专利名称：数字化电源控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型系有关于一种电源控制系统，尤指一种数字化电源控制系统，其主要利用一组态设定装置以数字方式产生各组态所需之参数，再配合调光讯号及负载功率之调整，而由波形产生器产生适当的波形来驱动变压模块与负载，充分利用数字化的优势，而可精确利用回波能量以提高效能并可降低生产成本者。
背景技术：
近年来，由于科技产业的高度发展以及人们对各项产品求新求变的心理，使得业者不断在产品开发上投注大量的心力。尤其许多的电子及信息产品都走向行动化及便携化，为了加长其行动使用时间，其电源之使用与控制相形之下显得格外重要。
对多数的行动信息产品或电子产品而言，其显示器背光模块之耗用电量通常在整体耗电量中占有相当的份量，故而经常有业界厂商投入背光电源控制装置的研究之中。
目前业界所使用背光电源控制装置之构造系如第1A图所示，其主要系以一直流电源14提供所需之电力，并利用第一P信道金氧半场效晶体管(PMOS FET)161、第二PMOS FET 163、第一N信道金氧半场效晶体管(NMOS FET)165及第二NMOS FET 167组成一全桥式驱动(full bridgedriving)模块。其中第一与第二PMOS FET 161、163之源极(source)连接该直流电源14，而汲极(drain)则分别连接第一与第二NMOS 165、167之汲极，并分别以接点A与接点B透过第一电感181与第二电感183连接至压电陶瓷变压器18输入电压之两端，而第一与第二NMOS FET 165、167之源极则为接地。
控制讯号之产生系利用一脉波产生器12产生周期性之脉波，其时序图系如第1B图中WP1所示，其高电位宽度151应略小于低电位宽度159。将该周期性脉波讯号WP1输入一相位调整器121中，再由相位调整器121输出不同相位之周期性脉波讯号WP2、WN1与WN2。其中脉波讯号WN1与WP1保持约180度的相位差，而WN2与WP2亦保持约180度的相位差。
将脉波讯号WP1与WP2分别透过反相器162与164连接到第一PMOS161与第二PMOS 163之闸极(gate)，WN1与WN2分别连接到第一NMOS 165与第二NMOS 167，则各脉波讯号之高电位讯号可使对应之MOS场效晶体管导通。如此则WP1之高电位宽度151亦同时为第一PMOS 161之导通时间151，而WP2之高电位宽度153亦同时为第二PMOS 163之导通时间153。第一PMOS 161配合第二NMOS 167导通可在接点A与接点B之间提供一正向电压，而第二PMOS 163配合第一NMOS 165导通则可提供一负向电压，利用该正向电压与负向电压交替而驱动压电陶瓷变压器18由输出端输出工作电压，使冷阴极管(cold cathode fluorescent lamp；CCFL)19得以运作。另外，该冷阴极管19尚可连接有一回授电路191，藉以稳定其输出功率。
当使用者进行调光时，其主要系调整脉波讯号WP1与WP2之相位差175，使第一PMOS 161之导通时间151与第二PMOS 163之导通时间产生一重叠导通时间157。在重叠导通时间157中，由于正向电压与负向电压相互抵消，使正向电压宽度171与负向电压宽度173发生改变，可藉由驱动时间的改变来调整输出功率的大小。
利用上述之构造，即可利用该背光电源控制装置来控制及调整冷阴极管19之输出功率及背光之亮度。然而，由于上述之习用技术系利用第一PMOS FET 161与第二PMOS FET 163之间重叠导通时间157之长短来控制输出功率的大小，亦即于A、B两接点间以第一PMOS FET 161提供正向电压的同时，再以第二PMOS FET 163提供一负向电压将之部分抵消。由于该习用技术无法补偿分离组件(如电容或电感)所造成的输出损失，同时在进行调光时也无法确保零电压转换(zero voltage switching；ZVS)之操作，其所造成的电力损耗实为业者之一大隐忧。
再者，一般在功率侦测方面，主要系在回授电路191中取样经过冷阴极管19之灯管电流，再以模拟比较器加以比较。由于其取得平均功率所需之时间较长，在进行调光的状态下，容易造成取样不准确而无法保持输出功率之稳定状态。另外，变压器18在其切换期间会有部分的回波能量产生，在上述习用技术的构造中，这一部分的能量将在其第一或第二NMOSFET 165、167导通接地时释放而散失。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型之主要目的，在于提供一种数字化电源控制系统，其主要系利用一组态设定装制以数字方式产生系统所需之各种组态参数，藉以产生最佳之波形讯号以驱动电源系统者。
本实用新型之次要目的，在于提供一种数字化电源控制系统，其主要系利用复数个组态电阻配合一组态电容形成之充放电电路，可产生组态时脉讯号，并加以计数而产生组态讯号所依据之状态讯号者。
本实用新型之又一目的，在于提供一种数字化电源控制系统，其状态讯号包含有重叠讯号、延迟讯号、基础亮度讯号、调光周期讯号及回波讯号等，可确保零电压转换及有效利用各种型态之能量者。
本实用新型之又一目的，在于提供一种数字化电源控制系统，其功率侦测器设有一电压控制振荡器可利用一回授电阻输出端之电压控制而产生功率时脉讯号者。
本实用新型之又一目的，在于提供一种数字化电源控制系统，其回授电路包含有一回授电容，可与一电阻形成一充放电电路，供功率侦测器之电压控制振荡器耦合振荡，藉以产生功率时脉讯号者。
本实用新型之又一目的，在于提供一种数字化电源控制系统，其各种组态之产生与功率之侦测皆利用其对应之时脉讯号之计数为依据，可大幅降低系统所需电路组件之成本者。
本实用新型之又一目的，在于提供一种数字化电源控制系统，其各项计数之基准数值既可减少噪声之影响，且可达到效率及准确度之要求者。
