TWI379482B - Current balance power supplying circuit for plural sets of dc loads - Google Patents

Description

1379482 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本案係關於一種供電電路，尤指一種多組直流負載之 電流平衡供電電路。 【先前技術】 近年來由於發光二極體(Light Emitting Diode, LED)製 造技術的突破，使得發光二極體的發光亮度及發光效率大 鲁-幅提升’因而使得發光二極體逐漸取代傳統的燈管而成為 . 新的照明元件，廣泛地應用於例如家用照明裝置、汽車照 明裝置、手持照明裝置、液晶面板背光源、交通號誌、指不 燈、指示看板等照明應用。 發光二極體係為直流負載，目前在多發光二極體的應 用中’由於母個發光一極體的特性彼此不同，使得流經每 個發光二極體的電流大小都不盡相同，如此不僅導致使用 φ 發光二極體的電子裝置，例如液晶顯示器面板，發光亮度 不均勻，也會使得個別發光二極體的使用壽命大幅減少， 進而使得整個電子裝置受到損害。 為了要改善發光二極體電流不均勻的問題，已經有許 多的發光二極體電流平衡技術被採用以改善這項缺失。美 國專利證號US6,621，235揭露一種多組發光二極體之電流 平衡供電電路，如第一圖所示，該傳統的電流平衡供電電 路包έ線性電壓調整器1丨（Hnear regulat〇r)、低通濾波器 12以及多個電流鏡Ml〜Mn。其中，線性電壓調整器η的 4 1379482 第一輸入端連接的參考電流Iref為定電流，用以控制線性 電壓調整器11產生相對應的輸出電壓到低通濾波器12， 經由低通濾波器12濾波後再輸出到電流鏡Μ^Μη的閘極 端’使得每個電流鏡Μ1〜Mn輸出相同的電流，因此，每組 連接於電流鏡的發光二極體具有相同電流及發光 亮度。 然而，傳統多組發光二極體之電流平衡供電電路使用 線性電壓調整器以及電流鏡，使得電路功率損耗大且電路 • 運作效率低，相對使用較多的元件且線路較複雜。因此， 如何發展一種可改善上述習知技術缺失之電流平衡供電 電路，實為相關技術領域者目前所迫切需要解決之問題。 【發明内容】 本案之主要目的在於提供一種多組直流負載之電流 平衡供電電路’利用不同於傳統多組直流負載供電電路的 線路架構，使每一組直流負載的電流平衡，應用於發光二 • 極體之直流負載時可以使發光亮度相同。再者，電路複雜 度較低的特性，相對使多組直流負載之電流平衡供電電路 整體元件數目較少、製造成本較低、電路功率損耗較小且 電路運作效率較高。此外，多組直流負載之電流平衡供電 電路有較小的體積與較高的電路密度，可以應用於需要較 小元件高度的電子產品，例如使用發光二極體為背光源之 薄型電視、薄型螢幕或薄型筆記型電腦。 為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種 5 1379482 多組直流負載之電流平衡供電電路，用以驅動第一組主直 流負載、第一組次直流負載、第二組主直流負載以及第二 組次直流負載，該多組直流負載之電流平衡供電電路至少 包含：電流供電電路，用以接收輸入電壓之能量而產生驅 動電流或驅動電壓；第一輸出整流電路，用以整流；第二 輸出整流電路，用以整流；第一主均流電路，與第一輸出 整流電路以及第一組主直流負載在電流供電電路的輸出 串聯連接而形成第一主電流迴路，且與第一輸出整流電路 • 以及第一組次直流負載在電流供電電路的輸出串聯連接 而形成第一次電流迴路；第二主均流電路，與第二輸出整 流電路以及第二組主直流負載在電流供電電路的輸出串 聯連接而形成第二主電流迴路，且與第二輸出整流電路以 及第二組次直流負載在電流供電電路的輸出串聯連接而 形成第二次電流迴路；其中，第一主均流電路與第二主均 流電路之等效阻抗分別對應於第一組主直流負載、第一組 次直流負載、第二組主直流負載以及第二組次直流負載之 • 等效阻抗而調整，使流經第一組主直流負載之第一主輸出 電流、第一組次直流負載之第一次輸出電流、第二組主直 流負載之第二主輸出電流以及第二組次直流負載之第二 次輸出電流均流。 【實施方式】 體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的 說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具 有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及 6 1379482 圖示在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。 