CN1534697A

CN1534697A - 变压器及应用变压器的多灯管电压供电电路

Info

Publication number: CN1534697A
Application number: CNA031081886A
Authority: CN
Inventors: 薛景福; 徐万钦; 黄智鑫
Original assignee: Darfon Electronics Corp
Current assignee: Darfon Electronics Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-06

Abstract

一种适用于驱动多灯管的变压器，包括：一耦合铁芯；一第一线圈，旋绕于上述耦合铁芯周围；一第一绕线管，设置于上述第一线圈及上述耦合铁芯之间；多个第二线圈，彼此独立并分别旋绕于上述第一线圈外部，且上述等第二线圈的绕线数相等；以及一第二绕线管，设置于上述第一线圈以及其中一第二线圈之间。

Description

变压器及应用变压器的多灯管电压供电电路

技术领域

本发明有关于一种变压器，特别是有关一种可用于多灯管的电压供电电路，以平衡流经各灯管电流的变压器。

背景技术

随着显示器技术的日新月异，液晶显示屏幕(LCD Monitor)由于其厚度较小，所占空间较少，且画质较传统的阴极射线管(CRT)屏幕稳定不闪烁，因此已经成为目前市面常见的一种显示器。液晶显示屏幕中具有一背光模块，内含有高压驱动的灯管，作为背光系统的光源以进行显示。这种灯管一般是由换流器(inverter)来驱动，其内除具有驱动电路外，主要含有一高压变压器。为尽可能缩小液晶显示屏幕的体积，换流器的变压器必须朝向薄型化以及小型化的方向来设计。

目前有许多显示器，如液晶显示器，都必需使用高效能及外型轻巧的灯管做为背光。冷阴极管(CCFL)便成为在液晶显示器中最常使用的灯管。同时，随着显示器的尺寸越来越大，单灯管的背光已不满足使用，必需在背光系统中使用多个灯管才能达到令人满意的亮度。

公知用于换流器的变压器一般是将一次侧绕组线圈及二次侧绕组线圈缠绕在一中空的绕线管(bobbin)上，并在绕线管的中空部位插入铁芯而构成。图1a是表示公知的用于换流器的变压器的一示例；图1b则表示其缠绕有绕组的绕线管的断面示意图。

如图1a所示，公知用于换流器的变压器10具有一第一E字形铁芯122、及一第二E字形铁芯121。第一铁芯122及第二铁芯121可相互并合而形成一封闭磁路。公知的变压器又具有一绕线管13，其具有一次侧绕线窗131、二次侧绕线窗133，其两端并设有多个金属接脚135用于连接绕组的导线及焊接至电路板。一次侧绕线窗131与二次侧绕线窗133之间突出设有隔板132，且二次侧绕线窗133又分割成多个绕线区，彼此之间亦突出设有隔板134。

上述的绕线管构造中，如图1b所示，一次侧绕线窗131用以缠绕一次侧绕组线圈141，而二次侧绕线窗133用以缠绕二次侧绕组线圈142。由于二次侧绕组线圈142的线径较细且圈数较多，在缠绕多层的情况下，为避免上、下两层相邻导线的电压差过高而发生跳火(arcing)，故一般以隔板134分为数个二次侧绕线窗133。

然而，以上述公知用于换流器的变压器中，由于一次侧绕组线圈与二次侧绕组线圈均缠绕在同一绕线管上，因此可能产生下列的问题。

若变压器的负载功率增加时，例如以单一变压器驱动两支以上的灯管时，在一次侧绕组线圈部分会产生明显的温升问题，因而可能会造成变压器过热的现象。若将一次侧绕组线圈的线径加粗，可稍解决温升的问题；然而，随此而增加的线圈厚度会使得变压器的厚度更为增加，因此线径加粗并非解决此一问题的理想方式。

而将上述传统变压器使用于多灯管电压供电电路中，图2表示了一传统多灯管的电压供电电路。此电路包括了一驱动电路21、一个由一次侧线圈221、二次侧线圈222、铁芯223组成的变压器22、电容C1及C2、一平衡电路23、灯管251及252。驱动电路21提供一低压信号至变压器22的第一侧线圈221，在第二侧线圈222感应产生一高压信号，而驱动灯管251及252。由于流经灯管251、252的电流可能因为导线的阻抗或杂散电容，而不完全相同，造成两个灯管251、252的发光亮度不同，降低了显示器的画面品质，因此使用了平衡电路23来平衡流经两个灯管251及252的电流。

