專利名稱：一種壓控頻率掃描振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，具體來說是一種壓控頻率掃描振蕩器，主要應(yīng)用于緊湊型熒光燈(CFL)驅(qū)動芯片中。工作時，壓控振蕩器頻率依次經(jīng)過高頻階段、高頻到低頻掃描階段和穩(wěn)定低頻階段三個階段，從高頻連續(xù)掃描到低頻的頻率跨度達(dá)60K，甚至更高。
背景技術(shù)：
隨著綠色照明工程的不斷深入，緊湊型熒光燈(CFL)已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、學(xué)校、 超市，大商廈和寫字樓中。熒光燈屬氣體放電燈，其內(nèi)部充有低氣壓的汞和惰性氣體。熒光燈的發(fā)光靠的是給燈管施加一定的電場，使燈管放電產(chǎn)生紫外線再去激發(fā)熒光粉發(fā)光。所以要點(diǎn)亮熒光燈， 就需要有很高的擊穿電壓。其次，要維持熒光燈的持續(xù)發(fā)光.就需要在熒光燈管的兩端不斷施加一個穩(wěn)定的(即經(jīng)過鎮(zhèn)流的)交變電場。這對CFL電子鎮(zhèn)流器的性能提出了很高的要求。目前市場上的CFL電子鎮(zhèn)流器很多，但是其中采用集成驅(qū)動芯片的電子鎮(zhèn)流器仍然只占少數(shù)。采用集成驅(qū)動芯片的電子鎮(zhèn)流器具有驅(qū)動頻率穩(wěn)定、熒光燈沒有頻閃、具有預(yù)熱功能延長CFL壽命，以及鎮(zhèn)流器功耗低等優(yōu)點(diǎn)。振蕩器是這類驅(qū)動芯片的核心模塊，其性能優(yōu)劣決定了整個鎮(zhèn)流器的性能好壞。本發(fā)明所提供的掃頻壓控振蕩器應(yīng)用于此類鎮(zhèn)流器集成驅(qū)動芯片中，具有高頻預(yù)熱、頻率掃描點(diǎn)火和穩(wěn)定頻率維持發(fā)光的功能。且其實(shí)現(xiàn)方法新穎，電路結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，特別適用于此類CFL鎮(zhèn)流器驅(qū)動芯片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種壓控頻率掃描振蕩器，其實(shí)現(xiàn)方法新穎，實(shí)現(xiàn)電路簡單，減小了芯片面積，降低了芯片成本，適用于CFL驅(qū)動芯片。本發(fā)明的一種壓控頻率掃描振蕩器采用如下技術(shù)方案一種壓控頻率掃描振蕩器，如圖1所示，包括振蕩器、掃頻控制器和偏置基準(zhǔn)。所述偏置基準(zhǔn)的第一輸出和第二輸出連接至所述振蕩器的一輸入，所述偏置基準(zhǔn)的第三輸出和第四輸出連接至所述掃頻控制器的一輸入，所述掃頻控制器的輸出信號Vsw連接至所述振蕩器的另一輸入。所述掃頻控制器主要功能是通過電壓信號Vsw控制所述振蕩器的工作頻率。如圖2所示，正常工作時，所述掃頻控制器控制所述振蕩器依次經(jīng)過恒定高頻階段(Ο-tl)，對應(yīng)Vott頻率為!^hkh、高頻到低頻掃描階段(tl-U)和恒定低頻階段(t3_+c )， 對應(yīng)Vot頻率為Fot。所述振蕩器為常見的利用電容充放電實(shí)現(xiàn)的振蕩器電路，其工作方式類似于CMOS 555時基電路中振蕩器工作，輸出方波電壓Vot，正常工作時，需要所述偏置基準(zhǔn)提供偏置電壓Va、Vb和Vc。所述偏置電壓Vc和Vb (三個偏置電壓的關(guān)系為Vc > Vb > Va)提供給所述掃頻控制器，在恒定低頻階段Vc決定振蕩器頻率大小。所述偏置基準(zhǔn)的主要功能是將基準(zhǔn)電壓VO轉(zhuǎn)變成所述偏置電壓Va、Vb和Vc。