TW200536226A - Digital power supply control system - Google Patents

Description

200536226 五、發明說明

本叙明係有關於 電源控制系統，其主要J : = :: f J二㊁指-種數位化 生需之參數，#配合調；：號；負 =形產生器產生適當的波形來驅 ：倉： "數位化的優，，而可精確利用回； 效能並可降低生產成本者 π 口 /皮旎置以k咼 【先前技術】 近年來，由於科技產業 品求新求變的心理，使得業 的〜力。尤其許多的電子^ 化，為了加長其行動使用時 之下顯得格外重要。 的南度發展以及人們對各項產 者不斷在產品開發上投注大量 貧訊產品都走向行動化及便攜 間’其電源之使用與控制相形 對夕數的行動貧訊產品或電子產品而言，其顯示器背 光模組之耗用電量通常在整體耗電量中佔有相當的份量， 故而經$有業界廠商投入背光電源控制裝置的研究之中。 目前業界所使用背光電源控制裝置之構造係如第1 A 圖，示’其主要係以一直流電源14提供所需之電力，並利 用第一P通道金氧半場效電晶體（PM〇S FET ) 161、第二 PMOS FET 163、第一 N通道金氧半場效電晶體（NM〇s FET) 165及第二NMOS FET 167組成一全橋式驅動（fuu bridge driving )模組。其中第一與第二PM0S FET ι61、ι63之源 極（s 〇 u r c e )連接該直流電源1 4，而沒極（d r a i π )則分別連 接第一與第二N Μ 0 S 1 6 5、1 6 7之汲極，並分別以接點A與接

200536226 丨丨............τμ..τπι·».ι, mMJia 一 ------------- -----------------II- 五、發明說明（2) 過第电感丨81與第一電感183連接至壓電陶瓷變壓 口口 18輸入迅壓之兩端，而第一與第二nm〇s 、16了 之源極則為接地。 控制訊號之產生係利用一脈波產生器丨2產生週期性之 脈波，其時序圖係如第1B圖中WP1所示，其高電位寬度15 1應略小於低電位寬度1 5 9。將該週期性脈波訊號Wp}輸入 「相位調整器121中，再由相位調整器121輸出不同相位之 週期性脈波訊號WP2、WN1與WN2。其中脈波訊號WN1與WP1 保持約1 8 0度的相位差，而 2與WP 2亦保持約1 8 0度的相位 差。 將脈波訊號WP1與WP2分別透過第一反相器162與第二 反相為1 6 4連接到第一 p μ 〇 S 1 6 1與第二P Μ 0 S 1 6 3之閘極（ gate)，WN1與WN2分別連接到第一NM0S 165與第二NM0S 16 7之閘極，則各脈波訊號之高電位訊號可使對應之㈣^場效 電晶體導通。如此則WP1之高電位寬度亦同時為第一PM0S 161之導通時間151 ，而WP2之高電位寬度亦同時為第二

PM0S 163之導通時間153。第一PM0S 161配合第二NM0S 167導通可在接點A與接點B之間提供一正向電壓，而第二 PM0S 163配合第一 NM0S 1 65導通則可提供一負向電壓，利 用該正向電壓與負向電壓交替而驅動壓電陶瓷變壓器丨8由 輸出端輸出工作電壓，使冷陰極管（cold cathode fluorescent lamp; CCFL) 19得以運作。另外，該冷陰極 管19尚可連接有一回授電路191，藉以穩定其輸出功率。 當使用者進行調光時，其主要係調整脈波訊號WP1 與

200536226 五、發明說明（3) WP2之相位差175，使第一PM0S 161之導通時間15;1與第二 PM0S 163之導通時間產生一重疊導通時間is?。在重聶導 通時間1 5 7中，由於正向電壓與負向電壓相互抵消，^正 向電壓寬度171與負向電壓寬度173發生改變，可藉由驅動 時間的改變來調整輸出功率的大小。 利用上述之構造，即可利用該背光電源控制裝置來控 制及調整冷陰極管1 9之輸出功率及背光之亮度。然而，由 於上述之習用技術係利用第一PM0S FET =第=pM〇s FET 163之間重疊導通時間157之長短來控制輸出:率的大 小’亦即於A、B兩接點間以第一PM0S fET 161提供正向中 壓的同時’再以第二PMOS FET 163提供一負向電麼將之^ 分抵消。由於該習用技術無法補償分離元件（如電容或電 感）所造成的輸出損失，同時在進行調光時也無法確保= 電壓轉換（zero voltage switching; ZVS)之操作，其二 造成的電力損耗實為業者之—大隱憂。 再者，一般在功卓偵測方面，主要係在回授電路i 中取樣經過冷陰極管19之燈管電流，再以類

比較二由於f取得平均功率所需之時間較長，A進;;U 的狀悲下，谷易造成、、隹+ 才水不準確而無法保^寸輸出功率 定狀態。另外，變墨哭！ Q产甘 Η ^ 旦專4 / μ、+、羽1 8在其切換期間曾有口卩分的回波能 里產生，在Α白用技術的構造中，這一部分的能量將在 其第一或第二NMOS FET 1Ρ ，垃从口士挪 將在 也丄1 6 5、1 6 7導通接地時釋放而散失 〇

