CN100442115C - 用于液晶显示屏的电源拓扑结构 - Google Patents

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CN100442115C CNB2006101119988A CN200610111998A CN100442115C CN 100442115 C CN100442115 C CN 100442115C CN B2006101119988 A CNB2006101119988 A CN B2006101119988A CN 200610111998 A CN200610111998 A CN 200610111998A CN 100442115 C CN100442115 C CN 100442115C
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Abstract

根据实施例之一的一个方法，可能包括使用一个控制器生成多个控制信号来控制逆变器电路的运行，从而使用直流信号生成交流信号。该实施例的方法还可包括使用控制器生成的控制信号同时控制功率因数校正(PFC)电路的运行，通过逆变器电路，使得PFC电路能够给耦合到该PFC电路和逆变器电路的输入源提供功率因数校正。当然，在不背离该实施例范围的前提下，可能有多种备选方法、变更和修改。

Description

用于液晶显示屏的电源拓扑结构
技术领域
本发明公开系关于在液晶显示屏中的电源拓扑结构。
背景技术
在传统的液晶显示(LCD)屏电源结构中，有着独立的功率因数校正(PFC)电路和逆变器电路来进行输入功率因数校正和直流/交流逆变操作。在传统电源中，PFC电路的运行频率和逆变器电路的频率不同。因此，传统电源可能需要一个级进行功率因数校正，需要另一个级进行逆变操作，每个级都由单独的控制器来控制。而且，传统PFC电路额外需要一个甚至多个开关，故而需要其它的功率电路组件。因此，传统电源结构的实现可能具有复杂并且造价高昂的缺点。
发明内容
在此讨论的一个实施例可提供一个控制器，通过配置该控制器产生多个控制信号来控制逆变器电路的运行，使其将一个直流信号逆变为交流信号。该控制器产生的控制信号也可控制PFC电路的运行，通过逆变器电路，使得PFC电路能够给耦合到PFC电路和逆变器电路上的输入源提供功率因数校正。
使用本发明的一个实施例的方法可包括使用控制器产生多个控制信号来控制逆变器电路的运行，将一个直流信号逆变为交流信号。该实施例的方法还可包括使用控制器产生的控制信号同时控制PFC电路的运行，通过逆变器电路，使得PFC电路可以给耦合到PFC电路和逆变器电路上的输入源提供功率因数校正。
在此描述的本发明实施例中，最少有一个系统可提供逆变器电路而将一个直流信号逆变为交流信号。该系统还可包括耦合到逆变器电路上的PFC电路，该PFC电路可以给耦合到PFC电路和逆变器电路上的输入源提供功率因数校正。系统还可包括一个控制器，配置该控制器来产生多个控制信号以控制逆变器电路的运行，从而将直流信号逆变为交流信号。控制器生成的控制信号也可用于控制PFC电路的运行，通过逆变器电路，使得PFC电路能够提供功率因数校正。
附图说明
在以下附图中，相似数字表示相似的部分，结合附图及其详细描述，本发明公开的实施例之特征和优点显而易见。
图1为一个典型系统实施例；
图2为另一典型系统实施例；
图3A为图1或图2中系统的典型电源结构；
图3B-3G描述了图3A中的典型电源结构所产生的典型信号；
图4A为图1或图2中系统的另一典型电源结构；
图4B-4G描述了图4A中的典型电源结构所产生的典型信号；
图5A为图1或图2中系统的另一典型电源结构；
图5B-5G描述了图5A中的典型电源结构所产生的典型信号；
图6A为图1或图2中系统的另一典型电源结构；
图6B-6H描述了图6A中的典型电源结构所产生的典型信号；
尽管以下的附图说明将参考说明性实施例来进行，本领域技术人员将很容易理解，实施例可以有多种备选方法、修改或者变更。因此，本发明公开所涵盖之范围宽广，应以权利要求书中之界定为准。
具体实施方式
图1为本发明公开的一个系统实施例100。系统一般包括一个液晶显示(LCD)屏110和给显示屏110供电的电路。供电电路可包括一个功率因数校正(PFC)和背光逆变控制器电路120，该电路可控制一个或多个开关(图中未给处)来给显示屏110供电并同时给整流后的交流信号106提供功率因数校正操作。显示屏110可包括一个或多个冷阴极荧光灯(CCFLs)。系统100还可包括整流电路104，整流电路104可以从一个交流输入源102生成一个整流后的信号106(例如全波整流信号)。交流源102可包括标准插座电源等。经过整流的信号106可提供给电路108。
