一種應用于保護直接式發(fā)光二極管驅動器在低電壓狀態(tài)下運作的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是關于一種保護電路，特別是關于一種用于保護一低電壓直接式LED驅動器避免其發(fā)生過電壓狀況的保護電路。
【背景技術】
[0002]LED燈管的直接式驅動器因為價格低廉、較少電磁干擾以及具有高工作效率而廣受歡迎，在使用這類低電壓直接式驅動器的基本操作原則便是直接式驅動器可以重新分配一 LED燈串中的LED單元整體出光數量，在適當的設計下，獲得供電的LED單元數量，會是考慮輸入電壓、LED溫度、LED電流和LED正向電壓便易等因素的最適狀況。
[0003]然而，一旦操作環(huán)境是位于戶外，舉例來說，用戶將120伏特的LED燈管接上220V的插座，LED內部的電或便很有可能因為輸入電壓的過電壓而產生損壞現象。所以有必要開發(fā)出可以保護產品和使用者在非常規(guī)操作環(huán)境下仍能安全使用產品的防護機制。

【發(fā)明內容】

[0004]依據上述的需求，本發(fā)明提出一種應用于保護直接式發(fā)光二極管驅動器在低電壓狀態(tài)下運作的裝置，包括:一整流階，將一交流輸入電壓轉換為一直流脈沖電壓；一主要燈串，具有一上端以連接整流階；一次要燈串，是連接于低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器和一整合設置于低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器內部的電流源；一高壓通道場效應晶體管，具有一閘極、一汲極和一源極，且高壓NFET的汲極是連接于主要燈串的一下端，源極則連接于次要燈串的一上端。提升電阻系；一提升電阻，是連接于高壓NFET的閘極和主要燈串的一上端之間及一下落單元，其具有一第一端和一第二端，且第一端是連接于高壓NFET的閘極和提升電阻，而第二端則連接于低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器的電流源。
[0005]于一實施方式，應用于保護直接式發(fā)光二極管驅動器在低電壓狀態(tài)下運作的裝置另包括一熱感應組件，用于偵測直接式發(fā)光二極管驅動器的溫度，直接式發(fā)光二極管驅動器根據所量測的溫度調變主要燈串與次要燈串的電流值。
[0006]于一實施方式，應用于保護直接式發(fā)光二極管驅動器在低電壓狀態(tài)下運作的裝置另包括一回饋模塊，回饋模塊包括一反轉曾納二極管(turning zener d1de)，具有一陰極和一陽極，且陰極是連接于高壓NFET的汲極；一第一回饋電阻，連接于高壓NFET的源極和電流源之間及一第二回饋電阻，連接于電流源。
[0007]于一實施方式，下落單元是連接于一固定電流源，并且包括有一比較器；一參考電壓，連接于比較器的一負輸入端；一輸出晶體管，連接高壓NFET ;—通道晶體管，連接輸出晶體管；一電流鏡，連接于通道晶體管和固定電流源之間，并且包括有一第一鏡晶體管和一第二鏡晶體管，第一鏡晶體管連接于通道晶體管，第二鏡晶體管連接于固定電流源，固定電流源則與電流源連接及一電阻分壓器，連接于電流鏡的一上端和比較器的一正輸入端，用于感測次要燈串上端的電壓。
[0008]于一實施方式，提升電阻是連接于高壓NFET的汲極上方間隔2個LED單元處的連接點。
[0009]于一實施方式，下落單元是連接于電流源，并包括一低壓曾納二極管；一第一切換晶體管，具有一汲極、一閘極和一源極，且汲極連接于高壓NFET的閘極和提升電阻的下端，閘極連接次要燈串的上端，而源極連接于低壓曾納二極管的一陰極；一電阻分壓器，連接于第一切換晶體管的閘極，并包括有相互串接的一第一電阻分壓器和一第二電阻分壓器，第一電阻分壓器連接于第一切換晶體管的閘極和次要燈串的上端及一第二切換晶體管，具有一汲極、一閘極和一源極，且閘極連接于第一電阻分壓器和第二電阻分壓器的一交界處，汲極連接于固定電流源和電流源，源極則連接于低壓曾納二極管的一陽極。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明一種應用于保護一低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器過電壓的裝置的一實施例結構示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明一種應用于保護一低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器過電壓的裝置的另一實施例結構示意圖。
[0012]圖3為LED燈串電流與高壓NFET功率和高壓NFET汲極電壓之間的關系圖。
[0013]圖4為說明本發(fā)明一種應用于保護一低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器過電壓的裝置的又一實施例結構示意圖。
[0014]圖5為說明本發(fā)明一種應用于保護一低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器過電壓的裝置的再一實施例結構示意圖。
[0015]【符號說明】
[0016]10 整流階
[0017]11 主要燈串
