发明名称 主动式电流调整电路及相关发光结构
摘要 本发明揭露一种主动式电流调整电路(active current regulator circuit)。于一实施例中,主动式电流调整电路包括一第一输入节(node)、一第二输入节点、一接地节点以及一输出节点。第一输入节点用以接收一第一参考电路讯号(electrical signal),第二输入节点用以接收一第二参考电路讯号,以及输出节点根据接地节点输出一输出电路讯号。主动式电流调整电路更包括一比例积分控制器以及一线性调整器。比例积分控制器具有一第一输入节点、一第二输入节点以及一输出节点。线性调整器具有一第一输入节点、一第一输出节点以及一第二输出节点,其第一输入节点电性耦接至比例积分控制器之输出节点,用以接收比例积分控制器产生的一电压讯号V0。于操作时,电压讯号V0系根据至少一施于一放大器之第一输入端或第二输入端的输入电压讯号,于比例积分控制器之输出节点上产生,并驱动线性调整器藉以于输出节点上产生一可控制电路讯号。
申请公布号 TWI286683 申请公布日期 2007.09.11
申请号 TW095107154 申请日期 2006.03.03
申请人 友达光电股份有限公司 发明人 刘军廷;魏庆德;孙嘉宏
分类号 G05F1/10(2006.01) 主分类号 G05F1/10(2006.01)
代理机构 代理人 洪澄文 台北市大安区信义路4段279号3楼;颜锦顺 台北市大安区信义路4段279号3楼
主权项 1.一种主动式电流调整电路(active current regulator circuit),包括: 一第一输入节点(node),用以接收一第一参考电路讯 号(electrical signal); 一第二输入节点,用以接收一第二参考电路讯号; 一接地节点; 一输出节点,输出一与上述接地节点相关的输出电 路讯号; 一比例积分控制器(proportional integrator controller),具 有一第一输入节点、一第二输入节点以及一输出 节点,其中上述比例积分控制器包括一放大器,其 具有一第一输入端、一第二输入端、一输出端以 及一第一电容器,上述第一输入端连接至上述比例 积分控制器之上述第一输入节点,上述第二输入端 连接至上述比例积分控制器之上述第二输入节点, 上述输出端连接至上述比例积分控制器之上述输 出节点,并且上述第一电容器具有一电容値C1,其电 性耦接于上述放大器之上述第二输入端与上述输 出端间; 一线性调整器(linear regulator),具有一第一输入节点 、一第二输入节点、一第一输出节点以及一第二 输出节点,上述线性调整器包括一第一电晶体与一 第二电晶体,分别具有一基极(base)、一射极(emitter) 与一集极(collector),其中上述第一电晶体之射极系 电性连接至上述第二电晶体之集极,且上述第一电 晶体之集极系电性连接至上述第二电晶体之射极, 并且其中上述第一电晶体之基极系经由上述线性 调整器之上述第一输入节点,电性耦接于上述比例 积分控制器之上述输出端,上述第二电晶体之基极 系经由上述线性调整器之上述第二输入节点,电性 耦接于上述比例积分控制器之上述输出端,上述第 一电晶体之集极与上述第二电晶体之射极系电性 连接至上述线性调整器之上述第一输出节点,以及 上述第一电晶体之射极与上述第二电晶体之集极 系电性连接至上述线性调整器之上述第二输出节 点; 一整流器(rectifier),具有一第一输入端、一第二输 入端以及一第一输出端,其中上述整流器之上述第 一输入端系电性连接至上述线性调整器之上述第 二输出节点,上述整流器之上述第二输入端系电性 耦接于上述接地节点,并且上述整流器之上述第一 输出端系电性耦接于上述放大器之上述第二输入 端; 一电阻电容式滤波器(RC filter),具有一输入端以及 