CN100421347C - 利用推挽式控制芯片驱动双n-mos的半桥式换流电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用推挽式控制芯片驱动双N-MOS的半桥式换流电路，可连接一驱动电路于常见半桥式换流电路，即可使用推挽式控制芯片进行控制半桥式换流电路，包括：一推挽式控制芯片，设有二输出端；一驱动电路，设有二输入端及二输出端，该二输入端连接于该推挽式控制芯片的二输出端，接受该推挽式控制芯片的控制；及一半桥式开关组件，由一第一N通道场效应晶体管与一第二N通道场效应晶体管组成，每一N通道场效应晶体管皆设有一控制端，该控制端连接于该驱动电路的二输出端，通过该驱动电路的驱动，用以将该直流电源切换为该交流电源，并传送至变压器的一次侧端。

Description

利用推挽式控制芯片驱动双N-MOS的半桥式换流电路

技术领域

本发明涉及一种利用推挽式控制芯片驱动双N-MOS的半桥式换流电路，尤指一种可以使用推挽式控制二个N通道场效应晶体管组成的半桥式开关组件，从而驱动负载的换流电路。

背景技术

TFT面板背光源的电力供应(Power Supply)主要使用换流电路(InverterCircuit)来达成能量的转换及驱动冷阴极荧光灯管(CCFL)的发光，常见的换流电路(Inverter Circuit)因电路拓扑的不同，一般分有半桥式换流电路、全桥式换流电路及推挽式换流电路等，为将直流电转换成交流电的换流电路。

请参考图1，为常见推挽式换流电路驱动负载的电路示意图，双压器T1将电路区分成为一次侧的前级电路101与二次侧的后级电路102，该一次侧101包括有：一直流电源Vcc、一第一开关Q1、一第二开关Q2等，该二次侧102包括有：至少一电容器(C1、C2、C3)、一负载(Load)、至少一二极管(D1、D2)等。再者，一次侧101与二次侧102间连接有一推挽式控制芯片103。配合图2，为常见推挽式控制芯片输出信号及负载端输出波形示意图。推挽式控制芯片103输出一第一控制信号a与一第二控制信号b，其中第一控制信号a与第二控制信号b分别控制一次侧101的第一开关Q1与第二开关Q2的切换工作，同时依据直流电源Vcc的电压，用以提供能量并通过变压器T1将直流电源Vcc的电压升压转换到二次侧102，用以驱动负载(Load)，变压器T1的二次侧输出电压波形c显示C点的电压波形，如图2所示，二次侧输出电压波形c为交流电压波形。

上述说明中该推挽式控制芯片103为LINFINITY(MICEOSEMI)公司生产的芯片，其型号为LX1686与LX1691等系列，或为Micro international Limited公司生产的芯片，其型号为02-9RR等系列，和Beyond Innovation technology公司生产的芯片，其型号为BIT3494及BIT3193等系列。

请参考图3，为常见半桥式换流电路驱动负载式电路示意图。变压器T2将电路区分成为一次侧的前极电路201与二次侧的后级电路202，一次侧201包括有：一直流电源Vcc、二个电子开关(Q1、Q2)、一半桥式控制芯片TL494、二电容器(C1、C2)及一隔离变压器Tr等，二次侧202包括有：一负载(Load)。配合图4，为常见半桥式控制芯片输出控制信号及交流电源电压波形示意图。半桥式控制芯片TK494由二个输出端D1、D2输出控制信号D1-D2通过隔离变压器Tr用以分别控制Q1、Q2二个电子开关的切换工作。该二个电子开关Q1、Q2的切换工作，将储存于电容器C1、C2的电能通过一交连电容C3分别传送至变压器T2的一次侧端点T21，用以形成一交流电源ac。电容器C1、C2的电压为直流电源Vcc的一半电压Vcc/2。该交流电源ac用以提供能量给变压器T2，并通过变压器T2将交流电源升压转换到二次侧202，用以驱动负载(Load)。

