可控制起燃時間及具有過電壓保護的放電燈管電路的製作方法
2023-05-21 19:13:06 1
專利名稱：可控制起燃時間及具有過電壓保護的放電燈管電路的製作方法
技術領域：
本發明有關於放電燈管的驅動電路領域，特別指適用於液晶顯示(LiquidCrystal Display，LCD)裝置其背光(backlight)模塊的電路。
背景技術：
近年來愈來愈多的信息、通信和消費性電子產品採用LCD屏幕來顯示信息，一般而言，LCD面板利用一個包含放電燈管(discharge lamp)的背光模塊以提供光源給面板上顯示的圖像，目前各類型的放電燈管裡以冷陰極螢光燈管(Cold-Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)最能滿足LCD背光模塊的需求，而背光模塊則必須具有高效率的直流/交流轉換電路以供應高交流電壓給CCFL使其正常操作。
起燃CCFL所需的啟動電壓(kick-off or strike voltage)為其正常工作所需交流電壓的2-3倍，可以達到上千伏特，而在施加此極高的啟動電壓後，CCFL會延遲一段時間才會放電發光，所以依據不同CCFL的特性，一般會施加啟動電壓持續數秒鐘直到燈管放電，而這段時間稱為CCFL的起燃時間。由於驅動CCFL的直流/交流轉換電路可以輸出極高的交流電壓，如果在啟動背光模塊時CCFL尚未安裝，或是在操作時發生CCFL接觸不良，甚至於CCFL已經故障，這些情形都會造成沒有過電壓保護功能的傳統CCFL驅動電路持續地輸出過大的電壓，而損壞背光模塊甚至傷害到使用者或維修人員。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的是提供一種電路，可以控制施加啟動電壓於放電燈管的起燃時間，以適用不同的放電燈管。
本發明的另一目的是提供一種電路，能夠在未安裝放電燈管或燈管損壞時，關斷放電燈管的驅動電路以避免產生過大電壓。
為達所述目的，本發明提供一种放電燈管電路，可控制起燃時間及具有過電壓保護功能，本發明的放電燈管電路包括一驅動電路、一檢測電路、一定時電路以及一啟動電路。驅動電路用以產生放電燈管的啟動電壓並且提供流經放電燈管的燈管電流，檢測電路則可以檢測是否有燈管電流。定時電路受控於檢測電路，可以在起燃階段於一段設定期間結束時形成一參考電壓，藉此控制放電燈管的起燃時間。再者，在形成參考電壓之前，啟動電路使驅動電路能夠在放電燈管的起燃時間內，持續施加啟動電壓於放電燈管以起燃；且啟動電路在檢測電路檢測不到燈管電流時，關斷驅動電路以避免產生過大電壓。
根據本發明的優選實施例，定時電路包括一電阻以及一連接到檢測電路的電容，且這個電容連接電阻於一個節點，通過調整電阻值及電容值可以決定所述的設定期間。啟動電路則包括一第一電晶體，其連接到定時電路的節點，而檢測電路包括一第二電晶體，其連接到定時電路的電容。啟動電路接收一輸入信號以提供一啟動信號給驅動電路，若輸入信號的電壓與節點的電壓間的差值足以使第一電晶體導通，則產生的啟動信號為第一信號值以啟動驅動電路，若燈管因此起燃而檢測電路檢測到燈管電流時，使第二電晶體導通，使定時電路的電容放電。若未安裝放電燈管或燈管損壞時，檢測電路檢測不到燈管電流，使第二電晶體關斷形成斷路造成電容充電，因此在設定期間結束時，定時電路在節點形成參考電壓，導致輸入信號的電壓與參考電壓間的差值無法導通啟動電路的第一電晶體而形成斷路，使得啟動電路把啟動信號變為第二信號值以關斷驅動電路，如此避免產生過大電壓。此外，啟動電路還包括一第三電晶體，其連接到定時電路的電容，用以在正常情況下關斷驅動電路時，使電容能夠快速放電。
