專利名稱：用于ccfl的驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于冷陰極熒光燈(Cold Cathode FluorescentLamp，CCFL)的驅(qū)動裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于CCFL的驅(qū)動裝置，其能夠容易地提供啟動該燈所需的高輸出。
背景技術(shù)：
冷陰極熒光燈(CCFL)是將熒光材料涂覆在其玻璃管的內(nèi)壁上。CCFL燈具有連接到密封有幾十托氣體混合物和預(yù)定量水銀的管的兩端的電極。CCFL具有很多優(yōu)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15,000到60,000小時的長使用壽命。因此，它作為LCD背光中的照明設(shè)備被很好地使用。
然而，如果不施加電流，CCFL呈現(xiàn)高阻抗，一旦燈被點亮，則阻抗變小。因此，啟動該燈需要至少1300V的高電場能，一旦燈被點亮，則需要大約800V。
因此，用于CCFL的驅(qū)動裝置應(yīng)該根據(jù)開燈/關(guān)燈條件提供合適的電場能。
圖1是示出用于CCFL的驅(qū)動裝置的電路圖。參考圖1，用于CCFL 10的驅(qū)動裝置包括振蕩器11，用于提供參考信號；脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動器12，用于通過預(yù)定比率對從振蕩器11輸出的參考信號進(jìn)行分頻，并將分頻后的信號和從外部施加的PWM變暗控制信號進(jìn)行比較，以輸出具有調(diào)節(jié)后的開/關(guān)占空比(on/off dutyrate)的PWM開關(guān)控制信號；逆變器13，用于響應(yīng)于從PWM驅(qū)動器輸出的開關(guān)控制信號執(zhí)行接通和斷開，并將直流電轉(zhuǎn)換為預(yù)定頻率的交流電；以及諧振電路14，用于將從逆變器13輸出的預(yù)定頻率的交流電輸出至燈10。
逆變器13包括在電流輸入端和接地之間串聯(lián)連接的半橋結(jié)構(gòu)的兩個開關(guān)設(shè)備SW1、SW2。開關(guān)設(shè)備SW1、SW2交替接通/斷開以輸出預(yù)定頻率的交流電。從逆變器13輸出的交流電通過諧振電路14施加到燈10。
PWM驅(qū)動器12將從振蕩器11輸出的預(yù)定頻率的參考信號2分頻，并響應(yīng)于PWM控制信號VPWM，調(diào)節(jié)分頻后的信號的開/關(guān)占空比，以控制燈10的亮度。
在用于這種結(jié)構(gòu)的CCFL的驅(qū)動裝置中，當(dāng)逆變器13的開關(guān)速度固定時，通過使用PWM驅(qū)動器12僅控制開關(guān)設(shè)備SW1、SW2的開/關(guān)占空比，獲得啟動燈所需的高電場能。
圖2是用于解釋在啟動燈的情況下傳統(tǒng)CCFL的驅(qū)動功能的時序圖，其中，(a)和(b)分別為應(yīng)用到開關(guān)設(shè)備SW1、SW2的開關(guān)控制信號，以及(c)為在應(yīng)用如(a)和(b)所示的開關(guān)控制信號情況下施加至燈10的輸出電流。參考圖2(a)和圖2(b)，通常，如果燈需要被點亮?xí)r，最大占空比的開關(guān)控制信號施加到逆變器，直到燈10從熄滅狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)辄c亮狀態(tài)。在燈10被點亮之后，根據(jù)指定的亮度調(diào)節(jié)占空比。
