CN1770947A - 低噪声半桥式直流/交流萤光灯驱动电路 - Google Patents

低噪声半桥式直流/交流萤光灯驱动电路 Download PDF

Info

Publication number
CN1770947A
CN1770947A CNA2005100891577A CN200510089157A CN1770947A CN 1770947 A CN1770947 A CN 1770947A CN A2005100891577 A CNA2005100891577 A CN A2005100891577A CN 200510089157 A CN200510089157 A CN 200510089157A CN 1770947 A CN1770947 A CN 1770947A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluorescent lamp
signal
circuit
power switch
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2005100891577A
Other languages
English (en)
Inventor
余仲哲
黄世中
洪建邦
李智顺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHUOJIE TECH Co Ltd
Original Assignee
SHUOJIE TECH Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHUOJIE TECH Co Ltd filed Critical SHUOJIE TECH Co Ltd
Publication of CN1770947A publication Critical patent/CN1770947A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/282—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices
    • H05B41/2825—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices by means of a bridge converter in the final stage
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/282—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices
    • H05B41/2825—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices by means of a bridge converter in the final stage
    • H05B41/2828—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices by means of a bridge converter in the final stage using control circuits for the switching elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

本发明提供一种功率开关交错操作的半桥式直流/交流转换电路，系转换一直流电源成为一交流电源，该交流讯号用以驱动一萤光灯管。该电路包含：一半桥式开关，系电性连接该直流电源，将该直流电源切换输出一交流讯号；一共振槽电路，系电性连接于该半桥式开关与该萤光灯管之间，将该交流讯号升压与滤波，转换成高压交流电源，提供电力给予该负载；以及一控制器，系回授该萤光灯管之输出，提供一脉宽调变讯号控制该半桥式开关之导通与截止，使得该萤光灯管可以稳定的操作和提供稳定的亮度。

