电子装置的驱动系统以及其电流平衡电路-USB迷|专注于互联网分享

2024年6月13日发(作者：彤兰梦)

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN2.4

(22)申请日 2008.05.07

(71)申请人奇景光电股份有限公司

地址中国台湾台南县

(72)发明人白双喜张书铭谢秀娜

(74)专利代理机构北京市柳沈律师事务所

代理人蒲迈文

(51)

H05B41/24

权利要求说明书说明书幅图

(10)申请公布号 CN 101426320 A

(43)申请公布日 2009.05.06

(54)发明名称

电子装置的驱动系统以及其电流平

衡电路

(57)摘要

一驱动系统，包含：一电源供应单

元，用以提供一第一电流以及一第二电

流；一第一变压器，具有一一次侧和一二

次侧，其中该一次侧耦接至该电源供应单

元，且该二次侧耦接至一第一电流平衡电

路，用以驱动复数个第一灯管；一第二变

压器，具有一一次侧和一二次侧，其中该

一次侧耦接至该电源供应单元，且该二次

侧耦接至一第二电流平衡电路，用以驱动

复数个第二灯管；一平衡控制电路，耦接

至该电源供应单元，用以平衡该第一和该

第二电流，使得该第一电流和该第二电流

实质上相等。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

权利要求说明书

1.一驱动系统，包含：

一电源供应单元，用以提供一第一电流以及一第二电流；

一第一变压器，具有一一次侧和一二次侧，其中该一次侧耦接至该电源供应单元，

且该二次侧耦接至一第一电流平衡电路，用以驱动复数个第一灯管；

一第二变压器，具有一一次侧和一二次侧，其中该一次侧耦接至该电源供应单元，

且该二次侧耦接至一第二电流平衡电路，用以驱动复数个第二灯管；

一平衡控制电路，耦接至该电源供应单元，用以平衡该第一和该第二电流，使得该

第一电流和该第二电流实质上相等。

2.如权利要求1所述的系统，其中该电源供应单元包含一第一功率级电路以及一第

二功率级电路，用以分别提供该第一电流和该第二电流，其中该第一和该第二变压

器分别耦接至该第一功率级电路以及该第二功率级电路。

3.如权利要求2所述的系统，其中该平衡控制电路包含一平衡变压器，该平衡变压

器具有一一次侧以及一二次侧，其中该一次侧耦接至该第一功率级电路且该二次侧

耦接至该第二功率级电路。

4.如权利要求3所述的系统，其中该平衡变压器的该一次侧以及该二次侧具有相同

数目的线圈。

5.如权利要求1所述的系统，其中该平衡控制电路包含一第一阻抗、一第二阻抗以

及一第三阻抗，其中该第一阻抗耦接至该电源供应单元以及该第一变压器的该第一

侧，该第二阻抗耦接至该电源供应单元以及该第二变压器的该一次侧，且该第三阻

抗耦接于该第一变压器的该一次侧以及该第二变压器的该一次侧之间，以平衡该第

一和该第二电流，使得该第一电流和该第二电流实质上相同。

6.如权利要求5所述的系统，更包含：

一第一电容，耦接至该第一变压器的一一次侧以及一地电平；以及

一第二电容，耦接至该第二变压器的一一次侧以及该地电平。

7.如权利要求1所述的系统，其中该第一和该第二功率级电路中至少一个包含一转

换器(inverter)。

8.如权利要求1所述的系统，其中该第一或该第二灯管分布于一背光模组中。

9.如权利要求1所述的系统，其中该第一电流平衡电路包含至少二电容以及一电感，

该两电容耦接于该第一变压器的一输出端以及该第一灯管之间，且该电感耦接于该

电容之间。

10.一驱动系统，包含：

一电源供应单元，包含一第一功率级电路、一第二功率级电路以及一第三功率级电

路，用以分别提供一第一电流、一第二电流以及一第三电流；

一第一变压器，具有一一次侧以及一二次侧，该第一变压器的一次侧耦接于该第一

功率级电路，该第一变压器的二次侧耦接于一第一电流平衡电路以驱动复数第一灯

管；

一第二变压器，具有一一次侧以及一二次侧，该第二变压器的一次侧耦接于该第二

功率级电路，该第二变压器的二次侧耦接于一第二电流平衡电路以驱动复数第二灯

管；

一第三变压器，具有一一次侧以及一二次侧，该第三变压器的一次侧耦接于该第三

功率级电路，该第三变压器的二次侧耦接于一第三电流平衡电路以驱动复数第三灯

