三角波发生电路、发生方法、以及使用了它的逆变器、发光装置、液晶电视的制作方法

专利名称：三角波发生电路、发生方法、以及使用了它的逆变器、发光装置、液晶电视的制作方法
技术领域：
本发明涉及三角波发生电路，特别涉及能与外部电路同步的三角波发生 电路。
背景技术：
在将直流电压变换成交流电压的逆变器、将直流电压转换成直流电压的
DC/DC转换器等的电源装置、以及驱动电机的电机驱动电路等中，广泛使用 脉沖宽度调制方式。为了进行脉冲宽度调制，通过误差放大器放大作为控制 对象的电压与作为目标值的电压的误差，并使用比较器将该结果所得到的误 差电压与具有恒定频率的三角波状的周期电压进行比较，由此进行脉沖宽度调制。
在产生这样的用途中所使用的三角波状的周期电压时，广泛使用专利文 献1或专利文献2所记载的模拟的三角波发生电路。三角波发生电路对电容 充放电，并与两个阈值电压进行比较，从而交替地进行充电和放电，由此生 成所希望的三角波信号。
专利文献l:特开2004 - 72657号公报
专利文献2:特开2001 - 345682号公报
专利文献3:特开2004 - 242403号公报

发明内容
〔发明所要解决的课题〕
这里，有时想要在两个不同的半导体集成电路(以下也称IC)中生成相 互同步的三角波信号。例如，考虑在作为液晶电视的背光灯使用的荧光灯的 两端设置两个逆变器，施加反相的驱动电压的情形。
在两个逆变器中，若进行DC/AC变换时所使用的三角波信号的相位有偏 差，则施加在荧光灯两端的电压不成为反相，发光状态将出现不良情况。除
此之外还有其他想要生成与外部信号同步的三角波信号的情形。
本发明是鉴于这样的课题而设计的，其目的在于提供一种能生成与外部 电路同步的三角波信号的三角波发生电路。 〔用于解决课题的手段〕
为解决上述课题，本发明的一个方案的三角波发生电路包括 一端的电 位被固定了的电容；对电容进行充电或放电的充放电电路；第1比较器，将 电容的另一端的输出电压与第1阈值电压进行比较，输出与比较结果相应的 第1比较信号；边沿检测电路，检测从外部输入的、具有本三角波发生电路 所生成的三角波信号的约1/2倍频率的同步信号的边沿，输出按所检测出的 每个边沿变成预定电平的边沿检测信号；充放电控制部，参照从第1比较器 输出的第1比较信号和从边沿检测电路输出的边沿检测信号，根据这些信号 的电平变化，切换充放电电路的充电、放电状态。将电容的电压作为三角波 信号进行输出。
根据该方案，在设有多个该三角波发生电路时，能够将充电开始时刻或 放电开始时刻的任一者统一于共同的同步信号的边沿，能够使所产生的多个 三角波信号同步。
充放电控制部可以包括由第1比较信号和边沿检测信号进行置位和复位 的触发器，并根据该触发器的输出，切换充放电电路的充电、放电状态。
一个方案的三角波发生电路可以还包括第2比较器，将电容的另一端 的电压与不同于第1阈值电压的第2阈值电压进行比较，输出与比较结果相 应的第2比较信号；双稳态电路，接收从第2比较器输出的第2比较信号， 生成在每次第2比较信号变成预定电平时发生电平变化的双稳态信号，并输 出到本三角波发生电路的外部。
此时，双稳态信号的频率成为三角波信号的频率的约1/2,所以能够将该 双稳态信号作为自身的同步信号来使用，或者作为其他三角波发生电路的同 步信号来使用。
可以还包括第3比较器，将从外部输入的同步信号与预定的阈值电压进 行比较；边沿检测电路检测第3比较器的输出信号的边沿。
此时，即使同步信号的振幅不同于三角波发生电路进行动作的电压电平， 也能通过适当设定阈值电压而可靠地检测边沿。
充放电电路可以被构成为包括向电容流入电流的第1电流源和从电容引
出电流的第2电流源，并根据触发器的输出信号，控制第1、第2电流源的 至少一者的开和关。第2电流源在电容的电压变成预定电压以下时，失去放 电功能。
在这样的情况下，即使从放电到充电的时刻发生延迟，也能抑制电容电 压下降到下限值以下的情况。
一个方案的三角波发生电路可以被一体集成在一个半导体衬底上。所谓 "一体集成，，，包括电路的所有结构要件都形成在半导体衬底上的情况，以 及电路的主要结构要件被一体集成的情况，也可以为调节电路常数而将一部 分电阻、电容等设置在半导体衬底的外部。通过将三角波发生电路集成为一 个LSI,能够减小电路面积，并确保电路元件的特性均一。
本发明的另一方案是一种逆变器。该逆变器包括变压器；第1高侧晶 体管，其一端与被施加输入电压的输入端子相连，另一端与变压器的一次线 圈的第l端子相连；第l低侧晶体管，其一端与电位被固定了的电位固定端 子相连，另一端与一次线圈的第1端子相连；第2高侧晶体管，其一端与输 入端子相连，另一端与一次线圈的第2端子相连；第2低侧晶体管，其一端 与电位固定端子相连，另一端与一次线圈的第2端子相连；电流电压转换部， 将变压器的二次线圈的电流转换成电压，作为检测电压进行输出；生成三角 波信号的上述三角波发生电路；误差放大器，输出与检测电压和预定的基准 电压的误差相应的误差电压；逻辑控制部，基于从误差放大器输出的误差电 压和由三角波发生电路生成的三角波信号，控制第1、第2高侧晶体管以及 第1、第2低侧晶体管的导通和截止。
根据该方案，能够使从三角波发生电路输出的三角波信号与同步信号同 步，所以能够使逆变器的动作本身与同步信号同步。
