专利名称：可变频驱动双极型晶体管构成的半桥振荡器及其激励方法
技术领域：
本实用新型涉及一种半桥振荡器及其激励方法，尤其涉及一种可变频驱动双极型晶体管构成的半桥振荡器及其激励方法。
背景技术：
现有技术驱动半桥振荡器的方法目前可分为两个大类，一种是“自激”的方法；另一种称之为“它激”的方法。
在“自激”方法中，是由高频变压器将输入和输出构成反馈回路，从而形成自激振荡。“自激”方法的优点是线路简单，其缺点是频率单一，不易做成变频方式。
在“它激”方法中，是先由压控振荡器(VCO)产生振荡波形，然后再去推动半桥电路。“它激”方法的最大优点是，能使振荡器的频率可变，这是因为半桥电路的振荡频率是由压控振荡器(VCO)频率所决定的，由此这种可变频率的方式可使某些电路的性能大大扩展，例如可变频的电子镇流器就可实现灯管的预热、调节光亮等等。
目前用“它激”方式做成的产品非常多，国际上有几家大的IC设计制造厂制成电子镇流器集成电路就采用它激方式。例如，IR(国际整流器公司)的IR215X系列；AT&T的ATT2161/2162；ST(意法半导体)的L6574；Samsung的KA7522/7531；西门子的TDA4814/4816；飞利浦的NE5565；MicroLinear的ML4830等。但是，这一类电路的共同特点是只能推动MOS晶体管，而不能推动双极型晶体管。其原因是，驱动上桥臂的辅助电源是用电容自举方式来实现的，这种方法只能驱动属电荷器件的MOS晶体管，而若要推动属电流器件的双极性晶体管就不行了。到目前为止，还没有推出过很实用的驱动由双极性晶体管构成的半桥振荡电路的激励方法，国内和国外也没有推出过能驱动双极型晶体管的电子镇流器专用芯片。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种可变频驱动双极型晶体管构成的半桥振荡器及其激励方法，它不仅能驱动由双极性晶体管构成的半桥振荡电路，并且电路功耗小，性能稳定，能容易制成电子整流器及开关电源用的专用集成电路。
本发明的目的是这样实现的一种可变频驱动由双极型晶体管构成的半桥振荡器，包括一压控振荡模块，该压控振荡模块是一个受电压控制的频率发生器，它提供工作过程中所需的各种频率的振荡信号；一高频变压器，提供工作过程中所需的电压；一半桥振荡器电路，它由双极型晶体管构成，用于产生可变化的振荡频率；其特点是还包括一波形变换模块，该波形变换模块用于将压控振荡模块即频率发生器所产生的振荡信号转换成正弦波信号；一缓冲放大模块，该缓冲放大模块接收波形变换送出的正弦波信号，并将正弦波信号缓冲放大后送出同相和反相推挽输出，在A和B两点得到是交流的正弦波。
在上述的可变频驱动由双极型晶体管构成的半桥振荡器中，其中，所述的缓冲放大模块中设置有两放大驱动器，一反相驱动器，该反相驱动器接收波形变换模块送出的正弦波信号后进行反相放大后输出；一同相驱动器，该同相驱动器接收波形变换模块送出的正弦波信号后进行同相放大后输出。
一种用于上述可变频驱动由双极型晶体管构成的半桥振荡器的激励方法，其特点是包括以下步骤步骤一，先由该压控振荡模块产生高频谐波，以提供工作过程中所需的各种频率的振荡信号，送入波形变换模块；步骤二，波形变换模块将所接收到的高频谐波进行波形变换，形成正弦波后送入缓冲放大模块；
步骤三，缓冲放大模块中的两驱动器同时工作，其中，反相驱动器接收波形变换模块送出的正弦波信号后进行缓冲反相放大后输出；同相驱动器接收波形变换模块送出的正弦波信号后进行缓冲同相放大后输出；使之高频变压器初级线圈A和B两点得到交流的正弦波。
本实用新型可变频驱动双极型晶体管构成的半桥振荡器及其激励方法，由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术半桥振荡器相比，具有以下的优点和积极效果1.本发明由于在压控振荡模块后设置波形变换模块和缓冲放大模块，波形变换模块将压控振荡模块即频率发生器所产生的振荡信号转换成正弦波信号；缓冲放大模块将正弦波信号缓冲放大后送出同相和反相推挽输出，使之在高频变压初级线圈A和B两点得到是交流的正弦波，由此在正弦波的整个周期内，电压是随时间而变化，这样磁铁的磁通就不容易发生磁饱和现象，传输效率大为提高，适合做成集成电路；并且会自动产生死区(dead time)时间，这样可保证双极型晶体管T1和T2工作在良好的开关状态，不可能发生“共通”现象；而且半桥振荡电路做成的振荡电路，频率调节稳定，双极型晶体管T1和T2的温升指标很好。
