TW595268B - Driving circuit and method of three-phase current converter architecture - Google Patents

Description

595268 五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域 本發明係有關一種驅動電路，特別是有關一種三相冷 陰極螢光燈（cold cathode fluorescent lamp ;CCFL)之 驅動電路及方法。 先前技術

冷陰極螢光燈具有省電、消耗功率低、低發熱、壽命 長、尺寸細小、質量輕、高輝度（i 1 1 u m i n a t i ο η )、高演色 性以及長時間使用燈管溫度適中等優點，故廣泛地被用來 當作背光式顯示器的光源，特別是在背光式液晶顯示器。 在以前由於顯示器的尺寸較小，故僅須一個冷陰極螢光燈 便已足夠，然而，由於現今技術的進步，顯示器的尺寸愈 來愈大，所以需要多個冷陰極螢光燈來當作光源，因此， 亦需要一種可以驅動多個冷陰極螢光燈的電路。

在美國專利號6，3 9 6，7 2 2提出一種驅動電路，其利用 四個M0S電晶體及一個變壓器組成一全橋式（full bridge) 電路來驅動冷陰極螢光燈，然而，此電路只能驅動一個冷 陰極螢光燈，若要驅動多個冷陰極螢光燈，則須使用多組 獨立的全橋式電路來驅動，再者，由於此電路所使用的 M0S電晶體及變壓器均為昂貴之元件，因此使用愈多組需 要愈高的成本。 因此，一種能驅動多個冷陰極螢光燈且能降低成本的 驅動電路乃為所冀。

第6頁 595268 五、發明說明（2) 發明内容 本發明的目的之一，在於揭示一種以三相變流器為架 構來驅動多個冷陰極螢光燈之驅動電路及方法。 本發明的目的之一，另在於提出一種能驅動多個冷陰 . 極螢光燈且可降低成本之驅動電路及方法。 根據本發明，一種三相變流器架構之驅動電路包括一 · 第一開關組件，包含一第一高位側開關元件連接在一輸入 _ 電壓及一第一節點之間，及一第一低位側開關元件連接在 。 該第一節點及一參考電位之間，一第二開關組件，包含一 第二高位側開關元件連接在該輸入電壓及一第二節點之間 及，一第二低位側開關元件連接在該第二節點及參考電位 _ 之間，一第三開關組件，包含一第三高位側開關元件連接 在該輸入電壓及一第三節點之間，及一第三低位側開關元 件連接在該第三節點及參考電位之間，以及一三相變壓 器，其第一側具有三個端點分別連接該第一、第二及第三 節點，其第二側具有三個端點分別連接第一、第二及第三 負載。控制該等開關元件的開啟及閉合以分別在該第一及 第二節點之間產生一第一交流電壓，在該第二及第三節點 之間產生一第二交流電壓，以及在該第三及第一節點之間 產生一第三交流電壓，該三相變壓器轉換該第一至第三交 流電壓以產生第一至第三交流電流至該三負載，其中每一籲 負載包括至少一冷陰極螢光燈。 實施方式

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例，係三相變流器架構之驅動電路ι〇的較佳-絲 GND1 ^連接在輸入電壓Vin及參考貝電位 MVin及節點A = 3 — ^位側NMOS電晶體122連接在輸入電 點A及參考電位(^丨之門一，低位，側NM〇S電晶體1 24連接在節 Vin Α ^ Μ- φ ^γμγμ Β ，一開關組件1 4連接在輸入電壓 連接在輪入電壓;1之間，其包含一高位側嶋電晶體I" H4連接之間，及—低位侧_電晶體 在於入雷厭考電位GND1之間，—開關組件16連接 _s電晶體162連接在輸入電壓Vin及節點J間H氏 位側NMOS電晶體164連接在節點c及參考電位GND1之間一二 極體D1-D6分別並聯NM〇s電晶體122_164，一由變壓器τι^ Τ2串接形成之三相變壓器丨8，其第一側連接節點a、及 C，以及三個冷陰極螢光燈2 〇、22及24連接在三相變壓器 1 8第二側及參考電位GND2之間。此處，NMOS電晶體1 22、 1 2 4、1 4 2、1 4 4、1 6 2及1 6 4均當作開關元件，且分別受控 於信號 SI、S2、S3、S4、S5 及 S6。 第二圖之波形26、28及30分別為第一圖中節點A與B之 間的電壓VAB、節點B與C之間的VBC及節點C與A之間的VCA 之波形，此三相交流電壓彼此相位相差1 2 0度。同時參照 第一圖，在時間為0到11期間，電晶體1 2 4、1 4 4及1 6 2開 啟，導通電流I C A及I C B，在11到t 2期間，電晶體1 2 2、1 4 4 及1 62開啟，導通電流I AB及ICB，在t2到t3期間，電晶體 122、144及164開啟，導通電流IAB及IAC，在t3到t4期

