专利名称：可调变脉宽的频率控制式换流电路及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种脉冲频率调变电路，特别是涉及一种可以根据输入直流电压源电压的大小，调整脉冲宽度的可调变脉宽的频率控制式换流电路及其控制方法。
背景技术：
冷阴极荧光灯管是属于一种低压水银放电灯，当冷阴极荧光灯管两端直接加入电源后，管内水银电子与气体原子会相互冲击产生紫外线，再经由紫外线碰到管壁荧光体转换为可视光。由于冷阴极灯管不使用灯丝，故无灯丝烧断或摔断问题，因此有非常可靠的使用寿命。
冷阴极荧光灯管在稳定操作时，所需要的电源频率范围大约在30Kz～80KHz、不含直流成份的弦波，灯管的稳定操作电压几近乎常数，而灯管的亮度是由通过灯管的管电流所决定，启动灯管时则需要比平常稳定操作时高约2～2.5倍的电压，冷阴极荧光灯管的启动电压以及操作电压则是由灯管的尺寸所决定，一般14寸、15寸液晶显示器所使用的冷阴极荧光灯管的启动电压大约在1400Vrms左右，灯管操作在最大额定电流7mA时的操作电压大约在650Vrms左右。
一般而言，典型的冷阴极荧光灯管是利用脉冲频率调变电路中的换流器，将直流输入电压转换成交流输出电压，以推动冷阴极荧光灯管工作，而为了要维持冷阴极荧光灯管的工作电流稳定性，通常会在脉冲频率调变电路中加入谐振糟，以适当地调整脉冲频率调变电路的输出电流。
请参阅图1所示，是谐振槽的操作频率与输出电压的对应关系图。如图所示，在不同的操作频率之下，谐振槽所输出的电压亦不会相同，谐振槽的输出在输入频率等于谐振槽谐振频率时达到最大值Vmax。例如当冷阴极荧光灯管的操作频率在F1时，其输出电压为V02，而只要将谐振槽的操作频率调降至更接近谐振频率的F2时，即可以提高输出电压至V01，脉冲频率调变控制电路即利用谐振槽的此种输出大小与输入频率相关的特性，以变化工作频率的方式调整冷阴极荧光灯管的工作电流。
请参阅图2所示，是一种现有习知的脉冲频率调变换流电路的电路方块图。如图中所示，功率开关203连结直流电压源201至谐振槽205中，将输入电压送入变压器207并驱动冷阴极荧光灯管209发光。
配合前述的图1进行说明，当谐振槽205的操作频率在F1时，驱动冷阴极荧光灯管209的工作电流会较小，此时，荧光灯管电流侦测器211会输出一侦测讯号给负反馈(反馈即为回授，以下皆称为反馈)控制器213，而负反馈控制器213会输出一使电压控制振荡器215频率降低的反馈电压讯号，以使电压控制振荡器215所输出的振荡讯号频率降低。
脉宽固定式功率开关驱动器217所输出的脉宽固定讯号频率会随电压控制振荡器215所输出的振荡频率做改变，因此当振荡讯号的频率降低，脉宽固定讯号的频率也会随之下降，使得输入谐振槽205的操作频率更接近谐振槽205谐振频率的方式达到提高谐振输出电压的目的。反之，若原来在F1操作的冷阴极荧光灯管209电流变大时，则系统会调整输入谐振槽205的操作频率成为较远离谐振槽205谐振频率的一高于F1的操作频率，以将变大的电流调整下来。
然而，虽然利用改变谐振槽205的操作频率，可以有效地调整冷阴极荧光灯管的工作电流，但是由图1的图示中可以知道，越接近谐振槽205谐振频率的系统，其输出电压较大，因此效率会较高，而操作频率越远离谐振频率的系统其效率会越差。因此在许多输入直流电压源的电压范围较大的系统中，若脉冲频率调变电路在较高输入电压工作时，往往必需得以远离谐振频率的操作方式来稳定输出冷阴极荧光灯管电流，这也导致会出现虽然电路的输入电压很高，但其输出效率却很低的情形产生，相当的不符合经济效益。
