專利名稱：半橋式驅(qū)動裝置的制作方法
半橋式驅(qū)動裝置技術(shù)領(lǐng)域一種半橋式驅(qū)動裝置，尤其指一種可以利用推挽式控制芯片控制 半橋式換流器，并驅(qū)動負(fù)載的驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
TFT面板背光源的電力供應(yīng)(Power Supply)主要使用換流電路 (Inverter Circuit)來達(dá)到能量的轉(zhuǎn)換及驅(qū)動冷陰極熒光燈管(CCFL) 的發(fā)光。公知的換流電路(Inverter Circuit)因電路拓樸的不同， 一般 分有半橋式換流電路、全橋式換流電路及推挽式換流電路等，為將直 流電轉(zhuǎn)換成交流電的換流電路。請參考圖1，為公知推挽式換流電路應(yīng)用于CCFL負(fù)載的電路示 意圖。變壓器T1將電路區(qū)分成為一次側(cè)的前級電路101與二次側(cè)的后 級電路102。該一次側(cè)101包括有 一直流電源Vcc、 一第一幵關(guān)Ql、 一第二開關(guān)Q2等，該二次側(cè)102包括有至少一電容器(Cl、 C2、 C3)、--負(fù)載(Load)、至少-- 一.極管(Dl、 D2)等。再者， 一次側(cè)101 與二次側(cè)102間連接有一推挽式控制芯片103。參考圖1，同時配合圖2，為公知推挽式控制芯片輸出信號及負(fù)載 端輸出波形示意圖。推挽式控制芯片103輸出一第 一控制信號a與一 第二控制信號b，其中第一控制信號a與第二控制信號b分別控制-一次側(cè)101的第一開關(guān)Ql與第二開關(guān)Q2的切換動作，同時依據(jù)直流電源 Vcc的電壓，用以提供能量并借助變壓器Tl將直流電源Vcc的電壓升 壓轉(zhuǎn)換到二次側(cè)102，用以驅(qū)動負(fù)載(Load),變壓器T1的二次側(cè)102 輸出電壓波形c顯示C點的電壓波形，如圖2所示，二次側(cè)102輸出 電壓波形c為交流電壓波形。上述說明中該推挽式控制芯片103為LINFINITY(MICROSEMI) 公司生產(chǎn)的芯片，其型號為LX1686及LX1688與LX1691等系列，或 為02 Micro international Limited公司生產(chǎn)的芯片，其型號為02-9RR 、 OZ9930、 0Z9938、 0Z9939和TEXAS INSTRUMENTS公司生產(chǎn)的芯片， 其型號為TL-494、TL-594其型號為列，和Beyond Innovation Technology 公司生產(chǎn)的芯片，其型號為BIT3193、 BIT3713、 BIT3715、 BIT3501 等系列因廠牌眾多而無法一一舉例，僅以常用型號列舉。請參考圖3，為公知半橋式換流電路驅(qū)動負(fù)載的電路示意圖。變
壓器T2將電路區(qū)分成為一次側(cè)的前級電路201與二次側(cè)的后級電路 202， 一次側(cè)201包括有 一直流電源Vcc、 二個電子開關(guān)(Ql、 Q2)、 --半橋式控制芯片TL494、 二電容器(Cl、 C2)及 一驅(qū)動變壓器Tr等， 二次側(cè)202包括有 一 負(fù)載(Load)。參考圖3，同時配合圖4，為公知半橋式控制芯片輸出控制信號及 交流電源電壓波形示意圖。半橋式控制芯片TL494由二個輸出端D1、 D2輸出控制信號Dl-D2，控制信號Dl-D2通過驅(qū)動變壓器Tr用以分 別控制Ql、 Q2 二個電子開關(guān)的切換動作。該二個電子開關(guān)Ql、 Q2 為N通道場效晶體管或P通道場效晶體管。