本发明的再一个方案提供一种发光装置。该发光装置包括荧光灯；设 置在荧光灯的两端，对荧光灯提供彼此反相的驱动电压的两个上述逆变器。
根据该方案，通过在两个逆变器间利用同一同步信号，能够取得内部的 三角波发生电路的同步，能够合适地生成反相的驱动电压，实现良好的发光 状态。
两个逆变器各自所包含的三角波发生电路可以还包括第2比较器，将 电容的另一端的电压与不同于第1阈值电压的第2阈值电压进行比较，输出 与比较结果相应的第2比较信号；双稳态电路，接收从第2比较器输出的第
2比较信号，生成在每次第2比较信号变成预定电平时发生电平变化的双稳 态信号，输出到三角波发生电路的外部。两个逆变器中的第1逆变器所包含 的第1三角波发生电路可以接收自己输出的双稳态信号作为同步信号，生成 三角波信号；第2逆变器所包含的第2三角波发生电路可以接收从第1逆变 器所包含的第1三角波发生电路输出的双稳态信号作为同步信号，生成三角 波信号。
本发明的再一个方案涉及一种液晶电视。该液晶电^L包括液晶屏；配 置在液晶屏的背面的多个上述发光装置。
根据该方案，能够抑制作为背光灯而使用的发光装置的亮度不均。 本发明的再一个方案涉及三角波信号的发生方法。该发生方法包括生 成第1比较信号的步骤，在一端的电位被固定了的电容的放电过程中，当电 容的电压下降到预定的第1阈值电压时，该第1比较信号变成预定电平；生 成在每次第1比较信号变成预定电平时发生电平变化的双稳态信号，并输出 到外部的步骤；检测从外部输入的、具有本方法所生成的三角波信号的约1/ 2倍频率的同步信号的边沿的步骤；在检测到边沿时开始电容的充电的步骤； 在电容的电压上升到预定的第2阚值电压时开始电容的放电的步骤。 在一个方案中，可以将双稳态信号作为同步信号来使用。 另外，将以上结构要件的任意组合、本发明的结构要件以及表达方式在 方法、装置、系统等之间相互置换的方案，作为本发明的实施方式也是有效 的。
〔发明效果〕
通过本发明的三角波发生电路，能够生成与同步信号同步的三角波信号。


图1是表示本实施方式的三角波发生电路的结构的电路图。
图2是表示使用图1的三角波发生电路的系统的结构的框图。
图3是表示边沿检测电路的结构例的电路图。
图4是表示充放电电路的结构例的电路图。
图5是表示实施方式的三角波发生电路的动作状态的时序图。
图6是表示实施方式的发光装置的结构的电路图。
图7是表示安装图6的发光装置的液晶电视的结构的框图。
图8是表示本实施方式的控制电路的结构的电路图。
图9的(a) ~ (h)是表示逆变器的动作状态的时序图。
图10的(a) ~ (f)是表示图6的逆变器的H桥电路的电流流动的电路图。
图11的(a) ~ (e)是表示变形例的逆变器的动作状态的时序图。 〔标号说明〕
12变压器，12a —次线圈，12b 二次线圈，14电流电压转换部，22 误差放大器，C2电容，30三角波发生电路，32充放电电路，32a第1电流 源，32b第2电流源，34边沿检测电路，36双稳态电路，C0MP1第1比 较器，COMP2第2比较器，COMP3第3比较器，40充放电控制部，100 逆变器，200发光装置，210焚光灯,212第1端子，214第2端子，300 液晶电视，302液晶屏，MH1第1高侧晶体管，MH2第2高侧晶体管，M Ll第l低侧晶体管，ML2第2低侧晶体管。
具体实施例方式
以下，基于优选的实施方式，参照

本发明。对于各附图中所示 的相同或等同的结构要件、部件、处理标注相同的标号，并适当省略重复的 说明。另外，实施方式只是例示，并非限定本发明，实施方式中所记述的所 有特征及其组合，不一定就是本发明的本质特征。
在本说明书中，所谓"部件A与部件B相连接"的状态，包括部件A 与部件B物理地直接连接的情况，和部件A与部件B经由不对电连接状态产 生影响的其他部件间接相连接的情况。
图l是表示本实施方式的三角波发生电路30的结构的电路图。图2是表 示使用图1的三角波发生电路30的系统400的结构的框图。首先，参照图2 说明本实施方式的三角波发生电路30的动作的概要。
系统400包括第1电路410和第2电路420。第1电路410和第2电路4 20可以是具有相同功能的电路，也可以是具有不同功能的电路。第1电路4 10、第2电3各420都包含本实施方式的图1的三角波发生电路30。第1电路 410的三角波发生电路30a和第2电路420的三角波发生电路30b， 一个作为 主动电路工作，另一个作为从动电路工作。在本实施方式中，以第1电^各41 0的三角波发生电路30a作为主动方，第2电路420的三角波发生电路30b作为从动方进行说明。
主动方的三角波发生电路30a、从动方的三角波发生电路30b基于共同 的同步信号SYNC_IN生成具有预定的频率f的三角波信号Vosc。另外，主 动方的三角波发生电路30a向从动方的三角波发生电路30b输出频率为f/2的 同步信号SYNC一OUT。从三角波发生电路30a输出的同步信号SYNC—OUT 被作为三角波发生电路30b的同步信号SYNC—IN来使用，并且也作为三角 波发生电路30a自身的同步信号SYNC—IN来使用。三角波发生电路30b也生 成同步信号SYNC一OUT，但它不被-使用，所以未进行图示。
回到图1,说明三角波发生电路30a、 30b的结构。在以下说明中，不特 意区分主动方的三角波发生电路30a和从动方的三角波发生电^各30b，简单地 称为三角波发生电路30进行说明。
