有源式电流调整电路及相关发光结构的制作方法

专利名称：有源式电流调整电路及相关发光结构的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种电流调整电路，特别是有关于一种有源式电流调整电 路以及其于一发光结构(light structure)上的应用，用以动态地改善该发光 结构发出的光的亮度及均匀度(皿iformity)。
背景技术：
在一个液晶显示(liquid crystal display,以下简称"LCD")面板中, 一个具有多重灯管如冷阴极灯管(cold cathode fluorescent lamp,以下简 称"CCFL")的背光模块用以照明。通常，这些灯管分别的由包括驱动器与变 压器的电源转换级所驱动。图7表示一个传统背光驱动结构，其中驱动器1 到驱动器N附到一印刷电路板(printed circuit board,以下简称"PCB")， 分别用以驱动背光模块里的灯管CCFL-1到CCFL-N，其中N为一个整数。对 一个更大的LCD面板，背光模块里则需要更多的灯管，用以提供LCD面板足 够的照明。然而，当背光模块里的灯管数增加时，用来驱动的驱动组件也相 对增加，使得成本提高以及尺寸变大。此外，所有电源转换级皆操作于不同 频率，如此的不同步操作容易造成相互的干扰，更严重的是可能会干扰LCD 面板的视频信号而在屏幕上产生波浪状噪声。
为了降低背光模块的成本， 一般利用一个平衡电路以一个单一驱动器驱 动多根灯管。图8表示一个使用平衡电路的公知背光驱动结构，其中一个平 衡电路被视为一单元(Cell)。此背光驱动结构中，每个驱动器1到驱动器N 被用以驱动一灯管对以及搭配一个平衡电路单元，用来平衡灯管CCFL-1到 CCFL-2N的灯管电流。图9表示不同类型的平衡电路901、 902与903。 一般 而言， 一个平衡电路包括电容器、电感器以和/或变压器。所有这些电容器、 电感器以及变压器都属于无源组件。由于无源组件本身的特性限制，无源组件使用的愈多，将造成平衡电路中更大的误差。此外，无源组件并不能自动 调整其本身参数，因此这些灯管对其周围环境相当敏感。若驱动器从一个预 设的频率跳到另 一个不同频率操作，其内无源组件的操作参数也需要被重新 调整。因此，在平衡电路中使用无源组件可能会限制一个背光模块里灯管电 流的平衡效果。
另外，参考美国专利(专利号码为6，420,839)公开一种由有源组件如晶 体管、二极管以及比较器构成的电流平衡电路。如图IO所示， 一个电流平衡 电路20包括一个电容器C 其串接到一个附属灯管Lps、 一个第一晶体管Qp 以及一个第二晶体管Qn,两晶体管的发射极与集电极分别耦接至电容器C、的 两端、 一个第一二极管Dp以及一个第二二极管D ,分别耦接至第一晶体管Qp 的集电极与第二晶体管Q,，的发射极，以及一个比较器22。比较器22具有两 个输入端以及一个输出端，其中两个输入端分别连接至取样电阻(sampling resistor)汇与取样电阻Rs，输出端则耦接至第一晶体管Q,与第二晶体管Q 的基极。藉由取样电阻K与Rs，主要灯管Lw以及附属灯管Lps的电流值Im、 Is被转换成电压值V ,、 Vs，并接着分别送到比较器22的正输入端与负输入端。 若V户Vs，即流过主要灯管L^的电流L大于流过附属灯管Lps的电流Is时，比 较器22输出一个高电压电平(=VJ ，并且因此驱动第一晶体管Qp与第二晶体 管Q,，，造成电容器a放电，使得电容器Cx的等效电容电抗递减，因此流过的 电流L递增。若Vs〉Vm，即流过附属灯管k的电流L大于流过主要灯管L，的 电流1, 时，比较器22输出一个低电压电平卜GND)，第一晶体管Qp与第二晶 体管Q,，不会被驱动，电容器"未放电，使得电容器C,的等效电容电抗維持原 来的值，因此流过的电流Is递减。电流平衡电路20不会对操作频率以及其周 围环境敏感。然而，晶体管被操作于开关切换模式，造成灯管电流的波形产 生不对称情形。此不对称的电流波形将缩短灯管的寿命。此外，比较器的一 个高电压位准与 一个低电压位准的两位输出会造成灯管电流的不精确。再者， 电流平衡电路20具有较长的响应时间，也会因此限制背光模块的亮度平衡效 能。
因此，需要提供一种电流调整电路，用以解决所述问题。

发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用以解决所述问题的电流调整电路结构以及技术。
基于所述目的，本发明提供一种有源式电流调整电路，包括一第一输入 节点，用以接收一第一参考电路信号； 一第二输入节点，用以接收一第二参
考电路信号； 一接地节点； 一输出节点，输出一与所述接地节点相关的输出 电路信号。
所述有源式电流调整电路还包括 一 比例积分(P r o p o r t i o n a 1 integrator: PI)控制器，具有一第一输入节点、 一第二输入节点以及一输出节点，其中所 述比例积分控制器包括一放大器，其具有一第一输入端、 一第二输入端、一 输出端以及一 第 一 电容器，所述第 一输入端连接至所述比例积分控制器的第 一输入节点，所述第二输入端连接至所述比例积分控制器的第二输入节点， 所述输出端连接至所述比例积分控制器的输出节点，并且所述第一电容器具 有 一 电容值C1 ，其电连接在所述放大器的第二输入端与所述输出端间。
所述有源式电流调整电路也包括一线性调整器(linear regulator),其 具有一第一输入节点、 一第二输入节点、 一第一输出节点以及一第二输出节 点。线性调整器包括一第一晶体管与一第二晶体管，分別具有一基极(base)、 一发射极(emi 11er)与 一集电极(co 11 ec tor)。第 一 晶体管的发射极电连接到 第二晶体管的集电极，且第一晶体管的集电极电连接到第二晶体管的发射极。 此外，第一晶体管的基极经由所述线性调整器的第一输入节点，电连接到所 述比例积分控制器的输出端，第二晶体管的基极经由所述线性调整器的第二 输入节点，电连接到所述比例积分控制器的输出端，第一晶体管的集电极与 第二晶体管的发射极电连接到所述线性调整器的第 一输出节点，以及第 一晶 体管的发射极与第二晶体管的集电极电连接到所述线性调整器的第二输出节 点。于一实施例中，所述线性调整器还包括一具有一电阻值R3的第三电阻， 其电连接到所述线性调整器的第 一输入节点与第 一晶体管的基极间，以及一 具有一电阻值R4的第四电阻，其电连接到所述线性调整器的第二输入节点与 第二晶体管的基极间。
