用於ccfl的驅動裝置的製作方法
2023-10-06 03:24:49
專利名稱：用於ccfl的驅動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於冷陰極螢光燈(Cold Cathode FluorescentLamp，CCFL)的驅動裝置。更具體地，本發明涉及一種用於CCFL的驅動裝置，能夠提供開燈(open lamp)所必需的高輸出電壓，從而滿足驅動該燈所需的輸出標準。
背景技術：
冷陰極螢光燈(CCFL)具有塗覆在其玻璃管的內壁上的螢光材料。CCFL具有連接到管兩端的電極，其密封有十託(Torr)氣體混合物和預定量水銀。CCFL具有很多優點，例如，高亮度、高顯色性、2.0W到5.0W的低功耗、額定燈電流下15000到60000小時的長使用壽命。因此，作為諸如LCD背光的照明裝置，它很適合使用。然而，如果不施加電流，CCFL會呈現高阻抗，以及一旦施加電流，阻抗變小，燈就開始發光。開啟CCFL所需的驅動電壓至少為1300V，發光之後的電壓至少為800V。
因此，在開啟CCFL的情況下，輸出電壓標準應該為至少1300V。即使在開燈的條件下，在預定時期內，也應該輸出至少1300V的高電壓標準。
圖1是示出根據相關技術的用於CCFL的驅動裝置的電路圖。參考圖1，用於接通/切斷CCFL 10的裝置包括振蕩器11，用於提供參考時鐘；PWM驅動器12，用於根據基于振蕩器11提供的參考時鐘，產生具有根據預定周期改變的接通/切斷佔空比的PWM開關控制信號；逆變器13，用於將輸入的電壓轉換為交流電壓，逆變器包括兩個半橋結構的開關裝置SW1、SW2，其響應於從PWM驅動器12輸出的開關控制信號輪流接通和切斷；以及諧振電路14，用於將從逆變器13輸出的預定頻率的交流電輸出至燈。
逆變器13的開關周期、或輸出的交流電的頻率通過PWM驅動器12固定在振蕩器11中生成的參考時鐘的1/2。然而，PWM驅動器12響應於PWM控制信號VPWM調整接通/切斷佔空比來控制燈的輸出驅動電壓和亮度。在這種情況下，當開關信號具有比較長的「接通」持續時間時，輸出到燈10的電壓電平變得更高。
此時，如圖1所示，用於半橋結構的燈的驅動裝置具有的開關控制信號的最大佔空比為50％或更少。因此，上述僅脈衝寬度的控制不能滿足用於啟動燈的電壓標準和用於開燈的輸出電壓標準。
發明內容
本發明用於解決上述相關技術的問題，從而，本發明目的在於提供一種用於冷陰極螢光燈(CCFL)的驅動裝置，該CCFL能夠提供開燈所需的高輸出電壓，從而滿足驅動該燈所需的電壓標準。
根據用於實現該目的的本發明的一個方面，提供了一種用於CCFL的驅動裝置，包括振蕩器，用於在基於調諧電阻器和調諧電容器的頻率進行振蕩，振蕩頻率與在調諧電容器中流動的電流成比例增加；脈寬調製(PWM)驅動器，用於基於從振蕩器輸出的參考時鐘，輸出具有根據預定周期調整的接通/切斷佔空比的PWM開關控制信號；逆變器，用於將直流電轉換為預定頻率的交流電，逆變器包括多個半橋結構的開關裝置，其響應於從PWM驅動器輸出的開關控制信號輪流接通和切斷；諧振電路，用於將從逆變器輸出的交流電作為燈驅動電壓輸出；反饋電路，用於通過施加至燈的電壓反饋檢測燈的開啟狀態(openness)，以及根據開啟狀態輸出電流控制信號；以及電流控制器，用於響應於從反饋電路輸出的電流控制信號，如果燈打開，則增加振蕩器的調諧電容器電流，以及如果燈未打開，則將振蕩器的調諧電容器電流減小至參考電平。
結合附圖，從以下詳細的描述中更清楚地理解本發明的上述和其它目的、特徵以及其它優點，其中圖1示出根據相關技術的用於CCFL的驅動裝置的電路圖；圖2示出根據本發明的用於CCFL的驅動裝置的框圖；圖3示出根據本發明的用於CCFL的驅動裝置的反饋電路的詳細配置圖；圖4示出根據本發明的用於CCFL的驅動裝置的電流控制器的配置圖；圖5示出根據本發明的用於CCFL的驅動裝置的電流控制器的詳細電路圖；以及圖6示出根據本發明的用於CCFL的驅動裝置的仿真結果的圖示。
