TW200414659A - DC/AC conversion device and controller IC thereof - Google Patents

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TW200414659A TW092135916A TW92135916A TW200414659A TW 200414659 A TW200414659 A TW 200414659A TW 092135916 A TW092135916 A TW 092135916A TW 92135916 A TW92135916 A TW 92135916A TW 200414659 A TW200414659 A TW 200414659A
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Kenichi Fukumoto
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Description

200414659 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種直流一交流轉換裝置及其控制器 積體電路，該裝置及其控制器積體電路產生交流電壓，該 交流電壓係用以驅動來自電氣機器附屬之電源連接器、電 池等直流電源之負載。 【先前技術】 作為筆g型電腦之液晶顯示器，液晶電視接收器等的 液晶顯示器之背光（back light)光源，係使用冷陰極螢光燈 (CCFL)。該CCFL與通常之熱陰極螢光燈具有大致相同之 咼效率及長壽命，並且節省了熱陰極螢光燈所具有之燈絲 (filament)。 一 π 1,卜而文冋父流冤壓。例如 啟動電壓@ 1000ν(有效值；以下有關交流電壓的都 2)々動作電壓約600ν。該高交流電壓係使用反向器， 來自筆記型電腦或液晶電視接收器等之直流電源產生。 電路直以來’ CCFL用反向器，一般使用洛埃耶（R〇y( 等槿&該洛埃耶電判由可飽和磁&變壓11、控制電晶 制心、，並且利用可飽和磁芯變壓器之非線形透磁律、 ::晶體之非線形電流增益特性，產生自振。洛 本身不需要外部時脈、驅動電路。 壓、==埃耶電路基本具有—定㈣反向器，輸入 耶電時無法維持-定輸出電壓。這樣，洛. ’、 力，必須有調整器。因此，洛埃耶電路」 315308 7 200414659 1更用之汉 為提高電力轉換效率，提出一種咖/用Ί之問題。 專利文獻0。該反向器係在變麼器一次 D =考 第】半導體開關，相互串聯之第2半導串如連接有 壓器之一次卷線並聯連# 汗胃及電谷與變 尺·連接。如此，使變麼器之 回授至控制電路，與基準電塵比較，形成 “ 該控制信號，控制第！、第^ ’错由 不丄干夺to開關之開啟、關
從而對負载供給預定之交流電力。 才， b .d同V提出一種使帛4個半導體開關之全橋(full bridge、H bndge)型 CCFL 用反向 汉门σσ (參妝專利文獻2)。該 盘向：：在變壓器之一次卷線上，通過串聯共振用電容， 電橋之輸出端連接，在變塵器之二次卷線上連接負 成H橋之4個半導體開關中，藉由第i組之2個半 導體，關々’在變壓器之一次卷線上形成第丄方向之電流路 徑’、，由第2組之2個半導體開關在變壓器之一次卷線上 形成第；2方向之電流路徑。並且，使流通於變廢器之二次 卷線之電流回授於控制電路，與基準電壓比較後，以固定 之同脈衝見度’產生控制該脈衝之相對位置之控制信 號進而仏給至Η電橋之半導體開關，調整供給至負載之 供給电力。並檢測出變壓器之二次卷線電壓，實施過電壓 保護。 另有一種結構，係檢測出流通於CCFL之電流後，對 形成該電流預定值之反向器電源裝置之間歇動作的點亮/ 非點梵’調整脈衝寬度調變（PWM)之負載，以及調整點亮/ 8 315308 200414659 非點免之時間比（參照專利文獻3)。 [專利文獻1 ] 曰本特開平1 〇 — 5 0 4 8 9號公報 [專利文獻2] 美國專利第625961 5號明細書 [專利文獻3 ] 曰本特開2002 — 22 1701號公報 專利文獻1、2之反向器，係用以 開啟期間，俾使負載内流動之電流成為=導刪之 負載供給之供給電力。為使對負載供給之供給雷2 需要使開啟半導體開關之控制脈衝寬窄、° “厂小， 脈衝寬度變窄並使小電力穩定地供給：二但是使控制 :難如此，負載之观之調光範圍向下限方向擴展就有 二利：獻3之反向器係控制間隔動作之點亮(—/非點 有困難。 料W仃微細調光則 一 ”〜1恧接有負章 ::卷線的變壓器之一次卷線上之半導體開關電路之名 關^行脈衝幅度調變（PWM)，並實現定電流控制之同担 可璉擇基於類比信號以及數位信號之間隔動作之栌制 ^大適用範圍之_，可使對貞載提供電力之範 可進行細微控制之反向器以及其控制器積體電路。 又，本發明之另-目的為提供一種進行脈衝寬度額 315308 9 200414659 (=Γ時其實施定電流控制，以控制基於類比信號之 間歇動作以及基於數位信號之間歇動作的 器積體電路。 