脉宽调制装置与其控制电路和方法

专利名称：脉宽调制装置与其控制电路和方法
技术领域：
本发明涉及一种脉宽调制装置的控制电路与方法，且特别涉及一种能够 降低脉宽调制装置的瞬时时间的控制电路与方法。
背景技术：
脉沖宽度调制(简称脉宽调制)是一种普遍且实用的控制方式，在许多的 控制装置中，都采用脉宽调制来驱动负载。例如在冷阴极管(或发光二极管) 背光模块中，就是采用脉宽调制的技术来控制冷阴极管(或发光二极管)的亮度。
图1示出了现有脉宽调制装置与负载间的电路方块图。请参照图1，现
有的脉宽调制装置IOO会产生脉宽调制信号Sp，并控制电源转换装置124中 的开关(图未示)来切换电源转换装置124。藉此，可以将外部电源转换成所 需的电力来驱动负载126，并且通过反馈电路128产生反馈信号Sf，以调整 脉宽调制信号Sp的占空比。
在现有的脉宽调制装置100中，包括一误差放大器102、 一比较器104、 一信号产生器106以及一驱动电路108。其中，误差放大器102的正输入端 接收一参考电压Vref,而负输入端则接收反馈信号Sf，并且通过补偿电容 Cl耦接至误差放大器102的输出端。另外，比较器104的负输入端耦接信号 产生器106,其正输入端则耦接误差放大器102的输出端，而比较器104的 输出端则送至驱动电路108。
请继续参照图l，当误差放大器102接收反馈信号Sf时，会将其与参考 电压Vref进行运算，并且将运算结果Sel送至比较器l(M的正输入端。比较 器104在接收到误差放大器102的输出时，将其与信号产生器106所产生的 三角波的比较信号Sc进行比较，并且藉由比较的结果来控制驱动电路108产 生脉宽调制信号Sp。
图2A示出了为现有的脉宽调制装置从启动到稳定的信号波形图。请合并 参照图1和图2A，假设在TO时，脉宽调制装置100被启动，而由于在TO
到Tl内的时间，误差状态信号Sel仍低于比较信号Sc的VL的电平，比较器 104并无脉宽信号输出，负载126未被驱动，因此反馈信号Sf值为0 (或者 可能低于0 )。此时，误差放大器102的输出Sel在Tl时，会由于补偿电容 Cl被充电，而随时间緩緩上升。当误差放大器102的输出Sel的电平到达了 比较信号Sc的电平VL时(T2)，驱动电路108开始输出脉宽调制信号Sp来驱 动负载126,并且还要一定的时间后，脉宽调制信号Sp才会趋于稳定。
从图2A可以看到，现有的脉宽调制装置IOO从启动到稳定运作，需要一 段不少的瞬时时间。若是负载126是一高速运作的系统时，容易造成整个脉 宽调制装置IOO的误动作。
另夕卜，在冷阴极管的调光过程，随着脉宽调制信号Sp的脉宽增加，灯管 电压V—会上升，直到到达一般的操作电压，灯管正式导通并经一段时间后 灯管电流I —达到预定的电流值的90%。然而，请参见图2B,由于灯管的特 性，在脉宽调制信号Sp开始到灯管电压达到搡作电压这段时间，灯管会出现 微量的灯管电流Iu，(俗称『奶嘴头』)。这个『奶嘴头』现象的长短及灯 管电流到达稳定的时间长短会影响调光控制的正确性，甚至影响灯管的寿命。 而且这现象随着灯管的长度增加而更严重。现有的『奶嘴头』出现到灯管电 流到90%预定值的瞬时时间Tts的缩短，也是必须预以克服的课题。

发明内容
因此，本发明的目的就是在提供一种脉宽调制装置，其具有降低瞬时时 间，以应用于高速的负载系统，甚至可延长负载的使用寿命。
本发明又提供一种控制电路及控制方法，可以控制脉宽调制装置产生脉 宽调制信号来驱动负载，并且可以降低脉宽调制装置的瞬时时间。
本发明提供一种脉宽调制装置，用以产生一脉宽调制信号来控制一转换 电路以驱动一负载。该脉宽调制装置包括一误差信号产生器、 一比较器以及 一控制电路。该误差信号产生器具有一第一输入端、 一第二输入端及一输出 端，该第一输入端与该第二输入端分别耦合一第一参考电压信号及由负载所 产生的一反馈信号，而于该输出端输出一误差状态信号。该比较器具有一第 一输入端、 一第二输入端以及一输出端，该第一输入端接收该误差状态信号， 该第二输入端接收一比较信号，而该输出端输出该脉宽调制信号。该控制电 路依据至少一控制信号而提供一设定信号耦合至该误差信号产生器的该输出
端。
从另一观点来看，本案提供一种控制电路，适于控制一脉宽调制装置， 该脉宽调制装置具有一误差信号产生器及一反馈补偿单元，该误差信号产生 器的一第一输入端耦合一第一参考电压信号、 一第二输入端耦合一反馈信号 及一输出端输出 一误差状态信号，该反馈补偿单元耦接于该第二输入端与该 输出端之间。该控制电路包括一信号产生器，耦接该反馈补偿单元的一端， 用以产生一信号以调整该反馈补偿单元的跨压。
从另一观点来看，本发明提供一种脉宽调制的控制方法，适于控制一脉 宽调制装置产生一脉宽调制信号来控制一转换电路以驱动一负载。本发明的
控制方法包括下列步骤检测脉宽调制装置的状态是否为一特定状态；以及
当脉宽调制装置的状态为一特定状态，将脉宽调制装置的一误差状态信号设 定为一默认值。
