多放電燈並聯驅動電路及驅動方法
2023-09-20 13:45:20
專利名稱：多放電燈並聯驅動電路及驅動方法
技術領域：
本發明涉及一種多放電燈驅動電路及驅動方法，尤其涉及一種多放電燈 並聯驅動電路及驅動方法。
背景技術：
如今，放電燈，如冷陰極螢光燈(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)， 被大量用作液晶顯示(Liquid Crystal Display, LCD)的背光光源。CCFL需 要很高的端電壓(如一兩千伏)來點亮它，而一旦點亮以後，其端電壓會下 降至一個較低值(如幾百伏)。CCFL需要驅動電路來提供高頻的交流驅動電 壓和穩定的燈電流。 一般而言，CCFL驅動電路包括控制裝置，開關裝置，變 壓器和諧振裝置。
當CCFL被拆除，故障或者由於環境原因而熄滅時，會呈現開路狀態。 對於前兩種情況，需要驅動電路關閉開關裝置以達到保護電路的目的，對於 第三種情況，則希望能為燈提供足夠高的端電壓以將其重新點亮。
隨著液晶顯示器(Liquid Crystal Display, LCD)尺寸的增大和平板電視 的逐漸普及，需要多個CCFL的場合越來越多。圖l為現有技術中電容均流 多放電燈並聯驅動電路的框圖，包括開關裝置101、控制裝置102、變壓器103、 諧振裝置104和負載網絡105，其中n個CCFL並聯連接，為了均衡燈電流， 還在每個CCFL旁串聯一個鎮流電容，所述均流技術被稱為電容均流
(Capacitor Balance)。在驅動電路正常工作時，每個CCFL兩端所承受的電壓 為驅動電路輸出電壓與鎮流電容兩端電壓之差，如幾百伏。在有燈開路時， 開路的CCFL因為沒有電流流過，其兩端所承受電壓即為驅動電路輸出電壓。
圖1中，加入鎮流電容後，CCFL和鎮流電容一起構成了驅動電路的負載 網絡105，此時驅動電路的負載特性與傳統的不帶電容均流的多放電燈驅動電路相比，具有很大的不同。傳統的不帶電容均流的多放電燈驅動電路中，在
一定工作頻率下，當有CCFL開路時，驅動電路輸出電壓會增大，且開路的 CCFL數目越多，驅動電路輸出電壓越大。而對於圖1所示的電容均流多放電 燈並聯驅動電路來說，在一定工作頻率下，當有CCFL開路時，鎮流電容和 燈共同組成的負載網絡105的端電壓V。ut會下降，且開路的燈越多，端電壓V皿t 越低。圖1所示電路在不同開路狀態下的端電壓V。ut有效值隨工作頻率變化的 曲線圖如圖2所示，其中H。(0為沒有燈開路，即所有燈正常工作時的曲線， Hi仿為一個燈開路時的曲線，^使為兩個燈開路時的曲線，HJO為所有燈均 開路時的曲線。從圖2可看出，在一定的工作頻率下，端電壓V皿t隨著開路的 燈的數目增多而減小。即當有CCFL開路時，端電壓V。ut會下降，其電壓值不 足以點亮燈。
目前，電容均流多燈並聯驅動電路常用的開路保護方法有兩種。 一種是 在檢測到有CCFL開路時，直接關閉驅動電路，這種方法在當開路的燈僅僅 是因為環境原因而熄滅時，不能將燈重新點亮。另一種是在檢測到有CCFL 開路時，將驅動電路的工作頻率設置為一大於正常工作頻率的預設頻率，以 提高端電壓V皿t,但在帶電容均流的多燈並聯驅動電路中，因為不同個數的燈 開路時的負載特性不同，這種方法下的預設頻率很難確定，無法滿足不同個 數燈開路的各種情況。例如在燈開路後將工作頻率從正常工作頻率f。p提高至 fi，在只有一個放電燈開路的時候，其能提供足以重新點亮放電燈的電壓，但 若是兩個或兩個以上放電燈開路，該方法下的端電壓V。^反而會遠遠小於燈點 殼電壓V淑級g 。
發明內容
本發明目的在於一種多放電燈並聯驅動電路，可自動控制驅動電路的工 作頻率從而提高端電壓點亮放電燈。
本發明提供一種多放電燈並聯驅動電路包括開關裝置、控制裝置、變壓 器、諧振裝置和負載網絡，所述負載網絡由多個支路並聯組成，其中每個所述支路均包括鎮流電容和放電燈串聯，所述控制裝置包括開關驅動電路、PWM
控制電路，其特徵在於，所述控制裝置進一步包括自適應掃頻電路、端電壓 檢測電路、燈電流檢測電路和燈開路檢測電路，所述端電壓檢測電路耦接在 所述負載網絡和自適應掃頻電路之間，輸出端電壓採樣信號至所述自適應掃 頻電路，所述燈電流檢測電路耦接在所述負載網絡和燈開路檢測電路之間， 輸出燈電流採樣信號至所述燈開路檢測電路，所述燈開路檢測電路與所述自 適應掃頻電路耦接，輸出指示是否存在開路放電燈的的燈開路信號至所述自 適應掃頻電路，所述自適應掃頻電路接收所述端電壓採樣信號和所述燈開路
信號，輸出自適應掃頻信號至所述PWM控制電路，所述PWM控制電路耦接 在所述開關驅動電路和所述自適應掃頻電路之間，根據所述自適應掃頻信號 調節所述開關裝置的工作頻率。