k刺 【發明内容】 =申_範圍第i項所記載之反向器，係包括有： 壓益TR，具有一次卷線以及至少一個二次卷線； 严體開關電路101至104，使電流從直流電源BAT 朝弟1方向以及第2方向流動至前述一次卷線； 電流檢測電路，用以檢測流動至連接於前述二次卷線 上之負載FL的電流； 三角波信號發生部，用以產生三角波信號^丁 ； PWM控制信號發生部，用以將基於前述電流檢測電路 之電流檢測信號IS之誤差信號FB與前述三角波信號 作比較，以產生PWM控制信號； 間歇動作用三角波信號發生部，包含有間歇動作用三 角波信號振盪電路202以及間歇動作用電容器丨3 j，用以 ϋ產生間歇動作用三角波信號BCT ; 比較部221，用以將前述間歇動作用三角波信號 與連續值之工作信號Va — du作比較，以產生間歇動作信 號BRT ;以及 間歇動作控制部，根據前述間歇動作信號BRT在間歇 動作關閉時，使前述誤差信號FB實質上歸零； 並且使前述半導體開關電路根據前述PWM控制信號 進行切換。 10 315308 200414659 :二晴專利範圍第2項所記載之反向器，係包括有： 2壓器TR，具有一次卷線以及至少一個二次卷線； r導體開關電@ 101至1〇4,使電流從直流電源BAT 朝弟1方向及第2方向流動至前述—次卷線； 電流檢測電路，用以檢測流動至連接於前述二次卷線 上之負載F L的電流； 三角波信號發生部，用以產生三角波信號ct; 拴制彳。娩發生部，用以將基於前述電流檢測電路 電抓檢則。唬IS之誤差信號FB與前述三角波信號。丁 作比較’以產生PWM控制信號； 二。間歇動作用定電壓發生部，包含有間歇動作用三角波 6號振盪電路202以及電阻131A，用以產生間歇動作用定 電壓BCV ; 比車乂 4 2 2 1 ’用以將前述間歇動作用定電壓b c v與脈 衝狀工作信號Vd— du作比較，以產生間歇動作信號; 以及 間歇動作控制部，根據前述間歇動作信號Brt在間歇 動作關閉時’使前述誤差信號FB實質上歸零； 並且使前述半導體開關電路根據前述PWM控制信號 進行切換。 如申睛專利範圍第3項記載之反向器，係於申請專利 範圍第1或2項記載之反向器中， W述PWM控制信號發生部係具有：將前述電流檢測 號IS與基準電壓作比較，以產生前述誤差信號ρ b之誤 11 315308 差放大器2 1 1 ; 幸刖入鈾述誤差信號F 1 ,-^ pWA/r , 乂及河述三角波信號CT，以產 生刖述PWM控制俨鲈 座 m “虎之PWM比較器214;以及 匕括用以將前述誤差 ^ m m 琥FB回授於前述電流檢測信 唬18之回杈用電容器U6的回授電路； 前述間歇動作控制部’ 差信號FB趨於料之方&間歇動作關閉時，朝前述誤 W" 向將電荷充電於前述回授用電容 裔1 3 6 ’而在間歇動作閱 Λ少古6你么 $，朝前述誤差信號FB趨向增 加之方向使刖述回授用雷 。〇 又用私谷态130之電荷放電。 如申5月專利範圍第4馆^ # 、』& 弟 員5己载之控制器積體電路，係用 以控制驅動負載FL之车道雕b日 、 之+ V體開關電路101至104之杵制 器積體電路200,其特徵在於包括有： 之&制 二角波信號振盪電路2〇丨， 用以屋生二角波4吕遽CT ; PWM控制信號於味雷炊 …唬1生電路’用以將根據檢測流動至前述 貞戟FL之電流的電流檢測 义、+、么 电爪杬就1S而得之誤差信號FB蛊 角波信號CT作比較，以產生PWM控制信號；” =作用三角波信號振堡電路2〇2,用以在 間歇動作用電定哭彳3έ士人士 电今-1311。合日守產生間歇動作用三角波信號 BCT，在與外部電阻131Α結合時 BCV . 口吋屋生間歇動作用定電壓 比較冑2m將於前述間歇動作用三角波信 ::二。2發生之間歇動作用三角波信號bct或間歇動‘
用疋電塵BCV，與由外部輸人之連續值卫作信號Va、d 或脈衝狀工作信號Vd—du作比較，以產生間歇動作信號U 315308 12 200414659 BRT ;以及 間歇動作控制部，根據前述間歇動作信號在間歇 動作關閉時’使前述誤差信號FB實質上歸零； 亚且輸出用以根據前述PWM控制信號切換前 體開關電路的驅動信號。 ¥ 如申請專利範圍第5項記載之控制器積體電路 申睛專利範圍第4項記載之控制器積體電路中，’、 …W述PWM控制信號發生電路係具有：將前述電 測信號IS與基準電壓作比較以產生前述誤差 = 差放大器2 1 1 ; ^ ^ 輸入別述誤差传缺、
左乜唬FB以及丽述三角波信號cT 生前述PWM控制作铼少ϋλ1,Λ>Γ Μ產 唬之pWM比較器214 ;以及 連接有用以將前〗允& i & 引述决是^號FB回授於前述電 信號IS之回授用電哭容 罨机松測 电-奋1 3 6的回授電路； 前述間歇動作控舍I# % 作匕制邛係在間歇動作關閉時，。 差信號FB趨於歸雯之方 朝引述块 哭136·而i Μ # 方向將電荷充電於前述回授用電容 口口 1 3 6，而在間歇動作ρ卩 谷 ★ 士二 開啟時’朝前述誤差信號FB趨向掸 加之方向使前述回授用電 I白牦 电谷态1 3 6之電荷放電。 如申請專利範圍第6垣# # , .^ ^ 項^载之控制器積體電路，伤— 申清專利範圍第4或5項 係在 a丄、 ， 貝5己载之控制器積體電路中， 具有連接前述間歇說> ^ ^ 歇動作用電容器131或電阻131A > 間歇動作端子2P，以及於 A之 久兩入珂述連續值工作信垆v 或脈衝狀工作信號Vd 貝值…虎Vbdu 之輸入端子IP。 【實施方式】 315308 13 200414659 用以驅 之實施 下面參照圖式，對於從本發明之直流電源產生 動負载之交流電壓之反向器、以及控制器積體電路 形態進行說明。 —第1圖係使用絕緣變壓器、全橋（H橋）之開關電路進 行PWM控制之本發明之實施形態之反向器之整體構成 圖；第2圖係控制前述反向器之控制器積體電路之内部構 成圖。 一 第1圖中，利用第1開關之P型mosfet(以下稱 ,_ PMOS)1〇1與第2開關之N型m〇SFET(以下稱 NMOS)1〇2,形成朝變壓器TR之一次卷線1〇5之第方2 之電流路徑。同時，利用第3開關之PM〇S1〇3與第*開 關之NMOS104，形成朝變壓器TR之一次卷線1〇5之第2 方向之電流路徑。這些pM〇sl〇1、103，NM〇S1〇2、1〇4， 分別有體二極體（body diode)(即背閘二極體（back料以 〔 diode))。藉由該體二極體，電流可在與原本之電流路徑之 ; 反方向流動。而且，可另設置與體二極體具相同功能之二 極體。 直流電源BAT之電源電壓VCC係透過pM〇sl〇1、 103、NMOS102、104，供給至變壓器TR之一次卷線1〇5， 並在2次卷線1 06誘發與卷線比相對應之高電壓。將所誘 發之高電壓供給至冷陰極螢光燈FL，使冷陰極螢光燈FL 點亮。 電容器111、112以及電阻117、118係檢測出施加於 冷陰極螢光燈FL之電壓，並回授於控制器積體電路2〇〇。 14 315308 200414659 電阻11 4、11 5係檢測出流經冷陰極螢光燈FL之電流，並 回授於控制器積體電路200。而電容器1 1 1係使該電容與 變壓器TR之電感成分發生共振，該共振也有助於冷陰極 螢光燈FL之寄生電容。113、U6、U9、12〇係二極體， 而15 1、152係電源電壓安定用電容器。 控制益積體電路2 0 0有多個輸入、輸出腳。第1腳1 p 係PWM模式與間歇動作（以下稱脈衝）模式之切換端子，輸 入來自外部之決定模式切換以及脈衝模式時之工作比 (duty rati0)之工作信號DUTY。第2腳2p係脈衝模式（B〇sc) 务振頻率设定電容連接端子，連接有設定用電容器m， 並產生脈衝用三角波信號BCT。 第3腳3P係PWM模式發振器（〇sc)之發振頻率設定 電容連接端子，連接有設定用電容器132，並產生pwM用 :角波信號CT。第4腳4P係第3腳抒之充電電流設定 電阻連接端子，連接有設定電阻133，流動有與該電位Μ 與電阻值相對應之電流。第5腳5"系接地端+，處於接 地電位GND。 〜％包矾扠疋m阻直接
于，連接有設定用電阻134，藉由允如；A 内邛％路之控制，該 1 3 4與設定用電阻1 3 3並聯遠技十4 伽連接或相互分離，其電位S】 马接地電位GND或第4腳4P之雷A η 日士鬥u 之包位RT。第7腳7P係 寸閂鎖态（timer latch)設定電容連接 , 宁出如 供立而子，亚連接有用以 疋内邛保護作用之動作時限的電交。。 奋态丨35，以產生電容 3 5之電荷所對應之電位sCP。 315308 15 200414659 第9腳9P係透過電阻140，輸入與冷陰極螢光燈FL 之電流相對應之電流檢測信號（以下稱檢測電流）IS，並輸 入至第1誤差放大器。第8腳8P係第1誤差放大器輸出 端子，該第8腳8P與第9腳9P間連接有電容器1 3 6。第8 腳8P之電位係回授電壓fb，即用於控制P WM之控制電 壓。以下之各電壓，在無特殊情況下係以GND電位為基 準。 第10腳10P係透過電阻139，輸入施加於冷陰極螢光 春燈FL之電壓相對應之電壓檢測信號（以下稱檢出電 壓）VS，並輸入至第2誤差放大器。第1〇腳1〇P與第8腳 8P間連接有電容器137。 第11腳1 1 P係啟動以及啟動時間設定端子，透過電 阻143以及電容器142，施加啟動信號ST之延遲信號 STB。第12腳12P係緩慢啟動（si〇w start)設定電容連接端 子’與接地線間連接有電容器141，以產生啟動時逐漸上 升之緩慢啟動（slow start)用電壓SS。 • 第13腳13P係同步用端子，當與其他控制器積體電 路共同作動時，與該端子相連接。第14腳14p係内部時 脈輪入、輸出端子，在與其他控制器積體電路共同作動時， 與該端子相連接。 第15腳15P係外接FET驅動電路之接地端子。第16 腳16P係NMOS1〇2之閘極驅動信號N1之輸出端子。第 17腳17P係NMOS104之閘極驅動信號N2之輸出端子。 第18腳18P係PMOS103之閘極驅動信號p2之輸出端子。 315308 16 200414659 ^々广19P，係PM0S1G1之間極驅動信號P1之輸出端 于。弟腳20P係輸入電源電壓VCC之電源端子。 f關控制器積體電路200之内部構造如第2圖所示， 1早/1201係產生PWM三角波信號ct，該三角波信號 、、第3腳讣所連接之電容器132以及第4腳仆所 、^ =電阻133、134所決定，係在供給至pWM比較器214 之同時，亦產生内部時脈並供給至邏輯單元2〇3。 B〇SC單凡202係脈衝用三角波信號振盪電路，並產 生脈衝用三角波㈣BCT，該三角波㈣町係由第2 ”所連接之電容器1 3 1所決定。BCT頻率係設定為比 ’員率月顯低（BCT頻率<CT頻率）。利用比較器221將第 腳1P所供給之類比（直流電壓）工作信號DUTY與三角波 乜唬BCT作比較，利用該比較輸出並透過或電路，驅 動NPN電晶體（以下稱NpN)234。