上述说明中，若使用的换流电路(Inverter Circuit)为半桥式换流电路时则需要搭配半桥式控制芯片的控制才能工作，若为推挽式换流电路则需要搭配推挽式控制芯片的控制才能工作。因此，在实用上缺乏弹性与共用性。再者，换流电路(Inverter Circuit)在使用上还常受限于控制芯片，而导致换流电路(Inverter Circuit)因受制于以上叙述，而使控制芯片无法共用并统一购料，或需要搭配更多复杂的电路。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种利用推挽式控制芯片驱动双N-MOS的半桥式换流电路，其利用一驱动电路，分别连接于推挽式控制芯片的输出端与二个N通道场效应晶体管所组成的半桥式开关组件的切换工作。

本发明利用推挽式控制芯片驱动双N-MOS的半桥式换流电路，其于常见半桥式换流电路的二个N通道场效应晶体管与控制芯片之间连接一驱动电路。并且，控制芯片更替为推挽式控制芯片，进而控制该二个N通道场效应晶体管的切换工作。

本发明提供一种利用推挽式控制芯片驱动双N-MOS的半桥式换流电路，连接于一个变压器的一次侧端，用以将一个直流电源转换为一个交流电源，包括有，一个推挽式控制芯片，设有二个输出端；一个驱动电路，设有二个输入端及二个输出端，该二个输入端分别连接于该推挽式控制芯片的二个输出端，接受该推挽式控制芯片的控制，该驱动电路包括有：一高频变压器，其具有第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端，同时该第一输入端通过一RC串联电路连接到推挽式控制芯片的一输出端，并该第二输入端连接到该参考端，该第一输出端通过一第一电阻连接到该第一N通道场效应晶体管的控制端，该第二输出端连接到该变压器的一次侧端，及一第二电阻器，连接于推挽式控制芯片的另一输出端与该第二N通道场效应晶体管的控制端；以及使用一二极管并接于该第二电阻器；及一个半桥式开关组件，由一个第一N通道场效应晶体管与一个第二N通道场效应晶体管组成每一个N通道场效应晶体管皆设有一个控制端，并且分别连接于该驱动电路的二个输出端，通过该驱动电路的驱动，用以将该直流电源切换为该交流电源，并传送至该变压器的一次侧端。

如上述说明，本发明一种利用推挽式控制芯片驱动双N-MOS的半桥式换流电路，可以通过该驱动电路，用以接收推挽式控制芯片的控制信号，进而控制半桥式换流电路中二个N通道场效应晶体管所组成的半桥式开关组件的切换工作。

如此，本发明一种利用推挽式控制芯片驱动双N-MOS的半桥式换流电路，可连接一驱动电路于常见半桥式换流电路即可以搭配使用推挽式控制芯片进行控制，在实用上更具有弹性，且不会受限于控制芯片。并且，业者只需使用推挽式控制芯片即可同时控制推挽式换流电路与半桥式换流电路。

为了能更进一步了解本发明特征及技术内容请参阅一下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为常见推挽式换流电路驱动负载的电路示意图；

图2为常见推挽式控制芯片输出控制信号及负载端输出电压波形示意图；

图3为常见半桥式换流电路驱动负载的电路示意图；

图4为常见半桥式控制芯片输出控制信号及交流电源电压波形示意图；

图5为本发明的电路示意图；

图6为本发明另一电路示意图；

图7为本发明再一电路示意图；

图8为本发明更一电路示意图；

图9为本发明推挽式控制芯片的输出信号及交流电源电压波形示意图。

其中，附图标记说明：

101前级电路    102后级电路    103推挽式控制芯片

T1变压器

a第一控制信号  b第二控制信号  c变压器T1的二次侧输出电压波形

201前级电路    202后级电路  T2变压器

TL494半桥式控制芯片

D1-D2输出控制信号  Q1控制信号  Q2控制信号

ac交流电源

103推挽式控制芯片   302半桥式开关组件  304驱动电路

T2变压器   Gnd参考端

a第一控制信号    b第二控制信号    ac电压波形

具体实施方式

请参考第5图，为本发明的电路示意图，其中本发明利用推挽式控制芯片驱动双N-MOS的半桥式换流电路，连接于一变压器T2的一次侧端，用以将一直流电源Vcc转换成为一交流电源AC，交流电源AC并通过变压器T2以提供负载工作所需的能量。上述说明中，该交流电源AC的峰峰值为直流电源Vcc。

