多放电灯并联驱动电路及驱动方法

专利名称：多放电灯并联驱动电路及驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种多放电灯驱动电路及驱动方法，尤其涉及一种多放电灯 并联驱动电路及驱动方法。
背景技术：
如今，放电灯，如冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)， 被大量用作液晶显示(Liquid Crystal Display, LCD)的背光光源。CCFL需 要很高的端电压(如一两千伏)来点亮它，而一旦点亮以后，其端电压会下 降至一个较低值(如几百伏)。CCFL需要驱动电路来提供高频的交流驱动电 压和稳定的灯电流。 一般而言，CCFL驱动电路包括控制装置，开关装置，变 压器和谐振装置。
当CCFL被拆除，故障或者由于环境原因而熄灭时，会呈现开路状态。 对于前两种情况，需要驱动电路关闭开关装置以达到保护电路的目的，对于 第三种情况，则希望能为灯提供足够高的端电压以将其重新点亮。
随着液晶显示器(Liquid Crystal Display, LCD)尺寸的增大和平板电视 的逐渐普及，需要多个CCFL的场合越来越多。图l为现有技术中电容均流 多放电灯并联驱动电路的框图，包括开关装置101、控制装置102、变压器103、 谐振装置104和负载网络105，其中n个CCFL并联连接，为了均衡灯电流， 还在每个CCFL旁串联一个镇流电容，所述均流技术被称为电容均流
(Capacitor Balance)。在驱动电路正常工作时，每个CCFL两端所承受的电压 为驱动电路输出电压与镇流电容两端电压之差，如几百伏。在有灯开路时， 开路的CCFL因为没有电流流过，其两端所承受电压即为驱动电路输出电压。
图1中，加入镇流电容后，CCFL和镇流电容一起构成了驱动电路的负载 网络105，此时驱动电路的负载特性与传统的不带电容均流的多放电灯驱动电路相比，具有很大的不同。传统的不带电容均流的多放电灯驱动电路中，在
一定工作频率下，当有CCFL开路时，驱动电路输出电压会增大，且开路的 CCFL数目越多，驱动电路输出电压越大。而对于图1所示的电容均流多放电 灯并联驱动电路来说，在一定工作频率下，当有CCFL开路时，镇流电容和 灯共同组成的负载网络105的端电压V。ut会下降，且开路的灯越多，端电压V皿t 越低。图1所示电路在不同开路状态下的端电压V。ut有效值随工作频率变化的 曲线图如图2所示，其中H。(0为没有灯开路，即所有灯正常工作时的曲线， Hi仿为一个灯开路时的曲线，^使为两个灯开路时的曲线，HJO为所有灯均 开路时的曲线。从图2可看出，在一定的工作频率下，端电压V皿t随着开路的 灯的数目增多而减小。即当有CCFL开路时，端电压V。ut会下降，其电压值不 足以点亮灯。
目前，电容均流多灯并联驱动电路常用的开路保护方法有两种。 一种是 在检测到有CCFL开路时，直接关闭驱动电路，这种方法在当开路的灯仅仅 是因为环境原因而熄灭时，不能将灯重新点亮。另一种是在检测到有CCFL 开路时，将驱动电路的工作频率设置为一大于正常工作频率的预设频率，以 提高端电压V皿t,但在带电容均流的多灯并联驱动电路中，因为不同个数的灯 开路时的负载特性不同，这种方法下的预设频率很难确定，无法满足不同个 数灯开路的各种情况。例如在灯开路后将工作频率从正常工作频率f。p提高至 fi，在只有一个放电灯开路的时候，其能提供足以重新点亮放电灯的电压，但 若是两个或两个以上放电灯开路，该方法下的端电压V。^反而会远远小于灯点 壳电压V淑级g 。

发明内容
本发明目的在于一种多放电灯并联驱动电路，可自动控制驱动电路的工 作频率从而提高端电压点亮放电灯。
本发明提供一种多放电灯并联驱动电路包括开关装置、控制装置、变压 器、谐振装置和负载网络，所述负载网络由多个支路并联组成，其中每个所述支路均包括镇流电容和放电灯串联，所述控制装置包括开关驱动电路、PWM
控制电路，其特征在于，所述控制装置进一步包括自适应扫频电路、端电压 检测电路、灯电流检测电路和灯开路检测电路，所述端电压检测电路耦接在 所述负载网络和自适应扫频电路之间，输出端电压采样信号至所述自适应扫 频电路，所述灯电流检测电路耦接在所述负载网络和灯开路检测电路之间， 输出灯电流采样信号至所述灯开路检测电路，所述灯开路检测电路与所述自 适应扫频电路耦接，输出指示是否存在开路放电灯的的灯开路信号至所述自 适应扫频电路，所述自适应扫频电路接收所述端电压采样信号和所述灯开路
信号，输出自适应扫频信号至所述PWM控制电路，所述PWM控制电路耦接 在所述开关驱动电路和所述自适应扫频电路之间，根据所述自适应扫频信号 调节所述开关装置的工作频率。
