專利名稱：冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子鎮(zhèn)流器，具體涉及一種冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)熒光燈采用熱陰極電子激發(fā)方式工作，燈管工作電壓低，光效差，燈絲損耗 嚴(yán)重，使用壽命短，節(jié)能效果有限。大多數(shù)熒光燈的電子鎮(zhèn)流器采用分立元件設(shè)計(jì)，電路功 能簡單，技術(shù)含量低，且分立元件制作的電子鎮(zhèn)流器功耗較大，各元件的參數(shù)波動(dòng)大，電路 可靠性差，電源效率普遍不高，產(chǎn)生的電磁干擾較大。冷陰極熒光燈作為(CCFL)是液晶顯示、液晶電視等產(chǎn)品背光源，光效高，壽命長， 在工業(yè)背光領(lǐng)域已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用。通過對(duì)背光CCFL進(jìn)行技術(shù)改造，制成的照明用冷陰 極燈管光電性能遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的熒光燈，但其高電壓、大電流的電氣特性給電子鎮(zhèn)流器的設(shè) 計(jì)帶來很大困難。目前，冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn)流器很少是采用分立元件的解決方案，市場上出現(xiàn) 的部分冷陰極熒光燈驅(qū)動(dòng)電路，多借鑒CCFL背光源的電子鎮(zhèn)流器，采用背光逆變器專用的 驅(qū)動(dòng)控制芯片，芯片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。驅(qū)動(dòng)控制芯片外接兩個(gè)功率二極管(MOSFET)構(gòu) 成開關(guān)電路，集成度低，電路綜合成本高；開關(guān)時(shí)電壓沖擊易引起IC損壞，電路故障率高， 可靠性差；關(guān)斷電源時(shí)燈管閃爍嚴(yán)重，加速對(duì)電極的損耗，降低了 CCFL燈具的使用壽命；采 用在燈管兩端并聯(lián)高壓電容來構(gòu)成諧振電路，點(diǎn)燈后電容分流嚴(yán)重，降低電源的輸出效率； 電源通用性差，一款逆變器只能配一種規(guī)格的燈管使用，不同規(guī)格的燈管需進(jìn)行專門設(shè)計(jì)， 元器件通用性差，量產(chǎn)性不好。居高不下的電子鎮(zhèn)流器成本，復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)和制造技術(shù)， 推高了 CCFL電光源和燈具的價(jià)格，嚴(yán)重阻礙CCFL電光源和燈具產(chǎn)品的市場推廣。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn)流器。具備開關(guān) 無閃爍、抗啟動(dòng)沖擊、工作頻率可調(diào)、預(yù)熱快、異常保護(hù)、恒流輸出特性好、電流調(diào)節(jié)方便、結(jié) 構(gòu)簡單、性價(jià)比高的特點(diǎn)。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn) 流器，包括EMC電路、橋式整流電路、開關(guān)電路和鎮(zhèn)流輸出電路，橋式整流電路連有平滑濾波電路；開關(guān)電路由IC芯片和外圍電路組成，其構(gòu)成為基于直流電壓產(chǎn)生高頻交流電壓 并輸出；鎮(zhèn)流輸出電路由第一變壓器和第四電容串聯(lián)，其構(gòu)成為開關(guān)電路輸出的高頻交流 電壓升壓并漏感鎮(zhèn)流，恒流輸出給冷陰極熒光燈，從而驅(qū)動(dòng)冷陰極熒光燈。平滑濾波電路由第一二極管和第一電解電容串聯(lián)構(gòu)成；第一二極管的截止端與第一電容的正極連接，第一電容的負(fù)極接電氣地GND。IC芯片包括兩個(gè)功率MOSFET和智能半橋控制電路。