再者，所述有源式电流调整电路包括一整流器(rectifier)，具有一第一 输入端、 一第二输入端以及一第一输出端，其中所述整流器的第一输入端电 连接到所述线性调整器的第二输出节点，所述整流器的第二输入端电连接到 所述接地节点，并且所述整流器的第 一输出端电连接到所述放大器的第二输 入端。于一实施例中，所述整流器还包括一具有一正端与一负端的第一二极管Dl以及一具有一正端与一负端的第二二极管D2,其中所述第一二极管Dl 的正端电连接到所述整流器的第二输入端，所述第一二极管Dl的负端与所述 第二二极管D2的正端彼此电连接，并且连接至所述整流器的第一输入端，以 及所述第二二极管D2的负端电连接到所述整流器的第一输出端。
又，所述有源式电流调整电路包括一电阻电容式滤波器(RC filter,以 下称RC滤波器)，具有一输入端以及一输出端。RC滤波器的输入端电连接到 所述整流器的第一输出端，并且其输出端电连接到所述接地节点。于一实施 例中，所述RC滤波器还包括一具有一电阻值R5的第五电阻，以及一具有电 容值C2的第二电容，其中所述第五电阻与所述第二电容电并联于所述RC滤
波器的输入端与输出端间。
此外，所述有源式电流调整电路包括一调光器(dimmer),具有一输入端 以及一输出端，其中所述调光器的输入端电连接到所述有源式电流调整电路 的第二输入节点，并且所述调光器的输出端可电连接到所述比例积分控制器 的第一输入节点或第二输入节点。所述调光器还包括一二极管D3以及一具有 电阻值Rl的第一电阻，其中所述二极管D3通过其与所述调光器的输入端相 连接的一端，电连接至所述第二输入端，并且所述第一电阻与所述二极管D3 以及所述调光器的输出端串联。
所述有源式电流调整电路可还包括一具有电阻值R7的电阻，其电连接在 所述有源式电流调整电路的第 一输入节点以及所述比例积分控制器的第 一输 入节点间。
当操作时， 一电压信号V。根据至少一施于所述放大器的第一输入端或第 二输入端的输入电压信号，产生于所述比例积分控制器的输出节点上，并驱 动所述线性调整器，从而在所述输出节点上产生一可控制电路信号。
于一实施例中，所述比例积分控制器还包括一具有电阻值R2的第二电 阻，并且与所述放大器的第二输入端以及所述整流器的第一输出端串联。当 所述调光器的输出端电连接到所述比例积分控制器的第二输入节点时，在一 预设时间t时的所述电压信号V。的输出V。(t)，将满足下列公式
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中为所述比例积分控制器的第一输入节点上接收到的一第一输入 电压信号；Vd为所述比例积分控制器的第二输入节点上接收到的一第二输入电压信号；VL为从所述整流器的第 一输出端的所述第二电阻上接收到的一第 三输入电压信号；以及T为所述第一输入电压信号Vw的周期并且其中所述比 例积分控制器作用如同 一积分控制器。
所述比例积分控制器可还包括一具有电阻值R6的选择性电阻(optional resistor),其与所述第一电容器以及所述放大器的输出端串联，并且当所述 调光器的输出端电连接到所述比例积分控制器的第二输入节点时，在一预设 时间t时的所述电压信号V。的输出V。(t),将满足下列公式
<formula>formula see original document page 9</formula>
于一实施例中，由所述比例积分控制器输出的所述电压信号v。(t)具有一
波形，其与所述第二输入电压信号Vd的波形相关，使得于所述输出节点上的
可控制电路信号可随着所述第二输入电压信号vd的波形变化而变化。
本发明另提供一种有源式电流调整电路。于一实施例中，有源式电流调
整电路包括一第一输入节点，用以接收一第一参考电路信号； 一第二输入节 点，用以接收一第二参考电路信号； 一接地节点；以及一输出节点，输出一 与所述接地节点相关的输出电路信号。
有源式电流调整电路还包括一比例积分控制器，具有一第 一输入节点、 一第二输入节点以及一输出节点，其中所述比例积分控制器包括一放大器， 其具有一第一输入端、 一第二输入端、 一输出端以及一第一电容器，所述第 一输入端连接至所述比例积分控制器的第一输入节点，所述第二输入端连接 至所述比例积分控制器的第二输入节点，所述输出端连接至所述比例积分控 制器的输出节点，并且所述第一电容器具有电容值C1，其电连接在所述放大 器的第二输入端与输出端间。所述比例积分控制器还包括一具有电阻值R2的 第二电阻，其与所述放大器的第二输入端以及所述整流器的第 一输出端串联。
此外，有源式电流调整电路包括一线性调整器，具有一第一输入节点， 电连接至所述比例积分控制器的输出端， 一第一输出节点，以及一第二输出 节点，并且通过所述线性调整器的第一输入节点，接收来自所述比例积分控 制器的输出端的一电压信号Vo,其中当操作时，电压信号V。根据至少一施于所述放大器的第 一输入端或第二输入端的输入电压信号，产生于所述比例积 分控制器的输出节点上，且驱动所述线性调整器，从而在所述输出节点上产 生一可控制电路信号。
于一实施例中，所述线性调整器包括一第一晶体管与一第二晶体管，分 别具有一基极、 一发射极与一集电极，其中第一晶体管的发射极电连接到第 二晶体管的集电极，且第一晶体管的集电极电连接到第二晶体管的发射极， 并且其中第 一 晶体管的基极经由所述线性调整器的第 一输入节点，电连接到 所述比例积分控制器的输出端，第二晶体管的基极经由所述线性调整器的第 二输入节点，电连接到所述比例积分控制器的输出端，第一晶体管的集电极 与第二晶体管的发射极电连接到所述线性调整器的第 一输出节点，以及第一 晶体管的发射极与第二晶体管的集电极电连接到所述线性调整器的第二输出 节点。