具體實施例方式
現在將參考附圖詳細描述本發明的優選實施例。
圖2是根據本發明的用於冷陰極螢光燈(CCFL)的驅動裝置的框圖。參考圖2，用於CCFL的驅動裝置包括振蕩器31，用於在基於調諧電阻器和調諧電容器的頻率振蕩，振蕩頻率與在調諧電容器中流動的電流成比例增加；脈寬調製(PWM)驅動器32，用於根據基於從振蕩器31輸出的參考時鐘輸出PWM開關控制信號，該控制信號具有基於預定周期調整的接通/切斷佔空比；逆變器33，用於將直流電轉換為預定頻率的交流電，逆變器包括多個半橋結構的開關裝置SW1、SW2，其響應於從PWM驅動器32輸出的開關控制信號輪流接通和切斷；諧振電路34，用於將從逆變器33輸出的交流電輸出至燈30；反饋電路35，用於通過施加到燈30的電壓反饋檢測燈30的開啟狀態，以及根據開啟狀態輸出電流控制信號FC；以及電流控制器36，用於響應於從反饋電路35施加的電流控制信號FC，如果燈打開，則增加振蕩器31的調諧電容器電流，以及如果燈未打開，則減小振蕩器31的調諧電容器電流。
振蕩器31是普通RC振蕩器，其在基于振蕩器31中的諧振電路的調諧電阻器和調諧電容器的頻率振蕩。因為其具體電路是眾所周知的，所以將不進行詳細解釋。在這種類型的振蕩器31中，振蕩頻率與諧振電路的調諧電容器電流成比例。也就是，振蕩器31的調諧電容器電流的變化導致了振蕩器31的振蕩頻率的調整。
因此，用於本發明的CCFL的驅動裝置的特徵在於調整振蕩器31的調諧電容器電流，來增加在開燈條件下參考時鐘的頻率，從而獲得所需輸出電壓。也就是，增加參考時鐘的頻率來加快開關速度，從而提高輸出電壓。
在這種情況下，可以檢測燈的開啟狀態，從而可以通過反饋電路35和電流控制器36控制調諧電容器電流。隨後將更詳細地說明反饋電路35和電流控制器36的配置和操作。
接下來，PWM驅動器32基於從振蕩器31輸出的參考時鐘生成PWM開關控制信號，該控制信號具有根據預定周期調整的接通/切斷佔空比。PWM驅動器32通過除法器-Td發生器321對從振蕩器31輸出的時鐘頻率進行2分頻，然後通過邏輯裝置322至324將結果和PWM控制信號VPWM在邏輯上進行結合。此後，PWM驅動器32調整PWM開關控制信號的接通/切斷佔空比，以輸出至逆變器33。此時，響應於與門(AND gate)325和326，PWM開關控制信號僅在正常情況下傳輸至逆變器33，但是在燈30故障的情況下，如果施加表示故障的控制信號Vc，則信號中斷。PWM驅動器32是普通結構，如果需要也可以為其它結構。
逆變器33將直流輸入電壓Vin轉換為預定頻率的交流電壓。在用於本發明的CCFL的驅動裝置中，逆變器33的開關電路為半橋結構。也可以使用其它類型的逆變器。然而，在兩級型或多級型的情況下，僅通過PWM控制滿足需要的電壓標準。因此，不需要配置本發明的驅動裝置。
圖3示出本發明的用於CCFL的驅動裝置的反饋電路35的具體電路圖。參考圖3，反饋電路35包括第一比較器351，用於比較開燈檢測電壓OLP和參考電壓(1.5V)；以及與門352，用於將第一比較器351的結果在邏輯上乘以第三比較器358的結果；SR觸發器353，用於接收作為復位信號的與門352的反相輸出信號，並將電流控制信號FC輸出至輸出端Q；第二比較器354，用於比較燈30的熄滅(extinction)檢測電壓OVP和參考電壓(例如，2.5V)；或門(OR gate)355，用於將第一比較器351的輸出和第二比較器354的輸出在邏輯上相加；開關356，用於響應於或門355的輸出來接通/切斷；電流源357，如果開關356切斷，則用於將電流提供至電容器C，如果開關356接通，則用於通過開關356接地；齊納二極體ZD，用於將電容器C的電壓限制到預定電平(例如，4.0V)或更小，齊納二極體與電容器C並聯連接；以及第三比較器358，用於比較電容器C的電壓和參考電壓(例如，3.0V)，並將結果提供給與門352。