由此可见，上述现有的脉冲频率调变换流电路在结构、控制方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决脉冲频率调变换流电路及其控制方法存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的脉冲频率调变换流电路及其控制方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的可调变脉宽的频率控制式换流电路及其控制方法，能够改进一般现有的脉冲频率调变换流电路及其控制方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的脉冲频率调变换流电路及其控制方法存在的缺陷，而提供一种新的可调变脉宽的频率控制式换流电路及其控制方法，所要解决的技术问题是使其提供一种可调变脉宽的换流电路，可以根据直流电压源输入电压的大小，调整电路中功率开关驱动器所输出的脉冲讯号的脉宽，以避免电路出现高输入电压但却是低效率输出的结果，从而更加适于实用。
本发明的再一目的就是在提供一种可调变脉宽的换流电路的控制方法，其可以根据直流电压源输入电压的大小，调整脉宽调变讯号的脉宽，以避免电路出现高输入电压但却是低效率输出的结果，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
依据本发明提出的一种可调变脉宽的频率控制式换流电路，其包括一直流电压源；一功率开关驱动器，该功率开关驱动器根据该直流电压源的电压，输出一脉宽调变讯号；一功率开关，具有一第一端、一第二端与一第三端，该功率开关的该第一端是电性耦接该直流电压源，该功率开关的该第二端用以接收该脉宽调变讯号，该功率开关的该第三端是根据该脉宽调变讯号决定是否输出一导通至该直流电压源的讯号；一变压器单元，具有一输入端与一输出端，该变压器的该输入端用以接收该导通至直流电压源的讯号，该变压器的该输出端是根据该导通至直流电压源的讯号输出一换流讯号；一负载，具有一输入端与一输出端，该负载的该输入端用以接收该换流讯号，并使该换流讯号从该负载的该输入端流向该负载的该输出端；一侦测单元，该侦测单元侦测该负载的操作状况，输出可调节流经该负载的该换流讯号的一反馈控制讯号，以及指示该负载导通状况的一负载导通讯号；一振荡器，该振荡器接收该反馈控制讯号，并根据该反馈控制讯号输出一振荡讯号，该反馈控制讯号决定该振荡讯号的频率，该振荡讯号耦接至该功率开关驱动器，用以决定该功率开关驱动器输出的该脉宽调变讯号的频率；一系统启动装置，该系统启动装置在该换流电路每次启动时，强迫该反馈控制讯号为一预设值，以使该振荡器输出一预设频率的振荡讯号；以及一保护装置，该保护装置接收并根据该负载导通讯号，决定是否改变该脉宽调变讯号。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的可调变脉宽的频率控制式换流电路，其中当该直流电压源的电压值变大时，该脉宽调变讯号的脉宽亦会相对减小，当该直流电压源的电压值变小时，该脉宽调变讯号的脉宽亦会相对增大。
前述的可调变脉宽的频率控制式换流电路，其中所述的侦测单元更包括一负载操作侦测器，该负载操作侦测器侦测该负载操作状况，并输出该负载导通讯号，以及一指示流经该负载电流的反馈电压讯号；以及一负反馈控制器，该负反馈控制器接收该指示流经该负载电流的反馈电压讯号，并输出该反馈控制讯号。
前述的可调变脉宽的频率控制式换流电路，其中所述的负载是一荧光灯管。
依据本发明提出的一种可调变脉宽的频率控制式换流电路，其包括一直流电压源；一功率开关驱动器，该功率开关驱动器根据该直流电压源的电压大小不同输出一脉宽不同的一脉冲讯号；一功率开关，具有一第一端、一第二端与一第三端，该功率开关的该第一端是电性耦接该直流电压源，该功率开关的该第二端用以接收该脉冲讯号，该功率开关的该第三端是根据该脉冲讯号决定是否输出一导通至直流电压源讯号；一变压器单元，具有一输入端与一输出端，该变压器的该输入端用以接收该导通至直流电压源讯号，该变压器的该输出端是根据该导通至直流电压源讯号输出一换流讯号；一荧光灯管，具有一输入端与一输出端，该荧光灯管的该输入端用以接收该换流讯号，并使该换流讯号从该荧光灯管的该输入端流向该荧光灯管的该输出端；一侦测单元，该侦测单元侦测该荧光灯管操作状况，输出可调节流经该荧光灯管的该换流讯号的一反馈控制讯号，以及指示荧光灯管导通状况的一荧光灯管导通讯号；一振荡器，该振荡器接收该反馈控制讯号，并根据该反馈控制讯号输出一振荡讯号，并由该反馈控制讯号决定该振荡讯号的频率，该振荡讯号耦接该功率开关驱动器以决定该功率开关驱动器输出的该脉冲讯号的工作频率；一系统启动装置，该启动装置可使该可调光荧光灯管换流电路在每次起始时，强迫该反馈控制讯号为一预设值，以使该振荡器输出一预设频率的振荡讯号；一保护电路，该保护电路根据该荧光灯管导通讯号决定改变该功率开关驱动器所输出的该脉冲信号；以及一调光功能启动装置，该调光功能启动装置接收并根据该荧光灯管导通讯号，输出一调光控制讯号至该功率开关驱动器以及该负反馈控制器。
