TWI570694B - A liquid crystal light source generating system, a power conversion device, and a dummy load circuit - Google Patents

Description

液晶光源產生系統、電源轉換裝置、假負載電路

本發明是有關於一種系統及裝置，特別是指一種液晶光源產生系統及電源轉換裝置。

參閱圖1，是一液晶光源產生系統，包含一交直流轉換器(AC/DC converters)2、一主機板4、一燈管驅動電路6、及一燈管7。

該交直流轉換器2接收一交流電壓，並據以進行交直流轉換以產生直流的一驅動偏壓及一主板偏壓。該燈管驅動電路6電連接於該交直流轉換器2以接收該驅動偏壓，並根據該驅動偏壓產生一驅動信號。該燈管7電連接於該燈管驅動電路6以接收該驅動信號，並根據該驅動信號發出一光信號。該主機板4電連接於該交直流轉換器2以接收該主板偏壓。

該液晶光源產生系統與相配合的一液晶面板8的開啟順序為：該主機板4接收該主板偏壓開始工作，接著該液晶面板8接收來自該主機板4的一工作信號而開始工作，再接著該燈管驅動電路6接收該驅動偏壓而開始工作。

所以當該燈管驅動電路6尚未接收該驅動偏壓開始工作，而該主機板4及該液晶面板8卻已接收該主板偏壓及該工作信號而開始工作時，該交直流轉換器2所產生的該驅動偏壓會因該主機板4及該液晶面板8先吃到較重的負載(loading)而燈管驅動電路6尚未吃負載之時而上升，並連帶的影響該交直流轉換器2使該主板偏壓下降，且若該主機板4偏壓低於一下限範圍(例如4.75V)時，該主機板4可能會因此無法正常工作，並且，該上升的驅動偏壓若高於一上限範圍(例如24V)時，該燈管驅動電路6也可能因此無法工作甚至被損壞。

參閱圖2，為解決上述問題，該液晶光源產生系統還加入一種習知的假負載電路5，用以在該驅動偏壓上升超過一預設上限時，代替尚未開始工作的該燈管驅動電路6產生一假負載功耗而降低該驅動偏壓，且在該燈管驅動電路6已開始工作而該驅動偏壓低於該預設上限時，停止產生該假負載功耗以節能。

該假負載電路5具有一量測器51及一電壓箝制器52。

該量測器51具有一基納二極體ZD、一第一電阻R1、一第二電阻R2及一電容C。該基納二極體ZD的陰極用以量測該驅動偏壓。該第一電阻R1具有一電連接於該基納二極體ZD的陽極的第一端及一第二端。該第二電阻R2具有一電連接於該第一電阻R1的該第二端的第一端，及一接地的第二端，且在該基納二極體ZD導通時，該第二電阻R2的該第一端用以產生一追隨該驅動偏壓變化的量測電壓。該電容C具有一電連接該第二電阻R2的該第一端的第一端，及一接地的第二端，用以濾除該量測電壓的高頻成分。

該電壓箝制器52具有一第三電阻R3及一電晶體Q。該第三電阻R3具有一接收該驅動偏壓的第一端及一第二端。該電晶體Q具有一電連接該第三電阻R3的該第二端的第一端、一接地的第二端，及一電連接於該第二電阻R2的該第一端以接收該量測電壓的控制端，且該控制端根據該量測電壓使該第一端及第二端在導通或不導通間切換，以對應地箝制或不箝制該驅動偏壓。

也就是說，該量測電壓V_m=(V_bias-V_ZD)×R₂/(R₁+R₂)，參數V_bias、V_ZD、R₁、R₂依序分別是該驅動偏壓、該基納二極體ZD的崩潰電壓、該第一電阻R1的阻值及該第二電阻R2的阻值。

經由選擇該等阻值R₁、R₂，就可以使該驅動偏壓未超過該預設上限時該量測電壓低於該電晶體Q的一導通電壓，使該電晶體Q的該第一端及該第二端不導通，且該第三電阻R3的該第二端呈等效開路而不產生一假負載功耗；相對地，當該驅動偏壓超過該預設上限時該量測電壓隨之上升而高於該電晶體Q的該導通電壓，使該電晶體Q的該第一端及該第二端間導通，且該第三電阻R3的該第二端接地並產生該假負載功耗P_dumy=(V_bias)²/R₃，該參數R₃是該第三電阻R3的阻值，上述該假負載功耗P_dumy的公式為假定該電晶體Q飽合導通時該第一端和該第二端間的壓降很小，而使得該驅動偏壓幾乎降落在該電阻R3上以箝制(降低)該驅動偏壓。

