TWI302683B - A primary side current balancing scheme for multiple ccf lamp operation - Google Patents

Description

1302683 九、發明說明： 本申請案主張於2004年4月7號向美國專利局提出之 臨時申請案第60/560,031號的優先權，名稱為r多個冷 陰極螢光燈管操作的一次側電流平衡方法」，該專利申請 案所揭露之内容係完整併入於本說明書中。 【發明所屬之技術領域】 本發明是概略關於電流平衡，特別是關於使用平衡的串

聯變壓器組以平衡背光系統中多個燈管中之間的電流。 •【先前技術】 "L 在液晶顯示器（LCD)應用中，需要背光去照亮螢幕以 產生可視的顯示。當增加液晶顯示器面板的尺寸時（例 如，LCD電視或大螢幕LCD監視器），冷陰極螢光燈管 (CCFL)月光系統可由多個燈管操作，以得到用於顯示螢 幕之，品質的照明。對於多個燈管操作的挑戰之一是如何 維持實質上相等或控制用於各自燈管的操作電流，從而在 #顯示螢幕上產生預期的照明效果，同時減少電子控制和電 源切換設備以減少系統成本。下面討論一些困難之處。 冷陰極螢紐管的操作電壓 < 變化典型地大約是給定 電流位準的獅。當多個燈管橫跨共用電源以並聯連接 時，不使用電流平衡機制就難以達到燈管之間的電流相等 共用:此外，在點亮具有低操作電壓的燈管之後，可能益 法點亮具有高操作電壓的燈管。 …、 在用多個燈管建構顯示面板中，難以給每個燈管提供一 樣的周圍條#。因此，每個燈管的寄生參數不同。有時候， 94110958 1302683 燈管的寄生參數（例如寄砵雷七中 〜生電阻或寄生電容）在典型的燈 Η 布局t變化很大。寄生電容的差異導致在高頻和高電舞 操作條件下每個燈管的不同電容茂漏電流，每個燈管的^ 效燈管電流（進而其亮度）是可變的。 控制電流共用的-個辦法是串聯連接變壓器的一 圈及橫跨M H的二次線g以連接燈f。由於在這種二構 中流經-次線圈的電流實f上相#，可以由安培阻數㈣ 機制來控制流經二次線圈的電流。以此一方式，二次電流 (或燈官電流）可以由共用一次電流調整器和變壓器 比來控制。 ϋ 當燈管的數目及其引起的變壓器數目增加時，上述辦法 發生限制。輸入電壓受限制，所以當燈管數目合 減少每個變壓器-次線圈可用的電壓。相關的變壓 : 計變得很難。 & 【發明内容】 在本發明之—實施财m统以精確的電流匹配驅 動多個燈管（例如螢光燈管或冷陰極螢光燈管）及無需上 面提到的使用平衡的串聯燈管變壓器組之限制。將複二個 燈f變壓器劃分成兩個或多個串聯組，及一或多個平衡變 壓益平衡在燈管變壓器之串聯組之間的電流。在一實施例 中，使用一或多個平衡變壓器和多個燈管變壓器的組合， 將多個冷陰極螢光燈管介接到共用交流（AC )電源（如換 流益）。舉例而言，橫跨各自燈管變壓器的各個二次線圈 以耦接一或多個冷陰極螢光燈管。以子組形式安排燈管變 94110958 7 1302683 壓裔’在每個子組中燈管變壓器的一次線圈以串聯連接。 在燈管變壓器的每個子組中平衡變壓器的一或多個分離 的平衡線圈亦與串聯連接的一次線圈串聯耦接。橫跨共用 交流電源的平衡線圈串聯組合與串聯連接的一次線圈係 以並聯耗接。 經由串聯連接在燈管變壓器之每個子組中 的一次線 圈，假設燈管變壓器具有實質上相同的變壓器匝數比，則 在相同的子組中藉電磁耦接機制由燈管變壓器的二次線 圈所傳導的輸出電流（或燈管電流）係強迫相等。每個子 組中的燈管變壓器之數目由交流電源的可用輸入電壓所 限制。在穩態操作中，在N個燈管變壓器之子組中的每個 一次線圈的輸入電壓約是總輸入電壓的1/N。可以經由增 加更多的串聯連接之燈管變壓器之子組且按並聯結構安曰 排子組來增加耦接到共用交流電源的燈管變壓器的總 數在=同子組之間的燈管電流係由平衡變壓器來平衡。 並施例中’背光系統（或多燈管組件）包括嶋 外4以安排的變壓器組及每個變壓器、組包括至少兩 =串聯_的—次線圈之燈管變壓器。多個 =管變壓器的二次線圈。至…平衡變= ==變壓器組和共用電源之間(如交流電壓源或 個變：：二Ϊ個平衡變壓器包括兩個平衡線圈，及每 串聯耦接到政用命、β τ ^ v個十衡線圈 共用電流分it 將由共用電源所提供的 “刀成多個用於各自變壓⑽平衡電流的分支。 94110958 1302683 ^貫施射，平衡變壓器的每個平衡線圈大約有相同 :阻數，以便每個變壓器組的串聯_一次線圈傳導實 =相等的電流。在另—實施例中，用於共用變壓器組的 =?:具有大約相等的變壓器阻數比，以便其二次線 專導貫質上相等的電流。橫跨燈管變壓器的每個二次線 圈所輕接的燈管負載可包括—或多個按串聯或並聯結構 所麵接的冷陰極螢光燈管。 