多個負載的驅動電路、方法及背光系統的製作方法

2023-05-30 22:58:01

專利名稱：多個負載的驅動電路、方法及背光系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於液晶顯示器的背光電路，尤指多個負載的驅動電 路、方法及背光系統。
背景技術：
液晶顯示屏可用於從可攜式電子設備到位置固定的設備單元的各 種設備，例如攝影機、汽車導航系統、筆記本電腦和工業設備。液晶 顯示屏本身並不能發光，而需要由一個光源提供背光。冷陰極螢光管 (CCFL)是常見背光光源中的一個。通常，冷陰極螢光管需要一個大 的交流信號來點亮和驅動。為了從直流電源(例如，可充電電池)衍 生出大的交流信號，需要設計一個包括了電力箱(power tank)和變壓器 的直流/交流逆變器。近來，人們對液晶電視和電腦顯示器中用到的大尺寸液晶顯示屏 越來越關注。大尺寸液晶顯示屏需要多個冷陰極螢光管提供足夠的照 明。然而，由於逆變器的變壓器以及冷陰極螢光管的公差，傳統的用 於驅動多個冷陰極螢光管的電路可能存在冷陰極螢光管電流不能平衡 的問題。冷陰極螢光管電流不平衡可降低冷陰極螢光管的壽命以及造 成液晶顯示屏亮度不均勻。發明內容本發明要解決的技術問題在於提供一種多個負載的驅動電路、方 法及背光系統，以低成本實現多個負載間的電流平衡。為解決上述技術問題，本發明提供一種多個負載的驅動電路，其包括電力箱，用來將一個直流輸入電壓轉換成為一個中間交流電壓；和一對變壓器，用來將所述中間交流電壓轉換成為一個輸出交流電壓，所述一對變壓器還包括一對初級線圈和一對次級線圈，所述一對初級 線圈與所述電力箱連接，用來接收所述中間交流電壓，所述一對次級 線圈用來向串聯連接的所述多個負載提供所述輸出交流電壓，所述一 對次級線圈通過所述串聯連接的負載相互串聯連接。
本發明還提供一種驅動多個負載的方法，所述方法包括將一個 直流輸入電壓轉換成為一個中間交流電壓；將所述中間交流電壓提供 給一對變壓器的一對初級線圈；將所述中間交流電壓轉換成為一個輸 出交流電壓；將所述輸出交流電壓從所述一對變壓器的一對次級線圈 輸出；產生流經一個串聯電路的電流，所述串聯電路包括通過所述負 載相互串聯連接的所述一對次級線圏；和用所述輸出交流電壓驅動相 互串聯連接的所述負載。
本發明還提供一種背光系統，所述背光系統包括 一個電力箱， 用來將--個直流輸入電壓轉換成為一個中間交流電壓；多個變壓器， 可來將所述中間交流電壓轉換成為一個輸出交流電壓，所述多個變壓 器還包括多個初級線圈和多個次級線圈，所述多個初級線圈與所述電 力箱連接，用來接收所述中間交流電壓，所述多個次級線圈用來提供 所述輸出交流電壓；多個串聯連接的光源，與所述多個次級線圈相連 接，用來接收所述輸出交流電壓，其中所述多個次級線圈通過所述光 源相互串聯連接；和一個液晶顯示屏，由所述光源向所述液晶顯示屏 提供背光。
與現有技術相比，本發明採用一個包括了多個負載和多個變壓器 的次級線圈的串聯電路，由於串聯電路中每個元件的電流相同，因此 實現了多個負載間的電流平衡，並且所需元件數量少，從而降低了成 本，而且還可降低相關的電流感應電路和保護電路的元件數量以及電 路複雜度。
本發明的其它特性和優點將在以下的詳細描述並結合圖示的說明 中更為明顯。


圖1是根據本發明一個實施例的用於驅動多個冷陰極螢光管的電路的原理圖；圖2是根據本發明另一個實施例的用於驅動多個冷陰極螢光管的 電路的原理圖；圖3是根據本發明又一個實施例的用於驅動多個冷陰極螢光管的 電路的原理圖；圖4是根據本發明再一個實施例的用於驅動多個冷陰極螢光管的 電路的原理圖；圖5是根據本發明一個實施例的驅動多個負載的方法的流程圖。
具體實施方式
