专利名称：自动功率控制系统、装置、补偿电压运算模块及检测模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种系统、装置及模块，特别是涉及一种自动功率控制系统、装置、补偿电压运算模块及检测模块。
背景技术：
发光二极管的顺向偏压(Forward Voltage, VF)会受环境温度(AmbientTemperature)的影响。如图1所示，当三种(分别是蓝光、绿光、红光)发光二极管皆以20mA的固定工作电流驱动时，且环境温度上升时，会导致这些发光二极管的顺向偏压VF下降，使其发光功率(=顺向偏压X工作电流)随着环境温度上升而降低，因此单纯使用发光二极管而不进行功率控制时，很容易导致发光功率不稳定的情形。如图2所示，于中国台湾专利申请第92107029号“自动功率控制器”中揭露一种现有的自动功率控制装置1，适用于光盘驱动装置中以控制一作为光学头的发光二极管15 (或激光二极管)的发光功率，且该自动功率控制装置I包含:一检测模块10、一信号源
11、一积分模块12,及一驱动模块13。该检测模块10用于接收来自该发光二极管15的输出光线以检测其发光功率，并产生一大小正比于该发光功率的检测电压V3，该发光功率P = VFX I，参数VF、I分别是该发光二极管15的一顺向偏压和一工作电流，且该检测模块10包括一光检测器101和一前端放大器102，又该光检测器101和该前端放大器102的详细操作可参阅中国台湾专利申请第92107029号，所以不重述。该信号源11用于提供一参考电压VI，且参考电压Vl的大小可随着不同的期望发光功率动态地调整。该积分模块12电连接于该信号源11以接收该参考电压VI，并电连接于该检测模块10以接收该检测电压V3，且根据该参考电压Vl与该检测电压V3的一电压差进行积分运算以得到一积分电压V2，当该发光功率减少使检测电压V3随着减少时导致该电压差增加，该积分电压V2随着增加，当该发光功率增加使检测电压V3随着增加时导致该电压差减少，该积分电压V2随着减少。驱动模块13电连接于该积分模块12和该发光二极管15间，并从该积分模块12接收该积分电压V2，并据以输出该正比于该积分电压V2的工作电流I以驱动该发光二极管15，且该驱动模块13包括一可切换增益放大器131和一驱动单元132，又该可切换增益放大器131和该驱动单元132的详细操作可参阅中国台湾专利申请第92107029号，所以不重述。当该发光二极管15随着环境温度上升而使其顺向偏压VF下降进而导致该发光功率降低时，检测模块10所产生的该检测电压V3将随着变小，又该参考电压Vl不变，所以参考电压Vl与该检测电压V3的差值V1-V3将增加，使得该积分电压V2对应增加，进而该工作电流I也增加，因此能通过增加的工作电流I来补偿减少的偏压电压VF，以维持发光功率P固定。
由上述可知，现有自动功率控制装置I主要是采用该检测模块10的光检测器101来从该发光二极管15的输出光线变化以得知发光功率的变化，再依据检测电压V3的变化来调整提供到该发光二极管15的工作电流I，藉此设计以达到使发光功率维持稳定的目的，但是现有光功率补偿电路I具有以下缺点:由于该发光二极管15的输出光线指向性不佳,该光检测器101与该发光二极管15的距离、位置、环境的光害、光检测器101的敏感度都会对检测电压V3产生影响，所以在发光功率的控制上很容易有误差，因此上述这些原因会使采用光检测器101的该自动功率控制装置1，于环境温度变化时难以稳定维持该发光二极管15的发光功率，而具有较差的发光功率维持效果。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种解决上述问题的自动功率控制系统。该自动功率控制系统，包含:一固态发光元件，及一自动功率控制装置。该固态发光元件于定电流驱动下提供一增减反向于环境温度变化的顺向偏压，且具有一接收一偏压电压的阳极及一阴极。该自动功率控制装置，包括:一检测模块，及一补偿电压运算模块。该检测模块具有:一电压检测单元，及一电流产生单元。该电压检测单元电连接于该固态发光元件的阳极及阴极以检测该顺向偏压，并据以提供一正比于该顺向偏压的检测电压。该电流产生单元电连接于该固态发光元件的阴极，且接收一补偿电压，并将该补偿电压转换成一大小追随该补偿电压的工作电流，并将该工作电流提供给该固态发光元件，且该电流产生单元还提供一正比于该工作电流的工作电压。该补偿电压运算模块，电连接于该检测模块以接收该正比于该顺向偏压的检测电压与该正比于该工作电流的工作电压，且接收一参考电压，且该补偿电压运算模块根据该检测电压、该工作电压与该参考电压进行运算以得到该反向于该顺向偏压增减的补偿电压。较佳的，该电流产生单元包括:一电压至电流转换器，该电压至电流转换器，具有:一晶体管、一运算放大器，及一电阻。该晶体管具有一电连接于该固态发光元件的阴极且提供该工作电流的第一端、一第二端，及一控制端。该运算放大器具有一电连接于该晶体管的第二端的反相输入端、一接收该补偿电压的非反相输入端，及一电连接于该晶体管的控制端的输出端。