图3表示了另一传统的多灯管的电压供电电路。图3与图2中的多灯管电压供电电路最大的不同在于平衡电路33连接于地点与灯管251、252之间。

在上述传统多灯管电压供电电路中，由于变压器22仅具有两个线圈分别做为高压侧及低压侧之用，当驱动多灯管时，必需使用三种方式进行：灯管串联、灯管并联及使用多个变压器。然而，灯管串联虽然可克服电流平衡问题，但变压器耐压问题不易处理；灯管并联需外加平衡电路；使用多个变压器会使成本提高，且占用空间。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就在于提供一种适用于驱动多灯管的变压器，包括：一耦合铁芯；一第一线圈，旋绕于上述耦合铁芯周围；一第一绕线管，设置于上述第一线圈及上述耦合铁芯之间；多个第二线圈，彼此独立并分别旋绕于上述第一线圈外部，且上述等第二线圈的绕线数相等；以及一第二绕线管，设置于上述第一线圈以及其中一第二线圈之间。

本发明的另一目的在于提供一种多灯管电压供电电路，包括：一耦合铁芯；一第一线圈，旋绕于上述耦合铁芯周围，接收一第一电压信号；一第一绕线管，设置于上述第一线圈及上述耦合铁芯之间；一第二线圈，旋绕于上述第一线圈外部，感应产生一第二电压信号；一第二绕线管，设置于上述第一线圈以及上述第二线圈之间；以及多个第一灯管，由上述第二电压信号驱动。

本发明的又一目的在于提供一种多灯管电压供电电路，包括：一耦合铁芯；一第一线圈，旋绕于上述耦合铁芯周围，接收一第一电压信号；一第一绕线管，设置于上述第一线圈及上述耦合铁芯之间；多个第二线圈，彼此独立并分别旋绕于上述第一线圈外部，且上述等第二线圈的绕线数相等，感应产生多个第二电压信号；一第二绕线管，设置于上述第一线圈以及上述第二线圈之间；以及多个第一灯管，分别由上述等第二电压信号驱动。

根据本发明的变压器，利用双层绕线管，提供多种绕线法，可满足多种电路结构所需特性；且当其应用于多灯管电压供电电路中，亦可控制冷阴极管输出电流达到良好的平衡性使其亮度均匀，并可提高灯管的使用寿命。

为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1a为公知变压器结构分解图；

图1b为图1a变压器组装后的剖面图；

图2为公知多灯管的电压供电电路；

图3为另一公知的多灯管的电压供电电路；

图4为本发明变压器结构，尚未缠绕线圈的分解图；

图5a为本发明变压器第一绕线管的一绕线法实施例；

图5b为本发明变压器第二绕线管的一绕线法实施例；

图6为图5a、5b的变压器应用于多灯管电压供电电路的等效电路图；

图7a为本发明变压器第一绕线管的另一绕线法实施例；

图7b为本发明变压器第二绕线管的另一绕线法实施例；

图8为将图7a：7b所表示的绕线管组合后沿X-X’的剖面图；

图9a为图5a、5b的变压器应用于多灯管电压供电电路的一等效电路图；

图9b为图5a、5b的变压器应用于多灯管电压供电电路的一等效电路图；

图10为本发明变压器应用于另一多灯管电压供电电路的等效电路；

图11为本发明的变压器应用于再另一多灯管电压供电电路的等效电路图。

符号说明

10、22、4：变压器；

121、122、223、50、51、52：铁芯；

13、41、42：绕线管；

131、133：绕线窗；

132、134、73：隔板；

135、71、72：接脚；

141、142、221、222、81、82、83、91、92、93、94：线圈；

21、100：驱动电路；

23、33：平衡电路；

251、252、R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆：灯管；

C1、C2：电容。

具体实施方式

图4是本发明变压器结构，尚未缠绕线圈的分解图。在本发明中，变压器4包括：一第一绕线管41，用以缠绕一次侧线圈(图中未标示出)，两端设置有一次侧线圈接脚71；一第二绕线管42，用以缠绕二次侧线圈(图中未标示出)，套设于上述第一绕线管外部41，两端设置有二次侧线圈接脚72，而在第二绕线管42外部，设置有多个隔板73，隔板间隙用以容纳二次侧线圈(图中未标示出)，用以避免在缠绕多层的情况下，上、下两层相邻导线的电压差过高而发生跳火(arcing)；通过第一绕线管41的铁芯50由两个E字型耦合铁芯51、52所组成。

