专利名称：一种压控频率扫描振荡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路领域，具体来说是一种压控频率扫描振荡器，主要应用于紧凑型荧光灯(CFL)驱动芯片中。工作时，压控振荡器频率依次经过高频阶段、高频到低频扫描阶段和稳定低频阶段三个阶段，从高频连续扫描到低频的频率跨度达60K，甚至更高。
背景技术：
随着绿色照明工程的不断深入，紧凑型荧光灯(CFL)已被广泛应用于医院、学校、 超市，大商厦和写字楼中。荧光灯属气体放电灯，其内部充有低气压的汞和惰性气体。荧光灯的发光靠的是给灯管施加一定的电场，使灯管放电产生紫外线再去激发荧光粉发光。所以要点亮荧光灯， 就需要有很高的击穿电压。其次，要维持荧光灯的持续发光.就需要在荧光灯管的两端不断施加一个稳定的(即经过镇流的)交变电场。这对CFL电子镇流器的性能提出了很高的要求。目前市场上的CFL电子镇流器很多，但是其中采用集成驱动芯片的电子镇流器仍然只占少数。采用集成驱动芯片的电子镇流器具有驱动频率稳定、荧光灯没有频闪、具有预热功能延长CFL寿命，以及镇流器功耗低等优点。振荡器是这类驱动芯片的核心模块，其性能优劣决定了整个镇流器的性能好坏。本发明所提供的扫频压控振荡器应用于此类镇流器集成驱动芯片中，具有高频预热、频率扫描点火和稳定频率维持发光的功能。且其实现方法新颖，电路结构简单等特点，特别适用于此类CFL镇流器驱动芯片。
发明内容
本发明提供一种压控频率扫描振荡器，其实现方法新颖，实现电路简单，减小了芯片面积，降低了芯片成本，适用于CFL驱动芯片。本发明的一种压控频率扫描振荡器采用如下技术方案一种压控频率扫描振荡器，如图1所示，包括振荡器、扫频控制器和偏置基准。所述偏置基准的第一输出和第二输出连接至所述振荡器的一输入，所述偏置基准的第三输出和第四输出连接至所述扫频控制器的一输入，所述扫频控制器的输出信号Vsw连接至所述振荡器的另一输入。所述扫频控制器主要功能是通过电压信号Vsw控制所述振荡器的工作频率。如图2所示，正常工作时，所述扫频控制器控制所述振荡器依次经过恒定高频阶段(Ο-tl)，对应Vott频率为!^hkh、高频到低频扫描阶段(tl-U)和恒定低频阶段(t3_+c )， 对应Vot频率为Fot。所述振荡器为常见的利用电容充放电实现的振荡器电路，其工作方式类似于CMOS 555时基电路中振荡器工作，输出方波电压Vot，正常工作时，需要所述偏置基准提供偏置电压Va、Vb和Vc。所述偏置电压Vc和Vb (三个偏置电压的关系为Vc > Vb > Va)提供给所述扫频控制器，在恒定低频阶段Vc决定振荡器频率大小。所述偏置基准的主要功能是将基准电压VO转变成所述偏置电压Va、Vb和Vc。其属于多输出基准源电路的设计范畴，可以采用多种形式的电路实现，例如，利用源级跟随器实现基准电压VO的多输出、 利用运放实现基准多输出、以及带反馈的多输出基准电路等等。与现有技术相比，本发明具有如下优点(1)本方案实现方法新颖，电路结构简单，减小了芯片面积，降低了芯片成本。(2)本方案同比类似功能的电路模块，精简了大量的比较器和电平切换电路，模块功耗低、性能稳定。
图1是本发明的压控频率扫描振荡器电路结构的示意图。图2是本发明的压控频率扫描振荡器正常工作条件下的输出信号Vott的频率变化曲线示意图。图3是本发明的压控频率扫描振荡器中扫频控制器电路结构的示意图。图4是本发明的压控频率扫描振荡器中扫频控制器中信号Vsw的波形图。图5是本发明压控频率扫描振荡器中的振荡器电路结构的示意图。图6为本发明压控频率扫描振荡器中的VRC、Vsw和偏置电压Va、Vb和Vc信号的波形图。图中标号说明110.振荡器，330.扫频控制器，220和偏置基准，Al.第一比较器，A2.第二比较器，A3第三比较器，A4触发器，VO为基准电压，Vl为第一输出、V2为第二输出、V3为第三输出、V4为第四输出，
