專利名稱：多冷陰極熒光燈的均衡電源供應(yīng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種用于冷陰極熒光燈(CCFL)系統(tǒng)的電源供應(yīng)器，特別是關(guān)于一種在多冷陰極熒光燈系統(tǒng)中使電流平均分布至每一冷陰極熒光燈的電源供應(yīng)器的結(jié)構(gòu)。雖然本發(fā)明在使用冷陰極熒光燈技術(shù)(例如可攜式電腦、儀器等中的顯示系統(tǒng))的應(yīng)用方面具有特殊用途，但在此預(yù)期仍可用于其他用途。
背景技術(shù)：
圖1描述一傳統(tǒng)的冷陰極熒光燈系統(tǒng)10。該系統(tǒng)包含一電源供應(yīng)器12、一CCFL驅(qū)動(dòng)電路16、一控制器14、一反饋回路18以及一或多個(gè)燈管CCFL1、CCFL2。該電源供應(yīng)器12以控制器14控制的并經(jīng)由晶體管Q1施加一直流電壓至該電路16。該電路16是一自我共振電路(例如已知的Royer電路)。特別的是該電路16是一自我振蕩式直流變交流轉(zhuǎn)換器，其共振頻率是由L1及C1所設(shè)定且N1-N4表示變壓器線圈及該線圈的圈數(shù)。運(yùn)作時(shí)，電晶體Q2及Q3交互導(dǎo)通及分別切換跨于線圈N1及N2上的輸入電壓。若Q2為導(dǎo)通狀態(tài)，則輸入電壓跨于線圈N1上。電壓及對(duì)應(yīng)的極性跨于其他線圈上。線圈N4上的感測(cè)電壓使得Q2的基極成主動(dòng)狀態(tài)，并且Q2導(dǎo)通而集電極與發(fā)射極的間具有非常小的壓降。線圈N4的感測(cè)電壓亦使Q3成截止?fàn)顟B(tài)。Q2導(dǎo)通直到鐵芯(core)T1的通量達(dá)到飽和。
飽和時(shí)Q2的集電極迅速地升至一數(shù)值(由基極電路決定該數(shù)值)，并且變壓器的感測(cè)電壓迅速下降。Q2更被提升至超出飽和狀態(tài)且VcE上升而使N1的電壓更進(jìn)一步地降低。基極的下降使Q2關(guān)閉，然后使鐵芯的磁通量輕微地減退，并在N4中感測(cè)一電流而使Q3導(dǎo)通。N4的感測(cè)電壓使Q3保持導(dǎo)通于飽和狀態(tài)，直到鐵芯的相反方向飽和，并以類似的反向操作完成整個(gè)切換循環(huán)。
雖然反向器電路16的構(gòu)成元件相當(dāng)少，但適當(dāng)?shù)倪\(yùn)作卻與晶體管復(fù)雜的非線性交互反應(yīng)有關(guān)。并且，由于C1、Q1及Q2的改變(此種元件間的誤差一般為35％)，電路16并不適用于平行變壓器配置，因?yàn)槿魏螐?fù)制的電路均會(huì)產(chǎn)生額外不想要的操作頻率而于某些諧波產(chǎn)生共振。此種效應(yīng)會(huì)在CCFL中產(chǎn)生”沖擊”，其是一不想要卻值得注意的效應(yīng)。即使誤差非常地小，但因?yàn)殡娐?6操作于自共振模式，此沖擊效應(yīng)仍無法消除，所復(fù)制的電路將有會(huì)其自己獨(dú)一無二的操作頻率。
在圖1所示的配置中，電源是籍由晶體管T1施加至CCFL1及CCFL2。系統(tǒng)中每一冷陰極熒光燈均平行地連接，并分別以Co1及Co2的阻抗驅(qū)動(dòng)。理想上Co1及Co2為相等，所以電流可均勻地分至CCFL1及CCFL2。但如前所述，每個(gè)冷陰極熒光燈的差異會(huì)嚴(yán)重地影響流過每一回路中的電流。反饋電路18包含感測(cè)電阻Rs，其提供反饋至該控制器14，然后再調(diào)整輸入至電路16的功率(經(jīng)由Q1)。重要的是，在圖1的型態(tài)中僅有輸出電流Iout被Rs所感測(cè)。如上所述，電路16并不適用于多重的組態(tài)，因此兩個(gè)或任意數(shù)目的燈管僅有單一電源供給變壓器(T1)。因此，圖1的系統(tǒng)無法判定個(gè)別的冷陰極熒光燈回路中是否有不平衡的情形存在，因?yàn)閮H有感測(cè)到輸出電流。并且，沿著兩個(gè)回路(分別為Co1、CCFL1與Co2，CCFL2)的任何不平衡的阻抗都會(huì)產(chǎn)生不平衡的電流流過每個(gè)冷陰極熒光燈，而使得整個(gè)系統(tǒng)的冷陰極熒光燈的壽限大幅地衰減。
