CN102760412A - 一种压电变压器驱动电路 - Google Patents

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吴登和
杨铭智
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Abstract

本发明提供一种用于冷阴极管的压电变压器驱动电路，包括：输入电压模块、功率级模块、谐振电路、压电变压器组和荧光灯组；其特征在于，输入电压模块和功率级模块相连，用于将输入的直流电压供给功率级模块；功率级模块和谐振电路相连接，功率级模块输出的方波讯号经谐振电路转换成弦波讯号，提供给压电变压器，压电变压器组的多个压电变压器并联。

Description

一种压电变压器驱动电路
技术领域
本发明涉及冷阴极荧光灯驱动装置，更具体地，本发明涉及一种用于液晶电视冷阴极管的压电变压器驱动电路。 
背景技术
近年来，安装有液晶显示器的显示装置中，背光光源一般使用冷阴极管，通常使用压电变压器作为驱动背光源的冷阴极管的升压变压器。压电变压器是这样的电压转化元件：对压电元件的初级侧输入交变电压来利用压电效应产生机械振动，从次级侧输出以压电变压器的形状确定的升压比进行电压放大后的电压驱动。 
在使用冷阴极管作为压电变压器的负载的冷阴极管发电装置的驱动电路中，压电变压器在在压电材料中形成初级侧(一次侧)和次级侧(二次侧)的电极，以低于交流的高电压的频率间歇加载高电压，通过控制该间歇动作中的加载动作期间和加载动作停止期间的比率，来调整冷阴极管的辉度。 
在液晶电视冷阴极管(CCFL)的背光模块设计中，高频换流器还是以传统电磁式变压器为主，但随着液晶电视在终端市场的薄型化及节能的需求声浪不断的增加，液晶电视背光模块的开发设计显得相当重要。压电陶瓷变压器具有体积小、重量轻、转换效率高、高绝缘性、高安全性，若可以运用于换流器线路设计中，对于液晶电视的薄型化及节能，将会有相当的助益。 
图1示出现有技术中的一种压电变压器驱动电路，其中压电变压器并联，各个输出端分别点亮对应的冷阴极管，由于压电变压器的差异较大，容易产生电流不平衡的情形。而在液晶电视中，当使用多个CCFL作为液晶面板的 背光并且将压电变压器连接在每一个CCFL时，除非使得流经每个CCFL的显像管的电流大小均等，否则就会导致背光流明的不均匀性，通常现有技术中使用专门的控制电路来接入每一个压电变压器，控制每个压电变压器的输出电流，额外地增加电路带来的成本，而且导致其他电路的功率损耗而使得效率下降，并且制造成本升高和微型化的难度提高。 
发明内容
为克服现有技术中的上述缺陷，本发明提出一种用于液晶电视冷阴极管的压电变压器驱动电路。 
根据本发明的一个方面，提出了一种用于冷阴极管的压电变压器驱动电路，包括：输入电压模块、功率级模块、压电变压器组、荧光灯组，其特征在于，输入电压模块和功率级模块相连，用于将输入的直流电压供给功率级模块；功率级模块和压电变压器组相连，相邻的两个压电变压器用于驱动一个荧光灯；压电变压器组的初级侧的端子串联。 
根据本发明的另一方面，提出了一种用于冷阴极管的压电变压器驱动电路，包括：输入电压模块、功率级模块、谐振电路、压电变压器组和荧光灯组；其特征在于，输入电压模块和功率级模块相连，用于将输入的直流电压供给功率级模块；功率级模块和谐振电路相连接，功率级模块输出的方波讯号经谐振电路转换成弦波讯号，提供给压电变压器，压电变压器组的多个压电变压器并联。 
根据本发明的又一方面，提出了一种用于冷阴极管的压电变压器驱动电路，包括：输入电压模块、功率级模块、谐振电路、压电变压器组和荧光灯组，其特征在于，输入电压模块和功率级模块相连，用于将输入的直流电压供给功率级模块；功率级模块和谐振电路相连接，功率级模块产生的方波讯号经谐振电路转换成弦波讯号，提供给压电变压器，相邻的两个压电变压器用于驱动一个荧光灯；压电变压器组的初级侧的端子串联。 
