TW595262B - Lamp driving topology - Google Patents

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595262 玖、發明說明 (發明汍明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圓式簡單說明） C發明所屬之技術領域】 發明領域 本發明係有關一種驅動多數負載之系統與方法。特別 5 本發明係有關一種驅動二串聯連接之燈負載之系統及方法。 C先前技術;j 發明背景 CCFLS(冷陰極螢光燈）廣用於顯示面板。ccfls需要 約1500伏特（RMS)來觸發，及需要約8〇〇伏特（RMS)來穩態 10操作。於需要兩個CCFLS之顯示裝置中，習知技術係將二 燈並聯麵合步進變壓器二次端。於複數燈具系統，習知驅 動燈具技術係將燈具彼此並聯搞合於變壓器。雖然如此確 保觸發期間可對電壓作控制，但此種拓樸學也要求燈具具 有阻抗匹配電路。此外，又因必須監控各個燈的電流條件 15 ，故此種拓樸學之電流控制困難。 如此希望串聯|馬合燈具，原因在於串聯連接之燈具電 流控制最為理想。但串聯連接燈具要求必要性對各個燈具 傳輸多倍觸發電壓。如此顯然無法達成，原因在於大部份 變壓器無法提供3000 Vrms觸發電壓或昂貴至令人卻步。 20如此需要提供一種可驅動串聯耦合之二燈具而無需要求變 壓器送出加倍觸發電壓燈具驅動系統。 【發明内容】 發明概要 如此，本發明提供一種負載驅動系統包含一變壓器； 6 595262 玖、發明說明 5 卞第一阻抗網路’其係串聯輕合至-第二阻抗網路/該第 二阻抗網路相對於第一阻抗網路為相移，第一及第二阻抗 網路並聯叙合至-電源。—第_負載係心至H载 m負㈣並軸合至第—及第二阻抗網路。 10 一另-具體實施例中，本發明提供—種電路，包含第 一阻抗網路，其係串聯麵合至—第二阻㈣路，該第1 抗網路相對於第-阻抗網路為相移，第一及第二阻抗網路 亚㈣合至—電源；以及-第-負载係耦合至-第二負载 ’第一及第二負載係並聯輕合至第-及第二阻抗網路。 本發明中，第-與第二阻抗網路間之相差’確保電源 輸㈣著較低電壓給串聯連接之負載。此外，其他範例具 體實施例中’第一與第二阻抗間之電阻相差確保所需負載 觸發順序。 15 熟諳技藝人士了解雖然後文詳細說明係參照較佳具體 實施例解說，但本發明絕非意圖囿限於此等較佳具體實^ 例。其他本發明之特殊及優點由後文詳細說明，务照附圖 將顯然自明，附圖中類似的編號表示類似的部件，附圖中 圖式簡單說明 第1圖為根據本發明之一範例燈具驅動系姑 ’τ'、、、凡 < 万塊圖 ;以及 第2圖為第1圖系統之範例電路圖。 【貧施方式3 較佳實施例之詳細說明 7 595262 玖、發明說明 第1圖為根據本發明之範例負載驅動系統〗0之方塊圖 。特別系統10為範例燈具驅動系統。本具體實施例之負載 包含二燈（燈i及燈2)串聯連接，但本發明可廣義解譯為涵 蓋任何特定負載。變壓器12對負載（燈1及燈2)傳輸步進電 5源。後文說明中，變壓器概括稱作電源，應如此廣義解譯 。熟諸技藝人士 了解習知反相器拓樸學可用於驅動變壓器 12之一次端。反相器拓樸學包括推-拉、羅耶（R〇yer)、半 橋、全橋等，且全部此等反相器皆可用於本發明之燈具驅 動系統10。