專利名稱：放電管用反相器電路及電力控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反相器電路及電力控制方法，特別是涉及一種放電管用反相器電路及電力控制方法。
本發(fā)明是有關(guān)于本案發(fā)明人的日本特許第2733817號(hào)(美國專利第5495405號(hào))發(fā)明的利用發(fā)明或其技術(shù)旨趣的利用，且有關(guān)于一種光源用的反相器電路，適用相容于冷陰極螢光管(Cold Cathode FluorescentLamp，CCFL)、外部電極冷陰極管(External Electrode FluorescentLamp，EEFL)、霓虹燈等放電管。
背景技術(shù)：
近年來，面光源的用途非常廣泛，不但可以用在廣告顯示以及個(gè)人電腦上，也擴(kuò)大到用在液晶電視機(jī)等機(jī)器上。
于是對(duì)用來驅(qū)動(dòng)面光源的反相器電路而言，也就要求小型并且有高效率。
在此如下所示，將說明近年來冷陰極管用反相器電路的變遷，以及與日本特許第2733817號(hào)發(fā)明之間的關(guān)系。
冷陰極管用反相器電路是一種普遍使用的一般電路，也就是如圖17所示的集極共振型電路。該電路也常稱為Royer電路，但Royer電路的正式定義是指使變壓器呈飽和狀態(tài)后再進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的逆轉(zhuǎn)，也就是利用集極側(cè)的共振方式來進(jìn)行逆轉(zhuǎn)(反向)動(dòng)作而被稱為集極振蕩型電路，或?yàn)榕cRoyer電路做區(qū)別，宜稱為集極共振型Royer電路。
惟，當(dāng)初的冷陰極管用反相器電路是使用有一種完全沒有利用二次側(cè)電路的共振機(jī)構(gòu)，而升壓變壓器是使用泄漏電感少也就是閉路型變壓器。在這時(shí)代背景下，業(yè)者認(rèn)知所謂閉路型變壓器意指泄漏電感少的變壓器。又對(duì)于反相器電路中的升壓變壓器的泄漏電感，其認(rèn)知是指降低變壓器二次側(cè)的輸出電壓，不是較佳形態(tài)，且希望盡可能減少。
結(jié)果造成二次側(cè)電路的共振頻率設(shè)定有一遠(yuǎn)較反相器電路動(dòng)作頻率還高的頻率，于是使該時(shí)代背景中的變壓器二次側(cè)電路中，其共振頻率是與反相器電路的動(dòng)作頻率無關(guān)，且不對(duì)反相器電路的動(dòng)作頻率造成影響。又，穩(wěn)流電容Cb是一為了進(jìn)行管電流穩(wěn)定化所需的構(gòu)件。
其次，冷陰極管用反相器電路還有一種諸如圖18所示的形態(tài)為人們所知，該電路是揭示日本特開平7-211472號(hào)公報(bào)，如圖19所示，有一電路普及而為人所知，也就是該電路中，二次側(cè)電路的共振頻率為一次側(cè)電路共振頻率的3倍，也就是被稱為3倍共振型電路。此時(shí)所使用的升壓變壓器適于將泄漏電感值增加到某一程度。
此時(shí)，如圖20中的說明所示，反相器電路的振蕩頻率與3次高諧波合成，而產(chǎn)生一梯狀波形。
又，實(shí)際的3倍振蕩型電路的冷陰極管電流是呈一圖21所示的波形。
此時(shí)，升壓變壓器的名稱有些混亂。在業(yè)者所說的閉路變壓器是否適當(dāng)，仍有其討論空間，稱呼的定義是模糊不清。要如何形容一邊關(guān)閉磁路結(jié)構(gòu)但又一邊磁通量泄漏多的狀態(tài)是問題所在。也就是這些用語不是假設(shè)如上狀態(tài)的專門技術(shù)用語。
實(shí)際所謂3倍共振用變壓器的形狀是如圖22所示為扁平型態(tài)，雖然磁路結(jié)構(gòu)呈閉鎖狀態(tài)，但磁通量泄漏較以往技術(shù)還大，也就是具有較大的泄漏電感值。
不管怎樣，該技術(shù)思想(圖18所示)是指借著升壓變壓器的泄漏電感值增大到某程度時(shí)，在該泄漏電感(圖18中為L(zhǎng)e)與升壓變壓器二次側(cè)所構(gòu)的電容成分之間建構(gòu)一共振電路，并設(shè)定該共振頻率為反相器電路頻率的3倍，以使得二次側(cè)電路產(chǎn)生3次高諧波(圖19所示)，讓管電流波形為梯形波狀(圖20所示)。此時(shí)穩(wěn)流電容C2雖然是作穩(wěn)流用，但也可以發(fā)揮做為部分共振電容的功能。
借此，如日本特開平7-211472號(hào)公報(bào)所揭示，反相器的轉(zhuǎn)換效率可見到相當(dāng)改善，而且升壓變壓器也更小型。又該3倍共振的技術(shù)思想，已成為近年來連同目前集極共振型冷陰極管用反相器電路的基礎(chǔ)，稱現(xiàn)在所普及的集極共振型反相器電路中，有相當(dāng)?shù)臄?shù)量都利用該技術(shù)也并非言過其實(shí)。
其次，成為本發(fā)明基礎(chǔ)的日本專利第2733817號(hào)發(fā)明揭示，升壓變壓器能更戲劇性地小型化及高效率。該發(fā)明從1996年廣泛開始實(shí)施，對(duì)于筆記型電腦的反相器電路達(dá)到小型化及高效率有高度貢獻(xiàn)。這是使反相器電路的動(dòng)作頻率及二次側(cè)電路的共振(振蕩)頻率接近一致的發(fā)明，并且進(jìn)一步加大前述3倍共振中，該升壓變壓器的泄漏電感值，同時(shí)也增大二次側(cè)電容成分予以實(shí)現(xiàn)。
該技術(shù)是利用如下效果，也就是當(dāng)反相器電路在二次側(cè)電路的共振頻率附近動(dòng)作時(shí)，升壓變壓器一次繞組上所流動(dòng)的激磁電流會(huì)減少，于是可提升由變壓器一次繞組側(cè)所得到的功率，以及減少升壓變壓器的銅損。
同時(shí)在該發(fā)明的揭示后便形成，對(duì)于一次側(cè)電路的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)除了集極共振型的一般電路外，還使用如下所示有固定頻率的他激型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及使用多數(shù)諸如用以檢測(cè)一次側(cè)繞組的零電流而予以切換的零電流開關(guān)型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等。其中一連串周邊技術(shù)中，每一個(gè)與該發(fā)明都是借由該發(fā)明的關(guān)系，而有助于該發(fā)明中二次側(cè)電路的共振技術(shù)能夠普及。
從升壓變壓器中泄漏電感值的觀點(diǎn)來看，與一連串冷陰極管用反相器電路有關(guān)的背景技術(shù)變遷，也可以視為一種歷史(趨勢(shì))，也就是反相器電路的世代翻新且升壓變壓器的泄漏電感值變大，同時(shí)二次側(cè)電路的共振頻率變低。
又，反相器電路的高效率化及小型化是借由適當(dāng)選擇升壓變壓器的改良及其驅(qū)動(dòng)頻率而實(shí)現(xiàn)。對(duì)此，本案發(fā)明人是在日本發(fā)明專利公開公報(bào)特開2003-168585號(hào)中，如圖23所示(是一用以說明由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)側(cè)所看到的功率改善方式的說明圖，橫軸為頻率、θ為升壓變壓器一次繞組的電壓相位與電流相位的相位差。其說明θ愈接近零，表示功率愈能被改善)，如此詳細(xì)揭示說明圖及從該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)側(cè)所看到的高效率化方式。
另一方面，如同美國專利第6114814-B1號(hào)公報(bào)及日本特開昭59-032370號(hào)公報(bào)所示，高效率的反相器電路是借由零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)所獲得的技術(shù)思想，是業(yè)者之間極力提倡的。
惟，這些技術(shù)思想欠缺對(duì)升壓變壓器功率改善的觀點(diǎn)，因此將高效率的由來當(dāng)作是開關(guān)晶體管(晶體管即電晶體，以下均稱為晶體管)溫度降低的目的并不正確。
針對(duì)此點(diǎn)，詳加說明如下。
