[发明专利]交流电源装置以及交流电源装置用集成电路

说明书

技术领域

本发明涉及对负载供给交流电力的交流电源装置以及交流电源装置用集 成电路，尤其涉及对作为负载的放电灯供给交流电力来使其点亮的放电灯点亮 装置。

背景技术

作为交流电源装置的逆变器一般以几十kHz的频率产生几百V～一千几 百V的电压，将该电压施加在放电灯、例如作为冷阴极管的CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)上使其点亮。因此成套地使用放电灯和逆变器。

逆变器由以下各部构成：直流电源；由将直流电源的直流电力变换为交流 电力的开关元件构成的桥电路；将通过桥电路变换所得的交流电力的电压升 压，使放电灯点亮的升压变压器；检测流过放电灯的电流的电流检测电路；根 据由电流检测电路检测出的电流使开关元件导通/断开，以使该电流达到规定 值的控制电路及其反馈环路。

此外，有时在升压变压器的1次和2次线圈间具有绝缘功能、有时不具有 绝缘功能，前者被称为绝缘型系统，后者被称为非绝缘型系统。

非绝缘系统使系统整体作为2次侧来工作。一般作为逆变器的输入电源而 使用其前级的DC/DC变换器的电压。该电压通过DC/DC变换器已经被绝缘， 因此是2次侧电压。另外，输入已经由DC/DC变换器控制过的电压，因此从 逆变器看来输入电压为大体固定值，不需要考虑增大输入变化范围。另外，由 于不需要使升压变压器具有绝缘功能，因此减少了安全标准上的制约，可以小 型、廉价地实现非绝缘型系统。

但是，由于需要DC/DC变换器，因此电力变换级为两段(DC/DC变换器 和逆变器)，非绝缘型系统在效率方面不利，在DC/DC变换器的价格方面也不 利。

另一方面，在绝缘型系统中，作为逆变器的输入电源可以直接使用将交流 电压整流后得到的电压。电力变换级为一段，所以绝缘型系统在效率方面是有 利的，另外由于可以删除DC/DC变换器，所以在价格方面也有利。但是，由 于逆变器的输入电压是对交流电压整流后所得到的电压本身，因此电压变化范 围大。因此难以将放电灯中流过的输出电流控制为固定值。

另外，放电灯、尤其是冷阴极管的逆变器一般具有负电阻特性。另外，冷 阴极管的亮度特性很大程度上受到流经冷阴极管的电流的支配，因此通常控制 冷流经阴极管的电流值。例如，调整桥电路的开关元件的频率或导通/断开的 占空比(duty ratio)来改变发送至变压器的功率，由此控制冷阴极管的电流值。

但是，在最近的液晶TV等中，在很多情况下逆变器的驱动频率和TV装 置内的控制部的时钟频率的干扰成为问题。因此，要求固定在不引起该干扰的 频率的控制。在这种情况下，使用PWM控制作为桥电路的开关元件的控制方 法。PWM控制一边使串联连接在直流电源的两端的高端的开关元件和低端的 开关元件交替导通/断开，一边使其导通宽度变化(即改变导通的占空)来控 制输出功率。导通宽度越大，输出功率变得越大。

另一方面，有时作为逆变器的输入电压的直流电压的值发生变化。例如在 笔记本个人计算机等中，根据电池驱动和适配器驱动，输入电压大幅变化，有 时存在8V～20V左右的电压变化。另外，在液晶TV、液晶监视器等中，在直 接使用将交流电压整流而得的电压的系统等情况下也会有较大的电压变化。在 交流电压为较大范围的输入规格等时，会有更大的电压变化。

即使像这样在输入电压中存在变化，通过桥电路的PWM控制，在输入电 压较小时增大占空，在输入电压较大时减小占空，由此也可以理想地将放电灯 的电流控制为固定。但是有时由于输入电压的变化，放电灯的电流也发生变化。 作为其原因，主要考虑到以下几点。第一，反馈环路的增益较小。第二，检测 出的放电灯的电流波形变化，导致检测值发生变化。于是，由于放电灯的电流 的变化，放电灯的亮度发生变化。

另外，在特开平6-68979号公报中公开了一种放电灯点亮装置，即使由 于输入电压的变化等导致提供给点亮电路的电压变化，也始终保持稳定的明亮 度的放电灯的点亮。该放电灯点亮装置向负载供给规定的电流，设有：检测流 过开关电路的电流，将检测出的电流值与决定放电灯的调光值的电流值进行比 较，输出对应于该电流值的差的电压的比较器；振荡频率根据来自比较器的电 压而变化的振荡电路；以及根据振荡电路的振荡频率，使开关元件导通/断开 的控制电路。在该装置中，为了使流经负载的电流不由于电源电压的变化而变 化，需要增大上述结构的反馈环路的增益(与比较器的增益相当)。