管；

一平衡控制电路，包含一第一、一第二以及一第三平衡变压器，且该第一、第二以

及第三平衡变压器中的每一个具有一一次侧以及一二次侧，其中该第一、第二以及

一第三平衡变压器的该一次侧中的每一个分别耦接至该第一、该第二以及该第三功

率级电路，且该第一、第二以及一第三平衡变压器的该二次侧中的每一个形成一闭

回路使得该第一、该第二以及该第三电流实质上相等。

11.如权利要求10所述的系统，其中该第一电流平衡电路包含至少二电容以及一电

感，该两电容耦接于该第一灯管以及该第一变压器的输出端之间，且该电感耦接于

该电容之间。

12.如权利要求10所述的系统，其中该第一、第二和第三功率级电路中至少其一包

含一转换器。

13.如权利要求10所述的系统，其中该第一或该第二灯管分布于一背光模组中。

说明书

技术领域

本发明是有关于电子装置的驱动系统，特别有关于灯管的驱动系统。

背景技术

一般而言，平面显示器的背光模组会使用至少一冷阴极射线管

(ColdCathode Fluorescent Lamp，CCFL)作为光源。然而，由于灯管的数量对应于平

面显示器的大小，因此对于亮度和均匀性有较严格的要求。然而，由于每一冷阴极

射线管都具有不同的特性，因此就算给予每一冷阴极射线管相同的电压，亦会具有

不同的电流和亮度。因此，需要平衡电流的机制。

图1和图2绘示了公知技术的灯管的电流平衡电路。如图1所示，驱动系统100包

含一功率级电路101、一变压器103、一控制电路105以及电容107和109。功率

级电路101用以根据一DC电压V_in提供一AC电压V₁。

变压器103用以转换AC电压V₁至AC电压V₂。藉此灯

管111和113可根据AC电压V₂得到电流。控制电路105(通常为一

PWM控制电路)，用以根据电流I₁、I₂控制功率级电路。

如前所述，由于不同的电阻值，灯管107、109即使被提供相同的电压，亦可能具

有不同的电流I₁、I₂。

图2绘示了另一公知技术的灯管的电流平衡电路。驱动系统200具有和驱动系统

100类似的结构。最明显的差异是驱动系统200具有两功率级电路201和203，其

分别提供了流至灯管205和207的电流。如图2所示，两个功率级电路201和203

使得驱动系统200具有比驱动系统100复杂的结构。因此，驱动系统200难以被控

制电路控制。此外，这样的结构亦造成了成本的增加和空间的浪费。

发明内容

因此，本发明的一目的为提供一驱动系统的电流平衡电路，其在不增加电路复杂度

的情况下提供了平衡电流。

本发明的一实施例揭露了一驱动系统，包含：一电源供应单元，用以提供一第一电

流以及一第二电流；一第一变压器，具有一一次侧和一二次侧，其中该一次侧耦接

至该电源供应单元，且该二次侧耦接至一第一电流平衡电路，用以驱动复数个第一

灯管；一第二变压器，具有一一次侧和一二次侧，其中该一次侧耦接至该电源供应

单元，且该二次侧耦接至一第二电流平衡电路，用以驱动复数个第二灯管；一平衡

控制电路，耦接至该电源供应单元，用以平衡该第一和该第二电流，使得该第一电

流和该第二电流实质上相等。

本发明的另一实施例揭露了一驱动系统，包含：一电源供应单元，包含一第一功率

级电路、一第二功率级电路，以及一第三功率级电路，用以分别提供一第一电流、

一第二电流以及一第三电流；一第一变压器，具有一一次侧以及一二次侧，该第一

变压器的一次侧耦接于该第一功率级电路，该第一变压器的二次侧耦接于一第一电

流平衡电路以驱动复数第一灯管；一第二变压器，具有一一次侧以及一二次侧，该

第二变压器的一次侧耦接于该第二功率级电路，该第二变压器的二次侧耦接于一第

二电流平衡电路以驱动复数第二灯管；一第三变压器，具有一一次侧以及一二次侧，

该第三变压器的一次侧耦接于该第三功率级电路，该第三变压器的二次侧耦接于一

第三电流平衡电路以驱动复数第三灯管；一平衡控制电路，包含一第一、一第二以

及一第三平衡变压器，且该第一、第二以及第三平衡变压器中的每一个具有一一次

侧以及一二次侧，其中该第一、第二以及一第三平衡变压器的该一次侧中的每一个

分别耦接至该第一、该第二以及该第三功率级电路，且该第一、第二以及一第三平

衡变压器的该二次侧中的每一个形成一闭回路使得该第一、该第二以及该第三电流

