[发明专利]压电逆变器

说明书

本发明涉及使用压电变压器的压电逆变器，更具体来说涉及最好用作诸如在液晶背光照明中所使用的冷阴极管等放电管的照明电路的压电逆变器。

通常把小的冷阴极管用作液晶显示设备的背光照明源。为了驱动冷阴极管，使用压电变压器而不是磁变压器，这是因为它设计小巧且成本低。

7-220888号日本未审查专利公开揭示了一种利用压电变压器的背光冷阴极管的驱动器。依据此揭示，在直流电源与驱动压电变压器的逆变器之间连接一斩波器电路。压电变压器连到冷阴极管，由管电流检测电路来检测流过冷阴极管的电流。通过控制斩波器电路的占空因数(duty factor)以使管电流保持恒定，使冷阴极管的亮度保持恒定。

9-107684号日本未审查专利公开揭示了一种利用压电变压器的频率对增益特性把管电流控制到所需值的压电变压器驱动电路。连接在输入端与压电变压器之间的是没有整流和平滑部分的驱动电压控制电路及电压倍乘电路。驱动电压控制电路使加到电压倍乘电路的平均输入电压保持恒定。冷阴极管连到压电变压器。还设有频率控制电路，该电路检测流过冷阴极管的电流并利用压电变压器的频率对增益特性而把管电流控制到所需的值。

当至电压倍乘电路的输入电压增加而在使用压电变压器的频率对增益的控制方法中不利用驱动电压控制电路时，压电变压器的驱动电压频率移至压电变压器的电压倍乘比或增益较小的高频一侧，从而消除了输入电压的增加。压电变压器的转换效率在电压倍乘比小的频率区域下降。在此常规技术中，驱动电压控制电路把至电压倍乘电路的平均电压保持恒定，从而把压电变压器的驱动电压频率保持在效率较高的频率。因此，可以相信，常规的技术在宽的输入电压范围内保持了相对高的效率。

在7-220888号日本未审查专利公开中所揭示的常规技术中，斩波器电路的输出为直流，考虑斩波器电路为DC-DC转换器。为了构成DC-DC转换器的斩波器电路，需要用于整流和平滑的电感器和电容器。电路的元件数增加了，这样所引起的损耗也增加了。

在9-107684号日本未审查专利公开中所揭示的压电变压器驱动电路不需要整流器电路，从而避免了它所引起的损耗。

然而，在9-107684号日本未审查专利公开中所揭示的常规技术需要两种类型的反馈控制：1)通过频率控制电路使管电流保持恒定的频率控制，以及2)通过使至电压倍乘电路的电压输入保持恒定的驱动电压控制电路来进行脉宽占空因数控制。因此，控制电路变得复杂，增加了所涉及的成本。

相应地，本发明的一个目的是提供一种压电逆变器，该逆变器成本低，具有简化的控制电路，没有以上问题，不需要整流和平滑电路，且能使用压电变压器可靠地驱动负载。

依据本发明的一个方面，一种使用压电变压器驱动负载的压电逆变器包括：具有开关晶体管和电流循环(circulate)元件的输入电压控制器，用于把直流输入电压转换成方波交流电压；连接在输入电压控制器与压电变压器之间且包括电感元件的压电变压器驱动器，用于向压电变压器输出频率基本上恒定的交流电压，此频率低于输入电压控制器的输出交流电压的频率；第一振荡器，用于确定输入电压控制器的工作频率；第二振荡器，用于确定压电变压器驱动器的工作频率；具有输入电极和输出电极的压电变压器，其输入电极连到压电变压器驱动器，且其输出电极连到负载；连到负载的负载电流检测器，用于检测负载电流；以及连到负载电流检测器的占空因数控制器，响应于负载电流检测器的输出来控制输入电压控制器的方波脉冲的占空因数，从而使负载电流保持到基本上恒定的目标电流值，其中第二振荡器的振荡频率不高于在没有负载加到压电变压器的输出时压电变压器的电压倍乘比变为最大的频率，并且第二振荡器的振荡频率不低于在压电变压器驱动连到其输出的负载时压电变压器的电压倍乘比变为最大的频率。

最好，第二振荡器包括对第一振荡器的频率进行分频的分频器，对第一振荡器的频率进行分频而成的信号为第二振荡器的输出，第一振荡器和第二振荡器共享单个振荡器。

最好，本发明的压电逆变器还包括温度补偿电路，该电路控制输入电压控制器的所需平均输出电压与温度的相关性，从而补偿第二振荡器的振荡频率与环境温度的相关性。

温度补偿电路最好包括热敏电阻或温度补偿电容器之一。

最好响应于外加的第一调光信号来改变目标电流值。

最好，本发明的压电逆变器还包括可变振荡频率电路，该电路响应于第一调光信号而不使用反馈控制来改变第一和第二振荡器之一的振荡频率。可通过改变第一振荡器的输出频率，然后对第一振荡器的输出频率进行分频来改变第二振荡器的振荡频率。