CN101009962A - 液晶面板的背光电源装置 - Google Patents

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Abstract

一种液晶面板的背光电源装置，是利用交换式电子安定器电路加上一灯管异常检知电路、一电流平衡用的正端阻抗匹配组件、一电流平衡用的负端阻抗匹配组件、一调光兼致能控制装置、一辅助电源电路及一液晶面板灯管群构成，应用于液晶面板的背光装置，用以将市电的低频交流电源转换为高频交流电源供应一个以上的冷阴极荧光灯管负载。

Description

液晶面板的背光电源装置
技术领域
本发明涉及一种液晶面板的背光电源装置，尤指具有电流平衡设计、灯管异常检知及调光功能装置。
背景技术
液晶面板背光电源是使用一高频交流正弦波电源供应冷阴极荧光灯管(CCFL)发光所需的能量，一般使用直流转交流的换流电路来达成能量转换的目的。公知的换流电路(Inverter Circuit)因电路拓朴的不同，一般可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，皆为将直流电转换成交流电的换流电路。上述公知方式需先将市电的交流电源转换为低压直流电源，再透过公知的换流电路将低压直流电源转换成高频的高压交流电源供应冷阴极荧光灯管负载，此一公知方式必须经过两次能量转换将产生两次的转换损失，因此整体换流效率将因此而降低，举例来说，交流转直流转换器效率约90％，直流转交流换流器效率约85％，整体效率为前后效率的相乘积等于76.5％。
图1为较佳效率的公知液晶面板的电源装置应用电路。如图1所示，该电路采用公知较佳效率的交换式电子安定器电路，更加上一灯管异常检知电路、用以平衡电流的一正端阻抗匹配组件、一延时电路装置及一辅助电源电路。因为只有一级的能量转换，整体效率可提升至85％以上。但是其中使用光耦合器作为异常侦测组件，光耦合器的电流转换比值(CTR)变化相当大，约在50～400之间，所以容易发生误动作，在实用上尚需配合使用可变电阻调整误差防止误动作发生；同时，必须使用与灯管数量相同的多数个光耦合器，因此在电路板线路部局上将占用相当多的安规需求的面积。此外，该电路未具备有调光功能，无法满足液晶面板背光电源基本要求。参考图1，上述公知电路包括交换式电子安定器电路100、灯管异常检知电路201、电流平衡用的正端阻抗匹配组件202、延时电路装置102以及辅助电源电路101。交换式电子安定器电路100中，利用半桥或全桥式拓朴的换流电路SC振荡产生一高频的交流正弦波电压，再依圈数比例关是经由变压器T1将交流正弦波电压转换到次极侧，产生冷阴极荧光灯管LAMP1～LAMPn所需的高频的交流正弦波电压，以供应冷阴极荧光灯管群200。灯管异常检知电路201中，每一光耦合器PH1～PHn的发光二极管分别接于各灯管LAMP1～LAMPn的负端，灯管异常检知电路201检测各灯管LAM1～LAMPn是否异常，藉由光耦合器PH1～PHn产生信号，再透过串联的晶体管将异常电压经运算放大器OP1、OP2检测电压，若为异常高压或异常低压则分别输出高电位；OP1及OP2的输出各接一二极管D1、D2，两个二极管D1、D2的负极相接，因此无论运算放大器OP1及OP2检知为异常高压或异常低压，皆会共同输出一异常信号至交换式电子安定器电路100，使硅控整流器SCR导通并锁住，并停止交换式电子安定器动作，此时必须重新启动电源才能让交换式电子安定器电路100再次正常动作。电流平衡用的正端阻抗匹配组件202中，是利用小容量电容C1～Cn串接于各灯管LAMP1～LAMPn正端，因小容量电容C1～Cn在高频时将产生远高于灯管LAMP1～LAMPn的阻抗，因此各灯管LAMP1～LAMPn两端阻抗不等造成的电流不平衡可获得改善。延时电路装置102中，主要于电源初开启时及点亮灯期间暂时中断异常信号的输出，防止发生灯管点不亮的误动作产生。辅助电源电路101中，产生一稳定的直流电压，可供应延时电路装置102及灯管异常检知电路201所需的电源电压。
发明内容
