TWI232018B - High frequency power source control circuits and protective circuits apparatus - Google Patents

Description

1232018 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係一種應用於大型或超大型LCD監視器之背光源裝置，其需多 支並聯連接冷陰極管（Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)做為光源， 其所需之高頻電源為電子式安定器或電源交換器所供應，以得單一工作頻 率、電路穩定、高光效率、高品質、失真小的冷陰極管群之保護，本發明 則提供其量測與保護電路及脈波寬度調變（PWM)之精密穩定電壓及脈波 寬度調變（PWM)之精密穩定電流之技術，供電於TFT LCD TV系統。 【先前技術】 習知冷陰極管使用在LCD監視器之背光源上，一組變換器（Inverter)

一般點焭一支或二支冷陰極管，其用在大型LCD監視器或電視大型LCD 登幕上，則需採用五组或十組以上之變換器，此時將有以下之缺點： 1.幾十支以上冷陰極管群中有一支損壞不亮時，無法有效測量出，影響 LCD監視器品質。 2·各組變換器之高頻工作鮮多少均有差異，因此在lcd監視器上會產生 夕種干擾頻率，增加電磁干擾去除技術之成本負擔。 3.夕組I換H之壓輸出大小多少會有些不同，因此影響冷陰極管之 亮度不一，影響LCD監視器之品質。 4·採用多組變換器之成本較單—電子式安定器或單—變換器之成本高。 T此如何針對上述習用冷陰極管使用在LCD監視器之背光源上之缺 ”占提出種新穎的解決方案，設計出一種冷陰極管群保護電路，不僅當 成十支XJi冷陰極官群中有_支損壞不糾，可以有效測量出，並且以脈 1232018 波寬度調變（PWM)之精密穩定電壓或脈波寬度調變（pWM)之精密穩定 電流之技術，以維持LCD監視器品質，且可以解決習知多組變換器頻率干 擾、構造複雜及成本高之缺失，長久以來一直是使用者殷切盼望及本發明 人欲行解決之困難點所在，而本發明人基於多年從事於電子產業的相關研 究、開發之實務經驗，乃思及改良之意念，經多方設計、探討、試作樣品 及改良後，終於研究出一種冷陰極燈管之保護電路，以解決上述之問題。 【發明内容】 為了有效提供在大型或超大型LCD監視器之背光源需求： 本發明之第1目的為提供-冷陰極管群保護裝置，以解決習知多組變 換器之缺失。 本發明之第2目的仍應用電子式安定器鱗__高頻電源，以解決習知 多組變換器頻率干擾及成本高之缺失。 本發明之帛;3目㈣提供大型或超大型之LCD監視H，LCD電視螢 幕，LCD廣告設施等背光源之需求。 本發明之第4目的仍是在多只並聯冷陰極管群中，每一支CCFL皆能 單獨獲得設定CCFL管之麵控制，鱗決部份CCFL管之不良及提早衰 化之問題。 本發明之第5目的仍是提供—驗寬度調變（pWM)之精雜定電壓 及脈波寬度觀（PWM)之精密穩定電流之裝置，以改善習知無法穩壓或 穩流供電於CCFL管群之缺失。 本發敗帛6目的級供雛之種魏，赠縣案麟成其目的 與功效，並可據以實施。 1232018 為了解決習知多組變換器應用大型LCD監視器之缺失，本發明有下列之 特徵： 1·冷陰極管群之每-支冷陰極管所_之量測元件，依其冷陰極管之特徵 與要求，可採用單-高精讀值之高壓電阻，或二極體（Diode)群。 2·光電麵5器依其#要可採用—般光電輪合器（phGto_pier)或光電問流 ^(photothynstor coupler)LED t , 初級側之電源係由單一冷陰極管串聯之量測元件兩端之電壓經限流電阻 供應。 3·為提高光_合器之她端歧，_全波整流料，以其直流正端與 直流負端接光電麵合器之初級侧。 4·保遵電路中之過電流、低電流、過電壓及低電壓比較器電路，其功能可 達成冷陰極官群之開路，斷路，高頻電源之過高電壓引起之過高電流， 及過低南頻電壓引起之過低電流之設定比較，以達成保護及提高光源品 質之目的。 5·延時電路之特徵為當電子式安定器工作穩定後，冷陰極管群全亮穩定情 /兄下’經所需時間後，過電流、低電流、過電壓及低電壓比較器電路才 開始動作’以判定高頻電源電路應為供電或斷電狀態，其延時電路之延 時動作時間，視其冷陰極管群之數量、特性與品質而定。 6·直机電源供應電路之直流高壓電源輸入可取自主動功因校正電路之升壓 直/;,L電源端’或經升壓後之直流電源端，其採用PWM之直流供應電源 電路’其輪出直流電源則供給延時電路及脈波寬度調變電路及高頻功率 1232018 輸出電路及冷陰極管群保護電路。 