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發明說明（4) 發明内容 有鑑於此，太恭日日令+亦 ， ， 毛月之主要目的，在於提供〜 源控制系統’其主要係利用一組態設定裝，數位化 產生糸統所需之各種組態參數，藉以產生最、:位方式 以驅動電源系統者。 又攻形訊說 J:明之次要目的，在於提供一種數位化 二要係利用減個Μ態電阻配合一 '址態電：、控制系 =路’可產生組態時脈訊號，並 =成之 訊唬所依據之狀態訊號者。數而產生紐 J ’其狀態訊號包：：重=2供化J源控制系 唬、§周光週期訊號及回波訊號等，可確保二基礎亮度訊 效利用各種型態之能量者。 ”令兒壓轉換及有 本發明之又— J，其功率偵測器設二二^位化電源控制系 本發明之又二技制而產生功率時脈訊號者。 統’其回授電路包含有一：授f t $數位化電源控制系 放：電路，供功率』器2;:制：；：電阻形成-充 以產生功率時脈訊號者。 所态耦合振湯，藉 i t明之又一目的，在於提供一種I 1 ΐ號：ΐ;組態之產生與功率之侦測皆ί:ί電源控，系 Α 數為依據，可大幅降低系統 /、對應之時脈 者。 而電路元件之成本

第8頁 200536226 --------------rmm^----, ............ 五、發明說明（5) ............... .......—^_u- I μ wrr^T^rfntTnmgs^a^Ba^^aaaassatf»^*·^·......…”ι— 本發明之又一目的，在於提供一種數位化電源控制系 統’其各項計數之基準數值既可減少雜訊之影響，且可達 到效率及準確度之要求者。 【實施方式】 炫為使貴審查委員對本發明之特徵、結構、方法及 所達成之功效有進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施 圖例及配合詳細之說明，說明如後： 首先，請參閱第2圖，係本發明一較佳實施例之電路 方塊示意圖。如圖所示，其主要構造係包含有：一直流電 原3 4、一組恶设定裝置2 2、一波形產生裝置2 6、一驅動裝 置36 一變壓模組3 6 3及一交流負載36。其中，該直流電 ，34係可提供整個系統所需之電力。組態設定裝置以則以 、、之位的方式產生複數個組態訊號，並將各組態訊號依次傳 =到波形產生裝置26 ’該波形產生裝置26則根據各組態訊 生對應之複數Μ波形訊號。驅動裝置361連接直流 兔/原3 4 ’並依據波形產生裝詈2 g %方 ^ ^ . ★衣置所產生的波形訊號將直流 免源3 4之電力以一驅動電壓的开彡能认，t 而變厣槎細q fi ?則环趑兮 乂心、輪出到變壓模組3 6 3， 髮，可使交流負載36在該工作C -交流之工作電 在本實施例中，該電源控制;作。 、-功率偵測器24、—開， 回授電路 矯器28。其中，該回授電路38連接六、、及一訊號轉 ’器24則連接回授電路38，夢以二二負載36，而功率偵 _ 、測交流負载36之輸出功 200536226 五、發明說明（6) 率，並將功率偵測的結果以一功农 生裝置2 6。訊號轉換器2 8用以接收％ =纲=^ σ到波形產 接收到類比調光訊號時，該吒沪_二匕二、1號，當系統 ^ ^ Κ就轉換器2 8即將類比镅氺# 1 對應之數位調光訊號而輪出到波形產生裝置26 ^ 。開/短路保護裝置29設有複數個輪 H6: 用以接收開/關訊號，一輪入端用r中—輪入端 侧八夕而用以接收脈衝寬廑

Pulsendth modulation; PWM)訊卢 轉換器28,另-輸入端則連接回授；路38輸；=接訊號 負載36是否產生開路或短路的情形。 偵測父流 29可於開/關訊號為關日寺、類氕；：：保護裝置 全日立0士十a玄从， 々比肩先或脈衝寬度調制訊為 測器24她流負載及變壓模組為開路 路日^出一保護訊號st〇p到驅動裝置36ι及 :;ΤΓΓ裝置㈣，停止電源輸出，並使功率偵測 :24:士輸出功率調整訊號。波形產生製謂以組態設定 衣 產生之組態訊號為基礎，並配合功率調整訊妒、俘 ”號…數位調光訊號而產生對應的二；號號經： =:置361輸出對應的驅動電壓，再以變壓模組363轉換為 ι當的交流工作電壓，藉以調整交流負載36至設定的工 狀態。

^外’本實施例之組態設定裝置2 2尚可配合連接複數 個組悲電組’如第一組態電阻321、第二組態電阻3 2 3、第 二組態電阻3 2 5、第四組態電阻32 7及第五組態電阻32 9， 與一接地之組態電容3 2 0，利用各組態電阻與組態電容320 所形成之充放電電路來產生各組態所需要的參數。而系統

第10頁 200536226 五、發明說明（7)

---------« ........................ I f-ir»Tn 中組恶Ή農置2 2、波形產生裳置2 6、#率偵測器2 4、開 /短路保護裝置29與訊號轉換器28則可整合於一驅動控制 曰曰片2 0之中，可藉以減少系統所需之面積並可降低生產成 本0 其次，凊芩閱第3圖、第4圖及第5圖，係分別為本 發明組態設定裝置之示意圖、局部放大圖及組態設定之時 序®。I®所示’其主要係包含有：—狀態機221、一五 路選擇器2 2 3、-電位偵測電路m、計數器23◦及複數個 暫存為，如第一狀態暫存器2 3 1、第二狀態暫存器2 3 3、第 二狀悲暫存為2 3 5、第四狀態暫存器2 3 7與第五狀態暫存器 2 3 9 〇 其中，该五路選擇器2 2 3係由五個三態開關2 5 1、2 5 3 、2 55、2 57與2 5 9所組成，各三態開關之控制端分別連接 狀態機221之重疊輪出端、延遲輪出端、基礎亮度輸出端 、調光週期輸出端及回波輸出端，並依狀態機221每次所 輸^之狀態訊號為重疊訊號〇verlap、延遲訊號delay、基 礎壳度汛唬basl ight、調光週期訊號dimf q或回波訊號 echo 1使對應的三態開關致能，可在電位高時導通，而電 位低犄關閉。其餘未被狀態訊號致能的三態開關則保 關閉的狀態。 # 各三態開關251、2 5 3、2 5 5、257與2 5 9之一端分別連 接對應的組態電阻321、3 2 3、3 2 5、327與32 9，另一端則 分別接地’各可與組態電容3 2 〇形成一充放電電路。電位 偵測電路22 5之輸入端連接組態電容32〇與各組態電阻連接 麵