本实用新型的上述目的是以下述技术方案实现的一种数字化电源控制系统，其主要构造系包含有一直流电源，藉以供应系统所需之电力；一组态设定装置，可产生复数个组态讯号，并设有复数个对应于组态讯号之输出端，可选择于其中一输出端输出其所对应之组态讯号；一波形产生装置，连接该组态设定装置，接收组态设定装置之组态讯号而产生复数组波形讯号；一驱动装置，连接该直流电源与该波形产生装置，根据波形产生装置之波形讯号而输出一组驱动电压；一变压模块，连接该驱动装置，可将该组驱动电压转换而输出一交流之工作电压；及一交流负载，连接该变压模块，可利用该工作电压而运作者。
其中该组态设定装置尚连接有复数个对应于各组态讯号之组态电阻，各组态电阻之另一端同时连接到一组态电容之一端，该组态电容之另一端则为接地者。
其中该组态设定装置之构造包含有一状态机，可产生复数个状态讯号，并设有复数个对应于各状态讯号之输出端，可选择于其中一输出端输出其所对应之状态讯号；一路径选择器，连接该状态机之复数个输出端，另设有复数个端点分别连接对应之组态电阻，而与该组态电容形成复数个充放电电路；一电位侦测电路，其输入端连接组态电容与各组态电阻，用以侦测该组态电容之电位，并根据组态电容之电位变化而输出一组态时脉讯号；一计数器，连接电位侦测电路，可计数组态时脉讯号，于计数至一组态数值时输出一资料讯号；及复数个状态缓存器，对应于状态机之复数个状态讯号，各状态缓存器分别连接计数器之输出端，根据该资料讯号而由对应之状态缓存器输出对应之组态讯号者。
其中该组态设定装置于电位侦测电路与计数器之间尚设有一分频器，连接该电位侦测电路，可将该组态时脉讯号进行以该组态数值为分母之分频动作；及一边缘触发器，其输入端连接该分频器，可由分频器输出讯号之边缘触发而由一输出端输出一状态转换讯号至状态机，使状态机切换到下一输出端输出状态讯号；该计数器，则连接边缘触发器之另一输出端，可计数边缘触发器所输出之讯号数，并输出一资料讯号至各状态缓存器者。
其中该边缘触发器系为一上升缘触发器。
其中该复数个状态讯号系依序包含有一重叠讯号、一延迟讯号、一基础亮度讯号、一调光周期讯号及一回波讯号。
其中该路径选择器包含有复数个对应于该状态讯号之三态开关，各三态开关之控制端分别连接状态机对应之输出端，而各开关之一端分别连接对应之组态电阻，另一端则分别接地，与各组态电阻及组态电容形成充放电回路者。
其中各三态开关系分别由对应之状态讯号致能，而可于电位高时导通放电，电位低时关闭者。
其中该电位侦测电路系可于其输入端之电位小于一第一组态电位时输出一高电位讯号，而于输入端之电位大于一第二组态电位时输出一低电位讯号，藉由序列之高电位讯号与低电位讯号组成一组态时脉讯号输出到该分频器。
其中该电位侦测电路尚包含有一充电输出端连接该组态电容与各组态电阻，可于其输入端之电位小于该第一组态电位时对组态电容进行充电；而于其输入端之电位大于该第二组态电位时停止充电。
其中该第一组态电位系小于第二组态电位者。
其中该组态数值之设定系可降低高斯噪声之影响者。
其中该组态电容之电容值与各组态电阻之电阻值系可依使用者之需求设定者。
数字化电源控制系统，尚包含有一回授电路，连接该交流负载；及一功率侦测器，连接该回授电路及该波形产生装置，可侦测交流负载之运作功率并输出一功率调整讯号至波形产生装置，可改变该波形讯号藉以调整负载之功率者。
其中该回授电路包含有一第一二极管，其p型侧连接交流负载，n型侧连接一回授电阻、一第一电阻及一第二电阻；一第二二极管，其n型侧连接交流负载及第一二极管之p型侧，p型侧连接该第一电阻之另一端并接地；一第一电容，其一端连接回授电阻之另一端，另一端接地；一第三电阻，并联于该第一电容，而与该第一电容形成一充放电电路；及一第二电容，其一端连接该第二电阻之另一端，另一端则为接地；其中该回授电阻与第一电容连接之一端亦连接至功率侦测电路。
其中该功率侦测器之构造系包含有一电压控制振荡器，设有一控制端点连接该回授电阻与第一电容连接之一端，可对第一电容与第三电阻所形成之充放电电路进行充电与放电，另设有一输出端点，可于该控制端点之电位大于一第一功率电位时输出一低电位讯号，而于控制端点之电位小于一第二功率电位时输出一高电位讯号，藉由序列之高电位讯号与低电位讯号组成一功率时脉讯号；一分频器，连接电压控制振荡器之输出端，可对该功率时脉讯号进行以一第一功率数值为分母之分频动作；一边缘触发器，其输入端连接该分频器，可由分频器输出讯号之边缘触发而由其输出端输出一触发讯号；一计数器，其输入端连接边缘触发器之输出端，用以计数触发讯号，并于其输出端输出其所计数之数值；一比较器，连接计数器之输出端，可将计数器输出之数值与一第二功率数值进行比较动作，当计数器输出之数值大于该第二功率数值时，由其输出端输出一减讯号，而计数器输出之数值小于该第二功率数值时，由输出端输出一加讯号；及一贮存器，其输入端连接比较器之输出端，根据比较器输出之讯号而产生该功率调整讯号至该波形产生装置，而波形产生装置则可依该功率讯整讯号配合组态讯号产生该波形讯号。
其中该计数器尚包含有一电位侦测器，设有一控制端，连接于回授电路第二电阻与第二电容之间，当该控制端之电位大于该第二功率电位时计数器进行计数动作，当控制端之电位小于该第二功率电位时计数器停止计数动作。
其中该第一功率电位系大于第二功率电位者。
其中该第一功率数值系依功率侦测之周期而设定者。
其中该第二功率数值系依系统预设之负载电流与回授电阻值而设定者。
数字化电源控制系统，尚包含有一讯号转换器，其输入端可接收一模拟调光讯号，将该模拟调光讯号转换为数字调光讯号后，再由输出端输出到波形产生装置，可使波形产生装置依该数字调光讯号配合组态讯号而产生该波形讯号。
尚包含有一开/短路保护装置，设有复数个输入端分别连接讯号转换器及功率侦测器，并接收一脉冲宽度调制讯号及一开/关讯号，可选择于模拟调光讯将亮度调到全暗、脉冲宽度调制讯号将亮度调到全暗、该开/关讯号为关及功率侦测器侦测负载为开/短路状态及其组合式之其中之一种状态时，由输出端输出一保护讯号至驱动装置及功率侦测器，可使驱动装置关闭而功侦测器停止输出功率调整讯号。