本实施方式的三角波发生电路30包括电容C2、充放电电路32、边沿检 测电路34、双稳态(toggle)电路36、充放电控制部40、第1比较器COMP 1、第2比较器COMP2、第3比较器COMP3。另外，三角波发生电路30中 作为信号的输入输出用的端子，具有同步输入端子Tl、同步输出端子T2、 电容端子T3。同步输入端子Tl被从外部输入同步信号SYNC—IN,从同步输 出端子T2输出同步信号SYNC一OUT。另外，电容端子T3与外装的电容C2 相连接。如上所述三角波发生电路30与从外部输入的同步信号SYNC—IN同 步地生成三角波信号Vosc。同步信号SYNC—IN的频率如上所述是三角波信 号Vosc的频率的约1/2倍。
电容C2—端接地，其电位被固定。充放电电路32包括向电容C2流入 充电电流Icl的第1电流源32a,和从电容C2引出》丈电电流Ic2的第2电流 源32b。
充放电电路32通过控制第1电流源32a和第2电流源32b的至少一者的 开和关，来对电容C2进行充电或放电。在本实施方式中，Ic2二Iclxn(n是 大于1的常数)，切换第2电流源32b的开关状态。在第2电流源为关 时，电容C2被电流Icl充电，当第2电流源32b为开时，电容C2被电流(1 c2 - Icl )放电。
充放电电路32的充放电状态的切换是基于控制信号CNT来进行的。在 本实施方式中，假定第2电流源32b在控制信号CNT为高电平时关，被设定 成充电状态，在控制信号CNT为低电平时开，被设定成放电状态。
电容C2所产生的电压是三角波发生电路30的输出电压Vout，作为三角 波信号Vosc输出。
第1比较器COMP1将输出电压Vout与预定的第1阈值电压(以下称最 小阈值电压Vmin)进行比较，输出与比较结果相应的第1比较信号S1。第1 比较信号S1在Vout<Vmin时成为高电平，在Vout>Vmin时成为低电平。第 1比较信号Sl被输出到充放电控制部40。另外，由于第1比较器COMPl的 响应速度有限，所以假定为在生成的三角波信号Vosc的电压变化的倾斜度较 大时发生延迟。在该情况下，考虑到延迟时间，优选使最小阈值电压Vmin 向高电位侧移位。
第3比较器COMP3是为将输入到同步输入端子Tl的同步信号SYNCJ[ N的信号电平变换成三角波发生电路30内的高电平和低电平的电压而设的。 同步信号SYNC—IN是从三角波发生电路30的外部提供的，所以考虑到当信 号电平过小时，无法达到三角波发生电路30的内部的电路元件的阈值，无法 使反相器反转或使触发器置位、复位的情况。第3比较器COMP3将同步信 号SYNC—IN与预定的阈值电压Vth进行比较，将其信号电平转换成三角波 发生电路30内部的高电平电压(Vdd)和低电平电压(GND-OV)。将由第 3比较器CPMP3转换信号电平后的同步信号记为S3。
通过设置第3比较器COMP3,若与同步信号SYNC—IN的高电平对应的 电压高于阈值电压Vth,则可以作为同步信号来使用。
边沿检测电路34检测具有由三角波发生电路30生成的三角波信号Vos c (Vout)的约1/2倍频率的同步信号S3的边沿，输出按检测出的每个边沿 变成预定电平(以下假设是高电平)的边沿检测信号S4。边沿检测信号S4 被输入到充放电控制部40。
图3是表示边沿检测电路34的结构例的电路图。边沿检测电路34包括 磁滞比较器52、反相器54、 56、 58、 60、微分器62、 64。
同步信号SYNC—IN被输入到磁滞比较器52的反相输入端子。磁滞比较 器52的非反相输入端子被输入阚值电压Vth。由磁滞比较器52除去同步信 号SYNC—IN的噪声成分，并将逻辑值反转后输出。磁滞比较器52的输出信 号Sll被输入到反相器54。反相器54将磁滞比较器52的输出信号Sll反转。 反相器54的输出信号S12分别被输出到反相器56和反相器60。
反相器56、 58对反相器54的输出信号S12进行两次反转后输出到微分 器62。微分器62包括电容C3和电阻R2，将对反相器58的输出信号S13进 行微分后的电压作为正沿检测信号SEp输出。另外，反相器60对反相器54 的输出信号S12进行一次反转，输出到微分器64。微分器64将对反相器60 的输出信号S14微分后的电压作为负沿检测信号SEn输出。从如上那样构成 的边沿检测电路34输出分别在同步信号SYNC—IN的正沿和负沿变成高电平 的两个边沿;f全测信号SE。
回到图1。充放电控制部'40参照从第1比较器COMPl输出的第1比较 信号Sl和从边沿检测电路34输出的边沿检测信号S4,根据这些信号的电平 变化切换充放电电路32的充电、放电状态。在本实施方式中，充放电控制部 40包含触发器，该触发器由第1比较信号Sl和边沿检测信号S4进行置位和 复位。触发器的置位端子被输入第1比较信号Sl，复位端子被输入边沿检测 信号S4。充放电控制部40将触发器的输出信号Q作为控制信号CNT,切换 充》文电电^各32的充电、；故电状态。
第2比较器COMP2将电容C2的输出电压Vout与预定的第2阈值电压 (以下称最大阈值电压Vmax)进行比较，输出与比较结果相应的第2比较信 号S2。在本实施方式中，第2比较信号S2在Vout〉Vmax时成为高电平，在 Vout〈Vmax时成为〗氐电平。