7·高頻功率輸出電路採用全橋式解橋式振盪電路，具有單-之高頻電 源，足夠之兩頻輸出功率，單一之輸出電壓值。 8·在CCFL管群中，每一支CCFL管群皆可得設定之管電流補償，可大大 提昇LCD監視器、LCD電視、LCD廣告設施之品質。 9·以PWM精密穩壓電路及PWM精密穩流電路可提升CCFL管群之光源 口口質及供電於CCFL管群之電壓或電流之穩定度。 圖一為本發明高頻電源控制電路及保護裝置之方塊圖。 圖二為本發明之高頻電源控制電路。 圖三為本發明之過電流、低電流保護電路實施例。 圖四為本發明之過電壓、低電壓保護電路實施例。 圖五為本發明之冷陰極管管電流控制電路實施例一。 圖六為本發明之冷陰極管管電流控制電路實施例二。 圖七為本發明之冷陰極管管電流控制電路實施例三。 圖八為本發明脈波寬度調變電路及高頻功率輸出電路之電流控制實施例 —〇 圖九為本發明脈波寬度調變電路及高頻功率輸出電路之電流控制實施例 二。 圖十為本發明脈波寬度調變電路及高頻功率輸出電路之電流控制實施例 一 〇 圖十一為本發明脈波寬度調變電路及高頻功率輪出電路之電壓控制實施 1232018 例0 圖十一為本發明之延時電路。 圖十三為本發明冷陰極管群保護電路之全電路實施例一。 圖十四為本發明冷陰極管群健電路之全電路實施例二。 圖十五為本發明冷陰極管群保護電路之全電路實施例三。 【實施方式】 如圖一所7F，為本發明高頻電源控制電路及保護裝置之方塊圖，其係 由主動功因校正電路100、直流電源供應電路2〇〇、直流電源負載系統娜、 脈波寬度調變電路及高頻功率輸出電路·、冷陰極管群賴電路500及啟 動電路600所構成，其主動功因校正電路1〇〇 &含有輸入電源端、防電擊、 防電磁干擾等電路襞置’而其直流電源負載系統3〇〇可供電於所⑽W 之Tuner系統，或其它大型LCD板之供電系統。 如圖二所示，為本發明之高頻電源控制電路，在主動功因校正電路ι〇〇 之輸入端為交流電源輸人端，其輸人電壓自_至265v，電源頻率5〇他 或6〇HZ皆可共用，其交流電源經保險絲（Fuse)，防電擊元件ZRl、ZR2， 電磁干擾聽電路係由Ll與l2 _、_減電容^組c所縣，為防輸入 電源瞬間>冑紅發生，亦設有貞溫度絲電阻元件NTC加轉護，交流電 源經保護電路後送到全波整流器阳之交流端，而全波整流器叫之直流 側正電端與貞電齡職電於絲功因校正電路1GG，再由主動功因校正積 體電路1C!執行功率因數之校正，與電壓提升之功能而在B+端得到約4〇〇v 左右直流電源B+，其直流電源B+分別供電於直流電源供應電路20〇與脈 波寬度調變電路及高頻功率輸出電路4〇〇。 1232018

直流電源供應電路200，係由單片開關電源積體電路汇2所構成，其特 徵在具有廣範圍之輸入電壓約自DC 120V至700V，電源效率8〇%以上· 在電壓輸出部份採用可調式精密並聯穩壓積體電路1(：3，可保證得2·5ν〜 36V可調式精密並聯穩壓器之功效，其並設有過電流保護電路，係由比較 積體電路IQ所構成，當負載過載時，由第丨光電耦合器phi負責逼使單片 開關電源積體電路IQ停止動作而無直流電源輸出，第丨光電耦合器phi係 為一種光電閘流體（Photo Thyristor)之結構，直流電源供應電路2〇〇之直 流輸出分成四部份，第1部份為供主負載直流電源負載系統3〇〇之用，第2 部份為供本發明所有之直流電源使用之N端電源，另外第3部份為M端電 源與第4部份為〇端電源為供電於胍衝寬度調變電路及高頻功率輸出電路 400之功率金屬氧化物場效電晶體p〇WER M〇SFET 1及p〇WER MOSFETT2之閘極電源所需，其四種電源之輸出皆為獨立之供電方式為其 特徵。 脈波寬度調變電路及高頻功率輸出電路4〇〇,其脈波寬度調變電路以脈 波寬度調變積體電路(PWM 1C)為主電路，如MC 3520、UC3842或UC1864 等，本電路之特徵在於應用第2及第3光電耦合器Ph2、Ph3，做為控制脈 波寬度調變積體電路1C5脈波寬度之元件及應用操作放大器積體電路IC6 (Opemticmal amplifier 1C) ’將積體電路％之鋸齒波加以放大控制，以得 最佳之控制效果；積體電路IQ之二輸出端分別供應第4及第5光電耦合器 PI14、Phs將脈波信號傳送到功率金屬氧化物場效電晶體p〇WER M〇SFET !\、POWER MOSFET T2之閘極端，而其功率金屬氧化物場效電晶體 1232018 POWERMOSFETTii閘極由Μ端直流電源供應，功率金屬氧化物場效電 晶體POWERMOSFETT2之閘極由Ο端直流電源供應，其特徵為得兩功率 金屬氧化物場效電晶體POWER MOSFET T!