专利名称：用于照明或指示装置的无变压器式交/直流转换控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型是有关于一种无变压器式交/直流转换控制电路，尤其指一种用于照明或指示装置的无变压器式交/直流转换装置的控制电路。
无变压器式交/直流电转换装置，通常由一包含晶体管的电路控制其开/闭电流。如Takeahi等人于平成7年(1995)在Tokyo MetropolitanIndustrial Technology P165-168文献中发表“LED Driver For CommercialPower”的公知电路图，其简图如
图1所示，晶体管Tr2、Tr3为开/闭晶体管Tr1的硅控整流电路(SCR)，其中晶体管Tr1在输入电压由低逐渐升高时，晶体管Tr1基极电位将达到大于其射极电压的准位，此时晶体管Tr1导通。当输入电压逐渐增加时，电流流经电阻Re1使得晶体管Tr3的基极电位逐渐升高，而后致使晶体管Tr3晶体管导通，同时晶体管Tr2会将晶体管Tr1的基极电压降低而使晶体管Tr1关闭。但是电路易发生振荡现象，此振荡将导致Tr1难以有效控制电流。由测量其实际输出电流的电压得知，如图1A所示，其输出电流严重振荡，此振荡结果造成热累积于晶体管Tr1中，并无法供应负载预期的稳定电流值。
发明内容
本实用新型则针对上述公知无变压器式交/直流转换控制电路的缺点不断加以研究，先经理论估算且完成实体验证本项实用新型。
本实用新型的主要目的在于提供一种用于照明或指示装置的无变压器式交/直流转换控制电路，其具有稳定性的恒电流输出，开/闭控制电路无振荡，并可减少电路发热量、提高效率及元件使用寿命。
为实现上述的目的，本实用新型用于照明或指示装置的无变压器式交/直流转换控制电路具有一电流输入接点与一电流输出接点，而流经该控制电路的电流即为负载电流；控制电路主要包括一电流开关电路、一导通时间控制电路及一负载电流限制电路，且每一电路都分别具有一电流输入接点、一电流输入接点及一控制接点。电流开关电路接受导通时间控制电路及负载电流限制电路的输出信号，以控制负载电流的导通与否及负载电流的大小。导通时间控制电路依据控制电路的输出入电位差决定电流开关电路的关闭动作，当电位差超过默认值时，即关闭负载电流。负载电流限制电路则通过电流开关电路以限制负载电流，当负载电流超过预设限值时，即输出信号令电流开关电路限制负载电流的大小。
上述的导通时间控制电路的控制接点连接至控制电路的电流输入接点与电流开关电路的电流输入接点的连接线路上；负载电流限制电路的电流输入接点连接至电流开关电路的控制接点与导通时间控制电路的电流输入接点的连接线路上；而电流开关电路的电流输出接点连接至负载电流限制电路的控制接点；至于导通时间控制电路的电流输出接点连接至负载电流限制电路的电流输出接点与控制电路的电流输出接点的连接线路上。
一般而言，上述的电流开关电路包括一第一晶体管及一第一电阻；导通时间控制电路包括一第二晶体管、一第二电阻及一第三电阻；而负载电流限制电路包括一第三晶体管及一第五电阻。
图lA是根据图1公知电路所得的电压波形图。
图2是本实用新型的概要电路图。
图3是本实用新型一实施例的控制电路图，其主要以一N型PowerMOS晶体管控制开/闭电流。
图3A是根据图3的实施例所得的电压波形图。
图4是本实用新型另一实施例的控制电路图，其主要以一NPN型双载子晶体管控制开/闭电流。
电压源电路C9至少包括一交流电压源，也可视情况包括一整流装置，例如桥式全波或半波整流二极管。负载L具有一电流输入端L1与一电流输出端L2，可如图所示，连接于电压源电路C9的低电位输出端P9l与控制电路C0的电流输出接点P0o之间，也可连接于电压源电路C9的高电位输出端P9h与控制电路C0的电流输入接点P0i之间。负载L为照明或指示等装置，例如发光二极管LED。
控制电路C0包括一电流开关电路C1、一导通时间控制电路C2与一负载电流限制电路C3。电流开关电路C1具有一电流输入接点P1i一电流输出接点P1o及一控制接点P1c；导通时间控制电路C2具有一电流输入接点P2i、一电流输出接点P2o及一控制接点P2c；负载电流限制电路C3具有一电流输入接点P3i、一电流输出接点P3o及一控制接点P3c。
本实用新型中，电流开关电路C1是接受导通时间控制电路C2及负载电流限制电路C3的输出信号，以控制负载电流的导通与否及负载电流的大小。导通时间控制电路C2是依据控制电路C0的输出入电位差决定电流开关电路C1的关闭动作，当电位差超过默认值时，即关闭负载电流。负载电流限制电路C3是通过电流开关电路C1以限制负载电流，当负载电流超过预设限值时，即输出信号令电流开关电路C1限制负载电流的大小。
