CN1175554C - 压电变压器的控制电路及方法 - Google Patents

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Abstract

在用于驱动连接到压电变压器(1)上的负载(2)的压电变压器控制电路中，可以振荡出作为压电变压器(1)驱动基础的振荡信号，并且由一个驱动电路(4)根据振荡信号来驱动压电变压器(1)。用于向驱动电路(4)提供脉冲电压的脉冲电源电路(5)对需要提供给驱动电路(4)的脉冲电压进行脉冲调制，从而间歇地驱动驱动电路(4)。

Description

压电变压器的控制电路及方法
本发明涉及到压电变压器的控制电路及其方法，特别是涉及到适用于冷阴极荧光灯(CCFL)驱动装置中的压电变压器的控制电路及其方法。
近来，液晶显示已被广泛地用作诸如便携式笔记本个人计算机等等的显示装置。这些液晶显示装置中装有冷阴极荧光灯作为所谓的背景光，以便从背面照亮液晶显示面板。开启冷阴极荧光灯需要一个逆变器，它应该能够将电池或类似物的低DC电压转换成初始发光状态下的1,000Vrms和稳定发光状态下的500Vrms以上的高AC电压。传统上是用一个绕线变压器作为这种逆变器的升压变压器。但是近年来已经开始使用通过机械能量执行电力转换以达到升压目的的压电变压器。这种压电变压器具有通常并不受欢迎的特性，也就是会根据输出负载(负载电阻)的大小而大幅度改变其升压比例。另一方面，对负载电阻的依赖性也适合冷阴极荧光灯的逆变器电源的特性。因此，压电变压器作为满足液晶显示装置对小断面和高效率要求的一种小尺寸、高电压的电源是具有吸引力的。以下要参照图1到4来说明这种压电变压器的控制电路的基本结构。
图1是第一种现有技术的压电变压器控制电路的方框图。
在图1中，标号101代表压电变压器；102代表负载，例如是连接到压电变压器101的输出端上的一个冷阴极荧光灯；103是一个振荡电路，用于振荡一个例如方波的AC信号；而104是一个驱动电路，它按照来自振荡电路103的振荡信号驱动压电变压器101。
众所周知，压电变压器可以按照输入AC电压的频率而大大改变其丘形的输出电压，当压电变压器受到其共振频率的驱动时，输出电压达到最大值，而共振频率是随着温度或是输出负载的量值(负载电阻)而变化的。因此，一般的方案是让振荡电路103输出的振荡信号的频率等于共振频率，用驱动电路104根据这一振荡信号来驱动压电变压器101，从而在压电变压器101的输出端产生一个高电压。
在图1的框图中，驱动电路104可以采用图2所示的结构。
图2是第二种现有技术的压电变压器控制电路的方框图。在图2中，驱动电路104包括一个p-型晶体管(FET：场效应晶体管)104a和一个n-型晶体管(FET)104b，将这些晶体管连接成一个半桥式电路。这两个晶体管(104a和104b)按照从振荡电路103输出的振荡信号的状态交替地执行切换。通过驱动电路104的这种切换操作将一个幅值等于输入电压Vi的驱动电压(AC电压)提供给压电变压器101。
在具有上述结构的控制电路中，为了控制冷阴极荧光灯的亮度，需要改变流经连接成负载102的冷阴极荧光灯的灯电流(负载电流)。为此就必须要调节冷阴极荧光灯的供电电压(压电变压器101的输出电压)。为了调节供电电压，就需要调节作为供电电压的基础的来自振荡电路103的振荡信号。这一振荡信号的ON周期的面积可以被视为提供给压电变压器101的能量。因此，通过改变这一能量就可以改变压电变压器101的输出电压。因此，在普通的压电变压器控制电路中，冷阴极荧光灯的亮度是用图3和4所示的方法来控制的。
图3和4是用来解释控制冷阴极荧光灯亮度的传统方法的时序图。
在图3所示的方法中，从驱动电路提供给压电变压器的能量是通过改变振荡信号的幅值进行调节的，这样就能调节输出电压(的幅值)。在图4所示的方法中，例如日本专利公开号5-64437或7-220888中所述，在图1或2的控制电路中配置一个PWM(脉宽调制)电路。按照来自这一PWM电路的一个信号对来自振荡电路的振荡信号的占空比(Ton/(Ton+Toff))进行改变，从而调节从驱动电路提供给压电变压器的能量，以此来调节输出电压(的幅值)。
不幸的是，按照上述的传统方法，当作为负载的冷阴极荧光灯的亮度随着压电变压器输出电压的下降而降低时，如果来自压电变压器的输出电压变成了低于保持冷阴极荧光灯放电所需的电压，照明状态就会变得不稳定。所造成的闪烁会对人的视觉产生影响。因此，用上述传统方法调节亮度所面临的问题是取得稳定亮度的调光范围比较窄。
以下要参照图5到10来说明关于将冷阴极荧光灯的亮度保持在预定亮度的另一种现有技术的压电变压器控制电路。
图5是第三种现有技术的压电变压器控制电路的框图。
在图5中，标号201代表压电变压器；202是负载，例如是连接到压电变压器201输出端上的一个冷阴极荧光灯；203是一个检测电阻Rdet，用来检测流经负载的电流；204是一个整流电路，用于将检测电阻203上产生的AC电压转换成DC电压；205是一个误差放大器，用来将经过整流电路204整流的电压Vri与参考电压Vref相比较，并且放大其比较结果的差；206是一个电压控制振荡电路，它按照来自误差放大器205的输出电压输出一个振荡信号；而207是一个驱动电路，它按照来自电压控制振荡电路206的振荡信号来驱动压电变压器201。以下要参照图6A和6B来说明具有上述结构的控制电路的工作方式。
图6A的曲线可以用来解释压电变压器的频率和输出电压之间的关系。图6B的曲线可以用来解释压电变压器的频率和连接到压电变压器上的负载中的负载电流之间的关系。
如图6A所示，压电变压器201具有丘状的共振频率特性，其峰值就是压电变压器201的共振频率。按照一般的常识，在压电变压器201输出电压的作用下流经负载202的电流也具有类似的丘状特性。在图6B中，这一负载电流是用负载电流检测电压Vri来代表的。以下要说明使用该特性右侧(下降)部分的控制方式。在开启控制电路的电源时，电压控制振荡电路206就开始初始频率fa的振荡。由于此时在负载202中没有电流，检测电阻203产生的电压是零。与此相应，按照负载电流检测电压Vri与参考电压Vref的比较结果，误差放大器205向电压控制振荡电路206输出一个负电压。电压控制振荡电路206根据这一电压将振荡信号的振荡频率转移到一个低频电压。因此，随着频率向低频的转移，压电变压器201的输出电压上升，而负载电流(负载电流检测电压Vri)也会增大。当负载电流(负载电流检测电压Vri)与参考电压Vref变成彼此相等时，频率就稳定在(fb)。即使共振频率因温度的变化而改变或是随时间改变时，频率也会相应地偏移，总是保持负载电流基本上恒定不变。
因此，在图5所示的控制电路中，频率控制是这样执行的，让负载电流检测电压Vri变成等于参考电压Vref，且通过这种频率控制将负载电流保持在预定值。如果将冷阴极萤光灯作为这种压电变压器控制电路中的负载，并且用这种控制电路作为冷阴极萤光灯的照明装置，由于冷阴极萤光灯的亮度正比于流入冷阴极萤光灯的灯电流，就可取得将冷阴极萤光灯的亮度保持在预定亮度的功能。
如上所述，图5中所示的控制电路能将冷阴极萤光灯的照明状态保持在预定亮度。但是，实际上，除了将照明状态保持在预定亮度的功能之外，还需要改变亮度的功能(调光功能)。
图7和8表示其他现有技术。图7是一个电路的框图，它具有保持压电变压器的驱动电压基本恒定的功能。图8是一个电路的框图，它具有保持变压器的输出电压基本上恒定的功能。在这些电路中，误差放大器205会比较检测电阻210a和210b及整流电路204所测得的电压与参考电压。根据比较结果，就可以控制来自执行所谓PWM(脉宽调制)的PWM振荡电路211的输出方波信号的占空比。当此方波信号的占空比受到控制时，就可以改变在方波中所含的作为基波的正弦波的振幅。如同电压控制振荡电路206中的情形，这样就能使驱动电压或输出电压保持在预定值。
