TWI328924B

TWI328924B - Controller ic, dc-ac converter device, and a parallele operaton system of dc-ac converter devices

Info

Publication number: TWI328924B
Application number: TW094138703A
Authority: TW
Inventors: Kenichi Fukumoto; Yousuke Aoyagi
Original assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2005-11-04
Publication date: 2010-08-11
Also published as: US7554823B2; CN101048932A; WO2006051854A1; CN100530928C; US20080258784A1; JP2006141160A; US20070291523A1; US7859866B2; US7394671B2; JP4884665B2; TW200627782A; US20090237969A1

Description

1328924 ♦ 九、發明說明： .【發明所屬之技術領域】 * 本發明係關於從電氣機器附屬的電源配接器 • ( adapter )或電池荨直流電源，產生用以驅動負載之交流 .電壓的直流一交流變換裝置（以下稱反相器（inverter ))， .使用於該反相器的控制器IC以及複數個反相器之並聯運 /轉系統。【先前技術】春目如已使用冷陰極燈管（Cold cathode florescent -lamps，CCFL)來作為筆記型個人電腦的液晶監視器（LCD monitor)或液晶電視接收機等的液晶顯示器的背光光源 (backlight light source)。相較於一般的熱陰極燈管，該CCFL —般具有較高的效率與較長的使用壽命，而且，不用設置熱陰極燈管所具有的燈絲（filament)。為了使該CCFL起動及動作，必須有較高的交流電壓。 #例如，起動電壓約為1000V，動作電壓約為6〇〇v。使用反相器’使該較高的交流電壓從筆記型個人電腦或液晶電視接收機專的直流電源產生。以往以來，一般是使用羅耶電路（Royer circuit)來作為CCFL用反相器。該羅耶電路係由可飽和磁芯變壓器、控制電晶體等所構成’而且，藉由可飽和磁芯變壓器的非線 ί1生磁導率（η〇Γ1 1 inear magnet ic permeabi 1 i ty )、控制電晶體的非線性電流增益特性而自激振盪。羅耶電路本身並不需要設置外部時脈或驅動器電路。 5 317592 1328924 然而，羅耶電路基本上係固定電壓反相器，當輸入電壓或負載電流改變時，並無法維持固定輸出電壓。因此，必須。又置凋整态（regulat〇r )，以供應電力至羅耶電路。由此，使用羅耶電路的反相器較難以小型化，而且電力變換效率亦較低。 :β时以往已提案出一種使用中央分接頭型（center tap)變 •壓器的反相器，該中央分接頭型變壓器具有：對於中央分丨接頭（center tap)供應直流電壓的一次繞組以及交流電壓輸出用的二次繞組（參照日本專利特表2⑽2_5刪⑴虎 -公報以及日本專利特開平6_14556號公報）。日本專利特表2002-500427號公報的反相器係對於一次繞組的中央分接頭供應直流電壓，在一次繞組的各端與接地間分別具有半導體開關，且該等半導體開關交替進行導通（on) /不導通（〇ff)。設置對於供應至該反相哭的直流電麼進行PWM(Pulse Wldth M〇dulati〇n，脈衝寬声 •調變）㈣的PWM控制裝置。而且，纟簡控制裝置進^于控制直流電流，藉此控制由反相器供應至負載的電力。 …日本專利特開平6-14556號公報的反相器係具備 [支[s ’具有：將直流電源連接於中央分接頭的1次择組、交流電壓輸出用的2次繞組及回授用的3 .: 振電容器，連接於該升壓變屢器之i次繞組的兩ς間^ 在該、1次燒組的電感（inductance)之間構成Lc共振一對半導體㈣’―端齡別連接於該共振電容 ’ 端部，另-端側接地’且藉由3次繞組的輸出電麗交替= 317592 6 1328924 * 行導通、不導通；以及可變電感器（inductor)，連接於該 .LC共振電路内。而且，藉由控制可變電感器的電感，來控 •制反相器的輸出電壓。，使用羅耶電路的反相器具有較難以小型化，而且變換 •效率亦較低的問題。日本專利特表2〇〇2_5〇〇427號公報所 •揭示者除了反相器以外，必須設置用以對於供應至該反相 ,器的直流電壓進行PWM控制的PWM控制裝置，因此，以直鲁流一交流變換裝置整體而言構造較為複雜，而且難以小型 .化。此外，日本專利特開平6_14556號公報所揭示者由於 .具備連接於LC共振電路内的可變電感器，且控制其電感來控制輸出電壓，因此構造較為複雜’而且難以小型化: 再者，伴隨筆記型個人電腦的液晶監視器或液晶電視接收機等的液晶顯示器的大晝面化，目前已分散配置複數個CCFL來作為者光光源。此時，由於來自複數個的光相互干擾，而形成閃爍等原因，因而必須使各CCFL·同步修且以同相點亮。因此，考慮以分立電路（discrete circuit)構成反相益，且將同相的交流電力供應至複數個CCFL·。然而，對於CCFL·的高電壓配線基於：須縮短其佈設距離，^降低對於其他裝置的影響；以及有效利用CCFL之寄生，容在其與變壓器的共振等理由，用以控制各CCFL的反相益儘可能設置為近接其CCFL為宜。、，曰本專利特表2002-500427號公報以及日本專利特開平6 14556號公報係作為相關技術而供參考。 317592 7 1328924 - 【發明内容】 - (發明所欲解決的課題），本發明的目的在於提佯. A ^ 扠伢·由直流電源，產生用以驅動 -負載的交流電屢的首洁_疗& _ μ # 电i日j且抓乂流變換裝置（反相器 .(nverter)) ’使用具有供給有直流電塵之附有中央分接 •頭之-次繞組的變塵器，而可以簡單的構造精確地調整供 .應至負載的電力，適於複數個負載並聯運轉的直流—交流變換裝置、使用於該直流—交流變換裝置的控制器ic、以 .及將複數個直流-交流變換裝置同步且同相加以控制的並 •聯運轉系統。 (用以解決課題的手段）本發明提供-種控制器IC’係用以控制驅動負載之第 1半導體開關及第2半導體開關者，此控制器Ic具有：振盪器區塊，當連接到頻率決定用電容器及頻率決定用電阻器時，即產生第i三角波信號及具有與該第^三角癱波信號反轉關係（相位差18〇度）的第2三角波信號； ,脈衝寬度調變電路，將根據流通至前述負載的電流而形成的回授信號與前述第丨三角波信號相比較而產生第i 脈衝寬度調變信號，且將前述回授信號與前述第2三角波信號相比較而產生第2脈衝寬度調變信號；以及驅動信號輪出區塊，交替輸出根據前述第丨脈衝寬度調變信號而使前述第1半導體開關導通的第丨開關驅動= 號以及根據前述第2脈衝寬度調變信號而使前述第2半導體開關導通的第2開關驅動信號； 317592 8 ‘呼導通：：: = :出區塊係以在於前述第1半導體開關 •第！丰_ 半導體開關導通期間之間設置使前述半導體開關及前述第2丰違 •導通期間的時序⑴―)，產生二 =方不導通之不 i前述第號。生^幻開關驅動信號及在上述控制器1C中，未遠桩俞 :前述頻率決定用電阻器的=====及波= 號及具有與該三角波信號反轉關係的三角述第制器ic中’前述驅動信號輸出區塊係在自前方頂點的時點開始、至其隨後之前間，輸述回授信號成為相等之時點為止之述第1開關驅動信號，且在自前述第2三角波角。二二:頂點的時點開始、至其隨後之前述第2三角波4號與别述回授信號成 •前述第2開關驅動信號。了點為止之間’輸出 . 轉明亦提供—種直流-交m 變壓器，具有：斛古Λ + w H、有· '少接頭的-次繞組；以及至 1電位點一〜，、·且’且前述中央分接頭連接於直流電源的第第1半導體開關，連接於今、+、 ^ ^ 直流電源之第2電位點之=别述—二人繞組之一端與前述第2半導體開關，連接於前述一次繞組述第2電位點之間；、與月|j 317592 9 1328924 電々IL核測電路，用以檢測流通於連接於前述二次繞組之負載的電流； •▲振盪電路，產生第1三角波信號及具有與該第i三角 i波h號反轉關係的第2三角波信號；脈衝見度調變電路，將根據由前述電流檢測電路檢測出的電流而形成的回授信號與前述第j三角波信號相比較 .々產生第1脈衝I度調變信號，且將前述回授信號與前述第2二角波信號相比較而產生第2脈衝寬度調變信號；以驅動信號輸出電路，交替輸出根據前述第m衝寬度調變信號而使前述第1半導體開關導通的第if·驅動信就以及根據前述第2脈衝寬度調變信號而使前述第2 體開關導通的第2開關驅動信號；㈣驅ί信號輸出電路係以在於前述第1半、導體開關

