CN201256475Y

CN201256475Y - 多灯管驱动电路

Info

Publication number: CN201256475Y
Application number: CNU2008201335977U
Authority: CN
Inventors: 李吉欣; 林立韦
Original assignee: TPV Investment Co Ltd
Current assignee: TPV Investment Co Ltd
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2018-09-12

Abstract

本实用新型提供了一种多灯管驱动电路，用以驱动多支灯管，其包括一个直流/交流转换器、多个升压变压器及多个共振电路。所述直流/交流转换器接收一直流电压信号，并将直流电压信号转换成一交流电压信号后输出。所有升压变压器的一次侧线圈串联耦接并跨接于所述直流/交流转换器的输出以接收所述交流电压信号。每个共振电路耦接于相应的升压变压器的二次侧线圈及相应的灯管之间。本实用新型的多灯管驱动电路虽增加被动元件的使用量，但减少磁性元件的使用量，因此仍可降低了成本；另外，将所有灯管的输出功率平均分配于多个升压变压器上，因此升压变压器的绕线线径可较细，适合于超薄型应用场合。

Description

多灯管驱动电路

技术领域

本实用新型涉及一种灯管驱动电路，尤其涉及一种多灯管驱动电路。

背景技术

由于液晶显示器是一种非自发光的显示器，因此除了反射式液晶显示器之外，其余的液晶显示器均需在其显示面板背面加上一个可投射出光线的背光模块，使光线透过显示面板后，将资讯传递到使用者的眼中。目前最常做为液晶显示面板背光模块的光源为冷阴极荧光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，简称为CCFL)，其工作电压为数百伏特，而点灯时所需电压为一千多伏特。随着技术的进步与消费者的需求，液晶显示器持续朝更大尺寸的方向发展，如液晶电视或视频看板，因此其显示面板所需的背光面积也随的增加，使用多支灯管提供均匀的光源已是不可避免的。另外，液晶显示器还持续朝更薄厚度的方向发展，如壁挂式液晶电视。

图1～图3都为现有的冷阴极荧光灯管(CCFL)驱动电路的电路图，这些驱动电路适用于高压输入多灯管输出的液晶显示器。请同时参照图1～图3，这三个驱动电路都包括一个直流/交流转换器DAC、一个第一级变压器T1、一个共振电路(包括电感器Llk及电容器Cp)以及四个第二级变压器T2，且这些元件的电连接方式相同。直流电压信号Vdc输入至所述直流/交流转换器DAC，此直流/交流转换器DAC例如是全桥式或半桥式直流/交流转换器，可以将直流电压信号Vdc转换成交流方波电压信号Vrect。交流方波电压信号Vrect经过所述第一级变压器T1提供隔离及/或升压后接着输入所述共振电路，共振后再经由所述第二级变压器T2提供隔离及/或升压后送至灯管CCFL1～CCFL4。

其中，所述共振电路为LC串联共振并联负载的架构，即电感器Llk及电容器Cp串联耦接并跨接于所述第一级变压器T1的二次侧线圈，而所述电容器Cp并联耦接负载，在本实施例中所述负载为四支灯管CCFL1～CCFL4。所述电容器Cp并联耦接到四支灯管CCFL1～CCFL4的方式为通过将四个第二级变压器T2的一次侧线圈串联耦接并跨接于所述电容器Cp，且所述四个第二级变压器T2的二次侧线圈分别耦接到各自相应的灯管CCFL1～CCFL4。所述共振电路除提供灯管CCFL1～CCFL4启动时所需的高启动电压和稳定的灯管电流外，所述电容器Cp还可过滤电压信号，使交流方波电压信号Vrect的波形变成近似弦波的交流弦波电压信号Vac。另外，一般设计上多以所述第一级变压器T1的二次侧线圈的漏电感器作为所述共振电路中的电感器Llk。

这三个驱动电路差别仅在于所述第一级变压器T1及所述第二级变压器T2的一次侧线圈和二次侧线圈的匝比不同。为描述方便起见，以下所提及的匝比都是指变压器的一次侧线圈对二次侧线圈的匝比。