图9表示另一例现有技术，在其中是通过调整来自PWM振荡电路211的输出方波信号的占空比而控制灯电流的。按照这种控制电路，可以用电阻203来检测灯电流。而且，图10中所示的控制电路使用了在图5中解释的电压控制振荡电路206，用以取代图8中的PWM振荡电路211。
此外，日本专利公开第8-139382号已提出了一种用于压电变压器的控制器，它具有逐级上升的输出电压，电压的波形实际上是一种脉冲波形。更具体地说，该文献的目的是切断与脉冲波形信号相对应的变压器输出波形信号的残余信号。在该文献中提出了一种使用AND门电路按照一个振荡信号来间歇地操作一个半桥式驱动电路的方法，将其作为与图2所示的控制电路有关的一个半桥式压电变压器驱动电路。但是，在此方法中，连接成半桥式电路的两个晶体管是在来自AND门电路的同一个输出脉冲信号的作用下导通和关断。因此，在这一脉冲信号的间歇周期中，两个晶体管都会关断。也就是说，在脉冲信号的间歇周期中，压电变压器的驱动电压会从零电位漂移，从而造成不稳定的状态。结果，在该周期中，来自压电变压器的本来应该是零电位的输出电压并不必然为零。另外，如果用已经除去了残余(振铃)信号的输出波形信号来驱动冷阴极萤光灯，就会缩短冷阴极萤光灯的寿命，因为这种输出波形信号会给灯造成损害。
本发明就是针对上述情形而提出的，其目的是为压电变压器提供一种控制电路及其方法，它可以同时实现保持冷阴极萤光灯的灯电流基本上恒定，从而获得稳定亮度的功能，以及通过间歇振荡来调整亮度的功能。
为了实现上述目的，本发明的压电变压器控制电路具有下述配置。
也就是说，用来驱动连接到一个压电变压器上的冷阴极萤光灯的一种压电变压器控制电路包括：
振荡装置，用来按照一个控制电压产生振荡信号，
驱动装置，使用按照来自振荡装置的振荡信号产生的一个AC电压驱动压电变压器，
负载电流检测装置，用来检测连接到压电变压器输出端上的冷阴极萤光灯中流过的电流，
采样和保持装置，按照一个预定的控制信号采样和保持负载电流检测装置的输出，
负载电流误差输出装置，用来将采样和保持装置的输出与一个预定值相比较，并且按照比较的结果输出控制电压，以及
间歇振荡装置，对准备提供给驱动装置的一个脉冲信号进行脉冲调制，以便间歇地驱动驱动装置，从而间歇地驱动压电变压器，
其中的采样和保持装置向负载电流误差输出装置输出一个保持电压，该保持电压对应着间歇振荡装置没有振荡的时候在间歇振荡装置的振荡周期中从负载电流检测装置的输出，并且
间歇振荡装置能够调整所产生的脉冲信号的占空比。
另外，为了实现上述目的，本发明的压电变压器控制方法具有以下的配置。
一种压电变压器控制方法，按照一个控制电压和脉冲调制信号产生一个振荡信号，并且用按照振荡信号产生的一个AC电压间歇驱动压电变压器，用来驱动连接到压电变压器上的一个冷阴极萤光灯，该方法包括以下步骤
检测连接到压电变压器的一个输出端上的冷阴极萤光灯中流过的电流，并且通过对控制电压的控制来控制振荡信号的振荡频率，从而使负载电流基本上保持恒定，
按照一个预定的控制信号采样和保持一个与电流相对应的电压信号，以及
在脉冲调制信号没有振荡时，就输出一个与脉冲调制信号的振荡周期中的电压信号相对应的保持电压，
在其中可以通过调整脉冲调制信号的占空比来改变冷阴极萤光灯的亮度。
根据以下结合附图的说明就可以看出本发明的其它特征及其优点，在所有附图中用相同的符号代表相同或是类似的部件。
图1是第一种现有技术的压电变压器控制电路的方框图；
图2是第二种现有技术的压电变压器控制电路的方框图；
图3是一个时序图，用来解释按照现有技术控制冷阴极萤光灯亮度的方法；
图4是一个时序图，用来解释按照现有技术控制冷阴极萤光灯亮度的方法；
图5是第三种现有技术的压电变压器控制电路的方框图；
图6A是一条曲线，用来解释压电变压器的频率与压电变压器输出电压之间的关系；
图6B是一条曲线，用来解释压电变压器的频率与连接到压电变压器上的负载中的负载电流之间的关系；
图7是一个电路框图，它具有保持压电变压器的驱动电压基本上恒定的功能；
图8是一个电路框图，它具有保持压电变压器的输出电压基本上恒定的功能；
图9是一个电路框图，它具有保持压电变压器的灯电流基本上恒定的功能；
图10是一个电路框图，它具有保持压电变压器的输出电压基本上恒定的功能；
图11是作为本发明第一实施例的压电变压器控制电路的框图；
图12是一个时序图，用来解释本发明第一实施例(在最高亮度的情况下)的控制电路的控制方式；
图13是一个时序图，用来解释本发明第一实施例(在调光的情况下)的控制电路的控制方式；
图14是一个示意图，用来解释本发明第一实施例的脉冲电源电路的结构；
图15是作为本发明第一实施例的第一变形的一个压电变压器控制电路的框图；
图16是作为本发明第一实施例的第二变形的一个压电变压器控制电路的框图；
图17是作为本发明第一实施例的第三变形的一个压电变压器控制电路的框图；
图18是压电变压器控制电路的一个框图，电路中包括一个能够使冷阴极萤光灯调光的脉冲电源电路；
图19是作为本发明第二实施例的压电变压器控制电路的框图；
图20是一个时序图，用来解释本发明第二实施例的控制电路的工作方式；
图21是作为本发明第二实施例的第一变形的一个压电变压器控制电路的框图；
图22是作为本发明第二实施例的第二变形的一个压电变压器控制电路的框图；
图23是作为本发明第二实施例的第三变形的一个压电变压器控制电路的框图；
图24是作为本发明第三实施例的压电变压器控制电路的框图；
图25是一个示意图，用来解释本发明第三实施例的脉冲电源电路的结构；
图26是作为本发明第三实施例的第一变形的一个压电变压器控制电路的框图；
图27是作为本发明第三实施例的第二变形的一个压电变压器控制电路的框图；
图28是作为本发明第三实施例的第三变形的一个压电变压器控制电路的框图；
图29是作为本发明第三实施例的第四变形的一个压电变压器控制电路的框图；
图30是作为本发明第三实施例的第五变形的一个压电变压器控制电路的框图；
图31是作为本发明第三实施例的第六变形的一个压电变压器控制电路的框图；
图32是作为本发明第四实施例的压电变压器控制电路的框图；
图33是一个示意图，用来解释按照本发明第四实施例的电压控制振荡电路的结构；
图34是作为本发明第四实施例的第一变形的一个压电变压器控制电路的框图；
图35是作为本发明第四实施例的第二变形的一个压电变压器控制电路的框图；
图36是作为本发明第四实施例的第三变形的一个压电变压器控制电路的框图；
图37是作为本发明第五实施例的压电变压器控制电路的框图；
图38是一个示意图，用来解释按照本发明第五实施例的电压控制振荡电路的结构；
图39是一条曲线，用来解释按照本发明第五实施例的压电变压器控制电路的工作方式；
图40是作为本发明第五实施例的第一变形的一个压电变压器控制电路的框图；以及
图41是作为本发明第五实施例的第二变形的一个压电变压器控制电路的框图。
以下要参照附图来详细说明按照本发明的压电变压器控制电路的实施例。
[第一实施例]
以下要参照图11至17来说明按照本发明的压电变压器控制电路的第一实施例。首先将说明本实施例的压电变压器控制电路的配置。
图11是本发明第一实施例的压电变压器控制电路的方框图。
在图11中，标号1代表压电变压器；2是连接到压电变压器1输出端上的一个负载，例如是冷阴极萤光灯；3是一个振荡电路，用来振荡一个诸如方波的AC信号；而4是一个驱动电路，用以根据来自振荡电路3的振荡信号驱动压变压器1。这些电路与前述的现有技术是相同的，所以省略了其详细的说明。