如本发明的优选实施例所述的多放电灯并联驱动电路，其中，所述控制 装置进一步包括故障计时电路，耦接在所述灯开路检测电路和所述PWM控制 电路之间，为有效灯开路信号计时，当有效灯开路信号计时达到预设时间， 输出有效故障信号至PWM控制电路。
如本发明的优选实施例所述的多放电灯并联驱动电路，其中，所述端电 压检测电路输出的端电压采样信号与所述端电压成比例。
如本发明的优选实施例所述的多放电灯并联驱动电路，其中，所述灯电 流检测电路输出的灯电流采样信号与其相应放电灯的电流成比例。
如本发明的优选实施例所述的多放电灯并联驱动电路，其中，所述灯开 路检测电路包括最小灯电流检测电路、电流整流电路和电流比较电路，其中， 所述最小灯电流检测电路，用于向所述电流整流电路输出与流经各个放电灯 中的最小电流成比例的最小电流采样信号，所述电流整流电路对所述最小电 流采样信号进行半波整流，并将整流后的最小电流采样信号输出至所述电流 比较电路，所述电流比较电路根据所述整流后的最小电流采样信号与第一预 设值的比较结果，输出所述灯开路信号至所述自适应扫频电路。
如本发明的优选实施例所述的多放电灯并联驱动电路，其中，所述自适 应扫频电路包括电压整流电路、电压比较电路、电压调节电路和电流跟随电路，其中所述电压整流电路接收所述端电压采样信号，并对其进行半波整流， 并输出整流后的端电压信号至所述电压比较电路，所述电压比较电路将所述 整流后的端电压采样信号和第二预设值进行比较，并输出电压比较信号至所 述电压调节电路，所述电压调节电路根据所述电压比较信号和所述灯开路信 号调节所述电流跟随电路的输入电压，所述电流跟随电路根据所述输入电压，
输出所述自适应扫频信号至所述PWM控制电路。
如本发明的优选实施例所述的多放电灯并联驱动电路，其中，所述PWM 控制电路接收到所述有效故障信号后关闭所述驱动电路。
如本发明的优选实施例所述的多放电灯并联驱动电路，其中，所述端电 压检测电路为电容分压电路。
如本发明的优选实施例所述的多放电灯并联驱动电路，其中，所述端电 压检测电路为电阻分压电路。
如本发明的优选实施例所述的多放电灯并联驱动电路，其中，所述灯电 流检测电路包括多个检测电阻，其中每个检测电阻均一端接地，另一端连接 至相应放电灯的低压端和所述灯开路检测电路。
如本发明的优选实施例所述的多放电灯并联驱动电路，其中，所述最小 灯电流检测电路包括个多个二极管，其阴极电分别连接至所述灯电流检测电 路，其阳极电连接在一起，并电连接至所述电流整流电路。
如本发明的优选实施例所述的多放电灯并联驱动电路，其中，所述电压 比较电路包括NMOS开关和电阻，所述电阻一端电连接至电源电压，另一端 电连接至所述NMOS开关的漏极和所述电压调节电路，输出电压比较信号， NMOS开关的源极电连接至电气地，门极电连接至所述电压整流电路，接收 整流后的端电压采样信号，并输出所述电压比较信号。
如本发明的优选实施例所述的多放电灯并联驱动电路，其中，所述电压 调节电路包括电阻、双极性晶体管、电容和二极管，所述电阻一端电连接至 电源电压，另一端电连接至所述双极性晶体管的集电极，所述双极性晶体管 的基极电连接至所述电压比较电路以接收所述电压比较信号，所述双极性晶体管的发射极电连接至所述电容和所述二极管的阳极以及所述电流跟随电 路，所述电容的另一端电连接至电气地，所述二极管的阴极电连接至所述灯 开路检测电路以接收所述灯开路信号。
如本发明的优选实施例所述的多放电灯并联驱动电路，其中，所述电流 跟随电路由电流镜电路实现。
如本发明的优选实施例所述的多放电灯并联驱动电路，其中，所述自适
应扫频电路进一步包括跳频电路，所述跳频电路电连接至所述PWM控制电 路、所述灯开路检测电路和所述电流跟随电路，当所述跳频电路检测到所述 灯开路信号时，将自适应扫频信号增大到预设值。
如本发明的优选实施例所述的多放电灯并联驱动电路，其中，所述跳频 电路包括第一电阻、第二电阻和双极性晶体管，所述第二电阻一端接收所述 灯开路信号，另一端连接至所述双极性晶体管的基极，所述双极性晶体管的 发射极电连接至电气地，集电极电连接至所述第一电阻的一端，所述第一电 阻的另一端电连接至所述PWM控制电路和所述电流跟随电路。
本发明还提供一种多放电灯并联驱动方法，其中，包括以下步骤
步骤A，加载输入电压驱动放电灯，同时设置驱动电路工作频率为第一 预设频率；
步骤B，判断是否存在放电灯开路，如果存在放电灯开路，则进入步骤C; 如果不存在放电灯开路，即所有放电灯均被点亮，则进入步骤J; 步骤C，启动故障计时； 步骤D，逐渐增大工作频率；
步骤E，判断是否存在放电灯开路，如果存在放电灯开路，则进入步骤F; 如果不存在放电灯开路，即所有放电灯均被点亮，则进入步骤I;
步骤F，判断故障计时是否超过预设时间，如果判断结果显示故障计时超 过预设时间，则进入步骤H，如果判断结果显示故障尚未超过预设时间，则 进入步骤G;
步骤G，判断负载网络的端电压是否大于等于灯点亮电压，若负载网络