第Til與別述第2半導體開關導通期間之間設置使前述弟半導體開關及前述第2半導體開關之雙方不導通的時序（tlming)，產生前述第1開關驅動信號及剛述第2開關驅動信號。在上述直流—交流變換裝置中，前述驅動信號輸係在自:述第1三角波信號之—方頂點的時點開始、至 :隨後之前述第1三角波信號與前述回授信號成為相等之 %點為止之間’輸出前述第1開關驅動信號，在自則述第2二角波信號之前述—方頂點的時至其隨後之前述第2三角波信號與前述回授信號成工始 317592 相等之時點為止之間，輸出前述第2開關驅動信號。在上述直流-交流變換裝置中，具有：連接於前述一 •次繞組之—端與前述第2電位點之間的第^緩振電路 ‘（snubber clrcuit);以及連接於前述—次繞組之另一端與前述第2電位點之間的第2緩振電路。在上述直流—交流變換裝置中，具有：連接於前述一 =之：端與前述第1電位點之間的第1緩振電路；以第2缓""人繞組之另—端與前述第1電位點之間的第2緩振電路。 •上述直流—交流變換裝置中，前述第i電位點係施係 ::源之電源電壓的接點，而前述第2電位點统亦提供—種直流—交流變換裝置之並聯運轉系換裝:::複數個直流-交流變換褒置，該直流-交流變少1::1繞:有且接頭的-次繞組;以及至 1電位點；、 _中央》接頭連接於直流電源的第首1半^體開關’連接於前述—次繞組之-端盘前述直流電源之第2電位點之間； d迷述第= :關，連接於前述-次繞組之另-端與前之負電路’用以檢測流通於連接於前述二次繞組 317592 1] 1328924 電脏：Ϊ ^ 定用電容器及頻率決定用，時’即產生第！三角波信號及具有二 • k號反轉關係的第2三角波信號，同時，：二：角波 •率決定用電容器及前述頻率決定；則述頻部供給之三心……一阻斋時’則產生由外 •角波信號Γ 角波信號反轉關係的三 :::度調變電路，將根據由前述電流檢測電而形成的回授信號與前述第i三角波信號相比較 f生^脈衝寬度調變信號，且將前述回授信號與前述 —角波k號相比較而產生第2脈衝寬度調變信號；以 •驅動k號輸出電路，交替輸出根據前述第！脈衝寬度調變信號而使前述第〗半導體開關導通的第〗開關驅動^ 號以及根據前述第2脈衝寬度調變信號而使前述第2半導體開關導通的第2開關驅動信號； • 而且前述驅動信號輸出電路係以在於前述第i半導體開關導通期間與前述第2半導體開關導通期間之間設置使别述第1半導體開關及前述第2半導體開關之雙方不導通之不導通期間的時序，產生前述第丄開關驅動信號及前述苐2開關驅動信號；只對於前述複數個直流一交流變換裝置中的一個直流 —交流變換裝置，將前述頻率決定用電容器及前述頻率決疋用電阻益連接於振i電路，具有連接到前述頻率決定用電容器及前述頻率決定用 12 317592 1328924 ‘電阻器之振蘯電路的第！直流—交流變換裝置，係將由前 .述振盪電路產生的第1三角波信號及第2三角波信號之 -t’僅冑前述第角波㈣供給至前述直流：交流 .受換裝置以外的直流一交流變換裝置， • 前述複數個直流一交流變換裝置係使用前述第丨三角 .波信號及前述第2三角波信號，分別同步而進行同㈣脈衝寬度調變控制。

