專利名稱：具有前饋補(bǔ)償?shù)母呔日袷幤飨到y(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及振蕩器系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明提供了具有前饋補(bǔ)償?shù)母呔日袷幤飨到y(tǒng)。僅僅作為示例，本發(fā)明已應(yīng)用于冷陰極熒光燈(CCFL)背光驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)。然而將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明具有寬得多的應(yīng)用范圍。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于CCFL背光驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)以外的集成電路系統(tǒng)。在另一示例中，本發(fā)明可以應(yīng)用于集成電路以外的設(shè)備。
背景技術(shù)：
振蕩器系統(tǒng)在冷陰極熒光燈(CCFL)背光驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)中通常用作用于脈寬調(diào)制 (PWM)的重要組件。例如，振蕩器系統(tǒng)可以生成用于內(nèi)部定時(shí)控制的高頻時(shí)鐘信號(hào)以及與誤差信號(hào)相比較的高頻斜坡(ramp)信號(hào)。
圖1 (A)和圖1⑶是示出傳統(tǒng)PWM控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示圖。PWM控制系統(tǒng)100包括誤差放大器110、振蕩器120、PWM比較器130、電容器140以及驅(qū)動(dòng)器150。振蕩器120被配置為生成斜坡信號(hào)122和時(shí)鐘信號(hào)124。另外，振蕩器120被連接到電阻器192，電阻器 192可用來(lái)調(diào)節(jié)斜坡信號(hào)122和時(shí)鐘信號(hào)124的頻率。誤差放大器110在“ + ”端子處接收參考電壓V,ef并且在“_”端子處接收反饋電壓 VFB。反饋電壓指示流經(jīng)CCFL 160的電流的大小。參考電壓與反饋電壓之間的差值被誤差放大器110放大，誤差放大器110的輸出端子116連接到電容器140。電容器140用作用于系統(tǒng)回路穩(wěn)定性的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。如圖I(A)和圖1⑶所示，電容器140與誤差放大器110 —起向PWM比較器130 輸出CMP信號(hào)142。PWM比較器130還從振蕩器120接收斜坡信號(hào)122。由PWM比較器130 將斜坡信號(hào)122與CMP信號(hào)142相比較，PWM比較器130將PWM控制信號(hào)132發(fā)送給驅(qū)動(dòng)器150。PWM控制信號(hào)132的占空比至少部分地取決于CMP信號(hào)142與斜坡信號(hào)122之間的比較。驅(qū)動(dòng)器150接收PWM控制信號(hào)132并且將PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)152輸出給電源級(jí)(power stage) 165。電能從電源級(jí)165通過(guò)變壓器190被傳輸給輸出級(jí)。流經(jīng)CCFL 160的電流被電阻器195轉(zhuǎn)換為反饋電壓。圖2是示出如圖1㈧和圖1⑶所示的傳統(tǒng)PWM控制系統(tǒng)100的波形的簡(jiǎn)化示圖。 PWM比較器130在“ + ”端子處接收CMP信號(hào)142并且在“_”端子處接收斜坡信號(hào)(Ramp) 122。 如果CMP信號(hào)142的電壓高于斜坡信號(hào)122的電壓，則PWM信號(hào)132的電壓為邏輯高電平。 如果CMP信號(hào)142的電壓低于斜坡信號(hào)122的電壓，則PWM信號(hào)132的電壓為邏輯低電平。 因此，PWM信號(hào)132的占空比由CMP信號(hào)142和斜坡信號(hào)122的波形確定。另夕卜，PWM信號(hào) 132的頻率與由振蕩器120生成的斜坡信號(hào)122和時(shí)鐘信號(hào)IM的頻率相同。斜坡信號(hào)122 的頻率獨(dú)立于輸入電壓Vin，并且斜坡信號(hào)122的上升斜率(upward slope)獨(dú)立于輸入電壓 VIN。圖3是示出傳統(tǒng)振蕩器120的簡(jiǎn)化示圖，并且圖4是示出傳統(tǒng)振蕩器120的波形的簡(jiǎn)化示圖。