如图5a及5b所示，说明本发明变压器中，一次侧线圈以及二次侧线圈的绕线法。其中，如图5a所示，一次侧线圈由一第一线圈81缠绕于第一绕线管41上而成；二次侧线圈由一第二线圈91缠绕于第二绕线管42上而成，如图5b所示。图6，为上述变压器连接多灯管的等效电路图。其中，若将第二线圈91串联灯管R₁、R₂，则由于仅流经单一电流，所以流经二次侧线圈而输出至复数灯管灯的电流将自动平衡相等，而不需额外使用平衡电路。此外，相对于公知的变压器(图1a)，上述变压器的二次侧线圈具有较大的绕线空间，可增设较多的隔板73，因此跳火(arcing)问题也较容易解决。

再请参阅图7a：7b，说明本发明变压器中，一次侧线圈以及二次侧线圈的另一绕线法。其中，如图7a所示，一次侧线圈由一第一线圈81缠绕于第一绕线管41上而成；二次侧线圈由一第二线圈91以及一第三线圈92缠绕于第二绕线管42上而成，如图7b所示，其中，第二线圈91以及第三线圈92均同属于二次侧线圈，为达到电流平衡功用，彼此缠绕的线圈数相等，且彼此独立不连接，根据电流平衡的原理，由偶数个二次侧线圈使用同一个铁芯，且圈数相同，则依据法拉第电磁感应定律及楞次定律，其磁通量及磁通方向均相同，所以流经二次侧线圈而输出的电流将自动平衡，而不需额外使用平衡电路。图8使用上述绕线法，所组成变压器在X-X’方向的剖面图。

上述图7a、7b以及8，揭示本发明实施例中，第一种一次侧线圈以及二次侧线圈的绕线法搭配，但不限定于上述方式，本发明的变压器亦可以针对其所连接的电压供应源的电路形式，改变其一次侧线圈的绕线加以配合，增加此一变压器结构的通用性。例如，针对驱动变压器的驱动电路(如IC驱动电路)的需求，本发明的变压器可以提供多个一次侧线圈，以增加第四、第五线圈缠绕于第一绕线管的方式，接收多个输入电压讯号，提供特定驱动电路所需的变压器。因此，经由这种变压器结构，可将多个一次侧及二次侧线圈置于同一个变压器中。

应用实施例

将上述变压器使用于一多灯管电压供电电路中，图9a为本发明变压器应用于多灯管电压供电电路的一等效电路图，为简化附图起见，变压器4与图4、5、6、7a：7b以及8相同的部分，仍沿用其标号。在此多灯管电压供电电路中，包括一驱动电路100、由第一线圈81、第二线圈91、第三线圈92及铁芯50组成的变压器4及放电灯管R₁以及R₂。第一线圈81，接收来自驱动电路100的低压信号。二次侧线圈：第二线圈91及第三线圈92，经由第一线圈81以及铁芯50而分别感应产生高压信号，此高压信号则分别驱动灯管R₁以及R₂。其中，放电灯管R₁以及R₂可以是冷阴极管，灯管R₁以及R₂分别连接到第二侧线圈91及第三线圈92，且第二侧线圈91及第三线圈92的绕线数相同。另，图9b表示本发明变压器应用于多灯管电压供电电路的另一等效电路图，表示每一二次侧线圈91、92分别串联两灯管R₁/R₃以及R₂/R₄，第二侧线圈91及第三线圈92输出的电流，同样依据楞次定律而自动平衡相等，而同一线圈上的电流必保持相同，则流经灯管R₁、R₂、R₃、R₄的电流自动平衡。

