CN101128080A - 冷阴极管的电源供应系统与灯管的启动方法 - Google Patents

Abstract

一种冷阴极管的电源供应系统包括亮度控制单元、亮度调整单元、控制电路与电压转换器。亮度控制单元用以接收点灯信号，并在预定时段之内，输出第一亮度信号。亮度调整单元可根据使用者的输入而输出第二亮度信号。控制电路根据第一亮度信号与第二亮度信号来输出功率控制信号。电压转换器根据功率控制信号输出交流电压以驱动灯管。其中，在预定时段内，控制电路根据第一亮度信号来输出功率控制信号；在预定时段之后，控制电路根据第二亮度信号来输出功率控制信号。

Description

冷阴极管的电源供应系统与灯管的启动方法

技术领域

本发明涉及一种冷阴极管的电源供应系统与灯管的启动方法，且特别涉及一种避免灯管超过工作负载的冷阴极管的电源供应系统与灯管的启动方法。

背景技术

随着数字时代的来临与计算机网络的普及，显示器的平面化与薄型化已是必然的趋势。冷阴极管的电源供应系统是平面显示器中驱动灯管的关键零件组，它决定了灯管的可靠度与稳定度，其性能直接影响平面显示器的显像品质。

请参考图1，其为传统的冷阴极管的电源供应系统的方块图。冷阴极管的电源供应系统100包括电压转换器110、回授电路120与控制电路130。电压转换器接收直流输入电压DC，并根据功率控制信号C1将直流输入电压DC转换为交流电压AC输出至灯管10。回授电路(反馈电路)120用以接收灯管所输出的回授电流(反馈电流)I1，并根据回授电流I1产生回授电压L1输出至控制电路130。控制电路130接收点灯信号S_ON、亮度调整信号V_Adjust以及回授电压L1，并由此产生功率控制信号C1。

灯管10所接收的交流电压AC包括启动电压与工作电压。其中，启动电压的电压水平较高，工作电压的电压水平较低，且启动电压与工作电压的电压水平均受到控制电路所输出的功率控制信号C1的频率以及工作周期(duty cycle)所影响。启动电压的电压水平必须足够高以达到灯管10的击穿电压，使得灯管10能够顺利亮起。在灯管10亮起之后，再将交流电压AC调整为工作电压。

如图3A所示，在时间点t1之前，点灯信号S_ON并未输入至电源供应系统，所以电源供应系统并不启动灯管，而亮度调整信号Sba可能维持在使用者设定的任意电压水平。在时间点t1的瞬间，点灯信号S_ON输入至电源供应系统，使得电源供应系统由此启动灯管；于此同时，亮度调整信号Sba仍维持在使用者设定的任意电压水平。

然而，在操作电压转换至工作电压的过程中，如果控制不当，在时间点t1～t2之间，当点灯信号S_ON与亮度调整信号Sba同时作用时，会使得冷阴极管的电源供应系统100的工作周期超过限制，进而造成冷阴极管的电源供应系统100停止工作。

因此，如何在灯管点亮的过程中避免电源供应系统超过其工作周期的限制是一个尚待解决的问题。

发明内容

为此，本发明的目的就是提供一种冷阴极管的电源供应系统与灯管的启动方法，以便在启动的过程中保护电源供应系统的工作周期不会超过限制，而使得灯管能正常地被点亮。

根据本发明的目的，提出一种冷阴极管的电源供应系统包括亮度控制单元、亮度调整单元、控制电路与电压转换器。亮度控制单元是用以接收点灯信号，并在预定时段之内，输出第一亮度信号。亮度调整单元可根据使用者的输入(或设定调整信号)而输出第二亮度信号。控制电路根据第一亮度信号与第二亮度信号来输出功率控制信号。电压转换器根据功率控制信号输出交流电压以驱动灯管。其中，在预定时段内，控制电路根据第一亮度信号来输出功率控制信号；在预定时段之后，控制电路根据第二亮度信号来输出功率控制信号。

