專利名稱：低噪聲半橋式直流/交流螢光燈驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系提供一種功率開關(guān)交錯操作的半橋式直流/交流轉(zhuǎn)換控制電路，尤指一種應用于驅(qū)動液晶顯示器背光源之螢光燈管，針對多組螢光燈管驅(qū)動而設(shè)計之多組半橋式功率開關(guān)交錯操作的半橋式直流/交流轉(zhuǎn)換控制電路。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)具有薄形化的優(yōu)點，因此較傳統(tǒng)的CRT不占空間，應用于大型化的家用電視或公眾場所的看板，已經(jīng)有逐漸普遍的趨勢。但液晶顯示器的操作原理系利用其液晶材料的旋旋光性(Optical RotaryPower)和電光學特性，來顯示影像和文字信息的一種平面顯示器，其本身并不具備發(fā)光的特性，因此需要一外加的背光源做為輔助，其常用的背光源通常為螢光燈管之類的光源。
在典型的習知技術(shù)上的直流/交流轉(zhuǎn)換螢光燈管驅(qū)動電路，一般簡稱為換流器(inverter)，大都采用全橋式的直流/交流轉(zhuǎn)換電路，配合諧振槽的濾波和升壓裝置，可以將輸入的直流電壓源轉(zhuǎn)換成高壓的交流電，用以驅(qū)動螢光燈管。為了使螢光燈管的光源穩(wěn)定，并且不會隨著輸入電壓的變動而改變亮度，因此其設(shè)計上大都搭配著負回授控制電路，以穩(wěn)定螢光燈管的操作電流。由于驅(qū)動螢光燈管電流波形的對稱性影響著螢光燈管壽命，以全橋式換流器驅(qū)動螢光燈管成了較普遍的選擇。
請參閱第1圖為習知一種全橋式的螢光燈管換流器電路。如第1圖所示，一全橋式直流/交流轉(zhuǎn)換100包括一直流電壓源101、一全橋式功率開關(guān)102、一共振槽103、一螢光燈管104、一螢光燈管電流偵測電路105、一脈波寬度調(diào)變器106、一螢光燈管頻率產(chǎn)生器107以及一全橋式功率開關(guān)驅(qū)動電路108。其中，該全橋式功率開關(guān)102包含四個功率開關(guān)101A、101B、101C、101D。該共振槽103包括有一升壓變壓器120以及二諧振電容器121、122。該螢光燈管頻率產(chǎn)生器107包含一三角波產(chǎn)生器110和一脈波產(chǎn)生器109。該全橋式功率開關(guān)驅(qū)動電路108提供四組驅(qū)動輸出信號R1、R2、R3和R4。
其連接關(guān)系如下所述該直流電壓源101電連接至該全橋式功率開關(guān)102。該全橋式功率開關(guān)102之輸出端電連接至該共振槽103之輸入端。該共振槽103之輸出端電連接至該螢光燈管104之一端，此一串聯(lián)耦接方式稱為功率傳送電路連接(Power Transfer Connection)。
該螢光燈管電流偵測電路105耦接至該螢光燈管104和該脈波寬度調(diào)變器106。且該脈波寬度調(diào)變電路106耦接至該螢光燈管頻率產(chǎn)生器107和該全橋式功率開關(guān)驅(qū)動電路108。該全橋式功率開關(guān)驅(qū)動電路108耦接至全橋式功率開關(guān)102的閘極，形成所謂的控制回路連接(Control loop connection)。
