多负载的电源供应系统及多灯管的驱动系统技术方案

本发明专利技术是关于一种多灯管的驱动系统，其包含多个灯管，包括一主灯管及至少一副灯管；一换流器电路，用于将直流电源转换为交流电源，并供应至该多个灯管；以及至少一电流平衡电路，其具有一阻抗元件连接于各该至少一副灯管，可依据流经该主灯管及各该至少一副灯管的电流值而改变其等效阻抗值，藉此可平衡流经该主灯管及各该至少一副灯管的电流。（*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多负载的电源供应系统，特别涉及LCD面板背光系统的多个放电灯管的驱动系统，其具有可平衡各放电灯管的电流的电流平衡电路。LCD面板是以放电灯管，如冷阴极荧光灯(cold cathode fluorescentlamp，CCFL)，来作为背光系统。此等放电灯管是由换流器电路来驱动。在大型LCD面板中，需要使用多个灯管方能提供足够的亮度。在此种多灯管的应用中，如果以一个变压器或电力转换级来驱动两个以上并联连接的放电灯管，由于各灯管之间阻抗的差异，会严重影响流经各并联灯管的电流，造成电流的不均匀分配。此种灯管电流的不平衡的现象，不但使得某些灯管因电流过小而造成亮度不足，影响LCD面板的均匀性，还会使得某些灯管电流过大而缩短灯管本身及整个背光系统的寿命。而且，此种以单一电力转换级和控制回路来驱动多灯管的应用中，对于换流器的零件误差值、及灯管特性随使用时间变化等状况，均无法在原始设计中做完整的考量与控制。鉴于上述的缺点，现有技术的换流器，均是利用一组电力转换级和控制回路来驱动一支放电灯管。如欲驱动多支灯管，则需相对地增加电力转换级和控制回路。附图说明图1即显示公知技术以两组电力转换级和控制回路来驱动两支灯管的电路结构图。灯管Lpa及Lpb分别由变压器16a及16b驱动，并由个别的取样电阻Ra及Rb取反馈至个别的脉宽调变(pulse width modulation，PWM)控制器(未示)。然而，此种相对增加多组电力转换级和控制回路以驱动多支灯管的方式，虽可达到平衡各灯管间的电流的效果，但却必须增加零件的使用数量，徒增许多成本与体积。此外，不同电力换级间会有不同的操作频率，此种非同步操作容易造成相互的干扰，更甚者则会影响LCD面板的视频信号，使画面出现水纹波等的干扰。整体而言，此种公知的电路结构具有成本高、体积大以及易生干扰的缺点。另一种公知技术用于驱动多个放电灯管的电路结构是显示于图2，其是以一对串联配置的变压器16a与16b来驱动两灯管Lpa与Lpb，并设置一共同的反馈回路。图2的电路虽可改善因操作频率不同所产生的干扰问题，但其灯管间的电流差异较图1者为大，无法达到良好的电流平衡效果。本专利技术的目的在于提供一种多负载的电源供应系统，其可有效地平衡流经各负载的电流。本专利技术的另一目的在于提供一种多灯管的驱动系统，特别是在LCD面板背光系统的冷阴极荧光灯(CCFL)的应用中，其可有效地平衡流经各灯管的电流，使得各灯管的亮度均匀，并保持灯管的使用寿命，同时可降低生产成本、缩小装置体积、及改善因操作频率不同所导致的干扰问题。本专利技术的又一目的在于提供一种多灯管的驱动系统，可简化多灯管驱动系统中的电力转换级与控制电路，并可使其整体效率维持在最佳点附近，而不会因轻、重载的变化而使效率有明显的衰减。为达到上述的目的，根据本专利技术多灯管的驱动系统的一种方案，是包含多个灯管，包括一主灯管及至少一副灯管；一换流器电路，用于将直流电源转换为交流电源，并供应至该多个灯管；以及至少一电流平衡电路，其具有一电容串联连接于各该至少一副灯管，可依据流经该主灯管及各该至少一副灯管的电流值而改变其等效容抗值，藉此可平衡流经该主灯管及各该至少一副灯管的电流。该多个电流平衡电路又包含一第一晶体管与一第二晶体管，其集电极与发射极分别耦接至该电容的两端，使得当该第一与第二晶体管被驱动时，可对该电容进行放电；主灯管及副灯管电流取样电路，用以取得主灯管及副灯管的电流值；以及比较电路，其输入端耦接至该主灯管及副灯管电流取样电路、输出端耦接至该第一与第二晶体管的基极，用于比较该主灯管及该副灯管的电流值的大小，而选择性地输出一电压以驱动该第一及第二晶体管。