一種壓電變壓器驅動電路的製作方法

2023-09-14 01:07:45

專利名稱：一種壓電變壓器驅動電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及冷陰極螢光燈驅動裝置，更具體地，本發明涉及一種用於液晶電視冷陰極管的壓電變壓器驅動電路。
背景技術：
近年來，安裝有液晶顯示器的顯示裝置中，背光光源一般使用冷陰極管，通常使用壓電變壓器作為驅動背光源的冷陰極管的升壓變壓器。壓電變壓器是這樣的電壓轉化元件對壓電元件的初級側輸入交變電壓來利用壓電效應產生機械振動，從次級側輸出以壓電變壓器的形狀確定的升壓比進行電壓放大後的電壓驅動。
在使用冷陰極管作為壓電變壓器的負載的冷陰極管發電裝置的驅動電路中，壓電變壓器在在壓電材料中形成初級側(一次側)和次級側(二次側)的電極，以低於交流的高電壓的頻率間歇加載高電壓，通過控制該間歇動作中的加載動作期間和加載動作停止期間的比率，來調整冷陰極管的輝度。在液晶電視冷陰極管(CCFL)的背光模塊設計中，高頻換流器還是以傳統電磁式變壓器為主，但隨著液晶電視在終端市場的薄型化及節能的需求聲浪不斷的增加，液晶電視背光模塊的開發設計顯得相當重要。壓電陶瓷變壓器具有體積小、重量輕、轉換效率高、高絕緣性、高安全性，若可以運用於換流器線路設計中，對於液晶電視的薄型化及節能，將會有相當的助益。圖I示出現有技術中的一種壓電變壓器驅動電路，其中壓電變壓器並聯，各個輸出端分別點亮對應的冷陰極管，由於壓電變壓器的差異較大，容易產生電流不平衡的情形。而在液晶電視中，當使用多個CCFL作為液晶面板的背光並且將壓電變壓器連接在每一個CCFL時，除非使得流經每個CCFL的顯像管的電流大小均等，否則就會導致背光流明的不均勻性，通常現有技術中使用專門的控制電路來接入每一個壓電變壓器，控制每個壓電變壓器的輸出電流，額外地增加電路帶來的成本，而且導致其他電路的功率損耗而使得效率下降，並且製造成本升高和微型化的難度提高。

發明內容
為克服現有技術中的上述缺陷，本發明提出一種用於液晶電視冷陰極管的壓電變壓器驅動電路。根據本發明的一個方面，提出了一種用於冷陰極管的壓電變壓器驅動電路，包括輸入電壓模塊、功率級模塊、壓電變壓器組、螢光燈組，其特徵在於，輸入電壓模塊和功率級模塊相連，用於將輸入的直流電壓供給功率級模塊；功率級模塊和壓電變壓器組相連，相鄰的兩個壓電變壓器用於驅動一個螢光燈；壓電變壓器組的初級側的端子串聯。根據本發明的另一方面，提出了一種用於冷陰極管的壓電變壓器驅動電路，包括輸入電壓模塊、功率級模塊、諧振電路、壓電變壓器組和螢光燈組；其特徵在於，輸入電壓模塊和功率級模塊相連，用於將輸入的直流電壓供給功率級模塊；功率級模塊和諧振電路相連接，功率級模塊輸出的方波訊號經諧振電路轉換成弦波訊號，提供給壓電變壓器，壓電變壓器組的多個壓電變壓器並聯。根據本發明的又一方面，提出了一種用於冷陰極管的壓電變壓器驅動電路，包括輸入電壓模塊、功率級模塊、諧振電路、壓電變壓器組和螢光燈組，其特徵在於，輸入電壓模塊和功率級模塊相連，用於將輸入的直流電壓供給功率級模塊；功率級模塊和諧振電路相連接，功率級模塊產生的方波訊號經諧振電路轉換成弦波訊號，提供給壓電變壓器，相鄰的兩個壓電變壓器用於驅動一個螢光燈；壓電變壓器組的初級側的端子串聯。背光模塊採用多管冷陰極管設計時，由於各燈管間存在些許差異性，使實際流過燈管的電流產生不平均現象，造成背光模塊亮度不一致的問題，本發明利用壓電變壓器串聯驅動電路，可以改善燈管電流平衡性問題。由於燈管電流與光學亮度有相互關係，因此不僅在全亮時能達到電流的均勻度，更在調光時電流平衡性更佳，背光不容易產生閃爍現象。


