專利名稱：在大面板應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)放電燈的方法和保護(hù)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熒光燈的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，特別涉及驅(qū)動(dòng)冷陰極熒光燈(CCFL)、外部電極熒光燈(EEFL)以及平板型熒光燈(FFL)的方法和保護(hù)設(shè)備(scheme)。
背景技術(shù)：
在大面板顯示器(例如LCD電視)中，使用許多并聯(lián)的燈以提供高質(zhì)量畫面所需的亮背光。全亮度時(shí)的總電流會(huì)輕易超過(guò)由政府規(guī)章所確定的電流極限。例如，如保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室(UL)標(biāo)準(zhǔn)UL60950中所述的，在功率變換器短路2000歐姆阻抗時(shí)，電流極限不能超過(guò)70mA。但是，在一般的有20個(gè)燈的背光燈設(shè)備中的二次側(cè)電流可能會(huì)超過(guò)該電流量。
傳統(tǒng)保護(hù)設(shè)備通常測(cè)量燈電流、變壓器初級(jí)電流或變壓器電流。然后，將這些電流限制得低于最大的安全電流。但是，這種方法仍有缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種驅(qū)動(dòng)設(shè)備中短路保護(hù)的方法，該驅(qū)動(dòng)設(shè)備經(jīng)由變壓器來(lái)驅(qū)動(dòng)燈負(fù)載，該方法包括監(jiān)測(cè)所述變壓器負(fù)載側(cè)的反饋電壓；如果所述反饋電壓高于預(yù)設(shè)閾值，則使正常工作繼續(xù)；以及如果所述反饋電壓低于預(yù)設(shè)閾值，則將所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備提供的電流限制為安全電流ISAFE。
其中，從串聯(lián)的兩個(gè)電容之間的節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)所述反饋電壓，所述兩個(gè)電容與所述負(fù)載、所述變壓器的二次側(cè)并聯(lián)。
其中，如果所述反饋電壓在至少一個(gè)周期內(nèi)低于所述預(yù)設(shè)閾值，則將所提供的電流限制為ISAFE。
其中，ISAFE是正常工作電流極限的均方根(root mean square)，或者是所述正常工作電流的平均整流值。
其中，所述預(yù)設(shè)閾值在正常工作電壓的25％到50％之間。
其中，所述正常工作包括亮度電流命令，該亮度電流命令為電流的上限。
本發(fā)明還提供一種驅(qū)動(dòng)設(shè)備中短路保護(hù)的方法，該驅(qū)動(dòng)設(shè)備經(jīng)由變壓器來(lái)驅(qū)動(dòng)燈負(fù)載，該方法包括監(jiān)測(cè)所述變壓器負(fù)載側(cè)的反饋電壓；確定所述反饋電壓的均方根；將所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備提供的電流限制為亮度電流極限和所述反饋電壓的均方根除以閾值阻抗RTH后的值的較小值。
本發(fā)明還提供一種經(jīng)由變壓器驅(qū)動(dòng)燈負(fù)載的設(shè)備，包括用于監(jiān)測(cè)所述變壓器負(fù)載側(cè)的反饋電壓的裝置；用于確定所述反饋電壓是否高于預(yù)設(shè)閾值的比較裝置，并且(1)如果高于，則使正常工作繼續(xù)；以及(2)如果不高于，則將所述設(shè)備提供的電流限制為安全電流ISAFE。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的示意圖；圖2是表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的示意圖；圖3是表示本發(fā)明的第三實(shí)施例的示意圖；圖4是表示根據(jù)本發(fā)明在反饋節(jié)點(diǎn)上電流與電壓關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種在大面板應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)放電燈的具有過(guò)電流保護(hù)功能的設(shè)備和方法。在其它優(yōu)點(diǎn)中，本發(fā)明能提供接近對(duì)稱的電壓波形來(lái)驅(qū)動(dòng)放電燈，能提供對(duì)燈電流的精確控制來(lái)確保良好的可靠性，還能提供在短路情況下限制電路電流的保護(hù)設(shè)備。
圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化原理圖。通常，與CCFL設(shè)備相比，由于EEFL和FFL設(shè)備使用外部電極，因此，它們的阻抗更高。固有電容使串聯(lián)阻抗顯著增加。燈的阻抗一般在120K歐姆與800K歐姆之間。即使將30個(gè)燈并聯(lián)，其總阻抗仍大于4K歐姆。如UL60950中所規(guī)定的，在2K歐姆時(shí)，測(cè)試短路阻抗。因此，本發(fā)明使用阻抗作為區(qū)別短路情況和正常工作情況的一種方式。下面描述本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例。