有鉴于此，本发明致力于改善液晶面板的背光电源设计，是针对上述公知应用电路的缺点加以改良，根据本发明的背光电源装置包括有：一交换式电子安定器电路，其利用丨交换式振荡电路产生一初级正弦波电压，经一变压器转换该正弦波电压输出一次级正弦波电压；一正端阻抗匹配组件，其设于这些冷阴极荧光灯管的正端与该变压器的二次侧绕组的正端之间，可平衡正向的灯管电流；一电流平衡用的负端阻抗匹配组件，其设于这些冷阴极荧光灯管的负端与该变压器的二次侧绕组的负端之间，可平衡负向的灯管电流；一灯管异常检知电路，对应这些冷阴极荧光灯管分别设一检知单元，各该检知单元含一电压检知电容与一延时电容，各该电压检知电容连接于对应的冷阴极荧光灯管的正端以检测一正端电压，各该延时电容的丨端接地且可藉该正端电压充电或放电，其中，该灯管异常检知电路的一第一光耦合器根据该正端电压输出一检测信号以开启或关闭该交换式电子安定器电路；一调光兼致能控制装置，是根据一低频脉波宽度调变信号产生并输出一致能信号至该交换式电子安定器电路，以控制交换式电子安定器电路的动作时序；以及一辅助电源电路，可供应稳定的一直流电压至该灯管异常检知电路。
附图说明
图1是为较佳效率的公知液晶面板的背光电源装置应用电路；
图2是本发明液晶面板的背光电源装置的实施例图；
图3是本发明的液晶面板的背光电源装置另一实施例图；
图4是本发明的液晶面板的背光电源装置再一实施例图；
图5是本发明的液晶面板的背光电源装置再另一实施例图；
图6是本发明的液晶面板的背光电源装置再另一实施例图。
符号说明
100交换式电子安定器电路    101  辅助电源电路
102延时电路装置            103  调光兼致能控制装置
200冷阴极荧光灯管群        201  灯管异常检知电路
202正端阻抗匹配组件        203  负端阻抗匹配组件
B+    直流电源             BD1桥式整流器
C15滤波电容                C1～Cn电容
C11～Cn1电容                    C21～Cn2电容
C13～Cn3电压检知电容            C14～Cn4延时电容
Cp、C16电容                     D1、D2二极管
D14、D15、D16二极管             D11～Dn1二极管
D12～Dn2二极管                  D13～Dn3二极管
detect 1～detectn检知单元       enable致能信号
EN直流电压准位                  FB 回馈电路
L11～Ln1电感                    L21～Ln2电感
LAMP1～LAMPn冷阴极荧光灯管      LPWM低频脉波调制信号
OP1、OP2运算放大器              PH1～PHn  光耦合器
Q3晶体管                        Q11～Qn1晶体管
R11～Rn1电阻                    R12、R13、R14、R15、R16电阻
shutdown关闭信号                SCR硅控整流器
SC换流电路                      VCC直流电压
ZD1稽纳二极管                   RG线性稳压器
T1、T2变压器
具体实施方式
如图2所示，是上述本发明液晶面板的背光电源装置的实施例图，此背光电源装置包括：一交换式电子安定器电路100，其中设有具半桥或全桥式等拓朴的换流电路SC，可经电路振荡产生一高频的交流正弦波电压，再经变压器T1将交流正弦波电压转换到变压器T1次极侧，以输出冷阴极荧光灯管LAMP1～LAMPn所需的高频的交流正弦波电压，供应至液晶面板的灯管群200；一灯管异常检知电路201，检测各灯管LAMP1～LAMPn是否异常发生；电流平衡用的一正端阻抗匹配组件202，且可另设电流平衡用的一负端阻抗匹配组件203，共同平衡各灯管LAMP1～LAMPn的电流于规定值范围之内；一调光兼致能控制装置103，是以低频脉波调制信号LPWM控制交换式电子安定器电路100动作周期，使灯管LAMP1～LAMPn亮度和动作时序获得控制；一辅助电源电路101，是产生一稳定的直流电压供应灯管异常检知电路201的电源所需。
