[发明专利]对于双端DC-AC变换器的AC电压输出幅度的控制

说明书

本申请为申请日为2005年7月19日、申请号为“200510098099.4”、发明名称为“对于双端DC-AC变换器的AC电压输出幅度的控制”的发明专利申请的分案申请

相关申请的参考

本申请要求以前递交的，即由R·Lyle等人在2004年7月19日递交的，转让给本申请的授让人的，题为“双端推挽式变换器的移相调制”的共同待审美国专利申请No.60/589,172的权益，并且在这里引用它的公开文本。

本发明的领域

本发明一般涉及电源系统和它的子系统，特别是指控制提供给高压设备的AC电压的幅度的方法和设备，高压设备例如是用于对液晶显示器进行背光照明的冷阴极荧光灯。

背景技术

有各种各样的电系统应用，它们需要一个或多个高压AC电源。作为一个非限制性的例子，一个液晶显示器(LCD)，例如被应用在台式和膝上型计算机中，或用在大的显示器，例如大尺寸电视机屏幕中的液晶显示器，要求相关的冷阴极荧光灯(CCFL)装置直接安装在它的后面，用于背后照明。在这种运用和在其它运用中，CCFL的点火操作和持续操作需要应用大的AC电压，电压的范围可在几百到几千伏数量级。提供这样的高电压给这些设备通常是利用几种操作方法之一来实现的。

第一种方法涉及使用一个单端驱动系统，其中高压AC电压产生和控制系统通过变压器耦合到灯的一端/近端，灯的另一端/远端被连接到地。这种技术是不合需要的，因为它在提供给灯驱动端的高压变压器电路中产生一个很高的峰值AC电压。

另一种方法是使用一个双端驱动系统，其中高压AC电压产生和控制系统被变压器耦合到灯的一端/近端，从电压产生和控制系统到灯的另一端/远端的连接是通过高压电线实现的。这些电线可能比较长(例如，四英尺或更长)，并且比低压电线要昂贵。此外，它们通过电容耦合到地要损失相当大的能量。

还有一种方法是把高压变压器和有关的电压开关元件，例如MOSFET或双极性晶体管，安排在靠近灯的远端；这些器件被连到灯的近端并且受到灯的近端的本地控制器的控制。这种方法的缺点类似于第一种方法，栅极(或基极)驱动电线需要承受高的峰值电流，并且为了高效操作必须以高的开关速度改变状态。所要求的长电线不太适合于这种开关速度，因为它们的固有电感大；此外由于它们的电阻相当大，要损失许多电能。

发明内容

按照本发明，传统的高压AC电源系统体系结构，包括提供AC电源给用于对LCD板进行背光照明的CCFL的那些系统的上述的缺点，通过一个双端的，DC-AC变换器体系结构而有效地消除了，它是利用具有相同频率和幅度，但具有一个在它们之间受控制的相位差的第一和第二正弦电压驱动负载的相对的两端(例如一个CCFL)来工作的。通过控制第一和第二正弦电压之间的相位差，本发明能够改变跨接在负载的相对两端上产生的合成电压差的幅度。

第一电压馈电实施例包括第一和第二推挽DC-AC变换器级，这些级的各个输出端口连到负载(例如但不限于冷阴极荧光灯(CCFL))的相对端。每个变换器级包括一对脉冲发生器，它们产生相位互补的方波脉冲信号，这些信号幅度相同，频率相同，并具有50％的占空比比。这些相位互补的脉冲信号被用来控制一对受控开关元件(例如各个MOSFET的ON/OFF状态)，它们的源——漏通路连接在参考电压端(例如接地端)和升压变压器的中心抽头的初级线圈的相对端之间。升压变压器的初级线圈的中心抽头连接到一个DC电压源，它是那个DC-AC变换器级的DC电压馈给装置。升压变压器的次级线圈具有一个第一端和一个第二端，第一端连到一个基准电压(例如地)，第二端通过一个RLC输出滤波器连到两个输出端口之一。RLC电路把升压变压器的次级线圈上产生的大体方波输出转换成大体上的正弦波。