零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)是反相器電路中，電力控制手段的其中一種，其代表諸如圖24及圖30所示的零電流開關(guān)型電路，并且是揭示于美國專利第6114814-B1號(hào)公報(bào)及日本特開昭59-032370號(hào)公報(bào)中。又，本案發(fā)明人也在諸如日本特開平8-288080號(hào)中揭示過相同技術(shù)。(如圖29所示)該技術(shù)如以美國專利第6114814-B1號(hào)公報(bào)來作為主要說明時(shí)，也就如下所示。
美國專利第6114814-B1號(hào)公報(bào)中有一幅用以說明圖25所示的一般零電流開關(guān)型電路的動(dòng)作說明圖，并顯示在圖11(Fig.11)；其中Fig.11A，11B是顯示出完全沒有電力控制的狀態(tài)；Fig.11C，11D是有電力控制的狀態(tài)；Fig.11E，11F則是顯示電壓有效值的相位，是位于電流有效值的相位之前的狀態(tài)下，欲實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)動(dòng)作的形態(tài)。又如圖26所示在于Fig12，而Fig12A，12B則是顯示不是零電流開關(guān)動(dòng)作控制的其中一種型態(tài)。
在該圖中，F(xiàn)ig.11A是顯示一驅(qū)動(dòng)電力在最大時(shí)，變壓器一次繞組上的電壓，F(xiàn)ig11B則是顯示此時(shí)變壓器一次繞組上所流動(dòng)的電流。在冷陰極管用反相器電路中的零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)是指檢測(cè)出一電流成為零時(shí)的時(shí)序后，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)開啟。在最大電力時(shí)，也就是令流通角為100％完全不做電力控制時(shí)，附加在變壓器一次繞組上的電壓、電流有效值沒有相位差。這也意味著功率良好。
其次，F(xiàn)ig.11C是顯示為控制驅(qū)動(dòng)電力時(shí)將流通角縮小的變壓器一次繞組電壓。又，F(xiàn)ig.11D是顯示此時(shí)的變壓器一次繞組所流動(dòng)的電流。在該圖中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的開關(guān)晶體管(晶體管即電晶體)形成導(dǎo)通狀態(tài)是在電流為零時(shí)。而另一方面，開關(guān)晶體管形成截止?fàn)顟B(tài)則不是在電流為零時(shí)。此時(shí)，加在一次繞組的電壓、電流有效值有相位差產(chǎn)生。結(jié)果造成此時(shí)的功率不佳。
另一方面，F(xiàn)ig.12A同樣是限制流通角以執(zhí)行電力控制，但是在此忽視零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)下進(jìn)行控制能將一次繞組中的電壓、電流有效值相位平整。此時(shí)，從變壓器一次繞組側(cè)所視的功率相當(dāng)良好，且升壓變壓器的發(fā)熱極少。但這并不是零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)。
在此，零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)與構(gòu)成反相器電路高效率的技術(shù)產(chǎn)生矛盾。美國專利第6114814-B1號(hào)發(fā)明的技術(shù)思想，也就是在零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)中針對(duì)Fig12A，12B所示的狀態(tài)，并且是當(dāng)做反相器電路的轉(zhuǎn)換效率不佳而予以排除。
而發(fā)明人依比較實(shí)驗(yàn)后可知，對(duì)Fig.11C，11D的控制方法來說，很明顯的，F(xiàn)ig.12A，12B的控制方法所進(jìn)行的反相器電路其轉(zhuǎn)換效率較高。
在此得一結(jié)論，就是零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)可使反相器電路帶來高效率的結(jié)果是錯(cuò)誤的。而會(huì)產(chǎn)生如此誤解的背景則是如下所示。
零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)中，尤其是限于完全不進(jìn)行電力控制的形態(tài)，升壓變壓器的一次繞組的電壓相位與電流相位間必然沒有相位差的存在。為此，可改善升壓變壓器功率，減少一次繞組的電流，并使流動(dòng)在開關(guān)晶體管的電流也為最小，結(jié)果使得升壓變壓器一次繞組的溫度及開關(guān)晶體管的溫度降低，改善反相器的效率。認(rèn)為這是一種誤認(rèn)，認(rèn)為該高效率是借零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)。
如美國專利第6114814-B1號(hào)公報(bào)中的Fig.11A，11B其狀態(tài)是完全不進(jìn)行電力控制的形態(tài)，此時(shí)的動(dòng)作狀態(tài)是與一般電流共振型動(dòng)作狀態(tài)等效。換句話說，高效率的反相器電路并不是借零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)所實(shí)現(xiàn)的，事實(shí)上是借一般電流共振型機(jī)構(gòu)所實(shí)現(xiàn)。
眾所周知電流共振型反相器電路是熱陰極管點(diǎn)燈用，例如如圖27所示的電路是一般采用的。如此電流共振型電路只是基本電路結(jié)構(gòu)，并沒有調(diào)光機(jī)構(gòu)。在此，電流共振型電路中欲進(jìn)行調(diào)光時(shí)，則在前段設(shè)置DC-DC轉(zhuǎn)換器電路以進(jìn)行調(diào)光。
圖28是一種將一般電流振蕩型電路與前述設(shè)有DC-DC轉(zhuǎn)換器電路組合后的冷陰極管用反相器的調(diào)光電路。在該例中是借開關(guān)機(jī)構(gòu)Qs、抗流線圈Lc、同步慣性二極管Ds、平流電容Cv而構(gòu)造成一DC-DC轉(zhuǎn)換器電路。
另一方面，也有另一提案，其方式為改良該電流共振型電路以進(jìn)行調(diào)光。圖29是顯示日本特開平8-288080號(hào)公報(bào)所揭示的調(diào)光電路，計(jì)時(shí)器電路10、11檢測(cè)零電路后經(jīng)過一定時(shí)間，頻率控制電路12便將開關(guān)元件2、3截止。計(jì)時(shí)器電路10、11是一RS觸發(fā)器，以零電流進(jìn)行設(shè)定，在一定時(shí)間后再重設(shè)。這是借檢測(cè)零電流將開關(guān)機(jī)構(gòu)開啟后經(jīng)一定時(shí)間，再將開關(guān)機(jī)構(gòu)關(guān)閉的方式以進(jìn)行調(diào)光。
同樣手段也揭露在美國專利第6114814-B1號(hào)公報(bào)的Fig.9中。這是一如圖30所示的電路圖，RS觸發(fā)器172是以零電流設(shè)定，經(jīng)過一定時(shí)間后予以重設(shè)。美國專利第6114814-B1號(hào)公報(bào)、特開平8-288080號(hào)公報(bào)皆是檢測(cè)零電流后將開關(guān)機(jī)構(gòu)開啟，同時(shí)設(shè)定RS觸發(fā)器，經(jīng)過一定時(shí)間后再予以重設(shè)，將開關(guān)機(jī)構(gòu)關(guān)閉。每一專利都是在電流共振型電路的開關(guān)機(jī)構(gòu)具有調(diào)光功能，并具有一種在調(diào)光時(shí)延遲電流相位使其位于電壓有效值相位之后的特征，完全是同一技術(shù)思想，且實(shí)現(xiàn)方法上也大致相同。
在本案發(fā)明人所知中，借日本特開平8-288080號(hào)公報(bào)進(jìn)行調(diào)光時(shí)，控制冷陰極管或熱陰極管迄至相當(dāng)暗的狀態(tài)時(shí)，并已確認(rèn)得知開關(guān)機(jī)構(gòu)的晶體管電流會(huì)增多且產(chǎn)生發(fā)熱。
專利第2733817號(hào)說明書。
日本特開昭59-032370號(hào)公報(bào)。
