CN101009967A - 调光模式选择电路及使用其的放电灯驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种调光模式选择电路，用于根据输入信号选择第一输入电压或第二输入电压。所述调光模式选择电路包括切换电路以及补偿电路。其中，切换电路用于根据所述输入信号选择第一输入电压或第二输入电压。补偿电路与切换电路相连，用于补偿第一输入电压或第二输入电压在调光模式选择电路的电压损失，并输出补偿后的第一输入电压或第二输入电压。本发明还包括迟滞电路，连接于切换电路，用于接收输入信号，并将输入信号转换为稳定的输入信号，并输出至切换电路。本发明采用具有电压补偿功能与迟滞比较功能的调光模式选择电路，使之有稳定的输入信号与较高可靠性的输出信号，且电路结构简单。

Description

调光模式选择电路及使用其的放电灯驱动装置
【技术领域】
本发明涉及一种放电灯驱动装置，尤其涉及一种具有调光模式选择电路的放电灯驱动装置。
【背景技术】
放电灯(discharge lamp)常作为液晶显示器(liquid crystal display，LCD)面板的背光源，随着用户对LCD性能需求的增加，尤其是亮度调节功能需求的增加，使得放电灯调光功能发展的越来越完善。通常在使用LCD时，背光源不仅可采用内部调光模式调光，即在一定范围内可依据预先设定值调节面板至某一特定亮度；也可采用外部调光模式调光，即用户根据需要人为调整面板的亮度。
图1为传统调光模式选择电路的具体电路图，该调光模式选择电路包括电压源Vcc、第一输入电压VA和第二输入电压VB、多个电阻R11、R22、R33、R44、R55、R66和R77、多个晶体管Q11、Q22和Q33及多个二极管D11、D22、D33和D44。
当输入信号Vin为高电平，且大于电压源Vcc在电阻R44与R22上的分压之和时，二极管D11截止，晶体管Q22与Q33导通，而晶体管Q11截止，则第一输入电压VA通过二极管D33输出。当输入信号Vin为低电平时，且小于电压源Vcc在电阻R44与R22上的分压之和时，二极管D11导通，晶体管Q22与Q33截止，而晶体管Q11导通，则第二输入电压VB通过二极管D44输出。
传统调光模式选择电路不仅结构复杂，元件使用数量较多。且，第一输入电压VA或第二输入电压VB是经由二极管D33或者D44输出，其在二极管上D33、D44的压降及二极管本身易受温度影响的特性均会影响放电灯调光的精确度。又，输入信号Vin抗干扰能力差，易受噪声的影响，从而使输出电压在VA、VB间反复跳变，导致两种不同的调光模式反复转换。
【发明内容】
有鉴于此，需提供一种调光模式选择电路，其将电压补偿功能与迟滞比较功能整合于一体，具有较高的可靠性。
另外，还需提供一种放电灯驱动装置，其采用具有电压补偿功能与迟滞比较功能的调光模式选择电路，具有较高的可靠性。
一种调光模式选择电路，用于根据输入信号选择第一输入电压或第二输入电压，所述调光模式选择电路包括切换电路以及补偿电路。切换电路用于根据输入信号选择第一输入电压或第二输入电压。补偿电路与切换电路相连，用于补偿第一输入电压或第二输入电压在调光模式选择电路中的电压损失，并输出补偿后的第一输入电压或第二输入电压。
作为上述技术方案的进一步改进，所述调光模式选择电路还包括迟滞电路，连接于切换电路，用于接收输入信号，并将输入信号转换为稳定的输入信号，并输出至切换电路。迟滞电路提高输入信号的抗干扰能力，增加调光模式选择电路输出的可靠性。
一种放电灯驱动装置，用于驱动包括多个灯管的灯管组，所述放电灯驱动装置包括转换电路、驱动开关电路、变压电路、脉冲宽度调变(pulse width modulation，PWM)控制器以及调光模式选择电路。转换电路用于将接收到的信号转换为直流信号。驱动开关电路连接于转换电路，用于将所述直流信号转换为交流信号。变压电路连接于驱动开关电路和灯管组之间，用于将所述交流信号转换为另一交流信号。PWM控制器连接于驱动开关电路，用于控制驱动开关电路的输出。调光模式选择电路连接于PWM控制器，用于根据输入信号选择第一输入电压或第二输入电压，其包括切换电路以及补偿电路。切换电路用于根据输入信号选择第一输入电压或第二输入电压。补偿电路与切换电路相连，用于补偿第一输入电压或第二输入电压在调光模式选择电路中的电压损失，并输出补偿后的第一输入电压或第二输入电压。