體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明 中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各 種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示 在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。 本案之多組直流負載之電流平衡供電電路用以驅動多組 直流負載，且使每一組直流負載的電流平衡，應用於發光 二極體之直流負載時可以使每一個發光二極體之發光亮 度實質上相同。其中多組直流負載可以是但不限為多組發 光二極體，每一組發光二極體可以具有多個發光二極體， 例如每一組發光二極體可具三個發光二極體。以下將以三 組或六組發光二極體各自具有三個發光二極體之直流負 載為例來說明本案技術。 請參閱第二圖，其係為本案較佳實施例之多組直流負載 之電流平衡供電電路之電路方塊示意圖。如第二圖所示， 多組直流負載之電流平衡供電電路2用以驅動第一組主發 光二極體Gla、第一組次發光二極體Glb、第二組主發光二 極體G2a、第二組次發光二極體G2b、第三組主發光二極體 G3a以及第三組次發光二極體G3b，該多組直流負载之電流 平衡供電電路2至少包含電流供電電路21、第一主均流電 路22a、第二主均流電路23a、第三主均流電路24a、第一 輸出整流電路25a、第二輸出整流電路25b以及第三輸出 整流電路25c。 其中，電流供電電路21用以接收直流電之輸入電壓Vin 7 1379482 之能量而產生驅動電流Ia或驅動電壓va。第一主均流電路 22a、第一輸出整流電路25a以及第一組主發光二極體GIa 在電流供電電路21的輸出串聯連接，形成第一主電流迴 路（loop)，第一主均流電路22a、第一輸出整流電路25a以 及第一組次發光二極體Glb在電流供電電路21的輸出串聯 連接，形成第一次電流迴路。相似地，第二主均流電路 23a、第二輸出整流電路25b以及第二組主發光二極體G2a 在電流供電電路21的輸出串聯連接，形成第二主電流迴 • 路，第二主均流電路23a、第二輸出整流電路25b以及第 二組次發光二極體G2b在電流供電電路21的輸出串聯連 接，形成第二次電流迴路。第三主均流電路24a、第三輸 出整流電路25c以及第三組主發光二極體G3a在電流供電 電路21的輸出串聯連接，形成第三主電流迴路，第三主 均流電路24a、第三輸出整流電路25c以及第三組次發光 二極體G3b在電流供電電路21的輸出串聯連接，形成第三 次電流迴路。 ® 此外，本案之多組直流負載之電流平衡供電電路2分別 藉由第一輸出整流電路25a、第二輸出整流電路25b以及 第三輸出整流電路25c將電流供電電路21提供之交流之 驅動電流Ia或驅動電壓Va整流，使第一組主發光二極體 Gla、第一組次發光二極體Glb、第二組主發光二極體G2a、 第二組次發光二極體G2b第三組主發光二極體G3a以及第 三組次發光二極體G3b正確運作。 當驅動電壓Va為正電位時，驅動電壓Va之電能會分別 8 1379482 經由第一主電流迴路、第二主電流迴路以及第三主電流迴 路傳送至第一組主發光二極體Gla、第二組主發光二極體 G2a以及第三組主發光二極體G3a，使第一組主發光二極體 Gia、第二組主發光二極體G2a以及第三組主發光二極體 G3a發光。此時，第一主輸出電流I〇la、第二主輸出電流Io2a 以及第三主輸出電流Io3a之電流值不為零電流值，而第一 次輸出電流I〇ib、第二次輸出電流I〇2b以及第三次輸出電 流I〇3b之電流值會為零電流值。 相反地，當驅動電壓Va為負電位時，驅動電壓Va之電 能會分別經由第一次電流迴路、第二次電流迴路以及第三 次電流迴路傳送至第一組次發光二極體Glb、第二組次發 光二極體G2b以及第三組次發光二極體G3b，使第一組次 發光二極體Glb、第二組次發光二極體G2b以及第三組次 發光二極體G3b發光。此時，第一次輸出電流Iclb、第二 次輸出電流I〇2b以及第三次輸出電流I〇3b之電流值不為零 電流值，而第一主輸出電流Iola、第二主輸出電流1。23以及 第三主輸出電流Io3a之電流值會為零電流值。 在第一主電流迴路中，第一主均流電路22a之等效阻抗 (equivalent impedance)與第一組主發光二極體G】a之等效 阻抗之總和會影響第一主輸出電流1。13之電流值大小，在 第一次電流迴路中，第一次均流電路22a之等效阻抗與第 一組次發光二極體G丨b之等效阻抗之總和會影響第一次輸 出電流I〇ib之電流值大小。同理，在第二主電流迴路中， 第二主均流電路23a之等效阻抗與第二組主發光二極體 9 1379482 G2a之等效阻抗之總和會影響第二主輸出電流1。23之電流 值大小，在第二次電流迴路中，第二次均流電路23a之等 效阻抗與第二組次發光二極體G 2 b之等效阻抗之總和會影 響第二次輸出電流I〇2b之電流值大小。