其中该组态设定装置、波形产生装置及功率侦测器系可整合于一驱动控制芯片中。
其中该驱动装置之构造系包含有一第一P信道金氧半场效晶体管，其源极连接直流电源，汲极则连接一第一端点；一第二P信道金氧半场效晶体管，其源极连接直流电源，汲极则连接一第二端点；一第一N信道金氧半场效晶体管，其汲极连接该第一端点，源极则接地；及一第二N信道金氧半场效晶体管，其汲极连接该第二端点，源极则接地；其中，第一端点与第二端点分别连接到变压模块电压输入端之两端，而各金氧半场效晶体管之闸极则分别连接到波形产生装置之输出端，由各波形讯号控制各金氧半场效晶体管之导通与关闭，藉以输出该驱动电压到变压模块者。
其中该复数组波形讯号系包含有一第一波形讯号、一第二波形讯号、一第三波形讯号及一第四波形讯，分别连接到第一P信道、第二P信道、第一N信道及第二N信道金氧半场效晶体管之闸极，藉以控制其导通及关闭者。
其中该驱动装置系以状态讯号的两个循环为一个驱动周期。
其中该状态讯号为第一个重叠讯号时，第一、第二、第三及第四波形讯号同为高电位。
其中该状态讯号为第一个延迟讯号时，第一波形讯号为高电位、第二波形讯号为高电位、第三波形讯号为高电位、第四波形讯号为低电位。
其中该状态讯号为第一个驱动时间(基础亮度信号及调光周期讯号)时，第一波形讯号为低电位、第二波形讯号为高电位、第三波形讯号为高电位、第四波形讯号为低电位。
其中该状态讯号为第一个回波讯号时，第一波形讯号为高电位、第二波形讯号为高电位、第三波形讯号为高电位、第四波形讯号为低电位。
其中该状态讯号为第二个重叠讯号时，第一、第二、第三及第四波形讯号同为高电位。
其中该状态讯号为第二个延迟讯号时，第一波形讯号为高电位、第二波形讯号为低电位、第三波形讯号为高电位、第四波形讯号为高电位。
其中该状态讯号为第二个驱动时间信号(基础亮度信号及调光周期)讯号时，第一波形讯号为高电位、第二波形讯号为低电位、第三波形讯号为低电位、第四波形讯号为高电位。
其中该状态讯号为第二个回波讯号时，第一波形讯号为高电位、第二波形讯号为低电位、第三波形讯号为高电位、第四波形讯号为高电位。
其中该驱动装置尚包含有一反相器，其输入端用以接收一保护讯号，而于其输出端输出一反相讯号；一第一与门，其输入端分别连接波形产生装置输出之第一波形讯号与反相器之输出端，其输出端连接第一P信道金氧半场效晶体管之闸极；一第二与门，其输入端分别连接波形产生装置输出之第二波形讯号与反相器之输出端，其输出端连接第二P信道金氧半场效晶体管之闸极；一第一或门，其输入端分别连接波形产生装置输出之第三波形讯号与反相器之输出端，其输出端连接第一N信道金氧半场效晶体管之闸极；及一第二或门，其输入端分别连接波形产生装置输出之第四波形讯号与反相器之输出端，其输出端连接第二N信道金氧半场效晶体管之闸极；可依该保护讯号而关闭驱动装置之个场效晶体管者。
其中该变压模块系可选择为压电陶瓷变压器及绕线式变压器之其中之一者。
其中该交流负载系可为一冷阴极管。
本实用新型之构造完全采用数字电路组件及数字计算方式，不仅电路本身之功耗减少，成本降低，更可提高其可靠性及有效利用转换中所产生之回波能量，实为科技产业之一大福音。
第1A图系习用背光电源控制装置之电路方块示意图；第1B图系习用背光电源控制装调光之时序图；第2图系本实用新型一较佳实施例之电路方块示意图；第3图系本实用新型组态设定装置之示意图；第4图系本实用新型组态设定装置之局部放大图；第5图系本实用新型组态设定之时序图；第6图系本实用新型功率侦测器与部分回授电路之示意图；第7图系本实用新型功率侦测之时序图；第8A图与第8B图系分别为本实用新型驱动装置与变压模块不同实施态样之示意图；第9图系本实用新型驱动装置之时序图。
其中图号简单说明12 脉波产生器121 相位调整器14 直流电源 151 第一导通时间153 第二导通时间 157 重叠导通时间161 第一PMOS FET 162 第一反相器163 第二PMOS FET 164 第二反相器165 第一NMOS FET 167 第二NMOS FET171 正向电压宽度 173 负向电压宽度
175 相位差 18 压电陶瓷变压器181 第一电感 183 第二电感19冷阴极管 191 回授电路20驱动控制芯片 22 组态设定装置221 状态机 223 路选择器225 电位侦测电路 226 充电输出端227 分频器 229 边缘触发器230 计数器 231 第一缓存器233 第二缓存器 235 第三缓存器237 第四缓存器 239 第五缓存器24功率侦测器 241 电压控制振荡器243 分频器 245 边缘触发器247 电位侦测及计数器 248 比较器249 贮存器 251 第一三态开关253 第二三态开关 255 第三三态开关257 第四三态开关 259 第五三态开关26波形产生装置 28 讯号转换器29开/短路保护装置320 组态电容 321 第一组态电阻323 第二组态电阻 325 第三组态电阻327 第四组态电阻 329 第五组态电阻34直流电源 36 交流负载361 驱动装置 363 变压模块365 冷阴极管 38 回授电路381 第一电阻 382 第一二极管383 第二电阻 384 第二二极管385 第一电容 387 第三电阻388 第二电容 389 回授电阻411 第一PMOS FET 412 第一与门