根据本发明的目的，还提出一种灯管的启动方法，适用于冷阴极管的电源供应系统。首先，此灯管的启动方法利用亮度控制单元来接收点灯信号并由此提供第一亮度信号。接着，利用亮度调整单元来接收调整信号并由此提供第二亮度信号。然后，利用控制电路来选择性地接收该第一亮度信号与第二亮度信号，由此产生功率控制信号来驱动灯管。其中，在预定时段之内，该控制电路接收第一亮度信号，由此产生功率控制信号；在预定时段之后，控制电路接收第二亮度信号，由此产生功率控制信号。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1示出传统的冷阴极管的电源供应系统的方块图。

图2示出依照本发明一优选实施例的冷阴极管的电源供应系统的电路方块图。

图3A示出传统点灯信号S_ON与亮度调整信号Sba的波形图。

图3B示出本发明的优选实施例的点灯信号S_ON与亮度调整信号Sba的波形图。

具体实施方式

请参照图2，其为本发明一优选实施例的冷阴极管的电源供应系统的电路方块图。冷阴极管的电源供应系统200包括亮度调整单元220、控制电路230、电压转换器240与亮度控制单元250。亮度调整单元220用以输出亮度调整信号Sba，亮度调整信号Sba通过亮度控制单元250传送给控制电路230，而亮度控制单元250还接收点灯信号S_ON。

请同时参考图3B，其示出本发明的优选实施例的点灯信号S_ON与亮度调整信号Sba的波形图。亮度调整信号Sba包括较低亮度信号与较高亮度信号，即分别是第一亮度信号S1与第二亮度信号S2。当亮度控制单元250检测到点灯信号S_ON时，亮度控制单元250会改变亮度调整信号Sba为第一亮度信号S1并维持一预定时段。而在预定时段之后，亮度控制单元250会将该亮度调整信号Sba恢复成第二亮度信号S2。

也就是说，亮度控制单元250在预定时段之内，输出第一亮度信号S1以作为亮度调整信号Sba。在预定时段之后，亮度调整单元220可根据由使用者设定的亮度调整信号A1而输出第二亮度信号S2以作为亮度调整信号Sba。控制电路230根据第一亮度信号S1与第二亮度信号S2输出一功率控制信号C1。电压转换器240根据功率控制信号C1输出交流电压AC以驱动灯管20。灯管20例如为冷阴极灯管。

在预定时段内，控制电路230是根据第一亮度信号S1来输出功率控制信号C1，而在预定时段之后，控制电路230根据第二亮度信号S2来输出功率控制信号C1。其中，第一亮度信号S1基本上小于第二亮度信号S2。

优选地，控制电路230是OZ960或OZ964系列的脉冲宽度调变(Pulse Width Modulator，PWM)控制器。以型号OZ964的PWM控制器为例，亮度调整单元220是通过亮度控制单元250电连接至型号OZ964的PWM控制器的第9接脚，以使第一亮度信号S1与第二亮度信号S2传送至此第9接脚。型号OZ964的PWM控制器是通过感测第9接脚的电压，以监测流经灯管20的电流大小。通过改变第9接脚所接收的电压值，可以设定该灯管的亮度。

如图2所示，电源供应系统200还包括灯管启动单元210与回授电路260。灯管启动单元210是用于输出点灯信号S_ON以启动灯管20。回授电路260是用于接收灯管20所输出的回授电流I1，并根据回授电流I1产生回授电压L1输出至控制电路230。控制电路230还用以接收点灯信号S_ON。

此外，亮度控制单元250包括开关212与充电电路214。充电电路214耦接(或连接)至灯管启动单元210以接收点灯信号S_ON。开关212耦接至充电电路214与亮度调整单元220，并用以控制亮度调整信号Sba的改变。当亮度控制单元250接收或检测到点灯信号S_ON时，充电电路214接收高电压水平的点灯信号S_ON以进行充电。在接收到高电压水平的点灯信号S_ON之后至充电电路214完成充电的期间，开关212是导通的状态，以使亮度调整信号Sba改变为第一亮度信号S1。而于充电电路214完成充电之后，开关212是关闭的状态，以使亮度调整信号Sba改变为第二亮度信号S2输出至控制电路230。