该实施例还可包括单级电源驱动电路108。单级电源驱动电路108可包括功率因数校正(PFC)电路112和DC/AC逆变器电路114。单级电路108可能组合PFC电路112和逆变器电路114来实现通过使用一个控制器控制PFC操作和DC/AC逆变操作。本文所有实施例中提及之“功率因数校正(PFC)”，可包括调整输入源，以实现输入电流与输入电压成正比。电流与电压成正比的一个具体例子，就是使得输入电流波形能跟随输入电压波形以获得高功率因数。这样，举例来说，PFC电路112可能使得由交流输入源102生成的输入电流的波形跟随输入电压的波形。
DC/AC逆变器电路114可以将直流信号逆变为交流信号来给显示屏110的一个或多个CCFL供电。典型的DC/AC逆变器电路包括全桥、半桥、有源箝位、正激、推挽和/或D类型的逆变器拓扑结构。然而，现有和/或后续开发的逆变器结构在此同等考虑，应视为同类结构。
该实施例还可包括PFC和逆变控制器电路120。在此实施例中，控制器电路120可生成多个控制信号122来控制逆变器电路114的运行，使其将直流信号逆变为交流信号。控制信号122也可通过逆变器电路114来控制PFC电路112，使得PFC电路可以为输入源提供功率因数校正。控制器电路120使用适合于逆变操作的运行频率，可以同时进行功率因数校正操作和逆变操作。因此，由控制器120生成的用于逆变操作的同一控制信号122也可用于功率因数校正操作。
图2为本发明公开的另一系统实施例200。该实施例类似图1中实施例，但是LCD显示屏210可包括一个发光二极管(LED)阵列，阵列使用一个或多个发光二极管。由于LED可能需要直流电源，该实施例还可能包括AC/DC整流器和过滤器202来将电路108提供的交流电源变换为适合显示屏210中的LED使用的直流电源。
控制器电路120可以独有或者共有一个或者多个集成电路。本文所有实施例中提及之“集成电路”，系指一个半导体器件和/或微电子器件，例如一个半导体集成电路芯片。
PFC和全桥逆变操作
图3A为图1或图2中系统的一个典型电源结构300的块图。在此实施例中，单级电源驱动电路108’可包括DC/AC逆变器电路，该电路由全桥逆变器电路形成。全桥逆变器电路包括4个开关：开关302、304、306和308。开关302、304、306和308可能包括场效应晶体管开关，双极结型晶体管和/或其它开关机制。开关302、304、306和308还可能各自独有一个体二极管，每个体二极管都与相应的开关并联。该实施例中的输入功率表现为整流后的信号106，该信号包括输入电流IIN和输入电压VIN。整流后的信号106可能由交流源102、整流器电路104和电容来生成，如上已述。
单级电源驱动电路108’也可包括PFC电路。在此实施例中，PFC电路可包括一个第一能量存储元件310，一个第二能量存储元件318和一个第三能量存储元件312。在此实施例中，第一和第三能量存储元件可包括电感电路，第二能量存储元件可包括电容电路。第一能量存储元件310可以通过开关302和308可控地耦合到第二能量存储元件318。第三能量存储元件312可以通过开关304和306可控地耦合到第二能量存储元件318。
可以控制第一能量存储元件310为跟随输入电压的输入电流提供功率因数校正，并可将能量传输给第二能量存储元件318，以下将有更详细描述。与之类似，可以控制第三能量存储元件312为跟随输入电压的输入电流提供功率因数校正，并将能量传输给第二能量存储元件318。在此实施例中，传输给能量存储元件318的能量可以提供一个直流信号，该信号可控地耦合到变压器电路320和电感器328，通过开关302、304、306和308来给负载110或者210供电。
电源结构300还可包括PFC和DC/AC逆变控制器电路120’，该电路产生多个驱动信号122’，例如信号303、305、307和309来分别控制开关302、304、306和308。图3插图的中的典型驱动信号303、305、307和309可能各自包括矩形波形信号(矩形波形信号可包括脉冲宽度调制信号)来控制全桥逆变器电路中各个开关的导通状态(开/关)。
总的来看，实施例中控制器120’可以控制开关302、304、306和308的导通状态，通过能量存储元件310、318和312来给输入电压和输入电流同时提供DC/AC逆变和功率因数校正。开关302和304可以互补运行，也就是说，可以控制开关302和304来防止二者同时导通。与之类似，开关306和308可以互补运行。开关302和308组成第一个开关对，并可重叠运行(也就是说，有一部分时间内二者同时导通)，与之相似，开关304和306组成第二开关对并可重叠运行。