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If 画1_| 第11頁 200536226

偵測電賴5可於節點C之電位小於一預設之第—组^ .......................................................—_ 浙-_____________ 五、發明說明（8) =節點C，另設有-充電輪出端22 6連 νΓ出二’上一輸出端輪出一高電位訊號，並同時由充電 幸:出：22 6輸出一高電值對組態電容32〇進行充電 =-低電位訊號，並停止由充電輸出端 時，五路選擇器223中被狀態訊號致能之三態； 二”升高而導通’而組態電容320 π透過對應的组 恶笔阻經導通的三態開關而放電；當放電到一定程度時， 忒二恶開關將因其電位降低而關閉，可令組態電容進行下 一次的充電動作。 經由充放電的程序序列進行，該節點c之電位係如第 5圖中VC所示。電位偵測電路m亦隨著節點c之電位變化 ^輪出序列的高電位訊號與低電位訊號而形成一組態時脈 :jCLKCT。在本發明中，利用不同的組態電阻配合組態 二今320，可產生不同的充放電週期，以因應不同組態訊 j之需求。而電位偵測電路225所輪出之組態時脈訊號 CLKT利用一計數器23 0加以計數後，將計數所得之數值以 一貝料訊號輸出到各狀態暫存器231、233、235、23 7與23 9 ，並將該數值儲存於對應的暫存器中，同時由該暫存器 向波形產生裝置2 6傳送對應的組態訊號。 由於電路之中難免會有雜訊，本發明為了將雜訊之干 擾降到最低，故可依系統之需求設定第一組態電位，c點 電位需大於第—組態電位才視為有效訊號，而 組態電

第12頁 200536226 =τ-^·πτΓΐ τΓΓΓΐ=ί>·：πχπΜΒτ··, -- 五、發明說明（9) 位則需大於第一組態電位才有實質作用。 另外，為了消除高斯雜訊的影響，本發明尚可於上述 組態設定裝置22之電位偵測電路2 2 5與計數器2 3 0之間增設 一分頻器 227 與一邊緣觸發器（edge-triggered flip-flop )2 2 9。其中，該分頻器227可以一組態數值“⑽為分母對 組態時脈訊號CLKCT進行分頻，即可降低高斯雜訊對系統 的影響，而組態數值ncon之大小應與雜訊之大小成正比， 雜訊大時，組態數值ncon應取較大之數值，雜訊小時，則 可取較小的數值。 當分頻器22 7以組態數值neon為分母進行分頻時，其 輸出訊1號H / L係如第5圖所示。而邊緣觸發器2 2 9可為一上 升緣觸發’當说號為一上升緣（leading edge) 521、 3及52 5時，該邊緣觸發器229即輸出一正脈衝enstate至狀 態機2 2 1，令狀態機2 2 1由原本的狀態（如重疊狀態5 4 ^ ^ 轉至下一個狀態（如延遲狀態543 )，進行下一個“狀態的^ 放電與計數程序。另外，組態設定裝置之邊緣觸發器2 2 尚可於發出正脈衝後延遲一個週期發出一負脈衝CLR°使· 數器2 3 0歸琴’為組悲設定裝置之另一實施雜樣。

睛蒼閱第6圖與第7圖’係分別為本發明功率偵測 與部分回授電路之示意圖及功率偵測之時序圖。如圖所. ，本發明之功率偵測器24包含有一電壓控制振蕩哭回> (voltage controlled oscillator; VC0) 241、一八并 2 43、一邊緣觸發器245、一計數器247、一比較界24刀8 f 貯存器249。回授電路38則包含有複數個二極體°、複數j

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電阻與複數個電容。其中第一二 負載36之輸出端，n型 如 82之p型侧連接交流 五、發明說明（10) 381及-第二電阻383 /接一二授電阻389、-第-電阻 載36之輸出端與第一：極：…之㈣側連接交流負 阻387之一#同時與回授電阻389之另一端^ ^ f =電 Λ一端，第二電阻383之另—端連接於節細 可盘第制振蕩器241之控制端點連接節獄， 丨二 第三電阻387形成-充放電回路。該電 2: 二41可於節獄之電位大於-預設之第-功 高電位訊號時同時透過節=;而在其輸出 私山了攻幻即點队對乐一電容38δ進行充電， 輸出低電位訊號時則停卜吞帝 你 QQ7. ^ I才〜1了止充私，使弟一電容透過第三電阻 387 =。在此充放電‘過程中，節點bc之電壓係如第7圖 „。9 H不。經由反覆的充放電過程，可使電壓控制振蕩 t r ^出序列之高電位訊號與低電位訊號，、组成一功率 曰守脈矾號CLKB。利用一分頻器243以—第一功率數值 nloadj為分母對功率時脈訊號以肫進行分頻的動作，其輸 ::伽T如第7圖所示。當分頻器243輸出之訊號為上 I 1 6 2 3 %，邊緣觸發器2 4 5即輸出一正脈衝訊號， 如弟7圖之ED所示。 為了防止雜汛及錯誤的功率偵測，計數器2 4 7除設有

