專利名稱：螢光燈管的驅(qū)動裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種螢光燈管的驅(qū)動技術(shù)，且特別是有關(guān)于一種不需使用升壓變壓器即可驅(qū)動螢光燈管的裝置與方法。
背景技術(shù)：
螢光燈管(例如冷陰極螢光燈管(coldcathode fluorescent lamp, CCFL)) 廣泛地應(yīng)用于大型液晶顯示(liquid crystal display, IXD)監(jiān)視器及電視的背光系統(tǒng) (backlight system)中。如圖1所示，現(xiàn)今用以驅(qū)動冷陰極螢光燈管CL的裝置10大多包括有功率切換電路(power switchingcircuit) 101、升壓變壓器(boost transformer)Τ,以及由升壓變壓器T的漏感(leakage inductance)與兩電容(capacitor) C所組成的共振槽 (resonator)。一般來說，功率切換電路101耦接于輸入電壓VDD(大約為380V的直流電壓)與接地電位GND之間，用以反應(yīng)于具有固定頻率的三角波信號RMP與比較電壓CMP而切換并輸出輸入電壓Vdd與接地電位GND，以產(chǎn)生方波信號(square signal) SQ0另外，由升壓變壓器 T的漏感與兩電容C所組成的共振槽會對功率切換電路101所產(chǎn)生的方波信號SQ進(jìn)行濾波 /轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生弦波驅(qū)動信號(sinusoidal driving signal，大約為342V的有效值)SIN來驅(qū)動冷陰極螢光燈管CL。然而，由于冷陰極螢光燈管CL需要較高的操作電壓，大約在700V的有效值(rms)， 所以必需借助升壓變壓器T以將弦波驅(qū)動信號SIN提高至冷陰極螢光燈管CL可操作的電壓范圍。可見得，現(xiàn)今用以驅(qū)動冷陰極螢光燈管CL的裝置10都必需使用到升壓變壓器T， 否則將無法順利地驅(qū)動冷陰極螢光燈管CL。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種不需使用升壓變壓器即可驅(qū)動螢光燈管的裝置與方法。本發(fā)明提供一種螢光燈管的驅(qū)動裝置，其包括功率切換電路、LC共振槽，以及自動追頻電路。其中，功率切換電路耦接于輸入電壓與接地電位之間，用以反應(yīng)于三角波信號與比較電壓而切換并輸出所述輸入電壓與所述接地電位，以產(chǎn)生方波信號。LC共振槽耦接功率切換電路，用以接收并轉(zhuǎn)換所述方波信號，以產(chǎn)生弦波驅(qū)動信號來驅(qū)動螢光燈管。自動追頻電路耦接功率切換電路與LC共振槽，用以根據(jù)關(guān)聯(lián)于所述弦波驅(qū)動信號的回饋信號而產(chǎn)生并調(diào)整所述三角波信號，以致使所述弦波驅(qū)動信號的頻率自動地追隨LC共振槽的諧振頻率。于本發(fā)明的一實施例中，功率切換電路包括第一比較器、分相電路、緩沖電路，以及切換電路。其中，第一比較器的負(fù)輸入端用以接收所述三角波信號，第一比較器的正輸入端用以接收所述比較電壓，而第一比較器的輸出端則用以輸出第一脈寬調(diào)變信號。分相電路耦接第一比較器，用以接收所述第一脈寬調(diào)變信號，并且反應(yīng)于比較信號而對所述第一脈寬調(diào)變信號進(jìn)行分相，或者直接對所述第一脈寬調(diào)變信號進(jìn)行分相，以獲得兩組相位差 180度的輸出信號。緩沖電路耦接分相電路，用以接收并緩沖輸出所述兩組輸出信號。切換電路耦接于所述輸入電壓與接地電位之間，并且耦接緩沖電路，用以反應(yīng)于所述兩組已緩沖的輸出信號而切換并輸出所述輸入電壓與接地電位，以產(chǎn)生所述方波信號。于本發(fā) 明的一實施例中，LC共振槽包括第一至第三電容與電感。其中，第一電容的第一端耦接用以接收所述方波信號。電感的第一端耦接第一電容的第二端，而電感的第二端則用以產(chǎn)生所述弦波驅(qū)動信號。第二電容的第一端耦接電感的第二端，而第二電容的第二端則用以產(chǎn)生所述回饋信號。第三電容的第一端耦接第二電容的第二端，而第三電容的第二端則耦接至所述接地電位。于本發(fā)明的一實施例中，自動追頻電路包括相移電路、脈沖信號產(chǎn)生器，以及三角波產(chǎn)生器。其中，相移電路用以接收所述回饋信號，并對所述回饋信號的電流相位進(jìn)行相移后而輸出相移信號。脈沖信號產(chǎn)生器耦接相移電路與分相電路，用以反應(yīng)于所述相移信號而產(chǎn)生脈沖信號，并且提供所述比較信號。三角波產(chǎn)生器耦接脈沖信號產(chǎn)生器與第一比較器，用以反應(yīng)于所述脈沖信號而產(chǎn)生所述三角波信號。于本發(fā)明的一實施例中，自動追頻電路還包括起振電路，耦接三角波產(chǎn)生器，用以當(dāng)三角波產(chǎn)生器未獲得所述脈沖信號時，反應(yīng)于啟動信號而產(chǎn)生起振脈沖信號給三角波產(chǎn)生器，以致使三角波產(chǎn)生器產(chǎn)生所述三角波信號，直至三角波產(chǎn)生器獲得所述脈沖信號為止。