CN103683890A - 一种反激式快速启动驱动电路及驱动方法 - Google Patents

一种反激式快速启动驱动电路及驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种反激式快速启动驱动电路及驱动方法。该电路包括电压输入单元，具有初级、次级和辅助绕组的变压器，控制变压器初级绕组工作的驱动单元，电压上拉单元和反馈控制单元。电压上拉单元根据电压输入单元提供的直流电压执行充电过程，将输出电压上拉至一启动电压提供给驱动单元，以使驱动单元启动工作，输出驱动信号而驱动变压器初级绕组工作，变压器的辅助绕组由此产生辅助绕组电压，反馈控制单元获取辅助绕组电压，并根据辅助绕组电压的大小判断是否停止电压上拉单元的充电动作，且当停止电压上拉单元的充电动作时，反馈控制单元提供辅助绕组电压给驱动单元，以维持驱动单元继续工作。本发明能够在快速启动负载的同时保持自身较低的功率损耗。

Description

一种反激式快速启动驱动电路及驱动方法
技术领域
本发明涉及一种负载启动驱动技术，特别是关于一种反激式快速启动驱动电路及驱动方法。
背景技术
用于驱动大功率负载（例如作为液晶显示装置背光源的LED灯管）的驱动电路需要满足如高功率因数、输出恒流、电气隔离、快速启动和低功耗等要求。目前，反激式快速启动驱动电路因其电路简单，稳压性好，负载能力强，抗干扰能力强的优点被广泛用于上述大功率负载的驱动工作。图1所示是现有技术中一种反激式快速启动驱动电路结构示意图，其中驱动电路的输入端是交流电压和全桥整流滤波电路10，全桥整流滤波电路10的输出端电连接变压器20的初级绕组21的第一端，变压器20的初级绕组21的第二端电连接开关晶体管T11的第一端，开关晶体管T11的第二端通过分压电阻R11电性接地，开关晶体管T11的控制端电连接驱动芯片30，用于接收驱动芯片30输出的驱动信号。两个串联的上拉电阻R12和R13电连接全桥整流滤波电路10的输出端与稳压电容C11的第一极之间，稳压电容C11的第二极电性接地，且稳压电容C11的第一极电连接驱动芯片30的电源端。变压器20的辅助绕组22的第一端电性接地，第二端与初级绕组21的第二端相邻且互为同名端，同时还通过检测电阻R14电连接二极管D11的阳极，二极管D11的阴极电连接驱动芯片30的电源端。此外，变压器20的次级绕组23的第一端电连接二极管D12的阳极，滤波电容C12的两极分别电连接二极管D2的阴极和变压器20的次级绕组23的第二端。上述驱动电路在启动阶段，交流电压经全桥整流模块101整流后转换为直流电压输出，直流电压通过两个上拉电阻R12和R13对稳压电容C11充电，当稳压电容C11的第一极的电压达到驱动芯片30工作所需的启动电压Vcc后电路开始正常工作，进入稳定阶段。其中，如果两个上拉电阻R12和R13设置为高阻值电阻，例如兆欧级的电阻，会导致稳压电容C11的充电时间较长，进而导致电路启动时间较长，但是如果两个上拉电阻R12和R13设置为低阻值电阻，例如千欧级的电阻，虽然可以缩短电路启动时间，但代价就是导致较高的待机功耗。因此，现有技术的反激式快速启动驱动电路在启动时间和待机功耗上难以取得一个较好的折中效果。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种反激式快速启动驱动电路及驱动方法，该驱动电路在驱动方法的作用下，既能实现快速启动又能降低自身的功率损耗。
本发明提供一种反激式快速启动驱动电路，其特征在于，包括：
电压输入单元，其提供直流电压；
变压器，其包括异侧耦接的初级绕组和次级绕组，以及与所述初级绕组同侧耦接的辅助绕组，所述初级绕组的第一端电连接所述电压输入单元，以接收所述直流电压；
电压上拉单元，其输入端电连接所述电压输入单元，以接收所述直流电压，并在所述直流电压的作用下执行充电过程，以将输出电压上拉至一启动电压；