借助該二個電子開關(guān)Q1、 Q2的切換動作，將儲存于電容器Cl、 C2的電能通過一交連電容C3 分別傳送至變壓器T2的一次側(cè)端點T21,用以形成一交流電源ac。電 容器Cl、 C2的電壓為直流電源Vcc的一半電壓Vcc/2。該交流電源ac 用以提供能量給變壓器T2，并借助變壓器T2將交流電源升壓轉(zhuǎn)換到 二次側(cè)202，用以驅(qū)動負(fù)載(Load)。上述說明中，若使用的換流電路(Inverter Circuit)為半橋式換流 電路時則需要搭配半橋式控制芯片的控制才能動作，若為推挽式換流 電路則需要搭配推挽式控制芯片的控制才能動作。因此，在實用上缺 乏彈性與共享性。再者，換流電路(Inverter Circuit)在使用上亦常受 限于控制芯片，而導(dǎo)致?lián)Q流電路(Inverter Circuit)因受制于以上敘述， 而使控制芯片無法共享并統(tǒng) 一 購料，或需要搭配更多復(fù)雜的電路。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明提供一種半橋式驅(qū)動裝置，使用一驅(qū)動電路連 接于推挽式控制芯片的輸出端與二個N通道場效晶體管所組成的半橋 式開關(guān)組件，該驅(qū)動電路接受推挽式控制芯片的控制，用以驅(qū)動半橋 式開關(guān)組件的切換動作。本發(fā)明提供一種半橋式驅(qū)動裝置，其在公知半橋式換流電路的二 個電子開關(guān)與控制芯片之間連接該驅(qū)動電路。并且，控制芯片更替為 推挽式控制芯片，進(jìn)而控制該二個電子開關(guān)的切換動作。上述說明中，本發(fā)明提供的半橋式驅(qū)動裝置，包括有一驅(qū)動電路 與一半橋式開關(guān)組件，其中該驅(qū)動電路包括一第一光耦合幵關(guān)； 一第 一NPN晶體管，其集極端耦接于該第一光耦合開關(guān)的第一輸出端，其 基極端耦接于該第一光耦合開關(guān)的第二輸出端； 一第一 PNP晶體管， 其基極端與射極端分別耦接于該第一 NPN晶體管的基極端與射極端， 其集極端耦接于該一變壓器的一次側(cè)； 一第一電阻耦接于該第- PNP 晶體管的基極端與集極端之間； 一第一電容耦接于該第一NPN晶體管 的集極端與該第一PNP晶體管的集極端之間；一二極管，其陰極端耦
接于該第一 NPN晶體管的集極端，陽極端耦接于--控制電源。以及， 一第二光耦合幵關(guān)，其第一輸出端通過一第二電阻耦接于 該控制電源，第二輸出端耦接到一參考端； 一第二PNP晶體管，其射極端耦接于該控制電源，其基極端通過 - 第三電阻耦接于該第二光稱合開關(guān)的第一輸出端； 一第二NPN晶體管，其基極端通過一第四電阻 耦接于該第二光耦合開關(guān)的第 一 輸出端以及通過 一 第五電阻耦接于該 參考端，其射極端耦接于該參考端，其集極端耦接于該第二 PNP晶體 管的集極端。該半橋式開關(guān)組件包括一第一 N通道場效晶體管，其閘極端耦接 于該第一 PNP晶體管的射極端，其汲極端耦接于該直流電源，其源極 端耦接于該變壓器的一次側(cè)；及一第二 N通道場效晶體管，其閘極端 耦接于該第二 PNP晶體管的集極端，其汲極端耦接于該第一 N通道場 效晶體管的源極端，該第二N通道場效晶體管的源極耦接到該參考端。如此，本發(fā)明一種半橋式驅(qū)動裝置，使用一驅(qū)動電路于公知半橋 式換流電路，即可以搭配使用推挽式控制芯片進(jìn)行控制，在實用上更 具有彈性，且不會受限于控制芯片。并且，業(yè)者只需使用推挽式控制 芯片即可依實際需求來驅(qū)動控制推挽式換流電路或半橋式換流電路。以上的概述與接下來的詳細(xì)說明皆為示范性質(zhì)，是為了進(jìn)一步說 明本發(fā)明的保護(hù)范圍。而有關(guān)本發(fā)明的其它目的與優(yōu)點，將在后續(xù)的 說明與附圖加以闡述。