413 第二PMOS FET 414 第二与门415 第一NMOS FET 416 第一或门417 第二NMOS FET 418 第二或门419 反相器 431 压电陶瓷变压器433 第一电感 435 第二电感437 绕线式变压器521 上升缘 523 上升缘525 上升缘 541 重叠状态543 延迟状态621 上升缘 623 上升缘721 第一导通区间 723 第二导通区间741 第一重叠区间 743 第一延迟区间745 第一回波区间 761 第二重叠区间763 第二延迟区间 765 第二回波区间781 第一驱动宽度 783 第二驱动宽度785 驱动周期具体实施方式兹为使审查员对本实用新型之特征、结构、方法及所达成之功效有进一步之了解与认识，谨佐以较佳之实施图例及配合详细之说明，说明如后首先，请参阅第2图，系本实用新型一较佳实施例之电路方块示意图。如图所示，其主要构造系包含有一直流电源34、一组态设定装置22、一波形产生装置26、一驱动装置361、一变压模块363及一交流负载36。其中，该直流电源34系可提供整个系统所需之电力。组态设定装置2 2则以数字的方式产生复数个组态讯号，并将各组态讯号依次传送到波形产生装置26，该波形产生装置26则根据各组态讯号而产生对应之复数组波形讯号。驱动装置361连接直流电源34，并依据波形产生装置26所产生的波形讯号将直流电源34之电力以一驱动电压的形态输出到变压模块363，而变压模块363则可将该驱动电压转换为一交流之工作电压，可使交流负载36在该工作电压之下正常运作。
在本实施例中，该电源控制系统尚包含有一回授电路38、一功率侦测器24、一开/短路保护装置29及一讯号转换器28。其中，该回授电路38连接交流负载36，而功率侦测器24则连接回授电路38，藉以侦测交流负载36之输出功率，并将功率侦测的结果以一功率调整讯号输出到波形产生装置26。讯号转换器28用以接收模拟调光讯号，当系统接收到模拟调光讯号时，该讯号转换器28即将模拟调光讯号转换为对应之数字调光讯号而输出到波形产生装置26中。开/短路保护装置29设有复数个输入端，其中一输入端用以接收开/关讯号，一输入端用以接收脉冲宽度调制(pulse-width modulation；PWM)讯号，一输入端连接讯号转换器28，另一输入端则连接回授电路38，用以侦测交流负载36是否产生开路或短路的情形。该开/短路保护装置29可于开/关讯号为关时、模拟调光或脉冲宽度调制讯为全暗时、或功率侦测器24侦测交流负载及变压模块为开路或短路时输出一保护讯号stop到驱动装置361及功率侦测器24，可将驱动装置关闭，停止电源输出，并使功率侦测器24停止输出功率调整讯号。波形产生装置26以组态设定装置22产生之组态讯号为基础，并配合功率调整讯号、保护讯号stop及数字调光讯号而产生对应的波形讯号，经驱动装置361输出对应的驱动电压，再以变压模块363转换为适当的交流工作电压，藉以调整交流负载36至设定的工作状态。
另外，本实施例之组态设定装置22尚可配合连接复数个组态电组，如第一组态电阻321、第二组态电阻323、第三组态电阻325、第四组态电阻327及第四组态电阻329，与一接地之组态电容320，利用各组态电阻与组态电容320所形成之充放电电路来产生各组态所需要的参数。而系统中组态设定装置22、波形产生装置26、功率侦测器24、开/短路保护装置29与讯号转换器28则可整合于一驱动控制芯片20之中，可藉以减少系统所需之面积并可降低生产成本。
其次，请参阅第3图、第4图及第5图，系分别为本实用新型组态设定装置之示意图、局部放大图及组态设定之时序图。如图所示，其主要系包含有一状态机221、一五路选择器223、一电位侦测电路225、计数器230及复数个缓存器，如第一状态缓存器231、第二状态缓存器233、第三状态缓存器235、第四状态缓存器237与第五状态缓存器239。
其中，该五路选择器223系由五个三态开关251、253、255、257与259所组成，各三态开关之控制端分别连接状态机221之重叠输出端、延迟输出端、基础亮度输出端、调光周期输出端及回波输出端，并依状态机221每次所输出之状态讯号为重叠讯号overlap、延迟讯号delay、基础亮度讯号baslight、调光周期讯号dimfq或回波讯号echo而使对应的三态开关致能，可在电位高时导通，而电位低时关闭。其余未被状态讯号致能的三态开关则保持在关闭的状态。
各三态开关251、253、255、257与259之一端分别连接对应的组态电阻321、323、325、327与329，另一端则分别接地，各可与组态电容320形成一充放电电路。电位侦测电路225之输入端连接组态电容320与各组态电阻连接之节点C，另设有一充电输出端226连接该节点C。该电位侦测电路225可于节点C之电位小于一预设之第一组态电位vcon1时，由一输出端输出一高电位讯号，并同时由充电输出端226输出一高电位对组态电容320进行充电；当节点C之电位大于一预设之第二组态电位vcon2时，则由输出端输出一低电位讯号，并停止由充电输出端输出高电位。当充电进行时，五路选择器223中被状态讯号致能之三态开关将因电位升高而导通，而组态电容320即透过对应的组态电阻经导通的三态开关而放电；当放电到一定程度时，该三态开关将因其电位降低而关闭，可令组态电容进行下一次的充电动作。
经由充放电的程序序列进行，该节点C之电位系如第5图中VC所示。电位侦测电路225亦随着节点C之电位变化而输出序列的高电位讯号与低电位讯号而形成一组态时脉讯号CLKCT。在本实用新型中，利用不同的组态电阻配合组态电容320，可产生不同的充放电周期，以因应不同组态讯号之需求。而电位侦测电路225所输出之组态时脉讯号CLKCT利用一计数器230加以计数后，将计数所得之数值以一资料讯号输出到各状态缓存器231、233、235、237与239，并将该数值储存于对应的缓存器中，同时由该缓存器向波形产生装置26传送对应的组态讯号。
由于电路之中难免会有噪声，本实用新型为了将噪声之干扰降到最低，故可依系统之需求设定第一组态电位，C点电位需大于第一组态电位才视为有效讯号，而第二组态电位则需大于第一组态电位才有实质作用。
另外，为了消除高斯噪声的影响，本实用新型尚可于上述组态设定装置22之电位侦测电路225与计数器230之间增设一分频器227与一边缘触发器(edge-triggered flip-flop)229。其中，该分频器227可以一组态数值ncon为分母对组态时脉讯号CLKCT进行分频，即可降低高斯噪声对系统的影响，而组态数值ncon之大小应与噪声之大小成正比，噪声大时，组态数值ncon应取较大之数值，噪声小时，则可取较小的数值。