595268 五、發明說明（4) 間，電晶體122、142及164開啟，導通電流IAC及IBC，在 t 4到t 5期間，電晶體1 2 4、1 4 2及1 64開啟，導通電流I B A及 I B C，在t 5到t 6期間，電晶體1 2 4、1 4 2及1 6 2開啟，導通電 流I B A及I C A。其中，在節點[a，B ]之間形成的交流電壓 VAB，在節點[B，C]之間形成的交流電壓VBC，以及在節點 [C，A ]之間形成的交流電壓VCA經三相變壓器1 8轉換產生交 流電流I 1、I 2及I 3至燈管2 0、2 2及2 4。 由第二圖可知，0到t 6為一週期，故每一時間區間（例 如，0到11 )為六分之一週期，因此可看出本實施例的電壓 波形26、28及30之相位各相差12〇度。第三圖中波形32、 3 4及3 6分別為第一圖中交流電流丨〖、I 2及I 3的波形，如前 所述，電流波形3 2、3 4及3 6的相位亦各相差1 2 0度。 習知之三相變壓器係由三個變壓器構成，但是，由三 相電路的原理可知，減少一個變壓器並不影響該三相電流 的產生，故本實施例使用二個變壓器τ丨及7 2串接構成三相 變壓器1 8以減少成本。美國專利號6，3 9 6，7 2 2所提出之驅 動電路若要驅動三個冷陰極螢光燈，則需有三組相同之驅 動電路，如此需要12個NMOS電晶體及三個變壓器，反觀本 發明i若要駆動三個冷陰極螢光燈僅須6個關〇3電晶體及 二個變壓器，比習知之驅動電路少了 6個題〇8電晶體及一 個變壓器，故能大大的降低成本。 第四圖係本發明的第二實施例，該驅動電路3 8與第一 圖之驅動電路10相似，不過三相變壓器18改用△ — △ (DeUa Delta)連接’亦即三相變壓器18係由三個變壓器τχι、τχ2

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及TX3以△ - △方式連接組成，變壓器τχι第一側的接點丨 連接變壓器T X 2第一側的一端1 8 〇 6，變壓器Τ X 2第一側的另 一端1 8 0 8連接至變壓器TX3第一側的一端181〇 ，變壓器τχ3 第一側的另一端1 8 1 2連接到變壓器τχ 1第一側的接點° 1 8 0 2 ，而變壓器τ X 1第二側的接點丨8丨6連接變壓器τχ 2第二 側的一端1818 ，變壓器ΤΧ2第二側的另一端1 8 2 0連接至變一 壓器ΤΧ3第二側的一端1 8 2 2 ，變壓器ΤΧ3第二側的另一端夂 1 8 2 4連接到變壓器TX1第二側的接點1814，其中接點 1 8 0 2、1 8 0 6及1810分別連接節點a、B及C，而接點1814、 1 8 1 8及1 8 2 2分別連接冷陰極螢光燈2 〇、2 2及2 4。此實施例 可減少6個N Μ 0 S電晶體的花費。 、 1 第五圖係本發明的第三實施例，該驅動電路4 〇與第四 圖之電路38相似，不過三相變壓器18改用γ — γ方式連接， 亦即三相變壓器1 8係由三個變壓器以γ — γ方式連接組成， 變壓器ΤΧ1 、ΤΧ2及ΤΧ3第一側的一端1 8 0 2、1 8 0 6及181〇分 別連接節點A、Β及C，另一端1 8 〇 4、1 8 0 8、1 8 1 2連接至^ 考電位GND3 ，而變壓器TX1 、TX2及TX3第二側的一端 多 1814、1818及1822分別連接冷陰極螢光燈2〇、22及24，另 一端1816、1 8 2 0及1 8 24連接至參考電位GND4。此實施例與 驅動電路3 8同樣可減少6個N Μ 0 S電晶體的花費。 ” 若要驅動三個以上的冷陰極螢光燈，可在上述電路 10、38及40中的冷陰極螢光燈2〇、22及24旁並聯多個冷陰 極螢光燈202、222及242，如第六圖之電路42所示。 以上對於本發明之較佳實施例所作的敘述係為闡明之

