CN101071541B - 灯管电源供应电路及其换流器的控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灯管电源供应电路及其换流器的控制电路。灯管电源供应电路具有第一换流器与第二换流器。第一换流器输出第一交流电压，第二换流器输出第二交流电压。换流器的控制电路包括第一微处理器与第二微处理器。第一微处理器是用以依据调光信号决定第一控制信号的责任周期。第一微处理器于第一控制信号的责任周期内控制第一换流器输出第一交流电压。第二微处理器接收第一控制信号并据以产生第二控制信号并于第二控制信号的责任周期内控制第二换流器输出第二交流电压。

Description

灯管电源供应电路及其换流器的控制电路

技术领域

本发明是有关于一种灯管电源供应电路及其换流器的控制电路。

背景技术

随着液晶显示器的尺寸不断地增加，例如大尺寸的液晶电视(LCDTV)，其背光模组所需提供的亮度也必须随的增加，才能维持画面的影像品质。为了提高背光模组的发光亮度，除了使用大尺寸的灯管外，更必须借由增加灯管的使用数量才能达到所需的亮度。

当灯管的数量增加时，若灯管的驱动电路同时驱动这些灯管将会造成瞬间的输入电流过大，例如电源系统提供给换流器(inverter)的电流，若换流器采用脉冲串式(burst mode)调光模式，则同时点灭这么多灯管，更会导致大电流涟波干扰电源系统而降低了系统稳定度。

因此如解决驱动多根灯管所产生的问题，及降低换流器的控制电路的成本便是业界需要解决的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在于提供一种灯管电源供应电路及其换流器的控制电路，除了可以分相调光及抑制输入电流涟波外，更不限所驱动的灯管数量为奇数或偶数。

根据本发明的目的，提出一种换流器的控制电路，其用于灯管电源供应电路。灯管电源供应电路至少具有第一换流器(inverter)与第二换流器。第一换流器至少输出第一交流电压。第二换流器至少输出第二交流电压。此换流器的控制电路包括第一微处理器与第二微处理器。第一微处理器是用以依据调光信号决定第一控制信号的责任周期。第一微处理器于第一控制信号的责任周期内控制第一换流器输出第一交流电压。第二微处理器接收第一控制信号并据以产生第二控制信号并于第二控制信号的责任周期内控制第二换流器输出第二交流电压。

根据本发明的另一目的，提出一种灯管电源供应电路，用于一液晶显示器。液晶显示器是用以产生一调光信号，灯管电源供应电路至少包括第一灯管、第二灯管、第一换流器、第二换流器、第一微处理器与第二微处理器。第一灯管与第二灯管提供液晶显示器显示影像时所需的光源。第一换流器用以输出驱动第一灯管所需的第一交流电压。第二换流器用以输出驱动第二灯管所需的第二交流电压。第一微处理器是用以依据上述调光信号决定第一控制信号的责任周期并于第一控制信号的责任周期内控制第一换流器输出第一交流电压。第二微处理器接收第一控制信号并据以产生第二控制信号并于第二控制信号的责任周期内控制第二换流器输出第二交流电压。其中，调光信号对应于第一灯管与第二灯管其发光亮度的调变。

本发明同时提供了一种液晶显示器，包括：一平面显示面板；一显示驱动电路，用以驱动该平面显示面板，并产生一调光信号；以及一背光模组，其包括：一第一灯管；一第二灯管；一第一换流器，用以输出驱动该第一灯管所需的一第一交流电压；一第二换流器，用以输出驱动该第一灯管所需的一第二交流电压；一第一微处理器，用以依据该调光信号决定一第一控制信号的责任周期，于该第一控制信号的责任周期内控制该第一换流器输出该第一交流电压；及一第二微处理器，接收该第一控制信号并据以产生一第二控制信号，于该第二控制信号的责任周期内控制该第二换流器输出该第二交流电压；其中，该调光信号对应于该第一灯管与该第二灯管的发光亮度。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下面特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