在第三主電流迴路 中，第三主均流電路24a之等效阻抗與第三組主發光二極 體G3a之等效阻抗之總和會影響第三主輸出電流1。33之電 流值大小，在第三次電流迴路中，第三次均流電路24a之 等效阻抗與第三組次發光二極體G 3 b之等效阻抗之總和會 • 影響第三次輸出電流Io3b之電流值大小。 因此，可以藉由分別調整第一主均流電路22a、第二主均 流電路23a以及第三主均流電路24a，使第一主均流電路 22a之等效阻抗與第一組主發光二極體Gia之等效阻抗之 總和、第一主均流電路22a之等效阻抗與第一組次發光二 極體Glb之等效阻抗之總和、第二主均流電路23a之等效 阻抗與第二組主發光二極體G2a之等效阻抗之總和、第二 主均流電路23a之等效阻抗與第二組次發光二極體G2b之 ® 等效阻抗之總和、第三主均流電路24a之等效阻抗與第三 組主發光二極體G3a之等效阻抗之總和，以及第三主均流 電路24a之等效阻抗與第三組次發光二極體G3b之等效阻 抗之總和，實質上彼此相等。 換言之，即使第一組主發光二極體Gla、第一組次發光二 極體Glb、第二組主發光二極體G2a、第二組次發光二極體 G2b、第三組主發光二極體G3a以及第三組次發光二極體 G3b本身阻抗特性不同，藉由分別調整第一主均流電路 9 第二主均流電路23a以及第三主均流電路％之等效 :大[以各別與第一組主發光二極體〜、第一組次 二二極體〜、第二組主發光二極體〜、第二組次發光 極^ G2b第三組主發光二極體〜以及第三組次發光二 —_讣之初級線圈之等效阻抗彼此相互匹配，可以使第 ^主^出電流Iou、第一次輸出電流工。丨b、第二主輸出電流 二、/二次輸出電流I〇2b、第三主輸出電流I〇3a以及第三 • 1.!電流1<)3b之電流值大小實質上相等，相對使每一個 *光二極體之發光亮度實質上相同。 -然^而，每一種發光二極體之發光亮度隨電流變化對應發 、、度改變的程度不同，於本案中，當第一主輸出電流 第一次輸出電流I〇〗b、第二主輸出電流Io2a、第二次 •出電l〇2b、第二主輸出電流以及第三次輸出電流 咖之電流差值落於正負10%以内，第一組主發光二極體 〇u、第一組次發光二極體Gib、第二組主發光二極體G2a、 • 第二，次發光二極體Gn第三組主發光二極體G3a以及第 人發光—極體Gw對應的發光亮度己經相差很小。因 此’第一主輸出電流I〇la、第一次輸出電流、第二主輸 出電仙 I〇2a、第二次輸出電流込⑪、第三主輸出電流以 及第三次輸出電流込仏之電流差值，落於正負ι〇%以内， 即可視為實®上相等。於—些發光亮度變化較大的發光二 極體，第一主輸出電流W第一次輸出電流iolb、第二主 輸出電ML I〇2a、第二次輸出電流La、第三主輸出電流^。化 以及第三次輪出電流之電流差值落於正負5%以内，才 11 1379482 會視為實質上相等。 此外，在第一主電流迴路與第一次電流迴路中，更可以 將第一主均流電路22a之等效阻抗設定大於第一組主發光 二極體Gla與第一組次發光二極體Glb之等效阻抗，因此， 第一主電流迴路中之第一主輸出電流1。13與第一次電流迴 路中之第一次輸出電流1。115之電流值大小主要由第一主均 流電路22a之等效阻抗大小決定。同理，在第二主電流迴 路與第二次電流迴路中，可以將第二主均流電路23a之等 效阻抗設定大於第二組主發光二極體G2a與第二組次發光 二極體G2b之等效阻抗，所以，第二主電流迴路中之第二 主輸出電流I〇2a與第二次電流迴路中之第二次輸出電流 I〇2b之電流值大小主要由第二主均流電路23a之等效阻抗 大小決定。至於，在第三主電流迴路與第三次電流迴路 中，可以將第三主均流電路24a之等效阻抗設定大於第三 組主發光二極體G3a與第三組次發光二極體G3b之等效阻 抗，所以，第三主電流迴路中之第三主輸出電流I〇3a與第 三次電流迴路中之第三次輸出電流I〇3b之電流值大小主要 由第三主均流電路24a之等效阻抗大小決定。 於本實施例令，第一均流電路22a之等效阻抗大於第一 組主發光二極體Gla與第一組次發光二極體Glb之等效阻 抗10倍，第二均流電路23a之等效阻抗大於第二組主發 光二極體G2a與第二組次發光二極體G2b之等效阻抗10 倍，第三均流電路24a之等效阻抗大於第三組主發光二極 體G3a與第三組次發光二極體G3b之等效阻抗10倍。由此 12

丄J/y46Z :知，即二弟-組主發光二極體Gla、第'组次發光二極 ，第二組主發光二極體G2a、第二組次發光二極體 2b太組主發光二極體G3a以及第三組次發光二極體 二本身特性不同，—樣可以使第—主輸出電流卜 :人輸出電流W、第二主輸出電流I〇2a、第二次輸出電流 Γ主輸出電流I〇3a以及第三次輸出電流^之電流 =小近似相等，俾使每^發光二極體之發衫度實質 上相同。

