輸出電壓和參考電壓的電壓波形以及流經LED燈串的電流波形圖。請參照第9圖，當新的LED燈串併入LED驅動模組，且流經LED驅動模組的電流大於一第三參考電流時，控制模組輸出一第四控制信號，並且電壓轉換模組根據該第四控制信號來增加第二電壓Vo至一額定電壓，此時應當重新設置額定電流，以便重新利用上述電壓調節方案對輸出電壓Vo進行調節。在一具體實施例中，該第三參考電流為該第一參考電流的100%~130%。較佳地，該第三參考電流為該第一參考電流的120%。第10圖繪示第3圖的電壓調節電路中的控制模組的一較佳實施例的電路結構圖。請參照第10圖，該控制模組包括一微處理器605，並且微處理器605具有一模數轉換介面（以A/D標記示出）和一輸出端（以Out標記示出）。其中，模數轉換介面用於採樣流經LED驅動模組的電流Io，並將該採樣電流Io轉換為一數位信號。輸出端用於輸出與該數位信號相對應的控制信號。在一具體實施例中，電壓調節電路更包括一調光開關S61，並且微處理器605更具有一PWM輸出端（以I/O標記示出），其中，該PWM輸出端輸出一PWM信號DIM1來控制調光開關S61，以便調節流經LED燈串的平均電流。較佳地，該電壓調節電路更包括一PWM驅動器604，設置在微處理器605的PWM輸出端和調光開關S61之間，用以放大該PWM信號DIM1。由此可知，第10圖所示的電壓調節電路，不僅可通過採樣流經LED驅動模組的電流來輸出相應的控制信號，進而調節電壓轉換模組的輸出電壓，降低電流調節器的損耗，而且還可利用調光開關來調節LED燈串的平均電流。第11圖繪示依據本發明一實施方式的用於LED驅動裝置的電壓調節電路的原理圖，以及第12圖繪示第11圖的電壓調節電路中的控制模組的一較佳實施例的電路結構圖。請參照第11圖，該電壓調節電路包括一電壓轉換模組700、一第一LED驅動模組和一第二LED驅動模組、一控制模組703。其中，第一LED驅動模組包括三個LED驅動回路，即，電流調節器711和LED燈串SR711；電流調節器712和LED燈串SR712；以及電流調節器713和LED燈串SR713。第二LED驅動模組也包括三個LED驅動回路，即，電流調節器721和LED燈串SR721；電流調節器722和LED燈串SR722；以及電流調節器723和LED燈串SR723。類似於電壓轉換模組300，電壓轉換模組700接收一第一電壓Vin，並將第一電壓Vin轉換為一第二電壓Vo，其中，第一電壓Vin為一直流電或一交流電，第二電壓Vo為一直流電。控制模組703接收一第一輸入信號和一第二輸入信號，並根據第一輸入信號和/或第二輸入信號來輸出一控制信號至電壓轉換模組700，其中，該第一輸入信號反映流經第一LED驅動模組的電流Io1，該第二輸入信號反映流經第二LED驅動模組的電流Io2。然後，電壓轉換模組700根據控制信號來調節第二電壓Vo，以便調節後的第二電壓Vo仍然維持第一LED驅動模組和第二LED驅動模組中的每一LED驅動回路的LED燈串的燈亮度不變。於一具體實施例中，控制模組703由類比電路實現。於一具體實施例中，控制模組703由數位電路實現。在一具體實施例中，控制模組703包括一微處理器，該微處理器具有一第一模數轉換介面（以A/D1標記示出）、一第二模數轉換介面（以A/D2標記示出）和一輸出端（以Out標記示出）。該第一模數轉換介面採樣流經第一LED驅動模組的一第一電流信號Io1，並將該第一電流信號Io1轉換為一第一數位信號。該第二模數轉換介面用於採樣流經第二LED驅動模組的一第二電流信號Io2，並將該第二電流信號Io2轉換為一第二數位信號。輸出端根據該第一數位信號和/或第二數位信號來輸出控制信號至電壓轉換模組700。