CN101001495B - 半桥式冷阴极灯管驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种半桥式冷阴极灯管驱动装置，使用桥式整流器将交流市电转换成直流电压后储存于电容单元，并均分该直流电压为二相等电压输出。再者变压器的初级侧绕组通过半桥式切换开关连接到该电容单元以取得二相等电压；变压器的次级侧绕组则连接至少一谐振电容；PWM控制器交替的通过隔离驱动元件驱动该半桥式切换开关，将该电容单元输出的二相等电压交替的传送至所述变压器的初级侧绕组，同时，所述变压器的次级侧绕组产生的串联漏感与所述谐振电容作用，产生一连续正弦波电压以供应所述冷阴极灯管动作。本发明可用来解决因为交流转直流转换器与直流转交流的换流器串接组成关系所产生整体效率下降的缺点。

Description

半桥式冷阴极灯管驱动装置

技术领域

本发明是有关于一种半桥式冷阴极灯管驱动装置，尤指一种使用于冷阴极灯管驱动的驱动装置。

背景技术

TFT面板背光源的电力供应(Power Supply)主要使用换流电路(Inverter Circuit)来达成能量的转换及驱动冷阴极萤光灯管(CCFL)的发光。公知的换流电路(Inverter Circuit)因电路拓朴的不同，一般分为半桥式换流电路、全桥式换流电路及推挽式换流电路等，为将直流电转换成交流电的换流电路。

请参考图1，为公知液晶面板背光源的电力供应电路示意图。在公知的电路中，液晶面板的背光源需由一交流转直流转换器10(AC-DCCONVERTER)与一直流转交流的换流器20(DC-AC INVERTER)串接组成。交流转直流转换器10接收一交流市电AC，该交流市电AC经过交流转直流转换器10中的桥式整流BD1、高压电容C1，于高压电容C1上形成一高压直流电源电压。变压器T1初级侧的PWM控制器12控制开关元件SW1产生高速开关动作，将此高压直流电源电压传送到该变压器T1。变压器T1将能量转换到次级侧，经整流二极管D1及滤波电容C4滤波后，即在滤波电容C4上形成一12～24V左右的直流电压VDD。此一直流电压VDD即供给直流转交流的换流器20动作所需的电源电压。直流转交流的换流器20中的电容C5、C6会将滤波电容C4上的电压均分成各1/2的相等电压。

当PWM控制器14控制开关元件SW2导通时，电容C5上的电压供给能量由正极端经开关元件SW2、电容C7、变压器T2初级侧绕组再回到电容C5的负极端。当PWM控制器14控制开关元件SW3导通时，电容C6上的电压供给能量则由正极经变压器T2初级侧绕组、电容C7、开关元件SW3再回到电容C6的负极端。PWM控制器14产生180度相位的脉冲控制信号，对开关元件SW2、SW3进行高速开关动作，变压器T2将能量转到次级侧，并利用变压器T2次级侧绕组产生的串联漏感(leakage inductance)与谐振电容C9、C10作用，进而产生一连续正弦波电压供应灯管负载使用。

再参考图1，如果交流转直流转换器10与直流转交流的换流器20效率约85％的话，因为串接组成关系整体效率为两者效率相乘积等于72.2％，如此，整体效率将大大下降。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种半桥式冷阴极灯管驱动装置，将交流转直流转换器与直流转交流的换流器整合成为一交流转交流换流器(AC-AC INVERTER)，如此其整体效率将可达85％以上左右，整体效率可以提升12.8％。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种半桥式冷阴极灯管驱动装置，使用桥式整流器将交流市电转换成直流电压，并将该直流电压储存于电容单元上，该电容单元将该直流电压均分为二相等电压输出.再者使用变压器的初级侧绕组通过半桥式切换开关连接到该电容单元以取得二相等电压；变压器的次级侧绕组则连接至少一谐振电容，将能量通过谐振电容传送到所述冷阴极灯管；并且，一PWM控制器连接于所述谐振电容与所述冷阴极灯管，以取得所述冷阴极灯管的工作电流与工作电压状态的反馈值，然后PWM控制器根据所述反馈值，通过一隔离驱动元件以驱动半桥式切换开关.

本发明所述的半桥式冷阴极灯管驱动装置，用来驱动至少一冷阴极灯管动作，包括有：一桥式整流器，将一交流市电转换成一直流电压；一电容单元，连接于该桥式整流器，储存该直流电压，并将该直流电压均分为二相等电压输出；至少一变压器，各具有一初级侧绕组与一次级侧绕组，该初级侧绕组通过一半桥式切换开关连接到该电容单元；至少一谐振电容，分别连接于所述变压器的次级侧绕组与所述冷阴极灯管；一PWM控制器，连接于所述谐振电容、所述冷阴极灯管及该半桥式切换开关，取得所述冷阴极灯管的工作电流与工作电压状态的反馈值，并根据所述反馈值，通过一隔离驱动元件以驱动半桥式切换开关。