綜觀之，此處說明之系統10允許二燈具串聯而 10 連接’而無須加倍變壓器二次端之輸出電壓。此處具體實 施例將參照冷陰極螢光管（CCFLs)，但本發明可應用於任 何類型負載。 系統10包括高阻抗網路14串聯耦合至相移低阻抗網路 16。二網路共同並聯耦合變壓器12二次端。二燈18及2〇( 15 此處也稱作燈1及燈2)彼此串聯耦合，且共同並聯跨阻抗 網路14及16。燈1係並聯連接跨高阻抗網路丨4(跨低阻抗網 路16之返回路徑容後詳述）；而燈2係並聯連接跨相移低阻 抗網路16。注意燈1之「高」端係連接至變壓器12之高端 ’而燈2之「高」端係連接至變壓器12之低端。電壓回授 20 環路24係耦合高阻抗網路14及相移低阻抗網路16，俾產生 指示出現於燈1及燈2之電壓之電壓回授環路FBV。電壓回 授環路包含峰值偵測器或其他類型業界已知之環路。電流 感應環路22係耦合至燈2低端，俾產生指示電力傳輸給燈2 之電流回授信號FBC。電壓及電流回授信號通常係由反相 8 595262 .玖、發明說明 為（圖中未顯示）用來調整變壓器傳輸之電壓及功率，如熟 諳技蟄人士已知。本發明之電壓與電流回授資訊之特定用 途存述如後。 本發明採用高阻抗網路14及低阻抗網路16。此外網路 16相對於網路14而相移。網路14包含實際組件（電阻），網 路16由真κ與反應性組件或純由反應性組件組成，但網路 16與網路14間存在有總相差。因網路16相對於網路μ相移 ，故跨網路14與網路16之組合發展出之總電壓（ν〖）以下式 標示： & 10

Vt—，（x2+y2);.........方程式 1 此處X為跨（實際）高阻抗網路發展之電壓，而y為跨相 位（反應性）阻抗網路發展出之電壓。 燈之觸發與操作順序 燈具驅動系統10之操作特性說明如後。CCFLs要求約 1500 Vrms觸發，然後要求約乂卩咖作操作電壓。最初 施加觸發電壓至變壓器12二次端。高阻抗網路14接收大部 份電壓，因網路14之電阻係大於網路16之電阻。因（跨網 路14及網路16)存在有二電壓降，故變壓器傳輸等於燈^觸 發電壓之電壓，加網路16之電壓耗損。此種係由前文對、 20列舉之方程式指示。燈2至燈1觸發之前不具有返回電路， 原因在於燈1 (於觸發前）之高阻抗網路14(比較網路16)之高 阻抗隔離燈2。如此燈1先被觸發。網路16提供燈1之返回 路徑。 觸發燈2所需電壓約略等於觸發燈丨之電壓例如丨5〇〇 9 595262 玖、發明說明 …口 已經被觸發，故跨網路14由約80〇 Vrms之操 作電壓。如此控制器須對燈2供應額外觸發。此種觸發電 [為&網路14及16之電壓，換言之電壓為（15^2+_2)或 約1700伏特。前文提供之數值範例係假設於相移低阻抗網 路16、、，屯粹為反應性負载。如此替代供給別⑼乂謂觸發串 p連接之k具，本發明之系統丨〇可顯著降低變壓器及系統 組件之電壓需求。 、、、，罔路14與網路16間之阻抗差異_保預定觸發順序。前 述乾例系統10中，燈1首先被觸發，返回路徑通過網路16 如此概略言之，網路16之阻抗值經選擇而確保作為燈^ 之返回路徑。阻抗值也是操作頻率之函數，如此可根據系 ^ 10之頻率特性改變。為了確保燈！與燈2間之觸發順序， 選擇二網路之定量電阻值，讓網路14最初接受大部份由變 I叩傳輸之電壓。大部份比率愈大（換言之網路Μ與Μ間 電P值愈大），表示初步由變壓器發展出之電壓較小。 ’、,罔路14與網路1 6間之相差讓本發明利用方程式1操作串聯 連接之二燈具，而無須加倍變壓器送出之電壓。 最佳模式實施例 弟-圖為弟1圖之燈具驅動系統1 〇之範例電路第1 〇圖， 2 〇 。某些組件數值陳述如後，但此等組件數值單純為舉例說 月之用，可未悖離本發明之範圍根據前文陳述之原理變更 。南阻抗網路14包含電阻器R1。設置電阻器R2用於指示 跨燈1之電壓回授資料。Rl> >R2，故跨R2出現可忽略之 電壓降。相移低阻抗網路包含電容器C1。電容器C1之阻 10 595262 玖、發明說明 抗值（以1 /2 π fC表示）係根據前文陳述之原理選擇，於第2 圖範例約為600 kD (假設5pF電容器係於50KHZ操作）。換 言之高阻抗網路之電阻比低阻抗網路之阻抗高約5倍。設 置電容器C2，俾產生指示燈2電壓之電壓回授信號，C2值 5 係大於C1，故對燈1提供通過Cl(及通過二極體D2)之完整 路徑，而非經由C2短路接地。該圖中，C2約比C1大一次 冪幅度。D1及D2分別對跨R2及C2出現之交流電壓之負半 週期作為遮斷二極體。 系統10’之操作係陳述於前文廣義說明之系統1〇之操 10 作。糸統1 〇 ’之特定操作檢視如後。網路16由網路14相移 90度，因而降低變壓器要求之總電壓。於任何燈具觸發前 ’變壓器12之二次端發展出跨網路丨4及16之電壓等於vt= /" Ο +y )，此處X為跨R1發展出的電壓，y為跨c丨發展出 的電壓。X表示觸發燈1所需電壓換言之15〇〇 Vrms。因R1 15電阻約為C1電阻之5倍，故y約為300 Vrms，獲得總電壓約 為1530 Vrms。燈1有足夠觸發電壓，且設置經由c丨至變壓 斋12之返回路徑。燈i一但觸發時，只需約8〇〇伏特。但燈 2仍然舄要1 500 Vrms來觸發。因8〇〇 vrms已經出現於跨燈 1與R1，故反相器（透過電壓回授電路24)控制傳輸15〇〇 20 Vrms至變壓斋二次端用以觸發燈2。但因網路14與16間之 相差，故變壓器指只是輸送共約17〇〇 Vrms。如此再度以 方程式表示Vt=，（x2+y2);此處χ為跨R1發展出的電壓（8〇〇 Vrms) ’ y為跨C1發展出的電壓，表示觸發燈2所示電壓 (1500 Vrms)。此外，又因燈1已經被觸發，故其特有阻抗 11 595262 玖、發明說明 比R1顯者降低’如此提供經由燈i至變慶器頂端之燈2返回 路徑。 如第2圖所示，有二電壓回授分量產生電壓回授信號 •第一電壓回授信號係由網路14產生（FBVi)，第二電壓回 5授信號係由網路16產生（FBV2)。特別FBVjfR2產生係取 自二極體D3之陽極，FBVi如跨R2產生係取自二極體〇4陽 極一彳5唬係組合於節點30。此種組態確保FB%或FB% 中之較大信號主控電壓回授方塊24之感應電壓。於燈1觸 發W，FBVi係大於FBV2 ,故電壓器電壓係由FBVi控制。 ίο於燈1觸發後，因燈1需較低操作電壓，故FBVi下降。出現 於網路16之電壓升高（因燈2尚未被觸發），如此電壓係由 FBV2控制至燈2觸發為止。如此變壓器輸出之電壓係由 FBV】或FBV2控制。如熟諳技藝人士已知，因變壓器η存 在於浮動恶，故直接控制變壓器輸出電壓困難。但本發明 15中，跨網路14與16之相對電壓降為已知，進一步已知變壓 器約略等於燈1或燈2之處發電壓，如方程式丨指示。於二 燈具皆點亮（觸發）後，電壓器之輸出電壓係低於觸發電壓 ’反相器透過通過燈2之電流回授而控制燈電流。 