发明名称 驱动冷阴极萤光灯之方法及系统
摘要 为了有效和成本高效地生产光源,CCFL(冷阴极萤光灯),电路可以包括PMOS电晶体、第一和第二NMOS电晶体和高匝数比变压器。该变压器可以包括具有中心抽头的初级线圈,由此形成第一和第二初级绕组,以及次级线圈。PMOS电晶体可以连接到用于驱动变压器的中心抽头。第一和第二NMOS电晶体可以分别连接到第一和第二初级绕组。重要的是,第一初级绕组紧密地和第二初级绕组耦合,而第一和第二初级绕组松弛地和次级线圈耦合。
申请公布号 TWI270041 申请公布日期 2007.01.01
申请号 TW092126125 申请日期 2003.09.22
申请人 类比微电子股份有限公司 发明人 理查.葛雷
分类号 G09G3/36(2006.01) 主分类号 G09G3/36(2006.01)
代理机构 代理人 蔡清福 台北市中山区中山北路3段27号13楼
主权项 1.一种CCFL(冷阴极萤光灯)电路,包括: PMOS电晶体; 第一和第二NMOS电晶体;以及 高匝数比变压器,其中所述变压器包括具有中心抽 头的初级线圈,形成第一和第二初级绕组,以及单 个次级线圈, 其中PMOS电晶体的汲极连接到所述中心抽头,而所 述PMOS电晶体的源极连接到电池, 其中第一NMOS电晶体的汲极连接到第一初级绕组的 一端,第二NMOS电晶体的汲极连接到第二初级绕组 的一端,且所述第一和第二NMOS电晶体的源极连接 到电压源VSS, 其中所述第一初级绕组紧密地和所述第二初级绕 组耦合,且其中所述第一和第二初级绕组松弛地和 所述次级线圈耦合,由此产生有效漏电感;以及 CCFL(冷阴极萤光灯)灯管,其中次级线圈连接在电压 源VSS和CCFL(冷阴极萤光灯)灯管之间。 2.如申请专利范围第1项所述的CCFL(冷阴极萤光灯) 电路,更包括: 二极体,它具有连接到电压源VSS的输入端和连接到 初级线圈的中心抽头的输出端。 3.如申请专利范围第1项所述的CCFL(冷阴极萤光灯) 电路,其中初级和次级匝数比约为100。 4.如申请专利范围第1项所述的CCFL(冷阴极萤光灯) 电路,其中初级电感在约150微亨到250微亨之间。 5.如申请专利范围第1项所述的CCFL(冷阴极萤光灯) 电路,更包括: 缓冲电路,它连接到NMOS电晶体的汲极、PMOS电晶体 的元件和第一及第二初级绕组。 6.如申请专利范围第5项所述的CCFL(冷阴极萤光灯) 电路,其中所述缓冲电路包括第一和第二二极体、 电容器和电阻器,第一二极体的输入端连接到第一 初级绕组的一端,第二二极体的输入端连接到第二 初级绕组的一端,而第一和第二二极体的输出端连 接到节点,所述电阻器和所述电容器并联在所述节 点和所述电池之间。 7.一种用于在CCFL(冷阴极萤光灯)电路中探测过电 压的探测电路,该探测电路包括: 接收CCFL(冷阴极萤光灯)电路输出信号的积分器,所 述积分器用于产生DC信号COMP,从而使输出信号的时 间平均电压基本上和参考电压相等; 第一电容器,具有连接到积分器输出的第一接线端 ; 第一二极体,具有连接到第一电容器的第二接线端 的输入端; 第二二极体,具有连接到第一电容器的第二接线端 的输出端; pnp电晶体,具有连接到第一二极体的输出端的基极 、连接到第二二极体的输入端的射极以及连接到 电压源VSS的集电极; 第一电阻器,连接在第一二极体的输出端和电压源 VSS之间; 第二电容器,连接在第一二极体的输出端和电压源 VSS之间;以及 第二电阻器,连接在pnp电晶体的射极和电压源VDD之 间; 其中pnp电晶体的射极提供表示在CCFL(冷阴极萤光 灯)电路中是否产生过电压状态的信号。 