CN101128079B

CN101128079B - 使用电性隔离控制的灯管驱动系统

Info

Publication number: CN101128079B
Application number: CN2006101114185A
Authority: CN
Inventors: 陈振刚; 王政雄
Original assignee: LIANCHANG ELECTRONIC ENTERPRISE CO Ltd
Current assignee: LIANCHANG ELECTRONIC ENTERPRISE CO Ltd; Lien Chang Electronic Enterprise Co Ltd
Priority date: 2006-08-16
Filing date: 2006-08-16
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2026-08-16
Also published as: CN101128079A

Abstract

本发明公开一种使用电性隔离控制的灯管驱动系统，该灯管驱动系统通过一电性隔离器电性隔离灯管驱动系统的前端功率级与后端功率级。其包括：一功因修正器输出一高电压至切换电路，该切换电路输出一灯管驱动电压至一升压变压器的一次侧，一负载共振网络耦接于该升压变压器的二次侧以及产生一回授信号；电性隔离器的一次侧与该功因修正器、该切换电路以及该升压变压器的一次侧共同耦接于一次接地端；一脉冲宽度调制控制器与该负载共振网络、该电性隔离器的二次侧以及该升压变压器的二次侧共同耦接于二次接地端。采用本发明让灯管驱动系统的前端功率级所产生的高压不致会影响到后端功率级的各类控制器的动作，同时，大大降低灯管驱动系统的制造成本。

Description

使用电性隔离控制的灯管驱动系统

技术领域

本发明涉及一种使用电性隔离控制的灯管驱动系统，尤其涉及一种使用电性隔离器作控制信号隔离的灯管驱动系统。

背景技术

根据IEC1000-3-2的国际规范，输入功率75W以上的电源装置需具有功率因子校正功能(PFC)，因此在电源装置的前端功率级中通常包括有一功因修正器。功因修正器为一现有的技术，用来对一交流电源进行功因修正，同时减少电源中的电流谐波，以及产生固定电压约400V左右的输出。

如图1所示，为现有灯管驱动系统的电路方块示意图。现有的灯管驱动系统1包括有一功因修正器10、一隔离型DC/DC转换器12、一切换电路14、一PWM(pulse with modulation-脉冲宽度调制)控制器16、一升压变压器18、一负载共振网络19、一电压调整器13及一系统控制器15。

现有灯管驱动系统1的前端功率级包括了功因修正器10与隔离型DC/DC转换器12，功因修正器10接收了交流电源AC以及产生固定的高电压HV输出。而隔离型DC/DC转换器12将固定的高压隔离转换成一中继电压VCC输出，以提供现有灯管驱动系统1后端功率级的需要。后端功率级包括了切换电路14、PWM控制器16、升压变压器18及负载共振网络19。现有灯管驱动系统1中使用电压调整器13将交流电源转成各种规格的供应电压输出，供应电压可以提供给系统控制器15使用、PWM控制器16使用或其它电路用电。

现有灯管驱动系统1在点灯时，系统控制器15会输出一点灯控制信号ST给PWM控制器16通知其开始动作，PWM控制器16产生一控制信号SPWM用来控制切换电路14的切换。切换电路14切换中继电压VCC而输出高频交变电源到该升压变压器18，升压变压器18将高频交变电源升压成高压交变电源输出，以提供负载共振网络19使用。PWM控制器16会从负载共振网络19取得一回授信号SFB，并且根据该回授信号SFB以调整控制信号SPWM的输出，进而得以保持灯管驱动系统1的稳定。

现有灯管驱动系统1中，因为前端功率级需使用功因修正器10来改善功因、降低电流谐波以及产生固定电压，然而，功因修正器10所产生固定的高电压会影响后端的PWM控制器16、系统控制器15或其它控制器的动作。所以，现有灯管驱动系统1需要在前端功率级中，使用隔离型DC/DC转换器12来作电性的隔离与降压，以确保后端功率级中电路的正常工作。

一般来说，隔离型DC/DC转换器12包括了变压器、控制器、切换电路及回授网络等元件，所以隔离型DC/DC转换器12在现有灯管驱动系统1中与其它元件相比较下，其单价相当的高，并于整体灯管驱动系统1的元件布局上来看，隔离型DC/DC转换器12占有相当大的容积比例。

