CN103887968B - 电源转换器控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电源转换器控制电路，其中至少包含电源转换器电路及控制电路。此电源转换器电路可以将输入电压升压之后提供给被驱动元件，还可分别产生电压信号及电流侦测信号，并且将二端混合成为电压/电流侦测信号。控制电路系依据电压/电流侦测信号配合调变信号解出过电压信号及电流侦测信号，再输入过电压保护元件及过电流保护元件以进行比对，并据以进行过电压及过电流之保护。

Description

电源转换器控制电路

技术领域

本发明是涉及一种电源转换器控制电路，特别是涉及一种可减少接脚的电源转换器控制电路。

背景技术

近年来，随着液晶显示器(liquid-crystal display,LCD)的快速发展，发光二极管(light-emitting diode,LED)背光源已逐渐取代了传统的冷阴极灯管(cold-cathodefluorescent lamps,CCFL)背光源。请参阅第1图，第1图系为已知具有升压功能的发光二极管驱动电路，包含升压电路10、分压电路30及集成电路化的控制电路40、发光二极管20及反馈电阻R_FB。当功率晶体管T₁导通时，输入电压V_in跨接于电感储能组件L₁，使得电感储能组件L₁的电流呈线性增加，并且储存能量于电感储能组件L₁中。若达到所预订的导通时间，功率晶体管T₁便立即关闭，以将电感储能组件L₁所储存的能量经过二极管D₁输出至升压电路10的输出端，并且对电容C₂进行充电。经由上述动作重复交替以将输入电压V_in提升至升压电路10的输出端所设定之准位，此即为升压(boosting)之原理。

其中，升压电路10的输出端系依序电性串联发光二极管20及反馈电阻R_FB，反馈电阻R_FB的非接地端电性耦接至控制电路40的回授信号接脚FB。通过由回授电路的回授电压输出至控制电路40，再透过控制电路40输出控制信号至功率晶体管T₁的栅极，以达到设定的电流。

其中，过压保护方式系为升压电路10的输出电压透过分压电路30输出一分压至过压信号接脚OVP，并且与控制电路40内部过压保护比较器(未绘示)的参考电压进行比较。若分压超过参考电压，则使得此驱动电路关闭并锁住。

此外，电流侦测方式系经由功率晶体管T₁之源极，经过电流侦测电阻R_CS输入至控制电路40之电流侦测信号脚位CS。

然而，在控制电路接脚数量受限的情况下，传统上具有升压功能的驱动电路便无法克服此问题而适用前述的控制电路。

发明内容

有鉴于上述已知技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种电源转换器控制电路，使得在成本考量及接脚数量受到限制的情况下，此电源转换器控制电路还能够保有升压、侦测电流及过压保护的功能。

为达到上述目的本发明是通过以下技术方案予以实现：

本发明提出一种电源转换器控制电路，包含电源转换器电路及控制电路，电源转换器电路用以连接至外界的输入电压并产生一输出电压，电源转换器电路具有电感储能组件及功率晶体管，其中电感储能组件的一端为电性耦接至输入电压，功率晶体管的漏极为电性耦接至电感储能组件的另一端，功率晶体管的栅极接收一共用的调变信号以产生输出电压至输出端。控制电路用以控制输出电压，控制电路具有多功能输入端、过电流侦测电路及过电压侦测电路，其中多功能输入端为电性耦接至功率晶体管的源极及输出端，过电流侦测线路及过电压侦测电路系分别接收共享之调变信号以电性耦合至多功能输入端。

电源转换器电路还包含电流侦测电阻、第一电阻、第二电阻、第一电性节点及接地端，功率晶体管的漏极为电性耦接至输出端，功率晶体管的源极与电流侦测电阻的一端为共同电性耦接至第一电性节点，电流侦测电阻的另一端则电性耦接至接地端，第一电阻的一端为电性耦接至输出端，第一电阻的另一端为电性耦接至多功能输入端，第二电阻两端为电性耦接至第一电性节点及多功能输入端。

过电流侦测电路包含电流信号侦测器及过电流侦测信号输出端，电流信号侦测器的第一输入端接收共享之调变信号，电流信号侦测器的第二输入端为电性耦接至多功能输入端，电流信号侦测器的输出端为电性耦接至过电流侦测信号输出端；过电压侦测电路包含反相器、控制晶体管及过电压信号输出端，反相器的输入端接收共享之调变信号，反相器之输出端电为性耦接至控制晶体管的栅极，控制晶体管的源极/漏极的一端为电性耦接至多功能输入端，控制晶体管的源极/漏极的另一端则电性耦接至过电压信号输出端。