日本特開平7-211472號(hào)公報(bào)。
日本特開平8-288080號(hào)公報(bào)。
日本特開2003-168585號(hào)公報(bào)。
美國專利第5495405號(hào)說明書。
美國專利第6114814-B1號(hào)說明書。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種新的放電管用反相器電路及電力控制方法。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種放電管用反相器電路，為一電流共振型反相器電路，其包含有升壓變壓器，該升壓變壓器的一次繞組具有中心分接點(diǎn)，該中心分接點(diǎn)與電源側(cè)連接，該一次繞組的二端子分別與二晶體管的集極連接，該晶體管的射極與具有中心分接點(diǎn)的電流變壓器其一次繞組各端子連接，該電流變壓器的中心分接點(diǎn)與接地側(cè)連接，該電流變壓器的二次繞組具有與二晶體管的基極連接以檢測(cè)出共振電流而能進(jìn)行振蕩的一次側(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該升壓變壓器的二次側(cè)電路具有小的漏泄電感值，該二次側(cè)電路具有放電管，該升壓變壓器的二次側(cè)電路具有可適當(dāng)賦與該升壓變壓器其分布電容的電容，及產(chǎn)生于該放電管周邊的寄生電容，所述的電容成分經(jīng)合成而構(gòu)成二次側(cè)電容，該二次側(cè)電容與該漏泄電感構(gòu)成串聯(lián)共振電路，該放電管相對(duì)于該電容成分并聯(lián)連接以構(gòu)成高品質(zhì)因素的串聯(lián)共振電路，借此獲得高升壓比，以點(diǎn)亮該放電管，并且自該升壓變壓器一次繞組側(cè)所得的相對(duì)于電壓的電流相位差較小。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種放電管用反相器電路，是電流共振型反相器電路，該電路的自激型振蕩電路的電源與電力控制機(jī)構(gòu)間設(shè)有一開關(guān)機(jī)構(gòu)，作為電流共振型反相器電路的電力控制機(jī)構(gòu)，且令該開關(guān)機(jī)構(gòu)的切換時(shí)序與該電流共振型電路的振蕩頻率無關(guān)下進(jìn)行。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的放電管用反相器電路，其中所述的升壓變壓器的中心分接點(diǎn)與電源間設(shè)有一開關(guān)機(jī)構(gòu)，作為該電流共振型反相器電路的電力控制機(jī)構(gòu)，且令該開關(guān)機(jī)構(gòu)的切換時(shí)序與該電流共振型電路的振蕩頻率無關(guān)下進(jìn)行。
前述的放電管用反相器電路，其中所述的升壓變壓器的中心分接點(diǎn)與開關(guān)機(jī)構(gòu)間設(shè)有抗流線圈。
前述的放電管用反相器電路，其中所述的開關(guān)機(jī)構(gòu)為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，該升壓變壓器的一次繞組上所流動(dòng)寄生的振動(dòng)電流其流向是與該電流共振型反相器電路的共振電流相反，以使該寄生振動(dòng)其共振電流的能量再生到電源，能使該振動(dòng)電流衰減。
前述的放電管用反相器電路，其中將該晶體管射極連接的電流變壓器替換為電流檢測(cè)電阻，且借由檢測(cè)流經(jīng)該電流檢出電阻電流，以獲得前述晶體管的開關(guān)時(shí)序。
前述的放電管用反相器電路，其中所述的電力控制機(jī)構(gòu)的振蕩頻率是與該電流共振型電路的振蕩頻率同步，并且賦與前述升壓變壓器中，一次繞組的電壓、電流波形有效值的相位大致均等。
前述的放電管用反相器電路，其中還具有一同步振蕩電路，使該同步振蕩電路兼為啟動(dòng)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容如下采用一般集極共振型電路的反相器電路的電力控制機(jī)構(gòu)中，如圖17所示，在對(duì)放電管作調(diào)光時(shí)，一般是借由設(shè)于前段的DC-DC轉(zhuǎn)換器電路控制。
又，DC-DC轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作頻率一般是與反相器電路的共振頻率無關(guān)，開關(guān)的時(shí)序不是零電壓，也不是零電流。不只如此，來自DC-DC轉(zhuǎn)換器中開關(guān)機(jī)構(gòu)的熱能也不是那么多，DC-DC轉(zhuǎn)換器電路也不會(huì)使反相器電路整體的轉(zhuǎn)換效率降低。
一般反相器電路中轉(zhuǎn)換效率變差是由于集極共振型電路的轉(zhuǎn)換效率較低，而不是因?yàn)镈C-DC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率低的緣故。這意味著零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)未必有助于反相器電路的轉(zhuǎn)換效率改善。
為檢視此技術(shù)，如圖28所示，進(jìn)行將一般反相器電路中的集極共振型電路換成電流共振型電路的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果確認(rèn)，一般半橋式電流共振型電路是因?yàn)殡娫蠢眯什睿栽陔娫措妷狠^低時(shí)有不能獲得良好結(jié)果的問題存在，但電源電壓較高時(shí)，反相器電路的轉(zhuǎn)換效率則大大地提升。
在此，將電流振蕩型電路與零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)間的關(guān)系整理如下。在零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)中，不限制流通角，完全不進(jìn)行電力控制時(shí)，如圖25中的Fig.11A，B所示，則由變壓器一次繞組側(cè)所視的電壓、電流有效值相位差變少，功率良好，因此反相器電路的轉(zhuǎn)換效率也良好。
其次，在零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)中進(jìn)行電力控制時(shí)，令電壓波形形成圖25中的Fig.11C以進(jìn)行電力控制。此時(shí)，限制流通角進(jìn)行電力控制時(shí)，如圖25的Fig.11C，11D所示，電壓、電流有效值相位差變大，功率降低，電流增多，銅損增加，使變壓器一次繞組的溫度增加。又為了增加電流，也使開關(guān)機(jī)構(gòu)晶體管的溫度增加。結(jié)果使反相器的轉(zhuǎn)換效率降低。
也就是說，對(duì)冷陰極管用反相器電路的轉(zhuǎn)換效率改善上最有助益的，不是零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)，而是刻意促成借零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)所設(shè)定特定條件下的升壓變壓器其功率改善效應(yīng)。在特定條件下指的是不限制流通角時(shí)的形態(tài)。這便所謂的電流共振型電路。
進(jìn)一步觀察，便知如下所示。
請(qǐng)參閱圖31所示，是一將圖25中Fig.11C，11D的電壓與電流關(guān)系整合成一圖，以說明零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)中的變壓器一次繞組的電壓與電流及其相位關(guān)系。這是用以進(jìn)行電力控制時(shí)，圖25中Fig.11C，11D流通角設(shè)定約25％時(shí)的圖。此時(shí)，圖31中的I點(diǎn)為開關(guān)機(jī)構(gòu)成為開啟的時(shí)序，II點(diǎn)則為開關(guān)機(jī)構(gòu)成為關(guān)閉的時(shí)序。又，波形Es是附與變壓器一次繞組的電壓，波形Er是指其電壓有效值，波形Iw則為流動(dòng)在變壓器一次繞組的電流。由該圖可知針對(duì)開關(guān)機(jī)構(gòu)的開啟是零電流時(shí)序，但關(guān)閉時(shí)則不是零電流時(shí)序。又，如此進(jìn)行零電流開關(guān)控制時(shí)與波形(電壓有效值)Er相比，波形(電流)Iw的相位必然延遲。
