CN101123841B - 用于液晶显示器的逆变器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于液晶显示器的逆变器。该用于液晶显示器的逆变器包括开关电路、变压器以及第一和第二保护电路。所述开关电路包括第一和第二开关并将输入的直流电力转换成交流电力。所述第一和第二开关的每一个都交替地进行导通操作和截止操作。所述变压器将从所述开关电路供应的交流电力转变为高压交流电力。所述第一保护电路与所述第一开关的两端子相连，并在所述第一开关的导通和截止操作期间保护该第一开关。所述第二保护电路与所述第二开关的两端子相连，并在所述第二开关的导通和截止操作期间保护该第二开关。

Description

用于液晶显示器的逆变器
技术领域
本发明的示例性实施方式涉及一种逆变器，更具体地涉及一种在液晶显示器中使用的逆变器。
背景技术
在液晶显示器中，在作为透明绝缘基板的上基板与下基板之间形成有具有各向异性介电常数特性的液晶层。当向液晶层的液晶材料施加电场时，液晶材料的分子排列随电场的强度而改变，从而使光透过上基板。对透过上基板的光的量进行控制，从而显示期望的图像。
液晶显示器包括液晶显示模块、用于驱动该液晶显示模块的驱动电路、以及通过环绕该液晶显示模块而保护该液晶显示模块的外壳。
液晶显示模块包括：液晶板，在液晶板中，液晶单元以矩阵形式布置在所述两个透明绝缘基板之间；背光组件，其用于向液晶板提供光；以及盖部，其用于保护液晶板和背光组件。
背光组件使用冷阴极荧光灯、外电极荧光灯等作为光源。
为了操作使用冷阴极荧光灯或外电极荧光灯等作为主光源的背光组件，需要将直流电力转换成交流电力以驱动灯的逆变器。
但是，在现有技术的逆变器中，当向连接有变压器的输出端子施加直流电力时，会因过电压或过电流而导致短路或应力。因为现有技术的逆变器不具有能够防止短路或应力的措施，所以难以稳定地驱动该逆变器。
发明内容
因此，本发明的示例性实施方式提供了一种功率效率高的用于液晶显示器的逆变器，该逆变器能够通过防止了因过电压或过电流而导致的功率消耗和输出端子受损而被稳定地驱动。
本发明的附加特征和优点将在下面描述中提出，并且部分地从说明书中变得明了，或者可以从本发明的实施中得知。本发明的目的和其它优点可以通过在所写说明书及其权利要求以及附图中具体指出的结构而得以实现和获得。
在一个方面中，一种用于液晶显示器的逆变器包括：开关电路，该开关电路包括第一和第二开关并将输入的直流电力转换成交流电力，所述第一和第二开关的每一个交替地进行导通操作和截止操作；变压器，该变压器将从所述开关电路供应的交流电力转变为高压交流电力；第一保护电路，该第一保护电路与所述第一开关的两端子相连，并在所述第一开关的导通和截止操作期间保护该第一开关；以及第二保护电路，该第二保护电路与所述第二开关的两端子相连，并在所述第二开关的导通和截止操作期间保护该第二开关。
应理解的是，对本发明的上面概括描述和下面的详细描述都是示例性和说明性的，并旨在提供对如权利要求所限定的本发明的进一步说明。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解并且被并入而构成了本说明书的一部分，示出了本发明的实施方式并与本说明书一起用于解释本发明原理。在附图中：
图1示出了包括根据示例性实施方式的用于液晶显示器的逆变器的液晶显示器的构造；
图2示出了根据示例性实施方式的用于液晶显示器的逆变器的构造；
图3a和图3b是根据示例性实施方式的用于液晶显示器的逆变器的开关的电路图；以及
图4a和图4b示出了根据示例性实施方式的用于液晶显示器的逆变器的开关的电流-电压(I-V)特性。
具体实施方式
下面将详细地说明附图中示出的本发明的实施方式。
用于液晶显示器的逆变器包括：开关电路，该开关电路包括第一和第二开关并将输入的直流电力转换成交流电力，第一和第二开关的每一个交替地进行导通操作和截止操作；变压器，该变压器将从开关电路供应的交流电力转变为高压交流电力；第一保护电路，该第一保护电路与第一开关的两端子相连，并在第一开关的导通和截止操作期间保护第一开关；以及第二保护电路，该第二保护电路与第二开关的两端子相连，并在第二开关的导通和截止操作期间保护第二开关。