其中，该PWM控制器交替的通过该隔离驱动元件驱动该半桥式切换开关，将该电容单元输出的二相等电压交替的传送至所述变压器的初级侧绕组，同时，所述变压器的次级侧绕组产生的串联漏感与所述谐振电容作用，产生一连续正弦波电压以供应所述冷阴极灯管动作。

本发明半桥式冷阴极灯管驱动装置可将交流转直流转换器与直流转交流的换流器整合成为一交流转交流换流器(AC-AC INVERTER)，使得整体效率达到85％以上左右，并整体效率可以提升12.8％。如此，本发明即可用来解决因为交流转直流转换器与直流转交流的换流器串接组成关系所产生整体效率下降的缺点。

为了能更进一步了解本发明特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为公知液晶面板背光源的电力供应电路示意图；

图2为本发明电路架构方块示意图；

图3为本发明第一实施例驱动单支冷阴极灯管的电路示意图；

图4为本发明第二实施例驱动复数个冷阴极灯管的电路示意图；

图5为本发明第三实施例驱动复数个冷阴极灯管的电路示意图；

图6为本发明电路波形示意图。

图号说明：

公知：

10交流转直流转换器

20直流转交流的换流器

AC交流市电

BD1桥式整流

C1高压电容

T1、T2变压器

12PWM控制器

SW1、SW2、SW3开关元件

D1整流二极管

C4滤波电容

VDD直流电压

C9、C10谐振电容

本发明：

30半桥式冷阴极灯管驱动装置

302桥式整流器

303冷阴极灯管

304电容单元

305PWM控制器

306半桥式切换开关

307隔离驱动元件

308变压器

309谐振电容

AC交流市电

C1高压电容

C2、C3分压电容

C4平衡电容

SW1、SW2开关元件

C5、C6谐振电容

OSC振荡信号

S1、S2脉冲控制信号

Vsw2开关元件SW2两端电压

SV正弦波电压

SC正弦波电流

具体实施方式

请参考图2，为本发明电路架构方块示意图。本发明一种半桥式冷阴极灯管驱动装置30，用来驱动至少一冷阴极灯管303动作。本发明使用一桥式整流器302将一交流市电AC转换成一直流电压，并将该直流电压储存于一电容单元304中，该电容单元304将该直流电压均分为二相等电压输出。

同时本发明更包括至少一变压器308，各具有一初级侧绕组与一次级侧绕组，该初级侧绕组通过一半桥式切换开关306连接到该电容单元304；及至少一谐振电容309，分别连接于所述变压器308的次级侧绕组与所述冷阴极灯管303；同时借由一PWM控制器305，连接于所述谐振电容309与所述冷阴极灯管303，取得所述冷阴极灯管303的工作电流与工作电压状态的反馈值，并根据所述反馈值，通过一隔离驱动元件307以驱动半桥式切换开关306。

其中，该PWM控制器305交替的通过该隔离驱动元件307驱动该半桥式切换开关306，将该电容单元304输出的二相等电压交替的传送至所述变压器308的初级侧绕组，同时，所述变压器308的次级侧绕组产生的串联漏感与所述谐振电容309作用，产生一连续正弦波电压以供应所述冷阴极灯管303动作。

配合图2，请参考图3，为本发明第一实施例驱动单支冷阴极灯管的电路示意图。第一实施例的电路动作原理与上述电路架构说明相同，其中该桥式整流器302为一全桥式整流器，并且该电容单元304，由一高压电容C1与二串联分压电容C2、C3并接组成，该二串联分压电容C2、C3将该直流电压均分为二相等电压输出。在该变压器308的一初级侧绕组与该半桥式切换开关306之间，连接有一平衡电容C4，作为该二相等电压的补正。半桥式切换开关306由开关元件SW1、SW2连接组成。

再参考图3，该交流市电AC经过桥式整流器302、高压电容C1，并于高压电容C1上形成一直流电压，同时通过分压电容C2、C3将该直流电压均分为二相等电压输出。PWM控制器305取得该冷阴极灯管303的工作电流与工作电压状态的反馈值，并根据该反馈值通过隔离驱动元件307交替的驱动开关元件SW1、SW2。PWM控制器305控制开关元件SW1、SW2的导通(ON)或截止(OFF)用来将分压电容C2、C3上的电压分别的传送至该变压器308的初级侧绕组，同时，该变压器308的次级侧绕组产生的串联漏感与该谐振电容309作用，产生一连续正弦波电压以供应该冷阴极灯管303动作。

当PWM控制器305控制开关元件SW1导通时，电容C2上的电压供给能量由正极端经开关元件SW1、电容C4、变压器308初级侧绕组再回到电容C2的负极端。当PWM控制器305控制开关元件SW2导通时，电容C3上的电压供给能量由正极端经变压器308初级侧绕组、电容C4、开关元件SW2再回到电容C3的负极端。PWM控制器305产生180度相位的脉冲控制信号，对开关元件SW1、SW2进行高速开关动作，使得变压器308将能量转到次级侧，并利用变压器308次级侧绕组产生的串联漏感(leakage inductance)与谐振电容C5、C6作用，进而产生一连续正弦波供应灯管负载使用。