請參夕閱第三圖並配合第二圖’第三圖係為本案較佳實施 例之夕組直流負載之電流平衡供電電路之細部電路示意 圖。如第三圖所示’電流供電電路2ι包含切換電路 switching circuit)、控制電路2丨2以及隔離變壓器L， 其中切換電路211的電源輸出端連接於隔離變壓器^的初 線圈Nrp切換電路211的控制端連接於控制電路Ur 用乂因應控制電路212 1生之第一脈衝寬度調變訊號 vPWM1與第二脈衝寬度調變訊號Vp_，使輸人電壓％ 之能量選擇性地經由切換電路211傳送至隔離變屡器乃 的初級線圈Νφ。 於本實施财，切換電路211包含第一開關㈣第二開 關Q2帛開關Q,的第—端Qia連接於隔離變壓器I之 初級線圈Nrp之-端與第二開關&的第二端〜，第二開 關Q2的第一端Q2a與隔離變壓器Tr之初級線圈Να之另一 端連接於第-共接端Cqm卜第—開關&與第二開關& 的控制端各自連接於控制電路212。藉由控制電路2i2產 13 1379482 生之第一脈衝寬度調變訊號vPWM1與第二脈衝寬度調變訊 號VPWM2分別控制第一開關h與第二開關Q2導通或戴 止’使輸入電壓Vin之電能選擇性地經由第一開關Qi的第 二端Qib或第二開關Q2的第一端Qa傳送至隔離變壓器 Tr的初級線圈Nrp，進而使隔離變壓器Tr之初級線圈队 兩端產生電壓變化。隔離變壓器Tr的次級線圈Nrs則因應p 隔離變壓器Tr之初級線圈Nrp兩端之電壓變化感應產生驅 動電流Ia或驅動電壓va »

於本實施例令，第一輸出整流電路25a、第二輸出整流電 路25b以及第三輸出整流電路25c分別包含第一主二極體 Dla、第一次二極體D]b、第二主二極體ο。、第二次二極 體〇此、第二主二極體以及第三次二極體，而第一 主均流電路22a、第二主均流電路23a以及第三主均 路，分別由第一主電容Cla、第二主電容〇2』及第:主 電容Ch之電容性被動元件構成。其中，第一主電容匸】、 ^-主-極體Dla以及第-組主發光二極體〜在電流供 電電路21的輸出串聯連接，形成第一主電流迴路，第」 ^容、第-次二極體〜以及第一組次發光二極體 …在電飢供電電路21的輸出串聯連接，形成第 迴路。相似地，第二主電容C第—主一搞供 机 -έΒ . ^ ^ 弟一主一極體D2a以及第 ::主發先一極體G2a在電流供電電路21的輪出串聯連 接，开J成第二主電流迴路，第主 與η 〇 乐王冤今、第二次二極 2b以及第二組次發光二極體G 輪屮虫胂1. 瓶Ab在電肌供電電路21的 輸出串聯連接，形成第二次電流迴路。第三主電容〜 1379482 第三主二極體D3a以及第三組主發光二極體G3a在電流供 電電路21的輸出串聯連接，形成第三主電流迴路，第三 主電容C3a、第三次二極體D3b以及第三組次發光二極體 G3b在電流供電電路21的輸出串聯連接，形成第三次電流 迴路。 由於第一主均流電路22a、第二主均流電路23a以及第三 主均流電路24a為電容性阻抗，因此第一主均流電路22a、 第二主均流電路23a以及第三主均流電路24a可以在不消 耗功率下，藉由調整第一主均流電路22a、第二主均流電 路23a以及第三主均流電路24a之任一個電容性元件之參 數值大小，例如電容值，而改變第一主輸出電流1。13、第 一次輸出電流I〇lb、第二主輸出電流I〇2a、第二次輸出電流 Io2b、第三主輸出電流Io3a以及第三次輸出電流Io3b之電流 值大小。 同樣地，在第一主電流迴路與第一次電流迴路中，可以 將第一主均流電路2 2 a之等效阻抗設定大於第一組主發光 二極體Gla與第一組次發光二極體Glb之等效阻抗，因此， 第一主電流迴路中之第一主輸出電流Iola與第一次電流迴 路中之第一次輸出電流I〇ib之電流值大小主要由第一主均 流電路22a之等效阻抗大小決定。在第二主電流迴路與第 二次電流迴路中，可以將第二主均流電路23a之等效阻抗 設定大於第二組主發光二極體G2a與第二組次發光二極體 G2b之等效阻抗，所以，第二主電流迴路中之第二主輸出 電流I〇2a與第二次電流迴路中之第二次輸出電流I〇2b之電 15 1379482 流值大小主要由第二主均流電路23a之等效阻抗大小決 定。在第三主電流迴路與第三次電流迴路中，可以將第三 主均流電路24a之等效阻抗設定大於第三組主發光二極體 G3a與第三組次發光二極體G3b之等效阻抗’所以，第三主 電流迴路中之第三主輸出電流I〇3a與第三次電流迴路中之 第三次輸出電流Io3b之電流值大小主要由第三主均流電路 24a之等效阻抗大小決定。 於本實施例十，第一均流電路22a之等效阻抗大於第一 ® 組主發光二極體Gla與第一組次發光二極體Glb之等效阻 抗10倍，第二均流電路23a之等效阻抗大於第二組主發 光二極體G2a與第二組次發光二極體G2b之等效阻抗10 倍，第三均流電路24a之等效阻抗大於第三組主發光二極 體G3a與第三組次發光二極體G3b之等效阻抗10倍。