為使本發明的所述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一優選實施例，並配合附圖，詳細說明如下圖1是本發明放電燈管電路的方塊示意圖；以及圖2是本發明優選實施例的電路示意圖。
標號說明100-放電燈管電路110-驅動電路120-檢測電路
130-定時電路140-啟動電路D1-二極體LP1-放電燈管Q1-Q3-電晶體開關裝置C1、C2-電容R1-R9-電阻VCC-系統直流電壓具體實施方式
根據本發明，可控制起燃時間及具有過電壓保護的放電燈管電路100如圖1所示，包括驅動電路110、檢測電路120、定時電路130以及啟動電路140。驅動電路110可以產生冷陰極螢光燈管(CCFL)LP1的啟動電壓並且提供流經燈管LP1的燈管電流ILP，電阻R1和二極體D1串聯於燈管LP1，將燈管電流ILP反饋給驅動電路110，藉此驅動電路110可調節燈管LP1的亮度。檢測電路120則經由二極體D1連接到燈管LP1，以檢測是否有電流通過燈管LP1。定時電路130連接並受控於檢測電路120，可以調整、決定一設定期間TON，如此在燈管LP1的起燃階段於此設定期間TON結束時將會形成參考電壓VREF，藉此可以控制燈管LP1的起燃時間。啟動電路140分別連接到驅動電路110及定時電路130，在定時電路130形成參考電壓之前，啟動電路140使驅動電路110能夠在燈管LP1所需的起燃時間內，持續施加啟動電壓於燈管LP1以起燃；且在檢測電路120檢測不到燈管電流ILP時，定時電路130經過設定期間TON後形成參考電壓VREF，使啟動電路140關斷驅動電路110以避免產生過大電壓。
圖2說明了優選實施例的電路示意圖，其中VCC代表背光模塊所使用的系統直流電壓，Q1-Q3則為開關裝置，可以是雙極型(Bipolar JunctionTransistor，BJT)或金屬氧化物半導體(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)電晶體，為說明方便起見，此處以BJT電晶體為代表。檢測電路120由電容C2、電阻R8-R9以及NPN型電晶體Q2所構成，當檢測電路120檢測到電流通過燈管LP1，則會在電阻R8上產生一足夠的基極電壓使電晶體Q2 (亦即第一切換狀態)，反之，當檢測電路120檢測不到電流，則無法在電阻R8上產生電壓，如此電晶體Q2關斷形成斷路(亦即第二切換狀態)。電容C1和電阻R7形成定時電路130，電阻R7一端連接VCC、另一端連接電容C1於節點A，且電容C1兩端跨接電晶體Q2的集電極、發射極。通過調整定時電路130的R7電阻值及C1電容值可以決定設定期間TON，在電晶體Q2關斷形成斷路時，電容C1將開始充電而在設定期間TON結束時在節點A形成參考電壓VREF。
啟動電路140包括NPN型電晶體Q1和PNP型電晶體Q3。電晶體Q1的發射極和電晶體Q3的發射極一起連接到定時電路130的節點A，電晶體Q1的集電極經由電阻R2連接VCC，而電晶體Q3的集電極則連接至地(ground)，電晶體Q1的基極連接由電阻R3、R6形成的分壓電路以接收輸入信號ON/OFF，同樣地，電晶體Q3的基極則連接由電阻R4、R5形成的分壓電路以接收輸入信號ON/OFF。當背光模塊啟動時，輸入信號ON/OFF為邏輯高電平，燈管LP1尚未開始放電，所以檢測電路120檢測不到燈管電流使電晶體Q2關斷形成斷路，此時定時電路130的電容C1由零電位開始充電，而輸入信號ON/OFF的電壓與節點A的電壓間的差值足以使電晶體Q1導通，換句話說，電晶體Q1的基極經由電阻R3、R6分壓輸入信號ON/OFF形成的基極電壓為VB1且節點A上的電壓VA，因此，電晶體Q1基、發射極間的電壓差VB1-VA能夠讓電晶體Q1工作在飽和(saturation)區，結果在電晶體Q1的集電極上產生邏輯低電平(亦即第一信號值)的啟動信號S，而驅動電路110收到邏輯低電平的啟動信號S後輸出啟動電壓給燈管LP1，只要電壓差VB1-VA足以導通電晶體Q1，驅動電路110便能夠在燈管LP1所需的起燃時間內，持續施加啟動電壓以起燃燈管LP1。