直流-交流变换装置及其控制器IC制造方法及图纸

在变压器的初级线圈设有半导体开关电路，通过ＰＷＭ控制该半导体开关电路的各开关，进行定电流和定电压控制，向连接在次级线圈的ＣＣＦＬ等负荷供给交流电力。该逆变器电路中设有用于定电压控制和定电流控制的慢起动共通控制电路，共通进行ＰＷＭ控制的慢起动。由此抑制起动时的过大电压和涌入电流。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及从电器设备附属的电源适配器和电池等直流电源发生供驱动负荷的交流电压的直流—交流变换装置(以下称逆变器)及其控制器IC。
技术介绍
作为笔记本电脑的液晶显示屏及液晶电视接收机的显示屏的背光光源一般采用冷阴极荧光灯(以下称CCFL)。这种CCFL和通常的热阴极荧光灯具有大致同样的高效率和长寿命，而且省去了热阴极荧光灯所需的灯丝。为了使CCFL起动并工作需要较高的交流电压。例如，起动电压约1000V，工作电压约600V。用逆变器从笔记本电脑及液晶电视接收机等的直流电源产生这样的高压交流电压。以往，作为CCFL用逆变器，一般采用罗耶(Royer)电路。这种罗耶电路由可饱和磁芯变压器、控制晶体管等所构成。利用可饱和磁芯变压器的非线性导磁率、控制晶体管的非线性电流增益特性而自动起振。罗耶电路本身不需要外部时钟及驱动电路等。但是，罗耶电路基本上是一种固定电压逆变器，在输入电压及负荷电流变化的情况下不能维持固定的输出电压。因此需要用稳压调整电路向罗耶电路供给电力。由于这一情况，采用罗耶电路的逆变器难以小型化，并且功率变换效率也低。专利文献(特开平10-50489号公报)提案一种高功率变换效率的CCFL用逆变器。该逆变器的变压器的初级线圈串联有第1半导体开关，串联连接的第2半导体开关和电容器与变压器的初级线圈并联连接，并且耦合电容器及负荷与变压器的次级线圈并联连接。进而由来自控制电路的控制信号控制第1、第2半导体开关的导通关断，从而向负荷提供交流电力。此外，还有提案用4个半导体开关组成全桥式(也称H桥式)CCFL用逆变器(参见美国专利文献第6259615号的说明书)。这种逆变器中，变压器的初级线圈通过串联接续的共振用电容器，连接全桥电路的输出端，负荷接在变压器的次级线圈。构成全桥电路的4个半导体开关中，由第1组的2个半导体开关在初级线圈形成第1方向的电流经路，由第2组的2个半导体开关在初级线圈形成第2方向的电流经路。进而，由控制电路向全桥电路的半导体开关供给脉冲宽度固定、脉冲相对位置受控制的控制信号来调整对负荷的供给电力。此外，检测变压器的次级线圈的电压，进行过电压保护。以往的逆变器虽然进行了定电流控制和过电压保护，但是逆变器起动时，由于定电流控制环路的迟延及过电压保护的动作迟延的影响，作为负荷的CCFL上会流过过大电流，或施加过高电压。该过大电流及过高电压给与负荷CCFL以过荷压力，成为其寿命低下的原因。此外，变压器、半导体开关、电池电源等主电路设备也必须使用能耐受过大电流的元件。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于，提供一种在次级线圈接有负荷的变压器的初级线圈上设有半导体开关电路，对该半导体开关电路的各开关用脉冲宽度调制(PWM)进行定电流控制及定电压控制的同时，与定电流控制环路的迟延及过电压保护的动作迟延无关，可以防止起动时流过过大涌入电流或施加过高电压的逆变器及其控制器IC。本专利技术的逆变器由以下各部件所构成直流电源；具有初级线圈和至少1个次级线圈的变压器；使电流从所述直流电源向所述初级线圈在第1方向和第二方向上交互流动的半导体开关电路；与所述次级线圈连接的负荷；检测所述负荷的流过电流，产生电流检测信号的电流检测电路；检测所述负荷的施加电压，产生电压检测信号的电压检测电路；产生三角波信号的三角波信号发生电路产生起动时缓慢增加的慢起动信号的慢起动电路；PWM控制信号发生电路，它接收所述三角波信号、所述电流检测信号、所述电压检测信号以及所述慢起动信号，根据所述电流检测信号和所述电压检测信号获得误差信号，按照误差信号和所述慢起动信号的大小自动选择其中之一的信号，并将其与所述三角波信号进行比较而产生PWM控制信号。本专利技术的逆变器根据所述PWM控制信号使所述半导体开关电路进行开关动作。本专利技术的控制器IC用于驱动半导体开关电路，控制供给负荷的交流电力。