在應、用中1¾個茭壓态組經由平衡變壓器以並聯耦接 到共用電源。平衡變壓器具有第一平衡線圈和第二平衡線 f第f衡線圈輕接在共用電源和第一變壓器組之間的 第一極性上，第1平衡線圈輕接共用f源和第二變壓器組 之間的第一極性上。第一極性和第二極性係為相反極性。 在共用電源和各自變㈣組之間的相反極性⑽接平衡 f圈與、=果是：當兩個平衡線圈係傳導實質上相等的電流 蚪貝貝上不會由於磁通量而產生橫跨平衡線圈的電壓 Φ降二由平衡線圈所傳導的電流之間的不平衡產生在平衡變 壓器的磁芯甲的磁通量。此磁通量導致橫跨平衡線圈的相 應電壓為反相關係，以修正電流不平衡。 在另一應用中，多於兩個變壓器組經由串疊結構的複數 個平衡變壓器以並聯耦接到共用電源。每個平衡變壓器具 有以反相關係耦接在共用電源和各自變壓器組之間的兩 個平衡線圈。舉例而言，第一平衡變壓器具有滅在共用 電源和第-變壓器組之間的第一極性上的第一平衡線 圈。第一平衡變壓器的第二平衡線圈係耦接在第二極性上 94110958 1302683 及與第二平衡變壓器的第一 墙 幻弟十衡線圈串聯在共用電源和 弟二變壓器組之間的第一極性 繳段π, t — 位旺上除了弟一個和最後一個 個、：、且之夕母個交壓器組與兩個不同平衡變壓器的兩 =以串聯_的及反相的平衡線圈以串聯耦接到共用電 + ，、弟一十衡線圈以串聯耦接到共用 %源、。 π又在又一應用中，每個變壓器組具有專用的平衡變壓 為4環形平衡結構安排平衡變壓器。舉例而言，Μ個 衡又壓為具有各自耦接在共用電源和Μ個變壓哭组之 之^ -平衡線圈。Μ個平衡變壓器具有以串聯^迴路純 ^第-平衡線圈，以傳導共料路電流，及從而促進各自 弟一平衡線圈中匹配的或控制的電流。在一實施例中，在 串聯閉迴路中插人感測電阻器以監控用於電流回授或控 共用迴路電流。在另一實施例中，群組故障偵測電工路 感測橫跨-或多個第二平衡線圈的電壓振幅的上升 _測’龍11組中的故障情形（如燈管㈣或短路）。亦可由 感測橫跨燈管變愿器的一次線圈的電壓振幅變化（如··辦 加）而偵測故障情形。 曰 為了概述本發明之目的，在此已描述本發明的—些態 ，、優點和新穎特徵。可以理解，根據本發明的任—特^定 貫施例不需要達到全部這些優點。因此，可以達到或最佳 =此處教示的一個或一組優點之方式來具體化或實現本土 考X明，而不必達到此處所教示或建議的其他優點。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易 94110958 10 1302683 懂’下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明 如下。 【實施方式】 ，儘管在此已描述特定實施例，其他實施例、包括未提供 •在此闡月的王優點和特徵的實施例，對於任何熟悉此技 藝者是顯而易見的。 圖1用於說明兩個變壓器組之使用一個平衡變壓器 (Β1) 102之平衡的串聯耦接的燈管變壓器組的一實施 攀例二衡變麼器、102具有麵接在輸入節點（Vinl)和各自 變壓器組之間的相反極性上的兩個平衡線圈。在一實施例 中，換流器100耦接在輸入節點和參考節點（Vin2)之間， 以產生電壓源或電流源。電壓源或電流源提供共用交流電 肌（IP )至平衡變壓器1 〇 2。平衡變壓器1 〇 2將共用交流 電流劃分成兩個平衡的電流（IPA，ipB )。由第一平衡線 圈傳導第一平衡電流（IPA )，及由第二平衡線圈傳導第二 鲁平衡電流（IPB)。 在圖1所示的實施例中，將6個燈管變壓器分成兩個變 壓器組。由3個燈管變壓器（TA1、TA2、TA3)之組成第 一變壓器組（如A組）圖示為燈管變壓器1〇4 ( 1) —1〇4 (3)(全體合為燈管變壓器1〇4)。亦由3個燈管變壓 器（TB1、TB2、TB3)之組成第二變壓器組（如b組）圖 示為燈管變壓器1〇6(1)〜1〇6(3)(全體合為燈管變壓 器10 6 )。在A組中的燈管變壓器10 4的一次線圈以串聯 連接在第一平衡線圈和參考節點之間以傳導第一平衡電 94110958 11 1302683 流。同樣地，在B組中的燈管變壓器丨〇6的一次線圈以串 聯連接在第二平衡線圈和參考節點之間以傳導第二平衡 電流。 、 、圖示為燈管負载108⑴一 108(3)(全體合為燈管負 載108 )之苐批燈管負載是I禺接橫跨燈管變壓器1 的 各自二次線圈及傳導各自二次電流（ISA1 —ISA3)。圖示 為燈官負載U0(1) 一 110(3)(全體合為燈管負載11〇) 之第二批燈管負載是耦接橫跨燈管變壓器106的各自二 次線圈其傳導各自二次電流（ISM-ISB3)。燈管負載1⑽、 110可包括各種燈管結構（如··單個燈管，以串聯連接的 兩個燈管，或以並聯連接的多個燈管）。 