CN200997573Y

CN200997573Y - 半桥式驱动装置

Info

Publication number: CN200997573Y
Application number: CN 200620173488
Authority: CN
Inventors: 陈振刚; 王政雄
Original assignee: LIANCHANG ELECTRONIC ENTERPRISE CO Ltd
Current assignee: LIANCHANG ELECTRONIC ENTERPRISE CO Ltd
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2016-12-27

Abstract

一种半桥式驱动装置包括有：一推挽式控制芯片，输出占空比小于50％的第一控制讯号与第二控制讯号；一驱动电路耦接于该推挽式控制芯片与一直流电源，接受该第一控制讯号与该第二控制讯号；以及由二个N通道场效晶体管组成的半桥式开关元件，该半桥式开关元件耦接于该直流电源、该驱动电路及一变压器，该半桥式开关元件受控于该驱动电路，用以将该直流电源切换为该交流电源，传送至该变压器的一次侧。本实用新型可以搭配使用推挽式控制芯片进行控制，在实用上更具有弹性，且不会受限于控制芯片。

Description

半桥式驱动装置

技术领域

一种半桥式驱动装置，尤指一种可以利用推挽式控制芯片控制半桥式换流器，并驱动负载的驱动装置。

背景技术

TFT面板背光源的电力供应(Power Supply)主要是使用换流电路(Inverter Circuit)来达成能量的转换及驱动冷阴极萤光灯管(CCFL)的发光。已知的换流电路(Inverter Circuit)因电路拓朴的不同，一般分有半桥式换流电路、全桥式换流电路及推挽式换流电路等，是将直流电转换成交流电的换流电路。

请参考图1，为已知的推挽式换流电路应用于CCFL负载的电路示意图。变压器T1将电路区分成为一次侧的前级电路101与二次侧的后级电路102。该一次侧的前级电路101(简称一次侧)包括有：一直流电源Vcc、一第一开关Q1、一第二开关Q2等，该二次侧的后级电路102(简称二次侧)包括有：至少一电容器C1、C2、C3、一负载(Load)、至少一二极管D1、D2等。再者，一次侧101与二次侧102间连接有一推挽式控制芯片103。

参考图1，同时配合图2，为已知的推挽式控制芯片输出讯号及负载端输出波形示意图。推挽式控制芯片103输出一第一控制讯号a与一第二控制讯号b，其中第一控制讯号a与第二控制讯号b分别控制一次侧101的第一开关Q1与第二开关Q2的切换动作，同时依据直流电源Vcc的电压，用以提供能量并通过变压器T1将直流电源Vcc的电压升压转换到二次侧102，用以驱动负载(Load)，变压器T1的二次侧102输出电压波形c显示C点的电压波形，如图2所示，二次侧102输出电压波形c为交流电压波形。

上述说明中该推挽式控制芯片103为LINFINITY(MICROSEMI)公司生产的芯片，其型号为LX1686及LX1688与LX1691等列，或为O2 Micro international Limited公司生产的芯片，其型号为O2-9RR、OZ9930、0Z9938、0Z9939和TEXAS INSTRUMENTS公司生产的芯片，其型号为TL-494、TL-594其型号为列，和Beyond Innovation Technology公司生产的芯片，其型号为BIT3193、BIT3713、BIT3715、BIT3501等，由于厂牌众多而无法一一举例，仅以常用型号列举。

请参考图3，为已知的半桥式换流电路驱动负载的电路示意图。变压器T2将电路区分成为一次侧的前级电路201与二次侧的后级电路202，一次侧201包括有：一直流电源Vcc、二个电子开关(Q1、Q2)、一半桥式控制芯片TL494、二电容器(C1、C2)及一驱动变压器Tr等，二次侧202包括有：一负载(Load)。

参考图3，同时配合图4，为已知的半桥式控制芯片输出控制讯号及交流电源电压波形示意图。半桥式控制芯片TL494由二个输出端D1、D2输出控制讯号D1-D2，控制讯号D1-D2通过驱动变压器Tr用以分别控制Q1、Q2二个电子开关的切换动作。该二个电子开关Q1、Q2为N通道场效晶体管或P通道场效晶体管。通过该二个电子开关Q1、Q2的切换动作，将储存于电容器C1、C2的电能通过一交连电容C3分别传送至变压器T2的一次侧端点T21，用以形成一交流电源ac。电容器C1、C2的电压为直流电源Vcc的一半电压Vcc/2。该交流电源ac用以提供能量给变压器T2，并通过变压器T2将交流电源升压转换到二次侧202，用以驱动负载(Load)。

