TWI230499B - Dc/ac conversion device and controller IC thereof - Google Patents

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TWI230499B
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Kenichi Fukumoto
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Description

1230499 玖、發明說明 [發明所屬之技術領娀] 本發明係有關一種從電氣設備附設的電源連接器或電 池等的直流電源產生用以驅動負載的交流電壓的直流_交 流變換裝置（下稱變流器）及其控制器Ic。 [先前技術] 兮陰極螢光燈（CCFL)係用來作為筆記型個人電腦的 液晶顯示器或液晶電視顯像機等的液晶顯示器的背光源。 :cCFL具有大致與一般熱陰極螢光燈同樣高的效率及同 ‘長的壽命。並且’劣略熱陰極勞光燈所具有的燈絲。 為了起動此CCFL並使其動作，需要高交流電麼。例 ㈣約為1GG()V(伏特），動作電壓約為副V。使 電源產生此高交流電壓。或液晶電視顯像機等的直流 以往，一般使用羅耶（R〇y 器。此羅耶電路係由可飽和 路：為cc…流 並且’藉由可飽和磁心變厂…非=制電晶體構成， 晶體的非線性電流增益特性;”生：磁率以及控制電 外部時脈或驅動電路。 、盥。羅耶電路本身無需 不過’羅耶電路基本上 負載電流變化之情形下，…。在輸入電壓、 需要用來將電力供給至羅耶電路的％定輸出電壓。因此， 耶電路的變流器難以小型化：周即益。因Λ ’使用羅 為提高電力變換效率安：力變換效率亦很低。 木有—種CCFL用變流器（參 314664 5 1230499
考曰本專利特開I -50489號公報）。此變流器係於變壓器 的初級繞組串聯遠技 … 妾弟1 + ¥體開關，並將串聯連接的第2 半導體開關與雷空哭、、， °°亚馬卩連接於變壓器的初級繞組，並將 ^ 口“的與負载串聯連接於變壓器的次級繞組。並且， 猎由使义[杰的初級側電流回流至控制電路並與參考電塵 相比較，而形成批在丨丨 + 土 !、第2半導體開I::預制信號導通關斷控制第 日 JL將預疋父流電力供給至負載。 又’提案有一種使用四個丰導妒門關从入干# / 型CCFL用變流器（表老盖岡/t 電橋（Η電橋） "吴國專利第62596 1 5號說明書）。此 ：流器係藉由串聯j£無田 甲聯共振用電容器，將H電橋 於變壓器的初級繞组，廿蔣备讲± 铷®而運接 組。藉由構成Η電/的^ 接於變麼器的次級繞 精構成^橋的四個半導體開關中第ι 體開關，於變壓哭的如你络4 Ώ牛¥ …4从 初級繞組形成第1方向的電流路徑，, 由弟2組的兩個半導體 猎 士二α + 士 為的初級繞組形成第2 方向的電鱗徑。並且，藉由使流至Μ||的· 電流回流至控制電路並與參考„相比較，而產生:固且= :同-脈寬控制其脈衝的相對位置的控制信號 = 給至Η笔橋的半導體開關，以調整供給 “、 檢測出變壓器的次級繞組的電屢，' ，电力。又， 山 以進行過電壓保護。 又而，，習知變流器在暫時停止cc 下，係藉由運轉/停止信號切斷控 月形 待機狀態。 、路…源，而處於 於此待機狀態下，隨著控制電路部的 對變流器用半導體開關供給駆動 ’、辦’ &止 動L唬。不過，於供給半 314664 6 1230499 體開關的驅動信號的問極有靜電電容，即使導通（0N)的半 =開關的驅動信號停止，仍不會立即關斷（off)，電流會 繼績流動。由於此雷、租姓、六 曰 田於此“保持流動，直到半導體開關的閘極 電極靜電電容的電荷通過下拉兩 L i j H卜孜包阻（或提升電阻）而放電為 止’通常，導通時間合鐵具，甘 的數倍大。d曰又長，其大小會成為-般負載電流 由於每當停止時，此過大負載電流即會流動，故形成 對負載即CCFL極強的應力， 心 而成為其舞命縮短等的原因。 因此’本發明目的在於想 ^ ^ , 隹y、徒供一種於次級繞組連接於負 載的變壓器的初級繞袓执罢企、# 、、 兀組°又置+導體開關電路，脈寬調變 (PWM)此半導體開關電路 W电路的各開關，以進行定電流控制， 同時防止轉換至待機妝能主 钱狀恶時之過大電流發生的變流器及豆 控制器1C。 [發明内容] 本發明變流器传呈 L时係具有·直流電源；具有初級繞組和至 少*一個次級繞組的戀厭哭· ^ ^ ，用來使黾流自前述直流電源朝 第方向矛第2方向父互流至前述初級繞組的半導體開關電 路；連接於前述次級繞組的負載；檢測出流至前述負載之 私抓並產生电*檢測信號的電流檢測電路；產生三角形 波信號的三角形波作缺& 1 °儿產生氧路；接收前述三角形波信號 和前述電流檢測信號，缺义 根據則述電k檢測信號，比較誤差 信號與前述三角形浊位。奋 ^就’以產生PWM控制信號的pwm控 制信號產生電路；以爲认 及輸入前述PWM控制信號和運轉/停 止信號，在處於前述運_ / 衿/如止#唬扎不運轉的狀態時，將 314664 7 iZi〇499 對應前述PWM控制信號的 體開關電路，在虛私、， 關驅動信號供給至前述半導 牡蜒於丽述 時，將使電流不合γ义 Τ止^號指示停止的狀態 1曰攸則述電满、、六 動信號供給至前述東道Μ 〜W至前述初級繞組的開關驅 、f V體開關垂 當成Λ前什、富以 自電路的開關驅動電路； 田风馮刚述運轉/停止信 對前述PWM控制信號產生私示停止的狀態時，即切斷 源供給，同時，前诚卩卩μ兔路及前述開關驅動電路的電 導體關恭攸tb a 甩路進一步控制導通前述半 令骽開關包路中的開關的至小一 干 該開關。 夕個開關驅動信號，俾切斷 本發明之控制器1(:是 供仏至M A & 束驅動半導體開關電路，控制 1〃、、、°至負载的交流電力的控制哭^ iiL . .L .. fj °。Ic，其特徵在於具有：诖 接有外接之振盪用電容器鱼 /、振盪用電阻，以產生二备形 的三角形波信號產生塊；接生一角形波
至刖述負载之電流的電流檢 "L f卢，比妒He A b 、H。唬，根據丽述電流檢测信 就比較玦差化號與前述三 ^ σ, ^ ^ 用波形包唬，以產生PWM控制 h唬的PWM控制信號產生電 及輸入丽述PWM控制信 唬和運轉/停止作垆，扁声认乂 /〇 办… 處於别述運轉停止信號指示運轉的 狀恶呀，將對應前述PWM控制 乂 、 利就的開關驅動信號供給 収導體開關電路，在處於前述運轉/停止信號指示停止 的狀態時，將用來使電流不會從前述電源流至前述初級繞 組的開關驅動信號供給至前述半導體開關電路的開關電2 驅動電路；當成為前述運轉/停止信號指示停止的狀態二 即切斷對接收運轉/停止信號的電路以外的所有電路的$ 源供給，同時，前述開關驅動電路進—步控制導通前述= 314664 8 1230499 I體開關雷％ & 該開關。 的開關的至少-個開關驅動信號，俾切斷 半導體開關電路中的開關為M0S(金屬氧化膜 如述開關驅動電路呈古 、， 前述運轉/佟:路具有輸入丽述PWM控制信號和 成前述開關驅動信號。 -㈣笔路的輪出形 别述開關驅動電路呈右· 二、 和前述運轅//r L 八·輸入丽述PWM控制信號 轉/停止信號的邏輯雷 前述1>购控制信號 、根據通過此邏輯電路的 預定邏輯產生^' L—角波形信號同步的時脈，按照 驅動信號，輪出义、+、鬼，以及放大丽述開關 …出剛述閘極驅動信號的輸出塊。 别述輪出塊係輪出將於 1 轉的前述間極驅動信號，' 孤述開關信號予以反 極驅動j古_上h ^ 於其輸出端具有將前述閘 彳°5虎上拉至預定電位的上拉命阳务占 1 停止信號指示停止的狀態 ：，在處於前述運轉/ 又 _ 丁使该上拉電阻短路。 ，則述負載為冷陰極螢光燈。 根據本發明，在對丰導雕 調變（PWM)，以谁 > —费月"4甩路的各開關予以脈寬 切斷於制〃 控制’同時藉由運轉/停止信號 刀斷控制電路部的電源，以處於 1口就 於此用途的控制器心，可防⑨的變流器以及用 過大電流。 換至待機狀態之際發生 又，按照輸入PWM控制信號及 電路的輪出，形忐+ 轉/停止信號的邏輯 ’伽路驅動信號，藉此可簡單地構成。 314664 9 1230499 [實施方式] 以下參考圖面，就本發明之從直流電源產生用來驅動 負載的交流電麼的^流裔及其控制器I c的實施形態加以說 明。 弟1圖是顯示使用絶緣後:壓器、全電橋型開關電路進行 PWM控制的本發明第1實施形態的變流器整體構造的圖 式，第2圖是顯示用於此用途的控制器ic(即變流器控制用 1C)的内部構造的圖式。 於第1圖中，藉由第1開關之P型MOSFET(下稱 PM〇S)101以及第2開關之N型]VIOSFET(下稱NMOS) 1 02，形 成朝變壓器TR的初級繞組105的第1方向電流路徑。