CN201260263Y

CN201260263Y - 一种多灯管驱动器

Info

Publication number: CN201260263Y
Application number: CNU2008201357340U
Authority: CN
Inventors: 李吉欣; 林立韦
Original assignee: TPV Investment Co Ltd
Current assignee: TPV Investment Co Ltd
Priority date: 2008-10-07
Filing date: 2008-10-07
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2018-10-07

Abstract

本实用新型提供了一种多灯管驱动器，用以驱动多支灯管，其包括切换式变流器、第一级变压器、多个第二级变压器、多个谐振电路、电流检测电路及控制电路。切换式变流器接收直流电压信号并将其转换成交流电压信号后输出到第一级变压器一次侧。所有第二级变压器一次侧及电流检测电路串联耦接并跨接于第一级变压器二次侧。每个谐振电路耦接于相应的第二级变压器二次侧及相应的灯管组之间，所述相应的灯管组包括至少一支灯管。电流检测电路检测流过所有灯管的电流峰值。控制电路耦接于切换式变流器及电流检测电路之间，用以依据流过所有灯管的电流峰值回授控制切换式变流器。

Description

一种多灯管驱动器

技术领域

本实用新型涉及一种多灯管驱动器，尤其涉及一种采用LIPS架构的多灯管驱动器，其中LIPS为LCD Integrated Power Supply的简称。

背景技术

在大尺寸液晶显示器的应用，如26时以上的液晶电视，因制作成本及电源转换效率要求，在不影响电路动作特性情况下，已慢慢转变为LIPS架构。所谓的LIPS架构就是将传统灯管驱动器架构中的DC/DC转换器省略，因此用来驱动灯管的DC/AC转换器(或称为变流器)的输入不再是由DC/DC转换器提供的24V电压，而是直接取自功率因数修正(Power Factor Correction，简称PFC)电路输出的400V电压。因此，LIPS架构不仅可以省略DC/DC转换器而降低成本，还可以因减少一级能量转换而提升电源转换效率。

图1为一种现有的采用LIPS架构的多灯管驱动器的电路图，其使用两级变压器作为隔离、升压、驱动等功能。请参照图1，多灯管驱动器10包括AC/DC转换器(或称为整流器)11、切换式变流器12、第一级变压器13、谐振电路14、第二级变压器151～15n、电流检测电路17以及控制电路18，此驱动器10用以接收市电交流信号Vac，并驱动灯管组161～16n中的灯管。其中，整流器11一般包括桥式整流器111以及滤波电容器Cd，所述桥式整流器111对市电交流信号Vac进行全波整流后输出，此输出通过滤波电容器Cd降低其电压涟波。但是为了使功率高于75W的大尺寸液晶显示器符合特定的电源电流谐波规范，如欧规EN61000-3-2等，因此整流器11还必须包括功率因数修正(PFC)电路112以降低谐波。另外，电流检测电路17包括全波整流器171～17n、分压电阻器R1及R2以及滤波电容器C。

在多灯管驱动器10中，先由具功率因数修正(PFC)的整流器11将市电交流信号Vac(典型值为90～264Vrms)转换为具有良好输入功率因数的直流电压信号Vdc(典型值为400V)，接着直流电压信号Vdc输入至切换式变流器12。切换式变流器12例如是全桥式、半桥式或推挽式变流器，可以将直流电压信号Vdc转换成具正负电压的脉宽调变信号(以下称为交流方波电压信号)Vac1后输入至第一级变压器13及谐振电路14。谐振电路14包括谐振电感器Llk及谐振电容器Cp，谐振电感器Llk及谐振电容器Cp串联耦接并跨接于第一级变压器13的二次侧，而谐振电容器Cp两端耦接到所有第二级变压器151～15n的一次侧串联耦接后的两端，然后这些第二级变压器151～15n的二次侧再分别耦接以驱动相应的灯管组161～16n。谐振电路14除谐振出灯管所需的工作电压外，其电容器Cp还可过滤电压信号，使交流方波电压信号Vac1的波形变成近似弦波的交流弦波电压信号Vac2。最后，由电流检测电路17检测所有灯管组161～16n中流过灯管的电流峰值，并提供给控制电路18作为依据以便输出脉波宽度调变(PWM)切换控制信号调整切换式变流器12的脉波宽度，进而调整流过灯管的电流量。