調整定時電路130的電阻R7、電容C1以及分壓電路的電阻R3、R6的零件值，可以改變電容C1充電時間的長短和分壓VB1的大小，便能夠控制施加啟動電壓於放電燈管的起燃時間，以適用不同的放電燈管。
若燈管LP1可以起燃，檢測電路120檢測到電流通過燈管LP1而導通電晶體Q2使節點A連接至地，因此電晶體Q1保持導通狀態以繼續提供邏輯低電平的啟動信號S，另一方面，驅動電路110通過反饋的燈管電流將輸出電壓降到燈管LP1的正常工作電壓。若燈管LP1尚未安裝，或是在操作時發生燈管LP1接觸不良、甚至於已經故障，檢測電路120無法檢測到電流而關斷電晶體Q2，使得電容C1開始充電，在經過一段設定期間TON後，節點A形成參考電壓VA＝VREF，此時電晶體Q1基、發射極間的電壓差VB1-VA無法讓電晶體Q1工作在飽和區，最後使電晶體Q1關斷，結果在電晶體Q1的集電極上產生邏輯高電平(亦即第二信號值)的啟動信號S而關斷驅動電路110以避免持續地輸出過大的電壓。
圖2的優選實施例中，啟動電路140的電晶體Q3以及相關的分壓電路R4、R5作為電容C1的快速放電路徑。當輸入信號ON/OFF為邏輯高電平時，關斷電晶體Q3形成斷路；當關斷驅動電路時，輸入信號ON/OFF轉為邏輯低電平，電阻R4、R5分壓輸入信號ON/OFF形成的基極電壓VB2使得電晶體Q3導通，如此一來，電容C1儲存的電荷能夠經由電晶體Q3快速地移除。
綜合以上所述，本發明公開的放電燈管電路，通過調整定時電路130的電阻R7、電容C1以及分壓電路的電阻R3、R6的零件數值，便能夠控制施加啟動電壓於放電燈管的起燃時間，而且，在燈管尚未安裝，或是在操作時發生燈管接觸不良、甚至於故障的情形下，啟動電路140關斷驅動電路110以避免持續地輸出過大的電壓，以達到過電壓保護的目的。
雖然本發明已以一具體實施例公開如上，然其僅為了易於說明本發明的技術內容，而並非將本發明狹義地限定於該實施例，本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可進行更動與變化，因此本發明的保護範圍以所提出的權利要求所界定的範圍為準。
權利要求
1.一種可控制起燃時間及具有過電壓保護的放電燈管電路，包括一驅動電路，用以產生一放電燈管的一啟動電壓並且提供流經該放電燈管的一燈管電流；一檢測電路，用以檢測該燈管電流；一定時電路，受控於該檢測電路，用以在一設定期間結束時形成一參考電壓，藉此控制該放電燈管的起燃時間；以及一啟動電路，用以在形成該參考電壓之前，使該驅動電路能夠在該放電燈管的起燃時間內，持續施加該啟動電壓於該放電燈管以起燃該放電燈管，且用以在該檢測電路檢測不到該燈管電流時，關斷該驅動電路。
2.如權利要求1所述的放電燈管電路，其中所述定時電路包括一電阻和一電容，且該電容連接該電阻於一節點，通過調整該電阻值及該電容值以決定所述設定期間，而可以在所述設定期間結束時在該節點形成所述參考電壓。
3.如權利要求2所述的放電燈管電路，其中所述啟動電路包括一第一開關裝置接收一輸入信號以提供一啟動信號給所述驅動電路，該第一開關裝置連接所述定時電路的所述節點，若該輸入信號的電壓與所述節點的電壓間的差值足以使該第一開關裝置導通，則產生的該啟動信號為一第一信號值以啟動所述驅動電路。
