CN201413987Y - 用于逆变控制器的保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于逆变控制器的保护电路，包括一系统上电后产生、掉电时消失的直流电源，所述直流电源分别与第一PNP型三极管的基极和二极管的阳极相连接，所述二极管的阴极一方面连接第一PNP型三极管的发射极，另一方面连接储能电容，所述第一PNP型三极管的集电极直接连接或者通过反向电路连接逆变控制器的使能端。本实用新型通过对逆变控制器的上电、掉电时序进行控制，使逆变控制器在上电和掉电的过程中停止输出驱动信号，从而使连接在其驱动信号输出端的主功率器件工作在一个非常安全的工作区，以实现对后级电路的有效保护。将上述电路用于设计液晶屏中为背光灯管提供工作电源的逆变电路，可以有效解决关机屏闪的问题。

Description

用于逆变控制器的保护电路

技术领域

本实用新型属于逆变电路技术领域，具体地说，是涉及一种为逆变电路中的逆变控制器提供上电保护和掉电保护的控制电路。

背景技术

液晶电视中的逆变器是电源变换的一种设备。由液晶电视的成像原理可知，晶体本身不发光，液晶屏幕上的光栅由液晶屏内部背光灯管发出的光线穿透晶体所形成，而液晶屏背光灯管的工作电压则由独立的逆变器来提供。

逆变器，即Inverter，是一个将直流(DC)电压变换为交流(AC)电压的部件，也叫做电压升压板，专为液晶屏的背光灯管提供工作电源。目前的逆变器大多采用脉宽调制(PWM)技术，其核心部分是一个可以提供PWM信号的逆变控制器。利用所述逆变控制器输出的PWM信号控制与逆变变压器初级绕组相连接的MOS管通断，进而通过逆变变压器的次级绕组输出后级液晶屏中背光灯管所要求的供电电源。

目前的逆变控制器，其工作所需的直流供电电源VDD一般都是直接从AC/DC或者是DC/DC变换器输出的直流电压，没有经过开关控制。在这种情况下，上电时序一般都是可以控制的，比如可以用上电略早于供电电源VDD的一路直流电源VCC作为DC/DC变换器的输入电源，通过DC/DC变换器输出所需的供电电源VDD，这样便可以保证供电电源VDD的上电时序晚于直流电源VCC，进而满足系统对各路电源的上电时序要求。但是，掉电时序一般都是不可控制的。这样会存在一个雷区，有可能在逆变控制器掉电时，对于设置有两个或两个以上的驱动信号输出端的逆变控制器来说，其两个互补的驱动信号输出端会出现直通的现象，从而容易导致其后续的主功率器件失效，出现关机屏闪的情况。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有逆变控制器因缺少掉电保护电路而在系统掉电瞬间容易引起后续主功率器件失效的问题，提供了一种新型的逆变控制器保护电路，通过在逆变控制器的使能端连接掉电保护电路，在系统掉电的过程中置逆变控制器的使能端为无效状态，从而可以阻断逆变控制器的输出，实现对后级电路或者设备的保护。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种用于逆变控制器的保护电路，包括一系统上电后产生、掉电时消失的直流电源，所述直流电源分别与第一PNP型三极管的基极和一二极管的阳极相连接，所述二极管的阴极一方面连接第一PNP型三极管的发射极，另一方面连接一储能电容，所述第一PNP型三极管的集电极根据逆变控制器的使能端所遵循的电平定义，选择直接连接或者通过反向电路连接逆变控制器的使能端。

其中，所述第一PNP型三极管的集电极通过滤波电路连接逆变控制器的使能端，或者通过滤波电路连接反向电路的输入端。

进一步的，在所述反向电路中包含有第一NPN型三极管，所述第一NPN型三极管的基极连接第一PNP型三极管的集电极，第一NPN型三极管的集电极连接逆变控制器的使能端，发射极接地。

