一種用於螢光燈的容性保護電路的製作方法
2023-06-19 23:58:41 2
專利名稱：一種用於螢光燈的容性保護電路的製作方法
技術領域：
一種用於螢光燈的容性保護電路技術領域[0001]本實用新型涉及一種應用在螢光燈系統中，能夠迅速檢測系統的容性狀態，並能夠對系統進行升頻的容性保護電路。
背景技術：
[0002]在螢光燈系統中，往往由於電源電壓的波動、負載的變化或者由於溫度變化導致部分關鍵元器件的值發生偏離，進而使得系統發生容性的情況。圖1為螢光燈半橋負載特性原理圖，當系統的工作頻率工作在諧振頻率的左邊區域時，系統處於容性區域，系統的兩個功率MOS管會出現硬開關現象，甚至發生共通現象，如果沒有適當的容性保護措施，可能會由於其系統的短路故障，造成功率管燒壞進而損壞整個系統。因此，螢光燈驅動系統必須要妥善考慮容性保護設計，考慮將系統的工作頻率遠離諧振頻率，通過升頻的方式，將系統從容性區域拉至感性區域。[0003]在傳統的容性保護電路中見圖2，系統檢測到有容性信號時，然後升頻，等待一段時候，再檢測系統是否有容性信號，如果還有，則鎖定系統，系統停振，然後等待系統重新上電。[0004]該傳統容性保護電路的特點在於能夠對系統的容性現象做出二次判斷，不是一發現系統處於容性狀態，就關斷系統，而是進行第二次判斷，第二次檢測，系統沒有處於容性狀態，則忽略，如果第二次檢測，系統仍然有容性現象，則系統停振，等待系統的重新啟動。這種容性保護 電路俗稱「傻瓜式容性保護電路」，顯然對螢光燈系統的正常工作帶來一定的幹擾。實用新型內容[0005]本實用新型要解決的技術問題在於提供一種用於螢光燈的容性保護電路。該容性保護電路在螢光燈系統處於容性的情況下，能夠迅速檢測，並且對系統進行升頻處理，使得系統從容性區域拉到感性區域。[0006]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:[0007]—種用於螢光燈的容性保護電路，包括:相位檢測電路、相位判斷電路、升頻電路以及驅動電路連接組成。[0008]所述相位檢測電路包括:一個比較器comp以及採樣電阻R1。[0009]所述的比較器comp的正端接採樣電阻Rl的上端，比較器comp的負端接Vref電平。[0010]所述相位判斷電路包括:用於相位信號判斷的D觸發器。[0011]所述的相位判斷電路的上輸入端接比較器comp的輸出端，下輸入端接驅動電路Driver的輸出端LD信號，復位端接驅動電路Driver的輸出端HD信號。[0012]所述升頻電路包括:用於控制壓控振蕩器VCO的壓控振蕩電壓Vc的Re電阻以及控制開關管Mnl ;用於穩定電壓Vc的電容Cl ;用於產生頻率的電路VCO與分頻器；[0013]所述驅動電路包括:用於驅動兩個功率MOS管的driver驅動電路。[0014]所述升頻電路中，Re電阻的上端接Cl電容的上端與V⑶的輸入端，Re電阻下端接NMOS管Mnl的漏端；NM0S管Mnl的漏端接Re電阻的下端，柵端接PHD的輸出端，源端接地；電容Cl的上端接運Re電阻的上端，VCO的輸入端，其下端接地；VC0的輸入端接Re電阻上端，Cl電容上端,輸出端接分頻器2_divder的輸入端；分頻器2_divder的輸入端接VCO的輸出端，輸出端接driver的輸入端，driver的輸出端HD接MPl的柵極，driver的輸出端LD接MP2的柵極。[0015]信號經過相位檢測電路、相位判斷電路、升頻電路以及驅動電路，驅動電路的信號HD與LD反饋至相位判斷電路，其中HD信號為相位判斷電路的復位信號，LD信號與比較器信號comp輸出信號Poscs進行相位判斷。[0016]本實用新型所提供的螢光燈容性保護電路能夠迅速檢測系統容性狀態，並且能夠對其升頻處理，使得系統從容性區域移動到感性區域，改善整個系統的穩定性以及提高整個系統的可靠性。
[0017]圖1為螢光燈系統的負載特性；[0018]圖2為傳統的螢光燈系統的容性保護電路示意圖；[0019]圖3為本實用新型所提供的螢光燈系統的容性保護電路圖；[0020]圖4為本實用新型所提供的螢光燈系統容性保護應用電路圖；[0021]圖5為本實用新型所提供的容性保護電路中關鍵節點的波形圖；具體實施方式
:[0022]