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五、發明說明（11) 一輸入端連接邊緣觸發哭2 ，尚可設有-電位甘十數其正脈衝之訊號數外 謂之電位小於第一功率電位vl〇a气=:當節 ，僅節點BB之電位大於筮 ^ 才寸数态247不計數 。 大灸弟—功率電位vloacU時才進行計^ 由於第二 其振蕩會隨著 其輸入端的電 ，而輸入端的 短。故而計數 下計數結果的 計數結果的數 可快速而正確 8 中與一預設 二功率數值時 時則輸出一減 器2 4 9中可設 數目並加以儲 而產生 波形訊 目的。 上述之功 試的週期而決 期越長，為了 電容388與第二電阻3 83所構成㈣ 回授電阻38 9 I入端的電壓高低而改變二 壓高（電流較大功率較高）時其振蕩週期^ =壓低（電流較小功率較小）時其振蕩週^車= 益247在VBB大於第—功率電位vl〇adl的情= 數值越大，代表其負載之功率越大，亦㈣ 值：做為負載功率的代表，⑨而利用本發:; 功率 號 測得負載的功率。將該數值傳送到比較器Μ 之第一功率數值進行比較，當該數值小於第 輸出一加訊號；當該數值大於第二功率數值 訊或’ #比較結果輸出到貯存器2 4 9，貯存 有雙1计數為、，分別記錄加訊號與減訊號之 存。貯存器249亦依據比較器248輸出的訊號 調整訊，到波形產生裝置26中，可藉以改變 整驅動寬度的大小而達到調整輸出恆功率的 率偵測=，第一功率數值nloadl係由功率淚 定的’第一功率數值nl〇adl越大則測試之遇 快速得到功率偵測的結果其數值越小越好， 200536226 五、發明說明（12)

然而數值太小了則雜吨；I 因應其實際操作系統之+1的結果相對變大，故使用者應 nlQadl。 而未而訂定該第一功率數值 弟二功率數值則斑 # 在同樣的負載下’第1 = ϊ、回授電阻389的大小有關， 同而成線性比例的變數值會隨著回授電阻389的不 回授電阻3 8 9即可選定兮—根據系統之負載而搭配適當的 之依據。 〜弟二功率數值，做為恆功率調整 另外，上述之回授杂 ，-端連接於變壓樓尚包含有—’系列之串聯電阻 端則連接至包含有電位㈣、。交流+負載36 t輸入端，另- 計數器247可於BB點之之計數器247。電位谓測及 I t ^位大於一預設之開路電位V〇Pen、 短路:二可=二短路電位vshort時感測交流負載36之開/ $ , 1 接點感測之電位大於該開路電位V〇pen、 =於"亥知1路包位v S 〇 r t時感測變壓模組3 6 3之開/短路， 亚輸出二開/短路訊鐃到開/短路保護裝置29，做為開 :路保護裝置29輪出保護訊號stop之其中一種依據。功率 、j态2 4中之聍存器2 4 9亦可設有一控制端連接開/短路 呆護裝置2 9，當接收到保護訊號s t 〇p時，即停止對加訊號 及減訊號之計數，並停止輸出功率調整訊號到波 := 置2 6。 7玍土衣 請參閱第8 A圖、第8 B圖及第9圖，係分別為本發明 2動裝置與變麼模組不同實斿態樣之示意圖及本發明驅動 衣置之時序圖。如圖所示，本發明之驅動裝置3 6 i主要包

200536226 五、發明說明（13) 含有一第一 P通道金氧半場效電晶體（pM〇s FET) 411、一 第二 PMOS FET 413、一第一 N 通道 m〇S FET 415 及一第二 N Μ 0 S F E T 4 1 7組成一全橋式驅動模組。其中，第一與第二 PMOS FET 411、413之源極連接直流電源34，汲極分別連 接第一與第二NMOS FET 41 5、41 7之汲極，並分別以端點a 與端點B透過第一電感433與第二電感435連接至壓電陶瓷 變壓器431輸入電壓之兩端，而第一與第二nmqs FET 415 、4 1 7之源極則為接地。或者，該驅動裝置3 6 1可由端點A 與端點B分別連接到繞線式變壓器4 3 7 —次侧之兩端（如第 8 B圖所示）’藉以驅動該繞線式變壓器4 3 7。 波形產生裝置2 6根據組態設定裝置2 2所產生之組態訊 號為基礎’並配合功率調整訊號、保護訊號及數位調光訊 號而產生對應的四組波形訊號PI、P2、N1與N2。其中波形 況號P1與P2 分別連接第一PMOS FET 411與第二PMOS FET 41 3之閘極；波形訊號N1與N2則連接第一NMOS FET 41 5與 第二NMOS FET 417 之 F甲1 極。 由於本發明之波形訊號包含有精確之組態設定，配合 全橋式驅動裝置3 6 1之運作，而以所有狀態訊號 (overlap 'delay 、baslight 、dimfq 與echo)的兩個循環

作為一個元整的驅動週期7 8 5。當其組態訊號中之狀態為 第一重疊狀態over lap時，其波形之設定為Pl、P2、N1及 N2同時為高電位，其對應為第一PM0S FET 41 1為關閉、第 二NMOS FET417為導通、第二PMOS FET 413為關閉及第一 NMOS FET 415為導通，其在端點a與端點B之間所提供之電

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五、發明說明（14)