标号5代表一个脉冲电源电路，为了改变冷阴极萤光灯的亮度，它从一个输入电压Vi(在本实施例中是5V)产生一个准备提供给驱动电路4的脉冲电源电压，并且控制脉冲电源电压的脉冲宽度和间隔(将于下文中详述)。而且，脉冲电源电路5中包括一个亮度设定装置(未表示)，以便由使用者设定所需的亮度。标号6代表一个负载电流检测电路，用来检测因压电变压器1的输出电压而流入负载2的负载电流。此负载电流检测电路6包括一个以电压方式检测负载电流的电阻6a，以及一个整流电路6b，用以将电阻6a中产生的检测电压整流成直流电流。
以下要参照图12和13来说明具有上述配置的控制电路的控制操作。
图12是一个时序图，用来解释本发明第一实施例(在最高亮度的情况下)的控制电路的控制操作。
图13是一个时序图，用来解释本发明第一实施例的控制电路(在调光的情况下)的控制方式。
在图12和13中，横轴表示时间，而从上到下的纵轴分别表示准备从脉冲电源电路5提供给驱动电路4的脉冲电压，从振荡电路3输出的振荡信号，以及压电变压器1的输出电压。
图12表示冷阴极萤光灯被开启到最高亮度时的情况。从脉冲电源电路5提供给驱动电路4的脉冲电压被设定在DC状态，也就是将脉冲间隔设定为零。这样就能使驱动电路4正常导通，按照来自振荡电路3的振荡信号驱动压电变压器1并且连续地输出其输出电压。
在降低亮度的调光控制中，如图13所示，从脉冲电源电路5提供给驱动电路4的脉冲驱动电压具有一定的脉冲间隔。从脉冲电源电路5提供给驱动电路4的脉冲电压的高周期(Thigh)要比来自振荡电路3的振荡信号的周期长得多(在本实施例中，脉冲电压的频率是1KHz，而振荡信号的频率大约是100KHz)。如图13所示，当脉冲驱动电压处在低周期(Tlow)时，驱动电路4不会工作，因为没有向它提供电压。因此就不会驱动压电变压器1，其输出电压为零。另一方面，当脉冲电压处在High周期(Thigh)时，驱动电压被提供给驱动电路4，这样就能驱动压电变压器1，使其产生输出电压。在重复这种操作时，流经冷阴极萤光灯(负载2)的灯电流(负载电流)的平均值与图12所示的连续输出状态相比被降低了。因而就可以降低亮度。通过进一步延长脉冲电压的Low周期可以进一步降低亮度，因为流经冷阴极萤光灯的平均灯电流被进一步降低了。这是因为人的视觉仍然能够感觉到High周期中的余留成象。以下要参照图14说明这种脉冲电源电路5的一个实例。
图14是一个示意图，用来解释本发明第一实施例的脉冲电源电路的结构。
参见图14，按照来自脉冲振荡电路5a的输出信号使得一个开关元件5b开启和关闭作为DC电压的输入电压Vi，从脉冲电源电路5向驱动电路4输出脉冲电压。在一个最佳实施例中，可以用MOS-FET(MOS场效应晶体管)作为开关元件5b。
值得注意的是，通过按上述方式改变Low周期而改变一个循环(Thigh+Tlow)的周期就可以调整脉冲电压的脉冲，或者是在一个循环的周期不变的情况下调整其占空比。
如图11所示，在按照本实施例的方法执行的调光操作中，负载电流检测电路6检测到的负载电流在转换成电压之后被反馈给脉冲电源电路5，而脉冲电源电路5的输出驱动电压的脉冲是按照负载电流中的变化来调整的。因此，即使是压电变压器1的共振频率由于控制电路的环境温度或是压电变压器1本身的温度的变化而变化以及压电变压器1的输出电压发生相应变化，冷阴极萤光灯仍可以保持在预定的亮度。在通过脉冲电源电路5完成的这种调整过程中，通过上述亮度设定装置设定的用户所要求的亮度自然地具有优先权。
[第一实施例的效果]
如上所述，振荡信号的幅值和准备提供给驱动电路4的驱动电压的幅值各自被保持在不变的预定值。因此，在压电变压器1产生输出电压的周期内，可以将这一输出电压一直设定在超过冷阴极萤光灯的放电维持电压的值。通过采用脉冲电压作为驱动电路4的电源电压，并且通过改变这一脉冲电压的Low周期而间歇地驱动驱动电路4，或者是在一个循环的周期不变的情况下调整其占空比，就可以让压电变压器1间歇地产生输出电压。这样就能将冷阴极萤光灯保持在稳定的发光状态，并且展宽了调光范围。
<第一实施例的第一变形>
图15是作为本发明第一实施例的第一变形的一种压电变压器控制电路的框图。
图15与图11所示的配置的不同之处在于在控制电路中包括一个用来检测压电变压器1输出电压的输出电压检测电路7，它代替了负载电流检测电路6。输出电压检测电路7包括电阻7a和7b以及一个整流电路7c。电阻7a和7b与负载2并联连接在地和压电变压器1的输出端之间，用来提取输出电压。整流电路7c对被电阻7a和7b分压的输出电压整流，将其变成直流电流。电阻7a和7b的合成电阻值在1MΩ以上，对负载没有影响。输出电压检测电路7的输出被反馈给脉冲电源电路5。按照输出的变化对脉冲电源电路5输出的脉冲电压的脉冲进行调整。其它的配置与图11相同，因而在此省略了有关的说明。
<第一实施例的第二和第三变形>
如果在压电变压器1上没有负载，输出电压就会急剧上升，对周围的零件或是压电变压器本身造成损害。因此，下面要参照图16和17来说明一种以上述实施例为基础并且能够保护整个电路和压电变压器本身免于损坏的控制电路。
图16是作为本发明第一实施例的第二变形的一个压电变压器控制电路的框图。
图17是作为本发明第一实施例的第三变形的一个压电变压器控制电路的框图。
参见图16和17，当连接到压电变压器1的负载2被释放时，根据驱动电路4输入到压电变压器1的输入电压与压电变压器1的输出电压之间的相位差的变化，就可以保护控制电路和压电变压器1不会受到损坏。
压电变压器具有对频率的依赖性，其升压比在某一共振频率处达到最大值。一般而言，用这一共振频率驱动压电变压器所获得的电压会高于压电变压器输入端的电压。如果连接到压电变压器1的负载2被断开或是受损，并且使压电变压器1的输出端打开时，升压比就会增大，产生很高的输出电压。同时，输入和输出电压之间的相位差具有随着压电变压器1输出端的负载2而变化的特性。这种相位差的变化被转换成检测电压，并且通过相位检测电路11提供给保护电路10。保护电路10将输入的检测电压和一个预定的门限值相比较，并且按照比较的结果执行控制，使得从脉冲电源电路5提供的脉冲电压的脉冲宽度变成零。这样就能保护整个控制电路和压电变压器本身不会受损。相位检测电路11的实际电路结构如下。压电变压器1的输入和输出电压是方波或者正弦波。因此，这些电压信号被提供给一个EX-OR(异或)门形式的相位比较器，从而获得对应着相位差的电压。比较器将这一电压和预定的门限值相比较。其它的配置与图11和15所示的情况是相同的(除了没有使用整流电路6b和7c，因为相位检测电路11是用来检测相位的)，因而省略了对其细节的说明。
如上所述，本实施例可以提供一种压电变压器控制电路，它可以在宽的调光范围内驱动冷阴极萤光灯，并且可以获得稳定的亮度。
[第二实施例]
在第一实施例中解释的调光功能也可以用于图2所示的具有使用晶体管的驱动电路的那种控制电路。
图18是压电变压器控制电路的一个框图，电路中包括一个能够使冷阴极萤光灯调光的脉冲电源电路。参见图18，在驱动电路4中包括连接成半桥式电路的一个p-型晶体管(FET：场效应晶体管)4a和一个n-型晶体管(FET)4b。这两个晶体管(4a和4b)按照振荡电路3输出的振荡信号的状态交替地执行切换。通过驱动电路4的这种切换操作，可以将一个幅值等于输入电压Vi的驱动电压(AC电压)提供给压电变压器1。脉冲电源电路5类似于图14中所示的脉冲电源电路。驱动电路4和压电变压器1被来自脉冲电源电路5的输出脉冲电压间歇地驱动。这样就能通过调整脉冲电源电路5中的开关元件5b的切换定时来实现调光功能。
