專利名稱：多燈管電流的控制方法及其驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子驅(qū)動電路及其方法，特別是涉及多燈管電流的控制方 法及其燈管驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
平面光源可以由多根焚光燈并排而構(gòu)成，可以應(yīng)用在LCD TV或LCD監(jiān) 視器等裝置中，作為這些裝置的背光源。熒光燈的其中一種稱為冷陰極熒光燈 (CCFL， Cold Cathode Fluorescent Lamp )，業(yè)界普遍用其作為平面光源的燈管。
為讓CCFL發(fā)光，平面光源包括驅(qū)動電路，CCFL和其他電子元件是該驅(qū) 動電路的負(fù)載?，F(xiàn)有技術(shù)燈管驅(qū)動電路包括變壓器和逆變器。所述包括變壓器 和逆變器的驅(qū)動電路需要滿足條件1、可以提供足夠高的電壓，讓每根CCFL 擊穿放電；2、保證每根CCFL的電流穩(wěn)定并且基本相等，從而保證亮度的均 勻；3、保證每根CCFL中的電流波形基本為正弦，以保證發(fā)光效率及CCFL 壽命；4、 CCFL開路及變壓器輸出短路時(shí)提供保護(hù)。目前背光源在設(shè)計(jì)時(shí)都 需要參照上述要求。
現(xiàn)有燈管驅(qū)動電路一般都是串聯(lián)諧振并聯(lián)輸出的電路。圖1是一種包括上 述類型驅(qū)動電路的現(xiàn)有技術(shù)平面光源。所述平面光源包括多根CCFL燈管，每 根CCFL各配一個變壓器和一個逆變器，或者多根CCFL燈管配多個變壓器 Tl Tn接一個逆變器。另外，還提供控制電路測量燈管電流，據(jù)此控制逆變 器的輸出。所述逆變器輸入接與電網(wǎng)隔離的低壓直流，輸出交流給變壓器T1 Tn,變壓器Tl Tn升壓，每個變壓器輸出接并聯(lián)的CCFL和兩個電壓檢測電 容Cl，Cll或Cn，Cnl。所述變壓器Tl~ Tn是高漏磁變壓器，分別與電容Cl， Cll或Cn， Cnl構(gòu)成振蕩電路。其諧振波形見圖2所示，工作頻率fw在諧振頻 率f。左側(cè)，也即逆變器工作在容性模態(tài)。這樣，變壓器的漏電感和電壓檢測電 容及燈管構(gòu)成一個串聯(lián)諧振并聯(lián)輸出的電路。
工作時(shí)，變壓器Tl Tn輸出電壓并不能使CCFL擊穿，即變壓器Tl Tn
輸出電壓相對于CCFL的擊穿電壓是低壓。CCFL的擊穿并發(fā)光是通過變壓器 Tl或Tn和電容Cl， CI 1或Cn， Cnl構(gòu)成的振蕩電路起振后放大變壓器輸出電 壓而實(shí)現(xiàn)。因此，流經(jīng)CCFL的電流是正弦變化的，變壓器Tl Tn的輸出電 壓是CCFL的穩(wěn)態(tài)工作電壓，對應(yīng)工作頻率fw。
其中，CCFL的電流是通過控制逆變器的脈沖寬度或頻率來控制。具體是 將檢測到的CCFL燈管的電流作為控制電路的輸入，并與設(shè)置在控制電路的基 準(zhǔn)值比較。當(dāng)燈管電流偏離基準(zhǔn)值時(shí)，改變逆變器的輸出脈寬或頻率，使燈管 電流回到基準(zhǔn)值。但在燈管電流無法或很難檢測的情況下，無法很好地穩(wěn)定燈 管電流。
此外，上述的平面光源還存在如下技術(shù)缺陷1)當(dāng)一根CCFL開路時(shí)變 壓器輸出電壓會上升，逆變電路必須停止工作，其它CCFL也被迫停止工作， 整個背光源失效；2)由于一根CCFL接一個變壓器，而且變壓器和CCFL等 元件參數(shù)不完全相同，燈管電流的平衡度并不好；3 )每根CCFL各配一個變 壓器和一個逆變器的電路，當(dāng)CCFL比較多時(shí)，成本高昂；逆變器需要一個電 源提供和電網(wǎng)之間安全隔離的低壓直流，電源部分成本增加，因此系統(tǒng)成本依 然偏高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種提供穩(wěn)定燈管電流的多燈管驅(qū)動電路。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是還提供一種發(fā)光穩(wěn)定的平面光源。
為解決上述第一技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的提 供一種多燈管電流控制方法，所述燈管中的每一根串接有電容，所述多根串接 了電容的燈管并聯(lián)，并接在驅(qū)動變壓器的輸出繞組上，包括步驟控制變壓器 輸出電壓使其落在或接近落在預(yù)先設(shè)定的電壓和頻率關(guān)系曲線上，該關(guān)系曲線 是所要求的單根燈管電流值不變情況下所述燈管與電容串聯(lián)電路的電壓和頻 率關(guān)系曲線。