又，藉 由苐3開關之pMO S 1 03以及第4開關之NMOS 1 04形成朝變 反為T R的初級繞組1 〇 5的弟2方向電流路徑。這些ρ μ 〇 s 101、 103、NMOS 102、1〇4分別具有本體二極體（b〇dy diode)(亦即背閘極二極體（back gate以0心））。藉此本體二 極體，可產生與本來電流路徑方向相反的電流。而且，亦 可另外設置可發揮與本體二極體相同功能的二極體。 直流電源BAT的電源電壓經由PM〇S i〇1、1〇3、NM〇s 102、 1〇4供給至變壓器TR的初級繞組ι〇5，於其次級繞組 〇 6誘起對應繞組數比的高電壓。將此誘起的高電壓供給至 冷陰極螢光燈FL，並點亮冷陰極螢光燈FL。 "、叩1 ] 1黾谷态11 2是同時檢測電阻1 1 7、電阻11 8 ^力方、Q陰極螢光燈FL的電壓，並回授至控制器IC者。 私阻】1 4、電阻1 1 5是檢測流至冷陰極螢光燈FL的電流，並 314664 10 1230499 回至控制flic 2GG者。又，電容器⑴是用來藉由盆電容 及變壓請的阻抗成分共振者，冷陰極螢光燈FL的寄生電 容亦有助於此共振。113、116、119、12〇是二極體。又， 15 1、152是電源電壓穩定用之電容器。 控制裔IC 2 0 0具有趨叙你|仏山 ，、啕禝數個輸出入插腳。第i插腳1]?是 PWM模式與間歇動作(以下稱叢發)模式的切換端子。自外 部將決定這些模式切換以及叢發模式時的卫作比的工作传 號二υ τ γ輸人至此第i插腳i p。第2插腳2 p係連接叢發模^ 振盪器（BOSC)的振盪頻率設定用電容器的電容連接端 子。設定用電容器131係連接於此第2插腳2p，於此產生= 發用三角形波信號BCT。 第3插腳3P是連接PWM模式振盪器（〇sc)的振盪頻率 设定用電容器的電容連接端子。設定用電容器Η]係連接於 此第3插腳3P。於此產生PWM用三角形波信號〇丁。第*插腳 4P是設定第3插腳3P的充電電流的設定電阻連接端子。於 此第4插腳4P連接有設定用電阻133，並流通有對應其電位 RT及電阻值的電流。第5插腳5p是接地端子，其位於接地 電位GND 〇 第6插胳P6P是設定第3插腳3p的充電電流的設定電 阻連接端子。設定用電阻134係連接於此第6插腳6p，藉 由控制器1C 200的内部電路的控制，此電阻丨34並聯連接 或切離於設定用電阻133。此第6插腳6p的電位SRT係 成為接地電位GND或第4插腳4P的電位RT。第7插腳 7P是用來設定定時閂鎖的設定電容連接端子。於此第7插 314664 11 !23〇499 =連接有用來決定内部保護動作用的動作時限的電容 。。二，並產生對應電容器135的電荷的電位⑽。 第9插腳9P是第】％| m + 石、人仏 疋弟1决差放大為用輪入端子。對應产 至冷陰極螢光燈FL的電产& +、、ώ ^^心刀L 、古、τ〇 电现的包流檢測信號（以下稱檢測帝 •係經由電阻140輸入至此第 】： 心輸入第1誤差放大器。第8插…第：；= :用輸出端子。^容器136連接於此第8插腳8P與第9 腳9P之間。第8插腳8p 的电位將成為回授電壓FB， 且成為PWM控制用的控制電麼。 夂帝两、θ 要未4寸別祝明， 口电壓即以接地電壓為基準。 第1 0插腳i 0P是第 施加於冷陰極勞光燈j的=放大"用輸入端子。對應 測電M)vs係經由電阻13整的電㈣測信號（以下稱檢 將此檢測電壓vs輸 二此第10插腳1()P。亚且’
盥蜜8杯 至弟2块差放大器。於第10插腳10P /、弟j插腳8P之間連接有電容器137。 弟11插腳11P是起動及起動時 1 4 3 Φ ^ ^ 1 ^ 〜〜』相"田电阻
,°°而將延遲起動信號ST且抑制雜訊的信？卢 S T B施加於士卜楚7 q 4 、 〇 JU w定緩Γ連士 腳11 Ρ。第1 2插腳1 2Ρ是連接用來 汉疋緩k起動時間的電 ]2Ρ^,. ^ 电合的电谷連接端子。於此第12插腳 12Ρ與接地之間連接 r ^ ^ 时141，亚產生在起動時緩緩 上幵的緩fe起動用電壓s s。 第13插腳13p早 D v用端子，在與其他控制器1C 一 同動作時，與其相；表）咏 。弟14插腳14P是内部時脈輸入 輪出螭子，在與1他抻 _ / &制益Ic 一同動作時，與其相連接。 314664 12 I0499 2 二、插-15P疋外接之FET驅動電路的接地端子。 =/腳16ps輸出NM0S 102閑極驅動信號m的端 :端Γ7插腳μ是輸出NM〇S104的間極驅動信號奶 的&子。