具有独立调节频率和占空度冷阴极荧光灯的电路制造技术

两个独立控制的变量，即对输出驱动器的驱动波形的频率和占空度，可被用来使冷阴极荧光灯（ＣＣＦＬ）的工作最优化。驱动波形的频率可被用来控制在ＣＣＦＬ电路中压电变换器（ＰＺＴ）的增益。可是，驱动波形的占空度可被用来控制在ＰＺＴ输入端处正弦波形的幅度，从而，控制通过该ＣＣＦＬ的电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冷阴极荧光灯(CCFL)，具体来说，涉及一种最佳地操作该CCFL的方法。本方法包括调节驱动波形的频率再加上调节该驱动波形的占空度。
技术介绍
液晶显示器(LCD)在电-子
中是众所周知的。在笔记本电脑中最大功耗装置中的一种就是用于它的LCD的背光屏。LCD通常采用冷阴极荧光灯(CCFL)作为背光照明。不过，为了正常工作，CCFL需要高压的交流电源供给。准确地说，CCFL在约50kHz时一般需要600Vrms。而且，CCFL的启动电压可以是它正常工作电压的两倍那样高。因此，即使是启动CCFL工作也需要超过1000Vrms。在最适宜的应用中，在笔记本电脑中的电池必须产生供CCFL所需的交流高压。为提高重要的电池寿命，一种有效的方法是需要把这直流低压转换成必需的交流电压。在现有技术中，磁变换器已提供了上述的转换。不过，从经常要减小空间这个局限性来看，磁变换器在笔记本电脑中正在变得不实用了。为此，一般比它们同类产品磁变换器小好多的压电变换器越来越被用来为CCFL提供DC/AC变换。压电变换器(PZT)依靠两个固有的效应来提供在笔记本电脑应用中所需高的电压增益。首先，在非直接的效应中，对PZT施加的一输入电压使其在尺寸上有变化，从而使这PZT以声频作振动，其次，在直接效应中，引起的PZT振动导致产生一输出电压。PZT的电压增益由在本领域中技术人员所熟知的它的物理结构所决定的，所以不在本文中作详细描述。因为PZT具有强烈的电压增益与频率的关系，所以这PZT应在非常接近它的谐振频率(例如，在10％之内)的一个频率时被驱动。图1A示出在2001年5月29日授权与Fujimura等人的第6,239,558号美国专利中描述的现有技术CCFL电路100A(在下文，简称Fujimura)CCFL电路具极用于控制由P型晶体管104和N型晶体管105形成的半桥路的两根输入线102和103。输入线102和103接收示于图1B中的非重叠时钟信号。在一实施例中，提供到P型晶体管104栅极的时钟信号121可在由电池101提供的电压VBATT(从而关断那个晶体管)和VBATT-VGS之间变化，其中VGS是晶体管104的栅-源电压(从而开通那个晶体管)。在这个实施例中，提供到n型晶体管105栅极的时钟信号122，可在电压VGS(从而开通那个晶体管)和VSS(例如，地)之间变化(从而关断那个晶体管)。最佳的是，不论P型晶体管104还是N型晶体管105按时在任何点上是通导的，从而于节点N1处提供在VSS和VBATT之间变化的脉冲方波。不过，在实际上，为了可靠的工作必须在晶体管104和105的通导态之间存在一些延迟。因此，举例来说，可包括与时钟信号121和122有关联的延迟119和120来保证晶体管104和105不在相同时间通导，从而防止不希望有的能量损耗。在CCFL电路100A中，电感器106和电容器107起着滤波器的作用以在节点N1处把脉冲方波变换成在节点N2处的正弦形波。注意，CCFL电路100的PZT108通常包括大的输入电容。所以，在某些实施例中，可消除电容器107。PZT108不仅包括耦合到节点N3的一个输出端，而且，还包括分别耦合到节点N2和VSS的两个输入端(在图1A中由两水平板代表)。重要的是，在节点N3(在PZT108的输出)处的正弦波形具有比在节点N2(在PZT108的输入)处较大的正弦波形。照这样，CCFL110的输入端接收高电位的AC信号。CCFL110的输出端，即节点N4，通过电阻113被耦合到VSS。正如Fujimura所说明的那样，流经电阻113的电流可在节点N4处通过线118检测到，于是利用整流器(通常是包括一个或多个两极管逼使电流在一个方向上)从AC变换到DC，以提供与CCFL电流成正比的电压。