通过以下对本实用新型可变频驱动双极型晶体管构成的半桥振荡器及其激励方法的一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本实用新型的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为图1是依据本发明提出的可变频驱动双极型晶体管构成的半桥振荡器电路框图；图2是本发明中半桥振荡器的波形图；图3是本发明中半桥振荡器开关状态的波形图；具体实施方式
请参见图1所示，这是本发明可变频驱动双极型晶体管构成的半桥振荡器电路框图。本发明可变频驱动双极型晶体管构成的半桥振荡器电路由一压控振荡10、一波形变换模块20、一缓冲放大模块30、一高频变压器40、一半桥振荡器电路50五部分组成。其中，压控振荡10，它是一个受电压控制的频率发生器，提供工作过程中所需的各种频率的振荡信号；波形变换模块20，该波形变换模块20用于将压控振荡模块10即频率发生器所产生的振荡信号转换成正弦波信号；一缓冲放大模块30，该缓冲放大模块30接收波形变换20送出的正弦波信号，并将正弦波信号缓冲放大后送出同相和反相推挽输出，在A和B两点得到是交流的正弦波，本实施例中，缓冲放大模块30中设置一反相驱动器31和一同相驱动器32，该反相驱动器31接收波形变换模块20送出的正弦波信号后进行反相放大后输出；该同相驱动器32接收波形变换模块20送出的正弦波信号后进行同相放大后输出；高频变压器40，用于提供工作过程中所需的电压，它的初级线圈与缓冲放大模块30反相驱动器31和同相驱动器32A和B两输出端连接，次级两线圈的与半桥振荡器电路50双极型两晶体管连接；半桥振荡器电路50，它由双极型晶体管构成，用于产生可变化的振荡频率；双极型两晶体管T1和T2的基极和发射极分别与次级两线圈的四端连接。
请结合图1参见图2所示，图2是本发明中半桥振荡器的波形图。半桥振荡器从一般的传统意义上来说，只要在高频变压器线圈L的初级两端加上一个交流脉冲波形，在这个交流脉冲中间插了一段死区(dead time)，其作用是让上桥臂(high side)和下桥臂(low side)轮流导通的间隙有一段T1和T2同时不导通的时间，这样可以保证T1和T2没有“共通”的现象。图2的波形就是描述了这种过程。图2中的初级激励信号经偶合在高频变压器线圈L的两个次级线圈产生两个反相的脉冲信号，这两个信号分别送入T1和T2的基极，T1、T2开始轮流工作，电路即可震荡了。
由上可知，图1这种电路要可靠地工作必须满足以下2个基本条件1.由于双极型两晶体管T1和T2是电流型的双极性晶体管，故必须要有足够的基极注入电流；2.双极型晶体管T1和T2的激励波形要有合适的“死区”时间。
目前图2这种波形只是一种理想情况，电路的实际工作情况并非如此简单，原因有两点
1.推挽输出驱动的L不是一个纯电阻负载，而是一个电抗感性负载，这样在磁环L1的初级和次级的电压会产生相位差，正是由于这个相位差，即使送到高频变压器初级的脉冲已经设计了死区(dead time)，但传到次级的波形已严重失真，这种失真会使死区时间不复存在，这种情况肯定会导致T1和T2有共通过程，功率管T1和T2很容易烧毁，电路的可靠性极差。
2.若用脉冲信号加在L1两端，由于脉冲的平坦部分这段波形的dV/dT＝0，也就是说在这段时间里电压不随时间而变化，这种状态很容易使磁铁进入磁饱和态，一旦磁饱和，那么在高频变压器的次级就无法获得能量，驱动器的输出能量就不能提供给晶体管T1和T2，电路就无法工作。当然，也可以增大高频铁芯的面积和增加缓冲放大的输出功率来克服这个问题，但这样会增大变压器的体积和整个电路的功耗，这从价格和体积的角度考虑都是不可取的。
因此，为了满足以上两个基本条件，就应将加载在L初级上的信号波形加以改造，因此，一种用于上述可变频驱动由双极型晶体管构成的半桥振荡器的激励方法，包括以下步骤第一，先由该压控振荡模块10产生高频谐波，以提供工作过程中所需的各种频率的振荡信号，送入波形变换模块20；第二，波形变换模块20将所接收到的高频谐波进行波形变换，形成正弦波后送入缓冲放大模块30；第三，缓冲放大模块30中的两驱动器同时工作，其中，反相驱动器31接收波形变换模块20送出的正弦波信号后进行缓冲反相放大后输出；同相驱动器32接收波形变换模块20送出的正弦波信号后进行缓冲同相放大后输出；使之高频变压器初级线圈A和B两点得到交流的正弦波。
