CN101568219A - 光源驱动装置 - Google Patents
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Abstract
一种光源驱动装置，用于驱动光源模块，其包括功率因子校正电路、直流/交流转换电路、变压电路、谐振平衡电路、PWM及调光控制器、可调分压电路及功率因子控制器。直流/交流转换电路与功率因子校正电路的输出相连。变压电路与直流/交流转换电路相连。谐振平衡电路与变压电路相连。PWM及调光控制器与直流/交流转换电路相连，用于根据接收到的调光信号输出控制信号，所述控制信号的工作周期为固定值。可调分压电路连接于功率因子校正电路的输出及地之间。功率因子控制器，用于将可调分压电路分压后的信号反馈至功率因子校正电路。本发明的光源驱动装置，不仅可降低直流/交流转换电路的老化速率，还可补偿光源驱动装置初始元件的偏差。
Description
技术领域
本发明涉及一种光源驱动装置，尤其涉及一种整合交流/直流转换器的光源驱动装置。
背景技术
通常，冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamps，CCFLs)或者外部电极荧光灯(External Electrode Fluorescent Lamps，EEFLs)用作平面显示装置LCD模块的背光源，例如：液晶显示器、等离子显示面板等。在LCD模块中，通常会通过灯管反馈电流调整PWM(Pulse-width Modulator，脉宽调变)控制器输出的工作周期(duty cycle)，从而调整流经灯管的电流。
图1所示是一种现有的光源驱动装置，用于驱动光源模块14，其包括交流电源10、交流/直流转换器11、逆变电路12、PWM及调光控制器13、PWM及调光隔离器131与PWM及调光驱动电路132。其中，交流/直流转换器11包括功率因子校正电路110、直流/交流转换电路111与隔离整流电路112。
其中，交流电源10输出交流信号，所述交流信号通过功率因子校正电路110升压并转换为直流信号输出至所述直流/交流转换电路111。直流/交流转换电路111将所述直流信号转换为方波信号，并通过隔离整流电路112隔离并升压后，再将所述升压后的方波信号整流为直流信号。逆变电路12将接收到的直流信号转换为弦波信号，并提供给光源模块14。PWM及调光控制器13根据接收光源模块14的电流反馈信号，经PWM及调光隔离器131与PWM及调光驱动电路132输出控制信号控制直流/交流转换电路111的输出。
现有的光源模块装置中，藉由改变PWM及调光控制器13输出的控制信号的周期，从而控制直流/交流转换电路111的输出，进而调整输出至灯管的电流。然，这种控制方式通常使得直流/交流转换电路111的元件长期处于频繁的切换工作状态，容易导致元件发烫，加速元件的老化，降低元件使用寿命。且，所述装置中还需设置灯管电流反馈电路，占用电路空间，成本较高。
发明内容
有鉴于此，需要提供一种光源驱动装置，其延缓元件的老化速度，且，具有较低的成本。
一种光源驱动装置，用于驱动包括多个灯管的光源模块，所述光源驱动装置包括功率因子校正电路、直流/交流转换电路、变压电路、谐振平衡电路、PWM及调光控制器、可调分压电路以及功率因子控制器。其中，功率因子校正电路将接收到的电源信号转换为直流信号。直流/交流转换电路与所述功率因子校正电路的输出相连，用于将所述直流信号转换为交流信号。变压电路与所述直流/交流转换电路相连，用于隔离所述接收到的交流信号并升压。谐振平衡电路与变压电路相连，用于将变压电路输出的交流信号转换为可驱动光源模块的交流信号。PWM及调光控制器与所述直流/交流转换电路相连，用于根据接收到的调光信号输出控制信号以控制所述直流/交流转换电路的输出，所述控制信号的工作周期为固定值。可调分压电路连接于所述功率因子校正电路的输出及地之间，用于将所述功率因子校正电路输出的直流信号进行可调分压。功率因子控制器，用于将可调分压电路分压后的信号反馈至所述功率因子校正电路，以调整所述功率因子校正电路输出的直流信号为恒定值。