然而，如上所述，在使用半橋結(jié)構(gòu)的逆變器13的情況下，兩個開關(guān)設(shè)備SW1、SW2不會同時開啟，因此最大占空比為50％或更小。這樣不可能滿足啟動燈所需的電壓。同樣，在用于啟動燈的電壓不能充分提高的情況下，燈的運行將會不穩(wěn)定，例如閃爍。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決前述現(xiàn)有技術(shù)的問題提出本發(fā)明，因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于冷陰極熒光燈(CCFL)的驅(qū)動裝置，其能夠容易地提供啟動燈所需的高輸出。
根據(jù)用于實現(xiàn)該目的的本發(fā)明的一個方面，提供一種用于冷陰極熒光燈(CCFL)的驅(qū)動裝置，包括振蕩器，用于基于調(diào)諧電阻器和調(diào)諧電容器進(jìn)行振蕩；脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動器，用于以預(yù)定比率對從振蕩器輸出的信號進(jìn)行分頻，并響應(yīng)于控制亮度以產(chǎn)生開關(guān)控制信號的PWM控制信號，來調(diào)節(jié)分頻后的信號的開/關(guān)占空比；逆變器，用于將直流電轉(zhuǎn)換為預(yù)定頻率的交流電，逆變器包括多個半橋結(jié)構(gòu)的開關(guān)設(shè)備，響應(yīng)于從PWM驅(qū)動器輸出的開關(guān)控制信號交替接通和斷開；諧振電路，用于將從逆變器輸出的交流電作為燈驅(qū)動電壓輸出；反饋電路，用于通過應(yīng)用到燈的電壓的反饋來檢測燈的熄滅，并根據(jù)熄滅檢測，輸出電流控制信號；以及電流控制器，用于響應(yīng)于反饋電路的熄滅檢測信號，控制流進(jìn)振蕩器的調(diào)諧電容器的電流量，使得在點亮狀態(tài)下通過燈的調(diào)諧電容器電流大于在熄滅狀態(tài)下的調(diào)諧電容器電流。
通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和其它優(yōu)點會更容易理解，其中
圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)的用于冷陰極熒光燈(CCFL)的驅(qū)動裝置的電路圖；圖2是示出現(xiàn)有技術(shù)的用于CCFL的驅(qū)動裝置的操作的時序圖；圖3是示出本發(fā)明的用于CCFL的驅(qū)動裝置的方框圖；圖4是示出本發(fā)明的用于CCFL的驅(qū)動裝置的操作的時序圖；圖5是示出本發(fā)明的用于CCFL的驅(qū)動裝置的電流控制器的詳細(xì)電路圖；圖6是示出本發(fā)明的用于CCFL的驅(qū)動裝置的反饋電路的詳細(xì)電路圖；以及圖7是示出本發(fā)明的用于CCFL的驅(qū)動裝置的仿真結(jié)果的曲線圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖3是示出本發(fā)明的用于冷陰極熒光燈(CCFL)的驅(qū)動裝置的整個結(jié)構(gòu)的方框圖。
參考圖3，本發(fā)明的用于CCFL的驅(qū)動裝置包括振蕩器31，用于基于調(diào)諧電阻器和調(diào)諧電容器進(jìn)行RC振蕩；脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動器32，用于以預(yù)定比率對從振蕩器31輸出的信號進(jìn)行分頻，并響應(yīng)于用于控制亮度以產(chǎn)生開關(guān)控制信號的PWM控制信號，來調(diào)節(jié)分頻后的信號的開/關(guān)占空比；逆變器33，用于將直流電轉(zhuǎn)換為預(yù)定頻率的交流電，逆變器包括多個半橋結(jié)構(gòu)的開關(guān)設(shè)備SW1、SW2，響應(yīng)于從PWM驅(qū)動器32輸出的開關(guān)控制信號交替接通和斷開；諧振電路34，用于將從逆變器33輸出的預(yù)定頻率的交流電輸出到燈30；反饋電路35，用于通過施加到燈30的電壓反饋來檢測燈的熄滅；以及電流控制器36，用于在應(yīng)用表示關(guān)燈狀態(tài)的信號的情況下，增加振蕩器31的電容器電流，在應(yīng)用表示開燈狀態(tài)的信號的情況下，將振蕩器31的電容器電流減小到參考等級。
