专利名称：压电陶瓷变压器数字式控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数字控制电路，特别是有关一种压电陶瓷变压器 的数字式控制电路。
背景技术：
压电陶瓷变压器(piezoelectric ceramic transformer, PCT)是用压
电陶瓷材料制成的具有电压变换特性的器件，其基本原理是利用材料 的压电效应进行机电能量的二次变换，在谐振频率上获得升(降)压 输出。此类变压器与传统电磁变压器相比，具有体积小、重量轻、结 构简单、不用铜铁材料、不怕受潮、不会燃烧和击穿、不受电磁干扰 等优点，因此逐渐使用于冷阴极萤光灯管背光模块电压增压元件上， 以增压激发电子与水银原子互相碰撞而发出紫外光。
图1显示了一种使用压电陶瓷变压器的冷阴极萤光灯管换流器 (inverter) 100,直流电源DC输入换流器后，由控制电路110产生一 驱动信号输入至晶体管开关(transistor switch) 120，晶体管开关120 接收此一信号之后，即产生一高电压、大电流的方波信号至压电陶瓷 变压器130，由压电陶瓷变压器130进一步升压后提供给冷阴极萤光灯 管150使用。此外，电压侦测器140与电流侦测器160分别负责电压 与电流取样，并将取样的信号回传至控制电路110，控制电路110根据 这些取样信号，进一步修正输出的驱动信号。
现有的控制电路为模拟式设计，需使用大量的电子元件，而且一 组控制电路仅能控制一组陶瓷变压器以驱动冷阴极萤光灯管，设计与 使用上均非常不便；因此亟需提出一种改良的设计，可以减少电子元 件的使用以降低成本，并且具备多通道驱动冷阴极萤光灯管的功能，
以满足一组控制电路即可驱动多组冷阴极萤光灯管的需要。
发明内容
本发明目的之一在于提出一种压电陶瓷变压器数字控制电路，包
含一数字集成电路(Integrated Circuit, IC)，可以大量减少电子元件的 使用。
本发明的另一目的在于提出一种数字控制电路，可以控制多组压 电陶瓷变压器而达到多通道的功能。
本发明的又一目的在于提出一种数字式多通道压电陶瓷换流器， 可以同时驱动多组发光元件。
根据上述的目的，本发明提供一种数字式多通道变压换流器，其 包括 一数字控制电路，主要包含数字集成电路(Integrated Circuit, IC) 与至少一个变压器组。此数字集成电路可同时控制多组压电陶瓷变压 器而达到多通道的效果，减少了电子元件的使用以降低成本。而变压 器组可接收来自数字控制电路的驱动信号，并根据驱动信号执行升/降 电压。此电路具备多通道功能，可以同时控制多组压电陶瓷变压器以 驱动多组发光元件，减少了电子元件的使用，降低成本。
图1显示现有使用的压电陶瓷变压器的冷阴极萤光灯管换流器架 构的示意图2显示本发明一实施例的数字式多通道压电陶瓷换流器的示意
图3是本发明另一实施例的数字式多通道压电陶瓷换流器的示意
图4显示本发明一实施例的压电陶瓷变压器数字式控制电路的示
意图5显示本发明另一实施例的压电陶瓷变压器数字式控制电路的 示意图6显示本发明又一实施例的压电陶瓷变压器数字式控制电路的 示意图。
图中符号说明100压电陶瓷变压器的冷阴极萤光
110控制电路
120晶体管开关
130压电陶瓷变压器
140电压侦测器
150冷阴极萤光灯管(CCFL)
160电流侦测器
200数字式多通道压电陶瓷换流器
210数字控制电路
211数字集成电路(IC)
212数值控制震荡器
213多任务器
214模拟数字转换器
220压电陶瓷变压器组
221金氧半场效晶体管
222压电陶瓷变压器
230发光/监测组
231冷阴极萤光灯管(CCFL)
232电压/电流监测组件
300数字式多通道压电陶瓷换流器
310数字控制电路
311数字集成电路(IQ
312除频器
313模拟数字转换器320压电陶瓷变压器组
321电位转换器+桥式整流器
322压电陶瓷变压器
330发光监测组
331冷阴极萤光灯管(CCFL)
332电压/电流监测组件
410数字控制电路