因此，考虑灯管驱动系统的整体单价与元件布局，在需要功因修正器来改善功因的灯管驱动系统中，舍去隔离型DC/DC转换器12的使用，又可以同时具有前、后功率级电性隔离的灯管驱动系统，为业者所待极力研发的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种使用电性隔离控制的灯管驱动系统，该灯管驱动系统通过电性隔离器来作为控制信号的隔离，让灯管驱动系统的前端功率级所产生的高压，不致会影响到后端功率级的各类控制器的动作。

为实现上述目的，本发明提供的使用电性隔离控制的灯管驱动系统包括：

一功因修正器、一切换电路、一升压变压器、一负载共振网络、一电性隔离器及一PWM控制器。其中，功因修正器接收一交流电源以及输出一高电压；切换电路耦接该功因修正器，该切换电路接收该高中压以及输出一灯管驱动电压；升压变压器具有一次侧与二次侧，其中该一次侧耦接于该切换电路以及接收该灯管驱动电压；负载共振网络耦接于该升压变压器的二次侧以及产生一回授信号；电性隔离器具有一次侧与二次侧，其中该一次侧耦接于该切换电路，该电性隔离器的一次侧与该功因修正器、该切换电路及升压变压器的一次侧共同耦接于一次接地端；及PWM控制器耦接于该电性隔离器与该负载共振网络，该PWM控制器接收该回授信号以及输出一控制信号，该控制信号通过该电性隔离器传送到该切换电路，该PWM控制器与该负载共振网络、电性隔离器的二次侧及该升压变压器的二次侧共同耦接于二次接地端。

本发明灯管驱动系统中进一步包括有一电压调整器与一系统控制器，该电压调整器耦接于二次接地端，接收该交流电源以及输出一工作电压。而该系统控制器耦接于该电压调整器与该PWM控制器及二次接地端，该系统控制器接收该工作电压，以及输出一点灯控制信号到该PWM控制器。

采用本发明通过电性隔离器来作为控制信号的隔离，让灯管驱动系统的前端功率级所产生的高压，不致会影响到后端功率级的各类控制器的动作。同时在考虑灯管驱动系统的整体单价与元件布局下，本发明不需要隔离型DC/DC转换器12的使用，而得以大大降低灯管驱动系统的制造成本。

以上的概述与接下来的详细说明都为示范性质，是为了进一步说明本发明的权利要求范围。而有关本发明的其它目的与优点，将在后续的说明与图示加以阐述。

附图说明

图1为现有灯管驱动系统的电路方块示意图；

图2为本发明灯管驱动系统电路方块示意图；

图3为本发明第一实施例的灯管驱动系统电路示意图；

图4为本发明第二实施例的灯管驱动系统电路示意图；及

图5为本发明第三实施例的灯管驱动系统电路示意图。

其中，附图标记：

现有：

1：灯管驱动系统 10：功因修正器

12：隔离型DC/DC转换器 13：电压调整器

14：切换电路 15：系统控制器

16：PWM控制器 18：升压变压器

19：负载共振网络

本发明：

2：灯管驱动系统 20：功因修正器

22：电性隔离器 23：电压调整器

24：切换电路 25：系统控制器

26：PWM控制器 28：升压变压器

29：负载共振网络 U1、U2：驱动集成电路

240：开关线路 242：转换线路

具体实施方式

参考图2，为本发明灯管驱动系统电路方块示意图。本发明的灯管驱动系统2使用在显示器的背光源驱动上，灯管驱动系统2驱动冷阴极灯管(CCFL)发光，用以提供显示器所需的背光源。本发明的灯管驱动系统2包括有一功因修正器20、一切换电路24、一升压变压器28、一负载共振网络29、一电性隔离器22及一PWM控制器26。

再参考图2，本发明的灯管驱动系统2根据升压变压器28与电性隔离器22区分成前端功率级与后端功率级。前端功率级包括了功因修正器20、切换电路24、电性隔离器22的一次侧及升压变压器28的一次侧，而后端功率级包括了升压变压器28的二次侧、负载共振网络29、电性隔离器22的二次侧及PWM控制器26。

