利用推挽式控制晶片驅動雙n－mos的半橋式換流電路的製作方法
2024-03-06 19:16:15
專利名稱：利用推挽式控制晶片驅動雙n－mos的半橋式換流電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用推挽式控制晶片驅動雙N-MOS的半橋式換流電路，尤指一種可以使用推挽式控制二個N通道場效應電晶體組成的半橋式開關組件，從而驅動負載的換流電路。
背景技術：
TFT面板背光源的電力供應(Power Supply)主要使用換流電路(InverterCircuit)來達成能量的轉換及驅動冷陰極螢光燈管(CCFL)的發光，常見的換流電路(Inverter Circuit)因電路拓撲的不同，一般分有半橋式換流電路、全橋式換流電路及推挽式換流電路等，為將直流電轉換成交流電的換流電路。
請參考圖1，為常見推挽式換流電路驅動負載的電路示意圖，雙壓器T1將電路區分成為一次側的前級電路101與二次側的後級電路102，該一次側101包括有一直流電源Vcc、一第一開關Q1、一第二開關Q2等，該二次側102包括有至少一電容器(C1、C2、C3)、一負載(Load)、至少一二極體(D1、D2)等。再者，一次側101與二次側102間連接有一推挽式控制晶片103。配合圖2，為常見推挽式控制晶片輸出信號及負載端輸出波形示意圖。推挽式控制晶片103輸出一第一控制信號a與一第二控制信號b，其中第一控制信號a與第二控制信號b分別控制一次側101的第一開關Q1與第二開關Q2的切換工作，同時依據直流電源Vcc的電壓，用以提供能量並通過變壓器T1將直流電源Vcc的電壓升壓轉換到二次側102，用以驅動負載(Load)，變壓器T1的二次側輸出電壓波形c顯示C點的電壓波形，如圖2所示，二次側輸出電壓波形c為交流電壓波形。
上述說明中該推挽式控制晶片103為LINFINITY(MICEOSEMI)公司生產的晶片，其型號為LX1686與LX1691等系列，或為Micro international Limited公司生產的晶片，其型號為02-9RR等系列，和Beyond Innovation technology公司生產的晶片，其型號為BIT3494及BIT3193等系列。
請參考圖3，為常見半橋式換流電路驅動負載式電路示意圖。變壓器T2將電路區分成為一次側的前極電路201與二次側的後級電路202，一次側201包括有一直流電源Vcc、二個電子開關(Q1、Q2)、一半橋式控制晶片TL494、二電容器(C1、C2)及一隔離變壓器Tr等，二次側202包括有一負載(Load)。配合圖4，為常見半橋式控制晶片輸出控制信號及交流電源電壓波形示意圖。半橋式控制晶片TK494由二個輸出端D1、D2輸出控制信號D1-D2通過隔離變壓器Tr用以分別控制Q1、Q2二個電子開關的切換工作。該二個電子開關Q1、Q2的切換工作，將儲存於電容器C1、C2的電能通過一交連電容C3分別傳送至變壓器T2的一次側端點T21，用以形成一交流電源ac。電容器C1、C2的電壓為直流電源Vcc的一半電壓Vcc/2。該交流電源ac用以提供能量給變壓器T2，並通過變壓器T2將交流電源升壓轉換到二次側202，用以驅動負載(Load)。
上述說明中，若使用的換流電路(Inverter Circuit)為半橋式換流電路時則需要搭配半橋式控制晶片的控制才能工作，若為推挽式換流電路則需要搭配推挽式控制晶片的控制才能工作。因此在實用上缺乏彈性與共用性。再者，換流電路(Inverter Circuit)在使用上還常受限於控制晶片，而導致換流電路(Inverter Circuit)因受制於以上敘述，而使控制晶片無法共用並統一購料，或需要搭配更多複雜的電路。
發明內容