第一保护电路可以包括：均与第一开关的两端子相连的反向偏压二极管和电容器；以及与该反向偏压二极管的两端子相连的电阻器。
当第一开关截止时，与反向偏压二极管相连的电容器可被充电。
当第一开关导通时，电流会在第一开关中流动，第一开关的两端子之间的电压会降低，从而电容器所充的电压被释放。
第二保护电路可以包括：均与第二开关的两端子相连的反向偏压二极管和电容器；以及与该反向偏压二极管的两端子相连的电阻器。
当第二开关截止时，与反向偏压二极管相连的电容器可被充电。
当第二开关导通时，电流会在第二开关中流动，第二开关的两端子之间的电压会降低，从而电容器所充的电压被释放。
第一开关可以是N型金属氧化物硅场效应晶体管(MOSFET)，第二开关可以是P型MOSFET。
开关电路还可以包括第一和第二稳压电路，所述第一和第二稳压电路均包括二极管、齐纳二极管以及一个或多个电阻器，并且提供恒定的电压。
该第一和第二稳压电路可以分别与第一和第二开关的栅极端子相连。
该用于液晶显示器的逆变器还可以包括连接在第一与第二稳压电路之间的平衡电容器。
该用于液晶显示器的逆变器还可以包括连接在第一和第二开关的公共端子与变压器的初级线圈之间的阻直流电容器。
下面将参照附图详细地描述本发明的示例性实施方式。
图1示出了包括根据示例性实施方式的用于液晶显示器的逆变器的液晶显示器的构造。
如图1所示，液晶显示器包括液晶板100、选通驱动器110、数据驱动器120、定时控制器130、伽马电压发生器140、背光组件200以及逆变器210。
液晶板100包括多个由彼此交叉的选通线GL1、GL2、…、GLn和数据线DL1、DL2、…、DLm限定的像素P。在选通线GL1、GL2、…、GLn和数据线DL1、DL2、…、DLm的各交叉处定位有包括栅极、有源层、源极和漏极的薄膜晶体管TFT。
当各像素P填充有与液晶单元Clc相对应的液晶材料时，在各像素P中形成存储电容器Cst以保持液晶单元Clc所充的电压恒定。
液晶板100响应于通过选通线GL1、GL2、…、GLn施加的扫描信号和通过数据线DL1、DL2、…、DLm施加的模拟像素信号而在各像素P上显示图像。扫描信号包括交替供应的高电平选通电压和低电平选通电压。仅在一个水平周期中供应高电平选通电压，在其余周期中供应低电平选通电压。
在通过选通线GL1、GL2、…、GLn向位于各像素P中的薄膜晶体管TFT施加高电平选通电压的情况下，薄膜晶体管TFT导通，从而通过数据线DL1、DL2、…、DLm向液晶单元Clc供应模拟像素信号。在通过选通线GL1、GL2、…、GLn向薄膜晶体管TFT施加低电平选通电压的情况下，薄膜晶体管TFT截止，从而将液晶单元Clc保持为液晶单元Clc所充的模拟像素信号。
选通驱动器110响应于从定时控制器130供应的选通控制信号而相继向选通线GL1、GL2、…、GLn供应扫描信号。
数据驱动器120响应于从定时控制器130供应的数据控制信号而将从定时控制器130输入的红色、绿色和蓝色像素数据转换成模拟像素信号，然后将该模拟像素信号供应给数据线DL1、DL2、…、DLm。
模拟像素信号是从伽马电压发生器140供应的伽马电压之一。另外，模拟像素信号是对应于从外部输入的各红色、绿色和蓝色像素数据的灰度级选择的伽马电压。
定时控制器130使用从外部输入的红色、绿色和蓝色像素数据、垂直和水平同步信号(Vsync和Hsync)、时钟信号(CLK)等，而生成用于控制选通驱动器110的驱动定时的选通控制信号和用于控制数据驱动器120的驱动定时的数据控制信号。
选通控制信号的实施例包括栅起动脉冲信号、栅移位时钟信号和栅输出使能信号。数据控制信号的实施例包括源起动脉冲信号、源移位时钟信号、源输出使能信号和极性信号。
伽马电压发生器140生成各灰度级的在数据驱动器120的数字-模拟转换操作中所需的伽马电压，然后将所述伽马电压供应给数据驱动器120。
背光组件200包括多个冷阴极荧光灯或多个外电极荧光灯作为光源，以向液晶板100提供光。
逆变器210将从外部输入的直流电力转换成这样的交流电力，该交流电力具有适合于背光组件200的灯的恒定频率和恒定电压以驱动该灯。
图2示出了根据示例性实施方式的用于液晶显示器的逆变器的构造。
如图2所示，逆变器210包括：开关电路211；变压器216，该变压器的初级线圈和次级线圈分别与开关电路211和灯201相连；第一保护电路214；以及第二保护电路215。