由于本发明会依据脉宽调制装置的运作状态，而决定是否将误差状态信 号的电平设定为一默认值。因此，本发明可以有效地降低脉宽调制装置的瞬
时时间。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较 佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。


图1示出了为现有的脉宽调制装置与负载间的电路方块图。
图2A示出了为现有的脉宽调制装置从启动到稳定的信号波形图。
图2B示出了为现有的脉宽调制装置从启动到灯管电流稳定的信号波形图。
图3示出了为依照本发明的一较佳实施例的一种脉宽调制装置的电路方块图。
图4示出了为依照本发明的一较佳实施例的一种脉宽调制装置从启动到
稳定的信号波形图。
图5示出了为依照本发明另一实施例的一种脉宽调制装置的电路方块图。
图6示出了为依照本发明的一较佳实施例的一种控制电路的电路图。 图7示出了为依照本发明的一较佳实施例的一种切换控制单元的逻辑方块图。
图8A和图8B示出了为依照本发明的一较佳实施例的一种调光信号与使
能信号判别机制的示意图。
图9示出了为依照本发明另一实施例的一种切换控制单元的逻辑方块
图10示出了为依照本发明的一较佳实施例的一种脉宽调制装置的控制 方法的步骤流程图。
图n示出了依照本发明额外在一延迟时间提供设定信号时，各信号间的 时序及电平关系示意图。
图12示出了额外在一延迟时间提供设定信号的实施电路方块图。 图13A及图13B分别示出了依照本发明另一实施例的一种脉宽调制装置 的电路方块图。
图14示出了图13A的各信号间的时序及电平关系示意图。
附图符号说明100、 300:脉宽调制装置302-误差信号产生器
102、 104、 304:比较器106、 309:信号产生器108、306:驱动电路
124电源转换装置
126负载
128反馈电路
301反馈补偿单元308、502、 1208、 1308:
601、603:开关
602刚OS晶体管
604PMOS晶体管
610、 6103、 1210、 1310:702.反异或门
704与门
706反相器
控制电路
SIO、 Sll、 S12、 S13:脉宽调制装置的控制方法的步骤流程
Cl:补偿电容
C2:电容
Dl、 D2:整流組件
DIM:调光信号
Dth:顺向偏压
EA:使能控制信号
ERR:错误检测信号
HV:工作电压一企测信号
lex:额夕卜电流
W灯管电流
Is: 电流源
Kl:控制电路的输出端
R、 Rl、 R2、 R3、 R4:电阻
Sf:反馈信号
Sel、 Se2:误差状态信号
Vref、 Vref2、 Vref3、 Vref4:参考电压 Se， 、 Se":曲线
Sc:比较信号
Sp:脉宽调制信号 SW:开关 Tts:瞬时时间 Tdelay:延迟时间 Vump:灯管电压 Vs:电压源 Vsl、 Vs2:信号电平 Vset:设定信号
X、 X':切换信号
具体实施例方式
本发明通过提供一信号到来调整运算结果Sel的电平，使其开始运作时 的电平由一4交高电平开始，藉此缩短Tl到T2的时间长度。参见图1,运算 结果Sel的电平由反馈信号Sf的电平与补偿电容C1的跨压所决定。因此， 欲决定运算结果Sel的电平可由调整补偿电容C1来达成。图3示出了为依照本发明的一较佳实施例的一种脉宽调制装置的电路方 块图。请参照图3,本发明所提供的脉宽调制装置300可以产生一脉宽调制 信号Sp来控制一转换电路以驱动一负载(未示出了)，负载可为一发光二极管 模块或是一荧光灯，而转换电路可为一直流转直流转换电路或一直流转交流 转换电路。本实施例的脉宽调制装置300包括一误差信号产生器302、 一比 较器304、 一驱动电路306和一控制电路308，而该驱动电路306非必要组件， 例如用以驱动直流转直流升压转换电路的丽0S开关时，比较器304的信号 可直接耦合至该丽OS开关的控制端。其中，误差信号产生器302的正输入端 接收一参考电压Vref，负输入端可以接收依据负载的运作情形而产生的一反 馈信号Sf,并且可以通过一反馈补偿单元301耦接至误差信号产生器302的 输出端，本实施例的反馈补偿单元301具有至少一电容C2。 一般来说，反馈 信号Sf可以是电流信号或电压信号。在本实施例中，反馈信号Sf采用电压的形式，然而本发明并不加以限定。另外，比较器304的正输入端接收误差信号产生器302的输出，而比较 器304的负输入端则接收一比较信号Sc，比较器304的输出端则耦接至驱动 电路306。在本实施例中，比较信号Sc可以是一三角波信号或一锯齿波信号， 而由一信号产生器309所输出。请继续参照图3，误差信号产生器302接收了反馈信号Sf和参考电压 Vref后，会进行运算，并且产生一误差状态信号Se2到比较器304。当比较 器304接收了误差状态信号Se2时，会与比较信号Sc进行比较。藉此，驱动 电路306即可依据比较器304的输出而产生脉宽调制信号Sp。较特别的是，本实施例的脉宽调制装置300包括控制电路308,其依据 至少一控制信号来决定是否调整误差状态信号Se2的电平，较佳为设定误差 状态信号Se2的电平至I预定值。在本实施例中，该预定值为一大于0的预 设电压，以降低脉宽调制装置300的瞬时时间。图4示出了为依照本发明的一较佳实施例的一种脉宽调制装置从启动到 稳定的信号波形图。请合并参照图3和图4,在某些状态下，控制电路308 会将误差状态信号Se2的电平设定成预设电压值。
