TW201315105A - 使用與開關串聯之負載的偏壓電壓產生技術 - Google Patents

Abstract

一種電源包括與一開關串聯連接的一負載。該電源使用與該開關串聯的負載來維持一大體恆定的電壓。該電壓可用作一偏壓並被供應給用以控制開關之切換的一控制器模組。該負載可操作以在該負載之一輸入端子維持一大體恆定的電壓，且亦作用為一電流汲入。該負載也可執行一額外功能，諸如提供輔助照明，或作用為電源及/或包括該電源的一照明系統的一冷卻機制。

Description

使用與開關串聯之負載的偏壓電壓產生技術 發明領域

本揭露大體有關於功率轉換器，且更具體而言，有關於與供應偏壓電壓的開關串聯之負載。

發明背景

電源可用在電子應用中以將一輸入電壓轉換成一所需輸出電壓，以便向一或多個電子裝置供電。執行電壓轉換的電源可以是線性電源或切換模式(或切換)電源(SMPS)。一線性電源藉由以歐姆損失的形式來消耗過量功率，諸如藉由散熱來提供一所需輸出電壓。由於切換動作，一切換電源的效率可能大幅高於一線性電源。

切換電源可包括與開關連接的一升壓電感器。當開關導通時，升壓電感器被充電。當開關截止時，儲存在升壓電感器中的能量被送到切換電源之輸出。開關的操作可由一控制器模組來控制。控制器模組使用自輸入電壓汲取的一偏壓電壓來供電。典型地，向控制器模組供電所需的電壓遠低於輸入電壓。為了降低電壓，具有大電阻的一電阻器或在線性區域中工作的一電晶體可被使用。然而，使用這些方法導致大量功率以熱的形式被浪費並消耗。

為了有效率地產生偏壓電壓，具有一主繞組及一輔助繞組的一升壓電感器可被使用。利用主繞組及輔助繞組，作用為一轉換器的升壓電感器將電荷從電感器的主繞 組轉移至輔助繞組。輔助繞組使用電荷將偏壓供應至控制器模組。主繞組與輔助繞組的匝比是電感器的一關鍵特徵。為了得到正確的匝比，電感器常常是定制的，因為可能無法得到具有所需匝比的現成電感器。然而，製造定制電感器可能成本不菲。

依據本發明之一實施例，係特地提出一種電源，其包含：一開關；及一負載，與該開關串聯連接，其中該負載被配置成：在該負載之一輸入端子維持一大體恆定的電壓，且作用為一電流汲入。

圖式簡單說明

圖1繪示包括與一開關串聯連接的一負載的一切換模式電源的一圖式。

圖2繪示圖1之切換模式電源的一示範性實施例的一示意圖，其繪示閘極驅動電路及控制器模組電路之示範電路配置。

圖3繪示包括連接至一光源的圖1之切換模式電源的一示範性照明系統。

圖4繪示連接至圖3之照明系統之光源的切換模式電源的一局部示意圖，其中負載及光源包含LED。

詳細說明

本揭露描述與一電源，諸如切換模式電源(SMPS)中的開關串聯的一負載，該負載產生及/或維持一電壓。電 壓可以是一偏壓，且可被供應給控制電源中的一開關之切換的一控制器模組。由負載所產生及/或維持的偏壓可以是向控制器模組供電所需及/或預定的一電壓或一電壓範圍。負載也可作用為一電流汲入。負載及/或開關可被連接至能量儲存電路。在電源的一示範操作中，當開關導通時，由開關所供應的電流可將能量儲存電路充電。電荷可由能量儲存電路釋放，並流入負載。在開關切換至導通及截止狀態時，與能量儲存電路連接的負載可作用以產生及/或維持一恆定的或大體恆定的電壓。

負載可以是一電子裝置及/或電子組件，或多個電子裝置及/或電子組件。附加地或替代地，負載可以是一主動裝置。負載可作用以使其輸入端子維持一大體恆定的電壓，且作用為一電流汲入。非限制性範例包括一或多個固態光發射器，諸如發光二極體(「LED」)、一或多個冷卻系統、一或多個齊納二極體、線性電路、一或多個脈衝寬度調變(PWM)轉換器，或其任一組合。PWM轉換器可操作以使其輸入維持一大體恆定的電壓，且亦可操作以將電流供應給在其一輸出之負載。較佳地是，負載除了維持偏壓以外也執行一功能。例如，LED可提供一輔助光源，且冷卻系統可防止SMPS電路過熱。