该电阻具有一电连接于该晶体管的第二端且提供该工作电压的第一端，和一接地的第二端。较佳的，该电流产生单元包括:一电压至电流转换器，及一缓冲器。该电压至电流转换器具有:一晶体管、一运算放大器，及一电阻。该晶体管具有一电连接于该固态发光元件的阴极且提供该工作电流的第一端、一第二端，及一控制端。该运算放大器具有一电连接于该晶体管的第二端的反相输入端、一接收该补偿电压的非反相输入端，及一电连接于该晶体管的控制端的输出端。该电阻具有一电连接于该晶体管的第二端的第一端，和一接地的第二端。该缓冲器电连接于该电阻的第一端以接收该电阻的第一端的电压，并据此提供该大小实质上相同于该接收到的电压的工作电压。较佳的，该晶体管是一 N型金属氧化物半导体场效应晶体管，该第一端是漏极，该第二端是源极，该控制端是栅极。较佳的，该缓冲器具有:一运算放大器，该运算放大器，具有一电连接于该电压至电流转换器的电阻的第一端的非反相输入端、一反相输入端，及一电连接于该缓冲器的运算放大器的反相输入端且输出该工作电压的输出端。较佳的，该补偿电压运算模块包括:一模拟至数字转换单元、一处理单元，及一数字至模拟转换单元。该模拟至数字转换单元电连接于该检测模块以接收该检测电压与该工作电压，并接收该参考电压，并将该检测电压、该工作电压及该参考电压进行模拟至数字转换，以得到各自相对应的数字值。该处理单元电连接于该模拟至数字转换单元以接收该检测电压所对应的数字值、该工作电压所对应的数字值及该参考电压所对应的数字值，并据此进行如下的运算，以得到该补偿电压所对应的一数字值:VC = GX {Vref-[VREXVF]}参数VC、Vref、VF、G分别是该补偿电压、该参考电压、该实质上相同于该顺向偏压的检测电压、增益。该数字至模拟转换单元电连接于该处理单元以接收该补偿电压所对应的该数字值，并将此数字值进行数字至模拟转换以得到该补偿电压。较佳的，该补偿电压运算模块包括:一模拟至数字转换单元、一处理单元、一数字至模拟转换单元，及一缓冲单元。该模拟至数字转换单元电连接于该检测模块以接收该检测电压与该工作电压，并接收该参考电压，并将该检测电压、该工作电压及该参考电压进行模拟至数字转换，以得到各自相对应的数字值。该处理单元电连接于该模拟至数字转换单元以接收该检测电压所对应的数字值、该工作电压所对应的数字值及该参考电压所对应的数字值，并据此进行如下的运算，以得到该补偿电压所对应的一数字值: VC = GX {Vref-[VREXVF]}参数VC、Vref、VF、G分别是该补偿电压、该参考电压、该实质上相同于该顺向偏压的检测电压、增益。该数字至模拟转换单元电连接于该处理单元以接收该补偿电压所对应的该数字值，并将此数字值进行数字至模拟转换以得到一电压。该缓冲单元用于提高输入阻抗，电连接于该数字至模拟转换单元以接收该电压，并据此提供该大小实质上相同于该接收到的电压的补偿电压。较佳的，该数字至模拟转换单元具有:一数字码至电流转换器，及一电流至电压转换器。该数字码至电流转换器接收该该补偿电压所对应的数字值，并据以转换成一电流。该电流至电压转换器电连接于该数字码至电流转换器以接收该电流，并据以转换成该电压。较佳的，该电流至电压转换器具有:一运算放大器，及一反馈电阻。该运算放大器具有一接地的非反相输入端、一接收该电流的反相输入端，及一提供该电压的输出端。该反馈电阻电连接于该运算放大器的输出端与该反相输入端间。较佳的，该缓冲单元具有:一运算放大器，该运算放大器，具有一电连接于该电流至电压转换器的运算放大器的输出端以接收该输出端的电压的非反相输入端、一反相输入端，及一电连接于该缓冲单元的运算放大器的反相输入端且提供该补偿电压的输出端。较佳的，固态发光元件是一发光二极管。较佳的，固态发光元件是一激光二极管。本发明该自动功率控制系统的功效在于:能改善输出光线指向性不佳、环境光害及光检测器敏感度等因素所导致的发光功率控制误差，所得到随温度变化的检测电压更精确以提升发光功率维持效果。本发明的第二目的是提供一种自动功率控制装置。
该自动功率控制装置，适用于电连接于一固态发光元件，且该固态发光元件于定电流驱动下提供一增减反向于环境温度变化的顺向偏压，且该固态发光元件具有一接收一偏压电压的阳极及一阴极，该自动功率控制装置包含:一检测模块，及一补偿电压运算模块。该检测模块包括:一电压检测单元，及一电流产生单元。该电压检测单元电连接于该固态发光元件的阳极及阴极以检测该顺向偏压，并据以提供一正比于该顺向偏压的检测电压。该电流产生单元电连接于该固态发光元件的阴极，且接收一补偿电压，并将该补偿电压转换成一大小追随该补偿电压的工作电流，并将该工作电流提供给该固态发光元件，且该电流产生单元还提供一正比于该工作电流的工作电压。该补偿电压运算模块电连接于该检测模块以接收该正比于该顺向偏压的检测电压与该正比于该工作电流值的工作电压，且接收一参考电压，且该补偿电压运算模块根据该检测电压、该工作电压与该参考电压进行运算以得到该反向于该顺向偏压增减的补偿电压。