專利名稱：用于多個冷陰極熒光燈的均衡供電電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于冷陰極熒光燈(CCFL)系統(tǒng)的供電系統(tǒng)，更具體的是涉及一種能傳輸平均分布的電流給多個CCFL系統(tǒng)中的每一個CCFL的供電拓撲結構。雖然本實用新型是上述CCFL拓撲結構在例如便攜式電腦、儀器等的顯示系統(tǒng)中的具體應用，但其他方面的應用也涵蓋于此。
背景技術：
圖1所示為一種傳統(tǒng)CCFL供電系統(tǒng)10。該系統(tǒng)大體包括一個電源12、一個CCFL驅動電路16、一個控制器14、一個反饋環(huán)路18以及一個或多個CCFL1、CCFL2燈。該電源12由控制器14控制，經(jīng)由晶體管Q1提供一個直流電壓給電路16。電路16為一個自諧振電路，例如Royer電路。實際上，電路16為一個自振蕩直流/交流轉換器，其諧振頻率是由L1和C1所設定且N1-N4表示變壓器線圈和該線圈匝數(shù)。工作期間，晶體管Q2和Q3交替導通并分別切換置于線圈N1和N2上的輸入電壓。若Q2處于導通狀態(tài)，則輸入電壓置于線圈N1上。具有相對極性的電壓將置于其它線圈上。線圈N4中的感應電壓使得Q2的基極為正，并且Q2由集電極與發(fā)射極的間非常小的壓降而導通。線圈N4的感應電壓也使Q3處于截止狀態(tài)。Q2導通，直到鐵芯T1的磁通達到飽和為止。
飽和時Q2的集電極電壓迅速上升(至一個由基極電路決定的值)，且變壓器的感應電壓迅速下降。Q2進一步趨于不飽和狀態(tài)且VCE上升，造成N1上的電壓進一步下降?；鶚O驅動的不足導致Q2截至，其隨后又引起鐵芯中的磁通略微下降，并于N4中感應產(chǎn)生一個電流從而使Q3導通。N4中的感應電壓使Q3保持在飽和導通狀態(tài)直至鐵芯在相反方向飽和，接著產(chǎn)生一個類似的逆過程，從而完成切換循環(huán)。
盡管逆變器電路16由比較少的元件構成，但要其正常工作必須取決于晶體管及變壓器的復雜的非線性的相互作用。另外，C1，Q2和Q3的變化(通常元件有35％的誤差值)將使得電路16不適用于并聯(lián)變壓器配置，因為電路16的任何復制都會產(chǎn)生額外的不期望的工作頻率，該頻率可能在某些諧波處諧振。當應用于CCFL負載時，此電路會在CCFL中產(chǎn)生明顯的不期望的“拍動”效應。即便誤差值幾乎匹配，但因為電路16工作于自諧振模式，所以拍動效應并不能消除，因為電路的任何復制都將會有其本身特有的工作頻率。
在圖1所示的配置中，電源由變壓器T1供給CCFL1和CCFL2燈。系統(tǒng)中每個冷陰極熒光燈都相并聯(lián)，并分別由Co1及Co2的阻抗驅動。理想情況下Co1和Co2相同，所以電流可均勻地分布于CCFL1和CCFL2。但如下詳盡所述，每個CCFL的差異會嚴重地影響流經(jīng)每一環(huán)路的電流。反饋電路18包括電阻Rs，其提供反饋至控制器14檢測，接著再調整輸入至電路16的功率(經(jīng)由Q1)。重要的是，圖1所示的拓撲結構中僅有輸出電流Iout被Rs檢測。如上所述，電路16并不適用于多個配置，因此只有一個變壓器T1給兩個或任意數(shù)目的燈管供電。因為只檢測了輸出電流，圖1的系統(tǒng)10無法判定單個CCFL環(huán)路中是否有存在不均衡狀態(tài)。另外，兩個環(huán)路中的非均衡阻抗(分別為Co1、CCFL1與Co2、CCFL2)都會產(chǎn)生不均衡的電流流過每個CCFL，從而造成整個系統(tǒng)和燈管的預期使用年限大幅衰減。
因此，就需克服上述傳統(tǒng)驅動電路的缺點，并提供一種應用于多個CCFL系統(tǒng)的驅動電路，其可克服對系統(tǒng)中每一根燈管提供反饋控制，使系統(tǒng)中所有燈管處于均衡的電流狀態(tài)，從而大大增加整個系統(tǒng)和燈管的預期使用年限。并且，需要提供一種CCFL驅動電路，當其應用于多個CCFL系統(tǒng)中時可相對易于實施且無前述缺點。