[0018]12 次要燈串
[0019]13 高壓通道場效應晶體管(NFET)
[0020]14 提升電阻(Pull-up resistor)
[0021]15 下落單元(avalanche unit)
[0022]16 低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器
[0023]17 電流源
[0024]2 回饋模塊
[0025]20 反轉曾納二極管(turning zener d1de)
[0026]21 第一回饋電阻
[0027]22 第二回饋電阻
[0028]30 反轉點
[0029]31 斜率
[0030]40 固定電流源
[0031]41 比較器
[0032]42 電阻分壓器
[0033]43 電流鏡(current mirror)
[0034]5-0低壓曾納二極管
[0035]51電阻分壓器
[0036]511第一電阻分壓器
[0037]512第二電阻分壓器
[0038]M2輸出晶體管
[0039]M3通道晶體管
[0040]M4第一鏡晶體管
[0041]M5第二鏡晶體管
[0042]M6第一切換晶體管
[0043]M7第二切換晶體管
[0044]VRl參考電壓
【具體實施方式】
[0045]請參考圖1所示，圖1為說明本發(fā)明一種應用于保護一低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器過電壓的裝置的一實施例結構示意圖。在本實施例中，此裝置包括有一整流階10、一主要燈串11、一次要燈串12、一高壓通道場效應晶體管(NFET) 13、一提升電阻(Pull-upresistor) 14和一下落單元(avalanche unit) 15。整流階10會將一交流輸入電壓轉換為一直流脈沖電壓。主要燈串11具有一上端以連接整流階10。次要燈串12是連接于低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器16和一整合設置于低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器16內部的電流源17。高壓NFET 13具有一閘極、一汲極和一源極，其中，高壓NFET 13的汲極是連接于主要燈串11的一下端，源極則連接于次要燈串12的一上端。提升電阻14是連接于高壓NFET13的閘極和主要燈串11的一上端之間。下落單元15具有一第一端和一第二端，其中，第一端是連接于高壓NFET 13的閘極和提升電阻14，而第二端則連接于低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器16的電流源17。在本實施例中，下落單元15是一曾納二極管(Zener D1de)。
[0046]圖1的實施例對于低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器16提供了一種絕佳的保護，其中高壓NFET 13是串聯連接于LED燈串(亦即主要燈串11和次要燈串12)，并高于低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器16的一側，以致于高壓NFET 13的源極電壓不會超過一安全操作電壓。而一個具有600伏特崩潰電壓(breakdown voltage)的高壓NFET 13也十分容易以合理的價格取得。
[0047]雖然高壓NFET 13對于過電壓提供了絕佳的保護。但是當LED燈串電流維持穩(wěn)定而輸入電壓升高時，則會凸顯了電量消耗和發(fā)熱的問題。高壓NFET 13的發(fā)熱可能會對組件本身或鄰接的電路板產生破壞，而最簡單的解決方法便是減少過電壓狀態(tài)下流向LED燈串的電流量，如此可能會造成LED燈串出光變得較弱，但是也因輸出光變弱可以警示使用者前述的組件問題。
[0048]因此，圖1實施例的低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器16可以更包括有一熱感應組件(圖中未示)，此熱感應組件是用于感測低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器16的一操作溫度。低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器16因此可以根據一預設規(guī)則，以感測到的操作溫度為基礎，進而調整流入LED燈串的電流。舉例來說，當熱感應組件感測到的操作溫度高于一臨界值時，低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器16可以調控流向LED燈串的電流降低為零。
[0049]進一步請參考圖2所示，圖2為說明本發(fā)明一種應用于保護一低電壓直接式發(fā)光二極管驅動器16過電壓的裝置的另一實施例結構示意圖。本實施例是以圖1為基礎，本實施例與前一實施例的差別在于，本實施例更包括有一回饋模塊2，此回饋模塊2是將一回饋電流傳送回電源流17?；仞侂娏鞯墓δ芗吹韧诟邏篘FET 13中汲極的功能。如圖2所示，回饋模塊2包括有一反轉曾納二極管(turning zener d1de) 20、一第一回饋電阻21和一第二回饋電阻22。第一回饋電阻21是連接于高壓NFET 13源極和電流源17之間。反轉曾納二極管20