圖1為公知推挽式換流電路驅(qū)動負(fù)載的電路示意圖； 圖2為公知推挽式控制芯片輸出控制信號及負(fù)載端輸出電壓波形 示意圖；圖3為公知半橋式換流電路驅(qū)動負(fù)載的電路示意圖；圖4為公知半橋式控制芯片輸出控制信號及交流電源電壓波形示意圖；圖5為本發(fā)明的半橋式驅(qū)動裝置的電路示意圖； 圖6為本發(fā)明推挽式控制芯片的輸出信號及交流電源電壓波形示 意圖。圖號說明 公知101前級電路 102后級電路 103推挽式控制芯片 Tl變壓器a第一控制信號 b第二控制信號c變壓器Tl的二次側(cè)輸出電壓波形201前級電路T2變壓器TL494半橋式控制芯片 Dl-D2輸出控制信號 Q2控制信號 本發(fā)明103推挽式控制芯片 32半橋式開關(guān)組件 AC交流電源 TX變壓器 VDD控制電源202后級電路'士 口H —￡—; 一ac交流電源30驅(qū)動電路RL負(fù)載 Vcc直流電源 CX共振電容器具體實施方式
請參考圖5，為本發(fā)明的半橋式驅(qū)動裝置的電路示意圖。其中本 發(fā)明的半橋式驅(qū)動裝置連接于一變壓器TX的一次側(cè)，用以將一直流電 源Vcc轉(zhuǎn)換成為一交流電源AC，該交流電源AC通過變壓器TX提供 負(fù)載RL動作所需的能量。再參考圖5，本發(fā)明的半橋式驅(qū)動裝置包括有 一推挽式控制芯 片103、一驅(qū)動電路30及一半橋式開關(guān)組件32。該推挽式控制芯片103 設(shè)有一第一輸出端A與一第二輸出端B，該第--輸出端A與該第二輸 出端B分別輸出占空比(duty cycle)小于50%的--第 -控制信號a與 一第二控制信號b。該驅(qū)動電路30耦接于該推挽式控制芯片103的第 -輸出端A接受該第一控制信號a;該半橋式開關(guān)組件32由二個N通 道場效晶體管(Q1、 Q2)組成，該半橋式開關(guān)組件32耦接于該直流電 源Vcc、該驅(qū)動電路30及該變壓器TX。該半橋式開關(guān)組件32受控于 該驅(qū)動電路30，用以將該直流電源Vcc切換為該交流電源AC傳送至 該變壓器TX的-- 次側(cè)。此外，變壓器TX的一次側(cè)進(jìn)一步串聯(lián)耦接一 共振電容器CX。再參考圖5，該驅(qū)動電路30包括有-一第一光耦合開關(guān)Ul接收 第一控制信號a。 一第一 NPN晶體管Q3，其集極端耦接于該第一光耦 合幵關(guān)U1的第一輸出端，其基極端耦接于該第一光耦合開關(guān)Ul的第 二輸出端。 一第-一PNP晶體管Q4，其基極端與射極端分別耦接于該第 一 NPN晶體管Q3的基極端與射極端，其集極端耦接于該一變壓器TX 的一次側(cè)。 一第一電阻Rl耦接于該第一 PNP晶體管Q4的基極端與集 極端的間。一第一電容CI耦接于該第一 NPN晶體管Q3的集極端與該 第一 PNP晶體管Q4的集極端的間。該驅(qū)動電路30還包括有一二極管D1，其陰極端耦接于該第一NPN晶體管Q3的集極端，陽極端耦接子-"控制電源VDD。 一第二光 耦合開關(guān)U2接收第二控制信號b，其第一輸出端通過一第二電阻R2 耦接于該控制電源VDD，第二輸出端耦接到一參考端G。 一第二PNP 晶體管Q5，其射極端耦接于該控制電源VDD，其基極端通過--第二屯 阻R3耦接于該第二光耦合開關(guān)U2的第一輸出端。 一第二 NPN晶體管 Q6,其基極端通過一第四電阻R4耦接于該第二光耦合開關(guān)U2的第--輸出端以及通過一第五電阻R5耦接于該參考端G，其射極端耦接于該 參考端G，其集極端耦接于該第二 PNP晶體管Q5的集極端。