于另一实施例中，所述线性调整器还包括一晶体管，具有一基极、 一发
射极与一集电极以及一阻抗(impedance),其电连接在所述晶体管的集电极与 发射极间，并且其中所述晶体管的基极通过所述线性调整器的第 一输入节点， 电连接到所述比例积分控制器的输出端，所述晶体管的集电极电连接到所述 线性调整器的第 一输出节点，以及所述晶体管的发射极电连接到所述线性调 整器的第二输出节点。其中，所述阻抗包括一电阻、 一电容以及一电感器之 一者。
所述有源式电流调整电路还包括一调光器，具有一输入端与 一输出端， 其中所述调光器的输入端电连接到所述有源式电流调整电路的第二输入节 点，并且所述调光器的输出端可连接至所述比例积分控制器的第一输入节点 或第二输入节点。于一实施例中，所述调光器还包括一二极管D3,其通过与 所述调光器的输入端相连接的 一端，电连接到所述有源式电流调整电路的所 述第二输入节点，以及一具有一电阻值Rl的第一电阻，与所述二极管D3以 及所述调光器的输出端串联。
于一实施例中，所述有源式电流调整电路还包括一整流器，具有一第一 输入端、 一第二输入端以及一第一输出端，其中所述整流器的第一输入端电 连接到所述线性调整器的第二输出节点，所述整流器的第二输入端电连接到 所述接地节点，并且所述整流器的第一输出端电连接到所述放大器的第二输入端。所述有源式电流调整电路还包括一 RC滤波器，其具有一输入端以及一输 出端，其中所述RC滤波器的输入端电连接到所述整流器的第一输出端，并且
所述RC滤波器的输出端电连接到所述接地节点。于一实施例中，所述RC滤 波器还包括一具有电阻值R5的第五电阻，以及一具有电容值C2的第二电容， 其中所述第五电阻与所述第二电容电并联于所述RC滤波器的输入端与输出 端之间。
另一方面，本发明提供一种发光结构。于一实施例中，所述发光结构包 括一单一驱动器(single driver)，其可电连接到一直流电源，用以将一直流 电压转换成一交流电压。所述发光结构也包括一变压器，其包括一主要线圈 以及一第二线圈，所述主要线圏具有一第一端与一第二端，所述第二线圏具 有一第 一端与 一第二端，其中所述主要线圈的第 一端与第二端电连接至所述 单一驱动器，用以接收所述交流电压，所述第二线圏的第二端电连接至接地， 并且其中所述主要线圈与第二线圈彼此电磁性耦接，且设置使得当来自所述 单一驱动器的所述交流电压提供到所述主要线圏的第 一端与第二端时，将于 所述第二线圏的第一端与所述第二端间产生一输出电压。
所述发光结构还包括一灯管模块，具有N根灯管，分别为L'、 L2到"，N 为一整数，其中灯管L具有一第一端Tu以及一第二端Ti2， i=l-N，并且所述 N根灯管电并联耦接至所述第二线圈，且设置使得每一所述灯管Li的第一端 T,,电连接到所述第二线圈的第一端，用以接收来自所述第二线圏的所述输出 电压以及于所述灯管Li的对应第二端L上产生一对应灯管电流Iu。
再者，所述发光结构也包括一电流调整模块，通过所述灯管仏i)的第二 端，电连接至所述N根灯管，其中i=l-N,用以动态调整所述电流Uu)。所 述电流调整模块包括至少一有源式电流调整电路，用以根据所述电流调整模 块接收到的一电压参考信号，动态地调整所述灯管仏}的至少一者，其中 i=l-N。于一实施例中，所述电流调整模块包括N-1个有源式电流调整电路， {ACR,}, i=2-N，并且每一有源式电流调整电路(ACRi)电连接到一对应灯管L 的第二端T,2,用以根据所述有源式电流调整电路ACRi接收到的一电压参考信 号，动态地调整所述对应灯管Li上的电流Iu。所述有源式电流调整电路ACRi 具有一第一输入节点Ai,用以接收一第一电压参考V" —第二输入节点B;， 用以接收一第二电压参考V(u; —接地节点Ci,用以使所述有源式电流调整电 路ACR,接地；以及一输出节点D,，用以使所述电流Iu通过，并且其中当操作时，分别根据至少一施于所述第一输入节点Ai以及第二输入节点Bi的电压参 考，于所述输出节点Di上产生一控制电压信号，以调整所述电流Iu。
此外，所述发光结构包括一数字控制器，其与所述电流调整器相互通信， 用以接收一电压参考信号，以及提供一对应的控制电压至所述电流调整模块
以驱动所述电流调整模块来调整至少一所述灯管{Li}的电流UJ ,其中 i=l-N。
所述发光结构可还包括一控制器芯片，其与所述单一驱动器相互通信， 用以提供一可控制信号至所述单一驱动器。于一实施例中，所述发光结构还 包括N个电容器，(Cu), i=l-N，并且每一电容器Cu电串联至一对应灯管L, 的第一端Tn。
本发明还提供一种发光结构。于一实施例中，发光结构包括一单一驱动 器，其可电连接到一直流电源，用以将一直流电压转换成一交流电压。此外， 发光结构也包括一变压器，其具有一主要线圏以及一第二线圈，所述主要线 圈具有一第一端与一第二端，所述第二线圈具有一第一端与一第二端，其中
所述主要线圈的第一端与第二端电连接至所述单一驱动器，用以接收所述交 流电压，所述第二线圏的第二端电连接至接地，并且其中所述主要线圈与第 二线圈彼此电磁性耦接，且设置使得当来自所述单一驱动器的所述交流电压 提供到所述主要线圈的第 一端与第二端时，将于所述第二线圈的第 一端与第 二端间产生一输出电压。
所述发光结构也可包括一阻抗单元(member)，其电连接至所述变压器的 第二线圈，且与N-l根灯管并联，以使一电流Iu通过，其中所述阻抗单元具 有一等效阻抗Zu，并且所述阻抗单元包括一电阻器、 一电容器以及一电感器 的其中一者。
此外，所述发光结构也包括一灯管模块，具有N-1根灯管，分别为L到 LN， N为一整数，其中灯管Li具有一第一端Tn以及一第二端Ti2， i=2-N，并 且所述N-1根灯管电并联耦接至所述第二线圏，且设置使得每一所述灯管L 的第 一端Tn电连接到所述第二线圈的第 一端，用以接收来自所述第二线圈的 所述输出电压以及于所述灯管Li的对应所述第二端Tu上产生一对应电流Iu。