实质上相等。

根据前述的驱动系统，其中电流平衡电路可在不增加电路的复杂度的情况下提供灯

管相同的电流。

附图说明

图1绘示了公知技术的灯管的电流平衡电路。

图2绘示了另一公知技术的灯管的电流平衡电路。

图3绘示了根据本发明的第一实施例的电流平衡电路的电路图。

图4绘示了根据本发明的第二实施例的电流平衡电路的电路图。

图5绘示了根据本发明的第三实施例的电流平衡电路的电路图。

主要元件符号说明

100 驱动系统

101、201、203 功率级电路

103 变压器

105 控制电路

107、109 电容

111、113、205、207、419、421、425、427、431、433 灯管

300 驱动系统

301 电源供应单元

303 第一变压器

305 第二变压器

307 平衡控制电路

309 第一功率级电路

311 第二功率级电路

313 第一电流平衡电路

315、317、321、323 灯管

319 第二电流平衡电路

331、333 电容

335 电感

400 驱动系统

401 电源供应单元

403 第一变压器

405 第二变压器

407 第三变压器

409 平衡控制电路

411 第一功率级电路

413 第二功率级电路

415 第三功率级电路

417 第一电流平衡电路

423 第二电流平衡电路

429 第三电流平衡电路

435 第一平衡变压器

437 第二平衡变压器

439 第三平衡变压器

500 驱动系统

501 平衡控制电路

503 第一阻抗

505 第二阻抗

507 第三阻抗

509 电源供应单元

511 第一变压器

513 第二变压器

515、517 电容

具体实施方式

在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域

中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。

本说明书及后续的权利要求范围并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以

元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求项当中所

提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。以外，「耦

接」一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置

耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或透过其他

装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

图3绘示了根据本发明的第一实施例的电流平衡电路的电路图。如图3所示，驱动

系统300包含一电源供应单元301、一第一变压器303、一第二变压器305以及一

平衡控制电路307。电源供应单元301具有一第一功率级电路309以及一第二功率

级电路311，用以分别提供一第一电流IA以及一第二电流IB。第一变压器303具

有一一次侧和一二次侧，其中一次侧耦接至第一功率级电路309，且二次侧耦接至

一第一电流平衡电路313，用以驱动复数个灯管315和317。第二变压器305亦具

有一一次侧和一二次侧，其中一次侧耦接至第二功率级电路311，且二次侧耦接至

一第二电流平衡电路319，用以驱动灯管321和323。平衡控制电路307耦接至该

电源供应单元，用以平衡第一和第二电流I_A和I_B，使得

两电流实质上相等。须注意的是，虽然在此实施例中电源供应单元301包含两功率

级电路，但亦可使用其他结构的电源供应单元301以达到相同的功效。

在图3所示的实施例中，平衡控制电路307可为一平衡变压器，其第一侧耦接至第

一功率级电路309，且其第二侧耦接至第二功率级电路311。较佳的是，平衡变压

器的第一侧和第二侧具有相同数目的线圈。可经由以下的恒等式清楚的理解驱动系

统300的机制。

I_A×N_p1＝I_B×N_s1因此若

N_p1和N_s1相等，则

I_A＝I_B＝I₃ (1)