在多灯管驱动器10中，一个第二级变压器15i(其中i可以为1、2、3、...、或n)所驱动的灯管组16i包括两支灯管16i1及16i2，这两支灯管16il及16i2的输出端分别耦接到全波整流器17i的二极管17i1及17i2。例如，第二级变压器151所驱动的灯管组161包括两支灯管1611及1612，这两支灯管1611及1612的输出端分别耦接到全波整流器171的二极管1711及1712。对于第二级变压器15i二次侧输出的交流信号的一个周期而言，在前半周期时，二极管17i1对流过灯管16i1的电流进行半波整流，在后半周期时，二极管17i2对流过灯管16i2的电流进行半波整流，这两个经过半波整流的灯管电流在全波整流器17i的输出端合并成一个脉动直流电流，此脉动直流电流的峰值即为流过灯管16i1及16i2的电流峰值。然后，此脉动直流电流经过分压电阻器R1及R2而转换成脉动直流电压且其准位适合控制电路18使用，再经过滤波电容器C降低其脉动直流电压的涟波。

图2为另一种现有的采用LIPS架构的多灯管驱动器的电路图。请同时参照图1及图2，图2所示的多灯管驱动器20和图1所示的多灯管驱动器10两者差别仅在灯管组及电流检测电路。在多灯管驱动器20中，一个第二级变压器15i所驱动的灯管组26i仅包括一支灯管26i1，这支灯管26i1的输出端耦接到半波整流器27i的二极管27i1及27i2。例如，第二级变压器151所驱动的灯管组261仅包括一支灯管2611，这支灯管2611的输出端耦接到半波整流器271的二极管2711及2712。对于第二级变压器15i的二次侧输出的交流信号的一个周期而言，在前半周期时，二极管27i1对流过灯管26i1的电流进行半波整流，在后半周期时，第二级变压器15i的二次侧输出的交流信号则经由二极管27i2完成一回路，这两个周期在半波整流器27i的输出端合并成一个半波脉动直流电流，此半波脉动直流电流的峰值包含流过灯管26i1的电流峰值。

这些现有的采用LIPS架构的多灯管驱动器10或20为了每个灯管输出电流的可控性，因此在灯管输出端均使用二极管来抓取半波或全波整流电流信号。例如，驱动器10的每一个灯管输出需要一个二极管来抓取半波整流信号，再由两支灯管完成一个周期的取样而取得全波整流信号，而驱动器20的每一个灯管输出需要两个二极管来抓取半波整流信号。因此，大尺寸液晶显示器使用的灯管数量越多，灯管输出所需要的二极管数量越多，成本当然越高；再者，每个二极管于制造时，由于晶圆上晶体的长成会随着不同的因素干扰，而使得每个生产的二极管均有误差值，少量的二极管使用上，误差是可以被控制的，但当大量使用时，总和误差将会成倍数的上升；另外，使用过多的被动元件于灯管等高压输出场合，元件可靠性将会是个挑战。

发明内容

本实用新型的目的就是在提出一种多灯管驱动器，其采用LIPS架构且可减少用于检测灯管电流的元件(如二极管)的使用量。

为了达成上述目的及其它目的，本实用新型提出一种多灯管驱动器，用以驱动多支灯管，其包括一切换式变流器、一第一级变压器、多个第二级变压器、多个谐振电路、一电流检测电路以及一控制电路。切换式变流器接收直流电压信号并将其转换成交流电压信号后输出到第一级变压器的一次侧。所有第二级变压器的一次侧及电流检测电路串联耦接并跨接于第一级变压器的二次侧。每个谐振电路耦接于一相应的第二级变压器的二次侧及一相应的灯管组之间，所述相应的灯管组包括至少一支灯管。电流检测电路检测流过所有灯管的电流峰值。控制电路耦接于切换式变流器及电流检测电路之间，用以依据流过所有灯管的电流峰值回授控制切换式变流器。

与现有技术相比，本实用新型的多灯管驱动器因采用将电流检测电路串接在第二级变压器的一次侧而可减少用于检测灯管电流的元件的使用量。这是因为第二级变压器一次侧为串联形式，故流过每个第二级变压器一次侧的电流均相等，但对于每个第二级变压器二次侧而言，其总和的电流除以第二级变压器匝数比就是一次侧电流，所以可以检测第二级变压器一次侧电流即可推得第二级变压器二次侧流出去驱动灯管的电流量。