其屬于多輸出基準(zhǔn)源電路的設(shè)計(jì)范疇，可以采用多種形式的電路實(shí)現(xiàn)，例如，利用源級跟隨器實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)電壓VO的多輸出、 利用運(yùn)放實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)多輸出、以及帶反饋的多輸出基準(zhǔn)電路等等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本方案實(shí)現(xiàn)方法新穎，電路結(jié)構(gòu)簡單，減小了芯片面積，降低了芯片成本。(2)本方案同比類似功能的電路模塊，精簡了大量的比較器和電平切換電路，模塊功耗低、性能穩(wěn)定。


圖1是本發(fā)明的壓控頻率掃描振蕩器電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是本發(fā)明的壓控頻率掃描振蕩器正常工作條件下的輸出信號Vott的頻率變化曲線示意圖。圖3是本發(fā)明的壓控頻率掃描振蕩器中掃頻控制器電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4是本發(fā)明的壓控頻率掃描振蕩器中掃頻控制器中信號Vsw的波形圖。圖5是本發(fā)明壓控頻率掃描振蕩器中的振蕩器電路結(jié)構(gòu)的示意圖。圖6為本發(fā)明壓控頻率掃描振蕩器中的VRC、Vsw和偏置電壓Va、Vb和Vc信號的波形圖。圖中標(biāo)號說明110.振蕩器，330.掃頻控制器，220和偏置基準(zhǔn)，Al.第一比較器，A2.第二比較器，A3第三比較器，A4觸發(fā)器，VO為基準(zhǔn)電壓，Vl為第一輸出、V2為第二輸出、V3為第三輸出、V4為第四輸出，
具體實(shí)施例方式本發(fā)明詳細(xì)描述一種壓控頻率掃描振蕩器的實(shí)現(xiàn)方法，該方法實(shí)現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)簡單，減小了芯片面積，降低了芯片成本，模塊功耗低、性能穩(wěn)定。接下來將詳細(xì)討論本實(shí)施方法的具體實(shí)現(xiàn)電路如圖3所示，為本發(fā)明的掃頻控制器330的具體實(shí)現(xiàn)電路，包括電流源I 1和電流源12、電容Csw、開關(guān)Kl和第一比較器Al，所述電流源Il和電流源12是并聯(lián)連接。所述電流源Il兩端分別接所述偏置基準(zhǔn)220的第三輸出V3和所述掃頻控制器330的輸出SW，所述電流源的兩端分別接所述偏置基準(zhǔn)220的第三輸出V3和所述開關(guān)K1，所述開關(guān)Kl的另一端接所述掃頻控制器330的輸出SW。所述第一比較器Al的輸入端分別接所述掃頻控制器330的輸出SW和所述偏置基準(zhǔn)220的輸出V2，所述第一比較器Al的輸出信號20控制所述開關(guān)K1，所述掃頻控制器330的輸出SW與地之間接有所述電荷存儲電容Csw。掃頻控制器330的工作原理如下，初始化時電容沒有存儲電荷，Vsw的電壓為零，比較器輸出控制開關(guān)Kl閉合，Il和12—起給電容Csw充電，Sff電壓Vsw大于V2后Kl斷開。 斷開Kl后，只有Il給電容充電，電容充電速度減緩，直到引腳SW電壓Vsw等于或約等于 V3后Il停止充電。如圖4所示，在掃頻控制的過程中，電壓Vsw在(Ο-tl)區(qū)間上升較快， (tl-t2)區(qū)間上升較慢，(t3-+c )區(qū)間Vsw = V3。CFL芯片應(yīng)用的過程中，熒光燈啟輝時間會隨著空氣潮濕度、環(huán)境溫度、工藝偏差等因素的變化而變化，(t2-t;3)區(qū)間為應(yīng)用系統(tǒng)點(diǎn)火區(qū)間，此區(qū)間電壓Vsw上升斜率較小，及振蕩器頻率下降較小，充分保證熒光燈點(diǎn)火成功，
