TWI320295B - - Google Patents

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1320295 * » 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本心明係一種具浮動式電源驅動器（p〇wer driver)之燈管驅動電路，尤指一種以常壓製程製造出之 個別積體電路7C件分別控制高、低壓側驅動電晶體之燈管 驅動電路。 【先前技術】 用電流互感器之驅動電路， 60) ’該電路包含一連接 開關（6 1 )、一電流互感 導體場效電晶體（M0SFET)構 4 )。該電流互感器（6 2 ) 〇)串聯，而其二次側繞組 )(6 4 )連接，該燈管（6 及電容（66)(67)構 )的另一端則是連接電流互 關（δ 1 )導通後提供一脈 @ ’其振盪頻率即為電感（6 譜振頻率。更具體而言，當 電路便保持振盪而—高頻激 兩端的電壓由於電路q諧振 燈管（6 〇 )產生放電。 雙極性電晶體構成，再經修

請參閱第六圖所示，為使 可用於驅動一氣體放電燈管（ 在直流（DC)輸入端的雙向觸發 器（62)、兩金屬氧化物半 成的功率電晶體（6 3 ) ( 6 的一次側繞組提供與燈管（6 係與前述兩功率電晶體（6 3 0)係串接一由電感（6 5) 成的LC電路，該電容（6 6 感器（6 2 )的一次側繞組。 如述電路係由雙向觸發開 衝電流使電路開始進入振盪狀 5)與電容（6 6)所構成的 功率電晶體（6 4 )導通後’ 發s玄LC電路。電容eg?) 而被放大，使電壓值足以觸發 由於前述驅動電路原是以 4 132.0.295 改设计而以金屬氣化物ύ: ^ BA |〇 虱化物丰導體輪效電晶體（M0SFET )組成， 惟其電路架構實際上並不適合 e ^ ^ &、。MOSFET，原因在於其波形不 佳。 清參考第七圖，供於箭、+、 血於則述電路的缺點，於美國第 5，545, 955號專利幸中伤裎φ ^ 尔甲係挺出—種適用於M0SFET的驅動積 體電路 υ ； 忒驅動積體電路（70)具有 —南壓輸出端（Ho)及一低Μ私山山"、 低&輸出端（Lo)，係分別連接兩功 率電晶體（63) ( R 4 Λ 4)，该驅動積體電路更有一輸出 端（Vs)連接兩電晶體（63) Γ 05 ; ( 6 4 )之串聯接點及一 ^ C電路與一氣體放電燈管（6〇)。 «氣體放電燈管（6〇)@工作原理可知當欲點亮 u :，必須要提供一極高的驅動電壓以激發該燈管工 作。實際上在該驅動積體電路（7〇)内冑，於高壓輸出 :(Η〇)與低壓輸出端的(L〇)兩者之間係具有一高壓 谷，其耐壓程度須高達數百伏# ^ 六〇 伙特以上，由於該高壓耦合電 ^的存在，該驅動積體電路（7〇)&半導體原料 …件設計、電路佈局等各方面都必須考慮高 私’如此一來其製程的複雜声月制、土 衣 復雑度及製造成本都將相對提高。 【發明内容】 由前述說明可,。，現有驅動燈管所用之 4壓製程製造，而使成本及複雜度始終居高不下。 本發明之主要目的係提供一種以常壓 電路來椹占蛛爲夕矛呈衣&之積體 、成 動電路，以降低電路之製造成本。 為達成前述目的，本發明係包含： 5 1320295 一微處理單元，係為一獨立之積體電路元件且至少具 有一低側驅動脈衝輸出接腳及兩控制信號輸出接腳； 一浮動式電源驅動器，係為一獨立之積體電路元件且 透過兩獨立的高壓耦合電容耦接至前述微處理單元的兩控 制信號輸出接腳，該浮動式電源驅動器不與微處理單元共 用相同接地，具有至少一高側驅動脈衝輸出接腳； 一驅動單元，係連接於一驅動高壓及一接地之間，受 前述微處理單元及浮動式電源驅動器控制而點亮一燈管。 前述驅動單元可為一全橋架構或半橋架構，若為全橋 架構則包含兩高側功率電晶體及兩低側功率電晶體，前述 微處理單元提供兩支低側驅動脈衝輸出接腳連接低側功率 電晶體，該浮動式電源驅動器亦提供兩支高侧驅動脈衝輸 出接腳連接高側功率電晶體。 若前述驅動單元為一半橋架構，則包含一高側功率電 晶體及一低側功率電晶體，高側功率電晶體係連接該驅動 高壓及該浮動式電源驅動器的高側驅動脈衝輸出接腳；低 側功率電晶體係串接該高側功率電晶體與接地之間，同時 該低側功率電晶體亦連接微處理單元之低側驅動脈衝輸出 接腳。 前述高側功率電晶體與低側功率電晶體可由雙極型 (BIPOLAR)電晶體或金屬氧化物半導體場效電晶體（M0SFET) 構成。 【實施方式】 請參閱第一圖，本發明的燈管驅動電路中係使用一浮 6 1320295 動式電源驅動器（1〇)及一耦接該浮動式電源驅動器的 微處理單元（MCU)(20)，由兩者共同控制一驅動單元 (30)，該驅動單元（30)係連接一燈管（4〇)的 兩端。該微處理單元（2 0 )亦可以為一通用的脈寬調節 控制積體電路（pulse width modulation control circuits)(例如TL494CD)，為求降低成本可將此微處理單 元（2 0 )設計開發成為一專用！ c(AS丨c)。