振蕩器31是普通RC振蕩器，振蕩頻率由振蕩器31中的調(diào)諧電阻器(未示出)和調(diào)諧電容器(未示出)確定。此外，振蕩器31的振蕩頻率與調(diào)諧電容器的電流成比例地增加。也就是，應(yīng)用到振蕩器31的調(diào)諧電容器電流的增加同樣引起振蕩頻率的增加。RC振蕩器31的這種特性在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的。
本發(fā)明的用于CCFL的驅(qū)動裝置還包括反饋電路35和電流控制器36。應(yīng)用于振蕩器31的偏壓電流根據(jù)開燈/關(guān)燈狀態(tài)改變，以更改振蕩器31輸出的頻率。因此，為了提供啟動燈30所需的電場能，逆變器33的開關(guān)速度被進(jìn)一步加速，直到燈從熄滅狀態(tài)變成點亮。
關(guān)于PWM驅(qū)動器32，標(biāo)號321(未說明)表示除法器-Td發(fā)生器，其將從振蕩器31輸出的頻率進(jìn)行2分頻，并產(chǎn)生PWM開關(guān)信號。同樣，邏輯設(shè)備322-324是用于將從除法器-Td發(fā)生器321輸出的參考時鐘和PWM控制信號VPWM進(jìn)行邏輯結(jié)合的裝置，其中，PWM控制信號VPWM是調(diào)節(jié)PWM開關(guān)信號的開/關(guān)占空比的亮度控制信號。與門(AND gate)325和326將表示燈30的任何錯誤的控制信號VCz和PWM開關(guān)信號進(jìn)行邏輯結(jié)合。如果施加表示任何錯誤的控制信號(例如，邏輯0)，則輸出邏輯0以停止逆變器33的操作。這個PWM驅(qū)動器32可以設(shè)置為與傳統(tǒng)PWM驅(qū)動器相同，也可可設(shè)置為不同。
圖4是示出啟動本發(fā)明的用于CCFL的驅(qū)動裝置的操作的時序圖。在圖4中，(a)示出從振蕩器31輸出的參考信號，(b)和(c)示出從PWM驅(qū)動器32施加到逆變器的兩個開關(guān)設(shè)備SW1、SW2的開關(guān)控制信號，以及(d)示出通過諧振電路34施加到燈30的驅(qū)動電壓。
如圖4所示，在本發(fā)明的用于CCFL的驅(qū)動裝置中，如果燈30需要被點亮，振蕩器31輸出比在開燈狀態(tài)下的頻率更高的信號。PWM驅(qū)動器32基于該較高頻率的信號控制逆變器33的開關(guān)操作。因此，隨著逆變器33的開關(guān)速度的增加，施加到燈30的輸出電壓也同樣增加。此外，如果燈30被點亮，振蕩器31輸出比之前低的頻率。PWM驅(qū)動器32和逆變器33基于較低的頻率操作，因此，接通/切斷更緩慢。從而，在燈點亮的情況下輸出到燈30的電壓低于在燈熄滅的情況下輸出到燈30的電壓。
在上述燈點亮情況下，振蕩器31的輸出頻率是為CCFL的普通驅(qū)動裝置設(shè)置的參考頻率。在燈熄滅情況下，振蕩器31的輸出頻率高于該參考頻率。實際上，通過將在燈熄滅情況下的頻率設(shè)置成高于在燈點亮情況下頻率的1.5倍，能夠獲得啟動燈30所需的電壓電平。
以下，對于本發(fā)明的用于CCFL的驅(qū)動裝置，將更詳細(xì)地說明用于調(diào)節(jié)振蕩器31的頻率的反饋電路35和電流控制器36。
圖5是示出本發(fā)明的用于CCFL的驅(qū)動裝置的電流控制器36的詳細(xì)電路圖。