8.如申请专利范围第7项所述的探测电路,其中所述 第二电容器和所述第二电阻器为CCFL(冷阴极萤光 灯)电路的输出信号的触发过渡周期建立时间常数 。 9.一种在CCFL(冷阴极萤光灯)电路中探测过电压状 态的方法,该方法包括: 提供配置来产生表示过电压状态的探测信号的电 晶体; 使用积分器将所述电晶体和CCFL(冷阴极萤光灯)电 路隔开; 提供用于在pnp电晶体的基极抽取电压的第一电路; 提供用于在pnp电晶体的基极漏电压的第二电路, 其中如果积分器的输出信号不规则地移动,则抽取 可以克服泄漏,由此增加了电晶体驱动接线端的电 压以及探测信号。 10.如申请专利范围第9项所述的方法,更包括为CCFL( 冷阴极萤光灯)电路的输出信号的触发过渡周期建 立时间常数。 11.一种用于在CCFL(冷阴极萤光灯)电路中探测过电 压状态的探测电路,所述探测电路包括: PCB轨迹,形成于CCFL(冷阴极萤光灯)电路的高电压连 接器的7-15密尔之内,所述PCB轨迹提供可供选择的 电弧通路,其可以产生表示是否存在过电压状态的 探测信号。 12.一种用于驱动第一和第二CCFL(冷阴极萤光灯)灯 管的CCFL(冷阴极萤光灯)系统,该CCFL(冷阴极萤光灯) 系统包括: PMOS电晶体; 第一和第二NMOS电晶体;以及 高匝数比变压器,其中所述变压器包括初级线圈, 其具有形成第一初级绕组和第二初级绕组的中心 抽头,以及次级线圈,其具有形成第一次级绕组和 第二次级绕组的第二中心抽头, 其中PMOS电晶体的汲极连接到所述第一中心抽头而 PMOS电晶体的源极连接到电池, 其中第一NMOS电晶体的汲极连接到第一初级绕组的 一端,第二NMOS电晶体的汲极连接到第二初级绕组 的一端,而第一和第二NMOS电晶体的源极连接到电 压源VSS, 其中第一初级绕组紧密地和第二初级绕组耦合,且 其中第一和第二初级绕组松弛地和次级线圈耦合, 由此产生有效漏电感,以及 其中在正常工作期间,第二中心抽头保持在接近电 压源VSS的电压; 第一CCFL(冷阴极萤光灯)灯管可以耦合在第一次级 绕组和电压源VSS之间;以及 第二CCFL(冷阴极萤光灯)灯管可以耦合在第二次级 绕组和电压源VSS之间。 13.如申请专利范围第12项所述的CCFL(冷阴极萤光灯 )系统,更包括反馈环路,它用于确定仅通过第一CCFL (冷阴极萤光灯)灯管的电流。 14.如申请专利范围第12项所述的CCFL(冷阴极萤光灯 )系统,更包括: 至少第一电阻器,连接在第一CCFL(冷阴极萤光灯)灯 管和电压源VSS之间;以及 第二电阻器,连接在第二CCFL(冷阴极萤光灯)灯管和 电压源VSS之间, 其中至少第一电阻器和第二电阻器提供基本相同 的电阻,由此确保第一和第二CCFL(冷阴极萤光灯)灯 管的阻抗基本上相同。 15.如申请专利范围第12项所述的CCFL(冷阴极萤光灯 )系统,其中第一和第二次级绕组的一端分别提供 大的正极电压和大的负极电压。 16.如申请专利范围第15项所述的CCFL(冷阴极萤光灯 )系统,其中第二中心抽头置于第一和第二次级绕 组之间的约一半处。 17.