CN101110553A - 利用了线圈的电力供给装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种对多个负载均匀地提供电力的利用了线圈的电力供给装置。电力供给装置(100)对多个荧光灯(110)提供电力。交流电源(20)对荧光灯(110a～110e)提供公共的交流电压(Vac)。多个线圈(10a～10e)按照多个荧光灯(110a～110e)分别设置在其电流路径上。铁芯(12)形成封闭环，多个线圈(10a～10e)以铁芯(12)为轴按同一方向缠绕。

Description

利用了线圈的电力供给装置
技术领域
本发明涉及对荧光灯等负载提供交流电力的电力供给装置。
背景技术
近年来，除阴极射线管电视外，能够实现薄型、大型化的液晶电视也在逐渐普及。液晶电视在显示影像的液晶屏的背面配置多根冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamp，以下称CCFL)或外部电极荧光灯(External Electrode Fluorescent Lamp，以下称EEFL)，使之作为背光灯发光。
为进行CCFL或EEFL等荧光灯的驱动，使用例如将12V左右的直流电压升压，作为交流电压进行输出的逆变器(DC/AC逆变器)等。逆变器将流过荧光灯的电流转换成电压反馈给控制电路，基于该反馈的电压来控制开关元件的接通、断开。
这里，考虑通过由逆变器升压后的交流电压来驱动多个CCFL的情况。各CCFL的发光亮度根据流过CCFL的电流来决定，所以为使多个CCFL均匀发光，需要使各CCFL流过的电流统一。例如，专利文献1、2中公开了相关技术。
〔专利文献1〕特开2003-323994号公报
〔专利文献2〕国际公开第2005/038828号小册子
发明内容
〔发明所要解决的课题〕
在专利文献所记载的技术中，按各个荧光灯设置多个变压器，在多个变压器的一次线圈连接荧光灯，由二次线圈形成环。在该结构中，需要按每个荧光灯设置变压器，所以存在占用面积增大这样的问题。并且，为使电流平衡，利用按各荧光灯设置的变压器将一次线圈所流过的电流暂时转换成磁能，然后再转换成二次线圈流过的电流，所以要进行电能-磁能-电能这样的转换，因而由于转换所产生的误差、例如线圈的匝数比的偏差等，荧光灯的电流有可能出现偏差。
本发明是鉴于这样的课题而设计的，其目的之一在于提供一种能够对荧光灯等多个负载均匀地提供电力的电力供给装置。
〔用于解决课题的手段〕
本发明的一个方案提供一种对多个负载提供电力的电力供给装置。该电力供给装置包括：在多个负载的电流路径上按每个负载设置的多个线圈；形成封闭环的铁芯。该电力供给装置使多个线圈以铁芯为轴按同一方向缠绕。
根据该方案，多个线圈缠绕在封闭环的公共铁芯上，所以各线图流过的电流根据匝数比而稳定化。结果，能够使多个负载中流过的电流平衡为所期望的比率。
在一个方案中，电力供给装置可以还包括对多个负载提供公共电压的交流电源。交流电源可以通过反馈调节公共电压，使得多个负载的任一个中流过的电流与预定的电流值相一致。
此时，某负载中流过的电流被稳定化，以该电流为基准，能够使其他多个负载中流过的电流基于多个线圈和铁芯而平衡，能够使所有负载中流过的电流稳定化。
电力供给装置可以还包括设置在多个负载的任一个所流过的电流路径上的检测电阻。交流电源可以通过反馈调节提供给多个负载的公共电压，使得检测电阻上产生的电压降成为恒定。
在一个方案中，交流电源可以通过反馈调节公共电压，使得多个负载的全部所流过的电流与预定的电流值相一致。
使所有负载流过的电流稳定，则该电流按由多个线圈和铁芯平衡的电流比进行分流，来流过多个负载，所以能使所有负载中流过的电流稳定化。
交流电源可以包括设置在提供给多个负载的总负载电流的路径上的检测电阻，并通过反馈调节提供给多个负载的公共电压，使得检测电阻上产生的电压降成为恒定。
交流电源可以是将直流的输入电压转换成交流电压进行输出的逆变器。
本发明的另一方案是发光装置。该发光装置包括：多个荧光灯；以多个荧光灯作为多个负载来提供电力的上述的电力供给装置。
根据该方案，能够使多个荧光灯中流过的电流均匀化。