以下將對本發明的實施方式給出詳細的說明。雖然本發明將結合 -些具體實施例闡述，但本發明不限制於所述的具體實施例。對本發 明進行的修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。圖1所示為根據本發明一個實施例的用於驅動多個冷陰極螢光管 的電路100的原理圖。電路100可包括電源線110、電力箱120、變壓 器101和103、冷陰極螢光管lll、 113、 115和117，以及一個電流傳 感器130。冷陰極螢光管lll、 113、 115和117可為液晶顯示屏140提 供背光。電力箱120與變壓器101和103的並聯連接的初級線圈相連。 電力箱120可將來自電源線110的一個直流輸入電壓VCC轉換為一個 中間交流電壓。變壓器101和103可進一步將此中間交流電壓升壓， 以得到一個用於驅動冷陰極螢光管111、 113、 115和117的輸出交流電 壓。在一個實施例中，為了提高電路穩定性，電路100可包括分別與 變壓器101和103的次級線圈並聯連接的電容105和107。冷陰極螢光管111和113分別與變壓器101的次級線圈端鈕連接。 冷陰極螢光管115和117分別與變壓器103的次級線圈端鈕連接。冷陰 極螢光管111進一步串聯連接至冷陰極螢光管117。冷陰極螢光管113 進一步串聯連接至冷陰極螢光管115。從而，在一個實施例中，冷陰極 螢光管111、 113、 115和117以及變壓器101和103的次級線圈構成了 ---個串聯連接電路。在一個實施例中，變壓器101 (103)的次級線圈 的每個端鈕/終端連接相同數量的冷陰極螢光管。在一個實施例中，變壓器101的次級線圈端鈕通過冷陰極螢光管與變壓器103的次級線圈 的相反極性的端鈕相連。也就是說，變壓器101和103以協助串聯的 方式相連接從而使串聯連接電路中形成電流。有利的是，在一個實施 例中，串聯連接電路中每個元件的電流基本相同，因此冷陰極螢光管 111、 113、 115和117也實現了電流平衡。而且，圖l所示的電路採用 較少的元件數量，實現了多個冷陰極螢光管的電流平衡，從而降低了 成本。在一個實施例中，串聯連接電路中可連接一個用於感應負載電流 的電流傳感器130。有利的是，在一個實施例中，只需單一的一個電流 傳感器130便可以感應流經多個冷陰極螢光管111、 113、 115和117 的電流，而不需要為多個冷陰極螢光管配備多個電流傳感器，因此降 低了負載電流感應所需的元件數量以及電路複雜度。此外，根據感應負載電流，可設計一個保護電路(圖1未示出) 用於在異常情況下保護每個冷陰極螢光管，例如在燈管開路情況下， 燈管損壞情況下以及短路情況下。根據圖1所示電路，上述保護電路 只需處理單一的一個感應負載電流，而不需要處理多個電路傳感器提 供的多個感應負載電流。因此，保護電路的元件數量和電路複雜度被 進一步降低。雖然圖1描述了具體的電路100，其中所引述的元件是示例性的。 也就是說，這些元件可被其他具有相似功能的元件替代。例如，本發 明也可用於驅動其他負載，例如多個外部電極螢光燈管(EEFLs)。 而且，本發明可用於驅動其他數量的負載，而不限於四個冷陰極螢光管。圖2所示為根據本發明一個實施例的用於驅動多個冷陰極螢光管 的電路200的原理圖。其中，與圖1中具有相同標號的元件功能相同， 因此為了簡短和清楚，不再贅述。電路200可包括一個串聯連接於冷 陰極螢光管111和117之間的用於感應負載電流的電流傳感器230。在 一個實施例中，電流傳感器230可包括二極體201、 二極體203和感應 電阻205。用於感應負載電流的感應電阻205與二極體203串聯連接。串聯連接的感應電阻205和二極體203進一步串聯連接於冷陰極螢光管111 和117之間。