然而，在图18所示的控制电路中，脉冲电源电路5的内部开关元件所产生的切换噪声被直接叠加在用来驱动压电变压器1的脉冲电压上。因此，这种切换噪声会通过驱动电路4传送到压电变压器1上。
另外，一个晶体管(FET)从ON到OFF的ON/OFF特性和从OFF到ON的OFF/ON特性通常是不同的。因此，在使用诸如驱动电路4这样的电路结构时，使用的独立晶体管在ON/OFF操作之间的时间差会暂时造成驱动电路4的短路，并且在压电变压器1中产生很大的不稳定电流(噪声)，这样就会降低效率。
因此，在第二实施例中，以下要参照图19到23说明一种能够消除开关元件产生的切换噪声的压电变压器控制电路。首先要说明按照本发明的这种压电变压器控制电路的结构。
图19是作为本发明第二实施例的压电变压器控制电路的框图。
在图19中，标号1代表压电变压器；2是连接到压电变压器1的输出端上的一个负载，例如是一个冷阴极萤光灯；3是用来振荡一个诸如方波的AC信号的振荡电路；以及4是一个半桥式驱动电路，它按照来自振荡电路3的振荡信号来驱动压电变压器1。这些电路都是前述的现有技术中通用的，在此处不需要描述它们的细节。
标号6代表一个脉冲振荡电路，用来产生改变冷阴极萤光灯亮度的脉冲信号，还可以用来控制脉冲信号的脉冲宽度和间隔；而7是一个AND电路，它根据来自脉冲振荡电路6的脉冲信号和来自振荡电路3的振荡信号的逻辑量来产生高侧的晶体管4a的门信号。
以下要参照图20说明具有上述结构的控制电路的工作方式。
图20是一个时序图，用来解释本发明第二实施例的压电变压器控制电路的工作方式。
参见图20，横轴表示时间，而从上到下的纵轴分别表示脉冲振荡电路6输出的脉冲信号，从振荡电路3输出的振荡信号，高侧晶体管4a的门信号，低侧晶体管4b的门信号，高侧和低侧晶体管的工作状态，以及压电变压器1的输出电压。值得注意的是，振荡信号的频率比脉冲信号的频率高得多。
振荡电路3输出的振荡信号作为门信号被稳定地提供给低侧晶体管4b。因此，低侧晶体管4b按照来自振荡电路3的振荡信号的周期被稳定地开启和关断。另一方面，高侧晶体管4a接收一个门信号，它是作为来自脉冲振荡电路6的脉冲信号和来自振荡电路3的振荡信号的逆变信号的逻辑量的一个梳信号的逆变信号。因此，高侧晶体管4a在脉冲信号的高周期中仅仅在振荡信号的低周期中开启，在其它周期中都是关断。也就是说，高侧晶体管4a被用于驱动电路4的切换操作，用来产生一个驱动压电变压器1的AC电压，同时被用于对驱动电路4输出的AC电压执行间歇的开启和关断操作。因此，按照图18所示的控制电路，通过间歇地驱动压电变压器1并且控制脉冲信号的高或是低周期的长度(占空比)就可以将冷阴极萤光灯(负载2)的亮度调整到稳定的发光状态。
<第二实施例的第一变形>
图21是作为本发明第二实施例的第一变形的一个压电变压器控制电路的框图。
图21与图19所示结构的不同之处在于来自脉冲振荡电路6的脉冲信号和来自振荡电路3的振荡信号的AND信号作为门信号被提供给低侧晶体管4b。也就是说，除了高侧和低侧晶体管的操作与上述情况相反之外，图21与图19所示的控制电路都是相同的，通过间歇式地驱动压电变压器1就可以使冷阴极萤光灯调光。因此，图19和图21中相同的标号代表相同的部分，因而省略了对细节的说明。
[第二实施例的效果]
来自脉冲振荡电路6的脉冲信号和来自振荡电路3的振荡信号的AND信号作为门信号被提供给驱动电路4中的高侧晶体管(图19)或是低侧晶体管(图21)。因此，这一晶体管可以作为一个开关元件，用来在脉冲电源电路5中产生压电变压器驱动AC电压，同时还可以作为驱动电路4的开关晶体管。因此，如果通过驱动电路4的开关晶体管线路的电流远远小于流经输入电压线路的电流，就可以实现间歇操作。这样就能减少对压电变压器1造成的切换噪声。压电变压器1也可以象图18中所示的控制电路那样被间歇地驱动。因而就能将冷阴极萤光灯(负载2)的亮度调整到稳定的发光状态。
另外，高侧和低侧晶体管不是象图18的控制电路那样用同一个门信号来操作的；也就是说，晶体管4a和4b是由各自的独立门信号来操作的，并且这些晶体管之一(在图19中是低侧的晶体管4b)即使是在脉冲信号的周期Tlow中仍然可以稳定地开启和关断。因此，与图18的电路相比，在脉冲信号的周期Tlow中两个晶体管都被关断的时间周期被缩短到了1/2。这样就缩短压电变压器的驱动电压从零电位上发生浮动的不稳定时间周期。
<第二实施例的第二变形>
图22是作为本发明第二实施例的第二变形的压电变压器控制电路的框图。图22与图19所示电路结构的不同之处在于驱动电路4A是由晶体管4a和4b以及晶体管4c和4d构成的全桥式电路，并且将NOT电路(逆变器)8连接到晶体管4c和4d的输入。晶体管4a和4c以及晶体管4b和4d在全桥式驱动电路4A中交替地开启和关断，这种切换操作是本领域的技术人员所公知的，因而在此省略了详细的说明。在这种变形中，用来自振荡电路3的振荡信号使晶体管4b和4d稳定和重复地开启和关断，而晶体管4a和4c是间歇地开启和关断。然而，这种变形与图19的共同点在于都可以通过间歇地驱动压电变压器1而使冷阴极萤光灯调光。因此，图19和图22中相同的标号代表相同的部分，因而省略了对细节的说明。
<第二实施例的第三变形>
图23是作为本发明第二实施例的第三变形的压电变压器控制电路的框图。参见图23，图21所示的半桥式驱动电路被改成了全桥式电路。在这种变形中，用来自振荡电路3的振荡信号使晶体管4a和4c稳定和重复地开启和关断，而晶体管4b和4d是间歇地开启和关断。其它的操作与上述的第二变形(图22)相同。也就是说，这种变形与图22的共同点在于都可以通过间歇地驱动压电变压器1而使冷阴极萤光灯调光。因此，图23和图22中相同的标号代表相同的部分，因而省略了对细节的说明。
如上所述，本实施例所提供的压电变压器控制电路能够减轻所使用的开关元件中产生的噪声的影响。
[第三实施例]
考虑到将第一实施例中用来执行间歇振荡的电路装入图5所示的压电变压器控制电路的情况。在这种情况下，如果是为了执行调光功能而通过间歇振荡降低了平均灯电流，负载电流检测电压Vri就会变成低于参考电压Vref。因此，电压控制振荡电路206的振荡频率就会转移到较低的频率，而驱动电路207就可以增加灯电流。最终的平均灯电流保持不变。也就是说，“调光功能”会由于图5所示的压电变压器控制电路所具有的“保持灯电流基本上恒定的功能”而不再起作用。
类似的情况是，如果将执行间歇振荡的电路装入图7到10所示的电路，由于“调光功能”因“保持灯电流，驱动电压，或是输出电压基本上恒定的功能”而不再起作用，所以就无法实现优选的控制。
因此，在第三实施例中，以下要参照图24到31来描述能够同时实现保持作为负载的冷阴极萤光灯的灯电流或是输出电压基本上恒定的功能以及通过间歇振荡来调整亮度的功能的一种压电变压器控制电路。
图24是作为本发明第三实施例的压电变压器控制电路的一个方框图。
在图24中，标号21代表一个压电变压器；22是连接到压电变压器21的输出端上的一个诸如冷阴极萤光灯的负载；23是用来检测流经负载的电流的一个检测电阻Rdet；24是用来将检测电阻23产生的AC电压整流成DC电压的一个整流电路；32是一个采样-保持电路，它按照来自脉冲电源电路28的信号采样和保持整流电路24的输出电压(以下将其称为负载电流检测电压Vri)；25是一个误差放大器，用来将采样-保持电路32的输出电压与一个参考电压Vref相比较，并且放大其差值；26是一个电压控制振荡电路，用来按照误差放大器25的输出而输出一个振荡信号；以及27是一个驱动电路，用来按照来自电压控制振荡电路26的振荡信号来驱动压电变压器21。为了改变冷阴极萤光灯(负载22)的亮度，脉冲电源电路28根据输入电压Vi产生一个准备提供给驱动电路27的脉冲电源电压，并且用来控制脉冲电源电压的脉冲宽度和间隔。