上述说明中，若使用的换流电路(Inverter Circuit)为半桥式换流电路时则需要搭配半桥式控制芯片的控制才能动作，若为推挽式换流电路则需要搭配推挽式控制芯片的控制才能动作。因此，在实用上缺乏弹性与共用性。再者，换流电路(Inverter Circuit)于使用上亦常受限于控制芯片，而导致换流电路(Inverter Circuit)因受制于以上叙述，而使控制芯片无法共用并统一购料，或需要搭配更多复杂的电路。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供一种半桥式驱动装置，使用一驱动电路连接于推挽式控制芯片的输出端与二个N通道场效晶体管所组成的半桥式开关元件，该驱动电路接受推挽式控制芯片的控制，用以驱动半桥式开关元件的切换动作。

本实用新型一种半桥式驱动装置，其于已知的半桥式换流电路的二个电子开关与控制芯片之间连接该驱动电路。并且，控制芯片更替为推挽式控制芯片，进而控制该二个电子开关的切换动作。

上述说明中，本实用新型提供的半桥式驱动装置，包括有一驱动电路与一半桥式开关元件，其中该驱动电路包括一第一光耦合开关；一第一NPN晶体管，其集极端耦接于该第一光耦合开关的第一输出端，其基极端耦接于该第一光耦合开关的第二输出端；一第一PNP晶体管，其基极端与射极端分别耦接于该第一NPN晶体管的基极端与射极端，其集极端耦接于该一变压器的一次侧；一第一电阻耦接于该第一PNP晶体管的基极端与集极端之间；一第一电容耦接于该第一NPN晶体管的集极端与该第一PNP晶体管的集极端之间；一二极管，其阴极端耦接于该第一NPN晶体管的集极端，阳极端耦接于一控制电源。

以及，一第二光耦合开关，其第一输出端通过一第二电阻耦接于该控制电源，第二输出端耦接到一参考端；一第二PNP晶体管，其射极端耦接于该控制电源，其基极端通过一第三电阻耦接于该第二光耦合开关的第一输出端；一第二NPN晶体管，其基极端通过一第四电阻耦接于该第二光耦合开关的第一输出端以及通过一第五电阻耦接于该参考端，其射极端耦接于该参考端，其集极端耦接于该第二PNP晶体管的集极端。

该半桥式开关元件包括一第一N通道场效晶体管，其栅极端耦接于该第一PNP晶体管的射极端，其漏极端耦接于该直流电源，其源极端耦接于该变压器的一次侧；及一第二N通道场效晶体管，其栅极端耦接于该第二PNP晶体管的集极端，其漏极端耦接于该第一N通道场效晶体管的源极端，该第二N通道场效晶体管的源极耦接到该参考端。

如此，本实用新型一种半桥式驱动装置，使用一驱动电路于已知的半桥式换流电路，即可以搭配使用推挽式控制芯片进行控制，在实用上更具有弹性，且不会受限于控制芯片。并且，业者只需使用推挽式控制芯片即可依实际需求来驱动控制推挽式换流电路或半桥式换流电路。

以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本实用新型的申请专利范围。而有关本实用新型的其它目的与优点，将在后续的说明与图标加以阐述。