如圖3所示，振蕩器120包括電壓比較器305和310、電容器320以及開(kāi)關(guān)325和 330。電壓比較器305和310分別使用內(nèi)部參考電壓V1^P VJ乍為閾值電壓。參考電壓Vh被設(shè)置為高于參考電壓\。對(duì)于電容器320，電流Ic用作充電電流，電流Id用作放電電流。具體地，在振蕩器 120被激活之后，開(kāi)關(guān)325閉合并且開(kāi)關(guān)330斷開(kāi)。電流Ie隨后對(duì)電容器320充電，電容器 320輸出電壓322。電壓322是斜坡信號(hào)122。如果電壓322變得高于參考電壓VH，則開(kāi)關(guān) 325斷開(kāi)并且開(kāi)關(guān)330閉合。因此，電流Ie停止對(duì)電容器320充電，并且電流Id開(kāi)始對(duì)電容器320放電。當(dāng)電壓322變得低于參考電壓\時(shí)，開(kāi)關(guān)325再次閉合并且開(kāi)關(guān)330再次斷開(kāi)。 然后，電流k停止對(duì)電容器320放電，并且電流Ie開(kāi)始對(duì)電容器320充電直到電壓322變得再次高于參考電壓Vh為止。如圖3所示，電容器320在振蕩器120所在的芯片內(nèi)部。該芯片還可以包括用來(lái)提高振蕩頻率的精度和一致性的微調(diào)電路(trimming circuit)。在另一示例中，電流Ic和Id由電阻器192確定。如圖4所示，針對(duì)電容器320的這種充電和放電處理通常是連續(xù)的。另外，每個(gè)充電時(shí)段用Tm表示，每個(gè)放電時(shí)段用Ttw表示。
m-FjxC0Ton =^h L! °
1C(ΙΑ)
—(K)XC0
τ 一.
1 OFF ““τ
1D(IB) 其中，C。表示電容器320的電容值。因此，
11IcxIDΛ = Ton + Toff = (Vh-V1)XC0xIUII(2)其中，fs表示斜坡信號(hào)122和時(shí)鐘信號(hào)124的頻率。此外，例如，斜坡信號(hào)122的占空比D為
Tqn τ τ
iON ^tiOFF(3 )如上所述的傳統(tǒng)PWM控制系統(tǒng)通常具有一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)。例如，如果輸入電壓Vin 改變，則流經(jīng)CCFL的電流可能立即改變，但是反饋環(huán)具有相對(duì)較慢的響應(yīng)。因此，對(duì)PWM控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)常常不夠快?？梢岳们梆佈a(bǔ)償技術(shù)來(lái)改進(jìn)傳統(tǒng)的PWM控制系統(tǒng)。前饋補(bǔ)償技術(shù)在一定程度上可以改進(jìn)傳統(tǒng)PWM控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和可靠性。由于斜坡信號(hào)通常是由振蕩器生成的， 因此，前饋技術(shù)已實(shí)現(xiàn)在傳統(tǒng)的振蕩器設(shè)計(jì)中。圖5是示出具有前饋補(bǔ)償?shù)膫鹘y(tǒng)振蕩器系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示圖，圖6是示出利用如圖5 所示的振蕩器系統(tǒng)的PWM控制系統(tǒng)的定時(shí)關(guān)系的簡(jiǎn)化示圖。如圖5所示，電阻器502和電容器504在控制芯片510外部，并且用來(lái)調(diào)節(jié)振蕩器系統(tǒng)的輸出頻率。另外，電阻器522和5M在控制芯片510內(nèi)部并且用來(lái)確定補(bǔ)償比率。振蕩器系統(tǒng)的斜坡信號(hào)550在節(jié)點(diǎn)506處輸出。首先，作為輸入電壓Vin經(jīng)由電阻器502對(duì)電容器504充電的結(jié)果，斜坡信號(hào)550的電壓電平增大。如果節(jié)點(diǎn)506處的電壓電平變得高于參考電壓Vh，則比較器532輸出邏輯低電平的電壓534。由于參考電壓\低于參考電壓VH，因此，相比之下比較器536輸出邏輯高電平的電壓538。輸出電壓534和538由邏輯門(mén)540、542和544進(jìn)行處理。邏輯門(mén) 540和542形成RS觸發(fā)器，并且邏輯門(mén)544是非(NOT)門(mén)。如果電壓534為邏輯低電平并且電壓538為邏輯高電平，則非門(mén)544將輸出邏輯高電平的電壓M6。因此，晶體管560導(dǎo)通并且電容器504被放電。當(dāng)節(jié)點(diǎn)506處的斜坡信號(hào)的電壓電平變得低于參考電壓\時(shí)，電壓546變?yōu)檫壿嫷碗娖剑@使得晶體管560截止。 因此，輸入電壓Vin開(kāi)始再次對(duì)電容器504充電。如圖5和圖6所示，參考電SVh隨著輸入電壓Vin而改變。具體地，