其中，共享之调变信号为例如为脉宽调变(pulse width modulation,PWM)信号，且控制电路为集成电路所构成。

续言之，过电压信号输出端及过电流侦测信号输出端系分别电性耦接至过电压保护比较器及过电流保护比较器之非反相输入端，过电压保护比较器及过电流保护比较器之反相输入端系分别电性耦接至过电压比较参考电压及过电流比较参考电压。

续言之，电源转换器的输出端可依序电性串联例如为至少一发光二极管的被驱动组件及接地的反馈电阻，反馈电阻的非接地端电性耦接至控制电路。

此外，电源转换器之输出端可电性串联多个电性并联的被驱动组件，其中被驱动组件例如为至少一发光二极管。

此外，电源转换器的输出端可依序电性串联例如为至少一发光二极管的被驱动组件及亮度控制晶体管的漏极，亮度控制晶体管的源极系串联接地的反馈电阻，此反馈电阻的非接地端为电性耦接至控制电路。

续言之，前述之被驱动组件为发光二极管(light-emitting diode,LED)或冷阴极灯管(cold-cathode fluorescent lamps,CCFL)。

承上所述，依据本发明之电源转换器控制电路，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的电源转换器控制电路，可将合并电流侦测信号的输入接脚及过压保护组件的输入接脚结合为同一个接脚。

(2)本发明的电源转换器控制电路，可在成本考量及接脚数量受到限制的情况下，使得此电源转换器控制电路还能够保有升压、电流侦测及过压保护的功能。

附图说明

图1系为已知的具有升压功能的驱动电路示意图；

图2系为本发明的电源转换器控制电路的第一实施例的示意图；

图3系为本发明的电源转换器控制电路的脉宽调变信号的示意图；

图4系为本发明的电源转换器控制电路的处理信号的示意图；

图5系为本发明的电源转换器控制电路的电流信号侦测器的示意图；

图6系为本发明的电源转换器控制电路的第二实施例的示意图；

图7系为本发明的电源转换器控制电路的第三实施例的示意图。

附图中：10.升压电路；20.发光二极管；30.分压电路；40.控制电路；100.电源转换器电路；110.第一电性节点；120.多功能输入端；130.输出端；140.接地端；200.被驱动组件；300.分压电路；400.控制电路；410.总和斜率补偿电路；420.过电压信号输出端；430.过电流侦测信号输出端；440.过电压侦测电路；450.过电流侦测电路；500.被驱动组件。

CLK：时脉信号；CS：电流侦测信号(接脚)；CS/OVP：多功能输入端信号(接脚)；COMP1：过电压保护比较器；COMP2：过电流保护比较器；C₁：第一电容；C₂：第二电容；C₃：第三电容；DIM_OUT：调光输出信号接脚；D₁：二极管；FB：回授信号接脚；GATE：功率晶体管栅极信号接脚；I₁：反相器；L₁：电感储能组件；OP1：第一比较器；OP2：第二比较器；OP3：第三比较器；OVP：过电压信号(接脚)；Phase-1：电流侦测周期；Phase-2：电压侦测周期；PWM：脉宽调变信号；R_CS：电流侦测电阻；R_FB：反馈电阻；R₁：第一电阻；R₂：第二电阻；R₃：第三电阻；R₄：第四电阻；S/H&S：电流信号侦测器；T₁：功率晶体管；T₂：控制晶体管；T₃：亮度控制晶体管；V_{CS_S}：过电流侦测信号；V_in：输入电压；V_{oc_ref}：过电流比较参考电压；V_{ov_ref}：过电压比较参考电压。

具体实施方式

兹为使贵审查委员对本发明的技术特征及所达到的功效有更进一步的了解与认识，谨佐以优选之实施例及配合详细之说明如下。

以下将参照相关附图，说明依本发明电源转换器控制电路之实施例，为使便于理解，下述实施例中之相同组件系以相同的符号标示来说明。

本发明系公开一种电源转换器控制电路，其中至少包含电源转换器电路及控制电路。此电源转换器电路可以将输入电压升压之后提供给被驱动组件，还可分别产生一电压信号及一电流侦测信号，并且将二端混合成为电压/电流侦测信号。控制电路系依据电压/电流侦测信号配合调变信号解出过电压信号及电流侦测信号，再输入过电压保护组件及过电流保护组件以进行比对，并据以进行过电压及过电流之保护。