较佳的，该电流产生单元包括:一晶体管、一运算放大器，及一电阻。该晶体管具有一电连接于该固态发光元件的阴极且提供该工作电流的第一端、一第二端，及一控制端。该运算放大器具有一电连接于该晶体管的第二端的反相输入端、一接收该补偿电压的非反相输入端，及一电连接于该晶体管的控制端的输出端。该电阻具有一电连接于该晶体管的第二端且提供该工作电压的第一端，和一接地的第二端。较佳的，该电流产生单元包括:一电压至电流转换器，及一缓冲器。该电压至电流转换器具有:一晶体管、一运算放大器，及一电阻。该晶体管具有一电连接于该固态发光元件的阴极且提供该工作电流的第一端、一第二端，及一控制端。该运算放大器具有一电连接于该晶体管的第二端的反相输入端、一接收该补偿电压的非反相输入端，及一电连接于该晶体管的控制端的输出端。该电阻具有一电连接于该晶体管的第二端的第一端，和一接地的第二端。该缓冲器电连接于该电阻的第一端以接收该电阻的第一端的电压，并据此提供该大小实质上相同于该接收到的电压的工作电压。较佳的，该晶体管是一 N型金属氧化物半导体场效应晶体管，该第一端是漏极，该第二端是源极，该控制端是栅极。较佳的，该缓冲器具有:一运算放大器，该运算放大器具有一电连接于该电压至电流转换器的电阻的第一端的非反相输入端、一反相输入端，及一电连接于该缓冲器的运算放大器的反相输入端且输出该工作电压的输出端。较佳的，该数字至模拟转换单元具有:一数字码至电流转换器，及一电流至电压转换器。该数字码至电流转换器，接收该该补偿电压所对应的数字值，并据以转换成一电流。该电流至电压转换器电连接于该数字码至电流转换器以接收该电流，并据以转换成该电压。较佳的，该电流至电压转换器具有:一运算放大器、一反馈电阻，及一反馈电阻。该运算放大器具有一接地的非反相输入端、一接收该电流的反相输入端，及一提供该电压的输出端。该反馈电阻电连接于该运算放大器的输出端与该反相输入端间。较佳的，该缓冲单元具有:一运算放大器，该运算放大器，具有一电连接于该电流至电压转换器的运算放大器的输出端以接收该输出端的电压的非反相输入端、一反相输入端，及一电连接于该反相输入端且提供该补偿电压的输出端。因此，本发明该自动功率控制装置的功效在于:能改善输出光线指向性不佳、环境光害及光检测器敏感度等因素所导致的发光功率控制误差，所得到随温度变化的检测电压更精确以提升发光功率维持效果。本发明的第三目的是提供一种检测模块。该检测模块，适用于电连接于一固态发光元件，该固态发光元件于定电流驱动下提供一增减反向于环境温度变化的顺向偏压，且具有一阴极及一阳极，且该检测模块包含:一电压检测单元，及一电流产生单元。该电压检测单元电连接于该固态发光元件的阳极及阴极以检测该顺向偏压，并据以提供一正比于该顺向偏压的检测电压。该电流产生单元电连接于该固态发光元件的阴极，且接收一补偿电压，并将该补偿电压转换成一大小追随该补偿电压的工作电流，并将该工作电流提供给该固态发光元件，且该电流产生单元还提供一正比于该工作电流值的工作电压。较佳的，该电流产生单元包括:一晶体管、一运算放大器，及一电阻。该晶体管具有一电连接于该固态发光元件的阴极且提供该工作电流的第一端、一第二端，及一控制端。该运算放大器具有一电连接于该晶体管的第二端的反相输入端、一接收该补偿电压的非反相输入端，及一电连接于该晶体管的控制端的输出端。该电阻具有一电连接于该晶体管的第二端且提供该工作电压的第一端，和一接地的第二端。较佳的，该晶体管是一 N型金属氧化物半导体场效应晶体管，该第一端是漏极，该第二端是源极，该控制端是栅极。较佳的，该电流产生单元包括:一电压至电流转换器，及一缓冲器。该电压至电流转换器具有:一晶体管、一运算放大器，及一电阻。该晶体管具有一电连接于该固态发光元件的阴极且提供该工作电流的第一端、一第二端，及一控制端。该运算放大器具有一电连接于该晶体管的第二端的反相输入端、一接收该补偿电压的非反相输入端，及一电连接于该晶体管的控制端的输出端。该电阻具有一电连接于该晶体管的第二端的第一端，和一接地的第二端。该缓冲器电连接于该电阻的第一端以接收该电阻的第一端的电压，并据此提供该大小实质上相同于该接收到的电压的工作电压。较佳的，该固态发光元件是一发光二极管或一激光二极管。该电流产生单元所接收的该补偿电压是呈不连续波，且频率是IOHz的频率，且负载比是10%，使得该电流产生单元所输出的该工作电流也呈不连续波，且频率是IOHz的频率，且负载比是10%。因此，本发明该检测模块的功效在于:能改善输出光线指向性不佳、环境光害及光检测器敏感度等因素所导致的发光功率控制误差，所得到随温度变化的检测电压更精确以提升发光功率维持效果。本发明的第四目的是提供一种补偿电压运算模块。该补偿电压运算模块，适用于电连接于一检测模块且提供一补偿电压给该检测模块，该检测模块电连接于一固态发光元件，该固态发光元件于定电流驱动下提供一增减反向于环境温度变化的顺向偏压，且具有一阴极及一阳极，且该检测模块用以检测该固态发光兀件的顺向偏压据以提供一正比于该顺向偏压的检测电压，并将该补偿电压转换成一大小追随该补偿电压的工作电流，并将该工作电流提供给该固态发光元件，且还提供一正比于该工作电流值的工作电压，且该补偿电压运算模块包含:一模拟至数字转换单元、一处理单元，及一数字至模拟转换单元。