专利名称：具省电功能的光敏驱动电路与相关方法
技术领域：
本发明涉及一种具省电功能的光敏驱动电路，其特别适用于需谨 慎控制耗电量的场合。此外本发明亦提出相关的方法。
背景技术：
光敏电阻可感测环境光强度而转换成电讯号，因此在需要根据环 境光强度进行开关或其它控制应用的场合，例如夜灯、汽车头灯等应 用上，目前多使用光敏电阻来达成。
然而，光敏电阻含有剧毒物质(金属硫化物)，且其对光的反应速 度慢，在电路应用上并非十分理想。
另一方面，与CMOS制程兼容的光感测元件(包括光二极管(photo diode)、光敏晶体管(phototransistor)、内建增幅电路光二极管(photo IC) 等，以下统称为CMOS感光元件)也具有感光的功能，其相对于光敏 电阻而言则不具有毒性。
不论是光敏电阻或CMOS感光元件，在环境亮度高时会产生较大 的电流，如此在应用于照明控制时便产生困扰。以夜灯为例，当环境 亮度高时，夜灯不需要发亮，但电路本身却产生较大的电流、造成大 量功率耗损。因此当以电池为供电来源、或其它需要谨慎控制耗电量
的场合，便非常需要省电功能。
有鉴于此，本发明提供一种具省电功能的光敏驱动电路，其例如 可应用于电气产品之上，如圣诞灯饰、脚踏车头灯等。
发明内容
本发明的第一目的是针对上述现有技术的不足，提出一种具省电 功能的光敏驱动电路，以解决前述困扰。
本发明的第二目的在于提供一种相关的方法。
为达上述目的，在本发明的其中一个实施例中，提供了一种具省 电功能的光敏驱动电路，包含感光元件，其感测光而产生一光电流； 电流放大器，将该光电流放大；输出控制电路，用以根据该电流放大 器的输出而产生驱动讯号；以及省电控制电路，用以启动省电模式， 其在省电模式中输出控制讯号以关闭该电流放大器与该输出控制电路 之一或两者。
此外，为达上述目的，根据本发明的另一个实施例，也提供一种 光敏驱动方法，包含以下步骤感测光而产生一光电流；将该光电流 放大，产生放大电流；根据该放大电流而产生驱动讯号；以及当所感 测的光强度大于默认值时启动省电模式，停止将该光电流放大。
在较佳实施型态中，以上电路或方法中，可在省电模式中储存产 生驱动讯号所需的前级讯号，此前级讯号例如为数字讯号，可储存在 数字闩锁电路中，或为模拟讯号，可储存在取样保持电路中。
在较佳实施型态中，以上电路或方法中，可调整该驱动讯号对光 电流的敏感度。
在较佳实施型态中，以上电路或方法中，可调整该省电模式的启 动点。
下面通过对具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、 技术内容、特点及其所达成的功效。
图1为本发明第一实施例的示意电路图2举例示出输出控制电路16的更具体结构；
图3举例示出省电控制电路18的其中一个实施例；
图4标出本发明另一实施例的示意电路图5标出本发明又一实施例的示意电路图6举例说明搭配图5实施例的省电控制电路18的结构；
图7举例说明可以数字方式调整的省电控制电路18的实施例。
图中符号说明
10光敏驱动电路
12感光元件
14电流放大器
141电流讯号
142调整电路
16输出控制电路
161电压讯号
18省电控制电路
181, 182控制讯号
184电流比较器ICP
185电压比较器VCP
186逻辑电路
20调整电路
A, B节点
EN使能开关
Iref, Irefl Iref4参考电流
OUT驱动讯号
PI, P2接脚
VDD， VSS高低供应电压Vref 参考电压
具体实施例方式
首先请参考图1的示意电路图，如图所示，在本实施例的具省电 功能的光敏驱动电路10中，包含感光元件12(图中绘示为光二极管， 但亦可为光敏晶体管或内建增幅电路光二极管)、电流放大器14、输 出控制电路16、及省电控制电路18。感光元件12感光后产生光电流， 电流放大器14将此电流放大后，传送给输出控制电路16。输出控制电 路16根据电流放大器14的输出讯号而产生驱动讯号OUT，以驱动后 级电路，例如进行自动照明控制；讯号OUT或亦可为其它类型的输出 讯号，例如为多位的资料讯号。
