TW201316835A

TW201316835A - 電源處理裝置及其放電控制方法

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Publication number: TW201316835A
Application number: TW100135958A
Authority: TW
Inventors: Wen-Shang Lai
Original assignee: Hep Tech Co Ltd
Priority date: 2011-10-04
Filing date: 2011-10-04
Publication date: 2013-04-16

Abstract

一種電源處理裝置包含有一輸入埠、一輸出埠、一電源轉換模組以及一放電模組；該輸入埠用以與一電源連接；該輸出埠用以與至少一發光二極體連接；該電源轉換模組與該輸入埠以及該輸出埠連接，且具有一等效電容與該發光二極體並聯；該電源轉換模組用以接收該電源並轉換成一預定電壓或電流形式之電能，並由該輸出埠輸出予該發光二極體；該放電模組與該電源轉換模組連接，且具有一電阻；當該電源供電予該電源轉換模組時，該放電模組控制其電阻與該等效電容間呈斷路；當該電源停止供電予該電源轉換模組時，該放電模組則控制其電阻與該等效電容並聯。

Description

電源處理裝置及其放電控制方法

本發明係與電源供應有關，更詳而言之是指一種可應用於發光二極體之電源處理裝置及其放電控制方法。

隨著光學科技之進步，發光二極體(Light-emitting diode，LED)之製程與應用日漸成熟，且發光二極體具有體積小、反應快、壽命長、不易衰減、外表堅固、耐震動、可全彩發光(含不可見光)、損失低、熱輻射小、量產容易等優點，是以，越來越多燈具之光源改採用發光二極體(Light-emitting diode，LED)來代替傳統之燈管或燈泡。

請參閱圖1，為常見之發光二極體所使用之電源處理裝置70的電路架構圖，該電源處理裝置70包含有一輸入埠71、一輸出埠72以及一電源轉換模組73，其中，該輸入埠71用以與一交流電源110電性連接；該輸出埠71用以與一組發光二極體(組)80電性連接；該電源轉換模組73與該輸入埠71以及該輸出埠72電性連接，且具有一等效電容731、一濾波整流器732以及一直流/直流轉換器(DC/DC Converter)733，該等效電容731與該輸出埠72所連接之發光二極體80並聯；該濾波整流器732係設置於該輸入埠71與該直流/直流轉換器733之間，用以將該電源110之電能轉換成相對穩定直流電後輸出予該直流/直流轉換器733；該直流/直流轉換器733用以接收該濾波整流器732輸出之直流電，並轉換成預定電壓或電流形式之電能後輸出予該等效電容731，且透過該輸出埠72同時輸出予該等發光二極體80，藉以點亮該發光二極體80來達到照明之效果。

然而，上述之設計雖可達到照明之目的，請參閱圖2，其電路之設計將使得使用者在電源開關SW關閉(OFF)後，該發光二極體80仍會持續接收及消耗該等效電容731中所儲存之殘餘電能，造成該發光二極體80在電源開關SW關閉後，仍會持續發亮一段時間才會逐漸或逐個熄滅，進而導致使用者在使用時會產生有設計不良或是劣質產品之使用觀感。是以，綜合以上所述可得知，習用電源處理裝置70的設計仍未臻完善，且尚有待改進之處。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種電源處理裝置及其放電控制方法，可使得使用者關閉電源後，可快速地熄滅所用之發光二極體。

緣以達成上述目的，本發明所提供有一種電源處理裝置，用以接收並轉換一電源之電能供予至少一發光二極體；該電源處理裝置包含有一輸入埠、一輸出埠、一電源轉換模組以及一放電模組，其中，該輸入埠用以與該電源電性連接；該輸出埠用以與該發光二極體電性連接；該電源轉換模組與該輸入埠以及該輸出埠電性連接，且具有一等效電容與該輸出埠所連接之發光二極體並聯；該電源轉換模組用以接收該電源並轉換成一預定電壓或電流形式之電能後，再由該輸出埠輸出予該發光二極體；該放電模組與該電源轉換模組電性連接，且具有一電阻；當該電源供電予該電源轉換模組時，該放電模組控制其該電阻與該電源轉換模組之該等效電容間呈斷路；當該電源停止供電予該電源轉換模組時，該放電模組則控制其該電阻與該電源轉換模組之該等效電容並聯，藉以將該等效電容中所儲存之電能透過該電阻快速地釋放。

