1263240 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本案係為一種時滯調節同步式脈波寬 控制器，尤指一種應用於調光式冷陰極管 換流器之時滯調節同步式脈波寬度調變控 【先前技術】 要設計調節用來驅動冷陰極管的自激 Royer換流器的主要困難在於同步問題。現 有發展出許多用來解決R 〇 y e r換流器上調光 φ 的同步控制策略。然，一般達到同步化的 能調變R 〇 y e r換流器的t皆振頻率中心處的某 度變化量内。 請參閱第一圖，其係習知用來驅動冷 的電流饋入式Royer換流器之架構圖，其 是由一降壓型轉換器（Buck Converter) 12 電流饋入源；開關元件 S 1、S 2會和 L R、（ 譜振槽（resonanttank)產生自激式震|。而 壓型轉換器 1 2傳送給後端諧振級電路的 藉由脈波寬度調變控制器1 1來控制。需要 是，在某些控制區間内，該降壓型轉換器1 ®能無法傳送足夠大的能量供換流器來使用 是因為諧振電路中變壓器中心抽頭點# V X (亦即該降壓型轉換器 1 2的輸出端）為 全波整流之弦波電壓波形，由諧振所產生 波電壓(resonant quasi-sinusoidal voltage 時會比輸入電壓 V d e還來得大，這會使得 型轉換器 1 2的儲能電感無法有效儲存能 夕卜，在調節R 〇 y e r換流器的日夺候，必須讓降 開關 S 3和諧振開關 S 1、S 2的切換頻率達 化，如此不但可以增加整體換流器效率亦 低電磁干擾（Electromagnetic Interference, 度調變 Royer 制器◦ 式 今已經 >問題 方式僅 種程 陰極管 電流源 來實現 〕r形成 由該降 能量可 注意的 .2有可 。主要 的電壓 一近似 的準弦 )VX有 該降壓 量。此 壓（級） 到同步 可以降 Ε Μ I)。 1263240
達電提析構流路饋制 式流亮的 器制及分架電電流控 步換之器 流控量當路之該電化 同Γ管制 換變能適電波過壓步 節oy燈控 er調的由此弦透降同 調R極變 oy度需經◦近，使到。 滯節陰調 R寬所並能、管個達路 時調冷度 式波管案效壓極一夠電 種來節寬 激欣極本之電陰成能器 一用調波 自U陰。路動冷完器制 出，制脈 和P.冷率電啟動的流控 提路控式 /Γ/Γ即 c L 以 α出效器的驅率換變 係電及步 可調輸的制當來效er調 的器以同 種丨供S控適率有oy度 目制量節 一時提關此個效且R{1 要控能調 出的效開估一送易式波 1主變換滯 提步有}評管傳輕激脈 容之調轉時 案同可y來燈量可自式 内案度之種 本確並壓驗供能，和步 明本寬需此 精，降實提高構級同 發 波所。 到路升與可及架入的 t 脈器度
達 光波二之一較以該發電正，之端 器。調脈第關含比，於觸充一器器一 率制於式一開包一壓接該流壓較較第 頻控用步與一其第電連與電電比比其 振光應同壓制，一考電壓定考三三， 諧調種節電控制壓參，電該參第第體 的性一調一以控電一器考於三該該晶 流線供滯第，光一第較參接第與與電 換及提時一壓調第一比二連一器出一 er以係之應電之該與二第電與較輸 oy步案器因出管生壓第一，壓比之； R同本流以輸極產電·一，較1電二器號 在確，換用一陰以二號比較一第較信 和精想er，生冷用第信以比第該比制 可的構oy器產成，該波用三該於二控 波期述R制而達器較脈，第較接第一 脈週上管控制而電比發器一，比連該生 制對據極變控進充以觸較號以電應產 控期根陰調之，流用一比信用，因而 出週 冷度壓作電，生一波，器以出 輸到 式寬電動定器產第脈器反用輸 7 1263240 係接收該控制信號，其第二端係連接於該定電 充電器，其第三端係接地；一第四比較器，電連 於該定電流充電器，用以比較該第一電壓與一 差電壓，以產生一下調式誤差電壓；以及一第五 較器，電連接於該定電流充電器，用以比較該 差電壓與該第一電壓，以產生一上調式誤差 壓，其中該輸出電壓係選自該下調式誤差電壓 該上調式誤差電壓其中之一。