如本發明的優選實施例所述的多放電燈並聯驅動電路，其中，所述控制 裝置進一步包括故障計時電路，耦接在所述燈開路檢測電路和所述PWM控制 電路之間，為有效燈開路信號計時，當有效燈開路信號計時達到預設時間， 輸出有效故障信號至PWM控制電路。
如本發明的優選實施例所述的多放電燈並聯驅動電路，其中，所述端電 壓檢測電路輸出的端電壓採樣信號與所述端電壓成比例。
如本發明的優選實施例所述的多放電燈並聯驅動電路，其中，所述燈電 流檢測電路輸出的燈電流採樣信號與其相應放電燈的電流成比例。
如本發明的優選實施例所述的多放電燈並聯驅動電路，其中，所述燈開 路檢測電路包括最小燈電流檢測電路、電流整流電路和電流比較電路，其中， 所述最小燈電流檢測電路，用於向所述電流整流電路輸出與流經各個放電燈 中的最小電流成比例的最小電流採樣信號，所述電流整流電路對所述最小電 流採樣信號進行半波整流，並將整流後的最小電流採樣信號輸出至所述電流 比較電路，所述電流比較電路根據所述整流後的最小電流採樣信號與第一預 設值的比較結果，輸出所述燈開路信號至所述自適應掃頻電路。
如本發明的優選實施例所述的多放電燈並聯驅動電路，其中，所述自適 應掃頻電路包括電壓整流電路、電壓比較電路、電壓調節電路和電流跟隨電路，其中所述電壓整流電路接收所述端電壓採樣信號，並對其進行半波整流， 並輸出整流後的端電壓信號至所述電壓比較電路，所述電壓比較電路將所述 整流後的端電壓採樣信號和第二預設值進行比較，並輸出電壓比較信號至所 述電壓調節電路，所述電壓調節電路根據所述電壓比較信號和所述燈開路信 號調節所述電流跟隨電路的輸入電壓，所述電流跟隨電路根據所述輸入電壓，
輸出所述自適應掃頻信號至所述PWM控制電路。
如本發明的優選實施例所述的多放電燈並聯驅動電路，其中，所述PWM 控制電路接收到所述有效故障信號後關閉所述驅動電路。
如本發明的優選實施例所述的多放電燈並聯驅動電路，其中，所述端電 壓檢測電路為電容分壓電路。
如本發明的優選實施例所述的多放電燈並聯驅動電路，其中，所述端電 壓檢測電路為電阻分壓電路。
如本發明的優選實施例所述的多放電燈並聯驅動電路，其中，所述燈電 流檢測電路包括多個檢測電阻，其中每個檢測電阻均一端接地，另一端連接 至相應放電燈的低壓端和所述燈開路檢測電路。
如本發明的優選實施例所述的多放電燈並聯驅動電路，其中，所述最小 燈電流檢測電路包括個多個二極體，其陰極電分別連接至所述燈電流檢測電 路，其陽極電連接在一起，並電連接至所述電流整流電路。
如本發明的優選實施例所述的多放電燈並聯驅動電路，其中，所述電壓 比較電路包括NMOS開關和電阻，所述電阻一端電連接至電源電壓，另一端 電連接至所述NMOS開關的漏極和所述電壓調節電路，輸出電壓比較信號， NMOS開關的源極電連接至電氣地，門極電連接至所述電壓整流電路，接收 整流後的端電壓採樣信號，並輸出所述電壓比較信號。
如本發明的優選實施例所述的多放電燈並聯驅動電路，其中，所述電壓 調節電路包括電阻、雙極性電晶體、電容和二極體，所述電阻一端電連接至 電源電壓，另一端電連接至所述雙極性電晶體的集電極，所述雙極性電晶體 的基極電連接至所述電壓比較電路以接收所述電壓比較信號，所述雙極性電晶體的發射極電連接至所述電容和所述二極體的陽極以及所述電流跟隨電 路，所述電容的另一端電連接至電氣地，所述二極體的陰極電連接至所述燈 開路檢測電路以接收所述燈開路信號。
如本發明的優選實施例所述的多放電燈並聯驅動電路，其中，所述電流 跟隨電路由電流鏡電路實現。
如本發明的優選實施例所述的多放電燈並聯驅動電路，其中，所述自適
應掃頻電路進一步包括跳頻電路，所述跳頻電路電連接至所述PWM控制電 路、所述燈開路檢測電路和所述電流跟隨電路，當所述跳頻電路檢測到所述 燈開路信號時，將自適應掃頻信號增大到預設值。
如本發明的優選實施例所述的多放電燈並聯驅動電路，其中，所述跳頻 電路包括第一電阻、第二電阻和雙極性電晶體，所述第二電阻一端接收所述 燈開路信號，另一端連接至所述雙極性電晶體的基極，所述雙極性電晶體的 發射極電連接至電氣地，集電極電連接至所述第一電阻的一端，所述第一電 阻的另一端電連接至所述PWM控制電路和所述電流跟隨電路。
本發明還提供一種多放電燈並聯驅動方法，其中，包括以下步驟
步驟A，加載輸入電壓驅動放電燈，同時設置驅動電路工作頻率為第一 預設頻率；
步驟B，判斷是否存在放電燈開路，如果存在放電燈開路，則進入步驟C; 如果不存在放電燈開路，即所有放電燈均被點亮，則進入步驟J; 步驟C，啟動故障計時； 步驟D，逐漸增大工作頻率；
步驟E，判斷是否存在放電燈開路，如果存在放電燈開路，則進入步驟F; 如果不存在放電燈開路，即所有放電燈均被點亮，則進入步驟I;
步驟F，判斷故障計時是否超過預設時間，如果判斷結果顯示故障計時超 過預設時間，則進入步驟H，如果判斷結果顯示故障尚未超過預設時間，則 進入步驟G;
步驟G，判斷負載網絡的端電壓是否大於等於燈點亮電壓，若負載網絡