图1为液晶显示器的示意图。

图2A为本发明第一实施例的灯管电源供应电路的示意图。

图2B为灯管电源供应电路另一例的示意图。

图3为以图2A或图2B的灯管电源供应电路架构下控制信号的时序图。

图4为本发明第二实施例的灯管电源供应电路的示意图。

图5A为以图4的灯管电源供应电路架构下控制信号的时序图。

图5B为以图4的灯管电源供应电路架构下控制信号的时序图。

图中主要元件符号说明如下：

10：平面显示器；       20：平面显示面板；     30：显示驱动电路；

40：背光模组；         100、100’：灯管电源供应电路；

102、102’：控制电路； 104：驱动电路；

106、106’:微处理器；  108：换流器；

110：变压器；          112：灯管；            114：延迟电路。

具体实施方式

请参照图1，其为液晶显示器的示意图。液晶显示器10(或称平面显示器)包括平面显示面板20、显示驱动电路30与背光模组40。显示驱动电路30用以驱动平面显示面板20显示影像，并产生一调光信号DL。背光模组40用以提供平面显示面板20显示影像时所需的光源。本发明提供一种换流器的控制电路，用于上述背光模组40中，除了可以分相调光及抑制输入电流涟波外，还具有不限所驱动的灯管数量为奇/偶数并具有简化控制IC及相关零件数量的优点。以下是以实施例对本发明做详细说明。

第一实施例

请参照图2A，其为本发明第一实施例的灯管电源供应电路的示意图。背光模组40包括灯管电源供应电路100与M个灯管112(1)～112(M)，M为正整数。灯管电源供应电路100包括换流器的控制电路102、驱动电路104。控制电路102包括N个微处理器106(1)～106(N)，N为正整数。N个微处理器106是以串联的方式彼此电性连接。驱动电路104包括N个换流器(inverter)108(1)～108(N)及N个变压器110(1)～110(N)。本实施例中，如图2A所示是以N＝M＝5为例所绘制，然而熟悉此技术的人员可得知N、M值不一定相等。这些灯管112(1)～112(5)用以提供液晶显示器10显示影像时所需的光源，例如这些灯管112(1)～112(5)用于背光模组40中，以提供光源给平面显示面板20。

微处理器106例如为单片机8051或PIC系列，其用以输出一控制信号C，并于控制信号C的责任周期内(如图3所标示的T_ON时间内)控制对应的换流器108输出交流电压AC。换流器108例如为全桥、半桥或推挽式(push pull)换流器，其于对应的微处理器106控制下将直流电压(直流电压未标示于图2A上)转换成交流电压AC并输出至对应的变压器110。变压器110用以将上述交流电压AC升压后据以驱动对应的灯管112。

进一步来说，液晶显示器10依据使用者所欲设定的显示亮度产生一调光准位(dimming level)DL。例如当液晶显示器10为平面电视时，使用者可借由遥控器调整平面电视的显示亮度，平面电视对应于使用者的调整产生调光信号DL并输出至第一微处理器106(1)。第一微处理器106(1)便依据此调光信号DL，例如依据调光信号DL的电压位准，产生第一控制信号C(1)并决定第一控制信号C(1)的频率(1/T)及责任周期(T_ON/T)。且第一微处理器106(1)将此第一控制信号C(1)输出至第二微处理器106(2)。

上述第一控制信号C(1)可以看成第一换流器108(1)的总开关，即当第一控制信号C(1)致能时，第一换流器108(1)才能输出第一交流电压AC(1)至第一变压器110(1)，以使第一变压器110(1)据以将第一交流电压AC(1)升压后驱动第一灯管112(1)。换句话说，第一控制信号C(1)致能时，第一微处理器106(1)便输出第一换流器108(1)产生第一交流电压AC(1)所需的第一开关控制信号SW(1)，以使第一换流器108(1)输出交流电压AC(1)至第一变压器110(1)。其中，需特别注意的是，微处理器106对应于换流器108的型式，例如上述全桥、半桥或推挽式(pushpull)换流器，输出对应的开关控制信号SW以控制换流器108的作动。然而，本实施例中并不限定处理器106与换流器108间的作动方式为何(包括不限定换流器108的型式)，只要能在对应的控制信号C致能时，使对应的换流器108输出交流电压AC即可。

第二微处理器106(2)接收到第一控制信号C(1)后，会据以输出相同频率(1/T)及责任周期(T_ON/T)的第二控制信号C(2)至第三微处理器106(3)。而第二微处理器106(2)如同第一微处理器106(1)的动作方式，于第二控制信号C(2)致能时输出第二换流器108(2)产生第二交流电压AC(2)所需的第二开关控制信号SW(2)，以使第二换流器108(2)输出第二交流电压AC(2)至第二变压器110(2)。其中，需特别注意的是，第二控制信号C(1)致能的时间将会比第一控制信号C(1)延迟一延迟时间Td，即第二换流器108(2)作动的时间将比第一换流器108(1)晚一时间Td。此延迟时间Td例如根据灯管112的数量来决定，且不受限于灯管112的数量为偶数或奇数。