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控 器，該第一電壓係為一線性鋸齒波。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控 器，該第二電壓係為一變壓器中心抽頭點之電^ 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控 器，該變壓器中心抽頭點之電壓係為一近弦波 壓信號。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控 器，該輸出電壓係為一脈波寬度調變信號。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控 器，該開關係為一降壓功率開關，用以控制冷 極管之亮度。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控 器，該定電流充電器係為一線性充電器。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控 器，該線性充電器包含一電流源及一電容。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控 器，該第二電壓係輸入至該第一比較器之非反 輸入端’而該第一參考電壓係輸入至該弟一比 器之反相輸入端。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控 器，該第一參考電壓係為一零電壓或一外部設 之門檻電壓。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控 流 接 誤 比 誤 電 與 制 制 〇 制 電 制 制 陰 制 制 制 相 較 制 定 制 8 1263240 器，該第二參考電壓係輸入至該第二比較器之 反相輸入端，而該觸發脈波信號係輸入至該第 比較器之反相輸入端。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控 器，該第一電壓係輸入至該第三比較器之非反 輸入端，而該第三參考電壓係輸入至該第三比 器之反相輸入端。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控 器，該第三參考電壓係為該定電流充電器之該 容開始重新充電的最低準位。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控 器，該正反器係為一 RS正反器。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控 器，該電晶體係為一雙極接面電晶體。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控 器，該雙極接面電晶體之第一端係為其基極， 二端係為其集極，第三端係為其射極。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控 器，該第一電壓係輸入至該第四比較器之非反 輸入端，而該誤差電壓係輸入至該第四比較器 反相輸入端。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控 器，該誤差電壓係輸入至該第五比較器之非反 輸入端，而該第一電壓係輸入至該第五比較器 反相輸入端。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控 器，該定電流充電器所產生之該第一電壓會在 觸發脈波信號的每一個負緣開始充電，直到該 容上的電壓達到該第二參考電壓，此時該電容 藉由該電晶體來作快速放電的動作。 