专利名称：自振荡半桥驱动装置以及发光装置的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及发光装置的驱动，具体而言，涉及一种自振荡半桥驱动装置。此 外，本发明还涉及一种具有这种驱动装置的发光装置。
背景技术：
在常用半桥逆变器中，易出现构成半桥逆变器的两个主开关中的一个主开关在另 一个主开关即将结束导通但尚未关断的过程中提前导通，这样就形成了两个主开关的共 通。这会导致半桥逆变器无法正常工作，甚至还会使半桥逆变器损毁。另外，常用半桥逆变 器还存在易受外界干扰影响的缺点，即在一个主开关导通期间另一主开关受干扰信号影响 而导通。
发明内容
为了防止半桥逆变器的主开关共通的问题，本发明提供了一种改进的用于自振荡 半桥的驱动装置。该驱动装置包括半桥逆变器电路，包括第一主开关和第二主开关，它们 分别包括控制电极、工作电极以及参考电极，其中第一主开关的控制电极耦接至第一参考 电势，第二主开关的参考电极耦接至第二参考电势，第一主开关的参考电极与第二主开关 的控制电极耦接且耦接点形成桥臂中点；下拉单元，包括第一参考电势端和第二参考电 势端、第一控制端和第二控制端以及工作端，其中下拉单元的第一控制端与第一主开关的 工作电极耦接，其第二控制端与第二主开关的工作电极耦接，其第一参考电势端与第一主 开关的控制电极耦接，其第二参考电势端与第二主开关的参考电极耦接，其工作端与桥臂 中点耦接；其中下拉单元被配置成在其中一个主开关处于导通的情况下将另一主开关的工 作电极的电势下拉到使所述另一主开关不导通的电位，以便防止第一主开关和第二主开关 的共通。该自振荡半桥驱动装置能够有效地降低了其主开关在切换过程中的共通的危险。 此外，该自振荡半桥驱动装置还能够屏蔽干扰信号，以防止在其中一个主开关导通时另一 主开关由于干扰信号而误导通。此外，本发明还提出了一种具有这种驱动装置的发光装置，其中从自振荡半桥驱 动装置输出的驱动电压用于驱动发光装置所包括的发光单元。该发光单元优选是荧光灯。
本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所 有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的 详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本 发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中图1示出了本发明的实施例的自振荡半桥驱动装置；图2示出了在根据本发明的实施例的自振荡半桥驱动装置中的半桥逆变器的一 个实施形式；
图3示出了在根据本发明的实施例的自振荡半桥驱动装置中的半桥逆变器的另 一实施形式；图4示出了在根据本发明的实施例的自振荡半桥驱动装置中的下拉单元的一个 实施形式；图5示出了具有根据本发明的实施例的自振荡半桥驱动装置的发光装置。
具体实施例方式在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见， 在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施 例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，并且这 些决定可能会随着实施方式的不同而有所改变。在各个附图中，相同或类似的附图标记表 示相同或类似构件。在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中 仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构，而省略了与本发明关系不大的其他 细节。图1示出了根据本发明的一个实施例的自振荡半桥驱动装置。该装置包括半桥逆 变器电路I和下拉单元U。