专利名称：用于驱动发光二极管的电源供应电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源供应电路，特别涉及一种用于驱动发光二极管的电源供应电路。
背景技术：
随着电力需求的日益高涨，世界各国研究学者与电源供应器厂商无不致力于研究提高供电效率的问题，以达到节约用电的目的。传统上，功率因子修正器(PowerFactor Corrector, PFC),通常由铁芯与线圈组成，其主要功能为调整相角、减少虚功、提升实功率，并可减少谐波干扰、改善供电质量。此夕卜，功率因子修正器的主要作用是使电压与电流的相位相同且使负载近似于电阻性，因此，功率因子修正器在电路设计上有很多种作法，其中根据使用的组件来分类，可分为被动式功率因子修正器与主动式功率因子修正器两种。主动式功率因子修正器控制的实现形式可以略分为两种，分别为非连续导通模式(Discontinuous Conduction Mode,DCM)与连续导通模式(Continuous Conduction Mode,CCM)。因此，传统功率因子修正器解决方案必须在效能(效率与功率密度)与系统成本之间做出取舍，一般而言，高功率系统可选择连续导通模式，而低功率系统则适合采用非连续导通模式。在工业上，小功率的升压型转换器大都在非连续导通模式下操作以修正其功率因子，而大功率的升压型转换器则在连续导通模式下操作以修正其功率因子。然而，虽然传统的升压型转换器结构简单且应用于功率因子修正器中相当容易，但是，由于输入电感电流为三角波脉冲电流，而造成相当严重的谐波电流。因此，对于传统的升压型转换器而言，若滤波器设计得较大，其输入电流的相位会落后，且会造成功率因子变小；反之，若滤波器设计得较小，其输入电流将会有很多噪声，而导致很高的电磁干扰。另外，发光二极管的电源供应电路通常通过使用交换式电源的方法来实现将交流电源转换成稳定的直流电压，该方法基于对功率半导体切换导通时间或频率的调变方法。然而，因为输出负载的改变会造成电路路线无法固定在最佳工作点下操作，因而会导致其平均效率无法提升。
发明内容
本发明的目的在于解决传统发光二极管的电源供应电路无法固定在最佳工作点下操作的问题。本发明的另一目的在于有效地提高发光二极管的电源供应电路的效率。为了达到上述的目的，本发明提供一种用于驱动发光二极管的电源供应电路，包含:一输入单兀、一主动功率因子修正器、一转换器、一输出单兀及一回馈单兀。其中，输入单元用于接收由一电源所传输的电力信号，且主动功率因子修正器电性耦接于此输入单元，转换器电性耦接于主动功率因子修正器。输出单元电性耦接于转换器，并用于接收转换器所转换的电力来趋动至少一发光二极管。回馈单元的一端电性耦接于转换器与输出单元间的一节点，另一端电性耦接于主动功率因子修正器，并用于将转换器所传送至输出单元的电力信号回传至主动功率因子修正器，因此，主动功率因子修正器则会根据回馈单元所传回的电力信号调整所输出的电力信号，使输出单元可以稳定地输出电力并供应至发光二极管。在本发明的一实施例中，输入单元为一整流滤波器，用于整流及过滤由电源所传送的电力信号。并且，在本发明的一实施例中，转换器为一隔离式直流-直流转换器，其中，所述的隔离式直流-直流转换器的操作频率与工作周期固定，使其功率损失维持在最低值。再者，在本发明的一实施例中，转换器可进一步包含:一主线圈及一副线圈。其中，主线圈电性耦接于主动功率因子修正器，且副线圈电性耦接于输出单元。另外,在本发明的一实施例中，回馈单兀为一光I禹合器，其中，所述光I禹合器由一发光二极管与一光敏晶体管构成。综上所述，本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:通过将转换器(例如:隔离式直流-直流转换器)的操作频率与工作周期固定，并使其功率损失维持在最低值，通过调整主动功率因子修正器的输出电力信号(例如:电压)，可维持转换器提供稳定的电力信号至输出单元，来供应稳定的电力信号至发光二极管，从而达到高效率并稳定地输出电力信号至发光二极管。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明的电源供应电路的架构示意图；图2为对应图1提供的电源供应电路的一实施例的等效电路示意图。主要组件符号说明:100电源供应电路，101主动功率因子修正器，103转换器，105回馈单元，107输入单元，109输出单元，110电源，120发光二极管；200电源供应电路，201主动功率因子修正器，203隔离式直流-直流转换器，205光耦合器，207整流滤波器；2031主线圈，2033副线圈，2051发光二极管，2053光敏晶体管。