、POWER MOSFET T2之輸入 端無雜訊干擾半橋式振盪電路及取代傳統式用變壓器耦合方式，另一特徵 為〇端與Μ端直流電源皆為獨立電源，其半橋式振盪電路之輸出端K、L 端分別接在高頻變壓器TS之初級線圈K、L端，而其次級圈端設有供冷陰 極管CCFL專用之一組線圈Η端為供電壓檢測及保護電路專用之一組線圈 端。 啟動電路600之動作原理為當直流電源負載系統300受有直流電源供 應時，其會產生一電壓給予回應，此電壓可設為5V或其它值，當啟動電路 600之輸入端受有電壓時，其第6光電耦合器Pb之次級側成on狀態，此 時N端直流電源經第6光電耦合器Phs之次級側到時間常數電阻Rl串聯第 7光電耦合器Ph?之LED再串聯時間常數電容器Q，而形成短時間控制電 路，即LED亮一時間後即不亮，當LED亮時，其光電耦合器Ph7之次級側 將積體電路之控制電壓極⑹短路，此時積體電路1(：5之二輸出電壓之脈 波寬度最大，以此特徵做為啟動之作用。 直流電源負載系統300以TFT LCD TV之Tuner為一側，當直流電源 供應系統200在有電源供應直流電源負載系統300時，其直流電源負載系 統300之輸出側會有一電壓輸出，做為本發明之啟動電源，此輸出側電壓 係送到啟動電路600之輸入端，供啟動之用。 如圖三所示，為本發明之過電流、低電流保護電路實施例。本發明冷 1232018 陰極管群賴祕5GG ’冑輕顧Ts之她圈κ、L端翻二之脈波寬 度调變電路及⑥頻功率輸出電路4GG之半橋式振i電路之κ 、L端，而高頻 變壓器TS之次級圈端F、G端接至冷陰極管CCFL電路，其特徵為F端接 南壓電容n cH，串接冷陰極管CCFL，再串聯連接二只橋式整流器Dg2、 DG3 ’再串接-測s電阻RM1，此係-單元冷陰極管組之基本組合，在F、 G端上可接多組此單元之基本組合。 保護電路設有過電流、低電流、過電壓及低電壓保護電路，冷陰極管 CCFL單元之測量電阻Rmi電阻兩端電壓過大時，可顯示ccfl單元有短路鲁 或漏電，此時rm1兩端之壓降大增，此時高頻電流經整流二極體Dm整流後， 由濾波電谷器CM1濾波後成直流電壓特徵，送至比較器A〗與、做一電壓比 較’ ^滤^皮電谷器CM1兩端之電壓高於A4之負極端之電壓時，其、輸出一 正電壓經二極體^到限流電阻r1g到光電耦合器Ph8之LED，此時光電耦 合器Ph8之輸出侧呈on狀態，此時脈波寬度調變電路之積體電路1(：5之禁 止柱(I5)因閘流體SCRi已呈Turn ON狀態，而使積體電路];q之禁止柱(15) 呈零電位狀態，而使積體電路IQ停止動作，而半橋式振盪電路亦停止動鲁 作，而高頻變壓器TS之K、L端，F、G端皆無電壓，而達到過電流保護 之目的；若測量電阻rm1兩端之電壓過低或無電壓時，此即表示冷陰極管 CCFL開路或F、G兩端之電壓太低，此時比較器A動作，輸出一正電壓 經二極體D2到限流電阻Rl〇到光電耦合器Phs之LED，此時％之輸出侧 呈ON狀態’而使積體電路％停止動作，高頻變壓器TS2F、g端無電 壓出現，而達到低電流保護之目的。 12 1232018 如圖四所示，為本發明之過電壓、低電壓保護電路實施例。在其高頻 變壓器TS次級圈F、G端之間做一抽頭Η端做為測量電壓點，以判讀ρ、 G端之電壓高低，其Η端經二極體A整流後再經濾波電容器Cm2，而成直 流電壓，其Η、G端之電壓與F、G端成比例圈數關係，依此比例η、G端 可判讀F、G端之電壓大小，因此若ρ、g端之電壓上升，η、G端之電壓 亦上升，此時濾波電容器Cm兩端之電壓亦上升，若濾波電容器Cm2之電 壓高於所設定比較器As之負極端電壓時，比較器八5輸出一正電壓經二極 體D4 ’及限流電阻Rn到光電耦合器phu之LED端，使Phn之輸出側呈籲 ON狀態，於是圖二之積體電路IQ動作停止，高頻變壓器j?、G兩端之電 壓消失，而達到過電壓保護之目的；當F、G兩端之電壓過低時，Cm2兩端 之電壓亦下降，此時比較器4產生一正電壓輸出，經二極體〇5到限流電 阻Rn再到光電搞合器Phn之LED，此時光電耦合器Phn之輸出側呈〇>1 狀態，同過電壓之效果，其咼頻變壓器TS之F、G無電壓輸出，而達成過 低電壓保護之目的。 如圖五所示，為本發明之冷陰極管管電流控制電路實施例一，其動作鲁 原理為：先設冷陰極管CCFL之管電壓為Vi，高壓電容器&兩端之電壓為 V2，第2橋式整流器DGAjL負電輸出端接到光電耗合器％之輸出端， 當光電耦合器Ph9之輸出侧呈OFF狀態時，其崩潰電壓值設為100V ;呈 ON狀態時為〇.4V ’同理’當光電耦合器phi〇之輸出侧呈〇FF狀態時，其 崩潰電壓值設為100V，呈ON狀態時為〇 4V，為求簡單說明起見，橋式整 流器DG2呈ON狀悲之壓降為〇ν，呈〇FF狀態時為％ ,橋式整流器Dg3 13 1232018 呈ON狀態時之壓降為OV，呈OFF狀態時為V4,而測量電阻兩端之 壓降為V5，並設高頻變壓器ts兩端之電壓為VpG，其 Vn^Vi+Vz+Vs+VAV5，設VfllOOV即冷陰極管CCFL之標準值之設定， V3與 V4有四種狀況出現，i.v3+V4、2.V3+OV、3OV+V4及 4· OV+OV，因 為V3+OV=OV+V4，所以有三種狀況··（1)當冷陰極管CCFL之管電流太 小時，要用第二狀態OV+OV，以使管電流上升；（2)若冷陰極管CCFL管 電流太大時，要用第一狀態Vs+V4，使管電流下降；（3)在平時正常冷陰 極吕CCFL ^電時為第二狀況V3+OV或OV+V4。