单输入锁相压电变压器驱动电路制造技术

一种用来以一锁相模式驱动压电变压器（１２）的电路（１０），它不用外部参考信号。该电路（１０）采用工作在稳定模式下的５５５定时电路，该电路响应于从压电变压器（１２）的输出信号（２０）耦合来的反馈相位信号（１８）。反馈相位信号（１８）过驱动定时器的触发电路，从而在压电变压器（１２）的谐振频率处将定时器锁相至压电变压器（１２）的输出信号。该电路（１０）提供一个简化的锁相电路而无需普通的ＰＬＬ结构。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及变压器的电源电路领域，尤其涉及一种锁相压电变压器驱动电路。通常，压电变压器用在电视、影印机、LCD背照光等的电源中。已有技术的压电变压器设计方案基于公知的Rosen设计方案(美国专利US2,830,274)。这些已有技术高压变压器设计方案是一种压电陶瓷片(ceramic plate)型的，包括一驱动部分和一受驱动部分，这两部分中的每个部分具有不同的极化强度(polarization)。不同的极化强度提供变压。压电变压器本来就是高品质因数(高Q)谐振器，它们必须在一特定谐振频率下受到驱动，以在一给定输出负载时实现最大的能量转换。这有一些缺点，即，压电变压器的谐振频率点取决于外部变量，这些变量包括时间、温度、输出负载和其他变量。除非驱动频率可以受到连续校正之外，这些变量使得变压器的最佳功率输出随着频移而降低。如果驱动电路无法跟踪谐振频率，那么将无法最有效地使压电变压器工作。已有技术驱动电路已经使用具有降低压电变压器品质因数(Q)的方法的固定频率振荡器。就降低品质因数其本身来说，导致比最佳工作效率小。另外，由于上述原因，在一固定频率下工作效率很低。需要一种反馈机构来控制驱动频率。可是，使用电压反馈并不稳定，因为在电压输出曲线的峰值处出现峰值功率。在这种情况下，对于较小的电压反馈变量来说，向上调整驱动频率就象向下调整它那样容易。不希望的是，如果反馈使得频率沿错误方向发展，那么该环位相相差180°，并且在一低功率点锁定。锁相环在本领域是公知的，已被用来控制振荡频率。可是，锁相环尚未被用来控制压电变压器。由于其高品质因数性质，压电变压器需要的相位调节和灵敏度比可从现有锁相环中得到的更严密。通常，锁相环比较两个AC信号的相位，并且将-DC校正电压提供给—振荡器的AC驱动电路。另外，锁相环通常需要用环路滤波器来防止DC信号上的噪声干扰驱动电路的工作。而且，商用锁相环是很复杂的电路，它们尤其适于用快速锁定进行的频道转换。对于驱动压电变压器的窄范围频率来说，不需要这些功能。需要一种压电变压器的改进驱动电路，它成本低，使用现成的元件，并且提供严密的相位调节和良好的灵敏度。而且，需要一种压电变压器的改进驱动电路，它无需DC变换。另外，需要一种压电变压器的改进驱动电路，它需要一参考信号，并且跟踪受驱动压电变压器的谐振频率，以便在动态负载条件的最大效率和/或功率输出下工作。附图说明图1是根据本专利技术一压电变压器的变压器简化电路方框图；图2是根据本专利技术用来驱动一压电变压器的电路的第一实施例示意图；图3是根据本专利技术用来驱动一压电变压器的电路的优选第一实施例详细示意图；图4是根据本专利技术用来描述图3输入电路工作的波形图；图5是根据本专利技术用来驱动一压电变压器的电路的第二实施例示意图；图6是根据本专利技术一压电变压器和负载的等效电路示意图；图7是根据本专利技术一压电变压器的动生(motional)与输出相位和功率的图形表示；图8是根据本专利技术一压电变压器的输入相位和功率的图形表示；图9是根据本专利技术一压电变压器的动生与副抽头相位和功率的图形表示。本专利技术是一种压电变压器驱动电路，它被锁定到来自压电变压器输出的相位信号。在第一实施例中，该相位信号用来触发一低成本的现成定时电路，该定时电路控制耦合到压电变压器一输入上的驱动电路的驱动频率。这无需使用DC变换就能实现。有利的是，这种压电变压器的驱动电路跟踪受驱动压电变压器的谐振频率，以便在最大的效率和功率输出下工作。在第二实施例中，该相位信号用来触发一改进型低成本的现成锁相环电路，该电路提供严密的相位调节和良好的灵敏度。对本专利技术来说，驱动频率的相位控制是单调的，即，仅在一个工作点处稳定。另外，压电变压器的相位控制在压电变压器的峰值输出点处基本上为线性。这导致压电变压器有一个稳定的输出电压(和频率)环路相/频控制。此外，可以调整相位控制以另外跟踪压电变压器的峰值输出点，从而保持动态负载条件的最佳效率和输出。参见图1，本专利技术是一压电变压器驱动电路10，该电路10包括一压电变压器12和一相位触发驱动电路16，压电变压器12的输出信号20耦合到负载14上，而相位触发驱动电路16耦合到压电变压器12的输入端。另外，压电变压器12提供一反馈相位信号18，该信号18耦合到相位触发驱动电路16上。相位信号18来自压电变压器12的输出信号20。相位信号18也可来自压电变压器12上的副抽头(auxiliary tap)24。副抽头24的优点在于可以从压电变压器12的输入电极与输出电极上电拆除下来。而且，副抽头24提供的可用信号电平比可从高电压输出信号20得到的更低。来自压电变压器12的输出信号20的相位用来控制相位触发驱动电路16的驱动频率22，相位触发驱动电路16耦合到压电变压器12的输入端。这样，相位信号18触发驱动电路16，以使压电变压器输入信号被锁相至驱动电路16。本领域公知的一个Rosen型压电陶瓷变压器被用于本专利技术中，并且工作在厚度扩展模式(thickness extensional mode)下。可是，应认识到，本专利技术可用来驱动许多具有不同工作模式的不同压电变压器类型。压电变压器12的具体结构(如图2所示)包括一输入部分26和一输出部分28。输入部分26包括一对相对的输入电极。输出部分28包括一输出电极30，该输出电极30设置在压电变压器12的端部且耦合到负载14上。该实施例中，输出部分28提供一反馈相位信号18。副抽头24可以设置在压电变压器12的输出部分28的接近输入部分26的位置上。副抽头24可以利于用来提供一相位信号18，相位信号18的信号电平比来自输出电极30的信号电平更可用。另外，副抽头24可从输入部分26、输出电极30和负载14上解耦合。还有另外一个优点，即，在用不同的极方向(poling direction)制造压电变压器12中预先需要副抽头24。在制造这种压电变压器12的过程中，副抽头24用来提供输出部分28的适当极方向，这与输入部分26的极方向不同。通过利用压电变压器12上的副抽头24，不必在节省一处理步骤的工艺过程中消除它。图2示出本专利技术的第一实施例，包括(例如如上所述)一压电变压器12、一相位触发驱动电路16和一负载14。负载14耦合到压电变压器12的输出信号20上。该输出信号20还耦合到相位触发驱动电路16上，该电路16驱动压电变压器12的输入。负载可以是各种不同的类型和结构。根据所要满足的应用条件，几种公知输出电路中的一种可以包括这种负载。在一种类型的负载中，压电变压器的输出可以用来直接驱动一AC装置，而不用任何特别插入的元件。可是，一般使用某种类型的特殊输出电路。通常，DC整流电路如半波整流器用来提供一DC输出信号。此外，一阻抗匹配电路可以用来将压电变压器的最佳工作负载阻抗与一特定的用户应用输入阻抗相匹配。提供上述各种输出电路的技术在本领域是公知的，这里不再介绍。优选的是，负载是例如用于LCD背照光的灯，它由变压器的AC输出信号直接驱动。相位触发驱动电路16包括一定时电路(IC1)和一功率元件(Q1)。定时电路用来直接驱动功率元件。功率元件驱动压电变压器12的输入。本专利技术利用可买到的低成本现成元件。例如，定时电路是一种通常可买到的555定时IC。所使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来驱动一动态负载的锁相电路，包括： 一压电变压器，它具有一输入部分和一输出部分；和 一相位触发驱动电路，它响应于从输出部分耦合出的反馈相位信号，该相位触发驱动电路将一驱动信号输出给压电变压器的输入信号，将该驱动信号锁相至反馈相位信号，以使压电变压器可在最大功率和效率下工作。

