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TWI595735B - 可降低電流漣波之電流調節電路及降低電流漣波的方法 - Google Patents

可降低電流漣波之電流調節電路及降低電流漣波的方法 Download PDF

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TWI595735B
TWI595735B TW105108299A TW105108299A TWI595735B TW I595735 B TWI595735 B TW I595735B TW 105108299 A TW105108299 A TW 105108299A TW 105108299 A TW105108299 A TW 105108299A TW I595735 B TWI595735 B TW I595735B
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Inventor
李一惟
陳曜洲
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立錡科技股份有限公司
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Description

可降低電流漣波之電流調節電路及降低電流漣波的方法
本發明係有關一種可降低電流漣波之電流調節電路及降低電流漣波的方法，特別是指一種根據電流漣波之峰平差值或峰谷差值而降低電流漣波之可降低電流漣波之電流調節電路及降低電流漣波的方法。
第1圖顯示一種發光二極體(light emitting diode,LED)電源供應電路10之示意圖。如圖所示，LED電源供應電路10用以產生輸出電壓Vout與輸出電流Iout，並提供一發光元件電流ILED予LED電路20，其中，輸出電壓Vout訊號波形如圖中小波形圖所示意。如第1圖所示，功率轉換電路30接收由交流電源40所產生之交流電壓，加以整流並進行功率轉換而產生輸出電壓Vout與輸出電流Iout。輸出電容Cout與功率轉換電路30連接，用以濾波輸出電壓Vout，並供應發光元件電流ILED予LED電路20。
一般而言，為了達成較佳的功率因子校正(power factor correction,PFC)效能，在功率轉換電路30中，設置PFC電路(未示出，此為本領域中具有通常知識者所熟知，在此不與贅述)，而這會使輸出電流Iout具有電流漣波(因此發光元件電流ILED也會具有電流漣波)，其頻率約為交流電源40所產生之交流電壓的兩倍。以50Hz與60Hz的交流電源40而言，輸出電流Iout中的電流漣波，其 頻率約為100Hz與120Hz，屬於低頻的範圍，一般規格的輸出電容Cout無法濾波此低頻的電流漣波。因此，流經LED電路20的發光元件電流ILED，也會有相同頻率的電流漣波，而造成發光元件電路20在發光時，有些微的亮度變化，肉眼也許無法辨識出此些微的亮度變化，但電子感光產品，例如照相或攝影設備，就會記錄出具有波紋的影像，而使呈現的畫面產生波紋。
為了改善此畫面產生波紋的現象，美國專利案US9,107,260 B2號揭露一種消除電流漣波之發光二極體(light emitting diode,LED)驅動電路；且中國專利申請案201410040888也揭露一種穩流控制電路與方法。但上述的專利案與專利申請案，皆是以負載電流之位準的絕對值作為量測與計算的基準，如此一來，其比較的基準就會因為不同LED電路有不同的壓降，而使得上述兩個前案所要偵測的取樣訊號不穩定，致使其中要設定參考電壓，變得非常不準確或困難。此外，上述兩案取得調節開關的源極電壓訊號，其具有低頻的漣波，因而需要較大的電容，而增加了製造成本。再者，由於上述兩案皆是以負載電流之位準的絕對值作為量測與計算的基準，其計算的位準範圍因負載電路而相對較大，也就是說，其計算的標的時高時低，因此所需要的元件必須承受較高的電壓，也增加了製造的成本。
有鑑於此，本發明即針對上述先前技術之不足，提出一種可降低電流漣波之電流調節電路及降低電流漣波的方法，其根據電流漣波之峰平差值或峰谷差值而降低電流漣波。
就其中一個觀點言，本發明提供了一種可降低電流漣波之電流調節電路，用以與一負載電路耦接，而調節流經該負載電路之一負載電流，其中該負載電路與一電源供應電路耦接，該電源供應電路用以產生一輸出電壓與一負載電流，而供應予該負載電路，其中該負載電流具有一電流漣波，該可降 低電流漣波之電流調節電路包含：一調節開關，用以與該負載電路耦接，並根據一控制訊號而操作，以調節該負載電流；一電流感測電路，與該調節開關耦接，用以感測該負載電流，而產生一電流感測訊號；以及一控制電路，與該調節開關及該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，並將該電流感測訊號之一峰值減去一平均值，即一峰平差值，控制於非負值且固定之一第一預設值，或將該電流感測訊號之該峰值減去該電流感測訊號之一波谷，即一峰谷差值，控制於非負值且固定之一第二預設值，而產生該控制訊號。
在其中一種較佳的實施例中，該調節開關被控制而操作於一三極區(triode region)與一飽和區(saturation region)之間的一交界(boundary)附近。
在其中一種較佳的實施例中，該可降低電流漣波之電流調節電路，更包括一自動增益控制電路，耦接於該電流感測電路與該控制電路之間，用以調整該電流感測訊號於一預設範圍內。
在其中一種較佳的實施例中，該控制電路包括：一峰值感測與保持電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，感測並保持該峰值，而產生一峰值感測與保持訊號；一低通濾波電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，而取得該平均值，並產生一平均值訊號；一偏移電路，與該低通濾波電路耦接，用以偏移該平均值訊號該第一預設值，而產生一平均值偏移訊號；以及一放大器電路，與該峰值感測與保持電路及該偏移電路耦接，用以比較該峰值感測與保持訊號與該平均值偏移訊號，產生該控制訊號，使該峰平差值控制於非負值且固定之該第一預設值。