依據上述構思，本發明更提供有一種放電控制方法，用以控制上述之電源處理裝置，並於該電源開始供電予該電源轉換模組後執行；該放電控制方法包含有下列步驟：偵測該電源是否繼續供電予該電源轉換模組；若測得該電源繼續供電予該電源轉換模組，則控制該電阻與該等效電容間呈斷路；若測得該電源停止供電予該電源轉換模組，則控制該電阻與該等效電容並聯，以將該等效電容中所儲存之電能透過該電阻快速地釋放。

依據上述構思，本發明更提供有另一種放電控制方法，用以控制上述之電源處理裝置，並於該電源開始供電予該電源轉換模組後執行；該放電控制方法包含有下列步驟：偵測該電源是否繼續供電予該電源轉換模組；若測得該電源停止供電予該電源轉換模組，則將該等效電容中所儲存之電能於2秒鐘內由100%釋放至50%以下。

藉此，透過上述之設計，將使得使用者關閉電源後，透過快速放電而可快速地熄滅所用之發光二極體。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖示詳細說明如後。

請參閱圖3，本發明第一較佳實施例包含有一電源處理裝置10以及複數個發光二極體(Light-emitting diode，LED)20，該電源處理裝置10用以接收並轉換一電源100之電能供予該等發光二極體20，於本實施例中，該電源100為電力公司所供應之交流電源，但不以此為限，亦可依設置需求或設置環境改用發電儲能系統(如風力發電、太陽能發電、地熱發電等)產生之直流電源或交流電源。該電源處理裝置10包含有一輸入埠11、一輸出埠12、一電源轉換模組13以及一放電模組14，其中：該輸入埠11用以與該電源100電性連接。

該輸出埠12用以與該等發光二極體20電性連接。

該電源轉換模組13與該輸入埠11以及該輸出埠12電性連接，且具有一等效電容131、一濾波整流器132以及一直流/直流轉換器133。其中，該等效電容131與該輸出埠11所連接之該等發光二極體20並聯。該濾波整流器132設置於該輸入埠11與該直流/直流轉換器133之間，用以將該電源100之電能轉換成相對穩定的直流電後輸出予該直流/直流轉換器133。該直流/直流轉換器133具有一輸入端以及一輸出端，該直流/直流轉換器133透過該輸入端接收該濾波整流器132輸出之直流電後，由其輸出端將轉換成預定電壓或電流之電能輸出予該等效電容131，並透過該輸出埠12輸出予該等發光二極體20。另外，於本實施例中，該直流/直流轉換器133為返馳式(Flyback)電源拓樸架構之轉換器，但不以此為限。

該放電模組14包含有一與該直流/直流轉換器133的輸出端電性連接之偵測控制電路141、一與該偵測控制電路141連接之驅動電路142、一與該驅動電路142連接之切換電路143、一與該切換電路143連接之電阻144、以及一與該驅動電路142電性連接、用以供應該驅動電路142作動所需之電能的電能供應電路145，並配合下述之放電控制方法而使電源關閉後，可快速熄滅所用之該等發光二極體20，該放電控制方法係於該電源100開始供電予該電源轉換模組13後執行，包含有下列步驟：偵測該電源100是否供電予該電源轉換模組13；於本實施例中，係利用該偵測控制電路141偵測該直流/直流轉換器133輸出端側之電能來判定該電源100是否供電予該電源轉換模組13。