请参阅图2、图3及图4，图2系为本发明的电源转换器控制电路的第一实施例的示意图，图3系为本发明的电源转换器控制电路的调变信号的示意图，图4系为本发明的电源转换器控制电路的处理信号的示意图。本发明的电源转换器控制电路至少包含电源转换器电路100及控制电路400。电源转换器电路100包括电感储能组件L₁、功率晶体管T₁、电流侦测电阻R_CS、第一电阻R₁、第二电阻R₂、第一电性节点110、输出端130及接地端140，并连接至外界的输入电压V_in。其中电感储能组件L₁的一端电性耦接至输入电压V_in，功率晶体管T₁的漏极电性耦接至电感储能组件L₁的另一端，功率晶体管T₁的源极及电流侦测电阻R_CS的一端为共同电性耦接至第一电性节点110，功率晶体管T₁的栅极接收一共用的调变信号，例如脉宽调变信号(PWM)，以控制产生输出电压，电流侦测电阻R_CS另一端则电性耦接至接地端140。第一电阻R₁的一端系电性耦接至输出端130，第二电阻R₂的一端为电性耦接至第一电性节点110。输出端130依序电性串联例如为至少一发光二极管或冷阴极灯管的被驱动组件200及接地的反馈电阻R_FB。

其中，电源转换器电路100的输出电压透过分压电路300输出一分压，再与经由功率晶体管T₁调控及电流侦测电阻R_CS分压后的输出信号合并相加成为电流侦测/过电压信号，并且透过多功能输入端120输入至控制电路400。

续言之，控制电路400具有多功能输入端120、过电流侦测电路450及过电压侦测电路440。第一电阻R₁另一端与第二电阻R₂另一端共同电性耦接至多功能输入端120。过电压侦测电路440包含反相器I₁、控制晶体管T₂及过电压信号输出端420，反相器I₁的输入端接收共享之脉宽调变信号PWM，反相器I₁之输出端电性耦接至控制晶体管T₂的栅极，控制晶体管T₂的源极/漏极的一端电性耦接至多功能输入端120，控制晶体管T₂的源极/漏极的另一端电性耦接至过电压信号输出端420。过电流侦测电路450包含电流信号侦测器S/H&S及过电流侦测信号输出端430，电流信号侦测器S/H&S的第一输入端接收共享之脉宽调变信号PWM，电流信号侦测器S/H&S的第二输入端电性耦接至多功能输入端120，电流信号侦测器S/H&S的输出端系电性耦接至过电流侦测信号输出端430。

如图3及图4所示，当脉宽调变信号PWM在电流侦测周期Phase-1的时间区间时，其状态系为启动。因此，功率晶体管T₁会启动产生输出信号，电流信号侦测器S/H&S会配合脉宽调变信号PWM与时脉信号CLK以对多功能输入端120的输入信号进行取样，并且除去其中的过电压信号准位440，以获得纯粹的过电流侦测信号V_{CS_S}，并且输出至过电流侦测信号输出端430；同时，脉宽调变信号PWM经过反相器I₁时转为关闭状态，并且经由控制晶体管T₂的栅极关闭控制晶体管T₂输出。当脉宽调变信号PWM在电压侦测周期Phase-2的时间区间时其状态为关闭，因此功率晶体管T₁会关闭输出信号，使电流侦测/过电压信号仅剩余过分压电路300输出的分压，脉宽调变信号PWM经过反相器I₁时会转为启动状态，并且经由控制晶体管T₂的栅极控制输出分压信号至过电压信号输出端420；同时，脉宽调变信号PWM关闭电流信号侦测器S/H&S之输出。

续言之，图5为本发明的电源转换器控制电路的电流信号侦测器的示意图，其中第一比较器OP1、第二比较器OP2、时脉信号CLK、第三电容C₃及配合电路共同构成电流信号侦测器S/H&S，时脉信号CLK用以控制取样之频率，第三电容C₃用以保存取样值；第三比较器OP3、第三电阻R₃、第四电阻R₄及配合电路构成减法电路，其功能为除去过电压信号准位440，减法电路之输出经由脉宽调变信号PWM进行调控以产生过电流侦测信号V_{CS_S}。

如图2所示，过电压信号输出端420及过电流侦测信号输出端430系分别电性耦接至过电压保护比较器COMP1及过电流保护比较器COMP2的非反相输入端。过电压保护比较器COMP1及过电流保护比较器COMP2的反相输入端系分别电性耦接至过电压比较参考电压V_{ov_ref}及过电流比较参考电压V_{ov_ref}。若是过电压信号输出端420送出的过电压信号准位高于过电压比较参考电压V_{ov_ref}，过电压保护比较器COMP1会送出起动控制信号，反之则送出关闭控制信号；同理，若是过电流侦测信号输出端430送出的过电流侦测信号V_{CS_S}准位高于过电流比较参考电压V_{oc_ref}，过电流保护比较器COMP2会送出起动控制信号，反之则送出关闭控制信号。过电流侦测信号输出端430系电性耦接至总和斜率补偿电路410，以便进行过电流侦测信号V_{CS_S}的后续处理。