背光模块采用多管冷阴极管设计时，由于各灯管间存在些许差异性，使实际流过灯管的电流产生不平均现象，造成背光模块亮度不一致的问题，本发明利用压电变压器串联驱动电路，可以改善灯管电流平衡性问题。由于灯管电流与光学亮度有相互关系，因此不仅在全亮时能达到电流的均匀度，更在调光时电流平衡性更佳，背光不容易产生闪烁现象。 
附图说明
图1示出现有技术中的并联压电变压器驱动电路； 
图2示出根据本发明的第一实施例的压电变压器驱动电路的逻辑模块图； 
图3示出根据本发明的第二实施例的压电变压器驱动电路； 
图4示出图3所示电路的波形示意图； 
图5示出根据本发明的第三实施例的压电变压器驱动电路的逻辑模块图； 
图6示出图5所示电路模块的逻辑电路图； 
图7示出第一实施例和第三实施例中的全桥电路和谐振电路的电路原理图； 
图8示出图7所示电路的时序图； 
图9示出图6所示电路的详细电路原理图。 
如图所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种用于液晶电视冷阴极管的压电变压器驱动电路进行详细描述。 
在以下的描述中，将描述本发明的多个不同的方面，然而，对于本领域内的普通技术人员而言，可以仅仅利用本发明的一些或者全部结构或者流程来实施本发明。为了解释的明确性而言，阐述了特定的数目、配置和顺序，但是很明显，在没有这些特定细节的情况下也可以实施本发明。在其他情况下，为了不混淆本发明，对于一些众所周知的特征将不再进行详细阐述。 
实施例1 
图2示出根据本发明的第一实施例的压电变压器驱动电路的逻辑模块图；如图2所示，该驱动电路包括输入电压模块、功率级模块、压电变压器组、荧光灯组、PWM控制芯片和开关电路。其中，输入电压模块和功率级模块相连，用于将输入的直流电压供给功率级模块。其中，功率级模块是全桥结构电路。其中，功率级模块和压电变压器组相连，相邻的两个压电变压器用于驱动一个荧光灯。其中，压电变压器组的初级侧的端子串联，最底端的端子连接到PWM控制芯片，PWM控制芯片根据反馈结果来调整全桥结构的电流输入。其中，PWM控制芯片外接开断电路，控制电流的调整。 
进一步，如图2所示，将数个压电变压器的一次侧端串联，其中以第一和第二变压器为例，该第一变压器的初级端子分别为1a和1b，次级端子为1c，第二电压的初级端子分别为2a和2b，次级端子为2c，则全桥电路的输出端分别连接第一变压器的1a端子和第n变压器的nb端子，第一变压器的1b端子连接到第二变压器的2a端子，第一变压器和第二变压器的1c端子和2c端子分别连接到荧光灯的两端。从而使得流经压电变压器一次侧的电流将相等，其中，由于所选压电变压器的圈数比相同，故压电变压器二次侧的输出电流也相同，从而可以有效平衡各荧光灯的亮度。 
其中，压电变压器选用压电陶瓷变压器，该压电陶瓷变压器具有体积小、重量轻、转换效率高、高绝缘性、高安全性(不易燃)的优点，可以运用于换流器线路设计中，对于液晶电视的薄型化及节能，将会有相当的益处。 
实施例2 
图3示出根据本发明的第二实施例的压电变压器驱动电路，图3中将和图2类似的部分省略，同时参考图2和图3，第二实施例的压电变压器驱动电路包括该驱动电路包括输入电压模块、功率级模块、压电变压器组、荧光灯组、PWM控制芯片、谐振电路和开关电路。其中，输入电压模块和功率级模块相连，用于将输入的直流电压供给功率级模块。其中，功率级模块是全桥结构电路。其中，功率级模块和谐振电路相连接，全桥电路切换产生方波讯号，方波讯号经谐振电路转换成弦波讯号，弦波讯号提供给压电变压器。谐振电路包括串联的电感组件和电容组件，压电变压器组的多个压电变压器并联。电感组件的一端和电容组件不相连的一端分别连接到全桥电路，电感组件和电容组件相连的一端分别连接压电变压器组的初级侧的第一端子，电容组件的另一端分别连接压电变压器的初级侧的第二端子。 