當電源開關SW導通而使該偵測控制電路141測得該電源100持續供電子該電源轉換模組13時，該偵測控制電路141則產生除能(disable)訊號來抵消供予該驅動電路142之電能，此時，該驅動電路142不作動，而使該切換電路143切換該電阻144與該等效電容131斷路。而上述之斷路設計可使得該電源處理裝置10啟動後，不會有因該電阻144與該等發光二極體20連接而造成電路過多額外損耗電能的情形發生，進而可達到節能減碳之目的。

當電源開關SW切斷而使該偵測控制電路141測得該電源100停止供電予該電源轉換模組13時，該偵測控制電路141則不產生除能(disable)訊號予該驅動電路142，該驅動電路142接收到該電源供應電路145之電能後，則驅動該切換電路143切換使該電阻144與該電源轉換模組13之該等效電容131並聯，以將該等效電容131中所儲存之電能透過該電阻144於2秒內消耗50%以上所儲存之電能，藉以使該等效電容131中所儲存之電能於2秒鐘內由100%釋放至50%以下(如圖4)，而可使與該等效電容131並聯之該等發光二極體20於2秒內熄滅；另外，該電能供應電路145供應該驅動電路142作動所需之電能一預定時間後，停止供電予該驅動電路142，以使該電阻144與該等效電容131並聯該預定時間後斷路，藉以避免電源開關SW再次導通後，該電阻144仍與該等效電容131連接造成電路過多之額外損耗。

另外，請參閱圖5，係以本發明第一較佳實施例之結構為基礎架構下，其中一種可行之詳細電路結構。當該電源100供電予該電源轉換模組13時，圖中之電容C1與電容C2屬於飽和狀態使得電晶體(transistor)BJT工作於導通區，造成金氧半場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)MOS1之源極S與汲極D不導通，進而使得該電阻144與該等效電容131間呈斷路。而當該電源100停止供電予該電源轉換模組13時，圖中之電容C1開始放電，當電容C1放電至一定電壓準位時，造成稽納二極體(Zener diode)ZD1不作動時，將導致該電晶體BJT工作於截止區，並透過該電容C2放電以供電予該金氧半場效電晶體MOS1之閘級G，使該金氧半場效電晶體MOS1之源極S與汲極D導通，而使得該電阻144與該等效電容131並聯，進而將該等效電容131中所儲存之電能透過該電阻144釋放，使得該等發光二極體20能快速熄滅，且經過預定時間後，該電容C2儲存之電能逐漸耗盡，而使得該金氧半場效電晶體MOS1之源極S與汲極D再次不導通，進而使得該電阻144與該等效電容131間重新呈現斷路。

請參閱圖6，本發明第二較佳實施例所使用之電源處理裝置30同樣包含有一輸入埠31、一輸出埠32、一電源轉換模組33以及一放電模組34，其中該輸入埠31與該輸出埠32之連接關係與上述第一實施例相同，於此容不再贅述，該電源轉換電路33同樣包含有一等效電容331、一濾波整流器332以及一直流/直流轉換器333；該放電模組34同樣包含有一偵測控制電路341、一驅動電路342、一切換電路343、一電阻344以及一電能供應電路345，而與上述實施例不同之處在於該放電模組34之該偵測控制電路341係電性連接於該電源轉換模組33之直流/直流轉換器333的輸入端，藉以透過偵測該直流/直流轉換器333輸入端側之電能來判定電源100是否供電予該電源轉換模組33，並可利用上述之該放電控制方法來達到當電源關閉後，可快速熄滅所用之發光二極體40之目的。