在上述直流—交流變換裝置之並聯運轉系統中，前述頻率決定用電阻器之電阻值係設定為：在前述直流—交流 •變換裝置起動時與起動後為不同的值， L 於前述起動時所設定的電阻值係小於於前述起動後所設定的電阻值。 (發明之效果）根據上述控制器I c、直流—交流變換裝置、及直流一交流變換裝置之並聯運轉系統，於由直流電源產生用以驅籲動負載的交流電壓的直流—交流變換裝置中，由於使用具有供給有直流電壓之附有中央分接頭之一次繞組的變壓盗，在該一次繞組的各端與共通電位點間設置交替進行導通的第1半導體開關及第2半導體開關，對流通至負載的電流進行回授而對各半導體開關進行脈衝寬度調變（) 控制，因此可以簡單的構造精確細微地調整供應至負載的電力。

此外，脈衝寬度調變電路係藉由將第1三角波信號與回授彳§號相比較，而產生用以控制第丨半導體開關的第J 13 317592 1328924 脈衝見度U5就，且藉由將具有與該第^三角波信號反轉關係的第2三角波信號與回授信號相比較，而產生用以 .控制第2半導體開關的第2脈衝寬度調變信號。因此，當 •將複數個直",L -父流變換裝置進行並聯運轉時，在直流― •交流變換裝置間僅傳送第1三角波信號即可，因此，與習知技術相較之下，可簡單地在複數個直流_交流變換裝置間取得同步。 I 此外在_人繞組的兩端部與低阻抗點（1 ow impedance P〇int亦即，第2電位點或第i電位點）之間， .分別設置緩振電路H可抑制在進行切換時施加於第 1半導體開關及第2半導體開關的異常高電廢的產生。尤其是，在推挽式（push_puU)構成中，由於恒時施加的電麼為電源電壓的2倍，因此對於抑制該異常電壓方面尤其有效。【實施方式】以下參照圖式說明本發明之由直流電源產生用以驅動負载之交流電麗的反相器及該反相器之並聯運轉系統的實施例。第1圖係表示使用具有附有中央分接頭之一次繞组及二次繞組的絕緣變壓器TR、半導體開關電路來進行卩控制的本發明之實施例之反相器的整體構成圖。第2圖係表工不第1圖所用之反相器控制用Ic 2〇〇的内部構成圖。、於第1圖中，變壓器TR係為具有一次繞組1〇7盥二次繞組108的絕緣變壓器，該一次繞组1〇7係具有：中央八 317592 14 1328924

接頭T與一端端子（以下稱第丨端子）A與另一端端子（以下％苐2端子）B，該二次繞組i 08係對負載供應交流電力。對於該變壓器TR的中央分接頭T供應有來自電池電源BAT 的電源電壓_。該直流電源電壓觸係為與作為共通電位點的接位GND之間的電壓。此外，利用由電阻器121、季納二極體（Zenerdi〇de) 122及NPN型雙極電晶體（bip〇iar transistor )(以下稱 NPN) 123構成的串聯調整器（series regulator)，將電池電源BAT的電壓觸調整為IC 2〇〇之預定的電源電壓 VCC (例如5至14V)’並供應至IC2〇〇。其中，電容器124 係穩定用電容器。