因此Vfg=Vi+V2+V5中， 其執行V3與V4之功能係由比較器烏與為來執行，如v^v4各設為1〇〇v,

Vr^llOOV，V5=10V，此時若VFG上升200V時，v5值上升因CCFL管電流 提高而上升大於ιόν,此時光電耦合器拖9與Phi〇輸出側呈〇FF狀態，而 把VFG上升之200V抵消；若VFG下降200V時，V5值下降，因冷陰極管 CCFL管電流下降而V5小於1〇v，此時光電麵合器％與~輸出側呈〇N 狀態’而提升VFG值2GGV ;若冷陰極管CCFL管有正常之管電流工作下， 其處本發明第：狀況，比較器^之輸出端輸出一正電壓，使光電齡器phi〇 呈ON狀態’而比較器A!之輸出端無電壓輸出，使光電麵合器拖9呈〇ff 狀態。同理，若高頻變壓器TS之輸出電壓I為固定，其冷陰極管ccfl &電机因故自身有變化時，其比較器^與&亦可執行上述三種狀態，以 調整冷陰極f CCFL管電流，至於％與％之值設定為多少，隨所採用之 冷陰極管CCFL管之特性及絲岭，而不予自限。 圖八所不’為本發明之冷陰極管管電流控制電路實施例二，如圖五 1232018 所示，其設有二組冷陰歸CCFL管紐控路，絲提高冷_^cfl 官電流之控讎圍在圖六巾增加有多組冷陰極f ccfl管電流控制電路， 圖中橋式整流器DGA組至橋式整流器DGn組係表示多組之意，其橋式整流 器DGA，光電麵合器PhA與比較器Aa構成一組，另一組係由橋式整流器 DGN ’光電麵合器PhN及比較器An所構成，其特徵為橋式整流器叫、 DGA、、、DGN與DG3皆為串聯連接，其光電麵合器之輸出侧崩潰電壓隨 需求而定，其動作原理與圖五同。 如圖七所示，為本發明之冷陰極管管電流控制電路實施例三，如圖五鲁 所不’其設有二組冷陰極管CCFL管電流控制電路，若為提高光電麵合器 之崩潰電壓，可將光電麵合器輸出側多只串聯，並增加組數如圖中之DGr 即為多組之意，如為得崩潰電壓每組為25〇v，則可採用二只崩潰電壓為ι〇〇 及一只50V串聯而成，其串聯之光電耦合器組數及控制電路之組數，隨其 需求而定，而不予自限，圖中之高頻濾波電容器(^之功能為使橋式整流器 之正負直流端之輸出為直流，其與圖六之高頻率波電容器Cf相同功能。 如圖八所示，為本發明脈波寬度調變電路及高頻功率輸出電路之電流鲁 控制實施例一。當啟動電路600有5V輸入時，其光電耦合器Ph6i輸出側 呈ON狀態’此時電晶體丁3之射極自N端電源輸出一電壓於u端，同時PWM 積體電路IQ受有供應電壓而處於動作狀態，光電耦合器Ph6之輸出侧供一 電壓於時間常數電阻比，光電耦合器Ph?之LED及時間常數電容器q，其 瞬間光電耦合器Pb之輸出側呈ON狀態，於是積體電路IC5之控制電壓極 (6)電位為光電柄合器Pb輸出端之飽和輸出電壓約為〇·3伏，此時積體電路 15 1232018 IC5之輪出端(11)、（13)之輸出脈波寬度最寬，亦就是高頻變壓器TS之輸出 功率最大，以便執行冷陰極管CCFL管群之點火動作，其經時間常數電阻 Ri與時間常數電容器C〗之充電時間截止後，光電耦合器Ph7之輸出侧呈0FF 狀悲’於是積體電路IC5之控制電壓極⑹恢復原來應有之設定電壓，於是 積體電路IQ之兩輸出端(11)、（13)恢復原先設定之脈波寬度輸出於半橋式 高頻功率輸出電路，使高頻變壓器TS之輸出供電於冷陰極管CCFL管群； 其控制電壓極(6)之電壓受控於光電耦合器ph2、phs，當高頻變壓器Ts之輸 出電壓因受其他因素影響而下降時，在冷陰極管群保護電路5〇〇之橋式整 々il器DG4之正電端與負電端兩端連接有測量電阻R^2之電壓下降，此時光 電麵合器Ph3之輸出側呈0FF狀態，而電晶體Tj〇N狀態，而控制電壓 極⑹之V端電壓下降，於是積體電路％之兩輸出端⑴)、⑽之脈寬加大， 亦就疋光顿σ器Ph4 Ph5輸出於功率金屬氧化物場效電晶體 MOSFETL、T2之脈寬加寬，而使高頻變壓器ts之輸出大增，而達到爾 原先設定之假設當高賴_ TS兩端輸㈣壓下降時之目的；同理，若設 高頻變壓器TS兩端輸出之電壓突然上升，此時光電麵合器Ph2之輸出側呈 ON狀態，於是V點之電壓上升，積體電路％之兩輸出點⑴）、⑽之輸 出脈寬變窄，相對高頻變鞋TS之輸咖下降，而達到補償電壓上升之 ★果W本^月追縱所有之CCFL管群之電流，係根據測量電阻‘ 之電壓值，來控制CCFL管群之她雷法 、〜電机里達到預疋之設定值，本發明之精 密電壓調整器係由一電壓比較器忙， ° 6執行0N與OFF動作之電晶體τ5， 限流電阻R2，二光電麵合II ph 3限^電阻&與穩壓二極體DZi所組 1232018 成。