图4则以脉宽调制装置300的起始状态为例的波形图，其中，比较信号Sc可以是一三角波信号，其具有第一电平(波峰)VH和第二电平(波谷)VL。 假设，在TO时，脉宽调制装置300被启动，而在T1时，控制电路308就会 将误差状态信号Se2的电平设定为一预定值，使控制电路308回到正常操作 状态时，较佳的开始电平为相对于该比较信号的波峰电平较接近该比较信号 的波谷電平，更佳为误差状态信号Se2由第二电平VL附近的电平开始，最佳 为比第二电平VL低的预设电压值Vk。藉此，就能在较短的期间内(T1-T2), 使得误差状态信号Se2的电平达到第二电平VL，以产生脉宽调制信号Sp。举例来i兌，在现有技艺中，对于脉沖式调光(burst dimming )过程，该 脉冲调光信号会送入误差信号产生器302的负输入端，当脉冲调光信号为高 电平时，停止传送能量至负载，而当脉沖调光信号为低电平时，重新传送能 量至负载。而当脉沖调光信号为高电平(如3. 3V)时，误差信号产生器302 的负输入端电位被拉高(假设被拉至2. OV),而使误差信号产生器302输出 端的误差状态信号Se2为零，使反馈补偿单元301具有-2. OV的跨压。当脉 沖调光信号变为低电平的OV的同时，反馈信号Sf此时亦为0V，故误差信号 产生器302的负输入端电位为QV(在此假设接地电位为OV,以下实施例同)， 则误差信号产生器302输出端的误差状态信号Se2在此时为-2. OV,到比较信 号Sc的VL的电平(假设为0. 5V)的瞬时时间将相当长。在本发明中，则将 误差信号产生器302输出端的误差状态信号Se2设定为2. 4V,使反馈补偿单 元301具有0. 4V的跨压，故当脉冲调光信号变为低电平的OV的同时，则误 差信号产生器302输出端的误差状态信号Se2为0. 4V。当然，对于可快速启 动的负载(如发光二极管)使反馈信号Sf可很快地将误差信号产生器302的 负输入端电位拉到参考电压Vref的情况，反馈补偿单元301的跨压可设定于 (VL-Vref)附近。以Vref-l. OV为例，在当脉沖调光信号变为高电平时，误差 状态信号Se2设定值可为1.4V，使反馈补偿单元301的跨压为-0. 6V，故当 脉冲调光信号变为低电平时，误差信号产生器302的负输入端电位快速地到 达IV，误差状态信号Se2则由0. 4V开始。对于脉冲调光信号并非送入误差 信号产生器的负输入端的调光方法(例如下述实施例中，使能信号EA同时 可作为调光信号时，脉沖调光信号为『低』电平时，停止传送能量至负载， 而当脉冲调光信号为『高』电平时，重新传送能量至负载，)，本发明所属 领域具有通常知识者应可自行推知反馈补偿单元301所需的跨压设定值，在 此不多作杀又述。图5示出了为依照本发明另一实施例的一种脉宽调制装置的电路方块 图，其中与图3中相同的组件标号代表相同的构件。请参照图5,在一些选择的实施例中，会在误差信号产生器302的负输入端另外配置一控制电路 502。在反馈补偿单元301的电容C2两端同时配置控制电路308及502,可 避免如电容C2某一端在控制电路在设定另一端电平时为浮动(floating)状 态而可能造成的电平设定失败的问题。也就是在电平设定过程，另一端为浮 动状态，则并无电流流入电容C2，使电容两端的跨压并无实质改变。在较佳 的实施例中，控制电路502的结构可以与控制电路308相同，以下几段会有 详纟田的4又述。由于电容C2两端的电压差必须连续，因此当误差信号产生器302的输出 端的电位被控制电路308设定为预设电压值时，电容C2另一端的电压与该端 的电压差并不会马上变化。而为了避免误动作的发生，在图5中就配置了控 制电路502,可以与控制电路308同步动作。当控制电路308将误差信号产 生器302的输出端的电位设定为预设电压值时，控制电路502也可以同时设 定误差信号产生器302的负输入端的电位，而该误差信号产生器302的负输 入端的电位较佳为设定在参考电压Vref附近，最佳为略大于参考电压Vref。 以上述的例子为例，控制电路502可将误差信号产生器302的负输入端的电 位设定在略大于1. 0V ( =Vref )，而控制电路308将误差信号产生器302的 输出端的电位设定在0. 4V ( —VL)，使电容C2的跨压在(VL-Vref)附近。图6示出了为依照本发明的一较佳实施例的一种控制电路的电路图。