有鑑於此，本發明提供一種利用推挽式控制晶片驅動雙N-MOS的半橋式換流電路，其利用一驅動電路，分別連接於推挽式控制晶片的輸出端與二個N通道場效應電晶體所組成的半橋式開關組件的切換工作。
本發明利用推挽式控制晶片驅動雙N-MOS的半橋式換流電路，其於常見半橋式換流電路的二個N通道場效應電晶體與控制晶片之間連接一驅動電路。並且，控制晶片更替為推挽式控制晶片，進而控制該二個N通道場效應電晶體的切換工作。
上述說明中，驅動電路包括有一高頻變壓器，其具有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端及第二輸出端，同時該第一輸入端通過一RC串聯電路連接到推挽式控制晶片的一輸出端，並該第二輸入端連接到該參考端，該第一輸出端通過一第一電阻連接到該第一N通道場效應電晶體的控制端，該第二輸出端連接到該變壓器的一次側端；及一第二電阻器，連接於推挽式控制晶片的另一輸出端與該第二N通道場效應電晶體的控制端；以及使用一二極體並接於該第二電阻器。
如上述說明，本發明一種利用推挽式控制晶片驅動雙N-MOS的半橋式換流電路，可以通過該驅動電路，用以接收推挽式控制晶片的控制信號，進而控制半橋式換流電路中二個N通道場效應電晶體所組成的半橋式開關組件的切換工作。
如此，本發明一種利用推挽式控制晶片驅動雙N-MOS的半橋式換流電路，可連接一驅動電路於常見半橋式換流電路即可以搭配使用推挽式控制晶片進行控制，在實用上更具有彈性，且不會受限於控制晶片。並且，業者只需使用推挽式控制晶片即可同時控制推挽式換流電路與半橋式換流電路。
為了能更進一步了解本發明特徵及技術內客請參閱一下有關本發明的詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制。
圖1為常見推挽式換流電路驅動負載的電路示意圖；圖2為常見推挽式控制晶片輸出控制信號及負載端輸出電壓波形示意圖；圖3為常見半橋式換流電路驅動負載的電路示意圖；圖4為常見半橋式控制晶片輸出控制信號及交流電源電壓波形示意圖；圖5為本發明的電路示意圖；圖6為本發明另一電路示意圖；圖7為本發明再一電路示意圖；圖8為本發明更一電路示意圖；圖9為本發明推挽式控制晶片的輸出信號及交流電源電壓波形示意圖。
其中，附圖標記說明101前級電路102後級電路103推挽式控制晶片T1變壓器a第一控制信號 b第二控制信號 c變壓器T1的二次側輸出電壓波形201前級電路202後級電路T2變壓器TL494半橋式控制晶片D1-D2輸出控制信號 Q1控制信號 Q2控制信號
ac交流電源103推挽式控制晶片 302半橋式開關組件 304驅動電路T2變壓器 Gnd參考端a第一控制信號 b第二控制信號 ac電壓波形具體實施方式
請參考第5圖，為本發明的電路示意圖，其中本發明利用推挽式控制晶片驅動雙N-MOS的半橋式換流電路，連接於一變壓器T2的一次側端，用以將一直流電源Vcc轉換成為一交流電源AC，交流電源AC並通過變壓器T2以提供負載工作所需的能量。上述說明中，該交流電源AC的峰峰值為直流電源Vcc。
再參考第5圖，本發明利用推挽式控制晶片驅動雙N-MOS的半橋換流電路，包括有一推挽式控制晶片103、一驅動電路304、一半橋式開關組件302及二電容器(C2、C3)。其中，推挽式控制晶片103設有二輸出端A及B，可輸出控制信號。驅動電路304設有二輸入端及二輸出端，該二輸入端連接於該推挽式控制晶片103的二輸出端A及B，接受該推挽式控制晶片的控制。半橋式開關組件302，由二個N通道場效應電晶體Q1、Q2組成，每一N通道場效應電晶體皆設有一控制端G，該些控制端G分別連接於該驅動電路304的二輸出端，並通過該驅動電路304的驅動，用以將該直流電源Vcc切換為該交流電源AC傳送至變壓器T2的一次側端。
