用於逆變控制器的保護電路的製作方法

2023-11-09 13:25:42 2

專利名稱：用於逆變控制器的保護電路的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於逆變電路技術領域，具體地說，是涉及一種為逆變電路中 的逆變控制器提供上電保護和掉電保護的控制電路。
背景技術：
液晶電視中的逆變器是電源變換的一種設備。由液晶電視的成像原理可知， 晶體本身不發光，液晶屏幕上的光斥冊由液晶屏內部背光燈管發出的光線穿透晶 體所形成，而液晶屏背光燈管的工作電壓則由獨立的逆變器來提供。
逆變器，即Inverter,是一個將直流(DC)電壓變換為交流(AC)電壓的 部件，也叫做電壓升壓板，專為液晶屏的背光燈管提供工作電源。目前的逆變 器大多採用脈寬調製(PWM)技術，其核心部分是一個可以提供PWM信號的逆變 控制器。利用所述逆變控制器輸出的PWM信號控制與逆變變壓器初級繞組相連 接的M0S管通斷，進而通過逆變變壓器的次級繞組輸出後級液晶屏中背光燈管 所要求的供電電源。
目前的逆變控制器，其工作所需的直流供電電源VDD—般都是直接從AC/DC 或者是DC/DC變換器輸出的直流電壓，沒有經過開關控制。在這種情況下，上 電時序一般都是可以控制的，比如可以用上電略早於供電電源VDD的一路直流 電源VCC作為DC/DC變換器的輸入電源，通過DC/DC變4灸器輸出所需的供電電 源VDD，這樣便可以保證供電電源VDD的上電時序晚於直流電源VCC,進而滿足 系統對各路電源的上電時序要求。但是，掉電時序一般都是不可控制的。這樣 會存在一個雷區，有可能在逆變控制器掉電時，對於設置有兩個或兩個以上的 驅動信號輸出端的逆變控制器來說，其兩個互補的驅動信號輸出端會出現直通的現象，從而容易導致其後續的主功率器件失效，出現關機屏閃的情況。
實用新型內容
本實用新型為了解決現有逆變控制器因缺少掉電保護電路而在系統掉電瞬 間容易引起後續主功率器件失效的問題，提供了 一種新型的逆變控制器保護電 路，通過在逆變控制器的使能端連接掉電保護電路，在系統掉電的過程中置逆 變控制器的使能端為無效狀態，從而可以阻斷逆變控制器的輸出，實現對後級 電路或者設備的保護。
為解決上述技術問題，本實用新型釆用以下技術方案予以實現
一種用於逆變控制器的保護電路，包括一系統上電後產生、掉電時消失的 直流電源，所述直流電源分別與第一 PNP型三極體的基極和一二極體的陽極相 連接，所述二極體的陰極一方面連接第一PNP型三極體的發射極，另一方面連 接一儲能電容，所述第一 PNP型三極體的集電極根據逆變控制器的使能端所遵 循的電平定義，選擇直接連接或者通過反向電路連接逆變控制器的使能端。
其中，所述第一 PNP型三極體的集電極通過濾波電路連接逆變控制器的使 能端，或者通過濾波電路連接反向電路的輸入端。
進一步的，在所述反向電路中包含有第一NPN型三極體，所述第一NPN型 三極體的基極連接第一 PNP型三極體的集電極，第一 NPN型三極體的集電極連 接逆變控制器的使能端，發射才及接地。
為了使保存在儲能電容中的電荷在系統掉電後能夠順利瀉放，將所述儲能 電容的正極通過渴;改電阻*接地。
為了進一步對逆變控制器及其後續電路實現保護，在所述逆變控制器的使 能端上還連接有一上電保護電路，包括RC充電電路和第一開關電路，所述RC 充電電路連接在所述直流電源與第 一開關電路的控制端之間，所述第 一開關電 路的開關通路連接在逆變控制器的使能端與地之間。在RC充電電路的充電過程 中，通過控制第一開關電路的通斷，來置逆變控制器的使能端為無效狀態，進而阻斷逆變控制器的輸出，避免其驅動信號輸出端出現直通現象。
又進一步的，所述第一開關電路的控制端連接在RC充電電路中電容與電阻
的連接節點處，或者通過RC充電電路中的電阻連接電容，進而通過所述電容連 接所述的直流電源。
優選的，所述第一開關電i 各優選採用一NPN型三^L管組建形成，所述第二 NPN型三極體的基極連接RC充電電路，並通過一電阻接地，其集電極連接逆變 控制器的使能端，發射極接地。