当分频器227以组态数值ncon为分母进行分频时，其输出讯号H/L系如第5图所示。而边缘触发器229可为一上升缘触发器，当讯号为一上升缘(leading edge)521、523及525时，该边缘触发器229即输出一正脉冲enstate至状态机221，令状态机221由原本的状态(如重叠状态541)翻转至下一个状态(如延迟状态543)，进行下一个状态的充放电与计数程序。另外，组态设定装置之边缘触发器229尚可于发出正脉冲后延迟一个周期发出一负脉冲CLR使计数器230归零，为组态设定装置之另一实施态样。
请参阅第6图与第7图，系分别为本实用新型功率侦测器与部分回授电路之示意图及功率侦测之时序图。如图所示，本实用新型之功率侦测器24包含有一电压控制振荡器(voltage controlled oscillator；VCO)241、一分频器243、一边缘触发器245、一计数器247、一比较器248及一贮存器249。回授电路38则包含有复数个二极管、复数个电阻与复数个电容。其中第一二极管382之p型侧连接交流负载36之输出端，n型侧连接一回授电阻389、一第一电阻381及一第二电阻383；第二二极管384之n型侧连接交流负载36之输出端与第一二极管382之p型侧，其p型侧连接第一电阻381之另一端并接地；第一电容385之一端与第三电阻387之一端同时与回授电阻389之另一端连接于节点BC，第一电容385与第三电阻387之另一端则同时接地；第二电容388之一端与第二电阻383之另一端连接于节点BB。
其中，电压控制振荡器241之控制端点连接节点BC，可与第一电容385与第三电阻387形成一充放电回路。该电压控制振荡器241可于节点BC之电位大于一预设之第一功率电位vload1时输出一低电位讯号，于其电位小于一预设之第二功率电位vload2时输出一高电位讯号；而在其输出高电位讯号时同时透过节点BC对第一电容385进行充电，输出低电位讯号时则停止充电，使第一电容透过第三电阻387放电。在此充放电过程中，节点BC之电压系如第7图之VBC所示。经由反复的充放电过程，可使电压控制振荡器241输出序列之高电位讯号与低电位讯号，组成一功率时脉讯号CLKB。利用一分频器243以一第一功率数值nload1为分母对功率时脉讯号CLKB进行分频的动作，其输出讯号DOUT如第7图所示。当分频器243输出之讯号为上升缘621、623时，边缘触发器245即输出一正脉冲讯号，如第7图之ED所示。
为了防止噪声及错误的功率侦测，计数器247除设有一输入端连接边缘触发器245以计数其正脉冲之讯号数外，尚可设有一电位侦测器，其控制端连接到节点BB。当节点BB之电位小于第一功率电位vload1时计数器247不计数，仅节点BB之电位大于第一功率电位vload1时才进行计数。
由于第二电容388与第二电阻383所构成的振荡电路，其振荡会随着回授电阻389输入端的电压高低而改变，当其输入端的电压高(电流较大功率较高)时其振荡周期较长，而输入端的电压低(电流较小功率较小)时其振荡周期较短。故而计数器247在VBB大于第一功率电位vload1的情况下计数结果的数值越大，代表其负载之功率越大，亦即该计数结果的数值可做为负载功率的代表，故而利用本实用新型可快速而正确测得负载的功率。将该数值传送到比较器248中与一预设之第二功率数值进行比较，当该数值小于第二功率数值时输出一加讯号；当该数值大于第二功率数值时则输出一减讯号，将比较结果输出到贮存器249，贮存器249中可设有双向计数器，分别计录加讯号与减讯号之数目并加以储存。贮存器249亦依据比较器248输出的讯号而产生一功率调整讯号到波形产生装置26中，可藉以改变波形讯号，调整驱动宽度的大小而达到调整输出恒功率的目的。
上述之功率侦测中，第一功率数值nload1系由功率测试的周期而决定的，第一功率数值nload1越大则测试之周期越长，为了快速得到功率侦测的结果其数值越小越好，然而数值太小了则噪声干扰的结果相对变大，故使用者应因应其实际操作系统之需求而订定该第一功率数值nload1。
第二功率数值则与负载、回授电阻389的大小有关，在同样的负载下，第二功率数值会随着回授电阻389的不同而成线性比例的变化，故根据系统之负载而搭配适当的回授电阻389即可选定该第二功率数值，做为恒功率调整之依据。
另外，上述之回授电路38尚包含有一系列之串联电阻，一端连接于变压模块363与交流负载36之输入端，另一端则连接至包含有电位侦测器之计数器247。电位侦测及计数器247可于BB点之电位大于一预设之开路电位vopen、或小于一预设之短路电位vshort时感测交流负载36之开/短路；亦可由BD接点感测之电位大于该开路电位vopen、或小于该短路电位vsort时感测变压模块363之开/短路，并输出一开/短路讯号到开/短路保护装置29，做为开/短路保护装置29输出保护讯号stop之其中一种依据。功率侦测器24中之贮存器249亦可设有一控制端连接开/短路保护装置29，当接收到保护讯号stop时，即停止对加讯号及减讯号之计数，并停止输出功率调整讯号到波形产生装置26。
请参阅第8A图、第8B图及第9图，系分别为本实用新型驱动装置与变压模块不同实态样之示意图及本实用新型驱动装置之时序图。如图所示，本实用新型之驱动装置361主要包含有一第一P信道金氧半场效晶体管(PMOS FET)411、一第二PMOS FET 413、一第一N信道MOS FET 415及一NMOS FET 417组成一全桥式驱动模块。其中，第一与第二PMOS FET411、413之源极连接直流电源34，汲极分别连接第一与第二NMOS FET 415、417之汲极，并分别以端点A与端点B透过第一电感433与第二电感435连接至压电陶瓷变压器431输入电压之两端，而第一与第二NMOS FET 415、417之源极则为接地。或者，该驱动装置361可由端点A与端点B分别连接到绕线式变压器437一次侧之两端(如第8B图所示)，藉以驱动该绕线式变压器437。