请 参照图6,本实施例的控制电路308包括一信号产生器以及一切换控制单元 610。该信号产生器包含开关601、开关603，开关601的第一端接地，第二 端通过电阻Rl耦接至控制电路308的输出端Kl,而开关601的控制端则接 收耦接切换控制单元610，以接收切换信号X'。另外，开关603的第一端是 通过电阻R2耦接至控制电路308的输出端Kl，第二端则耦接电源Vs,而开 关603的控制端则耦接切换控制单元610以接收切换信号X。在本实施例中， 切换信号X和X'彼此为反相信号。在本实施例中，开关601可以包括一 醒OS晶体管602,其第一源/漏极 端和第二源/漏极端可以分别耦接开关601的第一端和第二端，而丽OS晶体 管602的栅极端则可以耦接开关601的控制端。另外，开关603则可以包括 一 PM0S晶体管604来实现，其第一源/漏极端和第二源/漏极端可以分别耦接 开关603的第一端和第二端，而PM0S晶体管604的栅极端则可以耦接开关603的控制端。虽然以上仅揭露了控制电路308的电路结构，然而图5的控制电路502 当可以用控制电路308同样的结构来实现，而在此领域具有通常知识者应当 可以自行推演出控制电路5 02的结构。当切换信号X为低电平时，相对地X'就是高电平，使得晶体管602和 604同时导通。藉此，电阻R1和R2会形成一分压电^",而在输出端K1输出 一电压信号。因此，只要调整电阻Rl和R2值，就可以将图3中误差状态信 号Se2的电平设定为想要的默认值。图7示出了为依照本发明的一较佳实施例的一种切换控制单元的逻辑方 块图。请参照图7，本实施例的切换控制单元610，包括一反异或门702、 一 与门704和一反相器706。其中，反异或门702接收一使能控制信号EA和一 工作电压检测信号HV，并将输出送至与门704。而与门704除了接收反异或 门702的输出之外，还接收了反相的错误检测信号ERR。另外，与门704的 输出端则输出切换信号X，并且通过反相器706输出切换信号X'。在本实施例中，使能控制信号EA是用来决定脉宽调制装置300 (如图3) 是否启动，启动时EA为1。工作电压检测信号HV是用来指示脉宽调制装置 300的工作电压的电压电平是否到达一工作电平，当工作电压的电压电平达 到工作电平时，HV为1。另外，错误检测信号ERR是用来检测负载是否正常 运作，当负载不正常运作时，ERR为1。以下，本发明提供上述三个信号的真 值表EA HV ERR X状态启动 10 0 0正常 110 1关闭 0 10 0错误 0 0 10表l请合并参照图3、图6和图7，从表1可知，当本发明的脉宽调制装置 300为刚启动时，使能控制信号EA为1，而此时系统所需的工作电压还未达 到工作电平，因此工作电压检测信号为0。此时，反异或门702的输出会为0,因此与门704的输出就为0，导致切换信号X为高电平状态，而切换信号X， 就是低电平状态，进而使得晶体管602和604导通。藉此，控制电路308于 脉宽调制装置300为启动时，将误差状态信号的电平设定成默认值。当本发明的脉宽调制装置为正常运作状态时，使能控制信号EA和工作电 压检测信号HV都为1,使得反异或门702的输出为1。另外，由于错误检测 信号ERR为O,因此反相后会为1。此时，与门704的两个输入都为1，因此 切换信号X为l,而切换信号X，为0,导致晶体管602和604关闭。因此， 当脉宽调制装置为正常运作时，误差状态信号的电平是由反馈信号和参考电 压所决定(请参照图3)。当本发明的脉宽调制装置300为关闭状态时，使能控制信号EA由1转为 0。若是脉宽调制装置仅是短暂地关闭，此时供应系统的电源还是会维持在工 作电压电平以上，使得工作电压检测信号为l，此时反异或门702的输出为0。 在此领域具有通常知识者可知，与门704的输出就为0，也就是说切换信号X 会为0,而切换信号X'为1、使得晶体管602和604导通，此时控制电路308 则强制误差状态信号Se2的电平为预定值，此时钟宽调制装置300立刻停止 输出，即可达到立即关闭的功效。另外，当脉宽调制装置300仅是短暂的关 闭时，误差状态信号Se2 (如图4所示)的电平并不会掉到0，而是维持在默 认值。因此，脉宽调制装置300就可以花费较少的时间来进行下一次的启动。当本发明的脉宽调制装置300运作发生错误时，错误检测信号ERR会为 1，反相后为0。因此，与门704的输出为0，使得切换信号X会为0，而切 换信号X，为1，并且使得晶体管602和604导通。藉此，当脉宽调制装置有 错误发生时，控制电路308可以立即将误差状态信号Se2的电平设定低于比 较信号Sc的最低电平(如图4所示)，以停止产生脉宽调制信号来避免负载发 生误动作。在一些实施例中，当负载是例如发光二极管模块等的光源模块时，使能 信号EA也可以当做对负载进行调光的调光信号来使用。图8A和图8B示出了 为依照本发明的 一较佳实施例的 一种调光信号与使能信号判别机制的示意 图。请先合并参照图7和图8A， 一般而言，调光信号的频率较高，因此本发 明就可以依据此特性来判别使能信号EA是否作为调光用。当使能控制信号PRE—EA为0的时候(低电平)，本发明可以将其为0的周