可包括與一開關串聯的產生及/或維持一偏壓的一負載的一示範SMPS是一升壓轉換器。一升壓轉換器(也稱作一降壓轉換器)是一種產生大於一輸入DC電壓的一輸出DC電壓的SMPS。其他功率轉換器，諸如降壓(buck)(降 壓(step-down))及降壓-升壓(step-up-down)可被使用，包括執行AC-DC、DC-AC，及AC-AC轉換者。

圖1繪示一示範SMPS 100的一電路圖，示範SMPS 100包括與一開關M1串聯的產生及/或維持一偏壓的一負載Z1。開關M1可以是在一「導通」狀態與一「截止」狀態之間切換的一電子組件或裝置。在一範例中，開關M1是在完全「導通」與完全「截止」之間切換的一電子組件或裝置。當開關M1完全導通時，由一升壓電感器L1所提供的電流通過開關M1。在如圖1中所示的一範例中，開關M1是一金氧半導體場效應電晶體(MOSFET)。一信號可施加於MOSFET的一閘極以使開關M1「導通」及「截止」。

負載Z1可以是一或多個可被配置成維持負載之一輸入端子的一恆定的或大體恆定的電壓且作用為一電流汲入的電子裝置及/或組件。雖然作用為一電流汲入，電流可通過負載，產生恆定或大體恆定的電壓。作為非限制性範例，負載可以是一或多個LED、一或多個冷卻系統、一或多個齊納二極體，或其任一組合。在負載包含多個LED的情況下，該等LED串聯連接。較佳地是，該等LED被包括作為一單一封裝組件。一範例是一Cree MX-6S LED。可替代地，該等LED被包括作為獨立的封裝組件，或封裝為單一組件的LED與封裝在一起的LED的任一組合。

較佳地是，負載提供除了在輸入端子產生電壓Vbias以外的一功能。在一範例中，負載可主動地控制一照明裝置及/或一照明系統之光學特性及/或熱特性。光學特性 及/或熱特性例如可包括，例如顏色、亮度，及/或溫度。可替代地或附加地，負載可提供光能及/或熱能給照明裝置及/或照明系統。照明裝置及/或照明系統可以是SMPS 100的一部分或可包括SMPS 100。例如，照明裝置及/或照明系統可包括SMPS 100及連接至一輸出，諸如SMPS 100之Vout端子的一光源。附加地或替代地，一或多個LED可提供一輔助光源。當電流被供應給LED時，一大體恆定的電壓在每一LED上產生，且LED發光。若一個以上LED被使用，LED是串聯連接。任一數目的LED可被使用，且數量可視設計參數，諸如光輸出、偏壓電壓Vbias，及/或開關M1之性質而定。例如，若Vbias被決定及/或需要是16V，則五個在導通時各自在3.2V下操作的LED可被使用。在另一示範功能中，冷卻系統可提供溫度控制，防止SMPS電路過熱。

SMPS 100進一步包括一控制器模組110，其控制開關M1之切換。一切換信號由一輸出端子GD輸出以切換開關M1「導通」及「截止」，及/或控制開關M1之工作週期。切換信號可以是可使開關M1「導通」及「截止」的任一種信號。切換信號可以是一脈衝寬度調變(PWM)信號。切換信號由輸出端子GD經由閘極驅動電路120發送至開關M1。對於圖1中所示，其中開關M1是一MOSFET之SMPS 100，切換是由向MOSFET之一閘極端子施加一電壓而控制。當施加給閘極的電壓產生超過一閾值電壓的一閘極對源極電壓時，開關M1「導通」。當施加給閘極的電壓產生低於閾值電壓的一閘極對源極電壓時，開關「截止」。

除此之外，如圖1中所示，控制器模組110包括一偏壓輸入端子Vcc。偏壓輸入端子Vcc被配置成接收一電壓Vbias，用以向控制器模組110供電。電壓Vbias可以是任何由控制器模組110所決定及/或需要的量。在一範例中，控制器模組110所需的電壓具有遠小於輸入電壓Vin的一數量級。例如，電壓Vbias可在輸入電壓Vin的二十分之一至五分之一的範圍內。