參考圖1，全橋逆變電路101經(jīng)由變壓器105驅(qū)動(dòng)燈負(fù)載103。燈負(fù)載103作為單個(gè)元件示出，但在有些實(shí)施例中也可表示多個(gè)CCFL、EEFL和/或FFL。圖1還示出了控制&門驅(qū)動(dòng)電路107，其執(zhí)行兩個(gè)主要功能(1)提供適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)給全橋逆變電路101的晶體管，以及(2)接收反饋以監(jiān)測(cè)各種參數(shù)。
圖1的電路監(jiān)測(cè)變壓器二次側(cè)電壓的交流幅度作為一個(gè)參數(shù)，用以確定是否啟動(dòng)保護(hù)協(xié)議。電容C1、C2、C3、變壓器的漏電感以及變壓器的磁化電感(如果足夠小)形成濾波電路，該濾波電路能將由全橋逆變器開(kāi)關(guān)(Q1-Q4)所產(chǎn)生的方波電壓切換為輸入燈負(fù)載103的實(shí)質(zhì)上的正弦波。
如上所述，控制&門驅(qū)動(dòng)電路107產(chǎn)生具有適當(dāng)占空比的門驅(qū)動(dòng)波形，以將燈電流調(diào)整到參考電流極限?？刂撇糠?07還接收燈電流(在變壓器105的二次側(cè)的電流)的反饋。在感測(cè)變壓器電壓或燈電壓時(shí)，電容C2和C3也用作分壓器。電阻R1一般是較大的電阻，其能將零直流偏壓加在電壓反饋節(jié)點(diǎn)上。
應(yīng)該注意到，如果在二次側(cè)(或負(fù)載側(cè))的節(jié)點(diǎn)VL上的變壓器電壓(交流正弦波)的峰值沒(méi)有超過(guò)預(yù)設(shè)閾值VTH(例如，節(jié)點(diǎn)VL上正常工作電壓的40％)，這表示可能出現(xiàn)短路情況。在可能出現(xiàn)短路情況時(shí)，將安全電流閾值ISAFE作為電流極限。例如，預(yù)設(shè)閾值VTH也可以設(shè)置為在正常工作電壓的25％到55％之間。
在一個(gè)實(shí)施例中，ISAFE是正常工作電流的RMS值(均方根值)IRMS或者是平均整流值IRECT，AVG(IRECT，AVG＝IRMS*2*sqrt(2)/π)。因此，可用多個(gè)電路實(shí)現(xiàn)的欠壓檢測(cè)單元(例如比較器)109用于將節(jié)點(diǎn)VL上的電壓與VTH比較。如果VL在至少一個(gè)切換周期內(nèi)比VTH低，欠壓檢測(cè)單元109將向電流極限選擇單元111指示出短路情況，然后選擇安全電流ISAFE作為電流極限。另外，欠壓檢測(cè)單元109將指示電流極限選擇單元111選擇“正常”電流極限，在一個(gè)實(shí)施例中所述“正?！彪娏鳂O限由外部亮度命令等級(jí)(externalbrightness command level)IBRT來(lái)決定。但應(yīng)理解的是，在有些實(shí)施例中，正常電流極限不限于IBRT，也可以是由其它可控參數(shù)設(shè)定的值。
應(yīng)該注意到，如果變壓器電壓的負(fù)交流幅度沒(méi)有降低到低于預(yù)設(shè)閾值VTH(例如，正常工作電壓的40％)，優(yōu)選地，短路保護(hù)電流RMS值IRMS或平均整流值IRECT小于安全電流ISAFE。
圖2中示出了圖1的一個(gè)改型實(shí)施例。在圖2中，電阻R2使VL偏壓到VTH。因此，如果輸入到欠壓檢測(cè)器109的電壓在至少一個(gè)切換周期內(nèi)沒(méi)有降到低于零伏特，則VL的交流幅度小于VTH，即顯示短路情況。
在UL60950中，2K歐姆的標(biāo)準(zhǔn)短路阻抗比CCFL、EEFL或FFL的燈阻抗小的多。因此，在燈應(yīng)用中的二次電流或燈電流將比流經(jīng)2K歐姆負(fù)載(用于UL60950測(cè)試)的電流小。
圖3示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施例中，當(dāng)RTH/(1+C3/C2)在2K歐姆與最小燈阻抗之間的情況時(shí)設(shè)置RTH。如下所述，通過(guò)將RTH/(1+C3/C2)選擇為大于2K歐姆，可以保證短路電流低于安全電流。如圖3所示，RMS變換器301首先將反饋的燈電壓VL轉(zhuǎn)換成RMS值，然后輸出表示為VLRMS的信號(hào)。與圖2類似，R2用于消除反饋電壓VL中的直流偏壓。應(yīng)該注意到，R2的值將被選擇為明顯高于燈的阻抗。接著，短路分析器303用于輸出電流極限，該電流極限為VL/RTH和IBRT中的較小值。作為結(jié)果的電流極限在圖4中示出。粗線表示正常工作電流。陰影區(qū)域表示在VL可能小于ISAFE*RTH的情況下LCC(限制電路的電流)保護(hù)區(qū)域。
只要(1+C3/C2)*VTH/IRMS＞＝1.4*2Kohm，就能保證該電路的短路電流始終比安全電流小，并能保證逆變器在較大燈電流(比安全電流大)下正常工作。
還應(yīng)該注意到，短路電流在固頻逆變器中可由單個(gè)電阻或電容測(cè)量，以及在變頻逆變器中可由電阻和電容的并聯(lián)組合測(cè)量。
前述的多個(gè)實(shí)例使用接地感測(cè)(grounded sense)來(lái)感測(cè)二次側(cè)的電壓。在其它實(shí)施例中，可在初級(jí)側(cè)感測(cè)電壓和/或電流?；蛘?，可以使用用于漂移驅(qū)動(dòng)逆變器的差分感測(cè)方案。而且，本發(fā)明所教導(dǎo)的內(nèi)容還可以使用其它逆變器拓?fù)?，包括推挽式、半橋式等?br> 如前所述，應(yīng)理解的是在此描述的本發(fā)明的特定實(shí)施例只是用于舉例說(shuō)明的目的，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改。因此，本發(fā)明不受限于所附權(quán)利要求書的范圍。