優(yōu)選地，進(jìn)一步包括接所述變壓器的輸入的逆變器，所述變壓器輸出電壓 是燈管與所述電容串聯(lián)后的電壓，所述變壓器是高漏磁變壓器，其漏感與所述
電容構(gòu)成諧振電路，所述控制變壓器輸出電壓的步驟是通過控制逆變器開關(guān)頻 率來實(shí)現(xiàn)。
優(yōu)選地，所述變壓器輸出端還并聯(lián)有分壓檢測電容，所述通過控制逆變器 開關(guān)頻率來控制變壓器輸出電壓，使其落在或接近落在預(yù)先設(shè)定的電壓和頻率
關(guān)系曲線上的步驟具體包括
通過測量所述分壓檢測電容電壓而獲得變壓器輸出電壓測量值；
比較上述的電壓測量值與當(dāng)前逆變器開關(guān)頻率下所對應(yīng)所述預(yù)先設(shè)定的 電壓和頻率關(guān)系曲線的電壓值；
如果電壓測量值大于所述曲線所對應(yīng)的電壓值，提高逆變器開關(guān)頻率，否 則降低逆變器開關(guān)頻率；或者，在所述曲線所對應(yīng)的電壓值與電壓測量值之間 差距過大情況下，如果電壓測量值大于所述曲線所對應(yīng)的電壓值，提高逆變器 輸出頻率，否則降低逆變器輸出頻率。
優(yōu)選地，在改變逆變器開關(guān)頻率的步驟之前進(jìn)一步包括步驟判斷變壓器 的輸出電壓是否為逆變器開關(guān)頻率的負(fù)指數(shù)函數(shù)，是則繼續(xù)改變逆變器開關(guān)頻 率的步驟，否則將逆變器開關(guān)頻率迅速改變到系統(tǒng)設(shè)定的最大值，然后再逐漸
優(yōu)選地，在所述關(guān)系曲線上的不同工作點(diǎn)對應(yīng)于參與諧振電路并正常工作 的不同的燈管數(shù)量，還包括步驟在當(dāng)前工作點(diǎn)等于或接近于所述對應(yīng)不同燈 管數(shù)量的工作點(diǎn)時(shí)，獲得所述燈管數(shù)量的數(shù)據(jù)。
為解決上述第二技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的提 供一種多燈管驅(qū)動電路，所述多根燈管中的每一根串接有電容，所述多根串接 了電容的燈管并聯(lián)接在驅(qū)動變壓器的輸出繞組上，其特征在于，包括工作狀態(tài) 控制單元，儲存有在所要求的單根燈管電流值不變情況下所述燈管與電容串聯(lián) 電路的電壓和頻率關(guān)系曲線的數(shù)據(jù)，并存儲有控制軟件，用于控制變壓器輸出 電壓使其落在或接近落在所述電壓和頻率關(guān)系曲線上。
優(yōu)選地，進(jìn)一步包括接所述變壓器輸入的逆變器，所述變壓器輸出端還并 聯(lián)接有至少兩個串接的分壓檢測電容，所述至少兩個分壓檢測電容之間接地， 所述變壓器是高漏磁變壓器，其漏感和所有串接燈管的電容和分壓檢測電容構(gòu)
成諧振電路，所述控制軟件通過調(diào)整逆變器的開關(guān)頻率來控制變壓器的輸出電 壓，所述開關(guān)頻率高于所述諧振電路的諧振頻率。
優(yōu)選地，進(jìn)一步包括電壓檢測單元，所述分壓檢測電容的分壓值通過電壓 檢測單元采樣獲得并輸入到所述工作狀態(tài)控制單元，作為判斷所述變壓器的輸 出電壓是否為當(dāng)前逆變器開關(guān)頻率下所述關(guān)系曲線所對應(yīng)的電壓的依據(jù)。
優(yōu)選地，所述工作狀態(tài)控制單元包括存儲單元和電壓比較單元，所述存儲 單元存儲有所述電壓和頻率關(guān)系曲線的數(shù)據(jù)和控制軟件，所述電壓比較單元用 于根據(jù)輸入的電壓檢測值與當(dāng)前逆變器開關(guān)頻率下所述關(guān)系曲線所對應(yīng)的電 壓值比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出頻率控制信號到逆變器控制其開關(guān)頻率，在所述 比較結(jié)果表明所述關(guān)系曲線所對應(yīng)的電壓值與電壓測量值之間差距過大情況 下，如果電壓測量值大于所述關(guān)系曲線所對應(yīng)的電壓值，所述控制軟件用于發(fā) 出提高逆變器開關(guān)頻率的頻率控制信號，否則發(fā)出降低逆變器開關(guān)頻率的頻率 控制信號。
優(yōu)選地，所述儲存單元還儲存有在所述關(guān)系曲線上的不同工作點(diǎn)對應(yīng)于參 與諧振電路并正常工作的不同的燈管數(shù)量的數(shù)據(jù)，在當(dāng)前工作點(diǎn)等于或接近于 所述對應(yīng)不同燈管數(shù)量的工作點(diǎn)時(shí)，控制軟件獲得所述燈管數(shù)量的數(shù)據(jù)。
以上第一"^支術(shù)方案可以看出，由于本發(fā)明多燈管電流控制方法是基于變壓 器、以及接變壓器負(fù)載的串接燈管的電容的振蕩電路來驅(qū)動燈管，這樣的振蕩 電路其振蕩曲線滿足預(yù)定的所要求的單根燈管電流值不變情況下電壓和頻率 關(guān)系曲線，控制變壓器輸出電壓使其落在或接近落在所述電壓和頻率關(guān)系曲線 上，就能保證流過燈管的電流穩(wěn)定，保證燈管發(fā)光穩(wěn)定正常，不會因電路的異