所述发光结构也包括一电流调整模块，通过所述灯管(LJ的第二端(Ti2), 电连接至所述N-l灯管，其中i=2-N,用以动态调整所述电流Uu)。于一实 施例中，所述电流调整模块包括N-1个有源式电流调整电路，(ACRi)，卜2-N，并且每一有源式电流调整电路(ACRJ电连接到一对应灯管Li的第二端Ti2,用 以根据所述有源式电流调整电路ACRi接收到的一电压参考信号，动态地调整 所述对应灯管Li上的电流Iu。
所述发光结构也可包括一数字控制器，其与所述电流调整器相互通信， 用以接收一电压参考信号，并提供一对应的控制电压至所述电流调整模块以 驱动所述电流调整模块来调整至少一所述灯管仏i)的电流(IJ，其中i=2-N。 所述发光结构也可包括一控制器芯片，其与所述单一驱动器相互通信，用以 提供一可控制信号至所述单一驱动器。
为使本发明的所述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举 出较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。


以下依据本发明的实施例的图标及相关描述用以阐明本发明的特征、优 点和其精神。实施例中所示的类似或相同组件以相同参考号码表示的，并且 其中
图1表示依据本发明实施例的 一有源式电流调整电路示意图。
图2表示依据本发明实施例的一线性调整器示意图。
图3表示依据本发明实施例的一发光结构示意图。
图4表示依据本发明的另一实施例的一发光结构示意图。
图5表示依据本发明的另一实施例的一发光结构示意图。
图6表示依据本发明实施例的一发光结构示意图。
图7表示一传统发光结构示意图。
图8表示另一传统发光结构示意图。
图9a-9c表示依据图8的传统发光结构中不同的单元(cell)类型的单元
示意图。
图IO表示一传统发光结构示意图。主要组件符号说明
lOO-有源式电流调整电路；102-第一输入节点；104-第二输入节点；106-输出节点；108-接地节点；IIO-调光器；112-输入端；114-输出端；115-电 阻；120-比例积分(PI)控制器；122-第一输入节点(V+); 124-第二输入节点 (V—); 126-输出节点；128-放大器；132-第一输入端；134-第二输入端；136-输出端；137-电阻；138-电容器；139-电阻；140-线性调整器；142-第一输 入节点；144-第二输入节点;Vrer、 VL、 Vd、 V。(t)-电压信号；Cl、 C2-电容值; R1-R6-电阻值；t-周期；146-第一输出节点；148-第二输出节点；150-第一 晶体管(Q1); 152-基极；154-发射极；155-电阻；156-集电极；157-电阻； 160-第二晶体管(Q2); 162-基极；164-发射极；166-集电极；170-整流器； 171-第一二极管(Dl); 172-第一输入端；173-正端；174-第二输入端；175-负端；176-第一输出端；177-第二二极管(D2); 179-正端；180-电阻电容式 (RC)滤波器；181-负端；182-输入端；183-电容器；184-输出端；185-电阻； 192-电阻；240-线性调整器；250-晶体管(Q1); 252-基极；254-发射极；255-电阻；256-集电极；257-阻抗；300-发光结构；.302-灯管模块；304-单一驱 动器；306-控制器芯片；308-变压器；310、 310a、 310b-主要线圏及其第一 端、第二端；312、 312a、 312b-附属线圈及其第一端、第二端；L「灯管，i-l-N; N-整数；TH、 T,2-灯管Li的第一端、第二端；Iu、灯管电流；Cu、 {Cu}-电容器；330-电流调整模块；340-数字控制器；V，咖,-电压；430-电流调整 模块；431-整流器；432-电阻电容式滤波器；440-数字控制器；ACRi、 {ACIU-有源式电流调整电路；Ai、 Bi、 C,、 D,-节点；500-发光结构；Lpm、 Lps-灯管； 520-比例积分控制器；531-整流器；532-电阻电容式滤波器；540-线性调整 器；570-整流器；580-电阻电容式滤波器；600-发光结构；601-阻抗单元； 602-灯管模块；604-单一驱动器；608-变压器；610、 610a、 610b-主要线圈 及其第一端、第二端；612、 6Ua、 612b-附属线圈及其第一端、第二端；Z'.「 等效阻抗；630-电流调整模块；631-整流器；632-电阻电容式滤波器。
具体实施例方式
为使本领域技术人员，能清楚了解本发明的精神，下文特举出较佳实施 例详细"i兌明如下。图标中类似的组件用类似的号码来标示。下文中的"一个" 可表示多个参考，除非内容中能明确定义是单一个。另外，"在"也可能表 示在其内或在其上。
图1至图6表示依据本发明的实施例示意图。如上所述，本发明的一目 的在于提供一种电流调整电路，特别是有关于一种有源式电流调整电路以及 其于一发光结构上的应用，用以动态地改善此发光结构发出的光的亮度及均 匀度。图1表示一依据本发明实施例的有源式电流调整电路100的示意图。有
源式电流调整电路100具有一第一输入节点102,用以接收一第一参考电路 信号，其具有一电压值V一 一第二输入节点104，用以接收一第二参考电路 信号，其具有一电压值Vd; —接地节点108以及一输出节点106，根据所述 接地节点108,输出一输出电路信号。有源式电流调整电路100包括一调光 器110、 一比例积分控制器120、 一线性调整器170以及一 RC滤波器180。
如图l所示，比例积分控制器120具有一第一输入节点122 (VJ、 一第 二输入节点124 (V—)以及一输出节点126。调光器IIO具有一输入端112以 及一输出端114，其中调光器110的输入端112电连接到第二输入节点104， 并且调光器110的输出端114可电连接到比例积分控制器120的第一输入节 点122 (V+)或第二输入节点124 (V—)。