411数字集成电路(IC)
412主控电路
413波形产生电路
414多任务器
415模拟数字转换电路
说明书第4/9页
具体实施例方式
本发明一些实施例的详细描述如下，然而，除了该详细描述外， 本发明还可以广泛地在其它的实施例施行。亦即，本发明的范围不受 已提出的实施例的限制，而应以本发明提出的权利要求书为准。
再者，为提供更清楚的描述及更易理解本发明，图标内各部份并 没有依照其相对尺寸绘图，某些尺寸与其它相关尺度相比已经被夸张； 不相关的细节部份也未完全绘出，以求图标的简洁。
以下是本发明的详细说明，首先请参阅图2。图2显示了本发明的
较佳实施例的一种数字式多通道压电陶瓷换流器200，在不同实施例 中，本实施例的数字式多通道压电陶瓷换流器200可以不同的材料所 制成的数字式多通道压电换流器取代。数字式多通道压电陶瓷换流器 200主要元件包含了数字控制电路210、压电陶瓷变压器组220以及发 光/监测组230。需注意的是，在本图的发光/监测组230中的发光元件 虽然是以冷阴极萤光灯管来表示，但实际上的应用不仅止于冷阴极萤 光灯管，本发明的数字式多通道压电陶瓷换流器更可以应用在其它的
发光元件上，如外部电极萤光灯管(External Electrode Fluorescent Lamp, EEFL)、节能灯等。
依旧参阅图2，配合图标，在下列叙述中作本发明的电路工作流程 说明。首先由数字控制电路210产生一个特定频率的驱动方波信号传 送至压电陶瓷变压器组220。压电陶瓷变压器组220由一驱动元件及压 电陶瓷变压器构成，其中，驱动元件可为任何具有推动负载能力的电 子开关装置，例如本图的金氧半场效晶体管(MOSFET) 221。驱动元 件221接收此一驱动方波信号后，产生一个高电压、大电流的方波信 号提供给压电陶瓷变压器222进一步执行升/降电压，并将这个经过升/ 降电压的电源供给发光元件(可以是、但不限定如本实施例的冷阴极 萤光灯管)231使用。同时，电压/电流监测组件232将会针对电压、 电流进行取样侦测，并将取样结果传回数字控制电路210;数字控制电 路210则根据这个取样结果，进一步调整驱动方波信号，传送至压电 陶瓷变压器组220。此一监测机制将使得发光元件的工作电压/电流值 维持在一特定的工作范围内。
如上所述，由于本实施例使用的控制电路是数字式的，具有同时 输出多组驱动方波信号的能力，所以只需要一组控制电路即可控制多 组压电陶瓷变压器组而形成多通道模式，大量地减少了电子元件的使 用，不但縮减面积、减低电子元件之间的电磁干扰降低成本，更大幅 节省成本。需注意的是，为求图标的简洁，仅绘出一组压电陶瓷变压 器组220及一组发光/监测组230做为示范。
图3是本发明的另一实施例的电路方块图。在本图中，使用一个 结合电位转换器(level shifter)与桥式整流器(H-bridge)的电路321 做为压电陶瓷变压器组中的驱动元件。需注意的是，在本图的发光/监 测组330中的发光元件虽然是以冷阴极萤光灯管来表示，但实际上的 应用不仅止于冷阴极萤光灯管，本发明的数字式多通道压电陶瓷换流 器更可以应用在其它的发光元件上，如外部电极萤光灯管(ExternalElectrode Fluorescent Lamp, EEFL)、 节會巨灯等。
请继续参阅图3。与图2的工作原理类似，首先由数字控制电路 310产生一个特定频率的驱动方波信号传送至压电陶瓷变压器组320。 压电陶瓷变压器组320由一驱动元件及压电陶瓷变压器构成，其中， 驱动元件可为任何具有推动负载能力的电子开关装置，例如本图的结 合电位转换器(level shifter)与桥式整流器(H-bridge)的电路321。 驱动元件321接收此一驱动方波信号后，产生一个高电压、大电流的 方波信号提供给压电陶瓷变压器322进一步执行升/降电压，并将这个 经过升/降电压的电源供给发光元件(可以是、但不限定如本实施例的 冷阴极萤光灯管)331使用。同时，电压/电流监测组件332将会针对 电压、电流进行取样侦测，并将取样结果传回数字控制电路310;数字 控制电路310则根据这个取样结果，进一步调整驱动方波信号，传送 至压电陶瓷变压器组320。此一监测机制将使得发光元件的工作电压/ 电流值维持在一特定的工作范围内。