為第1半導體開關的N型M0SFET (metal-oxide-seiniconductor field effect

transisfr，金屬—氧化物—半導體場效電晶體）（以下稱 _S) 1〇1係供作形成往變壓器TR之一次繞組μ?的第^ 方向的電流路徑之用的開關。此外，4第2半導體開關的 NM0S 102係供作形成往變壓器⑺之―次繞組1()7的第2 f向的電流路徑之用的開關。藉由使該NM0S101與NM0S丨〇 2 交替導通’使交變之電流（alternating c町如亦即交流）流通至變壓器TR的一次繞組1〇7。此外，於一次繞組1〇7的第1端子A與接地之間，連接^由第1電阻器1(33與第i電容器剛的串聯電路形成的第1緩振電路。同樣地，於一次繞組1〇7的第2 與接地之間，連接有由第2電阻器1〇5與第2電容器⑽ 317592 15 1328924 的串聯電路形成的第2緩振電路。該等第丨、第2緩振電路係用以抑制在第〗、第2端子Α、β產生的突波電壓 -voltage)等異常高電壓。 - 該等丽os 10卜丽〇S 102係分別具有本體二極體（b〇dy ..di〇de )(亦即後閘二極體（back gate diode ))。藉由該本體一極體，可流通與原來的電流路徑相反方向的電流。此 •外，亦可另外設置可達到與本體二極體相同功能的二極體。直流電源BAT的電源電壓VDD係經由NM0S 101、NM0S 1〇2而供應至變壓器TR的一次繞組1〇7，且感應出對應繞 .组比的高電壓至該2次繞組108。該經感應出的高電壓被供應至為負載的冷陰極燈管FL，而使冷陰極燈管FL點亮。電容器111、電容器112係與電阻器117、電阻器118 一同進行檢測施加至冷陰極燈管FL的電壓，且回授至控制器1〇 200者。電阻器114、電阻器115係進行檢測流通於冷陰極燈管FL的電流，且回授至控制器1[：2〇〇者。此外， |電容器111係用以藉由其電容與變壓器共振者，冷陰極燈管FL的寄生電容亦有助於== 116、119、120 係二極體。控制器1C 200係具有複數個輪出入接腳。第丨接腳 1P係為PWM模式與間歇動作（以下稱叢發（burst))模式的城端子，由外部輸入有用以決定該等模式之切換及叢發模式％的工作比（duty ratio)的工作信號DUTY。第2 接腳2P係為叢發模式振盤器（B〇sc)的振盡頻率設定電容連接端子’連接有設定用電容器131，而產生叢發用三角 317592 1328924 -波信號BC丁。» 3接腳3P係為B〇sc之振蘯頻率設定電阻 • 連接端子，連接有設定用電阻器132« •第4接腳π係™模式振堡器（〇sc)的振堡頻率設 -定電容連接端子’連接有設^用電容器133，而產生刚 ..用三角波信號CT。第5接腳5P係用以設定對第4接腳4p •充電之充電電流的電阻連接端子，連接有設定用電阻器 .134且机通有對應於其電位RT與電阻值的電流。第6接腳6P係用以設定對第4接腳4p充電之充電電流的電阻連接端子，連接有設定用電阻器135，而藉由内 ‘部電路的控制，使該電阻器135並聯連接於設定用電阻器 134或與δ又疋用電阻器i 34分開，使該電位成為接地电位GND，或成為第5接腳5P的電位RT。第7接腳7P係接地端子，在接地電位GND。第8接腳8P係第！誤差放大器輸出端子，在該第8 接腳8P與第9接腳9P之間連接有電容器136。第8接腳 #扑的電位成為回授電麼FB，且成為用以進行刚控制的控制電左。以下，除非是特別聲明，各電壓係以接地電位為基準。、第9,腳9P係經由電阻器138,輸入有對應於流通至 V陰極燈g FL之電流的電流檢測信號（以下稱檢測電流） IS ’且輪入至第1誤差放大器。第1〇接腳10P係透過電阻器139，輸入有對應於施加 ^冷陰極燈f FL的㈣的電壓檢測信號（以下稱檢測電 [)vs且輪入至第2誤差放大器。於第接腳10P與第 317592 17 1328924 的第2三角波信號CTI，且供應至包含PWM比較器的PWM 方塊250 ’同時，產生與第1三角波信號CT同步的内部時且仏應至邏輯方塊。藉由該OSC方塊201、電容 •器133及電阻器134、135 ’構成用的振盪電路。 ' /。亥第1二角波信號CT及具有與該第j =角波信號反轉 •胃系勺第2 —角波#號CT I，最好係上升區間的時間與下，降區間白勺時間為相等的三角形狀（亦#等邊三角形）。此外，OSC方塊201係當電阻器134等未連接於第5 接腳5P時，並不會產生三角波信號CT、cn。然而，由外 .部輸入例如第！三角波信號CT至第5接腳兄時，即形成八有/、該第1二角波信號反轉關係的第2三角波信號 CTI此外，亦开> 成時脈CLK。因此，此時，亦可於内部使用第卜第2三角波信號CT、CTI及時脈CLK_ BOSC方塊202係產生藉由連接於第2接腳2p的電容盗131與連接於第3接腳3P的電阻器132等所決定的周期鲁的叢發用二角波信號BCT。叢發用三角波信號BCT的頻率 (BCT頻率）係設定成明顯低於第！三角波信號CT的頻率 (CT頻率）（BCT頻率< CT頻率）。藉由比較器221將供應至第！接腳lp的類比（直流電壓）的工作信號DUTY與叢發用三角波信號BCT相比較，以該比較輸出經由或電路（OR Circuit) 239來驅動NpN234。其中，當對第1接腳IP供應數位（PWM形式）的工作信號 DUTY時，係將電阻器連接於第2接腳2p，而使叢發用預定電壓由B0SC方塊202產生。 317592 19 1328924 邏輯方塊203係輪入古楚τ ^ 产咕位铷入有第1、第2PWM控制信號、時脈 k號4，按照預定的邏輯 ..^ 、铒而產生第1、第2開關控制信號。卜’輸出方塊2 0 4係按昭兮势) 亥苐1、第2開關控制信號，形成弟1 '第2開關驅動作缺〆ρ日』、勒1。戒（閘極驅動信號）Ν1、Ν2，且將其施加至丽0S 101、1〇2的閘極。 2入有起動信號S料，由於對比較器m的輸入超過其基準電壓㈣6’因此藉由比較器217的輸出，使 ί統不導通（GFF)情況解除，而使则〇㈣形成動作狀 =此外，比較器2Π的輸出係朝邏輯方塊2〇3且經由反轉電路249而供應，邏輯方塊203成為可驅動。 =時，藉由比較器217的輸出，使慢啟動方塊2〇5起 !又啟動方塊205起動時，係一面將外接電容器⑷充 ^一面使慢啟動電壓％緩慢上升。該慢啟動電係子，、應至PWM方塊250,且使用於pwM控制的慢啟動。因於起動k，PWM控制係按照慢啟動電邀％來進行。此外，藉由比較器217的輸出，'經由或電路⑽來重置（reset)正反器電路（flip_n〇p circuit) 242。二中於起動％，在檢測電流Is超過比較器213的基 =電麗W4的時間點，將嶋_切斷（〇ff)。藉此方式，將電阻器135分離，而改變PWM用的第i、第2三角坡信號CT、CTI的頻率。一咖方塊207係由電源電壓vcc產生更為穩定的預定電壓位準_整電麼刪，且供應至所需的各電路。子於第1誤差放大盗211係輸入有與流通至冷陰極燈 317592 20 1328924 管FL的電流成正比的檢測電流IS，與基準電壓矸ef2(例如1.25V)相比較’而藉由對應於其誤差的輸出，來控制 -連2於定電流源Π的NPN235。該NPN 235的集極係連接 -於第8接腳8P，該連接點的電位成為回授電壓fb，且作為比較輸入而輸入至P·方塊250。在PWM方塊250巾，係輸入有：第j三角波信號… 第2三角波信號CTI、回授電厪FB與慢啟動電麗SS。第3圖係表示PWM方塊25〇之電路構成例圖。於第3 圖中’ PWM方塊250係具有第_比較器251與第，比較器252。 ☆對於第刪比較器251係輸入有帛1三角波信號α、回授電壓FB與慢啟動電愿ss，將回授電壓FB與慢啟 «ss中較低之—方的電壓與第i三角波信號ct相比較，而輸出第1比較結果輸出i脈衝寬度調變信號）^。