前述的可调变脉宽的频率控制式换流电路，其中当该调光功能起动装置未起动时，该可调光荧光灯管换流电路产生一预设的最大输出。
前述的可调变脉宽的频率控制式换流电路，其中所述的调光控制讯号是根据一液晶显示器的驱动时脉所产生的脉冲信号。
依据本发明提出的一种可调变脉宽的频率控制式换流电路的控制方法，该可调变脉宽的换流电路是电性耦接至一直流电压源并驱动一负载工作，其包括根据该直流电压源的电压大小输出一脉宽调变讯号；根据该脉宽调变讯号决定是否输出一导通该直流电压源的讯号；根据该导通至该直流电压源的讯号输出一换流讯号；该换流讯号用以驱动该负载工作，并根据该负载的工作状况输出一工作效能讯号；根据该工作效能讯号输出一反馈控制讯号；以及根据该反馈制讯号输出一振荡讯号；其中，该脉宽调变讯号的振荡频率是由该振荡讯号决定。
前述的可调变脉宽的频率控制式换流电路的控制方法，其中当该工作效能讯号改变时，该振荡讯号所输出的振荡频率亦相对应改变。
前述的可调变脉宽的频率控制式换流电路的控制方法，其中当该直流电压源的电压值变大时，该脉宽调变讯号的脉宽亦相对减小。当该直流电压源的电压值变小时，该脉宽调变讯号的脉宽亦相对增大。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述发明目的，本发明的主要技术内容如下本发明提出一种换流电路，包括直流电压源、功率开关驱动器、功率开关、变压器单元、负载、侦测单元、振荡器、系统启动装置以及保护装置。其中，上述的功率开关驱动器根据直流电压源的电压，输出脉宽调变讯号。上述的功率开关具有第一端、第二端与第三端，功率开关的第一端是电性耦接直流电压源，功率开关的第二端用以接收脉宽调变讯号，功率开关的第三端是根据脉宽调变讯号决定是否输出一导通至直流电压源的讯号。
上述的变压器单元具有一输入端与一输出端，变压器的输入端用以接收前述的导通至直流电压源的讯号，变压器的输出端是根据前述的导通至直流电压源的讯号输出一换流讯号。上述的负载具有一输入端与一输出端，负载的输入端用以接收换流讯号，并使换流讯号从负载的输入端流向负载的该输出端。
上述的侦测单元侦测负载的操作状况，输出可调节流经负载的换流讯号的反馈控制讯号，以及负载导通讯号。上述的振荡器接收反馈控制讯号，并根据反馈控制讯号输出振荡讯号，其中，反馈控制讯号决定振荡讯号的频率，而振荡讯号耦接至功率开关驱动器，用以决定功率开关驱动器输出的脉宽调变讯号的频率。
上述的系统启动装置可使换流电路在每次启动时，强迫反馈控制讯号为一预设值，以使振荡器输出一预设频率的振荡讯号。上述的保护装置接收并根据负载导通讯号，决定是否关闭该脉宽调变讯号，使功率开关改变导通状态。
依照本发明的较佳实施例所述的换流电路，其中当侦测单元所输出的反馈控制讯号变小时，振荡器所输出的振荡讯号的操作频率亦会相对应降低。而当侦测单元所输出的反馈控制讯号变大时，振荡器所输出的振荡讯号的操作频率亦会相对应增加。
依照本发明的较佳实施例所述的换流电路，其中当直流电压源的电压值变大时，脉宽调变讯号的脉宽亦会相对减小。而当直流电压源的电压值变小时，脉宽调变讯号的脉宽亦会相对增大。
依照本发明的较佳实施例所述的换流电路，其中侦测单元更包括负载操作侦测器以及负反馈控制器，其中负载操作侦测器侦测负载的操作状况，并输出负载导通讯号，以及一指示流经负载电流的反馈电压讯号。上述的反馈控制器接收指示流经负载电流的反馈电压讯号，并输出反馈控制讯号。
依照本发明的较佳实施例所述的换流电路，其中换流电路更包括一调光装置以及一调光功能启动开关，此调光功能启动开关接收并根据负载导通讯号，决定输出自调光装置产生的调光讯号至功率开关驱动器以及负反馈控制器。此外，在本实施例中，当调光功能未被启动时，换流电路会输出一预设的最大功率输出。