一种光源驱动装置，用于驱动包括多个灯管的光源模块，所述光源驱动装置包括功率因子校正电路、直流/交流转换电路、可调变压电路、谐振平衡电路以及PWM及调光控制器。其中，功率因子校正电路将接收到的外部交流信号转换为直流信号。直流/交流转换电路与所述功率因子校正电路的输出相连，用于将所述直流信号转换为交流信号。可调变压电路与所述直流/交流转换电路相连，用于隔离所述接收到的交流信号并升压，其中，所述可调变压电路的输出可被调整。谐振平衡电路与所述可调变压电路相连，用于将所述可调变压电路输出的交流信号转换为可驱动所述光源模块的交流信号。PWM及调光控制器与所述直流/交流转换电路相连，用于根据接收到的调光信号输出控制信号以控制所述直流/交流转换电路的输出，所述控制信号的工作周期为固定值。
本发明的光源驱动装置将PWM及调光控制器输出的控制信号的工作周期设置为固定值，降低直流/交流转换电路的老化速率，并可补偿光源驱动装置初始元件的偏差，使得流经至灯管的电流更加稳定，延长灯管寿命。
附图说明
图1是一种现有的光源驱动装置的模块图。
图2是本发明一实施方式中光源驱动装置的模块图。
图3是本发明另一实施方式中光源驱动装置的模块图。
图4是本发明另一实施方式中光源驱动装置的模块图。
图5是本发明另一实施方式中光源驱动装置的模块图。
图6是本发明另一实施方式中光源驱动装置的模块图。
具体实施方式
图2所示是本发明一实施方式中光源驱动装置的模块图。所述光源驱动装置用于驱动光源模块414，其包括交流电源400、电磁干扰(Electro-Magnetic Interference，EMI)滤波电路401、功率因子校正电路402、功率因子控制器403、可调分压电路404、直流/交流转换电路405、变压电路406、谐振平衡电路407、PWM及调光控制器408、PWM及调光隔离器409以及PWM及调光驱动电路410。本实施方式中，光源模块414包括多个光源——灯管。
交流电源400提供交流信号，并经由EMI滤波电路401滤波后传送至功率因子校正电路402。EMI滤波电路401连接于交流电源400与功率因子校正电路402之间，用于滤除交流电源400输出的交流信号中的EMI信号。本实施方式中，功率因子校正电路402是升压电路，其用于将所述交流信号转换为直流信号并升压。在本实施方式中，升压后的直流信号大约为400V。
本实施方式中，功率因子控制器403与功率因子校正电路402的输出相连，用于将功率因子校正电路402的输出信号反馈至功率因子校正电路402，从而调整功率因子校正电路402的直流输出为恒定值。
可调分压电路404连接于功率因子校正电路402的输出与地之间，用于对功率因子校正电路402的输出信号进行可调分压，从而调整输入到功率因子控制器403的电压大小。本实施方式中，可调分压电路404的分压比可被调节，即可调分压电路404所分的电压可被调节，从而功率因子控制器403的输入电压可被调节。同时，通过可调分压电路404，可对光源驱动装置初始元件的偏差进行补偿，使得流至光源模块414的电流更加稳定，从而延长灯管的寿命。可调分压电路404包括第一电阻R1及第二电阻R2，其中第一电阻R1和第二电阻R2的至少一者是可调电阻。本实施方式中，第一电阻R1连接于功率因子校正电路402的输出与功率因子控制器403之间，用于将功率因子校正电路402输出的反馈电压进行分压。第二电阻R2是可调电阻，连接于第一电阻R1及地之间，用于调节可调分压电路404的分压比。
直流/交流转换电路405与功率因子校正电路402的输出相连，用于将功率因子校正电路402输出的直流信号转换为交流信号。本实施方式中，直流/交流转换电路405输出的交流信号是方波信号，且直流/交流转换电路405可以为全桥式架构(Full-Bridge)、半桥式架构(Half-Bridge)、推挽式架构(Push-Pull)或是自激式(Royer)架构。