再参考图2，功因修正器20接收了交流电源AC以及产生固定的高电压HV输出，功因修正器20产生的高电压HV系提供给耦接于该功因修正器20的切换电路24，切换电路24根据该高电压HV而输出一灯管驱动电压V1。升压变压器28具有一次侧与二次侧，一次侧耦接于该切换电路24以及接收该灯管驱动电压V1。负载共振网络29耦接于该升压变压器28的二次侧以及产生一回授信号SFB。

电性隔离器22具有一次侧与二次侧，一次侧耦接于该切换电路24，该电性隔离器22的一次侧与该功因修正器20、升压变压器28的一次侧及该切换电路24共同耦接于一次接地端G。PWM控制器26耦接于该电性隔离器22的一次侧与该负载共振网络29，该PWM控制器26接收该回授信号SFB以及输出一控制信号SPWM，该控制信号SPWM通过该电性隔离器22传送到该切换电路24，该PWM控制器26与该负载共振网络29、电性隔离器22的一次侧级升压变压器的一次侧共同耦接于二次接地端g。

此外，本发明的灯管驱动系统进一步包括一电压调整器23与一系统控制器25，该电压调整器23耦接于二次接地端g，接收该交流电源AC以及输出一工作电压VDD。该系统控制器25耦接于该电压调整器23与该PWM控制器26及二次接地端g，该系统控制器25系接收该工作电压VDD以及输出一点灯控制信号ST到该PWM控制器26。

再参考图2，本发明的灯管驱动系统2在点灯时，系统控制器25会输出点灯控制信号ST给PWM控制器26通知其开始动作。此时，PWM控制器26动作输出控制信号SPWM到该电性隔离器22的二次侧，经过该电性隔离器22的该控制信号SPWM从该电性隔离器22的一次侧输出到该切换电路14，用以控制该切换电路14的切换动作。同时，PWM控制器26会从负载共振网络29取得回授信号SFB，并且根据该回授信号SFB以调整控制信号SPWM的输出，进而保持灯管驱动系统2的稳定。

切换电路24切换功因修正器20所产生的高电压HV，进而输出高频且高压的灯管驱动电压V1到该升压变压器28的一次侧。而高频且高压的灯管驱动电压V1通过升压变压器28用以驱动耦接该升压变压器的二次侧的负载共振网络29。该切换电路24可为一全桥式切换电路、一半桥式切换电路或一推挽式切换电路。

配合图2，参考图3，为本发明第一实施例的灯管驱动系统电路示意图。在本发明第一实施例中的元件与图2所示相同者，以相同符号标示。在本发明第一实施例中，其电路动作原理与达成的功效与前述图2论述相同，唯在第一实施例中所揭露的该切换电路24包括有一集成电路U1与一开关线路240，而该电性隔离器22以一光耦合开关Q1为之或一隔离驱动变压器(未标示)为之。

在第一实施例中，PWM控制器26输出控制信号SPWM到该光耦合开关Q1的二次侧，经过该光耦合开关Q1的该控制信号SPWM从该光耦合开关Q1的一次侧输出到该集成电路U1，集成电路U1根据该控制信号SPWM用以控制该开关线路240的切换动作。驱动集成电路U1其型号为IR2104或IR2302及一般市售相同功用的驱动集成电路。

配合图2，参考图4，为本发明第二实施例的灯管驱动系统电路示意图。在本发明第二实施例中的元件与图2所示相同者，以相同符号标示。在本发明第二实施例中，其电路动作原理与达成的功效与前述图2论述相同，唯在第二实施例中所揭露的该切换电路24包括有一驱动集成电路U2与一开关线路240，而该电性隔离器22以二个光耦合开关Q1、Q2为之。

在第二实施例中，PWM控制器26输出控制信号SPWM1与SPWM2到该光耦合开关Q1、Q2的二次侧，经过该光耦合开关Q1、Q2的该控制信号SPWM1与SPWM2从该光耦合开关Q1、Q2的一次侧输出到该驱动晶体U2，驱动晶体U2根据该控制信号SPWM1与SPWM2用以控制该开关线路240的切换动作。驱动集成电路U2其型号为IR2301、IR2304或IR2108及一般市售相同功用的驱动集成电路。