Description

低噪声半桥式直流/交流萤光灯驱动电路
技术领域
本发明系提供一种功率开关交错操作的半桥式直流/交流转换控制电路，尤指一种应用于驱动液晶显示器背光源之萤光灯管，针对多组萤光灯管驱动而设计之多组半桥式功率开关交错操作的半桥式直流/交流转换控制电路。
背景技术
液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)具有薄形化的优点，因此较传统的CRT不占空间，应用于大型化的家用电视或公众场所的看板，已经有逐渐普遍的趋势。但液晶显示器的操作原理系利用其液晶材料的旋旋光性(Optical RotaryPower)和电光学特性，来显示影像和文字信息的一种平面显示器，其本身并不具备发光的特性，因此需要一外加的背光源做为辅助，其常用的背光源通常为萤光灯管之类的光源。
在典型的习知技术上的直流/交流转换萤光灯管驱动电路，一般简称为换流器(inverter)，大都采用全桥式的直流/交流转换电路，配合谐振槽的滤波和升压装置，可以将输入的直流电压源转换成高压的交流电，用以驱动萤光灯管。为了使萤光灯管的光源稳定，并且不会随着输入电压的变动而改变亮度，因此其设计上大都搭配着负回授控制电路，以稳定萤光灯管的操作电流。由于驱动萤光灯管电流波形的对称性影响着萤光灯管寿命，以全桥式换流器驱动萤光灯管成了较普遍的选择。
请参阅第1图为习知一种全桥式的萤光灯管换流器电路。如第1图所示，一全桥式直流/交流转换100包括一直流电压源101、一全桥式功率开关102、一共振槽103、一萤光灯管104、一萤光灯管电流侦测电路105、一脉波宽度调变器106、一萤光灯管频率产生器107以及一全桥式功率开关驱动电路108。其中，该全桥式功率开关102包含四个功率开关101A、101B、101C、101D。该共振槽103包括有一升压变压器120以及二谐振电容器121、122。该萤光灯管频率产生器107包含一三角波产生器110和一脉波产生器109。该全桥式功率开关驱动电路108提供四组驱动输出信号R1、R2、R3和R4。
其连接关系如下所述：该直流电压源101电连接至该全桥式功率开关102。该全桥式功率开关102之输出端电连接至该共振槽103之输入端。该共振槽103之输出端电连接至该萤光灯管104之一端，此一串联耦接方式称为功率传送电路连接(Power Transfer Connection)。
该萤光灯管电流侦测电路105耦接至该萤光灯管104和该脉波宽度调变器106。且该脉波宽度调变电路106耦接至该萤光灯管频率产生器107和该全桥式功率开关驱动电路108。该全桥式功率开关驱动电路108耦接至全桥式功率开关102的闸极，形成所谓的控制回路连接(Control loop connection)。
习知全桥式萤光灯管换流器电路之操作原理乃是利用该全桥式功率开关102中101A、101D与101C、101B间的高频交互导通，可以将该直流电压源101所输出的直流电压转换成高频的交流方波输出，以供应后级的该共振槽103输入。该共振槽103的功用乃是利用该升压变压器120的升压原理和滤波功能，可以将高频的交流方波转换成高频高压的交流正弦波，以供应后级的该萤光灯管104。控制回路乃是利用该萤光灯管电流侦测电路105，产生对应于萤光灯管电流之一回授信号R5，再传送到该脉波宽度调变电路106。该脉波宽度调变电路106并配合该萤光灯管频率产生107中的该三角波产生器110的三角波输出R6，以负回授的原理产生一脉波宽度调变信号R7输入该全桥式功率开关驱动电路108，该全桥式功率开关驱动电路108利用脉波宽度调变信号R7和该萤光灯管频率产生器107产生四组控制信号R1、R2、R3和R4以推动四个全桥式功率开关101A、101B、101C与101D。控制该等功率开关101A与101D间导通的工作周期和101C与101B间导通的工作周期，以101A与101D一组所构成之导通路径以及以101C与101B为另一组所构成之导通路径，两组轮流导通方式达到提供萤光灯管稳定而且波形对称的交流电流的目的。
此一构成的全桥式的萤光灯管换流器电路，可以稳定的控制萤光灯管电流。但就实际应用上其缺点为使用的开关数较多，成本较高。
本发明鉴于习知技术之缺失，乃思及改良发明之意念，发明出本案之『低噪声之半桥式直流/交流萤光灯驱动电路』。
发明内容
本发明之主要目的系提供一种直流/交流转换萤光灯管驱动电路之电路设计，使用较少的功率开关配合交错式操作以达到多萤光灯管操作时，产生较低的直流电压源的电压涟波(ripple)，降低系统涟波噪声。
本发明之另一目的系提供一种半桥式直流/交流转换控制器之电路设计，使用较少的功率开关达到价格低廉的优点，并配合交错式操作以达到多萤光灯管操作时，产生较低的直流电压源的电压涟波(ripple)，降低系统涟波噪声。
本发明之另一目的系提供两组直流/交流转换控制器之半桥式功率开关驱动输出信号，使得两组半桥式功率开关驱动输出信号之工作周期变化是对称的变化，因为两组接到直流电压源的功率开关并不会同时导通，因此可降低电压源上的电压噪声。
本发明之另一目的系提供多组直流/交流转换控制器之半桥式功率开关驱动输出信号，应用在多组(超过两组)萤光灯管，使得多组萤光灯管可以应用同频率、不同相位的频率产生器做为驱动萤光灯管的频率源。
因而，为了达到以上目的，本发明提供一种电源供应器系转换一直流电源成为一交流电源，该交流讯号用以驱动一萤光灯管，其包含：
一半桥式开关，系电连接该直流电源，将该直流电源切换输出一交流讯号；
一共振槽电路，系电连接于该半桥式开关与该萤光灯管之间，将该交流讯号升压与滤波，将该交流讯号转换成该交流电源，提供电力给予该负载；
一控制器，系回授该萤光灯管之输出，提供一脉宽调变讯号控制该半桥式开关之导通与截止，使得该萤光灯管根据其导通的情况都可以在共振频率附近操作。
附图说明
图1为习知一种全桥式的萤光灯管换流器电路。
图2系为本案较佳实施例之半桥式直流/交流转换控制器电路示意图。