如图24所示，采样-保持电路32包括一个缓冲器32a，一个充电电容器32b，以及一个开关元件32c。
图25是一个示意图，用来解释本发明第三实施例的脉冲电源电路的结构。
参见图25，脉冲电源电路28使诸如一个MOS-FET(MOS场效应晶体管)的开关元件28b按照脉冲振荡电路28a的输出信号来切换导通和关断一个输入电压Vi，从而向驱动电路27输出脉冲电压。脉冲振荡电路28a的输出信号同时被提供给采样-保持电路32的开关元件32c。因此，开关元件28b和32c的切换速率会受到脉冲振荡电路28a的输出信号的控制。
以下要说明具有上述结构的压电变压器控制电路的工作方式。
如果需要最高亮度，来自脉冲电源电路28的脉冲电源电压就变成了连续的DC电压，而采样-保持电路32中的开关元件32c是一直闭合的。这样就相当于没有采样-保持电路32。因此，其控制方式与参照图5所述的上述电路相同，因而在此省略了详细的说明。
在用来降低亮度的操作中，调整脉冲振荡电路28a，从脉冲电源电路28向驱动电路27提供脉冲电源电压，并且间歇地驱动压电变压器21，如下文所述。
当脉冲电源电路28中的开关元件28b闭合，并且向驱动电路24提供电压Vi时，就用来自驱动电路27的驱动电压驱动压电变压器21，此时有一个灯电流流入冷阴极萤光灯(振荡周期)。此时，来自脉冲电源电路中的脉冲振荡电路28a的信号被提供给采样-保持电路32中的开关元件32c的控制端。因此，开关元件32c象脉冲电源电路28中的开关元件28b一样闭合。接着，用检测电阻23和整流电路24检测到的负载电流检测电压Vri对充电电容器32b充电，电压Vri通过缓冲器32a同时被输出到误差放大器25。因此，误差放大器25输出的电压就对应着负载电流检测电压Vri与参考电压Vref之间的差值。接着就用来驱动压电变压器21。
当脉冲电源电路28中的开关元件28b被打开并且不再向驱动电路24提供电压时，压电变压器21就不会被驱动，在冷阴极萤光灯中不会流过灯电流(空闲周期)。采样-保持电路32中的开关元件32c在此时是打开的。因此，在开关元件32c闭合时，采样-保持电路32中的充电电容器32b被电压充电，也就是说，负载电流检测电压Vri在ON周期期间被输出到误差放大器25，不会受到来自整流电路24的负载电流检测电压Vri的影响。
因此，即使是在这一空闲周期中，仍然可以使用在振荡周期期间的负载电流检测电压Vri充电的电压来控制振荡频率。这样就能在振荡周期中保持压电变压器21的驱动状态。另外，在通过调整脉冲振荡电路28a来改变Thigh或Tlow以便使冷阴极萤光灯调光时，就可以改变平均灯电流。其结果是，冷阴极萤光灯的亮度就可以改变。
[第三实施例的效果]
当压电变压器被间歇地驱动以便使冷阴极萤光灯调光时，提供给电压控制振荡电路的电压相当于振荡周期期间的灯电流，在采样-保持电路的控制下可以保持这一电压。因此，即使是在空闲周期中仍可以保持驱动电路在振荡周期中的驱动状态。另外，由于能够通过改变振荡周期或是空闲周期的长度而调整平均灯电流，冷阴极萤光灯的亮度就可以得到调整。
<第三实施例的变形>
图26到29是作为本发明第三实施例的第一到第四变形的各种压电变压器控制电路的框图。
首先参见图26，如果用一个PWM振荡电路31来取代上述实施例(图24)中的电压控制振荡电路26，就可以将灯电流自然保持在其振荡周期中的值
另外，在图27到29表示了一种电路，它具有将压电变压器的驱动电压保持在其振荡周期中的值的功能，以及这样一些电路，它们具有将压电变压器的输出电压保持在其振荡周期中的值的功能，用这些功能来代替将灯电流保持在其振荡周期中的值的功能。
在具有将压电变压器的驱动电压保持在其振荡周期中的值的功能的电路(图27)以及在具有将压电变压器的输出电压保持在其振荡周期中的值的功能的电路(图28和29)中，与上述的实施例(图24)一样，采样-保持电路32被插在整流电路24和误差放大器25之间，并且受到来自脉冲电源电路28中的脉冲振荡电路28a的一个信号的控制。因此，即使是在空闲周期中，也可以通过间歇式的振荡来调整压电变压器21的驱动电压或是输出电压，同时将驱动电压或是输出电压保持在其振荡周期中的值。值得注意的是，在图27和28所示的电路中，分别用PWM振荡电路31代替了图7和8中的电压控制振荡电路26。图27和28中的其它结构与图24中相同。因此，用图24中相同的标号代表图27和28中相同的部分，并且省略了对细节的说明。
以下要分别参照图30和31来说明第三实施例的第五和第六变形，在其中采用了包括晶体管的所谓桥式驱动电路作为图24中的驱动电路27。
图30和31是作为本发明第三实施例的第五和第六变形的压电变压器控制电路的方框图。在图30和31中，用半桥式电路的结构表示驱动电路27。在图24所示的结构中，驱动电路27本身就是被脉冲电源电路28间歇驱动的。然而，对于在这些变形中使用的桥式驱动电路来说，则采用了一个脉冲振荡电路33和一个AND电路34。脉冲振荡电路33包括一个调整装置(未示出)，并且能够调整输出脉冲信号的占空比。
在第五和第六变形中，在驱动电路27中包括被连接成半桥式电路的一个p-型晶体管(FET：场效应晶体管)27a和一个n-型晶体管(FET)27b。这两个晶体管(27a和27b)使用来自脉冲振荡电路33的输出脉冲信号，来自电压控制振荡电路26的输出振荡信号，以及AND电路34从这些信号中获得的一个AND信号交替地执行切换。通过驱动电路27的这种切换操作，向压电变压器21间歇地提供一个幅值等于输入电压Vi的驱动电压(AC电压)。此外，采样-保持电路32是由来自脉冲振荡电路33的输出脉冲信号来控制的。图30和31中的其它结构与图24中相同。因此，用图24中相同的标号代表图30和31中相同的部分，并且省略了对细节的说明。
上述的第五和第六变形是在图24的控制电路的基础上说明的。然而，在图26到29的各个控制电路中，当然还可以使用半桥式电路作为驱动电路27，并且使用脉冲振荡电路33和AND电路34代替脉冲电源电路28。当然也可以使用全桥式电路来代替半桥式电路作为驱动电路27。
如上所述，第三实施例所提供的压电变压器控制电路能够同时实现保持作为负载的冷阴极萤光灯的灯电流，驱动电压，或是输出电压基本上不变的功能，以及通过间歇式的振荡来调整亮度的功能。
[第四实施例]
在按照上述第三实施例的图24的控制电路中，在间歇地驱动压电变压器以期使冷阴极萤光灯调光时，在采样-保持电路32的控制下可以保持电压控制振荡电路上的电压，该电压相当于振荡周期中的灯电流。因此，即使是在空闲周期中仍可以保持驱动电路27在振荡周期中的驱动状态。另外，由于能够通过改变振荡周期或是空闲周期的长度来调整平均灯电流，冷阴极萤光灯的亮度也能够得到调整。
然而，按照上述的方法，尽管通过在20％到100％之间调整脉冲电源电路的振荡周期(占空度)就能够在10％到100％之间改变相对亮度，但是出于下述原因却难以将相对亮度调整到0％。当振荡周期被设定到0％时，也就是在停止驱动压电变压器21时，灯电流就会变成零。因而需要通过频率控制将频率扫频到一个低限频率(例如是靠近图6B所示的丘状特性左端的一个值)，用电压控制振荡电路26将灯电流保持在一个预定值。这一低限频率与共振频率有很大的差别。因此，压电变压器21就不能产生用来开启冷阴极萤光灯所需的高电压，而冷阴极萤光灯也就不能重新开启。另外，即使是能够重新开启冷阴极萤光灯，由于用来保持灯电流基本上恒定的频率控制在共振特性的左侧是一种正反馈控制，所以就无法执行正常的控制。也就是说，在亮度被调整到0％之后有可能无法恢复到正常操作。因此，以下要参照图32到36来说明能够解决这一问题的第四实施例。