各电路的连接关系如图2所示，导通时间控制电路C2的控制接点P2c连接至控制电路C0的电流输入接点P0i与电流开关电路C1的电流输入接点P1i的连接线路上；负载电流限制电路C3的电流输入接点P3i连接至电流开关电路C1的控制接点P1c与导通时间控制电路C2的电流输入接点P2i的连接线路上；电流开关电路C1的电流输出接点P1o连接至负载电流限制电路C3的控制接点P3c；导通时间控制电路C2的电流输出接点P2o连接至负载电流限制电路C3的电流输出接点P3o与控制电路C0的电流输出接点P0o的连接线路上。
根据上述的概要电路，以下再列举二具体实施例并配合附图详细说明。图3为本实用新型一实施例的控制电路图，其主要以一N型Power MOS晶体管控制开/闭电流。图中，电流开关电路C1包括一第一晶体管T1及一第一电阻R1，第一晶体管T1为N型Power MOSFET，其源极、漏极与门极分别形成电流输出端、电流输入端及控制端。第一电阻R1的一端连接至电流开关电路C1的电流输入接点P1i与第一晶体管T1的电流输入端的连接线路上，而另一端连接至电流开关电路C1的控制接点P1c与第一晶体管T1的控制端的连接线路上；第一晶体管T1的电流输出端则连接至电流开关电路C1的电流输出接点P1o。
而导通时间控制电路C2包括一第二晶体管T2、一第二电阻R2、一第三电阻R3及一第四电阻R4，其中第二晶体管T2为NPN型双载子晶体管，其具有射极、集极及基极分别形成电流输出端、电流输入端及控制端。第四电阻R4的二端分别连接至第二晶体管T2的电流输入端与导通时间控制电路C2的电流输入接点P2i；第二电阻的一端连接至导通时间控制电路C2的控制接点P2c；第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的一端连接至第二晶体管T2的控制端；第三电阻R3的另一端可与第二晶体管T2的电流输出端连接至导通时间控制电路C2的电流输出接点P2o，或直接连至负载电流限制电路C3的电流输出接点P3o与控制电路C0的电流输出接点P0o的连接线路上。
至于负载电流限制电路C3则包括一第三晶体管T3、一第五电阻R5及一第六电阻R6，其中第三晶体管T3也为NPN型双载子晶体管，其具有射极、集极及基极分别形成电流输出端、电流输入端及控制端。第三晶体管T3的电流输入端连接至负载电流限制电路C3的电流输入接点P3i；第五电阻R5的一端连接至负载电流限制电路C3的控制接点P3c与第三晶体管T3的控制端的连接线路上，而另一端与第三晶体管T3的电流输出端连接至负载电流限制电路C3的电流输出接点P3o；第六电阻R6的一端连接至第三晶体管T3的控制端与负载电流限制电路C3的控制接点P3c的连接线路上，另一端则连接至第三晶体管T3的电流输入端与负载电流限制电路C3的电流输入接点P3i的连接线路上。
本实施例中，电压源电路C9还包括一桥式全波整流二极管B，其二输入端b1、b2分别连接至交流电压源V的正极及负极，而正极输出端b3及负极输出端b4分别形成电压源电路C9的高电位输出端P9h及低电位输出端P9l。此外，本实施例是以发光二极管LED为负载，其电流输入端L1及输出端L2分别连接至电容器Cp二端，则由电容器蓄能作用，可使原有脉冲式输出电流更加平坦。
当桥式全波整流二极管B的正极输出端b3的电压开始甚低时，此时各晶体管无电流流过；接着电压经历下列状态变化状态(I)，当正极输出端b3的电压由零逐渐升高时，第一晶体管T1的栅极电位大于源极电位，使得第一晶体管T1导通，导通电流流经第五电阻R5使得第三晶体管T3基极电位上升，第三晶体管T3基极到达导通电位后，第一晶体管T1栅极的电位将受限于第三晶体管T3，继而使第一晶体管T1与第三晶体管T3相互牵制，限制流经第五电阻R5电流为固定值。
状态(II)，当正极输出端b3电位渐渐上升后，流经第二及第三电阻R2、R3的电流也渐渐变大，最后使得第二晶体管T2导通，而第一晶体管T1的栅极电位下降，致使第一晶体管T1关闭。
状态(III)，当正极输出端b3电位由高电位逐渐随着全波整流波形下降后，经第三电阻R3电流逐渐减少，经第二及第三电阻R2、R3适当分压后，使得第二晶体管T2于适当时机关闭，使第一晶体管T1栅极电位提高，并使第一晶体管T1导通，再次提供发光二极管LED驱动电流；最后正极输出端b3电位下降至零电位，整个电路归于零电流状态，而回至状态(I)周而复始。
综上，适当调整第一及第五电阻R1、R5及第二与第三电阻R2、R3电阻比例，则可有效控制第二及第三晶体管T2、T3关闭及导通时机，以驱动及控制第一晶体管T1导通及关闭，并能输出稳定电流。
