Pg电子游戏：发光二极管的电源转换电路的制作方法
本发明是有关于一种发光二极管的电源转换电路，且特别是有关于一种两输出端的输出电位分具正负值的发光二极管的电源转换电路。
发光二极管(LED)是新一代的照明组件，其具有省电及使用寿命长等优点，因此已广泛应用在各式装置，特别是应用于平面显示器(如液晶显示器)的背光源模块中。平面显示器中的发光二极管串必须通过驱动电路来驱动发光二极管的发光行为， 但是每颗发光二极管有着电压一电流关系曲线的负载特性，在相同的电压驱动下会产生不同的电流，而不同的电流则会使每颗发光二极管的发光亮度不尽相同，于是将数颗发光二极管互相电性耦接串联起来，以确定在相同驱动直流电压与电流的情况下有着相同发光亮度。当发光二极管串中串联的发光二极管数量越多，所要使用的驱动直流电压值必须增大，而驱动电路内部的组件耐压值却有着一定的限度。对于较大的显示面板来说，由于每一个发光二极管串中的发光二极管的数量有限，因此只有使用更多的发光二极管串才能达到照明的目的，但这样的做法就必须有更多的稳流与控制电路；或者，较大的显示面板也可以通过使用高耐压的电子组件来组成驱动电路。但无论选择哪一种方法，成本的增加是一定无法避免的，甚至某些解决办法还会连带的造成照明均勻度的控制变得更为复杂。
发明内容本发明的目的就是在提供一种发光二极管的电源转换电路，可应用于发光二极管的驱动电路上，其具有较高的可靠性。本发明提出一种发光二极管的电源转换电路，适于驱动多个发光二极管串，此电源转换电路的特征在于包括一组电压转换器，其中，电压转换器具有两接收端与两输出端， 电压转换器的两接收端电性耦接至直流电源而将直流电源直接转换为输出直流信号，并将输出直流信号从电压转换器的两输出端输出以驱动发光二极管串，且此电压转换器的两输出端的电位为一正一负。在本发明的一较佳实施例中，上述的电压转换器可以包括第一接收端、第二接收端、第一输出端、第二输出端、开关、第一电感、第二电感、第三电感、第一单向导通组件、第二单向导通组件、第一电容以及第二电容。其中，第一接收端电性耦接至直流电源的一端并接收高电位。第二接收端电性耦接至直流电源的另一端并接收低电位。第一输出端电性耦接至发光二极管串一端并提供正电位的输出。第二输出端电性耦接至发光二极管串的另一端并提供负电位的输出。开关具有第一端与第二端，开关的第一端电性耦接至第一接收端并接收前述的高电位。第一电感具有正端与负端，第一电感的正端电性耦接至开关的第二端，第一电感的负端电性耦接至第二接收端并接收前述的低电位。第二电感具有正端与负端，第二电感与第一电感相电磁耦合，且第二电感的负端保持于预设电位。第三电感具有正端与负端，第三电感与第一电感相电磁耦合，且第三电感的负端电性耦接至第二输出端。第一单向导通组件电性耦接于第二电感的正端与第一输出端之间，且仅允许电流由第二电感的正端往第一输出端流动。第二单向导通组件电性耦接于第三电感的正端与第二电感的负端之间，且仅允许电流由第三电感的正端往第二电感的负端流动。第一电容一端电性耦接至第一输出端，另一端则电性耦接至第二电感的负端。第二电容一端电性耦接至第二电感的负端，另一端则电性耦接至第二输出端。此外，上述的预设电位可为接地电位。在本发明的另一实施例中，上述的电压转换器包括第一接收端、第二接收端、第一输出端、第二输出端、一组电位推升电路以及一组反相电位推升电路。其中，第一接收端电性耦接至直流电源的一端并接收高电位。第二接收端电性耦接至直流电源的另一端并接收低电位。第一输出端电性耦接至发光二极管串一端并提供正电位的输出。第二输出端电性耦接至发光二极管串的另一端并提供负电位的输出。电位推升电路电性耦接至第一接收端与第二接收端以接收直流电源，且电位推升电路的输出端做为第一输出端。反相电位推升电路电性耦接至第一接收端与第二接收端以接收直流电源，且反相电位推升电路的输出端做为第二输出端。在本发明的一较佳实施例中，上述的电位推升电路包括电感、开关、单向导通组件以及电容。电感具有第一端与第二端，电感的第一端电性耦接至第一接收端。开关电性耦接于电感的第二端与第二接收端之间。单向导通组件电性耦接于电感的第二端与第一输出端之间，且仅容许电流由电感的第二端往第一输出端流动。电容则电性耦接于第一输出端与第二接收端之间。在本发明的一较佳实施例中，上述的反相电位推升电路包括开关、电感、单向导通组件以及电容。