SMPS 100進一步包括一升壓電感器L1及一二極體D1，此二者與開關M1電通信。在圖1中所示其中開關M1是一MOSFET之SMPS 100中，升壓電感器L1及二極體D1連接至MOSFET之汲極。而且，如圖1中所示，一升壓電感器L1與一輸入DC電壓源Vin通信。在操作中，當開關M1導通時，升壓電感器L1由輸入電壓源Vin充電，且二極體D1截止。當開關M1截止時，二極體D1導通。儲存在升壓電感器L1中的電荷被傳送至二極體D1，且二極體D1將其由升壓電感器L1接收的電荷傳送至一輸出電容器C1。

SMPS 100進一步包括被連接至負載Z1的能量儲存電路。能量儲存電路可以是或可包括一或多個電路元件，諸如能夠儲存及釋放能量的一或多個電容器、電感器、電阻器、二極體、電晶體、其他電路元件，或其任一組合。能量儲存電路可被連接至負載Z1，使得電壓維持在節點Vbias。一示範能量儲存電路，如圖1中所示，可以是與負載Z1並聯連接且與開關M1串聯連接的一電容器C2。在操作中，當開關M1「導通」時，升壓電感器L1中的電荷流經開 關M1到達電容器C2，電荷儲存在電容器C2中。負載Z1作用為一電流汲入，且儲存在電容器C2中的電荷被釋放並供應給負載Z1。此外，儲存在電容器C2中的某些電荷也可被釋放到控制器模組110之偏壓輸入端子Vcc中。在沒有負載Z1的情況下，電荷將僅被釋放到偏壓輸入端子Vcc中，導致儲存在電容器C2中的電荷多於被釋放的電荷，且導致電壓Vbias繼續增大。藉由將負載Z1定位成與電容器C2並聯，在穩定狀態下，自開關M1流入電容器C2的電荷量約與由電容器C2釋放到負載Z1及/或輸入端子Vcc中的電荷相同，導致電壓Vbias維持在一大體恆定的電壓。在這方面，負載Z1作用為一電壓調節器。

如圖1中所示，電容器C2與負載Z1之並聯組合與偏壓輸入端子Vcc通信。由負載Z1維持的恆定的或大體恆定的電壓Vbias被供應給輸入端子Vcc，並用以為控制器模組110供電。當用以向控制器模組110供電時，恆定的或大體恆定的電壓Vbias可以是在控制器模組110的操作範圍內的一電壓。操作範圍可以是控制器模組110的一參數，且可決定控制器模組110可操作及/或得到供電的一偏壓電壓範圍。由電容器C2與負載Z1之並聯組合所產生及/或維持的恆定的或大體恆定的電壓可以是在控制器模組110之操作範圍內的一電壓，但不可以是一降到低於操作範圍，諸如一最小操作電壓(也稱作一欠電壓鎖定(UVLO))的一電壓。

C2的值可以是以產生低漣波電壓的一值為基礎。在開關M1導通及截止時，使電容器充電的電荷量可改 變。一般而言，C2的電容越大，電容器充電及放電越少，且電容器C2端電壓漣波量越少。因此，經過負載Z1的電流漣波量較少，且被維持的恆定電壓更穩定。

SMPS 100進一步包括閘極驅動電路120。如圖1中所示，閘極驅動電路110與輸出端子GD、開關M1之閘極及源極端子，及輸入電壓源Vin通信。閘極驅動電路120用以使開關M1「導通」及「截止」。閘極驅動電路120被配置成自控制器模組接收切換信號。閘極驅動電路120被進一步配置將切換信號之電壓推到一閾值以上，使得閘極對源極電壓使開關導通及/或將切換信號之電壓向下拉到閾值以下，使得閘極對源極電壓使開關截止。如圖1中所示，MOSFET之源極電壓被連接至電壓Vbias。負載Z1可使電壓Vbias維持在一位準，使得由輸出端子GD輸出的切換信號沒有足夠大的電壓來產生超過閾值電壓的一閘極對源極電壓。為了使開關M1切換到導通及截止狀態，閘極驅動電路110被置於控制器模組110之輸出端子GD與開關M1之閘極端子之間，並被配置成將切換信號之電壓上推到閾值電壓以上，及將切換信號之電壓下拉回到閾值電壓以下。