开关302和308的运行可以产生矩形信号的前半周期，并输入给电感328和增压变压器320。开关304和306的运行产生矩形信号的后半周期，并输入给电感328和增压变压器320。该矩形信号可以平滑变成正弦信号并输入给LCD显示屏110的一个或者多个灯管，或者变换为DC信号并输入给显示屏210中的一个或多个LED。例如，当开关302和308同时打开，电容318中的能量释放，电流流经开关308、电感328、变压器320和开关302至地，完成半个周期。变压器320可将能量耦合至负载110或者210。另一个半周期是电流从电容318流经开关304、变压器320、电感328和接地的开关306，变压器320将能量耦合至负载110或210。以上为DC/AC逆变操作。注意当开关304导通，二极管316可能反偏。与之类似，当开关308导通，二极管314可能反偏。当开关302导通，输入电压106通过二极管316给电感312充电。当开关302断开，开关304导通，电感312中存储的能量可通过开关304传输给电容318。能量存储元件310的操作类似，通过顺序打开开关306、关闭306和打开308来存储和释放能量给电容318。以上为输入源的功率因数校正操作。
以下为对控制器120’典型操作的描述。该实例始于控制着开关302的控制信号303打开(高)，开关302导通。打开开关302(导通)可能引起来自输入源106的能量存储于第二能量存储元件312。存储于第二能量存储元件312中的能量计算方式为：
I312＝(VIN*t302)/L；此处L为能量存储元件312的电感量，t302代表开关302开启的时间。VIN代表106上的信号。I312可以代表通过电感312的一个电流信号。
这样，由于L和VIN可能代表已知量，能量存储元件312中的电流(IIN)就可由开关302的开启时间来决定。由于开关的开关频率(例如10-100KHz)远远高于输入源AC信号(如，经过整流的AC信号可能为120Hz)的频率，因此，与每个VIN相关的开关302开启时间可以维持在一个常数。这样，I312与VIN成正比，输入电流(IIN)和输入电压(VIN)之间的功率因数校正得以完成。
控制器120’可以在信号309为开的部分时间内使得信号303也为开(高)。这样，在此实例中，当开关302将要开启时开关308可能已经开启(导通)。当开关302为开时，能量存储元件318中存储的能量可能通过开关308和电感328释放给变压器320主级的“顶端”。
当开关302关闭(不导通)时，控制器120’可生成一个信号305，使得开关304开启(参照信号303和305)。当开关304打开，第二能量存储元件312中的能量可通过开关304传输给第三能量存储元件318。以上所述的控制器120’和开关302、308和304的操作完成逆变操作的前半个周期，将矩形波形的前半输入给变压器320。
控制器120’可以在信号305为开的部分时间内使得信号307为开(高)。这样，在此实例中，当开关306将要开启时开关304可能已经开启(导通)。开启开关306(导通)可能使得来自输入源的能量存储于第一能量存储元件310中。能量存储元件310中的能量计算方式为：
I310＝(VIN*t306)/L；此处L代表能量存储元件310的电感量，t306代表开关306开启的时间。
因此，输入给能量存储元件310的输入电流(IIN)可能在输入源(例如，120Hz整流后的AC信号106)的整个低频半周期内与VIN成正比，输入电流IIN和输入电压VIN之间的功率因数校正得以完成。
当开关306为开时，第三能量存储元件318中存储的能量可能输入给变压器320的主级，电流流经开关304，变压器320主级的“底部”，电感328和开关306至地。当开关306关闭(不导通)，控制器120’可生成一个信号309，使得开关308开启(参照信号307和309)。当开关308开启，第一能量存储元件310中的能量可能通过开关308传输给第三能量存储元件318。上述的控制器120’和开关304、306和308的运行可完成逆变操作的后半个周期，将矩形波形的后半传输给变压器320。同样，I312与VIN成正比，输入电流(IIN)与输入电压(VIN)之间的功率因数校正得以完成。上述操作重复进行，可以给变压器320提供连续的交流电源。
图3B-3G为图3A之典型电源结构产生的典型信号图。图3B为变压器320次级上可能检测到的正弦输出电流330。由于同样的时间比例也适用于输入电流和电压信号的因数校正(如低频输入源的功率因数校正)，该图中的波形有多个正弦高频信号传输给负载。输出电流330可以传递给负载。图3E更详细描述了图3B中输出电流330。图3C为来自源102的正弦输入电压340。在此实施例中，正弦输入电压340可包括常规120伏交流插座电源。
图3D为上述功率因数校正操作所产生的正弦输入电流360。在此实施例中，输入电流360被描述为输入电压波形340的包络。由于输入电流360的波形大致与电压波形340的包络吻合，输入电压340和输入电流360可能成正比(例如，在输入源106的两个60Hz运行的半周期内)，这样，功率因数校正可得以完成。
图3F为开关302两端的矩形电压信号370。如上所述，矩形电压370在开关302导通时为0伏左右，当开关302断开而开关304导通时与电容318两端电压大致相等，约为200-400伏。开关306两端的矩形电压与之类似，但是相位与信号370相差180度。矩形信号370与开关306两端的电压相差在逆变操作的前后半周期内分别被加之于电感328和变压器320，使得电压增压，并将矩形信号平滑变为正弦信号。图3G为能量存储元件312中电流的信号380。电感312中的电流可能与之类似，但是相位与信号380相差180度。