在一實施例中，在兩個變壓器組中的燈管變壓器、 106係實質上相似的具有大約相同的變壓器匝數比 (W/N2)。因此，由於一次線圈之串聯連接，在每個變 壓器組内’二次電流（或從各自二次線圈的輸出電 鲁質上相等。 ISA1= ISA2= ISA3= (Ν1/Ν2)·ΙΡΑ ISB1= ISB2= ISB3= ISB= (Ν1/Ν2)·ΙΡΒ 方程式（i) 根據上述關係，如果在兩個變壓器組的一次線圈中的平 衡電流（IPA、IPB)是相等的，則從全部六個燈管變壓哭 的二次線圈之輸出電流係相等的。當平衡變壓器1〇2^; 衡線圈具有實質上相等的匝數（ΝΑ=ΝΒ)時，平衡的電汽 實質上相等。 ' %^ 如果 ΙΡΑ=ΙΡΒ 94110958 12 1302683 則 ISA1= ISA2= AS^ !SB1= ISB2= ISB3 方程式（2) 平衡變壓器102之具有各自端子的平衡線圈以相反的 極度共同地連接到輪入節點。因此，以反相關係配置兩個 平衡線圈。當平衡電流（ΙΡΑ、Ιρβ)流經對應的變壓器組 (或雙壓為群）之各自平衡線圈時，由這兩個平衡電流在 平衡、交壓态102的磁芯所產生的磁場互相抵消。因此，當 平衡的電流（IPA、ipb )實質上相等時，在平衡變壓器 102的磁芯不會感應磁通量。從而，橫跨平衡線圈沒有電 壓發生’除了由於電流所造成的電阻下降。 如果平衡電流（或一次電流）不相等，在一次電流之間 的差異在平衡變壓1 〇 2的磁芯產生磁通量。從而，磁通 畺感應橫跨平衡線圈之相應電壓。由於平衡線圈的反相連 接，感應電壓（VBLA、VBLB)是反相關係。下面的方程式 描述在不平衡的一次電流條件下，在平衡線圈中感應的電 6壓的關係：

AIP=IPA-IPB

O^L-AIP VBLA=-νΒίΒ=(1Φ/(11: = 2πί·Ι^·ΔΙΡ 方程式（3) 在上述方程式中，ΑΙΡ是不平衡電流的大小，φ是磁通 鍵’ L是早個平衡線圈的自感應’ f是共用交流電流的頻 率，VBLA和VBLB是橫跨平衡變壓器102的各自平衡線圈 的感應電壓。 感應電壓作為平衡電壓（或誤差電壓）以推動一次電流 94110958 13 1302683 回到平衡狀態。舉例而言，當IPA大於ipb時，橫跨第— 平衡線圈的感應電壓（VBLA)與輸入電壓反相，同時橫跨 第二平衡線圈的感應電壓（VBLB)與輸入電壓同相。因此， VBLA動作以減少IPA而VBLB動作以增加ipb，直到平衡 變壓器102達到IPA大體相等於ipb的平衡點。 存在相對小成分的誤差電流，感應橫跨平衡線圈的平衡 電壓以維持一次電流在平衡點。誤差電流的大小取決於平 衡線圈的自感應。較高的自感應導致較少的誤差電流，且 _反之亦然。假設平衡變壓器1 〇2的磁芯不是飽和的，上述 機制仍然有效。 應該注意，每個串聯組（或變壓器組）中的燈管變壓器 的數目不侷限於圖1所描述的3個。可以是任意數目，只 要串聯組中的每個一次線圈之可用的電壓適合於預期的 應用。串聯組的數目不侷限於圖1所描述的2個。可以按 並聯結構增加更多的串聯之燈管變壓器組，以及與圖2 A ❿和2 B說明的串豐平衡變壓器平衡。 圖2A說明使用串疊結構的兩個平衡變壓器在三組串聯 連接的燈管變壓器之中的電流平衡的一實施例。圖示為燈 管變壓器204 (1) -204 (η)(全體合為燈管變壓器204) 之第一組燈管變壓器（ΤΑ1、ΤΑ2.....TAn)具有以串聯 耦接的一次線圈以傳導第一平衡一次電流（ΙρΑ)。圖示 為燈管變壓器206 ( 1 )-206 (η)(全體合為燈管變壓器 2〇6)之第二組燈管變壓器（ΤΒ1、ΤΒ2.....ΤΒη)具有以 串聯耦接的一次線圈以傳導第二平衡一次電流（IΡΒ )。 94110958 14 1302683 圖不為燈管變壓哭208 n、 9Λ0 . λ t w U ) —208 ( n)(全體合為燈管變 壓器208 )之繁一知科與料师口. ， ^ 又弟二組燈官變壓器（TC卜Κ2.....TCn) 具有串聯㈣的—次線圈以傳導第三平衡-次電流 (IPC)。 圖示為燈管負載21〇⑴心（n)(全體合為燈管負 、〇)之第—組燈管負载係耦接橫跨第一組燈管變壓哭 =的各自二次線圈。燈管負載21。傳導各自電； 第平衡_人電流成比例。圖示為燈管負載212 ( 1) —212 ⑷（全體合為燈管負載212)之第二組燈管負載係耦 接杈跨弟二組燈管變壓器206的各自二次線圈。燈管負載 212傳導各自電流，其與第二平衡一次電流成比例。圖示 為=負載2l4(l)-214(n)(全體合為燈管負載214) 之第一組4管負載係柄接橫跨第三組燈管變壓器2 0 8的 各自二次線圈。燈管負載214傳導各自電流，其與第三平 衡一次電流成比例。