參考圖5，電流控制器36包括緩沖器361，用于接收參考電壓Vref；第一晶體管Q1，具有通過電阻器RT接地的發(fā)射極，以及連接到緩沖器361的輸出端的基極；電流中繼器362，包括具有第二晶體管Q2，該第二晶體管Q2的基極和集電極共同連接到第一晶體管Q1的集電極，以及第三和第四晶體管Q3、Q4，每個均具有分別連接到第二晶體管Q2的基極和發(fā)射極的基極和發(fā)射極；第五晶體管Q5，用于響應(yīng)于電流控制信號Fc導(dǎo)通/截至，晶體管Q5的集電極和發(fā)射極連接在第三晶體管Q3的集電極和接地之間；第一電流反射鏡(current mirror，也稱鏡像電流源)363，包括發(fā)射極接地的第六晶體管Q6，其集電極和基極連接到第三晶體管Q3的集電極，以及發(fā)射極接地的第七晶體管Q7，其基極連接到第三晶體管Q3的集電極；第二電流反射鏡364，包括發(fā)射極接地的第八晶體管Q8，其集電極和基極連接到第四晶體管Q4的集電極，以及發(fā)射極接地的第九晶體管Q9，其基極連接到第四晶體管Q4的集電極；以及第三電流反射鏡365，包括第十晶體管Q10，其集電極和基極共同連接到第七和第九晶體管Q7、Q9的集電極，以及第十一晶體管Q11，其基極和發(fā)射極分別連接到第十晶體管Q10的基極和發(fā)射極，并且第十晶體管Q10的集電極連接到振蕩器31的調(diào)諧電容器(未示出)。
對于如上設(shè)置的電流控制器36的操作，首先，電流中繼器362的參考電流IREF由參考電壓Vref和電阻器RT確定。參考電流IREF由下面的等式1來表示IREF=VrefRT]]>...等式1與參考電流IREF基本相同的電流流進(jìn)第三晶體管Q3和第四晶體管Q4的集電極。以下，第三晶體管Q3的集電極電流稱作啟動(start)電流Istart，以及第四晶體管Q4的集電極電流稱作標(biāo)準(zhǔn)電流Inormal。
此外，響應(yīng)于來自反饋電路35的電流控制信號FC，確定第一電流反射鏡363的操作。也就是，在關(guān)燈的情況下，如果應(yīng)用來自反饋電路35的低電平電流控制信號FC，第五晶體管Q5截止，并且啟動電流Istart作為第一電流反射鏡363的參考電流輸入。然后啟動電流Istart被第一電流反射鏡363傳遞到第三電流反射鏡365。相反地，在開燈的條件下，如果應(yīng)用來自反饋電路35的高電平電流控制信號FC，第五晶體管Q5導(dǎo)通，以使流進(jìn)第三晶體管Q3的集電極的啟動電流Istart旁路接地。因此，第一電流反射鏡363不操作，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將流進(jìn)第四晶體管Q4的集電極的電流Inormal應(yīng)用到第三電流反射鏡365的第十晶體管Q10。
然后，第三電流反射鏡365反射輸入到第三電流反射鏡365的第十晶體管Q10的電流，并且將其作為振蕩器31的調(diào)諧電容器電流ICT。
結(jié)果，在開燈的情況下，第三電流反射鏡365的輸出電流由等式Ict＝Inormal來表示，以及在關(guān)燈的情況下，由Ict＝Inormal+Istart表示。在此，振蕩器31的輸出頻率或振蕩頻率與施加到調(diào)諧電容器的電流ICT成比例。因此，在關(guān)燈的情況下的振蕩頻率大于在開燈情況下的振蕩頻率。
如上所述，從振蕩器31輸出的更高的振蕩頻率使逆變器33的開關(guān)速度增加，從而增加了諧振電路34的輸出電壓。
反饋電路35檢查燈30的電壓，以確保如上所述的電流控制器36的操作，判斷燈30是開還是關(guān)的狀態(tài)，然后由此將電流控制信號Fc施加到電流控制器36。
因此，在啟動燈30時，振蕩器31輸出高振蕩頻率，直到燈30點亮。這增加了逆變器33的開關(guān)速度，使得將應(yīng)用到燈30的輸出電壓增大到適合啟動燈30的電平(大約1300V)。同樣，如果通過高輸出電壓啟動了燈30，從而阻抗降低，則反饋電路35檢測到這種情況并輸出高電平的電流控制信號FC。這減小了振蕩器31的振蕩頻率，并減小逆變器33的開關(guān)速度，將施加到燈30的輸出電壓調(diào)節(jié)到開燈情況下所需的電壓(大約800V)。