图3系为本案较佳实施例之半桥式直流/交流转换控制器电路部分波形示意图。
图4系为本案另一较佳实施例之两组半桥式直流/交流转换控制器同时操作应用在两萤光灯管之电路示意图。
图5系为本案另一较佳实施例之两组直流/交流转换控制器的半桥式功率开关驱动输出信号时序图。
图6系本案另一较佳实施例之可用来驱动N组直流/交流转换控制器之多组萤光灯管频率产生器示意图。
主要组件符号说明：
100为全桥式直流/交流转换器，101为直流电压源，102全桥式功率开关，103为共振槽，104为萤光灯管，105为萤光灯管电流侦测电路，106为脉波宽度调变器，107为萤光灯管频率产生器，108为全桥式功率开关驱动电路，200为半桥式直流/交流转换控制器，201为直流电压源，202为半桥式功率开关，202A为功率开关，202B为功率开关，203为共振槽，204为萤光灯管，205为萤光灯管电流侦测电路，206为萤光灯管端电压侦测电路，207为脉波宽度调变器，208为萤光灯管频率产生器，209为半桥式功率开关驱动电路，210为保护电路，211为定时器，212为调光电路，221为升压变压器，222、223、224为谐振电容器，261为误差放大器，262为电阻，263为电容，264为比较器，265为受控电流源，266为开关，267为OR逻辑闸，POUT、NOUT为驱动输出信号，273为逻辑控制电路，274为比较器，284为计时电容，301为第一组直流/交流转换控器，302为第二组直流/交流转换控器，303为定时器，304为萤光灯管频率产生器，305为调光电路，501为多组萤光灯管频率产生器，502为外部时脉，503为萤光灯频率改变控制信号，504为AND逻辑闸，505为OR逻辑闸，506、507、508为第一、第二…第N组萤光灯管是否导通信号，509分别为时间信号，510为三角波信号，521为微处理器，522为数字波形合成器，532为调光脉波信号。
实施方式
本案得藉由以下列图标与详细说明，俾得一更深入之了解。
请参阅图2系为本案较佳实施例之半桥式直流/交流转换控制器电路示意图。如图所示，一半桥式直流/交流转换控制器200包括一直流电压源201、一半桥式功率开关202、一共振槽203、一萤光灯管204、一萤光灯管电流侦测电路205、一萤光灯管端电压侦测电路206、一脉波宽度调变器207、一萤光灯管频率产生器208、一半桥式功率开关驱动电路209、一保护电路210、一定时器211以及一调光电路212。
其电连接关系如下所述：该直流电压源201耦接至该半桥式功率开关202。该半桥式功率开关202之输出端耦接至该共振槽203之输入端。该共振槽203之输出端耦接至该萤光灯管204之一端，该共振槽203包括有一个升压变压器221和谐振电容器222、223、224此一串联耦接方式称为功率传送电路连接。在本设计例中，为使整个系统更容易设计，可以用一低品质因子(Low Q)的共振槽设计。
在这样的设计下，被用来驱动变压器221和萤光灯管204的不是纯正方波也不是一个纯正正弦波，而是一波形介于方波和正弦波之间的我们称之为准正弦波(Quasi Sine Wave)或准方波(Quasi Square Wave)。在这样的设计的功率传送路径上不同位置上的电压波形如图3所示。
在图3中S51是该半桥式功率开关202输出端的电压波形，S16则是由该变压器221输出驱动萤光灯管的电压波形。
该萤光灯管电流侦测电路205与该萤光灯管端电压侦测电路206分别耦接至该萤光灯管204之一端。该萤光灯管电流侦测电路205亦电连接至该脉波宽度调变器207，且该脉波宽度调变器207耦接至该萤光灯管频率产生器208和该半桥式功率开关驱动电路209。该半桥式功率开关驱动电路209耦接至该半桥式功率开关202，形成所谓的控制回路连接。
其中，该半桥式功率开关202包含两个功率开关202A与202B。该功率开关202A可为一P型MOSFET，该功率开关202A可为一N型MOSFET，但两个功率开关202A与202B并不限于MOSFET，亦可为各类晶体管开关，如BJT等。
该萤光灯管频率产生器208产生同频率之一三角波信号S1和一脉波信号S2。然而在本发明中不限于三角波信号之使用，凡任何斜坡(Ramp signal)或是锯齿波讯号皆适用于本发明。
该萤光灯管电流侦测电路205与该萤光灯管204串联，并提供一信号S3用以指示该萤光灯管之导通状况，以及另一信号S4用以指示流过该萤光灯管之电流值。该萤光灯管端电压侦测电路206利用该共振槽203中与该萤光灯管204并联之共振电容223、224检测出一信号S5用以指示该萤光灯管之端电压。
该脉波宽度调变器207包含一误差放大器261、一电阻262与一电容263所组成的一反相积分器以及一比较器264之外。该脉波宽度调变器207更包括一受控电流源265经由一开关266连接到该误差放大器261的反相端输入端。
该半桥式功率开关驱动电路209包含有两个驱动输出信号POUT、NOUT。该保护电路210包含一逻辑控制电路272，该保护电路210接受用以指示萤光灯管导通状况的该信号S3、用以指示萤光灯管端电压的该信号S5以及该脉波宽度调变器207中之误差放大器261的一输出信号S6。
该定时器211由两组比较器281、282以及一电流源283所组成。该调光电路212则包括一个调光频率产生器291，其产生的一三角波信号S7被送至一比较器293之非反相输入端以及一调光控制电压S8被送入该比较器293之反相输入端，比较后产生一调光脉波信号S9，其中更包一OR逻辑闸296，用以控制该调光脉波信号S9送出至该脉波宽度调变器207的时机。
在本实施例中，该计时电路211的计时方式是利用该电流源283对一计时电容器284充电，使该计时电容器284的一电压S12随时间的增加而上升。当该电容器284的电压S12超过一参考位准Vref1前送出一重设信号S11，而当该计时电容器284的电压S12上升到超过一参考位准Vref2时送出一时间到(Time Out)信号S10。该电流源283并受到一指示系统电压源的信号S13控制，当该系统电压低于一参考位准Vref3时将该电流源283关闭，并将该计时电容284的电压S12接地。透过这样的设计可以使系统在每一次由零电压开始起动该直流电压源201时，该定时器211上的该计时电容器284都是由零电压开始充电。