燈管負載21〇、212、214可以有不同 的結構（如：一或多個並聯或串聯結構的燈管）。 在一實施例中，三組燈管變壓器2〇4、2〇6、2〇8按並聯 結構安排，及經由圖示為平衡變壓器2〇2 ( i ) _2〇2 ( 2) (全體合為平衡變壓器202 )之兩個平衡變壓器耦接到共 用電源（如換流器1〇0)。平衡變壓器202按串疊結構ς 排，將來自共用電源1〇〇的共用電流（ίρ)劃分成三個平 衡一次電流。舉例而言，第一平衡變壓器2〇2 ( i )的第 一平衡線圈與第一組燈管變壓器2〇4的一次線圈以串聯 耦接在共用電源100的輸入節點（Vinl )和參考節點 94110958 1302683 (Vin2)之間。第一 圈與第二平衡變壓器2G2 = =2⑴的第二平衡線 疊）耦接。串疊的；衡魄^第一平衡線圈以串聯（串 次線圈以串聯;Γ:: ^ 點之間。最後，ΐ ;:::00的輸入節點和參考節 圈與第三組燈管二:：Γ2°2(2)的第二平衡線 用電源刚的輸入節點和參考節點之間。串“接在共 以::：:^器2°2的第一平衡線圈和第二平衡線圈 虫共用電源和各組燈管變壓請、、 = 平衡線圈以相反極性輕接。第-平衡變 ()的第一平衡線圈傳導第一平衡一次電流。 泉圈傳導第一平衡一次電流。第二平衡變壓器 202⑺的弟二平衡線圈傳導第三平衡的一次電流。如圖 2Β所不’藉由進一步串疊附加的平衡變壓器，可容納附 加的燈管變壓器組。 籲圖2β說明使用串疊結構的Μ個平衡變覆器在M+1個變 壓器燈管組之中的電流平衡的一實施例。共用電源（ps) 200對M+1個變壓器燈管組供電，其圖示為變壓器燈管組 216(l)-216(m+l)(全體合為變壓器燈管組216)。 變壓器燈管組216以並聯結構安排，及經由圖示為平衡變 壓器202(1)-2〇2(m)(全體合為平衡變壓器2〇2)之 Μ個平衡變壓益（βΐ、β2、…Bm)係耦接到共用電源2〇〇。 平衡變壓器202以串疊結構安排，以從由共用電源2〇〇 戶斤Φξ：供的輸入電流（I p )產生1個平衡一次電流。每個 94110958 16 1302683 平衡變壓器202有兩個平衡線圈以反相關係耦接在共用 電源200和各個變壓器燈管組216之間。第一平衡變壓器 202 ( 1 )具有第一平衡線圈，其耦接在共用電源2⑽和第 一 ^壓器燈管組216(1)之間。第一平衡變壓器2〇2⑴ 的第二平衡線圈以串聯及相反極性與第二平衡變壓器2〇2 (2 )的第一平衡線圈串聯耦接，以在共用電源2⑽和第 二變壓器燈管組216 (2)之間形成第一串疊線圈。第二 平衡壓s 202 ( 2) #第二平衡線圈以串聯及相反極性 與第三平衡變壓器2G2 ( 3)的第一平衡線圈串聯麵接， 以f共用電源200和第三變壓器燈管組216 (3)之間形 成第二串疊線圈。其他變壓器燈管組216同樣地形成串疊 線圈’除了最後-個變壓器燈管組㈣㈤），立婉由 最後-個平衡變壓器2G2(m)的第二平衡線圈與共用工電 忒串豐的線圈之第一平衡變壓器2〇2⑴的第一平衡 =最後—個平衡變壓器2〇2(m)的第二平衡線圈提 i、平衡-次電流用於各自變壓器燈管組216。在一實施例 中，母個平衡變壓器2〇2的第一 且右杏所μ 4拉 十衡線圈和弟二平衡線圈 二二貝目:、的匝數’以產生實質上相#的平衡一次電 :。-或夕個平衡變壓器m的第 線圈可以有不同的匝數 十衡 每個變壓器燈管植216勺括2比例的平衡一次電流。 個燈管變壓器，以傳導串聯祕—次線圈之多 壓器的二次線圈耦：千衡一次電流之-者。燈管變 接到各自燈管負載。每個燈管負載包括 94110958 17 1302683 「個或多個燈管（如：螢光燈管或冷陰極螢光燈管）。二 圈傳導的電流與平衡一次電流成比例，此平衡一次電 -疋由相應的-次線圈所傳導的。在一個應用巾，在同_ =壓器燈管組内的燈管變壓器可以有實質上相同的變壓 數比α便由各自二次線圈所傳導的電流實質上相 7或者在同一g壓益燈管組内的燈管變壓器可以有不 同的變壓器E數比，以便由各自二次線圈所傳導的電流互 相成比例。 Φ圖3A說明使用環形平衡器在串聯連接燈管變壓器的兩 個分支（或組）之間的電流平衡的一實施例。藉由範例， 圖Α所示的κ加例貫質上與圖工所示的實施例類似，除 了^1，平衡變壓器1()2由安排在環形平衡結構（或環 2平衡器）中的兩個平衡變壓器所取代。圖示為平衡變壓 W 302 ( 1 )、302 ( 2 )(全體合為平衡變壓器3〇2 )之兩 個平衡變壓器將共用輸入電流（IP)劃分為兩個平衡電流 鲁（IPA，IPB)用於各自燈管變壓器組Μ*、。 對於每個燈管變壓器組使用單獨平衡變壓器。舉例而 言，第一平衡變壓器302 (1)的第一平衡線圈傳導第一 平衡包流（IPA)，與第一組中燈管變壓器1〇4的串聯麵 接久線圈以串聯耦接。