根據上述構想，本案另提供一種應用於調 式冷陰極管R 〇 y e r換流器之時滯調節同步式脈 非 制 相 較 制 電 制 制 制 第 制 相 之 制 相 之 制 該 電 會 光 波 9 1263240 寬度調變控制器，用以因應一第一電壓與一第二 電壓之控制而產生一輸出電壓，以控制一開關之 • 動作，進而達成冷陰極管之調光控制，其包含一 定電流充電器，用以產生該第一電壓；一第一比較 • 器，用以比較該第二電壓與一第一參考電壓，以 . 產生一觸發脈波信號；一第二比較器，電連接於該 第一比較器，用以比較一第二參考電壓與該觸發 脈波信號；一第三比較器，電連接於該定電流充電 器，用以比較該第一電壓與一第三參考電壓；一正 反器，電連接於該第二比較器與該第三比較器， Φ 用以因應該第二比較器之輸出與該第三比較器之 輸出而產生一控制信號； 一電晶體，其第一端 係接收該控制信號，其第二端係連接於該定電流 充電器，其第三端係接地；以及一輸出電路，電連 接於該定電充電器，用以因該第一電壓與一誤差 電壓而產生該輸出電壓。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控制 器，該第一電壓係為一線性鑛齒波。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控制 器，該第二電壓係為一變壓器中心抽頭點之電壓。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控制 > 器，該變壓器中心抽頭點之電壓係為一近弦波電 壓信號。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控制 器，該輸出電壓係為一脈波寬度調變信號。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控制 器，該開關係為一降壓功率開關，用以控制冷陰 極管之亮度。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控制 器，該定電流充電器係為一線性充電器。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變控制 器，該線性充電器包含一電流源及一電容。 1263240 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變 器，該第二電壓係輸入至該第一比較器之非 - 輸入端，而該第一參考電壓係輸入至該第一 器之反相輸入端。 ^ 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變 ， 器，該第一參考電壓係為一零電壓或一外部 之門檻電壓。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變 器，該第二參考電壓係輸入至該第二比較器 反相輸入端，而該觸發脈波信號係輸入至該 ^ 比較器之反相輸入端。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變 器，該第一電壓係輸入至該第三比較器之非 輸入端，而該第三參考電壓係輸入至該第三 器之反相輸入端。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變 器，該第三參考電壓係為該定電流充電器之 容開始重新充電的最低準位。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變 器，該正反器係為一 RS正反器。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變 B 器，該電晶體係為一雙極接面電晶體。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變 器，該雙極接面電晶體之第一端係為其基極 二端係為其集極，第三端係為其射極。 