CN1186395A - 控制用于视频显示设备的开关电源变压器的开关频率的装置 - Google Patents

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Abstract

一种控制用于视频显示设备的SMPS的开关频率的装置,其通过控制一SMPS变压器的开关频率能够除去在该SMPS变压器的接通和断开操作期间产生的开关噪声,从而该SMPS变压器的负载被保持在一预定范围内。包括一个回扫变压器,一个控制部分,一个分频部分,一个脉冲变压器,一个微分部分,一个锯齿形同步部分,和一个开关控制部分。

Description

控制用于视频显示设备的开关 电源变压器的开关频率的装置
本发明涉及一种控制用于视频显示设备的开关电源(SMPS)的开关频率的装置，特别是涉及这样一种控制用于视频显示设备的SMPS的开关频率的装置，其通过控制一SMPS变压器的开关频率能够除去在该SMPS变压器的接通和断开操作期间产生的开关噪声，从而该SMPS变压器的负载被保持在一预定范围内。
一般的说，因为SMPS能够稳定地向负载提供驱动电压，所以其已被广泛地作为电器或电子设备的电源使用。
图1所示的一般SMPS包括一个SMPS变压器10，用于根据一脉宽调制(PWM)开关频率开关一输入电源以输出一规定的源电压；一个整流部分20，用于对SMPS变压器10的输出电压整流；一个回扫变压器40，用于根据一水平同步信号把从整流部分20输出的整流电压转换成一高电压和提供该高电压给负载30；一个误差检测部分50，用于检测输入到回扫变压器40的电压和输出一误差校正信号；一个光耦合器60，用于传递从误差检测部分50输出的误差校正信号；和一个开关控制部分70，用于根据从光耦合器60输入的误差校正信号和水平同步信号控制SMPS变压器10的工作。
如上述构造的一般SMPS的工作将参考图1进行描述。
SMPS变压器10根据来自开关控制部分70的开关控制信号对输入给它的市电进行处理，并将它的输出信号提供给整流部分20。整流部分20对该SMPS变压器10的输出电压进行整流，和把一整流电压提供到回扫变压器40。回扫变压器40根据所述水平同步信号将来自整流部分20的整流电压转换成一高电压，并将该高电压提供给负载30。
此时，误差检测部分50检测整流部分20的输出电压，并通过把检测的电压与一基准电压比较将误差校正信号输出到光耦合器60。光耦合器60把来自误差检测部分50的误差校正信号传送到开关控制部分70。因此，开关控制部分70通过根据该误差校正信号和输入给其的水平同步信号获得的一开关频率控制SMPS变压器10的导通和断开。此时，该SMPS变压器10的导通/断开定时与该水平同步信号的同步定时一致。
然而，视频显示设备的一般的SMPS具有使设备的图象质量下降的缺陷，因为根据一般的SMPS，在SMPS变压器10被接通时所产生的开关噪声被除去，但在SMPS变压器10被断开时所产生的开关噪声不能被除去并且被传递到诸如视频处理电路的负载30。此外，由于该SMPS变压器的开关频率应该与具有一高频率的水平同步信号同步，所以该SMPS变压器的效率被降低了。
本发明的一个目的是解决有关技术中涉及的问题，和提供一种控制用于视频显示设备的SMPS的开关频率的装置，其通过控制一SMPS变压器的开关频率能够除去在该SMPS变压器的接通和断开操作期间产生的开关噪声，从而该SMPS变压器的负载被保持在一预定范围内，由此改善设备的图象质量。
为了实现上述目的，提供一种控制用于视频显示设备的SMPS的开关频率的装置，该装置包括SMPS变压器，用于根据一脉宽调制(PWM)开关频率开关一输入电源以输出一规定的源电压；一个回扫变压器，用于根据输入给它的一水平同步信号把从该SMPS变压器输出的电压转换成一高电压；一个控制部分，用于根据输入给它的水平同步信号输出一控制信号；一个分频部分，用于根据来自控制部分的控制信号分频所述水平同步信号；一个脉冲变压器，用于根据该分频部分的一输出脉冲信号输出一预定脉冲信号；一个微分部分，用于对从该脉冲变压器输出的脉冲信号进行微分以除去该脉冲信号的负脉冲成分；一个锯齿形同步部分，用于通过根据微分部分的输出信号执行开关操作产生一锯齿形同步信号；和一个开关控制部分，用于根据来自锯齿形同步部分的锯齿形同步信号输出用于该SMPS变压器开关操作的开关频率。
通过参考附图对本发明优选实施例进行描述，本发明的上述目的，其他特点和优点将会变得更明显。
图1是说明用于视频显示设备的一个一般SMPS的结构的框图。
图2是说明根据本发明的SMPS变压器的一个开关频率控制装置的结构的框图。
图3A至3D是说明图2中的分频部分的输出波形的波形图，其中水平频率超过了一预定频率。
图4A至4D是说明图2中的分频部分的输出波形的波形图，其中水平频率低于一预定频率。
图5A至5E是说明本发明与一般的SMPS之间不同的波形图。
图2说明根据本发明用于视频显示设备的一个SMPS变压器的开关频率控制装置的结构。
参考图2，本发明的开关频率控制装置包括一个SMPS变压器1，用于根据一PWM开关频率开关一输入电源以输出一规定的源电压；一个回扫变压器3，用于根据输入给它的一水平同步信号把从该SMPS变压器1输出的电压转换成一高电压；一个控制部分4，用于根据输入给它的水平同步信号输出一控制信号CS；一个分频部分5，用于根据来自控制部分4的控制信号CS分频经回扫变压器3提供的水平同步信号；一个脉冲变压器6，用于根据该分频部分5的一输出脉冲信号输出一预定脉冲信号；一个微分部分7，用于对从该脉冲变压器6输出的脉冲信号进行微分以除去该脉冲信号的负脉冲成分；一个锯齿形同步部分8，用于通过根据微分部分7的输出信号执行开关操作产生一锯齿形同步信号；和一个开关控制部分2，用于根据来自锯齿形同步部分8的锯齿形同步信号输出用于该SMPS变压器1开关操作的开关频率。
分频部分5包括一个JK型触发器51，用于在输入给其的水平同步信号从“高”电平变到“低”电平时翻转其输出信号；一个与门52，用于对来自回扫变压器3的水平同步信号和来自控制部分4的控制信号CS进行“与”操作，该与门52的输出被叠加到JK型触发器51的输出上；和一个晶体管Q1，用于根据来自控制部分4的片选信号控制JK型触发器51的工作。