發(fā)明內容
因此，本實用新型提供一種最佳化的系統(tǒng)，其能均勻分布流經(jīng)多個冷陰極熒光燈系統(tǒng)中每個冷陰極熒光燈的電流，從而增加該系統(tǒng)的可靠性。
廣義地來說，本實用新型提供一種冷陰極熒光燈系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個并聯(lián)配置的變壓器系統(tǒng)驅動電路和一個用來檢測系統(tǒng)中流經(jīng)一個CCFL電流的反饋環(huán)路。系統(tǒng)中每個CCFL都是由單個變壓器的次級線圈驅動。根據(jù)檢測的反饋環(huán)路的電流，一個控制器提供適當?shù)尿寗与妷褐猎撟儔浩鞯某跫壘€圈，接著再提供電力給每個CCFL。因為每個變壓器的初級線圈為并聯(lián)配置，且每個CCFL均連接至一個公共節(jié)點，從而可以保證每個變壓器接收到相同的電壓，且流經(jīng)每個CCFL環(huán)路的電流相均衡。
在一個較佳實施例中，提供了一個CCFL驅動電路。該電路包括一個具有多個初級線圈和次級線圈的變壓器，其中每個初級線圈相并聯(lián)并與一個電壓源相連。每個次級線圈與一個CCFL(冷陰極熒光燈)電路相連。至少一個該冷陰極熒光燈電路要包括一個用來檢測流經(jīng)該CCFL電路的電流的檢測阻抗。還包括一個控制器，該控制器至少部分基于流經(jīng)該檢測阻抗的電流來調整電壓源。
有利的是，本實用新型的系統(tǒng)提供了一種相對簡單的電路結構，其能使多個CCFL電路驅動于穩(wěn)定模式和啟動模式，并使流經(jīng)每個CCFL的電流相均衡(例如大約相等)。


圖1所示為一種傳統(tǒng)CCFL驅動系統(tǒng)的電路框圖；圖2所示為本實用新型的一個CCFL驅動系統(tǒng)的電路框圖；和圖3所示為本實用新型的n個CCFL系統(tǒng)的電路框圖。
具體實施方式
圖2所示為本實用新型的一個CCFL驅動系統(tǒng)20。系統(tǒng)20通常包括并聯(lián)的變壓器T1和T2、一個反饋控制器14、輸入電壓(Power In)以及一個或多個CCFL環(huán)路22和24。這些功能部件將如下詳盡描述。
變壓器T1和T2的線圈相并聯(lián)。只要電源符合法拉第定律(Faraday’sLaw)，初級線圈電壓(Vp)可以由各種方式得到。例如電源Vp可以由一個推挽式電路、順向式電路、半橋式電路、全橋式電路、回掃(flyback)電路等得到，以及其它熟知的適用于驅動變壓器的電路。每個變壓器的次級線圈驅動每個CCFL環(huán)路。T1和T2具有相同的變壓器特性。
控制器14調整供給初級線圈的電壓Vp和功率，接著通過檢測電阻上的反饋調整每個CCFL的功率。控制器14最好為一個本領域熟知的脈沖寬度調制(PWM)電路。或為一個脈沖頻率調制(PFM)電路，或是其它本領域熟知的能控制Vp的控制電路。因為T1和T2的初級線圈相并聯(lián)且每個CCFL電路22、24共同連接于COM，流經(jīng)CCFL2的電流也流過COM。最好除了CCFL1和CCFL2相同外，Cs1等于Cs2且Rs1等于Rs2，從而確保每個CCFL環(huán)路22、24具有大致相等的阻抗。
圖2電路相比較圖1電路的優(yōu)點說明如下，但本實用新型并不受限于該例。