圖2繪示包括與一開關M1通信的一電容器C2與一負載Z1之並聯組合的一示範性SMPS 200的一示意圖。SMPS 200進一步包括一控制器模組210，控制器模組210自一輸出端子GD輸出一切換信號，諸如PWM信號，以使一開關M1「導通」及「截止」。開關M1可以是一MOSFET，惟其他類型能夠「導通」及「截止」的開關亦可被使用。控 制器模組210還包括一偏壓輸入端子Vcc，偏壓輸入端子Vcc接收一電壓來向控制器模組210供電。輸入端子Vcc與電容器C2及負載Z1通信，且接收大體上由電容器C2與負載Z1之並聯組合所維持的偏壓。控制器模組210進一步包括一電流感測輸入端子CS、一跨零檢測輸入端子ZCD、一反相輸入端子INV、一補償輸入端子COMP、一乘法器輸入端子MULT，及一接地端GND，它們中的全部或某些可被控制器210用來控制切換信號之開始、停止，及/或工作週期。包括端子GD、Vcc、CS、ZCD、INV、COMP、MULT及GND的一示範控制器210是一過渡模式功率因數校正(PFC)控制器，諸如意法半導體(STMicroelectronics)生產的L6562A控制器晶片。

電流感測輸入端子CS及跨零檢測端子ZCD被控制器210用來導通及切斷由輸出端子GD輸出的PWM波。如圖2中所示，輸入端子CS與電容器C2與負載Z1之並聯組合通信。輸入端子CS也與電流感測電路250通信，電流感測電路250包括一電阻器R_sense、一電容器C8，及一電阻器R11。電阻器R_sense、電容器C8，及電阻器R11用以提供一與通過開關M1的電流成比例的電壓給輸入端子CS。輸入端子CS感測通過開關M1的電流，該電流也是由升壓電感器L1輸出的電流。當控制器210在輸入端子CS感測到通過開關M1的電流已達到一特定閾值電流位準時，控制器210被配置成切斷由GD輸出端子輸出的PWM信號。輸入端子ZCD經由跨零檢測電路260與開關M1之汲極端子通信，跨零檢 測電路260包括一電阻器R22及一電容器C3。控制器210感測在輸入端子ZCD流入開關M1的電流。當控制器210在輸入端子ZCD感測到流經開關M1的電流已降至零時，控制器210被配置成導通由GD輸出端子輸出的PWM信號。

反相輸入端子INV用以監測SMPS 200之輸出。基於在輸入端子INV接收到的SMPS之輸出，過渡模式PFC控制器210可控制PWM信號之工作週期。例如，若過渡模式PFC控制器210基於在INV接收到的電壓而確定輸出電壓Vout過高，則過渡模式PFC控制器210可降低由輸出端子GD輸出的切換信號之工作週期。同樣地，若過渡模式PFC控制器210確定輸出電壓Vout過低，則過渡模式控制器210可增加切換信號之工作週期。補償輸入端子COMP用以使SMPS 200之輸出穩定化。補償輸入端子COMP被連接至電阻器R6，電阻器R6作用為一補償電阻器，使得SMPS 200之輸出達到一穩定狀態位準。乘法器輸入端子MULT用於功率因數校正，以使SMPS 200之功率因數及效率最佳化。在過渡模式PFC控制器210中，接地端GND提供電壓的一接地參考。

輸入端子INV、COMP，及MULT與補償網路電路240通信。除了輸入端子INV、COMP，及MULT之外，補償網路電路240也與輸入電壓源Vin及輸出電壓Vout通信。補償網路電路240包括電阻器R2、R4、R7、R24，及R13，以及電容器C7、C23，及C24。補償網路電路240被配置為一降壓網路，將輸入電壓Vin及/或輸出電壓Vout轉換成可由INV、COMP，及/或MULT輸入端子接收及/或由控制器210 處理的電壓位準。補償網路電路240也可用以使控制器210及/或SMPS 200穩定化。配置被繪示為非限制性範例，且可以是以控制器210、開關M1，及/或負載Z1之規格為基礎。視控制器210、開關M1，及/或負載Z1而定，其他配置可被使用。