弟18插腳18P是輪屮ρΜης aa 疋輸出PM〇s的閘極驅動信號P2 的^子。苐1P插腳19p 輪出0S 101的閘極驅動信號 广子，軸腳册是輸入電源電麼VCC的電源端 子0 於顯示控制器IC·的内部構造的第2圖中，OSC塊 2〇匕會產生藉由連接於第3插腳3p的電容器132以及連接 於弟4插腳4P的雷阻1 q q ίο/! 'j, 0电阻lj3、134決定週期的PWM三角形 波信號CT，並供給至PWM比較器2i4。再者，⑽塊加 知將與二角形波信號CT同步的内部時脈供給至邏 203。 BOSC塊疋叢發用二角形波信號振盈電路，並產生藉由 連接於第2插腳2P的電容器131決定的叢發用三角形波信 唬BCT。將叢發用三角形波信號bct的頻率設定成明顯低 灰PWM二角形波信號CT^頻率（Bc丁頻率lc丁頻率）。藉由 比較器221比較供、給至第！插腳？的類比（直流電壓）工作信 號DUTY與叢發用三角形波信號BCT。藉由此比較器221的 比較輸出’透過「或」電路（qR eireuh)239，驅動NPN電 晶體（以下稱NPN)234。而且，在將數位（pwM形式）工作信 號DUTY供給至第1插腳1?時，連接電阻於第2插腳2p，並 從BOSC塊202產生叢發用預定電壓。 邏輯塊203輸入PWM控制信號等，按照預定邏輯產生 η 3]4664 (修正頁） 1230499 開關驅動信號。輸出塊204根據來自邏輯塊203的開關驅動 信號產生閘極驅動信號pi、p2、Ni、N2，並施加kPM〇s 101 ' 103、NMOS 102、104的閘極。 緩慢起動塊205輪入起動信號ST，藉由電容器142、 電阻143緩慢上昇的電壓STB之比較器217的輸入超過其 參考電壓Vref 6時，即藉由比較器217的輸出起動。比較 器217的輸出可驅動邏輯塊2〇3。而且，249是反相電路。 又，藉由比較器217的輸出，透過或電路243，重設正反 杰（FF)電路242。當起動塊2〇5起動時，緩慢起動電壓ss 會緩緩上昇，並輸入至PWM比較器214以作為比較輸入。 □此於起動時’ PWM控制係根據緩慢起動電壓S s進行。 且於起動時，比較器216在輸入超過參考電壓Vref 5 的時間點，透過或電路247關斷NM〇s 246。藉此，使電 阻？4脫離，變更PWM用三角形波信號ct的頻率。又， 比較器213的輸出亦輸入或電路247。 第1誤差放大器2U將與冷陰極螢光燈FL的電流成 =比的檢測電流IS與參考電壓Vref2(例如丨·2^加以比
車乂藉由對應其决差的輸出控制連接於定電流源Η的NpN 2 3 5。此N P N 2 3 5的章梅择彳查垃认妨。』 术極係連接於弟8插腳8P，此連接點（亦 …聊8P)的電位成為回授電麼FB ’並輸入PWM比 較裔2 1 4以作為比較輸入。 PWM比較器214比較三角 y /反就CT與回授雷廢τ 或緩慢起動電壓SS中較低的電壓，以 _，廿生控制信 號亚透過及電路248供給至邏輯媸π]认土各 ^科塊203。於起動結束核 3 J 4664 14 1230499 的穩定狀態下，比較三角形波信號ct與回授電壓FB，自 動地控制使設定的電流流至冷陰極螢光燈FL。 且由於電容器136連接於第8插腳8P與第9插腳9P 之間，故回授電壓FB會平穩地增加或減少。因此，pwM 控制不會驟變，可平穩地進行。 弟2杂差放大器212將與冷陰極螢光燈fl的電壓成 正比的檢測電壓VS與參考電壓Vref 3(例如1.25V)加以比 較，藉由對應其誤差的輸出控制雙集極之一方連接於定電 流源II的雙極構造的NPN 238。由於此NPN的集極仍然 連接於第8插腳8P，故亦藉由檢測電壓VS控制回授電壓 FB。因此，比較器212及NPN 238構成控制回授信號fb 的回授信號控制電路。 而且’回授電壓FB —旦超過參考電壓Vref 1 (例如3V) 時，PNP電晶體（以下稱Pnp)231即導通，以限制回授電 壓FB的過度上昇。 比較器215係比較藉由電阻240、241將電源電壓Vcc 分壓所得的電壓與參考電壓Vref 7(例如2.2V)，於電源電 Vcc達到預定值的時間點，反轉其輸出，並透過或電路 243，重設ff電路242。 比較器218係將缓慢起動電壓ss與參考電壓Vref 8(例如2.2V)加以比較，電壓SS —增大，即透過及電路244 以及或電路239導通NPN 234。