採用該種習知的假負載電路5的液晶光源產生系統的缺點就是：該基納二極體ZD的該崩潰電壓及該電晶體Q的該導通電壓的規格範圍上下限差異大，而易造成該電晶體Q在導通與不導通間切換時產生誤判，若該驅動偏壓超該預設上限而該電晶體Q仍未導通，則該假負載電路5仍無法解決上述的問題，相反的，若該驅動偏壓未超過該預設上限而該電晶體Q卻導通，則會產生該假負載功耗而不節能。

因此，本發明之第一目的，即在提供一種可以精準的箝制或不箝制該驅動偏壓以避免上述問題的液晶光源產生系統。

於是，本發明液晶光源產生系統，包含一電源轉換裝置、一燈管驅動電路及一燈管。

該電源轉換裝置包括一交直流轉換器及一假負載電路。該交直流轉換器接收一交流電壓，並據以進行交直流轉換以產生一呈直流的驅動偏壓。該假負載電路具有一量測器、一控制單元及一電壓箝制器。

該量測器電連接於該交直流轉換器，以量測該驅動偏壓，且產生一追隨該驅動偏壓變化的一量測電壓。該控制單元儲存一呈數位的參考電壓值，且輸出一控制信號；該控制單元電連接於該量測器以接收該量測電壓，並將該量測電壓進行類比至數位轉換以得到一數位偵測值；該控制單元判斷該數位偵測值是否大於該參考電壓值，來對應地調整該控制信號的準位。該電壓箝制器電連接於該交直流轉換器以接收該驅動偏壓，且電連接於該控制單元以接收該控制信號，並根據該控制信號的準位是否大於一導通臨界值，來決定是否箝制該驅動偏壓。

該燈管驅動電路，電連接於該交直流轉換器以接收該驅動偏壓，並根據該驅動偏壓產生一驅動信號。

該燈管電連接於該燈管驅動電路以接收該驅動信號，並根據該驅動信號發出一光信號。

而本發明之第二目的，即在提供一種可以精準的箝制或不箝制該驅動偏壓以避免上述問題的電源轉換裝置。

該電源轉換裝置包括一交直流轉換器及一假負載電路。

該交直流轉換器接收一交流電壓，並據以進行交直流轉換以產生一呈直流的驅動偏壓。

該假負載電路具有一量測器、一控制單元及一電壓箝制器。

該量測器電連接於該交直流轉換器，以量測該驅動偏壓，且產生一追隨該驅動偏壓變化的一量測電壓。

該控制單元儲存一呈數位的參考電壓值，且輸出一控制信號；該控制單元電連接於該量測器以接收該量測電壓，並將該量測電壓進行類比至數位轉換以得到一數位偵測值；該控制單元判斷該數位偵測值是否大於該參考電壓值，來對應地調整該控制信號的準位。

該電壓箝制器電連接於該交直流轉換器以接收該驅動偏壓，且電連接於該控制單元以接收該控制信號，並根據該控制信號的準位是否大於一導通臨界值，來決定是否箝制該驅動偏壓。

而本發明之第三目的，即在提供一種適用於電連接於一交直流轉換器，可以精準的箝制或不箝制該驅動偏壓以避免上述問題的假負載電路，且該交直流轉換器接收一交流電壓，並據以進行交直流轉換以產生一呈直流的驅動偏壓。

該假負載電路具有一量測器、一控制單元及一電壓箝制器。

該量測器電連接於該交直流轉換器，以量測該驅動偏壓，且產生一追隨該驅動偏壓變化的一量測電壓。

該控制單元儲存一呈數位的參考電壓值，且輸出一控制信號；該控制單元電連接於該量測器以接收該量測電壓，並將該量測電壓進行類比至數位轉換以得到一數位偵測值；該控制單元判斷該數位偵測值是否大於該參考電壓值，來對應地調整該控制信號的準位。

該電壓箝制器電連接於該交直流轉換器以接收該驅動偏壓，且電連接於該控制單元以接收該控制信號，並根據該控制信號的準位是否大於一導通臨界值，來決定是否箝制該驅動偏壓。

本發明之功效在於：該控制單元根據精準的該數位偵測值及數位的該參考電壓值來對應地調整該控制信號的準位，所以可精準的決定是否箝制該驅動偏壓。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖3，本發明液晶光源產生系統之第一較佳實施例包含一電源轉換裝置1、一主機板4、一燈管驅動電路6及一燈管7。

