CN101098579B - 用于lcd背光单元的数字逆变器的限流电路 - Google Patents

用于lcd背光单元的数字逆变器的限流电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于LCD背光单元的数字逆变器的限流电路。本发明公开了一种适合于在实现用于LCD背光单元的数字逆变器的LCC时在满足标准规格的同时执行稳定的保护功能的技术。该用于LCD背光单元的数字逆变器的LCC包括：变压器，其将从所述逆变器提供的AC电力提高到具有用于点亮灯的高电压的AC电压；电压/电流检测单元，用于对提供给所述灯的电流和电压中的至少一个进行检测；A/D转换器，用于将所述检测到的模拟电压/电流值转换成数字值；以及MCU，其在起弧过程开始之后诱发LCC检查点，基于所述A/D转换器的输出信号将来自所述变压器的输出电流值和电压值中的至少一个与预设基准值进行比较，然后在所述输出电流值或电压值被判断为异常时将所述逆变器关闭。

Description

用于LCD背光单元的数字逆变器的限流电路
技术领域
本发明涉及用于实现用于LCD背光单元的数字逆变器的LCC(限流电路)的技术，更具体地说，涉及一种能够在满足标准规格的同时执行稳定的保护功能的用于LCD背光单元的数字逆变器的LCC。
背景技术
通常，用于LCD背光单元的逆变器使用高电压，该逆变器在考虑到用户的稳定性的情况下具有如下的国际标准，该国际标准被设定为使得当用户与逆变器相接触时不会有超过预定电平的电流流过人体。
为此，通常，检查逆变器的LCC(限流电路)是否按将人体设定为2KΩ的无电感电阻并将该无电感电阻接触到变压器的第二侧的方式合适地进行操作。当将该2KΩ的无电感电阻连接到输出高电压的该变压器的第二侧线圈时，利用从该变压器输出的电压值或电流值变得比在正常操作时的输出(基准电压或基准电流)要小的现象来实现该LCC(限流电路)。具体来说，当起弧(striking)过程开始时，逆变器逐渐增大用于驱动灯的电压。在将无电感电阻电连接到逆变器的情况下，在该无电感电阻中也有电流流动。然而，在任何时候在该无电感电阻中都可能会流动比国际标准更高的电压值。在此情况下，输出给变压器的电压变得比在正常操作时变压器的输出值更低。即，如果变压器的输出值比基准值(基准电压或基准电流)低，则对LCC(限流电路)的保护电路进行操作以关闭逆变器。例如，如图1所示，比较器12通过将用于主侧的变压器11的输出电压与基准电压Vref进行比较，在输出电压低于基准电压Vref时，输出关闭信号以关闭使能锁存器15，由此关闭逆变器。
按相同的方式，比较器14通过将用于从侧的变压器13的输出电压与基准电压Vref进行比较，在输出电压低于基准电压Vref时，输出关闭信号以关闭使能锁存器15，由此关闭逆变器。作为参考，将LCC检查(限流电路检查)分类成起弧LCC和操作LCC。在逆变器操作前和操作后将起弧LCC接触到无电感电阻，而在逆变器操作过程中将操作LCC接触到无电感电阻。即，在逆变器操作之前和之后分别对单独的LCC进行操作。图2示出了现有技术的逆变器的起弧LCC(限流电路)的输出电流波形。x轴是时间，y轴是从变压器输出的电压。如图2所示，如果断定变压器的输出值低于基准值(基准电压或基准电流)，则对LCC进行操作，以突然切断从变压器输出的电压，从而防止比国际标准更高的电流流过人体。
最近，将实现上述模拟控制型LCC(限流电路)的方法应用于数字控制型逆变器的情形正在增加。在数字控制型中，MCU(微控制器单元)根据系列程序的次序执行算术操作，并在该操作完成之后执行LCC检查(限流电路检查)。即，LCC在MCU正在执行操作时不进行操作。
