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CN1942034A - 多灯管驱动系统 - Google Patents

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CN1942034A
CN1942034A CNA2006100018636A CN200610001863A CN1942034A CN 1942034 A CN1942034 A CN 1942034A CN A2006100018636 A CNA2006100018636 A CN A2006100018636A CN 200610001863 A CN200610001863 A CN 200610001863A CN 1942034 A CN1942034 A CN 1942034A
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黄世忠
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Beyond Innovation Technology Co Ltd
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Beyond Innovation Technology Co Ltd
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Abstract

一多灯管驱动系统，用以驱动一第一灯管以及一第二灯管，包含一电源供应电路以及一第二级变压器。该电源供应电路用以供应一交流电源予该第一灯管以及该第二灯管，该等第二级变压器耦合该电源供应电路，执行一阻抗匹配功能以平衡该等灯管之电流，并传递大致相同的电流至该多灯管系统之每一灯管，使得每一该等灯管产生大致相同的照明亮度。该第二级转换器包含一第一变压器以及一第二变压器，该第一变压器具有一一次侧与该电源供应电路耦接，该第二变压器具有一一次侧以及一二次侧，其中该一次侧与该第一变压器耦接，该二次侧与该第二灯管耦接。

Description

多灯管驱动系统
技术领域
本发明是提供一种多灯管驱动系统以驱动复数荧光灯管(fluorescent lamp)，例如冷阴极射线管(cold cathodefluorescent lamp)等，尤指一种关于上述电路的驱动拓朴(drive topology)。
背景技术
在一般照明目的应用上，荧光灯管常被用来提供所需光源。荧光灯管包含许多特性不同的种类，例如冷阴极射线管(coldcathode fluorescent lamp)即为其中一种。在冷阴极射线管的设计上有几个关键因素需要注意：效率、成本以及尺寸等。
其中冷阴极射线管常被用来提供无自发光特性的平面显示屏(Flat Display Panel)，例如液晶显示装置(Liquid Crystaldisplay device)等，所需的背光源(Back Light)。
一般说来，冷阴极射线管需要大约1500伏特的均方根(RMS)电压方能被启动，其启动后维持稳态运作所需的均方根电压约为800伏特。随著屏的尺寸的增加以及背光源均匀度等因素，而发展出驱动两个冷阴极射线管的技术，其中一种已知的方法为并联地耦接(couple)该等冷阴极射线管于一升压变压器(step-uptransformer)之一侧。这样的电路虽然确保了启动时的电压控制，但也需要电感进行该等灯管电路匹配。再者，由于必须各自监测每一灯管的电流状况，上述已知方法在电流控制上也面临了困难。
图1所示为一已知的双灯管电路100，该双灯管电路包含一直流电源供应器101、一直流/交流转换器(DC/AC Converter)102、一升压变压器(step-up transformer)103、一阻抗匹配网路(Impedance Matching Network)104、一第一冷阴极射线管105以及一第二冷阴极射线管106。该直流/交流转换器102可为下列电路之一种及其组合：全桥式(full-bridge)电路、半桥式(half-bridge)电路、推挽式(push-pull)电路以及罗威尔(Royer)电路。该电源供应器101与该直流/交流转换器102之输入端耦合。换言之，该电源供应器101提供直流电源给该直流/交流转换器102。该直流/交流转换器102转换该直流电源为一交流电源。该交流电源供应电源予该升压变压器103之一次侧(primary side)。该升压变压器103之二次侧与该阻抗匹配网路104耦合。该阻抗匹配网路104包含一高压电感以及两高压电容以传递分配电流至每一该等冷阴极射线管105、106。然而，为了传递相同的均匀电流至每一该等冷阴极射线管，于设计该阻抗匹配网路104时，必须选择具有适合电感值的电感以及适合电容值的电容，但是，这样的设计是十分困难的。
图2所示为另一用以驱动复数冷阴极射线管的已知技术。一直流电流源201供应电源给一直流/交流转换器202。该直流/交流转换器202转换该直流电源为一交流电源，其中该直流/交流转换器202可为下例之一者及其组合：全桥式电路、半桥式电路、推挽式(Push-Pull)电路以及罗威尔(Royer)电路。该交流电源供应电源予一升压变压器203。该升压变压器203之二次侧绕组透过三个高电压电容204、205以及206分别与三个冷阴极射线管207、208以及209耦合。任何两邻近的该等冷阴极射线管连接相对应之共模扼流圈(common mode choke)CC1至CC2。换言之，当本发明中之直流/交流转换器结结于驱动复数冷阴极射线管时，所使用之该等共模扼流圈数目将比该等被驱动的冷阴极射线管少一个。如美国专利证书号：US.Pat NO.6781325所揭露，该等共模扼流圈平衡流经每一灯管之电流值，以使每一该等灯管提供一致的照明亮度(luminance)。然而，已知技术亦存在几个缺点。举例来说，为达到冷阴极射线管之闭路保护，已知技术中通常利用与该灯管低压侧串连之一电阻进行电流侦测，然而，因为该串连电阻内，具有一不论电流通过该等冷阴极射线管与否均存在的高电感性跨压(induced voltage)，故相当难以达成该等冷阴极射线管的闭路保护系。换言之，就算该等冷阴极射线管为闭路时，该串连电阻内亦存在一电感性跨压。此外，当该冷阴极射线管为闭路时，基于该共模扼流圈将试著平衡流经每一灯管电流的缘故，该共模扼流圈之一侧绕组亦将存在一高电感性跨压。因此，该高电感性跨压可能造成该共模扼流图以及周边电路的损坏。