二極體201與串聯連接的感應電阻205和二極體203並 聯連接。在一個實施例中，二極體201的陰極與二極體203的陽極連 接至冷陰極螢光管lll， 二極體201的陽極與地相連。因此，當負載電 流的方向為如圖2箭頭所示的正方向時，二極體203正向偏置以提供 一個負載電流導通路徑。從而，負載電流流經感應電阻205並且感應 電阻205的電壓指示流經冷陰極螢光管111、 113、 115和117的負載電 流。當負載電流的方向為與圖2箭頭所示方向相反的負方向時，二極 管2 01正向偏置以提供負載電流導通路徑。圖3所示為根據本發明一個實施例的用於驅動多個冷陰極螢光管 的電路300的原理圖。其中，與圖1中具有相同標號的元件功能相同， 因此為了簡短和清楚，不再贅述。電路300可包括一個串聯連接於冷 陰極螢光管111和117之間的用於感應負載電流的電流傳感器330。在 一個實施例中，電流傳感器330可包括二極體301、 303、 305和307， 以及感應電阻309。二極體301的陰極和二極體303的陽極連接至冷陰極螢光管111。 二極體305的陰極和二極體307的陽極連接至冷陰極螢光管117。 二極 管303和307的陰極連接至感應電阻309的一個端鈕。二極體301和 305的陽極連接至地，感應電阻309的另一個端鈕也連接至地。因此， 當負載電流的方向為如圖3箭頭所示的正方向時，二極體303和305 正向偏置以提供負載電流導通路徑。從而，在一個實施例中，負載電 流流經感應電阻309並且感應電阻309的電壓指示流經冷陰極螢光管 111、 113、 115和117的負載電流。當負載電流的方向為與圖3所示箭 頭方向相反的負方向，二極體301和307正向偏置以提供負載電流導 通路徑。從而，在一個實施例中，負載電流流經感應電阻309並且感 應電阻309的電壓指示流經冷陰極螢光管111、 113、 115和117的負載 電流。圖4所示為根據本發明一個實施例的用於驅動多個冷陰極螢光管 的電路400的原理圖。其中，與圖1中具有相同標號的元件功能相同， 因此為了簡短和清楚，不再贅述。電路400可包括一個串聯連接於冷陰極螢光管111和117之間的用於感應電流的電流傳感器430。在一個 實施例中，電流傳感器430可包括感應變壓器401、 二極體403和407、 以及感應電阻405和409。在一個實施例中，感應變壓器401的初級線圈和次級線圈相位相 同。感應變壓器401的初級線圈串聯連接於冷陰極螢光管111和117 之間。感應變壓器次級線圈的一個端鈕連接至二極體403的陰極和二 極管407的陽極。二極體403的陽極通過感應電阻405連接至地。二 極管407的陰極通過感應電阻409連接至地。而且，感應變壓器401 的次級線圈的另一個端鈕也連接至地。因此，當負載電流的方向為圖4 箭頭所示的正方向時，二極體403正向偏置以提供一個電流導通路徑。 從而，在一個實施例中，電流流經感應電阻405並且感應電阻405的 電壓指示流經冷陰極螢光管111、 113、 115和117的負載電流。當負載 電流的方向為與圖4所示箭頭方向相反的負方向，二極體407正向偏 置以提供電流導通路徑。從而，在一個實施例中，電流流經感應電阻 409並且感應電阻409的電壓指示流經冷陰極螢光管111、 113、 115和 117的負載電流。圖5所示為根據本發明一個實施例的驅動多個負載的方法的流程 圖500。儘管圖5中公開了具體步驟，但這些步驟僅為示例性的。也就 是說，本發明適合於執行其它各種步驟或圖5中所列舉步驟的各種變 化。圖5將結合圖1闡述。在歩驟510中， 一個直流輸入電壓被轉換成為一個中間交流電壓。 在一個實施例中，來自直流電源線IIO的直流輸入電壓VCC被電力箱 120轉換成為中間交流電壓。