權(quán)利要求
1.一種用于生成一個(gè)或多個(gè)斜坡信號(hào)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 振蕩器，被配置為至少生成時(shí)鐘信號(hào)；以及斜坡信號(hào)生成器，被配置為至少接收所述時(shí)鐘信號(hào)并且生成第一斜坡信號(hào)，所述斜坡信號(hào)生成器被連接到包括第一端子和第二端子的第一電阻器；其中，所述第一電阻器被配置為在所述第一端子處接收輸入電壓并且在所述第二端子處被連接到所述斜坡信號(hào)生成器，所述第一電阻器與第一電阻值相關(guān)聯(lián)； 其中所述時(shí)鐘信號(hào)至少與設(shè)定頻率相關(guān)聯(lián)；如果所述輸入電壓從第一電壓值改變?yōu)榈诙妷褐?，則所述設(shè)定頻率不變，所述第一電壓值不同于所述第二電壓值；所述第一斜坡信號(hào)至少與所述設(shè)定頻率以及第一斜率相關(guān)聯(lián)，所述第一斜率與所述第一斜坡信號(hào)的增大有關(guān)；以及如果所述輸入電壓從所述第一電壓值改變?yōu)樗龅诙妷褐?，則所述第一斜率改變。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一電阻值是可調(diào)節(jié)的。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，如果所述第一電阻值改變并且所述輸入電壓不變， 則所述第一斜率改變。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中 所述振蕩器還被配置為生成第二斜坡信號(hào)；所述第二斜坡信號(hào)至少與所述設(shè)定頻率以及第二斜率相關(guān)聯(lián)，所述第二斜率與所述第二斜坡信號(hào)的增大有關(guān)；以及如果所述輸入電壓從所述第一電壓值改變?yōu)樗龅诙妷褐担瑒t所述第二斜率的大小不變。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述振蕩器被連接到第二電阻器，所述第二電阻器與第二電阻值相關(guān)聯(lián)； 所述設(shè)定頻率至少部分地取決于所述第二電阻值；以及所述設(shè)定頻率在實(shí)際范圍中獨(dú)立于所述輸入電壓。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述斜坡信號(hào)生成器被配置為接收流經(jīng)所述第一電阻器的第一電流。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述斜坡信號(hào)生成器包括電容器以及一個(gè)或多個(gè)電流鏡；所述斜坡信號(hào)生成器還被配置為如果所述時(shí)鐘信號(hào)為邏輯低電平，則至少基于與所述第一電流相關(guān)聯(lián)的信息利用所述一個(gè)或多個(gè)電流鏡來(lái)生成第二電流；以及所述斜坡信號(hào)生成器還被配置為如果所述時(shí)鐘信號(hào)為邏輯低電平，則利用所述第二電流對(duì)所述電容器充電。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述第二電流與所述第一電流成比例。
9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中 所述電容器包括第三端子和第四端子； 所述第三端子被偏置為設(shè)定電壓；以及所述第四端子被配置為輸出所述第一斜坡信號(hào)。