该模拟至数字转换单元电连接于该检测模块以接收该检测电压与该工作电压，并接收该参考电压，并将该检测电压、该工作电压及该参考电压进行模拟至数字转换，以得到各自相对应的数字值。该处理单元电连接于该模拟至数字转换单元以接收该检测电压所对应的数字值、该工作电压所对应的数字值及该参考电压所对应的数字值，并据此进行运算，以得到一反向于该顺向偏压增减的数字值。该数字至模拟转换单元，电连接于该处理单元以接收该补偿电压所对应的该数字值，并将此数字值进行数字至模拟转换以得到该反向于该顺向偏压增减的补偿电压。本发明的有益效果在于:提升发光功率维持效果。
图1是发光二极管于固定工作电流驱动时，其顺向偏压随环境温度变化的示意图；图2是一种现有的自动功率控制装置的电路图；图3是本发明第一及第二较佳实施例的自动功率控制系统的电路图；图4是图3较佳实施例的一种变形的电路图；图5是第一较佳实施例以连续波的工作电流驱动绿、红、蓝三色光的发光二极管时的发光功率实验测量图；图6是第二较佳实施例以不连续波的工作电流驱动绿、红、蓝三色光的发光二极管时的发光功率实验测量图。
具体实施例方式为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式
作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述具体实施方式
，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的精神实质来作最宽泛的理解。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。如图3所不,本发明第一较佳实施例的自动功率控制系统2,包含:一固态发光兀件20，及一自动功率控制装置3。该固态发光元件20于定电流驱动下提供一增减反向于环境温度变化的顺向偏压VF，且具有一接收一偏压电压VDD的阳极及一阴极，且固态发光元件20可以是一发光二极
管或一激光二极管。该自动功率控制装置3适用于电连接于该固态发光元件20，且补偿该固态发光元件20随环境温度变化的发光功率变化量，且该自动功率控制装置3包括:一检测模块4，及一补偿电压运算模块5。<检测模块>该检测模块4具有一电压检测单元40，及一电流产生单元41。该电压检测单元40电连接于该固态发光元件20的阳极及阴极以检测该顺向偏压VF，并据以提供一正比于该顺向偏压VF的检测电压。当环境温度变化时，则该顺向偏压VF可表不为:VF = VLED(rc)+AVled......式(I)参数Vmar)为t°C时，该固态发光元件20的顺向偏压，参数Λ'ΕΙ)为顺向偏压于环境温度变化Λ t°C时所对应的变化量。
该电压检测单元40具有一仪表放大器OPl及一调整增益电阻器RG。仪表放大器OPl电连接于该调整增益电阻器RG并具有一电连接于该固态发光元件20的阳极的非反相输入端(+)、一电连接于该固态发光元件20的阴极的反相输入端(_)，及一提供该检测电压的输出端。该仪表放大器OPl的增益相关于该调整增益电阻器RG，在本实施例中，仪表放大器OPl的增益随着该调整增益电阻器RG的电阻值的调整而设定为一倍，以从该仪表放大器OPl的输出端提供该大小实质上相同于该顺向偏压VF的检测电压。该电流产生单元41电连接于该固态发光元件20的阴极，且接收一补偿电压，并将该补偿电压转换成一大小追随该补偿电压的工作电流，并将该工作电流ILED提供给该固态发光元件20，且该电流产生单元41还提供一正比于该工作电流ILED的工作电压VRE。该电流产生单元41具有一电压至电流转换器43，及一缓冲器44。该电压至电流转换器43具有一晶体管M、一运算放大器0P2，及一电阻RE。该晶体管M具有一电连接于该固态发光元件20的阴极且提供该工作电流的第一端、一第二端，及一控制端。在本实施例中，该晶体管M是一 N型金属氧化物半导体场效应晶体管，该第一端是漏极，该第二端是源极，该控制端是栅极。该运算放大器0P2具有一电连接于该晶体管M的第二端的反相输入端(_)、一接收该补偿电压的非反相输入端(+)及一电连接于该晶体管M的控制端的输出端。该电阻RE具有一电连接于该晶体管M的第二端的第一端，和一接地的第二端，且具有一电阻值RE。该电阻RE的第一端的电压=ILEDXRe，且因为运算放大器0P2的反相输入端(_)与非反相输入端(+)的虚短路效应可推得工作电流ILED会被调整到实质上等于VC/Re，参数VC是补偿电压。该缓冲器44用于提高输入阻抗，且电连接于该电压至电流转换器43的电阻RE的第一端以接收该电阻RE的第一端的电压，并据此提供该大小实质上相同于该接收到的电压的工作电压VRE，且该缓冲器44具有一运算放大器0P3。该运算放大器0P3具有一电连接于该电压至电流转换器43的电阻RE的第一端的非反相输入端(+)、一反相输入端(-)，及一电连接于该运算放大器0P3的反相输入端且输出该工作电压VRE的输出端。