習知全橋式螢光燈管換流器電路之操作原理乃是利用該全橋式功率開關(guān)102中101A、101D與101C、101B間的高頻交互導通，可以將該直流電壓源101所輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成高頻的交流方波輸出，以供應后級的該共振槽103輸入。該共振槽103的功用乃是利用該升壓變壓器120的升壓原理和濾波功能，可以將高頻的交流方波轉(zhuǎn)換成高頻高壓的交流正弦波，以供應后級的該螢光燈管104?？刂苹芈纺耸抢迷撐灩鉄艄茈娏鱾蓽y電路105，產(chǎn)生對應于螢光燈管電流之一回授信號R5，再傳送到該脈波寬度調(diào)變電路106。該脈波寬度調(diào)變電路106并配合該螢光燈管頻率產(chǎn)生107中的該三角波產(chǎn)生器110的三角波輸出R6，以負回授的原理產(chǎn)生一脈波寬度調(diào)變信號R7輸入該全橋式功率開關(guān)驅(qū)動電路108，該全橋式功率開關(guān)驅(qū)動電路108利用脈波寬度調(diào)變信號R7和該螢光燈管頻率產(chǎn)生器107產(chǎn)生四組控制信號R1、R2、R3和R4以推動四個全橋式功率開關(guān)101A、101B、101C與101D?？刂圃摰裙β书_關(guān)101A與101D間導通的工作周期和101C與101B間導通的工作周期，以101A與101D一組所構(gòu)成之導通路徑以及以101C與101B為另一組所構(gòu)成之導通路徑，兩組輪流導通方式達到提供螢光燈管穩(wěn)定而且波形對稱的交流電流的目的。
此一構(gòu)成的全橋式的螢光燈管換流器電路，可以穩(wěn)定的控制螢光燈管電流。但就實際應用上其缺點為使用的開關(guān)數(shù)較多，成本較高。
本發(fā)明鑒于習知技術(shù)之缺失，乃思及改良發(fā)明之意念，發(fā)明出本案之『低噪聲之半橋式直流/交流螢光燈驅(qū)動電路』。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之主要目的系提供一種直流/交流轉(zhuǎn)換螢光燈管驅(qū)動電路之電路設(shè)計，使用較少的功率開關(guān)配合交錯式操作以達到多螢光燈管操作時，產(chǎn)生較低的直流電壓源的電壓漣波(ripple)，降低系統(tǒng)漣波噪聲。
本發(fā)明之另一目的系提供一種半橋式直流/交流轉(zhuǎn)換控制器之電路設(shè)計，使用較少的功率開關(guān)達到價格低廉的優(yōu)點，并配合交錯式操作以達到多螢光燈管操作時，產(chǎn)生較低的直流電壓源的電壓漣波(ripple)，降低系統(tǒng)漣波噪聲。
本發(fā)明之另一目的系提供兩組直流/交流轉(zhuǎn)換控制器之半橋式功率開關(guān)驅(qū)動輸出信號，使得兩組半橋式功率開關(guān)驅(qū)動輸出信號之工作周期變化是對稱的變化，因為兩組接到直流電壓源的功率開關(guān)并不會同時導通，因此可降低電壓源上的電壓噪聲。
本發(fā)明之另一目的系提供多組直流/交流轉(zhuǎn)換控制器之半橋式功率開關(guān)驅(qū)動輸出信號，應用在多組(超過兩組)螢光燈管，使得多組螢光燈管可以應用同頻率、不同相位的頻率產(chǎn)生器做為驅(qū)動螢光燈管的頻率源。
因而，為了達到以上目的，本發(fā)明提供一種電源供應器系轉(zhuǎn)換一直流電源成為一交流電源，該交流訊號用以驅(qū)動一螢光燈管，其包含一半橋式開關(guān)，系電連接該直流電源，將該直流電源切換輸出一交流訊號；一共振槽電路，系電連接于該半橋式開關(guān)與該螢光燈管之間，將該交流訊號升壓與濾波，將該交流訊號轉(zhuǎn)換成該交流電源，提供電力給予該負載；一控制器，系回授該螢光燈管之輸出，提供一脈寬調(diào)變訊號控制該半橋式開關(guān)之導通與截止，使得該螢光燈管根據(jù)其導通的情況都可以在共振頻率附近操作。


圖1為習知一種全橋式的螢光燈管換流器電路。
圖2系為本案較佳實施例之半橋式直流/交流轉(zhuǎn)換控制器電路示意圖。
圖3系為本案較佳實施例之半橋式直流/交流轉(zhuǎn)換控制器電路部分波形示意圖。
圖4系為本案另一較佳實施例之兩組半橋式直流/交流轉(zhuǎn)換控制器同時操作應用在兩螢光燈管之電路示意圖。