变压电路406与直流/交流转换电路405相连，用于隔离接收到的交流信号并升压。本实施方式中，变压电路406包括隔离变压器T1，隔离变压器T1具有初级绕组与次级绕组，其中，初级绕组与直流/交流转换电路405相连，其次级绕组与谐振平衡电路407相连。本发明其它实施方式中，隔离变压器T1也可具有多个次级绕组。通常，根据安规可知，为了使光源模块414及驱动其的谐振平衡电路407处于安全状态，则使用隔离变压器T1将交流电源400与光源模块414及谐振平衡电路407隔离开来。本实施方式中，隔离变压器T1同时还具有升压的功能。
谐振平衡电路407用于将变压电路406输出的交流信号转换为可驱动光源模块414的交流信号，并平衡流经多个灯管的电流。本实施方式中，谐振平衡电路407输出的交流信号是弦波信号。由于产品制程中每一变压器的漏感各不相同，故于实际电路中根据所配的变压器的漏感进行谐振平衡，不仅可适当添加电容以达到平衡，而且可使用普通电感或变压器进行平衡，或结合电容、电感及变压器进行平衡。
PWM及调光控制器408与直流/交流转换电路405电性相连，用于根据接收到的调光信号输出控制信号以控制直流/交流转换电路405的输出。其中，控制信号的工作周期为固定值。本实施方式中，控制信号是由PWM及调光控制器408输出的高频率PWM控制信号。通常，控制信号的工作周期被设置固定于芯片容许的最大值，控制信号的工作周期可通过调整PWM及调光控制器408的相应引脚的电阻或电容的搭配进行设定。在本实施方式中，PWM及调光控制器408不接收光源模块414的电流反馈信号，故其输出的控制信号的工作周期不会随的变化。在本发明另一实施方式中，PWM及调光控制器408是通过PWM及调光隔离器409与PWM及调光驱动电路410与直流/交流转换电路405电性相连，PWM及调光隔离器409与PWM及调光控制器408相连，PWM及调光驱动电路410连接于PWM及调光隔离器409与直流/交流转换电路405之间。其中，PWM及调光隔离器409可以为隔离变压器或光耦合器，用于隔离PWM及调光控制器408与交流电源400的危险电压。PWM及调光驱动电路410用于将PWM及调光控制器408输出的控制信号提升为可推动直流/交流转换电路405工作的控制信号。
本实施方式中，光源驱动装置是开回路架构，其可省去现有的反馈电路，降低了电路的复杂化，减少成本。
图3所示为本发明另一实施方式的光源驱动装置模块图。在本实施方式中，光源模块装置的架构与图2的实施方式的架构类似，区别在于图3所示的光源驱动装置进一步包括反馈电路411、反馈隔离器412、第三电阻R3以及第四电阻R4。
反馈电路411通过反馈隔离器412及第四电阻R4连接于可调分压电路404。其中，反馈电路411接收反馈信号，所述反馈信号是流经光源模块414的电信号，用于将反馈信号提供给功率因子控制器403，可调分压电路404的分压比可根据反馈信号被调节，则功率因子控制器403的输入电压也被调节，从而调整功率因子校正电路402的输出电压。
在本实施方式中，反馈隔离器412用于隔离反馈电路411与交流电源400的危险电压。同样，反馈隔离器412可以是隔离变压器或光耦合器。其中，第三电阻R3连接于反馈隔离器412与地之间，用于将反馈信号转换为电压信号。由于电压信号在电路的传递中较为稳定，故在反馈隔离器412旁设置第三电阻R3将反馈信号转换为电压反馈信号。第四电阻R4连接于第三电阻R3及反馈隔离器412的公共节点与可调分压电路404之间，用于调整第三电阻R3输出的电压反馈信号。
本实施方式中，光源驱动装置是闭回路架构，由于通过外部仪器所测的灯管电流也会有一定差异，且为了弥补产品出厂后因其它环境因素影响所带来的偏差，通过反馈电路411接收反馈信号，由反馈信号调整功率因子控制器403的输入，进一步调整流经光源模块414的电流，可更加精确地弥补光源驱动装置初始器件的偏差。