常而使得燈管發(fā)光不穩(wěn)定或不能工作；同時(shí)通過判斷電路工作點(diǎn)在所述曲線的 位置，就能得知正常工作的燈管數(shù)量，為故障排除提供依據(jù)。
以上第二技術(shù)方案可以看出，由于本發(fā)明多燈管驅(qū)動電路包括變壓器、工 作狀態(tài)控制單元以及接變壓器負(fù)載的串接燈管的電容的振蕩電路來驅(qū)動燈管， 這樣的振蕩電路其振蕩曲線滿足預(yù)定的所要求的單根燈管電流值不變情況下 電壓和頻率關(guān)系曲線，工作狀態(tài)控制單元儲存有所述曲線的數(shù)據(jù)，并存儲有控 制軟件，通過控制變壓器輸出電壓使其落在或接近落在所述電壓和頻率關(guān)系曲 線上，就能保證流過燈管的電流穩(wěn)定，保證燈管發(fā)光穩(wěn)定正常，不會因電路的
異常而使得燈管發(fā)光不穩(wěn)定或不能工作；同時(shí)通過判斷電路工作點(diǎn)在所述曲線 的位置，就能得知正常工作的燈管數(shù)量，為故障排除提供依據(jù)。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)CCFL背光源的電路圖2是圖1中變壓器輸出的頻率-電壓曲線圖3是本發(fā)明燈管驅(qū)動電路原理圖4是本發(fā)明燈管驅(qū)動電路中在保持所要求的單根燈管電流不變條件下 所要求的變壓器輸出的電壓-頻率曲線圖5是圖3中電路所固有的變壓器輸出的電壓-頻率曲線圖6是圖4和圖5的合成圖7是根據(jù)圖3所做出的本發(fā)明燈管驅(qū)動電路圖8是圖7中工作狀態(tài)控制單元的原理框圖9是圖7電路驅(qū)動不同燈管數(shù)量所固有的變壓器輸出的電壓-頻率曲線 圖組；
圖IO是圖4和圖9的合成圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明基本原理是對于采用包括變壓器漏感和串接燈管的電容的諧振來 驅(qū)動燈管的燈管驅(qū)動電路，變壓器的輸出電壓就是電容和燈管的串聯(lián)電壓，為
保持燈管電流不變，變壓器的輸出電壓和頻率需符合一定的關(guān)系曲線，即每個 頻率對應(yīng)特定的變壓器輸出電壓才能保持燈管電流不變。另外，在燈管特性確
定并且各電器元件參數(shù)固定的情況下，該驅(qū)動電路變壓器的輸出電壓和頻率存 在固有的一個諧振曲線。上述兩條曲線存在交點(diǎn)，控制燈管工作狀態(tài)使其位于 此兩曲線的交點(diǎn)上，即能控制燈管電流到設(shè)定值。
當(dāng)變壓器輸出驅(qū)動多個燈管時(shí)，如某燈管開路或諧振電路參數(shù)發(fā)生改變， 變壓器輸出電壓和頻率的固有諧振曲線就會跟著改變，這時(shí)需要控制燈管工作 點(diǎn)使其回到所述保持燈管電流不變條件下變壓器輸出電壓和頻率關(guān)系曲線上，
這樣就能保證其他燈管電流回到設(shè)定值。由于不同燈管數(shù)量，驅(qū)動電路的工作 點(diǎn)不一樣，因此判斷電路工作在哪一個頻率點(diǎn)，有助于判斷實(shí)際正常工作的燈 管數(shù)量，以作為故障排除依據(jù)下面會詳細(xì)說明本發(fā)明原理。參閱圖3,本發(fā)明以燈管串接電容并作為變壓器負(fù)載的電路結(jié)構(gòu)為例詳細(xì) 說明本發(fā)明內(nèi)容。另夕卜，所述變壓器是高漏磁變壓器，其漏感作為所述振蕩電 路的電感，和所述電容一起構(gòu)成振蕩電路。所述變壓器的輸入接逆變器的輸出。 逆變器的開關(guān)頻率輸出接變壓器的輸入，變壓器的穩(wěn)態(tài)輸出電壓高于燈管的擊 穿電壓，因此能擊穿燈管，并讓燈管工作頻率fw位于諧振頻率fo之上，如圖4 所示。圖3中變壓器的輸出電壓就是電容和燈管的串聯(lián)電壓,根據(jù)電路知識可知 Ilamp= Ic=co C Vc =co C v^V^- Vlamp2) 等式1其中，lamp是燈管電流，C是和一根燈管串接電容的電容值或等效電容值， VC是所述電容的電壓值，VTr是變壓器副邊電壓輸出值，V,amp是燈管穩(wěn)態(tài)工作 電壓值。由于燈管電壓在點(diǎn)亮狀態(tài)下基本不變，而且串聯(lián)的電容也不變，為使燈管 電流不變，即保持燈管發(fā)光穩(wěn)定，變壓器的輸出電壓和頻率必須滿足上述關(guān)系 式。圖4表示了在所要求的單根燈管電流不變的情況下，振蕩電路輸入電壓即 變壓器的輸出電壓與頻率之間必須滿足的關(guān)系曲線。圖中可以看出，振蕩電路的輸入電壓即變壓器輸出電壓與頻率成指數(shù)單調(diào)下降形態(tài)，控制變壓器輸出電 壓使其落在或接近落在該預(yù)先設(shè)定的電壓和頻率關(guān)系曲線上，才能保持所要求 的單根燈管電流不變。而所述控制變壓器輸出電壓則是通過控制逆變器開關(guān)頻 率來實(shí)現(xiàn)。如果所要求的單根燈管電流有多個，那么也對應(yīng)多條曲線。在圖3的電路中，變壓器的副邊繞組漏感和并接電容Cp以及燈管的串聯(lián) 電容C諧振，變壓器的輸出電壓是輸入電壓Vin及頻率f、副變漏感L、燈管 的串聯(lián)電容C和并接電容Cp以及燈管等效阻抗R的函數(shù)，如下式V=F(Vin， f, L， C+Cp, R) 等式2其中，f是振蕩頻率，L是變壓器的漏電感，C+Cp是所有串接電容和旁路