[0013]開關(guān)電路的外圍電路包括啟動(dòng)電路、開關(guān)頻率控制電路和預(yù)熱控制電路。開關(guān)電路的外圍電路中啟動(dòng)電路由第二電容與第二穩(wěn)壓二極管并聯(lián)組件與第一 電阻、第二電阻串聯(lián)構(gòu)成；第一電阻的一端接整流電路輸出的正極，另一端與IC芯片的VCC引腳連接，同時(shí) 連接第二電阻的一端，第二電阻與第二穩(wěn)壓二極管并聯(lián)組件的另一端接電氣地GND。開關(guān)電路的外圍電路中頻率控制電路的頻率設(shè)定引腳與第五電阻連接后接地 GND。開關(guān)電路的外圍電路中預(yù)熱控制電路的預(yù)熱時(shí)間設(shè)定引腳與第三電容連接后接 地 GND。鎮(zhèn)流輸出電路還包括第二電感，第二電感、第一變壓器和第四電容串聯(lián)。鎮(zhèn)流輸出電路中第一變壓器的漏感量和第二電感構(gòu)成的總感量Ltotal與第一變壓 器次級(jí)的高頻寄生電容Cs構(gòu)成LC諧振電路。本實(shí)用新型冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn)流器的有益效果如下1、平滑濾波電路采用特定設(shè)計(jì)，增加一二極管抑制反向放電干擾；能抑制電源關(guān) 斷時(shí)電容放電引起的燈管閃爍，延長燈管的使用壽命。2、開關(guān)電路采用兩個(gè)功率MOSFET和控制電路集成的智能IC管理，可以通過零電 壓開關(guān)(ZVS)自動(dòng)優(yōu)化電路的工作狀態(tài)，保持電路良好的工作特性和較高的工作效率，減小 電磁干擾。能結(jié)合CCFL燈管的特點(diǎn)，通過電容設(shè)定預(yù)熱時(shí)間、電阻設(shè)定工作頻率，實(shí)現(xiàn)快預(yù) 熱(ms級(jí))、最佳開關(guān)頻率(50KHz)工作，避免燈閃爍的高起始頻率的軟啟動(dòng)，具有燈絲開路 和觸發(fā)失敗時(shí)的故障保護(hù)，低線電壓輸入保護(hù)及電壓升高后自動(dòng)重起動(dòng)功能；啟動(dòng)電路采 用特定設(shè)計(jì)，能抑制上電瞬間的電壓沖擊對(duì)元件的損傷，耐開關(guān)沖擊；由于開關(guān)控制和功率 二極管(MOSFET)集成，開關(guān)電路成本遠(yuǎn)低于控制電路和功率二極管(MOSFET)分立的解決 方案，電路結(jié)構(gòu)緊湊，性價(jià)比高。3、鎮(zhèn)流輸出電路恒流輸出，采用變壓器的大漏感鎮(zhèn)流，抑制了 CCFL燈管的“負(fù)阻 特性”，避免在點(diǎn)燈過程因阻值變化而引起的電流波動(dòng)；利用升壓變壓器的漏感和次級(jí)的高 頻寄生電容構(gòu)成LC諧振電路，電路簡潔，電源效率高；升壓變壓器采用隔離式設(shè)計(jì)，次極最 大輸出電流在人體承受的安全范圍之內(nèi)，如12mA，可以有效避免觸電事故；變壓器的次級(jí) 引腳對(duì)地輸出反相位工作電壓，燈管漏電流小，發(fā)光效率高，且將電路實(shí)際對(duì)地工作電壓降 低一半，避免過高壓的不良影響。4、根據(jù)電源的體積和相關(guān)技術(shù)要求，采用外置電感和變壓器漏感結(jié)合構(gòu)成大電感 鎮(zhèn)流的設(shè)計(jì)方法，可靈活調(diào)節(jié)電感量來匹配不同的CCFL燈管，電源通用性強(qiáng)，電流波峰比 優(yōu)化簡單，適合批量生產(chǎn)制造。5、本實(shí)用新型提供的冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn)流器，壽命超過50000小時(shí)，耐開關(guān) 達(dá)100萬次，電路效率90%以上，性價(jià)比高。


以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明圖1為本實(shí)用新型電路圖。圖2為本實(shí)用新型輸出電路等效諧振電路圖。圖3為本實(shí)用新型應(yīng)用電路圖。
具體實(shí)施方式
冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn)流器，包括EMC電路、橋式整流電路、開關(guān)電路(1)和鎮(zhèn)流 輸出電路2，橋式整流電路連有平滑濾波電路3 ；開關(guān)電路1由IC芯片4和外圍電路組成， 其構(gòu)成為基于直流電壓產(chǎn)生高頻交流電壓并輸出；鎮(zhèn)流輸出電路2由第一變壓器Tl和第四 電容C4串聯(lián)，其構(gòu)成為開關(guān)電路1輸出的高頻交流電壓升壓并漏感鎮(zhèn)流，恒流輸出給冷陰 極熒光燈，從而驅(qū)動(dòng)冷陰極熒光燈。所述平滑濾波電路3由第一二極管Dl和第一電解電容Cl串聯(lián)構(gòu)成；第一二極管 Dl的截止端與第一電容Cl的正極連接，第一電容Cl的負(fù)極接電氣地GND。所述IC芯片4包括兩個(gè)功率MOSFET和智能半橋控制電路。所述開關(guān)電路1的外圍電路包括啟動(dòng)電路、開關(guān)頻率控制電路和預(yù)熱控制電路。所述開關(guān)電路1的外圍電路中啟動(dòng)電路由第二電容C2與第二穩(wěn)壓二極管D2并聯(lián) 組件與第一電阻R1、第二電阻R2串聯(lián)構(gòu)成；第一電阻Rl的一端接整流電路輸出的正極，另 一端與IC芯片4的VCC引腳連接，同時(shí)連接第二電阻R2的一端，第二電阻R2與第二穩(wěn)壓 二極管D2并聯(lián)組件的另一端接電氣地GND。所述開關(guān)電路1的外圍電路中頻率控制電路的頻率設(shè)定引腳與第五電阻R5連接 后接地GND。所述開關(guān)電路1的外圍電路中預(yù)熱控制電路的預(yù)熱時(shí)間設(shè)定引腳與第三電容C3 連接后接地GND。所述鎮(zhèn)流輸出電路2還包括第二電感L2，第二電感L2、第一變壓器Tl和第四電容 C4串聯(lián)。所述鎮(zhèn)流輸出電路2中第一變壓器Tl的漏感量和第二電感L2構(gòu)成的總感量Lt。tal 與第一變壓器Tl次級(jí)的高頻寄生電容Cs構(gòu)成LC諧振電路。冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn)流器的鎮(zhèn)流輸出電路2調(diào)節(jié)電流輸出的方法，在保持第 一變壓器Tl初級(jí)與次極匝比不變的情況下，通過調(diào)節(jié)第二電感L2和第一變壓器Tl漏 感量中的至少一個(gè)來改變等效工作電路中總電感量Ltotal的大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電路感抗
I j ω Ltotal I的調(diào)節(jié)，從而改變鎮(zhèn)流輸出電路2輸出電流的大小。工作原理如圖1所示，在整流電路的正負(fù)極輸出端之間并聯(lián)有由第一電阻R1、第二電阻R2、 第二穩(wěn)壓二極管D2、第二電容C2構(gòu)成的抗沖擊啟動(dòng)電路。當(dāng)市電輸入開關(guān)閉合的瞬間，第 一電阻R1、第二電阻R2小于標(biāo)稱阻值，第二電容C2大電流充電，電壓迅速升高，形成瞬時(shí) 電壓沖擊，導(dǎo)致IC芯片4內(nèi)部穩(wěn)壓管過流損壞，IC芯片4停止工作。采用第一電阻R1、第 二電阻R2串聯(lián)，且第二二極管D2穩(wěn)壓值低于內(nèi)置穩(wěn)壓管電壓，將第二電容C2電壓鉗位，旁 通瞬時(shí)的沖擊電流，當(dāng)電路穩(wěn)定后，電阻達(dá)到標(biāo)稱值，第二電阻R2提升電壓，使IC芯片4的 vdd引腳電壓達(dá)到IC芯片4內(nèi)部工作電壓的要求，電路正常工作。在啟動(dòng)電路與第一電容Cl之間串聯(lián)第一二極管D1，構(gòu)成放電抑制電路。第一電容 Cl是整流后通用的平滑濾波電路3，一般選用容值較大的電解電容。當(dāng)市電斷開時(shí)，第一電 容Cl的大量電荷在釋放過程容易形成振蕩，導(dǎo)致啟動(dòng)電路反復(fù)開啟，造成燈管閃爍。增加 第一二極管Dl反向截止時(shí)第一電容Cl的振蕩放電的影響，避免了燈管連續(xù)閃爍，延長CCFL燈管的使用壽命。