期TL1与一时钟信号CLK产生的周期TC进行比较。若是使能控制信号EA为 0的周期TLl小于预设时钟信号CLK产生的周期时，则可以判定使能信号EA 是用来调光。因此，就可以设定反异或门702接收使能信号EA的接收端上的 状态仍保持为1。请再合并参照图7和图8B，当使能控制信号EA的状态为0的时间TL2 大于预设时钟信号CLK产生的周期TC时，则可以判定脉宽调制装置为关闭的 状态，因此就可以设定反异或门702接收使能信号EA的接收端上的状态为0。 藉此，使能控制信号EA并不会被当作调光号使用，而不会造成系统的误动作。在另外一些实施例中，使能控制信号EA和调光信号并非同一个信号。因 此，图9则提供另一切换控制单元的实施例。请参照图9，其中与图7相同 的组件编号代表相同的构件。在切换控制单元6103中，包括与门902和704, 以及反异或门702。其中，与门902会接收脉宽调制装置的工作电压的电源 信号和使能控制信号EA。而反异或门702则接收调光信号DIM和与门902的 输出。当与门902接收脉宽调制装置的工作电压的电源信号和使能控制信号EA 时，就可以产生工作电压检测信号HV给反异或门702。其中，与门902接收 调光信号DIM,也可以经由图8A和图8B的步骤来判定。藉此，避免脉宽调 制装置仅是短暂关闭时，系统发生误动作的情况。图9所示出的实施例其余的逻辑栅运作方式，可以参照图7的叙述。本 发明所属领域具有通常知识者应可自行推知，在此不多作叙述。另外，请参阅图IO所述，为本发明亦提供了一种脉宽调制装置的控制方 法的流程图。本实施例的脉宽调制装置的控制方法可实施于上述的脉宽调制 装置300用以驱动一负载，控制方法包括下列步骤首先，如步骤S10所述， 根据搡作信号判断检测脉宽调制装置300的状态是否为一特定状态，其中， 特定状态可为 一 启始状态、 一 关闭状态或 一错误状态。当脉宽调制装置300的状态为一特定状态，执行步骤Sll,将脉宽调制 装置300的一误差状态信号设定为一默认值，其中，默认值为大于Q的电压。 反的当脉宽调制装置300的状态不为特定状态时，则执行步骤S12，依据负 载的运作状态而产生误差状态信号。接着，如步骤S13，比较误差状态信号与一比较信号，以产生脉宽调制 信号来驱动负载，其中，比较信号具有一第一电平和一第二电平，且第一电
平大于该第二电平，而第二电平大于默认值。另外，本实施例中，当脉宽调 制装置300的状态不为特定状态时，误差状态信号是藉由接收负载的一工作 电压信号与一参考电压进行比较，以产生误差状态信号。由于本发明可以在脉宽调制装置在一些特殊状态下，将误差状态信号的 电平设定为预设电压电平。藉此，就可以有效地降低脉宽调制装置的瞬时时间。另外，如前述，部分负载(如荧光灯)启动较慢或者反馈信号产生较 慢，除了以误差信号产生器302的负输入端的电位为OV为基础来设定反馈补 偿单元301外，亦可将控制电路308所接收的信号(如使能控制信号EA、 工作电压检测信号HV、错误检测信号ERR、调光信号DIM等)经时间延迟处 理(一预定的时间延迟)或者当反馈信号Sf (或误差信号产生器302的输出 端的电位)大于一预定值时，才停止控制电路308的操作。如此，控制电路 308可加速误差信号产生器302的输出端的电位到稳态，而减少脉宽调制信 号Sp由开始至稳定所需的瞬时时间。也就是说，在脉宽调制信号Sp产生后， 本发明的控制电路提供一辅助信号，使反馈补偿单元301除由误差信号产生 器302所产生的电流外，控制电路308也同时提供一辅助信号来加速调整反 馈补偿单元301的跨压至稳定状态，其中该辅助信号可以是电压信号或者是 电流信号。辅助信号为电压信号时，必须较比较信号Sc的VL电平为高，才有助于 减少脉宽调制信号Sp由开始至稳定所需的瞬时时间。请参考图11,在调光 信号为低电平时(停止能量输出至负载)，控制电路308提供设定信号Vset, 其电平为Vsl (低于比较信号的VL电平)，而在调光信号为高电平(重新开 始提供能量至负载)时，在经延迟时间Tdelay后，提供电平为Vs2 (高于比 较信号的VL电平)的设定信号Vset，以缩短脉宽调制信号Sp由开始至稳定 所需的瞬时时间，如信号Se2的实线。相较于控制电路308未在延迟时间 Tdelay内提供信号(参考Se2，的虚线)或现有技艺的信号Se2由OV开始(参 考Se2"的虛线)，明显可知其瞬时时间最短。当然，若设定信号的电平Vsl 高于比较信号的VL电平，则于调光信号为高电平(重新开始提供能量至负载) 时，可不必调整成电平Vs2。参考图12,是以反馈信号Sf大于一预定值为停止输出条件的电路示意 图，其中，辅助信号为电流信号且辅助信号的控制电路1208以独立于控制电路308的形式存在。