优选地，充电电路214包括电阻R与电容C，且电阻R与电容C电连接至节点X。开关212是PNP型双极结型晶体管(双载子接面晶体管)，且此PNP型双极结型晶体管具有基极、发射极与集电极。其中，基极耦接(连接)至电阻R与电容C间的节点X，发射极耦接至控制电路的用于设定灯管亮度的特定接脚(例如上述的第9接脚)，集电极耦接至接地电压。在开关212导通的期间，此接地电压通过导通的开关212输出，以将亮度调整信号Sba的电压水平降低，使得亮度控制单元250输出接地电压作为第一亮度信号S1。而在开关212关闭之后，接地电压无法通过开关212输出，因此输出亮度调整信号Sba作为第二亮度信号S2并通过亮度控制单元250旁路输出至控制电路230。

此外，亮度控制单元250还包括放电电路246。放电电路246例如为二极管，此二极管的一端耦接(连接)至灯管启动单元210以接收点灯信号S_ON，而另一端耦接至充电电路224的节点X。在冷阴极管的电源启动系统200关闭之后，充电电路224的电荷经由二极管放电。

如图3B所示，在时间点t1之前，点灯信号S_ON并未输入至电源供应系统200，所以电源供应系统200并不启动灯管20，而输出低电压，因此开关212的PNP型双极结型晶体管是维持于导通状态，所以不论当初使用者如何设定，亮度调整信号Sba维持于第一亮度信号S1。在时间点t1的瞬间，点灯信号S_ON输入至电源供应系统200，使得电源供应系统200由此启动灯管20。

在t1至t2的期间，开关212维持于导通状态因此亮度调整信号Sba仍维持于第一亮度信号S1，而充电电路214接收高电压水平的点灯信号S_ON以进行充电。由于第一亮度信号S1为接地电压，故可确保控制电路230在接收点灯信号S_ON与第一亮度信号S1之后，其操作频率不会过大而使得电源供应系统200的工作超过限制。控制电路130因此能控制电源转换器240输出交流电压AC，使得灯管20能顺利亮起。

于灯管启动后的一段稳定的时间之后，例如在时间点t2，充电电路214已经完成充电，故开关22因此关闭，通过亮度控制单元250接收亮度调整信号Sba的第二亮度信号S2，并以旁路(bypass)的方式将第二亮度信号S2输出至控制电路230。控制电路230接收第二亮度信号S2以及点灯信号S_ON与回授电压L1以产生功率控制信号C1，使得灯管20的亮度提高至使用者所期望的值。

本发明上述实施例所披露的冷阴极管的电源供应系统也可视为冷阴极管的点灯器。在点灯之后，利用亮度控制单元提供较低的亮度信号，以改变灯管的亮度，即改变电源供应系统的负载，使得电源供应系统在交流电压AC由启动电压转换为工作电压的期间，控制电路230所输出的功率控制信号C1的频率对应地进行转换的过程中，工作周期不会超过电源供应系统所能正常工作的限制。而在灯管点亮后的一短暂期间(预定时段)之后，亮度控制单元再提供较高的亮度信号，使得灯管的亮度被调整至一使用者期望的亮度。本发明的电源供应系统可以改善以往的在点灯的过程中，由于频率转换的过程不当，而造成冷阴极管的电源供应系统超过工作限制的问题，以达到灯管顺利亮起的目的。

综上所述，虽然本发明已以一优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明。本发明的本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可以作各种更改与润饰。因此，本发明的保护范围应当以所附的权利要求书所界定者为准。