10的端电压大于等于灯点亮电压，则返回步骤E;若负载网络的端电压小于灯点 亮电压，则返回步骤D;
步骤H，停止驱动电路工作；
步骤I，将工作频率重新设置为第一预设频率，并将故障计时清零； 步骤J，所述多放电灯并联驱动方法结束。
如本发明的优选实施例的多放电灯并联驱动方法，其中，在步骤D中进 一步包括将工作频率设置为第二预设频率，再逐渐增大工作频率。
本发明优点在于一种多放电灯并联驱动电路，可自动控制驱动电路的工 作频率从而提高端电压点亮放电灯。


图1为现有技术中电容均流多放电灯并联驱动电路的框图； 图2为图1所示电路在不同开路状态下的端电压V。ut有效值随工作频率变 化的曲线图3为根据本发明的多放电灯并联驱动电路的具体实施例的模块图； 图4为根据本发明的多放电灯并联驱动电路的一个具体实施例的电路示 意图5为根据本发明的多放电灯并联驱动电路的另一个具体实施例的电路 示意图；以及
图6为根据本发明的多放电灯并联驱动方法的具体实施例的流程图。
具体实施例方式
根据本发明的多放电灯并联驱动电路利用不同开路放电灯个数状态下该 驱动电路的端电压幅值随工作频率变化的原理，对所述放电灯的电流和所述 端电压进行采样，通过所述放电灯的电流检测是否出现开路放电灯，通过所 述端电压控制自适应扫频信号进而控制工作频率，最终点亮所有放电灯。根 据本发明的多放电灯并联驱动电路包括开关装置、控制装置、变压器、谐振装置和负载网络，其中，负载网络由多个支路并联组成，每个支路均包括镇
流电容和放电灯串联，控制装置包括开关驱动电路、PWM控制电路、自适应 扫频电路、灯开路检测电路、端电压检测电路和灯电流检测电路。其中，端 电压检测电路耦接在负载网络和自适应扫频电路之间，输出端电压采样信号 至自适应扫频电路，灯电流检测电路耦接在负载网络和灯开路检测电路之间， 输出灯电流采样信号至灯开路检测电路，灯开路检测电路耦接在灯电流检测 电路和自适应扫频电路之间，检测是否有放电灯处于开路状态，自适应扫频 电路与PWM控制电路、灯开路检测电路和端电压检测电路耦接，接收来自端 电压检测电路的端电压采样信号和来自灯开路检测电路的灯开路信号，并输 出相应的自适应扫频信号至PWM控制电路，PWM控制电路耦接在开关驱动 电路和自适应扫频电路之间，接收来自自适应扫频电路的自适应扫频信号， 输出开关控制信号至开关驱动电路。
图3为根据本发明的多放电灯并联驱动电路的具体实施例的模块图，包 括开关装置101、控制装置102、变压器103、谐振装置104和负载网络105， 其中负载网络由多个支路并联组成，每个支路均包括镇流电容和放电灯串联。 开关装置101包括至少一个开关，通过开关切换来产生第一交流信号。控制 装置102电耦接至开关装置101和负载网络105，对负载网络105的工作参数 进行采样并将所述工作参数用于控制开关装置101的开关切换。变压器103 电耦接至开关装置101和谐振装置104，其初级绕组从开关装置101接收第一 交流信号，并在其次级绕组上产生相应的第二交流信号至谐振装置104。变压 器103可包括多个初级绕组和多个次级绕组。谐振装置104电耦接至变压器 103和负载网络105，从变压器103接收第二交流信号，并输出端电压V。ut以 驱动负载网络105。谐振装置104通常由谐振电感和谐振电容组成，谐振电感 既可是独立电感，也可是变压器103的漏电感或励磁电感，谐振电容既可是 独立电容，也可由放电灯的分布电容和寄生电容构成。负载网络105电耦接 至谐振装置104和控制装置102，从谐振装置104接收端电压V。ut，并向控制 装置102提供自身的工作参数。在本发明的另一个实施例中，谐振装置104也可设置于开关装置101和变压器103之间，而负载网络105电耦接至变压 器103。
控制装置102由开关驱动电路301、 PWM控制电路302、自适应扫频电 路303、灯开路检测电路304、端电压检测电路305、灯电流检测电路306和 故障计时电路307组成。端电压检测电路305电耦接至负载网络105和自适 应扫频电路303，检测负载网络105两端的端电压V。ut，并输出一个与端电压 V皿t成比例的端电压采样信号VSAMPLE至自适应扫频电路303 。灯电流检测 电路306电耦接至负载网络105和灯开路检测电路304，分别检测流经每个放 电灯的电流，并输出与流经相应灯的电流成比例的灯电流采样信号至灯开路 检测电路304。灯开路检测电路304电耦接至灯电流检测电路306、自适应扫 频电路303和故障计时电路307，接收来自灯电流检测电路306的灯电流采样 信号，检测是否有放电灯处于开路状态，并输出相应的灯开路信号LOPEN至 自适应扫频电路303和故障计时电路307。自适应扫频电路303电耦接至PWM 控制电路302、灯开路检测电路304和端电压检测电路305，接收来自端电压 检测电路305的端电压采样信号VSAMPLE和来自灯开路检测电路304的灯 开路信号LOPEN，并输出相应的自适应扫频信号FSET至PWM控制电路302。 