配合图3，请参考图4，为本发明第二实施例驱动复数个冷阴极灯管的电路示意图。其中，第二实施例的电路工作原理与第一实施例相同，唯独不同处在于，本实施例为用来驱动多支冷阴极灯管，因此根据冷阴极灯管303的数量来决定使用变压器308的数量。在此，于第二实施例中变压器308的初级侧绕组连接方式以并联连接来达成多灯管的驱动，所述变压器308的一初级侧绕组与该半桥式切换开关306之间，分别连接有一平衡电容C4、C12，作为该二相等电压的补正。

同时在图5的本发明第三实施例中，所述变压器308的初级侧绕组连接方式以串联连接来达成多灯管的驱动，所述变压器308的一初级侧绕组与该半桥式切换开关之间，更连接有一平衡电容C4，作为该二相等电压的补正。

请参考图6，系为本发明电路波形示意图。请同时配合图3，PWM控制器305内部借由振荡器(未标示)用以产生一振荡信号OSC，同时根据振荡信号OSC用以同步产生180度相位的脉冲控制信号S1、S2，该脉冲控制信号S1、S2交替且周期性的分别对开关元件SW1、SW2进行高速开关动作。同时在脉冲控制信号S1、S2交替产生期间具有一段静时时间(dead time)用来避免开关元件SW1、SW2同时导通而产生短路现象.当脉冲控制信号S1控制开关元件SW1导通时，开关元件SW2两端电压Vsw2为电容C2上的电压.当脉冲控制信号S2控制开关元件SW2导通时，开关元件SW2两端电压Vsw2为电容C3上的电压.同时开关元件SW2两端电压Vsw2会于脉冲控制信号S1、S2的静时时间(dead time)时受到变压器308的次级侧绕组产生的串联漏感与所述谐振电容309作用的影响，而产生谐波信号。

根据SW2两端电压Vsw2的波形输出传送至该变压器308的初级侧绕组，同时，该变压器308的次级侧绕组产生的串联漏感与该谐振电容309作用，产生一连续正弦波电压SV与正弦波电流SC以供应该冷阴极灯管303动作。

本发明半桥式冷阴极灯管驱动装置可将交流转直流转换器10与直流转交流的换流器20整合成为一交流转交流换流器(AC-ACINVERTER)，使得整体效率达到85％以上左右，并整体效率可以提升12.8％。如此，本发明即可用来解决因为交流转直流转换器10与直流转交流的换流器20串接组成关系所产生整体效率下降的缺点。

需要说明的是，以上所述，仅为本发明最佳的具体实施例的详细说明与附图，但本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以权利要求为准，凡合于本发明权利要求范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中，任何熟悉该项技艺者在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在本发明的保护范围中。

Claims (7)

1.一种半桥式冷阴极灯管驱动装置，其特征在于，用来驱动至少一冷阴极灯管动作，包括有：

一桥式整流器，将一交流市电转换成一直流电压；

一电容单元，连接于该桥式整流器，储存该直流电压，并将该直流电压均分为二相等电压输出；

至少一变压器，各具有一初级侧绕组与一次级侧绕组，该初级侧绕组通过一半桥式切换开关连接到该电容单元；

至少一谐振电容，分别连接于所述变压器的次级侧绕组与所述冷阴极灯管；

一PWM控制器，连接于所述谐振电容、所述冷阴极灯管及该半桥式切换开关，取得所述冷阴极灯管的工作电流与工作电压状态的反馈值，并根据所述反馈值，通过一隔离驱动元件以驱动半桥式切换开关；

其中，该PWM控制器交替的通过该隔离驱动元件驱动该半桥式切换开关，将该电容单元输出的二相等电压交替的传送至所述变压器的初级侧绕组，同时，所述变压器的次级侧绕组产生的串联漏感与所述谐振电容作用，产生至少一正弦波电压以供应所述冷阴极灯管动作。

2.如权利要求1所述的半桥式冷阴极灯管驱动装置，其特征在于，该桥式整流器为一全桥式整流器。

3.如权利要求1所述的半桥式冷阴极灯管驱动装置，其特征在于，该电容单元由一高压电容与二串联分压电容并接组成，该二串联分压电容将该直流电压均分为二相等电压输出。

4.如权利要求1所述的半桥式冷阴极灯管驱动装置，其特征在于，所述变压器的初级侧绕组为并联连接。

5.如权利要求1所述的半桥式冷阴极灯管驱动装置，其特征在于，所述变压器的初级侧绕组为串联连接。

6.如权利要求4所述的半桥式冷阴极灯管驱动装置，其特征在于，在所述变压器的一初级侧绕组与该半桥式切换开关之间，分别连接有一平衡电容，作为该二相等电压的补正。

7.如权利要求5所述的半桥式冷阴极灯管驱动装置，其特征在于，在所述变压器的一初级侧绕组与该半桥式切换开关之间，更连接有一平衡电容，作为该二相等电压的补正。

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