第二平衡變壓器3〇2 ( 2 )的第 :平衡線圈傳導第二平衡電流（IpB)，與第二組中燈管 、交壓為106的串聯耦接一次線圈以串聯耦接。平衡變壓器 302的第二平衡線圈以串聯耦接且同相以形成閉迴路（ 短路迴路）〇 ^ 94110958 18 1302683 在正常操作期間，通過平衡變壓器3〇2的第二平衡線圈 之迴圈電流在閉迴路中發展並流動。平衡變壓器3〇2的第 :平衡線圈根據各自平衡變壓器的阻數比傳導與迴圈電 刀L成比例的电/VIL。因此，迴圈電流可強迫平衡變壓器3 〇 2 的第一平衡線圈傳導實質上相等的電流，從而使每個燈管 變壓益組傳導實質上相等的電流。 環形平衡H的操作原理的有利之處是：在閉迴路中的第 二平衡線圈不需要有高數量的阻數以便有足夠的感應以 產生小的平衡誤差。假設電線規格足以處理迴圈電流的大 小，理論上第二平衡線圈可以有任何數量的阻數。在平衡 變壓器302的第-平衡線圈中環形平衡器給定的足夠數 量的隨。環形平衡器的第一平衡線圈中足夠數量的阻數 遇低於先前技術的平衡變壓器的線圈中的E數數量。環形 平衡器的第—平衡線圈中之Ε數數量的減少是由於第一 平衡線圈中較低的平衡電壓和較高的強度電流。因此，可 =易地及高成本效率地構造環形平衡器。環形平衡器的 插作原理的進-步描述在共同審理中的美國專利申請案 第10/958, 668號，名稱為「多冷陰極營光燈管的電流此 用方法」，和第1〇/959,抓號，名稱為「環形平衡哭； 係併入本說明書中月案中时論，其所揭露之内容 圖3Β說明制在環形平衡結構中圖 302 ( 1 ) -302 (m)(全妒人 兔η 广 料文 /土口口 ^ ^ (王耻σ為千衡變壓器302 )的Μ個 +衡文“ ’在圖示為變壓器組3〇4 94110958 1302683 體合為變壓器組304)之Μ個變壓器組之中的電流平衡的 貝方也例。憂壓盗組3 0 4以並聯結構安排，及經由各自平 衡變壓器302耦接到共用電源（PS) 3〇〇。舉例而言，平 衡變壓器302具有耦接在共用電源3〇〇和各自變壓器組 304、之間的第一平衡線圈。平衡變壓器3〇2具有以串聯耦 接成閉迴路的第二平衡線圈以傳導共用迴路電流，從而促 進各自第一平衡線圈中匹配的或控制的電流。 #環形平衡器（或環形平衡結構）之一優點是：能使用第 二平衡線圈的閉迴路來感測電流或偵測故障情形。圖4A =使用圖3A所說明的環形平衡器來感測電流並偵測故 障f形的一實施例。環形平衡器用作電流變壓器，根據各 自變壓器的匝數比，流經平衡變壓器3〇2的第一平衡線圈 的電流與流經第二平衡線圈的閉迴路的共用電流（is)成 比例。經由在第二平衡線圈的閉迴路以串聯插人—感測電 阻器（RS) 404 ’可得到感測訊號（VIS)以促進背光系统 •的電流負載調節或超載保護’而減少或不增加成本。舉例 而言，感測訊號可以是橫跨感測電阻器404的電壓降，其 與流經第二平衡線圈的閉迴路的共用電流及由第一平衡、 線圈所傳導的電流成比例。在圖4A所示的實施例中，感 測電阻器404的第一端子輕接至虛擬接地（或大地），感 測電阻器404的第二端子提供感測訊號。 “ 可以用形平衡器偵測_或多個燈管變壓器细中的故 障情形（如短路情形或開路情形）。舉例而言， 燈管變壓器組（或分± ..^ ^ i 田你以寻 刀叉）之一者中發生短路或開路情形 94110958 20 1302683 二t相r 11:t壓器的第二平衡線圈中發生相對高強度 接=5 ^电壓）。在一實施例中，故障偵測網路輕 接=二平衡線圈的閉迴路，以在故障期間產生故障债測 »iUu VFT)。將故障價測訊號用作故障指示訊號，以促 ILt ϋΐ測電路採取適當的動作來保護背光系統（如：關 、：：100)。在圖4“兒明的實施例中，故障偵測 路包括I馬接到閉迴路φ 卜卜 闭、路中的一節點作為電壓分配器之第一 電阻器（R2) 40fi、筮一华 卜 弟—電阻器（R3 ) 408，以感測第二平 衡線圈中的故障電壓。 使用環形平衡器的另外特徵是：能減少短路的燈管㈣ t組中的電流：舉例而言’當燈管變壓器組短路到接地 二it壓器的第—平衡線圈中產生與輸入電壓成反 相關係的笔壓’以減少相應燈管變壓器組的電流。 在圖兆的環形平衡結構來感測電流並偵測故 :If开:的-貫施例，其中在環形平衡 平衡變壓譲。與圖40斤示的結構類似，在第二： =的閉迴路以串聯插入-感測電阻器⑽測 的電障制電路監控平衡㈣器_二平衡= 以在非操作情形下_變壓器組304。可以π 第二平衡線圈的電壓以_開路或短路情形。舉例而=