該驅動單元（3 0 )於本實施例中係由四顆雙極型 (BIPOLAR)功率電晶體（3 1 a)〜（34a)構成的全 橋架構，連接於一驅動高壓（如400v)及接地之間，其中功 率電晶體（3 la) (32a)連接該驅動高壓；其餘兩 電日日肋( 3 3 a )( 3 4 a )則負責低側驅動，係分別連 接功率電晶體（3 i a ) ( 3 2 a )及接地之間。該燈管 (4 0 )可為任何類型的節能燈或日光燈’係連接在全橋 架構的中間’即高側驅動與低側驅動之間。 前述浮動式電源驅動器（工〇)係具有兩支高側㈣ 脈衝輸出接腳（H0UT1 )(H0UT2)，分別透過電阻（ri)(r2)連 接全橋架構中的高側功率電晶體（3 1 a ) ( 3 2 a )的 基極端，處理單元（2 〇 )則提供兩支低側驅動脈衝 輸出接腳“〇un)(LOUT2)以連接該低側的功率電晶體（3 3 a ) ( 3 4 a ) 〇 浮動式電源驅動器（1 n )#且亡 初亞、丄υ Μπ具有兩支耦合輸出接腳， 該耦合接腳係分別連接到兩高壓耦合電容（c丄八C 2 )， 透過該高廢叙合電容（Gl') ( r η \ λ j 电今、L丄）（C 2 )連接到微處理單元 7 1320295 (20)的兩控制信號輸出接腳，高壓耦合電容（〇工） (C 2 )可選用耐壓4〇〇 v以上的電容器以提供高壓隔離 效果。 。月參考第一圖，該洋動式電源驅動器（^ )係以 製程製為-積體電路，内部邏輯元件設計如圖所示，包含 比及運具放大電路’該浮動式電源驅動器（1 〇)主 要接腳包括有： —電源接腳（VDD)，^ ^ )係連接一直流電源以提供該浮動 » Q 1 ◦)之工作電壓，例如DC 8〜15V ; 二負電源接腳⑽，係為—高壓系電流的負端，在驅 早凡（3 ◦)採用-半橋結構時，係連接至半橋 中間接點； —至少-高側驅動脈衝輪出接腳⑽UT1)，係用於驅動 -向側場效電晶體，圖中係顯示兩輸出接腳_ 以適用於全橋架構； _ =—錢信號輸人接腳⑽），係透過該高壓耗合 电合（C 1)與微處理單元（2〇)連接； —第一低廢信號輸入接腳（IΝ 2 )栌.# ·Α — a 安卿UW)知透過該高壓耦合電 (C 2 )與微處理單元（2 〇 )連接。 上述驅動電路的工作原理如下:該微處理單元（ =係有自振1功能’而其㈣信號亦透過兩高壓輕 谷（cn (C2)傳遞給浮動式電源驅動 ： =一來’該微處理單元（2〇)及浮動式電源驅動哭; ◦)可依據振堡信號適當地輸出控制信號予 二 8 1320295 (3 1 a )〜(3 4 a )，今古如从方 (32a)與低側功率電晶體：晶體（3… 替導通，使該驅動高厂堅能順利激二:（3“）呈交 昤估爾楚闽 兵冽教發燈官（4 0 )點亮。 除使用第-圖的雙極型功率電晶體（3丄a 4 a )之外，本創作的全橋電路架 _