本發明係假設連接至變壓器此端之反相器可透過反相 2〇器控制器，基於電流及電壓回授資訊而調整輸送至變壓器 之電力。此種反相器控制器為業界眾所周知，通常係使用 回授資訊來調整脈衝寬度調變切換方案，例如由推_拉式 、羅耶式、半橋式及全橋式反相器拓樸學提供。此外，雖 然本發明係特別參照0^^“舉例說明，但本發明同等適用 12 595262 玖、發明說明 於驅動業界已知之多種類型燈具之光管：例如金屬鹵素燈 、鈉蒸氣燈及/或X光管。 熱扣技蟄人士了解本發明之多項修改。例如回授控制 環路22也包括逾時環路，若燈i及燈2未能於預定時間已内 5觸發，則逾時環路產生中斷信號給反相器控制器，俾停止 (或減低）出現於變壓器之電壓。其他修改亦屬可能。例如 第2圖所示代表相移低阻抗網路16之電容負載可以感應負 載貫施而未悖離本發明之範圍。又電壓回授電容器c2可以 具有類似電阻特徵之電阻器替代，而未顯著變更第2圖顯 10不之具體實施例之操作特性。此外，低阻抗網路之電阻值 可經選擇而匹配或約略匹配高阻抗網路之電阻值，但此種 變化需要變壓器發展出較高電壓，也需額外電路來確保所 需燈具觸發順序。此等及其他修改對熟諳技藝人士顯然易 头王邛此等修改皆須視為屬於本發明之精髓及範圍，本 15發明只受隨附之申請專利範圍界定。 【圖式簡單說明】 第1圖為根據本發明之一範例燈具驅動系統之方塊圖 ;以及 局第1圖系統 20 【圓式之主要元件代表符號表】 1〇···負载驅動系統 12···變壓器 14…高阻抗網路 18 ’ 20··.燈具24···電壓回授環路 30…節點 16…低阻抗網路 22…電流感應環路 10’…電路圖 13

Claims (1)

1. 595262 拾、申請專利範圍 1. 一種負載驅動系統，包含: 一電源； 5 一弗一阻抗網路，其係 ,斗一一 P耦合至一第二阻抗網 路，该弟一阻抗網路相 一 罘卩且抗網路為相移，第 一弟一阻抗網路並聯耦合至-電源；以及 第一負载係摩馬合至一第 負載，第一及第二負 2. 10 3. 4. 15 5· 6. 20 8. 載係並聯耦合至第一及第二阻抗網路 如申請專利範圍第 貝之錢其巾該第-阻抗具有 比第二阻抗更大之阻抗值。 如申請專利範圍第1 兵I系、，死豸苐一阻抗包含一電 阻器以及該第二阻抗包含一雷 饥G 3冤谷态，其中該第一阻抗 之阻抗值係大於該第二阻抗。 如申請專利範圍第1項之系統，該第-阻抗包含一電 阻器以及該第二阻抗包含一電感器，其中該第一阻抗 之阻抗值係大於該第二阻抗。 如申請專利範圍第1項之系統 弟一負載至電源之返回路徑。 如申凊專利範圍第1項之系統 第二負載至電源之返回路徑。 如申請專利範圍第！項之系統： 電屢\^係滿足方程式vt=/"(x2+y2);此處x為跨第一阻 抗網路發展出之電壓，以及7為跨相移阻抗網路發展 出之電壓。 如申請專利範圍第1項之系統，其中該第一負载接收 其中該第二阻抗提供 其中該第一負载提供 其中由電源傳輸之總 14 拾、申請專利範圍 大部份由電源提供之初電壓，隨後該第一負載接收之 操作電壓係低於初電壓。 9.如申請專利範圍第1項之系統，其中該第二阻抗之相 位偏離第一阻抗約9〇度。 •如申,專利範圍第1項之系統，進一步包含電壓回授 衣路耦σ至第一及第二阻抗，以及產生電壓回授信號 其指不跨第一及第二阻抗之電壓。 .