10.一種用于生成脈寬調(diào)制控制信號(hào)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 振蕩器，被配置為至少生成時(shí)鐘信號(hào)；斜坡信號(hào)生成器，被配置為至少接收所述時(shí)鐘信號(hào)并且生成斜坡信號(hào)，所述斜坡信號(hào)生成器被連接到包括第一端子和第二端子的第一電阻器；誤差放大器，被連接到電容器，所述誤差放大器被配置為接收設(shè)定電壓和反饋電壓并且利用所述電容器生成經(jīng)放大信號(hào)；比較器，被配置為接收所述經(jīng)放大信號(hào)和所述斜坡信號(hào)，并且至少基于與所述經(jīng)放大信號(hào)和所述斜坡信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)生成比較信號(hào)；非門(mén)，被配置為接收所述時(shí)鐘信號(hào)并且生成經(jīng)處理信號(hào)；以及與門(mén)，被配置為接收所述經(jīng)處理信號(hào)和所述比較信號(hào)，并且生成用于脈寬調(diào)制的輸出信號(hào)；其中，所述第一電阻器被配置為在所述第一端子處接收輸入電壓并且在所述第二端子處被連接到所述斜坡信號(hào)生成器，所述第一電阻器與第一電阻值相關(guān)聯(lián)； 其中所述時(shí)鐘信號(hào)至少與設(shè)定頻率相關(guān)聯(lián)；如果所述輸入電壓從第一電壓值改變?yōu)榈诙妷褐?，則所述設(shè)定頻率不變，所述第一電壓值不同于所述第二電壓值；所述輸出信號(hào)至少與所述設(shè)定頻率和占空比相關(guān)聯(lián)；以及如果所述輸入電壓從所述第一電壓值改變?yōu)樗龅诙妷褐担瑒t所述占空比改變。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括驅(qū)動(dòng)器，被配置為接收所述輸出信號(hào)并且輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 其中，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)用來(lái)確定流經(jīng)冷陰極熒光燈的電流。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述反饋電壓與所述電流成比例。
13.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述振蕩器被連接到第二電阻器，所述第二電阻器與第二電阻值相關(guān)聯(lián)； 所述設(shè)定頻率至少部分地取決于所述第二電阻值；以及所述設(shè)定頻率在實(shí)際范圍中獨(dú)立于所述輸入電壓。
14.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述第一電阻值是可調(diào)節(jié)的。
15.一種用于生成一個(gè)或多個(gè)斜坡信號(hào)的方法，該方法包括 由振蕩器至少生成時(shí)鐘信號(hào)；由電阻器接收輸入電壓，所述電阻器與電阻值相關(guān)聯(lián)； 生成流經(jīng)所述電阻器的第一電流；由斜坡信號(hào)生成器至少接收所述第一電流以及所述時(shí)鐘信號(hào)；以及至少基于與所述第一電流和所述時(shí)鐘信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)生成第一斜坡信號(hào)； 其中所述時(shí)鐘信號(hào)至少與設(shè)定頻率相關(guān)聯(lián)；如果所述輸入電壓從第一電壓值改變?yōu)榈诙妷褐?，則所述設(shè)定頻率不變，所述第一電壓值不同于所述第二電壓值；所述第一斜坡信號(hào)至少與所述設(shè)定頻率以及第一斜率相關(guān)聯(lián)，所述第一斜率與所述第一斜坡信號(hào)的增大有關(guān)；以及如果所述輸入電壓從所述第一電壓值改變?yōu)樗龅诙妷褐?，則所述第一斜率改變。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，如果所述電阻值改變并且所述輸入電壓不變，則所述第一斜率改變。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括 由所述振蕩器生成第二斜坡信號(hào)； 其中所述第二斜坡信號(hào)至少與所述設(shè)定頻率以及第二斜率相關(guān)聯(lián)，所述第二斜率與所述第二斜坡信號(hào)的增大有關(guān)；以及如果所述輸入電壓從所述第一電壓值改變?yōu)樗龅诙妷褐?，則所述第二斜率的大小不變。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，用于生成第一斜坡信號(hào)的處理包括如果所述時(shí)鐘信號(hào)為邏輯低電平，則由一個(gè)或多個(gè)電流鏡至少基于與所述第一電流相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)生成第二電流；如果所述時(shí)鐘信號(hào)為邏輯低電平，則利用所述第二電流對(duì)電容器充電；以及由所述電容器輸出所述第一斜坡信號(hào)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述第二電流與所述第一電流成比例。