在其中一種較佳的實施例中，該控制電路包括：一峰值感測與保持電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，感測並保持該峰值，而產生一峰值感測與保持訊號；一波谷感測與保持電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，感測並保持該波谷，而產生一波谷感測與保持訊號；一偏移電路，與該波谷感測與保持電路耦接，用以偏移該波谷感 測與保持訊號該第二預設值，而產生一波谷偏移訊號；以及一放大器電路，與該峰值感測與保持電路及該偏移電路耦接，用以根據該峰值感測與保持訊號與該波谷偏移訊號，產生該控制訊號，使該峰谷差值控制於非負值且固定之該第二預設值。
在其中一種較佳的實施例中，該控制電路包括：一峰谷感測電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，感測該峰谷差值，而產生一峰谷差值感測訊號；一預設值設定電路，用以根據該第二預設值，產生一偏移訊號；以及一放大器電路，與該峰谷感測電路及該預設值設定電路耦接，用以根據該峰谷差值感測訊號與該偏移訊號，產生該控制訊號，使該峰谷差值控制於非負值且固定之該第二預設值。
在其中一種較佳的實施例中，該控制電路包括：一峰值感測電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，感測該峰值，而產生一峰值感測訊號；一低通濾波電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，而取得該平均值，並產生一平均值訊號；一類比數位轉換電路，與該峰值感測電路及該低通濾波電路耦接，用以分別將該峰值感測訊號及該平均值訊號轉換為一數位峰值感測訊號及一數位平均值訊號；一減法電路，與該類比數位轉換電路耦接，用以根據該數位峰值感測訊號與該數位平均值訊號，產生一數位峰平差值訊號；一偏移電路，與該減法電路耦接，用以偏移該數位峰平差值訊號該第一預設值，而產生一數位峰平差值偏移訊號；以及一緩衝器電路，與該偏移電路耦接，用以根據該數位峰平差值偏移訊號，而產生該控制訊號，使該峰平差值控制於非負值且固定之該第一預設值。
在前述的實施例中，該緩衝器電路較佳地包括：一震盪器電路，與該偏移電路電路耦接，用以根據該數位峰平差值偏移訊號與一震盪頻率訊號，產生一數位控制訊號；以及一緩衝器，與該震盪器電路耦接，用以接收該數位控制訊號，產生該控制訊號。
在其中一種較佳的實施例中，該控制電路包括：一峰值感測電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，感測該峰值，而產生一峰值感測訊號；一波谷感測電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，感測該波谷，而產生一波谷感測訊號；一類比數位轉換電路，與該峰值感測電路及該波谷感測電路耦接，用以分別將該峰值感測訊號及該波谷感測訊號轉換為一數位峰值感測訊號及一數位波谷感測訊號；一減法電路，與該類比數位轉換電路耦接，用以根據該數位峰值感測訊號與該數位波谷感測訊號，產生一數位峰谷差值訊號；一偏移電路，與該減法電路耦接，用以偏移該數位峰谷差值訊號該第二預設值，而產生一數位峰谷差值偏移訊號；以及一緩衝器電路，與該偏移電路耦接，用以根據該數位峰谷差值偏移訊號，而產生該控制訊號，使該峰谷差值控制於非負值且固定之該第二預設值。
在前述的實施例中，該緩衝器電路較佳地包括：一震盪器電路，與該偏移電路耦接，用以根據該數位峰平差值偏移訊號與一震盪頻率訊號，產生一數位控制訊號；以及一緩衝器，與該震盪器電路耦接，用以接收該數位控制訊號，產生該控制訊號。
在其中一種較佳的實施例中，該控制電路包括：一峰谷感測電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，感測該峰谷差值，而產生一峰谷差值感測訊號；一預設值設定電路，用以根據該第二預設值，產生一偏移訊號；一類比數位轉換電路，與該峰谷感測電路及該預設值設定電路耦接，用以分別將該峰谷差值感測訊號及該偏移訊號轉換為一數位峰谷差值感測訊號及一數位偏移訊號；一減法電路，與該類比數位轉換電路耦接，用以根據該數位峰谷差值感測訊號與該數位偏移訊號，產生一數位峰谷差值偏移訊號；以及一緩衝器電路，與該減法電路耦接，用以根據該數位峰谷差值偏移訊號，而產生該控制訊號，使該峰谷差值控制於非負值且固定之該第二預設值。
在前述的實施例中，該緩衝器電路包括：一震盪器電路，與該減法電路耦接，用以根據該數位峰谷差值偏移訊號與一震盪頻率訊號，產生一數位控制訊號；以及一緩衝器，與該震盪器電路耦接，用以接收該數位控制訊號，產生該控制訊號。
就另一個觀點言，本發明提供了一種降低電流漣波的方法，其中，一電源供應電路用以產生一輸出電壓與一負載電流，而供應予一負載電路，其中該降低電流漣波的方法係用以降低該負載電流中之一電流漣波，該降低電流漣波的方法包含：感測流經該負載電路之一負載電流，而產生一電流感測訊號；根據該電流感測訊號，而產生一控制訊號；根據該控制訊號而操作一調節開關，以調節該負載電流；以及利用回授控制，將該電流感測訊號之一峰值減去一平均值，即一峰平差值，控制於非負值且固定之一第一預設值，或將該電流感測訊號之該峰值減去該電流感測訊號之一波谷，即一峰谷差值，控制於非負值且固定之一第二預設值。
在其中一種較佳的實施例中，該調節開關被控制而操作於一三極區(triode region)與一飽和區(saturation region)之間的一交界(boundary)附近。
在其中一種較佳的實施例中，該降低電流漣波的方法，更包括：調整該電流感測訊號於一預設範圍內。