4達(dá)到保護(hù)CFL驅(qū)動芯片的目的。掃頻控制器330之后是振蕩器110，如圖5所示，其結(jié)構(gòu)類似于CMOS 555時基電路中振蕩器，但其工作方式和電路結(jié)構(gòu)與CMOS 555中的振蕩器有很大的不同。它包括第二比較器A2和第三比較器A3、觸發(fā)器A4、開關(guān)K2、電阻RlO、振蕩器電阻Rqsc和電容CQSC，所述第二比較器A2和所述第三比較器A3的電路結(jié)構(gòu)有所不同。所述第二比較器A2的輸出提供給所述觸發(fā)器A4的R端，所述第三比較器A3的輸出提供給所述觸發(fā)器A4的S端，所述觸發(fā)器A4的輸出方波控制所述開關(guān)K2，所述開關(guān)K2的一端接穩(wěn)定低壓電源MDC，另一端接所述電阻R10，所述電阻R10、所述第二比較器A2和第三比較器A3的一個輸入端、所述電阻 Rose和所述電容Cffic的一端均連接到引腳RC，所述電阻Rrec和所述電容Cffic的另一端接地。振蕩器110利用對電容Cffic的充發(fā)電時間的控制得到方波輸出信號，由電容的充放電時間常數(shù)確定振蕩周期。第三比較器A3是普通的比較器，偏置基準(zhǔn)220提供的偏置電壓Va作為第三比較器A3的基準(zhǔn)電壓，并作為振蕩器110的下限電平。第三比較器A3根據(jù)引腳RC端電壓和偏置電壓Va的電壓大小輸出邏輯相反的電壓信號，本發(fā)明具體實(shí)施方案中采用引腳RC端電壓大于偏置電壓Va的時候，輸出邏輯低信號。比較器A2具有選擇比較器基準(zhǔn)電壓的功能。其兩個基準(zhǔn)電壓輸入端，分別為引腳SW和偏置電壓Vb，第二比較器A2 將選擇兩者中電壓較大的作為其最終的基準(zhǔn)電壓Va2 (若V2大于Vsw，則VA2 = V2 ；若V2小于Vsff,則VA2 = Vsff)，Va2并且作為振蕩器110的上限電平。Va2與引腳RC端電壓比較，輸出邏輯相反的電壓信號。本發(fā)明具體實(shí)施方案中采用引腳RC端電壓大于比較器A2基準(zhǔn)電壓 Va2的時候，輸出邏輯高信號。比較器的輸出經(jīng)觸發(fā)器A4處理后，輸出方波Vot信號，引腳 RC端電壓為鋸齒波VK。振蕩器110中的第二比較器A2中集成了基準(zhǔn)電壓選擇的功能，避免了外圍額外比較器和電平切換電路的設(shè)計(jì)，精簡了頻率掃描壓控振蕩器電路，降低了芯片的功耗。掃頻控制器330和振蕩器110結(jié)合起來組成具有集恒定高頻、頻率掃描和恒定低頻于一體的壓控振蕩器。具體工作波形如圖6所示，區(qū)間(Ο-tl)由于基準(zhǔn)V2大于引腳SW 電壓，振蕩器110的上限電平為基準(zhǔn)電壓V2，此區(qū)間為恒定高頻階段，Vec頻率為F_ ；區(qū)間 (tl-t2)，引腳SW電壓大于V2的電壓，由于比較器A2具有選擇其基準(zhǔn)電壓的功能，振蕩器 110的上限電平變?yōu)榛鶞?zhǔn)電壓Vsw，此區(qū)間為頻率掃描階段，Vec頻率從!^hkh連續(xù)變化到Fot ； 區(qū)間(t2-+ -)，由于掃頻控制器330中電容引腳SW電平穩(wěn)定，鋸齒波Vkc頻率達(dá)到最小值為Fot，此區(qū)間為恒定低頻階段。
權(quán)利要求