开关电路211包括第一开关Q1和第二开关Q2，该第一和第二开关的每一个交替地进行导通操作和截止操作。开关电路211将通过输入端子VIN输入的直流电力转换成交流电力，然后将该交流电力供应给变压器216的初级线圈。
变压器216将从开关电路211供应的交流电力转换成高压交流电力以驱动灯201。变压器216包括与开关电路211相连的初级线圈和与灯201相连的次级线圈。
初级线圈与开关电路211相连。次级线圈的一个端子与灯201的第一电极相连，另一端子与灯201的第二电极相连。
变压器216由于初级线圈和次级线圈的匝数比而对供应给初级线圈的电压进行变压，然后使次级线圈感应出经变压的电压。次级线圈所感应出的电压通过灯201的第一电极和第二电极而被供应给灯201，然后灯201点亮。
第一保护电路214与第一开关Q1的两端子相连。第一保护电路214通过减少在第一开关Q1的导通和截止操作期间在第一开关Q1中产生的损坏而使第一开关Q1的操作稳定，并且保护第一开关Q1免于电压或电流应力。第二保护电路215与第二开关Q2的两端子相连。第二保护电路215通过减少在第二开关Q2的导通和截止操作期间在第二开关Q2中产生的损坏而使第二开关Q2的操作稳定，并且保护第二开关Q2免于电压或电流应力。
第一保护电路214设计成承受反向情况(reverse direction condition)。第一保护电路214包括：均与第一开关Q1的两端子相连的反向偏压二极管D3和电容器C2；以及与反向偏压二极管D3的两端子相连的电阻器R3。
第二保护电路215包括：均与第二开关Q2的两端子相连的反向偏压二极管D6和电容器C3；以及与反向偏压二极管D6的两端子相连的电阻器R6。
第一开关Q1是N型金属氧化物硅场效应晶体管(MOSFET)，第二开关Q2是P型MOSFET。
用于提供恒定电压的稳压电路212与第一开关Q1的栅极端子相连。稳压电路212包括二极管D1、齐纳二极管ZD1以及一个或更多个电阻器R1和R2。用于提供恒定电压的稳压电路213与第二开关Q2的栅极端子相连。稳压电路213包括二极管D2、齐纳二极管ZD2以及一个或更多个电阻器R4和R5。
平衡电容器C1定位在第一开关Q1和第二开关Q2的连接点处，从而平衡第一开关Q1与第二开关Q2之间的电压或电流。
阻直流电容器C4定位在变压器216的初级线圈侧以阻塞噪音。阻直流电容器C4具有相对较高的阻抗，从而限制电流而不会影响高频电流的流动。
图3a和图3b是根据示例性实施方式的用于液晶显示器的逆变器的开关的电路图。图4a和图4b示出了根据示例性实施方式的用于液晶显示器的逆变器的开关的电流-电压(I-V)特性。
当使用MOSFET作为用于驱动设置在逆变器210的输出端子处的变压器216的第一开关Q1和第二开关Q2时，MOSFET会由于过大电流或电压而损坏或异常地进行操作，并且过电压和高切换频率会导致电力损失。第一保护电路214和第二保护电路215可以解决上述问题并且可以实现稳定的开关操作。
图3a是在第一开关Q1进行了截止操作时的电路图。当第一开关Q1截止时，反向偏压二极管D3导通，从而与反向偏压二极管D3相连的电容器C2充电。
在这种情况下，因为第一开关Q1的两端子之间的电压Vs并不影响第一开关Q1，所以第一开关Q1可以稳定地导通。
图3b是在第一开关Q1进行导通操作时的电路图。当第一开关Q1导通时，反向偏压二极管D3截止，从而电流在第一开关Q1中流动。因而，第一开关Q1的两端子之间的电压Vs减少，电容器C2所充的电压被放电至电阻器R3。
因此，当第一开关Q1进行导通操作时，电压和电流稳定地彼此交叉，从而第一开关Q1可以稳定地进行导通操作。
第二开关Q2以与第一开关Q1相同的方式进行导通和截止操作。
图4a示出了在没有第一保护电路214和第二保护电路215的情况下，第一开关Q1和第二开关Q2的电流-电压(I-V)特性。
参照图4a，当第一开关Q1和第二开关Q2截止时，以一斜率在各第一开关Q1和第二开关Q2的两端子之间充有电压VQ，并且电流IQ以一斜率减少。当第一开关Q1和第二开关Q2导通时，各第一开关Q1和第二开关Q2的两端子之间的电压VQ以一斜率放电，并且电流IQ以一斜率增加。
电压和电流的交叠部分在第一开关Q1和第二开关Q2中产生了电力损耗、过电压和过大电压应力。图4a的斜线区域表示开关Q1和Q2的损耗。具体地说，在导通操作期间的电压应力会对开关Q1和Q2导致致命损坏。