双稳态电路36接收从第2比较器COMP2输出的第2比较信号S2,生 成在每次第2比较信号S2变成预定电平(高电平)时电平在高、低两值间转 变的双稳态信号，并作为同步信号SYNC—OUT输出到三角波发生电路30的 外部。这里，第2比较信号S2在三角波信号Vosc每次达到峰值时、即每一 周期变成一次高电平。因此，由双稳态动作生成的同步信号SYNC—OUT的 频率成为三角波信号Vosc的频率的1/2。
图4是表示充放电电路32的结构例的电路图。充放电电路32包括恒流 源70、双极型晶体管Q1 Q5、 MOS晶体管M4、电压跟随器72。双极型晶 体管Q3对应于图1的第1电流源32a，双极型晶体管Q5对应于第2电流源 32b。恒流源70生成基准电流Iref。双极型晶体管Ql设置在由恒流源70生 成的基准电流Iref的路径上。双极型晶体管Q2、 Q3与双极型晶体管Ql进行 基极和射极的共连，构成电流镜电路。在双极型晶体管Q2、 Q3的电流路径 上设有双极型晶体管Q4、 Q5。双极型晶体管Q4、 Q5的基极共连，构成电流 镜电路。双极型晶体管Q4的射极接地，双极型晶体管Q5的射极与电压跟随
器72相连。电压跟随器72将双极型晶体管Q5的射极的电压固定为预定的 电压Vx。例如，双极型晶体管Ql ~Q4的晶体管尺寸被设定成相同，双极型 晶体管Q5的晶体管尺寸被设定成其n倍。
MOS晶体管M4被设置在双极型晶体管Q4的基极与接地之间，其栅极 被输入控制信号CNT。
当控制信号CNT成为高电平时，MOS晶体管M4导通，双极型晶体管 Q4、 Q5截止。结果，流过双极型晶体管Q3的基准电流Iref作为第1电流I c 1流入电容C2，纟皮i殳定成充电状态。
另一方面，当控制信号CNT为低电平时，MOS晶体管M4成为截止， 双极型晶体管Q3中流过基准电流Iref,双极型晶体管Q5流过基准电流Iref 的n倍的电流。结果，(n-1) xiref的电流作为第2电流Ic2从电容C2引 出，被设定为放电状态。
另外，在图4的充放电电路32中，由电压跟随器72将双极型晶体管Q 5的射极固定为电压Vx。结果，当双极型晶体管Q5的集电极电压、即电容 C2的电压变成预定电压以下时，双极型晶体管Q5饱和，所以失去放电功能。 优选电压Vx是与三角波信号Vosc的最小电平相同的值、或者是比其低的电 压。
下面参照图5说明如上那样构成的三角波发生电路30的动作。图5是表 示实施方式的三角波发生电路30的动作状态的时序图。
图5的时序图从上到下按顺序表示出三角波信号Vosc、第1比较信号S 1、第2比较信号S2、同步信号SYNCJXJT、边沿检测信号S4、控制信号C NT。
在某时刻t0,控制信号CNT是高电平，充放电电路32被设定成充电状 态。电容C2被充电时，三角波信号Vosc以一定的倾斜度上升。在时刻tl， 三角波信号Vosc达到最大阈值电压Vmax时，作为第2比较器COMP2的输 出的第2比较信号S2成为高电平。第2比较信号S2成为高电平后，作为双 稳态电路36的输出信号的同步信号SYNC_OUT进行电平变化。
在图2中，主动方的三角波发生电路30a接收自己输出的同步信号SYN C—OUT作为同步信号SYNC—IN。另外，图2的从动方的三角波发生电路30 b接收从主动方的三角波发生电路30a输出的同步信号SYNC—OUT作为同步 信号SYNC—IN。因此，在图5的时序图中，表示出SYNC—IN = SYNC—OUT。
这里，假定两信号间没有延迟来进行说明。
同步信号SYNC—IN由第3比较器COMP3进行电平转换。在图5的时序 图中，电平转换后的祛号S3成为与同步信号SYNC—IN相同的波形。在时刻 tl,边沿检测电路34检测到同步信号SYNC—IN ( =S3)的边沿时，边沿检 测信号S4变成高电平。当边沿检测信号S4变成高电平时，充放电控制部40 被复位，控制信号CNT变为低电平。结果，第2电流源32b变成开，开始由 充》文电电^各32进4亍》丈电。
通过放电，电容32C2的电压Vosc随时间而降低。在时刻t2，三角波信 号Vosc下降到最小阈值电压Vmin时，作为第1比较器COMP1的输出的第 1比较信号Sl成为高电平，充放电控制部40被置位。充放电控制部40被置 位后，控制信号CNT成为高电平，第2电流源32b成为关，充放电电路32 被设定成充电状态。结果，电容C2的电压Vosc再次开始上升。
在时刻t3三角波信号Vosc达到最大阈值电压Vmax时，经过与时刻tl 相同的过程，第2比较信号S2变成高电平。第2比较信号S2变成高电平后， 作为双稳态电路36的输出的同步信号SYNC—OUT变为低电平。这即意味着 同步信号SYNCjN变成低电平，所以由边沿检测电路34检测出该变化，边 沿检测信号S4再次成为高电平。
通过反复进行以上处理，能够在多个三角波发生电路30中生成频率相 同、相互同步的三角波信号Vosc。
接下来，说明如上那样构成的三角波发生电路30的应用例。图6是表示 实施方式的发光装置200的结构的电路图。图7是表示安装图6的发光装置 200的液晶电视300的结构的框图。液晶电视300与天线310相连。天线31 0接收广播波，向接收部304输出接收信号。接收部304对接收信号进行冲全 波、放大，输出到信号处理部306。信号处理部306将对被调制了的数据进 行解调而得到的图像数据输出到液晶驱动器308。液晶驱动器308将图像数 据按各扫描线输出到液晶屏302,显示视频、图像。在液晶屏302的背面， 作为背光灯，配置有多个发光装置200。本实施方式的发光装置200能够很 好地作为这样的液晶屏302的背光灯来使用。下面回到图6，详细说明发光 装置200的结构和动作。