本实施例中的萤光灯管频率产生器208还受到一信号S14控制，该信号S14系指示萤光灯管是否已导通。在该萤光灯管导通的情况下，送出一萤光灯管操作频率，而在该萤光灯管不导通的情况下，送出另一起动萤光灯管频率。其优点在于该共振槽203的共振频率在不同的萤光灯管导通情况下，可以利用不同之萤光灯管频率进行操作。本实施例之设计可以使系统在不论萤光灯管是否导通的情况下都可以在共振频率附近操作，使系统有效率运作。该信号S14是由该萤光灯管电流侦测电路205所提供的该信号S3和该保护电路210中的一比较器274所决定，当该指示萤光灯管电流信号S3超过一参考位准Vref4时，该萤光灯管204被视为导通。
在正常状况下，本实施例更详细之操作如下所述：
当系统开始供电起动后，该定时器211开始对该计时电容器284充电，当该计时电容器284电压未充电达到该参考位准Vref1前，由该定时器211送出的该重设信号S11经过一OR逻辑267将一开关266导通(turn on)，使得该电流源265连到该误差放大器261的反相输入端，强迫反相输入端电压高过一参考位准Vref5，迫使该误差放大器261输出为零。
当该计时电容284上继续充电到大于该参考位准Vref1之后，该电流源开关266截止(turn off)，该脉波宽度调变器207开始运作，该误差放大器261的反相端输入因为该萤光灯管204尚未导通而成为一低于该参考位准Vref5的状况，该误差放大器261输出该信号S6，在负回授控制原理之下逐渐上升，而在与该三角波S1比较后，由该比较器264送出一脉波宽度调变信号S15。该半桥功率开关驱动电路209接收此该信号S15和该脉波信号S2，产生两组信号POUT、NOUT分别驱动半桥功率开关202A以及202B。
该萤光灯管204未导通前，萤光灯管端电压S16会因该脉波宽度调变信号S15工作周期的逐渐变宽而升高。该萤光灯管端电压侦测电路206在侦测到该指示萤光灯管端电压信号S5超过一预设的参考位准Vref6时送出一萤光灯管端电压超过信号S17，透过该OR逻辑闸267，把该电流源265上的该开关266导通(Turn On)到该误差放大器261的反相输入端，把该误差放大器261输出S6变小，然后减少该脉波宽度调变信号S15工作周期，减少输送到该萤光灯管端的电力。这减少电力输送的结果若是造成在侦测到指示萤光灯管端电压信号S5小于该预设的参考电位Vref6，则该电流源开关266截止(OFF)，则该误差放大器261输出S6变大。于是该萤光灯管端电压S16就在这样的负回授控制之下得到稳定调节。
一旦萤光灯管被足够的电压S16和时间下被点燃导通，根据萤光灯管特性，该萤光灯管端电S16会骤降至一半不到的导通操作电压，使得该萤光灯管电压侦测电路206因为侦测不到一过高电压而失去作用。同时该萤光灯管电流侦测电路205送出指示萤光灯管导通信号S3至该保护电路210，产生该指示灯管导通信号S14改变该萤光灯管频率产生器208的输出频率，还送出该指示萤光灯管电流信号S4至该脉波宽度调变器207，使流经萤光灯管的电流透过负回授控制而稳定在一默认值上。
本实施例的保护电路其详细的操作状况如下所述：
当萤光灯管自始就没接上时，指示萤光灯管端电压信号S5会持续送出萤光灯管端电压超过该信号Vref6的讯息到该数字控制逻辑272。该数字控制逻辑272接收该定时器211之信号S10。该数字控制逻辑272在该信号S10未送入时是不动作的。一旦该信号S10送达该数字控制逻辑272，则该数字控制逻辑272会在该萤光灯管端电压超过该信号Vref6指示该萤光灯管端电压过高的情形下，利用一数字定时器以该萤光灯管频率产生器208产生的该脉波信号S2计时，一旦该萤光灯管端电压超过预设的时间还是过高，则该数字控制逻辑272送出停止输出的一信号S18到该半桥式功率开关驱动电路209，停止该半桥式功率开关202A与202B之导通。
当萤光灯管在操作中损坏开路时，指示萤光灯管导通信号S14会送出指示萤光灯管不导通的讯息到该数字控制逻辑272。该数字控制逻辑接收该定时器211之信号S10。该数字控制逻辑272在该信号S10未送入时是不动作的。一旦时间到，则该数字控制逻辑272会在指示萤光灯管导通信号S14指示萤光灯管不导通的情形下，利用一数字定时器以低频的调光频率产生器212产生的一脉波信号S21计时，一旦萤光灯管超过预设的时间还是不导通，则该数字控制逻辑272送出停止输出的信号S18到该半桥式功率开关驱动电路209，停止该半桥式功率开关202A与202B导通。
此外，在一般操作的情形下若遇到该变压器221有漏电严重损坏时，因为漏电造成的额外的负载效应，将使得系统产生过负载现象。在这状况下，该误差放大器261将持续增加其输出S6以提供足够的电力至负载稳定萤光灯管电流。一旦漏电已经超过系统所能提供得最大电力时，该误差放大器输出261势必超过该三角波S1的峰值。该保护电路210将该误差放大器261输出S6与一比三角波S1峰值略高的一参考电位Vref7相比可以得到一指示系统是否过载信号S19。同样，在该定时器211起动该保护电路210的情形下，如果指示系统是否过载信号S19指示系统过载，又经过该数字控制逻辑272以萤光灯管频率产208产生的该脉波信号S2计时也超过预设时间时，则该数字控制逻辑272送出停止输出的信号S18到该半桥式功率开关驱动电路209，停止该半桥式功率开关202A与202B之导通。