具体实施例方式本发明详细描述一种压控频率扫描振荡器的实现方法，该方法实现电路结构简单，减小了芯片面积，降低了芯片成本，模块功耗低、性能稳定。接下来将详细讨论本实施方法的具体实现电路如图3所示，为本发明的扫频控制器330的具体实现电路，包括电流源I 1和电流源12、电容Csw、开关Kl和第一比较器Al，所述电流源Il和电流源12是并联连接。所述电流源Il两端分别接所述偏置基准220的第三输出V3和所述扫频控制器330的输出SW，所述电流源的两端分别接所述偏置基准220的第三输出V3和所述开关K1，所述开关Kl的另一端接所述扫频控制器330的输出SW。所述第一比较器Al的输入端分别接所述扫频控制器330的输出SW和所述偏置基准220的输出V2，所述第一比较器Al的输出信号20控制所述开关K1，所述扫频控制器330的输出SW与地之间接有所述电荷存储电容Csw。扫频控制器330的工作原理如下，初始化时电容没有存储电荷，Vsw的电压为零，比较器输出控制开关Kl闭合，Il和12—起给电容Csw充电，Sff电压Vsw大于V2后Kl断开。 断开Kl后，只有Il给电容充电，电容充电速度减缓，直到引脚SW电压Vsw等于或约等于 V3后Il停止充电。如图4所示，在扫频控制的过程中，电压Vsw在(Ο-tl)区间上升较快， (tl-t2)区间上升较慢，(t3-+c )区间Vsw = V3。CFL芯片应用的过程中，荧光灯启辉时间会随着空气潮湿度、环境温度、工艺偏差等因素的变化而变化，(t2-t;3)区间为应用系统点火区间，此区间电压Vsw上升斜率较小，及振荡器频率下降较小，充分保证荧光灯点火成功，
4达到保护CFL驱动芯片的目的。扫频控制器330之后是振荡器110，如图5所示，其结构类似于CMOS 555时基电路中振荡器，但其工作方式和电路结构与CMOS 555中的振荡器有很大的不同。它包括第二比较器A2和第三比较器A3、触发器A4、开关K2、电阻RlO、振荡器电阻Rqsc和电容CQSC，所述第二比较器A2和所述第三比较器A3的电路结构有所不同。所述第二比较器A2的输出提供给所述触发器A4的R端，所述第三比较器A3的输出提供给所述触发器A4的S端，所述触发器A4的输出方波控制所述开关K2，所述开关K2的一端接稳定低压电源MDC，另一端接所述电阻R10，所述电阻R10、所述第二比较器A2和第三比较器A3的一个输入端、所述电阻 Rose和所述电容Cffic的一端均连接到引脚RC，所述电阻Rrec和所述电容Cffic的另一端接地。振荡器110利用对电容Cffic的充发电时间的控制得到方波输出信号，由电容的充放电时间常数确定振荡周期。第三比较器A3是普通的比较器，偏置基准220提供的偏置电压Va作为第三比较器A3的基准电压，并作为振荡器110的下限电平。第三比较器A3根据引脚RC端电压和偏置电压Va的电压大小输出逻辑相反的电压信号，本发明具体实施方案中采用引脚RC端电压大于偏置电压Va的时候，输出逻辑低信号。比较器A2具有选择比较器基准电压的功能。其两个基准电压输入端，分别为引脚SW和偏置电压Vb，第二比较器A2 将选择两者中电压较大的作为其最终的基准电压Va2 (若V2大于Vsw，则VA2 = V2 ；若V2小于Vsff,则VA2 = Vsff)，Va2并且作为振荡器110的上限电平。Va2与引脚RC端电压比较，输出逻辑相反的电压信号。本发明具体实施方案中采用引脚RC端电压大于比较器A2基准电压 Va2的时候，输出逻辑高信号。比较器的输出经触发器A4处理后，输出方波Vot信号，引脚 RC端电压为锯齿波VK。振荡器110中的第二比较器A2中集成了基准电压选择的功能，避免了外围额外比较器和电平切换电路的设计，精简了频率扫描压控振荡器电路，降低了芯片的功耗。