用于LCD背光的带耦合电感的反向电路制造技术

一种ＬＣＤ背光反向电路，包括能够在ＰＷＭ深度调光模式下有效工作的电压馈电串联共振推挽式反向器。该电压馈电串联共振推挽式反向器包括：ＤＣ电压源，带第一和第二原边线圈及至少一个适合与灯负载串联的次边线圈的变压器；包括第一共振电感和一个共振电容的第一共振电路，包括第二共振电感和该共振电容的第二共振电路，第二共振电感磁耦合到所述第一共振电感。该反向电路迅速接通或断开以完成深度脉宽调制（ＰＷＭ）调光。该电压馈电推挽式反向器有低输入阻抗和高输出阻抗用于以ＰＷＭ深度调光模式驱动ＣＣＦＬ负载等。该反向电路还可以表征为带足以击穿灯负载的高初始Ｑ值（即，降低高启动电阻），并且在击穿灯负载之后电路的Ｑ自动过渡到一个低Ｑ值，而不需要监视和／或开关电路。对于那些负载为ＣＣＦＬ负载或类似的情况，驱动源为被驱动使负载稳定的电流。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改进的在深度调光模式下操作调节荧光灯的装置和方法，尤其涉及一种能够在脉宽调制(PWM)深度调光模式下工作的推挽式反向电路。现有的LCD背光系统使用多种电路拓扑结构。两种流行的电路拓扑结构是半桥式反向器和补偿功率级正电流馈电推挽式反向器(也称为罗耶尔反向器)。为了保存能量，包括上述背光系统在内的大部分LCD背光系统都是可以调光的系统。对于那些使用CCFL灯的应用，一般采用两种调光方法。第一种方法是PWM功率校准，第二种方法是使用频移的输出电流校准或输入电压校准。附图说明图1说明了一种补偿功率级2加电流馈电推挽式反向器4的拓扑结构。这个电路拓扑结构通过PWM输出电流校准完成调光功能。补偿功率级用于校准输出电流。输出电流依次校准输出功率来完成PWM调光。电流馈电推挽部分不包括功率校准功能。为了完成调光，补偿功率级控制输出功率，该输出功率控制灯电流的振幅。图1所示现有技术电路的整体电路拓扑结构的效率由各组成部分级的效率决定，即补偿功率级和电流馈电推挽级。尽管电流馈电推挽级能够达到高效率，但补偿功率是固有低效的。该电路还有一个缺点是它不适合工作在脉宽调制深度调光模式下。为了使该电路适合深度调光应用，有必要将电流馈电推挽式配置转换成电压馈电推挽式配置。电压馈电推挽式配置比电流馈电推挽式配置更合乎需要。这是必需的，因为电压馈电推挽式配置对输入电流的变化响应更快。图2说明了现有技术的半桥式类型反向电路拓扑结构。该半桥式类型反向器拓扑结构是一种比上述补偿级/推挽式类型反向器拓扑结构更有效的电路拓扑结构。与推挽式类型反向器相似，半桥式类型反向器包括一个变压器T。在本领域众所周知，对于半桥式反向器电路配置，输出电压Vout通常是输入电压Vin的一半。因此，对于12V的输入电压，变压器原边的最大电压是6V。但是，灯需要大约690V的电压。照这样，变压器的匝数比必须大于100x。变压器T的高匝数比降低了电路的效率。这种电路配置还有一个缺点是尽管负载RL(即，灯)的稳态电流是6毫安，但由于变压器匝数比引起的反射电流是很高的。高反射电流进一步降低了电路的效率。本专利技术的一个目的是提供能够在PWM深度调光模式下有效工作的电压馈电串联共振推挽式反向器。根据本专利技术的一个方面，提供了一种电压馈电串联共振推挽式反向器，包括DC电压源，带第一和第二原边线圈及至少一个适合与灯负载串联的次边线圈的变压器；包括第一共振电感和一个共振电容的第一共振电路，所述第一共振电感的一侧与所述变压器的第一原边线圈串联，所述第一共振电感的另一侧与第一开关晶体管串联，而且还连到所述共振电容的一侧；该新电路还包括包括第二共振电感和该共振电容的第二共振电路，所述第二共振电感的一侧与所述变压器的第二原边线圈串联，所述第二共振电感的另一侧与第二开关晶体管串联，而且还连到所述共振电容的另一侧，该共振电感磁耦合到所述第一共振电感；该新电路的结构使其能够迅速地接通或切断来完成深度脉宽调制(PWM)调光。根据本专利技术的另一方面，第一和第二共振电感相互磁耦合，由此每个电感在各自的半个开关周期储存能量并且储存的能量在接下来的半个开关周期释放，从而提供启动功能。根据本专利技术的另一方面，该电压馈电推挽式反向器在PWM深度调光模式下对于驱动CCFL负载等有低输入阻抗和高输出阻抗。根据本专利技术的再一方面，该专利技术电路具有足以击穿灯负载的高Q值(即，降低高启动电阻)，并且在击穿灯负载之后，电路的Q过渡到一个低Q值，而不必使用现有技术的方法来识别灯负载何时从击穿状态过渡。本专利技术反向器的一个特征是在负载为CCFL负载或类似的情况下，驱动源是电流，该电流被驱动使负载稳定。