類似的冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可參見Nablant的美國(guó)專利第5,615,093號(hào)、Kates的美國(guó)專利第5,430,641號(hào)、Liu的美國(guó)專利第5,619,402號(hào)、Lee的美國(guó)專利第5,818,172號(hào)以及Payne的美國(guó)專利第5,420,779號(hào)。本案在此將前述引入以作為揭露類似于圖1的電路型態(tài)參考。這些前案類似于圖1的系統(tǒng)10且/或多了一些缺點(diǎn)。
因此，亟需克服傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路的前述缺點(diǎn)，并提供一多冷陰極熒光燈的驅(qū)動(dòng)電路，其可對(duì)系統(tǒng)中每一個(gè)別燈管提供反饋控制，藉以使系統(tǒng)中所有燈管獲得一平衡的電流狀態(tài)。并且，亟需提供一種冷陰極熒光燈的驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)其用于一多冷陰極熒光燈系統(tǒng)中時(shí)可相對(duì)簡(jiǎn)化地實(shí)施且無前述缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種最佳化的系統(tǒng)，用以均勻地分布冷陰極熒光燈中流經(jīng)每一冷陰極熒光燈的電流，藉此改變?cè)撓到y(tǒng)的可靠度。
廣義地來說，本發(fā)明提供一種冷陰極熒光燈系統(tǒng)，至少包含一平行配置的的變壓器系統(tǒng)及一反饋回路，用以感測(cè)系統(tǒng)中流經(jīng)一冷陰極熒光燈的電流。系統(tǒng)中每個(gè)冷陰極熒光燈是由個(gè)別變壓器的二次側(cè)所驅(qū)動(dòng)。依據(jù)反饋回路所感測(cè)的電流，一控制器施加適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電壓至該變壓器的主要側(cè)，然后再移轉(zhuǎn)功率至每一冷陰極熒光燈。因?yàn)槊恳蛔儔浩鞯闹饕獋?cè)為平行配置，且因?yàn)槊恳焕潢帢O熒光燈均連接至一共同節(jié)點(diǎn)，因此可以確信的是每一變壓器會(huì)接收相同的電壓，并且流經(jīng)每一冷陰極熒光燈的電流會(huì)平衡。
在一較佳實(shí)施例中，本發(fā)明提供的冷陰極熒光燈系統(tǒng)的變壓器包含多個(gè)主要線圈及次要線圈，每一該主要線圈是以平行方式配置且耦合至一電壓源，每一該次要線圈耦合至一冷陰極熒光燈電路。至少一個(gè)該冷陰極熒光燈電路包含一感測(cè)阻抗，用以感測(cè)流經(jīng)該冷陰極熒光燈電路的電流，以及一控制器，用以依據(jù)至少部份流經(jīng)該冷陰極熒光燈電路的電流調(diào)整該電壓源。
以優(yōu)點(diǎn)來說，本發(fā)明的系統(tǒng)提供一相當(dāng)簡(jiǎn)化的多冷陰極熒光燈電路結(jié)構(gòu)，其可于穩(wěn)態(tài)模式及啟動(dòng)模式中使每一冷陰極熒光以平衡(例如約略相等)的電流驅(qū)動(dòng)。
雖然以下的詳細(xì)說明以較佳實(shí)施例及方法說明本發(fā)明，然本發(fā)明并非限定于使用的這些較佳實(shí)施例及方法。相反地，本發(fā)明的保護(hù)范圍在于本發(fā)明權(quán)利要求限定的范圍。
本發(fā)明的其他特征及優(yōu)點(diǎn)在參閱以下的詳細(xì)說明及附圖(圖中相同圖號(hào)指相同元件)后將更易于了解。


圖1是一已有冷陰極熒光燈系統(tǒng)的電路圖；圖2是本發(fā)明的冷陰極熒光燈系統(tǒng)的電路圖；且圖3是本發(fā)明含n個(gè)冷陰極熒光燈的多冷陰極熒光燈系統(tǒng)的電路圖。
圖號(hào)對(duì)照說明10 系統(tǒng)12 電源供應(yīng)器14 控制器 16 驅(qū)動(dòng)電路18 反饋回路20 CCFL驅(qū)動(dòng)系統(tǒng).