其中限流電阻&與穩壓二極體DZl2中點供應穩壓電源於比較器IC6 之電壓源，電阻R4與穩壓二極體DZ2所組成之供電電路，供電於比較器iC6 之負電極端。測量電阻Rm2可以根據負載電流之大小而決定其電阻值與瓦 特值其比較1C；6之正電極端(S)為取樣端，可與上限電阻&，可變電阻 VR及下限電阻^配合，而取其所需之電流設定值點，而達到穩定電流效 果，其穩壓二極體DZ3為保護本發明精密電壓調整器過電壓而設，其電容 器C2為濾波於由全波整流器DG4所整流之全波電流而設，若所控制之電流 為直流電，則全波整流器DG4與電容器C2則可省略；其光電耦合器ph4之 輸出側電源係Μ端電源供應及光電耦合器1¾5之輸出侧電源係〇端電源供 應，其與N端電源三者各自獨立，各無共通接點，但乃由直流電源供應電 路200所產生，此為本發明特徵之一，而積體電路IC7係為鋸齒波放大之用， 在此需特別聲明者為本發明採用半橋振盪電路或全橋式振盪電路，因其在 本發明之動作原理相同，為應需求而不自限其採用半橋式或全橋式振盪電 路0 如圖九所示，為本發明脈波寬度調變電路及高頻功率輸出電路之電流鲁 控制實施例二。以可調式精密並聯穩壓積體電路IC8取代圖八之IQ、&、 R4、T5、0&及DZ2，二者相比較，本發明可得寬範圍之應用，而IC8所使 用之範圍疋受制於特性規格中，但在某範圍可用之限度内，本發明可採用 現有規格之可調式精密並聯穩壓積體電路IC8而不自限。 如圖十所示，為本發明脈波寬度調變電路及高頻功率輸出電路之電流 控制實施例三。為本發明高頻變壓器TS採用多組次級圈之應用例，自圖中 17 1232018 可知在多組之CCFL管群，其總電流之控制亦可應用圖八之電路加以控制， 其理論同圖八所述之理論，在此不多贅述。 如圖十一所示’為本發明脈波寬度調變電路及高頻功率輸出電路之電 壓控制實施例。係將圖八應用於控制本發明之總電流改為對高頻變壓器TS 兩端電壓之穩定控制，其與圖八之動作原理相同，而僅以高頻變壓器Ts之 Η點為取樣電壓點，對高頻變壓器TS兩端電壓做穩定電壓之控制，圖八之 整流器採全波整流DG4,而其圖十一採用半波整流器〇3，其整流作用相同， 而隨其需要互相採用半波整流器A與全波整波器DG4互換應用而不自限。泰 如圖十二所示，為本發明之延時電路，當本發明啟動時，其過電流、 低電流、過電壓及低電壓保護電路均必需延時一時間後動作，等cCFL管 群點火成功後，其過電流、低電流、過龍及低賴之保齡作才能啟動， 以確保CCFL f群之點火办力所需之時間，其延時時間係由時間常數電阻 R?時間书數電谷Q及麵二極體％所決定，為使接地特性穩定，而採 用石夕控整流器SCR2，但亦可採用刪型電晶體取代，而不自限，當其^ 端之電壓消失時，其時間常數電容器C3之電荷可經由清型電晶體Τ6放籲 電’以得當U端麵電壓供應時，可得準確之延時效果。 如圖十一所不’為本發明冷陰極管群保護電路之全電路實施例一。其 動作原理均已在圖三、圖四、圖五、圖人及計—内說明，而不再資述。 如圖十四所不’為本發明冷陰極管群保護電路之全電路實補二。係將 a Ν端電源改為從高頻電塵器ts之次級圈卜】兩端之電麼，經橋式 Γ 5整机後’由濾波電容器。3〇執行濾波作用，再從橋式整流器DG5 18 1232018 之正負電輸出端接—分壓電阻&。、知，再自分壓電阻I。、知之中點接 二電壓低電壓比較器&、4之正負電極端做一過電壓、低電壓之參考 電堡’而電壓比較器As、A6之設定電壓取自橋式整流器DG5經限流電阻 32再、1穩壓—極體DZ5，再經由三端電壓調整器汉而輸出一供電電壓供 電於冷陰極管群保護電路5〇〇及延時電路，為了避免電路複雜化，而脈波 寬度調變電路及高功率輸出電路彻之部分電路僅以方塊働表示，其電 路圖冋圖十三所示；本電路之特徵為自高頻變麵ts之次級圈I、了兩端， 做為過電壓、低電壓之參考值及供電於ccfl _呆護電路·，而其接地籲 :、如此N端電源在圖一中就可省略，而改由〇端電源供應 ’如圖十 五所示’為本發明冷陰極f群保護電路之全電路實施例三。在此特別聲明 本發明可隨需求，而選„二或圖十五之供電方式而不自限。 