开关具有第一端与第二端，开关的第一端电性耦接于第一接收端。电感电性耦接于开关的第二端与第二接收端之间。单向导通组件电性耦接于开关的第二端与第二输出端之间，且仅容许电流由该第二输出端往电感流动。电容则电性耦接于第二输出端与第二接收端之间。本发明的电源转换电路使两个输出端输出的电位分布于接地电位的两边，如此则内部电路组件不致处于高电压状态，使得在使用相同品质的内部电路组件时可以提供较大的跨压，并因此增加每一个发光二极管串中可容纳的发光二极管数量。是以，本发明可以减少制造成本，并且相对上减少亮度不均与控制复杂等问题。为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例， 并配合所附图式，作详细说明如下。
图1为本发明一实施例所揭示的电源转换电路的局部电路方块图。图2为本发明一实施例所揭示的电压转换器的电路图。图3为本发明另一实施例所揭示的电压转换器的局部电路方块图。图4(A)为根据本发明另一实施例的电位推升电路的电路图。图4(B)为根据本发明另一实施例的反相电位推升电路的电路图。主要组件符号说明100:电源转换电路110:直流电源120:电压转换器310 发光二极管串VR_1 第一接收端VS_H:高电位VR_2 第二接收端VS_L:低电位Vout_l 第一输出端Signal_H 第一输出直流信号Vout_2 第二输出端Signal_L 第二输出直流信号SW、SW1、SW2 开关N1、N2、N3:电感D1、D2:单向导通组件C1、C2:电容Vss 预设电位130:电位推升电路140:反相电位推升电路L1、L2:电感D3、D4:单向导通组件C3、C4:电容10、50、58 开关第一端12,52,60 开关第二端14、18、22 电感正端16、20、24 电感负端洸、30J4、68 单向导通组件正端观、32、56、66 单向导通组件负端42、62:电感第一端44、64:电感第二端；34、38、46、70 电容第一端36、40、48、72 电容第二端
以下将配合图式说明本案为改善现有手段缺失所发展出来的发光二极管的电源转换电路。如图1所绘示为电源转换电路的局部电路方块图。图1所揭示的电源转换电路 100适用于平面显示器(如液晶显示器)的背光源模块中，藉以驱动平面显示器的发光二极管串，但本发明并不限于此，例如其也可应用于住宅灯具的照明设备以及交通号志灯的特殊照明设备的发光二极管的电源转换电路上。其中，电源转换电路100包括直流电源110、 电压转换器120以及发光二极管串310。其中，此种电压转换器120具有两接收端与两输出端，第一接收端VR_1电性耦接至直流电源110的对应输出一高电位VS_H，第二接收端VR_2 电性耦接至直流电源110的对应输出一低电位VS_L ；第一输出端Vout_l电性耦接至发光二极管串310的高电位端并根据高电位VS H转换为第一输出直流信号Signal_H，第二输出端Vout_2电性耦接至发光二极管串310的低电位端并根据低电位VS_L转换为第二输出直流信号Signal_L。接下来请参照图2。图2为本发明一实施例所揭示的电压转换器的电路图。将本实施例代入图1所示的电压转换器120来进行详细说明。具体地，电压转换器120包括第一接收端VR_1、第二接收端VR_2、第一输出端Vout_l、第二输出端Vout_2、开关SW、电感Ni、 N2与N3、单向导通组件Dl与D2，以及电容Cl与C2。其中，开关SW具有第一端10与第二端12，第一端10电性耦接至第一接收端VR_1并接收高电位VS_H。电感即后叙的第一电感)具有正端14与负端16，正端14电性耦接至开关SW的第二端12，而负端16则电性耦接至第二接收端VR_2并接收低电位VS_L。电感N2(即后叙的第二电感)具有正端18与负端20，而电感N2与电感m相电磁耦合，且电感N2的负端20保持于预设电位Vss。电感 N3(即后叙的第三电感)具有正端22与负端24，电感N3与电感m相电磁耦合，且电感N3 的负端M电性耦接至第二输出端Vout_2并提供负电位Signal_L (即为后叙的第二输出直流信号)。单向导通组件Dl具有正端沈与负端28，正端沈电性耦接于电感N2的正端18， 而负端观则电性耦接于第一输出端Vout_l并提供正电位SignalJK即为后叙的第一输出直流信号)，且仅允许电流由电感N2的正端18往输出端Vout_l流动。