而在朝第1腳ιρ供給數 4 (PWM形式）之工作信號DUTY的情況下，在第2腳2p 上連接電阻，以產生來自B〇sc單元2〇2之脈衝用預定電 壓。 邏輯單元203輸入有PWM控制信號等，根據預定邏 輯產生開關驅動#號，透過輸出單元2，將閘極驅動信 號 Pi、P2、Nl、N2 施加於 PMOS101、103 及 NMOS102、 1 〇4之閘極上。 緩慢啟動單元205輸入有啟動信號St，若朝比較器 21了之輸入超過基準電壓Vref6時，則可藉由比較器217 之輸出來啟動’前述之比較器2丨7係具有藉由電容器1 42、 17 315308 200414659 笔阻1 4 3而緩慢上升之電题 動、羅Μ扣-^ 土 。比較器2 1 7之輸出可驅 動璉輯早το 203。而且，249俜 哭7〗7少私山 加反轉电路。同時，利用比較 217之輸出，並透過或 m· F1 汉包路243，可重設觸發器電路 (Flip —Fl〇p)242。使啟動單元 SS會緩俨上升，m “ 05啟動犄，緩慢啟動電壓 ㈣ 升m較輸人向PWM㈣器214輸入。 啟動時，PWM控制係根據緩慢啟動電壓SS實行。
2動時，比較器216之輸人超過基準電壓Vref5時， 透過或電路247使NMOS246關- L 關閉。猎此，與電阻13 4分 離，變更PWM用三角波作沪Γτ夕相方、私尸134刀 ^ ^ ^ 月及乜唬CT之頻率。而或電路247 也輸入有比較器2 1 3之輸出。 差放大裔2 1 1係輸入有與冷陰極螢光燈FL之
電》瓜成正比之檢測電流IS，與基準電屢〜心（例如：U 相比較’根據與該誤差相對岸
_ 相對應之輸出，控制與定電流源II 連接之NPN235。該NPN235之隹杌也― 二 之集極與第8腳8P相連接，
該連接點之電位則為回授電壓F
1卞馬比杈輸入朝PWM 比較器2 1 4輸入。 PWM比較器214係將三角 、 n夂1°就CT、回授電壓fb 或緩慢啟動電壓SS之較低的一方⑨厭从α 土
平乂 m日j万包壓作比較，產生PWM 控制信號，並透過及電路248，供哈 。 1、、口主邏輯早兀203。啟動 結束後之穩定狀態下，將三角波信號CT與回授電壓叩作 比較，自動控制使所設定之電流在冷陰極營光燈fl中流 動。 在弟8腳8P與第9胎P 9P夕μ 丄 、弟y腳之間，由於連接有電容器 136，因此回授電壓FB緩緩地增 曰刀及减少。而PWM控制 315308 18 200414659 則無衝擊地且順暢地進行。 厭^第2决是放大器212輸人與冷陰極螢光燈FL之電 -Vref3(,HD：K25V) npn二’透過與誤差相對應之輸出，控制雙集極構造之 :=而該雙集極之一方與定電流㈣相連接。由於 人 38之集極還是盥第8腳4 u日 ,/c 、疋/、弟8腳8P相連接，即使藉由檢測 :亦可拴制回授電壓FB。回授電壓FB若超出基 準電壓Vrefl(例如：3 叫从 ’ 私晶體（以下稱PNP)231會 碭支，以限制回授電壓FB之過度上升。 比較器215係將電源電壓vcc在電阻24 壓之電壓與基準電壓Vref7(例如 上刀 m ,rrr 11 Η · 2.2V)作比較，當電源電 i VCC達到預定值時，使盆輪 便，、輸出反轉，並透過或電路243， 使FF電路242重置（reset)。 比較為2 1 8係將緩慢啟動電题 电& SS與基準電壓Vref8(例 i · 2 · 2 V)作比較，若雷第、ς辦丄 土 、交大，則透過與電路244以 及或電路239開啟ΝΡΝ234。Μ由⑽ + a 糟由NPN234之開啟，透過 私 >爪源12，使二極體232逆偏置 ..011 ^ ^ 疋恂置，该結果使第1誤差放大 口口 211可進行通常動作。 在比較器219中，雙集極之另一 ^ 乃 方與定電流源13相連 接之ΝΡΝ238透過第2誤差放 人σσ 212開啟時，ΝΡΝ238
開啟後之電壓會比基準電壓V 认l人 Vref9(例如：3.0V)低，且比較 輸出會反轉。比較哭2 2 0後收 W丨Γ 授電S FB與基準電壓
VreflO(例如：3.0V)作比較，婪门y & 授電壓變高，比較輸入 將反轉。使比較器2丨9、22〇之輪 制出以及比較器2 1 8之輸出 315308 19 200414659 反轉^虎透過或電路245，施加 bi〇Ck)2G6上並計測輸出 Μ兀（_er 之輪出，設定FF242,並藉由該;F，定時單元2。6 使邏輯單元203之動作停止。 电路冰t Q輸出， 以下’對上述構成之反向器之 DUTY由連續值之工作信號心 ：：是工作信號 時，以及脈衝狀工作信號Vd—如所供〜之類比調光 各脈衝模式時之構成以及動作，參日3第=數位調光時的 說明。第3圖係從L圖以及第心3;至第7圖進行 以及脈衝模式相關之部分取出，以進;;說明之電; ^弟4圖係類比調光時之構成及b〇sc單元繼之内部 構成之示意圖，第5圖係用以說明該動作之時序圖。第6 圖係數调光時之構成及B〇sc單元2()2之内部構成圖 7圖係用以說明該動作之時序圖。 有關第3圖，在類比調光之情況下，作為工作信號 而丫，提供有來自外部之連續值類比工作㈣n 該種類比調光之情況下，與類比工作信號％—如相對應， 在BOSC單元202上連接有電容器l3i。由於連接有該電 容器131 ’目此從BOSC單元202輪出有脈衝用三角波信 號BCT。利用比較器22卜將類比工作信號如與脈衝 用三角波信號BCT相比較’並輸出間歇動作信號（脈衝信 號）BRT。脈衝信號BRT為高（H)位準時，脈衝開啟，為低 (L)位準時，脈衝關閉。 