再參考圖5，該半橋式開關(guān)組件32包括有一第 N通道場效晶體 管Ql與--第二 N通道場效晶體管Q2。第一 N通道場效晶體管Ql， 其閘極端耦接于該第一 PNP晶體管Q4的射極端，其汲極端耦接于該 直流電源VCC，其源極端耦接于該變壓器TX的 -次側(cè)。第二N通道 場效晶體管Q2，其閘極端耦接于該第二PNP晶體管Q5的集極端，貧-汲極端耦接于該第-- N通道場效晶體管Ql的源極端，該第二 N通道 場效晶體管Q2的源極耦接到該參考端G。此外，該第- N通道場效晶 體管Ql的閘-源極間，進(jìn)一步耦接一第一稽納二極管Zl。以及第二N 通道場效晶體管Q2的閘-源極間，進(jìn)一步耦接一第二稽納二極管Z2。再參考圖5，該直流電源Vcc經(jīng)過導(dǎo)通的第一 N通道場效晶體管 Q1 ，提供 一 正直流電源+ Vcc給該變壓器TX ，以形成 一 正半周驅(qū)動， 或是經(jīng)過導(dǎo)通的第二 N通道場效晶體管Q2，提供一負(fù)直流電源一Vcc 給該變壓器TX，以形成一負(fù)半周驅(qū)動。配合圖5，請參考圖6，圖6為本發(fā)明的推挽式控制芯片輸出信號 及交流電源電壓波形示意圖。推挽式控制芯片103為 LINFINITY(MICROSEMI)公司生產(chǎn)的芯片，其型號為LX1686及 LX1688與LX1691等系列，或為02 Micro international Limited公司生 產(chǎn)的芯片，其型號為02-9RR、 OZ9930、 0Z9938、 0Z9939禾卩TEXAS INSTRUMENTS公司生產(chǎn)的芯片，其型號為TL-494、 TL-594其型號為 歹ij，和Beyond Innovation Technology公司生產(chǎn)的芯片、其型號為BIT3193、 BIT3713、 BIT3715、 BIT3501等系列因廠牌眾多而無法-------舉例，僅以常用型號列舉。如圖6所示，推挽式控制芯片103輸出端A輸出該第一控制信號 a，輸出端B輸出該第二控制信號b。并，于變壓器TX—次側(cè)可得到 交流電源AC的電壓波形ac。再配合圖5，參考圖6，于時間tl-t2時，第一控制信號a為高電 位，第二控制信號b為低電位。高電位的第一控制信號a控制第一光 耦合開關(guān)Ul的輸出端進(jìn)入導(dǎo)通(ON),此時，控制電源VDD通過二 極管Dl傳送至第一 NPN晶體管Q3的基極端，以控制第一 NPN晶體 管Q3導(dǎo)通(ON)?？刂齐娫碫DD隨即通過二極管Dl與導(dǎo)通的第-NPN晶體管Q3驅(qū)動第一 N信道場效晶體管Ql進(jìn)入導(dǎo)通(ON)狀態(tài)。 此時，第一電容C1上儲存的電壓，會跨于第一N通道場效晶體管Q1 的閘-源極端，用以維持第一N通道場效晶體管Q1的導(dǎo)通狀態(tài)。此外，低電位的第二控制信號b控制第二光耦合開關(guān)U2的輸出端 進(jìn)入截止(OFF)，此時，控制電源VDD通過第二電阻R2與第四電阻 R4傳送至第二 NPN晶體管Q6的基極端，以控制第二 NPN晶體管Q6 導(dǎo)通(ON)。導(dǎo)通的第二 NPN晶體管Q6將第二 N通道場效晶體管Q2 的閘極拉到接地端GND，使第二 N通道場效晶體管Q2則進(jìn)入截止 (OFF)。所以在時間tl-t2時，第一 N通道場效晶體管Ql為導(dǎo)通(ON) 狀態(tài)，第二N通道場效晶體管Q2為截止(OFF)狀態(tài)。此時，直流電 源Vcc可以經(jīng)過導(dǎo)通的第一 N通道場效晶體管Ql ，而將能量傳送至變 壓器TX的々欠側(cè)與一共振電容器CX，此時變壓器TX -次側(cè)得到的 電壓波形ac為正直流電源+ Vcc，而形成一正半周驅(qū)動，而共振電容 器CX二端會建立一直流電壓。