在其中一種較佳的實施例中，該根據該電流感測訊號，而產生一控制訊號之步驟包括：根據該電流感測訊號，感測並保持該峰值，而產生一峰值感測與保持訊號；根據該電流感測訊號，而取得該平均值，並產生一平均值訊號；偏移該平均值訊號該第一預設值，而產生一平均值偏移訊號；以及比較該峰值感測與保持訊號與該平均值偏移訊號，產生該控制訊號，使該峰平差值控制於非負值且固定之該第一預設值。
在其中一種較佳的實施例中，該根據該電流感測訊號，而產生一控制訊號之步驟包括：根據該電流感測訊號，感測並保持該峰值，而產生一 峰值感測與保持訊號；根據該電流感測訊號，感測並保持該波谷，而產生一波谷感測與保持訊號；偏移該波谷感測與保持訊號該第二預設值，而產生一波谷偏移訊號；以及比較該峰值感測與保持訊號與該波谷偏移訊號，產生該控制訊號，使該峰谷差值控制於非負值且固定之該第二預設值。
在其中一種較佳的實施例中，該根據該電流感測訊號，而產生一控制訊號之步驟包括：根據該電流感測訊號，感測該峰谷差值，而產生一峰谷差值感測訊號；根據該第二預設值，產生一偏移訊號；以及比較該峰谷差值感測訊號與該偏移訊號，產生該控制訊號，使該峰谷差值控制於非負值且固定之該第二預設值。
在其中一種較佳的實施例中，該根據該電流感測訊號，而產生一控制訊號之步驟包括：根據該電流感測訊號，感測該峰值，而產生一峰值感測訊號；根據該電流感測訊號，而取得該平均值，並產生一平均值訊號；分別將該峰值感測訊號及該平均值訊號轉換為一數位峰值感測訊號及一數位平均值訊號；根據該數位峰值感測訊號與該數位平均值訊號，產生一數位峰平差值訊號；偏移該數位峰平差值訊號該第一預設值，而產生一數位峰平差值偏移訊號；以及根據該數位峰平差值偏移訊號，而產生該控制訊號，使該峰平差值控制於非負值且固定之該第一預設值。
在前述的實施例中，該根據該數位峰平差值偏移訊號，而產生該控制訊號之步驟較佳地包括：根據該數位峰平差值偏移訊號與一震盪頻率訊號，產生一數位控制訊號；以及接收該數位控制訊號，產生該控制訊號。
在其中一種較佳的實施例中，該根據該電流感測訊號，而產生一控制訊號之步驟包括：根據該電流感測訊號，感測該峰值，而產生一峰值感測訊號；根據該電流感測訊號，感測該波谷，而產生一波谷感測訊號；分別將該峰值感測訊號及該波谷感測訊號轉換為一數位峰值感測訊號及一數位波谷感測訊號；根據該數位峰值感測訊號與該數位波谷感測訊號，產生一數位峰谷差 值訊號；偏移該數位峰谷差值訊號該第二預設值，而產生一數位峰谷差值偏移訊號；以及根據該數位峰谷差值偏移訊號，而產生該控制訊號，使該峰谷差值控制於非負值且固定之該第二預設值。
在前述的實施例中，該根據該數位峰谷差值偏移訊號，而產生該控制訊號之步驟較佳地包括：根據該數位峰谷差值偏移訊號與一震盪頻率訊號，產生一數位控制訊號；以及接收該數位控制訊號，產生該控制訊號。
在其中一種較佳的實施例中，該根據該電流感測訊號，而產生一控制訊號之步驟包括：根據該電流感測訊號，感測該峰谷差值，而產生一峰谷差值感測訊號；根據該第二預設值，產生一偏移訊號；分別將該峰谷差值感測訊號及該偏移訊號轉換為一數位峰谷差值感測訊號及一數位偏移訊號；根據該數位峰谷差值感測訊號與該數位偏移訊號，產生一數位峰谷差值偏移訊號；以及根據該數位峰谷差值偏移訊號，而產生該控制訊號，使該峰谷差值控制於非負值且固定之該第二預設值。
在前述的實施例中，該根據該數位峰谷差值偏移訊號，而產生該控制訊號之步驟較佳地包括：根據該數位峰谷差值偏移訊號與一震盪頻率訊號，產生一數位控制訊號；以及接收該數位控制訊號，產生該控制訊號。
底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
10‧‧‧電源供應電路
20‧‧‧LED電路
30‧‧‧功率轉換電路
40‧‧‧交流電源
100,200,300,400,500,600‧‧‧可降低電流漣波之電流調節電路
110‧‧‧調節開關
130‧‧‧電流感測電路
150,250,350,450,550,650‧‧‧控制電路
151,251‧‧‧峰值感測與保持電路
153,453‧‧‧低通濾波電路
155,255,455,555‧‧‧偏移電路
253‧‧‧波谷感測與保持電路
351,651‧‧‧峰谷感測電路
355‧‧‧預設值設定電路
451‧‧‧峰值感測電路
452,552,652‧‧‧類比數位轉換電路
454,554,654‧‧‧減法電路
457,557,657‧‧‧緩衝器電路
A1‧‧‧放大器電路
avg‧‧‧平均值
Cdp‧‧‧主極點電容
COMP‧‧‧數位補償器
Cout‧‧‧輸出電容
CS‧‧‧電流感測訊號
dpa‧‧‧峰平差值
dpv‧‧‧峰谷差值
ILED‧‧‧發光元件電流
Iout‧‧‧輸出電流
OSC‧‧‧震盪器
peak‧‧‧峰值
REG1,REG2‧‧‧暫存器
valley‧‧‧波谷
Vgate‧‧‧控制訊號
Vout‧‧‧輸出電壓
第1圖顯示一種先前技術發光二極體(light emitting diode,LED)電源供應電路。
第2A與2B圖顯示本發明的第一個實施例。
第3圖顯示本發明的第二個實施例。
第4圖顯示本發明第三個實施例。
第5圖顯示本發明第四個實施例。
第6圖顯示本發明的第五個實施例。
第7圖顯示本發明的第六個實施例。
第8圖舉例顯示調節開關110包括NMOS元件時的特徵曲線示意圖。
第2A與2B圖顯示本發明的第一個實施例。如第2A圖所示，發光元件電路具有一或多個串聯之發光元件，其中，發光元件電路例如但不限於為圖示之LED電路20，其例如但不限於包含複數串聯之LED。需說明的是，根據本發明，發光元件電路並不限於為圖示之LED電路20，僅包含單一LED串，發光元件電路亦可以為由複數個LED串並聯所組成的LED陣列或是其他類型的發光元件以任意方式連接所構成的串列或陣列等。LED電路20與電源供應電路10耦接。電源供應電路10產生輸出電壓Vout與輸出電流Iout，並供應發光元件電流ILED予LED電路20。電源供應電路10例如包括功率轉換電路30、交流電源40、與輸出電容Cout。功率轉換電路30接收由交流電源40所產生之交流電壓，加以整流並進行功率轉換而產生輸出電壓Vout，並產生輸出電流Iout，以供應發光元件電流ILED予LED電路20，其訊號波形如圖中小波形圖所示意。輸出電容Cout與功率轉換電路30連接，以進行濾波。