另外，請參閱圖7，係以本發明第二較佳實施例之結構為基礎架構下，其中一種可行之詳細電路結構。當該電源100供電予該電源轉換模組33時，圖中之電容C3屬於飽和狀態使得光耦合器(photo coupler)PC1中之發光二極體LED1作動，而使得光耦合器PC1之光電晶體(photo transistor)PT1的集極C與射極E導通，造成金氧半場效電晶體MOSFET之源極S與汲極D不導通，進而使得該電阻344與該等效電容331間呈斷路。另外，當該電源100停止供電予該電源轉換模組33時，圖中之電容C3開始放電，當電容C3放電至一定電壓準位時，造成稽納二極體ZD2不作動，而使得該光耦合器PC1中發光二極體LED1不點亮，導致該光電晶體PT1之集極C與射極E不導通；電容C4放電時，將供電予該金氧半場效電晶體MOS2之閘級G造成該金氧半場效電晶體MOS2之源極S與汲極D導通，而使得該電阻344與該等效電容331並聯，進而將該等效電容331中所儲存之電能透過該電阻344釋放，使得該等發光二極體40能快速熄滅，且經過該預定時間後，該電容C4儲存之電能逐漸耗盡，而使得該金氧半場效電晶體MOS2之源極S與汲極D再次不導通，進而使得該電阻344與該等效電容331間重新呈現斷路。

請參閱圖8，本發明第三較佳實施例所使用之電源處理裝置50同樣包含有一輸入埠51、一輸出埠52、一電源轉換模組53以及一放電模組54，其中該輸入埠51與該輸出埠52之連接關係與上述第一實施例相同，於此容不再贅述，且該電源轉換電路53同樣包含有一等效電容531、一濾波整流器532以及一直流/直流轉換器533；而與上述實施例不同之處在於該放電模組除54包含有一偵測控制電路541、一驅動電路542、一切換電路543、一電阻544以及一電能供應電路545外，更包含有一訊號處理電路546，該訊號處理電路546一端電性連接於該輸入埠51與該電源轉換模組53的該直流/直流轉換器533之間，用以接收該電源100產生之高壓並轉換降低至一預定電壓後，由該訊號處理電路546之另一端輸出；於本實施例中，係將該訊號處理電路546一端電性連接於該輸入埠51與該濾波整流器532，但不以此為限，亦可連接於該輸入埠51與該直流/直流轉換器533之間的其他電路或電線上。而該偵測控制電路541則與該訊號處理電路546之該另一端電性連接，用以透過該訊號處理電路546來偵測該電源100是否供電予該電源轉換模組53，並利用前述之該放電控制方法來達到電源關閉後可快速熄滅所用之發光二極體60之目的。另外，該訊號處理電路546之設置目的在於透過將所接收之高壓轉換成低壓之方式來避免該偵測控制電路541被高壓擊穿而損壞之情形發生，進而達到大幅提升該放電模組54使用壽命之目的。

另外，請參閱圖9，係以本發明第三較佳實施例之結構為基礎架構下，其中一種可行之詳細電路結構，當該電源100供電予該電源轉換模組53時，先同時透過該訊號處理電路546之二極體D1與二極體D2整流、或是利用二極體D1與二極體D2其中之一者整流後，再透過電阻R1與電阻R2串聯分壓之方式來達到降壓偵測之目的，且圖中之電容C5在該電源100供電予該電源轉換模組53時屬於飽和狀態，使得光耦合器PC2中之發光二極體LED2作動，而使得該光耦合器PC2中之光電晶體PT2的集極C與射極E導通，造成金氧半場效電晶體MOS 3之源極S與汲極D不導通，進而使得該電阻544與該等效電容531間呈斷路。而當該電源100停止供電予該電源轉換模組53時，圖中之電容C5開始放電，當電容C5放電至一定電壓準位時，造成稽納二極體ZD3不作動，而使得該光耦合器PC2中發光二極體LED2不點亮，導致該光電晶體PT2之集極C與射極E不導通；電容C6放電時，則供電予該金氧半場效電晶體之閘級G，造成該金氧半場效電晶體MOS3之源極S與汲極D導通，而使得該電阻544與該等效電容531並聯，進而將該等效電容531中所儲存之電能透過該電阻544釋放，使得該等發光二極體60能快速熄滅，且經過該預定時間後，該電容C6儲存之電能逐漸耗盡，而使得該金氧半場效電晶體MOS3之源極S與汲極D再次不導通，進而使得該電阻544與該等效電容531間重新呈現斷路。