Si二器組3°4之一者有開路的情形時，橫跨相應平 的弟一平衡線圈及第二平衡線圈的電壓極大地 上升。备該等變壓器組3〇4之—者有短路的情形時，盥操 作中的變㈣組有關的平衡㈣器的平衡線圈中的電 94110958 21 1302683 上升。可以用位準摘測電路_上升的電壓以確定故障情 形。 在- Λ施例中，可以藉由感測平衡變壓器3〇2的第二平 、衡線圈的電壓且將感測到的電壓與預定的臨界值比較，來 .清楚地損測開路情形或短路情形。在圖4Β$，以圖示為 電阻器分配器410⑴,⑴（全體合為電阻器分配 器41〇)之各自電阻分配器來感測第二平衡線圈的電壓。 包括-對以串聯連接的電阻之每個電阻分配器4 i 〇係搞 接在各自第二平衡線圈的預定端子和接地（或參考節點） 之間。各對電阻之間的共用節點提供感測電壓⑺、 V2…Vk)，5亥等電壓提供至組合電路。在一實施例中，組

合電路包括複數個絕緣二極體（圖示為絕緣二極體4i4( D -414(k)(全體合為絕緣二極體414))。絕緣二極體 414形成二極體〇R電路，其正極耗接到各自感測電壓， 負極共同地連起來，以產生對應於最高感測電壓之一回授 •電壓（Vfb)。 在-實施例中，回授電壓提供至比較器416的正輸入端 子。參考電壓（Vref)提供至比較器416的負輸入端子。 當回授電壓超過參考電壓時，比較器416輸出故障訊號 .(VFT)以指示存在一個或多個非操作的變壓器組。可以 使用故障訊號關閉共用電源400。 .、上述的故障偵測電路的優點是：它不在從共用電源4〇〇 流到變壓益組304的電流的直接通路中，因此可降低與此 特徵有關的複雜性和成本。必須注意，可以設計許多^同 94110958 22 1302683 類型的故障偵測電路，以藉由監控平衡變壓器3 〇 2的第二 平衡線圈的電壓而偵測故障情形。 圖5說明在一變壓器組内感測故障情形的一實施例。藉 •由範例，燈管負載故障偵測電路說明成圖2Α所示的第一 .組垃Β、、交壓态204。其他組燈管變壓器可以使用類似的燈 管負載故障偵測電路。如上述，第一組中的燈管變壓器 204具有以串聯耦接在第一平衡變壓器2〇2 (】）的第一平 衡線圈和參考節點（Vi n2 )之間的一次線圈以傳導第一平 衡一次電流（IPA)。橫跨燈管變壓器2〇4的各自二次線圈 耦接燈管負載210。可藉由感測橫跨燈管變壓器2〇4的一 次線圈的電壓振幅變化，來偵測故障情形（如燈管負载 210的開路或短路）。 在圖5說明的實施例中，複數個抗電壓分配器網路（圖 :為電壓分配器500⑴_500⑴（全體合為電壓分配 ™ 500 ))耦接在燈官變壓器204的串聯耦接一次線圈的 •不同節點和參考節點之間。電壓分配器5〇〇產生各自感測 電壓（Vsnl-Vsnk)，將其成對地提供至差分放大器，用 於瓜抆铋冯纟且官變壓益204的各自一次線圈的電壓。在— 個貫施例中，在最後一個燈管變壓器2〇4 ( k)的第二端 子和麥考節點之間插入電流感測電阻器（以抓）。這時， 在最後一個燈管變壓器204 (k)的第二端子和參考節點 ‘之間轉接-附加的電壓分配器5〇2，以產生附加的感 壓（Vsnx )。 在-實施例中，每個差分放大器包括—運算放大器和四 94110958 23 1302683 ，包阻态。回杈電阻器5〇6耦接在運算放大器的反相輸入 輸出之間。偏壓電阻器5G8㊣接在運算放大器的非反相 和參考即點之間。第—串聯電阻器504純在運算放 器的反相輸入和感測電壓之間，此感測電壓對應於一選 =線圈的第一端子。第二串聯電阻麵接在運算 1 =的非反相輸入和感測電壓之間，此感測電壓對應於 璉擇一次線圈的第二端子。 σ Λ也例巾力且s變壓器204具有實質上相同的變壓 ㈣數比，及在正常操作期間，橫跨燈管變壓器 個一次線圈的電壓實質上如 八貝相4 °因此，在正常操作期間差 負刀=! 質上相等。在異常操作期間（如：燈管 =開=短路），橫跨一或多個一次線圈的電壓極大地 二二，當燈管負载短路時’橫跨相應的燈管變 *及二次線圈的健在試圖持續傳導平衡一次 大地下降（或減少）。橫跨剩餘的燈管變壓器的 一次線圈的電屢上升（或增加），以彌補具有短路^負 載的燈管變壓器中的電壓減少。 且負 噩*竹進〜 夂&w磁^的飽和限制

，彳丰H &跨剩餘的燈f M 壓下降，及提供至剩餘的严與咨#+ -人、，泉圈的電 ^、至繼Μ官負载的電流隨 在圖5明的實施例中，將差分放大器的 障偵測器電路512,以偵測横跨各自燈 1、丈 σ曰乂且Β變壓器204的一 94110958 24 1302683 :線圈的電壓變化。舉例而言’可將輪出提供至视窗比較 益’以偵測電壓振幅的異常上升。故障债測器電路犯可 護一背光系統而產生控制訊號（如：藉由關閉換流 态 H) 0 )。 以上已描述各種實施例。雖然已參考這些特定的實施例 來描述，然該描述是意謂說明的，並非意謂限定。舉例而 g，變壓器組的數目並非限於某些圖所示的兩個或三個。 