由此 可知，即使第一組主發光二極體Gla、第一組次發光二極 體Glb、第二組主發光二極體G2a、第二組次發光二極體 G2b、第三組主發光二極體G3a以及第三組次發光二極體 ® G3b本身特性不同，一樣可以使第一主輸出電流Iola、第一 次輸出電流I〇ib、第二主輸出電流I〇2a、第二次輸出電流 I〇2b 、第— 主輸出電流I o3a 以及第三次輸出電流 I〇3b 之電流 值大小近似相等，俾使每一個發光二極體之發光亮度實質 上相同。 於本實施例中，本案之多組直流負載之電流平衡供電電 路2更包含第一主輸出電容（：。13、第一次輸出電容CQlb、 第二主輸出電容Co2a、第二次輸出電容Co2b、第三主輸出 16 1379482 電容Coh以及第三次輸出電容co3b分別並聯連接於第一組 主發光二極體Gla、第一組次發光二極體Glb、第二組主發 光二極體G2a、第二組次發光二極體G2b、第三組主發光二 極體G3a以及第三組次發光二極體G3b，用以濾波，分別 使第一主輸出電流I〇ia、第一次輸出電流I〇ib、第二主輸出 電流1。23、第二次輸出電流I〇2b、第三主輸出電流I〇3a以及 第三次輸出電流I〇3b具有更好的直流特性。 請參閱第四圖並配合第三圖，第四圖係為本案另一較佳 ® 實施例之多組直流負載之電流平衡供電電路之細部電路 示意圖。第四圖與第三圖不同之處在於第四圖之第一主均 流電路22a、第二主均流電路23a以及第三主均流電路24a 各別由第一主電感Lu、第二主電感L2a以及第三主電感 L3a之電感性被動元件構成，且電流供電電路21更包含諧 振電路213連接於隔離變壓器Tr的初級線圈Nrp與切換電 路211之間。於本實施例中，諧振電路213包含諧振電容 Cr與諧振電感Lr，且諧振電容Cr、諧振電感Lr以及隔離 ® 變壓器Tr的初級線圈Nrp串聯連接。由於第一主均流電路 22a、第二主均流電路23a以及第三主均流電路24a為電感 性阻抗，因此第一主均流電路22a、第二主均流電路23a 以及第三主均流電路24a可以在不消耗功率下，藉由調整 第一主均流電路22a、第二主均流電路23a以及第三主均 流電路24a之任一個電感性元件之參數值大小，例如電感 值，而使第一主輸出電流Iola、第一次輸出電流1。13、第二 主輸出電流1。23、第二次輸出電流I〇2b、第三主輸出電流I〇3a 17 1379482 以及弟二-人輸出^ w I〇3b之電流值大小實質上相等。 再者，本實施例中隔離變壓器Tr的初級線圈心只與譜 振電路213形成諧振關係，不需要因應第一組主發光二極 體Gla、第一組次發光二極體Gib、第二組主發光二極體 GSa、第二組次發光二極體c^、第三組主發光二極體 以及第二組次發光二極體G 3 b之等效阻抗等特性設計隔離 變壓器Tr，只需使隔離變壓器Tr與諧振電路213形成欲達 到之諧振關係即可，例如諧振頻率為3〇kHp因此，隔離 變壓器Tr可以選用較簡單的變壓器結構，進而使本案之多 組直流負載之電流平衡供電電路2具有較小的體積與較高 的電路密度，更可以應用於需要較小元件高度的電子產 品，例如使用發光二極體為背光源之薄型電視、薄型榮幕 或薄型筆記型電腦。 相似地，於第四圖之實施例中’第一均流電路瓜之等 效阻抗設定大於第'组主發光二極體&與第—組次發光

二極體G1 b之等效阻抗10倍，第二均流電路2 3 a之等效阻 抗設定大於第二組主發光二極體^與第二組次發光二極 m等⑽抗ig倍，第三触電路⑷之等效阻抗設 ”三組主發光二極體〜與第三組次發光二極體 3b之專效阻抗1()倍。由此可知，即使第—組主發光二極 二、第-組次發光二極體G】b、第二組主發光二極體 以I第二組:欠發光二極體G"、第三組主發光二極體〜 —，、且-人發光二極體Gn本身特性不同，一樣 第-主輸出電流w第一次輸出電流“、第二主= 1379482 流I〇2a、第二次輸出電流I〇2b、第三主輸出電流I〇3a以及第 三次輸出電流I〇3b之電流值大小近似相等，俾使每一個發 光二極體之發光亮度實質上相同。 請參閱第五圖並配合第三圖，第五圖係為本案再一較佳 實施例之多組直流負載之電流平衡供電電路之細部電路 示意圖。第五圖與第三圖不同之處在於第五圖之多組直流 負載之電流平衡供電電路2更包含第一次均流電路22b、 第二次均流電路23b以及第三次均流電路24b。於本實施 ® 例中，第一次均流電路22b、第二次均流電路23b、第三 次均流電路24b分別由第一次電容Clb、第二次電容C2b 以及第三次電容C3b之電容性被動元件構成，而第一輸出 整流電路25a、第二輸出整流電路25b以及第三輸出整流 電路25c除了分別包含第一主二極體Dla、第二主二極體 D2a以及第三主二極體D3a外，更分別包含第一次二極體 D!b、第二次二極體D2b以及第二次二極體D3b。 