发明内容
本发明的主要目的是提供一多灯管驱动系统，该多灯管驱动系统利用两级变压器进行升压以驱动复数冷阴极射线管，其中该第一级变压器执行升压以及滤波功能以提供较高的电压至该第二级变压器，使得每一该等灯管流经大致相同的电流。
为了实现上述之目的，本发明提供一多灯管驱动系统以驱动一第一灯管以及一第二灯管，包含：
一电源供应电路，用以提供一交流电源至该第一以及该第二灯管；以及
第二级变压器组连接该电源供应电路，执行一阻抗匹配功能以平衡该等灯管之电流，使得每一该等灯管流经大致相同的电流，包含：
一第一变压器，具有一一次侧耦合该电源供应电路以及一二次侧耦合该第一灯管；以及
一第二变压器，具有一一次侧耦合该第一变压器以及一二次侧耦合该第二灯管。
通过单纯示范最适于实施本发明的模式中之一，熟悉此项技术人士将可自以下说明了解本发明的特点及优势中之一或部分或全部，其中该说明显示及描述本发明的较佳具体实施例。如应可了解到，本发明能有不同具体实施例，并且其数个细节是能在各种明显方面中修改，且全部不脱离本发明。因此，附图及说明书基本上可视为范例性而非限制性。
附图说明
图1为一具有两冷阴极射线管的已知双灯管电路之电路方块图。
图2为用以驱动复数冷阴极射线管的另一已知驱动电路方块图。
图3为依据本发明第一较佳实施例之一复数负载驱动系统之示范性电路方块图。
图4为依据本发明第二较佳实施例之另一复数负载驱动系统之示范性电路方块图。
图5为依据本发明第三较佳实施例之另一复数负载驱动系统之示范性电路方块图。
图6为依据本发明第四较佳实施例之另一复数负载驱动系统之示范性电路方块图。
主要元件符号说明
100双灯管电路                  101直流电源供应器
102直流/交流转换器             103升压变压器
104阻抗匹配网路                105第一冷阴极射线管
106第二冷阴极射线管            201直流电流源
202直流/交流转换器                  203升压变压器
204高电压电容                       205高电压电容
206高电压电容                       207冷阴极射线管
208冷阴极射线管                     209冷阴极射线管
300复数负载驱动系统                 301直流电源供应器
302直流/交流转换器                  303第一级变压器
304第二级变压器                     304A第二级变压器
304B第二级变压器                    304C第二级变压器
305复数灯管负载                     305A复数灯管负载
305B复数灯管负载                    305C复数灯管负载
306电压侦测电路                     307电流侦测电路
308电容                             309电容
310二极管                           311二极管
312电阻                             313电容
314二极管                           315电阻
400复数负载驱动系统                 401直流电源供应器
402直流交流转换器                   403第一级变压器
404第二级变压器                     404A第二级变压器
404B第二级变压器                    405复数灯管负载
405A复数灯管负载                    405B复数灯管负载
406电压侦测电路                     407电流侦测电路
500复数负载驱动系统                 501直流电源供应器
502直流交流转换器                   503第一级变压器
504第二级变压器                     504A第二级变压器
504B第二级变压器                    505复数灯管负载
505A复数灯管负载                    505B复数灯管负载
506电压侦测电路                     507电流侦测电路
600复数负载驱动系统                 601直流电源供应器
602直流/交流转换器                  603压电变压器
604第二级变压器                     605复数灯管负载
606电压侦测电路                     607电流侦测电路
608电容                             609电容
610二极管                           611二极管
612电阻                             613电容
614二极管                           615电阻
CC1共模扼流圈                       CC2共模扼流圈
具体实施方式