更進(jìn)一步觀察，便知如下所示。針對(duì)與波形(電壓有效值)Er相比，波形(電流)Iw的相位延遲多少，由延遲角與流通角(負(fù)荷比)間的關(guān)系來看則其成為一反比的單純關(guān)系。圖32便是將該狀態(tài)作成圖式。
請(qǐng)參閱圖32所示，是顯示隨著流通角的變化，算出電壓有效值的相位與電流相位如何改變，例如說明流通角在25％時(shí)，電流相對(duì)于電壓的延遲角為67.5deg。由該圖便知，可算出流通角(負(fù)荷比)為25％時(shí)的電流相對(duì)于電壓相位延遲大略為67.5deg。
其次，針對(duì)功率進(jìn)行檢討的是圖33、圖34。
在圖33中，令一次側(cè)換算的負(fù)荷電流為I，激磁電流以tanθ表示，一次繞組的電流則以1/cosθ(功率的倒數(shù))表示。
請(qǐng)參閱圖34所示，是顯示針對(duì)功率檢討時(shí)的一次側(cè)換算負(fù)荷電流、激磁電流、與一次繞組電流間的關(guān)系；其說明延遲角較大時(shí)，則激磁電流較多，無效電流較多。
在圖34中，合成電流是指1/cosθ(功率的倒數(shù))。令此為電流相位相對(duì)于電壓有效值的延遲為電流延遲角θ，與1/cosθ(功率的倒數(shù))間的關(guān)系作成圖式表示。要知道相對(duì)于負(fù)荷電流有幾倍的一次繞組電流流動(dòng)的狀態(tài)，由圖34可知如下所示。電流相對(duì)于電壓有效值相位的延遲為67.5deg時(shí)與一次繞組的電流完全不延遲時(shí)相比，能有2.61倍多的電流流動(dòng)。因此功率非常差，因銅損增加，使得一次繞組的溫度增多，又，根據(jù)同樣理由可知，開關(guān)機(jī)構(gòu)的晶體管溫度也增多。
也就是使用零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)控制電力時(shí)，例如美國專利第6114814-B1號(hào)、日本特開平8-288080號(hào)或特開昭59-032370號(hào)各公報(bào)所示的流通角控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行電力控制時(shí)，由用以改良功率的觀點(diǎn)來看，可獲得如下結(jié)論。
在流通角較大的狀態(tài)，也就是電流相位相對(duì)于電壓有效值相位的延遲較少的狀態(tài)下，反相器電路的轉(zhuǎn)換效率良好。然而流通角較小時(shí)，電流相位的延遲較大，為此功率變差，流動(dòng)在變壓器一次繞組的電流增多，因此反相器電路的轉(zhuǎn)換效率惡化。尤其在流通角愈窄、電流相位延遲愈接近90deg，無效電流遽增，效率急速惡化。
如此狀態(tài)，例如筆記型電腦采用零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)時(shí)使用AC接合器時(shí)，電源電壓變成最高，但在該條件下，執(zhí)行電力限制而使液晶畫面較暗時(shí)，電流相位的延遲變得最大。此時(shí)，實(shí)際上反相器電路會(huì)產(chǎn)生非常高的溫度。
進(jìn)而，借零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行電流控制時(shí)，仍舊有不能避免反相器電路的動(dòng)作頻率有變動(dòng)的問題存在。
在此非常清楚的是，在電力控制的狀態(tài)下為了構(gòu)成效率佳的反相器電路，零電流開關(guān)的技術(shù)思想非為必要。相反的是不利。為構(gòu)造成一轉(zhuǎn)換效率佳的反相器電路，須排除上述技術(shù)思想，采用一使升壓變壓器一次繞組上的功率最佳的方法。
另一方面，可實(shí)施日本專利2733817號(hào)(美國專利第5495405號(hào))中技術(shù)旨趣的其他方法是采用固定頻率的他激型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)者居多，此時(shí)仍有問題存在，也就是因電路參數(shù)的變化，使二次側(cè)電路的共振頻率偏移或一次側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)頻率偏移，使得不能以功率改善效應(yīng)表現(xiàn)最佳的共振頻率來驅(qū)動(dòng)。
二次側(cè)電路的共振頻率與一次側(cè)電路的驅(qū)動(dòng)頻率有錯(cuò)開時(shí)，便使反相器電路的效率極度惡化。由如此情形，在使用固定頻率的他激型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，降低二次側(cè)電路中共振電路的Q值，令它有較廣的共振特性，以對(duì)應(yīng)頻率偏移的問題。因如此理由，固定頻率的他他激型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中便難以提高二次側(cè)共振電路的Q值。
又，零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)或固定頻率的他激型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是可構(gòu)成高效率的反相器電路，但有電路零件的參數(shù)多且成本高的問題存在。此外，集極共振型電路雖具有效率不佳且溫度高的問題存在，但成本低廉。有此，以低成本化的裝置來說集極共振型電路仍受到極大支持，而這些問題仍成為高效率反相器普及化的障礙所在。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明放電管用反相器電路及電力控制方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及效果依據(jù)本發(fā)明，由一般的集極共振型電路無須做很大的電路變更，雖然其電路構(gòu)造大略相同，但是仍然可大幅提高反相器電路的轉(zhuǎn)換效率。結(jié)果可將反相器電路的溫度降低。此時(shí)，由于電力控制用所使用的IC是可照樣采用一般集極共振型電路所用的廉價(jià)品，因此成本能夠極低。
又，反相器電路的動(dòng)作頻率是正確地反映出二次側(cè)共振電路的共振頻率，因此也極容易對(duì)應(yīng)寄生電容變動(dòng)時(shí)所造成的頻率偏差，可以提升反相器電路的可靠性。
又，在放電管周邊所產(chǎn)生的寄生電容值是決定二次側(cè)電路中，其共振頻率的重要參數(shù)，盡管如此，在申請(qǐng)本發(fā)明之時(shí)還未看到有被標(biāo)準(zhǔn)化的狀態(tài)。
這在工業(yè)發(fā)展上仍為大問題，但是依照本發(fā)明，電流共振型電路可自動(dòng)尋找最恰當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)頻率，因此就算未揭露這些重要常數(shù)，反相器電路也可以自動(dòng)地在二次側(cè)電路的共振頻率下動(dòng)作。又，對(duì)于業(yè)者(熟知此項(xiàng)技藝的技術(shù)人員)而言，也同時(shí)成為一種啟發(fā)有關(guān)二次側(cè)電路中，放電管周邊寄生電容的重要性。
又，依據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)一種反相器電路，可以提高設(shè)定二次側(cè)共振電路的Q值，因此可使反相器電路的動(dòng)作頻率穩(wěn)定，進(jìn)行電力控制時(shí)，頻率變動(dòng)也少。
又，同時(shí)變壓器也可小型化。反倒是使用與一般集極共振型電路所使用的變壓器同一外徑尺寸的形態(tài)時(shí)，可使用約50％至100的大電力。此時(shí)當(dāng)然不用說必須做如此變更，也就是改變二次繞組的繞卷數(shù)，以具有適當(dāng)?shù)男孤峨姼兄?。在此無須贅言，按此實(shí)現(xiàn)的變壓器是與一般型式相同但電氣特性又完全不同。
進(jìn)而，對(duì)于變壓器中二次繞組的寄生振動(dòng)，也可以獲得足夠的抑制效果，使變壓器一次繞組的電流波形接近正弦波。