該電源轉換裝置1包括一交直流轉換器2及一假負載電路3。

該交直流轉換器2接收一交流電壓，並據以進行交直流轉換以產生一呈直流的驅動偏壓及一呈直流的主機板4偏壓。

該假負載電路3具有一量測器31、一控制單元32及一電壓箝制器33。

該量測器31電連接於該交直流轉換器2，以量測該驅動偏壓，且產生一追隨該驅動偏壓變化的一量測電壓。該量測器31具有一第一電阻R1及一第二電阻R2。該第一電阻R1具有一量測該驅動偏壓的第一端及一第二端。該第二電阻R2具有一電連接於該第一電阻R1的該第二端的第一端，及一接地的第二端。該第一電容C1具有分別電連接該第二電阻R2的該第一端及一接地的第二端，並用以濾除該量測電壓的高頻成分。

該量測電壓V_m=V_bias×R₂/(R₁+R₂)，參數V_bias、R₁、R₂依序分別是該驅動偏壓、該第一電阻R1的阻值及該第二電阻R2的阻值。

該控制單元32儲存一呈數位的參考電壓值，且輸出一控制信號。該控制單元32具有一圖像處理器321及一電流限制器322。該圖像處理器321具有一第一端口3211及一第二端口3212，該圖像處理器321其中之一的功能是利用該第一端口3211接收該量測電壓，並將該量測電壓進行類比至數位轉換以得到該數位偵測值，且判斷該數位偵測值是否大於該參考電壓值，來對應地調整該控制信號的準位。該電流限制器322電連接於該圖像處理器321的該第二端口3212及該電壓箝制器33之間，用以輸出該控制信號，且限制該控制信號的一電流。該電流限制器322具有一第三電阻R3，該第三電阻R3具有一電連接該圖像處理器321的該第二端口3212的第一端，及一第二端，用以確保該圖像處理器321與該第三電阻R3電連接的該第二端口3212的該電流不會超過該圖像處理器321的規格的最大值。在該較佳實施例中，該第一端口3211是一種類比數位轉換(ADC)端口，且該第二端口3212是一種通用輸入輸出端口(GPIO)。

該電壓箝制器33電連接於該交直流轉換器2以接收該驅動偏壓，且電連接於該控制單元32的該電流限制器322以接收該控制信號，並根據該控制信號的準位是否大於一導通臨界值，來決定是否箝制該驅動偏壓。該電壓箝制器33具有一第四電阻R4、一第一電晶體Q1及一第二電容C2。該第四電阻R4具有一接收該驅動偏壓的第一端及一第二端。該第一電晶體Q1具有一電連接該第四電阻R4的第二端的第一端、一接地的第二端，及一電連接於該第三電阻R3的該第二端以接收該控制信號的控制端，且該第一電晶體Q1根據該控制信號使該第一端及該第二端在導通或不導通之間切換，以對應地箝制或不箝制該驅動偏壓。該第二電容C2具有一電連接該第一電晶體Q1的該控制端的第一端及一接地的第二端，且用以濾除該控制信號的高頻成分。

該主機板4用於設置該控制單元32，且該主機板4電連接於該交直流轉換器2以接收該主機板4偏壓而提供該控制單元32所需的一工作電壓。

該燈管驅動電路6電連接於該交直流轉換器2以接收該驅動偏壓，並根據該驅動偏壓產生一驅動信號。

該燈管7電連接於該驅動電路6以接收該驅動信號，並根據該驅動信號發出一光信號以作為一液晶面板8的背光。

參閱圖3及圖4，圖4顯示該電源轉換裝置1的作動方式。該驅動偏壓的預設上限為V_{bias_max}，則該數位的參考電壓值所對應的一類比電壓值V_ref=V_{bias_max}×R₂/(R₁+R₂)，若該驅動偏壓V_bias>V_{bias_max}時，該控制單元32所接收到的該量測電壓值V_m=V_bias×R₂/(R₁+R₂)>V_ref，該圖像處理器321判斷該數位偵測值大於該參考電壓值而將該第二端口3212設為高電壓準位(大於該導通臨界值)並經由該第三電阻R3的第二端輸出該高準位的控制信號，使該第一電晶體Q1的該第一端及該第二端之間導通，進而使該驅動偏壓施加於該第四電阻R4而產生該假負載功耗以箝制該驅動偏壓；反之若該驅動偏壓V_bias<V_{bias_max}時，該控制單元32所接收到的該量測電壓值V_m=V_bias×R₂/(R₁+R₂)<V_ref，該圖像處理器321判斷該數位偵測值小於該參考電壓值而將該第二端口3212設為低電壓準位(低於該導通臨界值)並經由該第三電阻R3的該第二端輸出該低準位的控制信號，使該第一電晶體Q1的該第一端及該第二端之間不導通，該第四電阻R4停止產生該假負載功耗而節能。