595268 五、發明說明（6) 目的，而無意限定本發明精確地為所揭露的形式，基於以 上的教導或從本發明的實施例學習而作修改或變化是可能 的，實施例係為解說本發明的原理以及讓熟習該項技術者 以各種實施例利用本發明在實際應用上而選擇及敘述，本 發明的技術思想企圖由以下的申請專利範圍及其均等來決 定0

第11頁 595268 圖式簡單說明 圖式簡單說明 對於熟習本技藝之人士而言，從以下所作的詳細敘述 配合伴隨的圖式，本發明將能夠更清楚地被瞭解，其上述 及其他目的及優點將會變得更明顯，其中： 第一圖係根據本發明的三相變流器架構之驅動電路； 第二圖係第一圖中節點[A，B ] 、[ B，C ]及[C，A ]之間電 壓波形的時序圖； 第三圖係第一圖中流經三個冷陰極螢光燈電流波形的 時序圖； 第四圖係本發明之另一實施例驅動電路； 第五圖係本發明之又一實施例驅動電路；以及 第六圖係根據本發明的應用。 圖式標號說明 10 驅動電路 12 開關組件 122 NMOS電晶體 124 NMOS電晶體 14 開關組件 142 NMOS電晶體 144 NMOS電晶體 16 開關組件 162 NMOS電晶體 164 NMOS電晶體

第12頁 595268 圖式簡單說明 18 二 相 變壓器 1802 變 壓 器TX1第一 側 的 接 點 1804 變 壓 器TX1第一 側 的 接 點 1806 變 壓 器TX2第一 側 的 接 點 1808 變 壓 器TX2第一 側 的 接 點 1810 變 壓 器TX3第一 側 的 接 點 1812 變 壓 器TX3第一 側 的 接 點 1814 變 壓 器TX1第二 側 的 接 點 1816 變 壓 器TX1第二 側 的 接 點 1818 變 壓 器TX2第二 側 的 接 點 1820 變 壓 器TX2第二 側 的 接 點 1822 變 壓 器TX3第二 側 的 接 點 1824 變 壓 器TX3第二 側 的 接 點 20 冷 陰 極螢光燈 202 冷 陰 極螢光燈 22 冷 陰 極螢光燈 222 冷 陰 極螢光燈 24 冷 陰 極螢光燈 242 冷 陰 極螢光燈 26 在 節 點A，B之間 的 電 壓 波 形 28 在 即 點B，C之間 的 電 壓 波 形 30 在 節 點C，A之間 的 電 壓 波 形 32 電 流I 1的波形 34 電 流I 2的波形

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595268 圖式簡單說明 36 38 40 42 電流I 3的波形 驅動電路 驅動電路 驅動電路

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Claims (1)

1. 595268 六、申請專利範圍 1 · 一種三相變流器架構之驅動電路，包括： 一第一開關組件，包含一第一高位側開關元件連接在 一輸入電壓及一第一節點之間，一第一低位側開 關元件連接在該第一節點及一參考電位之間； 一第二開關組件，包含一第二高位側開關元件連接在 該輸入電壓及一第二節點之間，一第二低位側開 關元件連接在該第二節點及參考電位之間；