调光器IIO还包括一二极管D3,通过其与调光器110的输入端112相连 接的一端，电连接至有源式电流调整电路100的第二输入端104，以及一具 有电阻值Rl的第一电阻115，与二极管D3以及调光器110的输出端114串 联。调光器110用以提供从其输出端114到比例积分控制器120的第一输入 节点122 (V+)或第二输入节点124 (V—)的一第二参考电路信号(Vd)。
比例积分控制器120包括一放大器128以及一第一电容器138，其具有 电容值Cl。放大器128具有一第一输入端132、 一第二输入端134以及一输 出端136,其中第一输入端132连接至比例积分控制器120的第一输入节点 122 (V+)，第二输入端134连接至比例积分控制器120的第二输入节点124 (V一)，输出端136连接至比例积分控制器120的输出节点126。如图1所示， 比例积分控制器120还包括一第二电阻139，其具有一电阻值R2,并且与放 大器128的第二输入端134以及整流器170的第一输出端176串联，以及一 电阻137，其具有一电阻值R6，与电容器138串联并连接到放大器128的输 出端136。
当调光器110的输出端114电连接到比例积分控制器120的第二输入节 点124 (V—)时，在一预设时间t时电压信号V。的输出V。(t),将满足下列公式<formula>formula see original document page 16</formula>
其中V^为比例积分控制器120的第一输入节点122上接收到的一第一输 入电压信号(第一参考电路信号)；Vd为比例积分控制器120的第二输入节点 124上接收到的一第二输入电压信号(第二参考电路信号)；VL为从第二电阻 139上接收到来自整流器170的第一输出端176的的一第三输入电压信号； 以及t为第一输入电压信号Vw的周期。其中，第一输入电压信号V^与灯管 的一个电流信号或一等效灯管阻抗相关，第二输入电压信号Vd与灯管的一个 可控制电流信号相关。电压信号V。(t)具有一波形，其与第二输入电压信号 Vd的波形相关，使得于输出节点106上的可控制电路信号可随着第二输入电 压信号Vd的波形变化而变化。
当电阻137的电阻值R6为0时，即R6=0,则比例积分控制器120在一 预设时间t时的电压信号V。的输出V。(t),将满足下列公式
<formula>formula see original document page 16</formula>
因此，比例积分控制器120作用如同一积分控制器。
从公式(1)与公式(2)中可以发现，比例积分控制器120的电压信号V。的 输出V。(t)将随着Vl、 Va、 V^的任一者的改变而改变。因此，当调光器110 的输入电压Vd改变时，比例积分控制器120的电压信号V。的输出V。(t)也将 随着改变，用以调整波形与被控制灯管的灯管电流值。此外，可从公式(l) 与公式(2)中得到一个结论，为了输出一个稳定的来自比例积分控制器的 电压信号V。以驱动线性调整器140，信号Vt必须等于第一输入电压信号Vw。
于图1所显示的实施例中，线性调整器140具有一第一输入节点142、 一第二输入节点144、 一第一输出节点146以及一第二输出节点148。线性调 整器140包括一第一晶体管150(Ql)与一第二晶体管160(Q2)，第一晶体管 150(Ql)具有一基极152、 一发射极154与一集电极156，第二晶体管160(Q2) 具有一基极162、 一发射极164与一集电极166。第一晶体管150 (Ql)的发 射极154电连接到第二晶体管160 (Q2)的集电极166，且第一晶体管150 (Ql)的集电极156电连接到第二晶体管160 (Q2)的发射极164。此外，第一晶体 管150 (Ql)的基极152经由线性调整器140的第一输入节点142,电连接到 比例积分控制器120的输出端126，第二晶体管160 (Q2)的基极162经由线 性调整器140的第二输入节点144，电连接到比例积分控制器的输出端126。 再者，第一晶体管150 (Ql)的集电极156与第二晶体管160 (Q2)的发射极 164电连接到线性调整器140的第一输出节点146，以及第一晶体管150 (Ql) 的发射极154与第二晶体管160 (Q2)的集电极166电连接到线性调整器140 的第二输出节点148。线性调整器140也包括具有电阻值R3的一第三电阻 155,其电连接到线性调整器140的第一输入节点142与第一晶体管150 (Ql) 的基极152之间，以及包括具有电阻值R4的一第四电阻157,其电连接到线 性调整器140的第二输入节点144与第二晶体管160 (Q2)的基极162之间。
整流器170具有一第一输入端172、 一第二输入端174以及一第一输出 端176,其中整流器170的第一输入端172电连接到线性调整器140的第二 输出节点148，整流器170的第二输入端174电连接到接地节点108，并且整 流器170的第一输出端176电连接到放大器128的第二输入端134。于第1 图的实施例中，整流器170包括一具有一正端173与一负端175的第一二极 管D1(171)，以及一具有一正端179与一负端181的第二二极管D2 (177)。第 一二极管Dl(171)的正端173电连接到整流器170的第二输入端174，第一二 极管Dl (171)的负端175与第二二极管D2 (177)的正端179彼此电连接，并且 连接至整流器170的第一输入端172,以及第二二极管D2(177)的负端181电 连接到整流器170的第一输出端176。
如图l所示，RC滤波器180具有一输入端182以及一输出端184。其中， RC滤波器180的输入端182电连接到整流器170的第一输出端176,并且RC 滤波器180的输出端184电连接到接地节点108。 RC滤波器也包括一具有电 阻值R5的第五电阻185，以及一具有电容值C2的第二电容183,其中第五电 阻185与第二电容183电并联于RC滤波器180的输入端182与输出端184之 间。
有源式电流调整电路100可还包括一具有电阻值R7的电阻192，其电连 接在有源式电流调整电路100的第一输入节点102以及比例积分控制器120 的第一输入节点122之间。