如所述之時滯調節同步式脈波寬度調變 器，該輸出電路包含一第四比較器，電連接 定電流充電器，用以比較該第一電壓與一誤 壓，以產生一下調式誤差電壓；以及一第五 器，電連接於該定電流充電器，用以比較該 電壓與該第一電壓，以產生一上調式誤差電 其中該輸出電壓係選自該下調式誤差電壓與 控制 反相 比較 控制 設定 控制 之非 第二 控制 反相 比較 控制 該電 控制 控制 控制 ，第 控制 於該 差電 比較 誤差 壓， 該上 1263240 制相之 制相之 制該電會 控反器 控反器 控在該容 變非較 變非較 變會到電 調之比 調之比 調壓直該 度器四 度器五 度電，時 寬較第 寬較第 寬一電此。 波比該 波比該 波第充，作 脈四至 脈五至 脈該始壓動 式第入 式第入 式之開電的 步該輸 步該輸 步生緣考電 。同至係 同至係 同產負參放 一節入壓 節入壓 節所個二速 之調輸電 調輸電 調器一第快 中滯係差 滯係一 滯電每該作 其時壓誤 時壓第 時充的到來 壓之電該。之電該。之流號達體 電述一而端述差而端述電信壓晶 差所第，入所誤，入所定波電電 誤如該端輸如該端輸如該脈的該 式 ，入相 ，入相 ，發上由 調 器輸反 器輸反 器觸容藉 使流充111幫人專的作 時滯定。電 之換的3U電明國制動 之時個成一 :例er制e-充發民控其 例該一構及 理施oy控α的案華側及 施。由所I 原實R侧h制本中次構 實圖是22源 本佳之次C控由頒一結 佳構要2流 基較器一id側係獲該路 較架主路電 器一制組-S次構已故電 一之2電一 制案控一 ί 一結且，之 案器2態含 控本變了ma該路701 本制器穩包 變係調含r而電 5 係控制單1 調其度包ch之出17器 其變控個22 度，寬已器)21提第制。，調變一器 寬圖波中帝PCr為控述圖度調和電 波二脈其控-C器先號光贅三寬度21充 3脈第式，光PS制於權調予第波寬2流 式式閱節圖調，控授利式不閱脈波器電 Γ 一夕 方節參調構式le光教專浦此參式脈電定 施調請滯架浦οι調群其幫在請節式充該 Γ 實滯 時之幫nt式冠，電式 調節流中 ί時 用器電C0浦謝利充方 滯調電其 12 1263240 容 c，且係為一線性充電器，用來產生參照用之 時滯調節式鋸齒波形V s ;該單穩態電路2 2 2則由 • 兩個比較器（C 1和 C 2)、一個 R S正反器、一個放 電的電晶體 Q、以及用來作同步信號偵測的比較 " 器 c3所組成。當比較器 c3偵測到變壓器中心抽 - 頭點的電壓 V X震盪至零電壓（或是外部設定之門 檻電壓V r e η )時，將會產生一個觸發脈波信號V t， 用來啟動該單穩態電路 2 2 2 之動作◦比較器 C4 和 C5則是用來產生時滯調節式脈波寬度調變之 輸出。其輸出信號的產生乃是將該一次測充電幫 φ 浦式調光控制電路2 1產生的誤差信號V e用來和 參造的時滯調節鋸齒波形Vs作比較而來。在第四 圖（a)與第四圖（b)中，我們將解釋及探討兩種時不 同的滯調節式脈波寬度調變之調光控制策略。比 較器 C4的輸出 VP,d使用的是下調式誤差電壓 (down-going error voltage, DGEV)控制。比較器 C5的輸出 VP，U使用的則是上調式誤差電壓 (up-going error voltage，DUEV)控制。我們在此 定義下調式誤差電壓信號Ve，d和回授取樣之信號 V f之大小成反比例關係，而上調式誤差電壓信號 _ V e，u則和V f成正比例關係。 * 上述兩種控制策略中所使用的觸發信號Vt 乃是採用相同的一組脈波信號，且該信號可藉由 比較器c3和所偵測到之vx的諧振頻率達到精確 的同步化。在第四圖（a)和第四圖（b)中的兩組用來 參照之鋸齒波的時脈週期是從觸發信號V t由高 準位轉換到低準位的時候開始算起（負緣觸發）， 直到下一個Vt的負緣為止。其時脈週期也是跟所 偵測到的近弦波電壓信號Vx達到精確同步。由定 電流充電器所產生的線性鑛齒波vs會在觸發信 號Vt的每一個負緣開始充電，直到該電容c上的 電壓達到一個額定的參考準位vref2 (通常是設定 13 1263240 為3 V)，此時該電容C會藉由電晶體Q來作快速 放電的動作。