专利名称：放电灯驱动装置及驱动方法
技术领域：
本发明涉及放电灯的驱动装置及驱动方法。
背景技术：
如今，放电灯，如冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamp， CCFL) 和外电极荧光灯(External Electrode Fluorescent Lamp， EEFL)，大量用于液晶 显示(Liquid Crystal Display, LCD)的背光光源。放电灯需要驱动装置来提 供高频的交流驱动电压和稳定的灯电流。 一般而言，放电灯驱动装置包括控 制电路，开关部件，变压器和谐振电路，其中控制电路控制开关部件，使其 产生交流信号。谐振电路通常由谐振电感和谐振电容组成，谐振电路也被称 为储能电路，能在特定的频率下储藏电能。
图1A、 1B、 1C为现有的放电灯驱动装置的电路示意图。图IA所示的放 电灯驱动装置包括控制电路IO、开关部件20、变压器T,、谐振电路和放电灯 L，其中谐振电路中的谐振电感为变压器TJ欠级绕组的漏电感^，谐振电容 为电容C，电容C既可为外加电容，也可由放电灯的分布电容和寄生电容构 成。图1B所示放电灯驱动装置中的谐振电路，其谐振电感为变压器T,初级 绕组的漏电感、，谐振电容为外加电容Cp。图1C所示放电灯驱动装置中的 谐振电路，其谐振电感由变压器T,初级绕组的漏电感；和次级绕组的漏电感 ^共同构成，谐振电容为电容C，电容C既可为外加电容，也可由放电灯的 分布电容和寄生电容构成。现有的这三种放电灯驱动技术中，为了避免出现 励磁涌流现象，变压器的励磁电感均通常设置得极大，可视为开路，故在图 中省略。
现以图1A中的现有技术为例，说明其谐振电路中参数的设计过程。如图 1A中所示，网络11由谐振电容C和放电灯L并联组成，网络12由谐振电感 ^和网络11串联组成。图2为图1A所示放电灯驱动装置在谐振频率厶—下 的阻抗图，其中為为网络ll的等效阻抗，^为网络12的等效阻抗，2&为谐 振电感4的阻抗，^为《的相角。放电灯驱动装置在正常工作状态下，需要放电灯和谐振电路共同组成的网络的等效阻抗在谐振频率/_ _下呈纯阻性，
即其相角为0度。对于图1A所示的放电灯驱动装置，网络12的等效阻抗^ 在谐振频率/_ _下呈纯阻性，其相角为0度，与乏^垂直，如图2所示。 由图2可知，
7
而4为谐振电感^在谐振频率下的阻抗，有& = j 2 ;r ^
所以，& = 2. .f
&由放电灯的负载特性和谐振电容值决定，故对于一定的放电灯和一定 的谐振频率，在一定谐振电容值下，其谐振电感值也一定。对现有技术而言， 其谐振电感均为变压器的漏感，谐振电感值的大小限定了变压器漏感的大小， 从而限定了变压器的体积和成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种放电灯驱动装置，该放电灯驱动装置可有效 限定并利用变压器励磁电感，从而限定了变压器的体积和成本，最终达到降 低放电灯系统的体积和成本的效果。
为了达到上述发明目的，本发明为一种放电灯驱动装置，包括变压器、 开关部件、控制电路以及至少一谐振电路，所述谐振电路包括谐振电容和谐 振电感，其中，所述谐振电感包括所述变压器的励磁电感。
如根据本发明的优选实施例所述的放电灯驱动装置，其中，所述谐振电 路耦接于所述变压器与所述放电灯之间，包括所述变压器的次级绕组漏电感。
如根据本发明的优选实施例所述的放电灯驱动装置，其中，所述谐振电 路耦接于所述控制电路与所述变压器之间，包括所述变压器的初级绕组漏电 感。
如根据本发明的优选实施例所述的放电灯驱动装置，其中，所述谐振电 容为所述放电灯的分布电容及寄生电容或外加独立电容。
如根据本发明的优选实施例所述的放电灯驱动装置，其中，所述放电灯 为单个或多个并联放电灯。
如根据本发明的优选实施例所述的放电灯驱动装置，其中，所述谐振电
5路进一步包括与所述放电灯串联的镇流电容。
如根据本发明的优选实施例所述的放电灯驱动装置，其中，所述变压器 包括多个初级绕组。
如根据本发明的优选实施例所述的放电灯驱动装置，其中，所述变压器 包括多个次级绕组。
如根据本发明的优选实施例所述的放电灯驱动装置，其中，所述放电灯 为外电极荧光灯或冷阴极荧光灯。
