专利名称：用于灯的逆变器占空比控制方法以及占空比控制器的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及冷阴极荧光灯(CCFL)和外置电极荧光灯(EEFL)，更具体地涉及 用于CCFL和EEFL的逆变器占空比控制方法。
背景技术：
CCFL是一种内充惰性气体的密封灯管。当给灯管施加交流电压时，惰性气体被电 离，产生紫外线。紫外线照射灯管内壁涂敷的荧光材料，使其激发，从而发出可见光。CCFL 具有高亮度、低功耗、低成本等优点，广泛用于例如显示设备、广告灯箱、办公自动化设备和 汽车照明等各种领域。EEFL由密封的玻璃管和玻璃管两端外部附着的金属电极构成，玻璃管内充有惰性 气体，内表面涂有荧光粉层，其外置的金属电极间产生的电场在玻璃管内形成等离子体，从 而使灯管发光。EEFL具有节能、使用寿命长、温度低、发光均勻等优点，因此在工业和日用照 明等领域得到越来越广泛的应用。CCFL和EEFL工作所需的交流电压由逆变器和变压器提供。如图1所示，逆变器 11接收DC电压输入VDC，产生交流电压νΑα提供给变压器12。变压器12将交流电压Vaci转 换成交流电压\cz，并输出该Vac2以驱动灯13，灯13可以是CCFL或EEFL。在CCFL和EEFL的使用中可能出现短路。例如，人体触碰灯的热端(与变压器相 连的一端)，或者灯与支撑面板的框架短接都可能导致短路。图2示出了测试短路电流的方 法。灯13的热端通过模拟电阻(dummy resistor) 21短接到地GND，流经模拟电阻21的电 流就是短路电流。通过测量发现，对于CCFL而言，短路电流较小，其谐振电感(通常是变压器的漏电 感)较大。当灯的热端通过模拟电阻短接到地时，短路电流可以被谐振电感限制为一个较 小的值。然而，对于EEFL而言，正常操作状态下的灯电流较大，而谐振电感较小。当出现短 路时，短路电流通常比符合安全性要求的短路电流大得多，从而导致器件损坏。因此，需要 一种用于限制EEFL的短路电流以使其满足安全性要求的方法。现有技术在发生短路之后关闭逆变器。然而，由于不能在关闭逆变器之前将短路 电流限制为一个较小的值，电路中的器件仍有被损坏的可能。
发明内容
根据现有技术中存在的上述一个或多个未解决的问题提出本发明。本发明提供了一种产生用于控制逆变器输出的占空比的占空比控制信号的方法， 所述逆变器用于驱动灯，该方法包括在灯发生短路时，基于短路参考电压和反馈灯电流产 生调节电压；以及基于调节电压产生占空比控制信号，以减小所述逆变器的占空比。本发明还提供了一种产生用于控制逆变器输出的占空比的占空比控制信号的占 空比控制器，所述逆变器用于驱动灯，所述占空比控制器包括调节器，用于在灯发生短路时基于短路参考电压和反馈灯电流产生调节电压；以及占空比设定器，用于基于调节电压 产生占空比控制信号，从而在发生短路时减小所述逆变器的占空比。
结合附图，根据对示例性实施例的以下说明，本发明的总体构思的上述和/或其 他方面将变得显而易见并更易于理解，在附图中图1示出了驱动CCFL或EEFL的装置示意图；图2示出了测试短路电流的方法；图3示出了根据本发明实施例的占空比控制原理；图4示出了根据本发明实施例的占空比控制器；图5A示出了根据本发明实施例的占空比控制过程；图5B示出了根据本发明实施例的占空比控制方法；以及图5C示出了根据本发明实施例的占空比控制方法。