本实施例更包括一调光电路212，调光的原理是用一比萤光灯管操作频率低的频率，控制停止或恢复对萤光灯管输送电力。利用明暗比例的调整达到调整萤光灯管亮度的目地，而为了避免频率过低造成人眼闪烁的感受，一般都将调光频率控制在大于200Hz以上。本实施例的调光电路是被两个信号所控制。一是该指示萤光灯管是否导通信号S14，一是该定时器211的该时间到信号S10。当该指示萤光灯管是否导通信号S14指示萤光灯管导通或是该定时器211得该时间到信号S10指示时间到。控制调光信号输出的一开关236才会导通(Turn on)。调光电路中的调光电压S20是一比参考位准Vref5更高的电位。当调光电路中的调光电压S20经控制开关263、235与一电阻234与该脉波宽度调变器207连接上时，该脉波宽度调变器207的误差放大器261输出S6变小，造成系统停止电力输送至负载。而当调光脉波信号S9截止(Turn Off)该开关235时，调光电压与该脉波宽度调变器207开路(open circuit)，系统恢复电力供应。利用一低频率控制每一周期中停止或恢复电力供应的比例可以达到调整亮度的效果。而利用萤光灯管导通与否决定调光开始的时机，可以保障萤光灯管有足够而且连续的电力在足够的时间内被点燃。
为了提供一对称性佳的交流电流驱动萤光灯管204，本实施例中的半桥式功率开关201在系统稳定操作时是以相同的导通工作周期，以180°相位差轮流导通。
请参阅图4，系为本案另一较佳实施例之两组半桥式直流/交流转换控制器同时操作应用在两萤光灯管之电路示意图。第一组直流/交流转换控器301和第二组直流/交流转换控器302与图2所示之半桥式直流/交流转换控制器基本组成相同。其中，一定时器303是两组半桥式直流/交流转换控制器共享之组件，而一萤光灯管频率产生器304和一调光电路305为配合这两组半桥式直流/交流转换控制器操作，必经过适度之修改方可共同使用。
该萤光灯管频率产生器304的萤光灯频率变化控制信号T3会根据第一直流/交流转换控制器301和第二组直流/交流转换控制器302中的指示第一组萤光灯管是否导通信号T1和第二组萤光灯管是否导通信号T2以及定时器303的时间到信号T4来决定频率变化的时机。在本设计例中，指示第一组萤光灯管是否导通信号T1和第二组萤光灯管是否导通信号T2，经过一AND逻辑闸311后得到一指示两组萤光灯管是否都已导通信号T5。指示两组萤光灯管是否都已导通信号T5，与时间到信号T4经过一OR逻辑闸312后，得到萤光灯管频率变化控制信号T3。
根据本实施例，该萤光灯管频率产生器304的操作频率会在萤光灯管都已导通，或是定时器303时间到T4信号送出后改变操作频率。因此，系统即使在有任一萤光灯管已损坏的情形下也可顺利变频起动。
而这一萤光灯管频率变化控制信号T3也被用来控制调光电路305。调光电路送出的时机也是会在萤光灯管都已导通，或是定时器303时间到信号送出后开始进行调光。因此，不但可以确保每个萤光灯管都被成功点燃，在有任何萤光灯管有损坏的情形下还是可进行调光。
本实施例中，萤光灯频率产生器304送给直流/交流转换控制器的脉波信号T6经过一反相器313，可以产生另一脉波信号T7。利用脉波信号T6和频率相同相位相反的脉波信号T7，可以使两组直流/交流转换控制器输出频率相同相位相反的半桥式功率开关驱动输出信号POUT1、NOUT1和POUT2、NOUT2分别推动功率开关P1、N1以及P2、N2。
请参阅图5，系为本案另一较佳实施例之两组直流/交流转换控制器的半桥式功率开关驱动输出信号时序图。如图5所示虚线部份呈现的是半桥式功率开关驱动输出信号POUT1、NOUT1和POUT2、5NOUT2工作周期变化的情形。
为维持萤光灯管驱动电流的对称，半桥式功率开关驱动输出信号POUT1、NOUT1和POUT2、NOUT2工作周期变化是对称的变化。因为POUT1和POUT2的讯号不会同时导通，因此可降低电压源上的电压噪声。再参考第3图，因为POUT1和POUT2的相位相差180度，使流入萤光灯管318、319的电流相反，也可以利用变压器321、322的极性调整，使相位变成同相。
而多组(超过两组)萤光灯管应用时，一多组萤光灯管同频率，不同相位的频率产生器可以用来当做驱动萤光灯管的频率源。
图6系本案另一较佳实施例之可用来驱动N组直流/交流转换控制器之多组萤光灯管频率产生器示意图。多组萤光灯管频率产生器501的输入可以是一外部时脉502，此外部时脉502在液晶显示器的应用时可以是一和显示器控制相关的任意频率，另一个输入则是萤光灯频率改变控制信号503。如图6所示，萤光灯频率改变控制信号503利用AND逻辑闸504与OR逻辑闸505，会在指示第一、第二…第N组萤光灯管是否导通信号506、507、508指示第一，第二…第N组萤光灯管都导通或是定时器时间到509信号送出的时机改变输出萤光灯管操作频率。
多萤光灯管频率产生器501输出到各组脉波宽度调变器的三角波信号510是N组频率相同，相位不同的信号，而送到各组半桥式功率开关驱动电路的脉波信号511也是与三角波信号510频率相同，相位相对应的信号。
另一组控制系统亮度的输入531进入多灯管频率产生器501后，产生一由显示器频率相关时衍生的调光脉波信号532，由一受频率改变控制信号503控制导通时机的开关533控制其开始输出调光脉波信号532到各组直流/交流转换控制器的时机。
这样的多组萤光灯管频率产生器501可以利用习知的微处理器(Micro Control Unit，MCU)521配合数字波形合成器(Direct Digital Synthesizer，DDS)522来实施。由于所有连结到直流电压源的功率开关并不会如传统电路一般同时导通。因此，电压源上的涟波噪声可以大幅减低。又因为操作频率是与显示器同步化的结果，会使因为差频干扰所造成的视觉噪声减至最低。
本频率产生器的同频，不同相位输出方式，并不局限应于半桥式的直流/交流转换器，在大于两组萤光灯管的情况下，运用于习知的全桥式或是其它任意同频操作的系统都是可以达到降低电源噪声和视觉噪声的效果。再者，本发明系以萤光灯管为本案之较佳实施例进行说明，然而并不局限应用于萤光灯管，任何种类之放电灯管皆适用于本发明所揭露之技术。