本发明的目的在于提供一种放电灯驱动方法，该放电灯驱动方法可有效 限定并利用变压器励磁电感，从而限定了变压器的体积和成本，最终达到降 低放电灯系统的体积和成本的效果。
为了达到上述发明目的，本发明为一种放电灯驱动方法，包括以下步骤:
步骤S1，控制电路控制开关部件产生第一交流信号；步骤S2，变压器接收所
述第一交流信号，并在次级绕组上产生第二交流信号用于驱动放电灯，其中， 所述交流信号通过谐振电路产生谐振，所述谐振电路的谐振电感包括变压器 的励磁电感。
如根据本发明的优选实施例所述的放电灯驱动方法，其中，所述谐振电 路的谐振电容为所述放电灯的分布电容及寄生电容或外加独立电容。 如根据本发明的优选实施例所述的放电灯驱动方法，其中，在所述步骤
S2中，谐振电路对所述第二交流信号进行谐振，所述谐振电路的谐振电感还
包括所述变压器的次级绕组漏电感。
如根据本发明的优选实施例所述的放电灯驱动方法，其中，在所述步骤
S2中，谐振电路对所述第一流信号进行谐振，所述谐振电路的谐振电感还包 括所述变压器的初级绕组漏电感。
如根据本发明的优选实施例所述的放电灯驱动方法，其中，所述谐振电 路进一步包括与所述放电灯串联的镇流电容。
如根据本发明的优选实施例所述的放电灯驱动方法，其中，所述放电灯 为外电极荧光灯或冷阴极荧光灯。
本发明的优点在于，将变压器的励磁电感引入谐振电路，减小了变压器 的励磁电感和漏感，从而大大减小了变压器的体积，降低了成本。
图1A为现有技术中放电灯驱动装置之一的电路示意图； 图IB为现有技术中放电灯驱动装置之二的电路示意图； 图1C为现有技术中放电灯驱动装置之三的电路示意图； 图2为图lA所示的放电灯驱动装置在谐振频率/^n。^下的阻抗图； 图3为根据本发明的第一具体实施例的放电灯驱动装置的电路示意图； 图4为图3所示的放电灯驱动装置在谐振频率/_ _下的阻抗图； 图5为根据本发明的放电灯驱动装置的第二具体实施例的电路示意图； 图6为根据本发明的放电灯驱动装置的第二具体实施例的电路示意图； 图7为根据本发明的放电灯驱动装置的第三具体实施例的电路示意图； 图8为根据本发明的放电灯驱动装置的第四具体实施例的电路示意图； 图9为根据本发明放电灯驱动方法的的第一具体实施例的流程图； 图10为根据本发明放电灯驱动方法的的第二具体实施例的流程图； 图11为根据本发明利用Nu-pulseTM技术的放电灯驱动装置之一的示意 图；以及
图12为根据本发明利用Nu-pulseTM技术的放电灯驱动装置之二的示意图。
具体实施例方式
现有技术中变压器的励磁电感通常设置得极大，可视为开路，导致变压 器体积较大，为了进一步有效利用变压器的励磁电感同时减小变压器体积， 本发明提供一种放电灯驱动装置，其原理在于减小变压器励磁电感，利用变 压器的励磁电感构成放电灯驱动装置的谐振电路，从而达到有效利用变压器 的励磁电感同时减小变压器体积的目的。
以下结合附3到图8分别详细解释根据本发明的四个具体实施例。 驱动装置第一具体实施例
图3为根据本发明的放电灯驱动装置的第一具体实施例的电路示意图， 其包括控制电路IO、开关部件20、变压器T。谐振电路和放电灯L，其中谐 振电路的谐振电感由变压器的励磁电感I^和变压器次级绕组的漏电感^共同 构成，谐振电容为电容C。其中，电容C既可为外加电容，也可由放电灯L
7的分布电容和寄生电容构成。开关部件20包括至少一个开关，通过开关切换 来产生第一交流信号。控制电路10电耦接至开关部件20，并控制开关部件 20的开关切换。变压器T,具有一个初级绕组和一个次级绕组，其初级绕组电 耦接至开关部件20以接收第一交流信号，并在其次级绕组上产生第二交流信 号。谐振电路电耦接至变压器Ti的次级绕组，接收第二交流信号，并驱动放 电灯L。
如图3所示，网络31由谐振电容C和放电灯L并联组成，网络32由变 压器T,次级绕组的漏电感&和网络31串联组成，网络33由变压器T^的励磁 电感k和网络32并联组成。图4为图3所示放电灯驱动装置在谐振频率力__ 下的阻抗图，其中4为网络31的等效阻抗，《为网络32的等效阻抗，4为 网络33的等效阻抗，i^为变压器次级绕组的漏电感^的阻抗，Am为变压器 的励磁电感I^的阻抗，e为《的相角，"为《的相角。放电灯驱动装置在正常