其中，第一主二極體Dla與第一組主發光二極體Gla串聯 ^ 連接，第一次二極體Dlb與第一組次發光二極體Glb串聯 連接，而第一主二極體Dla與第一次二極體Dlb反極性地 連接，使得第一主電容Cla、第一主二極體Dla、第一組主 發光二極體Gla以及第一次電容Clb在電流供電電路21形 成第一主電流迴路，而第一主電容Cla、第一次二極體 Dlb、第一組次發光二極體Glb以及第一次電容Clb在電流 供電電路21的輸出形成第一次電流迴路。 相似地，第二主二極體D2a與第二組主發光二極體G2a串 19 1379482 聯連接，第二次二極體D2b與第二組次發光二極體G2b串 聯連接，而第二主二極體D2a與第二次二極體D2b反極性 地連接，使得第二主電容C2a、第二主二極體D2a、第二組 主發光二極體〇2a以及第二次電容C2b在電流供電電路21 形成第二主電流迴路，而第二主電容c2a、第二次二極體 D2b、第二組次發光二極體G2b以及第二次電容C2b在電流 供電電路21的輸出形成第二次電流迴路。 第三主二極體D3a與第三組主發光二極體G3a串聯連接， • 第三次二極體D3b與第三組次發光二極體G3b串聯連接， 第三主二極體D3a與第三次二極體D3b反極性地連接，使 得第三主電容C3a、第三主二極體D3a、第三組主發光二極 體G3a以及第三次電容C3b在電流供電電路21形成第三主 電流迴路，而第三主電容C3a、第三次二極體D3b、第三組 次發光二極體G3b以及第三次電容C3b在電流供電電路21 的輸出形成第三次電流迴路。 相似地，當驅動電壓Va為正電位時，驅動電壓Va之電 ^ 能會分別經由第一主電流迴路、第二主電流迴路以及第三 主電流迴路傳送至第一組主發光二極體Gla、第二組主發 光二極體G2a以及第三組主發光二極體G3a，此時，第一主 輸出電流I〇ia、第二主輸出電流I〇2a以及第三主輸出電流 1。33之電流值不為零電流值，而第一次輸出電流I〇ib、第二 次輸出電流I〇2b以及第三次輸出電流I〇3b之電流值會為零 電流值。 相反地，當驅動電壓Va為負電位時，驅動電壓Va之電 20 1379482 能會分別經由第一次電流迴路、第二次電流迴路以及第三 次電流迴路傳送至第一組次發光二極體Glb、第二組次發 光二極體G2b以及第三組次發光二極體G3b，此時，第一 次輸出電流I〇ib、第二次輸出電流I〇2b以及第三次輸出電 流I〇3b之電流值不為零電流值，而第一主輸出電流1。13、 第二主輸出電流Io2a以及第三主輸出電流Io3a之電流值會 為零電流值。 於本實施例中，在第一主電流迴路與第一次電流迴路 ® 中，第一主均流電路22a與第一次均流電路22b之串聯等 效阻抗大於第一組主發光二極體Gla與第一組次發光二極 體Glb之等效阻抗10倍，因此，第一主電流迴路中之第一 主輸出電流I〇ia與第一次電流迴路中之第一次輸出電流 I〇ib之電流值大小主要由第一主均流電路22a與第一次均 流電路22b之等效阻抗之總和決定。同理，第二主電流迴 路、第二次電流迴路、第三主電流迴路以及第三次電流迴 路中亦有相似之特性，因此，即使第一組主發光二極體 ® Gla、第一組次發光二極體Glb、第二組主發光二極體G2a、 第二組次發光二極體G2b、第三組主發光二極體G3a以及 第三組次發光二極體G3b本身彼此特性不同，一樣可以使 第一主輸出電流Iola、第一次輸出電流1。11}、第二主輸出電 流I〇2a、第二次輸出電流I〇2b、第三主輸出電流I〇3a以及第 三次輸出電流I〇3b之電流值大小實質上相等，俾使每一個 發光二極體之發光亮度實質上相同。 於一些實施例中，更可藉由分別調整第一主均流電路 21 1379482 22a、第一次均流電路22b、第二主均流電路23a、第二次 均流電路23b、第三主均流電路24a以及第三次均流電路 24b，使第一主電流迴路上之總和等效阻抗、第一次電流 迴路上之總和等效阻抗、第二主電流迴路上之總和等效阻 抗、第二次電流迴路上之總和等效阻抗、第三主電流迴路 上之總和等效阻抗以及第三次電流迴路上之總和等效阻 抗彼此實質上相等，一樣可使第一主輸出電流1。13、第一 次輸出電流Iolb、第二主輸出電流I〇2a、第二次輸出電流 • I〇2b、第三主輸出電流I〇3a以及第三次輸出電流I〇3b之電流 值大小實質上相等，俾使每一個發光二極體之發光亮度實 質上相同。 本案之第一開關Q!與第二開關Q2可以是但不限定為雙 載體電晶體（Bipolar Junction Transistor，BJT)或金氧半場 效電晶體（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)。此外，本案之控制電路212可以是 但不限定為數位訊號處理器（digital signal processor, ® DSP)、微處理器（micro processor)、脈衝寬度調變控制器 (pulse width modulation controller, PWM controller)或脈衝 頻率調變控制器（pulse frequency modulation controller, PFM controller)。