藉由NPN 234的導通，二 極體232藉由流源12反向偏置，其結果，第1誤差放大器 211可進行正常動作。因此，NPN 234、二極體232以及電 15 314664 1230499 寬控制的控制模式切換 236係過電壓限制用。 流源12將構成切換叢發控制與脈 電路。而且，二極體237及pNp 雙集極的另一方連接於宁心 安於疋电流源13的NPN 238藉由 第2誤差放大器2 1 2導通眸，α “ 守逋日守，比較器219即在此集極的電 壓低於參考電壓Vref 9(例如^ nv、 V例如3.〇V)下反轉比較輸出。比較 器220將回授電壓FB盥夂者啻网w ，、多考電壓Vref 1〇(例如3·0ν)加以 比較，當回授電壓FB增高時，g卩g μ , & μ， ^ 即反轉比車父輸出。透過或 電路245將比較器219、22〇的輪出及比較器2ΐ8的輸出的 反轉信號施加於定時塊2G6’計測預定時S並將其輸出。 藉此定時塊206的輸出設定FF242，藉此ff電路μ]的 輸出停止邏輯塊2 0 3的動作。 其次，亦參考第3圖、第4圖及第5圖說明如以上構 成的變流器的動作，特別是起動時正f運轉時及停止時的 動作。第3圖疋自帛！圖及第2圖取出有關起動時、停止 時的部分的說明用電路圖’ f 4圖是顯示輸出塊2〇4的構 造例及半導體開關電路的圖式。帛5圖是用來說明其動作 的時序圖。 於第4圖的輸出塊2〇4中具備有輸出閘極驅動信號η 至Ν2的驅動電路2〇4-1至2〇4-4。各驅動電路ΜΑ]至 204-4係由包含pM〇s Qp和M〇s Qn的CM〇s型反相電路 以及上拉或下拉用電阻Rp所構成。又，€?是形成於=導 體開關101至104的閘極源極間的靜電電容。此靜電電容 CP係根據閘極驅動信號P 1至N2的大小進行充電，此靜 電電容Cp的充電電荷係透過電阻Rp進行放電。 314664 16 1230499 P1至N2，並供給至MOS FET101至1 04，以進行變流器 動作。 由於變流器的負載之冷陰極螢光燈FL在所施加電壓 達到預定值之前不會點亮，故在緩慢起動的最初階段，輸 出電壓Vo會隨著緩慢起動電壓ss上昇而上昇。因此，不會 如習知般，過大輪出電壓¥〇(例如2000至25〇(^)隨著上限值 的回授電壓FB施加於冷陰極螢光燈1^。又，由於亦不會隨 著過大輸出電壓Vo的施加而發生突入電流，故可明顯^低 苑加於冷陰極螢光燈FL、變流器的主電路構件（M⑽叩丁 101至104、變壓器TR、電池BAT等）的損傷或應力。 檢測輸出電壓Vo、輸出電流1〇，藉由第i誤差放大器 211、第2誤差放大器212將此檢測電壓Vs、檢測電流。與參 考私壓Vref2、參考電壓Vref3加以比較，藉由其比較輸出 控制NPN235、NPN238。當刪235、刪238受到控制時， 回授電壓FB即從上限值降下。
^輸出電壓Vo上昇，達到起動電壓（約ι〇〇〇ν)時，輸技 二:Ιο即開始流出，冷陰極螢光燈几會亮燈，同時，輸注 電壓Vo會降至動作電壓(約6〇〇ν)。即使於此時間點，仍不 會：過大突入電流流動。並且，^出電流ι〇會緩緩上昇， :二方面’輪出電壓V〇則維持於大致-定之動作電壓。 A右輸出電壓V〇或輸出電流10上昇，且NPN235、NPN23S
叉到控制時，回授電壓FB會因回授用電容器U 授作用，j /之回 攸上限值緩緩降低。 緩慢起動議S上昇之同時，輸出電流I。會增加，而 314664 18 1230499 回授電壓會降低。、 時，藉由PWM比較哭214::，叩與緩慢起動電壓SS相等 從現在的緩慢起動電㈣㈣至=信號CT比較的對象會 緩慢起動。由於從冷陰極榮光燈；^電麼FB。藉此結束 緩慢起動所需時間較長。 τ止的狀恶上升，故此 輪出電流1〇穩定控制於由來 值。冷陰極螢光燈FL的明Μ決定的預定 定，為了維持此電;，度係由流至此燈的電流所決 就電星Vo而言 致—定的動作電虔。因此， 加高電壓，一曰點古夕％ 陰極玄光燈FL，而施 稃定卜 冗之後，則可為低動作電壓。因此，於 釔疋狀恶下，回授電壓叩係 口此灰 爆輪出電流1〇來決定。 芩考弟5圖，當緩慢起動 於起動信號ST處於則立準，故,束由J了成穩定狀態。由 ρ_及咖塊20]的由…精由根據來自PWM控制信號 至N^e動^ ^ °M"脈所形成的閘極驅動信號P1 J电/；丨L C方；此以倉恭帝、、六τ a 士 方向流動。裁一。表示，係交互朝第1方向、第2 第1方向的電流Ιο係在間極驅動信號?1為“立 驅動信號ΝΙ為Η位準時流動。 ' „ ^ ^ '弟1方向的電流1〇係於 間極驅動信細為Η位準時開始流動，而間極驅動信號扪 為H位準的期間會增加’當間極驅動信號川從η位準變°為l 位準時，第】方向的電流1〇會減少，並放 ：:、 105的能量。 预万、仞級繞線 弟-方向的兒流I 〇係於閘極驅動信號Ν2為Η位準時開 314664 19 1230499 始流動，而閘極驅動信號N2為Η位準的期間會增加，當閘 極驅動信號Ν2從Η位準成為L位準時，第2方向的電流1〇會 減少’並放出蓄積於初級繞組i 05的能量。如此，對應pWM 控制信號PWM1的大小的電流i〇即交互流至初級繞組 1 05，以進行變流器動作。而且，T〇ft是為了防止貫穿電流 而設的期間。 此半導體開關電路的各開關101至1〇4係如第5圖所示 導通·關斷。NMOS 102係於每一三角形波信號CT之一頂點 的日守刻導通，在此後三角形波信號CT與回授信號FB相等之 前繼續導通。PMOS101係於NMOS102導通時刻的預定期間 月ί) ‘通，於NMOS 1 02關斷後到達三角形波信號cT的另一頂 點的時刻之前繼續導通。NM〇S1〇4係在異於使NM〇S1〇2 導通的三角形波信號CT的每一個三角形波信號ct之一頂 點的時刻導通，於此後三角形波信號c丁與回授信號fb相等 之前繼續導通。PMOS103係於NMOS102關斷、PMOS1〇1 導通的時刻，且在NMOS1 04導通的預定期間之前導通，在 NMOS 104關斷後到達三角形波信號c丁的另一頂點的時刻 之前繼續導通。並且，PMOS1〇1及PM〇S1〇3係設定預定期 間的個別長度，俾其任一開關經常導通。 其次，為了於變流器運轉中轉換成待機狀態，起動传 號ST會從η位準變更為L位準。由於此起動信號ST的位準 變更係於任意時刻進行，因&，不會與Dwm控制動作同 步。 於待機狀態下，控制器Ϊ c 2 〇 〇除了於待機狀態時亦供給 314664 20 1230499 電源的一部分電路外，停止電源供給。另一方面，於 PMOS101、103、lsiM〇Sl〇2、104所構成的半導體開關電路 中，繼續電源供給。 假設閘極驅動信號則為11位準，於第i方向的電流1〇流 動的時刻tl，起動信號ST變更為[位準的情形。且由於起 動信號si變化之後，比較器217的輸出反轉之前，雖經過 右干妗間，但由於以比較器2丨7的輸出反轉的時刻為基準， 故此時間不會造成問題。 當起動信號ST變更為L位準時，即產生系統關斷信號 SYSTEMOFF。藉由此系統關斷信號SYSTEM〇FF，停此對 控制Is IC200内於待機時亦供給電源的部分L比較器2工7 等，以外的部分供給電源電壓。不過，停止此電源供給， 對各構成元件（例如PWM比較器214、邏輯塊2〇3、輸出塊 204等）供給的電壓降低，且在這些動作停止之前，於時刻 tl之後，會經過數10至數100 # s(微秒）的系統關斷時間。 由於本發明在起動信號ST變更為L位準的時刻tl關斷 及電路248，故及電路248的輸出PWM2會直接從η位準變成 L位準。藉此，自邏輯塊2〇3供給至驅動電路2〇4j的反相電 路的信號位準會從L位準反轉成為Η位準，並關斷在此之前 導通的PMOSQp，導通已關斷的NMOSQn。 藉此，對NMOS 102的靜電電容Cp充電的電荷不會透過 電阻Rp放電，而是透過NMOSQ進行放電。此放電所需時間 極短，例如為500ns(毫微秒）的程度。其結果，第I方向的 电流1〇雖於時刻11之前增加，但藉由關斷NMOS 1 02，於時 3]4664 21 1230499 刻11之後立刻減少。 於經過此系統關斷時間後，驅動電路2〇4_2的 PMOSQp、NM〇SQn—起關斷。由於此系統關斷時間（數1〇 至數1〇〇 // s)相較於對靜電電容Cp充電的電荷透過 NMOSQn進行放電所需的時間（例如5〇〇ns程度）極短，故不 會妨礙於時刻tl立刻關斷NMOS102。 如此，本發明不會在轉換至待機狀態時暫時增加負載 電流1〇。 與此相較，習知變流器仍然會停止對在待機時亦供給 電源的部分以外的部分供給電源電壓。不過，習知變流器 並不像本發明般藉由起動信號ST控制PWM控制信號 PWM。 麥考第4、5圖，同樣就驅動電路2〇4_2及nm〇si〇2， 對在此4知’支〇IL為中轉換至待機狀態時的動作進行考察。 藉由電源電壓的供給停止，驅動電路2〇4_2的電源電壓/ 會緩綾降低。