该控制电路1208包含一信号产生器(即电流源Is)及 一切换控制单元1210。切换控制单元1210接收到至少一控制信号(例如 使能控制信号EA、工作电压检测信号HV、错误检测信号ERR、调光信号DIM 等，在本实施例以调光信号DIM来说明)，如调光信号DIM由低电平变为高 电平时，控制该电流源Is提供一电流信号至误差信号产生器302的输出端， 当反馈信号Sf大于一参考电压Vref2时(代表负载已开始导通)，停止该电 流源Is输出电流，其中，该参考电压Vref2可与误差信号产生器302的正输 入端参考电压Vref相等。较佳的设计为当反馈信号Sf大于一参考电压Vref2 时，切换控制单元1210停止该电流源Is输出电流并锁住，当反馈信号Sf再 回到OV (或低于重设电压值.)时，才重设该切换控制单元1210。当然，提供辅助信号的控制电路可以单独存在而不须同时存在控制电路 308 (及控制电路502 )。参考图13A及图13B,是以误差信号产生器302的 输出端的电位大于一预定值为停止输出该辅助信号的条件的电路示意图。先 说明图13A的电路，控制电路1308包含一信号产生器，该信号产生器由一比 较器1302 、 一第一电阻R3、 一第二电阻R4所组成，其中，比较器1302具有 一负输入端、 一正输入端及一输出端，该正输入端接收一参考电压信号VreH， 该第一电阻R3设置在该比较器1302的该负输入端及该输出端之间，而该第 二电阻R4的一端耦接该比较器1302的该负输入端，另一端接收一控制信号 (如调光信号DIM)。该控制电路1308的输出通过一整流组件Dl耦接至 误差信号产生器302的输出端，由于该整流组件D1的存在，可扮演如图12 中的切换控制单元1210的角色，故在图13A中的控制电路1308可不需切换 控制单元。当调光信号DIM为高电平时，停止输出能量给负载，而为低电平 时，重新开始输出能量给负载。当调光信号DIM为高电平(大于参考电压Vref ) 时，该比较器1 302的输出电压Vs的电平下降使该整流组件D1关闭而不流经 任何电流。调光信号DIM同时通过整流组件D2耦合(例可通过一电阻连接) 至比较器1302的负输入端。当调光信号DIM为低电平时，整流组件D2关闭， 而比较器1 302的输出电压Vs的电平上升，较佳为大于比较信号的VL电平加 上整流组件Dl的顺向偏压Dth。参考图14,在时间点T3时，控制电路1308 开始通过整流组件D1提供--额外电流Iex将误差信号产生器302的误差状态 信号Se2快速上拉。在时间点T4后，输出电压Vs与误差状态信号Se2的电 压差低于整流组件D1的顺向电压Dth,该额外电流Iex将变小，直至在时间 点T5 (Vs = Se2)时，额外电流才为零。由于额外电流lex是非线性变化(在 时间点T4后快速变小)，可抑制过激(Over-shoot)的现象发生。参考图13B，是另一种提供辅助信号的控制电路的实施例的电路示意图。 控制电路1308包含一切换控制单元1310、 一信号产生器(即电压源Vs )及 一开关SW。当调光信号D頂代表重新开始输出能量给负载时，切换控制单元 1310导通(turn on)开关SW，使电压源Vs提供一电压的辅助信号如同图 13A般通过一被动组件(在此可为电阻R)转换成电流以调整反馈补偿单元 301的跨压，使误差状态信号Se2的电平快速上升。当误差状态信号Se2到 达参考电压Vref4时，切换控制单元1310关闭(turn off )(较佳的设计为 更锁住)开关SW。参考电压Vref4较佳为大于比较信号Sc的VL电平。通过图12、图13A及图13B的实施例可知，额外提供一辅助信号，可有 效缩短开始传送能量至负载到负载的电流达到稳定瞬时时间；尤其对于荧光 灯管或其它类似驱动特性的负载，在脉宽调制信号开始产生到灯管电压达到 操作电压这段时间的缩短，可减少灯管电流出现奶嘴头的时间。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何 熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰， 因此本发明的保护范围当视本发明申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种脉宽调制装置，用以产生一脉宽调制信号来控制一转换电路以驱动一负载，该脉宽调制装置包括一误差信号产生器，具有一第一输入端、一第二输入端及一输出端，该第一输入端与该第二输入端分别耦合一第一参考电压信号及由负载所产生的一反馈信号，而在该输出端输出一误差状态信号；一第一比较器，具有一第一输入端、一第二输入端以及一输出端，该第一输入端接收该误差状态信号，该第二输入端接收一比较信号，而该输出端输出该脉宽调制信号；以及一第一控制电路，依据至少一控制信号而提供一第一设定信号耦合至该误差信号产生器的该输出端。