電容之總電容，R是燈管內(nèi)阻，Vin是變壓器原邊電壓。等式2表示了驅(qū)動電路所固有的電路特性，圖5是等式2的曲線表達(dá)。當(dāng)Vin不變，燈管穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，VTT隨fw單調(diào)變化。本發(fā)明設(shè)定電路工作在諧振頻率之上，VtT與fw成負(fù)指數(shù)函數(shù)關(guān)系，fw上升則VTr下降。上面公式可用圖5的變壓器輸出電壓與頻率關(guān)系曲線來表示。將圖4和圖5的曲線放入同一個坐標(biāo)系中，可以得到圖6。參閱圖6，圖5曲線與圖4曲線的交點(diǎn)，就是燈管穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，燈管在這點(diǎn)上工作，可以保證燈管電流為設(shè)定值，并保持不變。將圖3的電路具體化，則可以得到如圖7所示的電路。所述電路是多燈管驅(qū)動電路，包括多根并聯(lián)的冷陰極熒光燈管及其驅(qū)動電 路。所述驅(qū)動電路包括整流電路、功率因數(shù)校正電路(PFC)、逆變器、高漏 磁變壓器T1，T2、，串接冷陰極熒光燈管的電容Cn、控制電路以及檢測電路。逆變器的輸入接直接來自電網(wǎng)的高壓直流，具體是接交流電網(wǎng)直接整流輸 出或再經(jīng)由功率因數(shù)校正PFC電路升壓輸出的380 400V的高壓直流，其輸 出接到兩個高漏磁變壓器Tl， T2的并聯(lián)的原邊。兩個變壓器Tl， T2副邊的各 一異名端構(gòu)成輸出端，直接驅(qū)動串接了電容的冷陰極熒光燈管。另，變壓器 T1，T2輸出端并聯(lián)接有4個串接的電容C01、 Cll、 C21、 C02， 4個電容連接 的中點(diǎn)接到控制地。變壓器T1， T2輸出端的另一對異名端互相串接，并且串 接了兩個一樣的電阻R1、 R2。兩電阻R1、 R2之間接控制地。這兩個變壓器 Tl, T2的原邊屬于熱地，副邊屬于冷地，因此這兩個變壓器Tl, T2需要滿足 安規(guī)要求。所述多根并聯(lián)的冷陰極熒光燈管每根串接兩個電容值相等的電容Cn，兩個電容Cn分別串接在冷陰極熒光燈管兩側(cè)。串接的電容Cn的阻抗大于燈管的阻抗。因所述變壓器Tl, T2是高漏磁變壓器，所以變壓器T1，T2的漏感和串 接冷陰極熒光燈管的電容Cn構(gòu)成諧振電路，是串聯(lián)諧振串聯(lián)輸出電路。所述控制電路是單片計(jì)算機(jī)和其外圍電路，其輸入接收變壓器T1， T2的 輸出電壓采樣值，輸出接逆變器的控制端。所述控制電路包括工作狀態(tài)控制單 元，其儲存有在所要求的單根燈管電流值不變情況下所述燈管與電容串聯(lián)電路
的電壓和頻率關(guān)系曲線的數(shù)據(jù)，并固化有控制軟件，用于發(fā)出頻率控制信號， 通過控制逆變器開關(guān)頻率來控制變壓器輸出電壓、使其落在或接近落在所述電 壓和頻率關(guān)系曲線上。所述檢測電路包括電流檢測電路和電壓檢測電路。具體上，并聯(lián)在變壓器輸出端的分壓檢測電容COl、 Cll之間，以及分壓檢測電容C21、 C02之間分 別引一條導(dǎo)線到電壓檢測電路的輸入端，這些分壓檢測電容COl、 Cll、 C21、 C02的電壓經(jīng)電壓檢測電路處理后，用作變壓器Tl, T2的輸出電壓采樣值， 輸出到控制電路中的工作狀態(tài)控制單元，作為判斷所述變壓器的輸出電壓是否 為當(dāng)前逆變器開關(guān)頻率下所述關(guān)系曲線所對應(yīng)的電壓的依據(jù)。所述電阻Rl, R2兩端各引一導(dǎo)線到電流檢測電路的輸入端，經(jīng)處理后轉(zhuǎn) 換成電壓值輸入到所述控制電路。參閱圖8，控制電路中包括工作狀態(tài)控制單元，所述工作狀態(tài)控制單元包 括存儲單元810和電壓比較單元820。所述存儲單元810存儲有電壓與頻率關(guān) 系曲線數(shù)據(jù)811，所述電壓與頻率關(guān)系曲線數(shù)據(jù)是在所要求的單根燈管電流值 不變情況下所述燈管與電容串聯(lián)電路的電壓和頻率關(guān)系曲線的數(shù)據(jù)。