请先参照图1，图1所示的驱动电路中第一级变压器T1的匝比为1:n(n大于1)，第二级变压器T2的匝比为1:1，因此为先利用第一级变压器T1隔离升压及其二次侧共振，共振出灯管CCFL1～CCFL4所需的工作电压后再经由串联第二级变压器T2来驱动灯管CCFL1～CCFL4。由于共振电路的电容器Cp必须承受所有灯管CCFL1～CCFL4的输出功率及电压总和，也就是第一级变压器T1升压及其二次侧共振必须将交流方波电压信号Vrect升压到所有灯管CCFL1～CCFL4的输出电压总和，因此第一级变压器T1必须采用高匝比。但受限于元件制作技术及高低压场合安规距离限制，第一级变压器T1的一、二次侧间距将必须大大的增加，因而不适用于超薄型应用场合。

请再参照图2，图2所示的驱动电路中第一级变压器T1的匝比为1:1，第二级变压器T2的匝比为1:n(n大于1)，因此为先利用第一级变压器T1隔离及二次侧共振，共振后的弦波信号Vac再经由第二级变压器T2隔离升压至灯管CCFL1～CCFL4所需工作电压。虽然第一级变压器T1的匝比为1:1，其一、二次侧无需保持大的间距，但是由于共振电路共振时会使得第一变压器T1的二次侧电流上升，因此第一变压器T1的二次侧线圈所使用的绕线线径不能太小，这将使第一变压器T1需要较大的绕线窗，因而不适用于超薄型应用场合。

请再参照图3，图3所示的驱动电路中第一级变压器T1的匝比为1:n(n大于1)，第二级变压器T2的匝比为1:m(m大于1)，其综合前两种驱动电路的特点，先利用第一级变压器T1隔离升压及二次侧共振，共振后的弦波信号Vac再经由第二级变压器T2隔离升压至灯管CCFL1～CCFL4所需工作电压。虽然改善前两种驱动电路的缺点，但使用两级式升压将造成过多的损失及弦波输出失真度上升。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种多灯管驱动电路，减少磁性元件的使用量，降低了成本；将所有灯管的输出功率平均分配于多个升压变压器上，故升压变压器的绕线线径可较细，以相同的绕线窗而言，能够绕置的匝数相对较多，要获得较大的漏电感相对也较容易，适合于超薄型应用场合。

为了达成上述目的及其它目的，本实用新型提供了一种多灯管驱动电路，用以驱动多支灯管，例如冷阴极荧光灯管。所述多灯管驱动电路包括一个直流/交流转换器、多个升压变压器及多个共振电路，所述直流/交流转换器接收一直流电压信号，并将直流电压信号转换成一交流电压信号后输出；所有升压变压器的一次侧线圈串联耦接并跨接于所述直流/交流转换器的输出以接收所述交流电压信号；每个共振电路耦接于相应的升压变压器的二次侧线圈及相应的灯管之间；其中，每个共振电路都包括一电感器及一电容器，所述电感器及所述电容器串联耦接并跨接于所述相应的升压变压器的二次侧线圈，且所述电容器耦接到所述相应的灯管；所述电感器为外接式电感器或所述相应的升压变压器的二次侧线圈的漏电感器。

因此，本实用新型的多灯管驱动电路相较于现有的驱动电路虽然增加了被动元件的使用量，但是减少磁性元件的使用量，仍降低了成本；将所有灯管的输出功率平均分配于多个升压变压器上，故升压变压器的绕线线径可较细，以相同的绕线窗而言，能够绕置的匝数相对较多，要获得较大的漏电感相对也较容易，适合于超薄型应用场合。

附图说明

图1～图3都为现有的冷阴极荧光灯管驱动电路的电路图，这些驱动电路适用于高压输入多灯管输出的液晶显示器。

图4为依照本实用新型一实施例所绘示的多灯管驱动电路的电路图，此驱动电路适用于超薄型、高压输入多灯管输出的液晶显示器。

图5为图4所示的驱动电路中升压变压器一次侧看进去的等效电路图。

图6为在图4所示的驱动电路的前端加上功率因数修正电路的电路图。

附图标记说明：400-多灯管驱动电路；410-直流/交流转换器；421、422、423、424-升压变压器；421p、422p、423p、424p-升压变压器的一次侧线圈；421s、422s、423s、424s-升压变压器的二次侧线圈；431、432、433、434、43i-共振电路；610-市电；620-桥式整流器；630-功率因数修正电路；CCFL1、CCFL2、CCFL3、CCFL4、CCFLi-灯管；DAC-直流/交流转换器；T1-第一级变压器；T2-第二级变压器；Llk-电感器；Cp-电容器；Vdc-直流电压信号；Vrect、Vrect1～Vrect4-交流方波电压信号；Vac、Vac1～Vac4-交流弦波电压信号；L-电感值；C-电容值；R-灯管的电阻值。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