所產生的時滯調節式鋸齒波串列將 - 用來產生調節降壓開關S3所需的PWM信號。鋸 齒波在每一個週期内有相同的斜面高度和一段可 ‘ 外部設定的固定充電週期時間ts。參考電壓準位 - Vref3則是該定電流充電器中之該電容C開始重新 充電的最低準位（起始點，通常為〇 V )。 在一個完整的諧振週期τ中，時滯調節鋸齒 波形可分成固定的充電週期時間ts以及一時滯時 間是設計來能夠快速的根據諧振頻率之變 • 化，迅速的調節其大小，使鋸齒波形能夠和諧振 頻率達成同步。在第四圖（a)和第四圖（b)中的兩種 不同控制策略的輸出脈波 V p，d、V p，u可在該時滯 調節式脈波寬度調變控制器2 2中之該比較器 C 4 和該比較器 C 5的輸出端得到。在第四圖（a)中， 本案採用的是下調式誤差電壓Ve,d控制，其輸出 脈波為使用 落後侧參照 （1 a g g i n g - e d g e r e f e r e n c e ); 在第四圖（b )中，本案則採用上調式 誤差電壓V e，u控制，故其輸出脈波是使用領先侧 _ 參照（1 e a d i n g - e d g e r e f e r e n c e )。從該時滯調節式脈 波寬度調變控制器22所產生之PWM輸出之週期 T是由固定的週期時間ts以及一時滯時間tD所構 成。 使用時滯調節式脈波寬度調變控制調光之Royer 換流器原理： 本案將詳細探討一種由一次測控制調光的時 滯調節-脈波寬度調變控制式R 0 y e r換流器，兩種 控制策略（使用上調式誤差電壓信號V e. u以及下 調式誤差電壓信號V e. d來調節P W Μ輸出）將分別 進行實驗及探討。 14 1263240 第二圖為本案一較佳實施例之使用時滯調節 式脈波寬度調變控制器之 Royer 換流器之架構 • 圖。其中推挽諧振級的兩顆電晶體 S 1與 S 2皆是 操作在自激諧振模式，整個輸入給諧振級用來調 整冷陰極管的能量大小乃是藉由降壓轉換器來調 . 節，該降壓轉換器是由一個功率開關S3、一電感 L、及一蕭特基二極體 D所構成◦用來作系統調 節用之回授信號 Vf是從兩個射極耦合電晶體 (S i & S 2 )的射極電阻 R e上取樣得來◦而下調式誤 差電壓信號（或上調式誤差電壓信號）V e = V e，d (或 φ V e = V e，u)可在該一次測充電幫浦式控制器2 1中獲 得。 第三圖中的觸發信號 vt可藉由比較器 c3將 所偵測到的變壓器中心抽頭點之近弦波電壓 Vx 和一外部設定之參考準位 V r e f !(零電壓或是另外 設定之門檻電壓）作比較得來。用來參照的時滯調 節鋸齒波形則是由該定電流充電器2 2 1和該單穩 態電路2 2 2經過一些邏輯運算操作所產生。如同 第四圖（a)中所標示的，落後侧參照的時滯調節式 脈波寬度調變控制的輸出脈波串歹U VP，d是由 Ve.d 和 V s作比較運算而來。相似地，第四圖（b)中， ® 領先側參照的時滯調節式脈波寬度調變控制輸出 之脈波串列 VP,U則是由 Ve，u和 Vs比較和運算所 得之結果。而調光控制則是由降壓功率開關S 3來 操縱。需要注意的是在第四圖（a)和第四圖（b)中， 近弦波電壓 Vx上的陰影部分為降壓開關S3可能 導通的區段，如果在開關導通的時候 Vx比輸入電 壓V d。還高的話，會造成電感無法有效儲能（有效 導通區間變短）。這也是為何該時滯調節式脈波寬 度調變控制器 22電路中需要一個可外部設定的 參考準位 Vrefl的原因，藉由調整 Vreil的值，可 以使S 3的有效導通區間維持在一合適的範圍内。 15 1263240 為了更清楚的了解上述兩種控制策略，我們 在第五圖（a)與第五圖（b )中畫了在不同控制狀態 時控制器各點波形以玆比較。第四圖（b)和第五圖 (a )分別為兩控制調光策略在輸出為輕載（燈管為 低亮度）時之控制波形；第四圖（a )和第五圖（b )則 是對應到在重載（燈管為高亮度）時之控制狀態， 各點的輸出波形可被清楚的描述出來。