具体实施例方式本发明将对较佳实施例进行描述，以下通过较佳实施例对发明的结构及步骤的描述，仅用于说明而非用于限制本发明。因此，除说明书中的较佳实施例以外，本发明也可广泛实行于其它实施例中。请参阅图1，图1是本发明的电源供应电路的架构示意图。其中，电源供应电路100电连接于电源110，用于由电源110接收电力信号(例如:电压)，并且，电源供应电路100电性耦接于发光二极管120，向发光二极管120供应电力从而驱动发光二极管120。在此需注意的是，为了使图式简单、清楚，图1仅绘出单一电源110及单一发光二极管120，然而，在实际使用中，可根据不同的需求增加电源110及发光二极管120的数量，而不应有所限制。在本发明的一实施例中，所述的电源110根据不同需求，可包含:市电所提供的交流(AC)电、或是燃料电池、锂电池、再生能源等直流(DC)电，而不应有所限制。再者，电源供应电路100包含:一输入单元107、一主动功率因子修正器(PowerFactor Corrector，PFC) 101、一转换器103、一回馈单元105及一输出单元109。其中，输入单元107电性耦接于电源110，并用于接收由电源110所传输的电力信号(例如:电压)。主动功率因子修正器101电性耦接于输入单元107，并且接收由输入单元107所传送的电力信号。转换器103则电性耦接于主动功率因子修正器101及输出单元109。回馈单元105的一端电性耦接于主动功率因子修正器101，另一端电性耦接于转换器103与输出单元109间的一节点，并将转换器103所传送至输出单元109的电力信号回传至主动功率因子修正器101，因此，主动功率因子修正器101可调整其所输出的电力信号，并通过这样的电力信号调整使输出单元109可以稳定地输出电力并供应至发光二极管120，从而驱动发光二极管 120。接着，请参阅图2,图2是对应图1提供的电源供应电路的一实施例的等效电路不意图。其中，为了使本发明的说明更加清楚、详细，电源供应电路200搭配图1所示的电源供应电路100的架构示意图来说明。对应图1所示的输入单元107，在本实施例中使用的是一整流滤波器207，其中输入信号L代表相线、N代表中线，利用整流滤波器207来接收由电源110所传送的电力信号，则可通过设定此整流滤波器207的参数，将不必要的噪声过滤。在本发明的一些实施例中，当电源110为一交流(AC)电时，此整流滤波器207可设计成具有可将交流(AC)电压转换为直流(DC)电压的功能。另外，本发明的另一些实施例中，当电源110为一直流(DC)电时，若所供应的电压不符合此电源供应电路的需求的情况下，此整流滤波器207也可设计成可将所接收的直流(DC)电压整流为符合需求的直流(DC)电压的功能。电源110所传送的电力信号通过整流滤波器207进行整流及过滤之后，可传送至主动功率因子修正器201。在本实施例中，主动功率因子修正器201通过一集成电路芯片实施。再者，对应图1所示的转换器103，在本实施例中使用的转换器为一隔离式直流-直流转换器203。其中，隔离式直流-直流转换器203进一步包含:一主线圈2031，电性耦接于主动功率因子修正器201 ;以及一副线圈2033，电性耦接于输出单元，在本实施例中，与第图1所示的输出单元109相对应的是输出电压Vo及共享电压COM。在本发明的一些实施例中，所述的转换器103可为一升压转换器；在本发明的另一些实施例中，所述的转换器103可为一降压转换器；在本发明的其它一些实施例中，所述的转换器103可为降压-升压转换器。