一输出端,其中上述电阻电容式滤波器之上述输入 端系电性连接至上述整流器之上述第一输出端,并 且上述电阻电容式滤波器之上述输出端系电性耦 接于上述接地节点;以及 一调光器(dimmer),具有一输入端以及一输出端,其中 上述调光器之上述输入端系电性连接至上述主动 式电流调整电路之上述第二输入节点,并且上述调 光器之上述输出端系可电性连接至上述比例积分 控制器之上述第一输入节点或上述第二输入节点, 其中于操作时,一电压讯号V0根据至少一施于上述 放大器之上述第一输入端或上述第二输入端的输 入电压讯号,产生于上述比例积分控制器之上述输 出节点上,且上述电压讯号驱动(drive)上述线性调 整器藉以于上述输出节点上产生一可控制电路讯 号。 2.如申请专利范围第1项所述之主动式电流调整电 路,其中上述调光器更包括一二极体(D3)以及一具 有一电阻値R1之第一电阻,其中上述二极体(D3)系透 过上述二极体与上述调光器之上述输入端相连接 的一端,电性耦接至上述第二输入端,并且上述第 一电阻与上述二极体(D3)以及上述调光器之输出端 串联。 3.如申请专利范围第2项所述之主动式电流调整电 路,其中上述比例积分控制器更包括一第二电阻, 具有一电阻値R2,并且与上述放大器之上述第二输 入端以及上述整流器之上述第一输出端串联。 4.如申请专利范围第3项所述之主动式电流调整电 路,其中当上述调光器之上述输出端系电性连接至 上述比例积分控制器之上述第二输入节点时,在一 预设时间t时的上述电压讯号V0,V0(t),将满足下列公 式: 其中Vref为上述比例积分控制器之上述第一输入节 点 上接收到的一第一输入电压讯号;Vd为上述比例 积分控制器之上述第二输入节点上接收到的一第 二输入电压讯号;VL为从上述整流器之上述第一输 出端的上述第二电阻上接收到的一第三输入电压 讯号;以及为上述第一输入电压讯号Vref的周期 并且其中上述比例积分控制器作用如同一积分控 制器。 5.如申请专利范围第3项所述之主动式电流调整电 路,其中上述比例积分控制器更包括一具有电阻値 R6之选择性电阻(optional resistor),其与上述第一电容 器以及上述放大器之上述输出端串联,并且当上述 调光器之上述输出端系电性连接至上述比例积分 控制器之上述第二输入节点时,在一预设时间t时 的上述电压讯号V0,V0(t),将满足下列公式: 其中Vref为上述比例积分控制器之上述第一输入节 点上接收到的一第一输入电压讯号;Vd为上述比例 积分控制器之上述第二输入节点上接收到的一第 二输入电压讯号;VL为从上述整流器之上述第一输 出端的上述第二电阻上接收到的一第三输入电压 讯号;以及为上述第一输入电压讯号Vref的周期 。 6.如申请专利范围第5项所述之主动式电流调整电 路,其中由上述比例积分控制器输出的上述电压讯 号V0(t)具有一波形(waveform),其与上述第二输入电压 讯号Vd相关,使得于上述输出节点上的上述可控制 电路讯号可随着上述第二输入电压讯号Vd之上述 波形变化而变化。 7.如申请专利范围第6项所述之主动式电流调整电 路,其中上述线性调整器更包括一具有一电阻値R3 的第三电阻,其电性连接至上述线性调整器之上述 第一输入节点与上述第一电晶体之基极间,以及一 具有一电阻値R4的第四电阻,其电性连接至上述线 性调整器之上述第二输入节点与上述第二电晶体 之基极间。 8.如申请专利范围第1项所述之主动式电流调整电 路,其中上述整流器更包括一具有一正端与一负端 的第一二极体(D1),以及一具有一正端与一负端的 第二二极体(D2),其中上述第一二极体(D1)之上述正 端系电性连接至上述整流器之上述第二输入端,上 述第一二极体(D1)之上述负端与上述第二二极体(D2 )之上述正端系彼此电性连接,并且连接至上述整 流器之上述第一输入端,以及上述第二二极体(D2) 之上述负端系电性连接至上述整流器之上述第一 输出端。 