再参考第5图，本发明利用推挽式控制芯片驱动双N-MOS的半桥换流电路，包括有：一推挽式控制芯片103、一驱动电路304、一半桥式开关组件302及二电容器(C2、C3)。其中，推挽式控制芯片103设有二输出端A及B，可输出控制信号。驱动电路304设有二输入端及二输出端，该二输入端连接于该推挽式控制芯片103的二输出端A及B，接受该推挽式控制芯片的控制。半桥式开关组件302，由二个N通道场效应晶体管Q1、Q2组成，每一N通道场效应晶体管皆设有一控制端G，该些控制端G分别连接于该驱动电路304的二输出端，并通过该驱动电路304的驱动用以将该直流电源Vcc切换为该交流电源AC传送至变压器T2的一次侧端。

再参考第5图，其中该二N通道场效应晶体管Q1、Q2的漏极(D)连接到该变压器T2一次侧端，并个别的源极(S)端分别连接到一直流电源端Vcc与一参考端Gnd。变压器T2的另一次侧端通过电容器C3连接到参考端Gnd，并通过电容器C2连接到直流电源Vcc。同时，该二N通道场效应晶体管Q1、Q2的控制端G分别连接到驱动电路304的输出端。上述说明中，该二N通道场效应晶体管Q1、Q2连接成该半桥式开关组件302。并且，其中该二N通道场效应晶体管Q1、Q2组成一正半周驱动或一负半周驱动，该正半周驱动及该负半周驱动于变压器T2的一次侧端T21形成该交流电源AC。

再参考第5图，一驱动电路304用来驱动二N通道场效应晶体管Q1、Q2，该驱动电路304通过一RC串联电路3040连接到该推挽式控制芯片103的一输出端A，该RC串联电路3040的另一端则连接到一高频变压器Tr的一第一输入端1，高频变压器Tr的一第二输入端2连接到该参考端Gnd，高频变压器Tr的一第二输入端2连接到该参考端Gnd，高频变压器Tr的一第一输出端3，通过一第一电阻R2连接到该第一N通道场效应晶体管的控制端G，高频变压器Tr的一第二输出端4，连接到该变压器T2的一次侧端T21，上述中，第一输入端1与第一输出端3为同相位。同时，高频变压器Tr的第一输出端3与第二输出端4连接有一阻尼电阻R4，该阻尼电阻R4用来防止因变压器Tr驱动时所产生的振铃现象，而导致N通道场效应晶体管Q1的烧毁。再者，该驱动电路304使用一第二电阻器R3连接于该推挽式控制芯片103的另一输出端B与该第二N通道场效应晶体管的控制端G，及一二极管D，并接于该第二电阻器R3。

请参考图6、图7及图8，该些电路图为本发明的其它实施例电路示意图。该些电路示意图和图5的差异处在于电容器C2、C3置放位置。图6所示电路只使用电容器C3，图7所示电路只使用电容器C2，图6所示电路使用电容器C4。上述说明中，电容器C2、C3用来暂存直流电源端Vcc的电量，并将电量提供到变压器T2。请配合图5，参考图9，为本发明推挽式控制芯片的输出信号及交流电源电压波形示意图。如图9所示，推挽式控制芯片103输出端A输出一第一控制信号a，输出端B输出一第二控制信号b，如Beyond Innovation Technology公司生产的芯片，其型号为BIT3105等系列的POUT1与POUT2的时钟脉冲。于变压器T2一次侧端的T21端点可得到交流电源AC的电压波形ac，其峰峰值为直流电源Vcc。

再配合图5，参考图9，于时间t1-t2时，第一控制信号a为高电位，第二控制信号b为低电位。第一控制信号a通过RC串联电路3040传送至高频变压器Tr的第一输入端1，由于高频变压器Tr极性关系，使得此时高频变压器Tr的第一输出端3感应输出一高电位到该第一N通道场效应晶体管Q1的控制端G，并驱动该第一N通道场效应晶体管Q1导通(ON)。第二控制信号b通过该第二电阻器R3传送至该第二N通道场效应晶体管Q2的控制端G，用以控制电晶体开关Q3截止(OFF)。此时，该第一N通道场效应晶体管Q1为导通(ON)状态，该第二N通道场效应晶体管Q2为截止(OFF)状态，使得储存于电容器C2的电能可以传送至变压器T2一次侧端，并于端点T21可得到的电压波形ac为正直流电源+Vcc/2。上述说明中，该二N通道场效应晶体管Q1、Q2为一正半周驱动。