以下結合附圖，對本實用新型做進一步說明。[0023]一種用於螢光燈的容性保護電路，如圖3所示，包括:相位檢測電路、相位判斷電路、升頻電路以及驅動電路連接組成。相位檢測電路包括:一個比較器comp以及採樣電阻Rlo比較器comp的正端接採樣電阻Rl的上端，比較器comp的負端接Vref電平。相位判斷電路包括:用於相位信號判斷的D觸發器。相位判斷電路的上輸入端接比較器comp的輸出端，下輸入端接驅動電·路Driver的輸出端LD信號，復位端接驅動電路Driver的輸出端HD信號。升頻電路包括:用於控制壓控振蕩器VCO的壓控振蕩電壓Vc的Re電阻以及控制開關管Mnl ;用於穩定電壓Vc的電容Cl ;用於產生頻率的電路VCO與分頻器；驅動電路包括:用於驅動兩個功率MOS管的driver驅動電路。升頻電路中，Re電阻的上端接Cl電容的上端與VCO的輸入端，Re電阻下端接NMOS管Mnl的漏端；NM0S管Mnl的漏端接Re電阻的下端，柵端接PHD的輸出端，源端接地；電容Cl的上端接運Re電阻的上端，VCO的輸入端，其下端接地；VC0的輸入端接Re電阻上端，Cl電容上端，輸出端接分頻器2_divder的輸入端；分頻器2_divder的輸入端接VCO的輸出端,輸出端接driver的輸入端,driver的輸出端HD接MPl的柵極，driver的輸出端LD接MP2的柵極。[0024]信號經過相位檢測電路、相位判斷電路、升頻電路以及驅動電路，驅動電路的信號HD與LD反饋至相位判斷電路，其中HD信號為相位判斷電路的復位信號，LD信號與比較器信號comp輸出信號Poscs進行相位判斷。[0025]如圖4所示，本實用新型所述容性保護電路還可以包括半橋逆變電路、負載網絡和容性保護處理電路。其中，兩個功率MOS管MP1、MP2組成逆變電路。上功率MOS管的漏極接整流橋後的母線電壓HV，柵極接驅動級的輸出信號HD，源極接下功率MOS管的漏極以及電感LI的左端；下功率MOS管的漏極接上功率MOS管的源極以及電感LI的左端，柵極接驅動級的輸出信號LD，源極接採樣電阻Rl的上端。半橋逆變電路中的下功率MOS管MP2和採樣電阻Rl將電流信號轉化為電壓信號並輸出到比較器的正端。容性保護電路包括比較器C0MP、相位判斷電路、運放amp、壓控振蕩器VC0、I個電阻Re、I個開關管Mnl、l個環路濾波電容Cl、分頻器divder以及驅動級driver。比較器COMP的輸出端接相位判斷電路的上輸入端，輸出驅動Driver的下輸出端LD接相位判斷電路的下輸入端；相位判斷電路的輸出端接麗I的柵端,麗I的漏端接Re電阻下端，MNl的源端接地，電阻Re的上端接運放amp的輸出端、Cl電容的上端以及V⑶的輸入端，電容Cl的下端接地；VC0壓控振蕩器的輸入接運放amp的輸出端、Re電阻的上端、Cl電容的上端,輸出端接分頻器2_divder的輸入端；分頻器2_divder的輸出端接驅動電路divder的輸入端；驅動電路divder的上輸出端HD接半橋逆變電路的上功率MOS管的柵極以及相位判斷PHD的復位reset信號端，下輸出端LD接半橋逆變電路的下功率MOS管柵極以及相位判斷PHD的下輸入端；分頻器2_diVder的輸出端接驅動電路divder的輸入端；驅動電路divder的上輸出端接半橋逆變電路的上功率MOS管的柵極，下輸出端接半橋逆變電路的下功率MOS管柵極。[0026]所述過流保護電路的具體工作原理(見圖5波形圖)如下:[0027]當所述CS信號在上功率MOS管的柵極驅動信號HD與下功率MOS管的柵極驅動信號LD同時為低電平期間(死區時間)，小於Vref電平時，則相位檢測電路一比較器comp輸出信號poses輸出低電平,大於Vref電平時,貝U相位檢測電路一比較器comp輸出信號poses輸出高電平，poses信號從低電平變為高電平時，產生一上升沿信號，這個上升沿信號通過相位判斷電路，與功率MOS管柵極驅動信號LD的上升沿進行相位比較，滯後於LD信號，則相位判斷電路輸出rise信號為低電平；此時的rise信號為低，麗I管關閉，使得Cl電容上的電荷保持不變，振蕩器VCO的壓控振蕩線Vc也不變，因此VCO輸出頻率也保持不變。[0028]當所述CS信號在上功率MOS管的柵極驅動信號HD與下功率MOS管的柵極驅動信號LD同時為低 電平期間(死區時間)，小於Vref電平時，則相位檢測電路一比較器comp輸出信號poses輸出低電平,大於Vref電平時,則相位檢測電路一比較器comp輸出信號poses輸出高電平，poses信號從低電平變為高電平時，產生一上升沿信號，這個上升沿信號通過相位判斷電路，與功率MOS管柵極驅動信號LD的上升沿進行相位比較，若超前於LD信號，則相位判斷電路輸出rise信號為高電平，該rise高電平信號直至相位判斷電路被HD信號復位成低電平；此時的rise信號用來開通麗I管，使得Cl電容上的電荷，通過Re與MNl管洩放，也使壓控振蕩器VCO的壓控振蕩線Vc變低，進而使得VCO輸出頻率變高(由於VCO的工作頻率與輸入的壓控振蕩線Vc為相反地變化關係，即VCO增益為負的)。