在歩驟520中，中間交流電壓被提供給一對變壓器的一對初級線 圈。在一個實施例中，電力箱120與變壓器101和103的並聯連接的 初級線圈相連接，從而提供中間交流電壓。在歩驟530中，中間交流電壓被轉換成為一個輸出交流電壓。在 -一個實施例中，中間交流電壓被一對變壓器101和103升壓成為輸出 交流電壓。在步驟540中，輸出交流電壓從一對變壓器的一對次級線圈輸出。在一個實施例中，輸出交流電壓從變壓器101和103的次級線圈輸出。 在步驟550中， 一對次級線圈通過串聯連接的負載相互串聯連接 至以實現負載電流平衡。在一個實施例中，變壓器101和103的次級 線圈通過串聯連接的冷陰極螢光管111、 113、 115和117相互串聯連接。 因此，在一個實施例中， 一個包括變壓器101和103的次級線圈以及 冷陰極螢光管lll、 113、 115和117的串聯連接電路得以形成，並以此 實現了冷陰極螢光管111、 113、 115和117的電流平衡。在歩驟560中，串聯連接的負載被輸出交流電壓驅動。在一個實 施例中，冷陰極螢光管111、 113、 115和117被變壓器101和103的次 級線圈提供的輸出交流電壓驅動。總之，根據本發明的實施例提供了能以更低的元件數量和電路復 雜度在多個負載間實現電流平衡的電路。而且，根據本發明實施例的 電流平衡解決方案可以簡化對於成本節約至關重要的電流傳感器電路 和保護電路。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本發明而並非限制，盡 管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員 應當理解，可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的 精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種多個負載的驅動電路，其特徵在於，所述驅動電路包括電力箱，用來將一個直流輸入電壓轉換成為一個中間交流電壓；和一對變壓器，用來將所述中間交流電壓轉換成為一個輸出交流電壓，所述一對變壓器包括一對初級線圈和一對次級線圈，所述一對初級線圈與所述電力箱連接，用來接收所述中間交流電壓，所述一對次級線圈用來向串聯連接的所述多個負載提供所述輸出交流電壓，所述一對次級線圈通過所述串聯連接的負載相互串聯連接。
2. 根據權利要求1所述的驅動電路，其特徵在於，所述負載是冷 陰極螢光管。
3. 根據權利要求1所述的驅動電路，其特徵在於，所述一對次級 線圈中的每- "個的每一端連接了相同數量的所述負載。
4. 根據權利要求1所述的驅動電路，其特徵在於，所述驅動電路還包括電流傳感器，連接於一個包括了所述一對次級線圈和所述多個負 載的串聯電路中，所述電流傳感器用來感應流經所述多個負載的負載電流。
5. 根據權利要求4所述的驅動電路，其特徵在於，所述電流傳感器包括第一感應電阻，通過第一二極體與所述多個負載串聯連接，用來感應所述負載電流；和第二二極體，與所述第一二極體和所述第一感應電阻並聯連接。
6. 根據權利要求5所述的驅動電路，其特徵在於，所述電流傳感器還包括第三二極體，與所述第一感應電阻連接，當所述負載電流以正方 向流動時，所述第一二極體和所述第三二極體正向偏置用來在所述串 聯電路中提供一個電流導通路徑；和第四二極體，與所述第一感應電阻連接，當所述負載電流以負方 向流動時，所述第二二極體和所述第四二極體正向偏置用來在所述串 聯電路中提供所述電流導通路徑。