与传统技术相比，本发明采用迟滞电路与补偿电路组合的调光模式选择电路，使之有稳定的输入信号与较高可靠性的输出信号，且电路结构简单。
【附图说明】
图1为传统调光模式选择电路的电路图。
图2为本发明实施方式中放电灯驱动装置的模块图。
图3为本发明另一实施方式中放电灯驱动装置的模块图。
图4为本发明调光模式选择电路的模块图。
图5为本发明图4中调光模式选择电路的具体电路图。
【具体实施方式】
图2所示为本发明实施方式中放电灯驱动装置的模块图。该放电灯驱动装置包括转换电路20、驱动开关电路21、变压电路22、灯管组23、反馈电路24、PWM控制器26以及调光模式选择电路25。灯管组23包括多个灯管。转换电路20用于将接收到的信号转换为直流信号。驱动开关电路21连接于转换电路20，用于将所述直流信号转换为交流信号。变压电路22连接于驱动开关电路21与灯管组23之间，用于将所述交流信号转换为另一交流信号，并输出至灯管组23。本实施方式中，驱动开关电路21输出的交流信号是方波信号，变压电路22输出的交流信号是弦波信号。反馈电路24连接于灯管组23与PWM控制器26之间，用于将流经灯管组23的电流反馈至PWM控制器26。PWM控制器26连接于反馈电路24与驱动开关电路21之间，用于控制驱动开关电路21的输出。
调光模式选择电路25连接于PWM控制器26，根据接收到的输入信号Vin从第一输入电压VA与第二输入电压VB中选择一电压，并输出至PWM控制器26。PWM控制器26根据反馈电路24和调光模式选择电路25的输出，产生控制信号至驱动开关电路21，控制驱动开关电路21的输出，进而控制流经灯管组23的电流大小，并调节灯管组23的亮度。本实施方式中，输入信号Vin是不稳定的高电平或低电平电压信号。其中，高电平为2～5V电压信号，低电平为0～0.8V电压信号。第一输入电压VA与第二输入电压VB分别是两种不同的调光模式电压输入信号，即第一输入电压VA是外部调光模式的输入电压，第二输入电压VB是内部调光模式的输入电压。
图3所示为本发明另一实施方式中放电灯驱动装置的模块图。该放电灯驱动装置与本发明图2所示的放电灯驱动装置基本相同，区别在于：图3所示反馈电路24连接于变压电路22与PWM控制器26之间，同样用于将流经灯管组23的电流反馈至PWM控制器26。
图4所示为本发明图2及图3中调光模式选择电路25的模块图。该调光模式选择电路25包括迟滞电路250、切换电路251以及补偿电路252。迟滞电路250接收输入信号Vin，输入信号Vin经迟滞比较后输出稳定的低电平或高电平电压信号。切换电路251连接迟滞电路250，根据迟滞电路250输出的稳定的电压信号选择第一输入电压VA或第二输入电压VB，即选择外部调光模式或内部调光模式。补偿电路252连接于切换电路251，用于补偿第一输入电压VA或第二输入电压VB在调光模式选择电路25中的电压损失。其中，补偿电路252补偿的电压损失包括两部分，一部分是电子元件本身的电压损失，另一部分是环境温度改变而引起电子元件的电压损失。本实施方式中，第一输入电压VA对应外部调光模式的输入电压，第二输入电压VB对应内部调光模式的输入电压。
图5所示为本发明图4中调光模式选择电路25的具体电路图。迟滞电路250包括电压源Vcc、过电压保护二极管D1、比较器A1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4。其中，比较器A1具有五个接脚，分别为第一接脚、第二接脚、第三接脚、第四接脚及第五接脚。第一电阻R1连接于电压源Vcc与比较器A1第一接脚之间，第二电阻R2连接于第一接脚与地之间。第四电阻R4是分压电阻，其一端作为迟滞电路250的输入端，接收输入信号Vin，其另一端与比较器A1第二接脚相连，用于对输入信号Vin进行分压，防止比较器A1的输入电压过高。比较器A1第三接脚连接于电压源Vcc，比较器A1的第四接脚接地。第三电阻R3连接于比较器A1第一接脚与第五接脚之间，且，比较器A1第五接脚作为迟滞电路250的输出端。过电压保护二极管D1的阳极连接于比较器A1第二接脚，其阴极连接电压源Vcc，用于保护比较器A1的输入电压，同样防止加载在比较器A1第二接脚的电压过高。