如上所述的開燈檢測電壓OLP和熄滅檢測電壓OVP通過諧振電路34的連接端被感應。如果燈打開，開燈檢測電壓OLP變成低電平，以及如果燈未打開，開燈檢測電壓OLP變成高電平。如果燈30熄滅，熄滅檢測電壓OVP變成低電平，如果燈30發光，熄滅檢測電壓OVP變成高電平。
從而，第一比較器351將開路燈檢測電壓OLP和參考電壓(1.5V)進行比較，以輸出表示燈30是否打開的邏輯值。如果燈30打開，則輸出高電平信號，反之，如果燈30未打開，則輸出低電平信號。
而且，第二比較器354將熄滅檢測電壓OVP和參考電壓(2.5V)進行比較，以輸出表示燈30是否熄滅的信號。在這樣的情況下，在燈打開的條件下，輸出低電平信號，反之，在燈熄滅的條件下，輸出高電平信號。
其後，或門355將第一比較器351的輸出和第二比較器354的輸出在邏輯上相加。在開燈條件下，或門355輸出高電平信號以使開關356接通。然後，電流源357的電流接地。隨後，電容器C的電壓變成低電平，使得第三比較器358的輸出變成低電平。
與門352將第一比較器351的輸出值在邏輯上乘以第三比較器358的反相輸出值。如果燈30打開，則輸出高電平信號，並且反相輸入到SR觸發器353的復位端。因此，將反相的高電平信號輸出到SR觸發器353的輸出端Q。最後，如果燈30打開，輸出低電平的電流控制信號FC。
根據第二比較器354的輸出電平，也就是，燈30是發光還是熄滅，或門355的輸出電平變低或變高。這樣允許開關356接通/切斷。
相反地，如果燈30未打開，第一比較器351輸出低電平信號，因此不管第三比較器358的輸出電平怎樣，與門352均輸出低電平。結果，將高電平輸入到RS觸發器353的復位端R，以輸出高電平的電流控制信號FC。
響應於由反饋電路35產生的電流控制信號FC，電流控制器36控制振蕩器31的調諧電容器電流ICT。圖4是電流控制器36的示意性配置圖。
參考圖4，電流控制器36包括兩個電流源I1、I2，用於分別提供預定電流；開關41，用於響應於來自反饋電路35的電流控制信號FC接通/切斷；以及電流反射鏡42，用於根據開關的接通/切斷將輸入的電流總和作為振蕩器31的調諧電容器電流，電流反射鏡42通過開關41連接到第一電流源，並且固定地連接到第二電流源。
也就是，如果燈30打開，以及通過上述反饋電路35的功能施加低電平的電流控制信號FC，則開關41接通以將第一電流源I1輸入到電流反射鏡42。然後，電流反射鏡42將穩定輸入的第二電流源I2的電流值與第一電流源I1的電流值相加，並輸出總電流值作為調諧電容器電流ICT。如果燈正常連接並施加高電平的電流控制信號FC，開關41切斷以阻斷第一電流源的電流供給。然後，電流反射鏡42僅輸出由第二電流源I2提供的電流作為調諧電容器電流。
因此，燈30打開時比燈關閉時，施加更大的電流I1+I2作為振蕩器31的調諧電容器電流。隨後，增大了從振蕩器31輸出的參考時鐘的頻率，使得最終增加了逆變器33的開關速度，以增加輸出電壓。
此時，為了滿足用於CCFL的驅動裝置所需電壓標準，開燈30的振蕩器31的輸出頻率可以增加正常條件下頻率的1.5倍。因此，優選地，對於電流控制器36，應該調整調諧電容器電流，使得振蕩器31的頻率增加大約1.5倍。在這種情況下，通過調整第一電流源I1的電流值可獲得期望的調諧電容器電流量。
圖5示出根據本發明的用於CCFL的驅動裝置的電流控制器36的更具體實施例的具體電路圖。