图4为依照本实用新型一实施例所绘示的多灯管驱动电路的电路图，此驱动电路适用于超薄型、高压输入多灯管输出的液晶显示器，其中灯管例如是冷阴极荧光灯管(CCFL)，但并不仅限于此；例如，所述灯管还可以是金卤灯(metalhalide lamp)或钠气灯(sodium vapor lamp)等。请参照图4，多灯管驱动电路400包括一个直流/交流转换器410、多个升压变压器421～424以及多个共振电路431～434。所述多灯管驱动电路400用以接收直流电压信号Vdc，并驱动多支灯管CCFL1～CCFL4，其中灯管CCFL1可设计成一支灯管或一对灯管，即一个变压器(如升压变压器421)驱动一支灯管或一对灯管，此常见于现有的多灯管技术中，且非本实用新型的重点，因此在此并不赘述。

所述直流/交流转换器410接收直流电压信号Vdc，并将此直流电压信号Vdc转换成交流电压信号Vrect后输出，一般而言，交流电压信号Vrect的波形为方波。所述直流/交流转换器410有很多种实施方式，例如全桥式、半桥式或推挽式直流/交流转换器，但并不仅限于此。假设直流电压信号Vdc为400伏特，如果直流/交流转换器410为全桥式，则交流电压信号Vrect为振幅400伏特的方波；若直流/交流转换器410为半桥式，则交流电压信号Vrect为振幅200伏特的方波。

每个升压变压器42i都具有一次侧线圈42ip及二次侧线圈42is，i可以为1、2、3或4；例如，所述升压变压器421具有一次侧线圈421p及二次侧线圈421s。所有的升压变压器421～424的一次侧线圈421p～424p串联耦接并跨接于所述直流/交流转换器410的输出以接收交流电压信号Vrect，因此交流电压信号Vrect将分压到所述升压变压器421～424的一次侧线圈421p～424p，其中交流电压信号Vrect分压后的信号Vrecti跨压于升压变压器42i的一次侧线圈42ip。通过设计所述升压变压器421～424的匝比为1:n(n大于1)，使得二次侧线圈42is所输出的电压信号为一次侧线圈42ip所输入的电压信号的n倍。

每个共振电路43i耦接于一个相应的升压变压器42i的二次侧线圈42is及相应的灯管CCFLi之间；例如，共振电路431耦接于所述升压变压器421的二次侧线圈421s及灯管CCFL1之间。在这里，共振电路43i可以皆设计成如图1所示的共振电路，即所述共振电路43i包括一个电感器Llk及一个电容器Cp串联耦接并跨接于相应的升压变压器42i的二次侧线圈42is，且其中所述电容器Cp耦接到相应的灯管CCFLi；例如，所述共振电路431包括一个电感器Llk及一个电容器Cp串联耦接并跨接于升压变压器421的二次侧线圈421s，且其中所述电容器Cp耦接到灯管CCFL1。所述共振电路43i可提供灯管CCFLi启动时所需的高启动电压和稳定的灯管电流，其中的电容器Cp还具有过滤电压信号的功能，能使所述共振电路43i所接收的交流电压信号的波形从方波变成近似弦波的交流电压信号Vaci。另外，所述共振电路43i可以直接采用升压变压器42i的二次侧线圈42is的漏电感器作为其电感器Llk，如此则不需要外加电感器。

因此，本实用新型的多灯管驱动电路400相较于前述三种现有的驱动电路，虽然增加了被动元件如电容器Cp的使用量，但是减少变压器磁性元件的使用量，在成本上这些电容器Cp被动元件仍然远低于一个变压器磁性元件。此外，由于本实用新型的驱动电路400将灯管CCFL1～CCFL4的输出功率平均分配于多个升压变压器421～424上，而不像前述三种现有的驱动电路一样将灯管CCFL1～CCFL4的输出功率只由一个变压器T1所负责，因此本实用新型的驱动电路400的升压变压器421～424的绕线线径可较细，以相同的绕线窗而言，能够绕置的匝数相对较多，要获得较大的漏电感相对也较容易，适合于超薄型应用场合。