附图说明

图1及图2皆为现有的采用LIPS架构的多灯管驱动器的电路图，其使用两级变压器作为隔离、升压、驱动等功能。

图3及图4皆为依照本实用新型实施例所绘示的采用LIPS架构的多灯管驱动器的电路图，其使用两级变压器作为隔离、升压、驱动等功能。

附图标记说明：10、20、30、40-多灯管驱动器；11、31-具功率因数修正(PFC)的整流器；111-桥式整流器；112-功率因数修正(PFC)电路；Cd-滤波电容器；12、32-切换式变流器；13、33-第一级变压器；14、351～35n-谐振电路；L1k-谐振电感器；Cp-谐振电容器；151～15n、341～34n-第二级变压器；161～16n、261～26n、361～36n-灯管组；1611、1612、2611、3611、3612-灯管；17、27、37、47-电流检测电路；171～17n、371、471-全波整流器；271～27n-半波整流器；1711、1712、2711、2712、D1、D2-二极管；R1、R2-分压电阻器；C-滤波电容器；R-感测电阻器；T-变压器；18、38-控制电路；Vac-市电交流信号；Vdc-直流电压信号；Vac1、Vac1’-交流方波电压信号；Vac2-交流弦波电压信号。

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3为依照本实用新型一实施例所绘示的采用LIPS架构的多灯管驱动器的电路图，其使用两级变压器作为隔离、升压、驱动等功能，其中灯管例如是阴极萤光灯管(CCFL)，但并不仅限于此；例如，灯管还可以是金卤灯(metal halidelamp)或钠气灯(sodium vapor lamp)等。请参照图3，多灯管驱动器30包括具PFC的整流器31、切换式变流器32、第一级变压器33、第二级变压器341～34n、谐振电路351～35n、电流检测电路37以及控制电路38，此驱动器30用以接收市电交流信号Vac，并驱动灯管组361～36n中的灯管。灯管组36i(其中i可以为1、2、3、...、或n)包括至少一支灯管，例如设计成如图1的灯管组161所示包括两支灯管1611及1612(即一个第二级变压器驱动两支灯管)，或设计成如图2的灯管组261所示仅包括一支灯管2611(即一个第二级变压器驱动一支灯管)，甚至于设计成一个第二级变压器驱动三支以上的灯管。

在多灯管驱动器30中，先由具功率因数修正(PFC)的整流器31将市电交流信号Vac(典型值为90～264Vrms)转换为具有良好输入功率因数的直流电压信号Vdc(典型值为400V)，其中具功率因数修正(PFC)的整流器31可如图1所示包括一桥式整流器、一功率因数修正电路及一滤波电容器。接着，直流电压信号Vdc输入至切换式变流器32。切换式变流器32例如是全桥式、半桥式或推挽式变流器，但并不仅限于此，其可以将直流电压信号Vdc转换成交流方波电压信号Vac1后输入至第一级变压器33的一次侧。所有第二级变压器341～34n的一次侧及电流检测电路37串联耦接并跨接于第一级变压器33的二次侧，在本实施例中，电流检测电路37位于第一级变压器33及第二级变压器34n之间，但并不仅限于此；例如，电流检测电路37可以位于第二级变压器341及342之间。

每个谐振电路35i耦接于相应的第二级变压器34i的二次侧及相应的灯管组36i之间，而每个谐振电路35i可以设计成如图1所示的谐振电路14一样，皆包括谐振电感器Llk及谐振电容器Cp，其中谐振电感器Llk可以是外接式电感器或相应的第二级变压器34i的二次侧的漏电感器。谐振电路35i用以谐振出灯管所需的工作电压，且其电容器Cp还可过滤电压信号，使分压到第二级变压器34i一次侧的交流方波电压信号Vac1’的波形变成近似弦波的交流弦波电压信号后驱动灯管组36i。最后，由电流检测电路37检测所有灯管组361～36n中流过灯管的电流峰值，并提供给控制电路38作为依据以便输出脉波宽度调变(PWM)切换控制信号调整切换式变流器32的脉波宽度，进而调整流过灯管的电流量。

在本实施例中，电流检测电路37包括全波整流器371、分压电阻器R1、R2以及滤波电容器C。全波整流器371的感测电阻器R和所有第二级变压器341～34n的一次侧为串联形式，故流过感测电阻器R的电流与流过每个第二级变压器34i的一次侧电流均相等。再者，对于每个第二级变压器34i二次侧而言，其电流除以第二级变压器34i匝数比就是一次侧电流，所以可以检测第二级变压器34i一次侧电流即可推得第二级变压器34i二次侧流出去驱动灯管组36i的灯管的电流量。