9.如申请专利范围第1项所述之主动式电流调整电 路,其中上述电阻电容式滤波器更包括一具有一电 阻値R5的第五电阻,以及一具有一电容値C2的第二 电容,其中上述第五电阻与上述第二电容系电性并 联于上述电阻电容式滤波器之上述输入端与上述 输出端之间。 10.如申请专利范围第1项所述之主动式电流调整电 路,更包括一具有一电阻値R7的电阻(192),其系电性 连接于上述主动式电流调整电路之上述第一输入 节点以及上述比例积分控制器之上述第一输入节 点之间。 11.一种主动式电流调整电路,包括: 一第一输入节点,用以接收一第一参考电路讯号; 一第二输入节点,用以接收一第二参考电路讯号; 一接地节点; 一输出节点,输出一与上述接地节点相关的输出电 路讯号; 一比例积分控制器,具有一第一输入节点、一第二 输入节点以及一输出节点,其中上述比例积分控制 器包括一放大器,其具有一第一输入端、一第二输 入端、一输出端以及一第一电容器,上述第一输入 端连接至上述比例积分控制器之上述第一输入节 点,上述第二输入端连接至上述比例积分控制器之 上述第二输入节点,上述输出端连接至上述比例积 分控制器之上述输出节点,并且上述第一电容器具 有一电容値C1,其电性耦接于上述放大器之上述第 二输入端与上述输出端间;以及 一线性调整器,具有一第一输入节点,系电性耦接 至上述比例积分控制器之上述输出端,一第一输出 节点,以及一第二输出节点,并且透过上述线性调 整器之上述第一输入节点,接收来自上述比例积分 控制器之上述输出端的一电压讯号V0, 其中于操作时,一电压讯号V0根据至少一施于上述 放大器之上述第一输入端或上述第二输入端的输 入电压讯号,产生于上述比例积分控制器之上述输 出节点上,且上述电压讯号驱动上述线性调整器藉 以于上述输出节点上产生一可控制电路讯号。 12.如申请专利范围第11项所述之主动式电流调整 电路,更包括一调光器,具有一输入端与一输出端, 其中上述调光器之上述输入端系电性连接至上述 主动式电流调整电路之上述第二输入节点,并且上 述调光器之上述输出端系可连接至上述比例积分 控制器之上述第一输入节点或上述第二输入节点 。 13.如申请专利范围第12项所述之主动式电流调整 电路,其中上述调光器更包括一二极体(D3),其透过 与上述调光器之上述输入端相连接的一端,电性耦 接于上述主动式电流调整电路之上述第二输入节 点,以及一具有一电阻値R1之第一电阻,系与上述二 极体(D3)以及上述调光器之上述输出端串联。 14.如申请专利范围第13项所述之主动式电流调整 电路,更包括一整流器,具有一第一输入端、一第 二输入端以及一第一输出端,其中上述整流器之上 述第一输入端系电性连接至上述线性调整器之上 述第二输出节点,上述整流器之上述第二输入端系 电性耦接于上述接地节点,并且上述整流器之上述 第一输出端系电性耦接于上述放大器之上述第二 输入端。 15.如申请专利范围第14项所述之主动式电流调整 电路,其中上述比例积分控制器更包括一具有电阻 値R2的第二电阻,其系与上述放大器之上述第二输 入端以及上述整流器之上述第一输出端串联。 16.如申请专利范围第15项所述之主动式电流调整 电路,其中当上述调光器之上述输出端系电性连接 至上述比例积分控制器之上述第二输入节点时,在 一预设时间t时的上述电压讯号V0,V0(t),将满足下列 公式: 其中Vref为上述比例积分控制器之上述第一输入节 点上接收到的一第一输入电压讯号;Vd为上述比例 积分控制器之上述第二输入节点上接收到的一第 二输入电压讯号;VL为从上述整流器之上述第一输 出端的上述第二电阻上接收到的一第三输入电压 讯号;以及为上述第一输入电压讯号Vref的周期 并且其中上述比例积分控制器作用如同一积分控 制器。 17.