如申请专利范围第15项所述的CCFL(冷阴极萤光灯 )系统,其中如果产生故障,则第二中心抽头提供和 电压源VSS不同的电压。 18.如申请专利范围第17项所述的CCFL(冷阴极萤光灯 )系统,更包括: 电阻分配器,连接到第二中心抽头;以及 二极体,连接到电阻分配器。 19.一种用于驱动第一、第二、第三和第四CCFL(冷 阴极萤光灯)灯管的CCFL(冷阴极萤光灯)系统,该CCFL( 冷阴极萤光灯)系统包括: PMOS电晶体; 第一和第二NMOS电晶体; 第一高匝数比变压器,其中第一高匝数比变压器包 括具有中心抽头的第一初级线圈,形成第一初级绕 组和第二初级绕组,和第一次级线圈,其具有第一 次级绕组和第二次级绕组; 第二高匝数比变压器,其中所述第二高匝数比变压 器包括具有第二中心抽头的第二初级线圈,形成第 三初级绕组和第四初级绕组,和第二次级线圈,其 具有第三次级绕组和第四次级绕组, 其中PMOS电晶体的汲极连接到第一和第二中心抽头 ,而PMOS电晶体的源极连接到电池, 其中第一NMOS电晶体的汲极连接到第一初级绕组的 一端和第三初级绕组的一端,第二NMOS电晶体的汲 极连接到第二初级绕组的一端和第四初级绕组的 一端,而第一和第二NMOS电晶体的源极连接到电压 源VSS, 其中第一初级绕组紧紧地和第二初级绕组耦合,而 第三初级绕组紧紧地和第四初级绕组耦合,并且其 中第一和第二初级绕组松弛地和第一次级线圈耦 合,而第三和第四初级绕组松弛地和第二次级线圈 耦合,由此产生有效漏电感; 第一CCFL(冷阴极萤光灯)灯管耦合在第一次级绕组 和电压源VSS之间; 第二CCFL(冷阴极萤光灯)灯管耦合在第二次级绕组 和电压源VSS之间; 第三CCFL(冷阴极萤光灯)灯管耦合在第三次级绕组 和电压源VSS之间;以及 第四CCFL(冷阴极萤光灯)灯管耦合在第四次级绕组 和电压源VSS之间, 其中第一和第四次级绕组连接并彼此异相地缠绕, 以及 第二和第三次级绕组连接并彼此异相地缠绕。 20.如申请专利范围第19项所述的CCFL(冷阴极萤光灯 )系统,更包括电流感应网路,其和第一、第二、第 三和第四CCFL(冷阴极萤光灯)灯管中的一个耦合。 21.如申请专利范围第20项所述的CCFL(冷阴极萤光灯 )系统,更包括故障电路,其和第二次级绕组及第三 次级绕组耦合。 22.如申请专利范围第21项所述的CCFL(冷阴极萤光灯 )系统,其中所述故障电路包括: 第一电阻分配器; 第二电阻分配器; 第一二极体,其和第一电阻分配器耦合;以及 第二二极体,其和第二电阻分配器耦合,其中连接 第一和第二二极体为故障探测电路提供逻辑"或" 功能。 23.一种探测系统的故障状态的方法,所述系统包括 具有初级线圈和次级线圈的变压器、第一CCFL(冷 阴极萤光灯)灯管和第二CCFL(冷阴极萤光灯)灯管, 该方法包括: 在次级线圈中建立抽头,从而形成第一次级绕组和 第二次级绕组; 将第一CCFL(冷阴极萤光灯)灯管连接到第一次级绕 组的一端; 将第二CCFL(冷阴极萤光灯)灯管连接到第二次级绕 组的一端;以及 确定抽头处的电压。 24.如申请专利范围第23项所述的方法,其中在抽头 处确定电压的步骤包括分配和调整电压。 25.如申请专利范围第24项所述的方法,其中所述分 配电压包括调整电阻分配器的大小,从而使: 在正常的操作条件下,调整电压小于第一预定阈値 电压;而 在故障状态期间,调整电压高于第二预定阈値电压 。 