回扫变压器3的输出被连接到JK型触发器51的一时钟输入端和与门52的一个输入端，以分别向其提供水平同步信号。控制部分4的输出端被连到与门52的另一输入端和晶体管Q1的基极以分别向其提供控制信号CS。JK型触发器51的输出端和与门52的输出端被共同连到脉冲变压器6的输入端。
微分部分7包括与脉冲变压器6的输出端连接的一个电阻R3和电容C1，用于对脉冲变压器6的输出信号微分；和一个与电容C1连接的二极管D3，用于把一微分的信号嵌位在一预定电平内。
同步产生部分8包括一个晶体管Q2，用于根据从微分部分7输入的微分脉冲信号将一预定锯齿形同步脉冲信号输出到开关控制部分2。
从一个人计算机等设备提供的水平同步信号被输入到回扫变压器3控制部分4。在图2中，参考数字R1-R5表示电阻，C2表示电容，而D1和D2表示二极管。
现在将对根据本发明如上述构造的用于视频显示设备的一个SMPS变压器的开关频率控制装置的工作进行描述。
参考图2，如果市电被输入到SMPS变压器1，则SMPS变压器1根据从开关控制部分2输入的开关频率执行开关操作，和把一输出电压提供给回扫变压器3和把一5V源电压提供给控制部分4。因此，该回扫变压器3根据水平同步信号把该输入电压转换成一高电压，并将该高电压提供给监视器的各电路。此时，通过回扫变压器3提供的水平同步信号被输入到分频部分5中的JK型触发器51作为其时钟输入。
与此同时，控制部分4检测输入给其的水平同步信号，并输出控制信号CS到分频部分5。此时，如果该水平同步信号超过一预定基准频率，例如，如图2所示的64KHz，则控制部分4输出如图3B所示的一个“低”电平的控制选择信号到分频部分5中的与门52的输入端。因此，从控制部分4接收水平同步信号和“低”电平信号作为其输入信号的与门52输出如图3C所示的一个“低”电平信号。
此外，来自控制部分4的“低”电平片选信号通过电阻R2被输入到晶体管Q1的基极，使得该晶体管Q1截止。因此，JK型触发器51在如图3D所示的水平同步信号的下降沿翻转其输出信号。结果，该JK型触发器51对64KHz的水平同步信号2分频，将被分频的32KHz的水平同步信号输出到脉冲变压器6。脉冲变压器6根据从JK型触发器51输出的分频的水平同步信号把具有一顶定电压电平的脉冲信号输出到微分部分7中的电容C1。
微分部分7中的电容C1和电阻R3对从脉冲变压器6输入的脉冲信号微分，和将微分的信号输出到同步产生部分8中的晶体管Q2。此时，被微分的信号由二极管D3嵌位在该预定电平内。同步产生部分8根据微分部分7的输出信号产生和向开关控制部分2输出的锯齿形同步脉冲信号。开关控制部分2接收该锯齿形同步脉冲信号作为其开关频率，并控制该SMPS变压器1的开/关操作。此时，该SMPS变压器1的开/关定时与该水平同步信号的同步定时相一致。
同时，如果输入到回扫变压器3的水平同步信号的频率低于64KHz，例如为图4A中的31KHz，则控制部分4向分频部分5中的与门52的输入端提供一如图4B所示的“高”电平的控制信号。通过回扫变压器3接收水平同步信号和从控制部分4接收“高”电平信号的与门52向脉冲变压器6输出一个与图4C所示水平同步信号一样的脉冲信号。
此外，来自控制部分4的“高”电平控制信号通过电阻R2被输入到晶体管Q1的基极，使得该晶体管Q1导通。因此，由于使晶体管Q1导通，该JK型触发器51不工作。结果，脉冲变压器6根据与门52的输出信号向微分部分7中的电容C1输出一预定电压电平的脉冲信号。
微分部分7中的电容C1和电阻R3对从脉冲变压器6输入的脉冲信号微分，和将微分的信号输出到同步产生部分8中的晶体管Q2。此时，被微分的信号由二极管D3嵌位在该预定电平内。同步产生部分8根据微分部分7的输出信号产生和向开关控制部分2输出的锯齿形同步脉冲信号。开关控制部分2接收该锯齿形同步脉冲信号作为其开关频率，并控制该SMPS变压器1的开/关操作。此时，该SMPS变压器1的开/关定时与该水平同步信号的同步定时相一致。
根据上述本发明的控制装置，SMPS变压器1能够工作将其负合保持在50±5％的范围。换句话说，该SMPS变压器1的接通和断开在消隐期间执行。
图5A至5E是说明本发明与一般SMPS之间不同的波形图。更详细地说，图5A说明输入到JK型触发器51的水平同步信号，图5B说明SMPS变压器的开关波形，图5C说明在一般SMPS电路的接通/断开期间产生的开关噪声，图5D说明根据本发明操作的SMPS变压器的开关波形，和图5E说明在根据本发明的SMPS电路的接通/断开期间产生的开关噪声。
参考图5A至5C，根据一般的SMPS电路，在该SMPS变压器的接通期间产生的开关噪声“A”存在于回扫周期“C”，但在SMPS电路的断开期间产生的开关噪声“B”存在于水平扫描周期“D”，即图象显示周期，如图5C所示，结果，由于开关噪声“B”  导致了图象失真。
然而，根据本发明，在SMPS变压器的接通/断开操作期间产生的开关噪声“A”和“B”存在于如图5E所示的回扫周期“C”，因此，不产生图象失真。
此外，即使一高频的水平同步信号被输入，通过分频部分5分频，能大大降低通过SMPS变压器的线圈和铁芯以及通过诸如晶体管和场效应晶体管(FETs)的SMPS开关器件的功率损失。
特别地，SMPS变压器的线圈和铁芯以及诸如晶体管和场效应晶体管(FETs)的SMPS开关器件的特性是其效率与开关频率的增加成反比。根据本发明，如果输入高频的水平同步信号，则其被分频以用作开关频率，由此增加构成该SMPS变压器的线圈、铁芯以及诸如晶体管和场效应晶体管(FETs)的SMPS开关器件的效率。
如上所述，根据本发明，通过控制SMPS变压器的开关频率减少了在该SMPS变压器的接通/断开期间产生的开关噪声，以使该SMPS变压器的负合维持在一预定范围，由此改进了视频显示设备的图象质量。
这里，虽然参考优选实施例对本发明进行了描述和说明，但本领域的技术人员将会清楚，可以对本发明在形式和细节上做出各种改变，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (2)