为了使保存在储能电容中的电荷在系统掉电后能够顺利泻放，将所述储能电容的正极通过泻放电阻接地。

为了进一步对逆变控制器及其后续电路实现保护，在所述逆变控制器的使能端上还连接有一上电保护电路，包括RC充电电路和第一开关电路，所述RC充电电路连接在所述直流电源与第一开关电路的控制端之间，所述第一开关电路的开关通路连接在逆变控制器的使能端与地之间。在RC充电电路的充电过程中，通过控制第一开关电路的通断，来置逆变控制器的使能端为无效状态，进而阻断逆变控制器的输出，避免其驱动信号输出端出现直通现象。

又进一步的，所述第一开关电路的控制端连接在RC充电电路中电容与电阻的连接节点处，或者通过RC充电电路中的电阻连接电容，进而通过所述电容连接所述的直流电源。

优选的，所述第一开关电路优选采用一NPN型三极管组建形成，所述第二NPN型三极管的基极连接RC充电电路，并通过一电阻接地，其集电极连接逆变控制器的使能端，发射极接地。

再进一步的，在所述上电保护电路中还包含有一控制逆变控制器上电时序的控制电路，在所述时序控制电路中包含有第二PNP型三极管，所述直流电源一方面连接第二PNP型三极管的发射极，另一方面通过第一分压网络连接第二开关电路的开关通路，并通过所述第二开关电路的开关通路接地，所述第一分压网络的分压节点连接所述第二PNP型三极管的基极，第二PNP型三极管的集电极连接逆变控制器的电源端；所述直流电源连接第二分压网络，所述第二分压网络的分压节点分别与所述第二开关电路的控制端和逆变控制器的使能端相连接。

更进一步的，所述第二分压网络的分压节点连接开关二极管的阳极，并通过所述开关二极管的阴极连接逆变控制器的使能端。

优选的，所述第二开关电路优选采用一NPN型三极管实现，所述第三NPN型三极管的基极连接第二分压网络的分压节点，发射极接地，集电极通过第一分压网络连接所述的直流电源。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的保护电路通过对逆变控制器的掉电时序和上电时序进行控制，使逆变控制器在上电和掉电的过程中停止输出驱动信号，从而使连接在其驱动信号输出端的主功率器件工作在一个非常安全的工作区，以实现对后级电路的有效保护。将所述保护电路应用于液晶电视机中，以设计为液晶屏中背光灯管提供工作电源的逆变电路，从而可以有效解决关机屏闪的问题。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的逆变控制器的外围电路的一种实施例的电路原理图；

图2是用于图1所示逆变控制器的保护电路的一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

本实用新型为了避免逆变控制器在系统掉电或者上电瞬间，由于缺少掉电或者上电时序控制电路而容易使逆变控制器的互补驱动信号输出端出现直通现象，从而导致后续主功率器件失效的问题，提出了一种适用于逆变控制器的保护电路，通过在逆变控制器的使能端上连接掉电保护电路和上电保护电路，从而对逆变控制器的上电和掉电时序进行控制，使逆变控制器在系统上电和掉电的过程中停止驱动信号的输出，以达到保护后级电路的设计目的。

下面以液晶电视机为例，通过一个具体的实施例来详细阐述所述保护电路的具体组成结构及其工作原理。

实施例一，参见图1所示，在本实施例中，所述逆变控制器可以具体采用一颗专用于CCFL(冷阴极荧光灯管)驱动的集成芯片N701实现。所述逆变控制器N701包括两路驱动信号输出端DRV1、DRV2，且输出的两路PWM驱动信号是互补对称的。通过逆变控制器N701的两路驱动信号输出端DRV1、DRV2输出的PWM驱动信号作用于后级的主功率器件，比如场效应管，控制场效应管的通断时序，进而将直流母线电压转换为交流电压输出至逆变变压器的初级，进而通过逆变变压器的次级转换生成液晶屏背光灯管所需的工作电源电压，为背光灯管供电。

在所述逆变控制器N701上设置有使能端ENA，逆变控制器N701只有在其使能端ENA上的电压满足一定的要求时，比如大于一定的阈值电压时，其驱动信号输出端DRV1、DRV2才会有输出。利用逆变控制器N701的这一特性，在逆变控制器N701的使能端上设计上电保护电路和掉电保护电路，使逆变控制器N701在系统上电和掉电的过程中能够控制作用到使能端ENA的电压不能满足上述要求，比如不能达到使能端ENA所需的阈值电压，从而阻断逆变控制器N701的输出，实现对后级电路的保护。