请参考图3，是为依据本发明第一较佳实施例之一的复数负载驱动系统之示范性电路方块图。该复数负载驱动系统300包含一直流电源供应器301、一直流/交流转换器302、一第一级变压器303、一第二级变压器304、复数灯管负载305、一电压侦测电路306以及一电流侦测电路307。本实施例中，该灯管负载为冷阴极射线管。
依据本发明第一较佳实施例，该复数负载驱动系统300为一示范性的复数负载驱动系统。然而，本发明所揭露的技术得以应用至任何特定的负载。
该直流电压供应器301连接该直流/交流转换器302之输入端。该直流/交流转换器302之输出端连接该第一级变压器303之一次侧。该第一级变压器303传递一一阶电源至该第二级变压器304。本实施例中，该第二级变压器304包含三个变压器304A、304B以及304C。该三变压器304A、304B以及304C之一次侧是串连连接，该三变压器304A、304B以及304C之二次侧是分别与该等冷阴极灯管305A、305B以及305C串连连接。该直流/交流转换器可为下列之一者或其组合：全桥式电路、半桥式电路、推挽式(Push-Pull)电路以及罗威尔(Royer)电路，但亦不以此为限。依据本较佳实施例，该等灯管305A、305B以及305C是以冷阴极射线管实施。然而本发明亦可适用于任何种类的负载，诸如：冷阴极射线管、金属卤化物灯(metal halide lamp)、高压水银蒸气灯(sodium vapor lamp)、X光管(x-ray tube)以及外部电极荧光灯(External Electrode Fluorescent Lamp)等。
该直流/交流转换器302是用以转换一直流电源为一交流电源，并传递至该第二级变压器304，其中该交流电源是经该第一级变压器303升压。换言之，该第一级变压器303执行升压以及滤波功能以提供较高的电压至该第二级变压器304。该第二级变压器304主要执行一阻抗匹配功能以平衡该等灯管之电流，并传递平均分配的电流至该多灯管系统之每一灯管，使得每一该等灯管流经大致相同的灯管电流。
于本发明第一实施例中，该电压侦测电路306包含两电容308以及309、两二极管310以及311以及一电阻312。该电压侦测电路306侦测该第一级变压器303以及第二级变压器304之共同节点。概观看来，因为该共同节点的电压较该第二级变压器的输出端电压为低，本实施例描述的该系统300允许该电压侦测电路306与该共同节点直接连接而无须连接耐高电压元件，例如高电压电容以及高电压二极管等。
此外，该第二级变压器304之输出电压可以简单地透过侦测该共同节点输出电压以及该第二级变压器304之切换频率获知。再者，该电流侦测电路307包含一电容313、一二极管314以及一电阻315。该电流侦测电路307用以侦测该第二级变压器304之一次侧电流。既然该第二级变压器304之输出电流可以简单地透过侦测该共同节点输出电压以及该第二级变压器304之切换频率获知。则进一步地，该直流交流转换器得以基于该侦测电压以及电流来调节该输出电流以及该输出电压。
请见图4，为依据本发明第二较佳实施例之另一复数负载驱动系统400之示范性电路方块图。该复数负载驱动系统400包含一直流电源供应器401、一直流交流转换器402、一第一级变压器403、一第二级变压器404、复数灯管负载405、一电压侦测电路406以及一电流侦测电路407。本实施例中，该等复数灯管负载为冷阴极射线管。本发明第二较佳实施例所述负载系统400之工作方式大致上与前述本发明第一较佳实施例相同。两者间主要的差别在于该电压侦测电路406以及该电流侦测电路407是直接耦合该冷阴极射线管405B，使得该等侦测电路得以直接获得该第二级变压器404之工作状态。
请参考图5，为依据本发明第三较佳实施例之另一复数负载驱动系统500之示范性电路方块图。该复数负载驱动系统500包含一直流电源供应器501、一直流交流转换器502、一第一级变压器503、一第二级变压器504、复数灯管负载505、一电压侦测电路506以及一电流侦测电路507。本实施例中，该等复数灯管负载为冷阴极射线管。本发明第三较佳实施例所述负载系统500之工作方式大致上与前述本发明第二较佳实施例相同。两者间主要的差别在于，本第三实施例中，该等第二级变压器的一次侧是以并联方式连接，以减低该第一级变压器之输出电压以及该第一级变压器之切换频率，并且增加系统效率。
请参考图6，为依据本发明第四较佳实施例之另一复数负载驱动系统600之示范性电路方块图。该复数负载驱动系统600包含一直流电源供应器601、一直流/交流转换器602、一压电变压器(pizeo-transformer)603、一第二级变压器604、复数灯管负载605、一电压侦测电路606以及一电流侦测电路607。本实施例中，该等复数灯管负载为冷阴极射线管。本发明第四较佳实施例所述负载系统600之工作方式大致上与前述本发明第一较佳实施例相同。两者间主要的差别在于，本第四实施例中，该第一级变压器是为一压电变压器，该压电变压器之功能与升压变压器相似。
本发明较佳具体实施例的前述说明是用于示范及说明目的。其非旨于彻底或使本发明限于该精确形式或已揭示之范例性具体实施例。因此，先前说明应视为示范性而非限制性。显然许多修正及变化对于熟已此项技术人士将是很明显的。具体实施例之选择及描述是为了更佳解释本发明的原理及其实际应用之最佳模式，从而允许熟已此项技术人士理解用于各种具体实施例之本发明，且具有适合于特定使用或所涵盖实作之各种修改。本发明意于使其范畴由在此所附之申请专利范围及其等同者定义，其中除非另有说明，否则所有请求项均包含其最广泛之合理范围。应了解到，可由熟已此项技术者对于具体实施例进行改变，而不脱离由以下申请专利范围所定义之本发明的范畴。再者，本揭露书中没有任何元件及组件是意以用于公众，不管该元件或组件是否在以下申请专利范围中明确地提及。此外，本揭露书的摘要是提供用以顺应摘要规则之要求，其允许搜寻者迅速地确定从此揭露书发布的任何专利之技术揭露主题。应要了解到其非用于解释或限制申请专利范围的范畴或涵意。