進(jìn)而又以一個(gè)反相器電路可同時(shí)將多數(shù)放電管點(diǎn)亮，借此，可以輕易實(shí)現(xiàn)一以單一電路而將多數(shù)放電管點(diǎn)亮的電路。
而也可實(shí)現(xiàn)一反相器電路，在外部電極冷陰極管(EEFL)等驅(qū)動(dòng)上，借共振升壓以高電壓驅(qū)動(dòng)，并可以高效率驅(qū)動(dòng)。
綜上所述，本發(fā)明是關(guān)于一種放電管用反相器電路及電力控制方法。該放電管用反相器電路，為一電流共振型反相器電路，其特征在于其包含有升壓變壓器，該升壓變壓器的二次側(cè)電路具有小的漏泄電感值，該二次側(cè)電路具有放電管，該升壓變壓器的二次側(cè)電路具有可適當(dāng)賦與該升壓變壓器其分布電容的電容，以及產(chǎn)生于該放電管周邊的寄生電容，所述的電容構(gòu)成二次側(cè)電容，該二次側(cè)電容與該漏泄電感構(gòu)成串聯(lián)共振電路，該放電管相對(duì)于該電容成分并聯(lián)連接以構(gòu)成高品質(zhì)因素的串聯(lián)共振電路，借此可以獲得高升壓比，以點(diǎn)亮該放電管，并且自該升壓變壓器一次繞組側(cè)所得的相對(duì)于電壓的電流相位差較小。本發(fā)明具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值，并在同類產(chǎn)品及方法中未見有類似的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及方法公開發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、方法或功能上皆有較大改進(jìn)，在技術(shù)上有較大進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果，從而更加適于實(shí)用，而具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價(jià)值，誠為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖1是顯示本發(fā)明一實(shí)施例的等效電路圖。
圖2是顯示升壓變壓器的二次側(cè)共振電路的等效電路圖。
圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例的等效電路圖。
圖4是一等效電路圖，顯示相對(duì)于一般半橋式電流共振型電路.而實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例時(shí)的形態(tài)。
圖5是顯示本發(fā)明又一實(shí)施例的等效電路圖。
圖6是顯示上述實(shí)施例中，控制電路的各部分波形的波形圖。
圖7是顯示內(nèi)建有同步振蕩電路的形態(tài)，是兼做電流共振型電路的起動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖。
圖8是一等效電路圖，顯示一連上述實(shí)施例的升壓變壓器的一次側(cè)驅(qū)動(dòng)電路包含在內(nèi)的二次側(cè)共振電路的示意圖。
圖9中上者是顯示由變壓器一次側(cè)所看到的電壓與電流相位特性圖，下者是顯示附與放電管阻抗的電壓傳遞特性圖。
圖10是顯示本實(shí)施例中各開關(guān)機(jī)構(gòu)的時(shí)序及電流的說明圖。
圖11是本發(fā)明實(shí)施例中開關(guān)機(jī)構(gòu)Qs為導(dǎo)通時(shí)的電流流動(dòng)等效電路圖。
圖12是本發(fā)明實(shí)施例中開關(guān)機(jī)構(gòu)Qs為截止時(shí)的電流流動(dòng)等效電路圖。
圖13是顯示圖10的III時(shí)序中電流振動(dòng)狀態(tài)圖。
圖14是一等效電路圖，說明本發(fā)明實(shí)施例中開關(guān)機(jī)構(gòu)Qs為截止時(shí)所顯現(xiàn)的振動(dòng)電流在電源再生的示意圖。
圖15是一說明圖，是說明本發(fā)明實(shí)施例中高電壓用升壓變壓器的二次繞組上有多量自發(fā)共振存在的狀態(tài)的說明圖。
圖16是一說明圖，是說明本發(fā)明實(shí)施例中冷陰極管用升壓變壓器的一次繞組上所產(chǎn)生的振動(dòng)電流的狀態(tài)的說明圖。
圖17是一等效電路圖，是顯示作為一般冷陰極管用反相器電路使用的集極共振型電路的示意圖。
圖18是一般冷陰極管用反相器的等效電路圖。
圖19是一說明圖，是在一般冷陰極管用反相器電路中二次側(cè)電路的共振頻率是一次側(cè)電路振蕩頻率的3倍的說明圖。
圖20是一波形圖，是顯示一般冷陰極管用反相器電路中，振蕩頻率與3次高諧波合成而產(chǎn)生梯形波形的示意圖。
圖21是一波形圖，是顯示一流動(dòng)在一般所謂3倍共振型電路的冷陰極管的電流波形的示意圖。
圖22是一說明圖，是顯示一般所謂3倍共振時(shí)所用的磁路構(gòu)造封鎖的磁通量泄漏較多的變壓器的說明圖。
圖23是一說明圖，是說明一般冷陰極管用反相器電路的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)側(cè)來看的功率改善方式的說明圖。
圖24是一般反相器電路中零電流開關(guān)型的電路圖。
圖25是一說明圖，是說明一般零電流開關(guān)型電路的動(dòng)作的說明圖。
圖26是一說明圖，是顯示不是一般零電流開關(guān)動(dòng)作的控制形態(tài)的說明圖。
圖27是一般熱陰極管點(diǎn)燈用電流共振型電路的示意圖。
圖28是一般電流共振型電路與前段設(shè)置的DC-DC轉(zhuǎn)換器電路組合而成的冷陰極管用反相器電路的調(diào)光電路的示意圖。
圖29是本發(fā)明人揭示的日本特開平8-288080號(hào)發(fā)明中的調(diào)光電路的示意圖。
圖30是美國專利第6114814-B1號(hào)中Fig.9所揭示的調(diào)光電路的示意圖。
圖31圖是一說明圖，是說明一般零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)中變壓器一次繞組的電壓與電流、一次繞組的電壓有效值的波形及其相位關(guān)系的說明圖。
圖32是一計(jì)算圖，是依一般零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)中流通角變化，電壓有效值的相位與電流相位如何變化的示意圖。
圖33是一說明圖，是顯示一般零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)中針對(duì)功率檢討時(shí)的一次側(cè)換算負(fù)荷電流、激磁電流及一次繞組電流的關(guān)系的說明圖。
圖34是一說明圖，是說明一般零電流開關(guān)中延遲角為67.5deg.時(shí)激磁電流多而使電流變成2.61倍的形態(tài)的說明圖。
具體實(shí)施例方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的放電管用反相器電路及電力控制方法其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
本發(fā)明是有鑒于上述的觀點(diǎn)而構(gòu)建，其目的是提供一種效率更高的反相器電路，排除一般集極共振型放電管用反相器電路，將此做成電流共振型，且可反映出日本專利第2733817號(hào)(美國專利第5495405號(hào))的技術(shù)旨趣。
又，本發(fā)明是一種反相器電路，借以與零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)無關(guān)的時(shí)序進(jìn)行電力控制，能改善由升壓變壓器一次側(cè)所達(dá)到的功率。或，反而積極利用一般由零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)的技術(shù)思想所排除在外的時(shí)序，能夠有效的改善升壓變壓器中一次繞組側(cè)的功率。