然而，在要求高速处理的LCC中，如果将实现上述模拟控制型LCC的方法应用于数字控制型逆变器，则存在会产生取决于MCU(微控制器单元)的操作量的延迟时间的问题，因而可能会有超过国际标准的电流流过人体。例如，MCU可以执行中断处理例程。在此情况下，由于不能执行另一操作，因此可能会产生延迟时间。此外，还可能由于诸如低温和高温的环境而产生MCU的操作延迟，低温和高温会造成难以确保诸如LCC的保护电路的可靠性。
发明内容
本发明是为了致力于解决上述问题而提出来的，其目的是提供一种数字逆变器的LCC，该LCC通过使用能够对在应用于LCD背光单元的数字逆变器起弧时施加的电压值或电流值进行控制的MCU，诱发比在标准中设定的限压低的起弧，从而在标准时间内执行关闭处理。
为了实现这些和其他优点并且根据如在此所具体实现和广泛描述的本发明的目的，本发明提供了一种用于LCD背光单元的数字逆变器的LCC，该LCC包括：变压器，其将从所述逆变器提供的AC电力提高到具有用于点亮灯的高电压的AC电压；电压/电流检测单元，用于对提供给所述灯的电流和电压中的至少一个进行检测；A/D转换器，用于将所述检测到的模拟电压/电流值转换成数字值；以及MCU，其在起弧过程开始之后诱发LCC检查点，基于所述A/D转换器的输出信号将来自所述变压器的输出电流值和电压值中的至少一个与预设基准值进行比较，然后在所述输出电流值或电压值被判断为异常时将所述逆变器关闭。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步的理解并被并入且构成申请的一部分，附图示出了本发明的一个或多个实施例，并且与以上说明一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是根据现有技术的用于LCC背光单元的数字逆变器的LCC的框图；
图2是根据现有技术的关闭波形图；
图3是根据本发明的用于LCC背光单元的数字逆变器的LCC框图；
图4是根据本发明的起弧波形图；以及
图5是根据本发明的关闭波形图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明优选实施例进行描述。
图3是根据本发明的用于LCC背光单元的数字逆变器的LCC框图。如图3所示，用于LCD背光单元的数字逆变器的LCC(限流电路)包括：选通驱动器31，用于通过利用从稍后要描述的MCU 36提供的脉冲宽度调制信号PWM1和PMW2来产生选通驱动信号；逆变器32，用于通过使用由选通驱动信号切换的切换装置将从电源端子VCC提供的电压转换成AC波形，并将该AC波形提供给变压器33；变压器33，用于将从逆变器32提供的AC电力提高到具有用于点亮灯LAMP的高电压的AC电压；电压/电流检测单元34，用于对从变压器33提供给灯LAMP的电流和/或电压进行检测；A/D转换器35，用于将从电压/电流检测单元34检测到的模拟电压/电流值转换成数字值；以及MCU，其在起弧过程开始之后立即诱发LCC检查点，基于A/D转换器35的输出信号针对该检查点对变压器33的输出电流和/或电压值是正常还是异常进行判断，然后在输出电流值或电压值被判断为异常时将逆变器关闭。以下参照图3到5对用于LCD背光单元的数字逆变器的如此构造的LCC的操作进行详细描述。
选通驱动器31通过利用从MCU 36输入的脉冲宽度调制信号PWM1和PMW2来生成选通驱动信号，并将所生成的选通驱动信号提供给逆变器32。
逆变器32将从电源端子VCC提供的电压转换成AC波形，将该AC波形提供给第一受取侧(takeup side)。
因此，变压器33将从逆变器32提供的AC电力提高到具有用于点亮灯LAMP的高电压的AC电压，并将具有高电压的提高的AC电压输出到所述灯侧。
此时，电压/电流检测单元34对从变压器33提供给灯LAMP的电流和电压进行检测，并由A/D转换器35将由此检测到的模拟电压/电流值转换成数字值，并将该数字值传送给MCU 36。