驱动单元，其电源端电连接所述电压上拉单元，以接收所述输出电压，输出端电连接所述变压器的初级绕组的第二端，并在所述电源端的电压达到所述启动电压时启动工作，驱动所述变压器的初级绕组工作；
反馈控制单元，其输入端电连接所述变压器的辅助绕组，以获取辅助绕组电压，输出端电连接与所述电压上拉单元的控制端，以根据所述辅助绕组电压的大小输出相应的控制信号，控制所述电压上拉单元停止或者恢复充电；且当所述电压上拉单元停止充电时，所述反馈控制单元还提供辅助绕组电压给所述驱动单元，以维持所述驱动单元继续工作。
根据本发明的实施例，所述电压上拉单元包括一个分压电阻以及两个串联的上拉电阻，所述分压电阻和一所述上拉电阻的第一端作为所述电压上拉单元的输入端，并接所述电压输入单元，所述分压电阻和另一所述上拉电阻的第二端则分别电连接一个开关晶体管的第一端和控制端，所述开关晶体管的控制端作为所述电压上拉单元的控制端，电连接所述反馈控制单元的输出端，所述开关晶体管的第二端电连接一个二极管的阳极，所述二极管的阴极电连接一个稳压电容的第一极，所述稳压电容的第二极电性接地，同时所述稳压电容的第一极还作为所述电压上拉单元的输出端，电连接所述驱动单元的电源端。
根据本发明的实施例，所述驱动单元包括一个驱动芯片，所述驱动芯片的电源端作为所述驱动单元的电源端，电连接所述电压上拉单元的输出端，所述驱动芯片的控制信号输出端电连接一个开关晶体管的控制端，所述开关晶体管的第一端作为所述驱动单元的输出端，电连接所述变压器的初级绕组的第二端，所述开关晶体管的第二端通过一个分压电阻电性接地。
根据本发明的实施例，所述反馈控制单元包括一个检测电阻，所述检测电阻的第一端作为所述反馈控制单元的输入端，电连接所述变压器的辅助绕组，所述检测电阻的第二端电连接一个二极管的阳极，所述二极管的阴极通过两个串联的分压电阻电性接地，两个所述分压电之间的电压作为反馈电压输入给一个比较器，所述比较器的另一输入端输入一个预设的参考电压，所述比较器的输出端电连接一个开关晶体管的控制端，所述开关晶体管的第一端电性接地，第二端则作为所述反馈控制单元的输出端，电连接所述电压上拉单元的的控制端；且所述二极管的阴极还电连接所述驱动单元的电源端。
根据本发明的实施例，所述电压输入单元包括全桥整流滤波电路。
根据本发明的实施例，上述电路还可以进一步包括：
电压输出单元，其设置在所述变压器次级绕组与负载之间，用于稳压隔离。
根据本发明的实施例，上述变压器中，所述辅助绕组的第一端电性接地，第二端与所述初级绕组的第二端相邻且互为同名端，同时所述辅助绕组的第二端还电性连接所述反馈控制单元的输入端。
电性连接所述反馈控制单元的输入端。
根据本发明的实施例，上述电压上拉单元中，所述分压电阻为千欧级的电阻，两个所述上拉电阻为兆欧级的电阻。
此外，本发明还提供一种反激式快速启动驱动电路的驱动方法，包括：
利用充电将所述驱动单元的电源端的电压上拉至一启动电压，以驱动所述驱动单元工作；
所述驱动单元驱动所述变压器的初极绕组工作，所述变压器的辅助绕组由此产生辅助绕组电压；
采集所述辅助绕组电压，并根据所述辅助绕组电压的大小判断是否停止充电：如果停止充电，由所述辅助绕组电压维持所述驱动单元继续工作。
且进一步地，当所述辅助绕组电压的大于预设的参考电压时，停止充电。
与现有技术相比，本发明提供的反激式快速启动驱动电路同时兼具快速启动和功耗较低的优点，在电路启动阶段，利用充电将驱动单元启动工作所需电压快速上拉至启动电压；在电路稳定阶段，根据变压器辅助绕组的电压进行判断，在维持驱动单元工作的同时停止充电过程，使电路进入低待机功耗状态。本发明特别适合用于驱动例如液晶显示面板LCD背光源的要求快速启动的大功率负载。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是现有技术中一种反激式快速启动驱动电路的结构示意图；
图2是本发明提供的反激式快速启动驱动电路的组成示意图；
图3是图2所示反激式快速启动驱动电路的一个具体实施例的电路结构示意图。
具体实施方式
