CN101060742B - 放电灯管的电源供应装置及其电流平衡装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种放电灯管的电源供应装置及其电流平衡装置，其中该电源供应装置包含一变压器以及一电流平衡装置，该变压器具有一初级绕组以及一次级绕组，该电流平衡装置耦接于次级绕组以及多个放电灯管之间，并可由一单一电感所组成，其中该单一电感的至少两个绕组互相串联后与一放电灯管耦接串联，而其他绕组分别与一放电灯管耦接。该电流平衡装置也可由两个电感所组成，其中一第一电感中的至少一绕组与一第二电感中的至少一绕组互相串联后与一放电灯管耦接，而其他绕组分别与一放电灯管耦接。

Description

放电灯管的电源供应装置及其电流平衡装置

技术领域

本发明涉及一种用于放电灯管的电流平衡装置及其电流平衡装置，特别的是涉及一种具有多灯管驱动能力的电源供应装置，其具有能够使得多个放电灯管的电流达到平衡的电流平衡装置。

背景技术

冷阴极萤光灯管(cold cathode fluorescent lamp，CCFL)是用于液晶显示屏幕的背光模块中的放电灯管(discharge lamp)，其作为液晶显示屏幕的发光单元。一般而言冷阴极萤光灯管由一高压逆变器(inverter)来驱动，高压逆变器可提供高频的交流电压给灯管并且包含用于稳定灯管电流的反馈控制电路。在液晶显示器的应用中，通常都需要设置多组放电灯管来提供足够的背光光源。

在多灯管的应用中，由于每个灯管的阻抗都彼此不同，导致流经灯管的电流都不尽相同。这不仅导致液晶显示器面板的发光亮度不均匀，也会使得个别灯管的使用寿命大幅减少，进而使得整个液晶显示器面板受到损害。

为了要改善灯管电流不均匀的问题，已经采用多种灯管电流平衡技术来改善这项缺点。如图1所示，一变压器T1与一变压器T2的初级绕组(primarywinding)Np1与Np2串联在一起并且次级绕组(secondary winding)Ns1与Ns2分别与灯管LP1，LP2耦接。一输入直流电压经由一开关装置(未显示)转换成高频交流电压Vin，并且该交流电压Vin耦接至初级绕组Np1与Np2，而由变压器T1与T2将交流电压Vin提升为一个所需的交流电压来驱动灯管LP1，LP2。由于变压器T1与T2的初级绕组Np1与Np2的匝数相同且互相串联，再加上次级绕组Ns1与Ns2的匝数比(turn ratio)为1∶1，流经灯管LP1与LP2的电流便可达到平衡。由于变压器T1与T2的初级绕组Np1与Np2串联，各个初级绕组所分配的电压便会减少。为了使变压器T1与T2的次级绕组Ns1与Ns2得到相同的电压，其线圈匝数势必要增加，如此便不利于逆变器的体积小型化并且会增加功率损耗(power loss)。

图2为另外一种公知放电灯管的电源供应装置的示意图。在图2中，一输入直流电压经由一开关装置(未显示)转换成高频交流电压Vin并耦接至变压器T1的初级绕组Np，从而在次级绕组Ns上感应出用于驱动灯管LP1-LP3的高频交流电压。灯管LP1-LP3耦接至变压器T1的次级绕组Ns，并且每个灯管LP1，LP2，LP3分别与一电感线圈W1，W2，W3相连接。每个电感线圈W1，W2，W3的第一绕组耦接在一起并且每个电感线圈W1，W2，W3的第二绕组耦接在一起。通过使电感线圈W1，W2，W3的第一绕组的匝数比(turnratio)为1∶1∶1且电感线圈W1，W2，W3的第二绕组的匝数比(turn ratio)亦为1∶1∶1，流经灯管LP1-LP3的电流便可达到平衡。然而在图2的电流平衡电路中，每个灯管均需要一个电感线圈来与其串接，使得逆变器中的磁性元件数目增加，而导致逆变器的体积与制造成本大幅提升。

图3为另外一种公知放电灯管的电源供应装置的示意图，其具有利用共模电感来实现平衡灯管电流的电流平衡电路。在图3中，一输入直流电压Vin耦接至变压器T1的初级绕组Np，从而在次级绕组Ns上感应出用于驱动灯管LP1-LP3的高频交流电压。一共模电感CC1与相邻的灯管LP1，LP2相耦接并且共模电感CC2与相邻的灯管LP3，LP2相耦接，其中共模电感CC1的第二绕组与共模电感CC2的第一绕组相串联。通过共模电感CC1与共模电感CC2的耦接，流经灯管LP1-LP3的电流便可达到平衡。然而，由于图3的电路需要使用许多电感元件而使得逆变器中的磁性元件数目增加，从而导致逆变器的体积与制造成本大幅提升。