Claims (6)

1、一种低噪声半桥式直流/交流萤光灯驱动电路，其特征在于所述萤光灯驱动电路包含：
一半桥式开关，系电连接该直流电源，将该直流电源切换输出一交流讯号；
一共振槽电路，系电连接于该半桥式开关与一负载之间，将该交流讯号升压与滤波转换成该交流电源，提供电力给予该负载；以及
一控制器，系回授该负载之输出，提供一脉宽调变讯号控制该半桥式开关之导通与截止，使得根据该负载其导通的情况都可以在共振频率附近操作。
2、如权利要求1所述之萤光灯驱动电路，其中该负载系为一气体放电灯管。
3、如权利要求1所述之电源供应器，其中该气体放电灯管系为一萤光灯管。
4、如权利要求1所述之电源供应器，其中该交流讯号系为一方波讯号。
5、如如权利要求1所述之电源供应器，其中该交流讯号系为一准正弦波讯号。
6、如权利要求1所述之电源供应器，其中该交流讯号系为一准方波讯号。
CNA2005100891577A 2004-10-18 2005-08-04 低噪声半桥式直流/交流萤光灯驱动电路 Pending CN1770947A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/968,857 US7148633B2 (en) 2004-10-18 2004-10-18 DC/AC inverter
US10/968,857 2004-10-18
CN200510072087.4 2005-05-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1770947A true CN1770947A (zh) 2006-05-10

