CN201256476Y - 多灯管驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种应用于高压输入的多灯管驱动装置，用以驱动多支灯管。此多灯管驱动装置包括一个直流转交流转换器、一个隔离/降压变压器、多个升压变压器及多个谐振电路。直流转交流转换器接收一直流电压信号，并将直流电压信号转换成一交流电压信号后输出。隔离/降压变压器的一次侧线圈耦接至直流转交流转换器的输出。所有升压变压器的一次侧线圈串联耦接后跨接于隔离/降压变压器的二次侧线圈。每个谐振电路耦接于相应的升压变压器的二次侧线圈及相应的灯管之间。本实用新型可改善电容器需耐极高压而不容易选用、变压器二次侧线圈的绕线线径与其产生而用在谐振电路的漏电感的匹配问题，且驱动灯管的电压信号的波形不会失真。
Description
技术领域
本实用新型是涉及一种灯管驱动装置，尤其涉及一种多灯管驱动装置。
背景技术
对于穿透式或半穿透半反射式液晶显示器而言，由于液晶面板本身不具发光特性，因此必须在液晶面板上加上一个用来发光照明的背光源，目前以冷阴极荧光灯管(CCFL)作为液晶面板的背光源是最为常见的选择。而随着液晶显示器的应用范围逐渐从可携式的中小型产品(如手机)扩展到大型面板(如电视)，甚至迈向超大型的视频应用，液晶面板所需的背光面积也随的增加，使用多支灯管的趋势是不可避免的。
图1为一种现有的多灯管驱动装置的电路图，其中灯管例如是冷阴极荧光灯管(CCFL)。请参照图1，多灯管驱动装置100包括一个直流转交流转换器110、一个升压变压器120、一个谐振电路130以及四个隔离变压器141～144。直流电压信号VDC输入至直流转交流转换器110。所述直流转交流转换器110例如可以是全桥式逆变器(inverter)，将直流电压信号VDC转换成交流方波电压信号VRECT后输入至所述升压变压器120的一次侧线圈120p。通过设计所述升压变压器120的一次侧线圈120p及二次侧线圈120s的匝比为1：n，使得从二次侧线圈120s输出的电压信号为从一次侧线圈120p输入的电压信号的n倍，n大于1。交流方波电压信号VRECT经过升压变压器120升压后接着输入谐振电路130。
所述谐振电路130为串联谐振并联负载的架构，即电感器131及电容器132串联耦接后跨接于升压变压器120的二次侧线圈120s，而电容器132并联耦接负载，在本实施例中负载为四支灯管401～404。所述电容器132并联耦接到四支灯管401～404的方式为通过将四个隔离变压器141～144的一次侧线圈141p～144p串联耦接后跨接于电容器132，而四个隔离变压器141～144的二次侧线圈141s～144s则分别耦接到各自相应的灯管401～404，其中隔离变压器141～144的匝比为1:1。所述谐振电路130可提供灯管401～404启动时所需的高启动电压和稳定的灯管电流，其中所述电容器132还可过滤电压信号，使交流方波电压信号VRECT的波形变成近似弦波的交流弦波电压信号VAC。
图2为另一种现有的多灯管驱动装置的电路图。请同时参照图1及图2，图1所示的多灯管驱动装置100和图2所示的多灯管驱动装置200最大的差异在于变压器的部份。所述驱动装置100先利用升压变压器120的匝比(1:n)提升电压，再使用所述谐振电路130谐振出灯管401～404所需的工作电压，而后经由串联隔离变压器141～144来驱动灯管401～404同时提供隔离。所述驱动装置200则是先利用隔离变压器220提供隔离，再使用所述谐振电路130谐振出一电压，而后所述电压经由升压变压器241～244的匝比(1:n)提升电压至灯管401～404所需的工作电压。