具體而言，電流共振型反相器電路是具有一升壓變壓器，該升壓變壓器的一次繞組具有中心分接點(diǎn)，該中心分接點(diǎn)是連接于電源側(cè)，一次繞組的其他兩端子是與兩個(gè)晶體管的集極端相連，該晶體管的射極端是與前述具有中心分接點(diǎn)的電流變壓器其一次繞組的各端子相連接，該電流變壓器的中心分接點(diǎn)又連接于接地側(cè)，該電流變壓器的二次繞組是具有一與該兩個(gè)晶體管的基極相連接以檢測(cè)該晶體管的射極電流，檢測(cè)共振電流能進(jìn)行振蕩為其特征的一次側(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該升壓變壓器的二次側(cè)電路具有小的泄漏電感值，該二次側(cè)電路設(shè)有放電管，該升壓變壓器的二次側(cè)電路是具有可適當(dāng)附加在該升壓變壓器的分布電容及該放電管周邊產(chǎn)生的寄生電容，這些電容成分是予以合成而構(gòu)成二次側(cè)電容，該二次側(cè)電容與該泄漏電感構(gòu)造成串聯(lián)共振電路，該放電管是相對(duì)于該電容成分而并聯(lián)時(shí)，構(gòu)造成一高品質(zhì)因素的串聯(lián)共振電路，可獲得高的升壓比，使該放電管點(diǎn)亮，并使相對(duì)變壓器一次繞組側(cè)看到的電壓、電流相位差較少；又，為一種放電管用反相器電路，其中該升壓變壓器的中心分接點(diǎn)與電源間設(shè)有開關(guān)機(jī)構(gòu)，以作為該反相器電路的電力控制機(jī)構(gòu)；又，令該電力控制用的開關(guān)機(jī)構(gòu)其時(shí)序與電流共振電路的振蕩頻率無關(guān)時(shí)，可使升壓變壓器一次繞組側(cè)看到的功率惡化。
又，令電力控制用的開關(guān)時(shí)序與反相器電路的振蕩頻率同步，且使其電壓、電流有效值相位均等，以提供一功率良好的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
現(xiàn)將本發(fā)明用以實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)說明如下。
以下，參考附圖進(jìn)行詳加說明。
請(qǐng)參閱圖1所示，是顯示本發(fā)明一實(shí)施例的等效電路圖。T1為具有中心分接點(diǎn)的泄漏磁通量性的升壓變壓器，該升壓變壓器T1是具有泄漏電感Ls。又，該升壓變壓器的二次側(cè)繞組是構(gòu)造成一分布參數(shù)性延遲電路，分布電容為Cw。又，Ca是一為調(diào)整共振頻率時(shí)可適當(dāng)附加的電容，Cs是放電管周邊所產(chǎn)生的寄生電容。Q1、Q2為開關(guān)機(jī)構(gòu)的晶體管。晶體管Q1、Q2的集極各連結(jié)于變壓器T1一次繞組的起始端及末端。又，變壓器T2是一電流變壓器，其一次側(cè)繞組是連接于晶體管Q1、Q2的射極，連接成可檢測(cè)流動(dòng)在晶體管Q1、Q2的射極電流。又，連接成以變壓器T2所檢測(cè)的電流是正向反饋于晶體管Q1、Q2的基極。
此外，變壓器T2的一次繞組是如此時(shí)構(gòu)造成具有中心分接點(diǎn)的連接，但也可分離該繞組，檢測(cè)流動(dòng)在晶體管的集極繞組的電流，這些形態(tài)皆與本發(fā)明技術(shù)思想均等。二次側(cè)電路的電容成為Cw、Ca、Cs是予以合成而成為共振電容，與泄漏電感Ls共同構(gòu)造成顯示升壓變壓器的二次側(cè)共振電路中，圖2所示的串聯(lián)共振電路。此時(shí)的Z為放電管阻抗，Ei＝Es·k·N2/N1、k為耦合系數(shù)、N1，N2各為一次繞組及二次繞組的繞卷數(shù)。
又，反相器的振蕩頻率是借該二次側(cè)電路的共振頻率決定。令共振頻率為fr時(shí)，該fr則如下所示。
fr=12πLs·(CW+Ca+Cs)]]>電流共振型電路的振蕩頻率是借一并載串聯(lián)共振(Parallel loadedserial resonance)電路的作用，使稍低的頻率成為振蕩頻率。
一般是以固定頻率機(jī)構(gòu)的他激型驅(qū)動(dòng)時(shí)其二次側(cè)電路為例，二次側(cè)電路的參數(shù)是在14英寸(吋)大小的筆記型電腦例中，放電管阻抗Z大約為100kΩ，反相器電路動(dòng)作頻率大約為60kHz，在如此條件下，泄漏電感Ls的適用值為240mH至280mH，二次側(cè)電容的適用值則為25pF至30pF。
如上述形態(tài)，一般機(jī)構(gòu)中60kHz下的泄漏電感Ls及二次側(cè)電容的電抗各約為100kΩ，與放電管阻抗約為一致的值為適用值。此時(shí)共振電路的Q值是1或略大于1。固定頻率機(jī)構(gòu)的他激型時(shí)，由電路可靠性的觀點(diǎn)來看，Q值太高并不好。
此外，在本發(fā)明中，為得到高品質(zhì)因素(Q值)，宜令泄漏電感Ls為較小值，且相對(duì)地加大二次側(cè)電容。又，本電路是一使二次側(cè)共振電路相對(duì)于串聯(lián)共振電路的電容成分，呈并聯(lián)連接負(fù)荷的并載串聯(lián)共振(Parallelloaded serial resonance)的電路，因此當(dāng)Q值低于1時(shí)，電路的振蕩便不持續(xù)。
又，本發(fā)明基本上是電流共振型，以電流共振型的共通性質(zhì)來說，投入電源后沒有一些起動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，便不能使振蕩起動(dòng)。
其次，請(qǐng)參閱圖3所示，是顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的等效電路圖，在前段追加有DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路。在此，電阻R1、電容C1、半導(dǎo)體閘流管(thyristor)S1、及二極管D1是構(gòu)成其起動(dòng)電路。Rt、Ct是用以決定DC-DC轉(zhuǎn)換器中，開關(guān)頻率的時(shí)間參數(shù)，可與后段的電流共振型其電流振蕩頻率無關(guān)下進(jìn)行設(shè)定。Qs是DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)機(jī)構(gòu)，Ds為同步慣性二極管，可展現(xiàn)如后述的重要功能。又，Dr是再生二極管(即二極體)。這些晶體管Q1、Q2、開關(guān)機(jī)構(gòu)Qs、同步慣性二極管Ds、再生二極管Dr也可替換成MOS-FET等開關(guān)機(jī)構(gòu)。又，本發(fā)明可適用在一般電流共振型電路，電流共振型自激型振蕩電路也可以替換成圖4所示的半橋式等形態(tài)。也就是圖4是一等效電路圖，相對(duì)于一般半橋式電流共振型電路而實(shí)施本發(fā)明的另一實(shí)施例。
本發(fā)明的特性是在于在同步慣性二極管Ds或抗流線圈Lc的后面沒有平整用電容。因此，并不是一只設(shè)有DC-DC反相器的形態(tài)。又，另一特征則在于不需要DC-DC轉(zhuǎn)換器電路的抗流線圈Lc。此時(shí)，與抗流線圈Lc相當(dāng)?shù)淖杩故窍喈?dāng)于升壓變壓器T1的一次側(cè)泄漏阻抗。為實(shí)現(xiàn)如此電路，升壓變壓器T1則須為泄漏磁通量型變壓器。此外，一次繞組側(cè)的泄漏阻抗值不足時(shí)，也可適當(dāng)?shù)卦黾幼杩?。因此，本發(fā)明并不將可適當(dāng)插入抗流線圈排除。
本發(fā)明的主要觀點(diǎn)是令開關(guān)機(jī)構(gòu)中，開關(guān)機(jī)構(gòu)Qs的開關(guān)時(shí)序與反相器的振蕩頻率無關(guān)。借此，電流共振型電路是概與變壓器一次繞組上的電壓有效值相位與所流動(dòng)的電流相位均等，如此可改善功率。
而用以改善功率的裝置也有其他種類。這是指利用一在美國專利第6114814-B1號(hào)中排除在外的Fig.12A、12B的時(shí)序。此時(shí)，須使電流共振型振蕩頻率與電力控制電路的振蕩頻率同步。
請(qǐng)參閱圖5所示，是顯示本發(fā)明的又一實(shí)施例中等效電路圖。開關(guān)機(jī)構(gòu)的晶體管Q1、Q2其射極是以電流檢測(cè)電阻R4，R5而接地。電流檢測(cè)電阻R4、R5是用以檢測(cè)共振電流的電阻，放大器A1、A2是用以檢測(cè)產(chǎn)生在該電阻的電壓。F1、F2是成形為所檢測(cè)的電壓，所合成的波形是供應(yīng)到三角波產(chǎn)生電路F 3及分頻電路Dv。借以分頻電路Dv所做分頻的電壓，驅(qū)動(dòng)晶體管Q1、Q2。借此，實(shí)現(xiàn)一電流共振型自激型振蕩電路。又，使分頻電路Dv兼為多路振蕩器的功能，也可以作為電流共振型電路的起動(dòng)機(jī)構(gòu)。
