CN1607614A

CN1607614A - 多灯管驱动电路的变压器及多灯管驱动电路

Info

Publication number: CN1607614A
Application number: CN 200310101287
Authority: CN
Inventors: 谢万成
Original assignee: BAYEE INTERNATIONAL Co Ltd
Current assignee: BAYEE INTERNATIONAL Co Ltd
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2005-04-20

Abstract

一种多灯管驱动电路的变压器及多灯管驱动电路，包括具有中柱及多个侧柱的磁芯，中柱上卷绕有一次侧线圈，而多个侧柱上卷绕有多个二次侧线圈。当此变压器应用于多灯管驱动电路中时，一次侧线圈电耦接至激磁电源，多个二次侧线圈的一端分别电耦接至多个灯管的一端，另一端则电耦接至一共同节点。多灯管驱动电路还具有一镇流组件，其电耦接于共同节点与多个灯管的另一端之间。当各灯管中的电流值产生差异时，本发明可感应产生一修正电流，有效地修正灯管电流使其达到相等。

Description

多灯管驱动电路的变压器及多灯管驱动电路

技术领域

本发明涉及一种多灯管驱动电路，特别是涉及一种多冷阴极萤光灯管(CCFL)的驱动电路中所使用的变压器，及具有这种变压器的多冷阴极萤光灯管驱动电路。

背景技术

冷阴极萤光灯管(CCFL，Cold Cathode Fluorescent Lamp)已知是使用于液晶显示面板(LCD Panel)中作为背光系统(Backlight System)的光源。所述冷阴极萤光灯管是由一称为换流器(Inverter)的驱动电路所驱动。由于技术进步及消费者的需求，LCD面板尺寸不断增大，使得单一灯管已无法满足其照明，因而需要使用两个或更多个灯管。为了确保LCD面板的亮度均匀，必须随时调节各灯管的电流，使流经每一灯管的电流量相等。但由于冷阴极萤光灯管高度不稳定且具有负阻抗特性等种种原因，使得灯管阻抗很难维持一致，造成各灯管阻抗改变而使电流无法达成相等。各灯管之间电流不相等，除了会使亮度不均匀外，电流太大的灯管还会减短寿命，使得各灯管间的老化速率(Aging Rate)不一致。

已知技术中，使多个冷阴极萤光灯管具有相同亮度的最直接的方式，是对每一个灯管使用个别的驱动电路及反馈控制器。所有灯管的电流可以一共同控制信号来予以控制在固定值。图5显示已知技术采用个别驱动电路来驱动多个冷阴极萤光灯管的电路结构，其以两个灯管为例。灯管11、12分别受电路13、14及变压器15、16所驱动及控制，流经灯管11、12的电流I₁₁、I₁₂分别流至电路13、14，以将电流I₁₁、I₁₂控制于预设的固定值，达到电流相等的效果。然而，由于需要为每一灯管设置一驱动与控制电路，这种电路相对地具有较高的组件成本，且占用较大的空间。

一种已知的不需要设置多个驱动及控制电路的技术，是使用镇流(ballast)组件，来使各灯管之间的电流差异尽可能地缩小。图6显示已知技术采用单一驱动电路来驱动多个冷阴极萤光灯管的电路结构图，其以两个灯管为例。如图所示，两个灯管21、22成并联连接，并由电路23及变压器25所驱动。两个灯管21、22的高压端分别串接电容27、28做为镇流组件(Ballast)。两个电容27、28具有相同的阻抗，且其阻抗值远大于灯管21、22的阻抗，足以使得流经两个灯管21、22的电流I₂₁、I₂₂的大小主要受电容阻抗所支配。亦即，即使两个灯管21、22的阻抗产生差异时，对电流I₂₁、I₂₂的差异的影响也非常轻微而可忽略。因此两个受共同高压驱动源所驱动的灯管21、22可被调节成具有相近的电流值。然而，为了使电流分配控制可以更精确，亦即，使电流I₂₁、I₂₂的差异尽可能缩小，该电路将必须使用高阻抗的镇流组件，故需要异常高的驱动电压。高驱动电压的产生与处理是非常耗费成本且难达成的，因此这种方式并未被广泛地使用。