如申明專利乾圍第1項之系統，進一步包含電流回授 %路_合至第二燈，以及產生電流回授信號其指示傳 > 輸至該第二負載之電壓。 12·如申請專利範圍第㈣之系統，其中該第一負载及第 f負載各自有—高端以及-低端，該低端共_合， 5玄頂端係_合至電源。 13 · —種燈具驅動系統，包含·· 一變壓器； —口王一乐二阻抗 路，該第二阻抗網路相對於第—阻抗網路為相移，咳 :-阻：網路具有比第二阻抗網路更大的電阻值，該 弟及弟一阻抗網路係並聯無入r 20 货工聊耦合至變壓器第二端；以 及 第一燈，其係串聯耦合至— 罘一燈，該第一及第 二燈係並聯|馬合至第一及第― 罘一阻抗網路。 電 ⑷如申請專利範圍第13項之系統 項第一阻抗包含一 阻器以及第二阻抗包含一電 15 ie、申請專利範圍 15·如申請專利範圍第13項之系統，該第一阻抗包含一電 阻器以及第二阻抗包含一電感器。 16.如申請專利範圍第13項之系統，其中該第二阻抗對第 一燈提供變壓器頂端與底端間之範圍路徑。 17·如申請專利範圍第13項之系統，其中一但第_燈觸發 時，該第一燈對第二燈提供變壓器頂端與底端間範圍 之路徑。 18. 如申請專利範圍第13項之系統，其中由變壓器傳輸之 總電壓Vt係滿足方程式Vt=/(x2+y2);此處父為跨第一 阻抗網路發展出之電壓，以及y為跨相移阻抗網路發 展出之電壓。 19. 如申請專利範圍第13項之系統，其中該第一燈接收大 部份由變壓器提供之初電壓，故第一燈首先使用燈觸 發電壓觸發，隨後第一燈接收低於觸發電壓之操作電 壓’於第一燈觸發後，第二燈接收觸發電壓。 2〇·如申請專利範圍第13項之系統，其中該第二阻抗之相 位偏離第一阻抗約90度。 之 1 L II 士申#專利範圍第13項之系統，進一步包含電壓回授 環路耦合至第一及第二阻抗，以及產生電壓回授信號 其指示跨第_及第二阻抗之電壓。 •如申請專利範圍第13項之系統，進一步包含電流回授 %路輕合至第二燈，以及產生電流回授信號其指示傳 輪至該第二燈之電壓。 23 •如申請專利範圍第13項之系統，其中該第一負載及第 16 fe、申請專利範圍 28. 如申請專利範圍第10項之系統，Λ中該電壓回授信號 係用以控制電源發展出之電壓。 29. 如申請專利範圍第27項之系統，其中該第一阻抗之電 阻值係小於第一阻抗網路之電阻值；該第二阻抗之電 阻值係大於第二阻抗網路之電阻值。 30·如申請專利範圍第13項之系統，其中該燈係選自冷陰 極螢光燈、金屬_素燈、納蒸氣燈以及\光管組成的 組群。 10 15 20 31·如申請專利範圍第21項之系統，其中該電壓回授環路 包含一第一阻抗其係串聯耦闔第一阻抗網路，產生一 第一分量電壓回授信號指示跨第一阻抗㈣路出現之電 壓’以及-第二阻抗其係串聯耦合該第二阻抗網路， 產生-第二分量電壓回授信號其指示跨第二阻抗網路 出現之電壓，該第-及第二分量電壓回授信號係於一 共通節點繫結在一起，以及其中第一或第二分量電塵 回授信號之較大者表示電壓回授信號。 32. 如申請專利範圍第21項之系統，其令該電屢回授信號 係用以控制變壓器發展出之電壓。 33. 如申請專利範圍第31項之系統，其中該第一阻抗之電 阻值係小於第-阻抗網路之電阻值；該第二阻抗之電 阻值係大於第二阻抗網路之電阻值。 34. 如申請專利範圍第1；1貝之系統，其中該電源μ㈣ 器。 ^

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