在此恒等式中，N_p1和N_s1为平衡电路307的两侧的线圈

数量。

$I_{C 1} = \frac{I_{A}}{N}, I_{C 2} = \frac{I_{B}}{N}$

若I_A＝I_B，则I_C1＝I_C2 (2)

N代表了变压器321和323的第一侧和第二侧的线圈的比例关系。

I_D1＝I_G1-I_L1，I_E1＝

I_F1+I_L1，I_C1＝

I_D1+I_E1＝I_G1+I_F1，因此若

I_G1＝I_F1，则I_C1＝2I_G1＝

2I_F1(3)

I_D2＝I_G2-I_L2，I_E2＝

I_F2+I_L2，I_C2＝

I_D2+I_E2＝I_G2+I_F2，若

I_G2＝I_F2，则I_C2＝2I_G2＝

2I_F2(4)

而恒等式(5)可根据恒等式(1)～(4)计算而得。

I_G1≒I_G2≒I_F1≒I_F2 (5)

根据前述的恒等式，可看出图3所示的电流平衡电路313和314可提供相同的电流

至灯管。须注意的是，前述的电源供应单元301、平衡控制电路307、第一电流平

衡电路313以及第二电流平衡电路319的结构仅用以举例并非用以限定本发明。而

且，驱动系统300并非限定使用在灯管，但亦可使用在其他发光元件，或者除了发

光元件之外的其他电子装置。

在此实施例中，第一电流平衡电路303以及第二电流平衡电路305包含两电容331、

333以及一电感335。两电容331、333耦接于变压器303和309的第二侧之间，且

多数灯管315、317、321和323、以及电感335耦接于电容331和333之间。须注

意的是上述结构并非用以限定本发明的范围，熟知此项技艺者当可利用其他结构达

成相同的功能。

图3所示的结构可延伸成图4所示的架构。图4绘示了根据本发明的第二实施例的

驱动系统400的电路图。驱动系统400包含：一电源供应单元401、一第一变压器

403、一第二变压器405、第三变压器407以及一平衡控制电路409。电源供应单元

401包含一第一功率级电路411、一第二功率级电路413以及一第三功率级电路

415，用以分别提供第一电流I_P1、一第二电流I_P2以及一

第三电流I_P3。第一变压器403的第一侧耦接至第一功率级电路411，

而第二侧耦接至一第一电流平衡电路417，以驱动多数第一灯管419和421。第二

转换器405的第一侧耦接至第二功率级电路413，而第二侧耦接至一第二电流平衡

电路423，以驱动多数第二灯管425和427。第三转换器429的第一侧耦接至第三

功率级电路415，而第二侧耦接至一第三电流平衡电路429，以驱动多数第三灯管

431和433。

在此实施例中，平衡控制电路409包含一第一、一第二以及一第三平衡变压器435、

437和439。第一、第二以及第三平衡变压器435、437和439中的每一个都具有一

一次侧和一二次侧。而且，第一、第二以及第三平衡变压器435、437和439中的

每一一次侧分别耦接至第一、第二和第三功率级电路411、413和415，且第一、

一第二以及一第三平衡变压器435、437和439中的每一二次侧形成一闭回路使得

第一、第二和第三电流实质上相等。

可藉由下述恒等式清楚了解驱动系统400的机制：

$I_{P 1} \times NP 1 = I_{S 1} \times N_{S 1} \to I_{P 1} = \frac{N_{S 1}}{N_{P 1}} \times I_{S 1} - - - (6)$

hs>

$I_{P 2} \times N_{P 2} = I_{S 2} \times N_{S 2} \to I_{P 2} = \frac{N_{S 2}}{N_{P 2}} \times I_{S 2} - - - (7)$

hs>

$I_{P 3} \times N_{P 3} = I_{S 3} \times N_{S 3} \to I_{P 3} = \frac{N_{S 3}}{N_{P 3}} \times I_{S 3} - - - (8)$

hs>

若驱动系统400被设计成

$\frac{N_{S 1}}{N_{P 1}} = \frac{N_{S 2}}{N_{P 2}} = \frac{N_{S 3}}{N_{P 3}}$ 使得I_S1＝

