CN101060741A - 灯管驱动电源供应系统 - Google Patents

Abstract

本发明为一种灯管驱动电源供应系统，耦接于直流电压源与多个灯管之间，以用于驱动多个灯管。该灯管驱动电源供应系统包括：整流器，耦接于直流电压源，以接收直流电压源所提供的直流电压并将直流电压转换为交流电压；变压器，具有主级以及次级绕组，其中初级绕组耦接于整流器，以接收交流电压，并在次级绕组将交流电压升压；以及谐振电路，耦接于变压器的次级绕组并且具有多个耐压电容元件，以用于与变压器的漏电感配合以产生谐振效应，输出交流电压以驱动多个灯管，其中多个耐压电容元件与变压器的次级绕组的两端耦接。本发明可避免需利用变压器的绕线架结构或额外屏蔽加强电气绝缘的缺点，达到节省成本以及利于产品薄型化与小型化的目的。

Description

灯管驱动电源供应系统

技术领域

本发明涉及一种电源供应系统，特别涉及一种免用变压器绕线架结构或额外屏蔽来加强主次级绕组电气绝缘的灯管驱动电源供应系统。

背景技术

随着电子产业的快速发展，显示器平面化及薄型化已是必然的趋势，并且其应用范围也逐渐从可携式的中小型产品扩展到显示信息用的大型面板，甚至迈向超大型的视频应用，以替代传统的显示装置。

背光模块是平面显示器(FDP)中提供光源的关键零部件，其通常包含多个灯管以及可以驱动多个灯管的灯管驱动电源供应系统。灯管驱动电源供应系统主要用于将输入的直流电压转换为足以驱动所述多个灯管的交流电压，因此灯管驱动电源供应系统不仅会影响灯管的稳定度，而且将直接影响到平面显示器的显像品质。

请参阅图1，其是显示传统灯管驱动电源供应系统的电路方框图。如图1所示，传统的灯管驱动电源供应系统10接收直流电压源11所提供的直流电压，并将该直流电压转换为足以驱动多个灯管12的交流电压，使所述多个灯管12可以点亮。传统的灯管驱动电源供应系统10包括整流器101、变压器102、谐振电路103以及多个阻抗匹配器104。其中，整流器101耦接于直流电压源11，以用于接收直流电压源11所提供的直流电压，并将该直流电压转换为高频的交流电压并且输出至变压器102的初级绕组1021。该整流器101主要由多个晶体管构成(未图示)，并且受到PWM控制器控制(未图示)，以将直流电压转换为高频的交流电压。变压器102的初级绕组1021耦接于整流器101，以用于接收整流器101所提供的交流电压，并通过变压器102的内部线圈构造在变压器102的次级绕组1022将交流电压升压为高压的交流电压，例如从200伏特(V)升压为1100伏特(V)～2000伏特(V)。谐振电路103耦接于变压器102的次级绕组1022，其可接收来自于变压器102次级绕组1022的交流电压，并可由变压器102与谐振电路103的谐振效应，以及经由多个阻抗匹配器104(例如电容)而输出具有正弦波形式的高压交流电压，借此以驱动多个灯管12。

然而为了驱动多个灯管12，传统的灯管驱动电源供应系统10需将输入的直流电压转换为高压的交流电压，由于在变压器102的初级绕组1021与次级绕组1022之间存在较大的压差，因此需加强电气绝缘。目前的做法是利用变压器102的绕线架结构和/或使用额外的屏蔽来增加初级绕组1021与次级绕组1022之间的电气安全距离，以达到电气绝缘以及避免击穿短路的目的。然而，随着高压点灯的需求，当对用于驱动多个灯管12的驱动电压要求越来越高时，使用变压器102绕线架结构或额外屏蔽的方式来进行电气绝缘将使变压器102所使用的绕线架体积越来越大，这样不只增加成本并且不利于产品的薄型化与小型化。更严重的，利用变压器102的绕线架结构或额外屏蔽来进行电气绝缘也有可能因初级绕组1021与次级绕组1022之间的压差过大而无法达到电气绝缘的目的，因此不利于高压点灯系统的应用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种灯管驱动电源供应系统，通过耐压电容元件的使用，可避免传统灯管驱动电源供应系统需利用变压器的绕线架结构或额外屏蔽加强电气绝缘的缺点，达到节省成本以及利于产品薄型化与小型化的目的。