又，放電管的管電流是回饋到錯(cuò)誤放大器A3后予以放大，在比較器A4與三角波相比，生成一開關(guān)機(jī)構(gòu)Qs的開關(guān)訊號(hào)。請(qǐng)參閱圖6所示是顯示有控制電路的各部分波形。開關(guān)機(jī)構(gòu)中晶體管Q1、Q2的開關(guān)是以流動(dòng)在升壓變壓器T1是一次繞組電流It成為零的時(shí)序中進(jìn)行，因此電流相位與晶體管Q1、O2的開關(guān)訊號(hào)其相位相等。
又，開關(guān)機(jī)構(gòu)Qs的開關(guān)是由升壓變壓器T1上的電流尖峰來看呈對(duì)稱的狀態(tài)下進(jìn)行。因此，升壓變壓器T1的一次繞組上其電壓的有效值相位是與電流相位相等，可以改善功率。
請(qǐng)參閱圖7所示，是顯示一內(nèi)建有同步振蕩電路例，其具有的功能為兼為電流共振型電路的起動(dòng)機(jī)構(gòu)，并將所檢測(cè)的電流波形整形，使輸出波形調(diào)整成一定間隔狀態(tài)。該同步振蕩電路可為共振引進(jìn)型、弛張振蕩型、PLL型等。
(作用)其次，針對(duì)電流共振型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為何可帶給反相器電路高效率的原因進(jìn)行說明如下。
請(qǐng)參閱圖8所示，是一包含到升壓變壓器中一次側(cè)驅(qū)動(dòng)電路在內(nèi)的二次側(cè)共振電路的等效電路圖，顯示冷陰極管用反相器電路中升壓變壓器與冷陰極管之間的關(guān)系。在等效電路中，升壓變壓器是以三端子等效電路表示。在美國專利第6114814-B1號(hào)、第6,633,138號(hào)或第6,259,615號(hào)、及日本特開2002-233158號(hào)中稱為tank circuit，而在日本特開昭59-032370號(hào)公報(bào)稱為共振電路及本案發(fā)明人日本專利第2733817號(hào)公報(bào)(美國專利第5495405號(hào)公報(bào))及日本特開2003-168585號(hào)中則稱為共振電路，但都是指同一物。
在該圖中，Cc為一次側(cè)的耦合電容，其設(shè)置目的是為了諸如在電流共振型電路中截?cái)嚯娏饔?，或，?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為full-bridge(H-Bridg)電路時(shí)，將開關(guān)不平衡所得到的直流成分截?cái)嘤枚迦?。冷陰極管用的反相器電路中，一般是具有相當(dāng)大的值，能使其與共振不相干。這與熱陰極管用電流共振型反相器電路的技術(shù)思想不同。又，令耦合電容與共振相關(guān)時(shí)，則反相器電路的溫度增多，轉(zhuǎn)換效率降低。
Le是變壓器的泄漏電感(依關(guān)系學(xué)會(huì)的稱呼)，用以與借JIS測(cè)定法的泄漏電感Ls區(qū)分。M為變壓器的互感。Cw為變壓器二次繞組的分布電容、Ca是用以調(diào)整共振頻率時(shí)適度附加的共振電容、Cs是放電管周邊所發(fā)生的寄生電容、其等予以合成后便成為二次側(cè)共振電容，Z為放電管阻抗。
另只作為參考，就是變壓器繞組的自感為L(zhǎng)o、耦合系數(shù)為k時(shí)，則這些數(shù)據(jù)間關(guān)系如下所示。
Le＝k·LoM＝(1-k)·LoLe=Lo+1+M1Lc1]]>又，在一般電流共振型電路中，檢測(cè)共振電流的檢測(cè)機(jī)構(gòu)是設(shè)于變壓器一次側(cè)，能檢測(cè)變壓器一次側(cè)的輸入電流。
使用等效電路進(jìn)行電路模擬時(shí)，可以獲得如下的結(jié)果。
也就是在圖9中，各橫軸表示反相器電路的驅(qū)動(dòng)頻率，圖9的上面是顯示由變壓器一次側(cè)觀察的電壓與電流間的相位特性，圖9的下面則是附與放電管的阻抗Z供給電壓的傳遞特性。該圖中，放電管的阻抗Z是呈3階段變化。I是指高阻抗、II為中阻抗、III則為低阻抗的形態(tài)。
一般作為熱陰極管點(diǎn)燈電路中，使用的半橋型電流共振型電路是使共振電路與負(fù)荷串聯(lián)，在穩(wěn)定放電時(shí)對(duì)于負(fù)荷不具升壓作用。此外，為了驅(qū)動(dòng)冷陰極管，使二次側(cè)共振電路形成并載串聯(lián)共振(Parallel loaded serialresonance)電路時(shí)，在穩(wěn)定放電時(shí)也使其對(duì)負(fù)荷具有升壓作用。此時(shí)在圖9上面，相位特性與零度線交叉的頻率上便決定反相器電路的驅(qū)動(dòng)頻率。
觀察改變放電管阻抗Z為高、中、低等狀態(tài)時(shí)的相位特性可知，與共振電路的阻抗相比，隨著放電管阻抗的變低，如圖9上面所示，以圖8的檢測(cè)機(jī)構(gòu)1所檢測(cè)的電流相位是比共振電流的相位還慢，反相器電路的振蕩頻率便以較共振電路的共振頻率還低的頻率振蕩。又，阻抗小時(shí)，便沒有可與零度相交叉的頻率。這表示減少放電管阻抗Z到超過某程度時(shí)，該電流共振型反相器電路中無法持續(xù)振蕩。
放電管阻抗較低時(shí)，這表示共振電路的Q值較低。也就是本發(fā)明中，在Q值較低狀態(tài)下不能使電路振蕩持續(xù)進(jìn)行。因此本發(fā)明以Q值較高的條件構(gòu)成便形成必要。
此外，Q值高時(shí)反倒有利于本發(fā)明。這是因?yàn)镼值愈高，二次側(cè)電路的共振電流也變大，使電流共振型電路的振蕩穩(wěn)定。又，Q值較高，意指升壓變壓器的升壓比也會(huì)提高。
具體而言，為構(gòu)造成一高Q的共振電路時(shí)，可將升壓變壓器的二次繞組減少到比一般他激型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)的值并加大設(shè)定二次側(cè)電容成分值。為使泄漏阻抗值是與二次繞組的繞卷數(shù)呈2次方比例，只能稍微減少繞卷數(shù)，便可大大降低泄漏阻抗值。結(jié)果便可將一為得到所需電壓的變壓率縮小，可將升壓變壓器進(jìn)一步小型化。
其次，如下所示，說明本發(fā)明的電流共振型電路與電力控制機(jī)構(gòu)間的關(guān)系。
在圖5所示的電路中，各開關(guān)機(jī)構(gòu)的開關(guān)時(shí)序是如圖10所示。圖10是一說明圖，顯示本實(shí)施例中各開關(guān)機(jī)構(gòu)的時(shí)序與電流。開關(guān)機(jī)構(gòu)Qs的開關(guān)時(shí)序是與晶體管Q1及Q2同步，流動(dòng)在晶體管Q1、Q2電流的相位與附與在升壓變壓器T1一次繞組的電壓有效值均等下進(jìn)行切換。此時(shí)，流動(dòng)在升壓變壓器T1中心分接點(diǎn)的電流是如It所示。
更詳加觀察可知，II的時(shí)序，也就是開關(guān)機(jī)構(gòu)Qs為導(dǎo)通時(shí)，如圖11所示的開關(guān)機(jī)構(gòu)Qs為導(dǎo)通時(shí)的電流流動(dòng)的等效電路圖所示，電流是通過開關(guān)機(jī)構(gòu)Qs而朝升壓變壓器T1流動(dòng)。
其次，在圖10的III時(shí)序中，開關(guān)機(jī)構(gòu)Qs為截止時(shí)，電流則如圖12的開關(guān)機(jī)構(gòu)Qs為截止時(shí)的電流流動(dòng)的等效電路圖所示，通過同步慣性二極管Ds而流動(dòng)。
此時(shí)所產(chǎn)生的電流并不單純。圖12的電流只不過是其中一種形態(tài)，在實(shí)際的升壓變壓器的一次繞組上常常有很大的振動(dòng)電流產(chǎn)生。
請(qǐng)參閱圖13所示，是顯示圖10的III時(shí)序中電流振動(dòng)狀態(tài)圖。該振動(dòng)電流的發(fā)生原因?qū)⒃诤竺嫜a(bǔ)述，在本發(fā)明中發(fā)生有如此的振動(dòng)電流時(shí)，便將圖14的開關(guān)機(jī)構(gòu)Qs為截止時(shí)所出現(xiàn)的振動(dòng)電流再生到電源。如圖14所示的等效電路圖所示，引起振動(dòng)時(shí)，便通過Qs有逆向電流流動(dòng)，該電流是通過再生二極管Dr而將其再生到電源。