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動(dòng)設(shè)備中短路保護(hù)的方法，該驅(qū)動(dòng)設(shè)備經(jīng)由變壓器來(lái)驅(qū)動(dòng)燈負(fù)載，該方法包括監(jiān)測(cè)所述變壓器負(fù)載側(cè)的反饋電壓；如果所述反饋電壓高于預(yù)設(shè)閾值，則使正常工作繼續(xù)；以及如果所述反饋電壓低于預(yù)設(shè)閾值，則將所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備提供的電流限制為安全電流ISAFE。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中從串聯(lián)的兩個(gè)電容之間的節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)所述反饋電壓，所述串聯(lián)的兩個(gè)電容與所述負(fù)載、所述變壓器的二次側(cè)并聯(lián)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中如果所述反饋電壓在至少一個(gè)周期內(nèi)低于所述預(yù)設(shè)閾值，則將所述提供的電流限制為ISAFE。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中ISAFE是正常工作電流極限的均方根，或者是所述正常工作電流的平均整流值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預(yù)設(shè)閾值在正常工作電壓的25％到50％之間。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述正常工作包括亮度電流命令，該亮度電流命令為電流的上限。
7.一種驅(qū)動(dòng)設(shè)備中短路保護(hù)的方法，該驅(qū)動(dòng)設(shè)備經(jīng)由變壓器來(lái)驅(qū)動(dòng)燈負(fù)載，該方法包括監(jiān)測(cè)所述變壓器負(fù)載側(cè)的反饋電壓；確定所述反饋電壓的均方根；將所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備提供的電流限制為亮度電流極限與所述反饋電壓的均方根除以閾值阻抗RTH后的值中的較小值。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中從串聯(lián)的兩個(gè)電容之間的節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)所述反饋電壓，所述串聯(lián)的兩個(gè)電容與所述負(fù)載、所述變壓器的二次側(cè)并聯(lián)。
9.一種經(jīng)由變壓器驅(qū)動(dòng)燈負(fù)載的設(shè)備，包括用于監(jiān)測(cè)所述變壓器負(fù)載側(cè)的反饋電壓的裝置；用于確定所述反饋電壓是否高于預(yù)設(shè)閾值的比較裝置，并且(1)如果高于，則使正常工作繼續(xù)；以及(2)如果不高于，則將所述設(shè)備提供的電流限制為安全電流ISAFE。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述用于監(jiān)測(cè)反饋電壓的裝置接收串聯(lián)的兩個(gè)電容之間的節(jié)點(diǎn)上的電壓作為輸入電壓，所述串聯(lián)的兩個(gè)電容與所述負(fù)載、所述變壓器的二次側(cè)并聯(lián)。
11.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述比較裝置監(jiān)測(cè)所述反饋電壓，以確定該反饋電壓是否在至少一個(gè)周期內(nèi)低于所述預(yù)設(shè)閾值，如果低于則將所述提供的電流限制為ISAFE。
12.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中ISAFE是正常工作電流極限的均方根，或者是所述正常工作電流的平均整流值。
13.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述預(yù)設(shè)閾值在正常工作電壓的25％到50％之間。
14.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述正常工作包括亮度電流命令，該亮度電流命令為電流的上限。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于將直流電源切換為交流電源的簡(jiǎn)單的方法和設(shè)備，用以驅(qū)動(dòng)放電燈例如驅(qū)動(dòng)冷陰極熒光燈(CCFL)、外部電極熒光燈(EEFL)或平板型熒光燈(FFL)。該方法包括監(jiān)測(cè)所述變壓器負(fù)載側(cè)的反饋電壓；如果所述反饋電壓高于預(yù)設(shè)閾值，則使正常工作繼續(xù)；以及如果所述反饋電壓低于預(yù)設(shè)閾值，則將所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備提供的電流限制為安全電流ISAFE。在其它優(yōu)點(diǎn)中，在正常燈電流高于安全電流極限的情況時(shí)的應(yīng)用中，本發(fā)明能在短路情況下進(jìn)行適當(dāng)保護(hù)。
文檔編號(hào)H05B41/285GK1784107SQ20051011346
公開(kāi)日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2005年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月13日
發(fā)明者陳偉, 吉姆·莫耶, 保羅·尤納坦恩 申請(qǐng)人:美國(guó)芯源系統(tǒng)股份有限公司