依照本发明的较佳实施例所述的换流电路，其中变压器单元包括谐振槽以及变压器。其中，谐振槽接收并依据导通至直流电压源的讯号，输出谐振槽输出讯号。上述的变压器具有一输入端与一输出端，变压器的输入端用以接收谐振槽输出讯号，变压器的输出端是根据谐振槽输出讯号输出换流讯号。
依照本发明的较佳实施例所述的换流电路，其中功率开关是金氧半场效电晶体(MOSFET)，变压器单元是由一陶瓷压电变压器所构成，功率开关驱动器是脉宽调变式功率开关驱动器，而振荡器是电压控制振荡器。
从另一观点来看，本发明另提出一种可调变脉宽的换流电路的控制方法，在此方法中，可调变脉宽的换流电路是电性耦接至直流电压源并驱动一负载工作，其中此控制方法包括下列步骤根据直流电压源的电压大小输出脉宽调变讯号；根据脉宽调变讯号决定所输出的导通至直流电压源的讯号；根据导通至直流电压源的讯号输出换流讯号；换流讯号用以驱动负载工作，并根据负载的工作状况输出工作效能讯号；根据工作效能讯号输出反馈讯号；根据反馈控制讯号输出振荡讯号，其中，脉宽调变讯号的振荡频率是由振荡讯号决定。
依照本发明的较佳实施例所述的可调变脉宽的换流电路的控制方法，其中当工作效能讯号变小时，振荡讯号会相对应降低。反之，当工作效能讯号变大时，振荡讯号亦相对应增加。
依照本发明的较佳实施例所述的可调变脉宽的换流电路的控制方法，其中当直流电压源的电压值变大时，脉宽调变讯号的脉宽会相对减小。反之，当直流电压源的电压值变小时，脉宽调变讯号的脉宽亦相对增大。
综上所述，依据本发明所提出的可调变脉宽的换流电路，其可以根据直流电压源输入电压的大小，调整电路中脉宽调变功率开关驱动电路所输出的脉冲讯号的脉宽。当直流电压源输入电压较高时，可以调整脉冲讯号的脉宽，降低负载的输入电力，避免谐振槽的振荡频率远离谐振频率过多，因而降低电路的整体效率。
经由上述可知，本发明是关于一种可调变脉宽的频率控制式换流电路及其控制方法，该可调变脉宽的换流电路，由功率开关驱动器、功率开关、变压器单元、反馈侦测单元以及电压控制振荡器组成，是电性耦接至直流电压源并驱动一负载工作。此电路可以根据输入直流电压源的电压大小，调整功率开关驱动器所输出的讯号的脉宽大小，让荧光灯管所接收到的输入功率可以维持在定值，避免电路出现高输入电压但却是低效率输出的情形。
借由上述技术方案，本发明可调变脉宽的频率控制式换流电路及其控制方法至少具有下列优点依据本发明所提出的可调变脉宽的换流电路，其除了可以保留在传统电路中，根据负载的电流工作大小配合谐振槽以调整振荡讯号工作频率的方式，使负载可以在稳定的电流下工作之外，在当直流电压源输入电压变大时，更可以自动调整电路中脉宽讯号的脉宽大小，让谐振槽所接收到的讯号，其输入电力的平均功率是维持在接近一定值，如此可以让谐振槽尽量在接近本身的谐振频率工作，让电路避免出现高输入电压但却是低效率输出的情形。
综上所述，本发明可调变脉宽的频率控制式换流电路及其控制方法，提供一种可调变脉宽的换流电路，其可以根据直流电压源输入电压的大小，调整电路中功率开关驱动器所输出的脉冲讯号的脉宽，以避免电路出现高输入电压但却是低效率输出的结果。另外本发明还提供一种可调变脉宽的换流电路的控制方法，其可以根据直流电压源输入电压的大小，调整脉宽调变讯号的脉宽，以避免电路出现高输入电压但却是低效率输出的结果。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品及方法中未见有类似的结构设计及方法公开发表或使用而确属创新，其不论在产品结构、方法或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的脉冲频率调变换流电路及其控制方法具有增进的多项功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，以下特举一个较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1是现有的谐振槽的操作频率与输出电压的对应关系图。
图2是一种现有习知的脉冲频率固定式换流电路的电路方块图。