PWM控制电路302电耦接至开关驱动电路301、自适应扫频电路303和故障 计时电路307，接收来自自适应扫频电路303的自适应扫频信号FSET和来自 故障计时电路307的故障信号FAULT,根据自适应扫频信号FSET来调节整 个电路的工作频率，输出开关控制信号至开关驱动电路301，并在故障信号 FAULT有效时关闭整个驱动电路。PWM控制电路302还可根据负载网络的 工作参数，例如流经各放电灯的电流、端电压Vout或各放电灯的功率，来调节 开关控制信号的占空比。开关驱动电路301电耦接至PWM控制电路302和开 关装置IOI，接收来自PWM控制电路302的开关控制信号，并输出相应的开 关驱动信号至开关装置101以控制开关装置101的开关切换。故障计时电路 307电耦接至灯开路检测电路304和PWM控制电路302，接收来自灯开路检 测电路304的灯开路信号LOPEN，当灯开路信号LOPEN有效时开始计时，当灯开路信号LOPEN无效时将计时清零，若计时至预设时间t^aure到，则输 出有效故障信号FAULT至PWM控制电路302，使PWM控制电路302关闭 整个驱动电路。
下面详细介绍图3所示根据本发明的多放电灯并联驱动电路的具体实施 例的工作原理。当灯开路检测电路304根据灯电流检测电路输出的灯电流采 样信号，检测到有灯开路时，使灯开路信号LOPEN有效，并开始故障计时。 自适应扫频电路303接收到有效的灯开路信号LOPEN后，开始增大输出至 PWM控制电路302的自适应扫频信号FSET。PWM控制电路302根据接收到 的自适应扫频信号FSET增大工作频率。工作频率的增大导致端电压V皿t增大， 使得端电压检测电路305输出至自适应扫频电路303的端电压采样信号 VSAMPLE也增大。当端电压V。ut增大至灯点亮电压V^^e，使端电压采样信 号VSAMPLE等于一预设电压值时，停止增大自适应扫频信号FSET，从而 PWM控制电路302也停止增大工作频率。若所有CCFL均被点亮，则灯开路 信号LOPEN无效，自适应扫频电路303将自适应扫频信号FSET清零，使PWM
控制电路302将工作频率恢复至正常工作频率f。p。若预设时间tf^^e到，仍
未能使所有灯均点亮，则输出有效故障信号FAULT至PWM控制电路302， 使PWM控制电路302关闭整个驱动电路。
图2为图1所示电路在不同开路状态下的端电压V。ut有效值随工作频率变 化的曲线图，参照图2，举例说明不同开路状态下的自适应扫频的工作频率和 端电压改变过程，驱动电路初始工作频率为正常工作频率f。p。
当有一个灯开路，灯开路信号LOPEN有效，VSAMPLE小于预设电压值， 自适应扫频信号FSET开始逐渐增大，工作频率也开始从f。p开始逐渐增大。 直至工作频率增大到fi时，端电压V。ut增大至灯点亮电压Vstrike， VSAMPLE 等于预设电压值，自适应扫频信号FSET停止增大，工作频率停止增大并维持 不变。若所有放电灯均被点亮，灯开路信号LOPEN无效，则自适应扫频信号 FSET被置零，工作频率恢复至正常工作频率f，，端电压V皿t为正常工作端电 FRv 。
仏V0po类似地，当有两个灯开路，灯开路信号LOPEN有效，VSAMPLE小于预 设电压值，自适应扫频信号FSET开始逐渐增大，工作频率也开始从f。p开始 逐渐增大。直至工作频率增大到^时，端电压V^^增大至灯点亮电压Ue， VSAMPLE等于预设电压值，自适应扫频信号FSET停止增大，工作频率停止 增大而维持不变。若所有放电灯均被点亮，灯开路信号LOPEN无效，则自适 应扫频信号FSET被置零，工作频率恢复至正常工作频率f。p，端电压V,t为正 常工作端电压V。p。
类似地，当n个灯全开路，工作频率从f。p逐渐增大，直至工作频率增大 到^时，端电压V。^增大至灯点亮电压V^ke， VSAMPLE等于预设电压值， 自适应扫频信号FSET停止增大，工作频率停止增大而维持4不变。若所有放 电灯均被点亮，灯开路信号LOPEN无效，则自适应扫频信号FSET被置零， 工作频率恢复至正常工作频率f。p，端电压V。ut为正常工作端电压V。p。
总之，当有灯开路时，驱动电路开始扫频，增大其工作频率，直至端电 压V。ut增大至灯点亮电压V^e,或所有灯恢复正常工作，或因故障计时时间 tfeil^e到而关闭整个驱动电路。图3所示根据本发明的多放电灯并联驱动电路 的具体实施例能根据负载状况自动调节其工作频率，达到充分保护驱动电路 的目的。
图4为根据本发明的多放电灯并联驱动电路的一个具体实施例的电路示 意图。端鬼压检测电路305为电容分压电路，包括电容C1和电容C2。电容 Cl 一端电连接至谐振装置104和负载网络105，另一端电连接至电容C2和自 适应扫频电路303，电容C2的另一端连接至电气地。端电压V。^经电容C1、 C2分压得到与端电压Vout成比例的端电压采样信号VSAMPLE，送至自适应 扫频电路303。端电压检测电路305也可为电阻分压电路。
