CN201017135Y - 一种液晶显示lcd背光逆变器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种LCD背光逆变器，所述的逆变器包括：脉宽调制波PWM控制单元与全桥驱动单元相连，所述的全桥驱动单元输出端与由4个N沟道MOS管组成的全桥功率开关电路连接，所述的全桥功率开关电路输出端连接多个初级侧并联的变压器，所述的变压器次级侧与一一对应的冷阴极射线管CCFL相连。
Description
技术领域
本实用新型属于LCD技术领域，尤其涉及LCD背光技术。
背景技术
目前，由于CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp，冷阴极射线管)技术经过多年的开发，技术工艺比较成熟，信赖性高，性能稳定。故大型LCD面板(如LCD电视)的背光照明一般是采用CCFL提供光源。
请参阅图1至图4，传统的背光逆变器功率开关多采用Royer(自振荡，self-oscillating)、半桥、推挽、全桥电路的方式。其中，Royer电路无法精确控制等电流或频率，大屏幕LCD屏背光不用此种拓扑结构，仅在20寸以下产品少部分采用；半桥电路需要P沟道MOS管，所需MOS承受电流大，要求更高匝比的变压器(成本较高)，在低供电电压的背光逆变器也很少采用；推挽电路所需MOS管耐压高，占有一定的应用比例；全桥电路的电源适用范围宽，所需MOS管耐压低，目前全桥电路是背光逆变器主流拓扑结构。
普通全桥电路(含移项全桥)上桥路的开关管多为P沟道MOS管，同等规格的价格远比N沟道的高。同时由于半导体工艺的难题，全桥电路的N沟道MOS管导通电阻较大，发热是必需面对的难题。现有的26寸及以上尺寸的多CCFL灯管LCD显示屏背光逆变器，多采用多路并联，分别驱动变压器的方式，分散功率，采用4至8路功率电路推动多个变压器，为了排板方便、减小干扰、提高散热能力，多采用双面PCB板材(有些更是采用多个开关管直接并联的方式)。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种LCD背光逆变器，旨在解决现有技术中存在的背光逆变器成本过高问题。
本实用新型是这样实现的，一种LCD背光逆变器，所述的逆变器包括：
脉宽调制波PWM控制单元与全桥驱动单元相连，所述的全桥驱动单元输出端与由4个N沟道MOS管组成的全桥功率开关电路连接，所述的全桥功率开关电路输出端连接多个初级侧并联的变压器，所述的变压器次级侧与一一对应的冷阴极射线管CCFL相连。
所述的变压器的次级侧漏感、变压器次级侧分布电容和次级侧外接电容构成谐振电路。
所述的变压器高压输出两两反相。
每个CCFL与所述的变压器的两个次级线圈相连，所述变压器次级线圈的另一端接地。
所述的背光逆变器还包括电流检测单元，所述的电流检测单元一端连接所述的CCFL的输出端，一端连接所述的PWM控制单元。
所述的背光逆变器还包括电压检测单元，所述的电压检测单元取样所述变压器两个次级线圈输出电压后输入到所述的PWM控制单元。
所述的MOS管和变压器分布于印刷电路板PCB的同一面。
本实用新型采用四只N沟道MOS管构成单组全桥电路推动12只及以上(1推2变压器则数量减半)初级并联的变压器，点亮12个或者12个以上与变压器高压端一一对应的CCFL灯管；采用单面PCB板，电路简洁，提高了可靠性，降低了成本；此外，可设置40KHz至70KHz的稳定工作频率，变压器输出的接近正弦的波形驱动单一灯管，使灯管效率最大化，亮度均匀性更佳；调节亮度可采用设定单一固定频率(120Hz至300Hz)的PWM(脉宽调制波)控制方式，避免了PWM调制信号与LCD的驱动板的扫描信号接近，容易造成干扰的现象；采用变压器输出高压相位两两反相的技术，进一步消除了水平波纹干扰。
附图说明
图1为现有Royer驱动器的电路图。
图2为现有半桥驱动器的电路图。
图3为现有推挽驱动器的电路图。
图4为现有全桥驱动器的电路图。
图5本实用新型全桥驱动器的电路图。
具体实施方式
本实用新型提供的技术方案是：由全桥驱动IC驱动4个N沟道MOS管组成的全桥电路，全桥电路驱动多个初级并联的变压器，每个变压器次级侧接一个CCFL灯管，通过变压器次级漏感、变压器次级端分布电容和次级侧外接电容(图5中高压次级外接的电容C)谐振产生正弦波高压点亮CCFL灯管。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
随着半导体技术的发展，大导通电流、低导通电阻、低开关损耗的N沟道MOS管的成本迅速降低，请参阅图5，本实用新型实施例所述的背光逆变器采用专用的全桥驱动IC，全桥电路采用4个N沟道大功率MOS管，构成单组全桥电路，驱动初级并联的多个变压器(12只及以上数量)，通过变压器次级漏感、变压器次级端分布电容和次级外接电容谐振产生正弦波高压，使分别与每个变压器高压端相连的CCFL灯管点亮。同时，由于N沟道MOS管导通、开关损耗比同等规格配对的P沟道MOS管有较大降低，可以采用单面PCB板，利用其表面铜箔为MOS管散热。
大屏幕LCD显示屏的背光CCFL灯管采用一端接高压，另一端接电流检测(低电平)的多管并联方式时，多只CCFL灯通过统一工作频率及统一的PWM调光信号控制，当PWM调光频率与液晶屏自身的刷新率倍数相同或者相近，易产生水平干扰纹；INVERTER(逆变器)的点灯频率与屏的水平刷新频率相近时，也易产生水平干扰；本实施例中还采用变压器输出高压两两反相技术来解决这一问题，如图5所示，将第1、第2两个相邻的灯管用同一绕向的变压器连接，将第3、第4两个相邻的灯管用同一绕向的变压器连接，将第5、第6相邻的两个灯管用同一绕向的变压器连接……；其中第1、第2与第5、第6变压器的高压输出相位相同，第1、第2与第3、第4变压器的高压输出相位相反，此种连接方式，将大屏幕显示器水平干扰的信号相互抵消、减弱，彻底消除了调光过程中可能出现的水平干扰现象。