控制器120’也可接收电压反馈信息324和/或电流反馈信息326，以了解LCD显示屏负载110或210的电压和/或电流供给状况。控制器120’可使用电压和/或电流反馈信息来调整信号302和308、信号304和306的重叠，以此来调整输入给显示屏110或210的功率。另一可选方法，或作为附加方法，控制器120’也可包括突发模式电路(Burst Mode Circuit)(图中未给出)，通过以短暂、可控的突发(burst)从负载中去耦逆变器电路来控制显示屏负载的功率供给(业界熟知)。
PFC和半桥逆变操
图4A为图1或2中系统的另一典型电路结构400。在此实施例中，单级电源驱动电路108”可包括DC/AC逆变器电路，该电路由包括开关402和404的半桥逆变器电路形成。开关402和404可包括场效应晶体管开关，双极晶体管和/或其它开关机制。开关402和404还可各自含有一个体二极管，二极管与相应的开关并联。该实施例中的输入功率表现为整流后的信号106，包括输入电流IIN和输入电压VIN。如上已述，整流后的信号106可能由交流源102，整流电路104和电容等生成。
单级电源驱动电路108”也可包括PFC电路。在此实施例中，PFC电路可包括一个第一能量存储元件410和一个第二能量存储元件418。在此实施例中，第一能量存储元件410可包括电感，第二能量存储元件418可包括分压电容电路418a和418b。
电路结构400还可包括控制器电路120”，该电路可产生多个控制信号122”，如控制开关402和404的信号403和405。图4插图的典型控制信号403和405可包括矩形波形信号(矩形波形信号可包括脉冲宽度调制信号等)以控制半桥逆变器电路各个开关的导通状态(开/关)。
第一能量存储元件410通过开关402和404可控地耦合到第二能量存储元件418。第一能量存储元件410通过传输能量给第二能量存储元件418可以可控地为输入电流和输入电压提供功率因数校正，以下将深入描述。
总的来看，在此实施例中控制器120”可以控制开关402和404的导通状态，通过能量存储元件410和418进行DC/AC逆变操作并且给输入电压和输入电流提供功率因数校正。开关402和404可以相位相差180度运行。与前面描述的功能类似，打开开关402，关闭开关404可以生成矩形信号的前半周期，矩形信号跨过电感428和变压器420。打开开关404，关闭开关402可以生成矩形信号的后半周期，信号跨过电感428和变压器420。矩形信号可以平滑变为正弦信号并提供给LCD显示屏110的一个或多个灯管，或者是变换为直流信号提供给显示屏210的一个或多个LED。
举例来说，从控制信号403开始，控制开关402的控制信号403打开(高)，使得开关402导通。打开开关402(导通)可使输入源106的能量存储在第一能量存储元件410中。能量存储元件410中的能量计算方式为：
I410＝(VIN*t402)/L；此处L为能量存储元件410的电感量，t402为开关402开启的时间。
此前已述，传递给能量存储元件410的输入电流可能在整个低频半周期(例如120Hz整流后的交流信号106)内与输入电压成正比，输入电流(IIN)和输入电压(VIN)之间的功率因数校正得以完成。
当开关402导通时，存储于能量存储元件418a和418b中的能量可传输给变压器420的主级，其路径穿过电感428、变压器420和开关402至地。当开关402关闭(不导通)且在开关404开启之前，第一能量存储元件410内的能量可能通过开关404的体二极管传输给第二能量存储元件418a和418b。开关402的以上操作可完成前半周期逆变操作并将矩形波形的前半传输给变压器420。
当开关404打开(使用信号405)，开关402关闭，能量存储元件418a和418b中的能量可能传输给变压器420的主级，其路径穿过开关404和穿过变压器420主级的“底部”。这些操作可能包括能量存储元件418a、418b和变压器420之间的闭环能量传输，可操作此闭环传输来重置变压器420。这些操作可完成逆变操作的后半周期并将矩形波形的后半部分传输给变压器420。以上操作重复，可给变压器420提供持续的交流电源。
图4B-4G为图4A中典型电路结构所产生的典型信号图。图4B为变压器420的次级可能检测到的正弦输出电流430。输出电流430可以传输给负载。图4E为图4B中的输出电流430的更详细图。图4C为来自输入源102的正弦输入电压440。在此实施例中，正弦输入电压440可包括常规120伏交流插座电源。
图4D为此前已述的功率因数校正所产生的正弦输入电流450。在此实施例中，输入电流450描述为输入电流上的包络460。由于输入电流波形460的包络与输入电压波形440基本一致，输入电压440和输入电流460可能取得很高的功率因数(例如，输入源的90-99％功率因数校正)，这样，功率因数校正得以完成。