1.一種壓控頻率掃描振蕩器，包括振蕩器(110)、掃頻控制器(330)和偏置基準(zhǔn) 020)，其特征在于，所述偏置基準(zhǔn)Q20)的第一輸出(Vl)和第二輸出(M)連接至所述振蕩器(110)的一輸入，所述偏置基準(zhǔn)(220)的第三輸出(V； )和第四輸出(V4)連接至所述掃頻控制器(330)的一輸入，所述掃頻控制器(330)的輸出信號Vsw連接至所述振蕩器(110) 的另一輸入，所述偏置基準(zhǔn)O20)為振蕩器(110)以及掃頻控制器(330)提供基準(zhǔn)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓控頻率掃描振蕩器，其特征在于，所述掃頻控制器(330)包括電流源I 1和電流源I 2、電容Csw、開關(guān)Kl和第一比較器(Al)，所述電流源Il和所述電流源12是并聯(lián)連接；所述電流源Il兩端分別接所述偏置基準(zhǔn)(220)的第三輸出(V； )和所述掃頻控制器(330)的輸出SW，所述電流源的兩端分別接所述偏置基準(zhǔn)Q20)的第三輸出 V3和所述開關(guān)K1，所述開關(guān)Kl的另一端接所述掃頻控制器(330)的輸出SW;所述第一比較器(Al)的輸入端分別接所述掃頻控制器(330)的輸出SW和所述偏置基準(zhǔn)Q20)的第二輸出(V2)，所述第一比較器(Al)的輸出信號00)控制所述開關(guān)Kl，所述掃頻控制器(330) 的輸出SW與地之間接有所述電荷存儲電容Csw。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓控頻率掃描振蕩器，其特征在于，所述振蕩器(110)包括第二比較器(A2)和第三比較器(A3)、觸發(fā)器(A4)、開關(guān)K2、電阻R10、振蕩器電阻Rqsc和電容Cffic,所述第二比較器(A2)和第三比較器(A3)的電路結(jié)構(gòu)不同；所述第二比較器(A2)的輸出提供給所述觸發(fā)器(A4)的R端，所述第三比較器(?。?)的輸出接所述觸發(fā)器(A4)的S 端，所述觸發(fā)器(A4)的輸出方波控制所述開關(guān)(K2)，所述開關(guān)(以)的一端接穩(wěn)定低壓電源 VDC，另一端接所述電阻R10，所述電阻R10、所述第二比較器(A2)和第三比較器(A3)的一個輸入端、所述電阻Rm和所述電容Cm的一端均連接到引腳RC，所述電阻RffiC和所述電容 Cosc的另一端接地。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種壓控頻率掃描振蕩器，包括振蕩器、掃頻控制器和偏置基準(zhǔn)。偏置基準(zhǔn)為振蕩器和掃頻控制器提供偏置電壓Va、Vb、Vc。Vc信號對掃頻控制器充電，產(chǎn)生VSW信號。當(dāng)VSW信號小于Vb信號時，振蕩器頻率通過Va和Vb信號產(chǎn)生，頻率保持恒定。當(dāng)VSW信號大于Vb信號時，振蕩器頻率通過Va，VSW信號產(chǎn)生。VSW信號隨時間可變，頻率隨VSW信號變化。當(dāng)VSW信號達(dá)到Vc信號后，頻率停止變化。本發(fā)明電路具有實(shí)現(xiàn)方法新穎，電路結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)，減小了芯片面積，降低了芯片成本，其模塊功耗低、性能穩(wěn)定，適用于CFL驅(qū)動芯片。
文檔編號H05B41/295GK102573249SQ20101059932
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者尹健, 張立新, 易楊波, 李海松, 陳健, 陶平 申請人:蘇州博創(chuàng)集成電路設(shè)計(jì)有限公司