10的端電壓大於等於燈點亮電壓，則返回步驟E;若負載網絡的端電壓小於燈點 亮電壓，則返回步驟D;
步驟H，停止驅動電路工作；
步驟I，將工作頻率重新設置為第一預設頻率，並將故障計時清零； 步驟J，所述多放電燈並聯驅動方法結束。
如本發明的優選實施例的多放電燈並聯驅動方法，其中，在步驟D中進 一步包括將工作頻率設置為第二預設頻率，再逐漸增大工作頻率。
本發明優點在於一種多放電燈並聯驅動電路，可自動控制驅動電路的工 作頻率從而提高端電壓點亮放電燈。
圖1為現有技術中電容均流多放電燈並聯驅動電路的框圖； 圖2為圖1所示電路在不同開路狀態下的端電壓V。ut有效值隨工作頻率變 化的曲線圖3為根據本發明的多放電燈並聯驅動電路的具體實施例的模塊圖； 圖4為根據本發明的多放電燈並聯驅動電路的一個具體實施例的電路示 意圖5為根據本發明的多放電燈並聯驅動電路的另一個具體實施例的電路 示意圖；以及
圖6為根據本發明的多放電燈並聯驅動方法的具體實施例的流程圖。
具體實施例方式
根據本發明的多放電燈並聯驅動電路利用不同開路放電燈個數狀態下該 驅動電路的端電壓幅值隨工作頻率變化的原理，對所述放電燈的電流和所述 端電壓進行採樣，通過所述放電燈的電流檢測是否出現開路放電燈，通過所 述端電壓控制自適應掃頻信號進而控制工作頻率，最終點亮所有放電燈。根 據本發明的多放電燈並聯驅動電路包括開關裝置、控制裝置、變壓器、諧振裝置和負載網絡，其中，負載網絡由多個支路並聯組成，每個支路均包括鎮
流電容和放電燈串聯，控制裝置包括開關驅動電路、PWM控制電路、自適應 掃頻電路、燈開路檢測電路、端電壓檢測電路和燈電流檢測電路。其中，端 電壓檢測電路耦接在負載網絡和自適應掃頻電路之間，輸出端電壓採樣信號 至自適應掃頻電路，燈電流檢測電路耦接在負載網絡和燈開路檢測電路之間， 輸出燈電流採樣信號至燈開路檢測電路，燈開路檢測電路耦接在燈電流檢測 電路和自適應掃頻電路之間，檢測是否有放電燈處於開路狀態，自適應掃頻 電路與PWM控制電路、燈開路檢測電路和端電壓檢測電路耦接，接收來自端 電壓檢測電路的端電壓採樣信號和來自燈開路檢測電路的燈開路信號，並輸 出相應的自適應掃頻信號至PWM控制電路，PWM控制電路耦接在開關驅動 電路和自適應掃頻電路之間，接收來自自適應掃頻電路的自適應掃頻信號， 輸出開關控制信號至開關驅動電路。
圖3為根據本發明的多放電燈並聯驅動電路的具體實施例的模塊圖，包 括開關裝置101、控制裝置102、變壓器103、諧振裝置104和負載網絡105， 其中負載網絡由多個支路並聯組成，每個支路均包括鎮流電容和放電燈串聯。 開關裝置101包括至少一個開關，通過開關切換來產生第一交流信號。控制 裝置102電耦接至開關裝置101和負載網絡105，對負載網絡105的工作參數 進行採樣並將所述工作參數用於控制開關裝置101的開關切換。變壓器103 電耦接至開關裝置101和諧振裝置104，其初級繞組從開關裝置101接收第一 交流信號，並在其次級繞組上產生相應的第二交流信號至諧振裝置104。變壓 器103可包括多個初級繞組和多個次級繞組。諧振裝置104電耦接至變壓器 103和負載網絡105，從變壓器103接收第二交流信號，並輸出端電壓V。ut以 驅動負載網絡105。諧振裝置104通常由諧振電感和諧振電容組成，諧振電感 既可是獨立電感，也可是變壓器103的漏電感或勵磁電感，諧振電容既可是 獨立電容，也可由放電燈的分布電容和寄生電容構成。負載網絡105電耦接 至諧振裝置104和控制裝置102，從諧振裝置104接收端電壓V。ut，並向控制 裝置102提供自身的工作參數。在本發明的另一個實施例中，諧振裝置104也可設置於開關裝置101和變壓器103之間，而負載網絡105電耦接至變壓 器103。
控制裝置102由開關驅動電路301、 PWM控制電路302、自適應掃頻電 路303、燈開路檢測電路304、端電壓檢測電路305、燈電流檢測電路306和 故障計時電路307組成。端電壓檢測電路305電耦接至負載網絡105和自適 應掃頻電路303，檢測負載網絡105兩端的端電壓V。ut，並輸出一個與端電壓 V皿t成比例的端電壓採樣信號VSAMPLE至自適應掃頻電路303 。燈電流檢測 電路306電耦接至負載網絡105和燈開路檢測電路304，分別檢測流經每個放 電燈的電流，並輸出與流經相應燈的電流成比例的燈電流採樣信號至燈開路 檢測電路304。燈開路檢測電路304電耦接至燈電流檢測電路306、自適應掃 頻電路303和故障計時電路307，接收來自燈電流檢測電路306的燈電流採樣 信號，檢測是否有放電燈處於開路狀態，並輸出相應的燈開路信號LOPEN至 自適應掃頻電路303和故障計時電路307。自適應掃頻電路303電耦接至PWM 控制電路302、燈開路檢測電路304和端電壓檢測電路305，接收來自端電壓 檢測電路305的端電壓採樣信號VSAMPLE和來自燈開路檢測電路304的燈 開路信號LOPEN，並輸出相應的自適應掃頻信號FSET至PWM控制電路302。 