Family

ID=36180554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2005100891577A Pending CN1770947A (zh) 2004-10-18 2005-08-04 低噪声半桥式直流/交流萤光灯驱动电路

Country Status (2)

Country Link
US (5) US7148633B2 (zh)
CN (1) CN1770947A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101373210B (zh) * 2007-08-23 2011-07-20 台达电子工业股份有限公司 磁性元件损耗的测量装置
CN102789763A (zh) * 2011-05-18 2012-11-21 台达电子工业股份有限公司 发光二极管的变频调光控制装置及其操作方法
CN102883514A (zh) * 2011-07-12 2013-01-16 硕颉科技股份有限公司 荧光灯管的照明设备及其驱动方法
CN103107708A (zh) * 2011-11-15 2013-05-15 登丰微电子股份有限公司 谐振式转换电路及谐振控制器

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7554273B2 (en) * 2006-09-05 2009-06-30 O2Micro International Limited Protection for external electrode fluorescent lamp system
US7928345B2 (en) * 2004-10-22 2011-04-19 Ppg Industries Ohio, Inc. Aircraft windshield defogging/deicing system and method of use thereof
US20060186833A1 (en) * 2005-02-23 2006-08-24 Yu Chung-Che Fluorescent tube driver circuit system of pulse-width modulation control
KR100675224B1 (ko) * 2005-05-09 2007-01-26 삼성전기주식회사 백라이트용 외부전극 형광램프 인버터의 구동방법
US20080136343A1 (en) * 2005-08-11 2008-06-12 Yu Chung-Che Resonant DC/AC inverter
TWI287946B (en) * 2005-12-02 2007-10-01 Beyond Innovation Tech Co Ltd DC/AC inverter circuit
TW200742251A (en) * 2006-04-28 2007-11-01 Innolux Display Corp Pulse driving circuit
KR101262180B1 (ko) * 2006-07-14 2013-05-14 삼성디스플레이 주식회사 인버터용 트랜스포머의 전류 감지 장치 및 전류 감지 방법
KR101421215B1 (ko) * 2007-10-10 2014-07-24 삼성디스플레이 주식회사 인버터 및 이를 포함하는 액정 표시 장치
US8358078B2 (en) * 2008-06-09 2013-01-22 Technical Consumer Products, Inc. Fluorescent lamp dimmer with multi-function integrated circuit
TWI424414B (zh) * 2010-08-18 2014-01-21 Chunghwa Picture Tubes Ltd 降低顯示器畫面波紋現象之方法
US9048744B2 (en) * 2011-01-03 2015-06-02 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for resonant converter control
KR101284923B1 (ko) 2012-02-24 2013-07-10 중앙대학교 산학협력단 인버터 소음 저감을 위한 랜덤 ｐｗｍ 발생장치
US8742672B2 (en) * 2012-07-26 2014-06-03 Iml International Light source dimming control circuit
US8664875B1 (en) * 2012-08-24 2014-03-04 Polestar Electric Industries Co., Ltd. LED control circuit with auto on/off function
US9006989B2 (en) * 2012-12-26 2015-04-14 Colorado Energy Research Technologies, LLC Circuit for driving lighting devices
US9876442B2 (en) 2014-10-10 2018-01-23 The Regents Of The University Of California Robust single-phase DC/AC inverter for highly varying DC voltages
TWI558262B (zh) * 2015-01-28 2016-11-11 友達光電股份有限公司 發光二極體驅動器
KR101836596B1 (ko) 2016-01-25 2018-03-08 현대자동차주식회사 친환경 자동차의 인버터 제어 방법
US11394274B2 (en) * 2016-10-12 2022-07-19 Thomas Nikita Krupenkin Mechanical energy harvesting utilizing liquid rotor homopolar generator
JP6772922B2 (ja) * 2017-03-24 2020-10-21 株式会社デンソー 共振インバータ
JP2019004653A (ja) * 2017-06-19 2019-01-10 株式会社リコー Ｐｗｍ制御装置、スイッチング電源装置、画像形成装置、ｐｗｍ制御方法、及びプログラム
US10243551B1 (en) * 2017-09-06 2019-03-26 Alpha And Omega Semiconductor (Cayman) Ltd. Over voltage protection for cascode switching power device
DE102018119978A1 (de) * 2018-08-16 2020-02-20 Weber Ultrasonics AG Ultraschallgenerator und Verfahren zum Betreiben desselben