再參考第5圖，其中該二N通道場效應電晶體Q1、Q2的瀉極端(D)連接到該變壓器T2一次側端，並個別的源極(S)端分別連接到一直流電源端Vcc與一參考端Gnd。變壓器T2的另一次側端通過電容器C3連接到參考端Gnd，並通過電容器C2連接到直流電源Vcc。同時，該二N通道場效應電晶體Q1、Q2的控制端G分別連接到驅動電路304的輸出端。上述說明中，該二N通道場效應電晶體Q1、Q2連接成該半橋式開關組件302。並且，其中該二N通道場效應電晶體Q1、Q2組成一正半周驅動或一負半周驅動，該正半周驅動及該負半周驅動於變壓器T2的一次側端T21形成該交流電源AC。
再參考第5圖，一驅動電路304用來驅動二N通道場效應電晶體Q1、Q2，該驅動電路304通過一RC串聯電路3040連接到該推挽式控制晶片103的一輸出端A，該RC串聯電路3040的另一端則連接到一高頻變壓器Tr的一第一輸入端1，高頻變壓器Tr的一第二輸入端2連接到該參考端Gnd，高頻變壓器Tr的一第二輸入端2連接到該參考端Gnd，高頻變壓器Tr的一第一輸出端3，通過一第一電阻R2連接到該第一N通道場效應電晶體的控制端G，高頻變壓器Tr的一第二輸出端4，連接到該變壓器T2的一次側端T21，上述中，第一輸入端1與第一輸出端3為同相位。同時，高頻變壓器Tr的第一輸出端3與第二輸出端4連接有一阻尼電阻R4，該阻尼電阻R4用來防止因變壓器Tr驅動時所產生的振鈴現象，而導致N通道場效應電晶體Q1的燒毀。再者，該驅動電路304使用一第二電阻器R3連接於該推挽式控制晶片103的另一輸出端B與該第二N通道場效應電晶體的控制端G，及一二極體D，並接於該第二電阻器R3。
請參考圖6、圖7及圖8，該些電路圖為本發明的其它實施例電路示意圖。該些電路示意圖和圖5的差異處在於電容器C2、C3置放位置。圖6所示電路只使用電容器C3，圖7所示電路只使用電容器C2，圖6所示電路使用電容器C4。上述說明中，電容器C2、C3用來暫存直流電源端Vcc的電量，並將電量提供到變壓器T2。請配合圖5，參考圖9，為本發明推挽式控制晶片的輸出信號及交流電源電壓波形示意圖。如圖9所示，推挽式控制晶片103輸出端A輸出一第一控制信號a，輸出端B輸出一第二控制信號b，如Beyond Innovation Technology公司生產的晶片，其型號為BIT3105等系列的POUT1與POUT2的時鐘脈衝。於變壓器T2一次側端的T21端點可得到交流電源AC的電壓波形ac，其峰峰值為直流電源Vcc。
再配合圖5，參考圖9，於時間t1-t2時，第一控制信號a為高電位，第二控制信號b為低電位。第一控制信號a通過RC串聯電路3040傳送至高頻變壓器Tr的第一輸入端1，由於高頻變壓器Tr極性關係，使得此時高頻變壓器Tr的第一輸出端3感應輸出一高電位到該第一N通道場效應電晶體Q1的控制端G，並驅動該第一N通道場效應電晶體Q1導通(ON)。第二控制信號b通過該第二電阻器R3傳送至該第二N通道場效應電晶體Q2的控制端G，用以控制電晶體開關Q3截止(OFF)。此時，該第一N通道場效應電晶體Q1為導通(ON)狀態，該第二N通道場效應電晶體Q2為截止(OFF)狀態，使得儲存於電容器C2的電能可以傳送至變壓器T2一次側端，並於端點T21可得到的電壓波形ac為正直流電源+Vcc/2。上述說明中，該二N通道場效應電晶體Q1、Q2為一正半周驅動。
再配合圖5，參考圖9，於時間t2-t3時，第一控制信號a由高電位降至低電位，第二控制信號b仍保持低電位。此時，傳送到該高頻變壓器Tr第一輸入端1為低電位，由於高頻變壓器Tr極性關係，使得此時高頻變壓器Tr的第一輸出端3感應輸出一低電位到該第一N通道場效應電晶體Q1的控制端G，用以控制該第一N通道場效應電晶體Q1截止(OFF)。由上述說明中可知，於時間t2-t3時，該二N通道場效應電晶體Q1、Q2皆為截止(OFF)狀態。此時，變壓器T2的一次側形成開路，使得儲存在變壓器T2內的能量得以洩除，為洩能狀態。因此，此時變壓器T2一次側端的T21端點得到的電壓波形ac為零電位。