圖5系為本案另一較佳實施例之兩組直流/交流轉(zhuǎn)換控制器的半橋式功率開關(guān)驅(qū)動輸出信號時序圖。
圖6系本案另一較佳實施例之可用來驅(qū)動N組直流/交流轉(zhuǎn)換控制器之多組螢光燈管頻率產(chǎn)生器示意圖。
主要組件符號說明100為全橋式直流/交流轉(zhuǎn)換器，101為直流電壓源，102全橋式功率開關(guān)，103為共振槽，104為螢光燈管，105為螢光燈管電流偵測電路，106為脈波寬度調(diào)變器，107為螢光燈管頻率產(chǎn)生器，108為全橋式功率開關(guān)驅(qū)動電路，200為半橋式直流/交流轉(zhuǎn)換控制器，201為直流電壓源，202為半橋式功率開關(guān)，202A為功率開關(guān)，202B為功率開關(guān)，203為共振槽，204為螢光燈管，205為螢光燈管電流偵測電路，206為螢光燈管端電壓偵測電路，207為脈波寬度調(diào)變器，208為螢光燈管頻率產(chǎn)生器，209為半橋式功率開關(guān)驅(qū)動電路，210為保護電路，211為定時器，212為調(diào)光電路，221為升壓變壓器，222、223、224為諧振電容器，261為誤差放大器，262為電阻，263為電容，264為比較器，265為受控電流源，266為開關(guān)，267為OR邏輯閘，POUT、NOUT為驅(qū)動輸出信號，273為邏輯控制電路，274為比較器，284為計時電容，301為第一組直流/交流轉(zhuǎn)換控器，302為第二組直流/交流轉(zhuǎn)換控器，303為定時器，304為螢光燈管頻率產(chǎn)生器，305為調(diào)光電路，501為多組螢光燈管頻率產(chǎn)生器，502為外部時脈，503為螢光燈頻率改變控制信號，504為AND邏輯閘，505為OR邏輯閘，506、507、508為第一、第二…第N組螢光燈管是否導通信號，509分別為時間信號，510為三角波信號，521為微處理器，522為數(shù)字波形合成器，532為調(diào)光脈波信號。
實施方式本案得藉由以下列圖標與詳細說明，俾得一更深入之了解。
請參閱圖2系為本案較佳實施例之半橋式直流/交流轉(zhuǎn)換控制器電路示意圖。如圖所示，一半橋式直流/交流轉(zhuǎn)換控制器200包括一直流電壓源201、一半橋式功率開關(guān)202、一共振槽203、一螢光燈管204、一螢光燈管電流偵測電路205、一螢光燈管端電壓偵測電路206、一脈波寬度調(diào)變器207、一螢光燈管頻率產(chǎn)生器208、一半橋式功率開關(guān)驅(qū)動電路209、一保護電路210、一定時器211以及一調(diào)光電路212。
其電連接關(guān)系如下所述該直流電壓源201耦接至該半橋式功率開關(guān)202。該半橋式功率開關(guān)202之輸出端耦接至該共振槽203之輸入端。該共振槽203之輸出端耦接至該螢光燈管204之一端，該共振槽203包括有一個升壓變壓器221和諧振電容器222、223、224此一串聯(lián)耦接方式稱為功率傳送電路連接。在本設(shè)計例中，為使整個系統(tǒng)更容易設(shè)計，可以用一低品質(zhì)因子(Low Q)的共振槽設(shè)計。
在這樣的設(shè)計下，被用來驅(qū)動變壓器221和螢光燈管204的不是純正方波也不是一個純正正弦波，而是一波形介于方波和正弦波之間的我們稱之為準正弦波(Quasi Sine Wave)或準方波(Quasi Square Wave)。在這樣的設(shè)計的功率傳送路徑上不同位置上的電壓波形如圖3所示。
在圖3中S51是該半橋式功率開關(guān)202輸出端的電壓波形，S16則是由該變壓器221輸出驅(qū)動螢光燈管的電壓波形。