所述存儲 單元810還存儲有固化的控制軟件812,用于控制變壓器輸出電壓使其落在或 接近落在所述電壓和頻率關(guān)系曲線上。所述電壓比較單元820根據(jù)輸入的電壓檢測值與當(dāng)前逆變器開關(guān)頻率下 所述關(guān)系曲線所對應(yīng)的電壓值比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出頻率控制信號到逆變器 控制其開關(guān)頻率，在所述比較結(jié)果表明所述關(guān)系曲線所對應(yīng)的電壓值與電壓測 量值之間差距過大情況下，如果電壓測量值大于所述關(guān)系曲線所對應(yīng)的電壓 值，所述控制軟件用于發(fā)出提高逆變器開關(guān)頻率的頻率控制信號，否則發(fā)出降 低逆變器開關(guān)頻率的頻率控制信號。所述儲存單元810還儲存有在所述關(guān)系曲線上的不同工作點(diǎn)對應(yīng)于參與 諧振電路并正常工作的不同的燈管數(shù)量的數(shù)據(jù)，在當(dāng)前工作點(diǎn)等于或接近于所 述對應(yīng)不同燈管數(shù)量的工作點(diǎn)時(shí)，控制軟件812獲得所述燈管數(shù)量的數(shù)據(jù)。在冷陰極熒光燈管附近，設(shè)置有溫度傳感器(圖未示)，所述控制電路的 輸入端接收此溫度傳感器傳來的冷陰極熒光燈管的溫度信號，輸出經(jīng)過溫度補(bǔ) 償?shù)男盘柕侥孀兤鞯目刂贫恕９ぷ鲿r(shí)，來自電網(wǎng)的電流經(jīng)過整流電路和功率因數(shù)校正電路后轉(zhuǎn)變?yōu)?80 400V的直流高壓。逆變器將所述直流高壓轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l交流電壓輸出到兩 個變壓器Tl, T2。兩個變壓器T1， T2副邊串聯(lián)以后的輸出電壓高于冷陰極熒 光燈的擊穿電壓，并通過單片機(jī)控制電路一直穩(wěn)定在一個設(shè)定的高壓。兩個變 壓器T1, T2的漏電感和串接在每一根冷陰極焚光燈中的電容Cn諧振，使通過 每一根冷陰極熒光燈中的電流為正弦波。逆變器的工作頻率高于這個諧振頻 率，因此逆變器中的開關(guān)晶體管可以方便地實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，降低開關(guān)損耗?；谏鲜鲭娐方Y(jié)構(gòu)和原理描述，本發(fā)明燈管驅(qū)動方法主要是控制燈管工作 狀態(tài)使其位于所要求的單根燈管電流值不變情況下所述變壓器輸出電壓和頻 率關(guān)系曲線上。具體包括以下步驟一、 通過測量所述分壓檢測電容電壓而獲得變壓器輸出電壓測量值；二、 比較上述的電壓測量值與當(dāng)前逆變器開關(guān)頻率下所對應(yīng)所述預(yù)先設(shè)定 的電壓和頻率關(guān)系曲線的電壓值；三、 如果電壓測量值大于所述曲線所對應(yīng)的電壓值，提高逆變器開關(guān)頻率， 否則降低逆變器開關(guān)頻率；或者，在所述曲線所對應(yīng)的電壓值與電壓測量值之 間差距過大情況下，如果電壓測量值大于所述曲線所對應(yīng)的電壓值，提高逆變 器輸出頻率，否則降低逆變器輸出頻率。步驟三所述的所述曲線所對應(yīng)的電壓值與電壓測量值之間差距過大情況， 可以是由于某燈管損壞使得實(shí)際正常工作的燈管數(shù)減少而造成，也可以是其他 電路干M成。因?yàn)閷?shí)際工作的燈管數(shù)減少會導(dǎo)致燈管串聯(lián)的等效電容C和 燈管的等效阻抗R產(chǎn)生變化，對應(yīng)等式2的變壓器的輸出電壓和頻率的函數(shù) 關(guān)系相應(yīng)會發(fā)生變化，圖9表示了一組不同正常工作的燈管數(shù)的燈管和電容串 連電壓和頻率的關(guān)系曲線。為使燈管電流穩(wěn)定不變，變壓器的輸出電壓和頻率必須同時(shí)滿足等式1。 但如果某根燈管壞掉，則由于等式2曲線的變化，使得振蕩電路的頻率上升， 當(dāng)前變壓器輸出電壓會離開等式1