另一种已知的可不需要设置多个驱动及控制电路的技术，是使用差动镇流组件(Differential Ballast)。图7显示这种电路结构图，其以两个灯管为例。如图所示，两个灯管31、32成并联连接，并由电路33及变压器35所驱动。两个灯管31、32的高压端通过差动镇流组件39而连接至变压器35的二次侧线圈。差动镇流组件39可产生一修正电压，该修正电压与灯管电流I₃₁、I₃₂之间的不匹配成比例，并可叠加至共同驱动电压。因此，经过修正的驱动电压，可适当地调整灯管电流I₃₁、I₃₂，使其平均分配。虽然这种电路可确保两个灯管的电流达到相等，但其需要设置额外的电路组件，使其结构较为复杂且增加成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多灯管驱动电路的变压器，可适用于液晶显示面板的背光系统中以驱动多个冷阴极萤光灯管，或适用于其它类似的应用，其可以简单且低成本的方式，有效地使流经各灯管的电流相等，改善液晶显示面板的亮度均匀性，并使各灯管的老化速率趋于一致。

根据本发明的一个方案，提供一种多灯管驱动电路的变压器，包括：磁芯，其具有一中柱及多个侧柱；一次侧线圈，其系卷绕于该磁芯的中柱，用于电耦接至激磁电源；及多个二次侧线圈，其分别卷绕于多个侧柱，并分别用于电耦接至多个灯管的一端。

根据本发明的另一个方案，提供一种多灯管驱动电路，包括激磁电源；如上述的变压器，其多个二次侧线圈的第一端分别电耦接至多个灯管的第一端，第二端则电耦接至一共同节点；及镇流组件，其第一端电耦接至共同节点，第二端则电耦接至多个灯管的第二端。

当本发明应用于液晶显示面板的背光系统中以驱动多个冷阴极萤光灯管时，一旦灯管中的电流不相等，即可感应产生出一修正电流，有效地使各灯管中的电流相等，达到亮度均匀的效果。

附图说明

图1为本发明多灯管驱动电路的变压器的第一具体例的结构图；

图2显示本发明第一具体例的变压器应用于多灯管驱动电路中，用以驱动两个冷阴极萤光灯管的电路结构图；

图3为本发明多灯管驱动电路的变压器的第二具体例的结构图；

图4显示本发明第二具体例的变压器应用于多灯管驱动电路中，用以驱动四个冷阴极萤光灯管的电路结构图；

图5为已知技术采用个别驱动电路来驱动多个冷阴极萤光灯管的电路结构图；

图6为已知技术采用单一驱动电路来驱动多个冷阴极萤光灯管的电路结构图；及

图7为已知技术采用单一驱动电路来驱动多个冷阴极萤光灯管的另一种电路结构图。

具体实施方式

如图1所示，其显示本发明多灯管驱动电路的变压器的第一具体例。该例中所说明的，是本发明的最简单模式，亦即，应用于具有两个冷阴极萤光灯管的系统中。如图所示，变压器100包括磁芯110，其具有中柱102及两个侧柱104与106。变压器100还包括一个一次侧线圈112卷绕于中柱102上，以及包括两个二次侧线圈114与116分别卷绕于两个侧柱104与106上。当应用于冷阴极萤光灯管的驱动电路中时，一次侧线圈112的两端112a与112b用于电耦接至激磁电源，而二次侧线圈114与116的一端则分别用于电耦接至两灯管的一端。二次侧线圈114与116具有相同的匝数，并且具有相同的卷绕方向。

图2显示本发明第一具体例的变压器100应用于多灯管驱动电路100a中。多灯管驱动电路100a用于驱动两个冷阴极萤光灯管304与306，其包括图1所示的变压器100、交流(AC)激磁电源200、及电容(镇流组件)400。如图所示，变压器100的一次侧线圈112的两端112a与112b电耦接至激磁电源200，二次侧线圈114与116的第一端114a与116a分别电耦接至灯管304与306的高压端(第一端)304a与306a，而二次侧线圈114与116的第二端114b与116b则电耦接至共同节点402，并经由此而电耦接至电容400的一端。灯管304与306的低压端(第二端)304b与306b电耦接于共同节点404，并经由此而电耦接至电容400的另一端，其中，共同节点404通常为接地点。