扫频控制器330和振荡器110结合起来组成具有集恒定高频、频率扫描和恒定低频于一体的压控振荡器。具体工作波形如图6所示，区间(Ο-tl)由于基准V2大于引脚SW 电压，振荡器110的上限电平为基准电压V2，此区间为恒定高频阶段，Vec频率为F_ ；区间 (tl-t2)，引脚SW电压大于V2的电压，由于比较器A2具有选择其基准电压的功能，振荡器 110的上限电平变为基准电压Vsw，此区间为频率扫描阶段，Vec频率从!^hkh连续变化到Fot ； 区间(t2-+ -)，由于扫频控制器330中电容引脚SW电平稳定，锯齿波Vkc频率达到最小值为Fot，此区间为恒定低频阶段。
权利要求
1.一种压控频率扫描振荡器，包括振荡器(110)、扫频控制器(330)和偏置基准 020)，其特征在于，所述偏置基准Q20)的第一输出(Vl)和第二输出(M)连接至所述振荡器(110)的一输入，所述偏置基准(220)的第三输出(V； )和第四输出(V4)连接至所述扫频控制器(330)的一输入，所述扫频控制器(330)的输出信号Vsw连接至所述振荡器(110) 的另一输入，所述偏置基准O20)为振荡器(110)以及扫频控制器(330)提供基准信号。
2.根据权利要求1所述的压控频率扫描振荡器，其特征在于，所述扫频控制器(330)包括电流源I 1和电流源I 2、电容Csw、开关Kl和第一比较器(Al)，所述电流源Il和所述电流源12是并联连接；所述电流源Il两端分别接所述偏置基准(220)的第三输出(V； )和所述扫频控制器(330)的输出SW，所述电流源的两端分别接所述偏置基准Q20)的第三输出 V3和所述开关K1，所述开关Kl的另一端接所述扫频控制器(330)的输出SW;所述第一比较器(Al)的输入端分别接所述扫频控制器(330)的输出SW和所述偏置基准Q20)的第二输出(V2)，所述第一比较器(Al)的输出信号00)控制所述开关Kl，所述扫频控制器(330) 的输出SW与地之间接有所述电荷存储电容Csw。
3.根据权利要求1所述的压控频率扫描振荡器，其特征在于，所述振荡器(110)包括第二比较器(A2)和第三比较器(A3)、触发器(A4)、开关K2、电阻R10、振荡器电阻Rqsc和电容Cffic,所述第二比较器(A2)和第三比较器(A3)的电路结构不同；所述第二比较器(A2)的输出提供给所述触发器(A4)的R端，所述第三比较器(Α； )的输出接所述触发器(A4)的S 端，所述触发器(A4)的输出方波控制所述开关(K2)，所述开关(以)的一端接稳定低压电源 VDC，另一端接所述电阻R10，所述电阻R10、所述第二比较器(A2)和第三比较器(A3)的一个输入端、所述电阻Rm和所述电容Cm的一端均连接到引脚RC，所述电阻RffiC和所述电容 Cosc的另一端接地。
全文摘要
本发明公开了一种压控频率扫描振荡器，包括振荡器、扫频控制器和偏置基准。偏置基准为振荡器和扫频控制器提供偏置电压Va、Vb、Vc。Vc信号对扫频控制器充电，产生VSW信号。当VSW信号小于Vb信号时，振荡器频率通过Va和Vb信号产生，频率保持恒定。当VSW信号大于Vb信号时，振荡器频率通过Va，VSW信号产生。VSW信号随时间可变，频率随VSW信号变化。当VSW信号达到Vc信号后，频率停止变化。本发明电路具有实现方法新颖，电路结构简单的优点，减小了芯片面积，降低了芯片成本，其模块功耗低、性能稳定，适用于CFL驱动芯片。
文档编号H05B41/295GK102573249SQ20101059932
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者尹健, 张立新, 易杨波, 李海松, 陈健, 陶平 申请人:苏州博创集成电路设计有限公司