CN1886021B - 多灯管驱动系统 - Google Patents

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Abstract

一种多灯管驱动系统，用于平衡流经灯管组的电流，该灯管组包括一第一灯管和一第二灯管，该系统包括：一第一电源供应电路；一第二电源供应电路；一第一变压器和一第二变压器，分别用于将从上述电源供应电路接收到的讯号变为相位相反的弦波讯号；一第一共模扼流圈和一第二共模扼流圈，其分别耦接在第一变压器与灯管组和第二变压器与灯管组之间，用于平衡流经灯管组的电流；一第一反馈电路和一第二反馈电路，其分别耦接于第一变压器与第一直流/交流转换器和第二变压器与第二直流/交流转换器之间，用于反馈灯管组的电流。该系统使用共模扼流圈作为电流平衡元件，减少了磁性元件的使用数量，有效降低成本。

Description

多灯管驱动系统
【技术领域】
本发明涉及一种多负载驱动系统，尤指一种应用于液晶显示器(Liquid crystal display，LCD)背光源模块的多灯管驱动系统。
【背景技术】
放电灯(discharge Lamp)通常用作LCD面板的背光源，由于该种灯管需要较高的驱动电压才可以点亮，所以在大尺寸的LCD面板中，不仅需要多个灯管提供足够的亮度，而且在每个灯管两端同时加载交流高压输入讯号提供足够的驱动电压。然而在多灯管的LCD面板中，由于各灯管阻抗的差异，会使流经各并联灯管的电流分配不均匀。这不仅使某些灯管因电流过小而造成亮度不足，影响整个LCD面板的亮度均匀性，还会使得某些灯管因电流过大而缩短灯管本身及整个LCD面板的寿命。
习知技术中的驱动多个灯管的电路，藉由控制加载在灯管两端的变压器使每一个灯管输出电流相等。
请参阅图1，为习知技术的多灯管驱动系统。该系统包括两个直流电源10、10′；两个直流/交流转换器(DC/AC Converter)11、11′；多个变压器Tn(n＝1，2，3…)、Tn′(n＝1，2，3…)；多个反馈电路N4(N＝1，2，3…)、N4′(N＝1，2，3…)；以及多个灯管bn(n＝1，2，3…)。该系统中，灯管bn(n＝1，2，3…)两侧采用相同的元件。其中，直流/交流转换器11、11′将从直流电源10、10′接收到的直流讯号转换为交流讯号，变压器Tn(n＝1，2，3…)、Tn′(n＝1，2，3…)将该交流讯号转换为可以驱动灯管bn(n＝1，2，3…)的弦波讯号，并加载至灯管bn(n＝1，2，3…)上。反馈电路N4(N＝1，2，3…)、N4′(N＝1，2，3…)将流经每个灯管的电流反馈给直流/交流转换器11、11′。
上述系统中，是藉由控制变压器来使每一个灯管电流达到平衡，然而在驱动多灯管时，使用的磁性元件-变压器的数量较多，会导致电路结构复杂和系统成本的增加。另，在大量生产时通常会出现生产良率偏低的问题。
【发明内容】
本发明提供的多灯管驱动系统采用共模扼流圈(Common-modechoke)作为平衡元件，使流经系统中各灯管组的电流平衡。
本发明所提供的多灯管驱动系统，用于平衡流经灯管组的电流，该灯管组包括一第一灯管和一第二灯管，该系统包括：一第一电源供应电路；一第二电源供应电路；一第一变压器和一第二变压器，分别用于将从上述电源供应电路接收到的讯号变为相位相反的弦波讯号；一第一共模扼流圈和一第二共模扼流圈，其分别耦接在第一变压器与灯管组和第二变压器与灯管组之间，用于平衡流经灯管组的电流；一第一反馈电路和一第二反馈电路，其分别耦接于第一变压器与第一直流/交流转换器和第二变压器与第二直流/交流转换器之间，用于反馈灯管组的电流。