CCFL的穩(wěn)態(tài)值得本領域技術人員注意的是一個典型的CCFL維持其穩(wěn)態(tài)大約需要600伏的交流電壓。假設每個CCFL的期望穩(wěn)態(tài)電流為5毫安，則控制器14將調節(jié)功率以提供10mA的電流(假設系統(tǒng)包括兩個CCFL的系統(tǒng))。圖1中最差的情況是其中一個CCFL導通且流過全部10毫安的電流，而另一個不導通且流過0毫安的電流。在圖1中該控制器仍認為是正確的，因為檢測電阻Rs2反饋的值為10毫安，該總和是正確的。然而，在此情況下該導通的CCFL將過載兩倍，因此該CCFL的使用壽命將大大縮短。另一方面，圖2所示的電路中控制器讀取RS1所檢測的電流，假設仍保持上述參數(shù)，環(huán)路22中最大允許電流為5毫安該控制器14可基于RS1的反饋來調節(jié)功率。因此，流經(jīng)每個環(huán)路的電流相等。
CCFL的點火本領域技術人員都知道通過引電弧來點亮一個典型的CCFL需要約為1500伏的交流電壓。在圖1中因為燈管參數(shù)不同，假設點亮CCFL1需要10毫秒，點亮CCFL2需要1秒。這些燈管參數(shù)會因為，例如每根燈管的相對使用壽命、制造技術和每根燈管的制造公差等而改變。假設控制器14在10毫秒之內調節(jié)功率并提供10毫安的電流。當電路被激活，在CCFL2點亮之前，CCFL1將先點亮且流過10毫安的電流，而控制器仍認為電流“正常”，因為Rs反饋的電流為10mA。因此CCFL2將無法點亮且CCF11將過載兩倍。
假設參數(shù)仍與上述相同，在圖2所示的本實用新型中，控制器14將提供合適的點火電壓10毫秒給CCFL1的檢測電阻Rs1。因為CCFL1及CCFL2連接至公共節(jié)點COM，20毫秒后，當CCFL1點亮且以5mA的電流導通時，2.5毫安的電流會流至CCFL2，即電流會均勻地流入由CR1、Rs1和CR2、Rs2定義的兩條路徑。因此，因為CCFL2尚未點亮，該控制器繼續(xù)以高點火電壓驅動Vp和變壓器T2的次級線圈，直到成功地點亮CCFL2(例如1秒后)，因為變壓器次級線圈的電壓在空載時要高很多。
另一個實施例為圖3所示的包括兩個以上CCFL的系統(tǒng)30。一些情況下，期望能提供一種多個CCFL系統(tǒng)，尤其是當系統(tǒng)對亮度和對比要求很高時。在圖3所示的本實用新型中，所述的拓撲結構可擴充至多個燈管系統(tǒng)。在一個N燈管的系統(tǒng)中，分別具有N個初級線圈T1、T2…TN，因此提供了N個CCFL環(huán)路主環(huán)路、從環(huán)路1…從環(huán)路(N-1)。圖3的系統(tǒng)30以類似于上述圖2的方式工作，但是控制器(未示出)將根據(jù)系統(tǒng)中CCFL環(huán)路的數(shù)量適當?shù)貍魉碗娏鳌Ｖ档米⒁獾氖且驗閳D2和圖3的變壓器配置為并聯(lián)工作，故系統(tǒng)僅有一個操作頻率(FT1＝FT2＝FTn)。因為圖1的電路是設計為自振蕩式，若將圖1所示的電路應用于圖3所示的多級CCFL系統(tǒng)，則必須有多個電源級以供多個操作頻率使用。因此，本實用新型較現(xiàn)有技術能明顯地節(jié)省成本。
還需注意的是圖1的變壓器T1是為單個變壓器，變壓器T1、T2…Tn為獨立變壓器。雖然圖2和圖3所示的變壓器整體規(guī)模稍超出圖1的變壓器，但是每個獨立的變壓器承載較小的電流負載，因此使用獨立的變壓器相比較于單個變壓器而言有溫度上的優(yōu)點。因此，圖2和圖3的實施例的系統(tǒng)溫度降低，從而增加了系統(tǒng)可靠度。
因此，顯然本實用新型提供了一個能提供平均電流給每個CCFL的CCFL驅動電路。還可以對本實用新型做改進，例如控制器14可改進為帶有一個可編程電路來比較流經(jīng)Rs1的檢測電流和一個預設值。另外控制器1 4還可修改為一個帶有限流電路或是一個關閉開關(若電流超出預設門限值時將關閉電源)。
還可以對本實用新型做其它改進。例如，雖然本實用新型圖2和圖3的反饋是來自系統(tǒng)的第一CCFL，本領域的技術人員將知道反饋可取自系統(tǒng)的任一個CCFL環(huán)路，因為變壓器是并聯(lián)配置且每個CCFL環(huán)路均連接至一個公共節(jié)點。