半桥逆变器电路I具有本领域公知的电路结构。具体而言，在本 实施例中该半桥逆变器电路I包括第一主开关Q1、第二主开关Q2和互感器Li。第一主开 关Ql和第二主开关Q2分别包括控制电极Sl和S2、工作电极Bl和B2以及参考电极El和 E2。应该指出的是，在图1中仅以NPN型晶体管为例描述了主开关，且本实施例中所提及的 主开关的工作电极、控制电极以及参考电极分别对应于晶体管的基极、集电极以及发射极。 在此只是出于描述的方便而定义了上述电极名称，所以这些名称不应视为对器件的相应端 的具体功能的限定。第一主开关Ql的控制电极Sl耦接至第一参考电势V。。，第二主开关Q2 的参考电极E2耦接至第二参考电势GND。第一主开关Ql的参考电极El与第二主开关Q2 的控制电极S2耦接且耦接点形成桥臂中点A。互感器Ll包括一个初级绕组Ll-I以及两 个次级绕组L1-2和L1-3，其中初级绕组Ll-I与桥臂中点A耦接，而两个次级绕组L1-2和 L1-3分别耦接在第一主开关Ql和第二主开关Q2的工作电极Bl和B2与参考电极El和E2 之间，其同名端相对。此外，该下拉单元U包括第一参考电势端101、第二参考电势端102、 第一控制端103、第二控制端104以及工作端105。下拉单元U的第一控制端103与第一主 开关Ql的工作电极Bl耦接，其第二控制端104与第二主开关Q2的工作电极B2耦接，其第 二参考电势端102与第二主开关Q2的参考电极E2耦接，其工作端105与半桥逆变器电路 I的桥臂中点A耦接。该下拉单元U被配置为在其中一个主开关处于导通的情况下将另一 主开关的工作电极的电位下拉到使所述另一主开关不导通的电位，从而防止了两个主开关 共通。这样，首先防止了两个主开关Ql和Q2逆变过程中的共通。其次，也能有效地屏蔽干 扰信号对主开关Ql和Q2的工作的影响。在此虽然以NPN型晶体管作为主开关为例阐述了 本发明，但本发明并不局限于在此所示的晶体管，而是可以使用PNP型晶体管、场效应管等 来替代本发明中的主开关。仅仅出于简洁的原因而未对这些可替选的实施形式进行逐一描 述，但本领域技术人员根据本发明的公开内容无需花费创造性劳动即可得到用PNP型晶体 管、场效应管等实现本发明的技术方案的具体电路结构的可替选形式。
图2示出了根据本发明的实施例的自振荡半桥驱动装置中的半桥逆变器电路的 一个实施形式。与图1所示的自振荡半桥驱动装置相比不同之处在于，在该半桥逆变器电 路I中还包括第一辅助开关Q11、第二辅助开关Q12、第一电荷累积元件Cl以及第二电荷累 积元件C2。第一辅助开关Qll和第二辅助开关Q12分别包括控制电极Sl和S2、工作电极 Bl和B2以及参考电极El和E2。应该指出的是，在图2中仅以NPN型晶体管为例描述了辅 助开关，本实施例中所提及的辅助开关的工作电极、控制电极以及参考电极分别对应于晶 体管的基极、集电极以及发射极，而且在此只是出于描述的方便而定义了上述名称，所以这 些电极名称不应视为对与器件的相应端的具体功能的限定。第一辅助开关Qll的控制电极 S3与第一主开关Ql的工作电极Bl耦接，其工作电极B3与第一主开关Ql的参考电极El耦 接并且通过第一电荷累积元件Cl与第一主开关Ql的控制电极Sl耦接，其参考电极E3与 桥臂中点A相连。电阻Rl耦接在第一辅助开关Qll的工作电极B3与参考电极E3之间用 于为第一辅助开关Qll提供偏置电压。第二辅助开关Q12的控制电极S4与第二主开关Q2 的工作电极B2耦接，其工作电极B4与第二主开关Q2的参考电极E2耦接并且通过第二电 荷累积元件C2与第二主开关Q2的控制电极S2耦接，其参考电极E4与第二参考电势耦接。 电阻R2耦接在第二辅助开关Q12的工作电极B4与参考电极E4之间用于为第二辅助开关 Q12提供偏置电压。在图2所示的自振荡半桥驱动装置的工作过程中，第一主开关Ql的控制电极Sl 相对于参考电极El的电压升高，则对第一电容器Cl充电的电流流经第一辅助开关Qll的 工作电极B3，并因此将第一主开关Ql的工作电极Bl连接到桥臂中点A，从而加速第一主开 关Ql的关断。