7. 根據權利要求4所述的驅動電路，其特徵在於，所述電流傳感 器包括感應變壓器，所述感應變壓器的初級線圈與所述多個負載串聯連接；第一感應電阻，通過第一二極體與所述感應變壓器的次級線圈串 聯連接，用來感應以正方向流動的所述負載電流；和第二感應電阻，通過第二二極體與所述感應變壓器的所述次級線 圈串聯連接，用來感應以負方向流動的所述負載電流。
8. —種驅動多個負載的方法，其特徵在於，所述方法包括 將一個直流輸入電壓轉換成為一個中間交流電壓； 將所述中間交流電壓提供給一對變壓器的一對初級線圈； 將所述中間交流電壓轉換成為一個輸出交流電壓； 將所述輸出交流電壓從所述一對變壓器的一對次級線圈輸出； 產生流經一個串聯電路的電流，所述串聯電路包括通過所述多個負載相互串聯連接的所述一對次級線圈；和用所述輸出交流電壓驅動相互串聯連接的所述多個負載。
9. 根據權利要求8所述的驅動多個負載的方法，其特徵在於，所 述負載是冷陰極螢光管。
10. 根據權利要求8所述的驅動多個負載的方法，其特徵在於， 所述方法還包括將相同數量的所述負載連接至所述一對次級線圈中的每一個的每一端o
11. 根據權利要求8所述的驅動多個負載的方法，其特徵在於，所述方法還包括將一個電流傳感器連接至所述串聯電路中來感應流經所述多個負 載的負載電流。
12. —種背光系統，其特徵在於，所述背光系統包括 電力箱，用來將一個直流輸入電壓轉換成為一個中間交流電壓； 多個變壓器，可來將所述中間交流電壓轉換成為一個輸出交流電壓，所述多個變壓器還包括多個初級線圈和多個次級線圈，所述多個 初級線圈與所述電力箱連接，用來接收所述中間交流電壓，所述多個 次級線圈用來提供所述輸出交流電壓；多個串聯連接的光源，與所述多個次級線圈相連接，用來接收所 述輸出交流電壓，其中所述多個次級線圈通過所述光源相互串聯連接； 和液晶顯示屏，由所述光源向所述液晶顯示屏提供背光。
13. 根據權利要求12所述的背光系統，其特徵在於，所述光源是冷陰極螢光管。
14. 根據權利要求12所述的背光系統，其特徵在於，所述次級線 圈中的每一個的每一端連接了相同數量的所述光源。
15. 根據權利要求12所述的背光系統，其特徵在於，所述背光系 統還包括電流傳感器，連接於一個包括了所述多個次級線圈和所述多個光 源的串聯電路中，所述電流傳感器用來感應流經所述多個光源的負載電流。
16. 根據權利要求15所述的背光系統，其特徵在於，所述電流傳 感器包括第一感應電阻，通過第一二極體與所述多個光源串聯連接，用來 感應所述負載電流；和第二二極體，與所述第一二極體和所述第一感應電阻並聯連接。
17. 根據權利要求15所述的背光系統，其特徵在於，所述電流傳 感器包括感應變壓器，所述感應變壓器的初級線圈與所述多個光源串聯連接；第一感應電阻，通過第一二極體與所述感應變壓器的次級線圈串 聯連接，用來感應以正方向流動的所述負載電流；和第二感應電阻，通過第二二極體與所述感應變壓器的所述次級線 圈串聯連接，用來感應以負方向流動的所述負載電流。
全文摘要
本發明公開一種多個負載的驅動電路、方法和背光系統。驅動電路包括電力箱和一對變壓器，電力箱用來將一個直流輸入電壓轉換成為一個中間交流電壓，一對變壓器用來將中間交流電壓轉換成為一個輸出交流電壓；一對變壓器包括一對初級線圈和一對次級線圈，一對初級線圈與電力箱相連接用來接收中間交流電壓，一對次級線圈通過串聯連接的負載相互串聯連接，並且向多個負載提供輸出交流電壓。由於本發明採用多個負載和一對次級線圈串聯連接，並且所需元件數量少，從而以低成本實現了多個負載間的電流平衡。
文檔編號H05B41/24GK101409970SQ20081012782
公開日2009年4月15日 申請日期2008年7月2日 優先權日2007年7月2日
發明者李友玲, 李勝泰, 胡應鵬 申請人:凹凸電子(武漢)有限公司