較佳地，當電壓調節電路基於第一數位信號進行調節所得到的第二電壓的臨界值V1，高於電壓調節電路基於第二數位信號進行調節所得到的第二電壓的臨界值V2時，微處理器的輸出端根據第一數位信號來輸出控制信號。較佳地，當電壓調節電路基於第一數位信號進行調節所得到的第二電壓的臨界時刻t1，小於電壓調節電路基於第二數位信號進行調節所得到的第二電壓的臨界時刻t2時，微處理器的輸出端根據第一數位信號來輸出控制信號。在一具體實施例中，電壓轉換模組700包括一PFC（Power Factor Correction,功率因數校正）電路以及與該PFC電路電性連接的一直流-直流轉換器。在另一具體實施例中，該電壓轉換模組包括一交流-直流轉換器。在另一具體實施例中，該電壓轉換模組包括一直流-直流轉換器。在又一具體實施例中，第一LED驅動模組更包括一第一調光開關S81，並且，微處理器更具有一第一輸出端（以I/O1標記示出），其中，第一輸出端輸出一第一PWM信號DIM1來控制第一調光開關，以便調節流經第一LED驅動模組中的LED燈串的平均電流。此外，該電壓調節電路更包括一第一PWM驅動器805，設置在微處理器的第一輸出端和第一調光開關S81之間，用以放大第一PWM信號DIM1。在又一具體實施例中，第二LED驅動模組更包括一第二調光開關S82，並且，微處理器更具有一第二輸出端（以I/O2標記示出），其中，第二輸出端輸出一第二PWM信號DIM2來控制第二調光開關S82，以便調節流經第二LED驅動模組中的LED燈串的平均電流。此外，該電壓調節電路更包括一第二PWM驅動器807，設置在微處理器的第二輸出端和第二調光開關S82之間，用以放大第二PWM信號DIM2。採用本發明的電壓調節電路及其LED驅動裝置，可通過控制模組來接收用於反映流經LED驅動模組的電流的輸入信號，並根據該輸入信號來輸出相應的控制信號，進而調節電壓轉換模組的輸出電壓，以便該輸出電壓仍然維持每一LED驅動回路中的LED燈串的燈亮度不變，並且還可顯著降低電流調節器的損耗，提高系統效率。雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
    100、200、300、700．．．電壓轉換模組
    101、201~203、301．．．電流調節器
    501~503、711~713、721~723．．．電流調節器
    SR、SR21~SR23、SR31、SR51~SR53．．．LED燈串
    SR711~SR713、SR721~SR723．．．LED燈串
    Vin．．．輸入電壓
    Vo．．．輸出電壓
    Vo_ref．．．參考電壓
    Vo_back．．．回饋電壓
    Io、Io1、Io2．．．電流
    Iref1．．．參考電流
    303、703．．．控制模組
    Q1．．．開關元件
    D1、D2．．．二極體
    R、Rs．．．電阻
    T1．．．隔離變壓器
    S1．．．功率開關
    504．．．驅動電路
    505．．．控制單元
    Dcon．．．控制信號
    506．．．參考電壓控制器
    605．．．微處理器
    S61、S81、S82．．．調光開關
    DIM1、DIM2．．．脈寬調製信號
    604、805、807．．．脈寬調製驅動器