附图说明

图1为已知的推挽式换流电路驱动负载的电路示意图；

图2为已知的推挽式控制芯片输出控制讯号及负载端输出电压波形示意图；

图3为已知的半桥式换流电路驱动负载的电路示意图；

图4为已知的半桥式控制芯片输出控制讯号及交流电源电压波形示意图；

图5为本实用新型的半桥式驱动装置的电路示意图；

图6为本实用新型推挽式控制芯片的输出讯号及交流电源电压波形示意图。

图中符号说明：

101前级电路 102后级电路

103推挽式控制芯片 T1变压器

a第一控制讯号 b第二控制讯号

c变压器T1的二次侧输出电压波形

201前级电路 202后级电路

T2变压器

TL494半桥式控制芯片

D1-D2输出控制讯号 Q1控制讯号

Q2控制讯号 ac交流电源

1 03推挽式控制芯片 30驱动电路

32半桥式开关元件 RL负载

AC交流电源 Vcc直流电源

T_X变压器 CX共振电容器

VDD控制电源

具体实施方式

请参考图5，为本实用新型的半桥式驱动装置的电路示意图。其中本实用新型的半桥式驱动装置连接于一变压器T_X的一次侧，用以将一直流电源Vcc转换成为一交流电源AC，该交流电源AC通过变压器T_X提供负载RL动作所需的能量。

参考图5，本实用新型的半桥式驱动装置包括有：一推挽式控制芯片103、一驱动电路30及一半桥式开关元件32。该推挽式控制芯片103设有一第一输出端A与一第二输出端B，该第一输出端A与该第二输出端B分别输出占空比(duty cycle)小于50％的一第一控制讯号a与一第二控制讯号b。该驱动电路30耦接于该推挽式控制芯片103的第一输出端A接受该第一控制讯号a；该半桥式开关元件32由二个N通道场效晶体管(Q1、Q2)组成，该半桥式开关元件32耦接于该直流电源Vcc、该驱动电路30及该变压器T_X。该半桥式开关元件32受控于该驱动电路30，用以将该直流电源Vcc切换为该交流电源AC传送至该变压器T_X的一次侧。此外，变压器T_X的一次侧进一步串联耦接一共振电容器CX。

参考图5，该驱动电路30包括有：一第一光耦合开关U1接收第一控制讯号a。一第一NPN晶体管Q3，其集极端耦接于该第一光耦合开关U1的第一输出端，其基极端耦接于该第一光耦合开关U1的第二输出端。一第一PNP晶体管Q4，其基极端与射极端分别耦接于该第一NPN晶体管Q3的基极端与射极端，其集极端耦接于该一变压器TX的一次侧。一第一电阻R1耦接于该第一PNP晶体管Q4的基极端与集极端之间。一第一电容C1耦接于该第一NPN晶体管Q3的集极端与该第一PNP晶体管Q4的集极端之间。

该驱动电路30还包括有：一二极管D1，其阴极端耦接于该第一NPN晶体管Q3的集极端，阳极端耦接于一控制电源VDD。一第二光耦合开关U2接收第二控制讯号b，其第一输出端通过一第二电阻R2耦接于该控制电源VDD，第二输出端耦接到一参考端G。一第二PNP晶体管Q5，其射极端耦接于该控制电源VDD，其基极端通过一第三电阻R3耦接于该第二光耦合开关U2的第一输出端。一第二NPN晶体管Q6，其基极端通过一第四电阻R4耦接于该第二光耦合开关U2的第一输出端以及通过一第五电阻R5耦接于该参考端G，其射极端耦接于该参考端G，其集极端耦接于该第二PNP晶体管Q5的集极端。

参考图5，该半桥式开关元件32包括有一第一N通道场效晶体管Q1与一第二N通道场效晶体管Q2。第一N通道场效晶体管Q1，其栅极端耦接于该第一PNP晶体管Q4的射极端，其漏极端耦接于该直流电源VCC，其源极端耦接于该变压器T_X之一次侧。第二N通道场效晶体管Q2，其栅极端耦接于该第二PNP晶体管Q5的集极端，其漏极端耦接于该第一N通道场效晶体管Q1的源极端，该第二N通道场效晶体管Q2的源极耦接到该参考端G。此外，该第一N通道场效晶体管Q1的栅极—源极间，进一步耦接一第一稽纳二极管Z1。以及第二N通道场效晶体管Q2的栅—源极间，进一步耦接一第二稽纳二极管Z2。

参考图5，该直流电源Vcc经由导通的第一N通道场效晶体管Q1，提供一正直流电源+Vcc给该变压器T_X，以形成一正半周驱动，或是经由导通的第二N通道场效晶体管Q2，提供一负直流电源—Vcc给该变压器T_X，以形成一负半周驱动。