波形产生装置26根据组态设定装置22所产生之组态讯号为基础，并配合功率调整讯号、保护讯号及数字调光讯号而产生对应的四组波形讯号P1、P2、N1与N2。其中波形讯号P1与P2分别连接第一PMOS FET 411与第二PMOS FET 413之闸极；波形讯号N1与N2则连接第一NMOS FET 415与第二NMOS FET 417之闸极。
由于本实用新型之波形讯号包含有精确之组态设定，当其组态讯号中之状态为第一重叠状态overlap时，其波形之设定为P1、P2、N1及N2同时为高电位，其对应为第一PMOS FET 411为关闭、第二NMOS FET 417为导通、第PMOS FET 413为关闭及第一NMOS FET 415为导通，其在端点A与端点B之间所提供之电压为零，图形上显示为第一重叠区间741；当其组态讯号中之状态为第一延迟状态delay时，其波形之设定为P1为高电位、N2为高电位、P2为高电位及N1为低电位，其对应为第一PMOS FET411为关闭、第二NMOS FET 417为导通、第二PMOS FET 413为关闭及第一NMOS FET 415为关闭，其在端点A与端点B之间所提供之电压为零，图形上显示为第一延迟区间743；当其组态讯号中之状态为第一驱动时间(基础亮度baslight及调光周期dimfq状态)时，其波形之设定为P1为低电位、N2为高电位、P2为高电位及N1为低电位，其对应为第一PMOS FET411为导通、第二NMOS FET 417为导通、第二PMOS FET 413为关闭及第一NMOS FET 415为关闭，其在端点A与端点B之间所提供之电压为一正向电压，图形上显示为第一导通区间721，宽度为第一驱动宽度781；当其组态讯号中之状态为第一回波状态echo时，其波形之设定为P1为高电位、N2为高电位、P2为高电位及N1为低，其对应为第一PMOS FET 411为关闭、第 NMOS FET 417为导通、第PMOS FET 413为关闭及第一NMOS FET 415为关闭，其在端点A与端点B之间所提供之电压为零，图形上显示为第一回波区间745。
当其组态讯号中之状态为第二重叠状态overlap时，其波形之设定为P1为高电位、N2为高电位、P2为高电位及N1为高电位，其对应为第一PMOS FET 411为关闭、第二NMOS FET 417为导通、第二PMOS FET 413为关闭及第一NMOS FET 415为导通，其在端点A与端点B之间所提供之电压为零，图形上显示为第二重叠区间761；当其组态讯号中之状态为第二延迟状态delay时，其波形之设定为P1为高电位、N2为低电位、P2为高电位及N1为高电位，其对应为第一PMOS FET 411为关闭、第二NMOS FET417为关闭、第二PMOS FET 413为关闭及第一NMOS FET 415为导通，其在端点A与端点B之间所提供之电压为零，图形上显示为第二延迟区间763；当其组态讯号中之状态为第二驱动时间(基础亮度baslight及调光周期dimfq状态)时，其波形之设定为P1为高电位、N2为低电位、P2为低电位及N1为高电位，其对应为第一PMOS FET 411为关闭、第二NMOS FET417为关闭、第二PMOS FET 413导通为及第一NMOS FET 415为导通，其在端点A与端点B之间所提供之电压为一负向电压，图形上显示为第二导通区间723，宽度为第二驱动宽度783；当其组态讯号中之状态为第二回波状态echo时，其波形之设定为P1为高电位、N2为低电位、P2为高电位及N1为高电位，其对应为第一PMOS FET 411为关闭、第二NMOS FET 417为关闭、第二PMOS FET 413为关闭及第一NMOS FET 415为导通，其在端点A与端点B之间所提供之电压为零，图形上显示为第二回波区间765。
如上述之波形讯号输入驱动模块363时，由于精确的计算NMOS FET的重叠导通时间及NMOS FET与PMOS FET的延迟导通时间，故可确实做到零电压转换操作；而每一次PMOS FET的驱动宽度之后，都伴随着精准计算的回波区间，更可有效利用变压模块中的回波能量，达到提高效能的目的。
另外，本实用新型之驱动装置361尚可包含有一反相器(inverter)419、一第一与门(AND gate)412、一第二与门414、一第一或门(OR gate)416及一第二或门418。其中，该反相器419连接开/短路保护装置29，用以接收保护讯号stop并由输出端输出其反相讯号至第一与门412、第二与门414、第一或门416及一第二或门418之一输入端。第一与门412、第二与门414、第一或门416及一第二或门418之另一输入端分别连接波形讯号P1、P2、N1及N2，而输出端则分别连接第一PMOS FET 411、第二PMOS FET 413、第一NMOS FET 415与第二NMOS FET 417之闸极。如此，当系统发生开/短路之情形、接收到系统关闭讯号、或系统调光到全暗的状况时，开/短路保护装置29所输出之保护信号stop即可将驱动装置之PMOS FET及NMOSFET全部关闭，既可保护系统组件免于损坏，且可完全停止电力之输出以节省能源之损耗。
综上所述，本实用新型系有关于一种电源控制系统，尤指一种数字化电源控制系统，其主要利用一组态设定装置以数字方式产生各组态所需之参数，再配合调光讯号及负载功率之调整，而由波形产生器产生适当的波形来驱动变压模块与负载，充分利用数字化的优势，而可精确利用回波能量以提高效能并可降低生产成本者。
惟以上所述者，仅为本实用新型之一较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施之范围，即凡依本实用新型所述之形状、构造、特征及精神所为之均等变化与修饰，均应包括于本实用新型之申请专利范围内。