荧光灯可以是冷阴极荧光灯，或者是外部电极荧光灯。
多个荧光灯可以是配置在液晶屏背面的背光灯。
本发明的再一个方案是电子设备。该电子设备包括：液晶屏；作为背光灯设置在液晶屏的背面的发光装置。
根据该方案，能够使背光灯的亮度均匀化，能够提供屏的辨识性。
本发明的再一个方案涉及电流平衡用变压器。该电流平衡用变压器包括：形成封闭环的铁芯；以铁芯为公共轴进行缠绕的多个线圈；按多个线圈的每一个端子设置的外部端子。
根据该方案，通过对外部端子连接多个负载，能够使负载流过的电流根据各线圈的匝数比而平衡。
应当注意，上述结构要件的任意组合或重新配置等都如所提出的实施例一样有效，或者已被所提出的实施例覆盖。
此外，该发明内容并不一定描述了全部必要特征，因此本发明还可以是这些所描述的特征的子组合。
附图说明
以下参照附图以示例的方式对实施方式进行描述，这些附图意在示例而非限制，并且对各附图中相同的单元标以相同的标号，其中：
图1是表示本发明实施方式的发光装置的结构的电路图。
图2是表示安装有图1的发光装置的液晶电视的结构的框图。
图3是表示铁芯上缠绕有线圈的电流平衡用变压器的结构的图。
图4是表示实施方式的交流电源的结构例的电路图。
具体实施方式
以下，基于优选的实施方式说明本发明。这些实施方式只是例示，并非限定本发明的范围。实施方式中所描述的所有特征及其组合，不一定就是本发明的本质特征。
在本说明书中，所谓“部件A与部件B相连接”，既包括部件A与部件B物理地直接连接的情况，也包括部件A与部件B经由不对电连接状态产生影响的其他部件间接相连接的情况。
图1是表示本发明实施方式的发光装置200的结构的电路图。本实施方式的发光装置200被用作液晶屏的背光灯。图2是表示安装有图1的发光装置200的液晶电视300的结构的框图。本实施方式的发光装置200的用途不限于液晶电视，也可以适用于笔记本型个人计算机等电子设备。
在图2中，液晶电视300与天线310相连接。天线310接收广播波，向接收部304输出接收信号。接收部304对接收信号进行检波、放大，输出给信号处理部306。信号处理部306将对被调制了的数据进行解调而得到的图像数据输出给液晶驱动器308。液晶驱动器308将图像数据按各扫描线输出到液晶屏302，显示视频、图像。在液晶屏302的背面，作为背光灯，配置有多个荧光灯110。以下说明的本实施方式的电力供给装置，是为对多个荧光灯110提供电力而使用的。
回到图1，详细说明实施方式的电力供给装置100的结构和动作。
本实施方式的发光装置200包括电力供给装置100和作为其负载而设的多个荧光灯110a～110e。以下，根据需要将荧光灯110a～110e统称为荧光灯110。荧光灯110例如是CCFL或EEFL。在本实施方式中，对设置5个荧光灯的情况进行说明，但不限于此，荧光灯110的个数是几个都行。
荧光灯110配置在图2的液晶屏的背面。电力供给装置100是对多个荧光灯110提供电力的装置，例如生成1000V以上的交流电压，提供给荧光灯110。荧光灯110的发光亮度由各自流过的电流决定，所以驱动电流(以下也称作灯电流Ir)的偏差就显现为背光灯的亮度不均。因此，要求电力供给装置100均匀地驱动多个荧光灯110。
本实施方式的电力供给装置100具有多个线圈10a～10e、及铁芯12、交流电源20。
驱动对象的荧光灯110a～110e的一端被共连起来。交流电源20对荧光灯110a～110e的被共连的一端提供作为公共驱动电压的交流电压Vac。例如，交流电源20是将直流的输入电压Vdc(例如电源电压)转换成交流电压Vac进行输出的逆变器。逆变器等交流电源可以采用公知的技术。
多个线圈10a～10e按照多个荧光灯110a～110e而设。线圈10a～10e与多个荧光灯110a～110e的被共连的端子相反侧的端子相连，设置在各荧光灯110a～110e的电流路径上。
铁芯12形成封闭环。铁芯12使用一般变压器所采用的材料构成即可。图3是表示线圈10a～10e缠绕在铁芯12上的电流平衡用变压器14的结构的图。多个线圈10a～10e以各自流过的电流所产生的磁场的方向在铁芯12内都相同的方式缠绕在铁芯12上。另外，因为荧光灯110流过的电流是交流的，所以各线圈10所流过的电流的方向根据交流电压Vac而变动。多个线圈10a～10e各自的两端分别设置有外部端子11a～11e。