再進一步的，在所述上電保護電路中還包含有一控制逆變控制器上電時序 的控制電路，在所述時序控制電路中包含有第二PNP型三極體，所述直流電源 一方面連接第二 PNP型三極體的發射極，另 一方面通過第 一分壓網絡連接第二 開關電路的開關通路，並通過所述第二開關電路的開關通路接地，所述第一分 壓網絡的分壓節點連接所述笫二 PNP型三極體的基極，第二 PNP型三極體的集 電極連接逆變控制器的電源端；所述直流電源連接第二分壓網絡，所述第二分 壓網絡的分壓節點分別與所述第二開關電路的控制端和逆變控制器的使能端相 連接。
更進一步的，所述第二分壓網絡的分壓節點連接開關二極體的陽極，並通 過所述開關二極體的陰極連接逆變控制器的使能端。
優選的，所述第二開關電路優選採用一 NPN型三;f及管實現，所述第三NPN 型三極體的基極連接第二分壓網絡的分壓節點，發射極接地，集電極通過第一 分壓網絡連接所述的直流電源。
與現有技術相比，本實用新型的優點和積極效果是本實用新型的保護電 路通過對逆變控制器的掉電時序和上電時序進行控制，使逆變控制器在上電和 掉電的過程中停止輸出驅動信號，從而使連接在其驅動信號輸出端的主功率器 件工作在一個非常安全的工作區，以實現對後級電路的有效保護。將所述保護 電路應用於液晶電視4幾中，以設計為液晶屏中背光燈管提供工作電源的逆變電 路，從而可以有效解決關機屏閃的問題。
6結合附圖閱讀本實用新型實施方式的詳細描述後，本實用新型的其他特點 和優點將變得更加清楚。


圖1是本實用新型所提出的逆變控制器的外圍電路的一種實施例的電路原
理圖2是用於圖1所示逆變控制器的保護電路的一種實施例的電路原理圖。 務體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細地說明。
本實用新型為了避免逆變控制器在系統掉電或者上電瞬間，由於缺少掉電 或者上電時序控制電路而容易使逆變控制器的互補驅動信號輸出端出現直通現 象，從而導致後續主功率器件失效的問題，提出了一種適用於逆變控制器的保 護電路，通過在逆變控制器的使能端上連接掉電保護電路和上電保護電路，從 而對逆變控制器的上電和掉電時序進行控制，使逆變控制器在系統上電和掉電 的過程中停止驅動信號的輸出，以達到保護後級電路的設計目的。
下面以液晶電視機為例，通過一個具體的實施例來詳細闡述所述保護電路 的具體組成結構及其工作原理。
實施例一，參見圖l所示，在本實施例中，所述逆變控制器可以具體採用 一顆專用於CCFL (冷陰極螢光燈管)驅動的集成晶片N701實現。所述逆變控 制器N701包括兩路驅動信號輸出端DRV1、 DRV2，且輸出的兩路PWM驅動信號 是互補對稱的。通過逆變控制器N701的兩3各驅動信號輸出端DRV1、 DRV2輸出 的PWM驅動信號作用於後級的主功率器件，比如場效應管，控制場效應管的通 斷時序，進而將直流母線電壓轉換為交流電壓輸出至逆變變壓器的初級，進而 通過逆變變壓器的次級轉換生成液晶屏背光燈管所需的工作電源電壓，為背光 燈管供電。在所述逆變控制器N701上設置有使能端ENA,逆變控制器N701隻有在其 使能端ENA上的電壓滿足一定的要求時，比如大於一定的閾值電壓時，其驅動 信號輸出端DRV1、 DRV2才會有輸出。利用逆變控制器N701的這一特性，在逆 變控制器N701的使能端上設計上電保護電路和掉電保護電路，使逆變控制器 N701在系統上電和掉電的過程中能夠控制作用到使能端ENA的電壓不能滿足上 述要求，比如不能達到使能端ENA所需的閾值電壓，從而阻斷逆變控制器N701 的輸出，實現對後級電路的保護。
下面以使能端ENA在接收到大於2V的閾值電壓時，連通逆變控制器N701
其工作原理。
圖2為所述上電保護電路和掉電保護電路的一種實施例的電路原理圖。其 中，+5V直流電源5VM由液晶電^L機內部的電源板輸出，且在系統交流上電後 首先建立，其上電時序早於逆變控制器N701所需的供電電源VDD。利用該路直 流電源5VM來設計上電保護電路和掉電保護電路，進而控制逆變控制器N701 的輸出，以實現對連接在其驅動信號輸出端DRV1、DRV2的後級電路的有效保護。