圖I示出現有技術中的並聯壓電變壓器驅動電路；圖2示出根據本發明的第一實施例的壓電變壓器驅動電路的邏輯模塊圖；圖3示出根據本發明的第二實施例的壓電變壓器驅動電路；圖4示出圖3所示電路的波形示意圖；圖5示出根據本發明的第三實施例的壓電變壓器驅動電路的邏輯模塊圖；圖6示出圖5所示電路模塊的邏輯電路圖；圖7示出第一實施例和第三實施例中的全橋電路和諧振電路的電路原理圖；圖8示出圖7所示電路的時序圖；圖9示出圖6所示電路的詳細電路原理圖。如圖所示，為了能明確實現本發明的實施例的結構，在圖中標註了特定的結構和器件，但這僅為示意需要，並非意圖將本發明限定在該特定結構、器件和環境中，根據具體需要，本領域的普通技術人員可以將這些器件和環境進行調整或者修改，所進行的調整或者修改仍然包括在後附的權利要求的範圍中。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的一種用於液晶電視冷陰極管的壓電變壓器驅動電路進行詳細描述。在以下的描述中，將描述本發明的多個不同的方面，然而，對於本領域內的普通技術人員而言，可以僅僅利用本發明的一些或者全部結構或者流程來實施本發明。為了解釋的明確性而言，闡述了特定的數目、配置和順序，但是很明顯，在沒有這些特定細節的情況下也可以實施本發明。在其他情況下，為了不混淆本發明，對於一些眾所周知的特徵將不再進行詳細闡述。實施例I圖2示出根據本發明的第一實施例的壓電變壓器驅動電路的邏輯模塊圖；如圖2所示，該驅動電路包括輸入電壓模塊、功率級模塊、壓電變壓器組、螢光燈組、PWM控制晶片和開關電路。其中，輸入電壓模塊和功率級模塊相連，用於將輸入的直流電壓供給功率級模塊。其中，功率級模塊是全橋結構電路。其中，功率級模塊和壓電變壓器組相連，相鄰的兩個壓電變壓器用於驅動一個螢光燈。其中，壓電變壓器組的初級側的端子串聯，最底端的端子連接到PWM控制晶片，PWM控制晶片根據反饋結果來調整全橋結構的電流輸入。其中，PWM控制晶片外接開斷電路，控制電流的調整。進一步，如圖2所示，將數個壓電變壓器的一次側端串聯，其中以第一和第二變壓器為例，該第一變壓器的初級端子 分別為Ia和lb，次級端子為lc，第二電壓的初級端子分別為2a和2b，次級端子為2c，則全橋電路的輸出端分別連接第一變壓器的Ia端子和第n變壓器的nb端子，第一變壓器的Ib端子連接到第二變壓器的2a端子，第一變壓器和第二變壓器的Ic端子和2c端子分別連接到螢光燈的兩端。從而使得流經壓電變壓器一次側的電流將相等，其中，由於所選壓電變壓器的圈數比相同，故壓電變壓器二次側的輸出電流也相同，從而可以有效平衡各螢光燈的亮度。其中，壓電變壓器選用壓電陶瓷變壓器，該壓電陶瓷變壓器具有體積小、重量輕、轉換效率高、高絕緣性、高安全性(不易燃)的優點，可以運用於換流器線路設計中，對於液晶電視的薄型化及節能，將會有相當的益處。實施例2圖3示出根據本發明的第二實施例的壓電變壓器驅動電路，圖3中將和圖2類似的部分省略，同時參考圖2和圖3，第二實施例的壓電變壓器驅動電路包括該驅動電路包括輸入電壓模塊、功率級模塊、壓電變壓器組、螢光燈組、PWM控制晶片、諧振電路和開關電路。其中，輸入電壓模塊和功率級模塊相連，用於將輸入的直流電壓供給功率級模塊。其中，功率級模塊是全橋結構電路。其中，功率級模塊和諧振電路相連接，全橋電路切換產生方波訊號，方波訊號經諧振電路轉換成弦波訊號，弦波訊號提供給壓電變壓器。諧振電路包括串聯的電感組件和電容組件，壓電變壓器組的多個壓電變壓器並聯。電感組件的一端和電容組件不相連的一端分別連接到全橋電路，電感組件和電容組件相連的一端分別連接壓電變壓器組的初級側的第一端子，電容組件的另一端分別連接壓電變壓器的初級側的第二端子。每個壓電變壓器用於驅動一個螢光燈，壓電變壓器的次級側連接螢光燈的輸入端，螢光燈的另一端接地。其中，壓電變壓器組的初級側的第一端子全部連接到電感組件和電容組件的連接端。