I_S2＝I_S3，则

I_P1＝I_P2＝I_P3 (9)

I₄＝I_C1+I_C3＝I_Z2-

I_L1+I_Z1+I_L1＝

I_Z1+I_Z2 同样的I₅＝

I_Z3+I_Z4.I₆＝

I_Z5+I_Z6if I_Z1＝I_Z2，

I_Z3＝I_Z4，I_Z5＝I_Z6则

I₄＝2I_Z1，I₅＝2I_Z3，

I₆＝2I_Z5 (10)

$I_{4} = \frac{I_{P 1}}{N}, I_{5} = \frac{I_{P 2}}{N}, I_{6} = \frac{I_{P 3}}{N} - - - (11)$

aths>

根据恒等式(9)I_P1＝I_P2＝I_P3，

I₄＝I₅＝I₆ (12)

根据恒等式(12)和(10)

I_Z1＝I_Z3＝I_Z5＝I_Z2＝

I_Z4＝I_Z6

根据恒等式(6)～(12)，可知驱动系统400可提供相同的电流至灯管。

此外，平衡控制电路和电源供应单元可具有和图3、图4不同的结构。图5绘示了

根据本发明的第三实施例的驱动系统500的电路图。在此实施例中，平衡控制电路

501包含一第一阻抗503、一第二阻抗505以及一第三阻抗507。第一阻抗503耦

接至电源供应单元509以及第一变压器511的第一侧。第二阻抗505耦接至电源供

应单元509以及第二变压器513的第一侧。第三阻抗507耦接至第一变压器511的

第一侧以及第二变压器513的第一侧。第一、第二和第三阻抗被用以平衡第一和第

二电流，使得第一电流I₁和第二电流I₂实质上相等。

在此实施例中，驱动系统500可更包含电容515和517，分别耦接至第一变压器

511及第二变压器513的第一侧以及一地电平之间。而且，电源供应电源509包含

电压位准V_in和地电平之间的开关，使得电压位准V_p得以

被提供。可透过下列的恒等式清楚了解驱动系统500的动作，其中Z_a

表示第一阻抗503和第二阻抗505的阻抗值，Z_b表示第三阻抗507的

阻抗值，Z₁表示第一变压器511和电容515的第一侧的阻抗值，而

Z₂表示电容517和第二变压器的第一侧的阻抗值。

$I_{4} = \frac{V_{1} - V_{2}}{Z_{b}} = \frac{I_{1} \times Z_{1} - I_{2} \times Z_{2}}{Z_{b}} - - - (13)$

aths>

V₁＝I₁×Z₁，V₂＝

I₂×Z₂，V_O＝

I₁(Za+Z₁)+I₂×Z_a＝

I₂(Z_a+Z₂)-I₂×Z_a

I₁(Z_a+Z₁)+2I₂×Z_a＝

I₂(Z_a+Z₂) (14)

若恒等式(13)取代至恒等式(14)，则可得到

$I_{1} \times Z_{a} + I_{1} \times Z_{1} + \frac{2 Z_{a}}{Z_{b}} (I_{1} \times Z_{1} - I_{2} \times Z_{2}) = I_{2} (Z_{a} + Z_{2})$ $I_{1} \times Z_{a} + I_{1} \times Z_{1} + \frac{2 I_{1} Z_{1} Z_{a}}{Z_{b}} = I_{2} \times Z_{a} + I_{2} \times Z_{2} + \frac{2 I_{2} Z_{2} Z_{a}}{Z_{b}}$