^為令，圖形上頌不為第一重疊區間74 1 ;當其組態气 中之狀態為卜延遲狀態del_，其波形之設^為^ 高m2為高電位、P2為高電位及嶋低電位，其^ 為第一PMOS FET 41 1為關閉、第二NM〇s FET 417為導通二 第二PMOS FET 413為關閉及第—NM〇s fet 415為關閉，其 在端點A與端點B之間所提供之電壓為零，圖形上顯示為第 一延遲區間743 ;當其組態訊號中之狀態為第一驅動狀態 (基礎亮度baslight及調光週期dimf(l狀態）時，其波形^ 没定為P1為低電位、N2為咼電位、p2為高電位及N1為低電 位，其對應為第一PMOS FET 411為導通、第二.OS FET 417為導通、第二PMOS FET 413為關閉及第一NMOS FE丁 415為關閉，其在端點A與端點B之間所提供之電壓為一正 向，壓，圖形上顯示為第一導通區間721 ，寬度為第一驅 動寬度781 ;當其組態訊號中之狀態為第一回波狀態ech〇 時，其波形之設定為P1為高電位、N2為高電位、P2為高電 位及N1為低，其對‘為第~pm〇S FET 411為關閉、第二 NMOS FET 417為導通、第二PM〇s FET 413為關閉及第一 NMOS FET 41 5為關閉，其在端點a與端點B之間所提供之電 壓為夺’圖形上頒示為第—回波區間以5。 、當其組態訊號中之狀態為第二重疊狀態〇verlap時， 其波形之設定為P1為高電t、N2為高電*、p2為高電位及 N1為局電位，其對應為第一PM〇S FET 41 1為關閉、第二 NMOS FET 417為導通、第二pM〇s FET 413為關閉及第一 NMOS FET 415為導通，其在端點a與端點3之間所提供之電

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五、發明說明（15) 壓為零，圖形上顯示為镇-田 中之狀態為第二延遲狀態d:w叠J間、當其，態訊f 高電位、N2為低電位、p?么古 其波形之设定為P1為 為第一PMOS FET 411為關閉阿f位及N1為高電位，其對應 ^PMOS FET 413^Pf^f!-〇Ms〇S ^ 在端點A與端點B之間所搵征 FET 41 5為¥通，其 二延遲區間763; 為零，圖形上顯示為第 (基礎亮度bas 1 i gh t及調光週期^ .之狀態為第二驅動狀態 設定為P1為高電位、Ν2 q狀態）時，其波形之 位，其對應為第一PMOS F£T 41，& 2為低電位及N1為高電 417為關閉、第二PM0S FET 41 關閉、第二關0S FET . 415為導通，其在端點Α與端s為及第一 NM〇S FET 向電壓，圖形上顯示為第二導U間所提供之電壓為一負 動寬度783 ;當其組態訊號中^ ’寬度為第二驅 時，其波形之設定為P1為高中電之/ ^為第二回波狀態心 位及N1為高電位，其對應為第—2為低電位、P2為高電 二NMOS FET 417為關閉Γ第二7〇S FET 411為關閉、第 NMOS FET 415為導通，其々二s FET 41 3為關閉及第— m ^ ^ 同# μ g ’、在而點Α與端點Β之間所提供之♦ 屋為夺，圖形上顯示為第二回波區間76 5。 之- 如上述之波形訊號輪入驅 計算NMOS FET的重疊導通_ R 、、、、 t，由方；釦確的 遲導通時間，故可確實咖FET與歷FET的延

os FET的驅動寬度之後，都；：壓轉換刼# ’而母-次PM 更可有效利用變壓模組中白^著精準計算的回波區間， )回波能量，達到提高效能的目

第19頁 200536226 一~ .....ΙΙΙΠ ill—Γ, 11111 .......... in I I ] ...... 五、發明說明（16) 的’除了可運用於如冷陰極管3 6 5之交流負載3 6外，尚可 運用於其他利用交流電源驅動的負載元件上。 另外’本發明之驅動裝置3 6 1尚可包含有一反相器 (mverter) 419、一第一及閘（AND gate) 412、一 第二及 閘414、一第一或閘（〇R gate)416及一第二或閘418。其中 ’该反相為4 1 9連接開/短路保護裝置2 9，用以接收保護 说號stop並由輸出端輸出其反相訊號至第一及閘41 2、第 =及閘414、第一或閘416及一第二或閘418之一輸入端。 第一及閘4 1 2、第二及閘4 1 4、第一或閘4丨6及一第二或閘 418之另一輸入端分別連接波形訊號ρι、p2、们及…，而 輸出端則分別連接第一 PM0S FET 411、第二pM〇s FET 413 、，第 一 NMOS FET 415 與第二NM〇s ρΕΤ 417之閘極。如此， ^ :系統發生開/短路之情形、接收到系統關閉訊號、或系 t到全暗的狀況時’開/短路保護裝置29所輸出之保 „ f⑦力衣置之PMOS FET與NMOS FET全部關 屮m二 仵免於知壞，且可完全停止電力之輸 出以即省此源之損耗。 本發明之構造穿夺按雨/ ，不彳Ϊ帝& 彳木用數位電路元件及數位計算方式 ^ 身之功耗減少，成本降低，更可提高苴可靠 一大福音。 生之回波能量，實為科技產業之 尤指I $ :::知本發明係有關於-種電源控制系統， ί 2=源控，’其主要利用-組態設定裝 ^生各組恶所需之參數，再配合調光訊號及

第20頁 200536226 五、發明說明（17) 負載功率之調整，而 變壓模組與負載，充 回波能量以提高效能 一富有新穎性、進步 專利申請要件無疑， 審查委員早曰賜予本 惟以上所述者， 非用來限定本發明實 圍所述之形狀、構造 ，均應包括於本發明 由波形產生器產生適當的波形來驅動 分利用數位化的優勢，而可精確利用 並可降低生產成本者◦故本發明實為 性，及可供產業利用功效者，應符合 爰依法提請發明專利申請，懇請 貴 發明專利，實感德便。 僅為本發明之一較佳實施例而已，並 施之範圍，即凡依本發明申請專利範 、特徵及精神所為之均等變化與修飾 之申請專利範圍内。