图32是作为本发明第四实施例的压电变压器控制电路的框图，在图32中，与第三实施例(图24)中相同的标号代表相同的部分，并且省略了对这些细节的说明。
标号30a和30b代表用来检测压电变压器21的输出电压的检测电阻；41是一个整流电路，用来将检测电阻30b检测到的AC电压转换成一个DC电压；29是一个电压比较器，用来将被整流电路41整流之后并且代表着压电变压器21的输出电压的输出检测电压Vrv与一个参考电压Vref2相比较，并且根据比较的结果输出一个High或是Low信号。电压控制振荡电路26A类似于图24中的电压控制振荡电路26，它按照来自一个误差放大器25的输出电压向驱动电路27输出一个振荡信号。这种电压控制振荡电路26A具有一个选通端P，用来使来自电压控制振荡电路26A的输出振荡信号的频率变成最大。以下要说明这种电压控制振荡电路26A的结构和工作方式。
图33是一个示意图，用来解释按照本发明第四实施例的电压控制振荡电路的结构。
参见图33，一个开关元件26a接收来自误差放大器25的输出电压和来自电压比较器29的一个内部电压Vid。内部电压Vid被用来将提供给驱动电路27的振荡信号固定在一个上限频率(最大值)。开关元件26a按照选通端P上的输入信号的状态来切换这些输入。选定的输入被提供给一个V/F转换器26b，并且被转换成一个频率。在上限频率的频率上，输出电压在压电变压器21的共振频率中的高频一侧应该达到最小值(例如是图6B中的fa)。这是因为压电变压器在每个整倍数频率上通常都具有一个共振频率，而高于上限频率的频率会进入下一个丘状共振特性的范围，这样就无法执行正常的控制。
在本实施例中，误差放大器25的输出电压被提供给电压控制振荡电路26A。当选通端P上的输入是“High”时，就输出一个信号，其频率对应着误差放大器25的输出电压(正常操作)。当输入是“Low”时，就输出一个频率与内部电压Vid相对应的信号。
当脉冲电源电路28(图25)的振荡周期是20％到100％时，用检测电阻30a和30b及整流电路41检测到的电压Vrv就会高于参考值Vref2。因此，电压比较器29的输出就是“High”，电压控制振荡电路26A在此时执行上述的正常操作。
另一方面，当振荡周期是0％时，压电变压器21没有受到驱动，而压电变压器21的输出电压基本上等于零。此时，来自整流电路41的输出检测电压低于参考值Vref2，而电压比较器29的输出就是“Low”。这样，电压控制振荡电路26A就输出上述的具有上限频率的振荡信号。
如果通过调整脉冲电源电路28中的脉冲振荡电路28a而使振荡周期从0％开始延长，在压电变压器21的输出端就会产生输出电压。当来自整流电路4的代表着压电变压器21的输出电压的输出检测电压变成了高于Vref2时，电压控制振荡电路26A就能恢复到正常操作。在正常操作中可以执行将灯电流控制在预定值的频率控制。这样就能重新开启冷阴极萤光灯。
<第四实施例的变形>
图34是作为本发明第四实施例的第一变形的一个压电变压器控制电路的框图。
图34与图32在结构上的差别如下。来自采样-保持电路32的输出被提供给电压比较器29。如果该电压低于预定的参考电压Vref2，就确定冷阴极萤光灯的状态是OFF，而电压比较器29的输出是“Low”。电压控制振荡电路26A就相应地输出一个上限频率的信号。另一方面，如果该电压高于预定的参考电压Vref2，电压比较器29的输出就是“High”，电压控制振荡电路26A就执行正常操作。其它的结构与上述的第三和第四实施例中相同，在此处省略了对细节的说明。
图35是作为本发明第四实施例的第二变形的一个压电变压器控制电路的框图。
图34与图32在结构上的差别在于图35中的控制电路包括一个脉冲宽度比较器44，用来将脉冲电源电路28输出的脉冲电压的占空比和一个预定的占空比相比较，并且输出一个High或是Low信号。如果脉冲电压的占空比低于预定的占空比(例如是5％或更低)，脉冲宽度比较器44就输出“Low”。而电压控制振荡电路26A就随之输出一个上限频率的信号。另一方面，如果脉冲电压的占空比高于预定的占空比，脉冲宽度比较器44就输出“High”，而电压控制振荡电路26A就执行正常的操作。其它的结构与上述的第三和第四实施例中相同，因而省略了对细节的说明。
此外，按照第四实施例的第三种变形，以下要参照图36来说明象上述图32的驱动电路27一样的使用了包括晶体管的所谓桥式驱动电路。
图36是作为本发明第四实施例的第三变形的一个压电变压器控制电路的框图。在图36中表示了一个象驱动电路27一样的半桥式电路结构。在图32所示的结构中，驱动电路27本身是用脉冲电源电路28间歇地驱动的。然而，如果使用了按照这种变形的桥式驱动电路，就需要使用脉冲振荡电路43和AND电路35。脉冲振荡电路43包括一个调整装置(未示出)，并且能够调整输出脉冲信号的占空比。
在第三变形中，驱动电路27中包括被连接成半桥式电路的一个p-型晶体管(FET：场效应晶体管)27a和一个n-型晶体管(FET)27b。这两个晶体管(27a和27b)使用来自脉冲振荡电路43的输出脉冲信号，来自电压控制振荡电路26A的输出振荡信号，以及AND电路35从这些信号中获得的一个AND信号交替地执行切换。通过驱动电路27的这种切换操作，向压电变压器21间歇地提供一个幅值等于输入电压Vi的驱动电压(AC电压)。此外，采样-保持电路32是由来自脉冲振荡电路43的输出脉冲信号来控制的。图36中的其它结构与图32相同。因此，用图32中相同的标号代表图36中相同的部分，并且省略了对细节的说明。
上述的第三变形是在图32所示的控制电路的基础上说明的。然而，在图34和35所示的每个控制电路中，当然还可以使用半桥式电路作为驱动电路27，并且使用脉冲振荡电路43和AND电路35代替脉冲电源电路28。然而，按照图35所示的变形，脉冲振荡电路43的输出脉冲信号是提供给脉冲宽度比较器44的，并且将这一脉冲信号的占空比与预定的值(占空比)相比较。当然也可以使用全桥式电路来代替半桥式电路作为驱动电路27。
如上所述，第四实施例所提供的压电变压器控制电路能够同时实现保持作为负载的冷阴极萤光灯的灯电流，驱动电压或是输出电压基本上恒定的功能以及通过间歇式振荡而调整亮度的功能，特别是能够通过亮度调整而关闭和重新开启冷阴极萤光灯。
也就是说，亮度调整是在脉冲电源电路或是脉冲振荡电路的0％到100％的振荡周期范围内实现的。如果检测到冷阴极萤光灯已经被关闭，就将电压控制振荡电路的振荡频率设定到上限值，从而将振荡周期调整到0％以上。这样就能够恢复将灯电流设定到预定值的频率控制，以便重新开启冷阴极萤光灯。
[第五实施例]
在第四实施例中提出的第三实施例的问题也可以通过下述的第五实施例来解决。以下要参照图37到41来说明第五实施例。
图37是作为本发明第四实施例的压电变压器控制电路的框图。在图37中，与第三实施例(图24)中相同的标号代表着相同的部分，并且在此省略了详细的说明。
在图37中，标号29代表一个电压比较器，用来将误差放大器25的输出控制电压Vctr与一个参考电压Vref2相比较，并且按照比较的结果输出一个High或是Low信号。电压控制振荡电路26A与图24中的电压控制振荡电路26相同，它按照来自误差放大器25的输出电压向驱动电路27输出一个振荡信号。这一电压控制振荡电路26A进一步包括一个选通端P，用来将来自电压控制振荡电路26A的输出振荡信号的频率设定到一个上限值(初始频率)。以下要说明这种电压控制振荡电路26A的结构和工作方式。
图38是一个示意图，用来解释按照本发明第五实施例的电压控制振荡电路的结构。