2. 如权利要求1所述的脉宽调制装置，更包括一反馈补偿单元，该反馈 补偿单元一端耦接该误差信号产生器之该第二输入端，另一端耦接该误差信 号产生器之该输出端。
3. 如权利要求1所述的脉宽调制装置，其中，该比较信号可为一三角波 或一锯齿波，该第 一设定信号的电平大致与该比较信号的 一波谷电平相当。
4. 如权利要求3所述的脉宽调制装置，其中，该第一设定信号之电平更 根据该第一参考电压信号而决定。
5. 如权利要求2所述的脉宽调制装置，其中，该反馈补偿单元具有至少一电容。
6. 如权利要求2所述的脉宽调制装置，其中，该反馈补偿单元具有一跨 压，该夸压随该第一设定信号而调整。
7. 如权利要求1所述的脉宽调制装置，其中，该第一控制电路包括一第 一切换控制单元，以控制该第 一设定信号的输出与否。
8. 如权利要求7所述的脉宽调制装置，其中，该第一控制电路更包括 一第一开关，依据该第一切换控制单元的一第一切换信号，而决定是否将该误差信号产生器的该输出端耦接地；以及一第二开关，依据该第一切换控制单元的一第二切换信号，而决定是否 将该误差信号产生器的该输出端耦接至一 电压源。
9. 如权利要求1所述的脉宽调制装置，其中，该至少一控制信号包含一^吏能控制信号、 一工作电压4企测信号、一4普误4全测信号或一调光信号。
10. 如权利要求1所述的脉宽调制装置，其中，该第一控制电路更经时间 延迟处理来提供该第 一设定信号。
11. 如权利要求1所述的脉宽调制装置，其中，该至少一控制信号包含该反馈信号或该误差状态信号。
12. 如权利要求1所述的脉宽调制装置，其中该第一设定信号为一电压信 号或一电流信号。
13. 如权利要求1所述的脉宽调制装置，更包括一第二控制电路，依据至 少一控制信号而提供一第二设定信号耦合至该误差信号产生器的该第二输入端。
14. 如权利要求13所述的脉宽调制装置，其中，该第二控制电路包括一 第二切换控制单元，以控制该第二设定信号的输出与否。
15. 如权利要求14所述的脉宽调制装置，其中，该第二控制电路更包括 一第三开关，依据该第二切换控制单元的一第三切换信号，而决定是否将该误差信号产生器的该第二输入端耦接地；以及一第四开关，依据该第二切换控制单元的一第四切换信号，而决定是否 将该误差信号产生器的该第二输入端耦接至一电压源。
16. 如权利要求13所述的脉宽调制装置，其中，第二设定信号的电平大致与该第一参考电压信号的电平相当。
17. 如权利要求1所述的脉宽调制装置，更包括一第三控制电路，依据至 少一控制信号而提供一辅助信号耦合至该误差信号产生器的该输出端。
18. 如权利要求17所述的脉宽调制装置，其中，该辅助信号为一电压信 号或一电流信号。
19. 如权利要求17所述的脉宽调制装置，其中，该第三控制电路包含一 电流源及一切换控制单元，该切换控制单元依据该至少一控制信号以决定该 电流源是否提供该辅助信号。
20. 如权利要求17所述的脉宽调制装置，其中，该第三控制电路包含一 电压源、 一开关及一切换控制单元，该电压源耦接该开关，该切换控制单元 依据该至少一控制信号控制该开关的开或关以决定该电压源是否提供该辅助 信号。
21. 如权利要求17所述的脉宽调制装置，其中，该第三控制电路包含 一第二比4交器，具有一第一输入端、 一第二输入端及一输出端，且该第 二比较器的该第二输入端耦合一第二参考电压信号；一第一电阻，耦接于该第二比较器的该第二输入端及该第二比较器的该输出端之间；以及一第二电阻，其一端耦接该第二比较器的该第二输入端，一另一端耦合 该至少一控制信号。
22. 如权利要求21所述的脉宽调制装置，更包含一第一整流组件耦接于 该第二比较器的该输出端与该第一比较器的该第一输入端之间。
23. 如权利要求17所述的脉宽调制装置，其中，该至少一控制信号包含 一调光信号。
24. 如权利要求23所述的脉宽调制装置，其中，该调光信号通过一第二 整流组件耦合至该误差信号产生器的该第二输入端。
25. 如权利要求20所述的脉宽调制装置，其中，该辅助信号藉由一被动 组件耦合至该误差信号产生器的该输出端。
26. 如权利要求1所述的脉宽调制装置，更包含一驱动电路，该驱动电路 耦接该第一比较器的该输出端，以根据该脉宽调制信号控制该转换电路。
27. —种控制电路，适于控制一脉宽调制装置，该脉宽调制装置具有一误 差信号产生器及一反馈补偿单元，该误差信号产生器的一第一输入端耦合一 第一参考电压信号、 一第二输入端耦合一反馈信号及一输出端输出一误差状 态信号，该反馈补偿单元耦接于该第二输入端与该输出端之间，该控制电路 包括一信号产生器，耦接该反馈补偿单元的一端，用以产生一信号以调整该 反馈补偿单元的跨压。
28. 如权利要求27所述的控制电路，其中，该反馈补偿单元包含一电容。
29. 如权利要求27所述的控制电路，其中，该反馈补偿单元耦接该误差信号产生器的该输出端。
30. 如权利要求27所述的控制电路，其中，该反馈补偿单元的该端耦接 该误差信号产生器的该第二输入端。