再配合圖5，參考圖9，本發明利用推挽式控制晶片驅動雙N-MOS的半橋式換流電路工作與變壓器T2一次側端的T21端點得到的電壓波形ac，其在時間t5-t6時又回復到時間t1-t2時的波形，依序如上述說明，形成提供能量的交流電源AC，並其峰峰值為直流電源Vcc。同時，交流電源AC升壓轉換到變壓器T2的二次側，用以提供能量給負載(Load)。
縱上所述，本發明利用推挽式控制晶片驅動雙N-MOS的半橋式換流電路，可連接一驅動電路304於常見半橋式換流電路，既可以搭配使用推挽式控制晶片103進行控制，在實用上更具有彈性，且不會受限於控制晶片。並且，業者只需要使用推挽式控制晶片103即可同時控制推挽式換流與半橋式換流電路。
以上所述僅為本發明最佳的具體實施例，本發明的特徵並不拘限於此，任何本領域的技術人員，顯而易見的變化或修該，都可涵蓋於本發明的專利範圍中。
權利要求
1.一種利用推挽式控制晶片驅動雙N-MOS的半橋式換流電路，連接於一變壓器的一次側端，用以將一直流電源轉換為一交流電源，包括有一推挽式控制晶片，設有二輸出端；一驅動電路，設有二輸入端及二輸出端，該二輸入端連接於該推挽式控制晶片的二輸出端，接受該推挽式控制晶片的控制；及一半橋式開關組件，由一第一N通道場效應電晶體與一第二N通道場效應電晶體組成，每一N通道場效應電晶體皆設有一控制端，該控制端連接於該驅動電路的二輸出端，通過該驅動電路的驅動，用以將該直流電源切換為該交流電源，並傳送至該變壓器的一次側端。
2.如權利要求1所述的利用推挽式控制晶片驅動雙N-MOS的半橋式換流電路，其特徵在於，該二N通道場效應電晶體組成一正半周驅動或一負半周驅動。
3.如權利要求1所述的利用推挽式控制晶片驅動雙N-MOS的半橋式換流電路，其特徵在於，該第一N通道場效應電晶體與該第二N通道場效應電晶體的洩極端連接到該變壓器一次側端並其個別的源極端分別連接到一直流電源端與一參考端。
4.如權利要求1所述的利用推挽式控制晶片驅動雙N-MOS的半橋式換流電路，其特徵在於，該驅動電路包括有一高頻變壓器，具有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端及第二輸出端，該第一輸入端通過一RC串聯電路連接到該推挽式控制晶片的一輸出端，並該第二輸入端連接到該參考端，該第一輸出端，通過一第一電阻連接到該第一N通道場效應電晶體的控制端，該第二輸出端連接到該變壓器的一次側端；一第二電阻器，連接於該推挽式控制晶片的另一輸出端與該第二N通道場效應電晶體的控制端；一阻尼電阻連接到該第一輸出端與第二輸出端；一二極體，並接於該第二電阻器。
5.如權利要求4所述的利用推挽式控制晶片驅動半橋式換流器的電路，其特徵在於，該二極體其陰極端連接到該推挽式控制晶片的另一輸出端，陽極端連接到該第二N通道場效應電晶體的控制端。
全文摘要
本發明涉及一種利用推挽式控制晶片驅動雙N－MOS的半橋式換流電路，可連接一驅動電路於常見半橋式換流電路，即可使用推挽式控制晶片進行控制半橋式換流電路，包括一推挽式控制晶片，設有二輸出端；一驅動電路，設有二輸入端及二輸出端，該二輸入端連接於該推挽式控制晶片的二輸出端，接受該推挽式控制晶片的控制；及一半橋式開關組件，由一第一N通道場效應電晶體與一第二N通道場效應電晶體組成，每一N通道場效應電晶體皆設有一控制端，該控制端連接於該驅動電路的二輸出端，通過該驅動電路的驅動，用以將該直流電源切換為該交流電源，並傳送至變壓器的一次側端。
文檔編號H02M7/5387GK1728525SQ20041007103
公開日2006年2月1日 申請日期2004年7月27日 優先權日2004年7月27日
發明者陳振剛, 王政雄 申請人:聯昌電子企業股份有限公司