第21頁 200536226 圖式簡單說明 第1 A圖：係習用背光電源控制裝置之電路方塊示意圖 第1 B圖：係習用背光電源控制裝調光之時序圖； 第 2 圖 係 本 發 明 一 較 佳 實 施 例 之 電 路 方 塊 示 意 圖 y 第 3 圖 係 本 發 明 組 態 設 定 裝 置 之 示 意 圖 j 第 4 圖 係 本 發 明 組 態 設 定 裝 置 之 局 部 放 大 圖 y 第 5 圖 係 本 發 明 組 態 設 定 之 時 序 圖 第 6 圖 係 本 發 明 功 率 偵 測 器 與 部 分 回 授 電 路 之 示 意 圖 第 7 圖 係 本 發 明 功 率 偵 測 之 時 序 圖 及 第 8 A圖 與第8B 圖 係 分 別 為 本 發 明 焉區 動 裝 置 與 變 壓 模 不 同 實 施 態 樣 之 示 意 圖 j 第 9 圖. :係 本 發 明 •驅 動 裝 置 之 時 序 圖 〇 圖號簡單說明： 12 脈波產生器 14 直流電源 153 第二導通時間 159 低電位寬度

161 第一PMOS FET

163 第二PMOS FET

165 第一_S FET 171 正向電壓寬度 175 相位差 181 第一電感 19 冷陰極管 121 相位調整器 151 第一導通時間 157 重疊導通時間 162 第一反相器 164 第二反相器 167 第二NM〇S FET 173 負向電壓寬度 18 壓電陶瓷變壓器 183 第二電感 1 91 回授電路

第22頁 200536226

第23頁 圖式簡單說明 20 驅 動 控 制 晶 片 22 組 態 5又 定 裝 置 221 狀 態 機 223 五 路 選 擇 器 225 電 位 偵 測 電 路 226 充 電 fm 出 端 227 分 頻 器 229 邊 緣 觸 發 器 230 計 數 器 231 第 — 狀 態 暫 存 233 第 — 狀 態 暫 存 器 235 第 二 狀 態 暫 存 237 第 四 狀 態 暫 存 器 239 第 五 狀 態 暫 存 24 功 率 偵 測 器 241 電 壓 控 制 振 蕩 243 分 頻 器 245 邊 緣 觸 發 器 247 電 位 偵 測 及 計 數 器 248 比 較 器 249 貯 存 器 251 二 態 開 關 253 -—- 態 開 關 255 二 態 開 關 257 二 態 開 關 259 二 態 開 關 26 波 形 產 生 裝 置 28 訊 號 轉 換 器 29 開 / 短 路 保 護 裝 置 320 組 態 電 容 321 第 一 組 態 電 阻 323 第 二 組 態 電 阻 325 第 二 組 態 電 阻 327 第 四 組 態 電 阻 329 第 五 組 態 電 阻 34 直 流 電 源 36 交 流 負 載 361 •驅 動 裝 置 363 變 壓 模 組 365 冷 陰 極 管 38 回 授 電 路 381 第 一 電 阻 382 第 一 •— 極 體 383 第 二 電 阻 384 第 二 二 極 體 385 第 — 電 容 387 第 —一. 電 阻 200536226 圖式簡單說明 388 第 二 電容 389 回 授 電 阻 411 第 一 PM0S FET 412 第 一 及 閘 413 第 二 PM0S FET 414 第 — 及 閘 415 第 — NM0S FET 416 第 一 或 閘 417 第 —— NM0S FET 418 第 二 或 閘 419 反 相 器 431 壓 電 陶 瓷 變 壓 433 第 一 電感 435 第 二 電 感 437 繞 線 式變 壓 器 521 上 升 緣 523 上 升 緣 525 上 升 緣 541 重 疊 狀 態 543 延 遲 狀態 621 上 升 緣 623 上 升 緣 721 第 一 導通 區 間 723 第 二 導 通 區 間 741 第 一 重疊 區 間 743 第 一 延 遲 區 間 745 第 — 回波 間 761 第 — 重 疊 區 間 76 3 第 二 延遲 區 間1 765 第 二 回 波 區 間 781 第 一 驅動 見 度 783 第 二 驅 動 見 度 785 驅 動 週期 #

第24頁

Claims (1)

1. 200536226 一一 — 1 '.一- 一 · _ f '一二:二二二二-二--二一二二-^二二·一:〜... ... ....…-·:·、:一：·:；，:· 六、申請專利範圍 ___一一》> 1 一種數位化電源控制系統，其主要構造係包含有： 一直抓包源’籍以供應系統所需之電力； 一 f態設定裝置’可產生複數個組態訊號，並設有複 數個對應於4 t 出端輪出复、、、m訊號之輸出端，可選擇於其中一輸 、ώ ^ *出其所對應之組態訊號； 一波形產生驻@ 定裝置之缸I」連接該組態設定裝置，接收組態設 一驅動裝置、β戒號而產生複數組波形訊號，· 缺、ώ : ’連接該直流電源與該波形產生裝置，根 一變壓模纟，衣置之波形訊號而輸出一組驅動電壓； 二认且 連接該驅動裝置，可將該組驅動電壓轉 換：輪出-交流之工作電壓；及 運作者 連接该變壓模組，可利用該工作電壓而 2 如申清專利餘错Ί 組態設定筆置所述之電源控制系統，其中該 能帝 I尚連接有複數個對應於各組態訊號之組 態電阻之另—端同時連接到-組態電容 2崖該組態電容之另—端則為接地者。 嶋第2項所述之電源控制系統，其中該 、、且恶0又疋裝置之構造包含有： 應於:I產生複數個狀態訊號，ϋ設有複數個對 f屮二悲讯旒之輸出端，玎選擇於立中一輸出端 輪出其所對應之狀態訊號； 、/、甲 有^ = f為，連接該狀態機之複數個輸出端，另設 “數個端點分別連接對應之組出而與該組