当操作时，根据至少一施于放大器128的第一输入端132的输入电压信号，于比例积分控制器120的输出节点126上产生一电压信号V。，并驱动线 性调整器140，从而在输出节点106上产生一可控制电路信号。值得注意的 是， 一个提供到有源式电流调整电路100的第一输入节点102的电压信号被 视为一第一电压参考信号V^。第一电压参考信号U妄着被送到有源式电流 调整电路100中比例积分控制器120的第一输入节点122 (V+)。同时， 一个 电流信号被送到有源式电流调整电路100的节点106。此电流信号分别流过 有源式电流调整电路100中的线性调整器140、整流器170与RC滤波器180, 并转换成一第二电压参考信号V"第二电压参考信号l接着提供到有源式电 流调整电路100中的比例积分控制器120的第二输入节点124 (V—)。接着， 比例积分控制器12 0产生并输出 一对应的电压信号V。以驱动线性调整器14 0 。 于图1的实施例中，线性调整器140的作用如同一个具有与电压信号V。相关 的可变电阻值的等效电阻。因此，通过线性调整器140的电流会随着电压信 号V。作改变。
图2表示依据本发明实施例的一线性调整器240的示意图。图中的线性 调整器240包括一晶体管250 (Ql)，具有一基极252、 一发射极254与一集电 极256以及一阻抗257，阻抗257电连接在晶体管250 (Ql)的集电极256与发 射极254之间。晶体管250 (Ql)的基极252通过线性调整器240的第一输入 节点242，电连接到一比例积分控制器的一输出端，晶体管25 0 (Ql)的集电极 256电连接到线性调整器240的第一输出节点246，以及晶体管250 (Ql)的发 射极254电连接到线性调整器240的第二输出节点248。线性调整器240可 还包括一具有电阻值R3的电阻255,其电连接到线性调整器240的第一输入 节点242与晶体管250 (Ql)的基极252之间，如图2所示。其中，阻抗257 包括至少一电阻、 一电容以及一电感器之一者。
图3表示依据本发明实施例的一发光结构300的示意图。发光结构300 包括一单一驱动器304、 一控制器芯片306,其与单一驱动器304相互通信， 用以提供一可控制信号至单一驱动器304、 一变压器308，耦接至单一驱动器 304、 一灯管模块302，耦接至变压器308以及一电流调整模块330，耦接至 灯管模块302,用以调整灯管模块302的灯管电流。
单一驱动器304可电连接到一直流电源，用以将一直流电压转换成一交 流电压。变压器308包括一主要线圈310以及一第二线圈312,其中主要线 圈310具有一第一端310a与一第二端310b，第二线圈312则具有一第一端312a与一第二端312b。其中，主要线圈310的第一端nOa与第二端310b电 连接至单一驱动器304,用以接收所述交流电压，第二线圈312的第二端3Ub 电连接至接地。主要线圈310与第二线圈312彼此电磁性耦接，且设置使得 当来自单一驱动器304的所述交流电压提供到主要线圏310的第一端310a与 第二端310b时，将于第二线圈312的第一端3Ua与第二端SUb之间产生一 输出电压。此产生的输出电压接着提供到灯管模块302,用以驱动灯管模块 302。
于此实施例中的灯管模块302具有N根灯管，分别为L,、 U到U， N为一 整数。其中，灯管Li具有一第一端Ti,以及一第二端Ti2, i=l-N,并且N根灯 管电并联耦接至第二线圏312，且设置使得所有灯管L,的第一端Ti,电连接到 第二线圈312的第一端31^，用以接收来自第二线圏312的输出电压以及于 灯管Li的对应第二端L上产生一对应灯管电流Iu。灯管模块302也包括N 个电容器(Cu)， i=l_N,并且所有电容器Cu电串联至一对应的灯管Li的第一
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"而丄n 。
电流调整模块330通过灯管(Lj的第二端(TiJ,电连接至所述N根灯管， 其中i-l-N,用以动态调整其灯管电流UJ 。电流调整模块330可包括一整 合的电流调整电路例如集成电路芯片以及/或各个的电流调整电路。当接收到 灯管仏J的灯管电流仏,}时，电流调整模块330将根据电流调整模块330接 收到的一个电压参考信号来调整每根灯管电流的对应值。此电压参考信号与 其中 一根灯管电流Uu}或一个等效灯管阻抗的电流相关。灯管电流{Iu}的调 整可藉由一或多个有源式电流调整电路来实现(未示出)。此外， 一数字控制 器340,其与电流调整模块330相互通信，用以接收一电压参考信号，以及 提供一对应的控制电压V，^至电流调整模块330以驱动电流调整模块330， 藉此使灯管(Li)同步并及时调整灯管(Li)的亮度，其中i=l-N。
图4表示依据本发明的另一实施例的一发光结构400的示意图，其中电 流调整模块430包括N-1个有源式电流调整电路，(ACIU， i=2-N，并且每一 有源式电流调整电路(ACIU电连接到一对应灯管L,的第二端Ti2，用以根据有 源式电流调整电路ACRi所接收到的一电压参考信号，动态地调整对应灯管Li 上的电流Iu。有源式电流调整电路ACRi具有一第一输入节点A"用以接收一 第一电压参考V" —第二输入节点Bi,用以接收一第二电压参考Vdi; —接 地节点Ci，用以使有源式电流调整电路ACR,接地，以及一输出节点Di，用以使电流Iu通过。当操作时，分别根据至少一施于第一输入节点Ai的电压参考
(V,-cf)以及第二输入节点B,的电压参考(Vdi)，于有源式电流调整电路ACRi的输 出节点Di上产生一控制电压信号，以随着调整电流Iu。其中，第一电压参考
V^与第一灯管L,的灯管电流Iu相关。尤其，第一灯管L,的灯管电流Iu被送
到一整流器431并且接着送到一 RC滤波器432，用以将灯管电流Iu转换成一 电压参考信号Vw。电压参考信号V^则接着提供到有源式电流调整电路ACRi 的第一输入节点Ai。有源式电流调整电路ACRi产生一对应的控制电压信号以 随着调整灯管电流lLi，其中i=2-N。于一实施例中，灯管电流Iu调整成等于 第一灯管电流Iu。