误差信号放大器EA把这已整流的电压与一设定的参考电压作比较，于是输出这两个电压之间的差把它作为放大的比较结果。这已放大的信号控制受电压控制的振荡器(VCO)，它把频率信号输出到驱动电路。这驱动电路把非重叠时钟信号提供到晶体管104和105。因此，上述的控制回路采用频率来控制通过CCFL110的电流。准确地说，正如在本领域中的技术人员所熟知的，PZT108具有一个特征频率响应。图1C示出对PZT108画出的电压增益对频率的关系曲线图，其中假设了忽略电感器106和电容器107的作用。通常，正如由输出电压曲线150所指出的，PZT的初始驱动频率起始于高的频率位置上，然后减小到直至该电压增益超过参考电压191时为止，这参考电压191相当于CCFL最小的启动电压(例如，到电压增益152)。在该点上，CCFL开始工作，从而，正如由输出电压曲线160所示，对PZT引入一负载。PZT在它的谐振频率时达到最佳的性能，即在谐振频率163处。但是，接近于零开始的并增加到谐振频率163的诸频率导致PZT的不稳定的和/或效率差的工作，因此不彩用。所以，在CCFL工作期间，PZT较佳地被维持在频率161和162之间。重要的是，回过来参考图1A，改变在线102和103上的非重叠时钟信号的驱动频率会有在节点N1处的脉冲波形和在节点N2和N3处的正弦波形相应的频率变化。当这些波形的频率改变时，流经CCFL110的电流也会改变。CCFL电路100A的缺点中的一个缺点是在由电池101提供的输入电压上大的变化(例如，7-24V)造成驱动频率很大的变化。具体地说，在高的输入电压时，驱动电流可显著地增加以把灯管电流维持在所需之值。不过，正如关于图1C所指出的，最有效的PZT的工作发生于靠近谐振频率163处。所以，高的频率可迫使PZT108进入效率差的工作区中(即进入低增益区)。图1D示出也是由Fujimura描述的CCFL电路100B，它是用于通过控制占空度来调节PZT108的输出电压。注意，在该图中同样的参考数字指的是同样的部件。在CCFL电路100B中，电阻111和112是在节点N3和VSS之间串联连接的，从而形成分压器。照这样，连接到在电阻111和112之间节点N5的线117被用作在节点N3处检测PZT108的输出电压。误差信号放大器EA再一次把这已整流的电压与一设定的参考电压作比较。这已放大的EA输出信号控制脉冲宽度调制(PWM)振荡电路。这PWM振荡电路本身又控制对驱动器的驱动波形的占空度，这驱动器产生对晶体管104和105的非重叠时钟信号。在一实施例中，当这个驱动波形的占空度增加时，P型晶体管104通导时间较长，而n型晶体管105通导时间较短，从而增加了在节点N3处信号的幅度。因此，该CCFL电路100B的控制回路设法通过控制对驱动器的根据在节点N3处正弦波形幅度的驱动波形之占空度来调节CCFL110的亮度。在另一由Fujimura描述的实施例中，通过线116可把电阻111和112连接到节点N2。这个控制回路将设法通过控制对驱动器的根据在节点N2处正弦波形幅度的驱动波形之占空度来调节CCFL110的亮度。不过，因为在节点N2和N3处的正弦波形相对于地并不对称，所以，标准的整流电路设计可能会不准确地确定正弦波形的中点。因此，上述的控制回路可不准确地调节通过CCFL110电流的亮度。所以，产生了要为CCFL提供电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使冷阴极荧光灯（ＣＣＦＬ）电路的性能最优化的方法，该ＣＣＦＬ电路包括ＣＣＦＬ和用于驱动该ＣＣＦＬ的压电变换器（ＰＺＴ），其特征在于，该方法包括：提供驱动波形到该ＣＣＦＬ电路，其中该驱动波形的频率是根据线性变换的输入电压， 以及其中该驱动波形的占空度是根据通过该ＣＣＦＬ检测到的电流。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：W仇，
申请(专利权)人：模拟微电子学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]