   200536226

   -組態電 l態電容 脈訊號 及 態、訊號 根據該 組態訊 其中該 設有： 時脈訊 分頻器 態轉換 輸出狀 可計教 * t 1¾ 其中言彡 200536226 、申請專利範圍 一_ 〜 複數個狀態ifl I y 7 號、一基礎H依序包含有一重疊訊號、一延遲气 。 。度訊號、—調光週期訊號及—回= •如申請專利範圍％ 路徑選擇器包八=3項所述之電源控制系统，i Μ，夂二能μ 3有複數個對應於該狀態邹味 以 ::二口端分別連接㈣：：：：：: 端則分別接地，=刀別連接對應之組態電= 8 回路者。與各組態電阻及組態電容形：充：； 如申請專利範圍第 由對應之；系：’其中各 •:申請專利範園閉者。 w立 笔位偵測電路係立2之電源控制系硃，立 !位時輸出〜高電位訊位小於、第ϋ 乐二組態電位時輪出 ：於輪入端之電位大於_ 10 :訊號與低電位訊號組成：=’藉由序列之高 .員器。 組"時脈訊號輪出到；： ;申請專利範圍第9項 氣位偵測電路尚包含有一二源控制系缽’里令节 t組態電阻’可於其輸入：义連接讀组態電i 電位時對組態電容進行充♦ 兒位小於讀第一纟 .於該第二組態電位時停止L而於其輪入％之電位： 如申請專利範圍第9項所逑： — '源控制系繞，其中該 11 200536226 、申請專利範圍 12 13 14 15 第一組態電位 如申請專利範 組態數值之設 如申請專利範 組悲電容之電 者之需求設定 如申睛專利範 有： 一回授電路， 一功率偵測器 可偵測交流 至波形產生 之功率者。 如申請專利範 回授電路包含 第 極體 回授電阻、 第二二極體 之P型側，p 一第 電容 接地； 第 成 第 電阻 電 電容 係小於第二組態電位 圍第4項所述之電源 定係可降低高斯雜訊 圍第2項所述之電源 谷值與各組態電阻之 者。 圍第1項所述之電源 連接該交流負載；及 ’連接該回授電路及 負載之運作功率並輪 裴置，可改變該波形 圍第1 4項所述之電源 有： ’莫P型侧連接交流I 一第一電阻及一第二 ’其η型侧連接交流 型側連接該第一電阻 其一端連接回授電阻 並聯於該第一電容， 電路；及 其一端連接該第二電 者。 控制系統，其中該 之影響者。 控制系統，其中該 電阻值係可依使用 控制系統，尚包含 該波形產生裝置， 出一功率調整訊號 訊號藉以調整負載 控制系統，其中該 ^載，η型側連接一 電阻； 負載及第一二極體 之另一端並接地； 之另一端，另一端 而與該第一電容形 阻之另一端，另一 Hi _ r

   Ιι

   第28頁 200536226 六、申請專利範圍 端則為接地， 其中該回授電阻與第一電容連接之一端亦連接至功率 偵測電路。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項所述之電源控制系統，其中該 功率债測器之構造係包含有： 一電壓控制振蕩器，設有一控制端點連接該回授電阻 與第一電容連接之一端，可對第一電容與第三電阻 所形成之充放電電路進行充電與放電，另設有一輸 出端點，可於該控制端點之電位大於一第一功率電 位時輸出一低電位訊號，而於控制端點之電位小於 一第二功率電位時輸出一高電位訊號，藉由序列之 高電位訊號與低電位訊號組成一功率時脈訊號； 一分頻器，連接電壓控制振蕩器之輸出端，可對該功 率時脈訊號進行以一第一功率數值為分母之分頻動 作； 一邊緣觸發器，莫輸入端連接該分頻器，可由分頻器 輸出訊號之邊緣觸發而由其輸出端輸出一觸發訊號

   一計數器，其輸入端連接邊緣觸發器之輸出端，用以 計數觸發訊號，並於其輸出端輸出其所計數之數值 一比較器，連接計數器之輸出端，可將計數器輸出之 數值與一第二功率數值進行比較動作，當計數器輸 出之數值大於該第二功率數值時，由其輸出端輸出

   第29頁 200536226 六、申請專利範圍 —- --X ^吼號’而計數器輸出之數值小於該第二功率數 值日守’由輸出端輪出〆力口訊號；及 一貯存器，其輸入端連接比較器之輪出端，根據比較 =輸出之訊號而產生該功率調整訊號至該波形產生 衣置，而波形產生裝置則可依該功率訊整訊號配合 17 組態訊號產生該波形訊號。 • ^申請專利範圍第i 6項所述之電源控制系統，其 2數器尚包含有„電位測器，設有„控制端 2回授電路第二電阻與第二電容之間，當該控制 包位大於該第二功率電位時計數器進行計數動 ^ 控制端之電位小於該第；功率電位時計數器: 動作。 h止计數 18 . • ^申請專利範圍第丨6項所述之電源控制系統，发 lg第—功率電位係大於第二功率電位者。 ’、^ ^申請專利範圍第1 6項所述之電源控制系統，其 2〇 第一功率數值係依功率偵測之週期而設定者。、或 ^申請專利範圍第1 6項所述之電源控制系統，发 ^ 第二功率數值係依系統預設之負載電流二中4 而設定者。 一 口杈電阻值 21 如申請專利範圍第1 4項所述之電源控制系統， 人 有 上號轉換器，其輸入端可接收一類比調光^> σ * 將該類比調光訊號轉換為數位調光訊號後，f 5虎’ 端輪出到波形產生裝置，可使波形產生裝置輸出 °周光訊號配合組態訊號而產生該波形訊號。/數位