每一輸出整流電路可以是但不限為橋式 整流電路、半波式整流電路或全波式整流電路。 綜上所述’本案多組直流負載之電流平衡供電電路係利 用複數個均流電路分別與對應的一組直流負載串聯連 接，再藉由調整每一個均流電路之等效阻抗，以各別與對 22 1379482 應之一組直流負載匹配，使每一組直流負載的電流平衡， 應用於發光二極體之直流負載時可以使發光亮度相同。再 者，電路複雜度較低的特性，相對使多組直流負載之電流 平衡供電電路整體元件數目較少、製造成本較低、電路功 率損耗較小且電路運作效率較高。再者，電路複雜度較低 的特性，相對使多組直流負載之電流平衡供電電路整體元 件數目較少、製造成本較低、電路功率損耗較小且電路運 作效率較高。此外，多組直流負載之電流平衡供電電路有 • 較小的體積與較高的電路密度，可以應用於需要較小元件 高度的電子產品，例如使用發光二極體為背光源之薄型電 視、薄型螢幕或薄型筆記型電腦。 本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然 皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。 【圖式簡單說明】 第一圖：係為傳統的電流平衡供電電路。 第二圖：係為本案較佳實施例之多組直流負載之電流平衡 供電電路之電路方塊示意圖。 第三圖：係為本案較佳實施例之多組直流負載之電流平衡 供電電路之細部電路示意圖。 第四圖：係為本案另一較佳實施例之多組直流負載之電流 平衡供電電路之細部電路示意圖。 23 1379482 第五圖：係為本案再一較佳實施例之多組直流負載之電流 平衡供電電路之細部電路不意圖。

24 1379482 【主要元件符號說明】 11:線性電壓調整器 12:低通濾波器 Μ丨〜Mn:多個電流鏡

Iref:參考電流 2:多組直流負載之電流平衡供電電路 21:電流供電電路 211:切換電路 φ 212:控制電路 213.·諧振電路 22a〜24a:第一〜第三主均流電路 22b〜24b··第一〜第三次均流電路 25a〜25c:第一〜第三輸出整流電路 Gla〜G3a:第一〜第三組主發光二極體 Gib〜G3b:第一〜第三組次發光二極體 Cia〜C3a:第—第三主電容 ^ C]b〜C3b:第·第三次電容 〇丨3〜〇33:第一〜第三主二極體

Dlb〜D3b:第--第三次二極體

Lia〜L3a:第·第三主電感 I。卜I〇3a:第一〜第三主輸出電流 I〇lb~ I〇3b:第 ' 第二次輸出電流 C〇ia~C〇3a· 第一〜第三主輸出電容 C〇ib 〜C〇3b· 第一〜第三次輸出電容 Qr-Q2:第一〜第二開關 25 1379482

Qia〜Q2a:第一端 Qlb〜Q2b:苐二端 Tr:隔離變壓器 Νψ:初級線圈 Nrs:次級線圈 V‘輸入電壓 Va:驅動電壓 Ia:驅動電流 • COM1:第一共接端

Claims (1)

1379482 七、申請專利範圍： 1.一種多組直流負載之電流平衡供電電路，用以驅動一第 一組主直流負載、一第一組次直流負載、一第二組主直 流負載以及一第二組次直流負載，該多組直流負載之電 流平衡供電電路至少包含： 一電流供電電路，用以接收一輸入電壓之能量而產 生一驅動電流或一驅動電壓； 一第一輸出整流電路，用以整流； • 一第二輸出整流電路，用以整流； 一第一主均流電路，與該第一輸出整流電路以及該 第一組主直流負載在該電流供電電路的輸出串聯連接而 形成一第一主電流迴路，且與該第一輸出整流電路以及 該第一組次直流負載在該電流供電電路的輸出串聯連接 而形成一第一次電流迴路； 一第二主均流電路，與該第二輸出整流電路以及該 ^ 第二組主直流負載在該電流供電電路的輸出串聯連接而 形成一第二主電流迴路，且與該第二輸出整流電路以及 該第二組次直流負載在該電流供電電路的輸出串聯連接 而形成一第二次電流迴路； 其中，該第一主均流電路與該第二主均流電路之等 效阻抗分別對應於該第一組主直流負載、該第一組次直 流負載、該第二組主直流負載以及該第二組次直流負載 之等效阻抗而調整，使流經該第一組主直流負載之一第 一主輸出電流、該第一組次直流負載之一第一次輸出電 27 1379482 流、該第二組主直流負載之該第二主輸出電流以及該第 二組次直流負載之一第二次輸出電流均流。 2. 如申請專利範圍第1項所述之多組直流負載之電流平衡 供電電路，其中該第一主均流電路與該第二主均流電路 為電容性被動元件構成。 3. 如申請專利範圍第2項所述之多組直流負載之電流平衡 供電電路，其中該第一主均流電路與該第二主均流電路 分別為一第一主電容與一第二主電容。 • 4.如申請專利範圍第1項所述之多組直流負載之電流平衡 供電電路，其中該第一主均流電路與該第二主均流電路 為電感性被動元件構成。 5. 如申請專利範圍第4項所述之多組直流負載之電流平衡 供電電路，其中該第一主均流電路與該第二主均流電路 各別為一第一主電感與一第二主電感。 