图4F为开关402两端的矩形电压信号470。如上已述，矩形信号470可能由能量存储元件418生成，其电压范围可能为200-400伏。开关404两端的矩形电压与之类似，但是相位与信号470相差180度。其生成的矩形信号由开关404和402操作加之于电感428和变压器420，并增压电压，将矩形信号平滑变为正弦信号。图4G为能量存储元件410中电流的信号480。
控制器120”也可接收电压反馈信息424电流反馈信息426，以了解LCD显示屏的负载110或120的电压和/或电流供给情况。控制器120”可根据电压和/或电流反馈信息调整信号403和405的开启时间来调整传输给显示屏110或210的功率大小。另一可选方法，或作为附加方法，控制器120”也可包括突发模式(Burst Mode Circuit)(图中未给出)，通过以短暂、可控的突发(burst)从负载中去耦逆变器电路来控制显示屏负载的功率供给(业界熟知)。
PFC与有源箝位逆变操作
图5A为图1或2中系统的另一典型电源结构500。在此实施例中，单级电源驱动电路108”’可能包括DC/AC逆变电路，该逆变电路由有源箝位逆变电路形成，包括开关502和504。开关502和504可包括场效应晶体管开关，双极晶体管开关和/或其它开关机制。开关502和504各自包括一个体二极管，每个二极管与相应的开关并联。此实施例中的输入功率表现为整流后的信号106，包括输入电流IIN和输入电压VIN。如上已述，整流后的信号106可能由交流源102、整流电路104和电容等生成。
单级电源驱动电路108”’也可包括PFC电路。在此实施例中，PFC电路可包括一个第一能量存储元件510和一个第二能量存储元件518。在此实施例中，第一能量存储元件510可包括电感而第二能量存储元件518可包括电容。
电源结构500也可包括控制器电路120”’。控制器电路120”’可生成多个控制信号122”’，如生成信号503和505来分别控制开关502和504的导通状态。图5插图中的典型控制信号503和505可各自包括矩形波形信号(矩形波形信号可包括脉冲宽度调制信号等)来控制有源箝位变换电路中各个开关的导通状态。
第一能量存储元件510可以通过开关504可控地耦合到第二能量存储元件518。可以控制第一能量存储元件510为输入电流和输入电压提供功率因数校正并传输能量给第二能量存储元件518，以下将深入描述。与前实施例一样，传输给第二能量存储元件的能量可提供一个直流信号，该信号可控地耦合到变压器电路520，通过开关502和504给负载110或210供电。
总的来看，在此实施例中控制器120”’可以控制开关502和504的导通状态，通过能量存储元件510和518来进行DC/AC逆变操作和输入电压和电流的功率因数校正操作。开关502和504可以互补运行，即控制此二开关以避免同时导通。还可进一步控制开关502和504来在各个开关的开启状态之间提供一个先开后合时间。开启开关502可生成等同于电容518两端电压的矩形信号的前半周期，并提供给增压变压器520。操作开关504可生成等同于电容528两端电压的矩形信号的后半个周期，并提供给增压变压器520。矩形信号可以平滑变成正弦信号并提供给LCD显示屏110的一个或多个灯管，或者变换为直流信号提供给显示屏210的一个或多个LED。
举例来说，从控制信号505开始，控制开关504的控制信号505打开(高)使得开关504导通。打开开关504(导通)可使输入源106的能量存储于第一能量存储元件510中。注意在此期间，电容518中的能量可能传输给变压器520。能量存储元件510中的能量计算方式为：
1510＝(VIN*t502)/L；此处L为能量存储元件510的电感量，t502为开关502打开的时间。
这样，传输给能量存储元件510的输入电流(IIN)可在低频期间与VIN成正比，输入电流(IIN)和输入电压(VIN)之间的功率因数校正得以完成。
当开关504为开，存储于第二能量存储元件518的能量可能传递给变压器520的主级，其路径为穿过开关504至地。开关504的上述操作可完成逆变操作的前半周期并将矩形波形的前半传递给变压器520。
当开关502打开(使用信号503)，开关504关闭，存储于第一能量存储元件510的能量可通过二极管514传递给第二能量存储元件518。当开关502为开，以闭环形式横穿电容528和穿过开关502的电压可以重置变压器520。以上操作重复进行，可以给变压器520提供持续的交流电源。
图5B-5G为图5A的典型电路结构所产生的典型信号。图5B为变压器520的次级上可能检测到的正弦输出电流530。输出电流530可以提供给负载。图5E详细描述了图5B的输出电流530。图5C为来自源102的正弦输入电压540。在此实施例中，正弦输入电压540可包括常规120伏交流插座电源。