也就是相對(duì)于順向流動(dòng)的共振電流，令升壓變壓器T1的一次繞組為與短路同一的狀態(tài)，使共振電流的能量不致?lián)p失。另一方面，相對(duì)于逆向流動(dòng)的振動(dòng)電流，則使其再生到電源，以使振動(dòng)的能量衰減。
在使用一般DC-DC轉(zhuǎn)換器的調(diào)光電路中，沒有可只選擇如此再生電流而使其衰減的裝置，積存振動(dòng)電流的能量，因此一次繞組上有不預(yù)期的電流振動(dòng)出現(xiàn)。
其次，針對(duì)為何發(fā)生如此振動(dòng)電流進(jìn)行說明。
如同冷陰極管用的升壓變壓器，其繞卷數(shù)多在可產(chǎn)生高電壓的變壓器其二次繞組上有多量共振存在。以阻抗分析儀測(cè)定時(shí)，其結(jié)果是如圖15所示。圖15是一說明圖，說明高電壓用升壓變壓器的二次繞組上有多量自發(fā)共振存在的狀態(tài)。圖15的Z是指由變壓器的一次繞組側(cè)測(cè)量阻抗特性，可看到多數(shù)共振。發(fā)生如此寄生振動(dòng)的原因是由于升壓變壓器的二次繞阻形成分布參數(shù)狀，冷陰極管用反相器電路的變壓器等高壓用變壓器的二次繞組上，其所產(chǎn)生的各種寄生振動(dòng)為原因所在。
在該圖15中，I共振是一被稱為一般眾知變壓器的自發(fā)共振。而變壓器中雖未被一般所知但也有II、III、IV的自發(fā)共振存在。其中II共振的能量大，也成為電流振動(dòng)而顯現(xiàn)在一次繞組側(cè)。如此電流振動(dòng)是被當(dāng)作“不預(yù)期的共振”，也揭示在日本特開昭56-88678號(hào)中。
請(qǐng)參閱圖16所示，是一說明圖，說明冷陰極管用升壓變壓器的一次繞組上所產(chǎn)生的振動(dòng)電流狀態(tài)。由該說明圖可知，一次繞組上的電流不是理想正弦波，并有高次方且不預(yù)期的共振電流重疊。反相器電路的驅(qū)動(dòng)頻率其整數(shù)倍頻率與圖16所示的高次共振頻率一致時(shí)，則使不預(yù)期的電流的共振現(xiàn)象更顯著。
如此不預(yù)期的共振會(huì)對(duì)晶體管Q1、Q2的開關(guān)時(shí)序造成不良影響。特別是如日本特開昭59-032370號(hào)、美國專利第6,633,138號(hào)、日本特開平8-288080號(hào)等所揭示，也就是檢測(cè)零電流以決定開關(guān)時(shí)序的零電流開關(guān)機(jī)構(gòu)電路會(huì)受到深遠(yuǎn)影響。因此，使用前述般的再生機(jī)構(gòu)以使振動(dòng)電流衰減(dump)時(shí)是有效的。
有關(guān)以上作用是針對(duì)將開關(guān)機(jī)構(gòu)Qs的開關(guān)時(shí)序與晶體管Q1及Q2同步的形態(tài)進(jìn)行說明，但是與晶體管Q1、Q2上所流動(dòng)電流的開關(guān)機(jī)構(gòu)Qs的開關(guān)時(shí)序?yàn)榉峭綍r(shí)，也可以展現(xiàn)同一作用及效果。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種放電管用反相器電路，為一電流共振型反相器電路，其特征在于其包含有升壓變壓器，該升壓變壓器的一次繞組具有中心分接點(diǎn)，該中心分接點(diǎn)與電源側(cè)連接，該一次繞組的二端子分別與二晶體管的集極連接，該晶體管的射極與具有中心分接點(diǎn)的電流變壓器其一次繞組各端子連接，該電流變壓器的中心分接點(diǎn)與接地側(cè)連接，該電流變壓器的二次繞組具有與二晶體管的基極連接以檢測(cè)出共振電流而能進(jìn)行振蕩的一次側(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該升壓變壓器的二次側(cè)電路具有小的漏泄電感值，該二次側(cè)電路具有放電管，該升壓變壓器的二次側(cè)電路具有可適當(dāng)賦與該升壓變壓器其分布電容的電容，及產(chǎn)生于該放電管周邊的寄生電容，所述的電容成分經(jīng)合成而構(gòu)成二次側(cè)電容，該二次側(cè)電容與該漏泄電感構(gòu)成串聯(lián)共振電路，該放電管相對(duì)于該電容成分并聯(lián)連接以構(gòu)成高品質(zhì)因素的串聯(lián)共振電路，借此獲得高升壓比，以點(diǎn)亮該放電管，并且自該升壓變壓器一次繞組側(cè)所得的相對(duì)于電壓的電流相位差較小。
2.一種放電管用反相器電路，是電流共振型反相器電路，其特征在于該電路的自激型振蕩電路的電源與電力控制機(jī)構(gòu)間設(shè)有一開關(guān)機(jī)構(gòu)，作為電流共振型反相器電路的電力控制機(jī)構(gòu)，且令該開關(guān)機(jī)構(gòu)的切換時(shí)序與該電流共振型電路的振蕩頻率無關(guān)下進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1及2中任一權(quán)利要求所述的放電管用反相器電路，其特征在于其中所述的升壓變壓器的中心分接點(diǎn)與電源間設(shè)有一開關(guān)機(jī)構(gòu)，作為該電流共振型反相器電路的電力控制機(jī)構(gòu)，且令該開關(guān)機(jī)構(gòu)的切換時(shí)序與該電流共振型電路的振蕩頻率無關(guān)下進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的放電管用反相器電路，其特征在于其中所述的升壓變壓器的中心分接點(diǎn)與開關(guān)機(jī)構(gòu)間設(shè)有抗流線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的放電管用反相器電路，其特征在于其中所述的開關(guān)機(jī)構(gòu)為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，該升壓變壓器的一次繞組上所流動(dòng)寄生的振動(dòng)電流其流向是與該電流共振型反相器電路的共振電流相反，以使該寄生振動(dòng)其共振電流的能量再生到電源，能使該振動(dòng)電流衰減。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的放電管用反相器電路，其特征在于其中將該晶體管射極連接的電流變壓器替換為電流檢測(cè)電阻，且借由檢測(cè)流經(jīng)該電流檢出電阻電流，以獲得前述晶體管的開關(guān)時(shí)序。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的放電管用反相器電路，其特征在于其中所述的電力控制機(jī)構(gòu)的振蕩頻率是與該電流共振型電路的振蕩頻率同步，并且賦與前述升壓變壓器中，一次繞組的電壓、電流波形有效值的相位大致均等。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的放電管用反相器電路，其特征在于其中還具有一同步振蕩電路，使該同步振蕩電路兼為啟動(dòng)機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種放電管用反相器電路及電力控制方法。該一種放電管用反相器電路，為一電流共振型反相器電路，其特征在于其包含有升壓變壓器，該升壓變壓器的二次側(cè)電路具有小的漏泄電感值，該二次側(cè)電路具有放電管，該升壓變壓器的二次側(cè)電路具有可適當(dāng)賦與該升壓變壓器其分布電容的電容，以及產(chǎn)生于該放電管周邊的寄生電容，所述的電容構(gòu)成二次側(cè)電容，該二次側(cè)電容與該漏泄電感構(gòu)成串聯(lián)共振電路，該放電管相對(duì)于該電容成分并聯(lián)連接以構(gòu)成高品質(zhì)因素的串聯(lián)共振電路，借此可以獲得高升壓比，以點(diǎn)亮該放電管，并且自該升壓變壓器一次繞組側(cè)所得的相對(duì)于電壓的電流相位差較小。
文檔編號(hào)H02M7/5383GK1802059SQ200510118810
公開日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月1日
發(fā)明者牛嵨昌和 申請(qǐng)人:牛嵨昌和, 陳宏飛