的金屬氧化物半導體型（MQS) t U *二®所7F 圖）的功李電晶體（3 1 b )〜 …成’其動作原理如同第-圖實施例。

極i所示’該驅動單元（3 0 )係、利用兩雙 極型(刪LAR)功率電晶體（3 半橋架構，其中-功率電晶體（31 2 構成一 ::裔（1 0 )的高側驅動脈衝輸出接腳⑽UT1)所控 ’另一功率電晶體⑴由微處理單元（2〇) L低側驅動脈衝輸出接腳（LQUT2)控制，其中S功率電 (3 1 c ) ( 3 2 C )的串聯節點係連接該浮動式電 6、驅動器（1 0)的負電源接腳（vs)，該串聯節點亦透過 一觸發器（41)诖； 運接至燈官（4C))的一端，而燈管 0 )另端係接地。 該半橋架構的驅動單元（4〇)亦是設在—驅動高壓 乂士 31 0V )與接地之間。該浮動式電源驅動器（丄〇 )與 :處理單70 ( 2 0 )亦是交互送出驅動信號，令功率電晶 蛆（3lc) (32c)呈交替導通，使該驅動高壓透過 觸發器（41)啟動燈管（40)。 則述半橋電路中的雙極型功率電晶體（3工c ) ( 3 2 c )係可以改由金屬氧化物半導體型（M0S)的功率電晶 1320295 體（3“）（32d)所取代，如第^ r r., 弟五圖的貫施例所繪。 由以上四種不同態樣來看，本 積體雷A > 免月均疋以兩個獨立的 ^電路配合兩高壓耗合電容 種作法具有如下優點： 動-壓加以控制，此 在積體電吏用了獨立元件的高㈣合電容，而非整4 需以高…製造，僅彡 處理單元本^

使用現有的常壓製程（3V〜20V) 可’故其製造成本及難度可A幅降低。另—方面 -件型態的高壓麵合電容係可輕易取得，且成本極低。 :二用電：隔離電路設計：即該浮動式電源_ …者不共用同一個接地，且利用高壓州 谷達成南低壓區塊隔離，而使用兩個電容可確保從低壓对 (微處理單元)傳送到高壓端(浮動式電源驅動器）的_ 號，不會因為雜訊干擾而造成誤動作。 =·可適用多種電路架構：無論是全橋式或半橋式的 驅動早兀，洋動式電源驅動器配合微處理單元均可加以控 制，而且無論是雙極型（BIP〇LAR)或是金屬氧化物半導= 場效電晶體（M0SFET)皆可使用。 祖 【圖式簡單說明】 第一圖：係本發明驅動電路一實施例之電路圖。 第二圖：係本發明浮動式電源驅動器的内部電路方塊 第三圖：係本發明驅動電路另一實施例之電路巴 第四圖：係本發明驅動電路又一實施例之電路圖 10 1320295 第五圖：係本發明驅動電路再—實施例之電路圖。 第六圖.係一使用電流互感器的燈管驅動電路。 第七圖.係一使用驅動積體電路的燈管驅動電路。 【主要元件符说说明】 (1〇)浮動式電源驅動器 （20)微處理單元 (3 〇 )驅動單元 (3]_a)〜（34a)功率電晶體 (3lb)〜（34b)功率電晶體