然增加，有可能燒毀燈管。圖10將等式1和等式2所代表的曲線畫在了同一 個坐標(biāo)系中，等式1的曲線與等式2的每個曲線有兩個交點(diǎn)， 一個低于諧振頻 率， 一個高于諧振頻率，這說明變壓器的輸出電壓和頻率同時(shí)滿足等式l和等 式2是可行的，實(shí)際工作點(diǎn)選高于諧振頻率的點(diǎn)。當(dāng)由于燈管數(shù)變化而造成變壓器輸出電壓和頻率的關(guān)系曲線從A變化到 B時(shí)，只要變壓器的輸出電壓和頻率從與曲線A的交點(diǎn)改為與曲線B的交點(diǎn)， 燈管的電流就會保持不變。比如，當(dāng)多根并聯(lián)的燈管壞掉一根時(shí)，等式2對應(yīng) 的曲線向右上推移，表示如果要保持變壓器輸出電壓不變，電路振蕩頻率會更 高。但從圖9中可以看出，即使變壓器輸出電壓不變，流過其他正常工作的燈 管的電流已經(jīng)大于燈管壞掉前的電流。因此，需要降4氐變壓器輸出電壓VTr， 但降到何種程度，需要滿足等式l表示的電路本身屬性，才能穩(wěn)定電流到合適 位置，精確控制燈管的電流，使其發(fā)光穩(wěn)定。降低變壓器輸出電壓Vtv，可以通過提高逆變器開關(guān)頻率，直至檢測的電 壓測量值落在所述預(yù)設(shè)的滿足等式1的關(guān)系曲線上，反之，降低逆變器開關(guān)頻 率，直至檢測的電壓測量值落在所述預(yù)設(shè)的滿足等式1的關(guān)系曲線上。具體上， 如果電壓測量值大于所述曲線所對應(yīng)的電壓值，提高逆變器開關(guān)頻率，否則降 低逆變器開關(guān)頻率。實(shí)際中，可能不需要嚴(yán)格控制變壓器輸出電壓使其落在所 要求的單根燈管電流值不變情況下所述燈管與電容串聯(lián)電路的電壓和頻率關(guān) 系曲線上，這時(shí)只需要控制變壓器輸出電壓使其接近落在所述關(guān)系曲線上即 可，比如，預(yù)先設(shè)定某振蕩頻率下所述曲線所對應(yīng)的電壓值與電壓測量值之間 的最大誤差，比如正負(fù)5%，在當(dāng)前頻率下所述曲線所對應(yīng)的電壓值與電壓測 量值之間差距大于5%情況下，才調(diào)整逆變器的開關(guān)頻率進(jìn)而調(diào)整變壓器的輸 出電壓，換句話說，在當(dāng)前頻率下所述曲線所對應(yīng)的電壓值與電壓測量值之間 差距過大時(shí)，調(diào)整變壓器的輸出電壓在使其接近落在所述預(yù)先設(shè)定的電壓和頻 率關(guān)系曲線上，這個"接近"可以是5%的誤差范圍內(nèi)。通過判斷變壓器的輸出電壓和頻率工作在曲線A,曲線B或其他曲線， 還可以推測出變壓器所驅(qū)動的燈管數(shù)量。因?yàn)樵谥C振頻率之上的所述兩曲線的 不同交點(diǎn)對應(yīng)接所述振蕩電路并正常工作的不同的燈管數(shù)量，因此4艮據(jù)燈管位 于所述兩曲線的不同交點(diǎn)所對應(yīng)的工作狀態(tài)，獲得正常工作的燈管數(shù)量。由于采用單片計(jì)算器控制多燈管驅(qū)動電路，因此通過調(diào)整逆變器的頻率或 脈寬，檢測輸出電壓，代入等式l驗(yàn)算，通過逼近就可以間接準(zhǔn)確控制燈管電 流，實(shí)現(xiàn)燈管電流的智能閉環(huán)控制。由于燈管電壓隨溫度變化，因此代入上述 公式進(jìn)行驗(yàn)算的燈管電壓是經(jīng)過溫度補(bǔ)償以后的。圖9可知，由于諧振頻率與燈管數(shù)有關(guān)，當(dāng)有燈管開路時(shí)，諧振頻率會上 升，當(dāng)諧振頻率超過逆變器的開關(guān)頻率時(shí)，逆變電路就工作在容性模態(tài)。此時(shí)， 逆變器中功率晶體管零電壓開通的特性將喪失，這將會危及功率晶體管的安 全。同時(shí)V^將會變成f的正指數(shù)函數(shù)，控制規(guī)律完全顛倒。若繼續(xù)原控制規(guī)律，則VTr將升到諧振電壓峰值而損壞電路或使VTr降到最小值導(dǎo)致系統(tǒng)無法 工作。這時(shí)候，本發(fā)明提出一種極端情況下穩(wěn)定電路的方法，包括判斷變壓器的輸出電壓是否為逆變器開關(guān)頻率的負(fù)指數(shù)函數(shù)，是則繼續(xù)執(zhí) 行上述本發(fā)明燈管驅(qū)動方法步驟三中改變逆變器開關(guān)頻率的步驟，否則將逆變 器輸出頻率迅速改變到系統(tǒng)設(shè)定的最大值，然后再逐漸降低至所述關(guān)系曲線所 對應(yīng)的電壓和頻率值。此額外措施保證了驅(qū)動電路在極端情況下也能保持工作 穩(wěn)定。除上述方法外，本發(fā)明還可以讓逆變器停止工作，然后重新啟動并調(diào)整 到穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)。本發(fā)明其他方面在圖7的電路中，每一根冷陰極熒光燈管的電流是由變壓器T1， T2輸出 電壓、頻率和串接的電容Cn決定的。冷陰極焚光燈管本身的阻抗作用不大， 因此，只要串接的電容Cn相等，每根冷陰極熒光燈管的電流基本是相等的， 在頻率不變的情況下，冷陰極熒光燈管的電流是由變壓器的輸出電壓控制的。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)變壓器輸出電壓是燈管穩(wěn)態(tài)工作電壓的2.13倍時(shí)，即使燈 管穩(wěn)態(tài)電壓有10%的差異，但燈管電流只有3%的差異。因此，根據(jù)燈管穩(wěn)態(tài) 電壓的差異和希望的電流均衡度，可以推算出本方案中所需要的變壓器T1,T2 的輸出電壓。換句話說，多個燈管電流之間允許的最大誤差為3%時(shí)，對應(yīng)于 變壓器輸出電壓與燈管穩(wěn)態(tài)工作電壓的商的最小值2.13。在串連的電容其電容 值固定，工作頻率也可以固定的情況下，燈管電流僅由變壓器輸出電壓一個參