如图2所示，是本发明提供的反激式快速启动驱动电路的组成示意图，该电路包括电压输入单元100、变压器200、电压上拉单元300、驱动单元400和反馈控制单元500。其中：
电压输入单元100，其提供直流电压。
变压器200，其包括异侧耦接的初级绕组201和次级绕组202，以及与初级绕组201同侧耦接的辅助绕组203，所述初级绕组201的第一端电连接电压输入单元100，以接收直流电压。
电压上拉单元300，其输入端电连接电压输入单元100，以接收直流电压，输出端电连接驱动单元400的电源端，以根据直流电压执行充电过程，将提供给驱动单元400的电源端的电压快速上拉至一启动电压Vcc。
驱动单元400，其输出端电连接变压器200的初级绕组201的第二端，当电源端的电压达到启动电压Vcc后，驱动单元400开始工作，输出相应的驱动信号，以驱动变压器200的初级绕组201工作。
反馈控制单元500，其输入端电连接变压器200的辅助绕组203，以获取辅助绕组电压，输出端电连接电压上拉单元300的控制端，以根据辅助绕组电压的大小判断是否输出相应的控制信号，控制电压上拉单元300停止或者恢复充电，；而且，当电压上拉单元300停止充电时，反馈控制单元500还提供辅助绕组电压给驱动单元400，以维持驱动单元400继续工作。
当然，根据需要，上述反激式快速启动驱动电路的功能模块还可以进一步地包括其他功能模块，例如在变压器200的次级绕组202与负载之间设置一稳压隔离用的电压输出模块600。
上述反激式快速启动驱动电路的驱动方法，包括：
利用充电将所述驱动单元的电源端的电压上拉至一启动电压，以驱动所述驱动单元工作；
所述驱动单元驱动所述变压器的初极绕组工作，所述变压器的辅助绕组由此产生辅助绕组电压；
采集所述辅助绕组电压，并根据所述辅助绕组电压的大小判断是否停止充电：如果停止充电，由所述辅助绕组电压维持所述驱动单元继续工作。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合具体实施例对本发明作进一步地详细说明。
如图3所示，是上述反激式快速启动驱动电路的一个具体实施例的示意图，该电路用于驱动液晶显示面板的LED背光源。其中：
电压输入单元100采用全桥整流滤波电路101构成，全桥整流滤波电路101将接收的交流电压转换成稳定的直流电压后输出。
变压器200的初级绕组201的第一端电连接电压输入单元100，以接收直流电压；辅助绕组203的第一端电性接地，第二端与初级绕组201的第二端相邻且互为同名端。
电压上拉单元300包括一个分压电阻R1以及两个串联的上拉电阻R2和R3，分压电阻R1和上拉电阻R2的第一端作为电压上拉单元300的输入端，并接在电压输入单元100的输出端，以接收直流电压，分压电阻R1和上拉电阻R3的第二端分别电连接一个开关晶体管T1的第一端和控制端，开关晶体管T1的控制端同时还作为电压上拉单元300的控制端，开关晶体管T1的第二端电连接一个二极管D1的阳极，二极管D1的阴极电连接一个稳压电容C1的第一极，稳压电容C1的第二极电性接地，同时稳压电容C1的第一极还作为电压上拉单元300的输出端，电连接驱动单元400的电源端。其中，本实施例中的上拉电阻R2和R3优选兆欧级的电阻，分压电阻R1相对较小，选取例如千欧级的电阻，以使稳压电容C1的第一极电压快速地上升至一启动电压Vcc。
驱动单元400包括一个驱动芯片Drive IC，在本实施例中，该驱动芯片Drive IC是液晶显示模板背光模组中的驱动芯片，需要在启动电压Vcc的作用下工作，输出相应的控制信号。该驱动芯片Drive IC的电源端作为驱动单元400的电源端，电连接电压上拉单元300的输出端，该驱动芯片Drive IC的控制信号输出端电连接一个开关晶体管T2的控制端，开关晶体管T2的第一端作为驱动单元400的输出端，电连接变压器200的初级绕组201的第二端，开关晶体管T2的第二端通过一个分压电阻R4电性接地。在驱动芯片Drive IC输出的控制信号的作用下，开关晶体管T2导通或者截止，从而控制变压器200的初级绕组201的第二端对地的电路连接连通或者断开。