由于本发明的多灯管驱动系统采用共模扼流圈作为电流平衡元件，尤其系在平衡多组灯管的情况下，减少了磁性元件的使用数量，不仅有效降低成本，而且使电路架构简单。
【附图说明】
图1为习知的多灯管驱动系统的架构图；
图2为本发明多灯管驱动系统第一实施方式的架构图；
图3为本发明第一实施方式中两个灯管电流大小的比对图；
图4为本发明多灯管驱动系统另一实施方式的架构图；
图5为本发明多灯管驱动系统又一实施方式的架构图。
【具体实施方式】
请参阅图2，所示为本发明多灯管驱动系统第一实施方式的架构图。在本实施方式中，多灯管驱动系统包括两个电源供应电路，其中一电源供应电路包括一直流电源10及一直流/交流转换器(DC/ACConverter)11，另一直流电源供应电路包括一直流电源10′及一直流/交流转换器11′；两个变压器12、12′；两个电流平衡元件13、13′；两个反馈电路14、14′以及一灯管组CCFL1，其包括一第一灯管a1和一第二灯管a2。在本实施方式中，电流平衡元件13、13′是共模扼流圈(Common-mode Choke)。
本实施方式中，由于灯管组CCFL1两侧电路所采用的元件均相同，以下针对灯管组CCFL1左侧电路做详细介绍。
直流/交流转换器11连接至变压器12的初级线圈，其用于将从直流电源10接收到的直流讯号转换为交流讯号。变压器12转换该交流讯号并自其次级高压端输出，通过共模扼流圈13供应灯管组CCFL1所需电源，该共模扼流圈13用于平衡流经灯管a1和a2的电流。变压器12次级线圈的低压端通过一反馈电路14连接至直流/交流转换器11。本实施方式中，该反馈电路14为双二极管电路(dual diode)，用于将流经灯管a1、a2的总电流反馈至直流/交流转换器1。在本发明其它实施方式中，反馈电路14亦可为其它结构的电路。直流/交流转换器11根据该反馈电流改变其输出交流电流的强弱。直流/交流转换器11输出的交流电流的强弱经由变压器12、共模扼流圈13直接影响灯管a1、a2的亮度。
在本实施方式中，直流/交流转换器11可以是全桥式(Full Bridge)转换电路、半桥式(Half Bridge)转换电路、推挽式(Push-pull)转换电路、抑或是自激式(Royer)转换电路。
应注意的是，本实施方式中，经变压器12、12′转换后的电压具有相反相位，即当变压器12转换的电压为正时，变压器12′转换的电压为负；当变压器12转换的电压为负时，当变压器12转换的电压为正。因此，在整个电路中，任何时刻流经灯管a1、a2的电流大小为单侧电路电流的两倍。
在本发明的其它实施方式中，多灯管驱动系统可以仅包括一个直流电源，其同时供应左右两侧电路所需的电源。
本实施方式中，共模扼流圈13包括一第一线圈W1和一第二线圈W2，其分别电性耦接至灯管a1和a2，且第一线圈W1与第二线圈W2具有相同的绕线圈数N1、N2和电感量L1、L2。由于第一线圈W1和第二线圈W2之绕线圈数比为N1∶N2＝1∶1，所以两线圈的电压及流经电流相等，故流经灯管a1和a2的电流达到平衡。又根据楞次定律(Lenz′Law)，第一线圈W1和第二线圈W2会彼此产生互感(MutualInductance)M12与M21，假设流经灯管a1和a2之电流I1和I2相等，则M12＝M21＝L1＝L2。如果灯管a1和a2阻抗分别为R1和R2且不相等，变压器12输出电压V具有如下关系式：
V＝(sL1+R1)*I1-sM12I2                    (1)
V＝(sL2+R2)*I2-sM21I1                    (2)
整理关系式(1)、(2)可以得到如下关系式
(2*sL1+R1)*I1＝(2*sL2+R2)*I2             (3)