要注意的 是，在這兩種調光控制策略中’蘇齒波V s不論輸 出是操作在輕載或重載模式，其鋸齒波之斜面大 小及充電時間ts皆是固定的，只有時滯時間會 隨負載的變化而變動。當電路工作在輕載模式（如 第四圖（b )和第五圖（a ))時，該時滯調節式脈波寬 度調變控制器2 2的動作和R 〇 y e r換流器之諧振頻 率fr = f!達成同步，由於f!頻率較高，所以在一 個完整的切換週期T 1中的時滯時間t d 1較小，當 電路工作在重載時（如第四圖（a)和第五圖（b))，其 譜振頻率fr^f〗較低，在開關之切換週期T2中之 時滯時間tD2則變得較大。由控制器22輸出端所 得的脈波串列VP，d或VP,U可提供給降壓開關S3 一精確同步的控制信號，並提供R 〇 y e r換流器一 較寬之線性調光範圍及較小的功率耗損。 設計考量： 本設計實例將鋸齒波之振幅設定在一般常用 的3伏特（V s, P = 3 V )，從第四圖（a ) ( b )和第五圖 (a )( b )的波形觀察中，我們可以輕易的發現，當 R 〇 y e r換流器操作在輕載時言皆振頻率車交高；重載 時諧振頻率則較低。為了確保Royer換流器操作 在輕載時其調光控制仍能維持每個週期皆可完全 同步控制，我們考慮R 〇 y e r換流器實際的功率需 求來設定最短的時滯時間tD，min，在此我們選定 t D . m i η之值為：當最高諧振頻率（f r = f r . m a X )發生時， 16 1263240 其半個週期時間長度的1 〇 %〜2 ο %，亦即，
⑴ 其中，最小譜振週期T r，m i η為最大振頻率 f r , m a χ之倒數，k為一介於Ο · 1〜Ο . 2的值。然後， 用來參造之鋸齒波的充電週期時間t s亦可被式（2 決定出來， 一 (2) 需要注意的是用來參造之鋸齒波的充電時間 ts是固定的，不會在調光的時候隨換流器的諧振 頻率而變動。接著，時滯時間的最大值t D , m a X可 在電路操作在重載時（此時轉換器有最低之諧振 頻率f r , m i η )，其與諧振週期之關係式（3 )被決定出 來， 式（3)中的最大諧振週期Tr，max為最小諧振頻 率fr，min之倒數。當給定一額定的fr，max後，我們 可估算出用來參造之鋸齒波的充電週期時間ts， 然後第一圖中之該定電流充電器2 2 1中之該電容 C的大小可由式（4)決定出來。 C 二
(4)
在式（4)中，I為一固定大小之充電電流，V 1263240 為用來參造之鋸齒波的振幅大小。 實驗與量測結果： 我們實際設計並製作出一部由一次側控制調 光的時滯調節脈波寬度調變控制式調光之Royer 換流器，用以驅動兩支冷陰極管。R 〇 y e r換流器 的設計電路和時滯調節式脈波寬度調變控制器之 架構分別如第二圖和第三圖所示，而輸出端的兩 支冷陰極管是採並聯工作模式（兩燈管長度皆為 490mm)。每支冷陰極管操作在高亮度（重載）時， B 其燈管特性如下：啟動電壓為1 · 5 k V r m s、穩定時 之燈管電壓為lkVrms、燈管電流為5mA、所消耗 之功率為 5 W等。 R 〇 y e r換流器的輸入驅動電壓為1 2 V d c，在重 載時（冷陰極管為高亮度時）標準的譜振頻率為 5 0kHz，輸出功率為1 0W，降壓轉換器的最小切 換頻率匕，1^11 = 2;^，111111二10〇]<:112。我們並設定諧振頻 率的變化範圍為50kHz(重載，輸出功率約為 1 0 W )〜6 0 k Η z (輕載，輸出功率約為2 W )。所以， 用來調節降壓轉換器的同步PWM頻率則為 1 0 0 k Η ζ (對應工作於重載時）〜1 2 0 k Η ζ (對應工作於 >輕載時）。 根據先前的式（1)〜式（4)，我們選定k二0.2， 並根據輕載（輸出為2 W )時之條件關係式決定 ts 二 6·67μδ，tD，min=1.67ps;根據重載（輸出為 1 0 W )時之條件關係式決定t D , m a x = 3 · 3 3 μ s。接著可 決定充電電容C = 2 . 1 3 n F ;鋸齒波峰值大小 VS，P = 3V以及固定大小之充電電流Ι = 9 6 0 μΑ。