    為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係繪示現有技術中的LED驅動裝置的電路原理圖。第2圖係繪示現有技術中的用於驅動多個LED燈串的LED驅動裝置的電路原理圖。第3圖係繪示依據本發明一實施方式的用於LED驅動裝置的電壓調節電路的原理圖。第4(a)圖和第4(b)係繪示第3圖的電壓調節電路中的電流調節器的工作原理圖。第5圖係繪示第3圖的電壓調節電路用來調節電壓轉換模組的輸出電壓的一較佳實施例的電路圖。第6(a)圖和第6(b)圖係繪示第5圖的電壓調節電路在調節過程中，輸出電壓和參考電壓的電壓波形以及流經LED燈串的電流波形圖。第7(a)圖和第7(b)圖係繪示第6圖的電壓調節電路在LED燈串中的LED特性發生改變時，輸出電壓和參考電壓的電壓波形以及流經LED燈串的電流波形圖。第8圖係繪示第6圖的電壓調節電路在一LED燈串斷開時，輸出電壓和參考電壓的電壓波形以及流經LED燈串的電流波形圖。第9圖係繪示第6圖的電壓調節電路在新的LED燈串併入時，輸出電壓和參考電壓的電壓波形以及流經LED燈串的電流波形圖。第10圖係繪示第3圖的電壓調節電路中的控制模組的一較佳實施例的電路結構圖。第11圖係繪示依據本發明一實施方式的用於LED驅動裝置的電壓調節電路的原理圖。第12圖係繪示第11圖的電壓調節電路中的控制模組的一較佳實施例的電路結構圖。
    300．．．電壓轉換模組
    301．．．電流調節器
    SR31．．．LED燈串
    Vin．．．輸入電壓
    Vo．．．輸出電壓
    Io．．．電流
    S1．．．功率開關
    303．．．控制模組
    权利要求:
    Claims (38)
    [1] 一種電壓調節電路，適用於一LED(Light-Emitting Diode)驅動器，其中該電壓調節電路包括：一電壓轉換模組，用以接收一第一電壓，並將該第一電壓轉換為一第二電壓，其中該第一電壓為一直流電或一交流電，該第二電壓為一直流電；一LED驅動模組，包括至少一LED驅動回路，且每一該至少一LED驅動回路具有：一電流調節器，電性連接至該電壓轉換模組所輸出的該第二電壓；及一LED燈串，與該電流調節器串聯連接；及一控制模組，用以接收一輸入信號，並根據該輸入信號來輸出一控制信號至該電壓轉換模組，其中該輸入信號反映流經該LED驅動模組的電流，其中，該電壓轉換模組根據該控制信號來調節該第二電壓，以便調節後的該第二電壓仍然維持該每一該至少一LED驅動回路中的該LED燈串的燈亮度不變。
    [2] 根據請求項1所述之電壓調節電路，其中該控制模組包括：一比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，其中該第一輸入端用以接收與該第二電壓相對應的一參考電壓，該第二輸入端用以接收與該第二電壓相對應的一回饋電壓，以及該輸出端輸出一比較信號；及一控制單元，電性連接至該比較器的輸出端，用以接收該比較信號，並根據該比較信號來輸出該控制信號。
    [3] 根據請求項2所述之電壓調節電路，其中該輸入信號疊加於該比較器的該第一輸入端的該參考電壓。
    [4] 根據請求項2所述之電壓調節電路，其中該輸入信號疊加於該比較器的該第二輸入端的該回饋電壓。
    [5] 根據請求項2所述之電壓調節電路，其中該比較器更包括一第三輸入端，用以接收該輸入信號以便該輸出端輸出該比較信號。
    [6] 根據請求項1所述之電壓調節電路，其中該電流調節器為一線性調節器。
    [7] 根據請求項1所述之電壓調節電路，其中當流經該LED驅動模組的電流大於一第一參考電流時，該控制模組輸出一第一控制信號，並且該電壓轉換模組根據該第一控制信號來降低該第二電壓。
    [8] 根據請求項7所述之電壓調節電路，其中該第一參考電流為流經該LED驅動模組之額定電流的80%~100%。
    [9] 根據請求項8所述之電壓調節電路，其中該第一參考電流為流經該LED驅動模組之額定電流的95%。