当等式(3)成立的话，2*sL1＝2*sL2＞＞R1、R2的最大值。其中，s＝2πf，其中f为流经灯管a1和a2的交流电流的频率。即在本实施方式中，2sL1和2sL2的值要远大于R1和R2的最大值。
参阅图3，为本发明流经灯管a1和a2的电流比对图。从该图可以看出，流经灯管a1和a2的电流几乎相等。显然，本实施方式的电路架构可以平衡流经灯管a1和a2的电流。
为驱动更多数量的灯管时，本发明又提供多灯管驱动系统的另一较佳实施方式。
请参阅图4，为本发明多灯管驱动系统另一实施方式的架构图。在本实施方式中，该系统包括两个电源供应电路，其中一电源供应电路包括一直流电源10及一直流/交流转换器11，另一直流电源供应电路包括一直流电源10′及一直流/交流转换器11′；两个变压器12、12′；两个反馈电路14、14′；多个电流平衡元件CCn(n＝1，2，3…)、CCn′(n＝1，2，3…)，其中每个电流平衡元件包括一第一线圈W1和一第二线圈W2；以及多个灯管组CCFLn(n＝1，2，3…)，其中每个灯管组包括一第一灯管a1和一第二灯管a2。在本实施方式中，电流平衡元件CCn(n＝1，2，3…)、CCn′(n＝1，2，3…)是共模扼流圈。
本实施方式中，直流/交流转换器11、11′可以是全桥转换电路、半桥转换电路、推挽式转换电路或是自激式转换电路。
本实施方式中，灯管组CCFLn(n＝1，2，3…)与共模扼流圈CCn、CCn′(n＝1，2，3…)的连接方式不同。以灯管组CCFLn(n＝1，2，3…)为界将该电路分为左侧电路和右侧电路。在左侧电路中，同一灯管组中的两个灯管分别连接在相对应共模扼流圈之第一线圈W1和第二线圈W2上，如：灯管组CCFL1的第一灯管a1和第二灯管a2与共模扼流圈CC1的第一线圈W1和第二线圈W2相连接，灯管组CCFL2的第一灯管a1和第二灯管a2与共模扼流圈CC2的第一线圈W1和第二线圈W2相连接…等等。以此类推，灯管组CCFLn的第一灯管a1和第二灯管a2与共模扼流圈CCn的第一线圈W1和第二线圈W2相连接。这样，共模扼流圈CC1可以平衡流经灯管组CCFL1两个灯管的电流，共模扼流圈CC2可以平衡流经灯管组CCFL2两个灯管的电流…共模扼流圈CCn可以平衡流经灯管组CCFLn两个灯管的电流。所以在左侧电路中，共模扼流圈CCn(n＝1，2，3…)平衡对应灯管组CCFLn(n＝1，2，3…)中第一灯管a1和第二灯管a2的电流。
而在右侧电路中，灯管组CCFL1的第二灯管a2和灯管组CCFL2的第一灯管a1分别与共模扼流圈CC1′的第一线圈W1′和第二线圈W2′相连接，灯管组CCFL2的第二灯管a2和CCFL3的第一灯管a1分别与共模扼流圈CC2′的第一线圈W1′和第二线圈W2′相连接…等等。以此类推，灯管组CCFLn的第二灯管a2与灯管组CCFL1的第一灯管a1分别与共模扼流圈CCn′的第一线圈W1′和第二线圈W2′相连接。这样，共模扼流圈CC1′平衡灯管组CCFL1的第二灯管a2和灯管组CCFL2的第一灯管a1的电流，共模扼流圈CC2′平衡灯管组CCFL2的第二灯管a2和灯管组CCFL3的第一灯管a1之电流…共模扼流圈CCn′平衡灯管组CCFLn的第二灯管a2和灯管组CCFL1的第一灯管a1的电流。所以在右侧电路中，共模扼流圈CCn′(n＝1，2，3…)平衡一灯管组的第二灯管a2与另一灯管组的第一灯管a1之间的电流。
总上所述，结合左侧电路和右侧电路，共模扼流圈CCn(n＝1，2，3…)、CCn′(n＝1，2，3…)将使流经每个灯管组的电流达到平衡。
同样，本实施方式中，经变压器12、12′转换后的电压具有相反的相位，故其转换后并加载在灯管组CCFLn(n＝1，2，3…)两侧的电压具有相反的相位。因此，在整个电路中，任何时刻流经灯管组CCFLn(n＝1，2，3…)的电流大小为单侧电路电流的两倍。