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4307441A (en) * 1980-07-28 1981-12-22 United Technologies Corporation Current balanced DC-to-DC converter
US4585974A (en) * 1983-01-03 1986-04-29 North American Philips Corporation Varible frequency current control device for discharge lamps
US5444333A (en) * 1993-05-26 1995-08-22 Lights Of America, Inc. Electronic ballast circuit for a fluorescent light
US5416387A (en) * 1993-11-24 1995-05-16 California Institute Of Technology Single stage, high power factor, gas discharge lamp ballast
US5677602A (en) * 1995-05-26 1997-10-14 Paul; Jon D. High efficiency electronic ballast for high intensity discharge lamps
US5612594A (en) * 1995-09-13 1997-03-18 C-P-M Lighting, Inc. Electronic dimming ballast feedback control scheme
US5619402A (en) * 1996-04-16 1997-04-08 O2 Micro, Inc. Higher-efficiency cold-cathode fluorescent lamp power supply
US5977725A (en) * 1996-09-03 1999-11-02 Hitachi, Ltd. Resonance type power converter unit, lighting apparatus for illumination using the same and method for control of the converter unit and lighting apparatus
US6016257A (en) * 1996-12-23 2000-01-18 Philips Electronics North America Corporation Voltage regulated power supply utilizing phase shift control
US5982110A (en) * 1997-04-10 1999-11-09 Philips Electronics North America Corporation Compact fluorescent lamp with overcurrent protection
US6075326A (en) * 1998-04-20 2000-06-13 Nostwick; Allan A. High intensity discharge lamp ballast and lighting system
US6194840B1 (en) * 1998-12-28 2001-02-27 Philips Electronics North America Corporation Self-oscillating resonant converter with passive filter regulator
US6259615B1 (en) * 1999-07-22 2001-07-10 O2 Micro International Limited High-efficiency adaptive DC/AC converter
KR100801773B1 (ko) * 2000-04-10 2008-02-05 엔엑스피 비 브이 에너지 변환기
US6275018B1 (en) * 2000-06-02 2001-08-14 Iwatt Switching power converter with gated oscillator controller
DE10102940A1 (de) * 2001-01-23 2002-08-08 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Mikrocontroller, Schaltnetzteil, Vorschaltgerät zum Betrieb mindestens einer elektrischen Lampe und Verfahren zum Betreiben mindestens einer elektrischen Lampe
JP3611800B2 (ja) * 2001-04-09 2005-01-19 株式会社小糸製作所 インバータ装置
US6853153B2 (en) * 2002-02-26 2005-02-08 Analog Microelectronics, Inc. System and method for powering cold cathode fluorescent lighting
US6750842B2 (en) 2002-04-24 2004-06-15 Beyond Innovation Technology Co., Ltd. Back-light control circuit of multi-lamps liquid crystal display
US6856519B2 (en) * 2002-05-06 2005-02-15 O2Micro International Limited Inverter controller
TWI270839B (en) 2004-02-11 2007-01-11 O2Micro Int Ltd Liquid crystal display system with lamp feedback and method for controlling power to cold cathode fluorescent lamp

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101373210B (zh) * 2007-08-23 2011-07-20 台达电子工业股份有限公司 磁性元件损耗的测量装置
CN102789763A (zh) * 2011-05-18 2012-11-21 台达电子工业股份有限公司 发光二极管的变频调光控制装置及其操作方法
CN102883514A (zh) * 2011-07-12 2013-01-16 硕颉科技股份有限公司 荧光灯管的照明设备及其驱动方法
CN102883514B (zh) * 2011-07-12 2014-08-13 硕颉科技股份有限公司 荧光灯管的照明设备及其驱动方法
CN103107708A (zh) * 2011-11-15 2013-05-15 登丰微电子股份有限公司 谐振式转换电路及谐振控制器
CN103107708B (zh) * 2011-11-15 2015-05-13 登丰微电子股份有限公司 谐振式转换电路及谐振控制器

Also Published As

Publication number Publication date
US8143797B2 (en) 2012-03-27
US20100123405A1 (en) 2010-05-20
US7952296B2 (en) 2011-05-31
US8508145B2 (en) 2013-08-13
US20060083036A1 (en) 2006-04-20
US20120146534A1 (en) 2012-06-14
US20110156607A1 (en) 2011-06-30
US20060203525A1 (en) 2006-09-14
US7148633B2 (en) 2006-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1770947A (zh) 低噪声半桥式直流/交流萤光灯驱动电路
CN100342755C (zh) 用于lcd屏的电源
CN1669206A (zh) 直流－交流转换装置的并行运转系统及其控制器ic
CN1882210A (zh) 电源供应系统
CN1049790C (zh) 放电灯点火装置
CN1436030A (zh) 灯驱动装置和具有灯驱动装置的液晶显示器
CN1575084A (zh) 用于具有自保护功能的液晶显示板的背光反向器
TW200920188A (en) Inverter, control circuit and method thereof, and light emitting apparatus using them
CN1868110A (zh) 功率变换器
CN1906841A (zh) 直流－交流变换装置、其控制器ic及使用该直流－交流变换装置的电子机器
CN201349354Y (zh) 结合模拟及数字调光的背光源驱动装置
US7737642B2 (en) DC/AC inverter
CN1620747A (zh) 直流－交流变换装置及其控制器ic
TWI397345B (zh) 發光二極體之供電電路
CN1342390A (zh) 电子镇流器电路
CN1929277A (zh) 谐振型半桥式直流/交流转换电路
EP2249470A2 (en) Capacitance reducing method for a pulsed activiated device and associated devices
CN1611096A (zh) 用于一个或多个灯的工作的电路布置
CN1886021A (zh) 多灯管驱动系统
CN1829407A (zh) 冷阴极管点亮装置、驱动方法及该点亮装置用的集成电路
CN101541131B (zh) 背光模块及其换流器电路
CN1883107A (zh) 具有电阻性输入和低电磁干扰的可调光镇流器
US20060017401A1 (en) Dimming control techniques using self-excited gate circuits
CN1645980A (zh) 用于电子镇流器的压控启动电路的方法与设备
CN1159953C (zh) 多灯管驱动系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20060510