再配合圖5，參考圖6，于時間t2-t3時，第一控制信號a從高電 位降到低電位，第二控制信號b仍保持為低電位。此時，低電位的第 一控制信號a控制第--光耦合開關(guān)Ul的輸出端進(jìn)入截止(OFF),而 切斷了傳送至第一 NPN晶體管Q3的控制電源VDD，使得第--NPN 晶體管Q3也進(jìn)入截止(OFF)。同時，第一 PNP晶體管Q4導(dǎo)通(ON) 而驅(qū)動第一N信道場效晶體管Q1進(jìn)入截止(OFF)狀態(tài)。由于第二控 制信號b仍保持為低電位，所以第二 N通道場效晶體管Q2仍為截[h (OFF)狀態(tài)。由上述說明中可知，于時間t2-t3時，第- N通道場效晶體管Ql 與第二N通道場效晶體管Q2為截止(OFF)狀態(tài)，此時，流過變壓器 TX的一次側(cè)中的電流，會經(jīng)過第二 N通道場效晶體管Q2的寄身二極 管DQ2形成一續(xù)流回路。并且，從變壓器TX--次側(cè)得到的電壓波形 ac為零電位。再配合圖5，參考圖6，于時間t3-t4時，第一控制信號a仍保持 低電位，第二控制信號b由低電位上升至高電位。高電位的第二控制 信號b控制第二光耦合開關(guān)U2的輸出端進(jìn)入導(dǎo)通(ON)，導(dǎo)通的第二 光耦合開關(guān)U2將第二 PNP晶體管Q5的基極端拉到接地端GND。此 時，控制電源VDD傳送至第二 PNP晶體管Q5的射極端，而使第二 PNP晶體管Q5進(jìn)入導(dǎo)通(ON)?？刂齐娫碫DD隨即透導(dǎo)通的第二 PNP 晶體管Q5驅(qū)動第二N信道場效晶體管Q2進(jìn)入導(dǎo)通(ON)狀態(tài)。此時，第一 N通道場效晶體管Ql為截止(OFF)狀態(tài)，第二 N
通道場效晶體管Q2為導(dǎo)通(ON)狀態(tài)。而建立在共振電容器CX 二 端上的直流電壓根據(jù)導(dǎo)通的第二N通道場效晶體管Q2，傳送至變壓器 TX的一次側(cè)，此時變壓器TX -次側(cè)得到的電壓波形ac為負(fù)直流電源 一Vcc，而形成一負(fù)半周驅(qū)動。再配合圖5，參考圖6，于時間t4-t5時，第一控制信號a仍為低 電位，第二控制信號b由高電位下降到低電位。此時，第一N通道場 效晶體管Q1與第二N通道場效晶體管Q2為截止(OFF)狀態(tài)，而流 過變壓器TX的一次側(cè)中的電流，會經(jīng)過第-- N通道場效晶體管Ql的 寄身二極管DQ1形成一續(xù)流回路。并且，從變壓器TX—次側(cè)得到的 電壓波形ac為零電位。再配合圖5，參考圖6，本發(fā)明半橋式驅(qū)動裝置的電路動作以及變 壓器TX —次側(cè)得到的電壓波形ac，在時間t5-t6時又回復(fù)到時間tl-t2 時的動作與波形，依序如上述說明，形成提供能量的交流電源AC。同 時，變壓器TX將交流電源AC升壓轉(zhuǎn)換后，從二次側(cè)提供能量給負(fù)載 RL。綜上所述，本發(fā)明半橋式驅(qū)動裝置，可連接驅(qū)動電路于公知半橋 式換流電路，即可以搭配使用推挽式控制芯片進(jìn)行控制，在實用更具 有彈性，且不會受限于控制芯片。并且，業(yè)者只需使用推挽式控制芯 片即可依實際需求來驅(qū)動控制推挽式換流電路或半橋式換流電路。