紅上所述，當知本發明係一種精密電壓與電流控制電路，應用於脈波 寬度調變（PWM)電路’可使冷陰極管群得到穩定之供電高頻電壓或穩定 之高頻電流，並且使每—冷陰極管群皆能得_#之設定補償電流，以得 最佳之發光效率及提高其光源品質，並設有過電流、低電流、過電壓及低鲁 電壓保護電路，以保護冷陰極管群之安全，而進—步_於抓咖” 或其他大型LCD面板上’以發揮LCD辦最佳之_絲。故本發明實 為-富有新雜、進步性，及可供產業者，應符合專辦請要縣疑， 差依法提請發明專辦請，_ #審查委員早日舒本義專利，實感 德便。 19 1232018 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施綱已，並非絲限林發明 實施之細。即凡依本發财請專利細所述之形狀、構造、槪及精神 所為之均輕化與修飾，均應包括於本發社巾請補範圍内。 【圖式簡單說明】 圖一為本發明高頻電源控制電路及保護裝置之方塊圖。 圖二為本發明之高頻電源控制電路。 圖二為本發明之過電流、低電流保護電路實施例。 圖四為本發明之過電壓、低電壓保護電路實施例。 圖五為本發明之冷陰極管管電流控制電路實施例一。 圖六為本發明之冷陰極管管電流控制電路實施例二。 圖七為本發明之冷陰極管管電流控制電路實施例三。 圖八為本發明脈波寬度調變電路及高頻功率輸出電路之電流控制實施例 —〇 圖九為本發明缝寬度簡電路及高頻辨輸㈣路之電流控制實施例 二。 圖十為本發赚波寬度機電路及高頻功率輸㈣路之電流控制實施例 — Ο 圖十一為本發明脈波寬度調變電路及高頻功率輸出電路之電壓控制實施 例。 圖十二為本發明之延時電路。 圖十二為本發明冷陰極管群保護電路之全電路實施例一。 圖十四為本發明冷陰極管群保護電路之全電路實施例二。 1232018 圖十五為本發明冷陰極管群保護電路之全電路實施例三。 [元件符號說明] 100 主動功因校正（APFC)電路。 200 直流電源供應電路。 300 直流電源負載系統。 400 脈波寬度調變電路及高頻功率輸出電路。 500 冷陰極管群保護電路。 600 啟動電路。 鲁

CrCV……、CH電容器。

Di、D〗、......、D5 二極體。 DG!、DG2、......、DG5 全波整流器。 IG、IC2、··.·.·ICt 積體電路。 L1、L2 電感器。 NTC 負溫度係數電阻元件。 SCR! > SCR2 閘流體。 鲁

Ri、R2、......、Rmi 電阻。 ' TS 高頻變壓器。

Phi、Ph2、......、Phu 光電搞合器。 Τι >T5 功率金屬氧化物場效電晶體（POWERMOSFET)。 VR 可變電阻。 ZRi > ZR2 防電擊元件。 21

Claims (1)

1232018 拾、申請專利範圍： 1、一種高頻電源控制電路，其包括： 主動功因校正電路：輸入端為交流電源，具有功率因數之校正與電壓 提升之功能； 直流電源供應電路：提供直流電源； 負載系統：為直流負載,· 脈波寬度調變電路及高頻功率輸出電路：其脈波寬度調變電路以脈波 寬度調變積體電路為主電路； 啟動電路：當負載系統受有直流電源供應時，其會產生一電壓給予回 應，以此特徵做為啟動之作用； 其可使冷陰極管群得到穩定之供電高頻電壓或穩定之高頻電流，並且 使每一冷陰極管群皆能得到適當之設定補償電流，以得最佳之發光效 率及提高其光源品質。 2·如申請專利範圍帛1項之電路，其中主動功因校正電路之輸入端為交流 電源輸入端，其輸入電壓自85V至265V，電源頻率50Hz與όΟΗζ皆 可共用。 3·如申請專利細第1項之電路，其中直流電源供應電路，係由單片開關 電源積體電路所構成，其特徵在具有廣範圍之輸入電壓約自 DC 120V 至700V，電源效率80%以上；在電壓輸出部份採用可調式精密並聯穩 壓積體電路，可保證得2.5V〜36V可調式精密並聯穩壓器之功效。 4·如申請專利細第3項之f路，其巾直流魏供應電麟有過電流保護 電路，係由比較積體電路所構成，當負載過載時，由光電耦合器負責逼 l232〇18 使單片開關電源積體電路停止動作而無直流電源輸出。 5·如申請專纖_ 4項之電路，其巾光絲合H係為-種光電間流體 (Photo Thyristor)之結構。 6·如申請專利範圍第3項之電路，其中直流電源供應電路之直流輪出係多 組輸出，各組採獨立供電方式。 7·如申請專利範圍第1項之電路，其中負載系統以TFT LCD ^之丁而过 為一側，當直流電源供應系統在電源供應直流電源負載系統時，其輸出 侧會有-電壓輸出，做為本發明之啟動電源，此輸出侧電壓係送到啟動 電路之輸入端，供啟動之用。 8·如申請專利範圍第1項之電路，其中脈波寬度調變電路使用光電耦合 器，做為控制脈波寬度調變積體電路脈波寬度之元件及應用操作放大器 積體電路，將麵波加磁大控制，轉最佳之控做果脈波寬度調變 積體電路為主電路。 