为达到上述目的，本发明的优选实施例提供一种灯管驱动电源供应系统，耦接于直流电压源以及多个灯管之间，以用于驱动所述多个灯管。该灯管驱动电源供应系统包括：整流器，耦接于该直流电压源，以用于接收该直流电压源所提供的直流电压并将该直流电压转换为交流电压；变压器，具有初级绕组以及次级绕组，其中该初级绕组耦接于该整流器，以用于接收该交流电压，并且该次级绕组将该交流电压升压；以及谐振电路，耦接于该变压器的该次级绕组并且具有多个耐压电容元件，以用于与该变压器的漏电感配合以产生谐振效应，输出交流电压以驱动所述多个灯管。其中，所述多个耐压电容元件与该变压器的该次级绕组的两端耦接。

本发明所述的灯管驱动电源供应系统，还包括多个阻抗匹配器，耦接于该谐振电路与所述多个灯管之间，以用于稳定流经所述多个灯管的电流。

本发明所述的灯管驱动电源供应系统，其中该整流器为全桥式整流器以及半桥式整流器的其中之一。

本发明所述的灯管驱动电源供应系统，其中该整流器具有多个开关元件。

本发明所述的灯管驱动电源供应系统，其中所述多个开关元件为多个晶体管。

本发明所述的灯管驱动电源供应系统，其中该整流器还包括多个电容，耦接于所述多个开关元件与该变压器的该初级绕组的两端之间。

本发明所述的灯管驱动电源供应系统，其中该谐振电路还包括第一电容，所述多个耐压电容元件为多个Y电容，而所述多个灯管为多个冷阴极灯管。

本发明所述的灯管驱动电源供应系统，其中所述多个耐压电容元件以串联形式连接为第一耐压电容元件组与第二耐压电容元件组，或者以并联形式连接为第一耐压电容元件组与第二耐压电容元件组。

为达到上述目的，本发明的另一优选实施例提供一种灯管驱动电源供应系统，耦接于直流电压源以及多个灯管之间，以用于驱动所述多个灯管。该灯管驱动电源供应系统包括：整流器，耦接于该直流电压源，以用于接收该直流电压源所提供的直流电压并将该直流电压转换为交流电压；变压器，具有初级绕组以及次级绕组，其中该初级绕组耦接于该整流器，以用于接收该交流电压，并且该次级绕组将该交流电压升压；以及谐振电路，耦接于该变压器的该次级绕组，以用于与该变压器的漏电感配合以产生谐振效应，输出交流电压以驱动所述多个灯管。其中，该整流器具有多个耐压电容元件，并且该耐压电容元件耦接于该变压器的该初级绕组的两端。

本发明所述的灯管驱动电源供应系统，还包括多个阻抗匹配器，耦接于该谐振电路与所述多个灯管之间，以用于稳定流经所述多个灯管的电流。

本发明所述的灯管驱动电源供应系统，其中该整流器为全桥式整流器以及半桥式整流器的其中之一。

本发明所述的灯管驱动电源供应系统，其中该整流器具有多个开关元件，而所述多个开关元件为多个晶体管。

本发明所述的灯管驱动电源供应系统，其中该耐压电容元件耦接于所述多个开关元件与该变压器的该初级绕组的两端之间。

本发明所述的灯管驱动电源供应系统，其中该谐振电路还包括第一电容以及多个第二电容，所述多个耐压电容元件为多个Y电容，而所述多个灯管为多个冷阴极灯管。

附图说明

图1显示传统灯管驱动电源供应系统的电路方框图。

图2显示本发明优选实施例的灯管驱动电源供应系统的电路方框图。

图3(a)显示图2中耐压电容元件的另一优选实施例示意图。

图3(b)显示图2中耐压电容元件的又一优选实施例示意图。

图4显示本发明另一优选实施例的灯管驱动电源供应系统的电路方框图。

其中，附图标记说明如下：

10、20、30：灯管驱动电源供应系统  11、21、31：直流电压源

12、22、32：灯管                  101、201、301：整流器

102、202、302：变压器             103、203、303：谐振电路

104、204、304：阻抗匹配器         1021、2021、3021：初级绕组

1022、2022、3022：次级绕组        2011、3011：开关元件

2012：电容                        2031、3031：第一电容

2032：耐压电容元件                3012：耐压电容元件

2033、2035：第一耐压电容元件组    3032：第二电容

2034、2036：第二耐压电容元件组

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在以下的说明中详细叙述。

请参阅图2，其显示本发明优选实施例的灯管驱动电源供应系统的电路方框图。本发明的灯管驱动电源供应系统20接收直流电压源21所提供的直流电压，并将该直流电压转换为足以驱动多个灯管22的交流电压，使所述多个灯管22可以点亮。其中，所述多个灯管22可为例如多个冷阴极灯管(Cold-Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)。本发明的灯管驱动电源供应系统20包括整流器201、变压器202、谐振电路203以及多个阻抗匹配器204。其中，整流器201耦接于直流电压源21，以用于接收直流电压源21所提供的直流电压，并且将该直流电压转换为高频的交流电压，从而输出至变压器202的初级绕组2021。