权利要求1.一种数字化电源控制系统，其特征在于其主要构造系包含有一直流电源，藉以供应系统所需之电力；一组态设定装置，可产生复数个组态讯号，并设有复数个对应于组态讯号之输出端，可选择于其中一输出端输出其所对应之组态讯号；一波形产生装置，连接该组态设定装置，接收组态设定装置之组态讯号而产生复数组波形讯号；一驱动装置，连接该直流电源与该波形产生装置，根据波形产生装置之波形讯号而输出一组驱动电压；一变压模块，连接该驱动装置，可将该组驱动电压转换而输出一交流之工作电压；及一交流负载，连接该变压模块，可利用该工作电压而运作者。
2.如权利要求1所述之电源控制系统，其特征在于其中该组态设定装置尚连接有复数个对应于各组态讯号之组态电阻，各组态电阻之另一端同时连接到一组态电容之一端，该组态电容之另一端则为接地者。
3.如权利要求2所述之电源控制系统，其特征在于其中该组态设定装置之构造包含有一状态机，可产生复数个状态讯号，并设有复数个对应于各状态讯号之输出端，可选择于其中一输出端输出其所对应之状态讯号；一路径选择器，连接该状态机之复数个输出端，另设有复数个端点分别连接对应之组态电阻，而与该组态电容形成复数个充放电电路；一电位侦测电路，其输入端连接组态电容与各组态电阻，用以侦测该组态电容之电位，并根据组态电容之电位变化而输出一组态时脉讯号；一计数器，连接电位侦测电路，可计数组态时脉讯号，于计数至一组态数值时输出一资料讯号；及复数个状态缓存器，对应于状态机之复数个状态讯号，各状态缓存器分别连接计数器之输出端，根据该资料讯号而由对应之状态缓存器输出对应之组态讯号者。
4.如权利要求3所述之电源控制系统，其特征在于其中该组态设定装置于电位侦测电路与计数器之间尚设有一分频器，连接该电位侦测电路，可将该组态时脉讯号进行以该组态数值为分母之分频动作；及一边缘触发器，其输入端连接该分频器，可由分频器输出讯号之边缘触发而由一输出端输出一状态转换讯号至状态机，使状态机切换到下一输出端输出状态讯号；该计数器，则连接边缘触发器之另一输出端，可计数边缘触发器所输出之讯号数，并输出一资料讯号至各状态缓存器者。
5.如权利要求4所述之电源控制系统，其特征在于其中该边缘触发器系为一上升缘触发器。
6.如权利要求3所述之电源控制系统，其特征在于其中该复数个状态讯号系依序包含有一重叠讯号、一延迟讯号、一基础亮度讯号、一调光周期讯号及一回波讯号。
7.如权利要求3所述之电源控制系统，其特征在于其中该路径选择器包含有复数个对应于该状态讯号之三态开关，各三态开关之控制端分别连接状态机对应之输出端，而各开关之一端分别连接对应之组态电阻，另一端则分别接地，与各组态电阻及组态电容形成充放电回路者。
8.如权利要求7所述之电源控制系统，其特征在于其中各三态开关系分别由对应之状态讯号致能，而可于电位高时导通放电，电位低时关闭者。
9.如权利要求4所述之电源控制系统，其特征在于其中该电位侦测电路系可于其输入端之电位小于一第一组态电位时输出一高电位讯号，而于输入端之电位大于一第二组态电位时输出一低电位讯号，藉由序列之高电位讯号与低电位讯号组成一组态时脉讯号输出到该分频器。
10.如权利要求9所述之电源控制系统，其特征在于其中该电位侦测电路尚包含有一充电输出端连接该组态电容与各组态电阻，可于其输入端之电位小于该第一组态电位时对组态电容进行充电；而于其输入端之电位大于该第二组态电位时停止充电。
11.如权利要求9所述之电源控制系统，其特征在于其中该第一组态电位系小于第二组态电位者。
12.如权利要求4所述之电源控制系统，其特征在于其中该组态数值之设定系可降低高斯噪声之影响者。
13.如权利要求2所述之电源控制系统，其特征在于其中该组态电容之电容值与各组态电阻之电阻值系可依使用者之需求设定者。
14.如权利要求1所述之电源控制系统，其特征在于尚包含有一回授电路，连接该交流负载；及一功率侦测器，连接该回授电路及该波形产生装置，可侦测交流负载之运作功率并输出一功率调整讯号至波形产生装置，可改变该波形讯号藉以调整负载之功率者。
15.如权利要求14所述之电源控制系统，其特征在于其中该回授电路包含有一第一二极管，其p型侧连接交流负载，n型侧连接一回授电阻、一第一电阻及一第二电阻；一第二二极管，其n型侧连接交流负载及第一二极管之p型侧，p型侧连接该第一电阻之另一端并接地；一第一电容，其一端连接回授电阻之另一端，另一端接地；一第三电阻，并联于该第一电容，而与该第一电容形成一充放电电路；及一第二电容，其一端连接该第二电阻之另一端，另一端则为接地；其中该回授电阻与第一电容连接之一端亦连接至功率侦测电路。
16.如权利要求15所述之电源控制系统，其特征在于其中该功率侦测器之构造系包含有一电压控制振荡器，设有一控制端点连接该回授电阻与第一电容连接之一端，可对第一电容与第三电阻所形成之充放电电路进行充电与放电，另设有一输出端点，可于该控制端点之电位大于一第一功率电位时输出一低电位讯号，而于控制端点之电位小于一第二功率电位时输出一高电位讯号，藉由序列之高电位讯号与低电位讯号组成一功率时脉讯号；一分频器，连接电压控制振荡器之输出端，可对该功率时脉讯号进行以一第一功率数值为分母之分频动作；一边缘触发器，其输入端连接该分频器，可由分频器输出讯号之边缘触发而由其输出端输出一触发讯号；一计数器，其输入端连接边缘触发器之输出端，用以计数触发讯号，并于其输出端输出其所计数之数值；一比较器，连接计数器之输出端，可将计数器输出之数值与一第二功率数值进行比较动作，当计数器输出之数值大于该第二功率数值时，由其输出端输出一减讯号，而计数器输出之数值小于该第二功率数值时，由输出端输出一加讯号；及一贮存器，其输入端连接比较器之输出端，根据比较器输出之讯号而产生该功率调整讯号至该波形产生装置，而波形产生装置则可依该功率讯整讯号配合组态讯号产生该波形讯号。
