TWI400991B - Control circuit with frequency compensation - Google Patents

Description

具頻率補償之控制電路

本發明為提供一種應用於開迴路控制系統之控制電路，尤指一種當系統所需的導通時間小於最小導通時間則控制電路自動降頻的具頻率補償之控制電路。

按，發光二極體已經是近年來最重要的一種發光源了，由於發光二極體具有發光效率高、使用壽命長、不易損壞、耗電量少、環保與體積小等等優點，於強調節能的現代，非常符合目前的需求。而早期由於發光二極體之發光亮度不足常常被應用在指示燈與顯示板之發光上，然，近年來由於材料及技術突破之下，發光二極體的發光亮度已經有了非常多的提升了，尤其是白光發光二極體的出現，更使得發光二極體漸漸的取代目前傳統照明設備。

而當發光二極體的應用越來越多時，為了驅動發光二極體的驅動電路也就非常重要了，驅動電路可以適當的提供發光二極體穩定的電源，使得發光二極體能夠穩定的發光，而為了降低成本與電路空間，更有許多廠商將照明驅動電路整合於積體電路內，廠商只要利用一照明驅動電路積體電路，即可以有效的驅動發光二極體以作為照明使用。

然上述照明驅動電路於使用時，為確實存在下列問題與缺失尚待改進：

市面上的照明驅動電路都無法應用於重線電壓(heavy line)且輕載(light load)的條件下，係因為此時電路所需的導通時間往往小於最小的導通時間，因此造成了通過照明元件例如發光二極體之電流過大而導致發光二極體燒毀。

是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本發明之發明人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，本發明之發明人有鑑於上述缺失，乃搜集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種當系統所需的導通時間小於最小導通時間則控制電路自動降頻的具頻率補償之控制電路的發明專利者。

本發明之主要目的在於提供一種可根據系統需要而自動降頻的控制電路。

為了達到上述目的，本發明之控制電路包括有振盪器、第一比較器、第二比較器與正反器。其中，該振盪器係可週期性的產生設置信號；該第一比較器包括有可供輸入電流取樣之第一輸入端，可供輸入參考電壓與直流位準電壓總和電壓之第二輸入端，以及可根據該第一輸入端與該第二輸入端進行比較，當該電流取樣大於該總和電壓值時即產生一降頻信號輸出至該振盪器之第一輸出端，藉此降低該振盪器產生設置信號之頻率；該第二比較器包括有可供輸入該電流取樣之第三輸入端，可供輸入該參考電壓之第四輸入端，以及可根據該第三輸入端與該第四輸入端進行比較，當該電流取樣大於該參考電壓時即產生一重置信號輸出之第二輸出端；該正反器包括有設置端、重置端與輸出端，該設置端可接收該振盪器所產生之設置信號，而該重置端可接收該第二輸出端所產生之重置信號，該輸出端可根據該設置信號與該重置信號進行高位準與低位準之切換。

藉此，當第一比較器之電流取樣大於參考電壓與直流位準電壓之總和電壓，也就是當系統所需的導通時間小於最小導通時間時，該第一比較器即會輸出一降頻信號降低該振盪器之頻率，以符合電路所需之頻率，進一步避免系統負載電流過大造成燒毀的危險。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解。

請參閱第一圖與第二圖所示，係為本發明較佳實施例之實施示意圖一與二，由圖中可清楚看出本發明係可應用於照明驅動電路1中， 該照明驅動電路1包括有發光二極體14、電容15、電感16、二極體17、功率電晶體18與電阻19，其中，該功率電晶體18於本電路中做為開關使用，而功率電晶體18之其中兩端分別連接至一控制電路2，分別為輸出端63與電流取樣11端，而該控制電路2包括有(由第二圖觀之)：

振盪器3，該振盪器3可週期性的產生一設置信號31； 第一比較器4，該第一比較器4可供產生一降頻信號44以降低該振盪器3之頻率，而該第一比較器4包括有：第一輸入端41，該第一輸入端41係供輸入該電流取樣11；第二輸入端42，該第二輸入端42係供輸入參考電壓12與直流位準電壓13之總和電壓，該參考電壓12為控制電路2內所產生，而該直流位準電壓13可為0.1伏特至10伏特之間，一般而言依照材料特性通常為0.25伏特；第一輸出端43，係可根據該第一輸入端41與該第二輸入端42進行比較，俾當該電流取樣11大於該總和電壓時即產生一降頻信號44輸出至該振盪器3，藉此降低該振盪器3產生設置信號31之頻率。

第二比較器5，該第二比較器5包括有：第三輸入端51，該第三輸入端51可供輸入該電流取樣11；第四輸入端52，該第四輸入端52可供輸入該參考電壓12；第二輸出端53，該第二輸出端53係可根據該第三輸入端51與該第四輸入端52進行比較，當該電流取樣11大於該參考電壓12時即產生一重置信號54輸出。

正反器6，該正反器6可為RS正反器6，該正反器6包括有設置端61、重置端62與輸出端63，該設置端61可接收該振盪器3所產生之設置信號31，而該重置端62可接收該第二輸出端53所產生之重置信號54，該輸出端63可根據該設置信號31與該重 置信號54進行高位準與低位準之切換。

藉由上述之結構、組成設計，茲就本發明之使用作動情形說明如下，請同時配合參閱第一圖、第二圖、第三圖與第四圖所示，係為本發明較佳實施例之實施示意圖一、二、動作示意圖三與四，由圖中可清楚看出，當本發明之控制電路2應用於照明驅動電路1並且作動時，由於該電感16會先進行充電，而使得照明驅動電路1具有電感性，進一步使得作為開關使用之功率電晶體18為開啟(ON)，而該振盪器3即週期性的產生設置信號31輸出至正反器6之設置端61，藉此，使得正反器6之輸出端63切換為高位準輸出。