在一实施例中，该整流器201由多个开关元件2011与多个电容2012构成，并且可为半桥式或全桥式整流器的其中之一，但不限于此。为方便说明，图2所示实施例以半桥式整流器为例，并且开关元件2011以晶体管为较佳。整流器201的开关元件2011受PWM控制器控制(未图示)，以通过开关元件2011的切换将直流电压转换为高频的交流电压。

请再参阅图2，变压器202的初级绕组2021耦接于整流器201，以用于接收整流器201所提供的交流电压，并通过变压器202的内部线圈构造在变压器202的次级绕组2022将交流电压升压为高压的交流电压，例如从200伏特(V)升压为1100伏特(V)～2000伏特(V)。在一实施例中，变压器202的初级绕组2021的两端耦接于整流器201的多个电容2012的一端，而多个电容2012的另一端则连接至多个开关元件2011。

在该实施例中，谐振电路203包括第一电容2031以及多个耐压电容元件2032。谐振电路203耦接于变压器202的次级绕组2022，其可接收来自于变压器202次级绕组2022的交流电压，并由变压器202所存在的漏电感与谐振电路203的第一电容2031以及耐压电容元件2032产生谐振效应，并经由多个阻抗匹配器204，例如电容，而输出具正弦波形式的高压交流电压，借此以驱动多个灯管22。其中，多个阻抗匹配器204耦接于谐振电路203与多个灯管22之间，其可对多个灯管22提供电路保护或使流经各灯管22的电流稳定，提供稳定的输出光源。

在一些实施例中，该耐压电容元件2032以Y电容为较佳，其中Y电容具有比一般电容相对较高的额定耐压范围，例如1000伏特以上，由于Y电容为本领域技术人员所熟知的电子元件，因此关于Y电容的其它电气特性在此不再赘述。利用多个耐压电容元件2032耦接于变压器202的次级绕组2022的两端时，就可利用其耐压的电气特性使原需加强的位于变压器202的初级绕组2021与次级绕组2022之间的隔离接口转移至多个耐压电容元件2032，借此以达到绝缘的目的。因此耐压电容元件2032可以避免传统技术利用变压器绕线架结构或额外的屏蔽加强电气绝缘所产生的成本增加以及不利于小型化与薄型化的问题。

当然，多个耐压电容元件2032也可如图3(a)所示以串联方式形成第一耐压电容元件组2033与第二耐压电容元件组2034。另外，也可如图3(b)所示以并联方式形成第一耐压电容元件组2035以及第二耐压电容元件组2036，但不限于此。

请参阅图4，其显示本发明另一优选实施例的灯管驱动电源供应系统的电路方框图。在该实施例中，灯管驱动电源供应系统30接收直流电压源31所提供的直流电压，并将该直流电压转换为足以驱动多个灯管32的交流电压，使所述多个灯管32可以点亮。本发明的灯管驱动电源供应系统30同样地包括整流器301、变压器302、谐振电路303以及多个阻抗匹配器304。其中，整流器301耦接于直流电压源31，以用于接收直流电压源31所提供的直流电压，并将该直流电压转换为高频的交流电压，从而输出至变压器302的初级绕组3021。

在一实施例中，该整流器301由多个开关元件3011与多个耐压电容元件3012所构成，并且可为半桥式或全桥式整流器的其中之一，但不限于此。为方便说明，图4所示实施例以半桥式整流器为例，并且开关元件3011以晶体管为较佳。整流器301的开关元件3011受PWM控制器控制(未图示)，以通过切换开关元件3011将直流电压转换为高频的交流电压。多个耐压电容元件3012耦接于多个开关元件3011与变压器302的初级绕组3021的两端之间。在一些实施例中，该耐压电容元件3012以Y电容为较佳。Y电容具有比一般电容相对较高的额定耐压范围，例如1000伏特以上，因此利用多个Y电容耦接于变压器302的初级绕组3021的两端时，就可利用其耐压的电气特性使原需加强的位于变压器302的初级绕组3021与次级绕组3022之间的隔离接口转移至多个耐压电容元件3012，借此达到绝缘的目的。因此耐压电容元件3012可以避免传统技术利用变压器绕线架结构或额外的屏蔽加强电气绝缘所产生的成本增加以及不利于小型化与薄型化的问题。

请再参阅图4，变压器302的初级绕组3021耦接于整流器301，以用于接收整流器301所提供的交流电压，并通过变压器302的内部线圈构造在变压器302的次级绕组3022将交流电压次级绕组升压为高压的交流电压，例如从200伏特(V)升压为1100伏特(V)～2000伏特(V)。