PWM控制单元可支持模拟、内/外部PWM间歇调光方式，本实施例中采用内部PWM调光方式，调制频率设为190Hz左右。PWM CONTROLLER(脉宽调制波控制器)的ENA端子得到高电平的控制信号后，IC内部振荡器(启动频率、工作频率可分别通过外接阻、容元件设定)开始较高的启动频率的工作，缓启动电路动作，驱动信号输出，在设定的点灯时间内(一般为大于等于1.5秒钟)，当检测到电流反馈信号达到一定值(例如：0.7V)，认为点灯成功，振荡器降低频率转入正常工作频率。选定的调光模式下，输入合适的控制信号，通过检测电流检测脚电压，调节合适的占空比，保持灯的亮度。
在点灯过程中，当检测到的高压反馈电压达到3V，PWM CONTROLLER开始抑制占空比的增加，以此控制变压器的高压输出，使其不会继续升高，保证了变压器、电容等元件的安全性，此功能可维持到点灯成功或者设定的启动时间结束。如果某一灯开路，在点灯过程中，此路灯管的高压远高于其他灯管的电压，通过反馈网络，使VSEN达到上限电压3V，限制点灯信号占空比的增加，使其他灯管不能充分的点亮，最终使电流检测脚电压(图5中ISEN在RSEN上产生的电压)低于阈值(0.7V)，超过设定的点灯时间后进入保护状态。
如果某一灯短路，在点灯过程中，此路高压较低，VCS低于参考电平，过压保护限制电压(OVP)降为0V，进入保护状态；
在正常工作过程中，如果某一灯开路，该路的高压可能会上升到高于预设的限制电压，导致其通过反馈网络获得的反馈电压(VSEN)高于设定的过压保护限制电压(OVP)值，关断输出驱动信号，进入锁定保护状态。
在正常工作过程中，如果某一灯短路，通过反馈网络获得的反馈电压VSEN将降低，低于高精度参考电平，电压检测脚电压VSENS降为0V，维持设定的延迟时间后，进入保护状态；
当负载短路，使PWM CONTROLLER的PWM调制信号占空比大于45％时，进入保护状态；当功率开关MOS管短路损坏，保险丝会立即熔断。
上述的保护功能，能在启动或灯管开路时保护变压器免受过压损害。
当冷光灯冷却的时候(在一段没有运转的时间内)，激活冷光灯的电压是一般正常工作电压的2倍。本实施例中背光逆变器正常工作时开关频率约50KHz，点灯频率约62KHz，高于工作频率，便于通过变压器次级与所接高压电容及分布电容谐振，产生高于正常工作电压两倍的点灯电压。
本实用新型背光逆变器包括用来驱动12个及以上一一对应CCFL灯的多个变压器。每个变压器的初级线圈相互并联，并且每个灯管一端与对应变压器的次级线圈相连，另一端(或者通过电流取样网路)连接到地，每个灯管的等效电阻与变压器次级漏感、分布电容、变压器次级并联电容组成独立的谐振网络，从而克服各路CCFL灯管电路不匀的问题。
本实用新型采用独特的全桥驱动单元电路，采用4只N沟道MOS管，提高了整体效率，减少了功率MOS管的使用数量；使用单面PCB板，优化布线消除干扰的同时，就利用表面单层铜箔完成开关功率管散热的目的。简化了电路，提高了可靠性，降低了整机的成本。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种LCD背光逆变器，其特征在于，所述的逆变器包括：
脉宽调制波PWM控制单元与全桥驱动单元相连，所述的全桥驱动单元输出端与由4个N沟道MOS管组成的全桥功率开关电路连接，所述的全桥功率开关电路输出端连接多个初级侧并联的变压器，所述的变压器次级侧与一一对应的冷阴极射线管CCFL相连。
2.根据权利要求1所述的背光逆变器，其特征在于，所述的变压器的次级侧漏感、变压器次级侧分布电容和次级侧外接电容构成谐振电路。
3.根据权利要求1所述的背光逆变器，其特征在于，所述的变压器高压输出两两反相。
4.根据权利要求1所述的背光逆变器，其特征在于，每个CCFL与所述的变压器的两个次级线圈相连，所述变压器次级线圈的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的背光逆变器，其特征在于，所述的背光逆变器还包括电流检测单元，所述的电流检测单元一端连接所述的CCFL的输出端，一端连接所述的PWM控制单元。
6.根据权利要求1所述的背光逆变器，其特征在于，所述的背光逆变器还包括电压检测单元，所述的电压检测单元取样所述变压器两个次级线圈输出电压后输入到所述的PWM控制单元。
7.根据权利要求1所述的背光逆变器，其特征在于，所述的MOS管和变压器分布于印刷电路板PCB的同一面。
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Publications (1)
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO2021203649A1 (zh) * | 2020-04-07 | 2021-10-14 | 深圳市爱图仕影像器材有限公司 | 一种液晶光阀的驱动电路、液晶光阀以及led灯 |
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2007
- 2007-03-22 CN CNU2007201190988U patent/CN201017135Y/zh not_active Expired - Fee Related
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