又因為功率電晶體18為開啟狀態，該電流取樣11即會因為電感16充電而慢慢提高，當電流取樣11大於該參考電壓12時，該第二比較器5即會產生一重置信號54輸出，藉此，即使得該正反器6切換為低位準輸出。

而又當電流取樣11繼續提高並且大於該參考電壓12與該直流位準電壓13之總和電壓時，此時即為此照明驅動電路1之所需導通時間小於最小的導通時間，該第一比較器4即會降頻信號44輸出至該振盪器3，藉此降低該振盪器3產生設置信號31之頻率，以令照明驅動電路1所需之導通時間大於最小的導通時間，藉由本發明之控制電路2，可以使得照明驅動電路1同樣的可以應用於重線電壓(heavy line)且輕載(light load)的條件下，避免照明元件例如發光二極體14由於通過電流過大導致燒毀，進一步增加照明驅動電路1模組的應用範圍，也可以作為極端系統條件的保護機制。

再者，如第四圖可以看出，由於系統所需之導通時間小於最小的導通時間，造成負載電流7不斷的提高，若此情形持續發生，將會造成負載電流7過大燒毀負載，而本發明由於第一比較器4會產生一降頻信號44輸出至振盪器3，以降低該振盪器3產生設置信號31之頻率，進一步使得系統原本週期71變慢為調整週期72，達到自動頻率補償之實用進步性。

是以，本發明之具頻率補償之控制電路為可改善習用之技術關鍵 在於：

本發明於振盪器3上另外連接了第一比較器4，俾當照明驅動電路1之電流取樣11提高並且大於該參考電壓12與該直流位準電壓13之總和電壓時，此時即為此照明驅動電路1之所需導通時間小於最小的導通時間，該第一比較器4即會產生一降頻信號44輸出至該振盪器3，藉此降低該振盪器3產生設置信號31之頻率，以令照明驅動電路1所需之導通時間大於最小的導通時間。

藉由本發明之控制電路2，可以使得照明驅動電路1同樣的可以應用於重線電壓(heavy line)且輕載(light load)的條件下，避免電流過大導致燒毀發光二極體14。

惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即拘限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

綜上所述，本發明之具頻率補償之控制電路於使用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本發明，以保障發明人之辛苦發明，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感公便。

1‧‧‧照明驅動電路

11‧‧‧電流取樣

12‧‧‧參考電壓

13‧‧‧直流位準電壓

14‧‧‧發光二極體

15‧‧‧電容

16‧‧‧電感

17‧‧‧二極體

18‧‧‧功率電晶體

19‧‧‧電阻

2‧‧‧控制電路

3‧‧‧振盪器

31‧‧‧設置信號

4‧‧‧第一比較器

41‧‧‧第一輸入端

42‧‧‧第二輸入端

43‧‧‧第一輸出端

44‧‧‧降頻信號

5‧‧‧第二比較器

51‧‧‧第三輸入端

52‧‧‧第四輸入端

53‧‧‧第二輸出端

54‧‧‧重置信號

6‧‧‧正反器

61‧‧‧設置端

62‧‧‧重置端

63‧‧‧輸出端

7‧‧‧負載電流

71‧‧‧原本週期

72‧‧‧調整週期

第一圖 係為本發明較佳實施例之實施示意圖一。

第二圖 係為本發明較佳實施例之實施示意圖二。

第三圖 係為本發明較佳實施例之動作示意圖一。

第四圖 係為本發明較佳實施例之動作示意圖二。

11‧‧‧電流取樣

12‧‧‧參考電壓

13‧‧‧直流位準電壓

2‧‧‧控制電路

3‧‧‧振盪器

31‧‧‧設置信號

4‧‧‧第一比較器

41‧‧‧第一輸入端

42‧‧‧第二輸入端

43‧‧‧第一輸出端

44‧‧‧降頻信號

5‧‧‧第二比較器

51‧‧‧第三輸入端

52‧‧‧第四輸入端

53‧‧‧第二輸出端

54‧‧‧重置信號

6‧‧‧正反器

61‧‧‧設置端

62‧‧‧重置端

63‧‧‧輸出端

Claims (3)

1. 一種具頻率補償之控制電路，係可應用於開迴路控制系統中，所述控制電路包括有：一振盪器，係可週期性的產生一設置信號；一第一比較器，包括有：一第一輸入端，係可供輸入一電流取樣；一第二輸入端，係可供輸入一參考電壓與一直流位準電壓之總和電壓；一第一輸出端，耦接於該振盪器，係可根據該第一輸入端與該第二輸入端進行比較，當該電流取樣大於該總和電壓值時即產生一降頻信號輸出至該振盪器，藉此降低該振盪器產生設置信號之頻率；一第二比較器，包括有：一第三輸入端，係可供輸入該電流取樣；一第四輸入端，係可供輸入該參考電壓；一第二輸出端，係可根據該第三輸入端與該第四輸入端進行比較，當該電流取樣大於該參考電壓時即產生一重置信號輸出；一正反器，係包括有一設置端、一重置端與一輸出端，其中，該設置端耦接於該振盪器，可接收該振盪器所產生之設置信號，而該重置端耦接於該第二比較器，可接收該第二輸出端所產生之重置信號，該輸出端可根據該設置信號與該重置信號進行高位準與低位準之切換。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具頻率補償之控制電路，其中該直流位準電壓可為0.1伏特至10伏特之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具頻率補償之控制電路，其中該正反器為RS正反器。