本实施方式中，第一电阻R1与第二电阻R2构成分压电路，对输入至比较器A1第一接脚的电压进行分压。又，根据比较器A1的基本特性可形成上门限电压值和下门限电压值。本实施方式中，上门限电压值是高电压值，下门限电压值是低电压值，即，上门限电压值大于下门限电压值，且，上门限电压值与下门限电压的差值为迟滞电压值。应注意的是，上门限电压值和下门限电压值大小取决于第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、电压源Vcc以及比较器A1的输出端电压大小。
当输入信号Vin从低电平到高电平变化时，若输入信号Vin小于上门限电压值时，比较器A1输出一高电平；若输入电压值大于上门限电压值，比较器A1的输出将从高电平跳变至低电平。此后，既使输入信号Vin继续增加，比较器A1的输出维持低电平不变。
当输入信号Vin从高电平到低电平变化时，若输入信号Vin大于下门限电压值时，比较器A1输出一低电平；若输入信号Vin小于下门限电压值时，比较器A1的输出从低电平跳变至高电平。此后，既使输入信号Vin继续降低，比较器A1的输出维持高电平不变。
既使输入信号Vin在迟滞电压值范围内变化时，比较器A1的输出不会在高低电平间来回跳变。因此，迟滞电路250输出至切换电路251为稳定的高电平或低电平。
切换电路251包括隔离二极管D2、第一NPN晶体管Q1(以下简称为晶体管Q1)、第五电阻R5以及第六电阻R6。隔离二极管D2的阳极连接于第一输入电压VA，其阴极连接于比较器A1的输出端，用于防止电流回流。第五电阻R5、第六电阻R6及晶体管Q1构成带阻晶体管(digital transistor)，其具有输入端、第一输出端及第二输出端。第五电阻R5的一端作为带阻晶体管的输入端，连接于比较器A1的输出端，其另一端与晶体管Q1的基极相连。晶体管Q1的集电极作为带阻晶体管的第一输出端，连接于第二输入电压VB；其发射极作为带阻晶体管的第二输出端，且接地。第六电阻R6连接于晶体管Q1的基极与发射极之间。带阻晶体管具有输入阻抗大、输出阻抗小的特点，故，其不仅对前级电路影响小，且可增强后级电路的驱动能力。
本实施方式中，当切换电路251接收迟滞电路250输出的高电平信号时，二极管D2截止，晶体管Q1导通，则第二输入电压VB通过晶体管Q1接地，并为晶体管Q1的正常工作提供电压。故，第一输入电压VA输出至补偿电路252。当切换电路251接收到迟滞电路250输出的低电平信号时，即输出0V时，二极管D2导通，晶体管Q1截止，则第一输入电压VA通过二极管D2与比较器A1的输出端相连。故，第二输入电压VB输出至补偿电路252。
补偿电路252包括电压源Vcc、第七电阻R7、限流电阻R8、第二NPN晶体管Q2(以下简称为晶体管Q2)、第三NPN晶体管Q3(以下简称为晶体管Q3)以及PNP晶体管Q4(以下简称为晶体管Q4)。晶体管Q4的发射极作为补偿电路252的输出端。晶体管Q2的基极连接于第一输入电压VA，其发射极连接于晶体管Q4的基极，且其集电极连接于电压源Vcc。晶体管Q3的基极连接于第二输入电压VB，其发射极连接于晶体管Q4的基极，且其集电极连接于晶体管Q2的集电极。第七电阻R7连接于电压源Vcc与晶体管Q4的发射极之间，用于保护补偿电路252的输出。限流电阻R8连接于晶体管Q4的基极与集电极之间，用于保护晶体管Q4。
在本实施方式中，第一输入电压VA是通过晶体管Q2及Q4输出至PWM控制器26。然而，晶体管Q2的基极与发射极间存在大约0.7V的压降，例如：当第一输入电压VA为5V时，经过晶体管Q2后，晶体管Q2的发射极电压为4.3V。由于晶体管Q4与晶体管Q2是一对互补晶体管，即晶体管Q4的基极与发射极的电压差为-0.7V。因此，第一输入电压VA通过晶体管Q2与晶体管Q4输出的电压大小仍为5V，并未发生变化，即第一输入电压VA无任何电压损耗地输出。同理，第二输入电压VB通过晶体管Q3与晶体管Q4输出至PWM控制器26，晶体管Q3的基极与发射极间也会有大约0.7V压降。由于晶体管Q3与晶体管Q4也构成一对互补晶体管，则晶体管Q4用于补偿第二输入电压VB在晶体管Q3上的压降。因此，第二输入电压VB通过晶体管Q3与晶体管Q4输出的电压大小也未发生任何变化，即第二输入电压VB无任何电压损耗地输出。
又，晶体管本身易受温度影响，随着周围环境温度的变化，其在基极与发射极间的压降会随温度的变化而变化，即其压降0.7V会随着温度的变化而变化。在本施实例中，晶体管Q4、Q2或者晶体管Q4、Q3构成互补电路，即当环境温度发生变化，晶体管Q4的基极与发射极之间的压降会发生相同的变化。因此，晶体管Q4能够补偿在晶体管Q2或者晶体管Q3由于温度变化所引起的电压损失，使电路不受温度影响。本实施方式中，调光模式选择电路25的输出信号Vout是被选择的第一输入电压VA或第二输入电压VB。