在上電保護電路中包含有RC充電電路和第一開關電路。其中，RC充電電 路由電容C777和電阻R777組建形成；第一開關電路優選採用一 NPN型三極體 V777 (即第二NPN型三極體)實現。電容C777的一端連接直流電源5VM,另一 端可以直接連接NPN型三極體V777的基極，並通過電阻R777接地；或者可以 如圖2所示通過電阻R777連接NPN型三極體V777的基極，進而通過電阻R778 接地。所述NPN型三極體V777的發射極接地，集電極連接逆變控制器N701的 使能端ENA。
在系統上電過程中，直流電源5VM首先建立產生，通過電容C777和電阻 R777、R778進行RC充電，充電的時間常數可以通過配置電容C777和電阻R777、 R778的參數值來具體確定。在直流電源5VM對電容C777進行充電的過程中， 作用於NPN型三極體V777的基極電壓逐漸降低，在沒有跌至0. 7V以下時，NPN型三極體V777 —直處於導通狀態，進而將逆變控制器N701的使能端ENA電壓 拉低至0V,使作用於使能端ENA的電壓低於閾值電壓，vt人而關閉逆變控制器N701 的內部電路，使其驅動信號輸出端DRV1、 DRV2無信號輸出，進而控制連接在其 後的場效應管停止工作，以防止驅動信號輸出端DRV1、 DRV2在上電瞬間直通， 導致場效應管失效，造成對後級電路或者液晶屏的損壞，進而達到了上電保護 的設計目的。當NPN型三極體V777的基極電壓下降至0. 7V以下時，三才及管V777 截止，直流電源5VM通過電阻R780和二極體V778作用於逆變控制器N701的使 能端ENA,使施加到使能端ENA的電壓大於閾值電壓，從而啟動逆變控制器N701 的內部電路運行，通過逆變控制器N701的驅動信號輸出端DRV1、 DRV2輸出PWM 信號，以驅動後續場效應管正常通斷，生成液晶屏中背光燈管所需的工作電源， 控制液晶屏上電運行。
與此同時，為了進一步控制逆變控制器N701的輸出，在所述上電保護電路 中還設計了一控制逆變控制器N701上電時序的控制電路，包括PNP型三極體 V781 (即第二PNP型三極體)、第一分壓網絡、第二分壓網絡和第二開關電路， 如圖2所示。在本實施例中，所述第一、第二分壓網絡以電阻分壓網絡為例進 行闡述；第二開關電路釆用一 NPN型三極體V782 (即第三NPN型三極體)組建 形成。其中，PNP型三極體V781的發射極連接直流電源5VM，集電極連接逆變 控制器N701的電源端VDDA，基才及連"I妻由電阻R786、 R787組成的第一分壓網絡 的分壓節點。直流電源5VM通過分壓電阻R786、 R787連^妄NPN型三才及管V782 的集電才及，並通過由電阻R783 R785組成的第二分壓網紹^妄地。在所述第二分 壓網絡中，電阻R785、 R784之間的分壓節點通過二^l管VD778連接逆變控制器 N701的4吏能端ENA;電阻R784、 R783之間的分壓節點連4妾NPN型三才及管V782 的基極，NPN型三極體V782的發射極接地。
在系統上電的過程中，由於逆變控制器N701的使能端ENA被拉低到地，因 此NPN型三極體V782的基極電位為^f氐，NPN型三才及管V782截止。此時，PNP 型三極體V781由於其發射極電壓等於基極電壓而處於截止狀態，因此，在系統
9上電的過程中逆變控制器N701的電源端VDDA沒有供電，逆變控制器N701不運 行。當直流電源5VM向RC充電電路充電一段時間後，NPN型三極體V777截止， 逆變控制器N701的使能端ENA被置為高電平。此時，直流電源5VM在第二分壓 網絡的分壓作用下，置NPN型三4及管V782的基;f及電壓為高電平，控制NPN型三 才及管V782飽和導通。此時，PNP型三極體V781的發射才及電壓為5V，基才及電壓 為5V電壓通過第一分壓網絡分壓後，其分壓節點處的電壓。通過配置分壓電阻 R786、 R787的阻值，可以實現在NPN型三才及管V782導通時，分壓電阻R786、 R787之間的節點電壓小於4. 3V。由此，在逆變控制器N701的使能端ENA為高 電平時，PNP型三極體V781由於其發射極電壓與基極電壓之差大於0. 7V而處 於導通狀態，直流電源5VM通過PNP型三極體V781的發射極和集電極向逆變控 制器N701的電源端VDDA輸出+5V直流供電電源VDD。這樣一來，可以保證在系 統上電後，各路電壓經過一段時間穩定後，再向逆變控制器N701供電，從而可 以從另一方面確保逆變控制器N701在系統上電過程中停止其驅動信號輸出端 DRV1、 DRV2的輸出，保護後級電路及設備。