下面说明如上这样构成的发光装置200的动作。交流电源20生成交流电压Vac作为荧光灯110a～110e的公共驱动电压后，通过该交流电压Vac驱动各荧光灯110a～110e，流过灯电流Ira～Ire。该灯电流Ira～Ire分别流入与各个荧光灯110a～110e相连接的线圈10a～10e。
由各线圈10产生的磁场H，根据各自的匝数n和流过的线圈电流即灯电流Ir来确定，由
H＝n·Ir
给出。在图3的电流平衡用变压器14中，由各线圈10a～10e产生的磁场Ha～He因产生在同一封闭环内，所以彼此相等。因此，在图1的发光装置200中，
na·Ira＝nb·Irb＝nc·Irc＝nd·Ird＝ne·Ire
成立。这里，na～ne分别是线圈10a～10e的匝数。因此，根据本实施方式的发光装置200，能够使各线圈10流过的电流、即灯电流Ir根据线圈10的匝数而平衡。例如，当所有线圈10的匝数相同时，被平衡为灯电流Ira～Ire都相等。
图4是表示实施方式的交流电源20的结构例的电路图。交流电源20是将输入到输入端子T1的直流的输入电压Vdc转换成交流电压Vac，从输出端子T2输出的逆变器。交流电源20包括变压器TRS1、滤波器22、控制电路24、开关电路26、整流电路28、检测电阻Rsense、电容器C1。
交流电源20通过反馈调节公共交流电压Vac，使得多个荧光灯110流过的全部电流∑Ir与预定的电流值Itotal相一致。提供给多个荧光灯110的总负载电流∑Ir，是经由变压器TRS1的二次线圈来提供的。图4的交流电源20包括设置在总负载电流∑Ir的电流路径、即变压器TRS1的二次线圈的路径上的检测电阻Rsense，通过反馈控制交流电压Vac，使得检测电阻Rsense上产生的电压降恒定。
变压器TRS1的二次线圈的一端与输出端子T2相连，另一端与整流电路28相连。整流电路28包括两个二极管D1、D2。二极管D1的阳极接地，阴极与变压器TRS1的二次线圈相连接。另外，二极管D2的阳极与二极管D1的阴极相连，其阴极与检测电阻Rsense相连。
变压器TRS1的二次线圈中流过的电流，成为流过作为负载的荧光灯110a～110e的灯电流Ira～Ire的总和∑Ir。灯电流Ira～Ire是交流的，所以由整流电路28整流，抽取出从荧光灯110流入交流电源20内部方向的电流成分。抽取出的电流流过检测电阻Rsense后，产生电压降。该电压降作为检测电压Vsense被输入到滤波器22。滤波器22对检测电压Vsense进行滤波，作为反馈电压Vfb输出到控制电路24。控制电路24控制开关电路26，使得反馈电压Vfb与预定的基准电压Vref相一致。开关电路26例如是H桥电路或半桥电路，包含多个开关晶体管。控制电路24利用脉冲宽度调制等，控制多个开关晶体管的导通时间与截止时间的占空比，控制流过变压器TRS1的一次线圈的电流。电容器C1被用作防止直流。通过控制变压器TRS1的一次线圈中流过的电流，来控制输出端子T2所呈现的交流电压Vac的值。另外，图4的交流电源20的结构仅是一例，也可以是其他形式的逆变器。另外，交流电源20不限于进行直流-交流转换的逆变器，也可以是进行交流-直流-交流转换的逆变器。
根据以上那样构成的本实施方式的发光装置200，生成交流电压Vac使得多个荧光灯110所流过的电流Ira～Ire的总和∑Ir与恒定值Itotal相一致。结果，总电流Itotal按照各线圈10a～10e的匝数n平衡地分流到各线圈，能够使流过各荧光灯110a～110e的灯电流Ira～Ire稳定化。若线圈10a～10e的匝数n全相等，则各个荧光灯110分别流过Itotal/5的电流，从而亮度被均匀化。另外，通过对每个线圈进行匝数n的微调，能够根据荧光灯110和液晶屏的位置关系调节亮度。
另外，根据本实施方式的发光装置200，为使多个荧光灯110的灯电流Ir平衡，只设一个电流平衡用变压器14即可，所以能够减少部件点数，能够使设计更加容易。