在本实施方式中，当输入信号Vin为不稳定的低电平时，迟滞电路250输出稳定的高电平信号至切换电路251，使晶体管Q1导通，此时，第一输入电压VA经由晶体管Q2、晶体管Q4输出至PWM控制器26，即选择外部调光模式；当输入信号Vin为不稳定的高电平时，迟滞电路250输出稳定的低电平信号至切换电路251，使晶体管Q1截止，此时，第二输入电压VB经由晶体管Q3、晶体管Q4输出至PWM控制器26，即选择内部调光模式。

Claims (11)

1.一种调光模式选择电路，用于根据输入信号选择第一输入电压或第二输入电压，其特征在于所述调光模式选择电路包括：
切换电路，用于根据所述输入信号选择第一输入电压或第二输入电压；以及
补偿电路，其与切换电路相连，用于补偿第一输入电压或第二输入电压在调光模式选择电路中的电压损失，并输出补偿后的第一输入电压或第二输入电压。
2.如权利要求1所述的调光模式选择电路，其特征在于包括迟滞电路，连接于切换电路，用于接收所述输入信号，并将所述输入信号转换为稳定的输入信号，并输出至切换电路。
3.如权利要求2所述的调光模式选择电路，其特征在于所述迟滞电路包括：
电压源；
比较器，包括第一接脚、第二接脚、第三接脚、第四接脚及第五接脚，其中，第二接脚连接于输入信号，第三接脚连接于电压源，第四接脚接地，第五接脚作为迟滞电路的输出端；
第一电阻，连接于电压源与比较器第一接脚之间；
第二电阻，连接于比较器第一接脚与地之间；以及
第三电阻，连接于比较器第一接脚与第五接脚之间。
4.如权利要求3所述的调光模式选择电路，其特征在于所述迟滞电路包括过电压保护二极管，其阳极连接于比较器第二接脚，其阴极连接于电压源，用于防止加载在比较器的电压过高。
5.如权利要求3所述的调光模式选择电路，其特征在于所述迟滞电路包括分压电阻，其一端作为迟滞电路的输入端，接收所述输入信号，其另一端与比较器第二接脚相连，用于分压所述输入信号。
6.如权利要求1所述的调光模式选择电路，其特征在于所述切换电路包括：
隔离二极管，其阳极连接于第一输入电压，其阴极连接于迟滞电路的输出端，用于防止电流回流；以及
带阻晶体管，包括输入端，第一输出端及第二输出端，其中，输入端连接于迟滞电路的输出端，第一输出端连接于第二输入电压，第二输出端接地。
7.如权利要求6所述的调光模式选择电路，其特征在于所述带阻晶体管包括：
第五电阻，其一端作为带阻晶体管的输入端；
第一NPN晶体管，与第五电阻的另一端相连，其集电极作为带阻晶体管的第一输出端，其发射极作为带阻晶体管的第二输出端；以及
第六电阻，连接于第一NPN晶体管的基极与发射极之间。
8.如权利要求1所述的调光模式选择电路，其特征在于所述补偿电路包括：
电压源；
PNP晶体管，其发射极作为补偿电路的输出端；
第二NPN晶体管，其基极连接于第一输入电压，其发射极连接于PNP晶体管的基极，且其集电极连接于电压源；
第三NPN晶体管，其基极连接于第二输入电压，其发射极连接于PNP晶体管的基极，且其集电极连接于第二NPN晶体管的集电极；
第七电阻，连接于电压源与PNP晶体管的发射极之间，用于保护补偿电路的输出；以及
限流电阻，连接于PNP晶体管的基极与集电极之间，用于保护PNP晶体管。
9.一种放电灯驱动装置，用于驱动包括多个灯管的灯管组，其特征在于所述放电灯驱动装置包括：
转换电路，用于将接收到的信号转换为直流信号；
驱动开关电路，连接于转换电路，用于将所述直流信号转换为交流信号；
变压电路，连接于驱动开关电路与灯管组之间，用于将所述交流信号转换为另一交流信号；
PWM控制器，连接于驱动开关电路，用于控制驱动开关电路的输出；以及
如权利要求1至8项任一项所述的调光模式选择电路，连接于PWM控制器，用于根据输入信号选择第一输入电压或第二输入电压。
10.如权利要求9所述的放电灯驱动装置，其特征在于包括反馈电路，连接于灯管组与PWM控制器之间，用于反馈流经灯管组的电流。
11.如权利要求9所述的放电灯驱动装置，其特征在于包括反馈电路，连接于变压电路与PWM控制器之间，用于反馈流经灯管组的电流。
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