9.如申請專利範圍帛！項之電路，其中脈波寬度調變電路及高頻功率輸出 電路之積體電路輸出端分別藉由光電耗合器將脈波信號傳送到功率金屬 氧化物場效電晶體（POWER M0SFET)之閘極端，其特徵為得兩功率 金屬氧化物場效電晶體（POWER MOSFET)之輸入端可避免雜訊干擾 半橋式振盪電路，以取代傳統式變壓器耦合方式。 10·如申請專利範圍第9項之電路，其中脈波寬度調變電路及高頻功率輸出 電路之光電耗合器所需直流電源皆為獨立電源，其半橋式振盈電路之輸 出端端分別接在高頻變壓ϋ之初級線圈端，而其次級圈端設有供冷陰極 1232018 管專用之一組線圈端與供電壓檢測及保護電路專用之線圈端。 11·如申請專利範圍第10項之電路，其中半橋式振盪電路可以是全橋式振 盪電路。 12·如申請專利範圍帛1項之電路，其中脈波寬度調變電路及高頻功率輪出 電路更包含精欲電塵調整器，其係由一電壓比較器，執行ON與off動 作之電晶體、限流電阻、光電耦合器、限流電阻與穩壓二極體所組成， 可供電於比較器IQ之電壓源，及供電於比較器IQ之負電極端及正電極 端，測量電阻可以根據負載電流之大小而決定其電阻值與瓦特值。 13·如申請專利範圍第11項之電路，其中精密電壓調整器可用可調式精密 並聯穩壓積體電路取代。 14·如申請專利範圍第i項之電路，其中啟動電路係當負載系統受有直流電 源供應時，其會產生一電壓給予回應，此電壓可設為5V或其它值，當 啟動電路之輸入端受有電壓時，其光電耦合器之次級側成〇N狀態，此 時N端直流電源經光電耦合器之次級側到時間常數電阻串聯光電耦合器 之led再串聯時間常數電容器，而形成短時間控制電路，即led亮一 時間後即不免’當LED亮時，其光輸合n之次級侧將脈波寬度調變電 路之積體電路之㈣電壓極短路，此時積體電路之二輸出電壓之脈波寬 度最大，以此特徵做為啟動冷陰極管群點火之作用。 15· —種高頻電源控制電路，具有如申請專利範圍第1至14項中任一項之 電路，其包括保護電路，用以保護負載，其高頻變壓器之初級圈接脈 波寬度調變電路及高頻神輸出·之半橋式振盪電路，而高頻變壓 1232018 器之次級圈接至冷陰極管電路。 •如申明專她圍第15項之電路，其中高頻變壓器採用多組次級圈，其 特徵為各組次級圈可獨立供電於冷陰極管電路。 7·如申μ專利補第15項之電路，其中半橋式振盪電路可以是全橋式振 盪電路。 .如申-月專利|&圍第15或16或17項之電路，其中保護電路之特徵為高 頻變壓器次級圈接—或多個高壓電容器，—冷陰極管，—或多個橋式 整流器’-或多個測量電阻，彼此串聯為—料冷陰極管組之基本組 合0 19.如申請專利範圍第18項之電路，其中保護電路之冷陰極管組之基柏 合可以並聯多組。 2〇·如申請專利範圍第15或1喻或_之電路，其中保護電路具有遇 電流、低電流保護電路，當冷陰極管群單元之測量電阻兩端電壓過大 /直7陰極&群早A有祕或漏電，以達到過電流保護之目的。 21·如申請專利範圍第18項之 ，/、中保護電路具有過電流、低電流保 濩電路，备冷陰極管群單元 極^^里電阻兩端電壓過大時，可顯示冷陰 吕群早％有短路或漏電1達到過電流保護之目的。 22.如申請專利範圍第15或16或π 電流、低電流保護電路，、、項之電路，其中保護電路具有過 "田心電阻兩端之電麼過低或無電虔時，此 低電流保護之目的。 ⑽心电度雜以達到 1232018 23·如申請專利耙圍第18項之電路，其中保護電路具有過電流、低電流保 護電路，當測量電阻兩端之電壓過低或無電壓時，此即表示冷陰極管 群開路或尚頻邊壓器次級圈兩端之電壓太低，以達到低電流保護之目 的。 24·如申請專利把圍第15或16或17或19項之電路，其中保護電路具有過 電壓、低電壓保護電路，其高頻變壓器次級圈之間做—抽頭H端做為 測里電壓*點以判廣次級圈之電壓高低，其Η端經二極體整流後再經 據波電容器，而成直流電壓，其高頻變壓器之量測電壓與次級圈之電 壓成比例圈數關係，依此比例量測電壓端可判讀次級圈端之電壓大小。 巧·如申請專利範圍第18項之電路，其中保護電路具有過電壓、低電壓保 遵電路’其焉頻變壓器次級圈之間做一抽頭Η端做為測量電壓點，以 判讀次級圈之電壓高低，其Η雜二極雜讀碰·電容器，而 成直流賴，其高麵顧之制電輪她社電麵比姻數關 係，依此比例量測電壓端可判讀次級圈端之電壓大小。 26. 如申請專利範圍第25項之電路’其中保護電路具有過電壓、低電壓保 護電路，其高頻變壓器次級圈兩端之電壓上升，量測電壓端之電壓亦 上升，此喊波電容器兩端之電壓亦上升，若缝電容器之電壓高於 所設定比較器^之負極端電壓時，比較器&輸出—正電壓使積體電 路IC5動作停止’高頻變壓器次級圈兩端之電壓消失，以達到過電壓保 護之目的。 