31. 如权利要求29项或第30所述的控制电路，更包含一切换控制单元， 耦合至少一控制信号，并依据该至少一控制信号而控制该信号产生器是否输 出该信号。
32. 如权利要求31所述的控制电路，其中，该脉宽调制装置更包含一第一比较器，该第一比较器具有一第一输入端、 一第二输入端以及一输出端， 该第一输入端接收该误差状态信号，该第二输入端接收一比较信号，而该输 出端输出一脉宽调制信号。
33. 如权利要求32所述的控制电路，其中，该比较信号可为一三角波或一锯齿波，该信号的电平比该比较信号的波谷电平低。
34. 如权利要求31所述的控制电路，其中，该信号产生器的该信号的电 平更根据该第一参考电压信号而决定。
35. 如权利要求31所述的控制电路，其中，该信号产生器的该信号更经 时间延迟处理。
36.如权利要求31所述的脉宽调制装置，其中，该切换控制 单元更根据该反馈信号或该误差状态信号来控制该信号产生器。
37. 如权利要求31所述的控制电路，其中，该至少一控制信号包含一使 能控制信号、 一工作电压检测信号、 一错误检测信号、 一调光信号或其组合。
38. 如权利要求31所述的控制电路，其中，该信号产生器包含 一第一开关，其具有一第一端， 一第二端以及l控制端，该第一端接地，该第二端耦接至该反馈补偿单元的该端，该控制端耦接该切换控制单元；以 及一第二开关，其具有一第一端、 一第二端以及一控制端，该第一端耦接 至该反馈补偿单元的该端，该第二端耦接一电压源，该控制端耦接该切换控制单元。
39. 如权利要求38所述的控制电路，其中，该切换控制单元包括 一反异或门，其中一输入端接收该使能控制信号，另一输入端接收该工作电压检测信号；一与门，其中一端接收该反异或门的输出，另一端则接收反相的该错误 检测信号，而该与门的输出端则提供一第二切换信号至该第二开关的该控制 端；以及一反相器，接收该第二切换信号以产生一第 一切换信号至该第 一开关的该4空制端。
40. 如权利要求38所述的控制电路，其中，该驱动调制装置用以驱动一 发光二极管模块或一荧光灯。
41. 如权利要求31所述的控制电路，其中，该信号产生器包含一电流源。
42. 如权利要求31所述的控制电路，其中，该信号产生器包含一电压源 以及一开关，该电压源耦接该开关，该切换控制单元依据该至少一控制信号 控制该开关的开或关以决定该电压源是否提供该辅助信号。
43. 如权利要求27所述的控制电路，其中，该信号产生器包含 一第二比较器，具有一第一输入端、一第二输入端及一输出端，且该第二比较器的该第二输入端耦合一第二参考电压信号；一第一电阻，耦接于该第二比较器的该第二输入端及该第二比较器的该 输出端之间；以及一第二电阻，其一端耦接该第二比较器的该第二输入端， 一另一端耦合 该至少一控制信号。
44. 如权利要求43所述的控制电路，其中，该信号产生器藉由一第一整 流组件耦接至该误差信号产生器的该输出端。
45. 如权利要求44所述的控制电路，其中，该至少一控制信号包含一调光信号。
46. 如权利要求45所述的控制电路，其中该调光信号通过一第二整流组 件耦合至该误差信号产生器的该第二输入端。
47. —种脉宽调制的控制方法，适于控制一脉宽调制装置产生一脉宽调制 信号来控制 一转换电路以驱动一 负载，该控制方法包括下列步骤检测该脉宽调制装置的状态是否为一特定状态；以及 当该脉宽调制装置的状态为一特定状态，将该脉宽调制装置的一误差状 态信号设定为一默认值。
48. 如权利要求59所述的脉宽调制的控制方法，其中，该特定状态为一 启始状态、 一关闭状态或一错误状态。
49. 如权利要求47所述的脉宽调制的控制方法，更包括下列步骤当该脉宽调制装置的状态不为该特定状态时，依据该负载的运作状态而 产生该误差状态信号；以及比较该误差状态信号与一比较信号，以产生该脉宽调制信号，其中，该 比较信号具有一第一电平和一第二电平，且该第一电平大于该第二电平。
50. 如权利要求49所述的脉宽调制的控制方法，其中，该默认值小于该 第二电平。
全文摘要
一种脉宽调制装置，用以产生一脉宽调制信号来控制一转换电路以驱动一负载，脉宽调制装置包括一误差信号产生器、一比较器以及一控制电路。该误差信号产生器具有一第一输入端、一第二输入端及一输出端，该第一输入端与该第二输入端分别耦合一第一参考电压信号及由负载所产生的一反馈信号，而在该输出端输出一误差状态信号。该比较器具有一第一输入端、一第二输入端以及一输出端，该第一输入端接收该误差状态信号，该第二输入端接收一比较信号，而该输出端输出该脉宽调制信号。该控制电路依据至少一控制信号而提供一设定信号耦合至该误差信号产生器的该输出端。
文档编号H05B37/02GK101155449SQ200610154390
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月25日 优先权日2006年9月25日
发明者余仲哲, 李智顺, 李立民 申请人:硕颉科技股份有限公司