图3是依照本发明所提出的换流电路的电路方块图。
图4是依照本发明所提出的换流电路的功率开关的输入端与输出端的脉宽比较图。
图5是依照本发明所提出的换流电路的内部电路的电路图。
图6是依照本发明所提出的换流电路的内部另一种内部电路的的电路图。
图7是依照本发明所提出的一种可调变脉宽的换流电路的控制方法的流程图。
201、301直流电压源203、303功率开关205、305谐振槽207、307变压器209、309荧光灯管211荧光灯管电流侦测器311负载操作侦测器213、313负反馈控制器215、315电压控制振荡器217、317脉宽调变式功率开关驱动器319变压器单元321反馈侦测单元350系统起始输入讯号352保护装置356反馈导通讯号358反馈电压讯号359反馈控制讯号360振荡讯号362保护控制讯号370调光控制讯号372调光功能启动开关374调光装置380系统启动装置612、614、712P型金氧半场效电晶体616、618、714N型金氧半场效电晶体624绕线变压器622、626谐振电容632、732脉宽调变讯号652、752导通直流电压源讯号724陶瓷压电式变压器722谐振电容S501输出脉宽调变讯号S503输出导通直流电压源的讯号S505输出换流讯号
S507输出工作效能讯号S509输出反馈控制讯号S511输出振荡讯号F1、F2操作频率V01、V02输出电压A功率开关的输入端B功率开关的输出端A1、A2脉宽调变讯号B1、B2导通讯号Vmax最大电压值具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的可调变脉宽的频率控制式换流电路及其控制方法其具体实施方式
、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图3所示，是依照本发明所提出的换流电路的电路方块图。如图中所示，本发明的实施例和传统的换流电路最大不同之处，就是将传统电路中原本的脉宽固定式功率开关驱动器改为脉宽调变式功率开关驱动器317，同时此脉宽调变式功率开关驱动器317会接收并根据直流电压源301的电压大小，来决定其输出的脉宽宽度。
当电路开始工作时，脉宽调变式功率开关驱动器317在接收到直流电压源301后，会根据直流电压源301的电压大小，输出脉宽调变讯号，而功率开关303会根据脉宽调变讯号的脉宽，决定其本身的导通时间，并在功率开关317的导通时间内，输出一导通至直流电压源301的讯号，以将直流电压源301的电压传送至变压器单元319。
在本实施例中，变压器单元319更包括谐振槽305以及变压器307，和传统的电路一样，谐振槽305会依据其所接收到的讯号的工作频率，决定本身所输出的谐振槽输出讯号的电力大小。因为在本实施例中的负载309必需要以不含直流成份的交流电波来驱动，因此变压器307在接收到由谐振槽305所传送进来的谐振槽输出讯号后，会将直流型式的谐振槽输出讯号转换为交流电型式的换流讯号，以推动负载309工作。在本实施例中，此换流电路中的负载309是冷阴极荧光灯管。
在本实施例中，侦测单元321是由负载操作侦测器311以及负反馈控制器313组成。其中，负载操作侦测器311负责侦测冷阴极荧光灯管309的操作状况，并输出指示流经冷阴极荧光灯管309电流的一反馈电压讯号358至负反馈控制器313中。而负反馈控制器313会根据此反馈电压讯号358来决定其输出端所输出的反馈控制讯号359大小，最后，振荡器315会根据反馈控制讯号359的大小决定其输出的振荡讯号360的频率。而在本实施例中，振荡器315是电压控制振荡器。
在本实施例中，当直流电压源301的电压变小时，冷阴极荧光灯管309的工作电流会相对应的降低，此时负载操作侦测器311会送出一指示流经冷阴极荧光灯管309电流的反馈电压讯号358至负反馈控制器313中，告知负反馈控制器313要降低输出端所输出的反馈控制讯号359的讯号值。当电压控制振荡器315所接收到的反馈控制讯号359降低时，其输出的振荡讯号360的频率也会跟着降低。