22 CCFL回路24 CCFL回路30 系統(tǒng)具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖2，該圖是描述根據(jù)發(fā)明的一CCFL驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)20。該系統(tǒng)20通常包含一平行變壓器T1及T2、一反饋控制器14、輸入電壓(PowerIn)以及一或多個(gè)CCFL回路22及24。這些功能單元將更充分地描述如下。
變壓器T1及T2的線圈以平行方式連接。主要側(cè)電壓(Vp)可以符合法拉第定律(Faraday’sLaw)的不同方式推得.例如Vp可以一推挽電路、一順向電路、一半橋式電路、一全橋式電路、一馳返(flyback)電路等等，以及其他已知適用于驅(qū)動(dòng)變壓器的電路。每一變壓器的二次側(cè)驅(qū)動(dòng)每一CCFL回路。最好，T1及T2具有相同的變壓器特性。
控制器14調(diào)整施加至主要線圈的電壓及功率Vp，然后主要線圈再藉感測(cè)電阻Rs1的反饋調(diào)整每一CCFL的功率。最好，控制器14是一已知的脈沖寬度調(diào)制(PwM)電路或者是，控制器14是一脈沖頻串調(diào)制(PFM)電路，或是其他已知適用于控制Vp的控制電路。因?yàn)橹饕獋?cè)線圈T1及T2是以平行方式配置且每一CCFL電路22及24共同耦合于COM(在該處流經(jīng)CCFL2的電流會(huì)跟隨)。最好，Cs1等于Cs2且Rs1等于Rs2，并且CCFL1及CCFL2相等以確保每一CCFL回路22及24具有約略相等的阻抗。
例如但不限定，圖2電路相較于圖1電路的優(yōu)點(diǎn)說明如下。
冷陰極熒光燈的穩(wěn)態(tài)值得熟悉該項(xiàng)技藝者注意的是典型的CCFL維持其穩(wěn)態(tài)需要約為600伏的交流電壓。假設(shè)想要的穩(wěn)態(tài)對(duì)于每一CCFL的穩(wěn)態(tài)電流為5mA，則該控制器14將調(diào)整功率以提供10mA的電流(假設(shè)系統(tǒng)有兩個(gè)CCF1)。圖1中最差的狀況是一CCFL導(dǎo)通且流過整個(gè)10mA的電流，同時(shí)另一個(gè)不導(dǎo)通且流過0mA的電流。在圖1中該控制器仍可滿足因?yàn)楦袦y(cè)電阻Rs2讀取的值為10mA(總和是正確的)。然而，在這種情況下該導(dǎo)通CCFL的所受負(fù)載為兩倍，因此該CCFL的壽限將嚴(yán)重地減少。另一方面，在圖2的電路中該控制器讀取RS1所感測(cè)的電流，因此假設(shè)仍維持上述參數(shù)，該控制器14可經(jīng)RS1藉由反饋來調(diào)節(jié)回路22中最大可得電流為5mA。因此，流經(jīng)每一回路中的電流會(huì)相同。
點(diǎn)亮冷陰極熒光燈值得熟悉該項(xiàng)技藝者注意的是擊發(fā)電弧以點(diǎn)亮典型的CCFL需要約為1500伏的交流電壓。在圖1中因?yàn)椴煌臒艄軈?shù)，假設(shè)點(diǎn)亮CCFL1需要10ms，點(diǎn)亮CCFL2需要10秒。該燈管參數(shù)會(huì)因(例如)每一燈管的相對(duì)年齡，制造技術(shù)及伴隨的制造誤差等而改變，假設(shè)控制器14將功率調(diào)至10ms且電流10mA。當(dāng)電路被激勵(lì)時(shí)，在CCFL2點(diǎn)亮前CCFL1將先點(diǎn)亮且流過10mA的電流，同時(shí)控制器仍”正?！币?yàn)镽s所量的電流為10mA。因此CCFL2將無法點(diǎn)亮且CCFl1將過載2倍。
假設(shè)參數(shù)仍與上述相同，在圖2所示的本發(fā)明中，該控制器14經(jīng)由感測(cè)電阻Rs1施加適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)亮電壓10ms至CCFL1。20ms的后，當(dāng)CCFL1點(diǎn)亮且導(dǎo)通5mA的電流時(shí)，因?yàn)镃CFL1及CCFL2連接至一共同節(jié)點(diǎn)COM，所以2.5mA的電流會(huì)流至CCFL2。電流會(huì)均勻地流入由CR1、Rs1、CR2以及Rs2所定義的兩個(gè)路徑。因此，因?yàn)镃CFL2尚未點(diǎn)亮，該控制器仍繼續(xù)以較高的點(diǎn)亮電壓驅(qū)動(dòng)Vp及變壓器T2的二次側(cè)，直到成功地點(diǎn)亮CCFL2(例如1秒后)，因?yàn)樽儔浩鞫蝹?cè)的電壓在無載時(shí)甚高。