本实施方式的发光装置200包括荧光灯210、第1逆变器100a、第2逆 变器100b。荧光灯210例如是CCFL (Cold Cathode Fluorescence Lamp:冷阴极焚光灯)或EEFL (External Electrode Fluorescence Lamp:外部电才及焚 光灯)，被配置在液晶屏302的背面。第1逆变器100a、第2逆变器100b 是DC/AC转换器，将从直流电源输出的输入电压Vin转换成交流电压并升压， 分别向荧光灯210的第1端子212、第2端子214提供第1驱动电压Vdrvl、 第2驱动电压Vdrv2。第1驱动电压Vdrvl 、第2驱动电压Vdrv2是4皮此反相 的交流电压。
在图6中，表示了一个焚光灯210，但也可以并列配置多个。以下，说 明本实施方式的第1逆变器100a、第2逆变器100b的结构。第1逆变器100 a、第2逆变器100b是同样的结构，所以以下不对两者进行区分地统称为逆 变器100进行说明。另外，第1逆变器100a的控制电路20和第2逆变器10 0b的控制电路分别对应于图2的系统400中的第1电路410和第2电路420。
逆变器100包括H桥电路10、变压器12、电流电压转换部14、控制电 路20、电容CIO。
H桥电路10包括第1高侧晶体管MH1、第1低侧晶体管ML1、第2高 侧晶体管MH2、第2低侧晶体管ML2这四个功率晶体管。
第i高侧晶体管MH1的一端与被施加输入电压的输入端子102相连， 另一端与变压器12的一次线圈12a的第l端子相连接。第1低侧晶体管ML 1的一端与电位被固定的接地端子相连，另一端与一次线圈12a的第1端子相 连接。第2高侧晶体管MH2的一端与输入端子102相连，另一端经由用于阻 止直流的电容C10与一次线圈的第2端子相连接。第2低侧晶体管ML2的一 端与接地端子相连，另一端经由用于阻止直流的电容C10与一次线圈12a的 第2端子相连接。
电流电压转换部14设置在变压器12的二次线圈12b与接地之间。电流 电压转换部14将流过二次线圈12b的电流、即流过荧光灯210的电流转换成 电压，作为检测电压Vdet，输出。电流电压转换部14包括整流电路16、滤波 器18。
整流电路16包括第1 二极管Dl、第2 二极管D2、电阻Rl。第1 二极 管Dl的阳极接地，阴极与二次线圈12b的一端相连。第2二极管D2的阳极 与第1二极管D1的阴极相连。电阻R1设置在第2二极管D2的阴极与接地 之间。流过二次线圈12b的交流电流由第1 二极管Dl、第2二极管D2进行 半波整流，流过电阻R1。电阻Rl上产生与流过二次线圈12b的电流成比例
滤波器18是包含电阻R2、电容C1的低通滤波器。滤波器18将除去了 检测电压Vdet的高频分量的检测电压Vdet，反馈给控制电路20。
控制电路20基于反馈来的检测电压Vdet，控制H桥电路10的第1高侧 晶体管MH1、第1低侧晶体管ML1、第2高侧晶体管MH2、第2低侧晶体 管ML2的导通、截止。通过H桥电路10的控制，变压器12的一次线圈12a 被提供开关电压。结果，在变压器12中进行能量转换，向与二次线圈12b相 连的焚光灯210提供第l驱动电压Vdrvl。
下面说明控制电路20的结构。图8是表示本实施方式的控制电路20的 结构的电路图。控制电路20包括误差放大器22、 PWM比较器24、三角波发 生电路30、逻辑控制部80，是被一体集成在一个半导体衬底上的功能IC。
误差》丈大器22的非反相输入端子被输入从电流电压转换部14反馈来的 检测电压Vdet，，反相输入端子被输入预定的基准电压Vref。基准电压Vref 根据荧光灯210的发光亮度来决定。误差放大器22输出与检测电压Vdet，和 基准电压Vref的误差相应的误差电压Verr。
三角波发生电路30是图l的三角波发生电路30,生成预定频率的三角 波状的三角波信号Vosc。
PWM比较器24对从误差放大器22输出的误差电压Verr和从三角波发 生电路30输出的三角波信号Vosc进行比较，生成在Verr<Vosc时成为高电 平、在Verr>Vosc时成为低电平的脉沖宽度调制信号(以下称PWM信号)V pwm。该PWM信号Vpwm与三角波信号Vosc、同步信号Vq —起输入到逻 辑控制部80。另外，从三角波发生电路30输出的同步信号Vq是边沿检测电 路34的输入信号、即第3比较器COMP3的输出信号。
逻辑控制部80基于PWM信号Vpwm、三角波信号Vosc、同步信号Vq， 控制H桥电路10的第1高侧晶体管MH1、第1低侧晶体管ML1、第2高侧 晶体管MH2、第2低侧晶体管ML2的导通和截止。下面说明逻辑控制部80。
逻辑控制部80以从三角波发生电路30输出的三角波信号Vosc的两周期 为一个循环控制H桥电路10。更具体来说，将三角波信号Vosc的两周期分 成第1至第6的六个期间，进行开关控制。图9的(a) ~ (h)是表示逆变 器100的动作状态的时序图。图9的(a)表示误差电压Verr和三角波信号V osc，图9的(b)表示PWM信号Vpwm,图9的(c )表示同步信号Vq，图