對於第2PWM比較器252係輸入有第2三角波信號 CTI、回授與慢啟動電壓ss，將回授電壓啟動電壓ss中較低之一方的電壓與第2三角波信號c;广相比較’而輸出第2比較結果輸出（第2脈衝號）n2。 1 口再次返回第2圖進行說明。來自pwM方塊25()的第i 比較結果輸出nl與來自反轉電路249的信號係經由轉輸入端子的及電路（ANDcircuit)如而輸人至邏輯方塊203。此外，來自則方塊25〇的第2比較結果輸與來自反轉電路249的信號係經由附有反轉輸人端 317592 21 1328924 電路（AND ci rcui t) 248 而私 x r 48而輸入至邏輯方塊2〇3。根據該專弟1、第2比齡έ士 ι 一步z比季乂結果輪出nbn2或時脈CLK，藉由邏輯方塊203、輪屮太祕掏出方塊204，而形成第卜第2開關驅動信號Nl、Ν2。闻關 ·.此外，由於在第δ接腳8Ρ與第9接腳9ρ之間連電容器136，因而回授電壓叩平滑地增加或減少。是故， PWM控制在毫無意外的情形下平順進行。 \ #於第2誤差放大器212係輸入有與施加至冷陰極燈官FL的電壓成正比的檢測電壓vs，與基準電壓訏Μ〗（例如1.25V)相比較，而藉由對應於其誤差的輸出，來控制雙集極的—方連接於定電流源II的雙集極構造的 _38。由於該卿238的集極仍然連接於第8接腳8卜因而亦藉由檢測電壓vs來控制回授電壓FB。其中，當回授電壓FB超過基準電壓Vrefl (例如24V)時，使二p 電晶體（以下稱PNP) 231導通（〇n)，以限制回授電壓邝 |的過度上升。 it較器215係將以電阻器24〇、241將電源電壓ν(χ 予以分壓的電壓與基準電壓Vref7相比較，而在 VCC到達敎值的時間點，將其輪出反轉，且經由或電路 243來重置FF電路242。此外’比較器215的輸出亦被供給至邏輯方塊203。比較器218係將慢啟動電壓SS與基準電壓Vref8(例如2.2V)相比較，慢啟動電壓ss變大時，即經由及電路 244 乂及或-电路239而使NPN234導通。由於導通npn234， 317592 22 1328924 利用電流源12而使二極體232逆偏壓，其結果可使第工誤差放大器211進行一般動作。其中，二極體237與PNP236 .的串聯電路係連接於NPN234的集極與接地間，且將基準電 •壓Vref2施加於PNP236的基極。 • 當藉由第2誤差放大器212使雙集極的另一方連接於定電流源13的_238導通時，比較器219的電壓將低於 .基準電S Vref9(例如3.0V)，且比較輸出將進行反轉。比較器220係將回授電遂叩與基準㈣Vrefi〇(例如3 〇v) 相比較，當回授電壓FB變高時，比較輸出即進行反轉。比較器219、220的輸出及比較器213的輸出係經由或電路而輸入至及電路⑽。將及電路⑽的輸出施加 f计二态方塊206，且量測預定時間並予以輪出。藉由該计時器方塊206的輸出，設定簡2，藉由該FF電路犯的Q輸出’來停止邏輯方塊2〇3的動作。此外，將吓電路 ^的Q輪出經由反轉電路奶而作為皿信號 19接腳pig。接著，參照第4圖的時序圖說明以上構成之反動作。 =作信號DUTY超過叢發用三角波信號BCT的期間係進 7控制。另一方面，工作信號DUTY在叢發用三角波信號BCT以下的期間則停止pwM控制，且停止對冷陰極燈管 FL之電力供應。簡用三角波信號CT的頻率例如為5嶋，由於將1 利用頻率例如為測Z的三角波信號阶進行叢發控制， 317592 23 1328924 因此在視覺上不會有任何問題1著，藉由控制 DUTY的大小，可僅依PWM控制而進行超出可供應燈管FL的範圍，甚至更廣範圍進行電力供應，;:: 光量的控制。丨』進订 ' 具體而言，當觀看電路動作時，工作信號DUTY在叢於 .用三角波㈣BCT以下的期間，比㈣221的輸出為低^ 位準’ NPN234係呈不導通（0ff)。藉此方式，二極體232藉由定電流源12而順偏壓，第 1誤差放大器211的輸入係成為較高的值，使NpN電晶體 235導通，回授電壓FB係限制在較低的電壓。阳第1PWM比較器251係將2個負（-)輸入中較低一方的電壓與正（+)的第1三角波信號CT相比較。此外，第 2PWM比較器252係將2個負（-)輪入中較低一方的電壓與正（+)的第2三角波信號CTI相比較。因此，此時，第 1、第2比較結果輸出（第1、第2脈衝寬度調信號）nl、肇η2並不會被輸出。接者’工作信號DUTY超過叢發用三角波信號bct時， NPN234係導通，二極體232係經逆偏壓而不導通。此時，檢測電流IS係為較低的值，因此，第1誤差放大器2】j 係產生對應於所輸入之檢測電流IS的輸出，而對npn235 的導通度進行控制。其NPN235的集極電壓，亦即回授電壓FB係藉由連接於第8、第9接腳間的電容器136的作用，緩慢持續上升，而到達對應於原本回授的正常值。藉此方式，由PWM方塊 24 317592 丄 250將第1、第？邮衡*危上 ,,9Λ〇衝見度§周變信號nl、η2供應至邏輯方鬼2 0 3 ’將閘極驅動作缺Μ η 動1° #u N1、Ν2 輪出，且將 NMOSliH、102 •進行PWM控制。接照第5圖說明以上構成之反相器的並聯運轉 ·.·先的構成及動作。第5圖係從第1圖及第2圖中取出盘 • ^相器之並聯運轉系統的動作相關的部分，表示各反相器，間之相互連接關係的說明用電路圖。 ϋ聯運轉的複數個反相器分別近接設置於配置在液晶顯不器之各部位的複數個CCFL。當然，亦可以^反相器對應2支以上的CCFL。此時，使第i圖的變m的二人％組為複數，且從各自的二次繞組供電至冷陰極燈管 FL。或者’亦可在第！圖的控制器ic設置複數系統的 P龍控制電路部，而將複數系統的簡驅動信號予以輸出。於第5圖中，各反相器的控制器IC潰A至2_的内部構成均為相同’因此以控制器IC2〇〇A為代表來加以說 t明。 0SC方塊201為了輸出PWM用的第j三角波信號ct，將第1信號線連接於外部端子4P，而且，將帛2信號線連接於外部端子5P。此外，0SC方塊2〇1係進行輸出pwM用的第2三角波信號CTI及與第}三角波信號CT同步的同一頻率的時脈信號CLK。第卜第2三角波信號CT、cn係被供應至PWM方塊250，時脈信號Clk係被供應至邏輯方塊 203。比較器217係將外部端子11P的電位STB與基準電壓 317592 25