如圖3所示，采用仙童公司的FAN7710VN智能芯片構(gòu)成半橋開關(guān)電路1，集成ZVS 開關(guān)控制功能和兩個(gè)功率二極管M0SFET。FAN7710VN的VDC引腳與整流電路的正經(jīng)過第一二極管Dl后連接，接入31IV的直 流母線電壓；VDD引腳接入抗沖擊啟動(dòng)電路，為IC芯片4提供開啟電壓和開始工作所需的 電流；RT引腳與第五電容R5連接后接地GND，選擇第五電阻R5阻值為56ΚΩ，開關(guān)電路將 保持在50KHz的工作頻率；CPH引腳和第三電容C3連接后接地GND，選擇第三電容C3容值 為47pF，電路預(yù)熱時(shí)間約為10ms，啟動(dòng)時(shí)間100ms;第五電容C5提供芯片正常工作所需電 流；第六電容C6、第三二極管D3、第四二極管D4構(gòu)成開關(guān)死區(qū)反泵電路。選擇第三電容C3的容值，當(dāng)?shù)谌娙軨3容值為47 pF時(shí)，掃頻過程最快，點(diǎn)火高 壓持續(xù)的時(shí)間最短，對(duì)CCFL燈管的啟動(dòng)最有利。第一變壓器Tl為漏磁升壓變壓器，輸出CCFL燈管所需的高工作電壓。第一變壓 器Tl的漏感量與第二電感L2的感量、CCFL燈管的等效電阻Iilamp、高壓高頻寄生電容Cs構(gòu) 成串、并聯(lián)諧振電路，如圖2所示。當(dāng)上電后IC芯片4開關(guān)電路開始從高頻率(如98KHz )向 下掃頻，在設(shè)計(jì)的頻率點(diǎn)(如60KHz)發(fā)生諧振時(shí)，第一變壓器Tl的兩端產(chǎn)生-300疒+3000V 的瞬時(shí)高壓脈沖對(duì)CCFL燈管進(jìn)行啟動(dòng)，燈管點(diǎn)亮由第一變壓器Tl的漏感與第二電感L2 鎮(zhèn)流，在50KHz頻率點(diǎn)實(shí)現(xiàn)ZVS狀態(tài)，保持燈管兩端的電壓和電流穩(wěn)定。如圖2所示，在 設(shè)定的交流開關(guān)頻率下，如50KHz，第一變壓器Tl的漏感與第二電感L2共同構(gòu)成的感抗
I j ω Ltotal I大于CCFL燈管的等效阻抗札_，決定了串聯(lián)諧振電路的工作電流，使輸出電 路具備恒流特性，能抑制CCFL燈管的“負(fù)阻特性”，降低在點(diǎn)燈過程因燈管阻值變化而引起 電流波動(dòng)。第四電容C4起隔斷直流通高頻交流的作用，避免直流分量過大導(dǎo)致電感和變壓 器發(fā)熱。根據(jù)不同CCFL燈管的工作特性要求，通過調(diào)節(jié)第二電感L2的電感量或第二變壓 器T2的漏感量來改變Ltotal感量的大小，實(shí)現(xiàn)I j Lt。tal I感抗調(diào)節(jié)，獲得CCFL燈管所需 的工作電流。在電路設(shè)計(jì)和制造過程中，可對(duì)第二電感L2電感量進(jìn)行粗調(diào)，第二變壓器T2 的漏感量進(jìn)行微調(diào)，使燈管電流的波峰比小于1. 5，燈管發(fā)光的波動(dòng)深度最小，光效最佳。第一變壓器Tl采用隔離式設(shè)計(jì)方法，次極最大輸出電流18mA，可以有效避免觸電 事故；變壓器的次級(jí)引腳對(duì)地輸出反相位工作電壓，燈管漏電流小，發(fā)光效率高，且將電路 實(shí)際對(duì)地工作電壓降低一半，避免過高壓的不良影響。本實(shí)用新型的電氣特點(diǎn)工作電壓18(T264Vac，21(T230Vac光效最佳。額定輸入電流6W/40mA、7W/50mA、llW/70mA、15W/l10mA、20W/150mA。額定輸出功率/ 電流6W/6mA、7W/7mA、llW/8mA、15W/l2mA、20W/18mA。起始頻率98KHz，點(diǎn)火頻率65KHz，平均運(yùn)行頻率50KHz。預(yù)熱點(diǎn)火時(shí)間100ms。