图5D为上述功率因数校正操作所产生的正弦输入电流550。在此实施例中，输入电流550被描述为输入电流上的包络560。由于输入电流560的包络大致与电压波形540一致，输入电压540和输入电流560可能成正比，功率因数校正得以完成。
图5F为开关504两端的矩形电压570。如上已述，该电压可以由能量存储元件518生成，范围在200-400伏。开关502两端的矩形电压与之类似。通过开关504和开关502以互补方式打开和关闭，可以生成一个矩形信号并提供给变压器520用作增压，同时将矩形信号平滑变成正弦信号。图5G为能量存储元件510中电流的信号580。
控制器120”’也可接收电压反馈信息524和/或电流反馈信息526以了解LCD显示屏负载110或210的电压和/或电流供给情况。控制器120”’根据电压和/或电流反馈信息来调整信号505和503的开启时间，达到调整显示屏110或210功率的目的。另一可选方法，或作为附加方法，控制器120”’也可包含突发模式电路(Burst Mode Circuit)(图中未给出)，通过以短暂、可控的突发(burst)从负载中去耦逆变器电路来控制显示屏负载的功率供给(业界熟知)。
PFC与正激逆变操作
图6A为图1或2中系统的另一典型电源结构600。在此实施例中，单级电源驱动电路 108””可包括DC/AC变换电路，该电路由正激逆变电路形成，包括两个开关：开关602和开关604。开关602和604可包含场效应晶体管开关，二极管和/或其它开关机制。开关602和604各自可能包含一个体二极管，体二极管与相应的开关并联。该实施例中输入功率表现为整流后的信号106，包括输入电流IIN和输入电压VIN。如上已述，整流后的信号106可以由交流源102、整流电路104和电容等生成。
单级电源驱动电路108””也可包括PFC电路。在此实施例中，PFC电路可包括一个第一能量存储元件610和一个第二能量存储元件618。在此实施例中，第一能量存储元件610可包括电感，第二能量存储元件618可包括电容。
电源结构600还可包括控制器电路120””。控制器电路120””可生成多个控制信号122””，如信号603和605分别来控制开关602和604的导通状态。图6A插图中的典型控制信号603和605各自包括矩形波形信号(可包括脉冲宽度调制信号等)来控制正激逆变电路中各个开关的导通状态(开/关)。
可以控制第一能量存储元件610通过开关602耦合到第二能量存储元件618。可以控制第一能量存储元件给输入电流和输入电压提供功率因数校正，并将能量传输给第二能量存储元件618，以下将深入描述。与前述实施例类似，传输给第二能量存储元件618的能量可以提供一个直流信号，该直流信号通过开关602和开关604可控地耦合到变压器电路620，给负载110或210供电。
总的来看，在此实施例中控制器120””可以控制开关602和604的导通状态来进行DC/AC逆变操作，同时使用能量存储元件610和618来为输入电压和电流提供功率因数校正。开关602和604可以以同步的方式工作，即可控制此2开关同时导通。开关602和604的打开操作生成矩形信号的前半周期，并提供给增压变压器620。开关602和604的关闭操作生成矩形信号的后半周期，也提供给增压变压器620。所产生的跨过变压器620的矩形信号可以平滑变成正弦信号，并提供给LCD显示屏110的一个或多个灯管，或者变换成直流信号提供给显示屏210的一个或多个LED。
举例来说，从控制信号603开始，控制开关602的控制信号603打开(高)，控制开关604的控制信号605打开。开关602打开(导通)使得输入源106的能量存储于第一能量存储元件610中。能量存储元件610中存储的能量计算方式为：
I610＝(VIN*t602)/L；L为能量存储元件610的电感量，t602为开关602和604开启的时间。
与之类似传输给能量存储元件610的输入电流可能与VIN成正比，输入电流(IIN)和输入电压(VIN)之间的功率因数校正得以完成。
当开关602和604为开，存储于第二能量存储元件618的能量可传输给变压器620的主级，其路径是通过开关604和602至地。开关602和604的以上操作可完成逆变操作的前半周期并将矩形波形的前半传输给变压器620。
当开关602和604断开(使用信号603和605)，存储于第一能量存储元件610中的能量通过二极管614传输给第二能量存储元件618。当2个开关都关闭，变压器620可重置，电流从地流经二极管616、变压器和二极管614来箝制电容618的电压。以上操作完成逆变操作的后半周期并将矩形波形的后半传输给变压器620。上述操作重复进行，给变压器620提供持续的交流电源。
图6B-6H为图6A的典型电源结构所产生的典型信号。图6B为变压器620的次级上可能检测到的准正弦输出电流630。输出电流630可以提供给负载。图6E为图6B中输出电流630的更详细描述。图6C为来自源102的正弦输入电压640。在此实施例中，正弦输入电压640可包括常规120伏交流插座电源。