$I_{1} (Z_{a} + Z_{1} + \frac{2 Z_{1} \times Z_{a}}{Z_{b}}) = I_{2} (Z_{a} + Z_{2} + \frac{2 Z_{2} \times Z_{a}}{Z_{b}})$

If I₁＝I₂，

Z_a×Z_b+Z₁×Z_b+2Z₁×Z

_a＝

Z_a×Z_b+Z₂×Z_b+2Z₂×Z

2Z₁×Z_a-2Z₂×Z_a＝

Z₂×Z_b-Z₁×Z_b，-

2Z_a(-Z₁+Z₂)＝Z_b(-

Z₁+Z₂)

$\frac{- 2 Z_{a}}{Z_{b}} = 1,$ $\frac{Z_{a}}{Z_{b}} = \frac{- 1}{2}$

因此若

$\frac{Z_{a}}{Z_{b}} = \frac{- 1}{2},$

ths>则I1＝I2，若I1＝I2，则驱动系统500的灯管可获得相同的电流。

若Z_a代表电容的阻抗，且Z_b代表电感的阻抗，则：

$\frac{\frac{1}{jωc}}{jωL} = - \frac{1}{2},$

hs> $\frac{- 1}{ω^{2} LC} = - \frac{1}{2},$

hs> $\frac{1}{LC} = \frac{ω^{2}}{2},$ 因此若

$\frac{1}{LC} = \frac{ω^{2}}{2},$ 则I₁＝I₂

须注意的是，除了图3、图4和图5所示的结构之外，电源供应单元509可更具有

一DC/AC转换器以提供AC电源。

根据上述的实施例，电流平衡电路可在不增加电路的复杂度提供相同的电流给灯管。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修

饰，皆应属本发明的涵盖范围。

2024年6月13日发(作者：彤兰梦)

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN2.4

(22)申请日 2008.05.07

(71)申请人奇景光电股份有限公司

地址中国台湾台南县

(72)发明人白双喜张书铭谢秀娜

(74)专利代理机构北京市柳沈律师事务所

代理人蒲迈文

(51)