其他實(shí)施例請(qǐng)參閱圖3，該圖是描述具一或多個(gè)CCFL的系統(tǒng)30。本發(fā)明提供一多冷陰極熒光燈系統(tǒng)，特別是其明暗與對(duì)比需求成極端。在圖3所示的本發(fā)明中，所述的型態(tài)可擴(kuò)充至多燈管。在一N個(gè)燈管的系統(tǒng)中，具有N個(gè)個(gè)別的主要側(cè)線圈T1、T2…TN，因此具有N個(gè)CCFL回路主回路、從回路1…從回路(N-1)。圖3的系統(tǒng)30以類似于圖2的方式運(yùn)作，然而為傳送適當(dāng)電流控制器(未顯示)將依據(jù)系統(tǒng)中CCFL回路的數(shù)量適當(dāng)?shù)匦薷?。必須注意的是因?yàn)閳D2及圖3的變壓器是以平行方式配置，故系統(tǒng)中僅有一個(gè)操作頻率(FT1＝FT2＝FTn)。因?yàn)閳D1的電路是設(shè)計(jì)成為自我共振形式，若將圖1的電路改為如圖3所示的多級(jí)CCFL，則必須有多個(gè)電源級(jí)以供多個(gè)操作頻率使用，或是至少限定。因此，本發(fā)明較已有技術(shù)可明顯地節(jié)省成本。
亦需注意的是當(dāng)變壓器T1、T2…Tn為個(gè)別的變壓器時(shí)，圖1的變壓器T1是為單一變壓器。雖然圖2及圖3所示的變壓器整體尺寸稍微超出圖1的變壓器，但是使用分離的變壓器相較于單一變壓器仍有溫度上的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槊恳环蛛x的變壓器承載較小的電流負(fù)載。因此，可增加圖2及圖3的實(shí)施例的系統(tǒng)可靠度。
因此，明顯地本發(fā)明提供一于提供均衡電流至系統(tǒng)中每一CCFL的驅(qū)動(dòng)電路。本發(fā)明仍可再改進(jìn)，例如控制器14可改為具有一可編程電路以對(duì)感測(cè)流經(jīng)Rs1的電流及預(yù)設(shè)值做一比較。并且控制器14可改為具有一限流電路或是一關(guān)閉開關(guān)(若電流超出一預(yù)設(shè)臨限值時(shí)將關(guān)閉電源)。
本發(fā)明仍可再改進(jìn)，例如，雖然本發(fā)明圖2及第3圖的反饋是來自系統(tǒng)的第一CCFL，然熟悉該項(xiàng)技藝者可認(rèn)知的是該反饋可取自任一CCFL回路，因?yàn)樵撟儔浩魇瞧叫信渲貌⑶颐恳籆CFL回路均連接至一共同節(jié)點(diǎn)。
其他變化、改進(jìn)及/或不同實(shí)施對(duì)于熟悉該項(xiàng)技藝者是顯而易見的，因此本發(fā)明的權(quán)利要求是用以包含所有落于本發(fā)明的精神及范疇中的變化、改進(jìn)及/或不同實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電路，至少包含多個(gè)主要線圈及次要線圈，每一該主要線圈以平行方式配置且耦合至一電壓源，每一該次要線圈耦合至一冷陰極熒光燈電路，至少一個(gè)該冷陰極熒光燈電路包含一感測(cè)阻抗，用以感測(cè)流經(jīng)該冷陰極熒光燈電路的電流，以及一控制器，用以依據(jù)至少部份流經(jīng)該冷陰極熒光燈電路的電流調(diào)整該電壓源。
2.如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電路，其中上述電壓源是由一電路所供給，該電路是由一推挽電路、一順向電路、一半橋式電路、一全橋式電路及一馳返(flyback)電路所組成的族群中所選出。
3.如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電路由一滿足法拉第定律的電路所供給。
4.如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電路，其中每一上述冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電路包含一冷陰極熒光燈及一電容，并且上述感測(cè)阻抗是串連配置。
5.如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電路，其中上述控制器包含一脈沖寬度調(diào)制(PWM)電路以調(diào)整上述電壓源。