Vref6進行比較，電位STB超過基準電電壓化 HI㈣謂A進行系統導通。相反地，電位挪餘 ::準電…6的期間係將控制器謂A進行系統不導' • 於如上構成的控制器IC200A至200N中，外邛端子 4卜外部端子11P係分別相互連接。卜㈣子的外ϋ控制器1(：2_設為主控制器時，在控制器獅〇A 夕=子4Ρ將頻率決定用電容器133連接於與接地之在其外部端子5Ρ將頻率決定用電阻器134連接於與接地之間’且將起動電阻哭〗q ς’ °。135連接於其外部端子5Ρ與外部者’將起動信號STB供應至其外部端子UP。器及電容器並不連接於成為副控制器iC的控制益 IC200B 至 2〇〇N。上構成的反相器的並聯運轉中，當起動信號STB =為^準時’比較器217的輸出係由h位準反轉至L 位準:各控制器獅_2_係進行系統導通。藉由系統導通，主控制哭τΓ0Λ Λ A 斗· w丄制°。IC20〇A的OSC方塊201係產率決定用電容器133及頻率決定用電阻器134、 :自*阻$ 135所决疋的㈣時用的較高頻率的第卜第2 二角波信號CT'CTI與時脈信號CLK。進r 益2剛至2〇〇N係與主控制器IC200AA致同時起動電阻…然)未==電阻器134(當然’ 己產生第！、第2三角波外二端子5P’因此不會自 L喊CT、CTI、時脈信號CLK。

I 317592 26 、在主控制器IC200A產生的第i三角波信號ct係供應至分別相互連接的副控制器IC200B至200N。在副控制器一〇B至20⑽中，係根據由主控制器IC200A供應的第1 .-角波^説CT ’而形成第2三角波信號⑶與時脈信號 CLK。口口藉此方式’副反相器係與具有主控制器IC2〇〇a的主反 •相益同步動作，因此，所有反相器係同步且以同相動作。可將個別的反相盗近接配置在分散配置的⑽L (液晶顯示器的背光光源）。是故，由於複數個CCFL同步發光，可防止光互相干擾而閃燦的情形。此外，由於各反相器與各CCFL近接配置， =此，可降低因回繞高電壓配線而對其他裝置造成的影 I振此夕卜’亦可將CCFL的寄生電容有效利用*與變壓器的尤其疋，在應進行並聯運轉的複數個反相器間， =運轉，僅進行傳送们三角波信號CT即可，因此;減 >各反相器相互間的連接線數量。 9咖其中’ ^以上實施形態中，將所有控制器102_至 20ON的外部端+ 11 p 士子1^相互連接，而使所有控制器1C，亦即反相盗共同起動及停止。取而代之，亦可將 =供應給按每個控制器κ或按每個經群組。二 :可一此時，―同步運轉如上所述’將各反相器近接配置在需有高電壓的複數 317592 27 1328924 -則载、’㈣’藉由是否連接鮮決定用電阻器於各反相