而上述的延迟方式可以由第二微处理器106(2)达成，例如当第二微处理器106(2)接收到第一控制信号C(1)后，延迟时间Td后才据以输出第二控制信号C(2)并同时据以驱动第二换流器108(2)。或者，延迟的方式可借由第一微处理器106(1)达成，例如第一微处理器106(1)依据调光信号DL产生第一控制信号后，延迟此延迟时间Td后才输出第一控制信号C(2)至第二微处理器106(2)。再或者，延迟的方式可借由连接一延迟电路来达成。请参照图2B，其为灯管电源供应电路另一例的示意图。如图2B所示，灯管电源供应电路100更包括四个延迟电路114(1)～114(4)。第一延迟电路114(1)桥接于第一微处理器106(1)与第二微处理器106(2)间。第一控制信号C(1)经由第一延迟电路114(1)延迟时间Td后才输出至第二微处理器106(2)。第二微处理器106(2)接收到第一控制信号C(1)后，即据以输出第二控制信号C(2)至第二延迟电路114(2)并同时依据第二控制信号C(2)驱动第二换流器108(2)。而第三延迟电路114(3)至第四延迟电路114(4)连接与动作方式如同上述，在此便不再多述。

而第三微处理器106(3)接收第二控制信号C(2)后，如同上述第一微处理器106(1)与第二微处理器106(2)间的动作方式，据以输出相同频率(1/T)及责任周期(T_ON/T)的第三控制信号C(3)至第四微处理器106(4)。且同样地，利用上述的延迟方式，于第三微处理器106(3)控制下第三换流器108(3)作动的时间将比第二换流器108(2)晚一时间Td。同理，第四、五微处理器106(4)、106(5)的动作方式便不再多述。如此，控制电路102在接收到调光信号DL后便依序产生第一控制信号C(1)、第二控制信号C(2)、第三控制信号C(3)、第四控制信号C(4)与第五控制信号C(5)，且每个控制信号C(1)～C(5)均间隔一延迟时间Td。所以对应的五个换流器108(1)～108(5)便依序动作，即依序输出交流电压AC(1)～AC(5)至对应的五个变压器110(1)～110(5)。五个变压器110(1)～110(5)依序驱动五根灯管112(1)～112(5)产对应于调光信号DL的发光亮度。

进一步来说，请参照图3，其为以图2A或图2B的灯管电源供应电路架构下控制信号的时序图。由于控制信号C(1)～C(5)是依序产生，使得第一换流器108(1)先于第一控制信号C(1)的责任周期T_ON/T内作动，即让对应的第一灯管112(1)发光。接着时间Td后，第二控制信号C(2)产生，于第二控制信号C(2)的责任周期T_ON/T内第二换流器108(2)作动，并让对应的第二灯管112(2)发光。如此，背光模组40中的5个灯管112(1)～112(5)依序点亮，使得供应给换流器108的电源系统的电流涟波得以被抑制，让输入至换流器108的输入电流平均化，且亦可减轻启动灯管112时的高压干扰。

综上所述，本实施例借由第一微处理器106(1)依据调光信号DL决定控制信号C的责任周期以达到调光的目的外，且还再借由让多个控制信号C(1)～C(5)依序产生以让5个灯管112(1)～112(5)依序点亮，即所谓的分相调光。并且，借由上述控制电路102的架构设计，即五个微处理器106(1)～106(5)是以串联的方式彼此电性连接，无需另外借由一主控制IC来控制多个微处理器106(1)～106(5)及换流器108(1)～108(5)的开关控制信号SW(1)～SW(5)或延迟时间Td。因此本实施例的控制电路102，将可以更为简单与节省成本的方式达到分相调光并抑制电流涟波。

第二实施例

上述控制信号的频率是由第一微处理决定且于作动的过程中保持一定。然而，还可由第五控制信号回到第一微处理器决定第一控制信号的频率。请参照图4，其为本发明第二实施例的灯管电源供应电路的示意图。上述背光模组40包括灯管电源供应电路100’与M个灯管112(1)～112(M)，M为正整数。灯管电源供应电路100’包括控制电路102’、驱动电路104。控制电路102’包括N个微处理器106’(1)～106’(N)，N为正整数。N个微处理器106’是以串联的方式彼此电性连接，且第五微处理器106’(5)还将第五控制信号C’(5)输出至第一微处理器106’(1)。驱动电路104如同第一实施例，包括N个换流器(inverter)108(1)～108(N)及N个变压器110(1)～110(N)。图4中是以N与M＝5为例所绘制。灯管电源供应电路100’用于液晶显示器10中。这些灯管112(1)～112(5)用以提供液晶显示器10显示影像时所需的光源。