因此需要提供一种应用于放电灯管的电源供应装置及其电流平衡装置，其设定为能够以最少的磁性元件数目来达到灯管电流的平衡并且以最优化的驱动能力来驱动多组放电灯管。

发明内容

本发明的一目的是提供一种电流平衡装置，其能够使流经多个放电灯管的电流互相达到平衡。

本发明的另一目的在于提供一种放电灯管的电源供应装置，其可设定以驱动多个放电灯管并且具有一电流平衡装置，其能够使流经所述多个放电灯管的电流互相达到平衡。

根据本发明较为具体的实施方式，提出一种电流平衡装置，其耦接于一变压器的次级侧与多个放电灯管之间，该电流平衡装置包含：一电感，其具有一磁芯，该磁芯具有多个接脚；以及多个绕组，每个绕组缠绕于一接脚上，其中所述多个绕组中的至少两个绕组互相串联后与一放电灯管耦接，而所述多个绕组的其他绕组分别与一放电灯管耦接。

根据本发明较为具体的实施方式，提出一种电流平衡装置，其耦接于一变压器的次级侧以及多个放电灯管之间，该电流平衡装置包含：一第一电感，其具有一第一磁芯和多个绕组，其中该第一磁芯具有多个接脚，该第一电感的多个绕组中的每个绕组缠绕于第一磁芯的一接脚上；以及一第二电感，具有一第二磁芯和多个绕组，其中该第二磁芯具有多个接脚，该第二电感的多个绕组中的每个绕组缠绕于第二磁芯的一接脚上，其中该第一电感中的至少一绕组与该第二电感中的至少一绕组互相串联后与一放电灯管耦接，而该第一电感与该第二电感中的其他绕组分别与一放电灯管耦接。

根据本发明较为概括的实施方式，提出一种放电灯管的电源供应装置，该电源供应装置包含：一变压器，其具有一初级绕组以及一次级绕组，并设定为经由该初级绕组接收一输入电压而在该次级绕组上产生一输出电压；以及一电流平衡装置，其耦接于该次级绕组与多个放电灯管之间，并设定为平衡流经所述多个放电灯管的电流。该电流平衡装置包含：一电感，其包含一磁芯，该磁芯具有多个接脚；以及多个绕组，每个绕组缠绕于一接脚上，其中所述多个绕组的至少两个绕组互相串联后与一放电灯管相耦接，而所述多个绕组的其他绕组分别与一放电灯管耦接。

根据本发明较为概括的实施方式，提出一种放电灯管的电源供应装置，该电源供应装置包含：一变压器，其具有一初级绕组以及一次级绕组，并设定为经由该初级绕组接收一输入电压而在该次级绕组上产生一输出电压；以及一电流平衡装置，其耦接于该次级绕组与多个放电灯管之间，并设定为平衡流经所述多个放电灯管的电流。该电流平衡装置包含：一第一电感，其具有一第一磁芯和多个绕组，其中该第一磁芯具有多个接脚，该第一电感的多个绕组中的每个绕组缠绕于第一磁芯的一接脚上；一第二电感，其具有一第二磁芯和多个绕组，其中该第二磁芯具有多个接脚，该第二电感的多个绕组中的每个绕组缠绕于第二磁芯的一接脚上，其中该第一电感中至少一绕组与该第二电感中的至少一绕组互相串联后与一放电灯管耦接，而第一电感与第二电感中的其他绕组分别与一放电灯管耦接。

根据本发明的另一实施方式，提供一种电流平衡装置，其耦接于一变压器与多个放电灯管之间，该电流平衡装置包含：多个电感，每个电感具有一磁芯，每个磁芯具有多个接脚，以及多个绕组，每个绕组缠绕于一接脚上，其中在不同电感中一部分的所述多个绕组互相串联后与一放电灯管耦接，而所述多个电感中的其他绕组分别与一放电灯管耦接。