于本發(fā)明的一實施例中，自動追頻電路還包括偵測電路，耦接起振電路，用以偵測所述相移信號，并于所述相移信號未振蕩時產(chǎn)生所述啟動信號給起振電路。于本發(fā)明的一實施例中，螢光燈管的驅(qū)動裝置還包括穩(wěn)流電路，耦接螢光燈管與功率切換電路，用以反應(yīng)于流經(jīng)螢光燈管的電流與預(yù)設(shè)參考電壓而產(chǎn)生所述比較電壓，以調(diào)整第一比較器所輸出的所述第一脈寬調(diào)變信號，從而使得流經(jīng)螢光燈管的電流穩(wěn)定在預(yù)設(shè)電流值。于本發(fā)明的一實施例中，螢光燈管的驅(qū)動裝置還包括保護(hù)電路，耦接LC共振槽與分相電路，用以接收所述回饋電壓，并且于所述回饋電壓大于第一預(yù)設(shè)參考電壓時產(chǎn)生過壓保護(hù)信號以禁能分相電路。另外，保護(hù)電路更可以耦接螢光燈管與穩(wěn)流電路，且更用以依據(jù)關(guān)聯(lián)于流經(jīng)螢光燈管的電流的轉(zhuǎn)換電壓而決定是否產(chǎn)生過流保護(hù)信號以禁能該分相電路。其中，當(dāng)所述轉(zhuǎn)換電壓大于第二預(yù)設(shè)參考電壓時，則保護(hù)電路產(chǎn)生所述過流保護(hù)信號以禁能分相電路。于本發(fā)明的一實施例中，螢光燈管的驅(qū)動裝置還包括箝位電路，耦接LC共振槽， 用以反應(yīng)于所述回饋信號與預(yù)設(shè)參考電壓而產(chǎn)生箝位電壓，以抑制所述弦波驅(qū)動信號的電壓至預(yù)設(shè)電壓值。在此條件下，功率切換電路還可以包括第二比較器與與門。其中，第二比較器的正輸入端用以接收所述箝位電壓，第二比較器的負(fù)輸入端耦接第一比較器的負(fù)輸入端，而第二比較器的輸出端則用以輸出第二脈寬調(diào)變信號。與門的第一輸入端耦接第一比較器的輸出端，與門的第二輸入端耦接第二比較器的輸出端，而與門的輸出端則輸出第三脈寬調(diào)變信號至分相電路。本發(fā)明另提供一種螢光燈管的驅(qū)動方法，其包括在脈寬調(diào)變架構(gòu)下，反應(yīng)于三角波信號與比較電壓而切換輸入電壓與接地電位，以產(chǎn)生方波信號；由LC共振方法轉(zhuǎn)換所述方波信號，以產(chǎn)生弦波驅(qū)動信號來 驅(qū)動螢光燈管；以及根據(jù)關(guān)聯(lián)于所述弦波驅(qū)動信號的回饋信號而產(chǎn)生并調(diào)整所述三角波信號，以致使所述弦波驅(qū)動信號的頻率自動地追隨與所述 LC共振方法相對應(yīng)的諧振頻率。本發(fā)明主要是利用自動追頻電路以對LC共振槽的諧振頻率進(jìn)行追蹤，所以不管 LC共振槽的諧振頻率如何變動，自動追頻電路都會讓LC共振槽所產(chǎn)生的用以驅(qū)動螢光燈管的弦波驅(qū)動信號的頻率自動地追隨LC共振槽的諧振頻率。如此一來，本發(fā)明只要將LC 共振槽的品質(zhì)因素(Q值)設(shè)計的高一點，就可獲得較大的輸出對輸入比，從而在不需使用升壓變壓器的條件下，還可以順利地驅(qū)動螢光燈管。應(yīng)了解的是，上述一般描述及以下具體實施方式
僅為例示性及闡釋性的，其并不能限制本發(fā)明所欲主張的范圍。


下面的所附附圖是本發(fā)明的說明書的一部分，繪示了本發(fā)明的示例實施例，所附附圖與說明書的描述一起說明本發(fā)明的原理，其中圖1繪示為傳統(tǒng)螢光燈管CL的驅(qū)動裝置10示意圖。圖2繪示為本發(fā)明一實施例的螢光燈管CL的驅(qū)動裝置20示意圖。圖3繪示為圖2的驅(qū)動裝置20的電路示意圖。圖4繪示為本發(fā)明一實施例的功率切換電路201的示意圖。圖5繪示為本發(fā)明一實施例的保護(hù)電路209的示意圖。圖6繪示為本發(fā)明一實施例的箝位電路211的示意圖。圖7A繪示為本發(fā)明一實施例的螢光燈管CL的驅(qū)動裝置20的部分信號示意圖。圖7B繪示為本發(fā)明另一實施例的螢光燈管CL的驅(qū)動裝置20的部分信號示意圖。圖7C繪示為本發(fā)明再一實施例的螢光燈管CL的驅(qū)動裝置20的部分信號示意圖。圖8繪示為本發(fā)明一實施例的螢光燈管的驅(qū)動方法流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)將詳細(xì)參考本發(fā)明的示范性實施例，在附圖中說明所述示范性實施例的實例。 另外，凡可能之處，在附圖及實施方式中使用相同標(biāo)號的元件/構(gòu)件代表相同或類似部分。圖2繪示為本發(fā)明一實施例的螢光燈管CL的驅(qū)動裝置20示意圖，而圖3繪示為驅(qū)動裝置20的電路示意圖。請合并參照圖2與圖3，本實施例的驅(qū)動裝置20至少適于驅(qū)動冷陰極螢光燈管(CCFL，但并不限制于此，其它類型的螢光燈管亦適用)，且其包括功率切換電路(power switchingcircuit)201、LC 共振槽(LC resonator) 203、 自 iE _ 電 ￡各(automaticfrequency tracing circuit) 205、 || M1 % 足各(current regulationcircuit)207、保護(hù)電路(protection circuit)209,以及箝位電路 (c 1 ampcircuit) 211。