   一第三開關組件，包含一第三高位側開關元件連接在 該輸入電壓及一第三節點之間，一第三低位側開 關元件連接在該第三節點及參考電位之間；以及 一三相變壓器，其第一側具有三個端點分別連接該第 一、第二及第三節點，其第二側具有三個端點分 別連接一第一、一第二及一第三負載； 其中，該等開關元件受控開啟及閉合以分別在該第一 及第二節點之間產生一第一交流電壓，在該第二 及第三節點之間產生一第二交流電壓，以及在該 第三及第一節點之間產生一第三交流電壓，而被 該三相變壓器轉換產生一第一交流電流至該第一 負載，一第二交流電流至該第二負載，以及一第 三交流電流至該第三負載。

   2 ·如申請專利範圍第1項之驅動電路，其中該三相變 壓器包括二個變壓器串接。 3 -如申請專利範圍第1項之驅動電路，其中該三相變 壓器包括三個變壓器以Y - Y方式連接。

   第15頁 595268 六、申請專利範圍 4.如申請專利範圍第1項之驅動電路，其中該三相變 壓器包括三個變壓器以△ - △方式連接。 5 ·如申請專利範圍第1項之驅動電路，其中該第一、 第二及第三交流電壓的相位各相差1 2 0度。 6. 如申請專利範圍第1項之驅動電路，其中該第一、 第二及第三交流電流的相位各相差1 2 0度。 7. 如申請專利範圍第1項之驅動電路，其中每一該開 關元件並聯一二極體。 8 .如申請專利範圍第1項之驅動電路，其中該等高位 側及低位側開關元件係NMOS電晶體。 9.如申請專利範圍第1項之驅動電路，其中該輸入電 壓係一直流電壓。 1 0 .如申請專利範圍第1項之驅動電路，其中每一該負 載包含至少一冷陰極螢光燈。 1 1 . 一種驅動方法，包括下列步驟： 在一輸入電壓及一參考電位之間連接一第一開關組 件，其包含一第一高位側開關元件串接一第一低 位側開關元件； 在該輸入電壓及參考電位之間連接一第二開關組件， 其包含一第二高位側開關元件串接一第二低位側 開關元件； 在該輸入電壓及參考電位之間連接一第三開關組件， 其包含一第三高位側開關元件串接一第三低位側 開關元件；

   第16頁 595268 圍 範 利 專控 請 中 六 別， 分壓 以電 合流 閉交 及一 啟第 開一 件生 元產 關間 開之 側點 位節 低二 及第 側及 位一 高第 等該 該在 制 壓壓 流流 交交 二三 第第 1 一 生生 產產 間間 之之 點點 節節 三一 第第 及及 二三 第第 該該 在在 1 至 流 一^¾ 流 交 一 第- 生 產 壓 電 流 交 三 第 至- 及第 以該 換 轉 至載 流負 電三 流第 交一 二至 第流 一電 ，流 載交 負三 一第 第一 及 以 -35 負 二 第 利 專 請 中 如 第 圍 /Γ也 2 12 1第1 差 差 圍 s S 各Ϊ各 位料位 s S 才青才 勺 言 勺 AP 白 曰 壓 U流 ^H^亏 流13流 交 交 亥 亥 =口=口 第 圍 範 利 專 請 中 如 項度項度項 每 制 控 括 包 更 法 方 之 少 至 推 各 流 流 交 三 第 至 冷 之。之 方 方 每 第 制 該 控 以 括 括 包 包 更 更 法 法 光 螢 極 陰 驟 步 列 下 括 包 法 方 驅 UOul 種 交 相 三 生 產 以 •,壓 壓電 電流 流交 交相 相三 三該 生換 產轉 器器 M 壓 變變 ΘΜ 0H 才才 三三 一-用用 JUJ ΑΊ 少 至 推 各 流 及電 以流 ;交 流相 電三 流該 用 利 燈 光 螢 極 陰 冷 如W如 6巟7 1 :/ 1—_ 交 相 申 彼 壓 中 專 專 此 請‘請 第 圍 範 有 具 第 圍 目 才 AV 白 流 電 流 交 目 才 差 相 各 法1法 - 為| 方 方 -差 > 之 之。 項❿項度 目 5 才 5 ] 更度更 三 該 制 控 括 包 三 該 制 控 括 包

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