PWM控制電路302電耦接至開關驅動電路301、自適應掃頻電路303和故障 計時電路307，接收來自自適應掃頻電路303的自適應掃頻信號FSET和來自 故障計時電路307的故障信號FAULT,根據自適應掃頻信號FSET來調節整 個電路的工作頻率，輸出開關控制信號至開關驅動電路301，並在故障信號 FAULT有效時關閉整個驅動電路。PWM控制電路302還可根據負載網絡的 工作參數，例如流經各放電燈的電流、端電壓Vout或各放電燈的功率，來調節 開關控制信號的佔空比。開關驅動電路301電耦接至PWM控制電路302和開 關裝置IOI，接收來自PWM控制電路302的開關控制信號，並輸出相應的開 關驅動信號至開關裝置101以控制開關裝置101的開關切換。故障計時電路 307電耦接至燈開路檢測電路304和PWM控制電路302，接收來自燈開路檢 測電路304的燈開路信號LOPEN，當燈開路信號LOPEN有效時開始計時，當燈開路信號LOPEN無效時將計時清零，若計時至預設時間t^aure到，則輸 出有效故障信號FAULT至PWM控制電路302，使PWM控制電路302關閉 整個驅動電路。
下面詳細介紹圖3所示根據本發明的多放電燈並聯驅動電路的具體實施 例的工作原理。當燈開路檢測電路304根據燈電流檢測電路輸出的燈電流採 樣信號，檢測到有燈開路時，使燈開路信號LOPEN有效，並開始故障計時。 自適應掃頻電路303接收到有效的燈開路信號LOPEN後，開始增大輸出至 PWM控制電路302的自適應掃頻信號FSET。PWM控制電路302根據接收到 的自適應掃頻信號FSET增大工作頻率。工作頻率的增大導致端電壓V皿t增大， 使得端電壓檢測電路305輸出至自適應掃頻電路303的端電壓採樣信號 VSAMPLE也增大。當端電壓V。ut增大至燈點亮電壓V^^e，使端電壓採樣信 號VSAMPLE等於一預設電壓值時，停止增大自適應掃頻信號FSET，從而 PWM控制電路302也停止增大工作頻率。若所有CCFL均被點亮，則燈開路 信號LOPEN無效，自適應掃頻電路303將自適應掃頻信號FSET清零，使PWM
控制電路302將工作頻率恢復至正常工作頻率f。p。若預設時間tf^^e到，仍
未能使所有燈均點亮，則輸出有效故障信號FAULT至PWM控制電路302， 使PWM控制電路302關閉整個驅動電路。
圖2為圖1所示電路在不同開路狀態下的端電壓V。ut有效值隨工作頻率變 化的曲線圖，參照圖2，舉例說明不同開路狀態下的自適應掃頻的工作頻率和 端電壓改變過程，驅動電路初始工作頻率為正常工作頻率f。p。
當有一個燈開路，燈開路信號LOPEN有效，VSAMPLE小於預設電壓值， 自適應掃頻信號FSET開始逐漸增大，工作頻率也開始從f。p開始逐漸增大。 直至工作頻率增大到fi時，端電壓V。ut增大至燈點亮電壓Vstrike， VSAMPLE 等於預設電壓值，自適應掃頻信號FSET停止增大，工作頻率停止增大並維持 不變。若所有放電燈均被點亮，燈開路信號LOPEN無效，則自適應掃頻信號 FSET被置零，工作頻率恢復至正常工作頻率f，，端電壓V皿t為正常工作端電 FRv 。
仏V0po類似地，當有兩個燈開路，燈開路信號LOPEN有效，VSAMPLE小於預 設電壓值，自適應掃頻信號FSET開始逐漸增大，工作頻率也開始從f。p開始 逐漸增大。直至工作頻率增大到^時，端電壓V^^增大至燈點亮電壓Ue， VSAMPLE等於預設電壓值，自適應掃頻信號FSET停止增大，工作頻率停止 增大而維持不變。若所有放電燈均被點亮，燈開路信號LOPEN無效，則自適 應掃頻信號FSET被置零，工作頻率恢復至正常工作頻率f。p，端電壓V,t為正 常工作端電壓V。p。
類似地，當n個燈全開路，工作頻率從f。p逐漸增大，直至工作頻率增大 到^時，端電壓V。^增大至燈點亮電壓V^ke， VSAMPLE等於預設電壓值， 自適應掃頻信號FSET停止增大，工作頻率停止增大而維持4不變。若所有放 電燈均被點亮，燈開路信號LOPEN無效，則自適應掃頻信號FSET被置零， 工作頻率恢復至正常工作頻率f。p，端電壓V。ut為正常工作端電壓V。p。
總之，當有燈開路時，驅動電路開始掃頻，增大其工作頻率，直至端電 壓V。ut增大至燈點亮電壓V^e,或所有燈恢復正常工作，或因故障計時時間 tfeil^e到而關閉整個驅動電路。圖3所示根據本發明的多放電燈並聯驅動電路 的具體實施例能根據負載狀況自動調節其工作頻率，達到充分保護驅動電路 的目的。