其中，功率切換電路201耦接于輸入電壓Vdd (大約為380V的直流電壓)與接地電位GND之間，用以反應(yīng)于自動追頻電路205所產(chǎn)生的三角波信號(ramp signal) RMP與穩(wěn)流電路207所產(chǎn)生的比較電壓(comparison voltage) CMP而切換并輸出輸入電壓Vdd與接地電位GND，以產(chǎn)生方波信號(square signal) SQ0更清楚來說，圖4繪示為本發(fā)明一實施例的功率切換電路201的示意圖。請合并參照圖2-圖4，功率切換電路201包括比較器(comparator)CPl與CP2、與門(AND gate) AG1、分相電路(phase-splitting circuit)401、緩沖電路(buffering circuit)403，以及切換電路(switchingcircuitHOS。其中，比較器CPl的負(fù)輸入端(_)用以接收三角波信號RMP，比較器CPl的正輸入端⑴用以接收比較電壓CMP，而比較器CPl的輸出端則用以輸出脈寬調(diào)變信號(pulse width modulation signal, PWMsignal)Pffl 比較器CP2的正輸入端⑴用以接收箝位電路211所產(chǎn)生的箝位電壓CLP，比較器 CP2的負(fù)輸入端(_)耦接比較器CPl的負(fù)輸入端(_)，而比較器CP2的輸出端則用以輸出脈寬調(diào)變信號PW2。與門AGl的第一輸入端耦接比較器CPl的輸出端，與門AGl的第二輸入端耦接比較器CP2的輸出端，而與門AGl的輸出端則用以輸出脈寬調(diào)變信號PW’至分相電路 401。分相電路401用以接收與門AGl所輸出的脈寬調(diào)變信號PW’，并且反應(yīng)于來自于自動追頻電路205的比較信號(comparison signal)CMS而對脈寬調(diào)變信號PW’進(jìn)行分相，以獲得兩組相位差180度的輸出信號01與02。
在此先值得一提的是，若驅(qū)動裝置20在沒有箝位電路211的情況下，則功率切換電路201可以省略比較器CP2與與門AGl。如此一來，分相電路401便會直接地接收比較器 CPl所輸出的脈寬調(diào)變信號PWl，并且反應(yīng)于來自于自動追頻電路205的比較信號CMS而對脈寬調(diào)變信號PWl進(jìn)行分相，以獲得兩組相位差180度的輸出信號01與02。另外，在自動追頻電路205沒有提供比較信號CMS給分相電路401的情況下，分相電路401會直接反應(yīng)于所接收的脈寬調(diào)變信號PWl而進(jìn)行交叉分相，以獲得兩組相位差180度的輸出信號01與 02。緩沖電路403耦接分相電路401，且可以由兩緩沖器(buffer) Bufl與Buf2所組成。緩沖器Bufl與Buf2用以各別接收并緩沖輸出所述兩組輸出信號01與02 (亦即增加輸出信號01與02的驅(qū)動能力)。切換電路405耦接于輸入電壓Vdd與接地電位GND之間， 并且耦接緩沖電路403。切換電路405可以由兩功率開關(guān)(power switch) Ql與Q2所組成， 且用以反應(yīng)于所述兩組己緩沖的輸出信號01與02而切換并輸出輸入電壓Vdd與接地電位 GND,以產(chǎn)生方波信號SQ。其中，功率開關(guān)Ql與Q2的第一端各別耦接輸入電壓VDD與接地電位GND，功率開關(guān)Ql與Q2的第二端耦接在一起以產(chǎn)生方波信號SQ，而功率開關(guān)Ql與Q2 的控制端則用以各別接收所述兩組已緩沖的輸出信號01與02。于此，請返回參照圖3，LC共振槽203耦接功率切換電路203，用以接收并轉(zhuǎn)換功率切換電路201所產(chǎn)生的方波信號SQ，以產(chǎn)生弦波驅(qū)動信號(sinusoidal driving signal) SIN來驅(qū)動螢光燈管CL。更清楚來說，LC共振槽203包括電容(capacitor) C1-C3與電感 (inductor) L0其中，電容Cl的第一端耦接功率開關(guān)Ql與Q2的第二端以接收方波信號SQ。 電感L的第一端耦接電容Cl的第二端，而電感L的第二端則用以產(chǎn)生弦波驅(qū)動信號SIN。 電容C2的第一端耦接電感L的第二端，而電容C2的第二端則用以產(chǎn)生關(guān)聯(lián)于弦波驅(qū)動信號SIN的回饋信號(feedback signal)FS0電容C3的第一端耦接電容C2的第二端，而電容 C3的第二端則耦接至接地電位GND。另外，于本實施例中，自動追頻電路205耦接功率切換電路201與LC共振槽203， 用以根據(jù)關(guān)聯(lián)于LC共振槽203所產(chǎn)生的弦波驅(qū)動信號SIN的回饋信號FS而產(chǎn)生并調(diào)整三角波信號RMP，以致使LC共振槽203所產(chǎn)生的弦波驅(qū)動信號SIN的頻率(frequency)自動地追隨LC共振槽203的諧振頻率(resonant frequency)?？梢姷茫詣幼奉l電路205所產(chǎn)生的三角波信號RMP的頻率并非為固定的，且其會隨著LC共振槽203所產(chǎn)生的弦波驅(qū)動信號SIN的變動而變動。