图4所示是本发明另一实施方式的光源驱动装置模块图。在本实施方式的光源模块装置的架构与图2的实施方式的架构类似，区别在于其更包括感测电路413、放大器A1以及第五电阻R5。
感测电路413与直流/交流转换电路405相连，用于感测流经直流/交流转换电路405的电信号。放大器A1具有输入端与输出端，其中，输入端与感测电路413相连，其输出端连接于第五电阻R5的一端，用于放大电信号。第五电阻R5的另一端连接于功率因子控制器403与第一电阻R1的公共节点，用于调整放大的电信号。同样地，可调分压电路404根据所述电信号调整其阻抗大小，以调整功率因子校正电路402的输入电压，进而调整流经光源模块414的电流。
本实施方式中，光源驱动装置是闭回路架构，由于通过外部仪器所测的灯管电流也会有一定差异，且为了弥补产品出厂后因其它环境因素影响所带来的偏差，通过感测电路413接收所述电信号，由所述电信号自动调整功率因子控制器403的输入，进一步调整流经光源模块414的电流，可更加精确地弥补初始器件的偏差。
图5所示是本发明另一实施方式的光源驱动装置模块图。光源驱动装置用于驱动光源模块514，其包括交流电源500、EMI滤波电路501、功率因子校正电路502、功率因子控制器503、直流/交流转换电路505、可调变压电路506、谐振平衡电路507、PWM及调光控制器508、PWM及调光隔离器509以及PWM及调光驱动电路510。本实施方式中，光源模块514包括多个光源——灯管。
交流电源500提供交流信号，并经由EMI滤波电路501滤波后传送至功率因子校正电路502。EMI滤波电路501连接于交流电源500与功率因子校正电路502之间，用于滤除交流电源输出的交流信号中的EMI信号。本实施方式中，功率因子校正电路502是升压电路，其用于将交流信号转换为直流信号并升压。在本实施方式中，升压后的直流信号大约为400V。
本实施方式中，功率因子控制器503与功率因子校正电路502的输出相连，用于将功率因子校正电路502的输出信号反馈至功率因子校正电路502，以稳定功率因子校正电路502的直流输出。
直流/交流转换电路505与功率因子校正电路502的输出相连，用于将功率因子校正电路502输出的直流信号转换为交流信号。本实施方式中，直流/交流转换电路505输出的交流信号是方波信号，且直流/交流转换电路505可以为全桥式架构(Full-Bridge)、半桥式架构(Half-Bridge)、推挽式架构(Push-Pull)或是自激式(Royer)架构。
可调变压电路506，与直流/交流转换电路505相连，用于隔离接收到的交流信号并升压，其中，可调变压电路506的输出可被调整。在本实施方式中，可调变压电路506包括可调隔离变压器T2，其具有多个初级绕组或多个次级绕组，其中，多个初级绕组与直流/交流转换电路505相连，多个次级绕组与谐振平衡电路507相连，所述多个初级或次级绕组根据灯管反馈电流被相应地调整连接，以稳定其输出的交流信号。根据安规可知，为了使光源模块514及驱动其的谐振平衡电路507处于安全状态，则使用可调隔离变压器T2将交流电源500与光源模块514及谐振平衡电路507隔离开来。本实施方式中，可调隔离变压器T2同时还具有升压的功能。通常，改变变压器的初级或次级绕组的匝数比，可改变变压器的输出电压。故，调整可调隔离变压器T2的初级或次级绕组的匝数比，即可调整可调隔离变压器T2的输出电压，进而调整其输出的交流信号的大小。本实施方式中，根据灯管反馈电流，可调隔离变压器T2的初级或次级绕组的匝数可被调整，从而流经至光源模块514的电流也被调整。其中，可调隔离变压器T2的初级或次级绕组的匝数可通过金属连接器将可调隔离变压器T2的多个初级或次级绕组进行调整连接，也可通过焊接方式调整连接。