參考圖5，電流控制器36包括緩衝器361，用於接收參考電壓Vref；第一電晶體Q1，具有通過電阻器RT接地的發射極端子，以及連接到緩衝器361輸出的基極；電流中繼器362，包括具有共同連接到第一電晶體Q1的集電極的基極和集電極的第二電晶體Q2，以及，其基極和發射極分別共同連接到第二電晶體Q2的基極和發射極的第三和第四電晶體Q3、Q4；第五電晶體Q5，用於響應於電流控制信號FC執行導通/截止，電晶體Q5的集電極和發射極連接在第三電晶體Q3的集電極和地之間；第一電流反射鏡363，包括發射極接地的第六電晶體Q6，其集電極和基極連接到第三電晶體Q3的集電極，以及發射極接地的第七電晶體Q7，其基極連接到第三電晶體Q3的集電極；第二電流反射鏡364，包括發射極接地的第八電晶體Q8，其集電極和基極連接到第四電晶體Q4的集電極，以及發射極接地的第九電晶體Q9，其基極連接到第四電晶體Q4的集電極；以及第三電流反射鏡365，包括第十電晶體Q10，其集電極和基極共同連接到第七和第九電晶體Q7、Q9的集電極，以及第十一電晶體Q11，其基極和發射極連接到第十電晶體Q10，以及其集電極連接到振蕩器31的調諧電容器(未示出)。
根據電流控制器36的操作，首先，通過參考電壓Vref和電阻器RT確定電流中繼器362的參考電流IREF。參考電流IREF由方程式IREF=VrefRT]]>來表示。
同樣，通過電流中繼器362的功能，與參考電流IREF基本相同的電流流入第三電晶體Q3和第四電晶體Q4的集電極。以下，第三電晶體Q3的集電極電流稱作啟動(start)電流Istart，以及第四電晶體Q4的集電極電流稱作正常(normal)電流Inormal。
而且，響應於來自反饋電路35的電流控制信號FC來確定第一電流反射鏡363的操作。也就是，在開燈的情況下，如果從反饋電路35提供低電平的電流控制信號FC，則第五電晶體Q5截止，並且啟動電流Istart作為第一電流反射鏡363的參考電流輸入。然後，啟動電流Istart通過第一電流反射鏡363反映到第三電流反射鏡365。相反地，在燈30未打開的正常條件下，從反饋電路35輸入高電平的電流控制信號FC。然後，第五電晶體Q5導通，以將流入第三電晶體Q3的集電極的啟動電流Istart接地。隨後，不操作第三電流反射鏡365，使得啟動電流Istart不反映到第三電流反射鏡365。
此時，第二電流反射鏡364將流入第四電晶體Q4的集電極的電流Inormal提供給第三電流反射鏡365的第十電晶體Q10。
然後，第三電流反射鏡365反映輸入到第三電流反射鏡365的第十電晶體Q10的電流，並且將其作為調諧電容器電流ICT施加到振蕩器31。
結果，如果燈30未打開，第三電流反射鏡365的輸出電流通過方程式Ict＝Inormal來表示，如果燈30打開，通過Ict＝Inormal+Istart表示。因此，如果燈30打開，如圖5所示的電流控制器36能夠將振蕩器31的調諧電容電流Ict調整到比如果燈30未打開時更高的電平。如先前所述，隨後，在開燈的情況下，逆變器33的開關速度能夠加快，以將輸出增加至正常電壓(至少1300V)。
圖6示出本發明的用於CCFL的驅動裝置的仿真結果，其中，(a)示出在開燈30情況下從諧振電路34輸出的電流，(b)示出在開燈30情況下從諧振電路34輸出的電壓。此時，燈打開時振蕩器31的振蕩頻率設置為燈未打開時的1.5倍。
參考圖6中的圖表，如果燈打開，則用於CCFL的驅動裝置的輸出電壓增加到大約1.86KV，使得滿足電壓標準(大約1.3KV)。
如上所述，本發明能夠通過調整參考時鐘的頻率滿足開燈所需的CCFL的輸出電壓標準。結果，本發明有利於燈穩定發光。
通過結合優選實施例示出和描述本發明，本領域技術人員可以想到，在不背離由權利要求限定的本發明的精神和範圍的情況下，可以做出修改和變化。
權利要求