灯电流检测电路306包括n个检测电阻电阻Rll、电阻R12、……、电 阻Rln，其中每个检测电阻均一端接地，另一端电连接至相应放电灯的低压 端和灯开路检测电路304。灯电流检测电路306检测流经每个放电灯的电流， 每个检测电阻两端的电压与流经相应放电灯的电流成比例，称为灯电流采样信号。
灯开路检测电路304包括最小灯电流检测电路407、电流整流电路406和 电流比较电路405 。最小灯电流检测电路407包括n个二极管:Dl 1 、D12、 、
Dln，其中每个二极管的阴极均电连接至灯电流检测电路306中相应的检测电 阻，接收相应的灯电流采样信号，而每个二极管的阳极电连接在一起，并电 连接至电流整流电路406，输出最小灯电流采样信号至电流整流电路406。最 小灯电流检测电路407的输出信号为与流经各个灯中的最小电流成比例的电 压(忽略二极管导通压降)，即最小灯电流采样信号。当存在放电灯开路时， 开路的放电灯中没有电流流过，故最小灯电流检测电路407输出的最小灯电 流采样信号为O伏。
电流整流电路406电连接至最小灯电流检测电路407和电流比较电路 405，接收最小灯电流采样信号，对其进行半波整流，并将整流后的最小灯电
流采样信号^san^e—mta送至电流比较电路405。
电流比较电路405电连接至电流整流电路406、自适应扫频电路303和故 障计时电路307，将整流后的最小灯电流采样信号113&1&|^—^n与第一预设电压 值U匕较，若lLs,p^^〈V^i，则使灯开路信号LOPEN有效;若!^^p、^ 2Vre:n，则使灯开路信号LOPEN无效。在本实施例中，电流比较电路405包 括NMOS开关Q6和电阻R9。电阻R9—端电连接至电源电压V^，另一端电 连接至NMOS开关Q6的漏极、自适应扫频电路303和故障计时电路307，输 出灯开路信号LOPEN。 NMOS开关Q6的源极电连接至电气地，门极电连接 至电流整流电路406，接收整流后的最小灯电流采样信号I^mpie—mta。当整流 后的最小灯电流采样信号1^，16—mto大于等于NMOS开关Q6的阈值Vt^时， NMOS开关Q6导通，将灯开路信号LOPEN拉至电气地，使其无效。当最小 灯电流采样信号I^，fe—rak/j、f MOS开关Q6的阈值U寸，NMOS开关Q6 关断，此时灯开路信号LOPEN输出为高电平，使其有效。电流比较电路405 也可用比较器实现。
通常，正常开关频率由一个电压控制，来设置振荡电路的充电/放电电流，或者控制VCO (电压控制振荡器)来达到理想的频率。图4中显示了通过调 节正常频率设置引脚的充电电流的实施方式，自适应扫频信号FEST为来自频 率设置引脚的电流，来自频率设置引脚的电流越大，频率就越高。
自适应扫频电路303包括电压整流电路404、电压比较电路403、电压调 节电路402和电流跟随电路401。电压整流电路404电连接至端电压检测电路 305和电压比较电路403，接收端电压采样信号VSAMPLE，并对其进行半波 整流，整流后信号Vi^^-e送至电压比较电路403。
电压比较电路403电连接至电压整流电路404和电压调节电路402，接收 整流后的端电压采样信号Vi^mpie，将其和第二预设电压值V^f,进行比较，并 输出电压比较信号VCOMP至电压调节电路402。在VL^pie〈V^2时，电压比 较信号VCOMP有效；在VL^皿-^K^时，电压比较信号VCOMP无效。在 本实施例中，电压比较电路403包括NMOS开关Q1和电阻R1。电阻R1 — 端电连接至电源电压Vee，另一端电连接至NMOS开关Ql的漏极和电压调节 电路402，输出电压比较信号VCOMP。 NMOS开关Ql的源极电连接至电气 地，门极电连接至电压整流电路404，接收整流后的端电压采样信号V^皿-e。 当整流后的端电压采样信号V^^一e大于等于NMOS开关Ql的阈值VtM时， NMOS开关Ql导通，将电压比较信号VCOMP拉至电气地，使其无效。当 整流后的端电压采样信号V!皿pie小于MOS开关Ql的阈值4i时，NMOS开 关Q1关断，此时电压比较信号VCOMP输出为高电平，为有效。电压比较电 路403也可用比较器实现。