參閱圖5及圖6，本發明液晶光源產生系統之第二較佳實施例與該第一較佳實施例近似，差異在於：1.該第二較佳實施例以另一電流限制器322’取代該第一較佳實施例的該電流限制器322；2.該圖像處理器321設定該第二端口3212的輸出狀態處於開漏(open-drain)輸出時，該驅動偏壓受箝制。

該第二較佳實施例的該電流限制器322’具有一第五電阻R5。該第五電阻R5具有一接收一高電壓準位的偏壓的第一端，及一電連接於該圖像處理器321的該第二端口3212及該第一電晶體Q1的該控制端的第二端。該第五電阻R5的功效為上拉電阻，也就是說，當該第二端口3212的輸出狀態處於開漏輸出時(即該圖像處理器321不對該第二端口3212施予電壓)，該第五電阻R5的該第二端的電壓(即為該控制信號的電位)是來自其第一端的該高電壓準位的偏壓，此時該第一電晶體Q1的該第一端及該第二端導通，而使該驅動偏壓施加於該第四電阻R4以產生該假負載功耗而箝制該驅動偏壓；相反地，當該第二端口3212的輸出狀態處於低電壓準位時，該第一電晶體Q1的該控制端因為電連接於該第二端口3212所以也為低電壓準位，而使得該第一電晶體Q1的該第一端及該第二端不導通，該電壓箝制器33停止產生該假負載功耗而節能。

第二端口3212綜上所述，上述的較佳實施例相較於習知的該液晶光源產生系統的優點在於：1.該量測單元32無需採用該基納二極體ZD而能得到較精準的該量測電壓；及2.上述該較佳實施例的該電壓箝制器33是受該控制單元32控制而決定是否箝制該驅動偏壓，所以能避免該第一電晶體Q1的導通臨界值規格不一的問題，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1．．．電源轉換裝置

2．．．交直流轉換器

3．．．假負載電路

31．．．量測器

32．．．控制單元

321．．．圖像處理器

3211．．．第一端口

3212．．．第二端口

322．．．電流限制器

322’．．．電流限制器

33．．．電壓箝制器

4．．．主機板

5．．．假負載電路

51．．．量測器

52．．．電壓箝制器

6．．．燈管驅動電路

7．．．燈管

8．．．液晶面板

ZD．．．基納二極體

R1．．．第一電阻

R2．．．第二電阻

R3．．．第三電阻

R4．．．第四電阻

R5．．．第五電阻

C．．．電容

C1．．．第一電容

Q．．．電晶體

Q1．．．第一電晶體

Q2．．．第二電晶體

圖1是一種習知的液晶光源產生系統的方塊圖；

圖2是一示意圖，說明該習知的液晶光源產生系統加入一習知的假負載電路；

圖3是一示意圖，說明本發明液晶光源產生系統的第一較佳實施例；

圖4是該第一較佳實施例的信號圖；

圖5是一示意圖，說明本發明液晶光源產生系統的第二較佳實施例。

1．．．電源轉換裝置

2．．．交直流轉換器

3．．．假負載電路

31．．．量測器

32．．．控制單元

321．．．圖像處理器

3211．．．第一端口

3212．．．第二端口

322．．．電流限制器

33．．．電壓箝制器

4．．．主機板

6．．．燈管驅動電路

7．．．燈管

8．．．液晶面板

R1．．．第一電阻

R2．．．第二電阻

R3．．．第三電阻

R4．．．第四電阻

C1．．．第一電容

C2．．．第二電容

Q1．．．第一電晶體

Claims (10)