如图4所示， 一个数字控制器440用以提供有源式电流调整电路ACRi的 第二输入节点Bi所需的控制电压(Vj,藉此使所有灯管同步并动态地调 整所有灯管(U的亮度，其中i=2-N。
图5表示依据本发明的一发光结构500的示意图，其中发光结构500具 有一个主要灯管Lpm、 一附属灯管Lps以及一个与主要灯管L，以及附属灯管LPS 相互通信的有源式电流调整电路ACR2。当操作时，主要灯管L，的灯管电流1 , 被送到一整流器531并且接着送到一 RC滤波器532，用以将灯管电流Im转换 成一电压参考信号Vm。
电压信号Vj妄着提供到有源式电流调整电路ACR2的第一输入节点A，并 当作一电压参考信号U,J送到有源式电流调整电路ACR,的一比例积分控 制器520的第一输入节点(V+)。同时，附属灯管Lps的灯管电流Is也提供到有 源式电流调整电路ACR2的节点D。灯管电流Is分别流过一线性调整器540、 一整流器570与一 RC滤波器580,并转换成一电压信号VS(=VJ。电压信号 叭接着提供到有源式电流调整电路ACR2中的比例积分控制器520的第二输入 节点(V-)。接着，比例积分控制器520产生并输出一对应的电压信号V。以驱 动线性调整器540。于图5的实施例中，线性调整器540的作用如同一个具 有与电压信号V。相关的可变电阻值的等效电阻。因此，附属灯管Lps的等效阻 抗将随着电压信号V。作实时改变。于是，主要灯管U的真正灯管电流随着与 主要灯管Lw的灯管电流L相关的电压信号V。动态地调整。
图6表示依据本发明实施例的一发光结构600的示意图。发光结构600 包括一单一驱动器604，其可电连接到一直流电源，用以将一直流电压转换 成一交流电压； 一变压器608，电连接至单一驱动器604,用以提供一灯管驱动电压； 一灯管模块602,电连接至变压器608; —阻抗单元601,电连接至 变压器608;以及一电流调整模块630，电连接至阻抗单元601与灯管模块 602。
变压器608包括一主要线圈610以及一第二线圏612,其中主要线圈610 具有一第一端610a与一第二端610b,第二线圈612则具有一第一端612a与 一第二端612b。其中，主要线圈610的第一端610a与第二端610b电连^妄至 单一驱动器604，用以接收所述交流电压，第二线圏612的第二端612b电连 接至接地。此外，主要线圈610与第二线圈612彼此电磁性耦接，且设置使 得当来自单一驱动器604的交流电压提供到主要线圈610的第一端610a与第 二端610b时，将于第二线圈612的第一端612a与第二端612b之间产生一输 出电压。
灯管模块602具有N-1根灯管，分别为L2到U, N为一整数。其中，灯 管L具有一第一端Tu以及一第二端Ti2, i=2-N,并且N-1根灯管电并联耦接 至第二线圈612，且设置使得所有灯管L的第一端Ti,电连接到第二线圈612 的第一端612a，用以接收来自第二线圏612的所述输出电压以及于灯管L,的 对应第二端L上产生一对应灯管电流Iu。
阻抗单元601电连接至第二线圈612，且与N-1根灯管并联，以使一电 流Iu通过，其中阻抗单元601具有一等效阻抗ZLf。等效阻抗Z^可以是固定 值也可以被调整。阻抗单元601可以由一电阻器、 一电容器以及一电感器的 其中一者或其组合所构成。
电流调整模块630通过灯管{Li}的第二端{Ti2},电连接至N-l根灯管， 其中i=2-N,并耦接至阻抗单元601，用以动态调整电流(Iu)。于第6图的实 施例中，电流调整模块630包括N-1个有源式电流调整电路(ACRJ ， i-2-N， 并且每一有源式电流调整电路UCIU电连接到一对应灯管Li的第二端Ti2，用 以根据有源式电流调整电路ACRi接收到的一电压参考信号Vw，动态地调整所 述对应灯管L,上的电流Iu。此实施例中，电压参考信号V^与阻抗单元601 的电流Iu相关。如图6所示，阻抗单元601的电流Iu送到一整流器631与 一RC滤波器632，并被转换成一电压参考信号V^。电压信号V^则接着提供 到每个有源式电流调整电路ACRi的第 一输入节点A。有源式电流调整电路ACRi 根据参考信号V^，产生对应的控制信号以随着调整灯管(L;J的灯管电流Iu, 其中i=2-N。于一实施例中，电压参考信号Vw，也可直接藉由除了灯管以及阻抗单元 的装置来产生，如图4以及图6所示。
尽管图3、 4与6中所示的发光结构实施例以一个单一驱动器与一个单一 变压器组成，其也可由两个或以上的驱动器与变压器组成。
本发明虽以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领 域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行更动与修改， 因此本发明的保护范围以所提出的权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1.一种发光结构，包括一单一驱动器，其可电连接到一直流电源，用以将一直流电压转换成一交流电压；一变压器，包括一主要线圈以及一第二线圈，所述主要线圈具有一第一端与一第二端，所述第二线圈具有一第一端与一第二端，其中所述主要线圈的所述第一端与所述第二端电连接至所述单一驱动器，用以接收所述交流电压，所述第二线圈的所述第二端电连接至接地，并且其中所述主要线圈与所述第二线圈彼此电磁性耦接，且设置使得当来自所述单一驱动器的所述交流电压提供到所述主要线圈的所述第一端与所述第二端时，将于所述第二线圈的所述第一端与所述第二端间产生一输出电压；一灯管模块，具有N根灯管，分别为L1、L2到LN，N为一整数，其中灯管Li具有一第一端Ti1以及一第二端Ti2，i＝1-N，并且所述N根灯管电并联耦接至所述第二线圈，且设置使得每一所述灯管Li的所述第一端Ti1电连接到所述第二线圈的所述第一端，用以接收来自所述第二线圈的所述输出电压以及于所述灯管Li的对应所述第二端Ti2上产生一对应灯管电流ILi；一电流调整模块，通过灯管{Li}的所述第二端{Ti2}，电连接至所述N根灯管，其中i＝1-N，用以动态调整其对应的电流{ILi}；以及一数字控制器，其与所述电流调整模块相互通信，用以接收一电压参考信号，以及提供一对应的控制电压至所述电流调整模块以驱动所述电流调整模块来调整至少一灯管{Li}的所述电流{ILi}，其中i＝1-N。