同样的，由于本实施例使用的控制电路是数字式的，具有同时输 出多组驱动方波信号的能力，所以只需要一组控制电路即可控制多组 压电陶瓷变压器组而形成多通道模式，大量地减少了电子元件的使用， 不但縮减面积、减低电子元件之间的电磁干扰降低成本，更大幅节省 成本。需注意的是，为求图标的简洁，仅绘出一组压电陶瓷变压器组 320及一组发光/监测组330做为示范。
图4显示本发明的一实施例的压电陶瓷变压器数字控制电路210。 数字控制电路210中包含了数字集成电路(Integrated Circuit, IC) 211， 多个数值控制震荡器(Numerical Control Oscillator) 212.a至lj 212.n，多 任务器213，模拟数字转换器(Analog to Digital Converter) 214。
依旧参阅图4，配合图标，在下列叙述中作本发明的电路工作流程 说明。首先由数字集成电路211发出驱动信号至数值控制震荡器212,
而且，由于数字集成电路的特性，使得数字集成电路211可以同时控
制多组数值控制震荡器212以形成多组通道。数值控制震荡器212根
据这个驱动信号震荡出一个特定频率的驱动方波信号，再将这个驱动 方波信号输出至压电陶瓷变压器组。之后，在发光元件动作的同时，
上述的电压/电流取样结果将经由多任务器213传至模拟数字转换器 214。模拟数字转换器214将此模拟侦测信号转换为数字信号后，输出 至数字集成电路211。数字集成电路211则根据这个数字侦测信号，进 一步调整驱动信号，经由数值控制震荡器212产生驱动方波后送至压 电陶瓷变压器组。此一监测机制将使得发光元件的工作电压/电流值维 持在一特定的工作范围内。
图5显示本发明的一实施例的压电陶瓷变压器数字控制电路310。 数字控制电路310中包含了数字集成电路311、除频器(Frequency Divider) 312与模拟数字转换器313。需注意的是，数字集成电路311 具有控制多组除频器的能力，在数字集成电路311中可以包含多组除 频器，为求图标的简洁，本图仅绘出一组除频器做为示范。另外，如 果有多组电压/电流取样信号传回，更可以在模拟数字转换器313之前 增设多任务器，如上述图4。
依旧参阅图5，配合图标，在下列叙述中作本发明的电路工作流程 说明。首先由数字集成电路311发出驱动信号至除频器312，而且，由 于数字集成电路的特性，使得数字集成电路311可以同时控制多组除 频器312以形成多组通道。除频器312根据这个驱动信号产生出一个 特定频率的驱动方波信号，再将这个驱动方波信号输出至压电陶瓷变 压器组。之后，在发光元件动作的同时，上述的电压/电流取样结果将 传回至模拟数字转换器313。模拟数字转换器313将此模拟侦测信号转 换为数字信号后，输出至数字集成电路311。数字集成电路311则根据 这个数字侦测信号，进一步调整驱动信号，经由除频器312产生驱动 方波后送至压电陶瓷变压器组。此一监测机制将使得发光元件的工作 电压/电流值维持在一特定的工作范围内。
由上述图4与图5可以了解，数值控制震荡器与除频器在本发明 中是担任波形产生器的功能，接收来自数字集成电路的驱动信号后， 产生出一个特定频率的驱动方波信号，再将这个驱动方波信号输出至 压电陶瓷变压器组。
图6显示本发明的另一实施例的压电陶瓷变压器数字控制电路
410。在本图中，多任务器414、模拟数字转换电路415与波形产生电 路413 (可以是、但不限定是上述的数值控制震荡器与除频器)均整合 入数字集成电路411中，增加设计与应用上的便利。需注意的是，主 控电路412具有控制多组波形产生电路的能力，但为求图标的简洁， 本图仅绘出一组波形产生电路做为示范。