主要元件符号说明

10、20：灯管

100、200：冷阴极管的电源供应系统

110、240：电压转换器    120、260：回授电路

130、230：控制电路      210：灯管启动单元

220：亮度调整单元      212：开关

214：充电电路      216：放电电路

250：亮度控制单元

Claims (24)

1.一种冷阴极管的电源供应系统，所述电源供应系统包括：

亮度控制单元，用以接收点灯信号，并在一预定时段之内，输出第一亮度信号；

亮度调整单元，可根据设定的亮度调整信号而输出第二亮度信号；

控制电路，根据所述第一亮度信号与所述第二亮度信号来输出功率控制信号；以及

电压转换器，根据所述功率控制信号输出交流电压以驱动灯管；

其中，在所述预定时段内，所述控制电路根据所述第一亮度信号来输出所述功率控制信号，在所述预定时段之后，所述控制电路根据所述第二亮度信号来输出所述功率控制信号；

其中，所述第一亮度信号基本上小于所述第二亮度信号。

2.根据权利要求1所述的电源供应系统，其中，所述亮度控制单元包括：

充电电路，用以接收所述点灯信号；以及

开关，耦接至所述充电电路，并用以控制所述第一亮度信号的输出；

其中，当所述亮度控制单元接收到所述点灯信号时，所述充电电路进行充电；

其中，在所述亮度控制单元接收到所述点灯信号到所述充电电路完成充电的期间，所述开关处于导通的状态，以使所述第一亮度被输出至所述控制电路，在所述充电电路完成充电之后，所述开关处于关闭的状态，以使所述第一亮度信号不被输出至所述控制电路；

其中，所述预定时段是所述充电电路完成充电的时间。

3.根据权利要求2所述的电源供应系统，其中，所述充电电路包括电阻与电容，所述电阻与所述电容电连接到一节点，所述开关是PNP型双极结型晶体管，且所述PNP型双极结型晶体管具有基极、发射极与集电极，所述基极耦接至所述电阻与所述电容间的所述节点，所述发射极耦接至所述控制电路的、用于设定所述灯管的亮度的特定接脚，所述集电极耦接至接地电压，在所述预定时段之内，所述控制电路接收所述接地电压的所述第一亮度信号。

4.根据权利要求2所述的电源供应系统，其中，亮度调整单元电连接至所述控制电路的所述特定接脚，在所述预定时段之后，所述控制电路接收所述亮度调整单元所输出的所述第二亮度信号。

5.根据权利要求2所述的电源供应系统，其中，所述亮度控制单元还包括二极管，所述二极管的一端接收所述点灯信号，所述二极管的另一端耦接至所述充电电路，当所述电源供应系统关闭之后，所述充电电路的电荷通过所述二极管放电。

6.根据权利要求1所述的电源供应系统，其中，所述电源供应系统还包括回授电路用以接收所述灯管所输出的回授电流，并根据所述回授电流产生回授电压输出至所述控制电路，使得所述控制电路根据所述第一亮度信号、所述第二亮度信号及所述回授电压来输出所述功率控制信号。

7.一种灯管的启动方法，适用于一冷阴极管的电源供应系统，所述灯管的启动方法包括以下步骤：

利用亮度控制单元来接收点灯信号并由此提供第一亮度信号；

利用亮度调整单元来接收调整信号并由此提供第二亮度信号；

利用控制电路来选择性地接收所述第一亮度信号与所述第二亮度信号，由此产生功率控制信号来驱动灯管；

其中，在预定时段之内，所述控制电路接收所述第一亮度信号，由此产生所述功率控制信号，在所述预定时段之后，所述控制电路接收所述第二亮度信号，由此产生所述功率控制信号；