9的(d) ~ (g)分别表示第1高侧晶体管MH1、第2高侧晶体管MH2、第 1低侧晶体管ML1、第2低侧晶体管ML2的状态，图9的(h)表示变压器 12的一次线圈12a的第l端子的电位Vsw。在图9的(d) ~ (g)中，高电 平表示晶体管导通的状态，低电平表示晶体管截止的状态。另外，在该图中， 纵轴和横轴为说明方便而适当放大、缩小了。
首先，说明从第I期间cpl到第6期间cp6的分割。逻辑合成部42将三 角波信号Vosc从其边沿底值(bottom edge )起至达到误差电压Verr的期间 作为第1期间cpl。将接下来至三角波信号Vosc到达边沿峰值的期间作为第2 期间cp2。将接下来至三角波信号Vosc到达边沿底值的期间作为第3期间cp3。 将接下来鸟三角波信号Vosc再次到达误差电压Verr的期间作为第4期间cp4。 将接下来至三角波信号Vosc再次到达边沿峰值的期间作为第5期间q>5。将 接下来至三角波信号vosc再次到达边沿底值的期间作为第6期间cp6。该分 割可以基于PWM信号Vpwm和同步信号Vq用一般的逻辑电路来构成。
下面说明从第1期间cpl至第6期间cp6的H桥电路10的晶体管的导通、 截止状态。
逻辑控制部80在第1期间(j)l中使第1高侧晶体管MH1和第2低侧晶 体管ML2导通，使其他晶体管截止。在接下来的第2期间cp2中，使第1高 侧晶体管MH1导通，使其他晶体管截止。在接下来的第3期间cp3中'使第 2高侧晶体管MH2导通，使其他晶体管截止。在接下来的第4期间cp4中， 使第1低侧晶体管ML1和第2高侧晶体管MH2导通，使其他晶体管截止。 在接下来的第5期间cp5中，使第2高侧晶体管MH2导通，使其他晶体管截 止。在接下来的第6期间cp6中，使第1高侧晶体管MH1导通，使其他晶体 管截止。然后，返回到第1期间cpl。
下面说明如上那样构成的本实施方式的逆变器100的动作。图10的(a) 到(f)是表示本实施方式的逆变器100的H桥电路10的电流流向的电路图。 图10的(a)到(f)分别表示第1期间cpl 第6期间cp6的各晶体管的导通 截止状态和线圈电流Isw的状态。
如图10的(a)所示，在第1期间cpl中，第1高侧晶体管MH1、第2 低侧晶体管ML2导通。其结果，线圈电流Isw流过第1高侧晶体管MH1、 一次线圈12a、第2低侧晶体管ML2的路径。此时的开关电压Vsw成为与输 入电压Vin几乎相等的电压。在第l期间cpl内，线圈电流Isw逐渐变大。
在接下来的第2期间cp2中，如图10的(b )所示，第2低侧晶体管ML 2被截止，仅第1高侧晶体管MH1导通。其结果，通过积蓄在一次线圈12a 中的能量，第2高侧晶体管MH2的体二极管(body diode)中流过再生电流。 这期间，开关电压Vsw维持与输入电压几乎相等的电压。
接下来在第3期间cp3中，如图10的(c)所示，第2高侧晶体管MH2 被切换成导通，第1高侧晶体管MH1被截止。此时，在第2期间q>2中从第 1高侧晶体管MH1提供的线圈电流Isw,成为经由第1低侧晶体管ML1的体 二极管从接地来提供。第3期间cp3的开关电压Vsw成为比接地电位(0V) 低第1低侧晶体管ML1的体二极管的正向电压Vf的负值。另外，在第1期 间cpl积蓄在一次线圈12a中的能量，在第3期间cp3中全部被传送到二次线 圈12b,线圈电流Isw成为0。
在接下来的第4期间cp4中，如图10的(d)所示，在第2高侧晶体管 MH2维持导通的状态下，第1低侧晶体管ML1被切换为导通。此时，开关 电压Vsw被固定在接地电位附近。另外，线圈电流Isw按第2高侧晶体管M H2、 一次线圈12a、第1低侧晶体管ML1的路径，从一次线圈12a的右边向 左流。在第4期间(p4，线圈电流Isw逐渐变大。
在接下来的第5期间(p5中，如图10的(e)所示，维持第2高侧晶体管 MH2的导通地、将第1低侧晶体管ML1切换为截止。其结果，在第4期间q> 4中流过第1低侧晶体管ML1的线圏电流Isw变成流过第1高侧晶体管MH1 的体二极管。此时的开关电压Vsw成为比输入电压Vin高体二极管的正向电 压Vf的电压。
在接下来的第6期间q>6中，如图10的(f)所示，第1高侧晶体管MH l被切换为导通，第2高侧晶体管MH2被截止。此时，在第5期间cp5中从 第2高侧晶体管MH2提供的线圈电流Isw,变成经由第2低侧晶体管ML2 的体二极管从接地来提供。第6期间q>6的开关电压Vsw变成与输入电压Vi n几乎相等。在第4期间cp4蓄积在一次线圈12a中的能量，在第6期间cp6 中全部被传送到二次线圈12b,线圈电流Isw成为O。
根据本实施方式的逆变器100，通过监视变压器12的二次线圈12b中流 过的电流，并与三角波信号Vosc进行比较，来驱动构成H桥电路10的晶体 管。因此，通过调节三角波信号Vosc的形状，能够灵活地调节各晶体管的导 通截止的时间。
例如，在本实施方式中，第l期间cpl、第4期间cp4的长度依赖于从三 角波信号Vosc的边沿底值转变为边沿峰值时的倾斜度。该倾斜度在图1的三 角波发生电路30中，可以通过调节充电电流来使之变化。