而在數位調光之情況下，作為工作信號DUTY，從外 315308 20 200414659 部提供例如决自 J文不自個人電腦之數位資料之脈衝狀（PWM 的數位工作彳古跦 。化Vd — du。在該種數字調光情況下，盥數 工作作辦 Λ/ d t m 口 k Vd— du相對應，在B〇sc單元2〇2上連接有電 ^131A由於連接該電阻131A，從BOSC單元202輸出 脈衝用定電壓信號Bcv。利用比較器22ι，將數位工作信 號”—&與脈衝用定電壓信號BCV相比較，並輸出脈衝 U BRT。脈衝信號BRT為H、L位準時，㈣地使脈 開啟、關閉。 ^比凋光日守之構成如第4圖所示，對BOSC單元202 之内部構成與動作進行說明。 ^電流源Ib之定電流源IB1與NPNQB 1相互串聯，而 “ L原1b之疋电流源1B2則與NPNQB2相互串聯。這兩 個電晶體之基極間相互連接’ NpNQB2之集極與基極連 接。如此’兩電晶體QB1、qB2係構成電流鏡卜㈣⑽ mm〇r)並且，與NpNQB2並聯連接有開關。該開關 請之操作信號為H位準時會開啟，& l位準時會關閉， 例如NPN、NM〇S等使用了該種開關。 疋電"IL源IB 1與NPNQB 1之接觸點之電壓，會供給至 比車又态cpi之（一）輸入端子以及比較器cp2之（+)輸入端 子。比較if CP1之基準電壓VM設定或大於比較器⑺ 之基準電壓Vb2(Vbl>Vb2)。比較器cpi、比較器CP2之 輸出，係輸入至設定一重設型觸發器電路FF。該觸發器電 路FF之輸出則供給作為開關sw之操作信號。在該例中， 觸發器電路FF係由兩個與非電路NAND1、NAND2所構 315308 21 200414659 成0 。周先之情況下，B〇SC單 上連接有電容哭Μ! 缺乂 02之定電流源IB 1 各為131。觸發器電路FF之妗屮炎 開關SW開啟時，定電心會流入電容上出為Η位準且 之電壓會增加。雷交哭】 σσ ’黾容器13 1 弘奋态1 3 1之充電電屙 時，比較器CP1之輪屮土達到基準電壓Vbl 之輸出會反轉（η、L _ 輸出會從Η位準變為L位準。 蜀I為电路FF之 觸發器電路FF之輸出為[位 定電流源、IB1之定電流Ib與電容幵胃請相閉時’ 入：NPNQB1，電衮哭p °° 之定電流lb會流 電電壓達到基準電電容器⑶之充 …觸發器電路;FT輸: 如前所述，電容器！心電二:準：“位準。
Vb2之間增加或減少， 、在基準電壓Vbl與 之電容決定，並產生脈衝；=定電流b以及電容器131 以下，參照數位二角波信號町。
單元2〇2之動# 了之構成圖的第ό圖，對BOSC 早兀2〇2之動作進行說明。 數位調光之情況下，β 。 連接有電阻mA。脈衝用定二：元202之定電流源IB1
之電阻值與定電流Ib之电“5就BCV係由電阻131 A 大小，係設定在基準K所決定，該電麼信號BCV之 — BCV，)。因：，；：?與基：電"匕：問 之關：:係以滿足前述條件為前提阻值與定電流Ib 此吟，觸發器電路Ff
<輸出為Η位準，且開關SW 315308 22 200414659 為開啟狀態，定電流Ib流入出電阻131A，而產生該脈衝 用定電壓BCV。當‘然，由於定電壓Bcv不變化，因此觸 發器電路FF之輸出固定於Η位準。再者，觸發器電路π 之輸出’即使取初位準，也會立即反轉為η位準，並 保持該狀態。 . 首先，在類比調光情況下，說明從啟動開始之動作。 在電源電壓VCC向控制器積體電路2〇〇供給之狀態下，若 啟動信號ST為Η位準，根據由電阻143、電容器142所 決定之時間常數，信號STB會上升，若超過基準電壓乂⑽ 時’比較器2 1 7之輸出會從H位準變為L位準。藉此，解 除了系統關閉（system off) ’並將電源電壓供給至控制器積 體電路200内之其他部分。 、 來自比較器2 1 7之η位準輸出 動 電 若供給至作為緩慢啟 電路之啟動單元205時，將驅動啟動單元205内部之定 流源，使定電流開始流入電容器141。透過該定電流， 對電谷為141進行充電，緩慢啟動電壓s §開始上升。亦 即，開始啟動時之緩慢啟動。 輸入於PWM比較器214之2個（—）輸入端子之一方之 回授電壓FB，係供給有電源電壓vcc，透過由定電流源 II、NPN235、NPN238所構成之共通化電路成為較高值（上 限值P該回授電M FB之值係透過驗231肖基準電壓 Vrefl，限制於一定值。 PWM比較器214係將緩慢上升之緩慢啟動電壓^與 角波信號CT作比較，並輸出與緩慢啟動電壓％之值相 315308 23 200414659 對應之PWM控制信號PWM1。而三角波信號CT比緩慢啟 動電壓SS與回授電壓fb低時，PWM比較器214輸出η 位準之PWM控制信號pWM。根據該pWm控制信號pWM， 在邏輯單元203、輸出單元204上形成閘極驅動信號pi至 N2,並供給至M0SFE丁1〇1至1〇4，因而實現反向器動作。 反向器負載之冷陰極螢光燈FL，在所施加之電壓未到 預定值時不會點亮，因此緩慢啟動之最初階段，輸出電壓 V〇隨著緩慢啟動電壓ss之上升而上升。這樣就不會發生 如以往之上限值之回授電壓FB向冷陰極螢光燈FL施加過 大輸出電壓V0(例如：2000至25〇〇v)之情況發生。也就不 會發生伴隨施加過大輸出電壓v〇所產生之突入電流，因 此可顯著減少對冷陰極螢光燈FL、反向器等主電路零件 (MOSFET101至1〇4、變壓器tr、電池bAT等）之損傷及 壓力。