數(shù)控制，所以，本發(fā)明只要控制變壓器Tl， T2的輸出電壓，就可以輕易地控 制燈管電流在最佳水平。從以上分沖斤可知，在串連的電容和工作頻率選定情況下，本發(fā)明的燈管電 流由變壓器輸出電壓控制，并且是自動平衡的，這樣就滿足了燈管電流穩(wěn)定且 基本相等的特征；由于變壓器輸出電壓較高，并且高于燈管的擊穿電壓，因此變壓器T1，T2 是設(shè)計(jì)在高電壓輸出下工作的，因此不存在另外需要高壓擊穿燈管的問題；由于是變壓器漏感和電容諧振工作，燈管電流是正弦的； 由于本發(fā)明的燈管電流由變壓器輸出電壓控制，并且變壓器輸出是高壓， 因此當(dāng)某一燈管開路時(shí)，只要控制變壓器輸出電壓和頻率滿足上述等式1，其 它燈管工作不會受到影響，不需要停止逆變電路的工作，從而保證背光源不會 因一只燈管的開路而完全失效，系統(tǒng)的冗余度得到增加，可靠性及使用壽命都 得到提高。由此可見，本發(fā)明完全滿足冷陰極焚光多燈管驅(qū)動電路需要滿足的4個條 件；并且，比現(xiàn)有技術(shù)有更優(yōu)的技術(shù)效果，即實(shí)現(xiàn)上述的燈管電流的智能閉環(huán) 控制；光源發(fā)光穩(wěn)定，不易受故障影響；同時(shí)，采用較少的變壓器，降低了成 本；系統(tǒng)的冗余度得到增加，可靠性及使用壽命都得到提高；逆變電路中的開 關(guān)晶體管可以方便地實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，能耗降低；并且實(shí)現(xiàn)燈管故障自動檢測。以上對本發(fā)明所提供的一種燈管驅(qū)動電路及其方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文 中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明 只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù) 人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜 上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種多燈管電流控制方法，所述燈管中的每一根串接有電容，所述多根串接了電容的燈管并聯(lián)，并接在驅(qū)動變壓器的輸出繞組上，其特征在于，包括步驟控制變壓器輸出電壓使其落在或接近落在預(yù)先設(shè)定的電壓和頻率關(guān)系曲線上，該關(guān)系曲線是所要求的單根燈管電流值不變情況下所述燈管與電容串聯(lián)電路的電壓和頻率關(guān)系曲線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多燈管電流控制方法，其特征在于，進(jìn)一步包括 接所述變壓器的輸入的逆變器，所述變壓器輸出電壓是燈管與所述電容串聯(lián)后 的電壓，所述變壓器是高漏磁變壓器，其漏感與所述電容構(gòu)成諧振電路，所述 控制變壓器輸出電壓的步驟是通過控制逆變器開關(guān)頻率來實(shí)現(xiàn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多燈管電流控制方法，其特征在于，所述變壓器 輸出端還并聯(lián)有分壓檢測電容，所述通過控制逆變器開關(guān)頻率來控制變壓器輸 出電壓，使其落在或接近落在預(yù)先設(shè)定的電壓和頻率關(guān)系曲線上的步驟具體包 括通過測量所述分壓檢測電容電壓而獲得變壓器輸出電壓測量值；比較上述的電壓測量值與當(dāng)前逆變器開關(guān)頻率下所對應(yīng)所述預(yù)先設(shè)定的 電壓和頻率關(guān)系曲線的電壓值；如果電壓測量值大于所述曲線所對應(yīng)的電壓值，提高逆變器開關(guān)頻率，否 則降低逆變器開關(guān)頻率；或者，在所述曲線所對應(yīng)的電壓值與電壓測量值之間 差距過大情況下，如果電壓測量值大于所述曲線所對應(yīng)的電壓值，提高逆變器 輸出頻率，否則降低逆變器輸出頻率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多燈管電流控制方法，其特征在于，在改變逆變 器開關(guān)頻率的步驟之前進(jìn)一步包括步驟判斷變壓器的輸出電壓是否為逆變器 開關(guān)頻率的負(fù)指數(shù)函數(shù)，是則繼續(xù)改變逆變器開關(guān)頻率的步驟，否則將逆變器 開關(guān)頻率迅速改變到系統(tǒng)設(shè)定的最大值，然后再逐漸降低至所述關(guān)系曲線所對 應(yīng)的電壓和頻率值或者讓逆變器停止工作。