20.一種用于生成脈寬調(diào)制控制信號(hào)的方法，該方法包括 由振蕩器至少生成時(shí)鐘信號(hào)；由電阻器接收輸入電壓，所述電阻器與電阻值相關(guān)聯(lián)； 生成流經(jīng)所述電阻器的第一電流；由斜坡信號(hào)生成器至少接收所述第一電流和所述時(shí)鐘信號(hào)；至少基于與所述第一電流和所述時(shí)鐘信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)生成斜坡信號(hào)；由誤差放大器接收設(shè)定電壓和反饋電壓；至少基于與所述設(shè)定電壓和所述反饋電壓相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)生成經(jīng)放大信號(hào)； 由比較器接收所述經(jīng)放大信號(hào)和所述斜坡信號(hào)；至少基于與所述經(jīng)放大信號(hào)和所述斜坡信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)生成比較信號(hào)； 由非門(mén)接收所述時(shí)鐘信號(hào)；至少基于與所述時(shí)鐘信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)生成經(jīng)處理信號(hào)； 由與門(mén)接收所述經(jīng)處理信號(hào)和所述比較信號(hào)；以及至少基于與所述經(jīng)處理信號(hào)和所述比較信號(hào)相關(guān)聯(lián)的信息來(lái)生成用于脈寬調(diào)制的輸出信號(hào)； 其中所述時(shí)鐘信號(hào)至少與設(shè)定頻率相關(guān)聯(lián)；如果所述輸入電壓從第一電壓值改變?yōu)榈诙妷褐?，則所述設(shè)定頻率不變，所述第一電壓值不同于所述第二電壓值；所述輸出信號(hào)至少與所述設(shè)定頻率和占空比相關(guān)聯(lián)；以及如果所述輸入電壓從所述第一電壓值改變?yōu)樗龅诙妷褐?，則所述占空比改變。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括由驅(qū)動(dòng)器接收所述輸出信號(hào)；以及輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)以確定流經(jīng)冷陰極熒光燈的第二電流。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述反饋電壓與所述第二電流成比例。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了具有前饋補(bǔ)償?shù)母呔日袷幤飨到y(tǒng)及其方法。提供了用于生成一個(gè)或多個(gè)斜坡信號(hào)的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括一個(gè)用于生成時(shí)鐘信號(hào)的振蕩器以及一個(gè)斜坡信號(hào)生成器，該斜坡信號(hào)生成器能夠接收時(shí)鐘信號(hào)且產(chǎn)生與接收時(shí)鐘信號(hào)同頻率的斜坡信號(hào)。另外，斜坡信號(hào)生成器被連接到包括第一端子和第二端子的第一電阻器。第一電阻器的第一端子接收輸入電壓，其第二端子被連接到斜坡信號(hào)生成器。此外，第一電阻器與第一電阻值相關(guān)聯(lián)。而且，時(shí)鐘信號(hào)至少與設(shè)定頻率相關(guān)聯(lián)。如果輸入電壓從第一電壓值改變?yōu)榈诙妷褐?，則設(shè)定頻率不變。第一電壓值不同于第二電壓值。
文檔編號(hào)H02M3/158GK102255506SQ20101018275
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者方烈義, 朱力強(qiáng), 李淼 申請(qǐng)人:昂寶電子(上海)有限公司