27. 如申請專利範圍第25項之電路，其中保護電路具有過電壓、低電壓保 1232018 蔓^ /、τ%頻變壓器次級圈兩端之電壓過低時，遽波電容器兩端之 電壓亦下降，此時比較器Αό產生一正電壓輸出，此時高頻變壓器之次 級圈兩端無電壓輸出，以達成過低電壓保護之目的。 28·如申請專利範圍第15或16或Π或19項之電路，其中保護電路同時具 有過電流、低電流、過電壓、低電壓保護電路。 29·如申請專利範圍第18項之電路，其中保護電路同時具有過電流、低電 流、過電壓、低電壓保護電路。 30·如申請專利範圍第18項之電路，其中橋式整流器直流正端接至光電輕 合器集極，負端接至光電麵合器射極，光電輕合器之led之Ν型端接 地’ P型、接至比較器輪出端，以控制冷陰極管管電流。 31·如申明專利範圍第19項之電路，其中橋式整流器直流正端接至光電麵 合器集極’負端接至光電麵合器射極，光電麵合器之led之N型端接 地’ P型‘接至比較器輪出端，以控制冷陰極管管電流。 32·如申明專利範圍第30或31項之電路，其中光電麵合器輸出側使用一或 多個串聯，隨其需求而定，而不予自限。 33· -種冷陰極管倾電路，其特徵為高舰壓器次級雖_或多個高壓電 心益冷陰極官’-或多個橋式整流器…或多侧量電阻，彼此 串聯為一單元冷陰極管組之基本組合。 34.如申請專利範圍第33項之電路，其中冷陰極管組之基本組合可以並聯 多組。 35·如申清專利犯圍第33至34項之電路，其更包含延時電路，其延時時間 1232018 係由時間常數電阻，時間常數電容及穩壓二極體所決定。 36·如申明專利範圍第％或^項之電路，具有過電流、低電流保護電路， 當冷陰極管群單元之測量電阻電阻兩端電壓過大時，可顯示冷陰極管 群單元有短路或漏電，以達到過電流保護之目的。 37·如申請專利範圍第35項之電路，具有過電流 '低電流保護電路，當冷 陰極官群單元之測量電阻電阻兩端電壓過大時，可顯示冷陰極管群單 几有短路或漏電，以達到過電流保護之目的。 38·如申睛專利範圍第33或34項之電路，具有過電流、低電流保護電路， 菖測嚴電阻兩端之電麼過低或無電壓時，此即表示冷陰極管群開路戋 河頻變壓H次級圈兩端之籠太低，以達到低電流保護之目的。 39·如申請專利範圍帛35項之電路，具有過電流、低電流保護電路，當測 量電阻兩端之電壓過低或無龍時，此即表示冷陰極f群開路或高頻 變壓器次級圈兩端之電壓太低，以達到低電流保護之目的。 4〇·如申請專利範圍第33或34項之電路，具有過電壓、低電壓保護電路， 其南頻變壓II她圈之間做-細貞H賴為·賴點，以判讀次級 圈之電壓高低，其Η端經二極_流後再經渡波電容器，而成直流電 壓，其高觀壓器之制與:她圈之電壓成比姻數關係，依此 比例量測電壓端可判讀次級圈端之電壓大小。 41.如申請專利範圍帛35項之電路，具有過電壓、低賴保護電路，其高 頻變壓器次級圈之間做-抽頭Η端做為測量電壓點，以判讀次級圈之 電壓南低，其Η雜二極體整流後再經濾魏容器，而成直流電麗， 1232018 其高頻變壓器之量測電壓與次級圈之電壓成比例圈數關係，依此比例 量測電壓端可判讀次級圈端之電壓大小。 42·如申請專利範圍第41項之電路，具有過電壓、低電壓保護電路，其高 頻變壓器次級圈兩端之電壓上升，量測電壓端之電壓亦上升，此時濾 波電谷器兩端之電壓亦上升，若濾波電容器之電壓高於所設定比較器 八5之負極端電壓時，比較器輸出一正電壓使積體電路ic5動作停 止，高頻變壓器次級圈兩端之電壓消失，以達到過電壓保護之目的。 43·如申睛專利範圍第41項之電路，具有過電壓、低電壓保護電路，其高 頻變壓器次級圈兩端之電壓過低時，濾波電容器兩端之電壓亦下降， 此時比較器As產生一正電壓輸出，此時高頻變壓器之次級圈兩端無電 壓輸出，以達成過低電壓保護之目的。 44·如申請專利範圍第33或34項之電路，同時具有過電流、低電流、過電 壓、低電壓保護電路。 45·如申请專利範圍第35項之電路，同時具有過電流、低電流、過電壓、 低電壓保護電路。 46·如申睛專利範圍第33或34項之電路，其中橋式整流器直流正端接至光 電耗合器集極，負端接至光電輕合器射極，光電柄合器之咖之_ ‘接地’ P 接至比較II輸出端，以控制冷陰極管管電流。 47·如申請專利範圍第35項之電路，其中橋式整流器直流正端接至光電麵 口器集極’負端接至光電耗合器射極，光電搞合器之led之N型端接 地’ P型端接至比較器輸出端，以控制冷陰極管管電流。 1232018 48. 如申請專利範圍第46項之電路，其中光電耦合器輸出側使用一或多個 串聯，隨其需求而定，而不予自限。 49. 如申請專利範圍第47項之電路，其中光電耦合器輸出側使用一或多個 串聯，隨其需求而定，而不予自限。