圖6是示出如上所述的反饋電路35的實例的電路圖。用于檢測開燈/關(guān)燈狀態(tài)的反饋電路包括第一比較器351，用于將施加到燈30的電壓OVP(例如，2.5V)與參考電壓(例如，2.5V)進(jìn)行比較；開關(guān)352，用于響應(yīng)于第一比較器351的結(jié)果，在電壓OVP大于2.5V時接通，以及在電壓OVP等于或小于2.5V時斷開；電流源353，通過開關(guān)352和電容器C接地；第二比較器354，用于將電流源353、電容器C和開關(guān)352的接觸電壓與參考電壓0.7V進(jìn)行比較，并且如果接觸電壓大于參考電壓則輸出邏輯1，如果接觸電壓小于參考電壓則輸出邏輯0；以及RS鎖存器355，其輸入端S連接到第二比較器354的輸出端，輸出端Q連接到電流控制器36的第五晶體管Q5。
在關(guān)燈的情況下，輸入到第一比較器351的電壓OVP變?yōu)榈碗娖?大約2.5V或更小)。因此，第一比較器351的輸出變成低電平，使得開關(guān)352斷開，并且電流源353的電流施加到電容器C。從而，電容器C上的充電電壓增加，并且第二比較器354的輸出變成高電平(邏輯1)。由于輸入邏輯1，RS鎖存器355輸出低電平信號。也就是，施加到電流控制器36的電流控制信號FC變?yōu)榈碗娖健?br>
相反，在開燈情況下，輸入到第一比較器351的電壓OVP變?yōu)閰⒖茧娖?大約2.5V)或更高，因此使得開關(guān)接通。如果開關(guān)352接通，來自電流源的電流被旁路接地，電容器C上的充電電壓幾乎減小到0。因此，第二比較器354輸出低電平信號(邏輯0)，以及RS鎖存器355的輸出變成高電平。也就是，施加到電流控制器36的電流控制信號FC變?yōu)楦唠娖健?br>
根據(jù)上述功能，反饋電路35將表示開燈/關(guān)燈狀態(tài)的電流控制信號FC施加到電流控制器36。
圖7是示出本發(fā)明的用于CCFL的驅(qū)動裝置的仿真結(jié)果的曲線圖。
圖7(a)示出在啟動本發(fā)明的用于CCFL的驅(qū)動裝置的情況下，從反饋電路35施加到電流控制器36的電流控制信號FC。如果燈30不點亮，則輸出低電平信號，以及在燈點亮后，輸出高電平信號。
圖7(b)示出在啟動本發(fā)明的用于CCFL的驅(qū)動裝置的情況下，從振蕩器31輸出的頻率信號。關(guān)燈狀態(tài)下的頻率大于開燈狀態(tài)下的頻率。
此外，圖7(c)和(d)均示出應(yīng)用到根據(jù)本發(fā)明的用于CCFL的驅(qū)動裝置的逆變器33的開關(guān)設(shè)備SW1、SW2的開關(guān)控制信號。從燈30需要被點亮?xí)r的時間點開始輸出脈沖類型開關(guān)控制信號。開燈狀態(tài)之前的脈沖周期比開燈之后的脈沖周期快。脈沖周期對應(yīng)于開關(guān)速度。前述的仿真曲線圖能夠保證對上述用于CCFL的驅(qū)動裝置的功能的理解。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，半橋結(jié)構(gòu)的逆變器在關(guān)燈的狀態(tài)下開關(guān)速度增加，使得啟動燈所需的電壓電平能夠被輕易地滿足，并且燈也可以被穩(wěn)定點亮。
盡管結(jié)合優(yōu)選實施例示出和描述了本發(fā)明，但是顯然，在不背離通過權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以做出修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種用于冷陰極熒光燈(CCFL)的驅(qū)動裝置，包括振蕩器，用于基于調(diào)諧電阻器和調(diào)諧電容器進(jìn)行振蕩；脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