本发明的特点之一在于，光敏驱动电路10中设置有省电控制电路 18，此省电控制电路18可视情况发出控制讯号181及/或控制讯号 182，以使能或关闭电流放大器14及/或输出控制电路16，当电流放 大器14和输出控制电路16之一或两者皆关闭时，光敏驱动电路10即 进入省电模式。所谓"关闭"电流放大器14及/或输出控制电路16， 是指停止该电路中的部份功能以达省电目的，并不意味着该电路必须 完全停止作用；例如，电流放大器14中可能含有多级的放大电路，则 "关闭"电流放大器14，可以仅停止电流放大器14中较耗电、放大倍 率较高的数级放大电路，但仍保留第一级放大电路来侦测环境光，等 等。
详言之，假设图标电路应用于自动照明控制，其后级电路为照明 元件(例如LED)，在未设置省电控制电路18的情况下，当环境亮度 高时，感光元件12产生大电流，电流放大器14更将此电流放大，于 是输出控制电路16根据电流放大器14的输出讯号而产生低位准的驱 动讯号OUT，以关闭照明。反之，当环境亮度低时，感光元件12产生 低电流或无电流，于是输出控制电路16根据电流放大器14的输出讯 号而产生高位准的驱动讯号OUT，以启动照明。驱动讯号OUT可以是模拟讯号，也可以是数字讯号，视后级电路的需求而定。
上述电路操作方式中，在环境亮度高而不需要照明时，电流放大 器14和输出控制电路16却耗损了相当多的电流，因此并不十分理想。
相对地，本发明则提供了省电控制电路18，可视情况决定是否关
闭电流放大器14及/或输出控制电路16，例如当感光元件12所感测 的光强度大于默认值时，即进入省电模式。省电控制电路18判断是否 进入省电模式的方式，有多种实施型态，举例而言可根据电流放大器 14所产生的讯号141 (例如为电流讯号)及/或输出控制电路16所产 生的讯号161 (例如为电压讯号)来进行判断。当讯号141符合预设电 流条件时，或当讯号161符合预设电压条件时，或两者兼具时，省电 控制电路18便发出讯号，使光敏驱动电路IO进入省电模式。
当光敏驱动电路10进入省电模式时，可控制使输出控制电路16 处于无电流状态，其输出的驱动讯号OUT自然为低位准，使照明关闭。 但在某些应用场合下，例如当进入省电模式中，需要输出的驱动讯号 OUT不为低位准时，则可在输出控制电路16中设置闩锁电路，以在省 电模式中，确保后级电路接收到正确的讯号。图2标出输出控制电路 16的一例，如图所示，本实施例的输出控制电路16包括N位位准侦 测器162 (N为正整数)、闩锁电路164、及输出级驱动电路166。 N 位位准侦测器162接收电流放大器14输出的模拟讯号，将其转换成N 位数字讯号后，储存在闩锁电路164之内。当N为1时，N位位准侦 测器162可以为一个简单的比较器。闩锁电路164包含有一使能开关 EN，仅有当此开关受控制讯号181使能时才根据输入而更动其内容， 否则其内容保持闩锁状态。输出级驱动电路166根据闩锁电路164的 内容而产生驱动讯号OUT，以驱动后级电路。如此，当进入省电模式 时，因电流放大器14不再作用，其所产生的输出讯号不再有效，N位 位准侦测器162可予关闭，但闩锁电路164的内容仍可确保后级电路 接收到正确的讯号。(图中未详细示出关闭N位位准侦测器162的机
10制，但本领域技术人员可在本发明揭示下自行思及，不予赘述。)
如前所述，在其中一种实施型态下，省电控制电路18从输出控制
电路16取得电压讯号161，并根据之而判断是否进入省电模式。输出 控制电路16产生讯号161的位置，例如可为图标闩锁电路164的输出 节点。此作法的优点是此处的讯号为数字讯号，因此省电控制电路 1S较易利用该讯号进行判断。但当然，视输出控制电路16与省电控制 电路18的电路设计而定，讯号161并不局限于为数字讯号，亦不局限 于必须自此位置萃取。例如，若讯号161为模拟讯号，则可将该讯号 与一预设参考电压相比较，如此也同样能达到本发明的目的。
图3标出省电控制电路18的其中一种实施型态，本实施例中假设 讯号141为模拟电流讯号，其例如可如图1所示取自电流放大器14, 亦可直接取自感光元件12的输出；讯号161则为单一位的数字讯号， 例如可取自图2所示的位置。若图2中闩锁电路164的输出为多位讯 号，则可仅取其中一位，或各位经过逻辑运算后产生本图中的讯号161。 如图所示，电流比较器ICP 184将讯号141与一预设参考电流Iref相比 较，当讯号141大于该预设参考电流Iref时，表示环境亮度高于预设 亮度值，此时比较器184的输出为高位准。此外，当讯号161为高位 准时，亦表示N位位准侦测器162的输出讯号等于或高过预设电压位 准值(例如当N为1时，N位位准侦测器162的输出为高位准"1")。 当逻辑电路186的两输入端皆为高位准时，其输出低位准控制讯号181 和182，以关闭电流放大器14和输出控制电路16;当逻辑电路186的 两输入端之一不为高位准时，则输出高位准控制讯号181和182，使能 电流放大器14和输出控制电路16。