配合图5，请参考图6，图6为本实用新型的推挽式控制芯片输出讯号及交流电源电压波形示意图。推挽式控制芯片103为LINFINITY(MICROSEMI)公司生产的芯片，其型号为LX1686及LX1688与LX1691等列，或为O2 Micro international Limited公司生产的芯片，其型号为O2-9RR、OZ9930、0Z9938、0Z9939和TEXASINSTRUMENTS公司生产的芯片，其型号为TL-494、TL-594其型号为列，和Beyond Innovation Technology公司生产的芯片，其型号为BIT3193、BIT3713、BIT3715、BIT3501等，由于厂牌众多而无法一一举例，仅以常用型号列举。

如图6所示，推挽式控制芯片103输出端A输出该第一控制讯号a，输出端B输出该第二控制讯号b。并，于变压器T_X一次侧可得到交流电源AC的电压波形ac。

配合图5，参考图6，于时间t1-t2时，第一控制讯号a为高电位，第二控制讯号b为低电位。高电位的第一控制讯号a控制第一光耦合开关U1的输出端进入导通(ON)，此时，控制电源VDD通过二极管D1传送至第一NPN晶体管Q3的基极端，以控制第一NPN晶体管Q3导通(ON)。控制电源VDD随即通过二极管D1与导通的第一NPN晶体管Q3驱动第一N通道场效晶体管Q1进入导通(ON)状态。此时，第一电容C1上储存的电压，会跨于第一N通道场效晶体管Q1的栅极—源极端，用以维持第一N通道场效晶体管Q1的导通状态。

此外，低电位的第二控制讯号b控制第二光耦合开关U2的输出端进入截止(OFF)，此时，控制电源VDD通过第二电阻R2与第四电阻R4传送至第二NPN晶体管Q6的基极端，以控制第二NPN晶体管Q6导通(ON)。导通的第二NPN晶体管Q6将第二N通道场效晶体管Q2的栅极拉到接地端GND，使第二N通道场效晶体管Q2则进入截止(OFF)。

所以在时间t1-t2时，第一N通道场效晶体管Q1为导通(ON)状态，第二N通道场效晶体管Q2为截止(OFF)状态。此时，直流电源Vcc可以经由导通的第一N通道场效晶体管Q1，而将能量传送至变压器TX之一次侧与一共振电容器CX，此时变压器T_X一次侧得到的电压波形ac为正直流电源+Vcc，而形成一正半周驱动，而共振电容器CX二端会建立一直流电压。

配合图5，参考图6，于时间t2-t3时，第一控制讯号a从高电位降到低电位，第二控制讯号b仍保持为低电位。此时，低电位的第一控制讯号a控制第一光耦合开关U1的输出端进入截止(OFF)，而切断了传送至第一NPN晶体管Q3的控制电源VDD，使得第一NPN晶体管Q3也进入截止(OFF)。同时，第一PNP晶体管Q4导通(ON)而驱动第一N通道场效晶体管Q1进入截止(OFF)状态。由于第二控制讯号b仍保持为低电位，所以第二N通道场效晶体管Q2仍为截止(OFF)状态。

由上述说明中可知，于时间t2-t3时，第一N通道场效晶体管Q1与第二N通道场效晶体管Q2为截止(OFF)状态，此时，流过变压器T_X的一次侧中的电流，会经由第二N通道场效晶体管Q2的寄身二极管DQ2形成一续流回路。并且，从变压器T_X一次侧得到的电压波形ac为零电位。

配合图5，参考图6，于时间t3-t4时，第一控制讯号a仍保持低电位，第二控制讯号b由低电位上升至高电位。高电位的第二控制讯号b控制第二光耦合开关U2的输出端进入导通(ON)，导通的第二光耦合开关U2将第二PNP晶体管Q5的基极端拉到接地端GND。此时，控制电源VDD传送至第二PNP晶体管Q5的射极端，而使第二PNP晶体管Q5进入导通(ON)。控制电源VDD随即透导通的第二PNP晶体管Q5驱动第二N通道场效晶体管Q2进入导通(ON)状态。

此时，第一N通道场效晶体管Q1为截止(OFF)状态，第二N通道场效晶体管Q2为导通(ON)状态。而建立在共振电容器CX二端上的直流电压根据导通的第二N通道场效晶体管Q2，传送至变压器T_X的一次侧，此时变压器T_X一次侧得到的电压波形ac为负直流电源-Vcc，而形成一负半周驱动。