可降低電流漣波之電流調節電路100用以與負載電路(在本實施例中為LED電路20)耦接，而調節流經LED電路20之負載電流(在本實施例中為LED電流ILED)，並降低負載電流中的電流漣波。如前所述，因進行PFC或其他原因，輸出電流Iout中帶有電流漣波，若LED電路20未耦接電流調節電路100，則LED電流ILED也會具有與輸出電流Iout的電流漣波近乎相同的電流漣波。可降低電流漣波之電流調節電路100包含：調節開關110，用以與LED電路20耦接， 並根據控制訊號Vgate而操作，以調節發光元件電流ILED；電流感測電路130，與調節開關110耦接，用以感測LED電流ILED，而產生電流感測訊號CS；以及控制電路150，與調節開關110及電流感測電路130耦接，用以根據電流感測訊號CS，並將電流感測訊號CS之峰值peak減去平均值avg，即峰平差值dpa，控制於非負值且固定之第一預設值，或將電流感測訊號CS之峰值peak減去電流感測訊號CS之波谷valley，即峰谷差值dpv，控制於非負值且固定之第二預設值，而產生控制訊號Vgate。以上內容之細節，容後詳述。
其中，調節開關110例如但不限於如圖所示之金屬氧化半導體(metal oxide semiconductor,MOS)元件，當然亦可以為其他形式之元件，例如可以為雙極性接面電晶體(bipolar junction transistor,BJT)元件。電流感測電路130例如但不限於為串聯於調節開關110與接地電位間之電阻，利用LED電流ILED流經該電阻之壓降，作為電流感測訊號CS。
第2B圖顯示電流感測訊號CS達到平衡時之訊號波形示意圖。電流感測訊號CS在電流調節電路100開始操作前，具有與輸出電流Iout的電流漣波近似的電流漣波(未示出)，而當電流調節電路100開始操作後，電流感測訊號CS達到平衡時之訊號波形如第2B圖所示意。當達到平衡時，電流感測訊號CS之峰值peak減去平均值avg，即峰平差值dpa，為非負值且固定之第一預設值，或電流感測訊號CS之峰值peak減去電流感測訊號CS之波谷valley，即峰谷差值dpv，為非負值且固定之第二預設值。需說明的是，電容Cdp係用以在電流調節電路100的控制迴路中，改善控制訊號Vgate的震盪程度，縮短其收斂的時間，亦可以省略。
在本實施例中，控制電路150包括：峰值感測與保持電路151、低通濾波電路153、偏移電路155、與放大器電路A1。峰值感測與保持電路151與電流感測電路130耦接，用以根據電流感測訊號CS，感測並保持峰值peak，而產生峰值感測與保持訊號。低通濾波電路153與電流感測電路130耦接，用以根據電流 感測訊號CS，而取得平均值avg，並產生平均值訊號。偏移電路155與低通濾波電路153耦接，用以偏移平均值訊號該第一預設值，而產生平均值偏移訊號。放大器電路A1與峰值感測與保持電路151及偏移電路155耦接，用以比較峰值感測與保持訊號與平均值偏移訊號，產生控制訊號Vgate，使峰平差值dpa控制於非負值且固定之該第一預設值。
本發明與先前技術不同之處的其中一個技術特徵，為本發明是利用電流感測訊號CS之峰值peak減去平均值avg，即峰平差值dpa，控制於非負值且固定之第一預設值，或將電流感測訊號CS之峰值peak減去電流感測訊號CS之波谷valley，即峰谷差值dpv，控制於非負值且固定之第二預設值，而產生控制訊號Vgate。相對於先前技術，本發明不需要以負載電流(在本實施例中為LED電流ILED)之位準的絕對值作為量測與計算的基準，因此比較的基準不會因為不同LED電路，而使得偵測的取樣訊號不穩定，而是取得流經電流感測電路130之電流所產生的電流感測訊號CS的峰值peak、平均值avg、與波谷valley間之相對值，因此取樣訊號較為穩定。此外，本發明取波峰、平均值、或波谷等位準訊號，電流漣波的頻率不影響電路操作，因而不需要如先前技術之較大的電容，而使本發明降低了製造成本。再者，由於本發明以負載電流之峰平差值dpa或峰谷差值dpv相對的位準，而非如先前技術，以負載電流之位準的絕對值作為量測與計算的基準；因此計算的位準範圍相對較小，也就是說，其計算的標的較先前技術穩定，因此所需要的元件不需要承受較高的電壓，也降低了製造的成本。
第3圖顯示本發明第二個實施例。如圖所示，可降低電流漣波之電流調節電路200包含：調節開關110、電流感測電路130、以及控制電路250。本實施例與第一個實例不同之處，在於：本實施例控制電路250包括峰值感測與保持電路251、波谷感測與保持電路253、偏移電路255、以及放大器電路A1。峰值感測與保持電路251與電流感測電路130耦接，用以根據電流感測訊號CS，感 測並保持峰值peak，而產生峰值感測與保持訊號。波谷感測與保持電路253與電流感測電路130耦接，用以根據電流感測訊號CS，感測並保持波谷valley，而產生波谷感測與保持訊號。偏移電路255與波谷感測與保持電路253耦接，用以偏移波谷感測與保持訊號該第二預設值，而產生波谷偏移訊號。放大器電路A1與峰值感測與保持電路251及偏移電路255耦接，用以根據峰值感測與保持訊號與波谷偏移訊號，產生控制訊號Vgate，使峰谷差值dpv控制於非負值且固定之該第二預設值。
第4圖顯示本發明的第三個實施例，本實施例顯示根據本發明之可降低電流漣波之電流調節電路的另一種實施方式。如第4圖所示，本實施例可降低電流漣波之電流調節電路300包含：調節開關110、電流感測電路130、以及控制電路350。本實施例與第一個實例不同之處，在於：本實施例控制電路350包括峰谷感測電路351、預設值設定電路355、放大器電路A1、以及緩衝器。峰谷感測電路351與電流感測電路130耦接，用以根據電流感測訊號CS，感測峰谷差值dpv，而產生峰谷差值感測訊號。預設值設定電路355用以根據該第二預設值，產生偏移訊號。放大器電路A1以及緩衝器與峰谷感測電路351及預設值設定電路355耦接，用以根據該峰谷差值感測訊號與該偏移訊號，產生控制訊號Vgate，使峰谷差值dpv控制於非負值且固定之該第二預設值。