[0029]綜上所述，當系統由於某種非理想因素(電壓波動、負載變化等)，系統工作在容性區域，採樣的CS信號在上功率MOS管的柵極驅動信號HD與下功率MOS管的柵極驅動信號LD同時為低電平期間(死區時間電平時，則相位檢測電路一比較器comp輸出信號poses輸出低電平,大於Vref電平時,則相位檢測電路一比較器comp輸出信號poses輸出高電平，poses信號從低電平變為高電平時，產生一上升沿信號，這個上升沿信號通過相位判斷電路，與功率MOS管柵極驅動信號LD的上升沿進行相位比較，poses信號超前於LD信號，則輸出rise信號為高電平，此高電平持續相位判斷電路的復位信號HD信號為高電平時，被拉成低電平；rise信號為高時，麗I管開通，電容Cl上的電荷通過電阻Re以及麗I管洩放，壓控振蕩器VCO的壓控振蕩線Vc變低，又由於VCO的工作頻率與輸入的壓控振蕩線Vc為相反地變化關係(即VCO增益為負的)，因此嚴控振蕩器VCO的輸出頻率ClkO變高，從而實現系統的升頻動作，此ClkO信號頻率經過分頻器2_diVder分頻整形，再經過驅動級Driver,產生高壓驅動信號HD與低壓驅動信號LD，用來驅動功率MOS管MPl與MP2的柵端。由於系統頻率的升高，系統頻率離開諧振頻率，從容性區域進入到感性區域，減少了硬開關次數，進而消除系統的容性現象。[0030]上面對本實用新型所述一種用於螢光燈容性保護的電路進行了詳細的說明，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本實用新型的限制。對本領域的技術人員而言，在不違背本實用新型實質的前提下對其做任何顯而易見的改動，都將構成對本實用新型專利權的侵犯，將承擔相應 的法律責任。
權利要求1.一種用於螢光燈的容性保護電路，其特徵在於:所述容性保護電路包括相位檢測電路、相位判斷電路、升頻電路以及驅動電路連接構成。
2.如權利要求1所述的容性保護電路，其特徵在於:所述相位檢測電路包括:一個比較器comp以及採樣電阻Rl。
3.如權利要求2所述的容性保護電路，其特徵在於: 所述的比較器comp的正端接採樣電阻Rl的上端，比較器comp的負端接Vref電平。
4.如權利要求1所述的容性保護電路，其特徵在於:所述相位判斷電路包括:用於相位信號判斷的D觸發器。
5.如權利要求4所述的容性保護電路，其特徵在於: 所述的相位判斷電路的上輸入端接比較器comp的輸出端，下輸入端接驅動電路Driver的輸出端LD信號，復位端接驅動電路Driver的輸出端HD信號。
6.如權利要求1所述的容性保護電路，其特徵在於:所述升頻電路包括:用於控制壓控振蕩器VCO的壓控振蕩電壓Vc的Re電阻以及控制開關管Mnl ;用於穩定電壓Vc的電容Cl ;用於產生頻率的電路VCO與分頻器。
7.如權利要求1所述的容性保護電路，其特徵在於:所述驅動電路包括:用於驅動兩個功率MOS管的driver驅動電路。
8.如權利要求6所述的容性保護電路，其特徵在於:所述升頻電路中，Re電阻的上端接Cl電容的上端與VCO的輸入端，Re電阻下端接NMOS管Mnl的漏端；NM0S管Mnl的漏端接Re電阻的下端,柵端接PHD的輸出端，源端接地；電容Cl的上端接運Re電阻的上端，VCO的輸入端，其下端接地；VC0的輸入端接Re電阻上端，Cl電容上端，輸出端接分頻器2_divder的輸入端；分頻器2_divder的輸入端接VCO的輸出端,輸出端接driver的輸入端，driver的輸出端HD接MPl的柵極，driver的輸出端LD接MP2的柵極。
9.如權利要求1所述的容性保護電路，其特徵在於:所述容性保護電路包括半橋逆變電路。
10.如權利要求9所述的容性保護電路，其特徵在於:所述半橋逆變電路包括兩個功率MOS 管 MP1、MP2 組成 。
專利摘要本實用新型公開了一種螢光燈容性保護電路，所述容性保護電路由相位檢測電路、相位判斷電路、升頻電路和驅動電路構成；輸入信號依次經過相位檢測電路、鑑相電路和升頻電路的處理後傳輸至驅動電路，然後由所述驅動電路的輸出端輸出至後續半橋逆變電路。採用本實用新型能夠減小晶片面積，降低成本，優化電路的設計，在系統處於容性狀態時候，迅速升頻，使得系統從容性區域移到感性區域，將少硬開關的次數，降低了功率管的損耗。
文檔編號H05B41/14GK203120266SQ201320110339
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月11日 優先權日2013年3月11日
發明者趙新江, 杜斐, 王加東 申請人:上海登芯微電子科技有限公司