值得注意的是，如图4所示，在本实施例的一变形中，该缓冲器44可以被省略，此时，该电压至电流转换器43的电阻RE的第一端的电压则作为该工作电压VRE，也就是说，该电压至电流转换器43的电阻RE的第一端提供该工作电压VRE。<补偿电压运算模块>补偿电压运算模块5电连接于该检测模块4以接收该正比于该顺向偏压VF的检测电压与该正比于该工作电流ILED的工作电压VRE，且接收一参考电压Vref，且该补偿电压运算模块根据该检测电压、该工作电压VRE与该参考电压Vref进行运算以得到该反向于该顺向偏压VF增减的补偿电压。该检测电压、该工作电压VRE、该参考电压Vref与该补偿电压VC间的关系如下所示:VC = GX {Vref-[VREXVF]}......式(2)G是一增益，且在本实施例中，由于该检测电压实质上相同于该顺向偏压VF，因此在式⑵中将该检测电压以VF来表示。在本实施例中，该补偿电压运算模块5具有串接的一模拟至数字转换单元50、一处理单元51、一数字至模拟转换单元52及一缓冲单元53。该模拟至数字转换单元50电连接于该检测模块4以接收该检测电压与该工作电压VRE，并接收该参考电压Vref，并将该检测电压、该工作电压VRE及该参考电压Vref进行模拟至数字转换，以得到各自相对应的数字值。该处理单元51电连接于该模拟至数字转换单元50以接收该检测电压所对应的数字值、该工作电压VRE所对应的数字值及该参考电压Vref所对应的数字值，并据此进行式
(2)的运算，以得到该补偿电压VC所对应的一数字值。在实作上，模拟至数字转换单元50和处理单元51可以一具有模拟转数字功能的微处理器来实现。该数字至模拟转换单元52电连接于该该处理单元51以接收该补偿电压VC所对应的该数字值，并将此数字值进行数字至模拟转换以得到一电压。该数字至模拟转换单元52具有一数字码至电流转换器54，及一电流至电压转换器55。
该数字码至电流转换器54接收该该补偿电压VC所对应的数字值，并据以转换成
一电流。该电流至电压转换器55电连接于该数字码至电流转换器54以接收该电流，并据以转换成该电压=VC，且该电流至电压转换器55具有一运算放大器0P4，及一反馈电阻Rl。该运算放大器0P4具有一接地的非反相输入端(+)、一接收该电流的反相输入端(_)，及一提供该电压的输出端，该运算放大器0P4的输出端的电压=VC。该反馈电阻Rl电连接于该运算放大器0P4的输出端与该反相输入端(_)间。该缓冲单元53用于提高输入阻抗，电连接于该数字至模拟转换单元以接收该电压，并据此提供该大小实质上相同于该接收到的电压的补偿电压VC，该缓冲单元53具有一运算放大器0P5。该运算放大器0P5具有一电连接于该运算放大器0P4的输出端以接收该运算放大器0P4的输出端的电压的非反相输入端(+)、一反相输入端(_)，及一电连接于该反相输入端㈠且提供该补偿电压VC的输出端。值得注意的是，如图4所示，在本实施例的一变形中，该缓冲单元53可以被省略，因此差别为:该数字至模拟转换单元52电连接于该处理单元51以接收该补偿电压VC所对应的数字值，并将此数字值进行数字至模拟转换以得到该补偿电压VC。此时，该电流至电压转换器55电连接于该数字码至电流转换器54以接收该电流，并据以转换成该补偿电压VC，且该运算放大器0P4的输出端的电压则作为该补偿电压VC，也就是说，该运算放大器0P4的输出端提供该补偿电压VC。根据式⑴及式(2)，该工作电流ILED如下所示:
权利要求
1.一种自动功率控制系统，其特征在于:包含: 一固态发光元件，于定电流驱动下提供一增减反向于环境温度变化的顺向偏压，且具有一接收一偏压电压的阳极及一阴极；及一自动功率控制装置，包括: 一检测模块，具有: 一电压检测单元，电连接于该固态发光元件的阳极及阴极以检测该顺向偏压，并据以提供一正比于该顺向偏压的检测电压；及 一电流产生单元，电连接于该固态发光元件的阴极，且接收一补偿电压，并将该补偿电压转换成一大小追随该补偿电压的工作电流，并将该工作电流提供给该固态发光元件，且该电流产生单元还提供一正比于该工作电流的工作电压； 及 一补偿电压运算模块，电连接于该检测模块以接收该正比于该顺向偏压的检测电压与该正比于该工作电流的工作电压，且接收一参考电压，且该补偿电压运算模块根据该检测电压、该工作电压与该参考电压进行运算以得到该反向于该顺向偏压增减的补偿电压。
2.如权利要求1所述的自动功率控制系统，其特征在于:该电流产生单元包括: 一电压至电流转换器，具有: 一晶体管，具有一电连接于该固态发光元件的阴极且提供该工作电流的第一端、一第二端，及一控制端； 一运算放大器，具有一电连接于该晶体管的第二端的反相输入端、一接收该补偿电压的非反相输入端，及一电 连接于该晶体管的控制端的输出端；及 一电阻，具有一电连接于该晶体管的第二端且提供该工作电压的第一端，和一接地的A-Ap ~.上山弟一觸。