該螢光燈管電流偵測電路205與該螢光燈管端電壓偵測電路206分別耦接至該螢光燈管204之一端。該螢光燈管電流偵測電路205亦電連接至該脈波寬度調(diào)變器207，且該脈波寬度調(diào)變器207耦接至該螢光燈管頻率產(chǎn)生器208和該半橋式功率開關(guān)驅(qū)動電路209。該半橋式功率開關(guān)驅(qū)動電路209耦接至該半橋式功率開關(guān)202，形成所謂的控制回路連接。
其中，該半橋式功率開關(guān)202包含兩個功率開關(guān)202A與202B。該功率開關(guān)202A可為一P型MOSFET，該功率開關(guān)202A可為一N型MOSFET，但兩個功率開關(guān)202A與202B并不限于MOSFET，亦可為各類晶體管開關(guān)，如BJT等。
該螢光燈管頻率產(chǎn)生器208產(chǎn)生同頻率之一三角波信號S1和一脈波信號S2。然而在本發(fā)明中不限于三角波信號之使用，凡任何斜坡(Ramp signal)或是鋸齒波訊號皆適用于本發(fā)明。
該螢光燈管電流偵測電路205與該螢光燈管204串聯(lián)，并提供一信號S3用以指示該螢光燈管之導通狀況，以及另一信號S4用以指示流過該螢光燈管之電流值。該螢光燈管端電壓偵測電路206利用該共振槽203中與該螢光燈管204并聯(lián)之共振電容223、224檢測出一信號S5用以指示該螢光燈管之端電壓。
該脈波寬度調(diào)變器207包含一誤差放大器261、一電阻262與一電容263所組成的一反相積分器以及一比較器264之外。該脈波寬度調(diào)變器207更包括一受控電流源265經(jīng)由一開關(guān)266連接到該誤差放大器261的反相端輸入端。
該半橋式功率開關(guān)驅(qū)動電路209包含有兩個驅(qū)動輸出信號POUT、NOUT。該保護電路210包含一邏輯控制電路272，該保護電路210接受用以指示螢光燈管導通狀況的該信號S3、用以指示螢光燈管端電壓的該信號S5以及該脈波寬度調(diào)變器207中之誤差放大器261的一輸出信號S6。
該定時器211由兩組比較器281、282以及一電流源283所組成。該調(diào)光電路212則包括一個調(diào)光頻率產(chǎn)生器291，其產(chǎn)生的一三角波信號S7被送至一比較器293之非反相輸入端以及一調(diào)光控制電壓S8被送入該比較器293之反相輸入端，比較后產(chǎn)生一調(diào)光脈波信號S9，其中更包一OR邏輯閘296，用以控制該調(diào)光脈波信號S9送出至該脈波寬度調(diào)變器207的時機。
在本實施例中，該計時電路211的計時方式是利用該電流源283對一計時電容器284充電，使該計時電容器284的一電壓S12隨時間的增加而上升。當該電容器284的電壓S12超過一參考位準Vref1前送出一重設(shè)信號S11，而當該計時電容器284的電壓S12上升到超過一參考位準Vref2時送出一時間到(Time Out)信號S10。該電流源283并受到一指示系統(tǒng)電壓源的信號S13控制，當該系統(tǒng)電壓低于一參考位準Vref3時將該電流源283關(guān)閉，并將該計時電容284的電壓S12接地。透過這樣的設(shè)計可以使系統(tǒng)在每一次由零電壓開始起動該直流電壓源201時，該定時器211上的該計時電容器284都是由零電壓開始充電。
本實施例中的螢光燈管頻率產(chǎn)生器208還受到一信號S14控制，該信號S14系指示螢光燈管是否已導通。在該螢光燈管導通的情況下，送出一螢光燈管操作頻率，而在該螢光燈管不導通的情況下，送出另一起動螢光燈管頻率。其優(yōu)點在于該共振槽203的共振頻率在不同的螢光燈管導通情況下，可以利用不同之螢光燈管頻率進行操作。本實施例之設(shè)計可以使系統(tǒng)在不論螢光燈管是否導通的情況下都可以在共振頻率附近操作，使系統(tǒng)有效率運作。該信號S14是由該螢光燈管電流偵測電路205所提供的該信號S3和該保護電路210中的一比較器274所決定，當該指示螢光燈管電流信號S3超過一參考位準Vref4時，該螢光燈管204被視為導通。