配合图2，参考图5，为本发明第三实施例的灯管驱动系统电路示意图。在本发明第三实施例中的元件与图2所示相同者，以相同符号标示。在本发明第三实施例中，其电路动作原理与达成的功效与前述图2论述相同，唯在第三实施例中所揭露的该切换电路24包括有一开关线路240与一转换线路242，而该电性隔离器22以二个光耦合开关Q1、Q2为之。

在第三实施例中，PWM控制器26输出控制信号SPWM1与SPWM2到该光耦合开关Q1、Q2的二次侧，经过该光耦合开关Q1、Q2的该控制信号SPWM1与SPWM2从该光耦合开关Q1、Q2的一次侧输出到该转换线路242，转换线路242根据该控制信号SPWM1与SPWM2用以控制该开关线路240的切换动作。转换线路242由一同相放大器OP、一MOS开关Q3及一SCR开关Q4耦接而成。

综上所述，本发明舍去现有灯管驱动系统1中隔离型DC/DC转换器12的使用，而将功因修正器20所产生固定的高电压HV直接送到切换电路24。而切换电路24根据该高电压HV而输出灯管驱动电压V1至升压变压器28的一次侧。同时，本发明使用电性隔离器22来对PWM控制器26与切换电路24作电性的安全隔离，用来防止送至切换电路24的高电压HV影响PWM控制器26的控制动作。

因此，本发明通过电性隔离器来作为控制信号的隔离，让灯管驱动系统的前端功率级所产生的高压，不致会影响到后端功率级的各类控制器的动作。同时在考虑灯管驱动系统的整体单价与元件布局下，本发明不需要隔离型DC/DC转换器12的使用，而得以大大降低灯管驱动系统的制造成本。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的普通技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种使用电性隔离控制的灯管驱动系统，其特征在于，包括：

一功因修正器，接收一交流电源以及输出一高电压；

一切换电路，耦接该功因修正器，该切换电路接收该高电压以及输出一灯管驱动电压；

一升压变压器，具有一次侧与二次侧，该升压变压器的一次侧耦接于该切换电路以及接收该灯管驱动电压；

一负载共振网络，耦接于该升压变压器的二次侧以及产生一回授信号；

一电性隔离器，具有一次侧与二次侧，该电性隔离器的一次侧耦接于该切换电路，该电性隔离器的一次侧与该功因修正器、该切换电路以及该升压变压器的一次侧共同耦接于一次接地端；及

一脉冲宽度调制控制器，耦接于该电性隔离器的二次侧与该负载共振网络，该脉冲宽度调制控制器接收该回授信号以及输出一控制信号，该控制信号通过该电性隔离器传送到该切换电路，该脉冲宽度调制控制器与该负载共振网络、该电性隔离器的二次侧以及该升压变压器的二次侧共同耦接于二次接地端。

2.根据权利要求1所述的使用电性隔离控制的灯管驱动系统，其特征在于，进一步包括有一电压调整器，该电压调整器耦接于二次接地端，接收该交流电源以及输出一工作电压。

3.根据权利要求2所述的使用电性隔离控制的灯管驱动系统，其特征在于，进一步包括有一系统控制器，该系统控制器耦接于该电压调整器与该脉冲宽度调制控制器及二次接地端，该系统控制器接收该工作电压以及输出一点灯控制信号到该脉冲宽度调制控制器。

4.根据权利要求1所述的使用电性隔离控制的灯管驱动系统，其特征在于，该切换电路为一全桥式切换电路、一半桥式切换电路或一推挽式切换电路。

5.根据权利要求4所述的使用电性隔离控制的灯管驱动系统，其特征在于，该切换电路包括有一驱动集成电路与一开关线路。

6.根据权利要求5所述的使用电性隔离控制的灯管驱动系统，其特征在于，该电性隔离器为一光耦合开关。

7.根据权利要求4所述的使用电性隔离控制的灯管驱动系统，其特征在于，该切换电路包括有一开关线路与一转换线路。

8.根据权利要求7所述的使用电性隔离控制的灯管驱动系统，其特征在于，该电性隔离器为一光耦合开关。

9.根据权利要求5所述的使用电性隔离控制的灯管驱动系统，其特征在于，该电性隔离器可为一隔离驱动变压器。