檢測出輸出電壓V0、輸出電流1〇，該檢出電壓VS、 檢測電流IS係利用第i誤差放大器211、第2誤差放大器 212 ’與基準電壓Vref2、基準電壓vref3作比較，利用1 =較輸出控制 NPN235、NPN238 時。控制 NpN235、NpN= 時，回授電壓FB會從上限值向下減少。 虽鞠出電壓V0上升，且達到啟動電壓（約ι〇〇〇ν)日 輸出電流IG開始流動’在冷陰極螢光燈FL點亮之同日. 輸出電壓V0向動作電壓（約_v)降低。即使在這則 二有過大之突入電流發生。並且，在輸出電访 升之同時，輸出電壓V0則幾乎維持在一定動$ 315308 24 200414659 壓。當輸出電壓vo或輸出電流10上升，且控制NpN235、 NPN238時’回授電壓FB會藉由回授用電容器ι36、137 之回授作用，從上限值逐漸降低。 緩慢啟動電壓SS上升之同時，輸出電流1〇會增加， 且回授電壓FB會降低，。在目授電:壓FB與緩慢啟動電壓 ss相等時，制PWM比較器、214與三角波信號ct作比 較之物件，會從現在之緩慢啟動電壓ss變為回授電壓 FB。藉此結束緩慢啟動。由於要使冷陰極螢光燈從停 止狀態轉變為啟動狀態，該緩慢啟動所需要之時間相對較 長。 輸出電流10係由基準電壓Vref2所決定之預定值控 制~陰極螢光燈FL t亮度係由所流過之電流來決定， 為維持該電流，需施加大致一定之動作電壓。而電壓vo 為了f啟動時點亮冷陰極螢紐FL而施加高電壓，而— —點冗後，可在低工作電壓下工作。因此，在穩定狀態下， 回授電壓FB係基於輪出電流1〇來決定。 _ 向°。杇止之情况下，為準備再度啟動，在啟動單 :205内部設置有使電容器⑷之蓄積電荷放電之放電電 路。該放電係藉由例如啟動信號ST進行。 棒、、 氧脈衝杈式進行說明。在類比調光之脈衝模式 :况下向控制器積體電路200供給電源電壓VCC之狀態 I二作為脈彳^三角波信號振盪電路之則C單元202 ϊ U及由電容器 ^ 5 . 構成之脈衝用三角波信號發生部，產生 貝/t V貝率之脈衝 二 用一角波信號BCT。對脈衝模式之控制， 25 315308 200414659 係藉由變更類比工作 三条、、由> % Da du之位準、是否使脈衝用 BCT交又、以及調整交又時間來進行。 :照第5目’類比工作信號Da—如超越脈衝用三角 二：UCT之工作期間(〇NDUTY)，進行pwM控制。另 工 力1比工作“號Da— du低於三角波信號BCT之未 /間（0FF DUTY) ’則停止pwM控制，對冷 燈吒之電力供給亦停止。 茧亢 PWM用三角波信號CT之頻率例如為ΐ2〇κΗζ，由頻 列如S 150Hz之三角波信號BCT控制pwM用三角波信 二T ’從視覺上並沒有問題。並且透過控制類比工作信號
大】可超越由PWM控制對冷陰極螢光燈FL 之可此範圍，可更廣範圍地進行電力供給，亦即實行 光量控制。 ' 具體之電路動作係如第3圖、第4圖所示，在未工作 、K FF DUTY)，作為比較器221之輸出的脈衝信號BRT 為L位準，NPN234係關閉狀態。 如此，二極體232透過定電流源12為正偏置，回授電 路之電容H !36係透過二極體232由定電流源12進行充 電。於是，檢測電流18成為高值，由""吳差放大器 之誤差輸出為高位準，刪235為關閉狀態，因此回授 電壓FB幾乎為零電壓。 PWM比較器214係將2個負卜）輸入中較低的電壓， 與正（+)三角波信號CT作比較，在未工作期間（〇FF DUTY)，無PWM控制信號輸出。 26 315308 200414659 在ti時刻，從未工作期間⑴FF DUT 纟 間_而丫)時，脈衝信號BRT會由L位準變：=期 NPN234會開啟。藉此，透過定 2 J 一 極9^9 從正偏置狀態解除。 電容器136所充電之電荷係在定電流源II、恭六哭 136、電阻140、電阻116之 电今口口 ^ ^ ^ , 峪仫欲电件隧该電容器136 电何放電’ k測電流IS會緩慢降低，而回授電麼叩也 同樣緩慢上升。並且’到達設定有檢測電流18之 狀態，進行通常之PWM控制。 、 DUT二b，’從二工作期間_ DUTY)變為工作期間(⑽ π 口 乂電壓FB從大致零電壓到電容器136之放 電動作的時間（第5圖中以㈤表示）緩慢上升。同時，PWM 控制信號之脈衝寬度也從狹窄狀態逐漸變寬， 緩慢啟動且逐漸增加。如此，不會發生伴隨轉變為工㈣ ^ (ON DUTY)所造成之輸出電流1()之過沖（。㈣⑽ 在工作期間’脈衝信號BRT成為位準i NPB234開 啟，二極體232則成Ag。日自叫 士”為反偏置而關閉。此時，帛1誤差放 益產生對應於所輪入之檢測電流is的輸出 ㈣⑶之導通度。藉此’將PMW控制信號從pwM比較 為214供給至逛輯單712G3,並輸出間極驅動信號P1〜N2， 以 控制 P_101、103 及 nm〇si〇2、i〇4。 在g時刻，從未工作期間（⑽duty)轉變為 間_DUTY)時，脈衝㈣贿會由h位準變為[位準: 315308 27 200414659 極體232會 • NPN234會關閉。如此，透過定電流源12， 成為正偏置。 電容器136係在定電流源12、電容器i36、 之路徑上充電。伴隨對該電容器136進行充電，檢测電流 is會緩上升’而回授電麼FB也同樣緩慢降低（第5圖中 用[β]表示）。