这些现有的驱动装置100、200虽然可应用于高压输入的多灯管装置，但仍存在一些缺点。以驱动装置100而言，由于一支冷阴极荧光灯管(CCFL)所需的工作电压为数百伏特，点灯时所需的电压更高达一千多伏特，而隔离变压器141～144的一次侧线圈141p～144p为串联耦接，因此跨于电容器132上的电压等于四支灯管401～404各自所需的工作电压的总和，约为一千多到四千多伏特，这对于电容器132元件的选用上产生了一定程度的困难，尤其是当驱动的灯管越多支时，跨于电容器132上的电压就会越高。
以驱动装置200而言，由于谐振电路130谐振时会使得隔离变压器220的二次侧线圈220s的电流上升，因此隔离变压器220在设计时其二次侧线圈220s所使用的绕线线径不能太小。如果谐振电路130中的电感器131并非外接式电感器，而是由隔离变压器220的二次侧漏电感所提供，此时既要满足谐振电路130对电感器131的电感值(即隔离变压器220的二次侧漏电感)的要求又要满足隔离变压器220的二次侧线圈220s所使用的绕线线径不能太小的要求会有一定的难度；再者，跨于电容器132的交流弦波电压信号VAC经过升压变压器241～244升压后直接就去驱动灯管401～404，但由于升压变压器241～244利用高匝比来达到升压功能，而过高的匝比会形成一定的漏电感及杂散电容，因此直接输出至灯管401～404的电压信号的波形有可能失真，造成灯管的失真因数上升。
发明内容
本实用新型的目的就是在提出一种多灯管驱动装置，其适合应用于高压输入的多灯管装置，可改善前述电容器需耐极高压而不容易选用的问题，还改善前述变压器二次侧线圈的绕线线径与其产生而用在谐振电路的漏电感的匹配问题，且驱动灯管的电压信号的波形不会有失真的问题。
为了达成上述目的及其它目的，本实用新型提出一种多灯管驱动装置，用以驱动多支灯管，例如冷阴极荧光灯管。此多灯管驱动装置包括一个直流转交流转换器、一个隔离/降压变压器、多个升压变压器及多个谐振电路。所述直流转交流转换器接收一直流电压信号，并将直流电压信号转换成一交流电压信号后输出。所述隔离/降压变压器的一次侧线圈耦接至所述直流转交流转换器的输出。所有升压变压器的一次侧线圈串联耦接后跨接于所述隔离/降压变压器的二次侧线圈。每个谐振电路耦接于相应的升压变压器的二次侧线圈及相应的灯管之间。
与现有技术相比，本实用新型的多灯管驱动装置因为先采用隔离/降压变压器提供隔离/降压，接着就经过串联耦接的多个升压变压器提升电压，因此不会有隔离/降压变压器二次侧线圈的绕线线径与其产生而用在谐振电路的漏电感的匹配问题。再者，这些升压变压器分别耦接到相应的谐振电路后再耦接到相应的灯管，因此不会有驱动灯管的交流信号产生失真的问题，同时也不会有谐振电路中电容器需耐极高压而不容易选用的问题。
附图说明
图1为一种现有的多灯管驱动装置的电路图；
图2为另一种现有的多灯管驱动装置的电路图；
图3为依照本实用新型一实施例所绘示的多灯管驱动装置的电路图；
图4为图3所示的多灯管驱动装置中升压变压器、谐振电路及灯管的等效电路图；
图5为在图3所示的多灯管驱动装置的前端加上功率因数修正电路的电路图。
附图标记说明：100、200-多灯管驱动装置；110-直流转交流转换器；120-升压变压器；120p-升压变压器的一次侧线圈；120s-升压变压器的二次侧线圈；130-谐振电路；131-电感器；132-电容器；141、142、143、144-隔离变压器；141p、142p、143p、144p-隔离变压器的一次侧线圈；141s、142s、143s、144s-隔离变压器的二次侧线圈；220-隔离变压器；220p-隔离变压器的一次侧线圈；220s-隔离变压器的二次侧线圈；241、242、243、244-升压变压器；300-多灯管驱动装置；310-直流转交流转换器；320-隔离/降压变压器；320p-隔离/降压变压器的一次侧线圈；320s-隔离