根據本發明，可以有任意數的變壓器組（或分支）操作在 平衡的電流中。另外，每個變壓器組裏的燈管變壓哭數目 並非限於某些圖說明的三個。此外，藉由使用平衡^壓哭 之不同的s數比可以控制由各自變壓器組所傳導的電流 為互相成比例而不是互相相等。也應該注意，這些發明的 應用不偈限於多個冷陰極螢光燈管操作。本發明適用於其 他類型的負載’其中將多個負載以並聯結構連接到共用交 Μ电源及期望在負載中共用電流。任何熟習此技藝者，在 籲不脫離本發明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤 牟口此本毛a月之保5蒦範圍當視後附之申請專利範圍所界 定者為準。 【圖式簡單說明】 此處提供些圖和相關描述是為了說明實施例，而不是 為了限定之。 圖1 β兒明使用用於兩個變麼器組之一個平衡變麼器之 平衡的串聯耦接的燈管變壓器組的一實施例。 圖2Α 5兄明使用串疊結構的兩個平衡變歷器在三組串聯 94110958 25 Ϊ302683 連接的燈管變壓器之中的電流平衡的—實施例。 圖2B說明使用串疊結構的M個平衡 壓器燈管組之中的電流平衡的一實施例。㈣1個文 圖3A說明使用環形平衡器在串聯連接的燈管變壓器的 兩個分支之間的電流平衡的一實施例。 ^ S 3B況月使用在環形平衡結構中的μ個平衡變壓器在 Μ個變壓器組之中的電流平衡的一實施例。 器來感測電流並 圖4Α說明使用圖3Α所說明的環形平衡 偵測故障情形的一實施例。 圖4Β說明在圖3Β所說明的環形平衡結構來感測電流並 偵測故障情形的一實施例。 圖5說明在一變壓器組内感測故障情形的一實施例。 【主要元件符號說明】 100 :換流器 102、202 (1)〜202 (Μ)、Β1 〜ΒΜ、302 (1)〜302 • ( m ):平衡變壓器 V i η 1 :輸入節點 Vin2 :參考節點 ISA1 〜ISA3、ISB1 〜ISB3 :二次電流 IP :共用交流電流 IPA1〜IPA3 :第一平衡電流 IPB1〜IPB3 :第二平衡電流 VBLA、VBLB :感應電壓 104(1)〜104(3)、1〇6(1)〜106(3)、204 ( 1 ) 94110958 26 1302683 〜204 (n)、206 ( 1 )〜206 (n)、208 ( 1 )〜208 (n): 燈管變壓器 108(1)〜108(3)、110(1)〜110(3)、21〇 ⑴ 〜210(n)、212(1)〜212U)、214(1)〜214(n): 燈管負載 200、300、400 :共用電源 IP ( 1)〜IP ( M+1) : M+1個平衡的一次電流 216(1)〜216(M+1)、304(1)〜3〇4(M):變壓器 鲁燈管組 404 :感測電阻器 406、408 :電阻器 VIS :感測訊號 410(1)〜410 (k):電阻分配器 414(1)〜414 (k):絕緣二極體 416 :比較器 鲁 500(1)〜500(k) 、502:電壓分配器 504 ( 1 )〜504 ( k):第一串聯電阻器 508(1)〜508(k):偏壓電阻器 506 (1)〜506 (k):回授電阻器 510 ( 1 )〜510 ( k):第二串聯電阻器 Vsnl〜Vsnk:感測電壓 Vsnx :附加的感測電壓 Risn :電流感測電阻器 512 :故障偵測器電路 94110958 27

Claims (1)

1302683 十、申請專利範園： 1 · 一種背光系統，包括·· Μ個變壓器組，農 2,每個變壓器組包亚聯组態方式’其中Μ至” 燈管變壓H 7兩個^串聯叙接的-次線圈的 的Si载以其及中燈管一

:二M-J個平衡變壓器’麵接在共用電源和 / =的串W接的—次線圈係橫跨共用電源而與至 ^ 個平衡線圈串聯耦接。 2·如申請專利範圍第1 w 乐丄貝之月先糸統，其中，燈管變壓 為八有大約相等的變壓器匝數比。 =如中請專利範圍第i項之背光系統，其中，每個燈管 負載包括-或多個串聯或並聯轉接的冷陰極榮光燈管。 时4.=申請專利範圍第i項之背光系統，其中，平衡變壓 益的每個平衡線圈有大約一樣的匝數。 5.如申請專利範圍第丨項之背光系統，其中，m是2， 且平衡變壓器的平衡線圈耦接在共用電源和各自變壓器 組之間的相反極性上。 6.如申請專利範圍第i項之背光系統’其中，M為多於 2，且以串接結構安排平衡變壓器’以便M-2個變壓器組 係每個都與來自不同平衡變壓器的兩個平衡線圈串聯耦 接至共用電源，其中兩個平衡線圈按反相關係串聯耦接。 94110958 28 1302683 二如申晴專利範圍第1項之背光系統，其中，Μ個平衡 變壓器具有第一平衡線圈，該等線圈各自耦接在共用電源 Μ個變壓器組之間，及第二平衡線圈以串聯閉迴路耦 8:如申請專利範圍第7項之背光系統，更包括—感 阻為在串聯閉迴路中。 