其中，所述第一亮度信号基本上小于所述第二亮度信号。

8.根据权利要求7所述的灯管的启动方法，其中，所述亮度控制单元包括接收所述点灯信号的充电电路，及耦接至所述充电电路的开关，所述灯管的启动方法还包括：

在所述亮度控制单元接收到所述点灯信号之后，导通所述开关，使得所述亮度控制单元输出所述第一亮度信号；

对所述充电电路进行充电；以及

在所述充电电路完成充电之后，切断所述开关，使得所述亮度控制单元不输出所述第一亮度信号；

其中，所述预定时段是所述充电电路完成充电的时间。

9.根据权利要求8所述的灯管的启动方法，其中，所述充电电路包括电阻与电容，所述电阻与所述电容耦接于一节点，所述开关是PNP型双极结型晶体管，且所述PNP型双极结型晶体管具有基极、发射极与集电极，所述基极耦接至所述电阻与所述电容间的所述节点，所述发射极耦接至所述控制电路的用以设定所述灯管的亮度的一特定接脚，所述集电极耦接至接地电压，在所述预定时段之内，所述控制电路接收水平为所述接地电压的所述第一亮度信号。

10.根据权利要求8所述的灯管的启动方法，其中，亮度调整单元是电连接至所述控制电路的所述特定接脚，在所述预定时段之后，所述控制电路接收所述亮度调整单元所输出的所述第二亮度信号。

11.根据权利要求8所述的灯管的启动方法，其中，所述亮度控制单元还包括二极管，所述二极管的一端接收所述点灯信号，所述二极管的另一端耦接至所述充电电路，当所述冷阴极管的电源供应系统关闭之后，所述充电电路的电荷通过所述二极管放电。

12.根据权利要求7所述的灯管的启动方法，其中，所述灯管的启动方法还包括利用回授电路接收所述灯管所输出的回授电流，并根据所述回授电流产生回授电压输出至所述控制信号，使得所述控制电路根据所述第一亮度信号、所述第二亮度信号及所述回授电压来输出所述功率控制信号。

13.一种冷阴极管的电源供应系统，所述电源供应系统包括：灯管启动单元，可输出点灯信号，以启动灯管；亮度调整单元，可输出亮度调整信号，所述亮度调整信号可选择性地为一较高亮度信号或一较低亮度信号；

控制电路，电连接于所述灯管启动单元与所述亮度调整单元，根据所述点灯信号与所述亮度调整信号，而输出灯管亮度信号；

电压转换器，电连接于所述控制电路，根据所述灯管亮度信号输出电能以驱动所述灯管；以及

亮度控制单元，电连接于所述亮度调整单元与所述灯管启动单元，能选择性地改变所述亮度调整信号；

其中，当所述亮度控制单元检测到所述点灯信号，且所述亮度调整信号为所述较高亮度信号时，所述亮度控制单元会改变所述亮度调整信号成所述较低亮度信号并维持一预定时段；

其中，在所述预定时段之后，所述亮度控制单元会将所述亮度调整信号恢复成所述较高亮度信号。

14.根据权利要求13所述的电源供应系统，其中，所述亮度控制单元包括：

充电电路，耦接至所述灯管启动单元，以接收所述点灯信号；以及

开关，耦接至所述充电电路与所述亮度调整单元，并用以控制所述亮度调整信号的改变；

其中，当所述亮度控制单元检测到所述点灯信号时，所述充电电路进行充电；

其中，在所述亮度控制单元检测到所述点灯信号之后至所述充电电路完成充电的期间，所述开关处于导通的状态，以使所述亮度调整信号改变为所述较低亮度信号，在所述充电电路完成充电之后，所述开关处于关闭的状态，以使所述亮度调整信号改变为所述较高亮度信号；

其中，所述预定时段是所述充电电路完成充电的时间。

15.根据权利要求14所述的电源供应系统，其中，所述充电电路包括电阻与电容，所述电阻与所述电容电耦接至一节点，所述开关是PNP型双极结型晶体管，且所述PNP型双极结型晶体管具有基极、发射极与集电极，所述基极耦接至所述电阻与所述电容间的所述节点，所述发射极耦接至所述控制电路的用于设定所述灯管的亮度的一特定接脚，所述集电极耦接至接地电压，在所述预定时段之内，所述亮度控制单元输出所述接地电压以改变所述亮度调整信号至所述较低亮度信号。