更清楚來說，自動追頻電路205包括相移電路(phase shiftcircuit) 501、脈沖信號產(chǎn)生器(pulse signal generator) 503、三角波產(chǎn)生器(ramp generator) 505、起振電路 (starting of oscillationcircuit) 507,(detection circuit)509。胃巾， 相移電路501耦接電容C2的第二端，用以接收回饋信號FS，并對回饋信號FS的電流相位 (current phase)進(jìn)行相移后(例如相移90度，但并不限制于此)而輸出相移信號(phase shift signal) PSS。換言之，相移信號PSS的電壓相位領(lǐng)先回饋信號FS的電壓相位90度， 此代表相移信號PSS的電壓相位為回饋信號FS的電流相位，亦即LC共振槽203中第二電容C2及第三電容C3的電流相位于本實施例中，相移電路501包括電阻(resistor)R1、運(yùn)算放大器(operational amplifieiOOP，以及電容C4。其中，電阻Rl的第一端用以接收回饋信號FS。運(yùn)算放大器OP 的正輸入端(+)耦接至接地電位GND，運(yùn)算放大器OP的負(fù)輸入端(_)耦接電阻Rl的第二端，而運(yùn)算放大器OP的輸出端則用以輸出相移信號PSS。電容C4的第一端耦接電阻Rl的第二端，而電容C4的第二端則耦接運(yùn)算放大器OP的輸出端。另外，脈沖信號產(chǎn)生器503耦接相移電路501與分相電路401，用以反應(yīng)于相移電路501所輸出的相移信號PSS而產(chǎn)生脈沖信號PLS，并且提供比較信號CMS給分相電路401。 更清楚來說，脈沖信號產(chǎn)生器503包括比較器CP3、延遲單元(delay cell) DLY，以及互斥或門(X0R gate)EG0其中，比較器CP3的正輸入端⑴用以接收相移電路501所輸出的相移信號PSS，比較器CP3的負(fù)輸入端(-)用以接收預(yù)設(shè)參考電壓Vref 1，而比較器CP3的輸出端則用以輸出比較信號CMS。延遲單元DLY耦接比較器CP3的輸出端，用以接收并延遲輸出比較信號CMS?；コ饣蜷TEG的第一輸入端用以接收比較信號CMS，互斥或門EG的第二輸入端用以接收延遲單元DLY所輸出的比較信號CMS’，而互斥或門EG的輸出端則用以產(chǎn)生脈沖信號PLS。此外，三角波產(chǎn)生器505耦接脈沖信號產(chǎn)生器503與比較器CP1，用以反應(yīng)于脈沖信號產(chǎn)生器503所產(chǎn)生的脈沖信號PLS而產(chǎn)生三角波信號RMP。起振電路507耦接三角波產(chǎn)生器505，用以當(dāng)三角波產(chǎn)生器505未獲得脈沖信號產(chǎn)生器503所產(chǎn)生的脈沖信號PLS 時，反應(yīng)于偵測電路509所產(chǎn)生的啟動信號EN而產(chǎn)生起振脈沖信號ST_PLS給三角波產(chǎn)生器505，以致使三角波產(chǎn)生器505產(chǎn)生三角波信號RMP，直至三角波產(chǎn)生器505獲得脈沖信號產(chǎn)生器503所產(chǎn)生的脈沖信號PLS為止。換言之，一旦三角波產(chǎn)生器505有獲得脈沖信號產(chǎn)生器503所產(chǎn)生的脈沖信號PLS的話，則起振電路507就會停止產(chǎn)生起振脈沖信號ST_ PLS。于本實施例中，起振電路507包括與門AG2、電容C5，以及反向器(inverter) NT。 其中，與門AG2的第一輸入端用以接收偵測電路509所產(chǎn)生的啟動信號EN。電容C5的第一端耦接與門AG2的輸出端，而電容C5的第二端則耦接至接地電位GND。反向器NT的輸入端耦接與門AG2的輸出端，而反向器NT的輸出端則耦接與門AG2的第二輸入端以輸出起振脈沖信號ST_PLS。另外，偵測電路509耦接起振電路507，用以偵測相移電路501所輸出的相移信號PSS，并且于相移電路501所輸出的相移信號PSS未振蕩時產(chǎn)生啟動信號EN給起振電路507，藉以致使起振電路507產(chǎn)生起振脈沖信號ST_PLS。換言之，一旦相移電路501所輸出的相移信號PSS開始振蕩的話，則偵測電路509就不會產(chǎn)生啟動信號EN給起振電路507，從而使得起振電路507停止產(chǎn)生起振脈沖信號ST_PLS。此時，三角波產(chǎn)生器505就會依據(jù)脈沖信號產(chǎn)生器503所產(chǎn)生的脈沖信號PLS以產(chǎn)生三角波信號RMP。于本實施例中，偵測電路 509可以獨立存在于自動追頻電路205中，但亦可與相移電路501、脈沖信號產(chǎn)生器503與起振電路507其中的一進(jìn)行整合，一切端視實際設(shè)計需求而論。