1. 一種液晶光源產生系統，包含：一電源轉換裝置，包括：一交直流轉換器，接收一交流電壓，並據以進行交直流轉換以產生一呈直流的驅動偏壓；及一假負載電路，具有：一量測器，電連接於該交直流轉換器，以量測該驅動偏壓，且產生一追隨該驅動偏壓變化的一量測電壓；一控制單元，儲存一呈數位的參考電壓值，且輸出一控制信號；該控制單元電連接於該量測器以接收該量測電壓，並將該量測電壓進行類比至數位轉換以得到一數位偵測值；該控制單元判斷該數位偵測值是否大於該參考電壓值，來對應地調整該控制信號的準位；及一電壓箝制器，電連接於該交直流轉換器以接收該驅動偏壓，且電連接於該控制單元以接收該控制信號，並根據該控制信號的準位是否大於一導通臨界值，來決定是否箝制該驅動偏壓；一燈管驅動電路，電連接於該交直流轉換器以接收該驅動偏壓，並根據該驅動偏壓產生一驅動信號；及一燈管，電連接於該燈管驅動電路以接收該驅動信號，並根據該驅動信號發出一光信號。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之液晶光源產生系統，該交直流轉換器更根據該交流電壓進行交直流轉換以產生一呈直流的主板偏壓，且該液晶光源產生系統還包含：一主機板，用於設置該控制單元，該主機板電連接於該交直流轉換器以接收該主板偏壓而提供該控制單元所需的一工作電壓。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之液晶光源產生系統，其中，該量測器具有：一第一電阻，具有一量測該驅動偏壓的第一端及一第二端；一第二電阻，具有一電連接該第一電阻的該第二端的第一端，及一接地的第二端；及一第一電容，具有一電連接該第二電阻的該第一端的第一端，及一接地的第二端，並用以濾除該量測電壓的高頻成分。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之液晶光源產生系統，其中，該控制單元具有：一圖像處理器，具有一第一端口及一第二端口，該圖像處理器其中之一的功能是利用該第一端口接收該量測電壓，並將該量測電壓進行類比至數位轉換以得到該數位偵測值，且判斷該數位偵測值是否大於該參考電壓值，來對應地調整該控制信號的準位；及一電流限制器，電連接於該圖像處理器的該第二端口及該電壓箝制器之間，用以輸出該控制信號，且限制該控制信號的一電流。
5. 根據申請專利範圍第4項所述之液晶光源產生系統，其中，該電流限制器具有：一第三電阻，具有一電連接該圖像處理器的該第二端口的第一端，及一電連接於該電壓箝制器的第二端。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之液晶光源產生系統，其中，該電壓箝制器還具有：一第四電阻，具有一接收該驅動偏壓的第一端及一第二端；一第一電晶體，具有一電連接該第四電阻的第二端的第一端、一接地的第二端，及一接收該控制信號的控制端，且根據該控制信號使該第一電晶體的第一端及第二端在導通或不導通間切換以對應地箝制或不箝制該驅動偏壓；及一第二電容，具有一電連接該第一電晶體的該控制端的第一端，及一接地的第二端，用以濾除該控制信號的高頻成分。
7. 根據申請專利範圍第4項所述之液晶光源產生系統，其中，該電流限制器具有一第五電阻，該第五電阻具有一接收一高電壓準位的偏壓的第一端，及一電連接於該圖像處理器的該第二端口及該第一電晶體的該控制端的第二端。
8. 一種電源轉換裝置，包含：一交直流轉換器，接收一交流電壓，並據以進行交直流轉換以產生一呈直流的驅動偏壓；及一假負載電路，具有：一量測器，電連接於該交直流轉換器，以量測該驅動偏壓，且產生一追隨該驅動偏壓變化的一量測電壓；一控制單元，儲存一呈數位的參考電壓值，且輸出一控制信號；該控制單元電連接於該量測器以接收該量測電壓，並將該量測電壓進行類比至數位轉換以得到一數位偵測值；該控制單元判斷該數位偵測值是否大於該參考電壓值，來對應地調整該控制信號的準位；及一電壓箝制器，電連接於該交直流轉換器以接收該驅動偏壓，且電連接於該控制單元以接收該控制信號，並根據該控制信號的準位是否大於一導通臨界值，來決定是否箝制該驅動偏壓。
9. 根據申請專利範圍第8項所述之電源轉換裝置，該交直流轉換器更根據該交流電壓進行交直流轉換以產生一呈直流的主板偏壓，且該液晶光源產生系統還包含：一主機板，用於設置該控制單元，該主機板電連接於該交直流轉換器以接收該主板偏壓而提供該控制單元所需的一工作電壓。
10. 一種假負載電路，適用於電連接於一交直流轉換器，該交直流轉換器接收一交流電壓，並據以進行交直流轉換以產生一呈直流的驅動偏壓，該假負載電路包含：一量測器，電連接於該交直流轉換器，以量測該驅動偏壓，且產生一追隨該驅動偏壓變化的一量測電壓；一控制單元，儲存一呈數位的參考電壓值，且輸出一控制信號；該控制單元電連接於該量測器以接收該量測電壓，並將該量測電壓進行類比至數位轉換以得到一數位偵測值；該控制單元判斷該數位偵測值是否大於該參考電壓值，來對應地調整該控制信號的準位；及一電壓箝制器，電連接於該交直流轉換器以接收該驅動偏壓，且電連接於該控制單元以接收該控制信號，並根據該控制信號的準位是否大於一導通臨界值，來決定是否箝制該驅動偏壓。