如申请专利范围第15项所述之主动式电流调整 电路,其中上述比例积分控制器更包括一具有电阻 値R6之选择性电阻(optional resistor),其与上述第一电 容器以及上述放大器之上述输出端串联,并且当上 述调光器之上述输出端系电性连接至上述比例积 分控制器之上述第二输入节点时,在一预设时间t 时的上述电压讯号V0,V0(t),将满足下列公式: 其中Vref为上述比例积分控制器之上述第一输入节 点上接收到的一第一输入电压讯号;Vd为上述比例 积分控制器之上述第二输入节点上接收到的一第 二输入电压讯号;VL为从上述整流器之上述第一输 出端的上述第二电阻上接收到的一第三输入电压 讯号;以及为上述第一输入电压讯号Vref的周期 。 18.如申请专利范围第17项所述之主动式电流调整 电路,其中由上述比例积分控制器输出的上述电压 讯号V0(t)具有一波形,其与上述第二输入电压讯号 Vd之上述波形相关,使得于上述输出节点上的上述 可控制电路讯号可随着上述第二输入电压讯号Vd 之上述波形变化而变化。 19.如申请专利范围第15项所述之主动式电流调整 电路,其中上述线性调整器包括一第一电晶体与一 第二电晶体,分别具有一基极(base)、一射极(emitter) 与一集极(collector),其中上述第一电晶体之射极系 电性连接至上述第二电晶体之集极,且上述第一电 晶体之集极系电性连接至上述第二电晶体之射极, 并且其中上述第一电晶体之基极系经由上述线性 调整器之上述第一输入节点,电性耦接于上述比例 积分控制器之上述输出端,上述第二电晶体之基极 系经由上述线性调整器之上述第二输入节点,电性 耦接于上述比例积分控制器之上述输出端,上述第 一电晶体之集极与上述第二电晶体之射极系电性 连接至上述线性调整器之上述第一输出节点,以及 上述第一电晶体之射极与上述第二电晶体之集极 系电性连接至上述线性调整器之上述第二输出节 点。 20.如申请专利范围第19项所述之主动式电流调整 电路,其中上述线性调整器更包括一具有一电阻値 R3的第三电阻(155),其电性连接至上述线性调整器 之上述第一输入节点与上述第一电晶体之基极间, 以及一具有一电阻値R4的第四电阻,其电性连接至 上述线性调整器之上述第二输入节点与上述第二 电晶体之基极间。 21.如申请专利范围第15项所述之主动式电流调整 电路,其中上述线性调整器更包括一电晶体,具有 一基极、一射极与一集极,以及一阻抗,其系电性 连接于上述电晶体之集极与射极间,并且其中上述 电晶体之基极透过上述线性调整器之上述第一输 入节点,电性耦接于上述比例积分控制器之上述输 出端,上述电晶体之集极系电性连接至上述线性调 整器之上述第一输出节点,以及上述电晶体之射极 系电性连接至上述线性调整器之上述第二输出节 点。 22.如申请专利范围第21项所述之主动式电流调整 电路,其中上述阻抗包括一电阻、一电容以及一电 感器之一者。 23.如申请专利范围第15项所述之主动式电流调整 电路,其中上述整流器更包括一具有一正端与一负 端的第一二极体(D1),以及一具有一正端与一负端 的第二二极体(D2),其中上述第一二极体(D1)之上述 正端系电性连接至上述整流器之上述第二输入端, 上述第一二极体(D1)之上述负端与上述第二二极体 (D2)之上述正端系彼此电性连接,并且连接至上述 整流器之上述第一输入端,以及上述第二二极体(D2 )之上述负端系电性连接至上述整流器之上述第一 输出端。 24.如申请专利范围第15项所述之主动式电流调整 电路,更包括一电阻电容式滤波器,其具有一输入 端以及一输出端,其中上述电阻电容式滤波器之上 述输入端系电性连接至上述整流器之上述第一输 出端,并且上述电阻电容式滤波器之上述输出端系 电性耦接于上述接地节点。 25.