在正常狀況下，本實施例更詳細之操作如下所述當系統(tǒng)開始供電起動后，該定時器211開始對該計時電容器284充電，當該計時電容器284電壓未充電達到該參考位準Vref1前，由該定時器211送出的該重設(shè)信號S11經(jīng)過一OR邏輯267將一開關(guān)266導通(turn on)，使得該電流源265連到該誤差放大器261的反相輸入端，強迫反相輸入端電壓高過一參考位準Vref5，迫使該誤差放大器261輸出為零。
當該計時電容284上繼續(xù)充電到大于該參考位準Vref1之后，該電流源開關(guān)266截止(turn off)，該脈波寬度調(diào)變器207開始運作，該誤差放大器261的反相端輸入因為該螢光燈管204尚未導通而成為一低于該參考位準Vref5的狀況，該誤差放大器261輸出該信號S6，在負回授控制原理之下逐漸上升，而在與該三角波S1比較后，由該比較器264送出一脈波寬度調(diào)變信號S15。該半橋功率開關(guān)驅(qū)動電路209接收此該信號S15和該脈波信號S2，產(chǎn)生兩組信號POUT、NOUT分別驅(qū)動半橋功率開關(guān)202A以及202B。
該螢光燈管204未導通前，螢光燈管端電壓S16會因該脈波寬度調(diào)變信號S15工作周期的逐漸變寬而升高。該螢光燈管端電壓偵測電路206在偵測到該指示螢光燈管端電壓信號S5超過一預設(shè)的參考位準Vref6時送出一螢光燈管端電壓超過信號S17，透過該OR邏輯閘267，把該電流源265上的該開關(guān)266導通(Turn On)到該誤差放大器261的反相輸入端，把該誤差放大器261輸出S6變小，然后減少該脈波寬度調(diào)變信號S15工作周期，減少輸送到該螢光燈管端的電力。這減少電力輸送的結(jié)果若是造成在偵測到指示螢光燈管端電壓信號S5小于該預設(shè)的參考電位Vref6，則該電流源開關(guān)266截止(OFF)，則該誤差放大器261輸出S6變大。于是該螢光燈管端電壓S16就在這樣的負回授控制之下得到穩(wěn)定調(diào)節(jié)。
一旦螢光燈管被足夠的電壓S16和時間下被點燃導通，根據(jù)螢光燈管特性，該螢光燈管端電S16會驟降至一半不到的導通操作電壓，使得該螢光燈管電壓偵測電路206因為偵測不到一過高電壓而失去作用。同時該螢光燈管電流偵測電路205送出指示螢光燈管導通信號S3至該保護電路210，產(chǎn)生該指示燈管導通信號S14改變該螢光燈管頻率產(chǎn)生器208的輸出頻率，還送出該指示螢光燈管電流信號S4至該脈波寬度調(diào)變器207，使流經(jīng)螢光燈管的電流透過負回授控制而穩(wěn)定在一默認值上。
本實施例的保護電路其詳細的操作狀況如下所述當螢光燈管自始就沒接上時，指示螢光燈管端電壓信號S5會持續(xù)送出螢光燈管端電壓超過該信號Vref6的訊息到該數(shù)字控制邏輯272。該數(shù)字控制邏輯272接收該定時器211之信號S10。該數(shù)字控制邏輯272在該信號S10未送入時是不動作的。一旦該信號S10送達該數(shù)字控制邏輯272，則該數(shù)字控制邏輯272會在該螢光燈管端電壓超過該信號Vref6指示該螢光燈管端電壓過高的情形下，利用一數(shù)字定時器以該螢光燈管頻率產(chǎn)生器208產(chǎn)生的該脈波信號S2計時，一旦該螢光燈管端電壓超過預設(shè)的時間還是過高，則該數(shù)字控制邏輯272送出停止輸出的一信號S18到該半橋式功率開關(guān)驅(qū)動電路209，停止該半橋式功率開關(guān)202A與202B之導通。