其它替換、改進和/或不同應用對于本領域的技術人員是顯而易見的，因此本實用新型的權利要求包括所有本實用新型的精神和范圍內的替換、改進和/或不同應用。
權利要求1.一種冷陰極熒光燈驅動電路，包括一個變壓器，所述變壓器包括多個初級線圈和次級線圈，每個所述初級線圈相并聯(lián)且相連至一個電壓源，每個所述次級線圈連接至一個冷陰極熒光燈電路，且每個所述冷陰極熒光燈電路連接至一個公共節(jié)點，一個檢測流經(jīng)一個選定的所述冷陰極熒光燈電路的電流的反饋信號，和一個控制器，所述控制器至少部分基于流經(jīng)所述選定的冷陰極熒光燈電路的所述電流來調節(jié)所述電壓源。
2.根據(jù)權利要求1所述的冷陰極熒光燈驅動電路，其中所述電壓源由一個電路提供，所述電路從推挽式電路、順向式電路、半橋式電路、全橋式電路和回掃式電路所組成的組中選得。
3.根據(jù)權利要求1所述的冷陰極熒光燈驅動電路，所述電壓源由一個符合法拉第定律的電路提供。
4.根據(jù)權利要求1所述的冷陰極熒光燈驅動電路，其中每個所述冷陰極熒光燈驅動電路包括相串聯(lián)的一個冷陰極熒光燈、一個電容和一個檢測阻抗。
5.根據(jù)權利要求1所述的冷陰極熒光燈驅動電路，其中所述控制器包括一個調整所述電壓源的脈沖寬度調制電路。
6.根據(jù)權利要求5所述的冷陰極熒光燈驅動電路，其中所述脈沖寬度調制電路還包括一個比較器，所述比較器比較流經(jīng)所述至少一個冷陰極熒光燈電路的所述電流和一個預設值，并根據(jù)比較所得的差異調節(jié)所述電壓源。
7.根據(jù)權利要求1所述的冷陰極熒光燈驅動電路，其中所述控制器包括一個調整所述電壓源的脈沖頻率調制電路。
8.根據(jù)權利要求7所述的冷陰極熒光燈驅動電路，其中所述脈沖頻率調制電路還包括一個比較器，所述比較器比較流經(jīng)所述至少一個冷陰極熒光燈電路的所述電流和一個預設值，并根據(jù)比較所得的差異調節(jié)所述電壓源。
9.根據(jù)權利要求1所述的冷陰極熒光燈驅動電路，其中所述控制器還包括一個開關電路，當流經(jīng)所述至少一個冷陰極熒光燈電路的所述電流超出所述預設值時，所述開關電路切斷所述電壓源。
10.根據(jù)權利要求4所述的冷陰極熒光燈驅動電路，其中所述檢測阻抗包括一個檢測電阻，所述檢測電阻上的壓降響應流經(jīng)所述至少一個冷陰極熒光燈電路的所述電流。
11.根據(jù)權利要求1所述的冷陰極熒光燈驅動電路，其中每個所述冷陰極熒光燈電路相并聯(lián)且連接于一個公共節(jié)點。
12.根據(jù)權利要求1所述的冷陰極熒光燈驅動電路，其中每個所述冷陰極熒光燈電路包括一個單個冷陰極熒光燈。
專利摘要一種冷陰極熒光燈驅動電路，該驅動電路包括一個并聯(lián)配置的變壓器(T1、T2)系統(tǒng)和一個檢測一個燈(CCFL1)的電流的反饋環(huán)路。系統(tǒng)中的每個CCFL由各個變壓器(T1、T2)的次級線圈驅動。依據(jù)反饋環(huán)路檢測到的電流，控制器(14)提供適當?shù)尿寗与妷航o變壓器(T1、T2)的初級線圈，并提供電力給每個CCFL(CCFL1、CCFL2)。因為變壓器的初級線圈為并聯(lián)配置，且每個CCFL(CCFL1、CCFL2)連接至一個公共節(jié)點(COM)，從而保證了每個變壓器(T1、T2)接收到相同的電壓，并且流經(jīng)每個CCFL(CCFL1、CCFL2)的電流相均衡。
文檔編號H05B41/28GK2699622SQ20042000186
公開日2005年5月11日 申請日期2004年1月14日 優(yōu)先權日2004年1月14日
發(fā)明者林永霖, 周約翰 申請人:英屬開曼群島凹凸微系國際有限公司