9. 如申請專利範圍第7項之#光系統，更包括群組故障 偵測電路’其配置成感測橫跨—或多個第二平衡線圈 壓振幅的上升。 10. 如申請專利範圍第丨項之背光“，更包括燈管故 障偵測電路，其配置成感測橫跨各自的燈管變壓器之一次 線圈的電壓振幅的改變。 11·種在为光系統中平衡多個燈管中電流的方法，此 方法包括下列動作： 將多個燈管變壓器安排成Μ個變壓器組的電性並聯也 •態，其中每個變壓器組包括至少兩個燈管變壓器，且在共 用變壓器組中的燈管變壓器的一次線圈是串聯麵接；八 將不同的燈管負載橫跨耦接至各自的燈管變壓器之二 次線圈；以及 土-一 使用至少Μ-1個平衡變壓器，將Μ個變壓器組的電性並 聯组態界面連接至共用電源，其中每個平衡變壓器包括兩 個平衡線圈，且每個變壓器組與至少一個平衡線圈串聯輕 接橫跨至共用電源。 12.如申請專利範圍帛u項之方法，其中，燈管變壓器 94110958 29 1302683 具有實質上相同的匝數比， 同的匝數。 且母個平衡線圈具有實質上相 項之方法，其中，共用平衡變 耦接在共用電源和各自變壓 13·如申請專利範圍第u 壓裔的平衡線圈以反相關係 器組之間。 14·如申請專利範圍第11 ^ „ 乐11項之方法，其中，Μ個平衡變 态按環形平衡結構安排盆 卫 、 ㈣”由^ 其各自弟一平衡線圈與不同的 接。 分曰弟一十衡線圈以串聯迴路耦 15.如中請專利範圍第心之方法，更包括下列動作 感測橫跨-或多個平衡線圈的㈣之振幅的增加 故障情形。 貝J 16·如申請專利範圍第丨丨項之方法，更包括下列動作： 感測橫跨燈管變壓器的一或多個一次線圈的電壓之振幅 的上升，以偵測故障情形。 田 17· —種背光系統，包括：用於平衡多個燈管中電流的 手段，其使用一或多個平衡變壓器將共用電流劃分成多個 平衡電流的分支，並使用並聯組態方式排列之燈管變壓器 組以傳導各自的平衡電流，其中，每組燈管變壓器的一次 線圈係互相串聯耦接及與平衡變壓器之至少一線圈串聯 孝馬接’且燈管橫跨|馬接至燈管變墨器的二次線圈。 18·如申請專利範圍第17項之背光系統，其中，每個平 衡變壓器具有第一平衡線圈和第二平衡線圈，複數個平衡 、交壓器以串接結構安排，以便一個平衡變壓器的第一平衡 94110958 30 1302683 =圈以反相關係輕接至另—個平衡變麗器的第二平衡線 认如申請專利範圍第17項之背光系統，其中 壓II具有第-平麟圈和第二平衡線圈，第—平衡線 . 馬接在共用電源和各組燈管變壓器之間，且第二赶給 圈以串聯迴路耦接。 L 式2 \如申請專利範圍S17項之背光系統，更包括：經由 登管變壓器的一次線圈或橫跨平衡變壓器的平 L、〃圈的電壓振幅的變化以偵測故障情形的手段。 21.如申請專利範圍的1〇項之背光 故障偵測電路，包含： T °亥^官 稷數個差分放大器，組態成接收指示横跨該燈管變塵哭 之各自的一次線圈之電壓的感測電壓；及 土时 貞測器電路，組態成接收來自該複數個 :定基於該差分放大器之輸出的振幅變化之 ·=:者或燈管負載中之一者的故障情形。 1 ::二專，圍的21項之背光系統，其中，該感測 二' 母一變壓器組及參考節點之串聯耦接的 一-人秦圈不同節點間的複數個電阻分壓器網路所產生。 23.如申請專利範圍的21項之背光系統，其中，每一差 器包含一運算放大器、減在該運算放大器之反向 雨入知與輸出端間之回授電阻器、搞接在該運算放大哭之 ，反=輸入端與參考節點間之偏壓電阻器、搞接在該^算 力大&之反向輸入端與一相關燈管變壓器之一次線圈的 94110958 31 1302683 第-端相關之感測電壓間之第一輸入電阻器，以及耦接在 該運算放大器之非反向輸入端貞一相關燈管變壓器之一 次線圈的第二端相關之感測電壓間之第二輸入電阻器。 24.如申請專利範圍的21項之背光系統，其中，該燈管 變壓器於正常操作情形期間，具有實質相同的變壓器隨 比，及該差分放大器之輸出係實質相等。 25·如申請專利範圍的21項之背光系統，其中，該故障 偵測器電路包含複數個窗形比較器電@ ⑽ comparator circuit)，其係偵測差分放大器之各自輸出 的異常升降以決定故障情形。 26·如申請專利範圍的21項之背光系統，其中，該共用 電源係-換流器’及若故障情形發生時該故障摘測器電路 產生控制k號以關閉該換流器。 27.如申請專利範圍的u項之方法，更包含下列動作： 數個差分電壓，其中每-差分電壓指示橫跨該严 官雙壓态中之一個一次線圈的電壓降；及 且 基於該複數個差分電壓中之差異，決定一 。 /-8·产如申請專利範圍的27項之方法，其中，該故障情带 i:;:負載中之-者或燈管變壓器中之-者的短路電 路或開路電路。 崎包 94110958 32