    [10] 根據請求項7所述之電壓調節電路，其中，當流經該LED驅動模組的電流小於一第二參考電流時，該控制模組輸出一第二控制信號，並且該電壓轉換模組根據該第二控制信號來增加該第二電壓。
    [11] 根據請求項10所述之電壓調節電路，其中，當基於該第二控制信號所得到的該第二電壓小於一額定電壓時，繼續採樣流經該LED驅動模組的電流。
    [12] 根據請求項10所述之電壓調節電路，其中該第二參考電流為該第一參考電流的80%~100%。
    [13] 根據請求項12所述之電壓調節電路，其中該第二參考電流為該第一參考電流的95%。
    [14] 根據請求項10所述之電壓調節電路，其中當該第二電壓等於額定電壓時，重新設置流經該LED驅動模組的額定電流，並將流經該LED驅動模組的當前電流與重新設置的該額定電流進行比較，該控制模組根據比較結果輸出一第三控制信號，並且該電壓轉換模組根據該第三控制信號來調節該第二電壓。
    [15] 根據請求項7所述之電壓調節電路，其中，當新的LED燈串併入該LED驅動模組，且流經該LED驅動模組的電流大於一第三參考電流時，該控制模組輸出一第四控制信號，並且該電壓轉換模組根據該第四控制信號來增加該第二電壓至一額定電壓。
    [16] 根據請求項15所述之電壓調節電路，其中該第三參考電流為該第一參考電流的100%~130%。
    [17] 根據請求項16所述之電壓調節電路，其中該第三參考電流為該第一參考電流的120%。
    [18] 根據請求項1所述之電壓調節電路，其中該電壓轉換模組包括：一隔離變壓器，具有一原邊繞組和一副邊繞組，其中該原邊繞組的一端電性連接至該第一電壓，以及該副邊繞組電性連接至該第二電壓；一功率開關，具有一第一端、一第二端和一第三端，其中該第二端電性連接至該原邊繞組的另一端，該第三端電性連接至該第一電壓；以及一驅動電路，電性連接至該功率開關的第一端和該控制模組，用於放大該控制信號並基於該控制信號來驅動該功率開關執行導通或關斷操作，以便通過調節該第一電壓來調節該第二電壓。
    [19] 根據請求項1所述之電壓調節電路，其中該控制模組包括一微處理器，該微處理器具有：一模數轉換介面，用以採樣流經該LED驅動模組的電流，並將該採樣電流轉換為一數位信號；以及一輸出端，用於輸出與該數位信號相對應的該控制信號。
    [20] 根據請求項19所述之電壓調節電路，其中該電壓調節電路更包括一調光開關，並且該微處理器更具有一脈寬調製輸出端，其中，該脈寬調製輸出端輸出一脈寬調製信號來控制該調光開關，以便調節流經該LED燈串的平均電流。
    [21] 根據請求項20所述之電壓調節電路，其中該電壓調節電路更包括：一脈寬調製驅動器，設置在該微處理器的脈寬調製輸出端和該調光開關之間，用以放大該脈寬調製信號。
    [22] 根據請求項1所述之電壓調節電路，其中流經不同LED驅動回路中的LED燈串的燈電流不同。
    [23] 根據請求項1所述之電壓調節電路，其中該電壓轉換模組包括一PFC（Power Factor Correction,功率因數校正）電路以及與該PFC電路電性連接的一直流-直流轉換器。
    [24] 根據請求項1所述之電壓調節電路，其中該電壓轉換模組包括一交流-直流轉換器。
    [25] 根據請求項1所述之電壓調節電路，其中該電壓轉換模組包括一直流-直流轉換器。