以下说明图2的多灯管驱动电路100a的动作原理。由于一次侧线圈112的两端112a与112b电耦接至AC激磁电源200，因此，中柱102中会产生AC磁通量。磁通量会顺着磁芯110中的磁路，而分别流经侧柱104与106再回到中柱102，这样，可将磁通量耦合至二次侧线圈，而分别在二次侧线圈114与116上产生感应电压。二次侧线圈114上的感应电压用于驱动灯管304，使得电流I₃₀₄流经灯管304，并接着流经电容400；同样地，二次侧线圈116上的感应电压用于驱动灯管306，使得电流I₃₀₆流经灯管306，并接着流经电容400。

二次侧线圈114与116的卷绕方向以及本发明独特磁结构的设计，可使得二次侧线圈114第一端的感应电压与二次侧线圈116第一端的感应电压具有相同相位，亦即，使得流经灯管304的电流I₃₀₄与流经灯管306的电流I₃₀₆具有相同相位。因此，流经电容400的电流为流经灯管304与306的电流I₃₀₄与I₃₀₆的总和。因此，电容400可作为两灯管304与306的电流总和的镇流组件，用于调节两灯管总电流值，以便避免因冷阴极萤光灯管中常见的V-I特征曲线不规律特性所造成的总电流值不稳定。

在磁芯110上，侧柱104与106可形成闭磁路。流经二次侧线圈114与116的电流可分别使侧柱104与106磁化。根据本发明的独特线圈与磁配置，电流I₃₀₄流经二次侧线圈114所感应而生的磁动势，与电流I₃₀₆流经二次侧线圈116所感应而生的磁动势，二者可互相抵销。换言之，当二者磁动势相等时，侧柱104与106所形成的闭磁路上不会存在有净磁动势。如先前所述，二次侧线圈114与116卷绕相同的匝数，因此，当灯管304与306中的电流I₃₀₄与I₃₀₆相等时，该磁路中就不会存在有净磁动势。而当两灯管的阻抗有差异、或由于其它原因，使得两灯管304与306中的电流I₃₀₄与I₃₀₆不相等时，该磁路上就会产生净磁动势。

由于该磁路是由磁芯110的高导磁率材料所形成，磁阻很低，因此，磁动势可在磁路中产生很高的磁通量。而且，二次侧线圈114与116的组合具有很高的线圈匝数。因此，该高磁通量可在高匝数线圈上感应生成很强的反应电压(更详细的说，因磁通量变化，使得二次侧线圈114与116中产生感应电流，该电流从其中一线圈的第一端流入，并从另一线圈的第一端流出，因此在两线圈的组合上产生一跨压，即反应电压。)。这种由二次侧线圈114与116的组合感应生成的高反应电压，直接被施加至灯管304与306。另外，冷阴极萤光灯管点亮后的动态阻抗相当低，且其间并未连接任何高阻抗电路组件。因而，高反应电压可产生出高修正电流，有效地修正灯管304与306中的电流不匹配，使各灯管可具有相同的亮度。

选择性地，可将一低阻抗组件，例如电流感测电阻，插入每一冷阴极萤光灯管的一端，这点并不会影响反应电压的修正效果。

除了上述的最简单模式外，本发明也可应用于更复杂的结构，例如，应用于具有四个冷阴极萤光灯管的系统中。

如图3所示，其显示本发明多灯管驱动电路的变压器的第二具体例。如图所示，变压器500包括磁芯510，其具有中柱502及四侧柱504、505、506、507。变压器500还包括一个一次侧线圈512卷绕于中柱502上，以及包括四个二次侧线圈514、515、516、517分别卷绕于四侧柱504、505、506、507。类似于第一具体例，一次侧线圈5 12的两端可电耦接至激磁电源，而二次侧线圈514、515、516、517的一端则可分别电耦接至四灯管的一端。二次侧线圈514、515、516、517具有相同的匝数，并且具有相同的卷绕方向。