圖2也繪示閘極驅動電路220之一示範性電路配置的一示意圖。如圖2中所示，閘極驅動電路220與輸出端子GD、開關M1之閘極及源極端子，及輸入電壓源Vin通信。在閘極與源極端子之間，一電阻器R16及一二極體D4與一電阻器R15並聯連接。一耦合電容器C6介於輸出端子GD與開關M1之閘極端子之間。一電阻器R10連接在輸入電壓源Vin與閘極端子之間。電阻器R10與一齊納二極體D3與一電容器C5的一並聯組合並聯連接，且與一二極體D6串聯連接。

在SMPS 200的初始啟動期間，一經過R10的小電流使電容器C5充電，且維持一通過齊納二極體D3及電容器C5之電壓。除此之外，若輸出端子GD在啟動時處於一低態(例如，0伏特)，耦合電容器C6被充電至該維持於二極體D3及電容器C5上的電壓，這使開關M1「導通」，因為在啟動時，電容器C2上的電壓為0V。電流流經升壓電感器L1及開關M1到電容器C2，並使電容器C2充電，直到在開關M1之源極端子的電壓使開關M1「截止」及/或使開關M1飽和為止。除此之外，偏壓電路270之電容器C4被充電，此時，控制器210處於工作狀態。

在SMPS 200的正常運作期間(例如，在啟動之後且控制器210處於工作狀態)，通過耦合電容器C6所維持的電壓仍被維持。因為耦合電容器C6連接至輸出端子GD，維持在耦合電容器C6上的電壓可被加到由輸出端子GD輸出的切換信號之電壓，可產生一施加於開關M1之閘極端子的電壓信號，該電壓大於開關之源極電壓。開關M1之切換可在閘極電壓與源極電壓之間的差達到一閾值電壓位準時開始，這使開關M1「導通」。在一範例中，閾值位準約為施加於偏壓輸入端子Vcc的偏壓Vbias的幅值。當開關M1「導通」時，耦合電容器C6放電。當開關M1「截止」時，耦合電容器C6由自電容器C2放電的電荷來充電。電容器C2中的電荷透過電阻器R16及二極體D4傳送至耦合電容器C6。除此之外，跨接於開關M1之閘極及源極之間的電阻器R15確保M1預設維持截止。圖2中所示之閘極驅動電路220之電路配置是一非限制性範例，可用以增加及/或降低供應給開關M1之閘極的電壓，以使開關M1切換到導通及關閉狀態。其他配置可被使用。

表1列出圖2中所示之示範性SMPS 200中的某些組件，及相關值，其中控制器模組210是一意法半導體生產的L6562A過渡模式PFC控制器晶片。

表1中所列的組件及相關值僅為示範性的，且是在控制器模組210為一意法半導體L6562A過渡模式PFC控 制器晶片的情況下被選擇用於一SMPS者，其中，其中輸入電壓Vin是具有120V_RMS的均方根(RMS)電壓的一整流AC信號，其中輸出電壓Vout為200V_DC，且其中輸出功率為10瓦特。其他組件及/或與該等組件相關聯的值可被增加、排除，及/或修改，依控制器模組210、所選擇的輸入電壓Vin、輸出電壓Vout，及/或輸出功率而定。

圖3繪示包括SMPS 100的一示範照明系統300。照明系統300進一步包括一整流器310，整流器310提供一整流DC信號給SMPS 100。在一範例中，SMPS 100是一升壓轉換器。照明系統300進一步包括一主光源320，主光源320連接至SMPS 100之輸出。在一範例中，主光源320可包含串聯連接的一或多個LED 320。在一範例中，LED 320是高亮度LED，諸如Cree XLamp® XP-E LED。如圖3中所示，照明系統300可接收一AC輸入，諸如來自一壁裝電源插座的AC信號。AC信號藉由整流器310被轉換成一整流AC信號。整流器310可具有熟於此技者所知的任一配置。整流AC信號被發送至SMPS 100以將整流AC信號轉換成一DC信號，DC信號用以向光源320供電。作為非限制性範例，照明系統300可被包括作為一下照燈、聚光燈、燈泡、燈、燈具、告示燈、零售展示用照明、交通照明、特種車輛照明，或手持式照明系統的一部分。