2. 如权利要求1所述的发光结构，还包括一控制器芯片(306),其与所述 单一驱动器相互通信，用以提供一可控制信号至所述单一驱动器。
3. 如权利要求1所述的发光结构，还包括N个电容器，{Cu}， i=l-N,并 且每一电容器CLi电串联至一对应灯管Li的所述第一端TH。
4. 如权利要求1所述的发光结构，其中所述电流调整模块包括至少一有 源式电流调整电路，用以根据所述电流调整模块接收到的 一 电压参考信号， 动态地调整灯管(L,)的至少一者，其中卜1-N。
5. 如权利要求1所述的发光结构，其中所述电流调整模块430包括N-l 个有源式电流调整电路，{ACR,}， i=2-N，并且每一有源式电流调整电路(ACU电连接到一对应灯管Li的所述第二端Ti2,用以根据所述有源式电流调整电路ACRi接收到的一电压参考信号，动态地调整所述对应灯管Li上的电流Iu。
6. 如权利要求5所述的发光结构，还包括所述有源式电流调整电路ACR, 具有一第一输入节点A,,用以接收一第一电压参考V^; —第二输入节点Bi, 用以接收一第二电压参考Vdi; —接地节点Ci，用以使所述有源式电流调整电 路ACRi接地；以及一输出节点Di，用以使所述电流Iu通过，并且其中当操作 时，分别根据至少一施于所述第一输入节点Ai以及所述第二输入节点Bi的电 压参考，于所述输出节点Di上产生一控制电压信号，以调整所述电流Iu。
7. 如权利要求6所述的发光结构，其中所述第一电压参考V^与所述电流Iu相关。
8. —种发光结构，包括一单一驱动器，其可电连接到一直流电源，用以将一直流电压转换成一 交:;克电压；一变压器，包括一主要线圈以及一第二线圈，所述主要线圈具有一第一 端与一第二端，所述第二线圏具有一第一端与一第二端，其中所述主要线圈的所述第一端与所述第二端电连接至所述单一驱动器，用以接收所述交流电 压，所述第二线圈的所述第二端电连接至接地，并且其中所述主要线圈与所 述第二线圈彼此电磁性耦接，且设置使得当来自所述单一驱动器的所述交流 电压提供到所述主要线圈的所述第 一端与所述第二端时，将于所述第二线圈 的所述第 一端与所述第二端间产生一输出电压；一灯管模块，具有N-l根灯管，分别为L到U, N为一整数，其中灯管 Li具有一第一端Ti,以及一第二端Ti2， i=2-N,并且所述N-1根灯管电并联耦 接至所述第二线圈，且设置使得每一所述灯管Li的所述第一端Tii电连接到所 述第二线圈的所述第 一端，用以接收来自所述第二线圈的所述输出电压以及 于所述灯管Li的对应所述第二端L上产生一对应灯管电流Iu;一电流调整模块，通过所述灯管(LJ的所述第二端(TJ,电连接至所述 N-l灯管，其中i=2-N，用以动态调整所述电流(Iu);以及一数字控制器，其与所迷电流调整器相互通信，用以接收一电压参考信 号，以及提供一对应的控制电压至所述电流调整模块以驱动所述电流调整模 块来调整至少一所述灯管{Li}的所述电流(Iu),其中i=2-N。
9. 如权利要求8所述的发光结构，还包括一控制器芯片(606)，其与所述单一驱动器相互通信，用以提供一可控制信号至所述单一驱动器。
10. 如权利要求8所述的发光结构，还包括N-1个电容器，{Cu}， i=2-N, 并且每一电容器电串联至一对应灯管Li的所述第一端Ti,。
11. 如权利要求8所述的发光结构，还包括一阻抗单元，其电连接至所述 变压器的所述第二线圈，且与N-l根灯管并联，以使一电流L,通过，其中所 述阻抗单元具有一等效阻抗Zu。
12. 如权利要求11所述的发光结构，其中所述阻抗单元包括一电阻器、 一电容器以及一电感器的其中一者。
13. 如权利要求11所述的发光结构，其中所述电流调整模块包括N-l个 有源式电流调整电路，{ACfU, i=2-N,并且每一有源式电流调整电路(ACIU 电连接到一对应灯管Li的所述第二端Ti2,用以根据所述有源式电流调整电路 ACRi接收到的一电压参考信号，动态地调整所述对应灯管Li上的电流Iu。
14. 如权利要求13所述的发光结构，还包括所述有源式电流调整电路ACRi 具有一第一输入节点Ai,用以接收一第一电压参考Vref; —第二输入节点Bi， 用以接收一第二电压参考Vdi; —接地节点C,，用以使所述有源式电流调整电 路ACR,接地；以及一输出节点Di,用以使所述电流Iu通过，并且其中当操作 时，分别根据至少一施于所述第一输入节点Ai与所述第二输入节点Bi的电压 参考，于所述输出节点D,上产生一控制电压信号，以调整所迷电流Iu。
15. 如权利要求14所述的发光结构，其中所述第一电压参考Vw与所述 电流工u相关。
全文摘要
一种有源式电流调整电路，其包括第一输入节点、第二输入节点、接地节点及输出节点。第一输入节点接收第一参考电路信号，第二输入节点接收第二参考电路信号，以及输出节点根据接地节点输出一输出电路信号。有源式电流调整电路还包括比例积分控制器以及线性调整器。比例积分控制器具有第一输入节点、第二输入节点以及输出节点。线性调整器具有第一输入节点、第一输出节点以及第二输出节点，其第一输入节点电连接至比例积分控制器的输出节点，接收比例积分控制器产生的电压信号V₀。当操作时，电压信号V₀根据至少施于放大器的第一或第二输入端的输入电压信号，于比例积分控制器的输出节点产生并驱动线性调整器以于输出节点上产生可控制电路信号。
文档编号H05B41/14GK101527995SQ20091012803
公开日2009年9月9日 申请日期2006年3月20日 优先权日2005年11月4日
发明者刘军廷, 孙嘉宏, 魏庆德 申请人:友达光电股份有限公司