圖4為根據本發明的多放電燈並聯驅動電路的一個具體實施例的電路示 意圖。端鬼壓檢測電路305為電容分壓電路，包括電容C1和電容C2。電容 Cl 一端電連接至諧振裝置104和負載網絡105，另一端電連接至電容C2和自 適應掃頻電路303，電容C2的另一端連接至電氣地。端電壓V。^經電容C1、 C2分壓得到與端電壓Vout成比例的端電壓採樣信號VSAMPLE，送至自適應 掃頻電路303。端電壓檢測電路305也可為電阻分壓電路。
燈電流檢測電路306包括n個檢測電阻電阻Rll、電阻R12、……、電 阻Rln，其中每個檢測電阻均一端接地，另一端電連接至相應放電燈的低壓 端和燈開路檢測電路304。燈電流檢測電路306檢測流經每個放電燈的電流， 每個檢測電阻兩端的電壓與流經相應放電燈的電流成比例，稱為燈電流採樣信號。
燈開路檢測電路304包括最小燈電流檢測電路407、電流整流電路406和 電流比較電路405 。最小燈電流檢測電路407包括n個二極體:Dl 1 、D12、 、
Dln，其中每個二極體的陰極均電連接至燈電流檢測電路306中相應的檢測電 阻，接收相應的燈電流採樣信號，而每個二極體的陽極電連接在一起，並電 連接至電流整流電路406，輸出最小燈電流採樣信號至電流整流電路406。最 小燈電流檢測電路407的輸出信號為與流經各個燈中的最小電流成比例的電 壓(忽略二極體導通壓降)，即最小燈電流採樣信號。當存在放電燈開路時， 開路的放電燈中沒有電流流過，故最小燈電流檢測電路407輸出的最小燈電 流採樣信號為O伏。
電流整流電路406電連接至最小燈電流檢測電路407和電流比較電路 405，接收最小燈電流採樣信號，對其進行半波整流，並將整流後的最小燈電
流採樣信號^san^e—mta送至電流比較電路405。
電流比較電路405電連接至電流整流電路406、自適應掃頻電路303和故 障計時電路307，將整流後的最小燈電流採樣信號113&1&|^—^n與第一預設電壓 值U匕較，若lLs,p^^〈V^i，則使燈開路信號LOPEN有效;若!^^p、^ 2Vre:n，則使燈開路信號LOPEN無效。在本實施例中，電流比較電路405包 括NMOS開關Q6和電阻R9。電阻R9—端電連接至電源電壓V^，另一端電 連接至NMOS開關Q6的漏極、自適應掃頻電路303和故障計時電路307，輸 出燈開路信號LOPEN。 NMOS開關Q6的源極電連接至電氣地，門極電連接 至電流整流電路406，接收整流後的最小燈電流採樣信號I^mpie—mta。當整流 後的最小燈電流採樣信號1^，16—mto大於等於NMOS開關Q6的閾值Vt^時， NMOS開關Q6導通，將燈開路信號LOPEN拉至電氣地，使其無效。當最小 燈電流採樣信號I^，fe—rak/j、f MOS開關Q6的閾值U寸，NMOS開關Q6 關斷，此時燈開路信號LOPEN輸出為高電平，使其有效。電流比較電路405 也可用比較器實現。
通常，正常開關頻率由一個電壓控制，來設置振蕩電路的充電/放電電流，或者控制VCO (電壓控制振蕩器)來達到理想的頻率。圖4中顯示了通過調 節正常頻率設置引腳的充電電流的實施方式，自適應掃頻信號FEST為來自頻 率設置引腳的電流，來自頻率設置引腳的電流越大，頻率就越高。
自適應掃頻電路303包括電壓整流電路404、電壓比較電路403、電壓調 節電路402和電流跟隨電路401。電壓整流電路404電連接至端電壓檢測電路 305和電壓比較電路403，接收端電壓採樣信號VSAMPLE，並對其進行半波 整流，整流後信號Vi^^-e送至電壓比較電路403。
電壓比較電路403電連接至電壓整流電路404和電壓調節電路402，接收 整流後的端電壓採樣信號Vi^mpie，將其和第二預設電壓值V^f,進行比較，並 輸出電壓比較信號VCOMP至電壓調節電路402。在VL^pie〈V^2時，電壓比 較信號VCOMP有效；在VL^皿-^K^時，電壓比較信號VCOMP無效。在 本實施例中，電壓比較電路403包括NMOS開關Q1和電阻R1。電阻R1 — 端電連接至電源電壓Vee，另一端電連接至NMOS開關Ql的漏極和電壓調節 電路402，輸出電壓比較信號VCOMP。 NMOS開關Ql的源極電連接至電氣 地，門極電連接至電壓整流電路404，接收整流後的端電壓採樣信號V^皿-e。 當整流後的端電壓採樣信號V^^一e大於等於NMOS開關Ql的閾值VtM時， NMOS開關Ql導通，將電壓比較信號VCOMP拉至電氣地，使其無效。當 整流後的端電壓採樣信號V!皿pie小於MOS開關Ql的閾值4i時，NMOS開 關Q1關斷，此時電壓比較信號VCOMP輸出為高電平，為有效。電壓比較電 路403也可用比較器實現。