参阅图5，所示为本发明多灯管驱动系统又一实施方式的架构图。在本实施方式中，该多灯管驱动系统较本发明第二实施方式的多灯管驱动系统多一个灯管组CCFLn+1，且该灯管组CCFLn+1包括一个灯管a，又共模扼流圈CCn(n＝1，2，3…)、CCn′(n＝1，2，3…)与灯管组CCFLn+1(n＝1，2，3…)的连接方式不同。
在本实施方式中，同样以灯管组CCFLn+1(n＝1，2，3…)为界，将该电路分为左侧电路和右侧电路，在左侧电路中，灯管组CCFL1的第一灯管a1和第二灯管a2分别与共模扼流圈CC1的第一线圈W1和一第二线圈W2相连接，灯管组CCFL2的第一灯管a1和第二灯管a2分别与共模扼流圈CC2之第一线圈W1和一第二线圈W2相连接…等等。以此类推，灯管组CCFLn的第一灯管a1和第二灯管a2分别与共模扼流圈CCn的第一线圈W1和第二线圈W2相连接，而灯管组CCFLn+1的灯管直接耦接至第一变压器次级线圈的高压端。所以在左侧电路中，共模扼流圈CCn(n＝1，2，3…)平衡每个灯管组中第一灯管a1和第二灯管a2之电流。
在右侧电路中，灯管组CCFL1的第二灯管a2和灯管组CCFL2的第一灯管a1分别与共模扼流圈CC1′的第一线圈W1′和一第二线圈W2′相连接，灯管组CCFL2的第二灯管a2和灯管组CCFL3的第一灯管a1分别与共模扼流圈CC2′的第一线圈W1′和一第二线圈W2′相连接…以此类推。灯管组CCFLn的第二灯管a2和灯管组CCFLn+1的灯管分别与共模扼流圈CCn′的第一线圈W1′和第二线圈W2′相连接，而第一灯管组的第一灯管a1直接耦接至第一变压器次级线圈的高压端。所以在右侧电路中，共模扼流圈CCn′(n＝1，2，3…)平衡一灯管组的第二灯管a2与另一灯管组的第一灯管a1之间的电流。
结合左、右两侧电路，共模扼流圈CCn(n＝1，2，3…)、CCn′(n＝1，2，3…)将使流经每个灯管之电流达到平衡。
同样，本实施方式中，经变压器12、12′转换后之电压具有相反的相位，故其转换后并加载在灯管组CCFLn+1(n＝1，2，3…)两侧的电压具有相反的相位。因此，在整个电路中，任何时刻流经灯管组CCFLn+1(n＝1，2，3…)的电流大小为单侧电路电流的两倍。

Claims (14)

1.一种多灯管驱动系统，用于平衡流经n个灯管组的电流，其中，每个灯管组包括一第一灯管和一第二灯管，n为正整数，其特征在于，所述多灯管驱动系统包括：
一第一电源供应电路；
一第二电源供应电路；
一第一变压器，包括一初级线圈和一次级线圈，该初级线圈与上述第一电源供应电路电连接，用于转换从第一电源供应电路接收到的电压；
一第二变压器，包括一初级线圈和一次级线圈，该初级线圈与上述第二电源供应电路电连接，用于转换从第二电源供应电路接收到的电压；
一第一反馈电路，其连接于上述第一变压器次级线圈的一端与第一电源供应电路之间，用于反馈各灯管组的电流；
一第二反馈电路，其连接于上述第二变压器次级线圈的一端与第二电源供应电路之间，用于反馈各灯管组的电流；
多个第一电流平衡元件，其数量与灯管组数量相同，且每个第一电流平衡元件具有两个输入端和两个输出端，其中，第一个至第n个第一电流平衡元件的两个输入端共同耦接至上述第一变压器次级绕组的另一端；第K个第一电流平衡元件的两个输出端分别电性耦接至第K个灯管组的第一灯管和第二灯管，其中，K为正整数，且，K＝1，2，...，n；
多个第二电流平衡元件，其数量与灯管组数量相同，且每个第二电流平衡元件具有两个输入端和两个输出端，其中，第一至第n个第二电流平衡元件的两个输入端共同耦接至上述第二变压器次级绕组的一端；第K个第二电流平衡元件的两个输出端分别电性耦接至第K个灯管组的第二灯管和第K+1个灯管组的第一灯管，其中，K为正整数，且，K＝1，2，...，(n-1)；且第n个第二电流平衡元件的两个输出端分别电性耦接至第n个灯管组的第二灯管和第一个灯管组的第一灯管。