具体实施例方式现在将详细参照本发明总体构思的实施例，在附图中示出了这些实施例的示例， 其中类似的附图标记指代类似的元件。以下对实施例进行说明，以便通过参照附图来解释 本发明的总体构思。灯电流的大小与逆变器的输出电压的占空比有关。当占空比较大时，灯电流也较 大；当占空比较小时，灯电流也较小。因此，可以通过控制占空比来控制灯电流，并且在发生 短路时，通过减小占空比来减小灯电流，从而减小在短路状态下流经逆变器等器件的电流。图3示意性地示出了根据本发明实施例的占空比控制原理。如图3所示，逆变器 11接收DC电压输入VDC，产生交流电压νΑα提供给变压器12。变压器12将交流电压Vaci转 换成交流电压VA。2，并输出该VA。2以驱动灯13。占空比控制器31接收来自灯13的反馈灯 电流作为输入。反馈灯电流可以等于灯13的灯电流，也可以等于灯13的灯电流的一部分。 在本文中，“灯电流”指经由灯13的热端流入的电流。在正常工作状态下(即灯点亮之后的正常工作期间)，短路信号无效。占空比控制 器基于反馈灯电流调节逆变器输出电压的占空比，从而将灯电流保持为正常工作电流。在灯发生短路时，短路信号有效，占空比控制器基于反馈灯电流减小逆变器输出 电压的占空比，以减小灯电流，从而减小流经逆变器等器件的电流。优选地，在检测到短路之后，占空比控制器31可以在经过预定时间段之后关闭逆 变器。本领域技术人员可以理解，可以采用本领域已知的多种方法检测短路以提供短路 信号，例如可以检测灯13的灯电压，当其小于预定阈值时，确定发生短路，并且使短路信号 有效。图4示意性地示出了根据本发明实施例的占空比控制器31。如图4所示，占空比 控制器31包括调节器41、占空比设定器42、切换装置43。优选地，占空比控制器31还包括 定时器44。调节器41的第一输入接收反馈灯电流，第二输入经由切换装置43连接到正常参考电压Vl或短路参考电压V2，输出连接到占空比设定器42。切换装置43在短路信号的控 制下将正常参考电压Vl或短路参考电压V2连接到调节器41的第二输入。当短路信号无效 时，切换装置43将正常参考电压Vl连接到调节器41的第二输入，当短路信号有效时，切换 装置43将短路参考电压V2连接到调节器41的第二输入。其中，正常参考电压Vl对应于 反馈灯电流的正常阈值，短路参考电压V2对应于反馈灯电流的预设的短路阈值，Vl > V2。调节器41基于反馈灯电流和正常或短路参考电压(取决于灯处于正常工作状态 还是短路状态)产生调节电压Vadj。在正常工作状态下，当反馈灯电流高于正常阈值时，调 节电压减小，当反馈电流低于正常阈值时，调节电压增大；在短路状态下，当反馈灯电流高 于短路阈值时，调节电压减小，当反馈电流低于短路阈值时，调节电压增大。占空比设定器42根据调节器41输出的调节电压产生占空比控制信号，以控制逆 变器的占空比。在正常工作状态下，当反馈灯电流高于正常阈值时，调节电压减小，占空比 设定器产生使占空比减小的占空比控制信号，从而减小灯电流；当反馈电流低于正常阈值 时，调节电压增大，占空比设定器产生使占空比增大的占空比控制信号，从而增大灯电流。 以此方式，将灯电流保持为正常工作电流。在短路状态下，当反馈灯电流高于短路阈值时，调节电压减小，占空比设定器产生 使占空比减小的占空比控制信号，从而减小灯电流；当反馈电流低于短路阈值时，调节电压 增大，占空比设定器产生使占空比增大的占空比控制信号，从而增大灯电流。由于在短路状 态下，调节器41基于短路参考电压V2产生调节电压，因此占空比控制信号使得逆变器的占 空比小于正常工作状态下的占空比，从而使短路状态下的灯电流小于正常工作状态下的灯 电流。定时器44接收短路信号，并且在短路信号有效时经过预定时间段之后输出关闭 信号，以关闭逆变器。可以以多种方式实现调节器41，例如，其可以包含运算放大器，用于将反馈灯电流 所对应的电压与正常或短路参考电压(取决于灯处于正常工作状态还是短路状态)相比 较，以输出调节电压。可以采用多种方式实现根据本发明实施例的占空比设定器42。例如，占空比设定 器42可以包括比较器421，其第一输入连接到调节器41的输出，第二输入连接到三角波。 比较器421将调节器41的输出电压与三角波信号的电压进行比较，所得到的二值比较信号 即为占空比控制信号。下面参考图5A描述根据本发明实施例的占空比控制过程。