另夕卜，在本实施方式中，从三角波信号Vosc的边沿峰值到边沿底值的转 变期间4皮设定为第3期间cp3和第6期'间cp6。关于第3期间cp3和第6期间cp 6的长度，在图1的三角波发生电路30中可以通过调节放电电流来使之变化。
这里，积蓄在一次线圈12a中的能量取决于第1期间cpl、第4期间cp4 的长度。另外，在第1期间cpl、第4期间cp4中所积蓄的能量，在第3期间cp 3和第6期间cp6中被传送到二次线圈12b。因此，通过根据变压器12的特性 和作为驱动对象的萸光灯210的特性来调节三角波信号Vosc的形状和周期， 能够进行高效的驱动。
实施方式是个例示，可以对各构成要素和各处理过程的组合进行各种变 形，本领域技术人员能够理解这些变形例也包含在本发明的范围内。
在实施方式中，说明了将双通道的三角波发生电路30的一者作为主动 方，另一者作为从动方进行同步动作的情况，但本发明不限于此，也可以再 设置多个从动的三角波发生电路30来进行同步动作。并且，在多个三角波发 生电路30中，也可以使其全部作为从动方进行动作，以从外部输入的具有预 定频率的时钟信号作为同步信号SYNC一IN。
作为逻辑控制部80对H桥电路10的控制，考虑有以下变形例。
在本变形例中，逻辑控制部80在第5期间cp5中，在三角波信号Vosc 达到误差电压Verr起至经过预定的第1截止时间Toffl的期间内，使第1高 侧晶体管MH1截止，在经过第1截止时间Toffl后使第1高侧晶体管MH1 导通。
进而，逻辑控制部80在第2期间cp2中也是在三角波信号Vosc达到误 差电压Verr起，至经过预定的第2截止时间Toff2的期间内使第2高侧晶体 管MH2截止，经过第2截止时间Toff2后使第2高侧晶体管1VfflK导通。第 1截止时间Toffl、第2截止时间Toff2可以根据三角波信号Vosc的周期，在 5 Ons到200ns程度内设定。
图11的U) ~ (e)是表示变形例的逆变器IOO的动作状态的时序图。 图11的(a)表示第1高侧晶体管MH1的导通截止状态，图11的(b)表示 第2高侧晶体管MH2的导通截止状态，图11的(c)表示第1低侧晶体管M
Ll的导通截止状态，图11的(d)表示第2低侧晶体管ML2的导通截止状 态，图11的(e)表示开关电压Vsw。
若在第5期间cp5中第2高侧晶体管MH2继续截止，则线圈电流Isw流 过第2高侧晶体管MH2的体二极管(寄生二极管)，所以产生正向电压Vf 大小的电压降，功率损耗变大。因此，在本变形例中，在第5期间cp5内经过 预定的第1截止时间Toffl后使第1高侧晶体管MH1导通。其结果，如图1 1的(e)所示，开关电压Vsw在经过第1截止时间Toffl后下降到输入电压 Vin。此时，流过第1高铡晶体管MH1的体二^L管的线圈电流Isw流过第1 高侧晶体管MH1，所以能够减少功率损耗。另外，通过适当设定第l截止时 间Toffl，能够防止第1高侧晶体管MH1和第1低侧晶体管ML1同时导通而 流过贯通电流的情况。
同样地，在第2期间cp2中也是，若第2高侧晶体管MH2继续截止，则 由于其体二极管流过电流而导致功率损耗变大。因此，通过在经过预定的第 2截止时间Toff2后使第2高侧晶体管MH2导通，来使第2高侧晶体管MH2 中流过电流，由此能够减少功率损耗。
第1截止时间Toffl和第2截止时间Toff2根据变压器l2的特性决定即 可，优选在30ns到150ns程度的范围内设定。更优选的是在50ns到100ns 的范围内设定，这样能降低功率损耗。
在本实施方式中，控制电路20可以全部一体集成，或者也可以是其一部 分由分立部件或芯片部件构^。另外，控制电路^可以包含H桥电路10地 被集成。至于哪部分进行什么程度的集成，根据逆变器100的规格、成本、 所占面积等决定即可。
在本实施方式中，逻辑电路的高电平、低电平的逻辑值的设定仅是一例， 可以通过利用反相器等进行适当反转来自由变更。例如，逻辑控制部80可以 将边沿峰值和边沿底值反转，进行从第1期间cpl到第6期间cp6的控制。
在实施方式中，说明了将构成H电桥电路10的晶体管中的高侧的晶体 管用N沟道MOSFET构成的情况，^_也可以用P沟道MOSFET。
在实施方式中，说明了在发光装置200中，在荧光灯210的两端连接逆 变器100,以反相的驱动电压进行驱动的情况，但不限于此。另外，由本实 施方式的逆变器100驱动的负载不限于萤光管，可以适用于其他需要交流的 高电压的各种器件的驱动。
在实施方式中，作为三角波发生电路30的应用例，说明了逆变器IOO, 但不限于此。本实施方式的三角波发生电路30,除实施方式中说明过的逆变 器100外，在想要在开关调节器等的电源装置或电机驱动器等中进行同步控 制时，也能很好地适用。
表示本发明的原理、应用，在不脱离权利要求书所规定的本发明的思想的范 围内，可以对实施方式进行很多变形以及配置的变更。 〔工业可利用性〕 本发明能够用于电子电路。
权利要求
1.一种三角波发生电路，其特征在于，包括一端的电位被固定了的电容；对上述电容进行充电或放电的充放电电路；第1比较器，将上述电容的另一端的输出电压与第1阈值电压进行比较，输出与比较结果相应的第1比较信号；边沿检测电路，检测从外部输入的、具有本三角波发生电路所生成的三角波信号的约1/2倍频率的同步信号的边沿，输出按所检测出的每个边沿变成预定电平的边沿检测信号；以及充放电控制部，参照从上述第1比较器输出的上述第1比较信号和从上述边沿检测电路输出的上述边沿检测信号，根据这些信号的电平变化，切换上述充放电电路的充电、放电状态；其中，将上述电容的电压作为三角波信号进行输出。