第六 圖（a)和第六圖（b)分別為輕載（輸出為2W)及重載 (輸出為1 〇 W )時之實驗量測波形。在此我們是採 用下調式誤差信號控制策略，用來偵測同步信號 的參考準位Vreil設成0V。由圖中我們可清楚的 18 1263240 看到，該時滯調節式脈波寬度調變控制器22的輸 出脈波之頻率恰好為諧振頻率的兩倍。在整個調 節區間 f b，m i η 二 1 〇 1 · 6 k Η Z (重載）〜f b . m a x =1 1 7.5 k H z (輕載）的範圍内，控制調節降壓開關的 脈波信號和諧振之近弦波電壓信號皆達到精準的 同步4匕。在此我們特別注意到，用來參造之鋸齒 波的充電週期時間ts —值維持一個固定的大小 t s = 6 · 7 μ s，並不會隨I皆振頻率的變化而有所不同； 另一方面，在同步化調節的過程中，時滯時間tD 從1 · 8 μ s (輕載時）變化成3 . 1 3 μ s (重載時）。本文所 提出之使用時滯調節式脈波寬度調變控制之 R 〇 y e I*換流器在重載（燈管為高亮度時）時，其整體 效率可達9 2 %。此貫驗結果和理論推導的結果十 分相符。 為了能更清楚的了解時滯調節式脈波寬度調 變控制器的特點，我們亦將另外兩種使用不同控 制方式的R 〇 y e r換流器進行測試及比較。第七圖 (a )為傳統一般的R 〇 y e r控制器的控制波形，雖然 其用來驅動降壓級開關元件的控制脈波可和諧振 推挽級中電晶體集極上的近弦波信號達到同步， 然而它卻無法提供足夠的能量來產生驅動多支燈 管所需的高輸出功率；而且因為降壓開關S 3的 有效導通時間太過窄小，以及調節降壓開關的控 制信號沒有足夠的驅動能力，使得整體輸出效率 偏低，無法拉升。第七圖（b )為使用某R 〇 y e r換流 器控制1C的輸出控制波形，其用來調節降壓開關 的脈波信號有較佳的驅動能力，但其降壓開關的 切換頻率卻無法與換流器的諧振頻率達成同步， 這可能會使降壓轉換器的功率開關S 3在某些工 作區間無法有效提供能量，且可能產生較多的電 磁雜訊干擾和降壓轉換器的功率消耗。 更多的貫驗結果如弟八圖（a )〜（d )及弟九圖 19 1263240 (a)〜（d)所示。其中，第八圖（a)係使用下調式誤差 電壓信號（Ve.d)之控制策略，於零電壓偵測及低亮度 .時，時滯調節式脈波寬度調變控制器22各點之量 測波形圖；第八圖（b )係使用下調式誤差電壓信號 (Ve，d)之控制策略，於零電壓偵測及高亮度時，時滯 調節式脈波寬度調變控制器22各點之量測波形 圖；第八圖（c )係使用下調式誤差電壓信號（Ve，d)之控 制策略，於預設門檻電壓偵測及低亮度時，時滯 調節式脈波寬度調變控制器2 2各點之量測波形 圖；第八圖（d )係使用下調式誤差電壓信號（Ve,〇之控 p 制策略，於預設門檻電壓偵測及高亮度時，時滯 調節式脈波寬度調變控制器22各點之量測波形 圖。而第九圖（a)係使用上調式誤差電壓信號（Ve，u) 之控制策略，於零電壓偵測及低亮度時，時滯調 節式脈波寬度調變控制器22各點之量測波形圖； 第九圖（b )係使用上調式誤差電壓信號（Ve，u)之控制 策略，於零電壓偵測及高亮度時，時滯調節式脈 波寬度調變控制器2 2各點之量測波形圖；第九圖 (c )係使用上調式誤差電壓信號（Ve，u)之控制策略，於 預設門檻電壓偵測及低亮度時，時滯調節式脈波 寬度調變控制器2 2各點之量測波形圖；第九圖（d ) , 係使用上調式誤差電壓信號（Ve，u)之控制策略，於預 設門檻電壓偵測及高亮度時，時滯調節式脈波寬 度調變控制器2 2各點之量測波形圖。其中，C h - 1 係為變壓器中心抽頭，C h - 2係為5 5 5觸發器，C h - 3 係為鋸齒波，而Ch-4係為該時滯調節式脈波寬度 調變控制器 之輸出。 結論： 本案提出一種時滯調節同步式脈波寬度調變 控制器電路，用來調節Royer換流器所需之轉換 20 1263240 能量以及控制調節冷陰極燈管之亮度。