Sr振ί的動作/不動作。_，設置根據由外部 .弟1三角波㈣心形成第2三角波信號CTI及時 H #\ακ的〇SC方塊2 0卜藉此以1個反相器為主，其 • 他反相裔為辅，而可交旦arii 而了今易地同步且以同相控制複數負載。 ' :此外在各反相11中使用相同的控制器1C，共同連接能之預定的端子彼此，僅使為主的控制心 ♦用之負㈣^此’整體线的構成較為簡單，而且，所使用之負载數並不受到限制。作狀Ϊ:第=第！圖的時序圖及第6圖之各時序中的動器的動作。°第8圖的波形圖來說明以上構成之反相信號關驅動信號N1係在第1三角波其瞬後的第i , τ方的頂點）的時間點導通，在 Η位準。第^與回授信號叩相等為止係為们的Η:準導 =體 =等通因此僅在該期間持續導通。此外’第2開關驅動信號Ν2係在 :第2二角波信號m與回授信號相等；瞬後準。第2半導體開關1〇2由於係在第…係為Η位的=料通，因此僅在該期間持續㈣1驅動信號犯 …、後’第1、第2開關驅動信m、體開關ΗΠ與第2半導體開關系在弟1半導甘令通、且在該等半 317592 28 1328924 導體開關交替導通的期間，設置使第1、第2半導體開關 101、101全部不導通的不導通期間的時序中產生。於第4圖的區間i中’閘極驅動信號Ni係η位準， NM0S101進行導通，對於一次繞組107係由中央分接頭τ 通過第1端子Α而在第1方向使電流由直流電源ΒΑΤ (電源電壓VDD)流通。該狀態係顯示於第6圖（i)。第1端子 :A的電S (以下稱A點電壓）Va係如第7圖所示為接地電壓GND，電流並不流通至由電阻器1〇3、電容器ι〇4的串電路構成的第1緩振電路。當形成區間ii時，閘極驅動信號N1成為L位準， NMOSl(U、m均成為不導通。此狀態係顯示於第6圖⑴）。在該區間ii中，藉由變壓器TR的儲存能量，第^方電^系從由刪102的本體二極體、電阻器邮、電容°器 106的串聯電路構成的第2键赛雷 ° 央分接“ 由第2端子B、中、刀接碩Τ，而流至直流電源βΑΤ ( 狀態下，^ 、电你電壓™))。在該體引’ 7圖所示’係成為將本體二極 —起的電壓降Η加上電源電壓VDD X VDD+Vf。 J乙倍的電壓，為2 為導通匚：：二閘極驅動信號犯係H位準，ΝΜ_2 方向從直流電源：ΑΤ二;通過：2端子β而於第2 該狀態係顯示於第6圖二二:1^通至-次繞組107。係為，電塵咖的2倍（2χ ^如第7圖所示，田形成區間卜時1極驅動信號N2成為L位準， 3】7592 29 1328924 NM〇sm、n)2均成為不導通。此狀態係顯示於第6圖（在該區間IV中，藉由變壓器TR的儲 v丨°^ *1于跑置，第2方产j沾 -電流係從由NMOS101的本體二極|#、穿 > 。、 .第1端子A、中央分接頭T，而流雷緩振電路’經由壓_。在該狀態下，A點電壓v^=fBAT(電源電 . a如第7圖所示，係忐為比接地電壓僅低因本體二極體引起的電壓降V '、 -壓，為-Vf。电 .〜第：圖係顯示於設置第卜第2緩振電路之本發明的貫施例中的A點電壓Va與負載電流1〇的示意圖，第^ 係顯不與第7圖對應顯示之未設置第卜第2緩振電路時的A點電壓va與負載電流1〇的示意圖。、在顯示本發明之特性的第7圖中，壓係成為電源電壓的2倍的電壓加上因本體二 ^ 的電壓降Vf的電壓（2xVD贿）。相對於此，在顯示= 置第1、第2緩振電路時的特性的第8圖中，A點電°又入區：Π時’產生非常高的釘狀異常電麼二a。、·二測疋該異常電壓Vpeak係電源電壓VJ)D的5至6倍左當產生該異常電壓Vpeak時，必須使用可耐該異 :Vpeak的高耐壓設計的元件，而且，該異常電屢; 形成對於周圍的雜訊產生源。 peal{ 尤其是，在本發明之推挽式（push_pull)構成 :路中’由於電源電塵_的2倍的電難時施加至端子、、B’亦即施加至開關元件m、m，因此對於高電壓觸的5至6倍的異常㈣的抑制尤其有效^達电源 3J7592 30 1328924 第9圖係顯示緩振電路之其他構成例的示意圖。在第 9圖中，在-次繞組m的-端A與中央分接頭τ之間設 *置由電阻器103與電容器1〇4的串聯電路構成的第i緩振 •電路，此外，在-次繞組107的另一^與中央分接頭τ •之間設置由電阻器105與電容器1〇6的串聯電路構成的第 2緩振電路。在該第9圖的反相器電路中，與第j圖的第i、第2 •缓振電路相同地，可抑制在一次繞組1〇7的端子a、b產生 ♦的異常過電壓。亦即’第i、第2緩振電路亦可連接於一次繞組107的各端A、B與阻抗的較低電位點VDD、6_之間。其中，在第1圖與第9圖的各緩振電路中，省略緩振用的電阻器1〇3、105。【圖式簡單說明】第1圖係表示本發明之實施例之反相器的整體構成圖。 • 第2圖係表示第1圖所用之反相器控制用1C 200的内部構成圖。第3圖係表示第2圖之PWM方塊之電路構成例圖。第4圖係為第1圖之反相器的時間圖。第5圖係表示本發明之反相器之並聯運轉系統的構成圖。第6圖（i)至（iv)係表示第4圖之各時間點中的動作狀態圖。第7圖係為本發明之反相器中的變壓器之一次繞組的 317592 31 028924 電壓波形圖。第8圖係為作為相關技術之反相器中哭 •繞組的電壓波形圖。之一次 • 第9圖係表示緩振電路之其他構成例圖。【主要元件符號說明】 '1P 第 1接腳 2P 第 2接腳 :3P 第 3接腳 4P 第 4接腳 5P 第 5接腳 6P 第 6接腳 7P 第 7接腳 8P 第 8接腳 9P 第 9接腳 10P 第 10接腳 IIP 第 11接腳 12P 第 12接腳 13P 第 13接腳 14P 第 14接腳 15P 第 15接腳 16P 第 16接腳 17P 第 17接腳 18P 第 18接腳 19P 第 19接腳 20P 第 20接腳 10卜 102 N 型 MOSFET 103 第 1電阻器 104 第 1電容器 105 第 2電阻器 106 第 2電容器 107 一次繞組 108 二次繞組 111、112、124、136、137、140、141、142 電容器 113、 116、119、120 二極體 114、 115、117、118、121、135、138、139 電阻器 122 季納二極體 123 NPN型雙極電晶體 131、133 設定用電容器 32 317592 1328924 TR 變壓器 VCC 電源電壓 VDD 電源電壓 VREG 調整電壓 VS 電壓檢測信號