2. 根据权利要求1所述的三角波发生电路，其特征在于 上述充放电控制部包括由上述第1比较信号和上述边沿检测信号进行置位和复位的触发器，并根据该触发器的输出，切换上述充放电电路的充电、 》欠电^犬态。
3. 根据权利要求1或2所述的三角波发生电路，其特征在于，还包括 第2比较器，将上述电容的另一端的电压与不同于上述第1阈值电压的第2阈值电压进行比较，输出与比较结果相应的第2比较信号；和双稳态电路，接收从上述第2比较器输出的上述第2比较信号，生成在 每次上述第2比较信号变成预定电平时发生电平变化的双稳态信号，并输出 到本三角波发生电路的外部。
4. 根据权利要求1或2所述的三角波发生电路，其特征在于 还包括第3比较器，将从外部输入的上述同步信号与预定的阈值电压进4亍t匕專交；上述边沿检测电路检测上述第3比较器的输出信号的边沿。
5. 根据权利要求2所述的三角波发生电路，其特征在于 上述充放电电^f各包括向上述电容流入电流的第1电流源和从上述电容引出电流的第2电流源，并根据上述触发器的输出信号，控制上述第1电流源、 第2电流源的至少一者的开和关；上述第2电流源在上述电容的电压变成预定电压以下时，失去放电功能。
6.根据权利要求1或2所述的三角波发生电路，其特征在于被一体集成在一个半导体衬底上。 7一种逆变器，其特征在于，包括变压器；第i高侧晶体管，其一端与被施加输入电压的输入端子相连，另一端与 上述变压器的一次线圏的第1端子相连；第l低侧晶体管，其一端与电位被固定了的电位固定端子相连，另一端 与上述一次线圈的第1端子相连；第2高侧晶体管，其一端与上述输入端子相连，另一端与上述一次线圈 的第2端子相连；第2低侧晶体管，其一端与上述电位固定端子相连，另一端与上述一次 线圈的第2端子相连；
7、电流电压转换部，将上述变压器的二次线圈的电流转换成电压，作为检 测电压进行输出；生成三角波信号的权利要求1或2所述的三角波发生电路；误差放大器，输出与上述检测电压和预定的基准电压的误差相应的误差 电压；以及逻辑控制部，基于从上述误差放大器输出的上述误差电压和由上述三角 波发生电路生成的上述三角波信号，控制上述第1高侧晶体管、第2高侧晶 体管以及上述第1低侧晶体管、第2低侧晶体管的导通和截止。
8. —种发光装置，其特征在于，包括 荧光灯；和设置在上述荧光灯的两端，对上述荧光灯提供彼此反相的驱动电压的两 个权利要求7所述的逆变器。
9. 根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于 上述两个逆变器各自所包含的上述三角波发生电路还包括第2比较器，将上述电容的另一端的电压与不同于上述第1阈值电压的 第2阈值电压进行比较，输出与比较结果相应的第2比较信号，和双稳态电路，接收从上述第2比较器输出的上述第2比较信号，生成在 每次上述第2比较信号变成预定电平时发生电平变化的双稳态信号，输出到三角波发生电路的外部；上述两个逆变器中的第l逆变器所包含的第1三角波发生电路接收自己 输出的上述双稳态信号作为上述同步信号，生成上述三角波信号；第2逆变器所包含的第2三角波发生电路接收从上述第1逆变器所包含 的上述第1三角波发生电路输出的上述双稳态信号作为上述同步信号，生成 上述三角波信号。
10. —种液晶电^L,其特征在于，包括 液晶屏；和配置在上述液晶屏的背面的多个权利要求8所述的发光装置。
11. 一种三角波信号的发生方法，其特征在于，包括生成第1比较信号的步骤，在一端的电位被固定了的电容的放电过程中， 当上述电容的电压下降到预定的第1阈值电压时，该第1比较信号变成预定 电平；生成在每次上述第1比较信号变成上述预定电平时发生电平变化的双稳 态信号，并输出到外部的步骤；检测从外部输入的、具有本方法所生成的三角波信号的约I/2倍频率的同步信号的边沿的步骤；在检测到上述边沿时开始上述电容的充电的步骤；以及 在上述电容的电压上升到预定的第2阈值电压时开始上述电容的放电的步骤。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于 将上述双稳态信号作为上述同步信号来使用。
全文摘要
充放电电路(32)对一端电位被固定了的电容(C2)进行充电或放电。第1比较器(COMP1)将电容(C2)的输出电压(Vout)与第1阈值电压(Vmin)进行比较，输出与比较结果相应的第1比较信号(S1)。边沿检测电路(34)检测从外部输入的、具有本三角波发生电路(30)所生成的三角波信号的约1/2倍频率的同步信号(SYNC_IN)的边沿，输出按所检测出的每个边沿变成预定电平的边沿检测信号(S4)。充放电控制部(40)参照从第1比较器(COMP1)输出的第1比较信号(S1)和从边沿检测电路(34)输出的边沿检测信号(S4)，根据这些信号的电平变化，切换充放电电路(32)的充电、放电状态。电容(C2)的电压被作为三角波信号(Vosc)输出。
文档编号H03K4/00GK101356733SQ20078000110
公开日2009年1月28日 申请日期2007年9月3日 优先权日2006年9月6日
发明者福本宪一, 萩野淳一 申请人:罗姆股份有限公司