3.如权利要求1所述的自动功率控制系统，其特征在于:该电流产生单元包括: 一电压至电流转换器，具有: 一晶体管，具有一电连接于该固态发光元件的阴极且提供该工作电流的第一端、一第二端，及一控制端； 一运算放大器，具有一电连接于该晶体管的第二端的反相输入端、一接收该补偿电压的非反相输入端，及一电连接于该晶体管的控制端的输出端；及 一电阻，具有一电连接于该晶体管的第二端的第一端，和一接地的第二端； 及 一缓冲器，电连接于该电阻的第一端以接收该电阻的第一端的电压，并据此提供该大小实质上相同于该接收到的电压的工作电压。
4.如权利要求3所述的自动功率控制系统，其特征在于:该晶体管是一N型金属氧化物半导体场效应晶体管，该第一端是漏极，该第二端是源极，该控制端是栅极。
5.如权利要求3所述的自动功率控制系统，其特征在于:该缓冲器具有: 一运算放大器，具有一电连接于该电压至电流转换器的电阻的第一端的非反相输入端、一反相输入端，及一电连接于该缓冲器的运算放大器的反相输入端且输出该工作电压的输出端。
6.如权利要求1所述的自动功率控制系统，其特征在于:该补偿电压运算模块包括:一模拟至数字转换单元，电连接于该检测模块以接收该检测电压与该工作电压，并接收该参考电压，并将该检测电压、该工作电压及该参考电压进行模拟至数字转换，以得到各自相对应的数字值； 一处理单元，电连接于该模拟至数字转换单元以接收该检测电压所对应的数字值、该工作电压所对应的数字值及该参考电压所对应的数字值，并据此进行如下的运算，以得到该补偿电压所对应的一数字值:VC = GX {Vref-[VREXVF]} 参数VC、Vref、VF、G分别是该补偿电压、该参考电压、该实质上相同于该顺向偏压的检测电压、增益；及 一数字至模拟转换单元，电连接于该处理单元以接收该补偿电压所对应的该数字值，并将此数字值进行数字至模拟转换以得到该补偿电压。
7.如权利要求1所述的自动功率控制系统，其特征在于:该补偿电压运算模块包括: 一模拟至数字转换单元，电连接于该检测模块以接收该检测电压与该工作电压，并接收该参考电压，并将该检测电压、该工作电压及该参考电压进行模拟至数字转换，以得到各自相对应的数字值； 一处理单元，电连接于该模拟至数字转换单元以接收该检测电压所对应的数字值、该工作电压所对应的数字值及该参考电压所对应的数字值，并据此进行如下的运算，以得到该补偿电压所对应的一数字值:VC = GX {Vref-[VREXVF]} 参数VC、Vref、VF、G分别是该补偿电压、该参考电压、该实质上相同于该顺向偏压的检测电压、增益； 一数字至模拟转换单元，电连接于该处理单元以接收该补偿电压所对应的该数字值，并将此数字值进行数字至模拟转换以得到一电压；及 一缓冲单元，用于提高输入阻抗，电连接于该数字至模拟转换单元以接收该电压，并据此提供该大小实质上相同于该接收到的电压的补偿电压。
8.如权利要求7所述的自动功率控制系统，其特征在于:该数字至模拟转换单元具有: 一数字码至电流转换器，接收该该补偿电压所对应的数字值，并据以转换成一电流；及一电流至电压转换器，电连接于该数字码至电流转换器以接收该电流，并据以转换成该电压。
9.如权利要求8所述的自动功率控制系统，其特征在于:该电流至电压转换器具有: 一运算放大器，具有一接地的非反相输入端、一接收该电流的反相输入端，及一提供该电压的输出端 '及 一反馈电阻，电连接于该运算放大器的输出端与该反相输入端间。
10.如权利要求9所述的自动功率控制系统，其特征在于:该缓冲单元具有: 一运算放大器，具有一电连接于该电流至电压转换器的运算放大器的输出端以接收该输出端的电压的非反相输入端、一反相输入端，及一电连接于该缓冲单元的运算放大器的反相输入端且提供该补偿电压的输出端。
11.如权利要求1所述的自动功率控制系统，其特征在于:固态发光元件是一发光二极管。
12.如权利要求1所述的自动功率控制系统，其特征在于:固态发光元件是一激光二极管。
13.一种自动功率控制装置，适用于电连接于一固态发光元件，且该固态发光元件于定电流驱动下提供一增减反向于环境温度变化的顺向偏压，且该固态发光元件具有一接收一偏压电压的阳极及一阴极，其特征在于:该自动功率控制装置包含: 一检测模块，包括: 一电压检测单元，电连接于该固态发光元件的阳极及阴极以检测该顺向偏压，并据以提供一正比于该顺向偏压的检测电压；及 一电流产生单元，电连接于该固态发光元件的阴极，且接收一补偿电压，并将该补偿电压转换成一大小追随该补偿电压的工作电流，并将该工作电流提供给该固态发光元件，且该电流产生单元还提供一正比于该工作电流的工作电压； 及 一补偿电压运算模块，电连接于该检测模块以接收该正比于该顺向偏压的检测电压与该正比于该工作电流值的工作电压，且接收一参考电压，且该补偿电压运算模块根据该检测电压、该工作电压与该参考电压进行运算以得到该反向于该顺向偏压增减的补偿电压。
14.如权利要求13 所述的自动功率控制装置，其特征在于:该电流产生单元包括: 一晶体管，具有一电连接于该固态发光元件的阴极且提供该工作电流的第一端、一第二端，及一控制端； 一运算放大器，具有一电连接于该晶体管的第二端的反相输入端、一接收该补偿电压的非反相输入端，及一电连接于该晶体管的控制端的输出端；及 一电阻，具有一电连接于该晶体管的第二端且提供该工作电压的第一端，和一接地的A-Ap ~.上山弟一觸。