图5为图4所示的多灯管驱动电路400中升压变压器421～424一次侧看进去的等效电路图。请同时参照图4及图5，假设升压变压器421～424都是相同的，因此一次侧线圈421p～424p都是相同的，且每个升压变压器42i的匝比为1:n；另外，假设共振电路431～434都包括一电感器Llk(其电感值为L)及一电容器Cp(其电容值为C)，而灯管CCFL1～CCFL4的电阻值都为R。由于一次侧线圈421p～424p都是相同的，因此输入这些串联耦接的一次侧线圈421p～424p上的交流电压信号Vrect将平均分压到这些一次侧线圈421p～424p，即每个一次侧线圈42ip的跨压为Vrect/4。再者，从所述升压变压器421～424的一次侧看进去的共振电路431～434中电感值为L/n2，电容值为C×n2，而所述灯管CCFL1～CCFL4的电阻值为R/n2。因此，每个升压变压器42i一次侧看进去的等效电路如图5的右图所示。

因此，配合直流电压信号Vdc的大小，适当地设计灯管的数目，相当于适当地设计升压变压器的数目，将使每个升压变压器及其相应的共振电路的设计参数完全可以与现有的低压输入、串联共振并联负载相同，可大大的简化了设计步骤。举例来说，假设所述直流/交流转换器410为全桥式，如果直流电压信号Vdc为y伏特，则交流电压信号Vrect为振幅y伏特的方波。当所述多灯管驱动电路400设计为驱动x支灯管时，需要x个相应的升压变压器，因此输入每个升压变压器的交流电压信号Vrecti为振幅y/x伏特的方波。因此，只要适当选择设计y和x值，使得y/x值为12或24，将使本实用新型用以驱动灯管CCFLi的升压变压器42i及共振电路43i的设计参数完全可以与现有的12或24伏特低压输入、串联共振并联负载相同，可大大的简化了设计步骤。

由于大尺寸的液晶面板其额定功率必高于75W，因此必须符合特定的电源电流谐波规范，例如欧规的EN61000-3-2、美规的IEEE 519等等。而功率因数修正技术可以消除电源供应器前端的交流转直流转换器所产生的低频电流谐波，降低启动电流突波，从根本上改善电能的使用效率与降低电源污染，进而符合特定的电源电流谐波规范。请参照图6，其为在图4所示的驱动电路400及市电610之间加上桥式整流器620及功率因数修正电路630，以便从根本上改善电能的使用效率与降低电源污染，进而符合特定的电源电流谐波规范。

综上所述，本实用新型的多灯管驱动电路相较于现有的驱动电路虽然增加了被动元件的使用量，但是减少磁性元件的使用量，仍降低了成本；再者，将所有灯管的输出功率平均分配于多个升压变压器上，因此升压变压器的绕线线径可较细，以相同的绕线窗而言，能够绕置的匝数相对较多，要获得较大的漏电感相对也较容易，适合于超薄型应用场合；另外，配合直流电压信号的大小，适当地设计灯管数目，使每个升压变压器及其相应的共振电路的设计参数完全可以与现有的低压输入、串联共振并联负载相同。

以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims

1、一种多灯管驱动电路，用以驱动多支灯管，其特征在于，所述多灯管驱动电路包括：

一直流/交流转换器，用以接收一直流电压信号，并将所述直流电压信号转换成一交流电压信号后输出；

多个升压变压器，每个升压变压器都具有一次侧线圈及二次侧线圈，所述多个升压变压器的一次侧线圈串联耦接并跨接于所述直流/交流转换器的输出端以接收所述交流电压信号；以及

多个共振电路，每个共振电路耦接于相应的升压变压器的二次侧线圈及相应的灯管之间。

2、如权利要求1所述的多灯管驱动电路，其特征在于，每个共振电路都包括一电感器及一电容器，所述电感器及所述电容器串联耦接并跨接于所述相应的升压变压器的二次侧线圈，且所述电容器耦接到所述相应的灯管。

3、如权利要求2所述的多灯管驱动电路，其特征在于，所述电感器为外接式电感器。

4、如权利要求2所述的多灯管驱动电路，其特征在于，所述电感器为所述相应的升压变压器的二次侧线圈的漏电感器。

5、如权利要求1所述的多灯管驱动电路，其特征在于，所述些灯管为冷阴极荧光灯管、金卤灯或钠气灯。

6、如权利要求1所述的多灯管驱动电路，其特征在于，所述相应的灯管包括至少一支灯管。

7、如权利要求1所述的多灯管驱动电路，其特征在于，所述直流/交流转换器为全桥式、半桥式或推挽式直流/交流转换器。