壓電變壓器組的初級側的第二端子全部連接到電容組件的另一端。電容組件的另一端連接到PWM控制晶片，PWM控制晶片根據反饋結果來調整全橋結構的電流輸入。其中，PWM控制晶片外接開斷電路，控制電流的調整。其中，壓電變壓器選用壓電陶瓷變壓器，該壓電陶瓷變壓器具有體積小、重量輕、轉換效率高、高絕緣性、高安全性(不易燃)的優點，可以運用於換流器線路設計中，對於液晶電視的薄型化及節能，將會有相當的益處。壓電陶瓷變壓器的綠色環保特性，符合中國平板電視產業的現下兩大潮流品牌價值/競爭力、外銷市場的節能標準。圖4示出圖3所示電路的波形示意圖，如圖4所示，全橋電路輸出方波，經過圖3驅動電路中的諧振電路模塊，轉換為弦波，該弦波通過壓電變壓器後輸入到螢光燈來驅動螢光燈，仍舊是穩定的弦波。其中，壓電變壓器若輸入方波訊號，將有可能因為其中的高頻諧波成分或者衝擊信號，致使壓電變壓器溫度急速上升而產生過熱，進而導致壓電變壓器轉換效率下降，故壓電變壓器輸入弦波信號，可以提高轉換效率。歐洲的節能規範已由EPA3.0演進為EPA4. 0，由於其標準高於美國，而弦波驅動電壓電路可提高壓電變壓器效率，將使產品更綠色環保。實施例3圖5示出根據本發明的第三實施例的壓電變壓器驅動電路的邏輯模塊圖；如圖5所示，該驅動電路包括輸入電壓模塊、功率級模塊、諧振電路、壓電變壓器組、螢光燈組、PWM控制晶片和開關電路。其中，輸入電壓模塊和功率級模塊相連，用於將輸入的直流電壓供給功率級模塊。其中，功率級模塊是全橋結構電路。其中，功率級模塊和諧振電路相連接，全橋電路切換產生方波訊號，方波訊號經諧振電路轉換成弦波訊號，弦波訊號提供給壓電變壓器。相鄰的兩個壓電變壓器用於驅動一個螢光燈。其中，壓電變壓器組的初級側的端子串聯，最底端的端子連接到PWM控制晶片，PWM控制晶片根據反饋結果來調整全橋結構的電流輸入。其中，PWM控制晶片外接開斷電路，控制電流的調整。
進一步，如圖5所示，將數個壓電變壓器的一次側端串聯，其中以第一和第二變壓器為例，該第一變壓器的初級端子分別為Ia和lb，次級端子為lc，第二電壓的初級端子分別為2a和2b，次級端子為2c，則諧振電路的輸出端分別連接第一變壓器的Ia端子和第n變壓器的nb端子，第一變壓器的Ib端子連接到第二變壓器的2a端子，第一變壓器和第二變壓器的Ic端子和2c端子分別連接到螢光燈的兩端。從而使得流經壓電變壓器一次側的電流將相等，其中，由於所選壓電變壓器的圈數比相同，故壓電變壓器二次側的輸出電流也相同，從而可以有效平衡各螢光燈的亮度。諧振電路包括串聯的電感組件和電容組件。電感組件的一端和電容組件不相連的一端分別連接到全橋電路，電感組件和電容組件相連的一端連接到第一壓電變壓器的初級側的第一端子，電容組件的另一端到連接最底端壓電變壓器的初級側的第二端子。其中，壓電變壓器選用壓電陶瓷變壓器，該壓電陶瓷變壓器具有體積小、重量輕、轉換效率高、高絕緣性、高安全性(不易燃)的優點，可以運用於換流器線路設計中，對於液晶電視的薄型化及節能，將會有相當的益處。壓電陶瓷變壓器的綠色環保特性，符合中國平板電視產業的現下兩大潮流品牌價值/競爭力、外銷市場的節能標準。其中，全橋電路輸出方波，經過圖5驅動電路中的諧振電路，轉換為弦波，該弦波通過壓電變壓器後輸入到螢光燈來驅動螢光燈，仍舊是穩定的弦波。其中，壓電變壓器若輸入方波訊號，將有可能因為其中的高頻諧波成分或者衝擊信號，致使壓電變壓器溫度急速上升而產生過熱，進而導致壓電變壓器轉換效率下降，故壓電變壓器輸入弦波信號，可以提高轉換效率。歐洲的節能規範已由EPA 3.0演進為EPA 4.0，由於其標準高於美國，而弦波驅動電壓電路可提高壓電變壓器效率，將使產品更綠色環保。圖6示出圖5所示電路模塊的邏輯電路圖；如圖6所示，全橋電路的第一輸出端連接到諧振電路的電感組件的輸入端，全橋電路的第二輸出端連接到電容組件的另一端，通