谐振平衡电路507用于将可调变压电路506输出的交流信号转换为可驱动光源模块514的交流信号，并平衡流经多个灯管的电流。本实施方式中，谐振平衡电路507输出的交流信号是弦波信号。由于产品制程中每一变压器的漏感各不相同，故于实际电路中根据所配的变压器的漏感进行谐振平衡，不仅可适当添加电容以达到平衡，而且可使用普通电感或变压器进行平衡，或结合电容、电感及变压器进行平衡。
PWM及调光控制器508与直流/交流转换电路505电性相连，用于根据接收到的调光信号输出控制信号以控制直流/交流转换电路505的输出。其中，控制信号的工作周期为固定值。本实施方式中，控制信号是由PWM及调光控制器408输出的高频率PWM控制信号。通常，控制信号的工作周期被设置固定于芯片容许的最大值，控制信号的工作周期可通过调整所述PWM及调光控制器508的相应引脚的电阻或电容的搭配进行设定。在本实施方式中，PWM及调光控制器508不接收光源模块514的电流反馈信号，故其输出的控制信号的工作周期不会随的变化。在本发明另一实施方式中，PWM及调光控制器508是通过PWM及调光隔离器509与PWM及调光驱动电路510与直流/交流转换电路505电性相连，PWM及调光隔离器509与PWM及调光控制器508相连，PWM及调光驱动电路510连接于PWM及调光隔离器509与直流/交流转换电路505之间。其中，PWM及调光隔离器509可以为隔离变压器或光耦合器，用于隔离PWM及调光控制器508与交流电源500的危险电压。PWM及调光驱动电路510用于将PWM及调光控制器508输出的控制信号提升为可推动直流/交流转换电路505工作的控制信号。
本实施方式中，光源驱动装置是开回路架构，其可省去现有的反馈电路，降低了电路的复杂化，减少成本。
图6所示是本发明另一实施方式的光源驱动装置模块图。在本实施方式的光源模块装置的架构与图5的实施方式的架构类似，区别在于：可调变压电路506包括可调隔离变压器T3及变压器T4。
可调隔离变压器T3包括多个初级绕组或多个次级绕组，其中，多个初级绕组与直流/交流转换电路505相连，用于隔离接收到的交流信号，所述多个初级或次级绕组根据灯管反馈电流被相应地调整连接，以稳定其输出的交流信号。根据安规可知，为了使光源模块514及驱动其的谐振平衡电路507处于安全状态，则使用可调隔离变压器T3将交流电源500与光源模块514及谐振平衡电路507隔离开来。通常，改变变压器的初级或次级绕组的匝数比，即可改变变压器的输出电压。故，调整可调隔离变压器T3的初级或次级绕组的匝数比，即可调整可调隔离变压器T3的输出电压，进而调整其输出的交流信号的大小。本实施方式中，根据灯管反馈电流，可调隔离变压器T3的初级或次级绕组的匝数可被调整，从而流经至光源模块514的电流也被调整。其中，可调隔离变压器T3的初级或次级绕组的匝数可通过金属连接器将可调隔离变压器T3的多个初级或次级绕组进行调整连接，也可通过焊接方式调整连接。
变压器T4包括初级绕组与次级绕组，其中，初级绕组与可调隔离变压器T3的次级绕组相连，次级绕组与谐振平衡电路507相连，用于将隔离后的交流信号升压。
本发明的光源驱动装置将PWM及调光控制器输出的控制信号的工作周期设置为固定值，降低了直流/交流转换电路的老化速率。同时，藉由可调分压电路404或可调变压电路506来补偿光源驱动装置初始元件的偏差，使得流经至灯管的电流更加稳定，从而延长灯管寿命。
Claims (11)
1.一种光源驱动装置，用于驱动包括多个灯管的光源模块，其特征在于，所述光源驱动装置包括：
功率因子校正电路，用于将接收到的电源信号转换为直流信号；
直流/交流转换电路，与所述功率因子校正电路的输出相连，用于将所述直流信号转换为交流信号；
变压电路，与所述直流/交流转换电路相连，用于隔离所述接收到的交流信号并升压；
谐振平衡电路，与所述变压电路相连，用于将变压电路输出的交流信号转换为可驱动所述光源模块的交流信号；
PWM及调光控制器，与所述直流/交流转换电路相连，用于根据接收到的调光信号输出控制信号以控制所述直流/交流转换电路的输出，所述控制信号的工作周期为固定值；