图6D为上述功率因数校正操作所产生的正弦输入电流650。在此实施例中，输入电流650被描述为输入电流的一个包络660。由于输入电流660大致与电压波形640一致，输入电压640和输入电流660可能成正比，可完成更佳的功率因数校正。
图6F为开关602两端的矩形电压信号670。如上已述，开关602导通导致开关602两端电压大约为0伏；开关602断开使得开关602两端电压与电容618两端电压相等。矩形电压670大致范围为200-400伏。图6G为开关604两端的矩形电压690。波形690的偏斜决定于开关602和604的不同操作。打开开关602和604允许DC/AC逆变操作将能量从电容618传输给负载。开关602还可为来自输入源106的能量存储于电感610提供另外的电流路径。当开关602和604都断开，开关602两端的波形可能受到电感610漏抗的影响，而开关604两端的波形可能受到变压器620漏抗的影响。因此，两个波形可能有所不同。但是无论如何变压器620两端波形的最终结果都可增压电压并将矩形信号平滑变成正弦信号。图6H为能量存储元件610中电流的信号680。
控制器120””也可接收电压反馈信息624和/或电流反馈信息626，以了解LCD显示屏负载110或210的电压和/或电流供给情况。控制器120””可能根据电压和/或电流反馈信息调整开关602和604的开启时间，以调整显示屏110或210的功率。另一可选方法，或作为附加方法，控制器120””也可包含突发模式电路(Burst Mode Circuit)(图中未给出)，通过以短暂、可控的突发(burst)从负载中去耦逆变器电路来控制显示屏负载的功率供给(业界熟知)。
本文所用之措辞和表达方式皆为描述性而非限制性，因此并不排除任何所表示和描述的特征之等同物(或者其部分之等同物)，而且应当承认，在权利要求的范围内可以存在多种修改。其它可能的修改，变更和备选方法亦同时存在。因此，权利要求书旨在包括所有此类等同物。

Claims (19)

1.一个集成电路，包括：
一个控制器，配置该控制器产生多个控制信号来控制逆变器电路的运行，从直流信号生成交流信号，所述控制器产生的所述控制信号同时也控制功率因数校正电路的运行，通过所述逆变器电路，使得所述功率因数校正电路能够给耦合到所述功率因数校正电路和所述逆变器电路的输入源提供功率因数校正。
2.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，其中：
所述输入源的所述功率因数校正包括所述输入源的一个输入电压，与该输入源的输入电流成正比。
3.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，其中：
所述控制器生成的所述多个控制信号各自包括一个脉冲宽度调制信号。
4.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，其中：
所述控制器还被配置用于控制所述逆变器电路和所述功率因数校正电路来给一个负载供电，该负载从包含至少一个冷阴极荧光灯的液晶显示屏和另一至少包含一个发光二极管的液晶显示屏所组成的组中选出。
5.一个系统，包括：
能够使用直流信号生成交流信号的逆变器电路；
耦合到所述逆变器电路的功率因数校正电路，该功率因数校正电路能够给耦合到所述逆变器电路和所述功率因数校正电路的输入源提供功率因数校正；和
一个控制器，配置该控制器生成多个控制信号来控制所述逆变器电路的运行将所述直流信号变成所述交流信号，所述控制器生成的所述控制信号也可控制所述功率因数校正电路的运行，通过所述逆变器电路使得所述功率因数校正电路可以生成功率因数校正。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，其中：
所述逆变器电路包括全桥变换电路，该电路包括第一对重叠开关，控制该第一对重叠开关可从所述直流信号生成所述交流信号的前半周期，以及第二对重叠开关，控制该第二对重叠开关生成所述交流信号的后半周期；和
所述功率因数校正电路包括一个第一能量存储元件，该第一能量存储元件通过所述第一对重叠开关中的至少一个可控地耦合到所述输入源；一个第二能量存储元件，该第二能量存储元件通过所述第二对重叠开关中的至少一个耦合到所述第一能量存储元件；所述控制器控制所述第一对重叠开关中的至少一个，可以使得所述第一能量存储元件存储一个与所述输入源电压成正比的电流，通过所述第二对重叠开关中的至少一个，可以控制所述第一能量存储元件耦合到所述第二能量存储元件来将所述第一能量存储元件中的能量传输给所述第二能量存储元件。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，其中：