每个压电变压器用于驱动一个荧光灯，压电变压器的次级侧连接荧光灯的输入端，荧光灯的另一端接地。其中，压电变压器组的初级侧的第一端子全部连接到电感组件和电容组件的连接端。压电变压器组的初级侧的第二端子全部连接到电容组件的另一端。 
电容组件的另一端连接到PWM控制芯片，PWM控制芯片根据反馈结果来调整全桥结构的电流输入。其中，PWM控制芯片外接开断电路，控制电流的调整。 
其中，压电变压器选用压电陶瓷变压器，该压电陶瓷变压器具有体积小、重量轻、转换效率高、高绝缘性、高安全性(不易燃)的优点，可以运用于换流器线路设计中，对于液晶电视的薄型化及节能，将会有相当的益处。压电陶瓷变压器的绿色环保特性，符合中国平板电视产业的现下两大潮流：品牌价值/竞争力、外销市场的节能标准。 
图4示出图3所示电路的波形示意图，如图4所示，全桥电路输出方波，经过图3驱动电路中的谐振电路模块，转换为弦波，该弦波通过压电变压器 后输入到荧光灯来驱动荧光灯，仍旧是稳定的弦波。其中，压电变压器若输入方波讯号，将有可能因为其中的高频谐波成分或者冲击信号，致使压电变压器温度急速上升而产生过热，进而导致压电变压器转换效率下降，故压电变压器输入弦波信号，可以提高转换效率。欧洲的节能规范已由EPA3.0演进为EPA4.0，由于其标准高于美国，而弦波驱动电压电路可提高压电变压器效率，将使产品更绿色环保。 
实施例3 
图5示出根据本发明的第三实施例的压电变压器驱动电路的逻辑模块图；如图5所示，该驱动电路包括输入电压模块、功率级模块、谐振电路、压电变压器组、荧光灯组、PWM控制芯片和开关电路。 
其中，输入电压模块和功率级模块相连，用于将输入的直流电压供给功率级模块。其中，功率级模块是全桥结构电路。其中，功率级模块和谐振电路相连接，全桥电路切换产生方波讯号，方波讯号经谐振电路转换成弦波讯号，弦波讯号提供给压电变压器。相邻的两个压电变压器用于驱动一个荧光灯。其中，压电变压器组的初级侧的端子串联，最底端的端子连接到PWM控制芯片，PWM控制芯片根据反馈结果来调整全桥结构的电流输入。其中，PWM控制芯片外接开断电路，控制电流的调整。 
进一步，如图5所示，将数个压电变压器的一次侧端串联，其中以第一和第二变压器为例，该第一变压器的初级端子分别为1a和1b，次级端子为1c，第二电压的初级端子分别为2a和2b，次级端子为2c，则谐振电路的输出端分别连接第一变压器的1a端子和第n变压器的nb端子，第一变压器的1b端子连接到第二变压器的2a端子，第一变压器和第二变压器的1c端子和2c端子分别连接到荧光灯的两端。从而使得流经压电变压器一次侧的电流将相等，其中，由于所选压电变压器的圈数比相同，故压电变压器二次侧的输出电流也相同，从而可以有效平衡各荧光灯的亮度。 
谐振电路包括串联的电感组件和电容组件。电感组件的一端和电容组件不 相连的一端分别连接到全桥电路，电感组件和电容组件相连的一端连接到第一压电变压器的初级侧的第一端子，电容组件的另一端到连接最底端压电变压器的初级侧的第二端子。 
其中，压电变压器选用压电陶瓷变压器，该压电陶瓷变压器具有体积小、重量轻、转换效率高、高绝缘性、高安全性(不易燃)的优点，可以运用于换流器线路设计中，对于液晶电视的薄型化及节能，将会有相当的益处。压电陶瓷变压器的绿色环保特性，符合中国平板电视产业的现下两大潮流：品牌价值/竞争力、外销市场的节能标准。 