请参阅图6，图6系为本发明的电源转换器控制电路的第二实施例的示意图。其中，电源转换器电路100的输出端130可电性串联多个电性并联的被驱动组件500，其中被驱动组件500例如为至少一发光二极管或冷阴极灯管。

请参阅图7，图7系为本发明的电源转换器控制电路的第三实施例的示意图。其中，电源转换器电路100的输出端130依序电性串联例如为至少一发光二极管或冷阴极灯管的被驱动组件200及亮度控制晶体管T₃的漏极，亮度控制晶体管T₃的源极经串联反馈电阻R_FB后接地。

总言之，本发明的具有升压功能的电源转换器控制电路将CS接脚及OVP接脚结合为多功能输入端接脚CS/OVP，使得在成本考量及接脚数量受到限制的情况下，此电源转换器控制电路还能够保有升压、电流侦测及过压保护的功能。

以上所述仅为举例性，而非为限制性端。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求书中。

Claims (9)

1.一种电源转换器控制电路，其特征在于，包含：

电源转换器电路，其连接至外界的输入电压用以产生输出电压，所述电源转换器电路具有电感储能元件及功率晶体管，其中所述电感储能元件的一端电性耦接至所述输入电压，所述功率晶体管的漏极电性耦接至所述电感储能元件的另一端，所述功率晶体管的栅极接收调变信号以产生所述输出电压至输出端；以及控制电路，用以控制所述输出电压，所述控制电路具有多功能输入端、过电流侦测电路及过电压侦测电路，其中所述多功能输入端电性耦接至所述功率晶体管的源极及所述功率晶体管的所述输出端，所述过电流侦测电路及所述过电压侦测电路分别接收所述调变信号以电性耦合至所述多功能输入端；其中，所述过电流侦测电路还包含有电流信号侦测器及过电流侦测信号输出端，所述电流信号侦测器的第一输入端接收所述调变信号，所述电流信号侦测器的第二输入端电性耦接至所述多功能输入端，所述电流信号侦测器的输出端电性耦接至所述过电流侦测信号输出端；所述过电压侦测电路还包含反相器、控制晶体管及过电压信号输出端，所述反相器的输入端接收所述调变信号，所述反相器的输出端电性耦接至所述控制晶体管的栅极，所述控制晶体管的源极/漏极的一端电性耦接至所述多功能输入端，所述控制晶体管的源极/漏极的另一端电性耦接至所述过电压信号输出端。

2.如权利要求1所述的电源转换器控制电路，其特征在于，所述电源转换器电路还包含有电流侦测电阻、第一电阻、第二电阻、第一电性节点及接地端，所述功率晶体管的漏极电性耦接至所述输出端，所述功率晶体管的源极与所述电流侦测电阻的一端共同电性耦接至所述第一电性节点，所述电流侦测电阻的另一端则电性耦接至所述接地端，所述第一电阻的一端电性耦接至所述输出端，所述第一电阻的另一端电性耦接至所述多功能输入端，所述第二电阻两端电性耦接至所述第一电性节点及所述多功能输入端。

3.如权利要求1所述的电源转换器控制电路，其特征在于，所述过电压信号输出端及所述过电流侦测信号输出端分别电性耦接至过电压保护比较器及过电流保护比较器之非反相输入端，所述过电压保护比较器及所述过电流保护比较器之反相输入端分别输入过电压比较参考电压及过电流比较参考电压。

4.如权利要求2所述的电源转换器控制电路，其特征在于，所述电源转换器电路的所述输出端依序电性串联被驱动元件及接地的反馈电阻。

5.如权利要求2所述的电源转换器控制电路，其特征在于，所述电源转换器电路的所述输出端电性串联多个电性并联的被驱动元件。

6.如权利要求2所述的电源转换器控制电路，其特征在于，所述电源转换器电路的所述输出端依序电性串联被驱动元件及亮度控制晶体管的源极/漏极的一端，所述亮度控制晶体管的源极/漏极的另一端系串联接地之反馈电阻。

7.如权利要求1所述的电源转换器控制电路，其特征在于，所述控制电路系由集成电路组成。

8.如权利要求1所述的电源转换器控制电路，其特征在于，所述调变信号为脉宽调变信号。

9.如权利要求4、5或6所述的电源转换器控制电路，其特征在于，所述被驱动元件系为发光二极管或冷阴极灯管。