微处理器106’控制换流器108的动作方式如同第一实施例，在此不再详述。而本实施例不同于第一实施例的地方在于，第五微处理器106’(5)产生的控制信号是传送回第一微处理器106’(1)，以让第一微处理器106’(1)据以输出新的控制信号。进一步来说，请同时参照图5A与图5B，其为以图4的灯管电源供应电路架构下控制信号的时序图。首先，图5A中，第一微处理器106’(1)依据第一次接收到的调光信号DL决定其所输出的第一控制信号C’(1)的频率1/T’及责任周期T_ON’/T’，此频率1/T’会在预设的范围内，例如120Hz～500Hz。接着，控制电路102’依序间隔一延迟时间Td，产生第二至第五控制信号C’(2)～C’(5)。之后，图5B中，新的调光信号DL’产生时，第一微处理器106’(1)便依据新的调光信号DL’与上述第五控制信号C’(5)，重新决定新的第一控制信号C’(1)的频率1/T’’及责任周期T_ON’’/T’’(如图5B所示)。使得第二微处理器106’(2)至第五微处理器106’(5)依序产生新的第二至第五控制信号C’(2)～C’(5)。如此，控制信号C’的频率是可于操作过程中被调整。

此外，本实施例中，控制信号的延迟方式如同第一实施例中所述，可以借由微处理106’达成或借由在每个微处理106’间连接一延迟电路来达成。

本发明上述实施例所揭露的灯管电源供应电路及其换流器的控制电路，于本实施例中不论换流器的型态为何，或换流器与变压器间的组合为何种型态，更或者变压器所驱动的灯管数量，均不限制。只要是基于串联式的微处理器架构下的控制电路，均可达到分相调光及抑制输入电流涟波，并具有简化控制IC及相关零件数量的优点。

综上所述，虽然本发明已以两较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求书所界定的范围为准。

Claims (21)

1.一种换流器的控制电路，用于一灯管电源供应电路，该灯管电源供应电路至少具有一第一换流器与一第二换流器，该第一换流器至少输出一第一交流电压，该第二换流器至少输出一第二交流电压，其特征在于：该控制电路包括：

一第一微处理器，是用以依据一调光信号决定一第一控制信号的责任周期，于该第一控制信号的责任周期内控制该第一换流器输出该第一交流电压；以及，

一第二微处理器，接收该第一控制信号并据以产生一第二控制信号，于该第二控制信号的责任周期内控制该第二换流器输出该第二交流电压；

一第一灯管与一第二灯管，该第一换流器用以输出驱动该第一灯管所需的该第一交流电压，该第二换流器用以输出驱动该第二灯管所需的该第二交流电压，其中，该第一灯管与第二灯管非同时点灭。

2.如权利要求1所述的换流器的控制电路，其特征在于，该第一控制信号与该第二控制信号具有相同的责任周期与频率。

3.如权利要求1所述的换流器的控制电路，其特征在于，该第一灯管与该第二灯管用以提供一液晶显示器显示影像时所需的光源，该调光信号对应于该第一灯管与该第二灯管的发光亮度。

4.如权利要求3所述的换流器的控制电路，其特征在于，该第一微处理器还依据该调光信号决定该第一控制信号的频率。

5.如权利要求3所述的换流器的控制电路，其特征在于，该第二微处理器接收到该第一控制信号后，延迟一延迟时间后才据以产生该第二控制信号。

6.如权利要求3所述的换流器的控制电路，其特征在于，该换流器的控制电路还包括一延迟电路，该延迟电路接收该第一控制信号并延迟一延迟时间后才据以输出该第一控制信号至该第二微处理器。

7.如权利要求3所述的换流器的控制电路，其特征在于，该灯管电源供应电路还具有一第三换流器与一第三灯管，该第三换流器用以输出驱动该第三灯管所需的一第三交流电压，该换流器的控制电路包括：

一第三微处理器，用以控制该第三换流器输出该第三交流电压及接收该第二控制信号并据以产生一第三控制信号，该第三控制信号与该第二控制信号具有相同 的责任周期与频率，于该第三控制信号的责任周期内该第三微处理器使该第三换流器输出该第三交流电压。