下面以使能端ENA在接收到大于2V的阈值电压时，连通逆变控制器N701的输出为例，来详细阐述所述上电保护电路和掉电保护电路的具体组成结构及其工作原理。

图2为所述上电保护电路和掉电保护电路的一种实施例的电路原理图。其中，+5V直流电源5VM由液晶电视机内部的电源板输出，且在系统交流上电后首先建立，其上电时序早于逆变控制器N701所需的供电电源VDD。利用该路直流电源5VM来设计上电保护电路和掉电保护电路，进而控制逆变控制器N701的输出，以实现对连接在其驱动信号输出端DRV1、DRV2的后级电路的有效保护。

在上电保护电路中包含有RC充电电路和第一开关电路。其中，RC充电电路由电容C777和电阻R777组建形成；第一开关电路优选采用一NPN型三极管V777(即第二NPN型三极管)实现。电容C777的一端连接直流电源5VM，另一端可以直接连接NPN型三极管V777的基极，并通过电阻R777接地；或者可以如图2所示通过电阻R777连接NPN型三极管V777的基极，进而通过电阻R778接地。所述NPN型三极管V777的发射极接地，集电极连接逆变控制器N701的使能端ENA。

在系统上电过程中，直流电源5VM首先建立产生，通过电容C777和电阻R777、R778进行RC充电，充电的时间常数可以通过配置电容C777和电阻R777、R778的参数值来具体确定。在直流电源5VM对电容C777进行充电的过程中，作用于NPN型三极管V777的基极电压逐渐降低，在没有跌至0.7V以下时，NPN型三极管V777一直处于导通状态，进而将逆变控制器N701的使能端ENA电压拉低至0V，使作用于使能端ENA的电压低于阈值电压，从而关闭逆变控制器N701的内部电路，使其驱动信号输出端DRV1、DRV2无信号输出，进而控制连接在其后的场效应管停止工作，以防止驱动信号输出端DRV1、DRV2在上电瞬间直通，导致场效应管失效，造成对后级电路或者液晶屏的损坏，进而达到了上电保护的设计目的。当NPN型三极管V777的基极电压下降至0.7V以下时，三极管V777截止，直流电源5VM通过电阻R780和二极管V778作用于逆变控制器N701的使能端ENA，使施加到使能端ENA的电压大于阈值电压，从而启动逆变控制器N701的内部电路运行，通过逆变控制器N701的驱动信号输出端DRV1、DRV2输出PWM信号，以驱动后续场效应管正常通断，生成液晶屏中背光灯管所需的工作电源，控制液晶屏上电运行。

与此同时，为了进一步控制逆变控制器N701的输出，在所述上电保护电路中还设计了一控制逆变控制器N701上电时序的控制电路，包括PNP型三极管V781(即第二PNP型三极管)、第一分压网络、第二分压网络和第二开关电路，如图2所示。在本实施例中，所述第一、第二分压网络以电阻分压网络为例进行阐述；第二开关电路采用一NPN型三极管V782(即第三NPN型三极管)组建形成。其中，PNP型三极管V781的发射极连接直流电源5VM，集电极连接逆变控制器N701的电源端VDDA，基极连接由电阻R786、R787组成的第一分压网络的分压节点。直流电源5VM通过分压电阻R786、R787连接NPN型三极管V782的集电极，并通过由电阻R783～R785组成的第二分压网络接地。在所述第二分压网络中，电阻R785、R784之间的分压节点通过二极管VD778连接逆变控制器N701的使能端ENA；电阻R784、R783之间的分压节点连接NPN型三极管V782的基极，NPN型三极管V782的发射极接地。