權(quán)利要求1.冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn)流器，包括EMC電路、橋式整流電路、開關(guān)電路(1)和鎮(zhèn)流輸 出電路(2)，其特征在于橋式整流電路連有平滑濾波電路(3)；開關(guān)電路(1)由IC芯片(4)和外圍電路組成，其構(gòu)成為基于直流電壓產(chǎn)生高頻交流電 壓并輸出；鎮(zhèn)流輸出電路(2)由第一變壓器(Tl)和第四電容(C4)串聯(lián)，其構(gòu)成為開關(guān)電路(1)輸 出的高頻交流電壓升壓并漏感鎮(zhèn)流，恒流輸出給冷陰極熒光燈，從而驅(qū)動(dòng)冷陰極熒光燈。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于平滑濾波電路 (3)由第一二極管(Dl)和第一電解電容(Cl)串聯(lián)構(gòu)成；第一二極管(Dl)的截止端與第一電容(Cl)的正極連接，第一電容(Cl)的負(fù)極接電氣 地 GND。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于IC芯片(4)包 括兩個(gè)功率MOSFET和智能半橋控制電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于開關(guān)電路(1)的外 圍電路包括啟動(dòng)電路、開關(guān)頻率控制電路和預(yù)熱控制電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于開關(guān)電路 (1)的外圍電路中啟動(dòng)電路由第二電容(C2)與第二穩(wěn)壓二極管(D2)并聯(lián)組件與第一電阻 (R1)、第二電阻(R2)串聯(lián)構(gòu)成；第一電阻(Rl)的一端接整流電路輸出的正極，另一端與IC芯片(4)的VCC引腳連接， 同時(shí)連接第二電阻(R2)的一端，第二電阻(R2)與第二穩(wěn)壓二極管(D2)并聯(lián)組件的另一端 接電氣地GND。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于開關(guān)電路(1) 的外圍電路中頻率控制電路的頻率設(shè)定引腳與第五電阻(R5)連接后接地GND。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于開關(guān)電路(1) 的外圍電路中預(yù)熱控制電路的預(yù)熱時(shí)間設(shè)定引腳與第三電容(C3)連接后接地GND。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于鎮(zhèn)流輸出電路(2) 還包括第二電感(L2)，第二電感(L2)、第一變壓器(Tl)和第四電容(C4)串聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求書1或8所述的冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于鎮(zhèn)流輸出 電路(2)中第一變壓器(Tl)的漏感量和第二電感(L2)構(gòu)成的總感量Ltotal與第一變壓 器(Tl)次級(jí)的高頻寄生電容Cs構(gòu)成LC諧振電路。
專利摘要冷陰極熒光燈用電子鎮(zhèn)流器，包括EMC電路、橋式整流電路、開關(guān)電路和鎮(zhèn)流輸出電路，橋式整流電路連有平滑濾波電路；開關(guān)電路由IC芯片和外圍電路組成，其構(gòu)成為基于直流電壓產(chǎn)生高頻交流電壓并輸出；鎮(zhèn)流輸出電路由第一變壓器和第四電容串聯(lián)，其構(gòu)成為開關(guān)電路輸出的高頻交流電壓升壓并漏感鎮(zhèn)流，恒流輸出給冷陰極熒光燈，從而驅(qū)動(dòng)冷陰極熒光燈。本實(shí)用新型具有開關(guān)無閃爍、抗啟動(dòng)沖擊、工作頻率可調(diào)、預(yù)熱快、異常保護(hù)、恒流輸出特性好、電流調(diào)節(jié)方便、性價(jià)比高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05B41/36GK201878402SQ201020617768
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者羅志會(huì) 申請(qǐng)人:三峽大學(xué), 宜昌勁森光電科技股份有限公司