15.如权利要求13所述的自动功率控制装置，其特征在于:该电流产生单元包括: 一电压至电流转换器，具有: 一晶体管，具有一电连接于该固态发光元件的阴极且提供该工作电流的第一端、一第二端，及一控制端； 一运算放大器，具有一电连接于该晶体管的第二端的反相输入端、一接收该补偿电压的非反相输入端，及一电连接于该晶体管的控制端的输出端；及 一电阻，具有一电连接于该晶体管的第二端的第一端，和一接地的第二端； 及 一缓冲器，电连接于该电阻的第一端以接收该电阻的第一端的电压，并据此提供该大小实质上相同于该接收到的电压的工作电压。
16.如权利要求14所述的自动功率控制装置，其特征在于:该晶体管是一N型金属氧化物半导体场效应晶体管，该第一端是漏极，该第二端是源极，该控制端是栅极。
17.如权利要求13所述的自动功率控制装置，其特征在于:该缓冲器具有: 一运算放大器，具有一电连接于该电压至电流转换器的电阻的第一端的非反相输入端、一反相输入端，及一电连接于该缓冲器的运算放大器的反相输入端且输出该工作电压的输出端。
18.如权利要求13所述的自动功率控制装置，其特征在于:该补偿电压运算模块包括: 一模拟至数字转换单元，电连接于该检测模块以接收该检测电压与该工作电压，并接收该参考电压，并将该检测电压、该工作电压及该参考电压进行模拟至数字转换，以得到各自相对应的数字值； 一处理单元，电连接于该模拟至数字转换单元以接收该检测电压所对应的数字值、该工作电压所对应的数字值及该参考电压所对应的数字值，并据此进行如下的运算，以得到该补偿电压所对应的一数字值:VC = GX {Vref-[VREXVF]} 参数VC、Vref、VF、G分别是该补偿电压、该参考电压、该实质上相同于该顺向偏压的检测电压、增益；及 一数字至模拟转换单元，电连接于该处理单元以接收该补偿电压所对应的该数字值，并将此数字值进行数字至模拟转换以得到该补偿电压。
19.如权利要求13所述的自动功率控制装置，其特征在于:该补偿电压运算模块包括: 一模拟至数字转换单元，电连接于该检测模块以接收该检测电压与该工作电压，并接收该参考电压，并将该检测电压、该工作电压及该参考电压进行模拟至数字转换，以得到各自相对应的数字值； 一处理单元，电连接于该模拟至数字转换单元以接收该检测电压所对应的数字值、该工作电压所对应的数字值及该参考电压所对应的数字值，并据此进行如下的运算，以得到该补偿电压所对应的一数字值:VC = GX {Vref-[VREXVF]} 参数￥01^、￥ 、6分别是该补偿电压、该参考电压、该实质上相同于该顺向偏压的检测电压、增益； 一数字至模拟转换单元，电连接于该处理单元以接收该补偿电压所对应的该数字值，并将此数字值进行数字至模拟转换以得到一电压；及 一缓冲单元，用于提高输入阻抗，电连接于该数字至模拟转换单元以接收该电压，并据此提供该大小实质上相同于该接收到的电压的补偿电压。
20.如权利要求19所述的自动功率控制装置，其特征在于:该数字至模拟转换单元具有: 一数字码至电流转换器，接收该该补偿电压所对应的数字值，并据以转换成一电流；及一电流至电压转换器，电连接于该数字码至电流转换器以接收该电流，并据以转换成该电压。
21.如权利要求20所述的自动功率控制装置，其特征在于:该电流至电压转换器具有: 一运算放大器，具有一接地的非反相输入端、一接收该电流的反相输入端，及一提供该电压的输出端 '及 一反馈电阻，电连接于该运算放大器的输出端与该反相输入端间。
22.如权利要求21所述的自动功率控制装置，其特征在于:该缓冲单元具有:一运算放大器，具有一电连接于该电流至电压转换器的运算放大器的输出端以接收该输出端的电压的非反相输入端、一反相输入端，及一电连接于该缓冲单元的运算放大器的反相输入端且提供该补偿电压的输出端。
23.一种检测模块，适用于电连接于一固态发光元件，该固态发光元件于定电流驱动下提供一增减反向于环境温度变化的顺向偏压，且具有一阴极及一阳极，其特征在于:该检测模块包含: 一电压检测单元，电连接于该固态发光元件的阳极及阴极以检测该顺向偏压，并据以提供一正比于该顺向偏压的检测电压；及 一电流产生单元，电连接于该固态发光元件的阴极，且接收一补偿电压，并将该补偿电压转换成一大小追随该补偿电压的工作电流，并将该工作电流提供给该固态发光元件，且该电流产生单元还提供一正比于该工作电流值的工作电压。
24.如权利要求23所述的检测模块，其特征在于:该电流产生单元包括: 一晶体管，具有一电连接于该固态发光元件的阴极且提供该工作电流的第一端、一第二端，及一控制端； 一运算放大器，具有一电连接于该晶体管的第二端的反相输入端、一接收该补偿电压的非反相输入端，及一电连接于该晶体管的控制端的输出端；及 一电阻，具有一电连接于该晶体管的第二端且提供该工作电压的第一端，和一接地的A-Ap ~.上山弟一觸。