再者，于圖3中，穩(wěn)流電路207耦接螢光燈管CL與功率切換電路201，用以反應(yīng)于流經(jīng)螢光燈管CL的電流與預(yù)設(shè)參考電壓Vref2而產(chǎn)生比較電壓CMP，以調(diào)整比較器CPl所輸出的脈寬調(diào)變信號PWl，從而使得流經(jīng)螢光燈管CL的電流穩(wěn)定在一個預(yù)設(shè)電流值?？梢姷?，穩(wěn)流電路207可以作為需要進(jìn)行精密的電流回饋控制的用途。更清楚來說，穩(wěn)流電路207包括二極管(diode)Dl與D2、電阻R2與R3、誤差放大器(error amplifier)EA，以及電容C6。其中，二極管Dl的陰極(cathode)耦接螢光燈管 CL的一端，二極管Dl的陽極(anode)耦接至接地電位GND，而螢光燈管CL的另一端則用以接收LC共振槽203所產(chǎn)生的弦波驅(qū)動信號SIN。二極管D2的陽極耦接二極管Dl的陰極。 電阻R2的第一端耦接二極管D2的陰極，而電阻R2的第二端則耦接至接地電位GND。電阻 R3的第一端耦接二極管D2的陰極。誤差放大器EA的正輸入端(+)用以接收預(yù)設(shè)參考電壓 Vref2，誤差放大器EA的負(fù)輸入端(-)耦接電阻R3的第二端，而誤差放大器EA的輸出端則用以輸出比較電壓CMP。電容C6的第一端耦接電阻R3的第二端，而電容C6的第二端則耦接誤差放大器EA的輸出端。另外，于本實施例中，保護(hù)電路209耦接LC共振槽203與分相電路401，用以接收 LC共振槽203所產(chǎn)生的回饋電壓FS，并且于回饋電壓FS大于預(yù)設(shè)參考電壓(如圖5所示的“Vref3”)時產(chǎn)生過壓保護(hù)信號OVP以禁能(disable)分相電路401 (亦即控制分相電路 401不再產(chǎn)生兩組輸出信號01與02)。而且，保護(hù)電路209更可以耦接螢光燈管CL與穩(wěn)流電路207，且更得以依據(jù)關(guān)聯(lián)于流經(jīng)螢光燈管CL的電流的轉(zhuǎn)換電壓TS而決定是否產(chǎn)生過流保護(hù)信號OCP以禁能分相電路401。其中，當(dāng)轉(zhuǎn)換電壓TS大于預(yù)設(shè)參考電壓(如圖5所示的“Vref4”)時，則保護(hù)電路209即產(chǎn)生過流保護(hù)信號OCP以禁能分相電路401?？梢姷茫?保護(hù)電路209可以在異常驅(qū)動螢光燈管CL的狀況下啟動保護(hù)機(jī)制(通常會在螢光燈管CL 的操作階段(operation phase)實行)，從而保護(hù)螢光燈管CL。更清楚來說，圖5繪示為本發(fā)明一實施例的保護(hù)電路209的示意圖。請合并參照圖2-圖5，保護(hù)電路209包括比較器CP4與CP5。其中，比較器CP4的正輸入端⑴用以接收回饋電壓FS，比較器CP4的負(fù)輸入端(_)用以接收預(yù)設(shè)參考電壓Vref3，而比較器CP4的輸出端則用以輸出過壓保護(hù)信號0VP。比較器C5的正輸入端(+)用以接收轉(zhuǎn)換電壓TS，比較器C5的負(fù)輸入端(-)用以接收預(yù)設(shè)參考電壓Vref4，而比較器C5的輸出端則用以輸出過流保護(hù)信號OCP。除此之外，圖6繪示為本發(fā)明一實施例的箝位電路211的示意圖。請合并參照圖 2-圖6，箝位電路211耦接LC共振槽203，用以反應(yīng)于LC共振槽203所產(chǎn)生的回饋信號FS 與預(yù)設(shè)參考電壓Vref5而產(chǎn)生箝位電壓CLP，以抑制LC共振槽203所產(chǎn)生的弦波驅(qū)動信號 SIN的電壓至一個預(yù)設(shè)電壓值?？梢姷?，箝位電路211也可以防止弦波驅(qū)動信號SIN產(chǎn)生過電壓的情況，而且通常會在螢光燈管CL的初始階段(initial phase)實行。
更清楚來說，箝位電路211包括比較器CP6、N型晶體管(N-typetransistor)Tr、 電容C7，以及電流源(current source)〗。其中，比較器CP6的正輸入端(+)用以接收LC 共振槽203所產(chǎn)生的回饋信號FS，而比較器CP6的負(fù)輸入端(-)則用以接收預(yù)設(shè)參考電壓Vref5。N型晶體管Tr的柵極(gate)耦接比較器CP6的輸出端，N型晶體管Tr的漏極 (drain)用以輸出箝位電壓CLP，而N型晶體管Tr的源極(source)則耦接至接地電位GND。 電容C7的第一端耦接N型晶體管Tr的漏極，而電容C7的第二端則耦接至接地電位GND。 電流源I耦接于偏壓(bias voltage) Vbias與電容C7的第一端之間。 基于上述，圖7A繪示為本發(fā)明一實施例的螢光燈管CL的驅(qū)動裝置20的部分信號示意圖。從圖7A可以清楚看出(請同時參閱圖4)，在回饋信號FS有在振蕩的情況下，相移信號PSS的電流相位會領(lǐng)先回饋信號FS的電流相位90度。如此一來，以下的幾點描述會成立1、比較器CP3反應(yīng)于相移信號PSS與預(yù)設(shè)參考電壓Vrefl而輸出比較信號CMS ；2、互斥或門EG反應(yīng)于比較信號CMS與CMS’而輸出脈沖信號PLS ；3、比較器CPl反應(yīng)于三角波信號RMP與比較電壓CMP而輸出脈寬調(diào)變信號PWl ； 以及4、分相電路401反應(yīng)于比較信號CMS的上升與下降邊緣(rising andfailing edges)而各別地對脈寬調(diào)變信號PWl進(jìn)行分相(在不考慮脈寬調(diào)變信號PW2的情況下)， 從而獲得兩組相位差180的輸出信號01與02。