4.如權利要求3所述的放電燈管電路，其中所述檢測電路包括一第二開關裝置連接到所述電容，所述檢測電路檢測到所述燈管電流時，導通該第二開關裝置，使所述電容放電。
5.如權利要求4所述的放電燈管電路，其中所述檢測電路在檢測不到所述燈管電流時，所述第二開關裝置關斷形成斷路，使所述電容充電以在所述設定期間結束時在所述節點形成所述參考電壓。
6.如權利要求5所述的放電燈管電路，其中所述第二開關裝置形成斷路使所述電容充電，而在所述設定期間結束時在所述節點形成所述參考電壓，導致所述輸入信號的電壓與所述參考電壓間的差值可以使所述啟動電路的所述第一開關裝置形成斷路，使所述啟動電路產生的所述啟動信號為一第二信號值以關斷所述驅動電路。
7.如權利要求6所述的放電燈管電路，其中所述啟動電路還包括一第三開關裝置連接到所述電容，用以在關斷所述驅動電路時，使所述電容快速放電。
8.一種可控制起燃時間及具有過電壓保護的放電燈管電路，包括一驅動電路，用以產生一放電燈管的一啟動電壓並且提供流經該放電燈管的一燈管電流；一檢測電路，連接到該放電燈管，用以檢測該燈管電流；一定時電路，包括一電阻以及連接到該檢測電路的一電容，且該電容連接該電阻於一節點，通過調整該電阻值及該電容值以決定一設定期間，用以在該設定期間結束時在該節點形成一參考電壓，藉此控制該放電燈管的起燃時間；以及一啟動電路，包括一第一電晶體，其連接到該定時電路的該節點，用以在該節點上形成該參考電壓之前使該第一電晶體處於一第一切換狀態，讓該驅動電路能夠在該放電燈管的起燃時間內，持續施加該啟動電壓於該放電燈管以起燃該放電燈管，且用以在該檢測電路檢測不到該燈管電流，而使該節點在該設定期間結束形成該參考電壓時，使該第一電晶體處於一第二切換狀態以關斷該驅動電路。
9.如權利要求8所述的放電燈管電路，其中所述啟動電路接收一輸入信號以提供一啟動信號給所述驅動電路，若該輸入信號的電壓與所述節點的電壓間的差值足以使所述第一電晶體處於所述第一切換狀態，則產生的該啟動信號為一第一信號值以啟動所述驅動電路。
10.如權利要求9所述的放電燈管電路，其中所述檢測電路包括一第二電晶體，其連接到所述電容，所述檢測電路檢測到所述燈管電流時，該第二電晶體成為所述第一切換狀態，使所述電容放電。
11.如權利要求10所述的放電燈管電路，其中所述檢測電路在檢測不到所述燈管電流時，所述第二電晶體成為所述第二切換狀態，使所述電容充電以在所述設定期間結束時在所述節點形成所述參考電壓。
12.如權利要求11所述的放電燈管電路，其中所述第二電晶體處於所述第二切換狀態使所述電容充電，而在所述設定期間結束時在所述節點形成所述參考電壓，導致所述輸入信號的電壓與所述參考電壓間的差值引起所述第一電晶體轉為所述第二切換狀態，使所述啟動電路產生的所述啟動信號為一第二信號值以關斷所述驅動電路。
13.如權利要求12所述的放電燈管電路，其中所述啟動電路還包括一第三電晶體，其連接到所述電容，用以在關斷所述驅動電路時，使所述電容快速放電。
全文摘要
一種可控制起燃時間及具有過電壓保護的放電燈管電路，包括一驅動電路、一檢測電路、一定時電路以及一啟動電路。驅動電路用以產生放電燈管的啟動電壓並且提供流經放電燈管的燈管電流，檢測電路則可以檢測是否有燈管電流。定時電路受控於檢測電路，可以在起燃階段於一設定期間結束時形成一參考電壓，藉此控制放電燈管的起燃時間。再者，在形成參考電壓的前，啟動電路使驅動電路能夠在放電燈管的起燃時間內，持續施加啟動電壓於放電燈管以起燃；且啟動電路在檢測電路檢測不到燈管電流時，關斷驅動電路以避免產生過大電壓。
文檔編號H05B41/282GK1479563SQ0214186
公開日2004年3月3日 申請日期2002年8月27日 優先權日2002年8月27日
發明者葉佳翅, 許永沂 申請人:明基電通股份有限公司