如上所述，转换器103的型式可根据实际操作的需求进行变更，而不应有所限制。由隔离式直流-直流转换器203所传出的输出电压Vo由一节点电性I禹接于一光耦合器205。在本实施例中，光耦合器205是对应图1所示的回馈单元105的一实施例。需注意的是，在本实施例中所使用的特定组件皆用于说明，而非限定，对于本领域技术人员而言，根据实际操作的需求可容易地将其变更为具有等效功能的其它组件来实施，因此，不应将本发明的范畴仅限定于此特定的实施例。在本实施例中，光耦合器205也电性耦接于主动功率因子修正器201，以实现回传输出电压Vo的电力信号至主动功率因子修正器201。另外，在本实施例中，光耦合器205进一步由一发光二极管2051与一光敏晶体管2053组成。因此，当输出电压Vo传送至光I禹合器205的发光二极管2051时,贝U会驱动发光二极管2051,使之发出一定波长的光,其后，由光敏晶体管2053接收并产生光电流，再将此电力信号回传至主动功率因子修正器201中。需注意的是，在此所述的发光二极管2051的选用可根据实际操作设计的需求，而选用发出不同波长的发光二极管组件，而不应有所限制。另外，在本实施例中虽然仅显示使用光敏晶体管2053来作为光耦合器205的光探测器，但在实际操作中，也可利用光电二极管等功能相似的组件来取代，而不应有所限定。再者，在本实施例中，为了令进入主动功率因子修正器201与隔离式直流-直流转换器203的电压或电流符合组件所需的规格，更可在主动功率因子修正器201、隔离式直流-直流转换器203及光耦合器205之间设置电阻器Rl及R2。需注意的是，是否设置电阻器及电阻器之电阻值皆可根据实际操作需求调整，而不应以此限制本发明。综上所述，本发明所提供的电源供应电路100，200可通过将转换器103 (隔离式直流-直流转换器203)的操作频率与工作周期固定，以使得其功率损失维持在最低值的状况下，再通过回馈单元105 (光耦合器205)回传电力信号至主动功率因子修正器101，201，并通过调整主动功率因子修正器101，201的输出电压，来维持转换器103 (隔离式直流-直流转换器203)输出稳定的输出电压Vo至输出单兀109,来维持供应稳定的电压至发光二极管120，并驱动发光二极管120运作。接着，根据图1及图2所示的电源供应电路100，200的架构为基础，本发明更可包含下列的实施方式:实施例一在本实施例中，对应上述图2所提供的电源供应电路200的等效电路不意图，其中，隔离式直流-直流转换器203中主线圈2031与副线圈2033的线圈匝数比为39: 15，通过其中的电感量为350 ii H。在此实施例中，搭配降压式的主动功率因子修正器201，当满载运作时，可达到约90.24%的高效率。然而，在此实施例中，当轻载运作时，容易造成稳定性较差的现象。实施例二在本实施例中，对应上述图2所提供的电源供应电路200的等效电路不意图，其中，隔离式直流-直流转换器203中主线圈2031与副线圈2033的线圈匝数比为152: 61，通过其中的电感量为2200 ii H。在此实施例中，同样地搭配降压式的主动功率因子修正器201。并且，在此实施例中，为了令输出电压Vo在极轻载运作时可以达到稳定输出的效果，提高了电感量及工作频率。在此实施例中，在可能的范围下，加大了隔离式直流-直流转换器203的电感量，因此，当输出电压Vo为极轻载时,可有效地达到稳定输出。然而,在此实施例中,在满载时，会因为隔离式直流-直流转换器203产生饱和现象，而导致在满载运作时效率较低。