根据本专利技术多灯管的驱动系统的另一种方案，是包含一第一灯管及一第二灯管；一换流器电路，用于将直流电源转换为交流电源，并供应至该第一及第二灯管；及一电流平衡电路，用于平衡流经该第一及第二灯管的电流。该电流平衡电路包含一第一电容，与该第一灯管串联连接；一第二电容，与该第二灯管串联连接；一第一晶体管与一第二晶体管，其集电极与发射极分别耦接至该第一电容的两端，其基极耦接至该第二电容；及一第三晶体管与一第四晶体管，其集电极与发射极分别耦接至该第二电容的两端，其基极耦接至该第一电容。图1是为公知技术用于驱动多个放电灯管的电路结构图；图2是为另一公知技术用于驱动多个放电灯管的电路结构图；图3是为本专利技术第一实施例的电路图；图4(a)是为公知技术未使用平衡电路时的灯管电流波形图，图4(b)是为本专利技术使用平衡电路时的灯管电流波形图；图5(a)～5(c)是为本专利技术第一实施例的变化例，其中图5(a)及5(b)是分别在单一变压器及双变压器的应用中增加负半周波形控制电路，而图5(c)则是使用于灯管低压线共用的电路结构；图6是为本专利技术第二实施例的电路图；及图7是为本专利技术以多个电力转换级驱动多个灯管时的电路结构图。以下及参照附图及较佳实施例对本专利技术的技术做进一步的详细说明。图3显示本专利技术第一实施例的电路图。如图所示，本专利技术多灯管的驱动系统包含一主灯管Lpm及一副灯管Lps；一变压器10，其分别经由去耦合电容C及C而供应交流电源至主灯管Lpm及副灯管Lps；及一电流平衡电路20，用于平衡流经主灯管Lpm及副灯管Lps的电流。如下文所详述，此电流平衡电路的动作将如同一可变电容的模式，依据流经主灯管Lpm及副灯管Lps的电流值而改变其等效容抗值，线性地控制灯管电流的波形，进而达到平衡电流的目的。应注意的是，虽然图3的电路结构中仅显示具有一副灯管及一电流平衡电路，但本领域的技术人员将可依照图3的方式，视实际应用上的需要，而适当地增加副灯管及电流平衡电路的数量。另外，变压器10也可视欲驱动灯管的数量多寡、所使用变压器的额定功率及其他设计与成本上的考虑，而采用单一个变压器或多数个变压器。上述的变化并不会影响到本专利技术电流平衡的效果。电流平衡电路20是设置在灯管的低压端，其包含一电容Cx串联连接于副灯管Lps；一第一晶体管Qp与一第二晶体管Qn，其集电极与发射极分别耦接至电容Cx的两端；一第一二极管Dp与一第二二极管Dn，分别连接于第一晶体管Qp与第二晶体管Qn的集电极/发射极；取样电阻Rm与Rs，分别与主灯管Lpm及副灯管Lps串联连接；及一比较器22，其具有二输入端分别耦接至取样电阻Rm与Rs、及一输出端耦接至第一晶体管Qp与第二晶体管Qn的基极。图3中虽显示第一及第二晶体管Qp与Qn为npn晶体管，然亦可使用pnp晶体管作为第一及第二晶体管Qp与Qn，但须将比较器22的二输入端信号反接。另外，虽然图3的电路及下文所述其他变化例与实施例中的平衡电路中是使用到BJT晶体管，本领域的技术人员应可了解，也可使用其他类型的晶体管取代之，例如MOS晶体管。接下来将详细说明图3的第一实施例的动作。利用取样电阻Rm与Rs，可取得主灯管Lpm与副灯管Lps的正半周电流波形，亦即，将流经主灯管Lpm及副灯管Lps的电流值Im与Is转换为成正比的电压值Vm与Vs。此二电压信号Vm与Vs分别馈入比较器22的非反相与反相输入端，经比较器22的比较后将会有下列两种状况。第一种状况，若比较器22的比较结果为Vm高于Vs，亦即，主灯管Lpm的电流Im大于副灯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多灯管的驱动系统，包含： 多个灯管，包括一主灯管及至少一副灯管； 一换流器电路，用于将直流电源转换为交流电源，并供应至该多个灯管；及 至少一电流平衡电路，其具有一阻抗元件连接于各该至少一副灯管，可依据流经该主灯管及各该至少一副灯管的电流值而改变其等效阻抗值，藉此可平衡流经该主灯管及各该至少一副灯管的电流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：江怡诏，林为鸿，周坤宗，
申请(专利权)人：国碁电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]