工作状态下，放电灯和谐振电路共同组成的网络的等效阻抗在谐振频率/__ 下呈纯阻性，即其相角为O度。对于图3所示的放电灯驱动装置，网络33的 等效阻抗4在谐振频率/__下呈纯阻性，其相角为O度，与&和4垂直。 图4为图3所示的放电灯驱动装置在谐振频率/， _下的阻抗图，如图4 中所示，
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而乏^为谐振电感^在谐振频率下的阻抗，
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所以，
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&由放电灯的负载特性和谐振电容值决定，"由变压器次级绕组的漏电 感和变压器的励磁电感的选取决定。对比图1A所示现有技术和图3所示本发 明的第一驱动装置具体实施例下^的大小可知，本发明减小了次级绕组的漏 电感。
由此可见，在现有技术的放电灯驱动技术中，变压器的励磁电感均被设计得非常大，可视为开路，而本发明将变压器的励磁电感引入谐振电路，大 大减小了变压器的励磁电感。因而本发明大大减小了变压器的体积，降低了 成本。同时，整个驱动装置的电路板面积也将减小，成本更加降低。 驱动装置第二具体实施例
如图5所示，本发明也可用于驱动多个并联连接的放电灯L,到L。，图5 为根据本发明的放电灯驱动装置的第二具体实施例的电路示意图。
如图6所示，镇流电容被引入并联的多个放电灯的驱动，分别和各个放 电灯串联，以达到均衡灯电流的目的，图6为根据本发明的放电灯驱动装置
的第二具体实施例的电路示意图。 驱动装置第三具体实施例
图7为根据本发明的放电灯驱动装置的第三具体实施例的电路示意图， 其包括多个变压器和多个谐振电路，如图7所示，多个谐振电路分别电耦接 到多个变压器的次级绕组，每个谐振电路均包含相应变压器的励磁电感和变 压器次级绕组的漏电感，以及谐振电容。其中，谐振电容既可为外加电容， 也可由相应放电灯的分布电容和寄生电容构成。 驱动装置第四具体实施例
图8为根据本发明的放电灯驱动装置的第四具体实施例的电路示意图， 该放电灯驱动装置包括控制电路10、开关部件20、变压器l、谐振电路和放 电灯L，其中谐振电路位于开关部件20和变压器Ti之间，变压器^的匝数 比为n。谐振电路的谐振电感由变压器的励磁电感^和变压器初级绕组的漏 电感、共同构成，谐振电容Cp为外加电容。开关部n件20包括至少一个开关， 通过开关切换来产生交流信号。控制电路10电耦接至开关部件20，以控制开 关部件20的开关切换。谐振电路电耦接于开关部件20和变压器^的初级绕 组之间。变压器1^具有一个初级绕组和一个次级绕组，其初级绕组电耦接至 谐振电路，其次级绕组驱动放电灯L。
以上所述的本发明的各个具体实施例中的开关部件，其拓扑可为半桥、 全桥、推挽，也可为Nu-pulse^技术(美国专利号US7191305)。图11为根 据本发明利用Nu-pulseTM技术的放电灯驱动装置之一的示意图；图12为根据 本发明利用Nu-pulseTM技术的放电灯驱动装置之二的示意图，其中，如图ll 所示的变压器包括两个初级绕组；如图12所示的变压器包括两个初级绕组以
9及两个并联的次级绕组。
谐振频率可设置为小于开关部件的工作频率以实现零电压开关
(Zero Voltage Switching, ZVS)，也可设置为大于开关部件的工作频率以实现零电流开关(Zero Current Switching, ZCS)，或设置为等于开关部件的工作频率以实现低输入电流。
根据本发明的放光灯驱动装置可用于驱动冷阴极荧光灯(ColdCathodeFluorescent Lamp, CCFL)，亦可用于驱动外电极荧光灯(External ElectrodeFluorescent Lamp, EEFL)。
现有技术中变压器的励磁电感通常设置得极大，可视为开路，导致变压器体积较大，为了进一步有效利用变压器的励磁电感同时减小变压器体积，本发明提供一种放电灯驱动方法，其原理在于减小变压器励磁电感，利用变压器的励磁电感构成的谐振电路，从而达到有效利用变压器的励磁电感同时减小变压器体积的目的。驱动方法第一具体实施例
图9为根据本发明的放电灯驱动方法的第一具体实施例的流程图，包括步骤91、 92和93。