    [26] 一種電壓調節電路，適用於一LED驅動器，其中該電壓調節電路包括：一電壓轉換模組，用以接收一第一電壓，並將該第一電壓轉換為一第二電壓，其中，該第一電壓為一直流電或一交流電，該第二電壓為一直流電；一第一LED驅動模組和一第二LED驅動模組，該第一LED驅動模組和該第二LED驅動模組其中每一者包括至少一LED驅動回路，且該第一LED驅動回路和該第二LED驅動模組之每一該至少一LED驅動回路具有：一電流調節器，電性連接至該電壓轉換模組所輸出的該第二電壓；及一LED燈串，與該電流調節器串聯連接；及一控制模組，用以接收一第一輸入信號和一第二輸入信號，並根據該第一輸入信號和/或該第二輸入信號來輸出一控制信號至該電壓轉換模組，其中該第一輸入信號反映流經該第一LED驅動模組的電流，該第二輸入信號反映流經該第二LED驅動模組的電流；其中，該電壓轉換模組根據該控制信號來調節該第二電壓，以便調節後的第二電壓仍然維持該第一LED驅動模組和該第二LED驅動模組中的每一至少一LED驅動回路的該LED燈串的燈亮度不變。
    [27] 根據請求項26所述之電壓調節電路，其中該控制模組包括一微處理器，該微處理器具有：一第一模數轉換介面，用以採樣流經該第一LED驅動模組的一第一電流信號，並將該第一電流信號轉換為一第一數位信號；一第二模數轉換介面，用以採樣流經該第二LED驅動模組的一第二電流信號，並將該第二電流信號轉換為一第二數位信號；以及一輸出端，用以根據該第一數位信號和/或第二數位信號來輸出該控制信號至該電壓轉換模組。
    [28] 根據請求項27所述之電壓調節電路，其中，當該電壓調節電路基於該第一數位信號進行調節所得到的第二電壓的臨界值，高於該電壓調節電路基於該第二數位信號進行調節所得到的第二電壓的臨界值時，該微處理器的輸出端根據該第一數位信號來輸出該控制信號。
    [29] 根據請求項27所述之電壓調節電路，其中，當該電壓調節電路基於該第一數位信號進行調節所得到的第二電壓的臨界時刻，小於該電壓調節電路基於該第二數位信號進行調節所得到的第二電壓的臨界時刻時，該微處理器的輸出端根據該第一數位信號來輸出該控制信號。
    [30] 根據請求項27所述之電壓調節電路，其中該第一LED驅動模組更包括一第一調光開關，且該微處理器更具有一第一輸出端，其中該第一輸出端輸出一第一脈寬調製信號來控制該第一調光開關，以便調節流經該第一LED驅動模組中的該LED燈串的平均電流。
    [31] 根據請求項30所述之電壓調節電路，其中該電壓調節電路更包括：一第一脈寬調製驅動器，設置在該微處理器的第一輸出端和該第一調光開關之間，用以放大該第一脈寬調製信號。
    [32] 根據請求項27所述之電壓調節電路，其中，該第二LED驅動模組更包括一第二調光開關，且該微處理器更具有一第二輸出端，其中該第二輸出端輸出一第二脈寬調製信號來控制該第二調光開關，以便調節流經該第二LED驅動模組中的該LED燈串的平均電流。
    [33] 根據請求項32所述之電壓調節電路，其中該電壓調節電路更包括：一第二脈寬調製驅動器，設置在該微處理器的第二輸出端和該第二調光開關之間，用以放大該第二脈寬調製信號。
    [34] 根據請求項26所述之電壓調節電路，其中該第一LED驅動模組中的該至少一LED驅動回路數量等於該第二LED驅動模組中的該至少一LED驅動回路數量。
    [35] 根據請求項26所述之電壓調節電路，其中該電壓轉換模組包括：一PFC（Power Factor Correction,功率因數校正）電路；以及與該PFC電路電性連接的一直流-直流轉換器。
    [36] 根據請求項26所述之電壓調節電路，其中該電壓轉換模組包括一交流-直流轉換器。
    [37] 根據請求項26所述之電壓調節電路，其中該電壓轉換模組包括一直流-直流轉換器。
    [38] 一種LED驅動裝置，包括：至少一LED燈串；以及如請求項1至37中任意一項所述之電壓調節電路。
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