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多燈管電流控制方法，其特征在于，在所述關(guān)系 曲線上的不同工作點(diǎn)對應(yīng)于參與諧振電路并正常工作的不同的燈管數(shù)量，還包 括步驟在當(dāng)前工作點(diǎn)等于或接近于所述對應(yīng)不同燈管數(shù)量的工作點(diǎn)時(shí)，獲得 所述燈管數(shù)量的數(shù)據(jù)。
6. —種多燈管驅(qū)動電路，所述多根燈管中的每一根串接有電容，所述多根 串接了電容的燈管并聯(lián)接在驅(qū)動變壓器的輸出繞組上，其特征在于，包括工作 狀態(tài)控制單元，儲存有在所要求的單根燈管電流值不變情況下所述燈管與電容 串聯(lián)電路的電壓和頻率關(guān)系曲線的數(shù)據(jù)，并存儲有控制軟件，用于控制變壓器 輸出電壓使其落在或接近落在所述電壓和頻率關(guān)系曲線上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的多燈管驅(qū)動電路，其特征在于，進(jìn)一步包括接所 述變壓器輸入的逆變器，所述變壓器輸出端還并聯(lián)接有至少兩個串接的分壓檢 測電容，所述至少兩個分壓檢測電容之間接地，所述變壓器是高漏磁變壓器， 其漏感和所有串接燈管的電容和分壓檢測電容構(gòu)成諧振電路，所述控制軟件通 過調(diào)整逆變器的開關(guān)頻率來控制變壓器的輸出電壓，所述開關(guān)頻率高于所述諧 振電路的諧振頻率。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的多燈管驅(qū)動電路，其特征在于，進(jìn)一步包括電壓 檢測單元，所述分壓檢測電容的分壓值通過電壓檢測單元采樣獲得并輸入到所 述工作狀態(tài)控制單元，作為判斷所述變壓器的輸出電壓是否為當(dāng)前逆變器開關(guān) 頻率下所述關(guān)系曲線所對應(yīng)的電壓的依據(jù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多燈管驅(qū)動電路，其特征在于，所述工作狀態(tài)控 制單元包括存儲單元和電壓比較單元，所述存儲單元存儲有所述電壓和頻率關(guān) 系曲線的數(shù)據(jù)和控制軟件，所述電壓比較單元用于根據(jù)輸入的電壓檢測值與當(dāng) 前逆變器開關(guān)頻率下所述關(guān)系曲線所對應(yīng)的電壓值比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出頻 率控制信號到逆變器控制其開關(guān)頻率，在所述比較結(jié)果表明所述關(guān)系曲線所對 應(yīng)的電壓值與電壓測量值之間差距過大情況下，如果電壓測量值大于所述關(guān)系 曲線所對應(yīng)的電壓值，所述控制軟件用于發(fā)出提高逆變器開關(guān)頻率的頻率控制 信號，否則發(fā)出降低逆變器開關(guān)頻率的頻率控制信號。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多燈管驅(qū)動電路，其特征在于，所述儲存單 元還儲存有在所述關(guān)系曲線上的不同工作點(diǎn)對應(yīng)于參與諧振電路并正常工作 的不同的燈管數(shù)量的數(shù)據(jù)，在當(dāng)前工作點(diǎn)等于或接近于所述對應(yīng)不同燈管數(shù)量 的工作點(diǎn)時(shí)，控制軟件獲得所述燈管數(shù)量的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種多燈管電流控制方法以及驅(qū)動電路，所述燈管中的每一根串接有電容，所述多根串接了電容的燈管并聯(lián)，并接在驅(qū)動變壓器的輸出繞組上，所述方法包括步驟控制變壓器輸出電壓使其落在或接近落在預(yù)先設(shè)定的電壓和頻率關(guān)系曲線上，該關(guān)系曲線是所要求的單根燈管電流值不變情況下所述燈管與電容串聯(lián)電路的電壓和頻率關(guān)系曲線。本發(fā)明可以精確控制燈管的電流，使燈管發(fā)光穩(wěn)定，在存在干擾情況下仍能保持電路工作正常。
文檔編號H05B41/16GK101155454SQ200610141779
公開日2008年4月2日 申請日期2006年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月30日
發(fā)明者楊東平 申請人:唯冠科技(深圳)有限公司