16.根据权利要求14所述的电源供应系统，其中，亮度调整单元电连接至所述控制电路的所述特定接脚，在所述预定时段之后，所述亮度控制单元输出所述接地电压以改变所述亮度调整信号至所述较高亮度信号。

17.根据权利要求14所述的电源供应系统，其中，所述亮度控制单元还包括二极管，所述二极管的一端接收所述点灯信号，所述二极管的另一端耦接至所述充电电路，当所述电源供应系统关闭之后，所述充电电路的电荷通过所述二极管放电。

18.根据权利要求13所述的电源供应系统，其中，所述电源供应系统还包括回授电路，用以接收所述灯管所输出的回授电流，并根据所述回授电流产生回授电压输出至所述控制电路，使得所述控制电路根据所述点灯信号、所述亮度调整信号及所述回授电压来输出所述灯管亮度信号。

19.一种灯管的启动方法，适用于冷阴极管的电源供应系统，所述灯管的启动方法包括：

利用灯管启动单元输出点灯信号；

利用亮度调整单元输出亮度调整信号，所述亮度调整信号可选择性地为一较高亮度信号或一较低亮度信号；

利用亮度控制单元来选择性地改变所述亮度调整信号；根据所述点灯信号与所述亮度调整信号，利用控制电路输出灯管亮度信号；以及

根据所述灯管亮度信号，利用电压转换器输出电能以驱动所述灯管；

其中，当所述亮度控制单元检测到所述点灯信号，且所述亮度调整信号为所述较高亮度信号时，所述亮度控制单元会改变所述亮度调整信号成所述较低亮度信号维持一预定时段；

其中，在所述预定时段之后，所述亮度控制单元会将所述亮度调整信号恢复成所述较高亮度信号。

20.根据权利要求19所述的灯管的启动方法，其中，所述亮度控制单元包括用于接收所述点灯信号的充电电路，及开关，其耦接至所述充电电路与所述亮度调整单元，所述灯管的启动方法还包括：

在所述亮度控制单元检测到所述点灯信号之后，导通所述开关，使得所述亮度控制单元改变所述亮度调整信号至所述较低亮度信号；

对所述充电电路进行充电；以及

在所述充电电路完成充电之后，切断所述开关，使得所述亮度控制单元改变所述亮度调整信号至所述较高亮度信号；

其中，所述预定时段是所述充电电路完成充电的时间。

21.根据权利要求20所述的灯管的启动方法，其中，所述充电电路包括电阻与电容，所述电阻与所述电容电连接至一节点，所述开关是PNP型双极结型晶体管，且所述PNP型双极结型晶体管具有基极、发射极与集电极，所述基极耦接至所述电阻与所述电容间的所述节点，所述发射极耦接至所述控制电路的用于设定所述灯管的亮度的一特定接脚，所述集电极耦接至接地电压，在所述预定时段之内，所述亮度控制单元输出所述接地电压以改变所述亮度调整信号至所述较低亮度信号。

22.根据权利要求20所述的灯管的启动方法，其中，亮度调整单元电连接至所述控制电路的所述特定接脚，在所述预定时段之后，所述亮度控制单元输出所述接地电压以改变所述亮度调整信号至所述较高亮度信号。

23.根据权利要求20所述的灯管的启动方法，其中，所述亮度控制单元还包括二极管，所述二极管的一端接收所述点灯信号，所述二极管的另一端耦接至所述充电电路，当所述冷阴极管的电源供应系统关闭之后，所述充电电路的电荷通过所述二极管放电。

24.根据权利要求19所述的灯管的启动方法，其中，所述灯管的启动方法还包括利用回授电路接收所述灯管所输出的回授电流，并根据所述回授电流产生回授电压输出至所述控制电路，使得所述控制电路根据所述点灯信号、所述亮度调整信号及所述回授电压来输出所述灯管亮度信号。

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