配合图5，参考图6，于时间t4-t5时，第一控制讯号a仍为低电位，第二控制讯号b由高电位下降到低电位。此时，第一N通道场效晶体管Q1与第二N通道场效晶体管Q2为截止(OFF)状态，而流过变压器T_X之一次侧中的电流，会经由第一N通道场效晶体管Q1的寄身二极管DQ1形成一续流回路。并且，从变压器TX一次侧得到的电压波形ac为零电位。

配合图5，参考图6，本实用新型半桥式驱动装置的电路动作以及变压器T_X一次侧得到的电压波形ac，在时间t5-t6时又回复到时间t1-t2时的动作与波形，依序如上述说明，形成提供能量的交流电源AC。同时，变压器T_X将交流电源AC升压转换后，从二次侧提供能量给负载RL。

综上所述，本实用新型半桥式驱动装置，可连接驱动电路于已知的半桥式换流电路，即可以搭配使用推挽式控制芯片进行控制，在实用更具有弹性，且不会受限于控制芯片。并且，业者只需使用推挽式控制芯片即可依实际需求来驱动控制推挽式换流电路或半桥式换流电路。

以上所述，仅为本实用新型最佳的一具体实施例的详细说明与附图，任何熟悉该项技艺者在本实用新型的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖所述的专利范围。

Claims

1.一种半桥式驱动装置，连接于一变压器的一次侧与一直流电源，其特征在于，包括有：

一第一光耦合开关，接收一第一控制讯号；

一第一NPN晶体管，其集极端耦接于该第一光耦合开关的第一输出端，其基极端耦接于该第一光耦合开关的第二输出端；

一第一PNP晶体管，其基极端与射极端分别耦接于该第一NPN晶体管的基极端与射极端，其集极端耦接于该一变压器的一次侧；

一第一电阻，耦接于该第一PNP晶体管的基极端与集极端之间；

一第一电容，耦接于该第一NPN晶体管的集极端与该第一PNP晶体管的集极端之间；

一二极管，其阴极端耦接于该第一NPN晶体管的集极端，阳极端耦接于一控制电源；

一第二光耦合开关，接收一第二控制讯号，其第一输出端通过一第二电阻耦接于该控制电源，第二输出端耦接到一参考端；

一第二PNP晶体管，其射极端耦接于该控制电源，其基极端通过一第三电阻耦接于该第二光耦合开关的第一输出端；

一第二NPN晶体管，其基极端通过一第四电阻耦接于该第二光耦合开关的第一输出端以及通过一第五电阻耦接于该参考端，其射极端耦接于该参考端，其集极端耦接于该第二PNP晶体管的集极端；

一第一N通道场效晶体管，其栅极端耦接于该第一PNP晶体管的射极端，其漏极端耦接于该直流电源，其源极端耦接于该变压器的一次侧；及

一第二N通道场效晶体管，其栅极端耦接于该第二PNP晶体管的集极端，其漏极端耦接于该第一N通道场效晶体管的源极端，该第二N通道场效晶体管的源极耦接到该参考端。

2.如权利要求1所述的半桥式驱动装置，其特征在于，该直流电源经由导通的第一N通道场效晶体管，提供一正直流电源给该变压器，以形成一正半周驱动。

3.如权利要求1所述的半桥式驱动装置，其特征在于，进一步包括有一共振电容器，该共振电容器串联耦接于该变压器的一次侧。

4.如权利要求3所述的半桥式驱动装置，其特征在于，经由导通的第二N通道场效晶体管，该共振电容器提供一负直流电源给该变压器，以形成一负半周驱动。

5.如权利要求1所述的半桥式驱动装置，其特征在于，该第一控制讯号与该第二控制讯号由一推挽式控制芯片输出，且其占空比皆小于50％。

6.如权利要求1所述的半桥式驱动装置，其特征在于，进一步包括有一第一稽纳二极管耦接于该第一N通道场效晶体管的栅极-源极之间。

7.如权利要求1所述的半桥式驱动装置，其特征在于，进一步包括有一第二稽纳二极管耦接于该第二N通道场效晶体管的栅极-源极之间。