单向导通组件D2具有正端30与负端32，正端30电性耦接于电感N3的正端22，而负端32则电性耦接于电感 N2的负端20并保持于预设电位Vss，且仅允许电流由电感N3的正端22往电感N2的负端 20流动。电容Cl具有第一通路端34与第二通路端36，第一通路端34电性耦接至第一输出端Vout_l，第二通路端36则电性耦接至电感N2的负端20。电容C2具有第一通路端38 与第二通路端40，第一通路端38电性耦接至电感N2的负端20与预设电位Vss，而第二通路端40则电性耦接至第二输出端Vout_2。此外，上述的预设电位Vss可以为任何电位，但是为了保持电子组件的最小受压， 所以预设电位Vss较佳地为接地电位。在电源转换器120内部电路构造所使用的开关SW可以被其它组件所取代(例如晶体管)。请同时参照图1与图2。当开关SW被导通时，第一输出端Vout_l与第二输出端 Vout_2通过电感N2及电感N3分别与电感附相电磁耦合而得由直流电源110供给能源。 其中，第一接收端VR_1接收来自直流电源110的高电位VS_H，而第二接收端VR_2则接收来自直流电源110的低电位VS_L，并且产生一电流由第一接收端往第二接收端流动，此时电感m的正端14被拉升至高电位VS_H，而其负端16则处于低电位VS_L状态，使得直流电源 110、开关SW与电感m依序组成电性导通路径。当电感N2供能时，单向导通组件Dl导通。此时电感N2与电感m相电磁耦合，且电感m的正端14根据匝数比(m/N2)关系而在电感N2的正端18产生一高电压(在此处为正电位)。电感N2的负端20则保持于预设电位Vss (在此处为接地电位)。因此单向导通组件Dl的正端沈会处于正电位状态而使单向导通组件Dl导通，且仅容许电流由电感N2 的正端18往第一输出端Vout_l流动，进而使第一输出端Vout_l保持于一正电位(在此处为上述的第一输出直流信号Signal_H)。据此，电容Cl的第一通路端34处于正电位，且其第二通路端36保持于预设电位Vss (在此处为接地电位)。当电感N3供能时，单向导通组件D2导通。此时电感N3与电感附之间因电磁耦合关系而根据匝数比(N1/N3)在电感N3的两输出端之间产生一个高电位差。当电感N3的正端22的电位等同或高于预设电位Vss时，将使得单向导通组件D2导通，进而使电流通过单向导通组件D2由电感N3的正端22往电感N2的负端20流动。而由于预设电位Vss为固定值，所以电感N3的正端22的电位会因此被箝制在可使单向导通组件D2导通的电位上。 举例来说，以常见的单向导通组件-二极管而言，由于导通二极管时所需的电位差约在0. 7 伏特左右，所以电感N3的正端22的电位会因此被筘制在比预设电位Vss高约0. 7伏特的电位上。再者，电感N3的负端M则电性耦接至第二输出端Vout_2。由于电感N3的两端之间会产生一个电位差，再加上电感N3的正端22会被箝制在比预设电位Vss高约0. 7伏特的电位上，因此只要对预设电位Vss做适当的设计，就可以使电感N3的负端M保持于负电位。据此，电容C2的第一通路端38保持于预设电位Vss，而第二通路端40亦电性耦接至第二输出端Vout_2并保持于负电位。在另一方面，开关SW被截止时，虽然各电感N2与N3的输出电位会反转，但此时将由相对应的电容Cl与C2来提供输出电力，并因此而得以保持稳定的电力输出。不管是通过电感或是电容供应发光二极管串所需的电源，假设此时的第一输出端 Vout_l与第二输出端Vout_2之间的总跨压必须维持在+HV，第一输出端Vout_l与预设电位(此处为接地电位)Vss之间的供应电位为+HV，而使得预设电位(此处为接地电位)Vss 与第二输出端Vout_2之间的电位保持于+(HV-HV)。因此，通过本发明的两组耦合电感电路，使得各组耦合电路中的跨压降只会比HV更少值，进而降低电路所承受的耐压，并且稳定供应发光二极管串的驱动电压+HV。图3为本发明另一实施例所揭示的电压转换器的电路方块图。图3所示的实施例大致上与图2所示的实施例相当，其差异点在于图2所示的实施例使用了耦合电感电路构造驱动发光二极管串，而图3所示的实施例则使用了电位推升电路130与反相电位推升电路140电路构造驱动发光二极管串。