根据本发明的放电灯管的电源供应装置及其电流平衡装置，能够以最少的磁性元件数目来达到灯管电流的平衡并且以最优化的驱动能力来驱动多组放电灯管。

附图说明

图1显示公知的放电灯管的电源供应装置以及其电流平衡电路；

图2显示另外一种公知的放电灯管的电源供应装置以及其电流平衡电路；

图3显示公知的放电灯管的电源供应装置以及使用共模电感来达到电流平衡的电流平衡电路；

图4显示根据本发明的一第一优选实施例的放电灯管的电源供应装置；以及

图5显示根据本发明的一第二优选实施例的放电灯管的电源供应装置。

其中，附图标记说明如下：

T1，T2  变压器

Np，Np1，Np2  变压器T1的初级绕组

Ns，Ns1，Ns2  变压器T1的初级绕组

CC1，CC2  共模电感

L  电感

L1  第一电感

L2  第二电感

C，C1，C2  磁芯

W1-W10   绕组

LP1-LP8  灯管

具体实施方式

体现本发明的特征与优点的优选实施例将在后面的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种变化，但是所述变化均不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上仅当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明的放电灯管的电源供应装置的一第一优选实施例显示于图4。图4示出一放电灯管的电源供应装置，其设定为驱动多个放电灯管LP1-LP4。根据本发明的第一优选实施例，一放电灯管的电源供应装置包含一变压器T1，变压器T1具有一初级绕组Np以及一次级绕组Ns，该变压器T1设定为经由初级绕组Np接收一交流电压Vin并在次级绕组Ns上产生一升压的高频交流电压以驱动放电灯管LP1-LP4。图4的电源供应装置还包含一电流平衡装置，其耦接于次级绕组Ns与放电灯管LP1-LP4之间且设定为用于平衡流经放电灯管LP1-LP4的电流。该电流平衡电路由一单一电感L所组成，其具有一磁芯(magnetic core)C，该磁芯C具有多个接脚(leg)，每个接脚上可缠绕一绕组，并且每个绕组具有相同的匝数(turn number)，如图4所示。根据本发明的第一优选实施例，磁芯C具有六个接脚而可于其上缠绕六个绕组W1-W6，其中所述多个绕组的至少两个绕组互相串联后与一放电灯管耦接。如图4所示，起始绕组W1与中间绕组W3串联后与放电灯管LP2耦接，而尾端绕组W6与中间绕组W4串联后与放电灯管LP3耦接，其他的绕组W2，W5分别与一放电灯管LP1，LP4耦接。通过此种构造，起始绕组与尾端绕组对于中间绕组之间的耦合关系可以加强，进而可以增进灯管电流的平衡效果。

本发明的放电灯管的电源供应装置的一第二优选实施例显示于图5。如图5所示者为一放电灯管的电源供应装置，其设定以驱动多个放电灯管LP1-LP8。根据本发明的第二优选实施例，一放电灯管的电源供应装置包含一变压器T1，变压器T1具有一初级绕组Np以及一次级绕组Ns，该变压器T1设定为经由初级绕组Np接收一交流电压Vin并在次级绕组Ns上产生一升压的高频交流电压以驱动放电灯管LP1-LP8。图5的电源供应装置还包含一电流平衡装置，其耦接于次级绕组Ns与放电灯管LP1-LP8之间且设定为用于平衡流经放电灯管LP1-LP8的电流。该电流平衡电路由一第一电感L1以及一第二电感L2所组成，第一电感L1具有一磁芯C1，该磁芯C1具有多个接脚，每个接脚上可缠绕一绕组，如图5所示。相同的，第二电感L2具有一磁芯C2，该磁芯C2具有多个接脚，每个接脚上可缠绕一绕组，如图5所示。根据本发明的第二优选实施例，磁芯C1具有五个接脚而可于其上缠绕五个绕组W1-W5，而磁芯C2具有五个接脚而可于其上缠绕五个绕组W6-W10，其中第一电感L1中的所述多个绕组具有相同的匝数，并且该第二电感L2中的所述多个绕组也具有相同的匝数。第一电感L1中的至少一绕组与第二电感L2中的至少一绕组串联后与一放电灯管耦接，而第一电感L1与第二电感L2中的其他绕组分别与一放电灯管耦接。如图5所示，第一电感L1中的绕组W2与W4分别与第二电感L2中的绕组W7与W9串联后，分别与放电灯管LP2与LP7耦接。第一电感L1中的其他绕组W1，W3，W5以及第二电感L2中的其他绕组W6，W8，W10分别与放电灯管LP1，LP3，LP4，LP5，LP6，LP8耦接。由此在设计电流平衡装置的线路时，能够使不同电感之间的部分绕组互相串联以在多灯管系统中达到电流平衡效果。

应该注意的是上述的电流平衡电路也可以连接在多个放电灯管与接地端之间，并且同样可以达到流经灯管的电流平衡效果。此外，图5的实施例可以扩充为使用超过两个电感来平衡流经多个放电灯管的电流，其中每个电感具有一磁芯且多个绕组，不同电感中的多个绕组互相串联后与一放电灯管耦接而其他绕组分别与一放电灯管耦接。此种电路方案也落入本发明要求保护的范围中。

本发明可由本领域的技术人员进行多种修改，但是所述修改均不脱离如后附权利要求所要求保护的范围。

Claims (3)

1.一种电流平衡装置，耦接于一变压器与多个放电灯管之间，该电流平衡装置包含：

一电感，其具有一磁芯，该磁芯具有多个接脚；以及

多个绕组，每个绕组缠绕于一接脚上，其中所述多个绕组的至少两个绕组互相串联后与一放电灯管耦接，而所述多个绕组的其他绕组分别与一放电灯管耦接；

其中所述多个绕组的一起始绕组和一尾端绕组分别与所述多个绕组的一中间绕组串联后与所述多个放电灯管的一放电灯管耦接。

2.如权利要求1所述的电流平衡装置，其中该放电灯管为一冷阴极萤光灯管，而该变压器具有一初级绕组以及一次级绕组，并设定为由该初级绕组接收一输入电压而在该次级绕组上产生一输出电压。

3.如权利要求1所述的电流平衡装置，其中所述多个绕组中的每个绕组具有相同的匝数。

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