34 317592

Claims

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94138703號專利申諳案 (99年4月7曰） 4 十、申請專利範圍 1 . 一種控制益I C，係用以控制驅動負載之第j半導遞開關及第2半導體開關者，其特徵為具有：振盪器區塊，當連接到頻率決定用電容器及頻率決定用電阻器時，即產生第丨三角波信號及具有與該第1二角波信號反轉關係的第2三角波信號；慢啟動電路’當輸入起動信號時，輸出慢啟動電壓； • 脈衝寬度調變電路，係具有：第1PWM比較器，係將根據流通至前述負載的電流而形成的回授信號及i’j述恢啟動電壓中較低之一方的電壓，與前述第1 三角波信號相比較而產生第1脈衝寬度調變信號；以及第2PWM比較器，係將前述回授信號與前述第2三角波信號相比較而產生第2脈衝寬度調變信號；以及驅動信號輸出區塊，交替輸出根據前述第1脈衝寬度調變信號而使前述第1半導體開關導通的第1開籲關驅動信號以及根據前述第2脈衝寬度調變信號而使 * 前述第2半導體開關導通的第2開關驅動信號；前述驅動信號輸出區塊係以在於前述第1半導體開關導通期間與前述第2半導體開關導通期間之間設置使前述第1半導體開關及前述第2半導體開關之雙方不導通之不導通期間的時序，產生前述第1開關驅動信號及前述第2開關驅動信號。 2.如申請專利範®菜I項之控制器· 1C，其扩，未連接前述頻率決定用電容器及前述頻率決定用電阻器的 35 317592(修正版) 午月 —見1止替顧/ 3與該三角波信號反轉闕係的：、’;：=波信號及 3.如申請專利範圍第i項之控制心角波丄？。動信號輸出區塊係在自前二、中，前述驅點的時點開始、至其隨後之波信號之-方頂述回授信號成為相等之時 -角y言號與前開關驅動信號；又間，輸出前述第】且在自前述第2三角波信號點開始、至其隨後之前述— "方頂點的時. 信號成為相等之時點為7::: =前述回授動信號。輸出别述第2開關驅 4. 一種直流一交流變換裝置，罝變壓器，具有：糾古士 ’、，、有. 及至少1個-_欠結組、央分接頭的一次繞組，·以電源的第前述中央分接頭連接於直流端與第1半導體開關.，連接於前述直流電源之第2電=;述-次繞組之- 盘前體開關’連接於前述-次繞組之另一端興刖述第2電位點之間；心为端電流檢測電路，用以檢測繞組之負载的電流；、至連接於前述二次振盤電路’產生篆1 一 s角波作沪及鏟胪^ —角波“號及具有與該第1 角波七號反轉關係的第2三角慢啟動電路，·當輸入歷；勒^號時，输出慢啟動電 317592(修正版) 36 1328924 、g，修(更)正替換頁 4' 第94138703號專利申請案 -—---> (99 年 4 月 7 曰）脈衝寬度調變電路，係具有：第1PWM比較器，係將根據流通至前述負載的電流而形成的回授信號及前述慢啟動電壓中較低之一方的電壓，與前述二角波#號相比較而產生第i脈衝寬度調變信號；以及第2PWM比較器，係將前述回授信號與前述第2三角波彳§號相比較而產生第2脈衝寬度調變信號；以及〜驅動信號輸出電路，交替輸出根據前述第i脈衝見度調變信號而使前述第丨半導體開關導通的第i開 f驅動信號以及根據前述第2脈衝寬度調變信號而使前述$ 2半導體開關導通的第2開關驅動信號；別述驅動信號輸出電路係以在於前述第1半導體開關，通，間與前述第2半導體開關導通期間之間設置使刖述第1半導體開關及前述第2半導體開關之雙不導通期間的時序，產生前述第1開關：動#唬及剛述第2開關驅動信號。如申請專利範圍第4項之直流—交流變換裝置，盆中，前述驅動信號輸出電路係在自前述第i三角好唬之-方頂點的時點開始、至其隨後之 ° 波信號與前述回授作號士、1 + + ^ ϋ杈L唬成為相等之時點為止之間，輸出刖述第1開關驅動信號；且在自前述第2三角浊卢％ + A、_p + 點開始、至11¾彳方頂點的時作策占，、隨後述弟2三角波信號與前述回授虎成為相等之時赴氣動信號。之間，輸出前述第2開關驅 6，如申請專利範圍第4 ^ ^ 、疋直流一父流變換裂置，其 317592(修正版) 37 中，且右. ' 扯年4月。严祖㉝二，有·連接於前if 一次繞殂之一端灰前述第2電點之間的第1緩振電路（snubber circui t );以及間連接於前述一次繞組之另一端與前述第2電位點之的苐2緩振電路。 .•如申凊專利範圍第4項之直流一交流變換裝置，其 - 中具有·連接於前述一次繞組之一端與前述第j電位點之間的第1缓振電路；以及連接於前述一次繞組之另一端與前述第1電位點之間的第2缓振電路。籲8.如申請專利範圍第4項之直流一交流變換裝置，其 ^ ’刖述第1電位點係施加有前述直流電源之電源電壓的接點，前述第2電位點係接地。 9. 一種直流〜交流變換裝置之並聯運轉系統，係具有複數個直流一交流變換裝置，該直流〜交流變換裝置且有：〆、 k壓窃’具有：附有中央分接頭的一次繞組；以及至少1個二次繞組，且前述中央分接頭連接於直流鲁電源的第1電位點； /；，L * 第1半導體開關，連接於前述一次繞組之一端與 - 前述直流電源之第2電位點之間； -弟2半導體開關’連接於前述—次繞組之另一端與前述第2電位點之間；電流檢測電路’用以檢測流通至連接於前述二次繞組之負載的電流；振盪電·路、當連接到頻率決定用電，容器.及.頻率決定用電阻器時，即產生第1三角波信號及具有與該第 317592(修正版) 38 1328924 土一角t號反轉關^，同時，當頻率決定用電容器及前述頻率決定用電由外部供給之三角波信號及具有與該一角/皮l號反轉關係的三角波信號；慢㈣μ ’當輪人起動信號時，輸出慢啟動電歷，脈衝寬度調變電路，係具有··第WM比較器，係f根據流通至前述負載的電流而形成的回授信號及刖述？啟動電磨中較低之-方的電屢，與前述第〗 .二角波f吕號.相比較而產生楚^ + 一乎又印座生第1脈衝寬度調變信號；以及第2PWM比較器’係將前述回授信號與前述第2三角波信號相比較而產生第2脈衝寬度調變信號;以及驅動信號輸出電路，交替輸出根據前述第^脈衝寬度調變信號而使前述第i半導體開關導通的第，開 f驅動信號以及根據前述第2脈衝寬度調變信號而使則述第2半導體開關導通的第2開關^驅動信號·，而且前述驅動信號輸出電路係以在於前述第工半導體開關導通期間與前述第2半導體開關導通期間之間叹置使前述第1半導體開關及前述第2半導體開關之又方不導通之不導通期間的時序，產生前述第1開關驅動信號及前述第2開關驅動信號；只對於前述複數個直流—交流變換裝置中的一個直流一交流變換裝置，將前述頻率決定用電容器及前述頻率決定用電阻器連接於振M電路.；具有連接到前述頻率決定用電容器及前述頻率 317592(修正版) 39 1328924 年月日修(更)正替換頁 "的第第94138703號專利申請案 (99年4月7曰）決定用電阻器之 1直流一交流變換裝置，係將由前述振盪電路產生的第1三角波信號及第 2三角波信號之中，僅有前述第1三角波信號供給至前述第1直流一交流變換裝置以外的直流一交流變換裝置；前述複數個直流一交流變換裝置係使用前述第1 三角波信號及前述第2三角波信號，分別同步而進行同相的脈衝寬度調變控制。鲁1 0.如申請專利範圍第9項之直流一交流變換裝置之並聯運轉系統，其中，前述頻率決定用電阻器之電阻值係設定為：在前述直流一交流變換裝置起動時與起動後為不同的值；於前述起動時所設定的電阻值係小於於前述起動後所設定的電阻值。 40 317592(修正版)