/降压变压器的二次侧线圈；331、332、333、334-升压变压器；331p、332p、333p、334p-升压变压器的一次侧线圈；331s、332s、333s、334s-升压变压器的二次侧线圈；341、342、343、344-谐振电路；401、402、403、404-灯管；510-市电；520-桥式整流器；530-功率因数修正电路；VDC-直流电压信号；VRECT、VRECT-交流电压信号(方波)；VAC、VAC1、VAC2、VAC3、VAC4-交流电压信号(弦波)；L-电感值；C-电容值；RL-灯管的电阻值。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
图3为依照本实用新型一实施例所绘示的多灯管驱动装置的电路图，此驱动装置适合应用于如大尺寸的液晶显示器等需高压输入的多灯管装置，其中灯管例如是冷阴极荧光灯管(CCFL)，但并不仅限于此；例如，灯管还可以是金卤灯(metal halide lamp)或钠气灯(sodium vapor lamp)等。请参照图3，多灯管驱动装置300包括一个直流转交流转换器310、一个隔离/降压变压器320、多个升压变压器331～334以及多个谐振电路341～344。
所述直流转交流转换器310接收一直流电压信号VDC，并将此直流电压信号VDC转换成交流电压信号VRECT后输出，一般而言，交流电压信号VRECT的波形为方波。所述直流转交流转换器310有很多种实施方式，例如全桥式、半桥式或推挽式(push-pull)逆变器，但并不仅限于此。
所述隔离/降压变压器320具有一次侧线圈320p及二次侧线圈320s，且一次侧线圈320p耦接至所述直流转交流转换器310的输出(即交流电压信号VRECT)。另外，所述隔离/降压变压器320可以根据需要设计成隔离变压器或降压变压器。例如，所述隔离/降压变压器320两线圈320p及320s的匝比为m：1，m大于或等于1，若m等于1，即为隔离变压器；若m大于1，则为降压变压器。这是因为当所述多灯管驱动装置300驱动的灯管数量较少时，所需要的隔离/降压变压器320的二次侧电压信号会较小，这时有可能直流电压信号VDC所提供的电压信号会太大进而使转换后的交流电压信号VRECT会太大，因此需要所述隔离/降压变压器320对交流电压信号VRECT进行降压。
每个升压变压器33i都具有一次侧线圈33ip及二次侧线圈33is，i可以为1、2、3或4；例如，所述升压变压器331具有一次侧线圈331p及二次侧线圈331s。所有的升压变压器331～334的一次侧线圈331p～334p串联耦接后跨接于所述隔离/降压变压器320的二次侧线圈320s，因此所述隔离/降压变压器320的二次侧线圈320s输出的交流电压信号VRECT将分压到升压变压器331～334的一次侧线圈331p～334p。通过设计升压变压器331～334的匝比为1：n，使得每个从二次侧线圈33is输出的电压信号为从一次侧线圈33ip输入的电压信号的n倍。
每个谐振电路34i耦接于一个相应的升压变压器33i的二次侧线圈33is及相应的灯管40i之间；例如，谐振电路341耦接于升压变压器331的二次侧线圈331s及灯管401之间。在这里，所述谐振电路34i可以设计成如同图1所示的谐振电路130，因此谐振电路34i包括一个电感器及一个电容器，所述电感器和所述电容器串联耦接并跨接于相应的升压变压器33i的二次侧线圈33is，且其中所述电容器耦接到相应的灯管40i；例如，所述谐振电路341包括一个电感器及一个电容器，所述电感器和所述电容器串联耦接并跨接于所述升压变压器331的二次侧线圈331s，且其中所述电容器耦接到所述灯管401。所述谐振电路34i可提供所述灯管40i启动时所需的高启动电压和稳定的灯管电流，其中的电容器还具有过滤电压信号的功能，能使所述谐振电路34i所接收的交流电压信号的波形从方波变成近似弦波的交流电压信号VACi。