另外，在本实施方式的发光装置200中，在仅使线圈电流Ir转换成一次磁场(磁能)的状态下就取得平衡，所以不需要象以往那样进行(1)将电流转换成磁场、(2)将磁场再次转换成电流这样两阶段的能量转换，能够改善效率。
并且，在本实施方式中仅进行一次电流和磁场的转换，在磁场中确保平衡，所以与以往那样经过两次转换、在电场中确保平衡的情况相比，能够加速电路的响应速度。电路的响应速度就意味着反馈控制的响应性，所以能够缩短至荧光灯110的亮度稳定的时间。
实施方式是个例示，可以对各结构要件和各处理过程的组合进行各种变形，本领域技术人员能够理解这些变形例也处于本发明的范围内。
在图4的交流电源20中，是生成交流电压Vac使得灯电流Ira～Ire的合计∑Ir保持恒定值的，但也可以进行控制使得某一个灯电流Ir保持恒定值。例如，在使荧光灯110a的灯电流Ira稳定化时，只要拆下整流电路28和检测电阻Rsense，使变压器TRS1的一端接地，转而将整流电路28和检测电阻Rsense设置在线圈10a与接地之间即可。结果，能够使灯电流Ira稳定为恒定值。灯电流Ira被稳定后，线圈10b～10e中流过的电流Irb～Ire被稳定为与线圈10a的匝数比相应的电流。
另外，由本实施方式的电力供给装置100驱动的负载不限于萤光管，也可以适用于其他各种各样的器件的驱动。
基于实施方式对本发明进行了说明，但显然实施方式仅是表示本发明的原理、应用，在不脱离权利要求书所规定的本发明的思想的范围内，可以对实施方式进行很多变形例以及变更配置。

Claims (12)

1.一种对多个负载提供电力的电力供给装置，其特征在于，包括：
在上述多个负载的电流路径上按每个负载而设的多个线圈；和
形成封闭环的铁芯；
其中，使上述多个线圈以上述铁芯为轴按同一方向缠绕。
2.根据权利要求1所述的电力供给装置，其特征在于：
还包括对上述多个负载提供公共电压的交流电源；
上述交流电源通过反馈调节上述公共电压，使得上述多个负载的任一个中流过的电流与预定的电流值相一致。
3.根据权利要求2所述的电力供给装置，其特征在于：
还包括设置在上述多个负载的任一个所流过的电流的路径上的检测电阻，
上述交流电源通过反馈调节提供给上述多个负载的上述公共电压，使得上述检测电阻上产生的电压降成为恒定。
4.根据权利要求1所述的电力供给装置，其特征在于：
还包括对上述多个负载提供公共电压的交流电源，
上述交流电源通过反馈调节上述公共电压，使得上述多个负载流过的全部电流与预定的电流值相一致。
5.根据权利要求4所述的电力供给装置，其特征在于：
上述交流电源包括设置在提供给上述多个负载的总负载电流的路径上的检测电阻，并通过反馈调节提供给上述多个负载的上述公共电压，使得上述检测电阻上产生的电压降成为恒定。
6.根据权利要求2至5的任一项所述的电力供给装置，其特征在于：
上述交流电源是将直流的输入电压转换成交流电压进行输出的逆变器。
7.一种发光装置，其特征在于，包括：
多个荧光灯；和
以上述多个荧光灯作为上述多个负载来提供电力的权利要求1至5的任一项所述的电力供给装置。
8.根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于：
上述荧光灯是冷阴极荧光灯。
9.根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于：
上述荧光灯是外部电极荧光灯。
10.根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于：
上述多个荧光灯是配置在液晶屏背面的背光灯。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：
液晶屏；和
作为背光灯设置在上述液晶屏的背面的权利要求10所述的发光装置。
12.一种电流平衡用变压器，其特征在于，包括：
形成封闭环的铁芯；
以上述铁芯为公共轴进行缠绕的多个线圈；以及
按上述多个线圈的每一个端子设置的外部端子。
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