在系統正常工作後，NPN型三極體V777始終處於截止狀態，對逆變控制器 N701的使能端ENA電位不造成影響。逆變控制器N701通過其驅動信號輸出端 DRV1、 DRV2輸出PWM驅動信號，控制後續的場效應管通斷，將直流母線電壓轉 化為交流電壓，再經過逆變變壓器轉換生成背光燈管所需幅值的交流電壓，為 液晶屏供電，實現液晶電3見的開積逸4亍。
當然，所述第 一開關電路和第二開關電路也可以採用除上述三極體以外的 其它具有開關作用的元器件、集成晶片或者分立電路組建形成，本實施例並不 ^義限於以上舉例。
在系統掉電時，為了對逆變控制器N701的驅動信號輸出端DRV1、 DRV2實 現控制，在逆變控制器N701的使能端ENA上還設計有一掉電保護電路，如圖2 所示，包括PNP型三極體V779 (即第一PNP型三極體)、二級管VD779、儲能電 容C779和瀉;改電阻R782。其中，PNP型三才及管V779的基極通過電阻R781連接「直流電源5VM,發射極一方面連接二才及管VD779的陰極，並通過所述二極體VD779 的陽極連接直流電源5VM;另一方面連接儲能電容C779的正極，並通過瀉放電 阻R782接地，所述儲能電容C779的負招j妻地。所述PNP型三4及管V779的集電 極通過限流電阻R780、經由電阻R779和電容C778組成的RC濾波電路連接反 向電路的輸入端，並通過所述反向電路連接逆變控制器N701的使能端ENA。
在本實施例中，所述反向電路可以採用一 NPN型三極體V778 (即第一 NPN 型三極體)形成，如圖2所示。其中，NPN型三極體V778的基極通過所述RC 濾波電路和限流電阻R780連接PNP型三極體V779的集電極，NPN型三極體V778 的集電極連接逆變控制器N701的使能端ENA,發射極接地。
當系統掉電時，直流電源5VM很快消失，因為儲能電容C779的容值比較大， 因此，其上的電荷瀉放得比較'隄。此時，二^l管VD779反向截止，PNP型三;fel 管V779由於其發射極電壓大於其基極電壓而處於飽和導通狀態，通過儲能電容 C779輸出的電流通過PNP型三才及管V779、限流電阻R780和RC濾波電路作用於 NPN型三極體V778的基極，最終導致三極體V778導通，將使能端ENA的電位拉 低到地，從而關閉逆變控制器N701的內部電路，停止其驅動信號輸出端DRV1、 DRV2的輸出。這樣一來，可以有效避免後續主功率器件失效，從而解決液晶電 視機關機屏閃的問題。
若所選擇的逆變控制器N701在其使能端ENA接收到高電平使能信號時關閉 逆變控制器N701的內部電路，而在使能端ENA電位為低時開啟其內部電路時， 則可以直接將PNP型三極體V779的集電極連接到逆變控制器N701的使能端 ENA。當系統掉電時，通過儲能電容C779輸出的電荷流向逆變控制器N701的使 能端ENA,置使能端EM電位為高，從而關閉逆變控制器N701的內部電路，阻 斷PWM驅動信號的輸出，以防止互補的驅動信號輸出端直通。
當然，所述反向電路也可以採用除NPN型三才及管V778以外的其它可對輸入 電平進行反向處理的元器件或者集成反向晶片實現，本實施例並不僅限於以上 舉例。通過在逆變控制器N7 01的使能端ENA上連接上述上電保護電路和掉電保護 電路，可以有效保護與逆變控制器N701的驅動信號輸出端DRV1、 DRV2相連4妄 的後級電路和設備，應用於液晶電視機中可以消除關機過程中出現的關機屏閃 的情況。當然，本實施例所提出的保護電路同樣可以適用於僅包含有一路驅動 信號輸出端或者更多路驅動信號輸出端的逆變控制器，本實施例對此不進行具 體限制。