圖4繪示連接至光源320的SMPS 100的一局部示意圖，其中光源320及負載Z1均包含一或多個LED。如圖4中所示，輸入電壓源Vin是由圖3中的整流器310輸出的整流 AC電壓。在光源320包含一個以上LED的情況下，多個LED，LED_main1....LED_mainn，彼此串聯連接，且連接至SMPS 100之主輸出負載。一或多個LED 320，LED_main1....LED_mainn，作用為照明系統300之主光源。在負載包含一個以上LED的情況下，構成負載Z1的多個LED，LED_aux1....LED auxm彼此串聯連接，且作用以產生及/或維持一偏壓，該偏壓用以向控制器模組110供電。除此之外，輔助LED提供一額外功能，即提供用於照明系統300的一輔助光源。輔助LED，LED_aux1...LED_auxm，可與主LED，LED_main1....LED_mainn組合，而得到另外的光，及/或混合光，以產生照明系統的一總光輸出。藉由使用LED作負載Z1，一大體恆定的電壓被供應給輸入端子Vcc，且用以產生偏壓Vbias的能量執行另一功能(發光)，而非以熱的形式消耗或僅傳遞至接地端而未執行其他功能。

在一替代實施例中，負載Z1包含一冷卻系統。該冷卻系統能夠在一輸入節點維持一大體恆定的電壓，且亦作用為一電流汲入。在一範例中，該冷卻系統是包括一風扇的一主動冷卻系統。在另一範例中，該主動冷卻系統包括一SynJet®模組，其產生脈動式空氣噴流，它們精確地導向SMPS 100或實施SMPS的系統，諸如照明系統300中的位置。

在其他替代實施例中或除了負載Z1是一輔助光源或一冷卻系統的實施例之外，負載Z1可被配置成主動地控制SMPS 100、光源320，及/或包括SMPS 100及光源320 的一照明裝置及/或照明系統之光學特性或熱特性。可替代地或附加地，負載Z1可提供光能或熱能給包括SMPS 100及光源320的照明裝置及/或照明系統。

本文所述之各種不同的實施例可單獨或相互組合使用。上述詳細說明已描述本發明之許多可能的實施中的一些實施。由於此一理由，此詳細說明僅欲作為例示而非作為限制。

100‧‧‧示範SMPS/SMPS

110‧‧‧控制器模組

120‧‧‧閘極驅動電路

200‧‧‧示範性SMPS/SMPS

210‧‧‧控制器模組/控制器/過渡模式PFC控制器

220‧‧‧閘極驅動電路

240‧‧‧補償網路電路

250‧‧‧電流感測電路

260‧‧‧跨零檢測電路

270‧‧‧偏壓電路

300‧‧‧示范照明系统/照明系统

310‧‧‧整流器

320‧‧‧主光源/LED光源

C1‧‧‧輸出電容器

C2‧‧‧電容器

C3~C5、C7、C8、C23、C24‧‧‧電容器，以及電容器

C6‧‧‧耦合電容器

D1、D2、D4、D6‧‧‧二極體

D3‧‧‧齊納二極體

GD‧‧‧輸出端子

CS‧‧‧電流感測輸入端子/輸入端子

ZCD‧‧‧跨零檢測輸入端子

INV‧‧‧反相輸入端子

COMP‧‧‧補償輸入端子

MULT‧‧‧乘法器輸入端子

GND‧‧‧接地端

Vcc‧‧‧偏壓輸入端子

L1‧‧‧升壓電感

M1‧‧‧開關

R2、R4、R7、R10、R11、R13、R15、R16、R22、R24、R_sense‧‧‧電阻器

Vin‧‧‧輸入電壓

Vout‧‧‧輸出電壓

Vbias‧‧‧電壓/偏壓電壓

Z1‧‧‧負載

圖1繪示包括與一開關串聯連接的一負載的一切換模式電源的一圖式。

圖2繪示圖1之切換模式電源的一示範性實施例的一示意圖，其繪示閘極驅動電路及控制器模組電路之示範電路配置。

圖3繪示包括連接至一光源的圖1之切換模式電源的一示範性照明系統。

圖4繪示連接至圖3之照明系統之光源的切換模式電源的一局部示意圖，其中負載及光源包含LED。

100‧‧‧示範SMPS/SMPS

110‧‧‧控制器模組

120‧‧‧閘極驅動電路

C1‧‧‧輸出電容器

C2‧‧‧電容器

D1‧‧‧二極體

GD‧‧‧輸出端子

L1‧‧‧升壓電感

M1‧‧‧開關

Vin‧‧‧輸入電壓

Vout‧‧‧輸出電壓

Vcc‧‧‧偏壓輸入端子

Vbias‧‧‧電壓/偏壓電壓

Z1‧‧‧負載

Claims (23)