第5圖顯示本發明的第四個實施例。如第5圖所示，本實施例可降低電流漣波之電流調節電路400包含：調節開關110、電流感測電路130、控制電路450、以及自動增益控制電路170。相較於前述之實施例，本實施例之可降低電流漣波之電流調節電路400，更包括自動增益控制(automatic gain control,AGC)電路170，耦接於電流感測電路130與控制電路450之間，用以調整電流感測訊號CS於一預設範圍內。如此更可將控制電路450接收的訊號，限制於該預設範圍內，因此，控制電路450內部的元件，不需要承受較高的電壓，如將該預設範圍限制於數位訊號的位準範圍，控制電路450也可以包括數位電路之元件。
在本實施例中，控制電路450包括峰值感測電路451、低通濾波電路453、類比數位轉換電路452、暫存器REG1與REG2、減法電路454、偏移電路455、以及緩衝器電路457。峰值感測電路451與電流感測電路130耦接，用以根據電流感測訊號CS，感測峰值peak，而產生峰值感測訊號。低通濾波電路453與電流感測電路130耦接，用以根據電流感測訊號CS，而取得平均值avg，並產生平均值訊號。在本實施例中，峰值感測電路451與低通濾波電路453透過自動增益控制電路170與電流感測電路130耦接，以將電流感測訊號CS之振幅，限縮於該預設範圍。
在本實施例中，類比數位轉換電路452與峰值感測電路451及低通濾波電路453耦接，用以分別將峰值感測訊號及平均值訊號轉換為數位峰值感測訊號及數位平均值訊號。數位峰值感測訊號及數位平均值訊號分別存入暫存器REG1與REG2，再輸入減法電路454。減法電路454與類比數位轉換電路452耦接，用以根據數位峰值感測訊號與數位平均值訊號，產生數位峰平差值訊號。偏移電路455與減法電路454耦接，用以偏移數位峰平差值訊號該第一預設值，而產生數位峰平差值偏移訊號。緩衝器電路457與偏移電路455耦接，用以根據數位峰平差值偏移訊號，而產生該控制訊號Vgate，藉由回授控制，使峰平差值dpa控制於非負值且固定之該第一預設值。
在本實施例中，緩衝器電路457例如但不限於包括震盪器電路458與緩衝器。其中震盪器電路458包括震盪器OSC與數位補償器(compensator)COMP，與偏移電路455耦接，用以根據數位峰平差值偏移訊號與震盪器OSC所產生之震盪頻率訊號，產生數位控制訊號。緩衝器與震盪器電路458耦接，用以接收數位控制訊號，產生具有適當類比位準的控制訊號Vgate。
第6圖顯示本發明的第五個實施例。本實施例顯示根據本發明之可降低電流漣波之電流調節電路500。在本實施例中，可降低電流漣波之電流調節電路500包含：調節開關110、電流感測電路130、控制電路550、以及自動增益控制電路170。在本實施例中，控制電路550包括峰值感測電路551、波谷 感測電路553、類比數位轉換電路552、暫存器REG1與REG2、減法電路554、偏移電路555、以及緩衝器電路557。峰值感測電路551與電流感測電路130耦接，用以根據電流感測訊號CS，感測峰值peak，而產生峰值感測訊號。波谷感測電路553與電流感測電路130耦接，用以根據電流感測訊號CS，感測波谷valley，而產生波谷感測訊號。在本實施例中，峰值感測電路551與波谷感測電路553透過自動增益控制電路170與電流感測電路130耦接，以將電流感測訊號CS之振幅，限縮於該預設範圍。
在本實施例中，類比數位轉換電路552與峰值感測電路551及波谷感測電路553耦接，用以分別將峰值感測訊號及波谷感測訊號轉換為數位峰值感測訊號及數位波谷感測訊號。數位峰值感測訊號及數位波谷感測訊號分別存入暫存器REG1與REG2，再輸入減法電路554。減法電路554與類比數位轉換電路552耦接，用以根據數位峰值感測訊號與數位波谷感測訊號，產生數位峰谷差值訊號。偏移電路555與減法電路554耦接，用以偏移數位峰谷差值訊號該第二預設值，而產生數位峰谷差值偏移訊號。緩衝器電路557與偏移電路555耦接，用以根據數位峰谷差值偏移訊號，而產生該控制訊號Vgate，藉由回授控制，使峰谷差值dpv控制於非負值且固定之該第二預設值。
在本實施例中，緩衝器電路557例如但不限於包括震盪器電路558與緩衝器。其中震盪器電路558包括震盪器OSC與數位補償器(compensator)COMP，與偏移電路555耦接，用以根據數位峰谷差值偏移訊號與震盪器OSC所產生之震盪頻率訊號，產生數位控制訊號。緩衝器與震盪器電路558耦接，用以接收數位控制訊號，產生具有適當類比位準的控制訊號Vgate。
附帶說明的是：電流感測電路130與調節開關110，可以外掛在積體電路之外，以從外部調節發光元件電流ILED，當然也可以與控制電路550整合於積體電路之中。
第7圖顯示本發明的第六個實施例。本實施例顯示根據本發明之可降低電流漣波之電流調節電路600。在本實施例中，可降低電流漣波之電流調節電路600包含：調節開關110、電流感測電路130、控制電路650、以及自動增益控制電路170。在本實施例中，控制電路650包括峰谷感測電路651、預設值設定電路653、類比數位轉換電路652、暫存器REG1與REG2、減法電路654、以及緩衝器電路657。峰谷感測電路651與電流感測電路130耦接，用以根據電流感測訊號CS，感測峰谷差值dpv，而產生峰谷差值感測訊號。預設值設定電路653用以根據該第二預設值，產生偏移訊號。在本實施例中，峰谷感測電路651透過自動增益控制電路170與電流感測電路130耦接，以將電流感測訊號CS之振幅，限縮於該預設範圍。預設值設定電路653用以根據該第二預設值，產生偏移訊號。類比數位轉換電路652與峰谷感測電路651及預設值設定電路653耦接，用以分別將峰谷差值感測訊號及偏移訊號轉換為數位峰谷差值感測訊號及數位偏移訊號。減法電路654與類比數位轉換電路652耦接，用以根據數位峰谷差值感測訊號與數位偏移訊號，產生數位峰谷差值偏移訊號。緩衝器電路657與減法電路654耦接，用以根據數位峰谷差值偏移訊號，而產生控制訊號Vgate，使峰谷差值dpv控制於非負值且固定之該第二預設值。