所述功率因数校正电路还可包括一个第三能量存储元件，通过所述第二对重叠开关中的至少一个可控地耦合到所述输入源；所述控制器控制所述第二对重叠开关中的至少一个，所述第三能量存储元件能够存储与所述输入源电压成正比的电流；所述第三能量存储元件通过所述第一对重叠开关中的至少一个可控地耦合到所述第二能量存储元件来将存储于所述第三能量存储元件中的能量传输给所述第二能量存储元件。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，其中：
传输给所述第二能量存储元件的能量可以提供所述直流信号。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，其中：
所述第一能量存储元件包括电感，该电感可以存储一个与所述输入源提供的电压成正比的电流，所述第二能量存储元件包括电容。
10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，其中所述第三能量存储元件包括电感，该电感能够存储一个与所述输入源提供的电压成正比的电流，所述第二能量存储元件包括电容。
11.如权利要求5所述的系统，其特征在于，其中：
所述逆变器电路包括半桥变换电路，该电路包括一个第一开关，可控制该第一开关来从所述直流信号生成所述交流信号的前半周期，包括一个第二开关，可控制该第二开关来生成所述交流信号的后半周期；和
所述功率因数校正电路包括一个第一能量存储元件，至少通过所述第一开关可控地耦合到所述输入源上，包括一个第二能量存储元件，通过所述第一开关和第二开关可控地耦合到所述第一能量存储元件；当所述控制器控制所述第一开关来生成所述交流信号的前半周期时，所述第一能量存储元件能够存储一个与所述输入源电压成正比的电流；所述第一能量存储元件可以通过所述第一开关和第二开关可控地耦合到所述第二能量存储元件来将存储于所述第一能量存储元件的能量传输给所述第二能量存储元件。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，其中：
当所述控制器控制所述第二开关来生成所述交流信号的后半周期并传输给变压器电路时，所述第二能量存储元件可以在闭环中可控地耦合到所述变压器电路。
13.如权利要求5所述的系统，其特征在于，其中
所述逆变器电路包括有源箝位变换电路，该电路包括一个第一开关，控制该第一开关来使用所述直流信号生成所述交流信号的前半周期，包括一个第二开关，控制该第二开关来生成所述交流信号的后半周期；和
所述功率因数校正电路包括一个第一能量存储元件，至少通过所述第一开关可控地耦合到所述输入源，包括一个第二能量存储元件，通过所述第一开关可控地耦合到所述第一能量存储元件；当所述控制器控制所述第一开关生成所述交流信号前半周期时，所述第一能量存储元件可以存储一个与所述输入源电压成正比的电流；所述第一能量存储元件可以通过所述第一开关可控地耦合到所述第二能量存储元件来将存储于所述第一能量存储元件中的能量传输给所述第二能量存储元件。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，其中：
当所述控制器控制所述第二开关来生成所述交流信号的后半周期来重置变压器电路时，所述第二能量存储元件可以在闭环中可控地耦合到所述变压器电路。
15.如权利要求5所述的系统，其特征在于，其中：
所述逆变器电路包括一个拓扑结构，该结构选自包括一个全桥、半桥、有源箝位、正激、推挽和一个D类逆变器拓扑结构的组中；所述功率因数校正电路包括一个第一能量存储元件，该第一能量存储元件可以存储一个与输入电压成正比的电流，包括一个第二能量存储元件，该第二能量存储元件可以存储来自所述第一能量存储元件的能量。
16.如权利要求5所述的系统，其特征在于，其中：
所述控制器也可配置用来控制所述逆变器电路和所述功率因数校正电路来给一个负载供电，所述负载选自一个组，该组中包括一个液晶显示屏，其中含有最少一个冷阴极荧光灯，包括另一个液晶显示屏，其中含有最少一个发光二极管。
17.一种方法，包括：
通过一个控制器生成多个控制信号来控制逆变器电路运行，使用直流信号生成交流信号；和
使用所述控制器生成的所述控制信号来同时控制功率因数校正电路的运行，通过所述逆变器电路，使得所述功率因数校正电路能够给耦合到所述功率因数校正电路和所述逆变器电路的输入源提供功率因数校正。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，其中：
所述输入源的功率因数校正包括存储一个与所述输入源的输入电压成正比的电流。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还可包括：
使用所述控制器控制所述逆变器电路和所述功率因数校正电路来给一个负载供电，所述负载选自一个组，该组中包括一个液晶显示屏，其中含有最少一个冷阴极荧光灯，包括另一个液晶显示屏，其中含有最少一个发光二极管。
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