换言之，当输入直流电力时，没有能够防止因过大电压或电流应力导致的短路的措施。因此，在电容器中会由于过电压而产生短路。另外，在输入至栅极端子的信号由于外部影响而不稳定并且过电流或过电压在栅极端子中流动的情况下，MOSFET受损并且逆变器210不能正常地被驱动。
图4b示出了在添加有第一保护电路214和第二保护电路215的情况下，第一开关Q1和第二开关Q2的电流-电压(I-V)特性。在这种情况下，当第一开关Q1和第二开关Q2导通和截止时，各第一开关Q1和第二开关Q2的两端子之间的电压VQ和电流IQ的交叠区域极大地减少。因而，第一开关Q1和第二开关Q2可以被稳定地驱动。
如上所述，第一保护电路214和第二保护电路215保护用作第一开关Q1和第二开关Q2的MOSFET免于过电流或过电压的损害。因此，可以防止MOSFET受损，并且通过减少第一开关Q1和第二开关Q2的电损耗而可以实现具有高效率的稳定的逆变器210。
另外，该用于液晶显示器的逆变器防止了因过电压或过电流所导致的电损耗和输出端子受损，从而可以以高效率被稳定地驱动。
前述实施方式和优点仅是示例性的并不应理解为对本发明构成限制。本教导可容易地应用于其它类型的装置。对前述实施方式的描述旨在说明而不限制权利要求的范围。许多替换、修改和变型对于本领域技术人员是显而易见的。
本申请要求于2006年8月7日在韩国提交的韩国专利申请第10-2006-0074106号的优先权，通过引用将其并入如同完全在这里阐明了一样。

Claims (12)

1.一种用于液晶显示器的逆变器，该逆变器包括：
开关电路，该开关电路包括第一开关和与第一开关串联连接的第二开关，并将直流电力转换成交流电力，所述第一开关和第二开关的每一个都交替地进行导通操作和截止操作；
变压器，该变压器将从所述开关电路供应的交流电力转变为高压交流电力；
第一保护电路，该第一保护电路与所述第一开关的两端子直接相连，并在所述第一开关的导通和截止操作期间保护该第一开关；以及
第二保护电路，该第二保护电路与所述第二开关的两端子直接相连，并在所述第二开关的导通和截止操作期间保护该第二开关。
2.根据权利要求1所述的用于液晶显示器的逆变器，其中，所述第一保护电路包括：均与所述第一开关的两端子相连的反向偏压二极管和电容器；以及与该反向偏压二极管的两端子相连的电阻器。
3.根据权利要求2所述的用于液晶显示器的逆变器，其中，当所述第一开关截止时，与所述反向偏压二极管相连的所述电容器被充电。
4.根据权利要求2所述的用于液晶显示器的逆变器，其中，当所述第一开关导通时，电流会在所述第一开关中流动，所述第一开关的两端子之间的电压会降低，从而所述电容器所充的电压被释放。
5.根据权利要求1所述的用于液晶显示器的逆变器，其中，所述第二保护电路包括：均与所述第二开关的两端子相连的反向偏压二极管和电容器；以及与该反向偏压二极管的两端子相连的电阻器。
6.根据权利要求5所述的用于液晶显示器的逆变器，其中，当所述第二开关截止时，与所述反向偏压二极管相连的所述电容器被充电。
7.根据权利要求5所述的用于液晶显示器的逆变器，其中，当所述第二开关导通时，电流会在所述第二开关中流动，所述第二开关的两端子之间的电压会降低，从而所述电容器所充的电压被释放。
8.根据权利要求1所述的用于液晶显示器的逆变器，其中，所述第一开关是N型金属氧化物硅场效应晶体管，所述第二开关可以是P型金属氧化物硅场效应晶体管。
9.根据权利要求1所述的用于液晶显示器的逆变器，其中，所述开关电路还包括第一和第二稳压电路，所述第一和第二稳压电路均包括二极管、齐纳二极管以及一个或更多个电阻器，并且提供恒定电压。
10.根据权利要求9所述的用于液晶显示器的逆变器，其中，所述第一和第二稳压电路分别与所述第一和第二开关的栅极端子相连。
11.根据权利要求10所述的用于液晶显示器的逆变器，该逆变器还包括连接在所述第一和第二稳压电路之间的平衡电容器。
12.根据权利要求1所述的用于液晶显示器的逆变器，该逆变器还包括连接在所述第一和第二开关的公共端子与所述变压器的初级线圈之间的阻直流电容器。
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