可调分压电路，连接于所述功率因子校正电路的输出及地之间，用于将所述功率因子校正电路输出的直流信号进行可调分压；及
功率因子控制器，用于将可调分压电路分压后的信号反馈至所述功率因子校正电路，以调整所述功率因子校正电路输出的直流信号为恒定值。
2.如权利要求1所述的光源驱动装置，其特征在于，所述可调分压电路还包括：
第一电阻，连接于所述功率因子校正电路的输出与所述功率因子控制器之间，用于将所述功率因子校正电路输出的反馈电压进行分压；及
第二电阻，连接于所述第一电阻及地之间，用于调节所述可调分压电路的分压比；
其中，所述第一电阻和第二电阻的至少一者是可调电阻。
3.如权利要求1所述的光源驱动装置，其特征在于，所述变压电路还包括隔离变压器，其包括初级绕组与至少一次级绕组，其中，初级绕组与直流/交流转换电路相连，次级绕组与谐振平衡电路相连。
4.如权利要求1所述的光源驱动装置，其特征在于，所述光源驱动装置还包括：
反馈电路，其接收反馈信号，用于将所述反馈信号提供给所述功率因子控制器；及
反馈隔离器，连接于所述反馈电路与所述功率因子控制器之间，用于隔离反馈电路与交流电源。
5.如权利要求4所述的光源驱动装置，其特征在于，所述光源驱动装置还包括：
第三电阻，连接于所述反馈隔离器与地之间，用于将所述反馈信号转换为电压反馈信号；及
第四电阻，连接于所述第三电阻及所述反馈隔离器的公共节点与所述可调分压电路之间，用于调整所述第三电阻输出的电压反馈信号。
6.如权利要求1所述的光源驱动装置，其特征在于，所述光源驱动装置还包括：
感测电路，与直流/交流转换电路相连，用于感测流经所述直流/交流转换电路的电信号；
放大器，具有输入端与输出端，其中，所述输入端与所述感测电路相连，用于放大所述电信号；及
第五电阻，其一端与所述放大器的输出端相连，另一端与所述功率因子控制器相连，用于调整所述放大的电信号。
7.如权利要求1所述的光源驱动装置，其特征在于，所述控制信号是由所述PWM及调光控制器输出的高频率的PWM控制信号。
8.一种光源驱动装置，用于驱动包括多个灯管的光源模块，其特征在于，所述光源驱动装置包括：
功率因子校正电路，用于将接收到的电源信号转换为直流信号；
直流/交流转换电路，与所述功率因子校正电路的输出相连，用于将所述直流信号转换为交流信号；
可调变压电路，与所述直流/交流转换电路相连，用于隔离所述接收到的交流信号并升压，其中，所述可调变压电路的输出可被调整；
谐振平衡电路，与所述可调变压电路相连，用于将所述可调变压电路输出的交流信号转换为可驱动所述光源模块的交流信号；及
PWM及调光控制器，与所述直流/交流转换电路相连，用于根据接收到的调光信号输出控制信号以控制所述直流/交流转换电路的输出，所述控制信号的工作周期为固定值。
9.如权利要求8所述的光源驱动装置，其特征在于，所述可调变压电路还包括可调隔离变压器，其包括多个初级绕组或多个次级绕组，其中，所述初级绕组与所述直流/交流转换电路相连，用于隔离所述接收到的交流信号并升压，所述初级或次级绕组根据灯管回授电流相应地调整连接，以稳定其输出的交流信号。
10.如权利要求8所述的光源驱动装置，其特征在于，所述可调变压电路还包括：
可调隔离变压器，其包括多个初级绕组或多个次级绕组，其中，所述初级绕组与所述直流/交流转换电路相连，用于隔离所述接收到的交流信号，所述初级或次级绕组根据灯管回授电流相应地调整连接，以稳定其输出的交流信号；及
变压器，其包括初级绕组与次级绕组，其中，所述初级绕组与所述可调隔离变压器的次级绕组相连，所述次级绕组与所述谐振平衡电路相连，用于将隔离后的交流信号升压。
11.如权利要求8所述的光源驱动装置，其特征在于，所述控制信号是由所述PWM及调光控制器输出的高频率的PWM控制信号。
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