图4为图3所示的多灯管驱动装置300中升压变压器331～334、谐振电路341～344及灯管401～404的等效电路图。请参照图4，假设升压变压器331～334都是相同的，因此一次侧线圈331p～334p都是相同的，且每个升压变压器33i的两线圈33ip及33is的匝比为1：n；另外，假设谐振电路341～344都包括一电感器(其电感值为L)及一电容器(其电容值为C)，而灯管401～404的电阻值RL。由于一次侧线圈331p～334p都是相同的，因此交流电压信号VRECT′将均分压到这些一次侧线圈331p～334p，即每个一次侧线圈33ip的跨压为VRECT/4。再者，从升压变压器331～334的一次侧看进去的谐振电路341～344中电感值为L/n2，电容值为C×n2，而灯管401～404的电阻值为RL/n2。因此对于每个灯管40i而言，其等效电路如图4的右图所示。
由于大尺寸的液晶面板其额定功率必高于75W，因此必须符合特定的电源电流谐波规范，例如欧规的EN61000-3-2、美规的IEEE519等等。而功率因数修正技术可以消除电源供应器前端的交流转直流转换器所产生的低频电流谐波，降低启动电流突波，从根本上改善电能的使用效率与降低电源污染，进而符合特定的电源电流谐波规范。请参照图5，其为在图3所示的多灯管驱动装置300及市电510之间加上桥式整流器520及功率因数修正电路530，以便从根本上改善电能的使用效率与降低电源污染，进而符合特定的电源电流谐波规范。
综上所述，本实用新型的多灯管驱动装置因为先采用隔离/降压变压器提供隔离及/或降压，接着就经过串联耦接的多个升压变压器提升电压，因此不会有现有中变压器二次侧线圈的绕线线径与其产生而用在谐振电路的漏电感的匹配问题。再者，这些升压变压器分别耦接到相应的谐振电路后再耦接到相应的灯管，因此不会有现有中驱动灯管的交流信号产生失真的问题，同时也不会有现有中谐振电路中电容器需耐极高压而不容易选用的问题。
以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1、一种多灯管驱动装置，用以驱动多支灯管，其特征在于，其包括：
一直流转交流转换器，用以接收一直流电压信号，并将所述直流电压信号转换成一交流电压信号后输出；
一隔离/降压变压器，具有一次侧线圈及二次侧线圈，所述隔离/降压变压器的一次侧线圈耦接至所述直流转交流转换器的输出；
多个升压变压器，每个升压变压器具有一次侧线圈及二次侧线圈，所述多个升压变压器的一次侧线圈串联耦接后跨接于所述隔离/降压变压器的二次侧线圈；以及
多个谐振电路，每个谐振电路耦接于相应的升压变压器的二次侧线圈及相应的灯管之间。
2、如权利要求1所述的多灯管驱动装置，其特征在于，每个谐振电路包括一电感器及一电容器，所述电感器和所述电容器串联耦接并跨接于相应的升压变压器的二次侧线圈，且所述电容器耦接到相应的灯管。
3、如权利要求2所述的多灯管驱动装置，其特征在于，所述电感器为外接式电感器。
4、如权利要求2所述的多灯管驱动装置，其特征在于，所述电感器为相应的升压变压器的二次侧线圈的漏电感。
5、如权利要求1所述的多灯管驱动装置，其特征在于，所述灯管为冷阴极荧光灯管。
6、如权利要求1所述的多灯管驱动装置，其特征在于，所述直流转交流转换器为全桥式逆变器。
7、如权利要求1所述的多灯管驱动装置，其特征在于，所述直流转交流转换器为半桥式逆变器。
8、如权利要求1所述的多灯管驱动装置，其特征在于，所述直流转交流转换器为推挽式逆变器。
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