檢測電流IS成為上限值（定電流源12之電源 電麼：3V)，回授電㈣幾乎為零電壓。在此情況下，停 止PWM控制。 τ #如此，從未工作期間（〇FF DUTY)轉變為工作期間（〇Ν DUTY)時，回授電壓FB從大致pwM控制之值到電容哭 136之充電動作之時間緩慢降低。亦即緩慢結束⑷二 end)。於是，PWM控制信號之脈衝寬度也會從通常之 狀態逐漸變窄。如此，伴隨轉變為未工作期間(OFF DU;Y) 之輸出電流10將逐漸減少。 在脈衝模式令，與啟動時是不同的，由於冷陰 燈FL處於已點亮狀態’緩慢啟動（sl〇w仙叫以及緩慢結束 ^r^end)所需要之時間，比啟動時之緩慢啟動所需要之時 果將啟動日寸之軟體啟動(soft start)用電路，用於 Π式：錢啟動以及緩慢結束時，啟動所需之時：： 。所而之％間β會變長，而難以正確進行對 式下之緩慢啟動以及緩慢結束所二 突入電流。日代軟體啟動時’則無法有效抑制啟動時之 315308 28 200414659 於有«衝模式之緩慢啟動以及緩慢結束，係利用設置 不=路之電容器136來進行’以決定其時間。於是， =置其他電路機構，而利用為pwm控制所設置之 疋件，可適當地實施緩慢啟動以及緩慢結束。 ^妾著，有關數位調光情況之動作係參照第 =二7圖進行。…時，與以上已詳細說明之類比 月兄目比〜、疋在形成脈衝信號BRT上有所不同， ”他動作都相同。因此只針對不同點進行說明。 數位調光之脈衝模式，從作為脈衝用三角波信 之物c單元勝以及電阻ι3ια所構成之脈 ，卢二Γ:就發生部’產生一定電壓之脈衝用定電壓信 = BCV。脈衝模式之控制係變更數位工作信號D :衝見度、脈衝之頻率、以及脈衝之有 虎d—如可調整比脈衝用定電壓信號BCV更 大值之時間，並進行調光。 茶知、弟7圖，數位工作作辨《 壓 du超越脈衝用定電 ^ _ 作期間（〇N DUTY)，係進行PWM控制。 BCvtt ’數位工作信號^低於脈衝用定電壓信號 ^未工作期間（〇FF DUTY) ’則停止p购控制，並停 止對々陰極螢光燈FL·之電力供給。 DUT^ ί工作期間_ DUTY)轉變為工作期間（ON 日守刻U以及從工作期間（ONDUTY)轉變為未工作 rrFFDUTY)轉變之時刻t2，脈衝信號腿、檢測電 -IS、回授電壓FB、以及輸出電流1〇等各信號，與第5 315308 29 200414659 圖之類比調光信號之情況同樣地變化。有關該數位調光， 除了可與類比調光同樣地動作以外，可實行比數位控制更 高精度之調光。 如此’藉由每擇電容器131或電阻131A，並將電容哭 131或電阻131A附屬於控制器積體電路2〇〇之B〇Sc單元 2〇2,可實現類比調光以及數位調光之2種方式之調光。直 接利用用以產生脈衝用三角波信號BCT之b〇sc單元 2〇2’可形成數位調光用之脈衝用定電壓信號bcv，因此， 參無需设置數位調光用之其他定電壓電路。 、— ，一，，、…一 π外〜电仉风馬定電流 而進仃PWM控制之反向器以及控制器積體電路中，在 PWM控制m控制半導體開關電路之各開關之同時， 進行間隔動作之控制，可使對負載之電力供給範圍擴大， 細微之電力控制。而在間歇動作關閉時，藉由 用之誤差信號實質上歸零，以控制間歇動作，因 而可形成簡單構造。 j狄動作，因 η 以產生由;=在外部是否連接 以產生間隔動作用三角波信號或間 動作用三角波信號振盤電路 K之間隔 之工作信浐Da—η 4、 /、由外部輸入之連續值 儿 u或脈衝狀工作信號〇d— d相 進行類比調光以及數位調光其，之-之調光"對應’可 間隔動作之控制，在轉變為間隔動=:。 授電路所包含之電容器進行充 作關閉㈠，會對回 信號趨於零；而在轉變 PWM控制之誤差 轉又為間&動作開啟時，使該電容器之 315308 30 200414659 電荷放電而使兮纯$ > μ ^ μ °、是^號從零開始增加。因此，間隔動作 關閉以及開啟日主ΡΛΛ,Λ/Γ I / 、， ^ WM控制之誤差信號會緩慢減少或緩慢
增加。因此，鬥私击A ^ 3歇動作開啟以及關閉時，根據PWM之定 私’llj工制ί丁、藉由緩慢啟動、緩慢結束來進行，因而可抑制 &制狀悲之急劇變動，；咸少輸出電流之過沖現象及變壓器 之音鳴。 ^間^動作之緩慢啟動、緩慢結束係利用對回授電路之 私合為之充放電來進行，除了反向器啟動時之緩慢啟動， 也可认疋任思之短時間。因此，可進行適合間隔動作之緩 慢啟動、緩慢結束。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明之實施形態之反向器之整體構成圖。 第2圖係第丨圖之控制器積體電路之内部構成圖。 弟3圖係用以說明脈衝模式之電路圖。 第4圖係類比調光情況下之構成圖。 第5圖係用以說明類比調光時之動作之時序圖。 第ό圖係數位調光情況下之構成圖。 第7圖係用以說明數位調光時之動作之時序圖。 l〇U〇3 Ρ型MOS電晶體 102,104 Ν型MOS電晶體 111，112，131，132，136，137，141，142，151，152 電容哭、 114，115，116，117，118，131Α，133，134，139，140，143 電阻 200 控制器積體電路 315308 31 200414659 201 202 203 204 205 206 211 212 書 213,217,221 214 231 232