电压调节电路402电连接至电压比较电路403、电流跟随电路401和灯开 路检测电路304，接收电压比较信号VCOMP和灯开路信号LOPEN，并根据 这两个信号来调节电压^。当灯开路信号LOPEN无效，即所有放电灯均工作 正常时，使电压^为零；当灯开路信号LOPEN有效，即有一个或多个放电灯 开路时，在电压比较信号VCOMP有效时增大电压^，在VCOMP无效时停 止增大电压Vi并维持电压Vi不变。在本实施例中，电压调节电路402包括电 阻R2、双极性晶体管Q2、电容C3和二极管D1。电阻R2—端电连接至电源电压V^，另一端电连接至双极性晶体管Q2的集电极。双极性晶体管Q2的基 极电连接至电压比较电路403以接收电压比较信号VCOMP，双极性晶体管 Q2的发射极电连接至电容C3和二极管D1的阳极以及电流跟随电路401。电 容C3的另一端电连接至电气地，二极管D1的阴极电连接至灯开路检测电路 304以接收灯开路信号LOPEN。当灯开路信号LOPEN无效，即为低电平时， 二极管Dl导通，电容C3通过二极管Dl和NMOS开关Q6快速放电使电压^ 至零。当灯开路信号LOPEN有效，即为高电平时，二极管D1截止，若此时 电压比较信号VCOMP有效，即为高电平，则双极性晶体管Q2导通，电源电 压VJ1过电阻R2对电容C3充电，使电压&逐渐增大。若灯开路信号LOPEN 有效(高电平)而电压比较信号VCOMP无效(低电平)，此时二极管D1截 止，双极性晶体管Q2关断，电压&基本保持不变。
电流跟随电路401电连接至电压调节电路402和PMW控制装置302，接 收电压Vy根据电压K产生电流Ii，并输出自适应扫频信号FSET至PWM控 制电路302，此时自适应扫频信号FSET为流过电阻R4的电流。在本实施例 中，电流跟随电路401由电流镜电路实现，包括由双极性晶体管Q3、 Q4和 电阻R3、 R4、 R5、 R6。电阻R3—端电连接至电压调节电路402以接收电压 &，另一端电连接至双极性晶体管Q3的基极和集电极以及双极性晶体管Q4 的基极。双极性晶体管Q3的发射极电连接至电阻R5的一端，电阻R5的另 一端电连接至电阻R6 —端和电气地，电阻R6的另一端电连接至双极性晶体 管Q4的发射极。双极性晶体管Q4的集电极电连接至电阻R4的一端，电阻 R4的另一端电连接至PWM控制电路302以输出自适应扫频信号FSET。电流 Ii和自适应扫频信号FEST间的比例关系由电阻R5和R6的电阻值决定。
为了加快端电压上升，自适应扫频电路303还可以包括跳频电路408。跳 频电路408电连接至PWM控制电路302、灯开路检测电路304和电流跟随电 路401，在检测到有灯开路，即灯开路信号LOPEN有效时，将自适应扫频信 号FSET先增大到一预设值。在本实施例中，跳频电路408包括电阻R7、 R8 和双极性晶体管Q5。电阻R8 —端连接至灯开路检测电路304以接收灯开路信号LOPEN，另一端连接至双极性晶体管Q5的基极。双极性晶体管Q5的 发射极电连接至电气地，集电极电连接至电阻R7的一端，电阻R7的另一端 电连接至PWM控制电路302和电流跟随电路401，和电流跟随电路401 —起 共同输出自适应扫频信号FSET。在灯开路信号LOPEN有效(高电平)时， 双极性晶体管Q5导通，此时自适应扫频信号FSET为流过电阻R7的电流和 电流跟随电路中流过电阻R4的电流之和。
故障计时电路307包括电阻R10、 二极管D2、电容C4禾I3C5。电阻RIO 一端电连接至电源电压V^，另一端电连接至二极管D2的阳极、电容C5的一 端和PWM控制电路302以输出故障信号FAULT,电容C5的另一端电连接至 电气地。二极管D2的阴极电连接至电容C4的一端和灯开路检测电路304以 接收灯开路信号LOPEN，电容C4的另一端电连接至电气地。当灯开路信号 LOPEN无效(低电平)时，二极管D2导通，此时故障信号FAULT电压为二 极管D2导通电压(如0.75伏)，故障信号FAULT无效。当灯开路信号LOPEN 有效(高电平)时，二极管D2截止，电源电压VJ1过电阻R10对电容C5 充电，当电容C5两端电压，即故障信号FAULT电压上升至一预设值(如1.2 伏)时，即为预设时间tfeiiure到，故障信号FAULT有效，PWM控制电路302 会关闭整个驱动电路。预设时间t^tee由电源电压V^、电阻R10、电容C5和 二极管D2的导通压降共同决定。故障计时电路307也可用数字脉冲计时电路 实现。
图4所示的根据本发明的一个实施例的多放电灯并联驱动电路均可部分 或全部集成于同一芯片封装中，其中的开关装置101的拓扑即可为半桥、全 桥，也可为推挽或Nu-pulse1^。
图5为根据本发明的多放电灯并联驱动电路的另一个具体实施例的电路 示意图，其中开关装置采用Nu-pulse^拓扑，控制集成电路501集成了PWM 控制电路和开关驱动电路。本实施例还包括灯总电流采样电路502，其包括四 个采样电阻， 一端电连接至相应的放电灯，另一端电连接至一起，输出流经 各放电灯的电流的加权和值IL，该加权和值IL被送至控制集成电路501，以控制PWM的占空比，使驱动电路为放电灯提供稳定的灯电流。