图3A为本实施例的实际电压波形图，由图可明显看出，其输出结果比公知图1A波型平稳而无振荡，不仅改善导电效果，也可延长元件及发光二极管LED使用寿命。
图4为本实用新型另一实施例，是NPN型双载子晶体管开/闭电流的控制电路图。本实施例中，第一晶体管T1’为NPN型双载子晶体管，其射极、集极及基极分别形成其电流输出端、电流输入端及控制端；第二及第三晶体管T2’、T3’皆为N型MOSFET，每一晶体管的源极、漏极与门极分别形成其电流输出端、电流输入端及控制端。本实施例中，因发光二极管LED也具有整流功效，则电压源电路C9可移去桥式全波整流二极管B。至于其它电路连接则与前一实施例相同，因此不再赘述。
由图3A的测量结果可明显看出，本实用新型用于照明或指示装置的无变压器式交/直流转换控制电路具有公知技术无法达到的优点，不仅可任意调整第一晶体管T1的导通角度，并可更容易地控制输出电流的大小。
应注意的是，上述实施例及附图中仅包括本实用新型的主要元件及其连接关系；本实用新型使用的晶体管不限于上述形式，凡经稍微修改而达到相同功效者皆可使用。此外，也可视情况在各接点及连接线路上增设其它元件，例如电阻，此等变化仍应属本实用新型的范围。
权利要求1.一种用于照明或指示装置的无变压器式交/直流转换控制电路，其具有一电流输入接点与一电流输出接点，而流经该控制电路的电流即为负载电流，该控制电路主要包括一电流开关电路、一导通时间控制电路及一负载电流限制电路，且每一电路皆分别具有一电流输入接点、一电流输出接点及一控制接点；其特征为导通时间控制电路的控制接点连接至控制电路的电流输入接点与电流开关电路的电流输入接点的连接线路上；负载电流限制电路的电流输入接点连接至电流开关电路的控制接点与导通时间控制电路的电流输入接点的连接线路上；电流开关电路的电流输出接点连接至负载电流限制电路的控制接点；导通时间控制电路的电流输出接点连接至负载电流限制电路的电流输出接点与控制电路的电流输出接点的连接线路上。
2.如权利要求1所述的用于照明或指示装置的无变压器式交/直流转换控制电路，其特征为电流开关电路包括一第一晶体管及一第一电阻；第一电阻的一端连接至电流开关电路的电流输入接点与第一晶体管的电流输入端的连接线路上；第一电阻的另一端连接至第一晶体管的控制端与电流开关电路的控制接点的连接线路上；第一晶体管的电流输出端连接至电流开关电路的电流输出接点。
3.如权利要求1所述的用于照明或指示装置的无变压器式交/直流转换控制电路，其特征为导通时间控制电路包括一第二晶体管、一第二电阻及一第三电阻；第二晶体管的电流输入端连接至导通时间控制电路的电流输入接点；第二电阻的一端连接至导通时间控制电路的控制接点；第二电阻的另一端与第三电阻的一端连接至第二晶体管的控制端；第三电阻的另一端与第二晶体管的电流输出端连接至导通时间控制电路的电流输出接点。
4.如权利要求1所述的用于照明或指示装置的无变压器式交/直流转换控制电路，其特征为导通时间控制电路还包括一第四电阻，其二端分别连接至第二晶体管的电流输入端与导通时间控制电路的电流输入接点，使第二晶体管的电流输入端未直接连接至导通时间控制电路的电流输入接点。
5.如权利要求1所述的用于照明或指示装置的无变压器式交/直流转换控制电路，其特征为负载电流限制电路包括一第三晶体管及一第五电阻；第三晶体管的电流输入端连接至负载电流限制电路的电流输入接点；第五电阻的一端连接至第三晶体管的控制端与负载电流限制电路的控制接点的连接线路上；第五电阻的另一端与第三晶体管的电流输出端连接至负载电流限制电路的电流输出接点。
6.如权利要求5所述的用于照明或指示装置的无变压器式交/直流转换控制电路，其特征为负载电流限制电路还包括一第六电阻，其一端连接至第三晶体管的控制端与负载电流限制电路的控制接点的连接线路上，另一端则连接至第三晶体管的电流输入端与负载电流限制电路的电流输入接点的连接线路上。
7.如权利要求1所述的用于照明或指示装置的无变压器式交/直流转换控制电路，其特征为是用于照明及指示装置的无变压器式交/直流转换装置。
专利摘要本实用新型是有关于一种用于照明或指示装置的无变压器式交/直流转换控制电路，主要包括一电流开关电路、一导通时间控制电路及一负载电流限制电路。此控制电路可与电源及负载形成一串联回路，除达到交/直流转换的目的外，还可提供稳定的负载电流，且无电路开/闭控制时的振荡问题，可减少电路发热量、提高效率、提高元件使用寿命。
文档编号H02M7/217GK2545749SQ0125962
公开日2003年4月16日 申请日期2001年8月31日 优先权日2001年8月31日
发明者杨尊华, 陈慧华, 陈德铮 申请人:聚积科技股份有限公司