举例来说，在点亮稳态条件下，灯管电流平均约为3mA～8mA，假设灯管电流为5mA，灯管数共有32支，每个第二级变压器34i所驱动的灯管组36i包括两支灯管，且每个第二级变压器34i的匝数比均为1：p(其中p大于1)。那么所有第二级变压器341～34n的二次侧总和的电流应为5mA×32/2＝80mA，因此映射回第二级变压器341～34n的一次侧的电流应为80mA×p。当由第二级变压器341～34n二次侧映射回一次侧的电流流经感测电阻器R，即会于感测电阻器R两端产生一电压差，其为80mA×p×(感测电阻器R的电阻值)，此电压差先经过二极管D1、D2全波整流后就可以得其峰值来判断流过灯管的电流峰值，当然的前还是须经过分压电阻器R1、R2分压而得到适当的准位，并经过滤波电容器C降低涟波。值得注意的是，现有的驱动器10的电流检测电路17于检测时，须采用半波整流方式来撷取电流峰值，因此需要两支灯管来完成一个周期的取样，但本实用新型的驱动器30因为使用耦接到灯管的变压器(即第二级变压器)的一次侧取样，因此不管是驱动几支灯管都可以取得一个周期的取样。

图4为依照本实用新型另一实施例所绘示的采用LIPS架构的多灯管驱动器的电路图，其使用两级变压器作为隔离、升压、驱动等功能。请同时参照图3及图4，图4所示的多灯管驱动器40和图3所示的多灯管驱动器30两者差别仅在电流检测电路。在多灯管驱动器40中，电流检测电路47的全波整流器471是采用变压器T中间抽头式的全波整流器。当然地，本实用新型的多灯管驱动器的电流检测电路中的全波整流器除了如图3所示的全波整流器371及如图4所示的全波整流器471的外，还可以是利用比流器间接地撷取耦接到灯管的变压器(即第二级变压器)的一次侧电流。

综上所述，本实用新型的多灯管驱动器因采用将电流检测电路串接在第二级变压器的一次侧而可减少用于检测灯管电流的元件使用量。这是因为第二级变压器一次侧为串联形式，故流过每个第二级变压器一次侧的电流均相等，但对于每个第二级变压器二次侧而言，其总和的电流除以第二级变压器匝数比就是一次侧电流，所以可以检测第二级变压器一次侧电流即可推得第二级变压器二次侧流出去驱动灯管的电流量。

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、一种多灯管驱动器，用以驱动多支灯管，其特征在于，其包括：

一切换式变流器，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；

一第一级变压器，具有一次侧及二次侧，所述第一级变压器的一次侧耦接至所述切换式变流器的输出以接收所述交流电压信号；

一电流检测电路，用以检测流过所述多支灯管的电流峰值；

多个第二级变压器，每个第二级变压器都具有一次侧及二次侧，所述多个第二级变压器的一次侧及所述电流检测电路串联耦接并跨接于所述第一级变压器的二次侧；

多个谐振电路，每个谐振电路耦接于一相应的第二级变压器的二次侧及一相应的灯管组之间，其中所述相应的灯管组包括至少一支灯管；以及

一控制电路，耦接于所述切换式变流器及所述电流检测电路之间，用以依据流过所述多支灯管的电流峰值回授控制所述切换式变流器。

2、如权利要求1所述的多灯管驱动器，其特征在于，其还包括：

一具功率因数修正的整流器，用以接收一市电交流信号，并将所述市电交流信号转换成所述直流电压信号后输出。

3、如权利要求2所述的多灯管驱动器，其特征在于，所述具功率因数修正的整流器包括：

一桥式整流器，用以接收所述市电交流信号并进行全波整流；

一功率因数修正电路，耦接至所述桥式整流器，用以降低所述桥式整流器输出信号的谐波；以及

一滤波电容器，耦接至所述功率因数修正电路，用以降低所述功率因数修正电路输出信号的电压涟波，以输出所述直流电压信号。

4、如权利要求1所述的多灯管驱动器，其特征在于，所述切换式变流器为全桥式、半桥式或推挽式变流器。

5、如权利要求1所述的多灯管驱动器，其特征在于，所述多支灯管为冷阴极萤光灯管、金卤灯或钠气灯。

6、如权利要求1所述的多灯管驱动器，其特征在于，每个谐振电路都包括一谐振电感器及一谐振电容器，所述谐振电感器及所述谐振电容器串联耦接并跨接于所述相应的第二级变压器的二次侧，且所述谐振电容器耦接到所述相应的灯管组。

7、如权利要求6所述的多灯管驱动器，其特征在于，所述谐振电感器为外接式电感器。

8、如权利要求6所述的多灯管驱动器，其特征在于，所述谐振电感器为所述相应的第二级变压器的二次侧的漏电感器。