1. 一種電源，其包含：一開關；及一負載，與該開關串聯連接，其中該負載被配置成：在該負載之一輸入端子維持一大體恆定的電壓，且作用為一電流汲入。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電源，其進一步包含與該開關串聯連接並與該負載並聯連接的一電容器，其中該電容器被配置成儲存接收自該開關的電荷，且其中該電容器被配置成釋放電荷給該負載。
3. 如申請專利範圍第2項所述電源，其進一步包含與該開關及該電容器通信的一電感器，其中該電感器被配置成當該開關導通時將電荷傳送至該電容器。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電源，其進一步包含一控制器模組，該控制器模組被配置成控制該開關之切換，其中該控制器模組包含與該負載之輸入端子通信的一輸入端子，且其中該大體恆定的電壓被施加於該控制器模組之輸入端子。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電源，其中該控制器模組藉由輸出一脈衝寬度調變(PWM)信號來控制該開關之切換。
6. 如申請專利範圍第4項所述之電源，其進一步包含與該 控制器模組及該開關通信的閘極驅動電路，其中該閘極驅動電路被配置成自該控制器模組接收一切換信號，以將該切換信號推到一閾值以上的一電壓，以使該開關導通，及將該切換信號拉到該閾值以下的一電壓，以使該開關截止。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電源，其中該開關是一金氧半導體場效應電晶體(MOSFET)，且其中該負載之輸入端子被連接至該MOSFET的一源極端子。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電源，其中該負載包含一輔助光源。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電源，其中該輔助光源包含一或多個發光二極體。
10. 如申請專利範圍第1項所述之電源，其中該負載包含一主動冷卻系統。
11. 如申請專利範圍第1項所述之電源，其中該負載是一主動裝置。
12. 一種照明系統，其包含：一切換模式電源(SMPS)，其包含：一開關；一負載，與該開關串聯連接；及能量儲存電路，連接至該負載及該開關；及多個發光二極體，被連接至該SMPS之一輸出。
13. 如申請專利範圍第12項所述之照明系統，其中與該負載通信之能量儲存電路被配置成： 在該負載之一輸入端子維持一大體恆定的電壓，且作用為一電流汲入。
14. 如申請專利範圍第12項所述之照明系統，其中該能量儲存電路包含一電容器，該電容器與該開關串聯連接且與該負載並聯連接，其中該電容器被配置成儲存接收自該開關的電荷，且其中該電容器被配置成釋放電荷給該負載。
15. 如申請專利範圍第14項所述之照明系統，其中該SMPS進一步包含與該開關及該電容器通信的一電感器，其中該電感器被配置成當該開關導通時將電荷傳送至該電容器。
16. 如申請專利範圍第12項所述之照明系統，其中該SMPS進一步包含一控制器模組，該控制器模組被配置成控制該開關之切換，其中該控制器模組包含與該負載之輸入端子通信的一輸入端子，且其中該大體恆定的電壓被施加於該控制器模組之輸入端子。
17. 如申請專利範圍第16項所述之照明系統，其進一步包含與該控制器模組及該開關通信的閘極驅動電路，其中該閘極驅動電路被配置成自該控制器模組接收一切換信號，且其中該閘極驅動電路被進一步配置成將該切換信號推到一閾值以上的一電壓，以使該開關導通，及將該切換信號拉到該閾值以下的一電壓，以使該開關截止。
18. 如申請專利範圍第12項所述之照明系統，其中該開關是一金氧半導體場效應電晶體(MOSFET)，且其中該負載之輸入端子被連接至該MOSFET的一源極端子。
19. 如申請專利範圍第12項所述之照明系統，其中該負載包含一或多個發光二極體。
20. 如申請專利範圍第12項所述之照明系統，其中該負載包含一主動冷卻系統。
21. 如申請專利範圍第12項所述之照明系統，其中該負載包含一脈衝寬度調變轉換器。
22. 如申請專利範圍第12項所述之照明系統，其中該負載被配置成主動地控制該照明系統之光學特性或熱特性中的至少一者。
23. 如申請專利範圍第12項所述之照明系統，其中該負載被配置成提供光能或熱能中的至少一者給該照明系統。