参见图38，一个开关元件26a接收来自误差放大器25的输出电压和一个内部电压Vid。内部电压Vid被用来将提供给驱动电路27的振荡信号固定在上限频率(初始频率)。开关元件26a按照选通端P上的输入信号的状态来切换这些输入。选定的输入被提供给一个V/F转换器26b，并且被转换成一个频率。
在本实施例中，当选通端P上的输入是“High”时，电压控制振荡电路26A就选择来自误差放大器25的输出电压，并且输出一个频率与输出到驱动电路27的电压相对应的信号。以下将这种操作顺序称为“正常的调光操作”。另一方面，当选通端P上的输入是“Low”时，电压控制振荡电路26A就选择内部电压Vid，并且向驱动电路27输出一个频率与内部电压Vid相对应的信号。
上限频率应该是这样一种频率，输出电压在该频率上达到最小值(例如图6B中的fa)，它在压电变压器21的多个共振特性之一的高频一侧处在预定的范围之内，控制电路可以用这一频率进行控制。这是因为在压电变压器的固有频率的每个整倍数频率上通常都具有一个共振频率，因此，控制电路在调光控制中所使用的高于上限频率的一个频率进入了下一个丘状共振特性的范围，而这样就无法执行正常的控制。
在本实施例中，如果脉冲电源电路28(图25)的振荡周期大约是20％到100％，就执行类似于图24所示的控制电路的控制方式。因此，振荡频率高于共振频率，也就是说，控制电压Vctr高于参考电压Vref2。因此电压比较器29就输出“High”，并且在大约10％到100％的相对亮度范围内执行上述正常的调光操作。
如果将脉冲电源电路28的振荡周期调整到小于20％，就会象第四实施例开头时所述的那样不再使冷阴极萤光灯(负载)22调光(关闭)。
以下要参照图39来说明将脉冲电源电路28的振荡周期设定到0％并且从OFF状态开始重新开启冷阴极萤光灯(负载)22的操作方式。
图39是一条曲线，用来解释按照本发明第五实施例的压电变压器控制电路的工作方式。图39表示了作为电压控制振荡电路26A的振荡信号的频率函数的负载电流检测电压Vri和控制电压Vctr。
在本实施例中，如果将脉冲电源电路28中的脉冲振荡电路28a的振荡周期设定在0％，就不能驱动压电变压器21。因此，压电变压器21的输出电压基本上等于零，负载电流也基本上等于零。因此，在误差放大器25中，负载电流检测电压Vri就会低于参考电压Vref1。误差放大器25的输出控制电压Vctr会随之降低，使振荡频率偏移到超出共振频率之外的低频。当控制电压Vctr低于参考电压Vref2时，电压比较器29就输出“Low”。而电压控制振荡电路26A就输出一个振荡信号，用于按照上述方式设定上限频率。
即使是电压控制振荡电路26A能够使振荡信号的频率恢复到上限频率fa，由于负载电流基本上是零，控制电压Vctr仍会再次降低。然后，控制电压Vctr就会低于参考电压Vref2。最后，振荡信号会重新恢复到上限频率fa。因此，当误差放大器2 5的控制电压Vctr变成了低于参考电压Vref2，并且脉冲振荡电路28a的振荡周期被设定到0％时，就会重复由电压控制振荡电路26A将振荡信号的频率恢复到上限频率fa的操作(图39)。
如果通过调整脉冲电源电路28中的脉冲振荡电路28a而从0％振荡周期的这种状态下延长振荡周期，在压电变压器21的输出端就会产生输出电压。随之就会产生开启冷阴极萤光灯(负载22)的负载电流。当负载电流检测电压Vri变成了高于参考电压Vref1时，电压控制振荡电路26A就会按照上述方式恢复正常的调光操作。
如上所述，第五实施例可以同时实现保持作为负载的冷阴极萤光灯的灯电流基本上恒定的功能，以及在脉冲电源电路的振荡周期的0％到100％范围内调整亮度的功能，并且能够从0％的振荡周期开始可靠地开启冷阴极萤光灯。
<第五实施例的变形>
图40是作为本发明第五实施例的第一变形的一个压电变压器控制电路的框图。
图40与图37相比在结构上的差别在于电压控制振荡电路26并不包括一个选通端，也就是与图23中的电路相同，另一方面，误差放大器25A包括一个放大器25a，一个开关元件25b，以及一个选通端P，用于通过开关元件25b来切换准备提供给放大器25a的参考电压Vref1和Vref3。
在这一变形中，如果准备提供给电压控制振荡电路26的控制电压Vctr高于参考电压Vref2，电压比较器49就输出“High”。与此相应，参考电压Vref1被提供给误差放大器25A的负输入端。在向误差放大器25A的负输入端提供参考电压Vref1时的操作与上述实施例(图37)中正常的调光控制操作相同，因而在此省略了详细的说明。
另一方面，如果控制电压Vctr低于参考电压Vref2，例如是将脉冲振荡电路28a的振荡周期设定在0％并且因而使冷阴极萤光灯22关闭的情况下，电压比较器49就输出“Low”。因此，有一个负电压作为参考电压Vref3被提供给误差放大器25A的负输入端。在这种状态下，负载电流检测电压Vri会持续地高于参考电压Vref3，而这种变形的误差放大器25A会输出一个作为控制电压Vctr的电压，使电压控制振荡电路26将振荡信号的频率恢复到上限频率fa。利用这种电路结构仍然可以获得与图37所示的电路相同的效果。
作为第五实施例的第二种变形，以下要参照图41来说明一种控制电路，在其中用包括晶体管的一种桥式驱动电路构成了图37中所示的驱动电路。
图41是作为本发明第五实施例的第二变形的一个压电变压器控制电路的框图。
在图37所示的控制电路中，压电变压器21是通过用脉冲电源电路28间歇地驱动驱动电路27本身而受到间歇驱动的。另一方面，在这种变形中，用一个半桥式电路作为驱动电路27，而压电变压器21是用脉冲振荡电路43和一个AND电路35来间歇驱动的。
参见图41，脉冲振荡电路43包括一个调整装置(未示出)，并且能够调整输出脉冲信号的占空比。AND电路35的输出是来自脉冲振荡电路43的输出脉冲信号和来自电压控制振荡电路26A的输出振荡信号的AND信号。
这种变形的驱动电路27中包括连接成半桥式电路的一个p-型晶体管(FET：场效应晶体管)27a和一个n-型晶体管(FET)27b。
当来自AND电路35的AND信号和来自电压控制振荡电路26A的输出振荡信号作为晶体管的门信号分别被提供给这一驱动电路27的高端和低端时，两个晶体管27a和27b就交替地执行切换。因此，尽管输入电压Vi被提供给驱动电路27，通过两个晶体管27a和27b的切换操作提供给压电变压器21的幅值等于输入电压Vi的驱动电压(AC电压)仍然是间歇的。另外将脉冲振荡电路43的输出脉冲信号提供给采样-保持电路32的一个开关元件32c。按照与图37所示的实施例中相同的方式与这一脉冲信号同步地控制开关元件32c的切换动作。
其它的结构与图37的实施例中相同。因此，与图37中相同的标号代表着相同的部分，并且在此省略了详细的说明。即使是使用这种结构，仍可以获得与图37所示的控制电路相同的效果。
上述的第二变形是在图37的控制电路的基础上解释的。然而，在图40的控制电路中，当然还可以使用半桥式的驱动电路27，并且使用脉冲振荡电路43和AND电路35代替脉冲电源电路28。另外，驱动电路27并非仅限于半桥式电路，当然也可以是全桥式电路。
如上所述，第五实施例为压电变压器提供的控制电路和方法能够同时实现保持作为负载的冷阴极萤光灯的灯电流基本上恒定的功能，以及在一个广阔范围内通过间歇振荡来调整亮度的功能，特别是可以通过亮度调整而关断和重新开启冷阴极萤光灯。
也就是说，亮度调整是在脉冲电源电路或是脉冲振荡电路的0％到100％振荡周期的整个范围内实现的。如果检测到振荡频率落到了预定的控制范围之外，就将电压控制振荡电路的振荡频率恢复到上限值，因而就能将振荡周期调整到大于0％。这样就能重新开始将灯电流设定到预定值的频率控制，以便再次开启冷阴极萤光灯。