動器，用于以預(yù)定比率對從所述振蕩器輸出的信號進(jìn)行分頻，并響應(yīng)于用于控制亮度以產(chǎn)生開關(guān)控制信號的PWM控制信號來調(diào)節(jié)分頻后的信號的開/關(guān)占空比；逆變器，用于將直流電轉(zhuǎn)換為預(yù)定頻率的交流電，所述逆變器包括多個半橋結(jié)構(gòu)的開關(guān)裝置，所述開關(guān)裝置響應(yīng)于從所述PWM驅(qū)動器輸出的所述開關(guān)控制信號交替接通和斷開；諧振電路，用于將從所述逆變器輸出的所述交流電作為燈驅(qū)動電壓輸出；反饋電路，用于通過施加到所述燈的電壓反饋，檢測所述燈的熄滅，并根據(jù)所述熄滅檢測來輸出電流控制信號；以及電流控制器，用于響應(yīng)于所述反饋電路的熄滅檢測信號，控制流進(jìn)所述振蕩器的所述調(diào)諧電容器的電流量，使得在點亮狀態(tài)下流過所述燈的調(diào)諧電容器電流大于在熄滅狀態(tài)下的調(diào)諧電容器電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其中，所述電流控制器包括緩沖器，用于接收參考電壓；第一晶體管，具有通過電阻器接地的發(fā)射極，以及連接到所述緩沖器的輸出端的基極；電流中繼器，包括第二晶體管，具有共同連接到所述第一晶體管的集電極的基極和集電極；以及第三和第四晶體管，每個均分別具有共同連接到所述第二晶體管的基極和發(fā)射極的基極和發(fā)射極；第五晶體管，用于響應(yīng)于所述電流控制信號執(zhí)行導(dǎo)通/截至，所述晶體管的集電極和發(fā)射極連接在所述第三晶體管的集電極和接地之間；第一電流反射鏡，包括發(fā)射極接地的第六晶體管，所述第六晶體管的集電極和基極連接到所述第三晶體管的所述集電極；以及發(fā)射極接地的第七晶體管，所述第七晶體管的基極連接到所述第三晶體管的所述集電極；第二電流反射鏡，包括發(fā)射極接地的第八晶體管，所述第八晶體管的集電極和基極連接到所述第四晶體管的集電極；以及發(fā)射極接地的第九晶體管，所述第九晶體管的基極連接到所述第四晶體管的所述集電極；以及第三電流反射鏡，包括第十晶體管，所述第十晶體管的集電極和基極共同連接到所述第七和第九晶體管的所述集電極；以及第十一晶體管，所述第十一晶體管的基極和發(fā)射極連接到所述第十晶體管，并且所述第十一晶體管的集電極連接到所述振蕩器的所述調(diào)諧電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動裝置，其中，所述反饋電路包括第一比較器，用于通過所述電壓反饋，將施加到所述燈的所述電壓與第一參考電壓進(jìn)行比較；開關(guān)，用于響應(yīng)于所述第一比較器的結(jié)果來接通/斷開；電流源，通過所述開關(guān)和通過電容器接地；第二比較器，用于將所述電容器的電壓與第二參考電壓進(jìn)行比較；以及SR鎖存器，用于通過設(shè)置端接收從所述第二比較器輸出的信號，并且將所述電流控制信號輸出到輸出端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于CCFL的驅(qū)動裝置，其能夠容易地提供啟動燈所需的高輸出。在該裝置中，振蕩器根據(jù)開燈狀態(tài)或關(guān)燈狀態(tài)提供參考電壓。根據(jù)本發(fā)明，振蕩器的調(diào)諧電容器電流增加，使得關(guān)燈狀態(tài)下的逆變器的開關(guān)速度比開燈狀態(tài)下的開關(guān)速度快，從而，滿足了啟動燈所需的電壓。
文檔編號H05B41/14GK1886020SQ20061008365
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
發(fā)明者孔正喆, 閔丙雲(yún) 申請人:三星電機株式會社