1.一種用於冷陰極螢光燈(CCFL)的驅動裝置，包括振蕩器，用於在基於調諧電阻器和調諧電容器的頻率進行振蕩，所述振蕩頻率與流入所述調諧電容器的電流成比例增加；脈寬調製(PWM)驅動器，用於基於從所述振蕩器輸出的參考時鐘，輸出具有調整後的接通/切斷佔空比和預定周期的PWM開關控制信號；逆變器，用於將直流電轉換為預定頻率的交流電，所述逆變器包括多個半橋結構的開關裝置，所述開關裝置響應於從所述PWM驅動器輸出的所述開關控制信號輪流接通和切斷；諧振電路，用於將從所述逆變器輸出的所述交流電作為燈驅動電壓輸出；反饋電路，用於通過施加至所述燈的所述電壓反饋，檢測所述燈的開啟狀態，以及根據所述開啟狀態檢測，輸出電流控制信號；以及電流控制器，用於響應於所述反饋電路施加的所述電流控制信號，如果所述燈打開，則增加所述振蕩器的調諧電容器電流，以及如果所述燈未打開，則將所述振蕩器的所述調諧電容器電流減小至參考電平。
2.根據權利要求1所述的驅動裝置，其中，所述反饋電路包括第一比較器，用於在所述諧振電路中感應開燈檢測電壓，以及將所述開燈檢測電壓和第一參考電壓進行比較；與門，用於將所述第一比較器的結果在邏輯上乘以第三比較器的結果；SR觸發器，用於接收作為復位信號的所述與門的反相輸出信號，並將所述電流信號輸出至輸出端；第二比較器，用於將所述燈的熄滅檢測電壓和第二參考電壓進行比較，或門，用於將所述第一比較器的輸出和所述第二比較器的輸出在邏輯上相加；開關，用於響應於所述或門的輸出接通/切斷；電流源，用於如果所述開關切斷，則將電流提供給電容器，以及如果所述開關接通，則通過所述開關接地；齊納二極體，用於將所述電容器的電壓限制到預定電平或更小，所述齊納二極體與所述電容器並聯連接；以及所述第三比較器，用於將所述電容器的電壓和第三參考電壓進行比較，並將結果提供給所述與門。
3.根據權利要求1所述的驅動裝置，其中，所述電流控制器包括兩個電流源，用於分別提供預定電流；開關，用於響應於來自所述反饋電路的所述電流控制信號接通/切斷；以及電流反射鏡，用於將根據所述開關的接通/切斷輸入的電流總和提供為所述振蕩器的調諧電容器電流，所述反射鏡通過所述開關連接至第一電流源，並且固定地連接至第二電流源。
4.根據權利要求1所述的驅動裝置，其中，所述電流控制器包括緩衝器，用於接收參考電壓；第一電晶體，具有通過電阻器接地的發射極端和連接到所述緩衝器的輸出的基極；電流中繼器，包括第二電晶體，具有共同連接到所述第一電晶體的集電極的基極和集電極；以及第三和第四電晶體，每個均分別具有共同連接到所述第二電晶體的所述基極和發射極的基極和發射極；第五電晶體，用於響應於所述電流控制信號執行導通/截止，所述電晶體的集電極和發射極連接在所述第三電晶體的集電極和地之間；第一電流反射鏡，包括發射極接地的第六電晶體，具有連接到所述第三電晶體的所述集電極的集電極和基極；以及發射極接地的第七電晶體，具有連接到所述第三電晶體的所述集電極的基極；第二電流反射鏡，包括發射極接地的第八電晶體，具有連接到所述第四電晶體的集電極的集電極和基極；以及發射極接地的第九電晶體，具有連接到所述第四電晶體的所述集電極的基極；以及第三電流反射鏡，包括第十電晶體，具有共同連接到所述第七和所述第九電晶體的所述集電極的集電極和基極；以及第十一電晶體，具有連接到所述第十電晶體的基極和發射極，並且具有連接到所述振蕩器的所述調諧電容器的集電極。
全文摘要
本發明涉及一種用於CCFL的驅動裝置，能夠提供開燈所必要的高輸出電壓，從而滿足驅動該燈所要求的電壓標準。在該驅動裝置中，由半橋結構的開關電路製成的逆變器用於生成驅動燈的電流。如果燈打開，則振蕩器(提供用於驅動逆變器的開關的參考時鐘)的調諧電容器電流增大，從而提高作為逆變器的開關速度的基準的時鐘頻率。因此，這樣提高了逆變器的開關速度以及輸出電壓。
文檔編號H05B41/14GK1882211SQ20061008375
公開日2006年12月20日 申請日期2006年6月1日 優先權日2005年6月13日
發明者孔正喆, 申相哲, 閔丙雲, 河昌佑 申請人:三星電機株式會社