图10表示，本发明变压器应用于另一多灯管电压供电电路的等效电路图。为简化附图起见，与图4、5、6、7a：7b、8以及9a、9b相同的部分，仍沿用其标号。在此实施例中，包括：驱动电路100；由一次侧线圈、二次侧线圈及铁芯50组成的变压器4以及放电灯管R₁以及R₂；其中一次侧线圈包括：第一线圈81、第四线圈82以及第五线圈83；二次侧线圈包括：第二线圈91以及第三线圈92。且第一线圈81的一端与第四线圈82的一端连接。第一线圈81、第四线圈82以及第五线圈83接收电压信号。第二线圈91以及第三线圈92经由第一线圈81、第四线圈82以及第五线圈83的感应而分别产生高压信号，以驱动灯管R₁以及R₂。其中，放电灯管R₁以及R₂可以是冷阴极管，且第二线圈91以及第三线圈92的绕线数相同。

图11表示将本发明的变压器应用于再另一多灯管电压供电电路的等效电路图。为简化附图起见，与图4、5、6、7a：7b、8以及9相同的部分，仍沿用其标号。图11与图9中的多灯管电压供电电路最大的不同在于，二次侧线圈的数量增加为4个(线圈91、92、93、94)，因此可驱动4个放电灯管R₁、R₂、R₅以及R₆。其中所有二次侧线圈的绕线数相同。

综上所述，本发明的变压器应用于多灯管供电电路，可同时驱动一个以上的灯管，同时，依据法拉第电磁感应定律及楞次定律，在本发明的变压器结构中，由于二次侧线圈均缠绕同一铁芯，故流经灯管的电流将会自动平衡。因此，可以在不额外使用平衡电路及增加变压器数量的情形下，驱动多灯管且平衡流经各灯管的电流。

虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行更动与修改，因此本发明的保护范围所提出的权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种适用于驱动多灯管的变压器，包括：

一耦合铁芯；

一第一线圈，旋绕于该耦合铁芯周围；

一第一绕线管，设置于该第一线圈及该耦合铁芯之间；

多个第二线圈，彼此独立并分别旋绕于该第一线圈外部，且所述第二线圈的绕线数相等；以及

一第二绕线管，设置于该第一线圈以及其中一第二线圈之间。

2.如权利要求1所述的变压器，其还包括一第三线圈，设置于该第一绕线管与该第二绕线管之间。

3.如权利要求2所述的变压器，其还包括一第四线圈，设置于该第一绕线管与该第二绕线管之间。

4.如权利要求1所述的变压器，其还包括多个隔板设置于该第二绕线管外围，所述隔板的间隙用以容纳所述第二线圈。

5.一种多灯管电压供电电路，包括：

一耦合铁芯；

一第一线圈，旋绕于该耦合铁芯周围，接收一第一电压信号；

一第一绕线管，设置于该第一线圈及该耦合铁芯之间；

一第二线圈，旋绕于该第一线圈外部，感应产生一第二电压信号；

一第二绕线管，设置于该第一线圈以及该第二线圈之间；以及

多个第一灯管，由该第二电压信号驱动。

6.如权利要求5所述的多灯管电压供电电路，其还包括一第三线圈，设置于该第一绕线管与该第二绕线管之间。

7.如权利要求6所述的多灯管电压供电电路，其还包括一第四线圈，设置于该第一绕线管与该第二绕线管之间。

8.如权利要求5所述的变压器，其还包括多个隔板设置于该第二绕线管外围，所述隔板的间隙用以容纳该第二线圈。

9.如权利要求5所述的变压器，其中所述第一灯管以串联方式，由该第二电压信号驱动。

10.一种多灯管电压供电电路，包括：

一耦合铁芯；

一第一绕线管，设置于该第一线圈及该耦合铁芯之间；

多个第二线圈，彼此独立并分别旋绕于该第一线圈外部，且所述第二线圈的绕线数相等，感应产生多个第二电压信号；

多个第一灯管，分别由所述第二电压信号驱动。

11.如权利要求10所述的多灯管电压供电电路，其中所述第一灯管为放电灯管。

12.如权利要求10所述的多灯管电压供电电路，其还包括多个第二灯管，分别与所述第一灯管串联。

13.如权利要求12所述的多灯管电压供电电路，其中所述第一灯管以及所述第二灯管为放电灯管。

14.如权利要求10所述的多灯管电压供电电路，其中还包括一第三线圈，设置于该第一绕线管与该第二绕线管之间。

15.如权利要求14所述的多灯管电压供电电路，其中还包括一第四线圈，设置于该第一绕线管与该第二绕线管之间。

16.如权利要求10所述的变压器，其还包括多个隔板设置于该第二绕线管外围，所述隔板的间隙用以容纳该第二线圈。