也就是说，在图2所示的实施例中由两组耦合电感电路分别提供的电压+HV与+(HV-HV)来组成供应发光二极管串的总跨压+HV。类似的， 在图3所示的实施例中，则由电位推升电路130与反相电位推升电路140电路所分别提供的电压+HV与+(HV-HV)来组成供应发光二极管串的总跨压+HV。请继续参照图3，在本实施例中，电压转换器120包括第一接收端VR_1、第二接收端VR_2、第一输出端Vout_l、第二输出端Vout_2、电位推升电路130以及反相电位推升电路 140。其中，电位推升电路130具有两输入端与一输出端，其中一个输入端电性耦接至第一接收端VR_1并接收高电位VS_H，而另一个输入端则电性耦接至第二接收端VR_2并接收低电位VS_L，且电位推升电路的输出端做为第一输出端Vout_l并提供正电位SignalJK即为后述的第一输出直流信号)。反相电位推升电路140同样具有两输入端与一输出端，其中一个输入端电性耦接至第一接收端VR_1并接收高电位VS_H，另一个输入端电性耦接至第二接收端VR_2并接收低电位VS_L，而反相电位推升电路的输出端则做为第二输出端Vout_2 并提供负电位Signal_L(即为后述的第二输出直流信号)。 具体地，请参照图4 (A)，本实施例中的电位推升电路130包括电感Ll、开关SWl、单向导通组件D3以及电容C3。其中，电感Ll具有第一端42与第二端44，第一端42电性耦接至第一接收端VR_1并接收高电位VS_H。开关SWl具有第一端50与第二端52，第一端50 电性耦接于电感Ll的第二端44，第二端52则电性耦接于第二接收端VR_2。单向导通组件 D3具有正端M与负端56，正端M电性耦接于电感Ll的第二端44，负端56则电性耦接于第一输出端Vout_l并提供正电位SignalJK即为后述的第一输出直流信号)，且仅容许电流由电感Ll的第二端44往第一输出端Vout_l流动。电容C3具有第一通路端46与第二通路端48，第一通路端46电性耦接于第一输出端Vout_l，第二通路端48电性耦接于第二接收端VR_2并接收低电位VS_L。再者，请参照图4(B)。本实施例中的反相电位推升电路140包括开关SW2、电感 L2、单向导通组件D4以及电容C4。其中，开关SW2具有第一端58与第二端60，第一端58 电性耦接于第一接收端VR_1。电感L2具有第一端62与第二端64，第一端62电性耦接于开关SW2的第二端60，第二端64则电性耦接于第二接收端VR_2并接收低电位VS_L。单向导通组件D4具有负端66与正端68，负端66电性耦接于开关SW2的第二端60，正端68则电性耦接于第二输出端Vout_2并提供负电位Siganl_L(即为后述的第二输出直流信号)， 且仅容许电流由第二输出端Vout_2往电感L2的第一端62流动。电容C4具有第一通路端 70与第二通路端72，第一通路端70电性耦接于第二输出端Vout_2，第二通路端72则电性耦接于第二接收端VR_2并接收低电位VS_L。以下将分别说明电位推升电路与反相电位推升电路在本实施例中的运作方式。请同时参照图4(A)与图3，当开关SWl被导通时，电感Ll的第一端42电性耦接于第一接收端VR_1并拉升至高电位VS_H，电感Ll的第二端44电性耦接于第二接收端VR_2并接收低电位VS_L。此时，单向导通组件D3的正端M处于低电位而被截止，进而使输入的能量对电感Ll作储能，而第一输出端Vout_l的输出电位则是由电容C3的第一通路端46所提供。 当开关SWl被截止时，电感Ll的第二端44根据电感特性产生高电位VS_H，并使得单向导通组件D3的正端M处于高电位状态而被导通。此时将对电容C3作储能，并由电感Ll的第二端44提供第一输出端Vout_l的输出能量。接下来请同时参照图4(B)与图3，当开关SW2被导通时，电感L2的第一端62电性耦接于第一接收端VR_1并拉升至高电位VS_H，而电感L2的第二端64则电性耦接于第二接收端VR_2并接收低电位VS_L。此时，单向导通组件D4的负端66处于高电位而被截止， 进而使输入的能量对电感L2作储能。第二输出端Vout_2所需提供的能量则由电容C4的第一通路端70来提供。