1.一种控制用于视频显示设备的开关电源(SMPS)变压器的开关频率的装置，该装置具有一个回扫变压器，用于根据输入给其的一水平同步信号将一从该SMPS变压器输出的电压转换成一高电压，所述装置包括：
一个控制部分，用于根据输入给它的水平同步信号输出一控制信号；
一个分频部分，用于根据来自控制部分的控制信号分频所述水平同步信号；
一个脉冲变压器，用于根据该分频部分的一输出脉冲信号输出一预定脉冲信号；
一个微分部分，用于对从该脉冲变压器输出的脉冲信号进行微分以除去该脉冲信号的负脉冲成分；
一个锯齿形同步部分，用于通过根据微分部分的输出信号执行开关操作产生一锯齿形同步信号；和
一个开关控制部分，用于根据来自锯齿形同步部分的锯齿形同步信号输出用于该SMPS变压器开关操作的开关频率。
2.根据权利要求1的装置，其中该分频部分包括：
包括一个JK型触发器，用于在输入给其的水平同步信号从“高”电平变到“低”电平时翻转其输出信号；
一个与门，用于对水平同步信号和来自控制部分的控制信号进行“与”操作，该与门的输出被叠加到JK型触发器的输出上；和
一个晶体管，用于根据来自控制部分的控制信号控制JK型触发器的工作。
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