在本實施例中，緩衝器電路657例如但不限於包括震盪器電路658與緩衝器。其中震盪器電路658包括震盪器OSC與數位補償器(compensator)COMP，與減法電路654耦接，用以根據數位峰谷差值偏移訊號與震盪器OSC所產生之震盪頻率訊號，產生數位控制訊號。緩衝器與震盪器電路658耦接，用以接收數位控制訊號，產生具有適當類比位準的控制訊號Vgate。
須說明的是，前述數位方式操作的實施例中，調整震盪器OSC所產生之震盪頻率訊號提供可變的調整速度，使用者可根據回授控制的響應，因應採用不同的震盪頻率訊號，可以更有效率調節發光元件電流ILED。
須說明的是，前述所有的實施例中，較佳的實施方式，是將調節開關110被控制而操作於三極區(triode region)與飽和區(satuuration region)之間的交界(boundary)附近。以調節開關110包括金屬氧化物半導體(metal oxide semiconductor,MOS)元件為例，其例如但不限於為N型MOS元件(NMOS元件)。NMOS元件的汲極端連接至LED電路20的逆向端，源極端連接至電流感測電路130，閘極端接收控制訊號Vgate。第8圖舉例顯示NMOS元件的特徵曲線，橫軸為汲極-源極電壓Vds，縱軸為汲極-源極電流Ids，在前述所有的實施例中，汲極-源極電流Ids例如等於發光元件電流ILED。不同位準的閘極-源極電壓Vgs1-Vgs4的特徵曲線如第8圖所示。如圖所示，本案前述所有的實施例中，較佳的實施方式，是將調節開關110被控制而操作於如圖所示意之三極區(triode region)與飽和區(saturation region)之間的交界(boundary)附近，如圖中圓圈所示。「附近」，大致是該交界處之汲極-源極電壓Vds的+/-20%以內。根據實施例中所採用的調節開關110的電子特性，控制將調節開關110操作於三極區與飽和區之間的交界附近，以控制電流漣波之振幅於非零預設值，但非完全消除電流漣波。如此一來，除了達成主要目的，即，減少電流漣波以改善照相或攝影設備之畫面產生波紋的現象外，還可以確保調節開關110的壓降(對應於前述汲極-源極電壓Vds)位於相對較低的位準範圍，因此取樣的訊號也可以控制於相對較低的位準範圍，控制電路內部也不需承受相對較高的電壓，得以提高電路效率，避免電能的浪費，並降低製造成本。
以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化。例如，各實施例中圖示直接連接的兩電路或元件間，可插置不影響主要功能的其他電路或元件，因此「耦接」應視為包括直接和間接連接；又如，發光元件不限於各實施例所示之發光二極體(LED)，亦可為其他形式之發光電路；又例如，實 施例所示之NMOS可改換為PMOS元件，僅需對應修改電路對訊號的處理方式。再例如，所有實施例中的變化，可以交互採用，例如第5圖實施例中之自動增益電路170也可以應用於第2-4圖的實施例，等等。又再如，控制電路外部的訊號(例如但不限於電流感測訊號)，在取入控制電路內部進行處理或運算時，可能經過電壓電流轉換、電流電壓轉換、比例轉換等，因此，本發明所稱「根據某訊號進行處理或運算」，不限於根據該訊號的本身，亦包含於必要時，將該訊號進行上述轉換後，根據轉換後的訊號進行處理或運算。凡此種種，皆可根據本發明的教示類推而得，因此，本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。
10‧‧‧電源供應電路
20‧‧‧LED電路
30‧‧‧功率轉換電路
40‧‧‧交流電源
100‧‧‧可降低電流漣波之電流調節電路
110‧‧‧調節開關
130‧‧‧電流感測電路
150‧‧‧控制電路
151‧‧‧峰值感測與保持電路
153‧‧‧低通濾波電路
155‧‧‧偏移電路
A1‧‧‧放大器電路
Cdp‧‧‧主極點電容
Cout‧‧‧輸出電容
CS‧‧‧電流感測訊號
ILED‧‧‧發光元件電流
Iout‧‧‧輸出電流
Vgate‧‧‧控制訊號
Vout‧‧‧輸出電壓

Claims (24)

  1. 一種可降低電流漣波之電流調節電路，用以與一負載電路耦接，而調節流經該負載電路之一負載電流，其中該負載電路與一電源供應電路耦接，該電源供應電路用以產生一輸出電壓與該負載電流，而供應予該負載電路，其中該負載電流具有一電流漣波，該可降低電流漣波之電流調節電路包含： 一調節開關，用以與該負載電路耦接，並根據一控制訊號而操作，以調節該負載電流； 一電流感測電路，與該調節開關耦接，用以感測該負載電流，而產生一電流感測訊號；以及 一控制電路，與該調節開關及該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，並將該電流感測訊號之一峰值減去一平均值，即一峰平差值，控制於非負值且固定之一第一預設值，或將該電流感測訊號之該峰值減去該電流感測訊號之一波谷，即一峰谷差值，控制於非負值且固定之一第二預設值，而產生該控制訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可降低電流漣波之電流調節電路，其中該調節開關被控制而操作於一三極區（triode region）與一飽和區（saturation region）之間的一交界(boundary)附近。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之可降低電流漣波之電流調節電路，更包括一自動增益控制電路，耦接於該電流感測電路與該控制電路之間，用以調整該電流感測訊號於一預設範圍內。