MCU 36按预定时间间隔读取通过A/D转换器35提供给灯LAMP的电压和电流值，并基于所读取的电压和电流值执行静态电流控制和保护功能。然而，诸如MCU 36的数字控制器根据系列程序的次序执行数字操作，因而在执行中断处理例程时不能执行另一操作，这可能容易产生延迟时间。因此，在进行诸如LCC的要求高速处理的数字操作时，可能容易出现故障或延迟操作。
在本发明中，为了防止在出现延迟时间时超过标准的电流流过人体，引入用于诱发起弧的MCU(微控制单元)，使得从起弧过程开始起，比最大电压或最大电流低的电压值或电流值流过无电感电阻，直到进行限流电路检查为止。即，引入MCU(微控制单元)，该MCU诱发起弧，使得当通过起弧进行驱动时从变压器输出的电压值或电流值比基准值更大。这里，基准值是在没有无电感电阻电连接到逆变器32的情况下在正常操作时在LCC检查处的电流值或电压值。这里，通过取与流过无电感电阻的国际标准相一致的最大电流值或电压值来设定该基准值。
在本发明中，通过使用上述MCU诱发了如图4所示的起弧波形，然后对变压器33的输出电流值和/或输出电压值是否正常进行判断。当判断出它们异常时，将逆变器32关闭。这里，如果它们异常，则意味着变压器33处的输出电流值和/或输出电压值小于基准值。图4的x轴是时间，y轴是从变压器输出的电压。图4是例示了在LCC不操作的情况下的正常操作的波形图。由MCU诱发的起弧波形是在从如图4所示的起弧过程开始起直到LCC检查点的期间从变压器输出的电压值的波形。
具体来说，MCU(微控制单元)对从变压器输出的电压值进行控制，使得从图4的起弧过程开始起直到LCC检查点诱发的起弧比在正常操作时的输出值(基准值)更高。即，MCU(微控制单元)对流过无电感电阻的电压进行控制，以使其小于预设值(在正常操作时可以流过MCU的最大电压值和/或最大电流值)。
例如，在国际标准中将变压器33的限流值I设定为Fo[KHz]×0.7。这里，频率F0是逆变器32的驱动频率。因此，如果逆变器32的驱动频率F0是65KHz，则可以流过针对人体的无电感电阻2KΩ的可允许电流和电压的最大值分别是45.5mA和91V。由于最大电压是91V，因此，如图5所示，通过考虑LCC的可靠性和稳定性将起弧波形的LCC检查点的正电压控制为60V到70V。即，MCU进行控制，使得可以流过无电感电阻的约60％到80％的最大电压可以是正电压(限压)。因此，可以防止由于操作延迟等而导致超过标准的电流流过人体。
然后，如果在LCC检查点处起弧过程的变压器的输出值是正常的，则LCC经过软启动进入正常操作状态，从而对灯LAMP进行驱动。
然而，如果判断出变压器的输出值是异常的，则MCU立即将逆变器32关闭，使得不执行如图5所示的软启动。在图5中，x轴是时间，y轴是施加给无电感电阻的电压值。
对LCC的操作原理进行如下描述。与电阻操作的人体与逆变器相电接触，如果在起弧时LCC检查点处的变压器的输出值比人体不连接到逆变器时(正常操作)LCC检查点处的变压器的输出值小，则判断出比国际标准高的电流会流过人体。即，判断出会有比当前针对人体预设的电流值或电压值更高的电流或电压流动。然后，对LCC进行操作并将逆变器关闭，从而实现了防止高于国际标准的电流流过人体的保护电路。此时，变压器的输出值变得比在正常操作时变压器的输出值更低，与流过人体的电流值差不多。
这里，当MCU 36针对瞬时值在LCC检查点处基于A/D转换器35的输出信号对变压器33的输出电流和电压值是正常还是异常进行判断时，发生故障的可能性很大。由于在低温、某个环境温度以及高温下电路的操作特性实际上是不同的，因此应当考虑环境条件。