第二辅助开关Q12以及第二电荷累积元件C2也以类似的方式工作并且带来 类似的技术效果。辅助开关Qll和Q12并不局限于在此所示的NPN型晶体管，而是可以使用 PNP型晶体管或场效应管等具有类似开关功能的器件。对于这些可能的替选方案，本领域技 术人员只需根据本发明的公开内容结合本领域普通技术常识而无需创造性劳动即可实现。图3示出了根据本发明的实施例的自振荡半桥驱动装置中的半桥逆变器电路的 另一实施形式。其与图2中所示的实施形式不同在于，在半桥逆变器电路的第一主开关Ql 和第二主开关Q2的控制电极Sl和S2与参考电极El和E2之间分别反并联有第一单向导 通元件Dl和第二单向导通元件D2。由此防止了主开关逆向工作而使半桥逆变器电路工作 更为稳定。在此，单向导通元件Dl和D2以二极管为例示出。对于本领域技术人员而言无 需创造性劳动即可将具有单向导通功能的其他器件或装置使用在本发明所公开的电路中。 需要说明的是，术语“反并联”在此表示，单向导通元件Dl和D2与主开关Ql和Q2的控制 电极和参考电极并联，且单向导通元件Dl和D2的导通方向与从主开关Ql和Q2的从控制 电极至参考电极的方向相反。图4示出了在根据本发明的实施例的自振荡半桥驱动装置中的下拉单元U的一个 实施形式。该下拉单元U如较大的虚线框所示包括偏置电压产生电路DI、第一三端可控开 关Mll和第二三端可控开关M12。该偏置电压产生电路DI包括形成两个参考电势端101 和102的第一输入端DIll和第二输入端DI12以及用于提供两个偏置电压的第一输出端 DI13和第二输出端DI14。第一三端可控开关Mll和第二三端可控开关M12分别包括工作 电极B5和B6、控制电极S5和S6以及参考电极E5和E6。应该指出的是，在图4中仅以场 效应管为例描述了三端可控开关，因此说明书中所提及的三端可控开关的工作电极、控制电极以及参考电极分别对应于场效应管的栅极、源极以及漏极，而且在此只是出于描述的 方便而定义了上述名称，所以这些名称不应理解为对器件的相应端的具体功能的限定。第 一三端可控开关Mll和第二三端可控开关M12的控制电极S5和S6分别形成下拉单元U的 第一控制端103和第二控制端104。偏置电压产生电路DI通过第一输出端DI13和第二输 出端DI14分别为第一三端可控开关Mll和第二三端可控开关M12的工作电极B5和B6提 供工作所需的偏置电压。此外，如图4中较小的虚线框所示，该偏置电压产生电路DI由多个串联在第一参 考电势1。与第二参考电势GND之间的电阻构成。电阻R3耦接在第一三端可控开关Mll的 工作电极B5和参考电极E5之间为其提供工作所需的偏置电压。电阻R4耦接在第二三端 可控开关M12的工作电极B6和参考电极E6之间为其提供工作所需的偏置电压。在此所示 的偏置电压产生电路DI还包括电阻R7和R8，然而这些电阻可以省去而不影响偏置电压产 生电路DI为三端可控开关Mll和M12提供偏置电压的功能。另外，也可以使用滑动变阻器 来替代在此所示的电阻。而对于三端可控开关而言，尽管在此仅以场效应管作为三端可控 开关为例进行了说明，然而还可以用晶体管。该场效应管优选是小信号场效应管。在将图4所示的下拉单元U接入半桥逆变器电路I中的情况下，如果第二主开关 Q2处于导通状态即将结束但尚未关断的过程中而此时第一主开关Ql处于试图导通的状态 中，由于第一参考电势V。。此时高于半桥逆变器I的桥臂中点A的电势，第一三端可控制开 关Mll的控制电极S5与参考电极E5导通而将第一主开关Ql的工作电极Bl的电势下拉到 与桥臂中点A近似相等的电势，从而使第一主开关Ql在第二主开关Q2未完全关断的情况 下不能导通，由此避免了主开关Ql和Q2共通。