如申请专利范围第24项所述之主动式电流调整 电路,其中上述电阻电容式滤波器更包括一具有一 电阻値R5的第五电阻,以及一具有一电容値C2的第 二电容,其中上述第五电阻与上述第二电容系电性 并联于上述电阻电容式滤波器之上述输入端与上 述输出端之间。 26.如申请专利范围第11项所述之主动式电流调整 电路,更包括一具有一电阻値R7的电阻,其系电性连 接于上述主动式电流调整电路之上述第一输入节 点与上述比例积分控制器之上述第一输入节点间 。 27.一种发光(light)结构,包括: 一单一驱动器,其可电性连接至一直流电源,用以 将一直流电压转换成一交流电压; 一变压器,包括一主要线圈以及一第二线圈,上述 主要线圈具有一第一端与一第二端,上述第二线圈 具有一第一端与一第二端,其中上述主要线圈之上 述第一端与上述第二端系电性耦接至上述单一驱 动器,用以接收上述交流电压,上述第二线圈之上 述第二端系电性耦接至接地,并且其中上述主要线 圈与上述第二线圈系彼此电磁性耦接,且设置使得 当来自上述单一驱动器之上述交流电压供应至上 述主要线圈之上述第一端与上述第二端时,将于上 述第二线圈之上述第一端与上述第二端间产生一 输出电压; 一灯管模组,具有N根灯管,分别为L1、L2到LN,N为一 整数,其中灯管Li具有一第一端Ti1以及一第二端Ti2, i=1~N,并且上述N根灯管系电性并联耦接至上述第二 线圈,且设置使得每一上述灯管Li之上述第一端Ti1 系电性连接至上述第二线圈之上述第一端,用以接 收来自上述第二线圈的上述输出电压以及于上述 灯管Li之对应上述第二端Ti2上产生一对应灯管电 流ILi; 一电流调整模组,透过灯管{Li}的上述第二端{Ti2}, 电性耦接至上述N根灯管,其中i=1~N,用以动态调整 其对应的电流{ILi};以及 一数位控制器,其与上述电流调整模组相互通讯, 用以接收一电压参考讯号,以及提供一对应的控制 电压至上述电流调整模组以驱动上述电流调整模 组来调整至少一灯管{Li}的上述电流{ILi},其中i=1~N 。 28.如申请专利范围第27项所述之发光结构,更包括 一控制器晶片(306),其与上述单一驱动器相互通讯, 用以提供一可一控制讯号至上述单一驱动器。 29.如申请专利范围第27项所述之发光结构,更包括N 个电容器,{CLi},i=1~N,并且每一电容器CLi系电性串联 至一对应灯管Li的上述第一端Ti1。 30.如申请专利范围第27项所述之发光结构,其中上 述电流调整模组包括至少一主动式电流调整电路, 用以根据上述电流调整模组接收到的一电压参考 讯号,动态地调整灯管{Li}之至少一者,其中i=1~N。 31.如申请专利范围第27项所述之发光结构,其中上 述电流调整模组430包括N-1个主动式电流调整电路, {ACRi},i=2~N,并且每一主动式电流调整电路{ACRi}系电 性连接至一对应灯管Li的上述第二端Ti2,用以根据 上述主动式电流调整电路ACRi接收到的一电压参考 讯号,动态地调整上述对应灯管Li上的电流ILi。 32.如申请专利范围第31项所述之发光结构,更包括 上述主动式电流调整电路ACRi具有一第一输入节点 Ai,用以接收一第一电压参考Vref;一第二输入节点Bi ,用以接收一第二电压参考Vdi;一接地节点Ci,用以 使上述主动式电流调整电路ACRi接地;以及一输出 节点Di,用以使上述电流ILi通过,并且其中当操作时 ,分别根据至少一施于上述第一输入节点Ai以及上 述第二输入节点Bi的电压参考,于上述输出节点Di 上产生一控制电压讯号,以调整上述电流ILi。 33.如申请专利范围第32项所述之发光结构,其中上 述第一电压参考Vref系与上述电流ILi相关。 34.