8.如权利要求7所述的换流器的控制电路，其特征在于，该第二微处理器接收到该第一控制信号后，延迟一延迟时间后才据以产生并输出该第二控制信号，而该第三微处理器接收到该第二控制信号后是延迟该延迟时间后才据以产生该第三控制信号。

9.如权利要求8所述的换流器的控制电路，其特征在于，该第一微处理器还用以接收该第三控制信号，并依据该调光信号与该第三控制信号决定该第一控制信号的责任周期与频率。

10.一种灯管电源供应电路，用于一液晶显示器，该液晶显示器是用以产生一调光信号并具有一背光模组，该背光模组具有一第一灯管与一第二灯管，该第一灯管与该第二灯管提供该液晶显示器显示影像时所需的光源，其特征在于，该灯管电源供应电路至少包括：

一第一换流器，用以输出驱动该第一灯管所需的一第一交流电压；

一第二换流器，用以输出驱动该第二灯管所需的一第二交流电压；

一第一微处理器，是用以依据一调光信号决定一第一控制信号的责任周期，于该第一控制信号的责任周期内控制该第一换流器输出该第一交流电压；以及

一第二微处理器，接收该第一控制信号并据以产生一第二控制信号，于该第二控制信号的责任周期内控制该第二换流器输出该第二交流电压；

其中，该调光信号对应于该第一灯管与该第二灯管的发光亮度，且该第一灯管与该第二灯管非同时点灭。

11.如权利要求10所述的灯管电源供应电路，其特征在于，该第一微处理器还依据该调光信号决定该第一控制信号的频率。

12.如权利要求10所述的换流器的控制电路，其特征在于，该第一控制信号与该第二控制信号具有相同的责任周期与频率。

13.如权利要求10所述的灯管电源供应电路，其特征在于，该灯管电源供应电路更包括：

一第三灯管；

一第三换流器，该第三换流器用以输出驱动该第三灯管所需的一第三交流电 压；

一第三微处理器，接收该第二控制信号并据以产生一第三控制信号，于该第三控制信号的责任周期内控制该第三换流器输出该第三交流电压。

14.如权利要求13所述的换流器的控制电路，其特征在于，该第二微处理器接收到该第一控制信号后，延迟一延迟时间后才据以产生并输出该第二控制信号，而该第三微处理器接收到该第二控制信号后是延迟该延迟时间后才据以产生该第三控制信号。

15.如权利要求13所述的灯管电源供应电路，其特征在于，该第一微处理器更用以接收该第三控制信号，并依据该调光信号与该第三控制信号决定该第一控制信号的责任周期与频率。

16.一种液晶显示器，其特征在于，包括：

一平面显示面板；

一显示驱动电路，用以驱动该平面显示面板，并产生一调光信号；以及

一背光模组，包括：

一第一灯管；

一第二灯管；

一第一换流器，用以输出驱动该第一灯管所需的一第一交流电压；

一第二换流器，用以输出驱动该第一灯管所需的一第二交流电压；

一第一微处理器，用以依据该调光信号决定一第一控制信号的责任周期，于该第一控制信号的责任周期内控制该第一换流器输出该第一交流电压；及

一第二微处理器，接收该第一控制信号并据以产生一第二控制信号，于该第二控制信号的责任周期内控制该第二换流器输出该第二交流电压；

其中，该调光信号对应于该第一灯管与该第二灯管的发光亮度，且该第一灯管与该第二灯管非同时点灭。

17.如权利要求16所述的液晶显示器，其特征在于，该第一微处理器更依据该调光信号决定该第一控制信号的频率。

18.如权利要求16所述的液晶显示器，其特征在于，该第一控制信号与该第二控制信号具有相同的责任周期与频率。

19.如权利要求16所述的液晶显示器，其特征在于，该背光模组还包括： 

一第三灯管；

一第三换流器，该第三换流器用以输出驱动该第三灯管所需的一第三交流电压；

一第三微处理器，接收该第二控制信号并据以产生一第三控制信号，于该第三控制信号的责任周期内控制该第三换流器输出该第三交流电压。

20.如权利要求19所述的液晶显示器，其特征在于，该第二微处理器接收到该第一控制信号后，延迟一延迟时间后才据以产生并输出该第二控制信号，而该第三微处理器接收到该第二控制信号后是延迟该延迟时间后才据以产生该第三控制信号。

21.如权利要求19所述的液晶显示器，其特征在于，该第一微处理器更用以接收该第三控制信号，并依据该调光信号与该第三控制信号决定该第一控制信号的责任周期与频率。 

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