此外，如果在第二主开关Q2处于导通状态 中，由于第一参考电势Vcc此时高于半桥逆变器I的桥臂中点A的电势，所以第一三端可控 制开关Mll的控制电极S5与参考电极E5导通使得在第一主开关Ql的工作电极Bl上的电 势下拉到与桥臂中点A近似相等的电势，从而在第二主开关Q2导通过程中即使第一主开关 Ql受到干扰信号影响其也不能导通，由此屏蔽了干扰信号对第一主开关Ql的影响。由于电 路结构的对称性可知，第二三端可控开关M12类似于第一三端可控制开关Mll地工作。因 此在此不再详细地描述。图5示出了具有根据本发明的实施例的自振荡半桥驱动装置的发光装置。该发光 装置包括以荧光灯为例示出的发光单元Lp以及自振荡半桥驱动装置。如图5所示，该发 光单元Lp包括灯丝、电容器C3和电感器L3。该自振荡半桥驱动装置通过半桥逆变器电路 I的输出端0输出驱动电压来驱动荧光灯Lp。尽管以荧光灯的基本结构为例示出了发光装 置，然而对于本领域技术人员而言不需创造性劳动即可将本发明的自振荡半桥驱动装置应 用于任何类型的具有类似功能和工作原理的发光单元中。最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他 性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且 还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的
要素。此外，在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在
包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上虽然结合附图详细描述了本发明的实施例，但是应当明白，上面所描述的实 施方式只是用于说明本发明，而并不构成对本发明的限制。对于本领域的技术人员来说，可以对上述实施方式作出各种修改和变更而没有背离本发明的实质和范围。因此，本发明的 范围仅由所附的权利要求及其等效含义来限定。
权利要求
1.一种自振荡半桥驱动装置，其包括半桥逆变器电路(I)，包括第一主开关Oil)和第二主开关(Q2)，它们分别包括控制电 极(Si，S2)、工作电极(Bi，B2)以及参考电极(El，E2)，其中第一主开关Oil)的控制电极 (Si)耦接至第一参考电势(Vcc)，第二主开关的参考电极(E》耦接至第二参考电势 (GND)，第一主开关Oil)的参考电极(El)与第二主开关0^2)的控制电极(S2)耦接且耦接 点形成桥臂中点㈧；下拉单元(U)，包括第一参考电势端和第二参考电势端(101，102)、第一控制端和第 二控制端(103，104)以及工作端(105)，其中下拉单元(U)的第一控制端(10 与第一主开 关Oil)的工作电极(Bi)耦接，其第二控制端(104)与第二主开关0^2)的工作电极(B2)耦 接，其第一参考电势端(101)与第一主开关Oil)的控制电极(Si)耦接，其第二参考电势端 (102)与第二主开关0^2)的参考电极(E2)耦接，其工作端(105)与桥臂中点(A)耦接；其中下拉单元(U)被配置成在其中一个主开关(Q1，Q2)处于导通的情况下将另一主开 关0^2，Ql)的工作电极(B2，B1)的电位下拉到使所述另一主开关0^2，Ql)不导通的电位， 以便防止第一主开关和第二主开关0il，Q2)的共通。
2.根据权利要求1所述的自振荡半桥驱动装置，其中下拉单元(U)还包括偏置电压 产生电路(DI)，其包括形成所述两个参考电势端(101,10 的第一输入端(DIll)和第二 输入端(DI12)以及用于提供两个偏置电压的第一输出端(DI13)和第二输出端(DI14)；第 一三端可控开关和第二三端可控开关(Mil，M12)，第一三端可控开关和第二三端可控开关 (M11,M12)分别包括工作电极(B5，B6)、控制电极(S5，S6)和参考电极(E5，E6)，第一三端 可控制开关和第二三端可控制开关(M11，M12)的控制电极(S5，S6)分别形成下拉单元(U) 的第一控制端和第二控制端(103，104)，其中偏置电压产生电路(DI)通过第一输出端和第 二输出端(DI13，DI14)分别为第一三端可控开关和第二三端可控开关(M11，MU)的控制电 极提供偏置电压。