反馈控制单元500包括一个检测电阻R5，检测电阻R5的第一端作为反馈控制单元500的输入端，电连接变压器200的辅助绕组201的第二端，以获取辅助绕组电压，检测电阻R5的第二端电连接一个二极管D2的阳极，二极管D2的阴极电连接驱动单元400的电源端（也即驱动芯片Drive IC的电源端），同时二极管D2的阴极还通过两个串联的分压电阻R6和R7电性接地。其中，分压电阻R6和R7的作用是对辅助绕组电压进行分压，分压电阻R6和R7之间的电压作为反馈电压输入给一个比较器Comp，比较器Comp的另一输入端输入一个预设的参考电压，比较器Comp的输出端电连接一个开关晶体管T3的控制端，开关晶体管T3的第一端电性接地，第二端作为反馈控制单元500的输出端，电连接电压上拉单元300的控制端（也即电压上拉单元300的开关晶体管T1的控制端）。在本实施例中，当反馈电压大于预设的参考电压时，比较器Comp输出的控制信号控制开关晶体管T3导通，从而将电压上拉单元300的开关晶体管T1的控制端的电压下拉至零电平，进而使开关晶体管T1截止，也即断开电压上拉单元300中稳压电容C1的充电路径。
具体地，上述图3所示的反激式快速启动驱动电路的工作原理如下：
电路启动阶段，电压上拉单元300接收电压输入单元100提供的直流电压，通过上拉电阻R2和R3的电位上拉作用，导通开关晶体管T1，进而导通稳压电容C1的充电路径，同时由于分压电阻R1阻值较小，因此稳压电容C1的充电电流较大，使稳压电容C1的第一极的电压快速地上升至一启动电压Vcc，从而能够快速启动驱动芯片Drive IC工作。
当稳压电容的第一极的电压达到启动电压Vcc时，驱动芯片Drive IC的电源端的电压也相应地达到启动电压Vcc，由此驱动芯片Drive IC开始工作，输出控制信号给开关晶体管T2，开关晶体管T2在控制信号的作用下导通，进而使电压输入单元100、变压器200的初级绕组201、分压电阻R4至地形成闭合的电路回路，变压器200的初级绕组201开始工作，提供初级绕组电压。
电路稳定阶段，变压器200的辅助绕组203响应初级绕组201提供的初级绕组电压而具有相应的辅助绕组电压，该辅助绕组电压经分压电阻R6和R7分压后反馈至比较器Comp，与预设的参考电压进行比较，当大于参考电压时，比较器Comp输出相应的控制信号控制开关晶体管T3导通，从而将开关晶体管T1的控制端的电压下拉至零电平，进而使开关晶体管T1截止，也就断开了电压上拉单元300中稳压电容C1的充电路径。虽然电压上拉单元300停止向稳压电容C1充电，但是由于反馈控制单元500通过检测电阻R5和二极管D2将辅助绕组电压引至驱动芯片Drive IC的电源端，因此驱动芯片Drive IC会在辅助绕组电压的作用下继续工作，不会影响电路的运作。
当然，如果辅助绕组电压下降，导致相应的反馈电压小于等于参考电压时，比较器Comp会输出相应的控制信号控制开关晶体管T3截止，从而使开关晶体管T1重新导通，电压上拉单元300恢复向稳压电容C1充电，稳压电容C1此时的充电过程与电路启动阶段时的充电过程相同。
正如背景技术提及的，现有技术的反激式快速启动驱动电路在启动时间和待机功耗上难以取得一个较好的折中效果，而上述本发明提供的反激式快速启动驱动电路能够同时兼具快速启动和低待机功耗的优点，电路的整体效率高，具有显著的进步。
需要说明的是，本发明除了用于驱动例如作为液晶显示装置背光源的LED灯管工作，还可以用于驱动其他类型的负载工作，而电路元件的参数可以根据负载的具体要求进行选取和设置。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种反激式快速启动驱动电路，其特征在于，包括：
电压输入单元，其提供直流电压；
变压器，其包括异侧耦接的初级绕组和次级绕组，以及与所述初级绕组同侧耦接的辅助绕组，所述初级绕组的第一端电连接所述电压输入单元，以接收所述直流电压；