值得注意的是，上述任何一个实施例的压电变压器控制电路不仅可以用于驱动作为负载的冷阴极萤光灯，还可以用在使用冷阴极萤光灯的显示装置中。另外，如果将这种压电变压器控制电路用在包括此类显示装置的计算机或者便携式信息终端(PDA：个人数字助理)中，自然就可以降低设备的尺寸和重量。
另外，如果用上述任何一个实施例的压电变压器控制电路来驱动一个紫外线灯，通过灯照射在物体上的紫外线而产生激活作用，可以对物体消毒，除臭，或是分解。也就是说，能够提供一种使用紫外线灯作为消毒灯的消毒设备或是水纯化设备，或者是使用紫外线灯作为激活催化剂的光源的一种分解设备。
另外，上述任何一个实施例的压电变压器控制电路都可以用在一个高压发生器中，用来驱动一个臭氧发生设备或是DC-DC转换器。
由于在不脱离本发明的精神和范围的条件下存在着许多不同的实施例，除了附带的权利要求书所限定的范围之外，本发明显然并不仅限于具体的实施例。

Claims (27)

1.用来驱动连接到一个压电变压器(21)上的冷阴极萤光灯(22)的一种压电变压器控制电路包括：
振荡装置(26，31)，用来按照一个控制电压产生振荡信号；
驱动装置(27)，使用按照来自上述振荡装置的振荡信号产生的一个AC电压驱动上述压电变压器，
负载电流检测装置(23，24)，用来检测连接到上述压电变压器输出端上的冷阴极萤光灯中流过的电流；
采样和保持装置(32)，按照一个预定的控制信号采样和保持上述负载电流检测装置的输出；
负载电流误差输出装置(25)，用来将上述采样和保持装置的输出与一个预定值相比较，并且按照比较的结果输出控制电压；以及
间歇振荡装置(28)，对准备提供给上述驱动装置的一个脉冲信号进行脉冲调制，以便间歇地驱动上述驱动装置，从而间歇地驱动上述压电变压器，
其中的上述采样和保持装置向上述负载电流误差输出装置输出一个保持电压，该保持电压对应着上述间歇振荡装置没有振荡的时候在上述间歇振荡装置的振荡周期中从上述负载电流检测装置的输出，并且
上述间歇振荡装置能够调整所产生的脉冲信号的占空比。
2.按照权利要求1的电路，其特征是预定的控制信号和脉冲信号是同步的。
3.按照权利要求1的电路，其特征是上述间歇振荡装置是一个脉冲电源电路，它按照作为AC电压基础的一个DC电压来产生作为脉冲信号的脉冲电压。
4.按照权利要求1的电路，其特征是
上述驱动装置包括一个用多个晶体管(27a，27b)构成的桥式电路，以及
上述间歇振荡装置包括
用来产生脉冲信号的脉冲振荡装置(33)，以及
逻辑量计算装置(34)，用来根据来自上述脉冲振荡装置的脉冲信号和来自上述振荡装置的振荡信号计算出一个逻辑量，以及
用来自上述振荡装置的振荡信号或是来自上述逻辑量计算装置的输出信号驱动每一个上述晶体管。
5.按照权利要求1的电路，其特征是进一步包括扫频装置(29，44)，如果电流小于一个预定值，就将上述振荡装置(26A)的振荡频率扫频到不同于现有振荡频率的一个预定频率。
6.按照权利要求4的电路，其特征是，来自上述逻辑量计算装置的输出信号仅仅被提供给上述驱动装置的高侧晶体管(27a)或是低侧晶体管(27b)。
7.按照权利要求6的电路，其特征是，从上述的振荡装置提供振荡信号，使低侧或是高侧的那一个没有从上述逻辑量计算装置获得输出信号的晶体管持续地导通和关断。
8.按照权利要求5的电路，其特征是，不同于现有振荡频率的预定频率是上述控制电路所使用的上述压电变压器的多个共振特性当中使输出电压获得最小值的一个频率。
9.按照权利要求8的电路，其特征是，在上述控制电路使用的共振特性中，当频率特性高于输出电压获得最大值的那个频率时，输出电压获得最小值的那个频率就被包括在较高的频率特性中。
10.按照权利要求5的电路，其特征是进一步包括输出电压检测装置(30a，30b，41)，用来检测上述压电变压器的输出电压，以及
上述扫频装置(29)根据上述输出电压检测装置的输出来检测电流是否小于一个预定值。
11.按照权利要求5的电路，其特征是上述扫频装置(29)根据上述负载电流检测装置的输出来检测电流是否小于一个预定值。
12.按照权利要求5的电路，其特征是进一步包括占空比检测装置，用来检测由上述间歇振荡装置产生的脉冲信号的占空比，以及
在其中利用上述占空比检测装置(44)根据上述间歇振荡装置产生的脉冲信号来检测电流是否小于一个预定值。
13.按照权利要求5、8到12之一的电路，其特征是电流的预定值基本上是零。
14.按照权利要求1的电路，其特征是进一步包括扫频装置(25，25A)，如果振荡频率落在一个预定的控制范围之外，就将上述振荡装置(26A)的振荡频率扫频到一个预定频率。
15.按照权利要求14的电路，其特征是上述预定频率是上述控制电路所使用的上述压电变压器(21)的多个共振频率当中使输出电压获得最小值的一个频率。
16.按照权利要求15的电路，其特征是，预定的控制范围被包括在比上述控制电路所使用的共振特性中使上述压电变压器(21)的输出电压获得最大值的那个频率更高的频率特性中，并且包含预定的频率。
17.按照权利要求14到16之一的电路，其特征是进一步包括用来检测上述振荡装置的控制电压的控制电压检测装置(49)，以及
其中的上述扫频装置(25A)根据上述控制电压检测装置的输出来检测上述振荡装置的振荡频率是否落到了预定的控制范围之外。
18.按照权利要求1的电路，其特征是，在上述间歇振荡装置对脉冲信号执行的脉冲调制中，对脉冲信号的OFF周期的长度进行控制。
19.按照权利要求1的电路，其特征是，在上述间歇振荡装置对脉冲信号执行的脉冲调制中，对脉冲信号在一个周期中的占空比进行控制。
20.按照权利要求13的电路，其特征是，当电流基本上为零时，冷阴极萤光灯被关断。
21.一种压电变压器控制方法，按照一个控制电压和脉冲调制信号产生一个振荡信号，并且用按照振荡信号产生的一个AC电压去间歇地驱动压电变压器，用来驱动连接到压电变压器上的一个冷阴极萤光灯，该方法包括以下步骤：
检测连接到上述压电变压器的一个输出端上的冷阴极萤光灯中流过的电流，并且通过对控制电压的控制来控制振荡信号的振荡频率，从而使电流基本上保持恒定；
按照一个预定的控制信号采样和保持一个与电流相对应的电压信号；以及
在脉冲调制信号没有振荡时，就输出一个与脉冲调制信号的振荡周期中的电压信号相对应的保持电压，
在其中可以通过调整脉冲调制信号的占空比来改变冷阴极萤光灯的亮度。
22.按照权利要求21的方法，其特征在于进一步包括以下步骤：
如果电流小于一个预定值，就将振荡频率扫频到不同于现有振荡频率的一个预定频率。
23.按照权利要求22的方法，其特征在于不同于当前振荡频率的预定频率是上述控制方法中所使用的上述压电变压器的多个共振频率当中使输出电压获得最小值的一个频率。
24.按照权利要求23的方法，其特征是，在采用一个比上述控制方法使用的共振频率中使输出电压获得最大值的频率更高的频率特性时，在更高的频率特性中包括了使输出电压获得最小值的那个频率。
25.按照权利要求21的方法，其特征在于进一步包括以下步骤：
如果振荡频率落在一个预定的控制范围之外，就将振荡频率扫频到不同于现有振荡频率的一个预定频率。
26.按照权利要求25的方法，其特征在于预定的频率是上述压电变压器的上述控制方法所使用的多个共振特性当中使输出电压获得最小值的一个频率。
27.按照权利要求26的方法，其特征是预定的控制范围被包括在上述控制方法所使用的共振特性中比上述压电变压器的输出电压获得最大值时的频率更高的一个频率特性中，并且包含预定的频率。
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