在系统上电的过程中，由于逆变控制器N701的使能端ENA被拉低到地，因此NPN型三极管V782的基极电位为低，NPN型三极管V782截止。此时，PNP型三极管V781由于其发射极电压等于基极电压而处于截止状态，因此，在系统上电的过程中逆变控制器N701的电源端VDDA没有供电，逆变控制器N701不运行。当直流电源5VM向RC充电电路充电一段时间后，NPN型三极管V777截止，逆变控制器N701的使能端ENA被置为高电平。此时，直流电源5VM在第二分压网络的分压作用下，置NPN型三极管V782的基极电压为高电平，控制NPN型三极管V782饱和导通。此时，PNP型三极管V781的发射极电压为5V，基极电压为5V电压通过第一分压网络分压后，其分压节点处的电压。通过配置分压电阻R786、R787的阻值，可以实现在NPN型三极管V782导通时，分压电阻R786、R787之间的节点电压小于4.3V。由此，在逆变控制器N701的使能端ENA为高电平时，PNP型三极管V781由于其发射极电压与基极电压之差大于0.7V而处于导通状态，直流电源5VM通过PNP型三极管V781的发射极和集电极向逆变控制器N701的电源端VDDA输出+5V直流供电电源VDD。这样一来，可以保证在系统上电后，各路电压经过一段时间稳定后，再向逆变控制器N701供电，从而可以从另一方面确保逆变控制器N701在系统上电过程中停止其驱动信号输出端DRV1、DRV2的输出，保护后级电路及设备。

在系统正常工作后，NPN型三极管V777始终处于截止状态，对逆变控制器N701的使能端ENA电位不造成影响。逆变控制器N701通过其驱动信号输出端DRV1、DRV2输出PWM驱动信号，控制后续的场效应管通断，将直流母线电压转化为交流电压，再经过逆变变压器转换生成背光灯管所需幅值的交流电压，为液晶屏供电，实现液晶电视的开机运行。

当然，所述第一开关电路和第二开关电路也可以采用除上述三极管以外的其它具有开关作用的元器件、集成芯片或者分立电路组建形成，本实施例并不仅限于以上举例。

在系统掉电时，为了对逆变控制器N701的驱动信号输出端DRV1、DRV2实现控制，在逆变控制器N701的使能端ENA上还设计有一掉电保护电路，如图2所示，包括PNP型三极管V779(即第一PNP型三极管)、二级管VD779、储能电容C779和泻放电阻R782。其中，PNP型三极管V779的基极通过电阻R781连接直流电源5VM，发射极一方面连接二极管VD779的阴极，并通过所述二极管VD779的阳极连接直流电源5VM；另一方面连接储能电容C779的正极，并通过泻放电阻R782接地，所述储能电容C779的负极接地。所述PNP型三极管V779的集电极通过限流电阻R780、经由电阻R779和电容C778组成的RC滤波电路连接反向电路的输入端，并通过所述反向电路连接逆变控制器N701的使能端ENA。

在本实施例中，所述反向电路可以采用一NPN型三极管V778(即第一NPN型三极管)形成，如图2所示。其中，NPN型三极管V778的基极通过所述RC滤波电路和限流电阻R780连接PNP型三极管V779的集电极，NPN型三极管V778的集电极连接逆变控制器N701的使能端ENA，发射极接地。

当系统掉电时，直流电源5VM很快消失，因为储能电容C779的容值比较大，因此，其上的电荷泻放得比较慢。此时，二极管VD779反向截止，PNP型三极管V779由于其发射极电压大于其基极电压而处于饱和导通状态，通过储能电容C779输出的电流通过PNP型三极管V779、限流电阻R780和RC滤波电路作用于NPN型三极管V778的基极，最终导致三极管V778导通，将使能端ENA的电位拉低到地，从而关闭逆变控制器N701的内部电路，停止其驱动信号输出端DRV1、DRV2的输出。这样一来，可以有效避免后续主功率器件失效，从而解决液晶电视机关机屏闪的问题。

若所选择的逆变控制器N701在其使能端ENA接收到高电平使能信号时关闭逆变控制器N701的内部电路，而在使能端ENA电位为低时开启其内部电路时，则可以直接将PNP型三极管V779的集电极连接到逆变控制器N701的使能端ENA。当系统掉电时，通过储能电容C779输出的电荷流向逆变控制器N701的使能端ENA，置使能端ENA电位为高，从而关闭逆变控制器N701的内部电路，阻断PWM驱动信号的输出，以防止互补的驱动信号输出端直通。