應當指出的是，上述說明並非是對本實用新型的限制，本實用新型也並不 僅限於上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本實用新型的實質範圍內所做 出的變化、改型、添加或替換，也應屬於本實用新型的保護範圍。
1權利要求1、一種用於逆變控制器的保護電路，包括一系統上電後產生、掉電時消失的直流電源，其特徵在於所述直流電源分別與第一PNP型三極體的基極和一二極體的陽極相連接，所述二極體的陰極一方面連接第一PNP型三極體的發射極，另一方面連接一儲能電容，所述第一PNP型三極體的集電極直接連接或者通過反向電路連接逆變控制器的使能端。
2、 根據權利要求l所述的用於逆變控制器的保護電路，其特徵在於在所 述反向電路中包含有第一 NPN型三極體，所述第一 NPN型三極體的基極連接第 一 PNP型三極體的集電極，第一 NPN型三極體的集電極連接逆變控制器的使能 端，發射極接地。
3、 根據權利要求l所述的用於逆變控制器的保護電路，其特徵在於所述 儲能電容的正極通過瀉放電阻接地。
4、 根據權利要求l所述的用於逆變控制器的保護電路，其特徵在於所述 第一 PNP型三極體的集電極通過濾波電路連接逆變控制器的使能端，或者通過 濾波電路連接反向電路的輸入端。
5、 根據權利要求1至4中任一項所述的用於逆變控制器的保護電路，其特 徵在於在所述逆變控制器的使能端還連接有一上電保護電路，包括RC充電電 路和第一開關電路，所述RC充電電路連接在所述直流電源與第一開關電路的控 制端之間，所述第一開關電路的開關通路連接在逆變控制器的使能端與地之間。
6、 根據權利要求5所述的用於逆變控制器的保護電路，其特徵在於所述 第一開關電路的控制端連接在RC充電電路中電容與電阻的連接節點處，或者通 過RC充電電路中的電阻連接電容，進而通過所述電容連接所述的直流電源。
7、 根據權利要求5所述的用於逆變控制器的保護電路，其特徵在於在所 述第一開關電路中包含有第二 NPN型三極體，所述第二 NPN型三極體的基極連 接RC充電電路，並通過一電P且接地，其集電極連接逆變控制器的使能端，發射極接地。
8、 根據權利要求5所述的用於逆變控制器的保護電路，其特徵在於在所 述上電保護電路中還包含有一控制逆變控制器上電時序的控制電路，在所述時 序控制電路中包含有第二 PNP型三極體，所述直流電源一方面連接第二 PNP型 三極體的發射極，另一方面通過第一分壓網絡連接第二開關電路的開關通路， 並通過所述第二開關電路的開關通賴-接地，所述第 一分壓網絡的分壓節點連接 所述第二 PNP型三極體的基極，第二 PNP型三極體的集電極連接逆變控制器的 電源端；所述直流電源連接第二分壓網絡，所述第二分壓網絡的分壓節點分別 與所述第二開關電路的控制端和逆變控制器的使能端相連接。
9、 根據權利要求8所述的用於逆變控制器的保護電路，其特徵在於所述 第二分壓網絡的分壓節點連接開關二極體的陽極，並通過所述開關二極體的陰 極連接逆變控制器的使能端。
10、 根據權利要求8所述的用於逆變控制器的保護電路，其特徵在於在 所述第二開關電路中包含有第三NPN型三極體，所述第三NPN型三極體的基極 連接第二分壓網絡的分壓節點，發射極接地，集電極通過第一分壓網絡連接所 述的直流電源。
專利摘要本實用新型公開了一種用於逆變控制器的保護電路，包括一系統上電後產生、掉電時消失的直流電源，所述直流電源分別與第一PNP型三極體的基極和二極體的陽極相連接，所述二極體的陰極一方面連接第一PNP型三極體的發射極，另一方面連接儲能電容，所述第一PNP型三極體的集電極直接連接或者通過反向電路連接逆變控制器的使能端。本實用新型通過對逆變控制器的上電、掉電時序進行控制，使逆變控制器在上電和掉電的過程中停止輸出驅動信號，從而使連接在其驅動信號輸出端的主功率器件工作在一個非常安全的工作區，以實現對後級電路的有效保護。將上述電路用於設計液晶屏中為背光燈管提供工作電源的逆變電路，可以有效解決關機屏閃的問題。
文檔編號H02H7/122GK201413987SQ200920026919
公開日2010年2月24日 申請日期2009年5月31日 優先權日2009年5月31日
發明者王清金, 淦 陶 申請人:青島海信電器股份有限公司