5、當(dāng)弦波驅(qū)動信號SIN位于相對低點區(qū)域時，比較器CP3會產(chǎn)生比較信號CMS，而且當(dāng)比較信號CMS位于相對高點區(qū)域時，分相電路401會產(chǎn)生輸出信號01，在實務(wù)應(yīng)用上， 比較信號CMS與輸出信號01間會存在相位誤差，而此相位誤差數(shù)值的大小取決于LC共振槽203的品質(zhì)因素(Q值)。依據(jù)上述1 5點的描述，在回饋信號FS有在振蕩的情況下，自動追頻電路205 會讓LC共振槽203所產(chǎn)生的用以驅(qū)動螢光燈管CL的弦波驅(qū)動信號SIN的頻率自動地追隨LC共振槽203的諧振頻率。如此一來，只要將LC共振槽203的品質(zhì)因素(Q值)設(shè)計的高一點，就可獲得較大的輸出對輸入比，從而在不需使用升壓變壓器的條件下，驅(qū)動裝置20 還可以順利地驅(qū)動螢光燈管CL。圖7B繪示為本發(fā)明另一實施例的螢光燈管CL的驅(qū)動裝置20的部分信號示意圖。 從圖7B可以清楚看出，在回饋信號FS未振蕩的情況下，由于相移電路501不會產(chǎn)生相移信號PSS。如此一來，以下的幾點描述會成立6、比較器CP3無法輸出比較信號CMS ；7、偵測電路509會反應(yīng)于未振蕩的相移信號PSS而產(chǎn)生致能信號EN(亦即邏輯 “1”)給起振電路507，以致使起振電路507產(chǎn)生起振脈沖信號ST_PLS給三角波產(chǎn)生器505， 進(jìn)而使得三角波產(chǎn)生器505產(chǎn)生三角波信號RMP ；8、比較器CPl反應(yīng)于三角波信號RMP與比較電壓CMP而輸出脈寬調(diào)變信號PWl ； 以及9、分相電路401直接反應(yīng)于所接收的脈寬調(diào)變信號PWl的上升邊緣而對脈寬調(diào)變信號PWl進(jìn)行交叉分相(在不考慮脈寬調(diào)變信號PW2的情況下)，從而獲得兩組相位差180 的輸出信號01與02。
依據(jù)上述6-9點的描述，在回饋信號FS未振蕩的情況下，自動追頻電路205仍可讓LC共振槽203所產(chǎn)生的用以驅(qū)動螢光燈管CL的弦波驅(qū)動信號SIN的頻率自動地追隨LC 共振槽203的諧振頻率。因此，驅(qū)動裝置20仍可在不需使用升壓變壓器的條件下順利地驅(qū)動螢光燈管CL。圖7C繪示為本發(fā)明再一實施例的螢光燈管CL的驅(qū)動裝置20的部分信號示意圖。 從圖7C可以清楚看出，在弦波驅(qū)動信號SIN的電壓過高的情況下，例如在螢光燈管CL的初始階段，以下的幾點描述會成立10、比較器CPl 反應(yīng)于三角波信號RMP與比較電壓CMP而輸出責(zé)任周期較寬的脈寬調(diào)變信號PWi ；11、比較器CP6反應(yīng)于回饋信號FS與預(yù)設(shè)參考電壓Vref5而導(dǎo)通N型晶體管Tr， 以產(chǎn)生箝位電壓CLP，從而使得比較器CP2反應(yīng)于箝位電壓CLP與三角波信號RMP而產(chǎn)生責(zé)任周期較窄的脈寬調(diào)變信號PW2 ；12、與門AGl反應(yīng)于脈寬調(diào)變信號PWl與PW2而輸出脈寬調(diào)變信號PW，；以及13、分相電路401反應(yīng)于比較信號CMS的上升與下降邊緣而各別地對脈寬調(diào)變信號PW’進(jìn)行分相，從而獲得兩組能量較少且相位差180度的輸出信號01與02 (對比于圖7A 與圖7B可以清楚看出)。依據(jù)上述10-13點的描述，箝位電路211可以在螢光燈管CL的初始階段抑制弦波驅(qū)動信號SIN的電壓至一個預(yù)設(shè)電壓值，從而保護(hù)螢光燈管CL。此外，在螢光燈管CL從初始期間進(jìn)入至運(yùn)作階段后，箝位電路211就不再產(chǎn)生箝位電壓CLP。如此一來，在螢光燈管 CL的運(yùn)作階段，保護(hù)電路209會接手保護(hù)螢光燈管CL。匯整上述實施例的內(nèi)容，以下提出一種螢光燈管的驅(qū)動方法，如圖8所示，且其包括在脈寬調(diào)變架構(gòu)下，反應(yīng)于三角波信號與比較電壓而切換輸入電壓與接地電位，以產(chǎn)生方波信號(步驟S801)；由LC共振方法轉(zhuǎn)換所述方波信號，以產(chǎn)生弦波驅(qū)動信號來驅(qū)動螢光燈管(步驟S803)；以及根據(jù)關(guān)聯(lián)于所述弦波驅(qū)動信號的回饋信號而產(chǎn)生并調(diào)整所述三角波信號，以致使所述弦波驅(qū)動信號的頻率自動地追隨與所述LC共振方法相對應(yīng)的諧振頻率(步驟S805)。綜上所述，本發(fā)明主要是利用自動追頻電路205以對LC共振槽203的諧振頻率進(jìn)行追蹤，所以不管LC共振槽203的諧振頻率如何變動，自動追頻電路205都會讓LC共振槽 203所產(chǎn)生的用以驅(qū)動螢光燈管CL的弦波驅(qū)動信號SIN的頻率自動地追隨LC共振槽203 的諧振頻率。如此一來，本發(fā)明只要將LC共振槽203的品質(zhì)因素(Q值)設(shè)計的高一點，就可獲得較大的輸出對輸入比，從而在不需使用升壓變壓器的條件下，還可以順利地驅(qū)動螢光燈管CL。雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn)。另外，本發(fā)明的任一實施例或申請專利范圍不須達(dá)成本發(fā)明所揭露的全部目的或優(yōu)點或特點。此外，摘要部分和標(biāo)題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，并非用來限制本發(fā)明的權(quán)利范圍。