此種時滯 調節同步式脈波寬度調變控制器的輸出控制脈波 - 可和在Royer換流的諧振頻率器達到週期對週期 的精確同步以及線性調光控制。該控制器的架構 " 和分析在本案中有清楚的說明；其所使用的兩種 . 調光控制朿略亦有詳細的探討。隶後並將兩種使 用不同控制策略的DTM-PWM控制器，進行實作 及量測，其實驗結果和理論推導的結果十分相符。 是故，本案能有效改善習知技術之缺失，是 故具有產業價值，進而達成發展本案之目的。 φ 本案得由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸 般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。 【圖示簡單說明】 第一圖：其係習知用來驅動冷陰極管的電流饋入 式R 〇 y e r換流器之架構圖。 第二圖：其係本案一較佳實施例之使用時滯調節 式脈波寬度調變控制器之 Royer 換流器之架構 圖。 第三圖：其係本案一較佳實施例之時滯調節式脈 波寬度調變控制器之架構圖。 _ 第四圖（a):其係使用下調式誤差電壓信號（Ve，d)調 節之控制策略，電路工作在重載時，時滯調節式 脈波寬度調變控制器各點之理論波形。 第四圖（b ):其係使用上調式誤差電壓信號（Vd調 節之控制策略，電路工作在輕載時，時滯調節式 脈波寬度調變控制器各點之理論波形。 第五圖（a):其係使用下調式誤差電壓信號（Ve，d)調 節之控制策略，電路工作在輕載時，時滯調節式 脈波寬度調變控制器各點之理論波形。 第五圖（b ):其係使用上調式誤差電壓信號（Ve.u)調 節之控制策略，電路工作在重載時，時滯調節式 1263240 脈波寬度調變控制器各點之理論波形。 第六圖（a):其係使用本案之時滯調節式脈波寬度 - 調變控制器之Royer換流器之各點電壓波形圖， 其中 Vin=12Vdc，Iin = 0.2A，fr = 117.5kHz 輸出功率為 " 2 W(輕載）。 . 第六圖（b ):其係使用本案之時滯調節式脈波寬度 調變控制器之Royer換流器之各點電壓波形圖， 其中 Vin^UVdcJin^O.SSAJrSllT.SkHz 輸出功率 為1 0 W(重載）。 第七圖（a ):其係使用傳統R 〇 y e r換流器控制I C之 | 輸出控制波形圖。 第七圖（b ):其係使用某R 〇 y e r換流器控制I C之輸 出控制波形圖。 第八圖（a):其係使用下調式誤差電壓信號（Ve,d)之控 制策略，於零電壓偵測及低亮度時，時滯調節式 脈波寬度調變控制器各點之量測波形圖。 第八圖（b ):其係使用下調式誤差電壓信號（Ve,d)之控 制策略，於零電壓偵測及高亮度時，時滯調節式 脈波寬度調變控制器各點之量測波形圖。 第八圖（c ):其係使用下調式誤差電壓信號（Ve，d)之控 制策略，於預設門檻電壓備測及低亮度時，時滯 ® 調節式脈波寬度調變控制器各點之量測波形圖。 第八圖（d):其係使用下調式誤差電壓信號（Ve，d)之控 制策略，於預設門檻電壓偵測及高亮度時，時滯 調節式脈波寬度調變控制器各點之量測波形圖。 第九圖（a ):其係使用上調式誤差電壓信號（Ve，u)之控 制策略，於零電壓偵測及低亮度時，時滯調節式 脈波寬度調變控制器各點之量測波形圖。 第九圖（b ):其係使用上調式誤差電壓信號（Ve，u)之控 制策略，於零電壓偵測及高亮度時，時滯調節式 脈波寬度調變控制器各點之量測波形圖。 第九圖（c ):其係使用上調式誤差電壓信號（Ve，u)之控 22 1263240 制策略，於預設門檻電壓偵測及低亮度時，時滯 調節式脈波寬度調變控制器各點之量測波形圖。 - 第九圖（d ):其係使用上調式誤差電壓信號（Ve.u)之控 : 制策略，於預設門檻電壓偵測及高亮度時，時滯 " 調節式脈波寬度調變控制器各點之量測波形圖。 【元件符號說明】 1 1 :脈波寬度調變控制器 1 2 :降壓型轉換器 2 1 : —次測控制的充電幫浦式調光控制器 φ 2 2 :時滯調節式脈波寬度調變控制器 2 2 1 :定電流充電器 2 2 2 :單穩態電路