在该实施例中，谐振电路303包括第一电容3031以及多个第二电容3032。谐振电路303耦接于变压器302的次级绕组3022，其接收来自于变压器302次级绕组3022的交流电压，并由变压器302所存在的漏电感与谐振电路303的第一电容3031以及多个第二电容3032产生谐振效应，并经由多个阻抗匹配器304，例如电容，而输出具有正弦波形式的高压交流电压，借此以驱动多个灯管32。

综上所述，本发明的灯管驱动电源供应系统利用耐压电容元件使原需加强的位于变压器的初级绕组与次级绕组之间的隔离接口转移至多个耐压电容元件，借此以达到绝缘的目的。因此，耐压电容元件可以避免传统技术利用变压器绕线架结构或额外的屏蔽加强电气绝缘所产生的成本增加以及不利于小型化与薄型化的问题。

应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种变化，然而都不脱离本发明的范围，并且其中的说明及附图在本质上作说明之用，而并非用以限制本发明。

Claims (14)

1、一种灯管驱动电源供应系统，耦接于直流电压源以及多个灯管之间，以用于驱动所述多个灯管，该灯管驱动电源供应系统包括：

整流器，耦接于该直流电压源，以用于接收该直流电压源所提供的直流电压并将该直流电压转换为交流电压；

变压器，具有初级绕组以及次级绕组，其中该初级绕组耦接于该整流器，以用于接收该交流电压，并在该次级绕组将该交流电压升压；以及

谐振电路，耦接于该变压器的该次级绕组并且具有多个耐压电容元件，以用于与该变压器的漏电感配合以产生谐振效应，输出交流电压以驱动所述多个灯管，其中所述多个耐压电容元件与该变压器的该次级绕组的两端耦接。

2、如权利要求1所述的灯管驱动电源供应系统，还包括多个阻抗匹配器，耦接于该谐振电路与所述多个灯管之间，以用于稳定流经所述多个灯管的电流。

3、如权利要求1所述的灯管驱动电源供应系统，其中该整流器为全桥式整流器以及半桥式整流器的其中之一。

4、如权利要求3所述的灯管驱动电源供应系统，其中该整流器具有多个开关元件。

5、如权利要求4所述的灯管驱动电源供应系统，其中所述多个开关元件为多个晶体管。

6、如权利要求4所述的灯管驱动电源供应系统，其中该整流器还包括多个电容，耦接于所述多个开关元件与该变压器的该初级绕组的两端之间。

7、如权利要求1所述的灯管驱动电源供应系统，其中该谐振电路还包括第一电容，所述多个耐压电容元件为多个Y电容，而所述多个灯管为多个冷阴极灯管。

8、如权利要求1所述的灯管驱动电源供应系统，其中所述多个耐压电容元件以串联形式连接为第一耐压电容元件组与第二耐压电容元件组，或者以并联形式连接为第一耐压电容元件组与第二耐压电容元件组。

9、一种灯管驱动电源供应系统，耦接于直流电压源以及多个灯管之间，以用于驱动所述多个灯管，该灯管驱动电源供应系统包括：

整流器，耦接于该直流电压源，以用于接收该直流电压源所提供的直流电压并将该直流电压转换为交流电压；

变压器，具有初级绕组以及次级绕组，其中该初级绕组耦接于该整流器，以用于接收该交流电压，并在该次级绕组将该交流电压升压；以及

谐振电路，耦接于该变压器的该次级绕组，以用于与该变压器的漏电感配合以产生谐振效应，输出交流电压以驱动所述多个灯管；

其中，该整流器具有多个耐压电容元件，该耐压电容元件耦接于该变压器的该初级绕组的两端。

10、如权利要求9所述的灯管驱动电源供应系统，还包括多个阻抗匹配器，耦接于该谐振电路与所述多个灯管之间，以用于稳定流经所述多个灯管的电流。

11、如权利要求10所述的灯管驱动电源供应系统，其中该整流器为全桥式整流器以及半桥式整流器的其中之一。

12、如权利要求11所述的灯管驱动电源供应系统，其中该整流器具有多个开关元件，而所述多个开关元件为多个晶体管。

13、如权利要求12所述的灯管驱动电源供应系统，其中该耐压电容元件耦接于所述多个开关元件与该变压器的该初级绕组的两端之间。

14、如权利要求9所述的灯管驱动电源供应系统，其中该谐振电路还包括第一电容以及多个第二电容，所述多个耐压电容元件为多个Y电容，而所述多个灯管为多个冷阴极灯管。

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