17.如权利要求16所述之电源控制系统，其特征在于其中该计数器尚包含有一电位侦测器，设有一控制端，连接于回授电路第二电阻与第二电容之间，当该控制端之电位大于该第二功率电位时计数器进行计数动作，当控制端之电位小于该第二功率电位时计数器停止计数动作。
18.如权利要求16所述之电源控制系统，其特征在于其中该第一功率电位系大于第二功率电位者。
19.如权利要求16所述之电源控制系统，其特征在于其中该第一功率数值系依功率侦测之周期而设定者。
20.如权利要求16所述之电源控制系统，其特征在于其中该第二功率数值系依系统预设之负载电流与回授电阻值而设定者。
21.如权利要求14所述之电源控制系统，其特征在于尚包含有一讯号转换器，其输入端可接收一模拟调光讯号，将该模拟调光讯号转换为数字调光讯号后，再由输出端输出到波形产生装置，可使波形产生装置依该数字调光讯号配合组态讯号而产生该波形讯号。
22.如权利要求21所述之电源控制系统，其特征在于尚包含有一开/短路保护装置，设有复数个输入端分别连接讯号转换器及功率侦测器，并接收一脉冲宽度调制讯号及一开/关讯号，可选择于模拟调光讯将亮度调到全暗、脉冲宽度调制讯号将亮度调到全暗、该开/关讯号为关及功率侦测器侦测负载为开/短路状态及其组合式之其中之一种状态时，由输出端输出一保护讯号至驱动装置及功率侦测器，可使驱动装置关闭而功侦测器停止输出功率调整讯号。
23.如权利要求14所述之电源控制系统，其特征在于其中该组态设定装置、波形产生装置及功率侦测器系可整合于一驱动控制芯片中。
24.如权利要求6所述之电源控制系统，其特征在于其中该驱动装置之构造系包含有一第一P信道金氧半场效晶体管，其源极连接直流电源，汲极则连接一第一端点；一第二P信道金氧半场效晶体管，其源极连接直流电源，汲极则连接一第二端点；一第一N信道金氧半场效晶体管，其汲极连接该第一端点，源极则接地；及一第二N信道金氧半场效晶体管，其汲极连接该第二端点，源极则接地；其中，第一端点与第二端点分别连接到变压模块电压输入端之两端，而各金氧半场效晶体管之闸极则分别连接到波形产生装置之输出端，由各波形讯号控制各金氧半场效晶体管之导通与关闭，藉以输出该驱动电压到变压模块者。
25.如权利要求24所述之电源控制系统，其特征在于其中该复数组波形讯号系包含有一第一波形讯号、一第二波形讯号、一第三波形讯号及一第四波形讯，分别连接到第一P信道、第二P信道、第一N信道及第二N信道金氧半场效晶体管之闸极，藉以控制其导通及关闭者。
26.如权利要求25所述之电源控制系统，其特征在于其中该驱动装置系以状态讯号的两个循环为一个驱动周期。
27.如权利要求26所述之电源控制系统，其特征在于其中该状态讯号为第一个重叠讯号时，第一、第二、第三及第四波形讯号同为高电位。
28.如权利要求26所述之电源控制系统，其特征在于其中该状态讯号为第一个延迟讯号时，第一波形讯号为高电位、第二波形讯号为高电位、第三波形讯号为高电位、第四波形讯号为低电位。
29.如权利要求26所述之电源控制系统，其特征在于其中该状态讯号为第一个驱动时间(基础亮度信号及调光周期讯号)时，第一波形讯号为低电位、第二波形讯号为高电位、第三波形讯号为高电位、第四波形讯号为低电位。
30.如权利要求26所述之电源控制系统，其特征在于其中该状态讯号为第一个回波讯号时，第一波形讯号为高电位、第二波形讯号为高电位、第三波形讯号为高电位、第四波形讯号为低电位。
31.如权利要求26所述之电源控制系统，其特征在于其中该状态讯号为第二个重叠讯号时，第一、第二、第三及第四波形讯号同为高电位。
32.如权利要求26所述之电源控制系统，其特征在于其中该状态讯号为第二个延迟讯号时，第一波形讯号为高电位、第二波形讯号为低电位、第三波形讯号为高电位、第四波形讯号为高电位。
33.如权利要求26所述之电源控制系统，其特征在于其中该状态讯号为第二个驱动时间信号(基础亮度信号及调光周期)讯号时，第一波形讯号为高电位、第二波形讯号为低电位、第三波形讯号为低电位、第四波形讯号为高电位。
34.如权利要求26所述之电源控制系统，其特征在于其中该状态讯号为第二个回波讯号时，第一波形讯号为高电位、第二波形讯号为低电位、第三波形讯号为高电位、第四波形讯号为高电位。
35.如权利要求24所述之电源控制系统，其特征在于其中该驱动装置尚包含有一反相器，其输入端用以接收一保护讯号，而于其输出端输出一反相讯号；一第一与门，其输入端分别连接波形产生装置输出之第一波形讯号与反相器之输出端，其输出端连接第一P信道金氧半场效晶体管之闸极；一第二与门，其输入端分别连接波形产生装置输出之第二波形讯号与反相器之输出端，其输出端连接第二P信道金氧半场效晶体管之闸极；一第一或门，其输入端分别连接波形产生装置输出之第三波形讯号与反相器之输出端，其输出端连接第一N信道金氧半场效晶体管之闸极；及一第二或门，其输入端分别连接波形产生装置输出之第四波形讯号与反相器之输出端，其输出端连接第二N信道金氧半场效晶体管之闸极；可依该保护讯号而关闭驱动装置之个场效晶体管者。
36.如权利要求1所述之电源控制系统，其特征在于其中该变压模块系可选择为压电陶瓷变压器及绕线式变压器之其中之一者。
37.如权利要求1所述之电源控制系统，其特征在于其中该交流负载系可为一冷阴极管。
专利摘要本实用新型系有关于一种电源控制系统，尤指一种数字化电源控制系统，其主要构造系包含有一可供应系统所需电力之直流电源；一用以产生复数个组态讯号之组态设定装置；一用以产生波形讯号之波形产生装置；一连接直流电源并依波形讯号输出驱动电压之驱动装置；一可将驱动电压转换而输出交流工作电压之变压模块；一连接变压模块利用其所输出之交流工作电压运作之交流负载；一连接交流负载之回授电路；及一功率侦测器，连接回授电路而可侦测交流负载之输出功率，并依侦测结果输出调整讯号至波形产生装置，可藉以改变波形讯号而调整输出功率者。
文档编号H02M3/06GK2726211SQ20042008597
公开日2005年9月14日 申请日期2004年9月21日 优先权日2004年9月21日
发明者祁玉林, 李勇 申请人:陈丹