根据本发明的放电灯驱动装置可用于驱动冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)，亦可用于驱动外电极荧光灯(External Electrode Fluorescent Lamp, EEFL )。
根据本发明的多放电灯并联驱动方法利用不同开路放电灯个数状态下该 驱动电路的端电压幅值随工作频率变化的原理，对所述放电灯的电流和所述 端电压进行采样，通过所述放电灯的电流检测是否出现开路放电灯，通过所 述端电压控制自适应扫频信号进而控制工作频率，最终点亮所有放电灯。
图6为根据本发明的多放电灯并联驱动方法的具体实施例的流程图，包 括步骤A-J。
步骤A，加载输入电压驱动放电灯，同时设置驱动电路工作频率为第一 预设频率f，。
步骤B，判断是否存在放电灯开路，如果存在放电灯开路，则进入步骤C; 如果不存在放电灯开路，即所有放电灯均被点亮，则进入步骤J。 步骤C，启动故障计时。 步骤D，逐渐增大工作频率。
步骤E，判断是否存在放电灯开路，如果存在放电灯开路，则进入步骤F; 如果不存在放电灯开路，即所有放电灯均被点亮，则进入步骤I。
步骤F，判断故障计时是否超过预设时间，如果判断结果显示故障计时超 过预设时间，则进入步骤H，如果判断结果显示故障尚未超过预设时间，则 进入步骤G。
步骤G，判断负载网络的端电压是否大于等于灯点亮电压，若负载网络 的端电压大于等于灯点亮电压，则返回步骤E;若负载网络的端电压小于灯点
亮电压V^e，则返回步骤D。该判断过程通常是通过判断整流后的端电压采 样信号Ws，pie是否大于等于一个预设电压值来实现的。
步骤H，停止驱动电路工作。
步骤I，将工作频率重新设置为第一预设频率f皿，并将故障计时清零。步骤J，根据本发明的多放电灯并联驱动方法结束。
在步骤D中还可包括跳频操作，在检测到有放电灯开路后，将工作频率
设置为第二预设频率fj^p，再逐渐增大工作频率。
以上，是为了本领域技术人员理解本发明，而对本发明所进行的详细描 述，但可以想到，在不脱离本发明的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其 它的变化和修改，这些变化和修改均在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种多放电灯并联驱动电路包括开关装置、控制装置、变压器、谐振装置和负载网络，所述负载网络由多个支路并联组成，其中每个所述支路均包括镇流电容和放电灯串联，所述控制装置包括开关驱动电路、PWM控制电路，其特征在于，所述控制装置进一步包括自适应扫频电路、端电压检测电路、灯电流检测电路和灯开路检测电路，所述端电压检测电路耦接在所述负载网络和自适应扫频电路之间，输出端电压采样信号至所述自适应扫频电路，所述灯电流检测电路耦接在所述负载网络和灯开路检测电路之间，输出灯电流采样信号至所述灯开路检测电路，所述灯开路检测电路与所述自适应扫频电路耦接，输出指示是否存在开路放电灯的的灯开路信号至所述自适应扫频电路，所述自适应扫频电路接收所述端电压采样信号和所述灯开路信号，输出自适应扫频信号至所述PWM控制电路，所述PWM控制电路耦接在所述开关驱动电路和所述自适应扫频电路之间，根据所述自适应扫频信号调节所述开关装置的工作频率。
2. 如权利要求1所述的多放电灯并联驱动电路，其特征在于，所述控制 装置进一步包括故障计时电路，耦接在所述灯开路检测电路和所述PWM控制 电路之间，为有效灯开路信号计时，当有效灯开路信号计时达到预设时间， 输出有效故障信号至PWM控制电路。
3. 如权利要求1所述的多放电灯并联驱动电路，其特征在于，所述端电 压检测电路输出的端电压采样信号与所述端电压成比例。
4. 如权利要求1所述的多放电灯并联驱动电路，其特征在于，所述灯电流 检测电路输出的灯电流采样信号与其相应放电灯的电流成比例。
5. 如权利要求1所述的多放电灯并联驱动电路，其特征在于，所述灯开 路检测电路包括最小灯电流检测电路、电流整流电路和电流比较电路，其中， 所述最小灯电流检测电路，用于向所述电流整流电路输出与流经各个放电灯 中的最小电流成比例的最小电流采样信号，所述电流整流电路对所述最小电 流采样信号进行半波整流，并将整流后的最小电流采样信号输出至所述电流 比较电路，所述电流比较电路根据所述整流后的最小电流采样信号与第一预设值的比较结果，输出所述灯开路信号至所述自适应扫频电路。
6. 如权利要求1所述的多放电灯并联驱动电路，其特征在于，所述自适 应扫频电路包括电压整流电路、电压比较电路、电压调节电路和电流跟随电 路，其中所述电压整流电路接收所述端电压采样信号，并对其进行半波整流， 并输出整流后的端电压信号至所述电压比较电路，所述电压比较电路将所述 整流后的端电压采样信号和第二预设值进行比较，并输出电压比较信号至所 述电压调节电路，所述电压调节电路根据所述电压比较信号和所述灯开路信 号调节所述电流跟随电路的输入电压，所述电流跟随电路根据所述输入电压， 输出所述自适应扫频信号至所述PWM控制电路。