權(quán)利要求
1.一種螢光燈管的驅(qū)動裝置，包括一功率切換電路，耦接于一輸入電壓與一接地電位之間，用以反應(yīng)于一三角波信號與一比較電壓而切換并輸出該輸入電壓與該接地電位，以產(chǎn)生一方波信號；一 LC共振槽，耦接該功率切換電路，用以接收并轉(zhuǎn)換該方波信號，以產(chǎn)生一弦波驅(qū)動信號來驅(qū)動該螢光燈管；以及一自動追頻電路，分別耦接該功率切換電路與該LC共振槽，用以根據(jù)關(guān)聯(lián)于該弦波驅(qū)動信號的一回饋信號而產(chǎn)生并調(diào)整該三角波信號，以致使該弦波驅(qū)動信號的頻率自動地追隨該LC共振槽的一諧振頻率。
2.如權(quán)利要求1所述的螢光燈管的驅(qū)動裝置，其中該功率切換電路包括一第一比較器，其負(fù)輸入端用以接收該三角波信號，其正輸入端用以接收該比較電壓， 而其輸出端則用以輸出一第一脈寬調(diào)變信號；一分相電路，耦接該第一比較器，用以接收該第一脈寬調(diào)變信號，并且反應(yīng)于一比較信號而對該第一脈寬調(diào)變信號進(jìn)行分相，或者直接對該第一脈寬調(diào)變信號進(jìn)行分相，以獲得兩組相位差180度的輸出信號；一緩沖電路，耦接該分相電路，用以接收并緩沖輸出所述兩組輸出信號；以及一切換電路，耦接于該輸入電壓與該接地電位之間，并且耦接該緩沖電路，用以反應(yīng)于所述兩組己緩沖的輸出信號而切換并輸出該輸入電壓與該接地電位，以產(chǎn)生該方波信號。
3.如權(quán)利要求2所述的螢光燈管的驅(qū)動裝置，其中該緩沖電路包括 兩緩沖器，用以各別接收并緩沖輸出所述兩組輸出信號。
4.如權(quán)利要求2所述的螢光燈管的驅(qū)動裝置，其中該切換電路包括兩功率開關(guān)，其第一端各別耦接該輸入電壓與該接地電位，其第二端耦接在一起以產(chǎn)生該方波信號，而其控制端則用以各別接收所述兩組已緩沖的輸出信號。
5.如權(quán)利要求4所述的螢光燈管的驅(qū)動裝置，其中該LC共振槽包括 一第一電容，其第一端耦接該兩功率開關(guān)的第二端以接收該方波信號；一電感，其第一端耦接該第一電容的第二端，而其第二端則用以產(chǎn)生該弦波驅(qū)動信號；一第二電容，其第一端耦接該電感的第二端，而其第二端則用以產(chǎn)生該回饋信號；以及一第三電容，其第一端耦接該第二電容的第二端，而其第二端則耦接至該接地電位。
6.如權(quán)利要求5所述的螢光燈管的驅(qū)動裝置，其中該自動追頻電路包括一相移電路，耦接該第二電容的第二端，用以接收該回饋信號，并對該回饋信號的一電流相位進(jìn)行相移后而輸出一相移信號；一脈沖信號產(chǎn)生器，耦接該相移電路與該分相電路，用以反應(yīng)于該相移信號而產(chǎn)生一脈沖信號，并且提供該比較信號；以及一三角波產(chǎn)生器，耦接該脈沖信號產(chǎn)生器與該第一比較器，用以反應(yīng)于該脈沖信號而產(chǎn)生該三角波信號。
7.如權(quán)利要求6所述的螢光燈管的驅(qū)動裝置，其中該相移電路包括 一電阻，其第一端用以接收該回饋信號；一運(yùn)算放大器，其正輸入端耦接至該接地電位，其負(fù)輸入端耦接該電阻的第二端，而其輸出端則用以輸出該相移信號；以及一第四電容，其第一端耦接該電阻的第二端，而其第二端則耦接該運(yùn)算放大器的輸出端。
8.如權(quán)利要求6所述的螢光燈管的驅(qū)動裝置，其中該脈沖信號產(chǎn)生器包括一第二比較器，其正輸入端用以接收該相移信號，其負(fù)輸入端用以接收一預(yù)設(shè)參考電壓，而其輸出端則用以輸出該比較信號；一延遲單元，耦接該第二比較器的輸出端，用以接收并延遲輸出該比較信號；以及一互斥或門，其第一輸入端用以接收該比較信號，其第二輸入端用以接收該延遲單元的輸出，而其輸出端則用以產(chǎn)生該脈沖信號。
9.如權(quán)利要求6所述的螢光燈管的驅(qū)動裝置，其中該自動追頻電路還包括一起振電路，耦接該三角波產(chǎn)生器，用以當(dāng)該三角波產(chǎn)生器未獲得該脈沖信號時，反應(yīng)于一啟動信號而產(chǎn)生一起振脈沖信號給該三角波產(chǎn)生器，以致使該三角波產(chǎn)生器產(chǎn)生該三角波信號，直至該三角波產(chǎn)生器獲得該脈沖信號為止。
10.如權(quán)利要求9所述的螢光燈管的驅(qū)動裝置，其中該起振電路包括 一與門，其第一輸入端用以接收該啟動信號；一第四電容，其第一端耦接該與門的輸出端，而其第二端則耦接至該接地電位；以及一反向器，其輸入端耦接該與門的輸出端，而其輸出端則耦接該與門的第二輸入端以輸出該起振脈沖信號。
11.如權(quán)利要求9所述的螢光燈管的驅(qū)動裝置，其中該自動追頻電路還包括一偵測電路，耦接該起振電路，用以偵測該相移信號，并于該相移信號未振蕩時產(chǎn)生該啟動信號給該起振電路。