綜合以上所述可得知，使用者在關閉電源後，其電源處理裝置可快速地熄滅所用之發光二極體，使得使用者在使用發光二極體時，不會有設計不良或是劣質之使用觀感產生。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，上述之直流/直流轉換器可為各種電源拓樸架構(如Forward、Push Pull、Half-Bridge...等隔離型轉換器，或是如Buck、Boost、Buck-Boost...等非隔離型轉換器)，並不局限為返馳式(Flyback)架構，且使用如Buck、Boost...等非隔離型轉換器時，更可將該放電模組電性連接於該直流/直流轉換器之輸入端與輸出端之間，來達到偵測電源是否供電予電源轉換模組之目的。另外，本發明所用之濾波整流器中的電路並不侷限為圖5、7與9所示，亦可依需求改為各種變化型式的濾波整流器，如利用簡易的電容濾波器加半橋整流器之電路設計來達到濾波整流之效果。再者，與發光二極體並聯之等效電容可為各種形式的等效儲能電容，並不僅限於電解電容。又，本發明之切換電路亦不僅於使用電子切換開關裝置，如金氧半場效電晶體(MOSFET)、電晶體(BJT)等，亦可為機械式開關，如繼電器(relay)、電磁開關等。再者，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構及方法之變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

10．．．電源處理裝置

11．．．輸入埠

12．．．輸出埠

13．．．電源轉換模組

131．．．等效電容

132．．．濾波整流器

133．．．直流/直流轉換器

14．．．放電模組

141．．．偵測控制電路

142．．．驅動電路

143．．．切換電路

144．．．電阻

145．．．電能供應電路

20．．．發光二極體

30．．．電源處理裝置

31．．．輸入埠

32．．．輸出埠

33．．．電源轉換模組

331．．．等效電容

332．．．濾波整流器

333．．．直流/直流轉換器

34．．．放電模組

341．．．偵測控制電路

342．．．驅動電路

343．．．切換電路

344．．．電阻

345．．．電能供應電路

40．．．發光二極體

50．．．電源處理裝置

51．．．輸入埠

52．．．輸出埠

53．．．電源轉換模組

531．．．等效電容

532．．．濾波整流器

533．．．直流/直流轉換器

54．．．放電模組

541．．．偵測控制電路

542．．．驅動電路

543．．．切換電路

544．．．電阻

545．．．電能供應電路

546．．．訊號處理電路

60．．．發光二極體

70．．．電源處理裝置

71．．．輸入埠

72．．．輸出埠

73．．．電源轉換模組

731．．．等效電容

732．．．濾波整流器

733．．．直流/直流轉換器

80．．．發光二極體

100．．．電源

C1~C6．．．電容

R1~R2．．．電阻

ZD1~ZD3．．．稽納二極體

MOS1~MOS3．．．金氧半場效電晶體

G．．．閘級

S．．．源極

D．．．汲極

BJT．．．電晶體

PC1、PC2．．．光耦合器

LED1、LED2．．．發光二極體

PT1、PT2．．．光電晶體

C．．．集極

E．．．射極

SW．．．電源開關

圖1為習用電源處理裝置之電路方塊圖；

圖2為習用電源處理裝置於電源關閉時，發光二極體上之電壓的波形圖；

圖3為具有本發明第一實施例電源處理裝置之電路方塊圖；

圖4為本發明電源處理裝置於電源關閉時，發光二極體上之電壓的波形圖；

圖5為本發明第一實施例電源處理裝置之詳細電路結構；

圖6為具有本發明第二實施例電源處理裝置之電路方塊圖；

圖7為本發明第二實施例電源處理裝置之詳細電路結構；

圖8為具有本發明第三實施例電源處理裝置之電路方塊圖；

圖9為本發明第三實施例電源處理裝置之詳細電路結構。