過電感組件的電流為ip，該電流被平均分配給各個壓電變壓器T1、T2......Tn，壓電變壓器
的次級側的端子連接到螢光燈的一個輸入端，另一個端子接地。圖7示出第一實施例和第三實施例中的全橋電路和諧振電路的電路原理圖，與圖6中所示相同，圖7中將該兩部分電路單獨列出，以明確區分連接關係和各電路的組成。所示連接和組成上面已經詳細描述，此處不再贅述。圖8示出圖7所示電路的時序圖；對應於圖7中的各節點的電壓信號，可以看出在諧振電路的輸入端明確示出的電壓Vab為方波信號，當方波信號通過諧振電路後，在電容組件的兩端輸出為弦波信號Vo。圖9示出圖6所示電路的詳細電路原理圖，圖中左上部分示出輸入電壓模塊,後端連接有去噪電容。輸入電壓模塊的下部為全橋電路；再下為諧振電路，右半部分為示出一個壓電變壓器和螢光燈組件的電路，當然如上所述，對於串聯和並聯的壓電變壓器組具體連接關係已經明確，無需示出多個以混淆電路組成。圖9中所示電路僅為上述模塊和邏輯電路的一個具體實現，本領域內普通技術人員可以根據上述的技術啟示，實現多個這樣的電路。最後應說明的是，以上實施例僅用以描述本發明的技術方案而不是對本技術方法進行限制，本發明在應用上可以延伸為其他的修改、變化、應用和實施例，並且因此認為所有這樣的修改、變化、應用、實施例都在本發明的精神和教導範圍內。·
權利要求
1.一種用於冷陰極管的壓電變壓器驅動電路，包括輸入電壓模塊、功率級模塊、壓電變壓器組、螢光燈組，其特徵在於，輸入電壓模塊和功率級模塊相連，用於將輸入的直流電壓供給功率級模塊；功率級模塊和壓電變壓器組相連，相鄰的兩個壓電變壓器用於驅動一個螢光燈；壓電變壓器組的初級側的端子串聯。
2.根據權利要求I所述的壓電變壓器驅動電路，其特徵在於，壓電變壓器組的數個壓電變壓器的一次側端串聯，功率級模塊的兩個輸出端分別連接第一壓電變壓器初級側的第一端子和最後一個壓電變壓器初級側的第二端子，每個壓電變壓器初級側的第二端子連接到相鄰下一個壓電變壓器初級側的第一端子。
3.根據權利要求I所述的壓電變壓器驅動電路，其特徵在於，壓電變壓器組中每個壓電變壓器的圈數比相同。
4.根據權利要求I所述的壓電變壓器驅動電路，其特徵在於，還包括PWM控制晶片，壓 電變壓器的最底端初級側的端子連接到PWM控制晶片，PWM控制晶片根據反饋結果來調整全橋結構的電流輸入。
5.根據權利要求4所述的壓電變壓器驅動電路，其特徵在於，還包括開關電路，PWM控制晶片外接開關電路，來控制電流的調整。
6.根據權利要求I所述的壓電變壓器驅動電路，其特徵在於，功率級模塊是全橋結構電路。
7.根據權利要求I所述的壓電變壓器驅動電路，其特徵在於，壓電變壓器採用壓電陶瓷變壓器。
8.根據權利要求6所述的壓電變壓器驅動電路，其特徵在於，全橋電路的第一輸出端連接到壓電變壓器組的第一壓電變壓器初級側的第一端子，全橋電路的第二輸出端連接到壓電變壓器組的最後一個壓電變壓器初級側的第二端子。
9.根據權利要求8所述的壓電變壓器驅動電路，其特徵在於，壓電變壓器的次級側的一個端子連接到螢光燈的輸入端，另一個端子接地。
全文摘要
本發明提供一種用於冷陰極管的壓電變壓器驅動電路，包括輸入電壓模塊、功率級模塊、壓電變壓器組、螢光燈組，其特徵在於，輸入電壓模塊和功率級模塊相連，用於將輸入的直流電壓供給功率級模塊；功率級模塊和壓電變壓器組相連，相鄰的兩個壓電變壓器用於驅動一個螢光燈；壓電變壓器組的初級側的端子串聯。
文檔編號G09G3/36GK102760411SQ201110104780
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月26日 優先權日2011年4月26日
發明者田瀅湄, 許志仰 申請人:佛山市南海平板顯示技術中心, 南海奇美電子有限公司