但，以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實施例的詳細(xì)說明與附圖， 任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，可輕易思及的變化或修飾皆 可涵蓋在本案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種半橋式驅(qū)動裝置，其特征在于，連接于一變壓器的一次側(cè)與一直流電源，包括有一第一光耦合開關(guān)，接收一第一控制信號；一第一NPN晶體管，其集極端耦接于該第一光耦合開關(guān)的第一輸出端，其基極端耦接于該第一光耦合開關(guān)的第二輸出端；一第一PNP晶體管，其基極端與射極端分別耦接于該第一NPN晶體管的基極端與射極端，其集極端耦接于該一變壓器的一次側(cè)；一第一電阻，耦接于該第一PNP晶體管的基極端與集極端之間；一第一電容，耦接于該第一NPN晶體管的集極端與該第一PNP晶體管的集極端之間；一二極管，其陰極端耦接于該第一NPN晶體管的集極端，陽極端耦接于一控制電源；一第二光耦合開關(guān)，接收一第二控制信號，其第一輸出端通過一第二電阻耦接于該控制電源，第二輸出端耦接到一參考端；一第二PNP晶體管，其射極端耦接于該控制電源，其基極端通過一第三電阻耦接于該第二光耦合開關(guān)的第一輸出端；一第二NPN晶體管，其基極端通過一第四電阻耦接于該第二光耦合開關(guān)的第一輸出端以及通過一第五電阻耦接于該參考端，其射極端耦接于該參考端，其集極端耦接于該第二PNP晶體管的集極端；一第一N通道場效晶體管，其閘極端耦接于該第一PNP晶體管的射極端，其汲極端耦接于該直流電源，其源極端耦接于該變壓器的一次側(cè)；及一第二N通道場效晶體管，其閘極端耦接于該第二PNP晶體管的集極端，其汲極端耦接于該第一N通道場效晶體管的源極端，該第二N通道場效晶體管的源極耦接到該參考端。
2. 如權(quán)利要求1所述的半橋式驅(qū)動裝置，其特征在于，該直流電 源經(jīng)過導(dǎo)通的第一n通道場效晶體管，提供一正直流電源給該變壓器， 以形成一正半周驅(qū)動。
3. 如權(quán)利要求1所述的半橋式驅(qū)動裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括有 一 共振電容器，該共振電容器串聯(lián)耦接于該變壓器的^ 次側(cè)。
4. 如權(quán)利要求3所述的半橋式驅(qū)動裝置，其特征在于，經(jīng)過導(dǎo)通 的第二 N通道場效晶體管，該共振電容器提供一負(fù)直流電源給該變壓 器，以形成一負(fù)半周驅(qū)動。
5. 如權(quán)利要求1所述的半橋式驅(qū)動裝置，其特征在于，該第一控 制信號與該第二控制信號由 一 推挽式控制芯片輸出，且其占空比皆小 于50%。
6. 如權(quán)利要求1所述的半橋式驅(qū)動裝置，其特征在于，進(jìn)一步包 括有一第一稽納二極管耦接于該第一 N通道場效晶體管的閘-源極之間。
7. 如權(quán)利要求1所述的半橋式驅(qū)動裝置，其特征在于，進(jìn)-步包 括有一第二稽納二極管耦接于該第二 N通道場效晶體管的閘-源極之 間。
全文摘要
一種半橋式驅(qū)動裝置包括有一推挽式控制芯片，輸出占空比小于50％的第一控制信號與第二控制信號；一驅(qū)動電路耦接于該推挽式控制芯片與一直流電源，接受該第一控制信號與該第二控制信號；及一由二個N通道場效晶體管組成的半橋式開關(guān)組件，該半橋式開關(guān)組件耦接于該直流電源、該驅(qū)動電路及一變壓器，該半橋式開關(guān)組件受控于該驅(qū)動電路，用以將該直流電源切換為該交流電源傳送至該變壓器的一次側(cè)。
文檔編號H02M7/00GK101212189SQ200610170588
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月26日
發(fā)明者王政雄, 陳振剛 申請人:聯(lián)昌電子企業(yè)股份有限公司