26.一种用于驱动第一、第二、第三和第四CCFL(冷 阴极萤光灯)灯管的CCFL(冷阴极萤光灯)系统,该CCFL( 冷阴极萤光灯)系统包括: PMOS电晶体; 第一和第二NMOS电晶体; 高匝数比变压器,其中所述高匝数比变压器包括: 具有中心抽头的初级线圈,形成第一初级绕组和第 二初级绕组; 次级线圈,具有第一次级绕组、第二次级绕组、第 三次级绕组和第四次级绕组; 其中PMOS电晶体的汲极连接到中心抽头,而PMOS电晶 体的源极连接到电池, 其中第一NMOS电晶体的汲极连接到第一初级绕组的 一端,第二NMOS电晶体的汲极连接到第二初级绕组 的一端,并且第一和第二NMOS电晶体的源极连接到 电压源VSS, 其中第一初级绕组紧紧地和第二初级绕组耦合,而 其中第一和第二初级绕组松弛地和第一、第二、 第三及第四次级线圈耦合,由此产生有效漏电感; 第一CCFL(冷阴极萤光灯)灯管耦合在第一次级绕组 的一端和电压源VSS之间; 第二CCFL(冷阴极萤光灯)灯管耦合在第二次级绕组 的一端和电压源VSS之间; 第三CCFL(冷阴极萤光灯)灯管耦合在第三次级绕组 的一端和电压源VSS之间;以及 第四CCFL(冷阴极萤光灯)灯管耦合在第四次级绕组 的一端和电压源VSS之间, 其中第一和第二次级绕组的另一端连接并彼此异 相地缠绕,而 其中第三和第四次级绕组的另一端连接并彼此异 相地缠绕。 27.如申请专利范围第26项所述的CCFL(冷阴极萤光灯 )系统,更包括电流感应网路,它和第一、第二、第 三和第四CCFL(冷阴极萤光灯)灯管中的一个耦合。 28.一种用于驱动第一、第二、第三和第四CCFL(冷 阴极萤光灯)灯管的CCFL(冷阴极萤光灯)系统,该CCFL( 冷阴极萤光灯)系统包括: PMOS电晶体; 第一和第二NMOS电晶体; 高匝数比变压器,其中所述高匝数比变压器包括: 初级线圈,具有形成第一初级绕组和第二初级绕组 的第一中心抽头和形成第三初级绕组和第四初级 绕组的第二中心抽头; 次级线圈,具有第一次级绕组、第二次级绕组、第 三次级绕组和第四次级绕组; 其中PMOS电晶体的汲极连接到第一和第二中心抽头 ,而PMOS电晶体的源极连接到电池, 其中第一NMOS电晶体的汲极连接到第一初级绕组的 一端和第三初级绕组的一端,第二NMOS电晶体的汲 极连接到第二初级绕组的一端和第四初级绕组的 一端,而第一和第二NMOS电晶体的源极连接到电压 源VSS,其中第一初级绕组紧紧地和第二初级绕组耦 合,第三初级绕组紧紧地和第四初级绕组耦合,第 一和第二初级绕组松弛地和第一和第二次级线圈 耦合,而第三和第四初级绕组松弛地和第三和第四 次级绕组耦合,由此产生有效漏电感; 第一CCFL(冷阴极萤光灯)灯管耦合在第一次级绕组 的一端和电压源VSS之间; 第二CCFL(冷阴极萤光灯)灯管耦合在第二次级绕组 的一端和电压源VSS之间; 第三CCFL(冷阴极萤光灯)灯管耦合在第三次级绕组 的一端和电压源VSS之间;以及 第四CCFL(冷阴极萤光灯)灯管耦合在第四次级绕组 的一端和电压源VSS之间, 其中第一和第二次级绕组的另一端连接并彼此异 相地缠绕,而 其中第三和第四次级绕组的另一端连接并彼此异 相地缠绕。 29.如申请专利范围第28项所述的CCFL(冷阴极萤光灯 )系统,更包括电流感应网路,它和第一、第二、第 三及第四CCFL(冷阴极萤光灯)灯管中的一个耦合。 