234 ， 235 ， 238 239,247 BAT BCT 〇 BCV BRT CT
DUTY
FB
FL 10 I1，I2 OSC單元 B〇SC單元 邏輯單元 輸出單元 緩慢啟動單元 定時單元 第1誤差放大器 第2誤差放大器 比較器 PWM比較器 PNP電晶體 PNP電晶體 NPN電晶體 或電路 直流電源 脈衝用三角波信號 脈衝用定電壓信號 脈衝信號 PWM用三角波信號 工作信號 回授電壓 冷陰極螢光燈 輸出電流 定電流源 32 315308 200414659 IS 檢測電流 P1，P2，N1，N2 閘極驅動信號 ST 啟動信號 ss 緩慢啟動電壓 TR 變壓器 Va— du 類比工作信號
Vbl，Vb2，Vrefl，Vref2，Vref3，Vref5，Vref7 基準電壓
Vd一 du 數位工作信號 VS 檢測電壓 VO 輸出電壓 33 315308

Claims (1)

  1. 200414659 拾、申請專利範圍： 1 · 一種直流一交流轉換裝置，其特徵在於包括有： 變壓器，具有一次卷線以及至少一個二次卷線 半導體開關電路，使電流從直流電源朝第1 及第2方向流動至前述一次卷線； 電流檢測電路，用以檢測流動至連接於前述二^ 線上之負載的電流； 人卷 二角波信號發生部，用以產生三角波信號·， PMW(脈衝寬度調變）控制信號發生部，用以 則述電流檢測電路之電流檢測信號之誤差信號與前、、 二角波信號作比較，以產生PWM控制信號； ^述 間歇動作用三角波信號發生部，包含有間歇動作 三角波信號振盪電路以及間歇動作用電容器，用以 間歇動作用三角波信號； 產生 比較部，用以將前述間歇動作用三角波信號與連續 值之作彳δ號作比較，以產生間歇動作信號·，以及、 間歇動作控制部，根據前述間歇動作信號在間 作關閉時，使前述誤差信號實質上歸零； ι動 並且根據前述PWM控制信號切換前述半導 電路。 |间關 2· —種直流一交流轉換裝置，其特徵在於包括有： =壓态，具有一次卷線以及至少_個二次卷線； 半導體開關電路，使電流從直流電源朝第i方向r 及第2方向流動至前述一次卷線； 315308 34 200414659 電流檢測電路，用以檢測流動至連接於前述二大一 線上之負載的電流； 人卷 三角波信號發生部，用以產生三角波信號； PMW控制信號發生部，用以將基於前述電 電路之電流檢測信號之誤差信號與前述三角波：：列 比較，以產生PWM控制信號； σ、作 間歇動作用定電壓發生部，包含有間歇 波信號振盤電路以及電阻，用以產生 ：角 壓； 7邛用疋電 比較部，用以將前述間歇動作用定電壓與 作信號作比較，以產生間歇動作信號；以及 狀工 間歇動作㈣部，根據前述間歇動作信號 作關閉時，使前述誤差信號實質上歸零； 歇動 電路並且根據前述PWM控制信號切換前述半導體開關 其V:專利犯圍弟1或第2項之直流〜交流轉換裝置， 前述PWM控制信號發生部係具有 測信號與基準電壓作比較以產生前述檢 放大器； 左1口就之铁是 輸入4述誤差信號以及前述三 述PWM控制信號之_比較器；以及〜以產生前 包括用以將前述誤差信號回授於 號之回授用電容器的回授電路； ^抓双測信 315308 35 200414659 前述間歇動作控制部係在 ^ ^ ^ ^ $在間歇動作關閉時，朝前述 决是仏5虎趨於歸零之方向客 六抑· ^ 万向將電何充電於前述回授用電 奋杰，而在間歇動作開啟時 ^ ^ ^ /=k _ 才朝刖述决差信號趨向增加 之方向使丽述回授用電容器之電荷放電。 4· 一種控制器積體電路，係 、用 ^制驅動負載之半導體開 關電路者，其特徵為包括有： 三角波信號振盪電路’用以產生三 PWM控制信號發生電 0儿， ^ ^ ^ 用以將根據檢測流動至 則迷負載之電流的電流檢測作 、+，一么+ y 、H°嬈而侍之誤差信號與前 述二角波信號作比較，以產生PWM控制信號； 間歇動作用三角波信號振盪電路，用以在與外部間 電容器結合時產生間歇動作用三角波信號，在 與外部電阻結合時產生間歇動作用定電L 二: 交部，用以將於前述間歇動作用：角波信號振盡 Γ:由二間歇動作用三角波信號或間歇動作用定電 i /、由外部輸入之連續值工作 作彳5號或脈衝狀工作信號 作比較，以產生間歇動作信號；以及 間歇動作控制部，根據前it 間歇動作信號在間歇動 作關閉4，使前述誤差信號實質上歸零； 並且輸出用以根據前述PWM控制信號切換前述半 $肢開關電路的驅動信號。 5.如申：專利範圍第4項之控制器積體電路，其中， 前述PWM控制信號發生電路係具有··前述電流檢 測信號與基準電麼作比較，以產生前述誤差信號之誤差 315308 36 200414659 放大器； 三角波信號，以產生前 ’以及 回知:於前述電流檢測 輸入前述誤差信號以及前述 述PWM控制信號之pwM比較器 連接有用以將前述誤差信號 信號之回授用電容器之回授電路U 〜丨卜炫奶部係在間鼢 述誤差信號趨於歸愛之太^收 歇動作闕閉時，朝前 電容器；而在間歇動作開啟時，朝；=於…授用 加之方向使前述回授用電 ：？信號趨向增 如申請專利範圍第 。。之電何放電。 中， / 項之控制裔積體電路，其 具有連接前试；n 作端子，以及輸入‘、用電容器或電阻之間歇動 號之輸入端子。述連、戈值工作信號或脈衝狀工作信 315308 37
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