然而，並不會藉由起動信號ST控制pwM控制 信號PWMi。因此，於一段期間内，驅動電路2〇心2的 PMOSQp繼續導通，此後則關斷，又，驅動電路2〇4_2的 NMOSQn—直保持於關斷狀態。 由於在此情形下，靜電電容Cp的充電電荷僅透過電阻 Rp進行放電，故閘極驅動信號Nl係如第5圖中虛線所示， 按照其時間常數Cp-Rp緩慢減少。並且，於閘極驅動信號 NI之大小在導通NMOS102之臨界電壓以下的時刻t2將° NM〇S102關斷。此種動作於其他驅動電路中亦相同。 314664 22 1230499 因此，於習知變流器中，如第5圖中虛線所示，負載電 流1〇亦在時刻tl之後，NMOS102關斷的時刻t2之前持續增 加於時刻t2以後’負載電流1〇會緩緩減少。此時負載電 流1〇的大小雖然為1脈衝，但達到一般負載電流的數倍（於 貫際測試例子中為4倍）。 如以上所述，本發明在轉換至待機狀態時，藉起動信 號^產生系統關斷信號SYSTEM0FF，停止對待機時亦供 給電源之部分以外的部分供給電源電壓，同時，使來自開 關驅動電路部之輸出塊204的處於導通狀態的開關驅動信 號成為關斷狀態。藉此，可消除在轉換至待機狀態時，習 知變流器所發生的過大電流。 又由於此用途所需之構成要件只要有Pw PWM1和起動信號ST的及電路即可，因此可簡單地構成。 又，若成為起動信號ST指示停止的狀態時，即可使 關驅動信號P i至N2中導通半導俨n卩帝 V 開關电路中之開關的至 >、一開關驅動信號，關斷該開 _ U此，亦可不設置及電 目书路249，而直接將起動信號8丁 2〇3、輸出塊204，亦可發揮相同之作用。 至心塊 (產業上之利用可能性） 如以上所述，本於明夕古、、六丄 ie嘀於用氺& & 机-父^變換裝置及其控制器 ^ 為需要從低直流電壓變換$ t ^ t + r· 晶顯示裝置的背光用光源。^又換成…電_
[圖式簡單說明J 第1圖是本發明實施形態的變流器的整體構造圖 314664 23 1230499 第2圖是用於第1圖的控制器IC的内部構造圖。 第3圖是有關起動時、停止時的動作的說明用電力 第4圖是同時顯示輸出塊的構造例及半導體開衝 的圖式。 第5圖是用來說明本發明動作的時序圖。 101、 103 P 型 MOSFET(PMOS) 102、 104 N型 MOSFET(NMOS) 105 初級繞組 106 次級繞組 111、 112、 131、 132、 135、 136、 137、 141、 142、 152 電容器 113、 116、119、120、23 2、237 二極體 114、 115、 117、 118、 133、 134、 139、 143、 240、 241 電阻 2〇〇 控制器1C 201 0SC塊 2〇3 邏輯塊 204 輸出塊 2 0 4 -1至2 0 4 - 4 驅動電路 205 緩慢起動塊 206 定時塊 211第1誤差放大器 212 第2誤差放大器 213、216、217、219、22 0、221 比較器 2 14 P WM 比較器 231、234、236 PNP 電 235、238 NPN電晶體 242 正反器（FF)電路
239、243 或電路 246 NMOS 314664 圖。 電路 15卜 晶體 24 1230499 244 、 248 及電路 BAT 直流電源 Cp 靜電電容 FB 回授電壓 GDN 接地電位 P 插腳 SS、ST 起動信號 Vs 電壓檢測信號 249 反相電路 BCT叢發用三角形波信號 CT 三角形波信號 FL 冷陰極螢光燈
Is 檢測電流 TR 變壓器 V c c 電源電壓 25 314664

Claims (1)

1230499 拾、申請專利範圍： 1. 一種直流-交流變換梦菩 又供衣置，其特徵在於具有·· 直流電源； 具有初級繞組和5 w _ ^ ^ _人級繞組的變壓哭· 用來朝第1方向及〇σ 及弟2方向，交互地使 4 直流電源流至前述初幼植4 u 弘L自則述 、初級繞組的半導體開關電路； 連接於前述次級繞組的負載； 檢測出流至前述g哉 J乩負載的電流，以產生電流檢 的電流檢測電路； 檢巧^唬 產生三角形波信號的三角形波信號產生電路. 接收前述三角形波俨 ’ 义、f Φ、六& , 1 口唬及刚述電流檢測信號，根摅 刖述電流檢測信號，比鲈 低艨 車乂决是^ 5虎與前述角 號，以產生PWM控制仿嘹AA n 月化友传 以及 制彳5旎的PWM控制信號產生電路； 輸入前述PWlVT At α P 抆制彳§號及運轉/停止信號， 於前述運轉/停止作觫4t 观在處 寻锊止乜唬寺曰示運轉的狀態時 PWM控制传梦的鬥竹對應則迷 兩敗.