【技术特征摘要】
US 1997-5-7 08/852,5051．一种用来驱动一动态负载的锁相电路，包括一压电变压器，它具有一输入部分和一输出部分；和一相位触发驱动电路，它响应于从输出部分耦合出的反馈相位信号，该相位触发驱动电路将一驱动信号输出给压电变压器的输入信号，将该驱动信号锁相至反馈相位信号，以使压电变压器可在最大功率和效率下工作。2．权利要求1的锁相电路，其中输出部分包括用来驱动动态负载的输出电极，反馈相位信号从输出电极耦合到相位触发驱动电路上。3．权利要求l的锁相电路，其中输出部分包括一个副抽头和用来驱动动态负载的输出电极，该副抽头提供反馈相位信号，并且与输入电极和输出电极相互电隔离，来自副抽头的反馈相位信号具有比来自输出电极的电平低的信号电平。4．权利要求1的锁相电路，其中相位触发驱动电路包括555定时电路定时电路的输出信号所控制的功率元件；电感，它可通过该功率元件被变换耦合，以与压电变压器的输入电容相谐振；相位调整网络，它通过一电阻网络耦合到定时电路的阈值输入端；和外部元件，它们耦合到定时电路上，以便定时电路作为一个不稳多谐振荡器工作，施加由压电变压器的输出部分提供的反馈相位信号，以过驱动定时电路的阈值输入信号，以便将定时频率锁定给反馈相位信号。5．权利要求4的锁相电路，还包括一相位校正网络，其中反馈相位信号由一副抽头提供，该副抽头设置在输出部分上，该相位校正网络响应于动态负载所引起的相位变化，将一相位校正信号施加给相位调整网络，以保持压电...

【专利技术属性】
技术研发人员：HW梅克，
申请(专利权)人：CTS公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]