而脉宽调变式功率开关驱动器317所输出的脉宽调变讯号的工作频率，会随着电压控制振荡器315所输出的振荡讯号360来做改变，如前所述，当振荡讯号360的频率降低时，脉宽调变讯号的工作频率也会跟着降低时，此时谐振槽305的所接收的调脉宽调变讯号，其振荡频率会更接近谐振槽305本身的谐振频率，使得谐振槽305的输出电力可以提升，以提高冷阴极荧光灯管309的工作电流。
反之，若根据前述的方式，当直流电压源301的电压变大时，则脉宽调变讯号的工作频率也会跟着提高，因而远离谐振槽305的谐振频率，使得谐振槽305的电力输出会降低，也因此会使得电路出现高输入电压但却是低效率输出的状况。
不过因为本实施例中的脉宽调变式功率开关驱动器317，会依据直流电压源301的的电压大小来调整脉宽调变讯号的脉宽，当直流电压源301的电压愈大时，其脉宽调变讯号的脉宽也会愈小，以减少输入谐振槽305的电力。因此，负载操作侦测器311侦测流经荧光灯管309的电流时，就不会因为直流电压源301的电压变大而跟着增加，如此即可以让谐振槽305所输出的振荡讯号360的频率，尽量维持在谐振槽305的谐振频率附近。
此外，在本实施例中还包括一系统启动装置380，此系统启动装置380可以输出系统起始输入讯号350至负反馈控制器313中，以强迫负反馈控制器313在换流电路每次起始时，都会输出一预设的反馈控制讯号359，使得电压控制荡器315的输出是一预设的远离且高于谐振槽305谐振频率的振荡讯号360。这样的好处是冷阴极荧光灯管309每次起始都是自小电力输出再逐渐变大。
在本实施例中，更包括一保护装置352。负载操作侦测器311会侦测冷阴极荧光灯管309的操作状况，并会送出指示冷阴极荧光灯管309灯管是否导通的负载导通讯号356至保护装置352中，保护装置352根据此负载导通讯号356决定输出一保护控制讯号362，以改变脉宽调变式功率开关驱动器317的输出，使功率开关303停止导通。
在实际的应用中，保护装置352会配合一计时器操作，一般是预设一段启动时间以供冷阴极荧光灯管309点燃之用。在这段开始的点燃时间内保护装置352暂时不作用，一但操作过了预定的点燃时间，保护装置352才会发生作用。
另外，本实施例中更包括调光装置374与调光功能启动开关372，调光装置374会输出一调光讯号370至调光功能启动开关372，并透过调光功能启动开关372将调光讯号输出至负反馈控制器313以及脉宽调变式功率开关驱动器317中，藉由同时改变脉宽调变讯号以及反馈控制讯号359，以达到调整冷阴极荧光灯管309的亮度。其中，调光功能启动开关372是依据是否接收到负载导通讯号356来决定是否导通调光讯号370。
在本实施例中为确保冷阴极荧光灯管309能被足够的电力所点燃，调光讯号370是在负载导通讯号356指示荧光灯管导通之后才开始送入本实施例中所述的装置。调光控制输出讯号370在一般的应用中可以是稳定的直流电压讯号，也可以是一低频的脉冲以冷阴极控制荧光灯管309明暗快速闪烁的方式调光。为使人的眼感受不到闪烁，通常频率是200Hz以上，而在LCD(液晶显示器)应用上更可以利用显示器的时脉产生此调光控制输出讯号370以减少干扰。而为了确保冷阴极荧光灯管309被点燃，在冷阴极荧光灯管309被点燃之前，除了不进行调光之外，通常还会根据点燃冷阴极荧光灯管309所需要的电压设计一足够的电压输出以点燃冷阴极荧光灯管309。
请同时参阅图3和图4所示，图4是功率开关303的输入端与输出端的电压的脉宽比较。如图中所示，当直流电压源301所输出的电压较低时，经过脉宽调变式功率开关驱动器317的处理后，功率开关303的输入端A所接收到的输入讯号为脉宽调变讯号A1，而其输出端B所输出的导通直流电压源讯号B1的脉宽会和输入端A所接收的脉宽调变讯号A1一样。
反之，当直流电压源301所输出的电压较高时，经过脉宽调变式功率开关驱动器317处理后，功率开关303的输入端A所接收到的输入讯号会为脉宽调变讯号A2，因为直流源电压源301所输出的电压值较高，所以和脉宽调变讯号A1比较起来，图中所示的脉宽调变讯号A2的脉宽大小会较窄，而功率开关303的输出端B所传送至谐振槽的导通直流电压源讯号，其电压值虽然较高，但相对的脉宽也会较窄。