采用正弦波可以有以下几个好处(请结合图1和图2参见图3所示)1.在正弦波的整个周期内，其dV/dT只有一点为0，其电压是随时间而变化，这样磁铁的磁通就不容易发生磁饱和现象，传输效率大为提高。用一个很小的磁环作高频变压器，缓冲驱动器的输出能量很容易传到高频变压器的次级，这对缓冲驱动器的的驱动要求就大大降低，很适合做成集成电路。
2.从频谱的角度来讲，单一频率的正弦波经过变压器，不考虑其他的因素，其失真是很小的。
3.由于次级回路最终是驱动一个双极性晶体管的eb结，会有一个大约0.7V左右的嵌位作用，由于是正弦输入，对应于被嵌位在0.7V电压的时间占整个正弦信号周期的比率不会达到50％，也就是说这种方式会自动产生死区(deadtime)时间，这样可保证T1和T2工作在良好的开关状态，不可能发生“共通”现象。
综上所述，本发明可变频驱动双极型晶体管构成的半桥振荡器及其激励方法，用该方法制作的电路功耗小，双极型晶体管T1和T2的温升指标很好；其振荡电路频率调节稳定；最易制成电子整流器及开关电源用的专用集成电路；本发明能广泛适用于与荧光灯、高强度放电灯、节能灯、金属卤化物灯、高/低压钠灯、汞灯等配套使用的各种电子镇流器产品以及开关电源中。
权利要求
1.一种可变频驱动由双极型晶体管构成的半桥振荡器，包括一压控振荡模块(10)，该压控振荡模块(10)是一个受电压控制的频率发生器，它提供工作过程中所需的各种频率的振荡信号；一高频变压器(40)，提供工作过程中所需的电压；一半桥振荡器电路(50)，它由双极型晶体管构成，用于产生可变化的振荡频率；其特征在于还包括一波形变换模块(20)，该波形变换模块(20)用于将压控振荡模块(10)即频率发生器所产生的振荡信号转换成正弦波信号；一缓冲放大模块(30)，该缓冲放大模块(30)接收波形变换(20)送出的正弦波信号，并将正弦波信号缓冲放大后送出同相和反相推挽输出，在A和B两点得到是交流的正弦波。
2.如权利要求1所述的可变频驱动由双极型晶体管构成的半桥振荡器，其特征在于所述的缓冲放大模块(30)中设置有两放大驱动器，一反相驱动器(31)，该反相驱动器(31)接收波形变换模块(20)送出的正弦波信号后进行反相放大后输出；一同相驱动器(32)，该同相驱动器(32)接收波形变换模块(20)送出的正弦波信号后进行同相放大后输出。
3.一种用于上述可变频驱动由双极型晶体管构成的半桥振荡器的激励方法，其特征在于包括以下步骤步骤一，先由该压控振荡模块(10)产生高频谐波，以提供工作过程中所需的各种频率的振荡信号，送入波形变换模块20；步骤二，波形变换模块(20)将所接收到的高频谐波进行波形变换，形成正弦波后送入缓冲放大模块(30)；步骤三，缓冲放大模块(30)中的两驱动器同时工作，其中，反相驱动器(31)接收波形变换模块(20)送出的正弦波信号后进行缓冲反相放大后输出；同相驱动器(32)接收波形变换模块(20)送出的正弦波信号后进行缓冲同相放大后输出；使之高频变压器初级线圈A和B两点得到交流的正弦波。
全文摘要
本发明涉及一种可变频驱动双极型晶体管构成的半桥振荡器及其激励方法，其中，振荡器包括提供振荡信号的压控振荡模块、提供工作电压的高频变压器、频率可变化的半桥振荡器电路；其特点是还包括波形变换模块，用于将压控振荡模块的振荡信号转换成正弦波信号；缓冲放大模块，它将正弦波信号缓冲放大后送出同相和反相推挽输出；激励方法包括以下步骤由压控振荡模块产生的高频谐波送入波形变换模块；波形变换模块将高频谐波变换成正弦波后送入缓冲放大模块；缓冲放大模块将正弦波信号缓冲放大后送出同相和反相推挽输出，并在高频变压器初级线圈得到交流的正弦波。由此不仅能驱动振荡电路，并且电路功耗小性能稳定，并能容易制成专用集成电路。
文档编号H05B41/282GK1486126SQ0213728
公开日2004年3月31日 申请日期2002年9月29日 优先权日2002年9月29日
发明者王小明, 孟豪 申请人:上海贝岭股份有限公司