Claims (17)

1、一多灯管驱动系统，用以驱动复数灯管，包含：
一电源供应电路，用以提供一交流电源给该等灯管；
以及
复数第二级变压器耦合该电源供应电路，执行一阻抗匹配功能使得每一该等灯管流经大致相同的灯管电流。
2、如权利要求1所述的多灯管驱动系统，其中该电源供应电路包含一直流/交流转换器以及一第一级变压器，该直流/交流转换器转换一直流电源为一第一交流电源，该第一级变压器转换该第一交流电源以提供该交流电源。
3、如权利要求2所述的多灯管驱动系统，更包含一电压侦测电路，该电压侦测电路耦合该第一级变压器以及该第二级变压器的共同节点以侦测该共同节点上之一电压。
4、如权利要求1所述的多灯管驱动系统，更包含一电流侦测电路，该电流侦测电路耦合该第二级变压器以侦测该第二级变压器之一次侧电流。
5、一多灯管驱动系统，用以驱动一第一以及一第二灯管，包含：
一电源供应电路，用以提供一交流电源给该第一以及该第二灯管；
以及
第二级变压器组耦合该电源供应电路，执行一阻抗匹配功能使得每一该等灯管流经大致相同的灯管电流，包含：
一第一变压器，具有一一次侧耦合该电源供应电路以及一二次侧耦合该第一灯管；
以及
一第二变压器，具有一一次侧耦合该第一变压器以及一二次侧耦合该第二灯管。
6、如权利要求5所述的多灯管驱动系统，其中该第一变压器之该一次侧是与该第二变压器之该一次侧串连耦接。
7、如权利要求6所述的多灯管驱动系统，更包含一电压侦测电路，该电压侦测电路耦合该电源供应电路之一第一级变压器以及该第二级变压器的共同节点以侦测该共同节点上之一电压。
8、如权利要求6所述的多灯管驱动系统，更包含一电压侦测电路，该电压侦测电路耦合该第一变压器之该二次侧以及该第一灯管的共同节点以侦测该共同节点上之一电压。
9、如权利要求5所述的多灯管驱动系统，更包含一电流侦测电路，该电流侦测电路与该第二级变压器耦合以侦测该第二级变压器上的一次侧电流。
10、如权利要求5所述的多灯管驱动系统，其中该第一变压器之该一次侧与该第二变压器之该一次侧是并联耦接。
11、如权利要求10所述的多灯管驱动系统，更包含一电压侦测电路，该电压侦测电路耦合该第一级变压器以及该第二级变压器的共同节点以侦测该共同节点上之一电压。
12、如权利要求10所述的多灯管驱动系统，更包含一电压侦测电路，该电压侦测电路耦合该第二灯管以侦测该第二灯管之一灯管电压。
13、如权利要求5项或第10所述的多灯管驱动系统，更包含一电流侦测电路，该电流侦测电路耦合该第二灯管以侦测该第二灯管上的一灯管电流。
14、一多灯管驱动系统，用以驱动复数个灯管，包含：
一电源供应电路，用以提供一交流电源给该复数个灯管；
以及
一匹配电路耦合该电源供应电路，用以平衡该等灯管之电流，使得每一该等灯管流经大致相同的灯管电流；
以及
一侦测电路耦合该电源供应电路以及该匹配电路的共同节点，以侦测该复数个灯管之电性状态。
15、如权利要求14所述的多灯管驱动系统，其中该侦测电路是为一电压侦测电路、一电流侦测电路或及组合。
16、如权利要求14所述的多灯管驱动系统，其中该匹配电路是包含复数个变压器。
17、如权利要求16所述的多灯管驱动系统，其中该等变压器之一次侧是以串联或并联方式相互耦合，而每一该等变压器之二次侧是分别耦合每一该等灯管。
CNA2006100018636A 2005-08-24 2006-01-25 多灯管驱动系统 Pending CN1942034A (zh)

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