当然，所述反向电路也可以采用除NPN型三极管V778以外的其它可对输入电平进行反向处理的元器件或者集成反向芯片实现，本实施例并不仅限于以上举例。

通过在逆变控制器N701的使能端ENA上连接上述上电保护电路和掉电保护电路，可以有效保护与逆变控制器N701的驱动信号输出端DRV1、DRV2相连接的后级电路和设备，应用于液晶电视机中可以消除关机过程中出现的关机屏闪的情况。当然，本实施例所提出的保护电路同样可以适用于仅包含有一路驱动信号输出端或者更多路驱动信号输出端的逆变控制器，本实施例对此不进行具体限制。

应当指出的是，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1、一种用于逆变控制器的保护电路，包括一系统上电后产生、掉电时消失的直流电源，其特征在于：所述直流电源分别与第一PNP型三极管的基极和一二极管的阳极相连接，所述二极管的阴极一方面连接第一PNP型三极管的发射极，另一方面连接一储能电容，所述第一PNP型三极管的集电极直接连接或者通过反向电路连接逆变控制器的使能端。

2、根据权利要求1所述的用于逆变控制器的保护电路，其特征在于：在所述反向电路中包含有第一NPN型三极管，所述第一NPN型三极管的基极连接第一PNP型三极管的集电极，第一NPN型三极管的集电极连接逆变控制器的使能端，发射极接地。

3、根据权利要求1所述的用于逆变控制器的保护电路，其特征在于：所述储能电容的正极通过泻放电阻接地。

4、根据权利要求1所述的用于逆变控制器的保护电路，其特征在于：所述第一PNP型三极管的集电极通过滤波电路连接逆变控制器的使能端，或者通过滤波电路连接反向电路的输入端。

5、根据权利要求1至4中任一项所述的用于逆变控制器的保护电路，其特征在于：在所述逆变控制器的使能端还连接有一上电保护电路，包括RC充电电路和第一开关电路，所述RC充电电路连接在所述直流电源与第一开关电路的控制端之间，所述第一开关电路的开关通路连接在逆变控制器的使能端与地之间。

6、根据权利要求5所述的用于逆变控制器的保护电路，其特征在于：所述第一开关电路的控制端连接在RC充电电路中电容与电阻的连接节点处，或者通过RC充电电路中的电阻连接电容，进而通过所述电容连接所述的直流电源。

7、根据权利要求5所述的用于逆变控制器的保护电路，其特征在于：在所述第一开关电路中包含有第二NPN型三极管，所述第二NPN型三极管的基极连接RC充电电路，并通过一电阻接地，其集电极连接逆变控制器的使能端，发射极接地。

8、根据权利要求5所述的用于逆变控制器的保护电路，其特征在于：在所述上电保护电路中还包含有一控制逆变控制器上电时序的控制电路，在所述时序控制电路中包含有第二PNP型三极管，所述直流电源一方面连接第二PNP型三极管的发射极，另一方面通过第一分压网络连接第二开关电路的开关通路，并通过所述第二开关电路的开关通路接地，所述第一分压网络的分压节点连接所述第二PNP型三极管的基极，第二PNP型三极管的集电极连接逆变控制器的电源端；所述直流电源连接第二分压网络，所述第二分压网络的分压节点分别与所述第二开关电路的控制端和逆变控制器的使能端相连接。

9、根据权利要求8所述的用于逆变控制器的保护电路，其特征在于：所述第二分压网络的分压节点连接开关二极管的阳极，并通过所述开关二极管的阴极连接逆变控制器的使能端。

10、根据权利要求8所述的用于逆变控制器的保护电路，其特征在于：在所述第二开关电路中包含有第三NPN型三极管，所述第三NPN型三极管的基极连接第二分压网络的分压节点，发射极接地，集电极通过第一分压网络连接所述的直流电源。

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