如图5所示，在正常工 作状态下，短路信号无效，占空比控制器31基于正常参考电压Vl和反馈灯电流产生调节电 压，基于调节电压产生占空比控制信号，将反馈灯电流保持为与正常参考电压Vl相对应的 正常阈值。在时刻tl发生短路，短路信号有效，占空比控制器31基于短路参考电压和反馈灯 电流产生调节电压，基于调节电压产生占空比控制信号，将反馈灯电流减小为与短路参考 电压V2相对应的短路阈值。优选地，当短路信号有效时，定时器44开始计时，并且在时刻t2关闭逆变器，反馈 灯电流变为零。图5B示出了根据本发明实施例的占空比控制方法，用于在发生短路时减小灯电流，从而减小流经逆变器等器件的电流。该方法开始于步骤501。在步骤502，在发生短路 时，基于短路参考电压和反馈灯电流产生调节电压。在步骤503，基于调节电压产生占空比 控制信号，以减小占空比，从而减小灯电流以及流经逆变器等器件的电流。该方法在步骤 504结束。图5C示出了根据本发明实施例的占空比控制方法。与参考图5B所述的方法相比， 该方法还能够在正常工作状态下将灯电流保持为正常工作电流。该方法开始于步骤511。 在步骤512，基于正常参考电压和反馈灯电流产生调节电压，基于调节电压产生占空比控制 信号，以控制逆变器的占空比，从而将灯电流保持为正常工作电流。在步骤513，判断是否发 生短路。如果未发生短路，则方法返回步骤512。如果发生短路，则在步骤514，基于短路参 考电压和反馈灯电流产生调节电压，基于调节电压产生占空比控制信号，以减小占空比，从 而减小灯电流以及流经逆变器等器件的电流。该方法在步骤515处结束。根据本发明的实施例，正常参考电压高于短路参考电压。在正常工作状态下，当反 馈灯电流高于正常阈值时，调节电压减小，当反馈电流低于正常阈值时，调节电压增大。在 短路状态下，当反馈灯电流高于短路阈值时，调节电压减小，当反馈电流低于短路阈值时， 调节电压增大。根据本发明的实施例，当调节电压增大时，产生使占空比增大的占空比控制信号， 当调节电压减小时，产生使占空比减小的占空比控制信号。根据本发明的实施例，检测灯电压，当灯电压低于预定阈值时，确定发生短路。优 选地，在发生短路之后，经过预定时间段后关闭逆变器。根据本发明的实施例，反馈灯电流等于灯电流或灯电流的一部分。根据本发明的实施例，基于调节电压产生占空比控制信号包括将调节电压与三角 波电压信号相比较，以产生作为占空比控制信号的二值比较信号。本发明的占空比控制方法可以在发生短路之后迅速减小流经逆变器等器件的电 流，避免过大的短路电流对器件造成损坏。本发明的占空比控制器可通用于CCFL和EEFL， 其不但能够在正常工作状态下起到稳定灯电流的作用，而且可以在发生短路时防止器件损 坏。上面的描述仅用于说明本发明的实施方式，而并非要限制本发明的范围。本领域 的技术人员应该理解，本发明的范围由所附权利要求限定。不脱离本发明的精神和原理的 任何修改或局部替换，均应落入本发明的范围之内。
权利要求
一种产生用于控制逆变器输出的占空比的占空比控制信号的方法，所述逆变器用于驱动灯，该方法包括在灯发生短路时，基于短路参考电压和反馈灯电流产生调节电压；以及基于调节电压产生占空比控制信号，以减小所述逆变器的占空比。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在正常工作状态下，基于正常参考电压和反馈灯电流产生调节电压；以及 基于调节电压产生占空比控制信号，以控制所述逆变器的占空比，从而将灯电流保持 为正常工作电流。