再配合图5，参考图9，于时间t2-t3时，第一控制信号a由高电位降至低电位，第二控制信号b仍保持低电位。此时，传送到该高频变压器Tr第一输入端1为低电位，由于高频变压器Tr极性关系，使得此时高频变压器Tr的第一输出端3感应输出一低电位到该第一N通道场效应晶体管Q1的控制端G，用以控制该第一N通道场效应晶体管Q1截止(OFF)。由上述说明中可知，于时间t2-t3时，该二N通道场效应晶体管Q1、Q2皆为截止(OFF)状态。此时，变压器T2的一次侧形成开路，使得储存在变压器T2内的能量得以泄除，为泄能状态。因此，此时变压器T2一次侧端的T21端点得到的电压波形ac为零电位。

再配合图5，参考图9，本发明利用推挽式控制芯片驱动双N-MOS的半桥式换流电路工作与变压器T2一次侧端的T21端点得到的电压波形ac，其在时间t5-t6时又回复到时间t1-t2时的波形，依序如上述说明，形成提供能量的交流电源AC，并其峰峰值为直流电源Vcc。同时，交流电源AC升压转换到变压器T2的二次侧，用以提供能量给负载(Load)。

纵上所述，本发明利用推挽式控制芯片驱动双N-MOS的半桥式换流电路，可连接一驱动电路304于常见半桥式换流电路，既可以搭配使用推挽式控制芯片103进行控制，在实用上更具有弹性，且不会受限于控制芯片。并且，业者只需要使用推挽式控制芯片103即可同时控制推挽式换流与半桥式换流电路。

以上所述仅为本发明最佳的具体实施例，本发明的特征并不拘限于此，任何本领域的技术人员，显而易见的变化或修改，都可涵盖于本发明的专利范围中。

Claims (5)

1. 一种利用推挽式控制芯片驱动双N-MOS的半桥式换流电路，连接于一个变压器的一次侧端，用以将一个直流电源转换为一个交流电源，包括有：

一个推挽式控制芯片，设有二个输出端；

一个驱动电路，设有二个输入端及二个输出端，该二个输入端分别连接于该推挽式控制芯片的二个输出端，接受该推挽式控制芯片的控制；及

一个半桥式开关组件，由一个第一N通道场效应晶体管与一个第二N通道场效应晶体管组成，每一个N通道场效应晶体管皆设有一个控制端，并且分别连接于该驱动电路的二个输出端，通过该驱动电路的驱动，用以将该直流电源切换为该交流电源，并传送至该变压器的一次侧端。

2. 如权利要求1所述的利用推挽式控制芯片驱动双N-MOS的半桥式换流电路，其特征在于，该二个N通道场效应晶体管组成一个正半周驱动或一个负半周驱动。

3. 如权利要求1所述的利用推挽式控制芯片驱动双N-MOS的半桥式换流电路，其特征在于，该第一N通道场效应晶体管与该第二N通道场效应晶体管的漏极连接到该变压器一次侧端，并该两个N通道场效应晶体管的源极端分别连接到一个直流电源端与一个参考端。

4. 如权利要求1所述的利用推挽式控制芯片驱动双N-MOS的半桥式换流电路，其特征在于，该驱动电路包括有：

一个高频变压器，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端，高频变压器的第一输入端通过一RC串联电路连接到该推挽式控制芯片的一个输出端，并高频变压器的第二输入端连接到一个参考端，高频变压器的第一输出端，通过一个第一电阻连接到该第一N通道场效应晶体管的控制端，高频变压器的第二输出端连接到该变压器的一次侧端；

一个第二电阻器，连接于该推挽式控制芯片的另一个输出端与该第二N通道场效应晶体管的控制端；

一个阻尼电阻连接到高频变压器的第一输出端与高频变压器的第二输出端；

一个二极管，并接于该第二电阻器。

5. 如权利要求4所述的利用推挽式控制芯片驱动半桥式换流器的电路，其特征在于，该二极管的阴极端连接到该推挽式控制芯片的另一个输出端，阳极端连接到该第二N通道场效应晶体管的控制端。

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