综上所述，在本实施例中，当输出负载为0.057安培(A)的极轻载时，依然可有效地达到稳定输出的效果。但在满载时效率变差，约为78.72%。实施例三在本实施例中，对应上述图2所提供的电源供应电路200的等效电路示意图，其中，隔离式直流-直流转换器203中主线圈2031与副线圈2033的线圈匝数比为80: 31，通过其中的电感量为IOOOii H。在此实施例中，同样地搭配降压式的主动功率因子修正器201。并且，在本实施例中，令主线圈2031的线圈匝数与电感量减半，则可让满载运作时的效率提升。只是，在本实施例中，最小输出负载为0.15安培时,才可得到一稳定的输出电压Vo。并且，在此实施例中，满载效率可达到约87.36 %。由上述的三个实施例可以得知，使用降压式的主动功率因子修正器201可有效地令耐压应力降低，进而提高效率。并且，提高隔离式直流-直流转换器203的工作频率或提高电感量可使电源供应电路200提早进入连续模式(CCM)，从而可使输出电压可以在极低的负载下达到稳压的效果。因此，本发明提供的用于驱动发光二极管的电源供应电路为一高效率的电源供应电路。特别是，仅需要通过回馈单元(例如:光耦合器)将输出电压的电力信号回传至主动功率因子修正器中，通过主动功率因子修正器改变输入至转换器(例如:隔离式直流-直流转换器)的输入电压，不需要变动转换器的操作频率与工作周期，即可达到提供高效率的功率并供应稳定的电压来驱动发光二极管的效果。上述叙述为本发明的较佳实施例。本领域技术人员能够领会其用于说明本发明而非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于驱动发光二极管的电源供应电路，其特征在于，包含: 一输入单兀，用于接收由一电源所传输的电力信号； 一主动功率因子修正器，电性耦接于该输入单元； 一转换器，电性耦接于该主动功率因子修正器； 一输出单元，电性耦接于该转换器，用于接收由该转换器所转换的电力来驱动至少一发光二极管；及 一回馈单元，电性耦接于该转换器与该输出单元间的一节点，并将该转换器所传送至该输出单元的电力信号回传至该主动功率因子修正器，该主动功率因子修正器则根据该回馈单元所传回的该电力信号调整该电力信号，使该输出单元稳定地输出电力。
2.根据权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于，该输入单元为一整流滤波器，用于整流及过滤由该电源所传送的电力信号。
3.根据权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于，该转换器为一隔离式直流-直流转换器。
4.根据权利要求3所述的电源供应电路，其特征在于，该隔离式直流-直流转换器的操作频率与工作周期固定，使其功率损失维持在最低值。
5.根据权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于，该转换器进一步包含:一主线圈，电性耦接于该主动功率因子修正器；以及一副线圈，电性耦接于该输出单元。
6.根据权利要求5所述的电源供应电路，其特征在于，该主线圈与该副线圈的线圈匝数比为39: 15。
7.根据权利要求5所述的电源供应电路，其特征在于，该主线圈与该副线圈的线圈匝数比为152: 61。
8.根据权利要求5所述的电源供应电路，其特征在于，该主线圈与该副线圈的线圈匝数比为80: 31。
9.根据权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于，该回馈单元为一光耦合器。
10.根据权利要求9所述的电源供应电路，其特征在于，该光耦合器由一发光二极管与一光敏晶体管组成。
全文摘要
本发明公开了一种用于驱动发光二极管的电源供应电路，所述电源供应电路包含一输入单元、一主动功率因子修正器、一转换器、一输出单元及一回馈单元。输入单元用于接收由一电源所传输的电力信号，输出单元用于接收由转换器所转换的电力来驱动至少一发光二极管。回馈单元电性耦接于转换器与输出单元之间的一节点，并将转换器所传送至输出单元的电力信号回传至主动功率因子修正器，主动功率修正器基于回馈单元所传回的电力信号调整电力信号，使输出单元可以稳定地输出电力并驱动发光二极管。本发明提供的用于驱动发光二极管的电源供应电路为一高效率的电源供应电路。
文档编号H05B37/02GK103220840SQ20121011087
公开日2013年7月24日 申请日期2012年4月16日 优先权日2012年1月20日
发明者陈俊成, 叶佳颖, 陈建良, 余柏庆 申请人:飞宏科技股份有限公司