6. 如申請專利範圍第1項所述之多組直流負載之電流平衡 供電電路，其中該電流供電電路包含： # 一隔離變壓器，該隔離變壓器之次級線圈為該電流 供電電路的輸出； 一切換電路，該切換電路的電源輸出端連接於該隔 離變壓器的初級線圈；以及 一控制電路，連接於該切換電路的控制端，用以至 少產生一第一脈衝寬度調變訊號控制該切換電路運作， 使該輸入電壓之能量選擇性地經由該切換電路傳送至該 隔離變壓器的初級線圈。 28 1379482 7.如申請專利範圍第6項所述之多組直流負載之電流平衡 供電電路，其中該切換電路包含： p—弟一開關，該第一開關的第一端連接於該隔離變 壓器之初級線圈之一端，該第一開關的控制端連接於該 控制電路；以及 〆 β 一第二開關，該第二開關的第二端連接於該隔離變 壓器之初級線圈與該第一開關的第一端，該第二開關的 第一端與該隔離變壓器之初級線圈之另一端連接，該第 二開關的控制端連接於該控制電路； 。其巾，控制電路藉由產生之該第-脈衝寬度調變訊 號與一第二脈衝寬度調變訊號分別控制該第一開關與該 第广開關導通或截止，使該輸人電壓之電能選擇性地經 由4第一開關或該第二開關傳送至該隔離變壓器的初級 線圈。 8. 如申請專利翻第6項所述之多組直流負載之電流平衡 供電電路’更包含-諧振電路連接於該隔離變屋器的初 級線圈與該切換電路之間。 9. 如申凊專利範圍第8項所述之多組直流負載之電流平衡 供電電路’其中該譜振電路包含一證振電容與一諸振電 感，且該諧振電容、該諧振電感以及該隔離變壓器的初 級線圈串聯連接。 1〇·如申明專利範圍第1項所述之多組直流負載之電流平 衡供電電路’其中該第一輸出整流電路與該第二輸出整 流電路為橋式整流電路、半波式整流電路或全波式整流 29 1379482 電路。 11. 如申請專利範圍第1項所述之多組直流負載之電流平 衡供電電路，其中該第一組主直流負載與該第二組主直 流負載為複數個發光二極體構成。 12. 如申請專利範圍第1項所述之多組直流負載之電流平 衡供電電路更包含一第一主輸出電容、一第一次輸出電 容、一第二主輸出電容以及一第二次輸出電容分別並聯 連接於該第一組主直流負載、該第一組次直流負載、該 第二組主直流負載以及該第二組次直流負載。 13. 如申請專利範圍第1項所述之多組直流負載之電流平 衡供電電路更包含： 一第一次均流電路，串聯連接於該第一主電流迴路 與該第一次電流迴路；以及 一第二次均流電路，串聯連接於該第二主電流迴路 與該第二次電流迴路。 14. 如申請專利範圍第13項所述之多組直流負載之電流平 衡供電電路，其中該第一主均流電路與該第一次均流電 路之串聯等效阻抗大於該第一組主直流負載與該第一 組次直流負載，該第二主均流電路與該第二次均流電路 之串聯等效阻抗大於該第二組主直流負載與該第二組 次直流負載。 15. 如申請專利範圍第13項所述之多組直流負載之電流平 衡供電電路，其中該第一主電流迴路、該第一次電流迴 路、該第二主電流迴路、該第二次電流迴路、該第三主 30 1379482 電流迴路以及該第三次電流迴路彼此之總和等效阻抗 相互對應而達成均流效果。 16. 如申請專利範圍第13項所述之多組直流負載之電流平 衡供電電路，其中該第一次均流電路與該第二次均流電 路為電容性被動元件構成。 17. 如申請專利範圍第16項所述之多組直流負載之電流平 衡供電電路，其中該第一次均流電路與該第二次均流電 路分別為一第一次電容與一第二次電容。 φ 18.如申請專利範圍第13項所述之多組直流負載之電流平 衡供電電路，其中該第一次均流電路與該第二次均流電 路為電感性被動元件構成。 19. 如申請專利範圍第1項所述之多組直流負載之電流平 衡供電電路，其中該第一輸出整流電路包含一第一主二 極體與一第一次二極體，該第一主二極體與該第一次二 極體反極性地連接。 20. 如申請專利範圍第19項所述之多組直流負載之電流平 φ 衡供電電路，其中該第一主二極體與該第一組主直流負 載串聯連接，而該第一次二極體與該第一組次直流負載 串聯連接。 21. 如申請專利範圍第1項所述之多組直流負載之電流平 衡供電電路，其中該第二輸出整流電路包含一第二主二 極體與一第二次二極體，該第二主二極體與該第二次二 極體反極性地連接。 22. 如申請專利範圍第21項所述之多組直流負載之電流平 衡供電電路，其中該第二主二極體與該第二組主直流負 31 1379482 載串聯連接，而該第二次二極體與該第二組次直流負載 串聯連接。 23.如申請專利範圍第1項所述之多組直流負載之電流平 衡供電電路，其中該第一主均流電路之等效阻抗大於該 第一組主直流負載與該第一組次直流負載，該第二主均 流電路之等效阻抗大於該第二組主直流負載與該第二 組次直流負載。

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