电压上拉单元，其输入端电连接所述电压输入单元，以接收所述直流电压，并在所述直流电压的作用下执行充电过程，以将输出电压上拉至一启动电压；
驱动单元，其电源端电连接所述电压上拉单元，以接收所述输出电压，输出端电连接所述变压器的初级绕组的第二端，并在所述电源端的电压达到所述启动电压时启动工作，驱动所述变压器的初级绕组工作；
反馈控制单元，其输入端电连接所述变压器的辅助绕组，以获取辅助绕组电压，输出端电连接与所述电压上拉单元的控制端，以根据所述辅助绕组电压的大小输出相应的控制信号，控制所述电压上拉单元停止或者恢复充电；且当所述电压上拉单元停止充电时，所述反馈控制单元还提供辅助绕组电压给所述驱动单元，以维持所述驱动单元继续工作。
2.如权利要求1所述的反激式快速启动驱动电路，其特征在于：
所述电压上拉单元包括一个分压电阻以及两个串联的上拉电阻，所述分压电阻和一所述上拉电阻的第一端作为所述电压上拉单元的输入端，并接所述电压输入单元，所述分压电阻和另一所述上拉电阻的第二端则分别电连接一个开关晶体管的第一端和控制端，所述开关晶体管的控制端作为所述电压上拉单元的控制端，电连接所述反馈控制单元的输出端，所述开关晶体管的第二端电连接一个二极管的阳极，所述二极管的阴极电连接一个稳压电容的第一极，所述稳压电容的第二极电性接地，同时所述稳压电容的第一极还作为所述电压上拉单元的输出端，电连接所述驱动单元的电源端。
3.如权利要求2所述的反激式快速启动驱动电路，其特征在于：
所述驱动单元包括一个驱动芯片，所述驱动芯片的电源端作为所述驱动单元的电源端，电连接所述电压上拉单元的输出端，所述驱动芯片的控制信号输出端电连接一个开关晶体管的控制端，所述开关晶体管的第一端作为所述驱动单元的输出端，电连接所述变压器的初级绕组的第二端，所述开关晶体管的第二端通过一个分压电阻电性接地。
4.如权利要求3所述的反激式快速启动驱动电路，其特征在于：
所述反馈控制单元包括一个检测电阻，所述检测电阻的第一端作为所述反馈控制单元的输入端，电连接所述变压器的辅助绕组，所述检测电阻的第二端电连接一个二极管的阳极，所述二极管的阴极通过两个串联的分压电阻电性接地，两个所述分压电之间的电压作为反馈电压输入给一个比较器，所述比较器的另一输入端输入一个预设的参考电压，所述比较器的输出端电连接一个开关晶体管的控制端，所述开关晶体管的第一端电性接地，第二端则作为所述反馈控制单元的输出端，电连接所述电压上拉单元的的控制端；且所述二极管的阴极还电连接所述驱动单元的电源端。
5.如权利要求4所述的反激式快速启动驱动电路，其特征在于：
所述电压输入单元包括全桥整流滤波电路。
6.如权利要求1～5任意一项所述的反激式快速启动驱动电路，其特征在于，进一步还包括：
电压输出单元，其设置在所述变压器次级绕组与负载之间，用于稳压隔离。
7.如权利要求1～5任意一项所述的反激式快速启动驱动电路，其特征在于：
所述变压器中，所述辅助绕组的第一端电性接地，第二端与所述初级绕组的第二端相邻且互为同名端，同时所述辅助绕组的第二端还电性连接所述反馈控制单元的输入端。
8.如权利要求1～5任意一项所述的反激式快速启动驱动电路，其特征在于：
所述电压上拉单元中，所述分压电阻为千欧级的电阻，两个所述上拉电阻为兆欧级的电阻。
9.一种如权利要求1～8任意一项所述的反激式快速启动驱动电路的驱动方法，包括：
利用充电将所述驱动单元的电源端的电压上拉至一启动电压，以驱动所述驱动单元工作；
所述驱动单元驱动所述变压器的初极绕组工作，所述变压器的辅助绕组由此产生辅助绕组电压；
采集所述辅助绕组电压，并根据所述辅助绕组电压的大小判断是否停止充电：如果停止充电，由所述辅助绕组电压维持所述驱动单元继续工作。
10.如权利要求9所述的驱动方法，其特征在于：
当所述辅助绕组电压的大于预设的参考电压时，停止充电。
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