其中，全桥电路输出方波，经过图5驱动电路中的谐振电路，转换为弦波，该弦波通过压电变压器后输入到荧光灯来驱动荧光灯，仍旧是稳定的弦波。其中，压电变压器若输入方波讯号，将有可能因为其中的高频谐波成分或者冲击信号，致使压电变压器温度急速上升而产生过热，进而导致压电变压器转换效率下降，故压电变压器输入弦波信号，可以提高转换效率。欧洲的节能规范已由EPA3.0演进为EPA4.0，由于其标准高于美国，而弦波驱动电压电路可提高压电变压器效率，将使产品更绿色环保。 
图6示出图5所示电路模块的逻辑电路图；如图6所示，全桥电路的第一输出端连接到谐振电路的电感组件的输入端，全桥电路的第二输出端连接到电容组件的另一端，通过电感组件的电流为ip，该电流被平均分配给各个压电变压器T1、T2......Tn，压电变压器的次级侧的端子连接到荧光灯的一个输入端，另一个端子接地。 
图7示出第一实施例和第三实施例中的全桥电路和谐振电路的电路原理图，与图6中所示相同，图7中将该两部分电路单独列出，以明确区分连接关系和各电路的组成。所示连接和组成上面已经详细描述，此处不再赘述。 
图8示出图7所示电路的时序图；对应于图7中的各节点的电压信号，可以看出在谐振电路的输入端明确示出的电压Vab为方波信号，当方波信号通过谐振电路后，在电容组件的两端输出为弦波信号Vo。 
图9示出图6所示电路的详细电路原理图，图中左上部分示出输入电压模块，后端连接有去噪电容。输入电压模块的下部为全桥电路；再下为谐振电路，右半部分为示出一个压电变压器和荧光灯组件的电路，当然如上所述，对于串联和并联的压电变压器组具体连接关系已经明确，无需示出多个以混淆电路组成。图9中所示电路仅为上述模块和逻辑电路的一个具体实现，本领域内普通技术人员可以根据上述的技术启示，实现多个这样的电路。 
最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。 

Claims (9)

1.一种用于冷阴极管的压电变压器驱动电路，包括：输入电压模块、功率级模块、谐振电路、压电变压器组和荧光灯组；其特征在于，输入电压模块和功率级模块相连，用于将输入的直流电压供给功率级模块；功率级模块和谐振电路相连接，功率级模块输出的方波讯号经谐振电路转换成弦波讯号，提供给压电变压器，压电变压器组的多个压电变压器并联。
2.根据权利要求1所述的压电变压器驱动电路，其特征在于，功率级模块是全桥结构电路。
3.根据权利要求2所述的压电变压器驱动电路，其特征在于，谐振电路包括串联的电感组件和电容组件，电感组件的一端和电容组件不相连的一端分别连接到全桥电路，电感组件和电容组件相连的一端分别连接压电变压器组的初级侧的第一端子，电容组件的另一端分别连接压电变压器的初级侧的第二端子。
4.根据权利要求1所述的压电变压器驱动电路，其特征在于，全桥电路用于切换产生方波讯号。
5.根据权利要求1所述的压电变压器驱动电路，其特征在于，每个压电变压器用于驱动一个荧光灯，压电变压器的次级侧连接荧光灯的输入端，荧光灯的另一端接地。
6.根据权利要求1所述的压电变压器驱动电路，其特征在于，压电变压器组的初级侧的第一端子全部连接到电感组件和电容组件的连接端；压电变压器组的初级侧的第二端子全部连接到电容组件的另一端。
7.根据权利要求1所述的压电变压器驱动电路，其特征在于，还包括PWM控制芯片，电容组件的另一端连接到PWM控制芯片，PWM控制芯片根据反馈结果来调整全桥结构的电流输入。
8.根据权利要求7所述的压电变压器驱动电路，其特征在于，还包括开关电路，PWM控制芯片外接开关电路，来控制电流的调整。
9.根据权利要求1所述的压电变压器驱动电路，其特征在于，压电变压器采用压电陶瓷变压器。
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