當螢光燈管在操作中損壞開路時，指示螢光燈管導通信號S14會送出指示螢光燈管不導通的訊息到該數(shù)字控制邏輯272。該數(shù)字控制邏輯接收該定時器211之信號S10。該數(shù)字控制邏輯272在該信號S10未送入時是不動作的。一旦時間到，則該數(shù)字控制邏輯272會在指示螢光燈管導通信號S14指示螢光燈管不導通的情形下，利用一數(shù)字定時器以低頻的調(diào)光頻率產(chǎn)生器212產(chǎn)生的一脈波信號S21計時，一旦螢光燈管超過預設(shè)的時間還是不導通，則該數(shù)字控制邏輯272送出停止輸出的信號S18到該半橋式功率開關(guān)驅(qū)動電路209，停止該半橋式功率開關(guān)202A與202B導通。
此外，在一般操作的情形下若遇到該變壓器221有漏電嚴重損壞時，因為漏電造成的額外的負載效應，將使得系統(tǒng)產(chǎn)生過負載現(xiàn)象。在這狀況下，該誤差放大器261將持續(xù)增加其輸出S6以提供足夠的電力至負載穩(wěn)定螢光燈管電流。一旦漏電已經(jīng)超過系統(tǒng)所能提供得最大電力時，該誤差放大器輸出261勢必超過該三角波S1的峰值。該保護電路210將該誤差放大器261輸出S6與一比三角波S1峰值略高的一參考電位Vref7相比可以得到一指示系統(tǒng)是否過載信號S19。同樣，在該定時器211起動該保護電路210的情形下，如果指示系統(tǒng)是否過載信號S19指示系統(tǒng)過載，又經(jīng)過該數(shù)字控制邏輯272以螢光燈管頻率產(chǎn)208產(chǎn)生的該脈波信號S2計時也超過預設(shè)時間時，則該數(shù)字控制邏輯272送出停止輸出的信號S18到該半橋式功率開關(guān)驅(qū)動電路209，停止該半橋式功率開關(guān)202A與202B之導通。
本實施例更包括一調(diào)光電路212，調(diào)光的原理是用一比螢光燈管操作頻率低的頻率，控制停止或恢復對螢光燈管輸送電力。利用明暗比例的調(diào)整達到調(diào)整螢光燈管亮度的目地，而為了避免頻率過低造成人眼閃爍的感受，一般都將調(diào)光頻率控制在大于200Hz以上。本實施例的調(diào)光電路是被兩個信號所控制。一是該指示螢光燈管是否導通信號S14，一是該定時器211的該時間到信號S10。當該指示螢光燈管是否導通信號S14指示螢光燈管導通或是該定時器211得該時間到信號S10指示時間到?？刂普{(diào)光信號輸出的一開關(guān)236才會導通(Turn on)。調(diào)光電路中的調(diào)光電壓S20是一比參考位準Vref5更高的電位。當調(diào)光電路中的調(diào)光電壓S20經(jīng)控制開關(guān)263、235與一電阻234與該脈波寬度調(diào)變器207連接上時，該脈波寬度調(diào)變器207的誤差放大器261輸出S6變小，造成系統(tǒng)停止電力輸送至負載。而當調(diào)光脈波信號S9截止(Turn Off)該開關(guān)235時，調(diào)光電壓與該脈波寬度調(diào)變器207開路(open circuit)，系統(tǒng)恢復電力供應。利用一低頻率控制每一周期中停止或恢復電力供應的比例可以達到調(diào)整亮度的效果。而利用螢光燈管導通與否決定調(diào)光開始的時機，可以保障螢光燈管有足夠而且連續(xù)的電力在足夠的時間內(nèi)被點燃。
為了提供一對稱性佳的交流電流驅(qū)動螢光燈管204，本實施例中的半橋式功率開關(guān)201在系統(tǒng)穩(wěn)定操作時是以相同的導通工作周期，以180°相位差輪流導通。