上述省电控制电路18的实施例根据讯号141与讯号161两者来进 行判断，且同时发出控制讯号181和182来使能或关闭电流放大器14 和输出控制电路16。但若仅根据讯号141与讯号161之一，也属可行； 且若仅发出控制讯号181和182之一，或根据不同的判断基准来分别
11产生而非同时产生控制讯号181和182，当然亦可。根据讯号141与讯 号161两者来进行判断，其优点在于，可避免因环境亮度的暂时波动 造成讯号141的短暂变化，而导致整体光敏驱动电路IO不断在省电模 式和一般模式间变换。
图4标出本发明的另一实施例，本实施例与图1实施例的主要结 构相同，但多设置了调整电路20，以调整电流放大器14输出讯号的位 准。调整电路20的设置目的是调整输出控制电路16的输入讯号位准 和感光元件12所生电流之间的比例关系，如此即可调整光敏驱动电路 10对环境亮度变化的敏感度(亦可说是其输出驱动讯号OUT对感光元 件12所生电流的敏感度)。图标的调整电路20为外接的可变电阻， 设置在光敏驱动电路10之外，通过接脚Pl连接，以开放供使用者自 行调整；但亦可使用其它方式、其它位置的调整电路来达成调整功能， 例如可调整电流放大器14的放大率。本实施例中，因电流放大器14 的输出为电流讯号，故可通过调整可变电阻20的阻值来调整节点A处 的电压，亦即调整输出控制电路16的输入讯号位准和感光元件12所 生电流之间的比例关系。当然，视输出控制电路16的输入讯号为电流 或电压讯号，输出控制电路16的内部电路设计也应该相应变化。
此外，如图5所示，省电控制电路18所接收的讯号141的强度， 亦可予以调整，以改变省电模式的启动点。图标实施例中，提供调整 电路142，此调整电路142例如为外接的可变电阻，设置在光敏驱动电 路10之外，通过接脚P2连接，以开放供使用者自行调整。对应的， 省电控制电路18的内部电路可改为如图6的实施例，其中将电流讯号 141通过调整电路142转换为节点B处的电压讯号，电压比较器VCP 185将节点B处的电压与预设参考电压Vref相比较，以决定逻辑电路 186其中一个输入的位准。整体而言，等于调整电路142提供了一个权 重参数，将感测元件12所产生的光电流乘以该权重后与参考值比较。 当然，调整省电模式启动点的方式并不局限于此，例如亦可改为调整 图3中参考电流Iref的设定值等等，且不局限为上述模拟方式，亦可改为数字方式，如图7所示。
本发明可应用于以电池为供电来源、或其它需要谨慎控制耗电量 的场合，特别是圣诞灯或类似灯饰、脚踏车头灯等。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，只是以上所述，仅为使本 领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范 围。对于本领域技术人员，当可在本发明精神内，立即思及各种等效 变化。举例而言，所述实施例中讯号的高低位准，可视电路设计而改
变，例如比较器ICP184或VCP185的正负输入端可对调，如此则逻辑 电路186也应相应改变，但仍可达成相同的效果。又如，在输出控制 电路16中，可使用取样保持电路以模拟方式储存资料，而不局限于使 用数字储存电路。故凡依本发明的概念与精神所为的均等变化或修饰， 均应包括于本发明的权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种具省电功能的光敏驱动电路，其特征在于，包含感光元件，其感测光而产生一光电流；电流放大器，将该光电流放大；输出控制电路，用以根据该电流放大器的输出而产生驱动讯号；以及省电控制电路，用以启动省电模式，其在省电模式中输出控制讯号以关闭该电流放大器与该输出控制电路之一或两者。
2. 如权利要求l所述的光敏驱动电路，其中，该感光元件为光二 极管、或光敏晶体管、或内建增幅电路光二极管。