30.一种执行变压器的方法,所述变压器具有中间区 域、第一端和第二端,该方法包括: 在中间区域提供低AC电压; 在第一端提供具有第一相位的第一高AC电压; 在第二端提供具有第二相位的第二高AC电压;以及 将次级绕组的中点置于近中间区域处,其中在中点 的AC电压和第一和第二高AC电压相比必然偏低。 31.如申请专利范围第30项所述的方法,其中所述低 AC电压是VSS。 32.如申请专利范围第30项所述的方法,其中所述第 一相位是正的而第二相位是负的。 33.如申请专利范围第30项所述的方法,其中所述第 一端包括提供第一同相输出的第一绕组和第二绕 组,所述第二端包括提供第二同相输出的第三绕组 和第四绕组,所述第一同相输出的相位和第二同相 输出的相位是异相的。 图式简单说明: 第1图示出CCFL(冷阴极萤光灯)电路,它包括外部PMOS 电晶体、两个外部NMOS电晶体和具有中心抽头的初 级线圈以及单个次级线圈的高匝数比变压器。 第2图示出第1图变压器的小信号模型。 第3图示出第1图CCFL(冷阴极萤光灯)电路的理想化 的栅极驱动波形。 第4、5和6图示出由第1图的CCFL(冷阴极萤光灯)电路 工作中产生的各种示波器波形。 第7A图示出用于CCFL(冷阴极萤光灯)电路工作的第 一区域的同等变压器和负载电路模型。 第7B图示出用于CCFL(冷阴极萤光灯)电路工作的第 二区域的同等变压器和负载电路模型。 第7C图示出用于CCFL(冷阴极萤光灯)电路工作的第 三区域的同等变压器和负载电路模型。 第7D图示出用于CCFL(冷阴极萤光灯)电路工作的第 四区域的同等变压器和负载电路模型。 第8A图示出根据本发明包括CCFL(冷阴极萤光灯)电 路的系统。 第8B图示出用于产生CE信号的额外电路的一个实例 。 第8C图示出用于第8A图的系统的一个线路图。 第9图示出包括缓冲电路的部分CCFL(冷阴极萤光灯) 系统的另一个实施例。 第10图示出电压控制振荡器(VCO)的详图。 第11图示出故障和控制逻辑的简化示意图。 第12图示出可以用来探测提供给CCFL(冷阴极萤光灯 )电路的过电压的典型无损(non-invasive)电路。 第13图示出可以用于在电弧放电时探测和关闭CCFL( 冷阴极萤光灯)电路的优选电弧放电通路。 第14图示出可以驱动两个串联CCFL(冷阴极萤光灯) 灯管的电路。 第15图示出第14图的修改了的变压器的几何结构。 第16A图示出用于驱动4个CCFL(冷阴极萤光灯)灯管的 技术。 第16B图示出用于和第16A图的CCFL(冷阴极萤光灯)结 构耦合的传感电路。该传感电路包括两个二极体, 它们耦合来进行"或"功能,从而形成合成的OVP信号 。 第16C图示出另一个实施例,其中可以在一个变压器 芯上形成两个初级线圈以及4个次级线圈。 第16D图示出第16C图所示的示意图的实例性物理实 现。 第16E图示出又一个实施例,其中可以在一个变压器 芯上形成两个拼合(split)的初级线圈以及多个次级 线圈。 第16F图之示出第16E图所示的示意图的实例性物理 实现。 第16G图示出用于探测在具有4个次级绕组的变压器 上的过电压故障的方法。 第17图示出第14图中的CCFL(冷阴极萤光灯)灯管的寄 生电容通路。
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