25.如权利要求24所 述的检测模块，其特征在于:该晶体管是一N型金属氧化物半导体场效应晶体管，该第一端是漏极，该第二端是源极，该控制端是栅极。
26.如权利要求23所述的检测模块，其特征在于:该电流产生单元包括: 一电压至电流转换器，具有: 一晶体管，具有一电连接于该固态发光元件的阴极且提供该工作电流的第一端、一第二端，及一控制端； 一运算放大器，具有一电连接于该晶体管的第二端的反相输入端、一接收该补偿电压的非反相输入端，及一电连接于该晶体管的控制端的输出端；及 一电阻，具有一电连接于该晶体管的第二端的第一端，和一接地的第二端； 及 一缓冲器，电连接于该电阻的第一端以接收该电阻的第一端的电压，并据此提供该大小实质上相同于该接收到的电压的工作电压。
27.如权利要求26所述的检测模块，其特征在于:该晶体管是一N型金属氧化物半导体场效应晶体管，该第一端是漏极，该第二端是源极，该控制端是栅极。
28.如权利要求26所述的检测模块，其特征在于:该缓冲器具有: 一运算放大器，具有一电连接于该电压至电流转换器的电阻的第一端的非反相输入端、一反相输入端，及一电连接于该缓冲器的运算放大器的反相输入端且输出该工作电压的输出端。
29.如权利要求23所述的检测模块，其特征在于: 该固态发光元件是一发光二极管或一激光二极管； 该电流产生单元所接收的该补偿电压是呈不连续波，且频率是IOHz的频率，且负载比是10%，使得该电流产生单元所输出的该工作电流也呈不连续波，且频率是IOHz的频率，且负载比是10%。
30.一种补偿电压运算模块，适用于电连接于一检测模块且提供一补偿电压给该检测模块，该检测模块电连接于一固态发光元件，该固态发光元件于定电流驱动下提供一增减反向于环境温度变化的顺向偏压，且具有一阴极及一阳极，且该检测模块用以检测该固态发光兀件的顺向偏压据以提供一正比于该顺向偏压的检测电压，并将该补偿电压转换成一大小追随该补偿电压的工作电流，并将该工作电流提供给该固态发光元件，且还提供一正比于该工作电流值的工作电压，其特征在于:该补偿电压运算模块包含: 一模拟至数字转换单元，电连接于该检测模块以接收该检测电压与该工作电压，并接收该参考电压，并将该检测电压、该工作电压及该参考电压进行模拟至数字转换，以得到各自相对应的数字值； 一处理单元，电连接于该模拟至数字转换单元以接收该检测电压所对应的数字值、该工作电压所对应的数字值及该参考电压所对应的数字值，并据此进行运算，以得到一反向于该顺向偏压增减的数字值:及 一数字至模拟转换单元，电连接于该处理单元以接收该补偿电压所对应的该数字值，并将此数字值进行数字至模拟转换以得到该反向于该顺向偏压增减的补偿电压。
31.如权利要求30所述的补偿电压运算模块，其特征在于:该数字至模拟转换单元具有: 一数字码至电流转换器，接收该该补偿电压所对应的数字值，并据以转换成一电流；及一电流至电压转换器，电连接于该数字码至电流转换器以接收该电流，并据以转换成该补偿电压。
32.如权利要求31所述的补偿电压运算模块，其特征在于:该电流至电压转换器具有: 一运算放大器，具有一接地的非反相输入端、一接收该电流的反相输入端，及一提供该补偿电压的输出端；及 一反馈电阻，电连接于该运算放大器的输出端与该反相输入端间。
33.如权利要求30所述的补偿电压运算模块，其特征在于:还包含: 一缓冲单元，用于提高输入阻抗，且电连接于该数字至模拟转换单元以接收该补偿电压。
34.如权利要求33所述的补偿电压运算模块，其特征在于:该缓冲单元具有: 一运算放大器，具有一电连接于该电流至电压转换器的运算放大器的输出端以接收该输出端的电压的非反相输入端、一反相输入端，及一电连接于该缓冲单元的运算放大器的反相输入端且提供该补偿电压的输出端。
35.如权利要求30所述的补偿电压运算模块，其特征在于:运算该反向于该顺向偏压增减的数字值的方式如下所示:VC = GX {Vref-[VREXVF]} 参数￥01^、￥ 、6分别是该补偿电压、该参考电压、该实质上相同于该顺向偏压的检测电压、增益，且: 该处理单元是以IOHz的频率输出该呈不连续波的该补偿电压所对应的数字值，且该数字值的负载比 是10%。
全文摘要
本发明提供一种自动功率控制系统、装置、补偿电压运算模块及检测模块，自动功率控制装置包含一检测模块，包括一电压检测单元，电连接于一固态发光元件以检测顺向偏压，并据以提供一正比于顺向偏压的检测电压；及一电流产生单元，接收一补偿电压，并将该补偿电压转换成一大小追随该补偿电压的工作电流，并将工作电流提供给固态发光元件，且还提供一正比于该工作电流的工作电压；及一补偿电压运算模块，接收正比于顺向偏压的检测电压与正比于工作电流值的工作电压，且接收一参考电压，且根据检测电压、工作电压与参考电压进行运算以得到反向于顺向偏压增减的补偿电压。
文档编号G01R19/00GK103167683SQ20111042828
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者孙台平, 王嘉弘, 李家豪 申请人:国立暨南国际大学