如图3所示，是上述本发明液晶面板的背光电源装置另一实施例图，其中，于灯管异常检知电路201中，以晶体管Q11～Qn1取代图2中的二极管D13～Dn3，可达到相同的效果。如此，于变压器T1输出为正向周期时，电压检知电容C13～Cn3与上述图2设置的电路动作相同；于变压器T1输出转为负向周期时晶体管Q11～Qn1导通，故电压检知电容C13～Cn3经晶体管Q11～Qn1的集极-射极路径放电与反向充电，其它动作与上述图2设置的电路动作完全相同。
如图2所示，上述本发明实施例中，辅助电源电路101可产生一稳定的直流电压VCC，供应灯管异常检知电路201所需电源电压。一特殊情况如图4所示，是上述本发明液晶面板的背光电源装置再另一实施例图，其中辅助电源电路101可为如返驰式交换电源电路的另一交换式直流电源电路；因为无论是液晶电视或显示器产品，皆须设置一些直流电源以供应其它装置所需，因此本发明的辅助电源电压可以直接从这些电源供应电路取得，亦即辅助电源电压B+可为与其它装置共享的直流电源，以节省整体电源电路成本与电路板面积。
如图5所示，是本发明液晶面板的背光电源装置再另一实施例图，其中，用以平衡电流的正端阻抗匹配组件202及负端阻抗匹配组件203改由电感L11～Ln1、L21～Ln2组成，同样可获得电流平衡效果，因为电感在高频时亦可产生远高于灯管的阻抗效应(Z＝j2πfL)，因此各灯管两端阻抗不等造成的电流不平衡亦可获得改善。
如图6所示，是本发明液晶面板的背光电源装置再另一实施例图，其中省略负端阻抗匹配组件203，故可使用于较小尺寸的液晶面板上。因为较小尺寸的液晶面板灯管较短，受屏蔽外壳影响的杂散电容较小，正负向电流不平衡现象较轻微，故可省略电流平衡用的负端阻抗匹配组件203。
再参考图2，灯管异常检知电路201是利用电压检知电容C13～Cn3分别接于各灯管LAMP1～LAMPn的正端，以检测各灯管电压是否有异常。在正常状态下，电压检知电容C13～Cn3于变压器T1输T1出正向交流波时，所检测到的正常电压经二极管D11～Dn1与电阻R12分压，再经滤波电容C15平滑滤波为一直流电压，此时滤波电容C15上的电压低于晶体管Q3的栅极门坎电压(threshold voltage)、二极管D14压降及稽纳二极管ZD1压降之和，所以未有异常电压信号送达光耦合器PH1的发光二极管正极。延时电容C14～Cn4在变压器T1输出正向周期内经电阻R11～Rn1充电至某一电压值，而此电压于正常时被控制在低于晶体管Q3的栅极门坎电压、二极管D14压降及稽纳二极管ZD1压降之和，电压检知电容C13～Cn3则于变压器T1输出转为负向交流波时以经二极管D13～Dn3的路径放电与反向充电，延时电容C14～Cn4的电压也于此刻分别经二极管D13～Dn3放电至低电位。当任一灯管故障未点亮时，对应的电压检知电容C13～Cn3于变压器T1输出正向交流波时将检测到较高的电压，其经二极管D11～Dn1与电阻R12分压，并经电容C15平滑滤波为一直流电压，此电压将高于晶体管Q3的栅极门坎电压、二极管D14压降及稽纳二极管ZD1压降的和，使得晶体管Q3转为导通，并产生异常电压信号传送到光耦合器PH1的发光二极管正极，此时光耦合器PH1的晶体管导通，故可使交换式电子安定器电路100中硅控整流器SCR导通与锁住，以停止交换式电子安定器100的动作，必须重新启动电源才能使交换式电子安定器100再次正常动作。此外，如果灯管群200的任一灯管LAMP1～LAMPn发生例如与屏敝外壳短路的异常现象，本发明的电路对此亦具有保护功能。此时电压检知电容C13～Cn3一端被接到屏敝外壳的0伏特电压，各灯管异常的检知单元detect1～detectn中的延时电容C14～Cn4将持续被充电而不再有放电的周期，延时电容C14～Cn4的电压将上升至超过晶体管Q3栅极门坎电压、二极管D14压降及稽纳二极管ZD1压降之和，故异常检知电路201经光耦合器PH1输出一异常电压信号至交换式电子安定器电路100，让交换式电子安定器电路100的硅控整流器SCR导通与锁住，停止交换式电子安定器100的动作，必须重新启动电源才能再次正常动作。