2.权利要求1所述的多灯管驱动系统，其特征在于，所述第一反馈电路和第二反馈电路均是双二极管结构。
3.如权利要求1所述的多灯管驱动系统，其特征在于，所述第一电流平衡元件和第二电流平衡元件均是共模扼流圈。
4.如权利要求3所述的多灯管驱动系统，其特征在于，所述共模扼流圈包括一第一线圈和一第二线圈，该第一线圈与第二线圈的绕线圈数为1∶1。
5.如权利要求1所述的多灯管驱动系统，其特征在于，所述第一电源供应电路和第二电源供应电路包括：
一直流电源；
一直流到交流转换器，用于将直流电源讯号转换为交流讯号。
6.如权利要求5所述的多灯管驱动系统，其特征在于，所述直流到交流转换器为全桥式、半桥式、推挽式或自激式。
7.如权利要求1所述的多灯管驱动系统，其特征在于，经过第一变压器和第二变压器转换的电压具有相反的相位。
8.一种多灯管驱动系统，用于平衡流经n+1个灯管组的电流，其中，第一个至第n个灯管组包括一第一灯管和一第二灯管，第n+1个灯管组包括一个灯管，n为正整数，其特征在于，所述多灯管驱动系统包括：
一第一电源供应电路；
一第二电源供应电路；
一第一变压器，包括一初级线圈和一次级线圈，该初级线圈与上述第一电源供应电路电连接，用于转换从第一电源供应电路接收到的电压；
一第二变压器，包括一初级线圈和一次级线圈，该初级线圈与上述第二电源供应电路电连接，用于转换从第二电源供应电路接收到的电压；
一第一反馈电路，其连接于上述第一变压器次级线圈的一端与第一电源供应电路之间，用于反馈各灯管组的电流；
一第二反馈电路，其连接于上述第二变压器次级线圈的一端与第二电源供应电路之间，用于反馈各灯管组的电流；
多个第一电流平衡元件，每个第一电流平衡元件具有两个输入端和两个输出端，其中，第一个至第n个第一电流平衡元件的两个输入端共同耦接至上述第一变压器次级绕组的另一端；第K个第一电流平衡元件的两个输出端分别电性耦接至第K个灯管组的第一灯管和第二灯管，其中，K为正整数，且，K＝1，2，...，n；且第n+1个灯管组的灯管直接连接至上述第一变压器次级绕组的另一端；
多个第二电流平衡元件，每个第二电流平衡元件具有两个输入端和两个输出端，其中，第一个至第n个第二电流平衡元件的两个输入端共同耦接至上述第二变压器次级绕组的另一端；第K个第二电流平衡元件的两个输出端分别电性耦接至第K个灯管组的第二灯管和第K+1个灯管组的第一灯管，其中，K为正整数，且，K＝1，2，...，n；且第一个灯管组的第一灯管直接连接至上述第二变压器次级绕组的另一端。
9.如权利要求8所述的多灯管驱动系统，其特征在于，所述第一反馈电路和第二反馈电路均是双二极管结构。
10.如权利要求8所述的多灯管驱动系统，其特征在于，所述第一电流平衡元件和第二电流平衡元件均是共模扼流圈。
11.如权利要求10所述的多灯管驱动系统，其特征在于，所述共模扼流圈包括一第一线圈和一第二线圈，该第一线圈与第二线圈的绕线圈数为1∶1。
12.如权利要求8所述的多灯管驱动系统，其特征在于，所述第一电源供应电路和第二电源供应电路包括：
一直流电源；
一直流到交流转换器，用于将直流电源讯号转换为交流讯号。
13.如权利要求12所述的多灯管驱动系统，其特征在于，所述直流到交流转换器为全桥式、半桥式、推挽式或自激式。
14.如权利要求8所述的多灯管驱动系统，其特征在于，经过第一变压器和第二变压器转换的电压具有相反的相位。
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