電壓調節電路402電連接至電壓比較電路403、電流跟隨電路401和燈開 路檢測電路304，接收電壓比較信號VCOMP和燈開路信號LOPEN，並根據 這兩個信號來調節電壓^。當燈開路信號LOPEN無效，即所有放電燈均工作 正常時，使電壓^為零；當燈開路信號LOPEN有效，即有一個或多個放電燈 開路時，在電壓比較信號VCOMP有效時增大電壓^，在VCOMP無效時停 止增大電壓Vi並維持電壓Vi不變。在本實施例中，電壓調節電路402包括電 阻R2、雙極性電晶體Q2、電容C3和二極體D1。電阻R2—端電連接至電源電壓V^，另一端電連接至雙極性電晶體Q2的集電極。雙極性電晶體Q2的基 極電連接至電壓比較電路403以接收電壓比較信號VCOMP，雙極性電晶體 Q2的發射極電連接至電容C3和二極體D1的陽極以及電流跟隨電路401。電 容C3的另一端電連接至電氣地，二極體D1的陰極電連接至燈開路檢測電路 304以接收燈開路信號LOPEN。當燈開路信號LOPEN無效，即為低電平時， 二極體Dl導通，電容C3通過二極體Dl和NMOS開關Q6快速放電使電壓^ 至零。當燈開路信號LOPEN有效，即為高電平時，二極體D1截止，若此時 電壓比較信號VCOMP有效，即為高電平，則雙極性電晶體Q2導通，電源電 壓VJ1過電阻R2對電容C3充電，使電壓&逐漸增大。若燈開路信號LOPEN 有效(高電平)而電壓比較信號VCOMP無效(低電平)，此時二極體D1截 止，雙極性電晶體Q2關斷，電壓&基本保持不變。
電流跟隨電路401電連接至電壓調節電路402和PMW控制裝置302，接 收電壓Vy根據電壓K產生電流Ii，並輸出自適應掃頻信號FSET至PWM控 制電路302，此時自適應掃頻信號FSET為流過電阻R4的電流。在本實施例 中，電流跟隨電路401由電流鏡電路實現，包括由雙極性電晶體Q3、 Q4和 電阻R3、 R4、 R5、 R6。電阻R3—端電連接至電壓調節電路402以接收電壓 &，另一端電連接至雙極性電晶體Q3的基極和集電極以及雙極性電晶體Q4 的基極。雙極性電晶體Q3的發射極電連接至電阻R5的一端，電阻R5的另 一端電連接至電阻R6 —端和電氣地，電阻R6的另一端電連接至雙極性晶體 管Q4的發射極。雙極性電晶體Q4的集電極電連接至電阻R4的一端，電阻 R4的另一端電連接至PWM控制電路302以輸出自適應掃頻信號FSET。電流 Ii和自適應掃頻信號FEST間的比例關係由電阻R5和R6的電阻值決定。
為了加快端電壓上升，自適應掃頻電路303還可以包括跳頻電路408。跳 頻電路408電連接至PWM控制電路302、燈開路檢測電路304和電流跟隨電 路401，在檢測到有燈開路，即燈開路信號LOPEN有效時，將自適應掃頻信 號FSET先增大到一預設值。在本實施例中，跳頻電路408包括電阻R7、 R8 和雙極性電晶體Q5。電阻R8 —端連接至燈開路檢測電路304以接收燈開路信號LOPEN，另一端連接至雙極性電晶體Q5的基極。雙極性電晶體Q5的 發射極電連接至電氣地，集電極電連接至電阻R7的一端，電阻R7的另一端 電連接至PWM控制電路302和電流跟隨電路401，和電流跟隨電路401 —起 共同輸出自適應掃頻信號FSET。在燈開路信號LOPEN有效(高電平)時， 雙極性電晶體Q5導通，此時自適應掃頻信號FSET為流過電阻R7的電流和 電流跟隨電路中流過電阻R4的電流之和。
故障計時電路307包括電阻R10、 二極體D2、電容C4禾I3C5。電阻RIO 一端電連接至電源電壓V^，另一端電連接至二極體D2的陽極、電容C5的一 端和PWM控制電路302以輸出故障信號FAULT,電容C5的另一端電連接至 電氣地。二極體D2的陰極電連接至電容C4的一端和燈開路檢測電路304以 接收燈開路信號LOPEN，電容C4的另一端電連接至電氣地。當燈開路信號 LOPEN無效(低電平)時，二極體D2導通，此時故障信號FAULT電壓為二 極管D2導通電壓(如0.75伏)，故障信號FAULT無效。當燈開路信號LOPEN 有效(高電平)時，二極體D2截止，電源電壓VJ1過電阻R10對電容C5 充電，當電容C5兩端電壓，即故障信號FAULT電壓上升至一預設值(如1.2 伏)時，即為預設時間tfeiiure到，故障信號FAULT有效，PWM控制電路302 會關閉整個驅動電路。預設時間t^tee由電源電壓V^、電阻R10、電容C5和 二極體D2的導通壓降共同決定。故障計時電路307也可用數字脈衝計時電路 實現。
圖4所示的根據本發明的一個實施例的多放電燈並聯驅動電路均可部分 或全部集成於同一晶片封裝中，其中的開關裝置101的拓撲即可為半橋、全 橋，也可為推挽或Nu-pulse1^。
圖5為根據本發明的多放電燈並聯驅動電路的另一個具體實施例的電路 示意圖，其中開關裝置採用Nu-pulse^拓撲，控制集成電路501集成了PWM 控制電路和開關驅動電路。本實施例還包括燈總電流採樣電路502，其包括四 個採樣電阻， 一端電連接至相應的放電燈，另一端電連接至一起，輸出流經 各放電燈的電流的加權和值IL，該加權和值IL被送至控制集成電路501，以控制PWM的佔空比，使驅動電路為放電燈提供穩定的燈電流。