3.根据权利要求1或2所述的自振荡半桥驱动装置，其中该半桥逆变器电路(I)还包 括第一辅助开关和第二辅助开关Om，Q12)，它们分别包括控制电极(S3，S4)、工作电极 (B3，B4)以及参考电极(E3，E4)；以及第一电荷累积元件(Cl)和第二电荷累积元件(C2)， 其中第一辅助开关《ill)的控制电极(S3)与第一主开关Oil)的工作电极(Bi)耦接，其工 作电极(B3)与第一主开关Oil)的参考电极(El)耦接并且通过第一电荷累积元件(Cl)与 第一主开关Oil)的控制电极(Si)耦接，其参考电极(E3)与桥臂中点㈧耦接；第二辅助 开关0Π2)的控制电极(S4)与第二主开关0^2)的工作电极(B2)耦接，其工作电极(B4) 与第二主开关0^2)的参考电极(E2)耦接并且通过第二电荷累积元件(C2)与第二主开关 (Q2)的控制电极(S》耦接，其参考电极(E4)与第二参考电势耦接。
4.根据上述权利要求中任一项所述的自振荡半桥驱动装置，其中所述半桥逆变器电路 (I)还包括第一单向导通元件(Dl)和第二单向导通元件(D2)，第一单向导通元件(Dl)与 第一主开关Oil)的控制电极(Si)和参考电极(El)反并联，第二单向导通元件(D2)与第 二主开关0^2)的控制电极(S2)和参考电极(E2)反并联。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的自振荡半桥驱动装置，其中偏置电压产生电路 (DI)由多个串联耦接在第一参考电势(V。。)与第二参考电势(GND)之间的电阻或滑动变阻 器构成，其中第一电阻或滑动变阻器(R3)耦接在第一三端可控开关(Mil)的工作电极(B5)和参考电极(E5)之间以提供第一三端可控开关(Mil)工作所需的偏置电压，而第二电阻或 滑动变阻器(R4)耦接在第二三端可控开关(M12)的工作电极(B6)和参考电极(E6)之间 以提供第二三端可控开关(M12)工作所需的偏置电压。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的自振荡半桥驱动装置，其中第一主开关和第 二主开关tol，Q2)、第一辅助开关和第二辅助开关oai，Q12)以及第一三端开关元件和第 二三端开关元件(M11，MU)是NPN型晶体管、PNP型晶体管或场效应管。
7.根据权利要求6所述的自振荡半桥驱动装置，其中场效应管是小信号场效应管。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的自振荡半桥驱动装置，其中第一电荷累积元件 (Cl)和第二电荷累积元件(以)为电容器；第一单向导通元件和第二单向导通元件(D1，D2) 为二极管。
9.一种发光装置，其具有根据权利要求1至8中任一项所述的自振荡半桥驱动装置和 发光单元(Lp)，其中从自振荡半桥驱动装置输出的驱动电压用于驱动发光单元(Lp)。
10.根据权利要求9所述的发光装置，其特征在于，该发光单元(Lp)为荧光灯。
全文摘要
本发明涉及一种自振荡半桥驱动装置，其包括半桥逆变器电路(I)，包括第一主开关(Q1)和第二主开关(Q2)；和下拉单元(U)。下拉单元(U)在其中一个主开关(Q1，Q2)处于导通的情况下使另一主开关(Q2，Q1)不导通来防止共通。此外，本发明还涉及一种具有这种自振荡半桥驱动装置的发光装置。
文档编号H05B41/282GK102076157SQ20091022633
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月20日 优先权日2009年11月20日
发明者刘丹, 朱清锋, 林颖轩, 陈为 申请人:奥斯兰姆有限公司