图4显示本发明第二具体例的变压器500应用于多灯管驱动电路500a中。多灯管驱动电路500a用于驱动四个冷阴极萤光灯管704、705、706、707，其包括图3所示的变压器500、交流(AC)激磁电源600、及电容(镇流组件)800。如图所示，类似于图2的电路，变压器500的一次侧线圈512的两端电耦接至激磁电源600，二次侧线圈514、515、516、517的第一端分别电耦接至灯管704、705、706、707的高压端(第一端)，而二次侧线圈514、515、516、517的第二端则电耦接至共同节点802，并经由此而电耦接至电容800的一端。灯管704、705、706、707的低压端(第二端)电耦接于共同节点804，并经由此而电耦接至电容800的另一端。多灯管驱动电路500a的动作原理类似于图2的电路，在此不加以赘述。

由上述说明，熟习该项技术的技术人员当可明白，本发明可应用于任何具有两个或更多个灯管的驱动电路。当灯管中的电流不相等时，本发明可感应产生出高修正电流加以修正，有效地调节灯管亮度，使其达到均匀一致。

虽然本发明已参照较佳具体例及举例性附图叙述如上，但其并非用以限制本发明的保护范围。本领域的普通技术人员根据本发明的精神所作的各种修改、省略及变化，均应包含在本发明的权利要求书要求保护的范围之内。

Claims

1.一种多灯管驱动电路的变压器，其特征在于，包括：

磁芯，其具有一中柱及多个侧柱；

一次侧线圈，其卷绕于该磁芯的中柱，用于电耦接至激磁电源；及

多个二次侧线圈，其分别卷绕于该多个侧柱，并分别用于电耦接至多个灯管的一端。

2.如权利要求1所述的多灯管驱动电路的变压器，其特征在于，该多个二次侧线圈各具有相同的线圈匝数。

3.如权利要求1所述的多灯管驱动电路的变压器，其特征在于，该多个二次侧线圈具有相同的线圈卷绕方向。

4.如权利要求1所述的多灯管驱动电路的变压器，其特征在于，该磁芯具有两个侧柱，并且该变压器具有两个二次侧线圈分别卷绕于该两个侧柱上。

5.如权利要求1所述的多灯管驱动电路的变压器，其特征在于，该磁芯具有四个侧柱，并且该变压器具有四个二次侧线圈分别卷绕于该四个侧柱上。

6.如权利要求1所述的多灯管驱动电路的变压器，其特征在于，该多个灯管为冷阴极萤光灯管。

7.一种多灯管驱动电路，其特征在于，包括：

激磁电源；

变压器，其包括：

磁芯，其具有一中柱及多个侧柱；一次侧线圈，其卷绕于该磁芯的中柱，且其两端电耦接至该激磁电源；及

多个二次侧线圈，其分别卷绕于该多个侧柱，该多个二次侧线圈的第一端分别电耦接至多个灯管的第一端，该多个二次侧线圈的第二端电耦接至共同节点；及

镇流组件，其第一端电耦接至该共同节点，第二端电耦接至多个灯管的第二端。

8.如权利要求7所述的多灯管驱动电路，其特征在于，该多个二次侧线圈各具有相同的线圈匝数。

9.如权利要求7所述的多灯管驱动电路，其特征在于，该磁芯具有两个侧柱，并且该变压器具有两个二次侧线圈分别卷绕于该两个侧柱上。

10.如权利要求7所述的多灯管驱动电路，其特征在于，该磁芯具有四个侧柱，并且该变压器具有四个二次侧线圈分别卷绕于该四个侧柱上。

11.如权利要求7所述的多灯管驱动电路，其特征在于，该多个灯管为冷阴极萤光灯管。

12.如权利要求7所述的多灯管驱动电路，其特征在于，该镇流组件为电容，其具有相对较高的阻抗。

13.如权利要求7所述的多灯管驱动电路，其特征在于，该多个二次侧线圈的线圈卷绕方式，可使得该多个二次侧线圈的第一端所产生的感应电压具有相同的相位。

14.如权利要求7所述的多灯管驱动电路，其特征在于，各灯管的一端可电耦接低阻抗组件。