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之可降低電流漣波之電流調節電路，其中該控制電路包括： 一峰值感測與保持電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，感測並保持該峰值，而產生一峰值感測與保持訊號； 一低通濾波電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，而取得該平均值，並產生一平均值訊號； 一偏移電路，與該低通濾波電路耦接，用以偏移該平均值訊號該第一預設值，而產生一平均值偏移訊號；以及 一放大器電路，與該峰值感測與保持電路及該偏移電路耦接，用以比較該峰值感測與保持訊號與該平均值偏移訊號，產生該控制訊號，使該峰平差值控制於非負值且固定之該第一預設值。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之可降低電流漣波之電流調節電路，其中該控制電路包括： 一峰值感測與保持電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，感測並保持該峰值，而產生一峰值感測與保持訊號； 一波谷感測與保持電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，感測並保持該波谷，而產生一波谷感測與保持訊號； 一偏移電路，與該波谷感測與保持電路耦接，用以偏移該波谷感測與保持訊號該第二預設值，而產生一波谷偏移訊號；以及 一放大器電路，與該峰值感測與保持電路及該偏移電路耦接，用以根據該峰值感測與保持訊號與該波谷偏移訊號，產生該控制訊號，使該峰谷差值控制於非負值且固定之該第二預設值。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之可降低電流漣波之電流調節電路，其中該控制電路包括： 一峰谷感測電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，感測該峰谷差值，而產生一峰谷差值感測訊號； 一預設值設定電路，用以根據該第二預設值，產生一偏移訊號；以及 一放大器電路，與該峰谷感測電路及該預設值設定電路耦接，用以根據該峰谷差值感測訊號與該偏移訊號，產生該控制訊號，使該峰谷差值控制於非負值且固定之該第二預設值。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之可降低電流漣波之電流調節電路，其中該控制電路包括： 一峰值感測電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，感測該峰值，而產生一峰值感測訊號； 一低通濾波電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，而取得該平均值，並產生一平均值訊號； 一類比數位轉換電路，與該峰值感測電路及該低通濾波電路耦接，用以分別將該峰值感測訊號及該平均值訊號轉換為一數位峰值感測訊號及一數位平均值訊號； 一減法電路，與該類比數位轉換電路耦接，用以根據該數位峰值感測訊號與該數位平均值訊號，產生一數位峰平差值訊號； 一偏移電路，與該減法電路耦接，用以偏移該數位峰平差值訊號該第一預設值，而產生一數位峰平差值偏移訊號；以及 一緩衝器電路，與該偏移電路耦接，用以根據該數位峰平差值偏移訊號，而產生該控制訊號，使該峰平差值控制於非負值且固定之該第一預設值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之可降低電流漣波之電流調節電路，其中該緩衝器電路包括: 一震盪器電路，與該偏移電路電路耦接，用以根據該數位峰平差值偏移訊號與一震盪頻率訊號，產生一數位控制訊號；以及 一緩衝器，與該震盪器電路耦接，用以接收該數位控制訊號，產生該控制訊號。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之可降低電流漣波之電流調節電路，其中該控制電路包括： 一峰值感測電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，感測該峰值，而產生一峰值感測訊號； 一波谷感測電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，感測該波谷，而產生一波谷感測訊號； 一類比數位轉換電路，與該峰值感測電路及該波谷感測電路耦接，用以分別將該峰值感測訊號及該波谷感測訊號轉換為一數位峰值感測訊號及一數位波谷感測訊號； 一減法電路，與該類比數位轉換電路耦接，用以根據該數位峰值感測訊號與該數位波谷感測訊號，產生一數位峰谷差值訊號； 一偏移電路，與該減法電路耦接，用以偏移該數位峰谷差值訊號該第二預設值，而產生一數位峰谷差值偏移訊號；以及 一緩衝器電路，與該偏移電路耦接，用以根據該數位峰谷差值偏移訊號，而產生該控制訊號，使該峰谷差值控制於非負值且固定之該第二預設值。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之可降低電流漣波之電流調節電路，其中該緩衝器電路包括: 一震盪器電路，與該偏移電路耦接，用以根據該數位峰平差值偏移訊號與一震盪頻率訊號，產生一數位控制訊號；以及 一緩衝器，與該震盪器電路耦接，用以接收該數位控制訊號，產生該控制訊號。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之可降低電流漣波之電流調節電路，其中該控制電路包括： 一峰谷感測電路，與該電流感測電路耦接，用以根據該電流感測訊號，感測該峰谷差值，而產生一峰谷差值感測訊號； 一預設值設定電路，用以根據該第二預設值，產生一偏移訊號； 一類比數位轉換電路，與該峰谷感測電路及該預設值設定電路耦接，用以分別將該峰谷差值感測訊號及該偏移訊號轉換為一數位峰谷差值感測訊號及一數位偏移訊號； 一減法電路，與該類比數位轉換電路耦接，用以根據該數位峰谷差值感測訊號與該數位偏移訊號，產生一數位峰谷差值偏移訊號；以及 一緩衝器電路，與該減法電路耦接，用以根據該數位峰谷差值偏移訊號，而產生該控制訊號，使該峰谷差值控制於非負值且固定之該第二預設值。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之可降低電流漣波之電流調節電路，其中該緩衝器電路包括: 一震盪器電路，與該減法電路耦接，用以根據該數位峰谷差值偏移訊號與一震盪頻率訊號，產生一數位控制訊號；以及 一緩衝器，與該震盪器電路耦接，用以接收該數位控制訊號，產生該控制訊號。