(3 1 c ) ( 3 2 c )功率電晶體 (3 1 d ) ( 3 2 d )功率電晶體 (4〇)燈管 （41)觸發器 (6 〇 )燈管 （6 1 )雙向觸發開關 (6 2 )電流互感器 （ 6 3 ) ( 6 4 )功率電晶體 (65)電感 （66) (67)電容 (7〇)驅動積體電路 (c χ ) (C2)高壓耦合電容

(H〇uTl ) ( H〇UT2 )高側驅動脈衝輸出接腳 (L〇UTl ) ( L〇U丁2 )低側驅動脈衝輸出接腳 11

Claims (1)

1320295 十、申請專利範圍： '·—種具浮動式電源驅動器的燈管驅動電路，包含. -微處理單元’係為一獨立之積體電路元件且至少3具 側驅動脈衝輸出接腳及兩個控制信號輸出接腳.’、 -浮動式電源_，係為一獨立之積體電路元件且 過兩獨立的高壓搞合電容耗接至前述微處理單元的兩控 ^輪出接腳，料動式電源驅動㈣由微處理單元控 與微處理單元共用相同接地，具有至少一高側驅動 脈衝輸出接腳； 此 馬&動早兀’係連接於-驅動高壓及-接地之間，受 别述微處理單元及浮動式電源驅動器控制而點亮—燈管。 2.如申請專利範圍第1項所述具浮動式電源驅動器 的燈管驅動電4，該微處理單元具有兩支低側艇動脈衝輸 P °玄浮動式電源驅動器具有兩支高側驅動脈衝輸出 接腳其中别述驅動單元為一全橋架構，包含有： 一兩高側功率電晶體，係分別連接浮動式電源驅動器之 兩高側驅動脈衝輸出接腳及該驅動高壓； 兩低側功率電晶體，係分別連接前述兩高側功率電晶 體及接地； 其中，兩高側功率電晶體與兩低側功率電晶體之兩串 聯節點之間係連接該燈管。 3如申請專利範圍第1項所述具浮動式電源驅動器 的燈管驅動電路，前述驅動單元為-半橋架構，其包含： 问側功率電晶體，係連接該驅動高壓及該浮動式電 】2 〃中該高側功率電晶體及低側功率電

I320295 源驅動器之高側驅動脈衝輸出接腳； 一低侧功率電晶體，係串接 之間……… 甲接。“側功率電晶體與接地 衝輸出接腳，· K處理以之低側驅動脈 ^ ^ ^ 4 "干电曲遛之串接節點 連接㈣^之其中—端，燈管另端連接至接地。 動。。1申⑶專利犯圍第2或3項所述具浮動式電源驅 動态的燈管驅動電路，兮古 鄉 °阿側力率電晶體及低側功率電晶 to係為雙極型電晶體。 5 t 專利祝圍第2或3項所述具浮動式電源驅 轉的k s驅動電路，該高側功率電晶體及低側功率電晶 祖係為金屬氧化物半導體場效電晶體。 6 ·如申請專利笳囹# 朝4圍弟1項所述具浮動式電源驅動器 的燈管驅動電路，該洚 千動式電源驅動器内部包含一比對及 運异放大單元，該浮動彳带 初式电源驅動器除前述高側驅動脈衝 輸出接腳，其接腳更包含： 一電源接腳，係遠垃 ^ 咬雖一直流電源以提供該浮動式電源 驅動器之工作電壓； 負電源接腳，係為〜 兩低壓信號輸入接腳， 與微處理單元連接。 高壓栗電流的負端； 係分別透過該兩高壓耦合電容 7 .如申請專利範圍第 的燈管驅動電路，該浮動式 運算放大單元，該浮動式^ 3項所述具浮動式電源驅動器 電源驅動器内部包含一比對及 源驅動器除前述高側驅動脈衝 13 .1320295 輸出接腳，其接腳更包含： 一電源接腳，係連接一直流電源以提供該浮動式電源 驅動器之工作電壓； 一負電源接腳，係為一高壓泵電流的負端，連接該高 側功率電晶體及低側功率電晶體之串接節點； ' 兩低壓信號輸入接腳，係分別透過該兩高壓耦合電容 - 與微處理單元連接。 十一、圖式： 如次頁

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