12.如權(quán)利要求2所述的螢光燈管的驅(qū)動裝置，還包括一穩(wěn)流電路，耦接該螢光燈管與該功率切換電路，用以反應(yīng)于流經(jīng)該螢光燈管的電流與一預(yù)設(shè)參考電壓而產(chǎn)生該比較電壓，以調(diào)整該第一比較器所輸出的該第一脈寬調(diào)變信號，從而使得流經(jīng)該螢光燈管的電流穩(wěn)定在一預(yù)設(shè)電流值。
13.如權(quán)利要求12所述的螢光燈管的驅(qū)動裝置，其中該穩(wěn)流電路包括一第一二極管，其陰極耦接該螢光燈管的一端，其陽極耦接至該接地電位，而該螢光燈管的另一端則用以接收該弦波驅(qū)動信號；一第二二極管，其陽極耦接該第一二極管的陰極；一第一電阻，其第一端耦接該第二二極管的陰極，而其第二端則耦接至該接地電位； 一第二電阻，其第一端耦接該第二二極管的陰極；一誤差放大器，其正輸入端用以接收該預(yù)設(shè)參考電壓，其負(fù)輸入端耦接該第二電阻的第二端，而其輸出端則用以輸出該比較電壓；以及一電容，其第一端耦接該第二電阻的第二端，而其第二端則耦接該誤差放大器的輸出端。
14.如權(quán)利要求12所述的螢光燈管的驅(qū)動裝置，還包括一保護(hù)電路，耦接該LC共振槽與該分相電路，用以接收該回饋電壓，并且于該回饋電壓大于一第一預(yù)設(shè)參考電壓時產(chǎn)生一過壓保護(hù)信號以禁能該分相電路。
15.如權(quán)利要求14所述的螢光燈管的驅(qū)動裝置，其中該保護(hù)電路還耦接該螢光燈管與該穩(wěn)流電路，且還用以依據(jù)關(guān)聯(lián)于流經(jīng)該螢光燈管的電流的一轉(zhuǎn)換電壓而決定是否產(chǎn)生一過流保護(hù)信號以禁能該分相電路，其中，當(dāng)該轉(zhuǎn)換電壓大于一第二預(yù)設(shè)參考電壓時，則該保護(hù)電路產(chǎn)生該過流保護(hù)信號以禁能該分相電路。
16.如權(quán)利要求15所述的螢光燈管的驅(qū)動裝置，其中該保護(hù)電路包括一第二比較器，其正輸入端用以接收該回饋電壓，其負(fù)輸入端用以接收該第一預(yù)設(shè)參考電壓，而其輸出端則用以輸出該過壓保護(hù)信號；以及一第三比較器，其正輸入端用以接收該轉(zhuǎn)換電壓，其負(fù)輸入端用以接收該第二預(yù)設(shè)參考電壓，而其輸出端則用以輸出該過流保護(hù)信號。
17.如權(quán)利要求2所述的螢光燈管的驅(qū)動裝置，還包括一箝位電路，耦接該LC共振槽，用以反應(yīng)于該回饋信號與一預(yù)設(shè)參考電壓而產(chǎn)生一箝位電壓，以抑制該弦波驅(qū)動信號的電壓至一預(yù)設(shè)電壓值。
18.如權(quán)利要求17所述的螢光燈管的驅(qū)動裝置，其中該箝位電路包括一第二比較器，其正輸入端用以接收該回饋信號，而其負(fù)輸入端則用以接收該預(yù)設(shè)參考電壓；一 N型晶體管，其柵極耦接該第二比較器的輸出端，其漏極用以輸出該箝位電壓，而其源極則耦接至該接地電位；一電容，其第一端耦接該N型晶體管的漏極，而其第二端則耦接至該接地電位；以及一電流源，耦接于一偏壓與該電容的第一端之間。
19.如權(quán)利要求17所述的螢光燈管的驅(qū)動裝置，其中該功率切換電路還包括一第二比較器，其正輸入端用以接收該箝位電壓，其負(fù)輸入端耦接該第一比較器的負(fù)輸入端，而其輸出端則用以輸出一第二脈寬調(diào)變信號；以及一與門，其第一輸入端耦接該第一比較器的輸出端，其第二輸入端耦接該第二比較器的輸出端，而其輸出端則輸出一第三脈寬調(diào)變信號至該分相電路。
20.一種螢光燈管的驅(qū)動方法，包括在一脈寬調(diào)變架構(gòu)下，反應(yīng)于一三角波信號與一比較電壓而切換一輸入電壓與一接地電位，以產(chǎn)生一方波信號；由一 LC共振方法轉(zhuǎn)換該方波信號，以產(chǎn)生一弦波驅(qū)動信號來驅(qū)動該螢光燈管；以及根據(jù)關(guān)聯(lián)于該弦波驅(qū)動信號的一回饋信號而產(chǎn)生并調(diào)整該三角波信號，以致使該弦波驅(qū)動信號的頻率自動地追隨與該LC共振方法相對應(yīng)的一諧振頻率。
全文摘要
一種螢光燈管的驅(qū)動裝置與方法。本發(fā)明所提的螢光燈管的驅(qū)動裝置包括功率切換電路、LC共振槽，以及自動追頻電路。其中，功率切換電路耦接于輸入電壓與接地電位之間，用以反應(yīng)于三角波信號與比較電壓而切換并輸出所述輸入電壓與接地電位，以產(chǎn)生方波信號。LC共振槽用以接收并轉(zhuǎn)換所述方波信號，以產(chǎn)生弦波驅(qū)動信號來驅(qū)動螢光燈管。自動追頻電路用以根據(jù)關(guān)聯(lián)于所述弦波驅(qū)動信號的回饋信號而產(chǎn)生并調(diào)整所述三角波信號，以致使所述弦波驅(qū)動信號的頻率自動地追隨LC共振槽的諧振頻率。
文檔編號H05B41/295GK102448235SQ20101051029
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者容光宇, 黃世中 申請人:碩頡科技股份有限公司