  13. 一種降低電流漣波的方法，其中，一電源供應電路用以產生一輸出電壓與一負載電流，而供應予一負載電路，其中該降低電流漣波的方法係用以降低該負載電流中之一電流漣波，該降低電流漣波的方法包含： 感測流經該負載電路之該負載電流，而產生一電流感測訊號； 根據該電流感測訊號，而產生一控制訊號； 根據該控制訊號而操作一調節開關，以調節該負載電流；以及 利用回授控制，將該電流感測訊號之一峰值減去一平均值，即一峰平差值，控制於非負值且固定之一第一預設值，或將該電流感測訊號之該峰值減去該電流感測訊號之一波谷，即一峰谷差值，控制於非負值且固定之一第二預設值。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之降低電流漣波的方法，其中該調節開關被控制而操作於一三極區（triode region）與一飽和區（saturation region）之間的一交界(boundary)附近。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之降低電流漣波的方法，更包括：調整該電流感測訊號於一預設範圍內。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之降低電流漣波的方法，其中該根據該電流感測訊號，而產生一控制訊號之步驟包括： 根據該電流感測訊號，感測並保持該峰值，而產生一峰值感測與保持訊號； 根據該電流感測訊號，而取得該平均值，並產生一平均值訊號； 偏移該平均值訊號該第一預設值，而產生一平均值偏移訊號；以及 比較該峰值感測與保持訊號與該平均值偏移訊號，產生該控制訊號，使該峰平差值控制於非負值且固定之該第一預設值。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之降低電流漣波的方法，其中該根據該電流感測訊號，而產生一控制訊號之步驟包括： 根據該電流感測訊號，感測並保持該峰值，而產生一峰值感測與保持訊號； 根據該電流感測訊號，感測並保持該波谷，而產生一波谷感測與保持訊號； 偏移該波谷感測與保持訊號該第二預設值，而產生一波谷偏移訊號；以及 比較該峰值感測與保持訊號與該波谷偏移訊號，產生該控制訊號，使該峰谷差值控制於非負值且固定之該第二預設值。
  18. 如申請專利範圍第13項所述之降低電流漣波的方法，其中該根據該電流感測訊號，而產生一控制訊號之步驟包括： 根據該電流感測訊號，感測該峰谷差值，而產生一峰谷差值感測訊號； 根據該第二預設值，產生一偏移訊號；以及 比較該峰谷差值感測訊號與該偏移訊號，產生該控制訊號，使該峰谷差值控制於非負值且固定之該第二預設值。
  19. 如申請專利範圍第13項所述之降低電流漣波的方法，其中該根據該電流感測訊號，而產生一控制訊號之步驟包括： 根據該電流感測訊號，感測該峰值，而產生一峰值感測訊號； 根據該電流感測訊號，而取得該平均值，並產生一平均值訊號； 分別將該峰值感測訊號及該平均值訊號轉換為一數位峰值感測訊號及一數位平均值訊號； 根據該數位峰值感測訊號與該數位平均值訊號，產生一數位峰平差值訊號； 偏移該數位峰平差值訊號該第一預設值，而產生一數位峰平差值偏移訊號；以及 根據該數位峰平差值偏移訊號，而產生該控制訊號，使該峰平差值控制於非負值且固定之該第一預設值。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之降低電流漣波的方法，其中該根據該數位峰平差值偏移訊號，而產生該控制訊號之步驟包括： 根據該數位峰平差值偏移訊號與一震盪頻率訊號，產生一數位控制訊號；以及 接收該數位控制訊號，產生該控制訊號。
  21. 如申請專利範圍第13項所述之降低電流漣波的方法，其中該根據該電流感測訊號，而產生一控制訊號之步驟包括： 根據該電流感測訊號，感測該峰值，而產生一峰值感測訊號； 根據該電流感測訊號，感測該波谷，而產生一波谷感測訊號； 分別將該峰值感測訊號及該波谷感測訊號轉換為一數位峰值感測訊號及一數位波谷感測訊號； 根據該數位峰值感測訊號與該數位波谷感測訊號，產生一數位峰谷差值訊號； 偏移該數位峰谷差值訊號該第二預設值，而產生一數位峰谷差值偏移訊號；以及 根據該數位峰谷差值偏移訊號，而產生該控制訊號，使該峰谷差值控制於非負值且固定之該第二預設值。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之降低電流漣波的方法，其中該根據該數位峰谷差值偏移訊號，而產生該控制訊號之步驟包括： 根據該數位峰谷差值偏移訊號與一震盪頻率訊號，產生一數位控制訊號；以及 接收該數位控制訊號，產生該控制訊號。
  23. 如申請專利範圍第13項所述之降低電流漣波的方法，其中該根據該電流感測訊號，而產生一控制訊號之步驟包括： 根據該電流感測訊號，感測該峰谷差值，而產生一峰谷差值感測訊號； 根據該第二預設值，產生一偏移訊號； 分別將該峰谷差值感測訊號及該偏移訊號轉換為一數位峰谷差值感測訊號及一數位偏移訊號； 根據該數位峰谷差值感測訊號與該數位偏移訊號，產生一數位峰谷差值偏移訊號；以及 根據該數位峰谷差值偏移訊號，而產生該控制訊號，使該峰谷差值控制於非負值且固定之該第二預設值。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之降低電流漣波的方法，其中該根據該數位峰谷差值偏移訊號，而產生該控制訊號之步驟包括： 根據該數位峰谷差值偏移訊號與一震盪頻率訊號，產生一數位控制訊號；以及 接收該數位控制訊號，產生該控制訊號。
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