如图2所示，本发明的较佳实施例中，可设一正端阻抗匹配组件202与一负端阻抗匹配组件203，是利用小容量电容C11～Cn1、C21～Cn2分别串接于各灯管LAMP1～LAMPn的正端与负端，因小容量电容在高频时将产生远高于灯管的阻抗(Z＝1/j2πf C)，因此各灯管LAMP1～LAMPn两端阻抗不等所造成的电流不平衡可得到改善，其中电流平衡用的负端阻抗匹配组件203更适于设置于大尺寸液晶面板，可改善负向电流不平衡，尤其针对灯管较长产生各灯管与屏敝外壳间的短路，所导致泄漏电容于正向与负向周期间的差异所引起的电流不平衡。
如图2所示，上述本发明的较佳实施例中，于调光兼致能控制装置103中，调光控制部份是利用低频脉波调制信号LPWM控制交换式电子安定器电路100的动作周期，使灯管亮度获得控制，提供画面在不同环境下所需的相对亮度。将低频脉波调制信号LPWM输入此调光兼致能控制装置103，藉由一光耦合器PH2的作动控制交换式电子安定器电路100的动作周期。低频脉波调制信号LPWM呈高电位时，经由二极管D15使光耦合器PH2导通，使交换式电子安定器电路100动作停止；低频脉波调制信号LPWM呈低电位时，光耦合器PH2不导通，交换式电子安定器电路100动作持续。调光兼致能控制装置103中，致能控制部份是利用直流电压准位EN控制交换式电子安定器电路100动作时序，直流电压准位EN呈高电位时，经由二极管D16使光耦合器PH2导通，使交换式电子安定器电路100动作停止，直流电压准位呈低电位时光耦合器PH2不导通，使交换式电子安定器电路100动作。
如上所述，本发明完全符合专利三要件：新颖性、进步性和产业上的利用性。本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然熟习本项技术者应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以本申请的权利要求所界定的为准。

Claims (8)

1.一种液晶面板的背光电源装置，可驱动多数个冷阴极荧光灯管，其特征在于，该背光电源装置包括：
一交换式电子安定器电路，其利用丨交换式振荡电路产生一初级正弦波电压，经一变压器转换该正弦波电压输出一次级正弦波电压；
一正端阻抗匹配组件，其设于这些冷阴极荧光灯管的正端与该变压器的二次侧绕组的正端之间，可平衡灯管电流；
一灯管异常检知电路，对应这些冷阴极荧光灯管分别设一检知单元，各该检知单元含一电压检知电容与一延时电容，各该电压检知电容连接于对应的冷阴极荧光灯管的正端以检测一正端电压，各该延时电容的丨端接地且可藉该正端电压充电或放电，其中，该灯管异常检知电路的一第一光耦合器根据该正端电压输出一检测信号以开启或关闭该交换式电子安定器电路；
一调光兼致能控制装置，是根据一低频脉波宽度调变信号产生并输出一致能信号至该交换式电子安定器电路，以控制交换式电子安定器电路的动作时序；以及
一辅助电源电路，可供应稳定的一直流电压至该灯管异常检知电路。
2.如权利要求1所述的背光电源装置，其特征在于，于该灯管异常检知电路中以一晶体管控制该第一光耦合器输出该检测信号，其中，该晶体管的栅极经｜稽纳二极管与至少一二极管连接至各电压检知电容。
3.如权利要求1所述的背光电源装置，其特征在于，该辅助电源电路利用该初级正弦波电压产生供应至该灯管异常检知电路的该直流电压。
4.如权利要求1所述的背光电源装置，其特征在于，该辅助电源电路可为任何直流电源电路。
5.如权利要求1所述的背光电源装置，其特征在于，设于该电压检知电容与该延时电容间的｜二极管可由双极性晶体管取代。
6.如权利要求1所述的背光电源装置，其特征在于，还含可平衡电流的一负端阻抗匹配组件，是设于这些冷阴极荧光灯管的负端与该变压器的二次侧绕组的负端之间。
7.如权利要求1所述的背光电源装置，其特征在于，该正端阻抗匹配组件可由电感或电容组成。
8.如权利要求6所述的背光电源装置，其特征在于，该负端阻抗匹配组件可由电感或电容组成。
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