根據本發明的放電燈驅動裝置可用於驅動冷陰極螢光燈(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)，亦可用於驅動外電極螢光燈(External Electrode Fluorescent Lamp, EEFL )。
根據本發明的多放電燈並聯驅動方法利用不同開路放電燈個數狀態下該 驅動電路的端電壓幅值隨工作頻率變化的原理，對所述放電燈的電流和所述 端電壓進行採樣，通過所述放電燈的電流檢測是否出現開路放電燈，通過所 述端電壓控制自適應掃頻信號進而控制工作頻率，最終點亮所有放電燈。
圖6為根據本發明的多放電燈並聯驅動方法的具體實施例的流程圖，包 括步驟A-J。
步驟A，加載輸入電壓驅動放電燈，同時設置驅動電路工作頻率為第一 預設頻率f，。
步驟B，判斷是否存在放電燈開路，如果存在放電燈開路，則進入步驟C; 如果不存在放電燈開路，即所有放電燈均被點亮，則進入步驟J。 步驟C，啟動故障計時。 步驟D，逐漸增大工作頻率。
步驟E，判斷是否存在放電燈開路，如果存在放電燈開路，則進入步驟F; 如果不存在放電燈開路，即所有放電燈均被點亮，則進入步驟I。
步驟F，判斷故障計時是否超過預設時間，如果判斷結果顯示故障計時超 過預設時間，則進入步驟H，如果判斷結果顯示故障尚未超過預設時間，則 進入步驟G。
步驟G，判斷負載網絡的端電壓是否大於等於燈點亮電壓，若負載網絡 的端電壓大於等於燈點亮電壓，則返回步驟E;若負載網絡的端電壓小於燈點
亮電壓V^e，則返回步驟D。該判斷過程通常是通過判斷整流後的端電壓採 樣信號Ws，pie是否大於等於一個預設電壓值來實現的。
步驟H，停止驅動電路工作。
步驟I，將工作頻率重新設置為第一預設頻率f皿，並將故障計時清零。步驟J，根據本發明的多放電燈並聯驅動方法結束。
在步驟D中還可包括跳頻操作，在檢測到有放電燈開路後，將工作頻率
設置為第二預設頻率fj^p，再逐漸增大工作頻率。
以上，是為了本領域技術人員理解本發明，而對本發明所進行的詳細描 述，但可以想到，在不脫離本發明的權利要求所涵蓋的範圍內還可以做出其 它的變化和修改，這些變化和修改均在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種多放電燈並聯驅動電路包括開關裝置、控制裝置、變壓器、諧振裝置和負載網絡，所述負載網絡由多個支路並聯組成，其中每個所述支路均包括鎮流電容和放電燈串聯，所述控制裝置包括開關驅動電路、PWM控制電路，其特徵在於，所述控制裝置進一步包括自適應掃頻電路、端電壓檢測電路、燈電流檢測電路和燈開路檢測電路，所述端電壓檢測電路耦接在所述負載網絡和自適應掃頻電路之間，輸出端電壓採樣信號至所述自適應掃頻電路，所述燈電流檢測電路耦接在所述負載網絡和燈開路檢測電路之間，輸出燈電流採樣信號至所述燈開路檢測電路，所述燈開路檢測電路與所述自適應掃頻電路耦接，輸出指示是否存在開路放電燈的的燈開路信號至所述自適應掃頻電路，所述自適應掃頻電路接收所述端電壓採樣信號和所述燈開路信號，輸出自適應掃頻信號至所述PWM控制電路，所述PWM控制電路耦接在所述開關驅動電路和所述自適應掃頻電路之間，根據所述自適應掃頻信號調節所述開關裝置的工作頻率。
2. 如權利要求1所述的多放電燈並聯驅動電路，其特徵在於，所述控制 裝置進一步包括故障計時電路，耦接在所述燈開路檢測電路和所述PWM控制 電路之間，為有效燈開路信號計時，當有效燈開路信號計時達到預設時間， 輸出有效故障信號至PWM控制電路。
3. 如權利要求1所述的多放電燈並聯驅動電路，其特徵在於，所述端電 壓檢測電路輸出的端電壓採樣信號與所述端電壓成比例。
4. 如權利要求1所述的多放電燈並聯驅動電路，其特徵在於，所述燈電流 檢測電路輸出的燈電流採樣信號與其相應放電燈的電流成比例。
5. 如權利要求1所述的多放電燈並聯驅動電路，其特徵在於，所述燈開 路檢測電路包括最小燈電流檢測電路、電流整流電路和電流比較電路，其中， 所述最小燈電流檢測電路，用於向所述電流整流電路輸出與流經各個放電燈 中的最小電流成比例的最小電流採樣信號，所述電流整流電路對所述最小電 流採樣信號進行半波整流，並將整流後的最小電流採樣信號輸出至所述電流 比較電路，所述電流比較電路根據所述整流後的最小電流採樣信號與第一預設值的比較結果，輸出所述燈開路信號至所述自適應掃頻電路。
6. 如權利要求1所述的多放電燈並聯驅動電路，其特徵在於，所述自適 應掃頻電路包括電壓整流電路、電壓比較電路、電壓調節電路和電流跟隨電 路，其中所述電壓整流電路接收所述端電壓採樣信號，並對其進行半波整流， 並輸出整流後的端電壓信號至所述電壓比較電路，所述電壓比較電路將所述 整流後的端電壓採樣信號和第二預設值進行比較，並輸出電壓比較信號至所 述電壓調節電路，所述電壓調節電路根據所述電壓比較信號和所述燈開路信 號調節所述電流跟隨電路的輸入電壓，所述電流跟隨電路根據所述輸入電壓， 輸出所述自適應掃頻信號至所述PWM控制電路。