請參閱圖4，系為本案另一較佳實施例之兩組半橋式直流/交流轉(zhuǎn)換控制器同時操作應用在兩螢光燈管之電路示意圖。第一組直流/交流轉(zhuǎn)換控器301和第二組直流/交流轉(zhuǎn)換控器302與圖2所示之半橋式直流/交流轉(zhuǎn)換控制器基本組成相同。其中，一定時器303是兩組半橋式直流/交流轉(zhuǎn)換控制器共享之組件，而一螢光燈管頻率產(chǎn)生器304和一調(diào)光電路305為配合這兩組半橋式直流/交流轉(zhuǎn)換控制器操作，必經(jīng)過適度之修改方可共同使用。
該螢光燈管頻率產(chǎn)生器304的螢光燈頻率變化控制信號T3會根據(jù)第一直流/交流轉(zhuǎn)換控制器301和第二組直流/交流轉(zhuǎn)換控制器302中的指示第一組螢光燈管是否導通信號T1和第二組螢光燈管是否導通信號T2以及定時器303的時間到信號T4來決定頻率變化的時機。在本設(shè)計例中，指示第一組螢光燈管是否導通信號T1和第二組螢光燈管是否導通信號T2，經(jīng)過一AND邏輯閘311后得到一指示兩組螢光燈管是否都已導通信號T5。指示兩組螢光燈管是否都已導通信號T5，與時間到信號T4經(jīng)過一OR邏輯閘312后，得到螢光燈管頻率變化控制信號T3。
根據(jù)本實施例，該螢光燈管頻率產(chǎn)生器304的操作頻率會在螢光燈管都已導通，或是定時器303時間到T4信號送出后改變操作頻率。因此，系統(tǒng)即使在有任一螢光燈管已損壞的情形下也可順利變頻起動。
而這一螢光燈管頻率變化控制信號T3也被用來控制調(diào)光電路305。調(diào)光電路送出的時機也是會在螢光燈管都已導通，或是定時器303時間到信號送出后開始進行調(diào)光。因此，不但可以確保每個螢光燈管都被成功點燃，在有任何螢光燈管有損壞的情形下還是可進行調(diào)光。
本實施例中，螢光燈頻率產(chǎn)生器304送給直流/交流轉(zhuǎn)換控制器的脈波信號T6經(jīng)過一反相器313，可以產(chǎn)生另一脈波信號T7。利用脈波信號T6和頻率相同相位相反的脈波信號T7，可以使兩組直流/交流轉(zhuǎn)換控制器輸出頻率相同相位相反的半橋式功率開關(guān)驅(qū)動輸出信號POUT1、NOUT1和POUT2、NOUT2分別推動功率開關(guān)P1、N1以及P2、N2。
請參閱圖5，系為本案另一較佳實施例之兩組直流/交流轉(zhuǎn)換控制器的半橋式功率開關(guān)驅(qū)動輸出信號時序圖。如圖5所示虛線部份呈現(xiàn)的是半橋式功率開關(guān)驅(qū)動輸出信號POUT1、NOUT1和POUT2、5NOUT2工作周期變化的情形。
為維持螢光燈管驅(qū)動電流的對稱，半橋式功率開關(guān)驅(qū)動輸出信號POUT1、NOUT1和POUT2、NOUT2工作周期變化是對稱的變化。因為POUT1和POUT2的訊號不會同時導通，因此可降低電壓源上的電壓噪聲。再參考第3圖，因為POUT1和POUT2的相位相差180度，使流入螢光燈管318、319的電流相反，也可以利用變壓器321、322的極性調(diào)整，使相位變成同相。
而多組(超過兩組)螢光燈管應用時，一多組螢光燈管同頻率，不同相位的頻率產(chǎn)生器可以用來當做驅(qū)動螢光燈管的頻率源。
圖6系本案另一較佳實施例之可用來驅(qū)動N組直流/交流轉(zhuǎn)換控制器之多組螢光燈管頻率產(chǎn)生器示意圖。多組螢光燈管頻率產(chǎn)生器501的輸入可以是一外部時脈502，此外部時脈502在液晶顯示器的應用時可以是一和顯示器控制相關(guān)的任意頻率，另一個輸入則是螢光燈頻率改變控制信號503。如圖6所示，螢光燈頻率改變控制信號503利用AND邏輯閘504與OR邏輯閘505，會在指示第一、第二…第N組螢光燈管是否導通信號506、507、508指示第一，第二…第N組螢光燈管都導通或是定時器時間到509信號送出的時機改變輸出螢光燈管操作頻率。