因此，谐振槽305所接收到的导通直流电压源讯号虽然电压值以及脉宽皆不相同，但其导通直流电压源讯号的工作频率以及平均功率却是相同的，如此一来，无论直流电压源301的电压值变高或变低，都可以让可调变脉宽的换流电路控制的功率开关303可以尽量在接近其本身谐振槽305的谐振频率下工作，使电路可以在比较高效率的情形下运作，避免出现如之前所述情况，会出现高输入电压但却是低效率输出的情形。
请参阅图5所示，其是依照本明所提出的换流电路的内部电路的电路图。如图中所示，直流电压源301耦接到功率开关303，功率开关303是由两个P型MOSFET(P型金氧半场效电晶体)612、614，以及两个N型MOSFET(N型金氧半场效电晶体)616、618所构成。功率开关303由脉宽调变讯号632控制输出导通至直流电压源讯号652，以输入到变压器单元319，而变压器单元319是由绕线变压器624、谐振电容622与626所构成。
请参阅图6所示，其是依照本明所提出的换流电路的内部另一种内部电路的电路图。如图中所示，直流电压源301耦接到功率开关303，而功率开关303是由一个P型MOSFET(P型金氧半场效电晶体)712以及一个N型MOSFET(N型金氧半场效电晶体)714所构成。功率开关303由脉宽调变讯号732控制输出导通直流电压源讯号752，以输入到变压器单元319中，而此变压器单元319是由陶瓷压电式变压器724、谐振电感722所构成。
请参阅图7所示，其是依照本发明所提出的可调变脉宽的换流电路的控制方法的流程图。此可调变脉宽的换流电路是电性耦接至直流电压源并驱动一负载工作，如图中所示，在步骤S501中，此可调变脉宽的换流电路会根据直流电压源所输出的电压大小，输出一脉宽调变讯号，其中在本实施例中，脉宽调变讯号的脉宽会与直流电压源的电压大小成反比变化，当电压愈大，其脉宽会愈小。
在步骤S503中，可调变脉宽的换流电路会根据脉宽调变讯号来决定是否输出一导通直流电压源讯号。在步骤S505中，可调变脉宽的换流电路则会根据导通直流电压源讯号的工作频率来决定其输出的换流讯号大小，在本实施例中，当导通直流电压源讯号的工作频率愈高，其输出的换流讯号会相对的变小。在步骤S507中，换流讯号会驱动可调变脉宽的换流电路中的负载进行工作，并依据负载的工作电流输出一工作效能讯号。
在步骤S509中，根据前述的工作效能讯号输出一反馈电压讯号。在步骤S511中，再根据反馈电压讯号输出振荡讯号，其中，在步骤501中所述的脉宽调变讯号，其讯号的工作频率则会依据振荡讯号的振荡频率来作改变。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种可调变脉宽的频率控制式换流电路，其特征在于其包括一直流电压源；一功率开关驱动器，该功率开关驱动器根据该直流电压源的电压，输出一脉宽调变讯号；一功率开关，具有一第一端、一第二端与一第三端，该功率开关的该第一端是电性耦接该直流电压源，该功率开关的该第二端用以接收该脉宽调变讯号，该功率开关的该第三端是根据该脉宽调变讯号决定是否输出一导通至该直流电压源的讯号；一变压器单元，具有一输入端与一输出端，该变压器的该输入端用以接收该导通至直流电压源的讯号，该变压器的该输出端是根据该导通至直流电压源的讯号输出一换流讯号；一负载，具有一输入端与一输出端，该负载的该输入端用以接收该换流讯号，并使该换流讯号从该负载的该输入端流向该负载的该输出端；一侦测单元，该侦测单元侦测该负载的操作状况，输出可调节流经该负载的该换流讯号的一反馈控制讯号，以及指示该负载导通状况的一负载导通讯号；一振荡器，该振荡器接收该反馈控制讯号，并根据该反馈控制讯号输出一振荡讯号，该反馈控制讯号决定该振荡讯号的频率，该振荡讯号耦接至该功率开关驱动器，用以决定该功率开关驱动器输出的该脉宽调变讯号的频率；一系统启动装置，该系统启动装置在该换流电路每次启动时，强迫该反馈控制讯号为一预设值，以使该振荡器输出一预设频率的振荡讯号；以及一保护装置，该保护装置接收并根据该负载导通讯号，决定是否改变该脉宽调变讯号。
2.根据权利要求1所述的可调变脉宽的频率控制式换流电路，其特征在于其中当该直流电压源的电压值变大时，该脉宽调变讯号的脉宽亦会相对减小，当该直流电压源的电压值变小时，该脉宽调变讯号的脉宽亦会相对增大。