3. 如权利要求l所述的光敏驱动电路，其中，该输出控制电路根 据该电流放大器的输出而产生资料讯号，并根据该资料讯号而产生驱 动讯号，且该输出控制电路包括闩锁电路，以在省电模式中保存该资 料讯号。
4. 如权利要求l所述的光敏驱动电路，其中，该输出控制电路包 括N位位准侦测器，其接收该电流放大器的输出，将其转换成N位 数字讯号，其中N为正整数；闩锁电路，其储存由N位位准侦测器而来的资料；以及 输出级驱动电路，其根据闩锁电路的内容而产生前述驱动讯号。
5. 如权利要求4所述的光敏驱动电路，其中，该N位位准侦测器 为比较器。
6. 如权利要求4所述的光敏驱动电路，其中，该闩锁电路包含有 一使能开关，接受由省电控制电路而来的前述控制讯号。
7. 如权利要求l所述的光敏驱动电路，其中，该省电控制电路根 据以下讯号之一或两者而产生前述控制讯号 一、由电流放大器产生 的讯号；二、由输出控制电路产生的讯号。
8. 如权利要求7所述的光敏驱动电路，其中，该由电流放大器产 生的讯号一为电流讯号，且该由输出控制电路产生的讯号二为电压讯号。
9. 如权利要求7所述的光敏驱动电路，其中，该由输出控制电路 产生的讯号为数字讯号。
10. 如权利要求7所述的光敏驱动电路，其中，该输出控制电路包括闩锁电路，以在省电模式中保存资料，且该由输出控制电路产生 的讯号根据该闩锁电路的输出而导出。
11. 如权利要求1所述的光敏驱动电路，其中，该输出控制电路 的输入讯号位准和感光元件所生光电流之间的比例关系可调整。
12. 如权利要求ll所述的光敏驱动电路，其中，更包括有一接脚，可供与外部调整电路电连接，以调整前述比例关系。
13. 如权利要求ll所述的光敏驱动电路，其中，该外部调整电路 为电阻，其调整该输出控制电路的输入节点的电压值。
14. 如权利要求7所述的光敏驱动电路，其中，该省电控制电路 启动省电模式的启动点可调整。
15. 如权利要求14所述的光敏驱动电路，其中，更包括有一接脚， 可供与外部调整电路电连接，以调整前述省电模式的启动点。
16. 如权利要求15所述的光敏驱动电路，其中，由电流放大器产生的讯号一为电流讯号，且该外部调整电路为电阻，其将该讯号一转 换为电压值。
17. 如权利要求15所述的光敏驱动电路，其中，该省电控制电路 将电流放大器产生的讯号一与一参考值比较，且该外部调整电路产生 数字讯号，以调整该参考值。
18. —种光敏驱动方法，其特征在于，包含以下步骤 感测光而产生一光电流；将该光电流放大，产生放大电流； 根据该放大电流而产生驱动讯号；以及当所感测的光强度大于默认值时启动省电模式，停止将该光电流 放大。
19. 如权利要求18所述的光敏驱动方法，其中，该感测光的步骤 通过光二极管、或光敏晶体管、或内建增幅电路光二极管来达成。
20. 如权利要求18所述的光敏驱动方法，其中，该根据该放大电 流而产生驱动讯号的步骤包括根据该放大电流而产生对应的资料讯 号，并在省电模式中保存该资料讯号。
21. 如权利要求20所述的光敏驱动方法，其中，于符合以下条件 之一或两者时判定所感测的光强度大于默认值 一、光电流高于预设 的参考值；二、根据该放大电流而产生的资料讯号符合预设的条件。
22. 如权利要求18所述的光敏驱动方法，其中，更包含调整该驱动讯号对光电流的敏感度。
23. 如权利要求18所述的光敏驱动方法，其中，更包含调整该省电模式的启动点。
24. 如权利要求21所述的光敏驱动方法，其中，更包含将该光电流值乘以权重后与该参考值比较，且该权重可调整。
25. 如权利要求21所述的光敏驱动方法，其中，更包含调整该参考值。
全文摘要
本发明提出一种具省电功能的光敏驱动电路与相关方法。该具省电功能的光敏驱动电路包含感光元件，其感测光而产生一光电流；电流放大器，将该光电流放大；输出控制电路，用以根据该电流放大器的输出而产生驱动讯号；以及省电控制电路，用以启动省电模式，其在省电模式中输出控制讯号以关闭该电流放大器与该输出控制电路之一或两者。
文档编号H03K17/94GK101588663SQ20081010052
公开日2009年11月25日 申请日期2008年5月20日 优先权日2008年5月20日
发明者蓝正丰, 赖昇业, 黄健腾 申请人:奇高电子股份有限公司