多螢光燈管頻率產(chǎn)生器501輸出到各組脈波寬度調(diào)變器的三角波信號510是N組頻率相同，相位不同的信號，而送到各組半橋式功率開關(guān)驅(qū)動電路的脈波信號511也是與三角波信號510頻率相同，相位相對應的信號。
另一組控制系統(tǒng)亮度的輸入531進入多燈管頻率產(chǎn)生器501后，產(chǎn)生一由顯示器頻率相關(guān)時衍生的調(diào)光脈波信號532，由一受頻率改變控制信號503控制導通時機的開關(guān)533控制其開始輸出調(diào)光脈波信號532到各組直流/交流轉(zhuǎn)換控制器的時機。
這樣的多組螢光燈管頻率產(chǎn)生器501可以利用習知的微處理器(Micro Control Unit，MCU)521配合數(shù)字波形合成器(Direct Digital Synthesizer，DDS)522來實施。由于所有連結(jié)到直流電壓源的功率開關(guān)并不會如傳統(tǒng)電路一般同時導通。因此，電壓源上的漣波噪聲可以大幅減低。又因為操作頻率是與顯示器同步化的結(jié)果，會使因為差頻干擾所造成的視覺噪聲減至最低。
本頻率產(chǎn)生器的同頻，不同相位輸出方式，并不局限應于半橋式的直流/交流轉(zhuǎn)換器，在大于兩組螢光燈管的情況下，運用于習知的全橋式或是其它任意同頻操作的系統(tǒng)都是可以達到降低電源噪聲和視覺噪聲的效果。再者，本發(fā)明系以螢光燈管為本案之較佳實施例進行說明，然而并不局限應用于螢光燈管，任何種類之放電燈管皆適用于本發(fā)明所揭露之技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種低噪聲半橋式直流/交流螢光燈驅(qū)動電路，其特征在于所述螢光燈驅(qū)動電路包含一半橋式開關(guān)，系電連接該直流電源，將該直流電源切換輸出一交流訊號；一共振槽電路，系電連接于該半橋式開關(guān)與一負載之間，將該交流訊號升壓與濾波轉(zhuǎn)換成該交流電源，提供電力給予該負載；以及一控制器，系回授該負載之輸出，提供一脈寬調(diào)變訊號控制該半橋式開關(guān)之導通與截止，使得根據(jù)該負載其導通的情況都可以在共振頻率附近操作。
2.如權(quán)利要求1所述之螢光燈驅(qū)動電路，其中該負載系為一氣體放電燈管。
3.如權(quán)利要求1所述之電源供應器，其中該氣體放電燈管系為一螢光燈管。
4.如權(quán)利要求1所述之電源供應器，其中該交流訊號系為一方波訊號。
5.如如權(quán)利要求1所述之電源供應器，其中該交流訊號系為一準正弦波訊號。
6.如權(quán)利要求1所述之電源供應器，其中該交流訊號系為一準方波訊號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種功率開關(guān)交錯操作的半橋式直流/交流轉(zhuǎn)換電路，系轉(zhuǎn)換一直流電源成為一交流電源，該交流訊號用以驅(qū)動一螢光燈管。該電路包含一半橋式開關(guān)，系電性連接該直流電源，將該直流電源切換輸出一交流訊號；一共振槽電路，系電性連接于該半橋式開關(guān)與該螢光燈管之間，將該交流訊號升壓與濾波，轉(zhuǎn)換成高壓交流電源，提供電力給予該負載；以及一控制器，系回授該螢光燈管之輸出，提供一脈寬調(diào)變訊號控制該半橋式開關(guān)之導通與截止，使得該螢光燈管可以穩(wěn)定的操作和提供穩(wěn)定的亮度。
文檔編號G02F1/133GK1770947SQ20051008915
公開日2006年5月10日 申請日期2005年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月18日
發(fā)明者余仲哲, 黃世中, 洪建邦, 李智順 申請人:碩頡科技股份有限公司