依旧参阅图6，配合图标，在下列叙述中作本发明的电路工作流程 说明。首先由主控电路412发出驱动信号至波形产生电路413，并且主 控电路412可以同时控制多组波形产生电路413以形成多组通道。波 形产生电路413根据这个驱动信号产生出一个特定频率的驱动方波信 号，再将这个驱动方波信号输出至压电陶瓷变压器组。之后，在发光 元件动作的同时，上述的电压/电流取样结果经由多任务器213传至模 拟数字转换器415。模拟数字转换器415将此模拟侦测信号转换为数字 信号后，输出至主控电路412。主控电路412则根据这个数字侦测信号， 进一步调整驱动信号，经由波形产生电路413产生驱动方波后送至压 电陶瓷变压器组。此一监测机制将使得发光元件的工作电压/电流值维 持在一特定的工作范围内。
由上述的说明可以知道，本发明的特点在于以数字式控制电路取 代传统的模拟式控制电路，使用一个IC即可以驱动多组压电陶瓷变压 器而达到多通道的效果，大量地减少了电子元件的使用，不但縮减面 积、减低电子元件之间的电磁干扰，更大幅节省成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请 专利范围；凡其它未脱离发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修 饰，均应包含在权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种数字式多通道变压换流器，其特征在于，包含一数字控制电路，其包含一数字集成电路，用于输出至少一驱动信号；以及至少一变压器组，接收来自该数字控制电路的该驱动信号，并根据该驱动信号执行升/降电压；其中该数字控制电路可同时驱动该至少一变压器组而具备多通道功能。
2. 如权利要求l所述的数字式多通道变压换流器，其中，该数字 式控制电路包含一模拟数字转换器，用于将模拟信号转换为数字信号； 一数字集成电路，该数字集成电路电性连接该模拟数字转换器，该数字集成电路接收从该模拟数字转换器输出的数字信号；以及至少一波型产生器，与该数字集成电路电性连接，可产生特定频率的方波信号。
3. 如权利要求2所述的数字式多通道变压换流器，其中，该数字 式控制电路更包含一多任务器，可接收该陶瓷变压器的至少一电压与 电流取样侦测信号，输出至该模拟数字转换器。
4. 如权利要求3所述的数字式多通道变压换流器，其中，该模 拟数字转换器、该波型产生器与该多任务器可整合于该数字集成电路 内。
5. 如权利要求3所述的数字式多通道变压换流器，其中，该数字 集成电路可根据该电压与电流取样侦测信号，进一步调整其输出的该 驱动信号。
6. 如权利要求3所述的数字式多通道变压换流器，其中，更包含 一电压监测组件或一电流监测组件，可将该电压或电流取样侦测的结 果提供至该数字控制电路，以调整其驱动信号。
7. 如权利要求2所述的数字式多通道变压换流器，其中，上述的波型产生器由下列组件所组成数值控制震荡器或除频器。
8. 如权利要求2所述的数字式多通道变压换流器，其中，上述的变压器组包含至少一驱动元件，该驱动元件接收该驱动信号。
9. 如权利要求8所述的数字式多通道变压换流器，其中，上述的驱动元件为一金氧半场效晶体管，且包含结合一电位转换器与一桥式 整流器的电路。
10. 如权利要求1所述的数字式多通道变压换流器，其中，经该 变压器组升/降电压的电源提供给一发光元件使用，该发光元件为一冷 阴极萤光灯管、 一外部电极萤光灯管或一节能灯。
全文摘要
本发明涉及一种压电陶瓷变压器数字式控制电路，主要包含数字集成电路(Integrated Circuit，IC)与至少一个变压器组。此数字集成电路可同时控制多组压电陶瓷变压器而达到多通道的效果，减少了电子元件的使用以降低成本。而变压器组可接收来自数字控制电路的驱动信号，并根据驱动信号执行升/降电压。
文档编号H01L41/107GK101370345SQ20071014511
公开日2009年2月18日 申请日期2007年8月15日 优先权日2007年8月15日
发明者林宥芳, 罗南平, 黄宗文 申请人:百川汇科技顾问股份有限公司