在步骤91中，控制电路控制开关部件切换产生第一交流信号；在步骤92中，变压器L的初级绕组接收第一交流信号，并在其次级绕组上产生第二交流信号；在步骤93，谐振电路接收第二交流信号，对其进行谐振，并驱动放电灯，其中该谐振电路的谐振电感包括变压器励磁电感，谐振电容可由所述放电灯的分布电容及寄生电容组成，也可为外加独立电容，谐振电感还可包括所述变压器的次级绕组的漏电感。驱动方法第二具体实施例
图10为根据本发明放电灯驱动方法的第二具体实施例的流程图，包括步骤101、 102和103。
在步骤101中，控制电路控制开关部件切换产生第一交流信号；在步骤102中，谐振电路接收第一交流信号，对其进行谐振，其中该谐振电路的谐振电感包括变压器励磁电感，谐振电容可由所述放电灯的分布电容及寄生电容组成，也可为外加独立电容，谐振电感还可包括所述变压器的次级绕组的漏电感；在步骤103，变压器^的初级绕组接收第一交流信号，在其次级绕组
10上产生第二交流信号，并驱动放电灯。
根据本发明的放电灯驱动方法可用于驱动单个放电灯，也可用于驱动多个放电灯。驱动多个放电灯时，放电灯可以并联连接，还可在每个放电灯上串联镇流电容以均衡通过各放电灯的电流。该放电灯驱动方法既可用于驱动外电极荧光灯，也可用于驱动冷阴极荧光灯。
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. 一种放电灯驱动装置，包括变压器、开关部件、控制电路以及至少一谐振电路，所述谐振电路包括谐振电容和谐振电感，其特征在于，所述谐振电感包括所述变压器的励磁电感。
2. 如权利要求1所述的放电灯驱动装置，其特征在于，所述谐振电路耦接于所述变压器与所述放电灯之间，包括所述变压器的次级绕组漏电感。
3. 如权利要求1所述的放电灯驱动装置，其特征在于，所述谐振电路耦 接于所述控制电路与所述变压器之间，包括所述变压器的初级绕组漏电感。
4. 如权利要求1所述的放电灯驱动装置，其特征在于，所述谐振电容为 所述放电灯的分布电容及寄生电容或外加独立电容。
5. 如权利要求1所述的放电灯驱动装置，其特征在于，所述放电灯为单 个或多个并联放电灯。
6. 如权利要求5所述的放电灯驱动装置，其特征在于，进一步包括与所 述放电灯串联的镇流电容。
7. 如权利要求1所述的放电灯驱动装置，其特征在于，所述变压器包括 多个初级绕组。
8. 如权利要求1所述的放电灯驱动装置，其特征在于，所述变压器包括 多个次级绕组。
9. 如权利要求1所述的放电灯驱动装置，其特征在于，所述放电灯为外 电极荧光灯或冷阴极荧光灯。
10. —种放电灯驱动方法，包括以下步骤步骤S1，控制电路控制开关部件，产生第一交流信号；步骤S2，变庄器接收所述第一交流信号，并在次级绕组上产生第二交流信号用于驱动放电灯，其中，所述交流信号通过谐振电路进行谐振，所述谐振电路的谐振电感包括变压器的励磁龟感。
11. 如权利要求10所述的放电灯驱动方法，其特征在于，所述谐振电路的谐振电容为所述放电灯的分布电容及寄生电容或外加独立电容。
12. 如权利要求10所述的放电灯驱动方法，其特征在于，在所述步骤 S2中，谐振电路对所述第二交流信号进行谐振，所述谐振电路的谐振电感还 包括所述变压器的次级绕组漏电感。
13. 如权利要求10所述的放电灯驱动方法，其特征在于，在所述步骤 S2中，谐振电路对所述第一流信号进行谐振，所述谐振电路的谐振电感还包 括所述变压器的初级绕组漏电感。
14. 如权利要求10所述的放电灯驱动方法，其特征在于，所述放电灯为 单个或多个并联放电灯。
15. 如权利要求14所述的放电灯驱动方法，其特征在于，所述谐振电路 进一步包括与所述放电灯串联的镇流电容。
16. 如权利要求10所述的放电灯驱动方法，其特征在于，所述放电灯为 外电极荧光灯或冷阴极荧光灯。
全文摘要
本发明为一放电灯驱动装置，包括变压器、开关部件、控制电路以及至少一谐振电路，所述谐振电路包括谐振电容和谐振电感，其中，所述谐振电感包括所述变压器的励磁电感。本发明的优点在于，将变压器的励磁电感引入谐振电路，减小了变压器的励磁电感和漏感，从而大大减小了变压器的体积，降低了成本。
文档编号H05B41/02GK101500364SQ20081000531
公开日2009年8月5日 申请日期2008年1月30日 优先权日2008年1月30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