一种发光结构,包括: 一单一驱动器,其可电性连接至一直流电源,用以 将一直流电压转换成一交流电压; 一变压器,包括一主要线圈以及一第二线圈,上述 主要线圈具有一第一端与一第二端,上述第二线圈 具有一第一端与一第二端,其中上述主要线圈之上 述第一端与上述第二端系电性耦接至上述单一驱 动器,用以接收上述交流电压,上述第二线圈之上 述第二端系电性耦接至接地,并且其中上述主要线 圈与上述第二线圈系彼此电磁性耦接,且设置使得 当来自上述单一驱动器之上述交流电压供应至上 述主要线圈之上述第一端与上述第二端时,将于上 述第二线圈之上述第一端与上述第二端间产生一 输出电压; 一灯管模组,具有N-1根灯管,分别为L2到LN,N为一整 数,其中灯管Li具有一第一端Ti1以及一第二端Ti2,i=2 ~N,并且上述N-1根灯管系电性并联耦接至上述第二 线圈,且设置使得每一上述灯管Li之上述第一端Ti1 系电性连接至上述第二线圈之上述第一端,用以接 收来自上述第二线圈的上述输出电压以及于上述 灯管Li之对应上述第二端Ti2上产生一对应灯管电 流ILi; 一电流调整模组,透过上述灯管{Li}的上述第二端{ Ti2},电性耦接至上述N-1灯管,其中i=2~N,用以动态调 整上述电流{ILi};以及 一数位控制器,其与上述电流调整器相互通讯,用 以接收一电压参考讯号,以及提供一对应的控制电 压至上述电流调整模组以驱动上述电流调整模组 来调整至少一上述灯管{Li}的上述电流{ILi},其中i=2 ~N。 35.如申请专利范围第34项所述之发光结构,更包括 一控制器晶片(606),其与上述单一驱动器相互通讯, 用以提供一可控制讯号至上述单一驱动器。 36.如申请专利范围第34项所述之发光结构,更包括N -1个电容器,{CLi},i=2~N,并且每一电容器CLi系电性串 联至一对应灯管Li的上述第一端Ti1。 37.如申请专利范围第34项所述之发光结构,更包括 一阻抗单元(member),其电性耦接至上述变压器之上 述第二线圈,且与N-1根灯管并联,以使一电流IL1通 过,其中上述阻抗单元具有一等效阻抗ZLf。 38.如申请专利范围第37项所述之发光结构,其中上 述阻抗单元包括一电阻器、一电容器以及一电感 器之其中一者。 39.如申请专利范围第37项所述之发光结构,其中上 述电流调整模组包括N-1个主动式电流调整电路,{ ACRi},i=2~N,并且每一主动式电流调整电路{ACRi}系电 性连接至一对应灯管Li的上述第二端Ti2,用以根据 上述主动式电流调整电路ACRi接收到的一电压参考 讯号,动态地调整上述对应灯管Li上的电流ILi。 40.如申请专利范围第39项所述之发光结构,更包括 上述主动式电流调整电路ACRi具有一第一输入节点 Ai,用以接收一第一电一压参考Vref;一第二输入节 点Bi,用以接收一第二电压参考Vdi;一接地节点Ci,用 以使上述主动式电流调整电路ACRi接地;以及一输 出节点Di,用以使上述电流ILi通过,并且其中当操作 时,分别根据至少一施于上述第一输入节点Ai与上 述第二输入节点Bi的电压参考,于上述输出节点Di 上产生一控制电压讯号,以调整上述电流ILi。 41.如申请专利范围第40项所述之发光结构,其中上 述第一电压参考Vref系与上述电流ILi相关。 图式简单说明: 第1图系显示依据本发明实施例之一主动式电流调 整电路示意图。 第2图系显示依据本发明实施例之一线性调整器示 意图。 第3图系显示依据本发明实施例之一发光结构示意 图。 第4图系显示依据本发明之另一实施例之一发光结 构示意图。 第5图系显示依据本发明之另一实施例之一发光结 构示意图。 第6图系显示依据本发明实施例之一发光结构示意 图。 第7图系显示一传统发光结构示意图。 第8图系显示另一传统发光结构示意图。 第9a-9c图系显示依据第8图的传统发光结构中不同 的单元(cell)类型之单元示意图。 第10图系显示一传统发光结构示意图。
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