7. 如權利要求2所述的多放電燈並聯驅動電路，其特徵在於，所述PWM 控制電路接收到所述有效故障信號後關閉所述驅動電路。
8. 如權利要求3所述的多放電燈並聯驅動電路，其特徵在於，所述端電 壓檢測電路為電容分壓電路。
9. 如權利要求3所述的多放電燈並聯驅動電路，其特徵在於，所述端電 壓檢測電路為電阻分壓電路。
10. 如權利要求4所述的多放電燈並聯驅動電路，其特徵在於，所述燈電 流檢測電路包括多個檢測電阻，其中每個所述檢測電阻均一端接地，另一端 連接至相應放電燈的低壓端和所述燈開路檢測電路。
11. 如權利要求5所述的多放電燈並聯驅動電路，其特徵在於，所述最小 燈電流檢測電路包括多個二極體，其陰極分別電連接至所述燈電流檢測電路， 其陽極電連接在一起，並電連接至所述電流整流電路。
12. 如權利要求6所述的多放電燈並聯驅動電路，其特徵在於，所述電壓 比較電路包括NMOS開關和電阻，所述電阻一端電連接至電源電壓，另一端 電連接至所述NMOS開關的漏極和所述電壓調節電路，輸出所述電壓比較信 號，所述NMOS開關的源極電連接至電氣地，門極電連接至所述電壓整流電 路，接收整流後的端電壓採樣信號。
13. 如權利要求6所述的多放電燈並聯驅動電路，其特徵在於，所述電壓 調節電路包括電阻、雙極性電晶體、電容和二極體，所述電阻一端電連接至電源電壓，另一端電連接至所述雙極性電晶體的集電極，所述雙極性電晶體 的基極電連接至所述電壓比較電路以接收所述電壓比較信號，所述雙極性晶 體管的發射極電連接至所述電容和所述二極體的陽極以及所述電流跟隨電 路，所述電容的另一端電連接至電氣地，所述二極體的陰極電連接至所述燈 開路檢測電路以接收所述燈開路信號。
14. 如權利要求6所述的多放電燈並聯驅動電路，其特徵在於，所述電流 跟隨電路由電流鏡電路實現。
15. 如權利要求6所述的多放電燈並聯驅動電路，其特徵在於，所述自適 應掃頻電路進一步包括跳頻電路，所述跳頻電路電連接至所述PWM控制電 路、所述燈開路檢測電路和所述電流跟隨電路，當所述跳頻電路檢測到所述 燈開路信號時，將自適應掃頻信號增大到預設值。
16. 如權利要求15所述的多放電燈並聯驅動電路，其特徵在於，所述跳 頻電路包括第一電阻、第二電阻和雙極性電晶體，所述第二電阻一端接收所 述燈開路信號，另一端連接至所述雙極性電晶體的基極，所述雙極性電晶體 的發射極電連接至電氣地，集電極電連接至所述第一電阻的一端，所述第一 電阻的另一端電連接至所述PWM控制電路和所述電流跟隨電路。
17. —種多放電燈並聯驅動方法，其特徵在於，包括以下步驟 步驟A，加載輸入電壓驅動放電燈，同時設置驅動電路工作頻率為第一預設頻率；步驟B，判斷是否存在放電燈開路，如果存在放電燈開路，則進入步驟C; 如果不存在放電燈開路，即所有放電燈均被點亮，則進入步驟J; 步驟C，啟動故障計時； 步驟D，逐漸增大工作頻率；步驟E，判斷是否存在放電燈開路，如果存在放電燈開路，則進入步驟F; 如果不存在放電燈開路，即所有放電燈均被點亮，則進入步驟I;步驟F，判斷故障計時是否超過預設時間，如果判斷結果顯示故障計時超 過預設時間，則進入步驟H，如果判斷結果顯示故障尚未超過預設時間，則進入歩驟G;步驟G，判斷負載網絡的端電壓是否大於等於燈點亮電壓，若負載網絡 的端電壓大於等於燈點亮電壓，則返回步驟E;若負載網絡的端電壓小於燈點 亮電壓，則返回步驟D;步驟H，停止驅動電路工作；步驟I，將工作頻率重新設置為第一預設頻率，並將故障計時清零； 步驟J，所述多放電燈並聯驅動方法結束。
18.如權利要求17的多放電燈並聯驅動方法，其特徵在於，在步驟D中進一步包括將工作頻率設置為第二預設頻率，再逐漸增大工作頻率。
全文摘要
本發明為一種多放電燈並聯驅動電路包括控制裝置，所述控制裝置包括開關驅動電路、PWM控制電路、自適應掃頻電路、端電壓檢測電路、燈電流檢測電路和燈開路檢測電路，端電壓檢測電路耦接在負載網絡和自適應掃頻電路之間，輸出端電壓採樣信號至自適應掃頻電路，燈電流檢測電路耦接在負載網絡和燈開路檢測電路之間，輸出燈電流採樣信號至燈開路檢測電路，燈開路檢測電路耦接在燈電流檢測電路和自適應掃頻電路之間，輸出相應的燈開路信號至自適應掃頻電路，自適應掃頻電路與PWM控制電路、燈開路檢測電路和端電壓檢測電路耦接，輸出自適應掃頻信號至PWM控制電路，PWM控制電路耦接在開關驅動電路和自適應掃頻電路之間，輸出開關控制信號至開關驅動電路。
文檔編號G09G3/36GK101583229SQ20081009957
公開日2009年11月18日 申請日期2008年5月15日 優先權日2008年5月15日
發明者任遠程, 張軍明, 磊 杜, 鄺乃興 申請人:杭州茂力半導體技術有限公司