   200536226 六、申請專利範圍 22 ·如申請專 有一開/ 訊號轉換 號及一開 全暗、脈 訊號為關 組合式之 號至驅動 偵測器停 2 3 ·如申請專 組態設定 於一驅動 利範圍 短路保 器及功 /關訊 衝寬度 及功率 其中之 裝置及 止輸出 利範圍 裝置、 控制晶 第21項 護裝置 率偵測 號，可 調制訊 偵測器 一種狀 功率偵 功率調 第14項 波形產 片中。 所述之電 ，設有複 器，並接 選擇於類 號將亮度 偵測負載 態時，由 測器，可 整訊號。 所述之電 生裝置及 源控制系 數個輸入 收一脈衝 比調光訊 調到全暗 為開/短 輸出端輸 使驅動裝 源控制系 功率偵測 統’尚包含 端分別連接 見度调制訊 將免度調到 Λ該開/關 路狀態及其 出一保護訊 置關閉而功 統，其中該 器係可整合 24 ·如申請專利範圍第6項所述之電源控制系統，其中該 驅動裝置之構造係包含有： 一第一 Ρ通道金氧半場效電晶體，其源極連接直流電 源，汲極則連1接一第〆端點； 一第一ρ通道金氧半場效電晶體，其源極連接直流電 源，汲極則連接一第二端點； 一第一 Ν通道金氧半場效電晶體，其汲極連接該第一 端點’源極則接地；及 一第一Ν通道金氧半場效電晶體，其沒極連接該第二 端點’源極則接地； 其中’第一端點與第二端點分別連接到變壓模組電壓 幸則入端之兩端，而各金氧半場效電晶體之間極則分

   第31頁 200536226 25 申請專利範圍 別連接到波 制各金氧半 驅動電壓到 •如申請專利範 複數組波形訊 形訊號、一第 到第一 P通道、 26 27 28 29 30 氧半場 如申請 驅動裝 如申請 狀態訊 第四波 如申請 狀態訊 位、第 、第四 如申請 狀態訊 第一波 三波形 如申請 狀態訊 位、第 效電晶 專利範 置係以 專利範 號為第 形訊號 專利範 號為第 二波形 波形訊 專利範 號為第 形訊號 訊號為 專利範 號為第 二波形 形產生 場效電 變壓模 圍第24 號係包 三波形 第二P 體之閘 圍第25 狀態訊 圍第26 一個重 同為高 圍第26 一個延 訊號為 號為低 圍第26 一個基 為低電 高電位 圍第26 一個回 訊號為 裝置 晶體 組者 項所 含有 訊號 通道 極， 項所 號的 項所 疊訊 電位 項所 遲訊 南電 電位 項所 礎亮 位、 、第 項所 波訊 南電 之輸出端，由各波形訊號控 之導通與關閉，藉以輸出該 〇 述之電源控制系統，其中該 一第一波形訊號、一第二波 及一第四波形訊，分別連接 、第一N通道及第二N通道金 藉以控制其導通及關閉者。 述之電源控制糸統’其中該 兩個循環為一個驅動週期。 述之電源控制系統，其中該 號時，第 第 第三及 述之電源控制系統，其中該 號時，第一波形訊號為高電 位、第三波形訊號為高電位 〇 述之電源控制系統，其中該 度訊號及調光週期訊號時， 第二波形訊號為高電位、第 四波形訊〗虎為低電位。 述之電源控制系統，其中該 號時，第一波形訊號為高電 位、第二波形訊號為南電位

   第32頁 200536226 六、申請專利範圍 、第四波形訊號為低電位。 3 1 ·如申請專利範圍第2 6項所述之電源控制系統，其中該 狀態訊號為第二個重疊訊號時，第一、第二、第三及 第四波形訊號同為南電位。 3 2 ·如申請專利範圍第2 6項所述之電源控制系統，其中該 狀態訊號為第二個延遲訊號時，第一波形訊號為高電 位、第二波形訊號為低電位、弟二波形訊號為南電位 、第四波形訊號為南電位。

   3 3 ·如申請專利範圍第2 6項所述之電源控制系統，其中該 狀態訊號為第二個基礎亮度訊號及調光週期訊號時， 弟一波形訊號為向電位、弟二波形訊號為低電位、笫 二波形訊號為低電位、第四波形訊號為南電位。 3 4 ·如申請專利範圍第2 6項所述之電源控制系統，其中該 狀態訊號為第二個回波訊號時，第一波形訊號為高電 位、第二波形訊號為低電位、第三波形訊號為高電位 、弟四波形訊號為南電位。 3 5 ·如申請專利範圍第2 4項所述之電源控制系統，其中該 驅動裝置尚包含有：

   一反相器，其輸入端用以接收一保護訊號，而於其輸 出端輸出一反相訊號； 一第一及閘，其輸入端分別連接波形產生裝置輸出之 第一波形訊號與反相器之輸出端，其輸出端連接第 一 P通道金氧半場效電晶體之閘極； 一第二及閘，其輸入端分別連接波形產生裝置輸出之

   第33頁 200536226 36 申請專利範圍 第二波形訊號與反相器之輸出端， 二P通道金氧半场效電晶體之閘極 一第一或閘，其輸入端分別連接波形 第三波形訊號與反相器之輸出端， 一 N通道金氧半場效電晶體之閘極 一第二或閘，其輸入端分別連接波形 第四波形訊號與反相器之輸出端， 二N通道金氧半場效電晶體之閘極： 可依該保護訊號而關閉驅動裝置之個 •如申請專利範圍第1項所述之電源控 變壓模組係可選擇為壓電陶瓷變壓器 之其中之一者。 其輸出端連接第 產生裝 其輸出 及 產生裝 其輸出 場效電 制系統 及繞線 置輸出之 端連接第 置輸出之 端連接第 晶體者。 ，其中該 式變壓器 3 7 ·如申請專利範圍第1項所述之電源控制系統，其中該 交流負載係可為一冷陰極管。 18 画_隱國 »11

   第34頁