因此，在本实施例中，当实际实施LCC时，从初始启动起直到LCC检查点对A/D转换值进行累积，并将累积值与基准值进行比较。这里，基准值是在考虑累积的情况下预设的数值。即，MCU 36能够对基于A/D转换器35的输出信号计算出的变压器33的输出电流值和/或输出电压值进行累积，直到LCC检查点，并基于与基准值的比较结果对累积值是正常还是异常进行判断。
同时，MCU是数字控制装置，并且可以由DSP(数字信号处理器)来代替。
如上详细描述的，本发明可以使安全标准(LCC)的电路结构简化，并且可以通过使用能够对在应用于LCD背光单元的数字逆变器进行起弧时施加的电压进行控制的MCU诱发出比在标准中设定的限压低的起弧而在标准时间内执行关闭处理，来确保LCC标准容限。

Claims (8)

1.一种用于液晶显示装置背光单元的数字逆变器的限流电路，该限流电路包括：
变压器，其将从所述逆变器提供的交流电力提高到具有用于点亮灯的高电压的交流电压；
电压/电流检测单元，用于对提供给所述灯的电流和电压中的至少一个进行检测；
模拟/数字转换器，用于将所述检测到的模拟电压/电流值转换成数字值；以及
微控制单元，其在起弧过程开始之后立即诱发限流电路检查点，并在所述起弧过程的开始与所述限流电路检查点之间的期间对流过连接到所述逆变器的无电感电阻的电压值或电流值进行控制，并且基于所述模拟/数字转换器的输出信号将来自所述变压器的输出电流值和电压值中的至少一个与预设基准值进行比较，然后在所述输出电流值或电压值被确定为异常时将所述逆变器关闭，
其中，所述微控制单元在所述输出电流值或输出电压值小于所述限流电路检查点处的所述基准值时将所述变压器的输出电流值或输出电压值确定为异常。
2.根据权利要求1所述的限流电路，其中所述基准值包括在所述逆变器未连接有无电感电阻时在所述限流电路检查点处测量到的电流值和电压值中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的限流电路，其中所述微控制单元在所述限流电路检查点之前对基于所述模拟/数字转换器的输出信号计算出的所述变压器的输出电流值和/或输出电压值进行累积，并基于与所述基准值的比较的结果判断该累积值是否异常。
4.一种用于液晶显示装置背光单元的数字逆变器的限流电路，该限流电路包括：
逆变器，用于将从电源端子VCC提供的电压转换成交流波形；
变压器，用于接收从所述逆变器输出的电压并将该电压提高到具有用于点亮灯的高电压的交流电压；
电压电流检测单元，用于对从所述变压器提供给所述灯的电流和/或电压中的至少一个进行检测；
模拟/数字转换器，用于将由所述电压电流检测单元检测到的模拟电压/电流值转换成数字值；以及
数字控制装置，其在起弧过程开始之后立即诱发限流电路检查点，并在所述起弧过程的开始与所述限流电路检查点之间的期间对流过连接到所述逆变器的无电感电阻的电压值或电流值进行控制，以使该电压值或电流值比流过所述无电感电阻的最大电压值或最大电流值小。
5.根据权利要求4所述的限流电路，其中所述数字控制装置包括微控制单元和数字信号处理器中的任何一个。
6.根据权利要求4所述的限流电路，其中在所述限流电路检查点处如果流过连接到所述逆变器的所述无电感电阻的电压值或电流值比可以流过所述无电感电阻的所述最大电压值或最大电流值大，则所述数字控制装置将所述逆变器关闭。
7.根据权利要求5所述的限流电路，其中如果所述无电感电阻是2kΩ，并且所述逆变器的驱动频率F0是65KHz，则所述微控制单元在起弧过程开始之后直到所述限流电路检查点对流过所述无电感电阻的电压值进行控制，以使该电压值相对于零点保持60V到70V。
8.根据权利要求5所述的限流电路，其中在所述起弧过程开始之后直到所述限流电路检查点的由所述微控制单元控制的所述电压值相对于可以流过所述无电感电阻的最大电压值的比是1∶0.6到1∶0.8。
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