7. 如权利要求2所述的多放电灯并联驱动电路，其特征在于，所述PWM 控制电路接收到所述有效故障信号后关闭所述驱动电路。
8. 如权利要求3所述的多放电灯并联驱动电路，其特征在于，所述端电 压检测电路为电容分压电路。
9. 如权利要求3所述的多放电灯并联驱动电路，其特征在于，所述端电 压检测电路为电阻分压电路。
10. 如权利要求4所述的多放电灯并联驱动电路，其特征在于，所述灯电 流检测电路包括多个检测电阻，其中每个所述检测电阻均一端接地，另一端 连接至相应放电灯的低压端和所述灯开路检测电路。
11. 如权利要求5所述的多放电灯并联驱动电路，其特征在于，所述最小 灯电流检测电路包括多个二极管，其阴极分别电连接至所述灯电流检测电路， 其阳极电连接在一起，并电连接至所述电流整流电路。
12. 如权利要求6所述的多放电灯并联驱动电路，其特征在于，所述电压 比较电路包括NMOS开关和电阻，所述电阻一端电连接至电源电压，另一端 电连接至所述NMOS开关的漏极和所述电压调节电路，输出所述电压比较信 号，所述NMOS开关的源极电连接至电气地，门极电连接至所述电压整流电 路，接收整流后的端电压采样信号。
13. 如权利要求6所述的多放电灯并联驱动电路，其特征在于，所述电压 调节电路包括电阻、双极性晶体管、电容和二极管，所述电阻一端电连接至电源电压，另一端电连接至所述双极性晶体管的集电极，所述双极性晶体管 的基极电连接至所述电压比较电路以接收所述电压比较信号，所述双极性晶 体管的发射极电连接至所述电容和所述二极管的阳极以及所述电流跟随电 路，所述电容的另一端电连接至电气地，所述二极管的阴极电连接至所述灯 开路检测电路以接收所述灯开路信号。
14. 如权利要求6所述的多放电灯并联驱动电路，其特征在于，所述电流 跟随电路由电流镜电路实现。
15. 如权利要求6所述的多放电灯并联驱动电路，其特征在于，所述自适 应扫频电路进一步包括跳频电路，所述跳频电路电连接至所述PWM控制电 路、所述灯开路检测电路和所述电流跟随电路，当所述跳频电路检测到所述 灯开路信号时，将自适应扫频信号增大到预设值。
16. 如权利要求15所述的多放电灯并联驱动电路，其特征在于，所述跳 频电路包括第一电阻、第二电阻和双极性晶体管，所述第二电阻一端接收所 述灯开路信号，另一端连接至所述双极性晶体管的基极，所述双极性晶体管 的发射极电连接至电气地，集电极电连接至所述第一电阻的一端，所述第一 电阻的另一端电连接至所述PWM控制电路和所述电流跟随电路。
17. —种多放电灯并联驱动方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤A，加载输入电压驱动放电灯，同时设置驱动电路工作频率为第一预设频率；步骤B，判断是否存在放电灯开路，如果存在放电灯开路，则进入步骤C; 如果不存在放电灯开路，即所有放电灯均被点亮，则进入步骤J; 步骤C，启动故障计时； 步骤D，逐渐增大工作频率；步骤E，判断是否存在放电灯开路，如果存在放电灯开路，则进入步骤F; 如果不存在放电灯开路，即所有放电灯均被点亮，则进入步骤I;步骤F，判断故障计时是否超过预设时间，如果判断结果显示故障计时超 过预设时间，则进入步骤H，如果判断结果显示故障尚未超过预设时间，则进入歩骤G;步骤G，判断负载网络的端电压是否大于等于灯点亮电压，若负载网络 的端电压大于等于灯点亮电压，则返回步骤E;若负载网络的端电压小于灯点 亮电压，则返回步骤D;步骤H，停止驱动电路工作；步骤I，将工作频率重新设置为第一预设频率，并将故障计时清零； 步骤J，所述多放电灯并联驱动方法结束。
18.如权利要求17的多放电灯并联驱动方法，其特征在于，在步骤D中进一步包括将工作频率设置为第二预设频率，再逐渐增大工作频率。
全文摘要
本发明为一种多放电灯并联驱动电路包括控制装置，所述控制装置包括开关驱动电路、PWM控制电路、自适应扫频电路、端电压检测电路、灯电流检测电路和灯开路检测电路，端电压检测电路耦接在负载网络和自适应扫频电路之间，输出端电压采样信号至自适应扫频电路，灯电流检测电路耦接在负载网络和灯开路检测电路之间，输出灯电流采样信号至灯开路检测电路，灯开路检测电路耦接在灯电流检测电路和自适应扫频电路之间，输出相应的灯开路信号至自适应扫频电路，自适应扫频电路与PWM控制电路、灯开路检测电路和端电压检测电路耦接，输出自适应扫频信号至PWM控制电路，PWM控制电路耦接在开关驱动电路和自适应扫频电路之间，输出开关控制信号至开关驱动电路。
文档编号G09G3/36GK101583229SQ20081009957
公开日2009年11月18日 申请日期2008年5月15日 优先权日2008年5月15日
发明者任远程, 张军明, 磊 杜, 邝乃兴 申请人:杭州茂力半导体技术有限公司