^ 口唬L、、、6至刖述半導體開關 包路，在處於丽述運轉 收田、，± τ止仏號私不停止的狀態時， 將用以使電洎不奋外a， τ 兒。不㈢k則述電源流至前述初 關驅動信號供认至箭、+、L , 汉、兀、、且的開 路； 至㈣半導體開關電路㈣關驅動電 當成為前述運轉/停卩 切 τ止“號拓不知止的狀態時，即 切㈣對W述PWM控制信卢 路 $產生电路及則述開關驅動電 4的电源供給，同時，命 才則述開關驅動電路進一步控制導 314664 26 1230499 通前述半導體開關+ 號，俾切斷該開::中的開關的至少-開關驅動信 2·如申請專利範圍第 昂1項之直流-交流變換裝置，盆由 丽述半導體開關雷敗击μ ，、中’ Ί兒路中的開關是MOS場效電晶俨。 3。如申請專利範圍 1 二 弟2項之直流-交流變換裝置，1 丽述開關驅動電路 ， /、Τ ’ 運轉/停止”二t 前述PWM控制信號及前述 成前… 電路，根據該邏輯電路的輪出形 成則述開關驅動信號。 4-如申請專利範圊楚 二、、 阍弟2項之直流_交流變換裝置，其 前述開關驅動雷敗目士 〃 m片 路八有.輪入前述屬控制信號及前 ^ f止信冑的邏輯電路；根據通過此邏輯電路的 前述制信號與前述三角形波信號同步；*時路勺 脈’ ^照預定邏輯’產生開關驅動信號的邏輯塊；以及 放大别述開關驅動信號並輸出前述問極驅動信 出塊。 •如申清專利範圍第4項之直流一交流變換裝置，其中， 月]述輸出塊係輪出將輸入的前述開關驅動信號予以反 轉的前述閘極驅動信號，同時，於其輸出端具有將前述 蜀極驅動彳s號上拉至預定電位的上拉電阻； 當成為前述運轉/停止信號指示停止的狀態時，使 5亥上拉電阻短路。 6·如申請專利範圍第1項之直流-交流變換裝置，其中， 月’J逑負載為冷陰極螢光燈。 7· 一種控制器積體電路，係用以驅動半導體開關電路，並 314664 27 1230499 控制供給至負载的交& f , f 其导寸徵在於且古· 連接有外接之#湯田+ _ 长万、/、有· 三角形波信號的二隹彤处太 /、振盈用电阻，亚產生 J 一角形波產生塊； 接收前述三角形、、由& % + /心號和檢測流至前述負載之帝 流的電流檢測信號，妒M义丄 、貝戰之电 信號與前述三角形納卢…“H“虎，比較誤差 鬥〜及k號，以產生pWM柝 PWM批告丨|产咕* t J工fj 说的 1工制化唬產生電路，·以及 輸入前述P WM控制作觫4、富# /产 於前述運轉/停止"二和運轉/停止信號，在處 PWM㈣ 5“不運轉狀態時，將對應前述 M &制信號的開關驅動作 電路，在_ #+ 。唬仏&至丽述半導體開關 在處於丽述運轉/# +产咕4t - a 將用以# + 士 專待止^號才曰不停止的狀態時， 刑用以使電流不备ρ 、 θ ,处电源流至前述初級繞組的開 關驅動信號供仏 路； °則述丰泠體開關電路的開關驅動電 切斷斜垃為μ述運轉/停止信號指示停止的狀態時’即 、妾收運轉/停止信號的電路以外的所有電路的電 二啤給，同時前述開關驅動電路進一步控制導通前述斗 :::開關電路中的開關的至少一開關驅動信號，俾切齡 6豕開關。 "叫專利範圍第7項之控制器積體電路，纟中，前述 /驢動兒路具有輸入前述PWM控制信號和前述運轉 屮止信號的邏輯電路，根據該邏輯電路的輸出形成前 述開關·驅動信號。 9.如申請專利範圍第7項之控制器積體電路，《中，前述 314664 28 1230499 開關驅動私路具有：輸入前述PWM控制信號和前述運 ^ 5虎的邏輯電路；根據通過此邏輯電路的前述 PWM 士控制^號與前述三角形波信號同步的時脈，按照 頁疋t脈產生開關驅動信號的邏輯塊；以及放大前述開 關驅動信號並輸出 ,A 出則述閘極驅動信號的輸出塊。 1 〇。如申請專利範圍第 項之控制器積體電路，其中，前沭 輸出塊係輸出將輸入 τ則述 ^ . 的則述開關驅動信號予以反轉的 刖述閘極驅動信號， U Λ久早寻的 驅動信號上拉至予卜/，於其輸出端具有將前述閘極 ^ 頂义電位的上拉電阻； §成為前述運轅 該上拉電阻短路。 "〜9不停止的狀態時，使 314664 29
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