[发明专利]高效率可适型直流/交流转换器

说明书

本申请是申请日为2001年2月2日、名称为“高效率可适型直 流/交流转换器”的第01102605.7号发明专利申请的分案申请。

本发明关于直流至交流功率转换器电路。更明确地说，本发明提 供一高效控制器电路，该控制器电路使用一零电压切换技术来调整输 送至负载的功率。本发明一般用于驱动一个或多个冷阴极萤光灯 (CCFL)的电路，但是，本专业技术人员可以得知，本发明可以用 于任何需要高效率及精确功率控制的负载。

图1描绘一传统CCFL电源系统10。该系统大体包含一电源12， 一CCFL驱动电路16，一控制器14，一反馈环路18，及一个或多个 与LCD控制板20相关联的灯CCFL。电源12向电路16提供直流电 压，并通过晶体管Q3由控制器14所控制。电路16为一自谐振电路， 已知为罗伊电路(Royer circuit)。基本上，电路16为一自振荡直流 至交流转换器，其谐振频率由L1及C1所决定，N1至N4指示变压 器绕组及绕组的匝数。在工作中，晶体管Q1及Q2交替地导通并分 别切换绕组N1及N2上的输入电压。若Q1导通，则输入电压置于绕 组N1上。具有相对极性的电压将被置于其它的绕组上。N4中的感 应电压使得Q2的基极为正，且Q1由集电极和发射极间的很低的电 压降而导通。N4的感应电压也使Q2保持在截止状态。Q1导通，直 到TX1铁心中的磁通达到饱和为止。

饱和时，Q1的集电极电压快速上升(至由基极电路所决定的值)， 且变压器中的感应电压快速下降。Q1进一步被拉离饱和，且V_CE上 升，造成N1上的电压进一步下降。基极驱动中的损失造成Q1截止， 其随后又引起铁心中的磁通略微下降并于N4中感应一电流以导通 Q2。N4中的感应电压使Q1保持在饱和导通状态，直到铁心在相反 方向饱和，接着产生一类似逆过程，以完成切换循环。

虽然反相器电路16由相当少的元件构成，但其适当的工作取决 于晶体管及变压器的非线性的复杂的相互作用。另外，C1，Q1及Q2 的变化(典型地为35％容差)使电路16不适用于并联变压器配置， 因为电路16的任一复制都会产生附加的不希望的工作频率，该频率 可能在某些谐波处谐振。当应用至CCFL负载时，此电路会在CCFL 中产生明显的不希望的“拍动”效应。即使公差几乎匹配，但因为电 路16以自谐振模式工作，所以拍动效应并不能被除去，因为电路中 的任一复制都将会有其本身特有的工作频率。

在美国专利第5,430,641；5,619,402；5,615,093；5,818,172号中 可找到一些其它的驱动系统。这些对比文件均具有低效率、两级功率 转换，变频操作，及/或与负载有相关性的缺点。另外，当负载包含 CCFL及组件时，会引入寄生电容，从而影响CCFL本身的阻抗。为 了有效设计一适当工作的电路，必须包括考虑到用于驱动CCFL负载 的寄生阻抗来设计该电路。这种努力不但费时、昂贵，而且，当处理 不同负载时，也很难找到一最佳的转换器设计。因此需要克服这些缺 点并提供一电路解决方法，该电路具有高效率、CCFL的可靠点火， 与负载无关的功率调整及单一频率功率转换的特点。

因此，本发明提供一用以驱动负载的最佳系统，它取得了对于各 种LCD控制板负载的最佳工作，由此提高了系统的可靠性。

广义地说，本发明提供一直流/交流转换器电路，用以可控制地 将功率传送至负载，其包含一输入电压源；可选择地连接至该电压源 的第一多个重叠开关及第二多个重叠开关，该第一多个重叠开关定义 第一导通路径，该第二多个重叠开关定义第二导通路径。提供一脉冲 产生器用以产生一脉冲信号。驱动电路接收该脉冲信号并控制该第一 及第二多个开关的导通状态。提供具有一次侧及二次侧的一变压器， 该一次侧以交替方式可选择地通过第一导通路径或者第二导通路径 连接至该电压源。负载连接至变压器的二次侧。在负载及驱动电路之 间具有一反馈环电路，该反馈电路提供指示施加于负载的功率的反馈 信号。该驱动电路的第一及第二多个开关处于交替导通状态，且轮换 第一多个开关中的开关的重叠时间及第二多个开关中的开关的重叠 时间，以至少部分基于反馈信号及脉冲信号将电压源连接至一次侧。