6.如權(quán)利要求5所述的冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電路，其中上述脈沖寬度調(diào)制電路還包含一比較器，用以將流經(jīng)至少一個(gè)上述冷陰極熒光燈電路的電流與一預(yù)設(shè)值做一比較，并依據(jù)差異調(diào)整上述電壓源。
7.如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電路，其中上述控制器包含一脈沖頻率調(diào)制(PFM)電路以調(diào)整上述電壓源。
8.如權(quán)利要求7所述的冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電路，其中上述脈沖頻率調(diào)制電路還包含一比較器，用以將流經(jīng)至少一個(gè)上述冷陰極熒光燈電路的電流與一預(yù)設(shè)值做一比較，并依據(jù)差異調(diào)整上述電壓源。
9.如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電路，其中上述控制器還包含一切換電路，用以當(dāng)若流經(jīng)至少一個(gè)上述冷陰極熒光燈電路的電流高于一預(yù)設(shè)值時(shí)關(guān)閉上述電壓源。
10.如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電路，其中上述感測(cè)阻抗至少包含一感測(cè)電阻，該感測(cè)電阻上的壓降響應(yīng)流經(jīng)至少一個(gè)上述冷陰極熒光燈電路的電流。
11.如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電路，其中每一上述冷陰極熒光燈電路均耦合在一起且連接于一共同節(jié)點(diǎn)。
12.如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電路，其中上述冷陰極熒光燈電路至少包含一冷陰極熒光燈。
13.一種傳輸電源至一冷陰極熒光燈(CCFL)的方法，該方法至少包含下列步驟驅(qū)動(dòng)多個(gè)主要線圈，該主要線圈平行于一電源；驅(qū)動(dòng)多個(gè)相應(yīng)的次要線圈，該次要線圈連接于相應(yīng)的冷陰極熒光燈電路；提供一感測(cè)阻抗于至少一個(gè)該冷陰極熒光燈電路中，用以判定流經(jīng)該冷陰極熒光燈電路的電流；且依據(jù)流經(jīng)該冷陰極熒光燈電路的電流調(diào)整該電源的至少部份。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包含將流經(jīng)該冷陰極熒光燈電路的電流與一預(yù)設(shè)值做一比較以及據(jù)以調(diào)整上述電源的步驟。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中上述電源提供一足夠的電壓以點(diǎn)亮每一上述冷陰極熒光燈，以及提供一較低的電壓以維持該冷陰極熒光燈的運(yùn)作。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，還包含調(diào)整上述電源的步驟，用以當(dāng)上述流經(jīng)該冷陰極熒光燈的電流超出一預(yù)設(shè)值時(shí)關(guān)閉上述電源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電路,具有一平行配置的變壓器系統(tǒng)及一反饋回路,用以感測(cè)系統(tǒng)中流經(jīng)一冷陰極熒光燈的電流。系統(tǒng)中每個(gè)冷陰極熒光燈由個(gè)別變壓器的二次側(cè)所驅(qū)動(dòng)。依據(jù)反饋回路所感測(cè)的電流,一控制器施加適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電壓至該變壓器的主要側(cè),然后再移轉(zhuǎn)功率至每一冷陰極熒光燈。因?yàn)槊恳蛔儔浩鞯闹饕獋?cè)為平行配置,且因?yàn)槊恳焕潢帢O熒光燈均連接至一共同節(jié)點(diǎn),因此可以確信的是每一變壓器會(huì)接收相同的電壓,并且流經(jīng)每一冷陰極熒光燈的電流會(huì)平衡。
文檔編號(hào)H05B41/282GK1340286SQ00803711
公開日2002年3月13日 申請(qǐng)日期2000年1月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月12日
發(fā)明者周約翰, 林永霖 申請(qǐng)人:凹凸科技國(guó)際股份有限公司