联系相应附图，本专利技术的上述特征将变得非常明显，而且可以通过参考以下对本专利技术一种说明性实施例的详细描述来理解，其中图1是说明现有技术一种LCD背光反向电路的电路图；图2是说明现有技术一种LCD背光反向电路的电路图3是说明根据本专利技术一种实施例的LCD背光反向电路的电路图；及图4说明了图3电路中呈现的有代表性的电流/电压波形。图5a-d说明了用于描述灯启动操作的各种不同的电路配置。结构现在转向附图，其中相同的标号在几个图中从头到尾都标志相似的或同一元件，图3说明了一种根据本专利技术优选实施例的深度PWM可调光电压馈电共振推挽式反向器10。假定根据本专利技术的该改进电路将用于深度脉宽调制(PWM)调光应用。如图3所示，包括PWM驱动电路12的反向器10连到负载RL，负载RL可以是，但不限于冷阴极类型的荧光灯。来自RL的光可以用于照亮计算机(未示出)的液晶显示器(LCD)。负载RL连到变压器T的次边线圈16。变压器有原边线圈18，其中点22连到电压源V。变压器T的每个端子都与耦合电感对L1/L2的相应电感串联。耦合电感对L1/L2相对的端子分别连到开关晶体管Q1和Q2的端子。共振电容Cr在开关晶体管Q1、Q2上方与耦合电感对L1/L2的端子并联。开关晶体管Q1和Q2由PWM驱动电路12来驱动。工作详述稳态工作反向电路10的工作在开关晶体管Q1和Q2连续的ON/OFF开关周期的每半周中是对称的，Q1和Q2工作在恒定的频率(即，30kHz)和恒定的占空度(即，50％)。由于开关周期对称的缘故，为了方便解释，对定义为{Q1 ON/Q2 OFF}的半周中电路的工作进行描述。通过对称性，{Q1 OFF/Q2 ON}半周被类似地进行描述。{Q1 ON/Q2 OFF}半开关周期参考图4的电路波形，现在对图3电路Q1 ON/Q2 OFF半开关周期的工作进行描述。图4说明了对于反向电路10一个完整的开关周期的电路电压/电流波形(例如，波形A、B和C)。分界线X和Y定义第一个半开关周期{Q1 ON/Q2 OFF}的开始和结束，而分界线Y和Z定义第二个半开关周期{Q1 OFF/Q2 ON}的开始和结束。现在参考第一个半开关周期{Q1 ON/Q2 OFF}，波形(A)描述了通过电感L2的电流IL2，波形(B)描述了通过电感L1的电流IL1，波形(C)描述了电容Cr上的电压VCR。波形A、B和C显示了一个完整的开关周期。但是，由于电路对称的缘故，只就{Q1 ON/Q2 OFF}半开关周期对波形进行讨论。假定就在第一个半开关周期的开始Q1接通(点D)之前，共振电容Cr上的电压，波形(C)，基本上是0伏(点F)，而耦合电感L1/L2中的电流IL1和IL2都是正电流(即，电流向远离源Vin的方向流动，见图3)。还假定与变压器T关联的磁化电感(未示出)的阻抗比负载RL的反射负载阻抗(未示出)大得多。对于由{Q1 ON/Q2 OFF}定义的半开关周期，在Q1被接通的点(见点D)，一个正DC电流IDC由一电流回路形成，该电流回路由DC电压Vin、反射负载电阻RREFL(未示出)、电感L1和开关晶体管Q1定义。应当指出开关晶体管Q1和Q2在一个Cr上电压基本为0的点被开关以实现0伏开关(见点D和E)。从Q1在半周开始被接通的点(见点D)开始，L1中的电流IL1一直增加到点B1为止，如波形(B)所描述的。同样，在Q1在点D被接通的点，先前储存在电感L2中的能量在前半个开关周期中共振地减少，如代表IL2的波形(A)所描述的(在点A1到A2之间)。能量释放到电容Cr。波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于完成深度脉宽调制（ＰＷＭ）调光的ＬＣＤ背光反向电路，所述改进的电子ＬＣＤ背光反向电路包括：带第一和第二原边线圈（１８）及至少一个适合与灯负载（Ｒ↓［Ｌ］）串联的次边线圈（１６）的变压器（Ｔ）；包括第一共振电感（Ｌ↓［１］）和 一个共振电容（Ｃ↓［ｒ］）的第一共振电路，所述第一共振电感的一侧与所述变压器的第一原边线圈（１８）串联，所述第一共振电感（Ｌ↓［１］）的另一侧与第一开关晶体管（Ｑ↓［１］）串联，并且还连到所述共振电容（Ｃ↓［ｒ］）的一侧；包括第二共振电 感（Ｌ↓［２］）和该共振电容（Ｃ↓［ｒ］）的第二共振电路，所述第二共振电感的一侧与所述变压器的第二原边线圈（１６）串联，所述第二共振电感（Ｌ↓［２］）的另一侧与第二开关晶体管（Ｑ↓［２］）串联，并且还连到所述共振电容（Ｃ↓［ｒ］）的另一侧，该共振电感磁耦合到所述第一共振电感（Ｌ↓［１］）；其中所述ＬＣＤ背光反向电路（１０）可以迅速地接通或断开，以完成深度脉宽调制（ＰＷＭ）调光。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DF翁，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]