3.根据权利要求2所述的方法，其中 正常参考电压高于短路参考电压；在正常工作状态下，当反馈灯电流高于与正常参考电压相对应的正常阈值时，减小调 节电压，当反馈灯电流低于正常阈值时，增大调节电压；在短路状态下，当反馈灯电流高于与短路参考电压相对应的短路阈值时，减小调节电 压，当反馈灯电流低于短路阈值时，增大调节电压。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中当调节电压增大时，产生使占空比增大的占空比控制信号； 当调节电压减小时，产生使占空比减小的占空比控制信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中当灯电压低于预定阈值时，确定发生短路。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在发生短路之后，经过预定时间段后关闭逆变器。
7.根据权利要求1所述的方法，其中反馈灯电流等于灯电流或灯电流的一部分，灯电 流是经由灯的热端流入的电流。
8.根据权利要求1所述的方法，其中基于调节电压产生占空比控制信号包括将调节电压与三角波电压信号相比较，以产生作为占空比控制信号的二值比较信号。
9.一种产生用于控制逆变器输出的占空比的占空比控制信号的占空比控制器，所述逆 变器用于驱动灯，所述占空比控制器包括调节器，用于在灯发生短路时基于短路参考电压和反馈灯电流产生调节电压；以及 占空比设定器，用于基于调节电压产生占空比控制信号，从而在发生短路时减小所述 逆变器的占空比。
10.根据权利要求9所述的占空比控制器，其中在正常工作状态下，调节器基于正常参考电压和反馈灯电流产生调节电压，占空比设 定器基于调节电压产生占空比控制信号，以控制所述逆变器的占空比，从而将灯电流保持 为正常工作电流。
11.根据权利要求10所述的占空比控制器，其中 正常参考电压高于短路参考电压；在正常工作状态下，当反馈灯电流高于与正常参考电压相对应的正常阈值时，调节器 减小调节电压，当反馈电流低于正常阈值时，调节器增大调节电压；在短路状态下，当反馈灯电流高于与短路参考电压相对应的短路阈值时，调节器减小 调节电压，当反馈电流低于短路阈值时，调节器增大调节电压。
12.根据权利要求9或10所述的占空比控制器，其中占空比设定器在调节电压增大时，产生使占空比增大的占空比控制信号，当调节电压 减小时，产生使占空比减小的占空比控制信号。
13.根据权利要求9所述的占空比控制器，还包括定时器，用于在发生短路之后，经过 预定时间段后关闭逆变器。
14.根据权利要求9所述的占空比控制器，其中反馈灯电流等于灯电流或灯电流的一 部分，灯电流是经由灯的热端流入的电流。
15.根据权利要求10所述的占空比控制器，其中调节器包括第一输入和第二输入，第一输入连接到反馈灯电流，第二输入经由切换装 置连接到正常参考电压或短路参考电压，所述切换装置受短路信号控制；以及在正常工作状态下，调节器的第二输入经由切换装置连接到正常参考电压，在发生短 路时，调节器的第二输入经由切换装置连接到短路参考电压。
16.根据权利要求9所述的占空比控制器，其中调节器包括运算放大器。
17.根据权利要求9所述的占空比控制器，其中占空比设定器包括比较器，用于将调节 电压与三角波电压信号相比较，以产生作为占空比控制信号的二值比较信号。全文摘要
本发明提供了一种控制产生用于控制逆变器输出的占空比的占空比控制信号的方法，所述逆变器用于驱动诸如CCFL或EEFL灯，该方法能够在灯发生短路时减小流经逆变器等器件的电流。该方法包括在正常工作状态下，基于正常参考电压和反馈灯电流产生调节电压，基于调节电压产生占空比控制信号，以将占空比保持在正常工作值；在发生短路时，基于短路参考电压和反馈灯电流产生调节电压，基于调节电压产生占空比控制信号，以减小占空比。本发明还提供了用于实现该方法的占空比控制器。
文档编号H05B41/36GK101925245SQ20101027999
公开日2010年12月22日 申请日期2010年9月9日 优先权日2010年9月9日
发明者任远程, 刘白仁, 孙顺根, 张军明, 杜磊, 杨先庆 申请人:成都芯源系统有限公司