它由以下功能模块所构成连接外接起振用电容器和起振用电阻，产生三角波信号的三角波发生模块；连接外接起动用电容器，产生起动时缓慢增加的慢起动信号的慢起动模块；PWM控制信号发生电路，它接收所述三角波信号、检测流过负荷电流得到的所述电流检测信号、检测所述负荷施加电压得到的所述电压检测信号以及所述慢起动信号，根据所述电流检测信号和所述电压检测信号获得误差信号，按照误差信号和所述慢起动信号的大小自动选择其中之一的信号，并将其与所述三角波信号进行比较而产生PWM控制信号。本专利技术的控制器IC根据所述PWM控制信号使所述半导体开关电路进行开关动作。并且，所述PWM控制信号发生电路具有以下各功能模块误差信号发生电路，根据基于所述电流检测信号和电流基准信号之差的电流误差信号与基于所述电压检测信号和电压基准信号之差的电压误差信号的大小，自动选择电流误差信号或电压误差信号其中之一的信号，作为所述误差信号输出；PWM信号比较器，它输入所述三角波信号、所述误差信号以及所述慢起动信号，根据所述误差信号和所述慢起动信号的大小，自动选择其中之一的信号并将其与所述三角波信号进行比较，输出所述PWM控制信号。并且，所述误差信号发生电路包含有将所述电流检测信号和所述电流基准信号进行比较，产生第1误差输出的第1误差放大器、将所述电压检测信号和所述电压基准信号进行比较，产生第2误差输出的第2误差放大器、由第1误差输出所控制的第1控制器件、由第2误差输出所控制的第2控制器件，所述第1控制器件的输出端和所述第2控制器件的输出端相互连接，从该相互连接点输出所述误差信号。并且，所述相互连接点和所述第1误差放大器的电流检测信号输入端之间连接有第1反馈电容器，而且，所述相互连接点和所述第2误差放大器的电压检测信号输入端之间连接有第2反馈电容器。根据本专利技术，对供给负荷的电压及电流进行PWM控制，分别使其成为定电压或定电流的逆变器及其控制器IC中，由于共通进行慢起动控制，当CCFL等负荷起动时，可以在抑制异常过电压发生的同时，防止负荷电流的增大。因此，在延长CCFL寿命的同时，可减轻对变压器、半导体开关电路、电池电源等构成部件的过荷压力。并且，由于将输出电流相关的第1误差信号和输出电压相关的第2误差信号集约为共通的信号，从而使该共通的误差信号作为反馈电压反馈时的反馈路径单一化，特别是使用IC外部的外接反馈器件时，可以减少所需的反馈端子。并且，和慢起动电路配合动作产生慢起动电压的电容器是IC外部的外接电容器，因此可以调节该电容器的容量，根据负荷的特性将慢起动的上升时间设定在最佳状态。附图说明图1是表示本专利技术实施方式的逆变器总体构成图。图2是表示图1所用的控制器IC的内部构成图。图3是说明起动时慢起动的电路图。图4表示PWM比较器214内部电路的构成例。图5是说明起动时慢起动的动作过程的特性图。具体实施例方式以下，参照附图就本专利技术的从直流电源产生驱动负荷用交流电压的逆变器及其控制器IC的最佳实施方式加以说明。图1是表示用绝缘变压器、全桥开关电路进行PWM控制的本专利技术实施方式的逆变器总体构成图，图2是所用的控制器IC(即、逆变器控制用IC)的内部构成图。图1中，由作为第1开关的P型场效应晶体管MOSFET(以下称PMOS)101和作为第2开关的N型场效应晶体管MOSFET(以下称NMOS)102形成流向变压器TR初本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流一交流变换转置，其特征在于：具有以下各功能部件：直流电源；有初级线圈和至少１个次级线圈的变压器；使电流从所述直流电源向所述初级线圈在第１方向和第２方向交互流动的半导体开关电路；与所述次级线圈连 接的负荷；检测所述负荷的流过电流，产生电流检测信号的电流检测电路；检测所述负荷的施加电压，产生电压检测信号的电压检测电路；产生三角波信号的三角波信号发生电路；产生起动时缓慢增加的慢起动信号的慢起动电路；　 　ＰＷＭ控制信号发生电路，它接收所述三角波信号、所述电流检测信号、所述电压检测信号以及所述慢起动信号，根据由所述电流检测信号和所述电压检测信号所得的误差信号和所述慢起动信号的大小自动选择其中之一的信号，并将选择的信号与所述三角波信号进行比较而产生ＰＷＭ控制信号；在所述ＰＷＭ控制信号的控制下，使所述半导体开关进行开关动作。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：福本宪一，藤田浩幸，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]