3.根据权利要求1所述的可调变脉宽的频率控制式换流电路，其特征在于其中所述的侦测单元更包括一负载操作侦测器，该负载操作侦测器侦测该负载操作状况，并输出该负载导通讯号，以及一指示流经该负载电流的反馈电压讯号；以及一负反馈控制器，该负反馈控制器接收该指示流经该负载电流的反馈电压讯号，并输出该反馈控制讯号。
4.根据权利要求1所述的可调变脉宽的频率控制式换流电路，其特征在于其中所述的负载是一荧光灯管。
5.一种可调变脉宽的频率控制式换流电路，其特征在于其包括一直流电压源；一功率开关驱动器，该功率开关驱动器根据该直流电压源的电压大小不同输出一脉宽不同的一脉冲讯号；一功率开关，具有一第一端、一第二端与一第三端，该功率开关的该第一端是电性耦接该直流电压源，该功率开关的该第二端用以接收该脉冲讯号，该功率开关的该第三端是根据该脉冲讯号决定是否输出一导通至直流电压源讯号；一变压器单元，具有一输入端与一输出端，该变压器的该输入端用以接收该导通至直流电压源讯号，该变压器的该输出端是根据该导通至直流电压源讯号输出一换流讯号；一荧光灯管，具有一输入端与一输出端，该荧光灯管的该输入端用以接收该换流讯号，并使该换流讯号从该荧光灯管的该输入端流向该荧光灯管的该输出端；一侦测单元，该侦测单元侦测该荧光灯管操作状况，输出可调节流经该荧光灯管的该换流讯号的一反馈控制讯号，以及指示荧光灯管导通状况的一荧光灯管导通讯号；一振荡器，该振荡器接收该反馈控制讯号，并根据该反馈控制讯号输出一振荡讯号，并由该反馈控制讯号决定该振荡讯号的频率，该振荡讯号耦接该功率开关驱动器以决定该功率开关驱动器输出的该脉冲讯号的工作频率；一系统启动装置，该启动装置可使该可调光荧光灯管换流电路在每次起始时，强迫该反馈控制讯号为一预设值，以使该振荡器输出一预设频率的振荡讯号；一保护电路，该保护电路根据该荧光灯管导通讯号决定改变该功率开关驱动器所输出的该脉冲信号；以及一调光功能启动装置，该调光功能启动装置接收并根据该荧光灯管导通讯号，输出一调光控制讯号至该功率开关驱动器以及该负反馈控制器。
6.根据权利要求5所述的可调变脉宽的频率控制式换流电路，其特征在于其中当该调光功能起动装置未起动时，该可调光荧光灯管换流电路产生一预设的最大输出。
7.根据权利要求5所述的可调变脉宽的频率控制式换流电路，其特征在于其中所述的调光控制讯号是根据一液晶显示器的驱动时脉所产生的脉冲信号。
8.一种可调变脉宽的换流电路的控制方法，该可调变脉宽的换流电路是电性耦接至一直流电压源并驱动一负载工作，其特征在于其包括根据该直流电压源的电压大小输出一脉宽调变讯号；根据该脉宽调变讯号决定是否输出一导通该直流电压源的讯号；根据该导通至该直流电压源的讯号输出一换流讯号；该换流讯号用以驱动该负载工作，并根据该负载的工作状况输出一工作效能讯号；根据该工作效能讯号输出一反馈控制讯号；以及根据该反馈制讯号输出一振荡讯号；其中，该脉宽调变讯号的振荡频率是由该振荡讯号决定。
9.根据权利要求7所述的可调变脉宽的频率控制式换流电路的控制方法，其特征在于其中当该工作效能讯号改变时，该振荡讯号所输出的振荡频率亦相对应改变。
10.根据权利要求7所述的可调变脉宽的频率控制式换流电路的控制方法，其特征在于其中当该直流电压源的电压值变大时，该脉宽调变讯号的脉宽亦相对减小。当该直流电压源的电压值变小时，该脉宽调变讯号的脉宽亦相对增大。
全文摘要
本发明是关于一种可调变脉宽的频率控制式换流电路及其控制方法，该可调变脉宽的换流电路，由功率开关驱动器、功率开关、变压器单元、反馈侦测单元以及电压控制振荡器组成，电性耦接至直流电压源并驱动一负载工作。此电路可以根据输入直流电压源的电压大小，调整功率开关驱动器所输出的讯号的脉宽大小，让荧光灯管所接收到的输入功率可以维持在定值，避免电路出现高输入电压但却是低效率输出的情形。
文档编号H02M7/505GK1780133SQ20041009121
公开日2006年5月31日 申请日期2004年11月17日 优先权日2004年11月17日
发明者余仲哲, 杨建正 申请人:硕颉科技股份有限公司