当开关SW2被截止时，电感L2的第二端64根据电感特性产生高电位VS_H，使得单向导通组件D4的负端66处于低电位状态而被导通，进而对电容C4作储能。 此时第二输出端Vout_2所需提供的能量将由电感L2的第一端62来提供。综上所述，本发明解决前述问题的方式，乃是在电源转换电路使两个输出端输出的电位分布于接地电位的两边，如此则内部电路组件不致处于高电压状态，使得在使用相同品质的内部电路组件时可以提供较大的跨压，并因此增加每一个发光二极管串中可容纳的发光二极管数量。是以，本发明可以减少制造成本，并且相对上减少亮度不均与控制复杂等问题。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
1.一种发光二极管的电源转换电路，适于驱动一发光二极管串，其特征在于该电源转换电路包括一电压转换器，具有两接收端与两输出端，该电压转换器的两接收端电性耦接至一直流电源而将该直流电源直接转换为一输出直流信号，并将该输出直流信号从该电压转换器的两输出端输出以驱动该发光二极管串，其中该电压转换器的两输出端的电位为一正一负。
2.根据权利要求1所述的电源转换电路，其特征在于，该电压转换器包括 一第一接收端，电性耦接至该直流电源的高电位；一第二接收端，电性耦接至该直流电源的低电位； 一第一输出端，提供正电位的输出； 一第二输出端，提供负电位的输出；一开关，具有第一端与第二端，该开关的第一端电性耦接至该第一接收端； 一第一电感(W)，具有正端与负端，该第一电感的正端电性耦接至该开关的第二端，该第一电感的负端电性耦接至该第二接收端；一第二电感(N2)，具有正端与负端，该第二电感与该第一电感相电磁耦合，且该第二电感的负端保持于一预设电位；一第三电感(N3)，具有正端与负端，该第三电感与该第一电感相电磁耦合，且该第三电感的负端电性耦接至该第二输出端；一第一单向导通组件，电性耦接于该第二电感的正端与该第一输出端之间，且仅允许电流由该第二电感的正端往该第一输出端流动；一第二单向导通组件，电性耦接于该第三电感的正端与该第二电感的负端之间，且仅允许电流由该第三电感的正端往该第二电感的负端流动；一第一电容，一端电性耦接至该第一输出端，另一端电性耦接至该第二电感的负端；以及一第二电容，一端电性耦接至该第二电感的负端，另一端电性耦接至该第二输出端。
3.根据权利要求2所述的电源转换电路，其特征在于，该预设电位为接地电位。
4.根据权利要求1所述的电源转换电路，其特征在于，该电压转换器包括 一第一接收端，电性耦接至该直流电源的高电位；一第二接收端，电性耦接至该直流电源的低电位； 一第一输出端，提供正电位的输出； 一第二输出端，提供负电位的输出；一电位推升电路，电性耦接至该第一接收端与该第二接收端以接收该直流电源，且该电位推升电路的输出端做为该第一输出端；以及一反相电位推升电路，电性耦接至该第一接收端与该第二接收端以接收该直流电源， 且该反相电位推升电路的输出端做为该第二输出端。
5.根据权利要求4所述的电源转换电路，其特征在于，该电位推升电路包括 一电感，具有第一端与第二端，该电感的第一端电性耦接至该第一接收端； 一开关，电性耦接于该电感的第二端与该第二接收端之间；一单向导通组件，电性耦接于该电感的第二端与该第一输出端之间，且仅容许电流由该电感的第二端往该第一输出端流动；以及一电容，电性耦接于该第一输出端与该第二接收端之间。
6.根据权利要求4所述的电源转换电路，其特征在于，该反相电位推升电路包括 一开关，具有第一端与第二端，该开关的第一端电性耦接于该第一接收端； 一电感，电性耦接于该开关的第二端与该第二接收端之间；一单向导通组件，电性耦接于该开关的第二端与该第二输出端之间，且仅容许电流由该第二输出端往该电感流动；以及一电容，电性耦接于该第二输出端与该第二接收端之间。
一种发光二极管的电源转换电路，包含具有两接收端与两输出端的电压转换器。电压转换器的两接收端电性耦接至直流电源，并且根据直流电源而于电压转换器的输出端输出对应的直流信号。电压转换器的两输出端电性耦接至发光二极管串，并且输出前述的直流信号以驱动发光二极管串，其中电压转换器的两输出端的电位为一正一负。
发明者张文地, 卓源斌, 阙志江, 张佳源 申请人:友达光电股份有限公司
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