H05B41/24

权利要求说明书说明书幅图

(10)申请公布号 CN 101426320 A

(43)申请公布日 2009.05.06

(54)发明名称

电子装置的驱动系统以及其电流平

衡电路

(57)摘要

一驱动系统，包含：一电源供应单

元，用以提供一第一电流以及一第二电

流；一第一变压器，具有一一次侧和一二

次侧，其中该一次侧耦接至该电源供应单

元，且该二次侧耦接至一第一电流平衡电

路，用以驱动复数个第一灯管；一第二变

压器，具有一一次侧和一二次侧，其中该

一次侧耦接至该电源供应单元，且该二次

侧耦接至一第二电流平衡电路，用以驱动

复数个第二灯管；一平衡控制电路，耦接

至该电源供应单元，用以平衡该第一和该

第二电流，使得该第一电流和该第二电流

实质上相等。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

权利要求说明书

1.一驱动系统，包含：

一电源供应单元，用以提供一第一电流以及一第二电流；

一第一变压器，具有一一次侧和一二次侧，其中该一次侧耦接至该电源供应单元，

且该二次侧耦接至一第一电流平衡电路，用以驱动复数个第一灯管；

一第二变压器，具有一一次侧和一二次侧，其中该一次侧耦接至该电源供应单元，

且该二次侧耦接至一第二电流平衡电路，用以驱动复数个第二灯管；

一平衡控制电路，耦接至该电源供应单元，用以平衡该第一和该第二电流，使得该

第一电流和该第二电流实质上相等。

2.如权利要求1所述的系统，其中该电源供应单元包含一第一功率级电路以及一第

二功率级电路，用以分别提供该第一电流和该第二电流，其中该第一和该第二变压

器分别耦接至该第一功率级电路以及该第二功率级电路。

3.如权利要求2所述的系统，其中该平衡控制电路包含一平衡变压器，该平衡变压

器具有一一次侧以及一二次侧，其中该一次侧耦接至该第一功率级电路且该二次侧

耦接至该第二功率级电路。

4.如权利要求3所述的系统，其中该平衡变压器的该一次侧以及该二次侧具有相同

数目的线圈。

5.如权利要求1所述的系统，其中该平衡控制电路包含一第一阻抗、一第二阻抗以

及一第三阻抗，其中该第一阻抗耦接至该电源供应单元以及该第一变压器的该第一

侧，该第二阻抗耦接至该电源供应单元以及该第二变压器的该一次侧，且该第三阻

抗耦接于该第一变压器的该一次侧以及该第二变压器的该一次侧之间，以平衡该第

一和该第二电流，使得该第一电流和该第二电流实质上相同。

6.如权利要求5所述的系统，更包含：

一第一电容，耦接至该第一变压器的一一次侧以及一地电平；以及

一第二电容，耦接至该第二变压器的一一次侧以及该地电平。

7.如权利要求1所述的系统，其中该第一和该第二功率级电路中至少一个包含一转

换器(inverter)。

8.如权利要求1所述的系统，其中该第一或该第二灯管分布于一背光模组中。

9.如权利要求1所述的系统，其中该第一电流平衡电路包含至少二电容以及一电感，

该两电容耦接于该第一变压器的一输出端以及该第一灯管之间，且该电感耦接于该

电容之间。

10.一驱动系统，包含：

一电源供应单元，包含一第一功率级电路、一第二功率级电路以及一第三功率级电

路，用以分别提供一第一电流、一第二电流以及一第三电流；

一第一变压器，具有一一次侧以及一二次侧，该第一变压器的一次侧耦接于该第一

功率级电路，该第一变压器的二次侧耦接于一第一电流平衡电路以驱动复数第一灯

管；

一第二变压器，具有一一次侧以及一二次侧，该第二变压器的一次侧耦接于该第二

功率级电路，该第二变压器的二次侧耦接于一第二电流平衡电路以驱动复数第二灯

管；

一第三变压器，具有一一次侧以及一二次侧，该第三变压器的一次侧耦接于该第三

功率级电路，该第三变压器的二次侧耦接于一第三电流平衡电路以驱动复数第三灯

管；

一平衡控制电路，包含一第一、一第二以及一第三平衡变压器，且该第一、第二以

及第三平衡变压器中的每一个具有一一次侧以及一二次侧，其中该第一、第二以及

一第三平衡变压器的该一次侧中的每一个分别耦接至该第一、该第二以及该第三功

率级电路，且该第一、第二以及一第三平衡变压器的该二次侧中的每一个形成一闭

回路使得该第一、该第二以及该第三电流实质上相等。

11.如权利要求10所述的系统，其中该第一电流平衡电路包含至少二电容以及一电

感，该两电容耦接于该第一灯管以及该第一变压器的输出端之间，且该电感耦接于

该电容之间。

12.如权利要求10所述的系统，其中该第一、第二和第三功率级电路中至少其一包

含一转换器。

13.如权利要求10所述的系统，其中该第一或该第二灯管分布于一背光模组中。

说明书

技术领域

本发明是有关于电子装置的驱动系统，特别有关于灯管的驱动系统。

背景技术

一般而言，平面显示器的背光模组会使用至少一冷阴极射线管

(ColdCathode Fluorescent Lamp，CCFL)作为光源。然而，由于灯管的数量对应于平

面显示器的大小，因此对于亮度和均匀性有较严格的要求。然而，由于每一冷阴极

射线管都具有不同的特性，因此就算给予每一冷阴极射线管相同的电压，亦会具有

不同的电流和亮度。因此，需要平衡电流的机制。

图1和图2绘示了公知技术的灯管的电流平衡电路。如图1所示，驱动系统100包

含一功率级电路101、一变压器103、一控制电路105以及电容107和109。功率

级电路101用以根据一DC电压V_in提供一AC电压V₁。

变压器103用以转换AC电压V₁至AC电压V₂。藉此灯

管111和113可根据AC电压V₂得到电流。控制电路105(通常为一

PWM控制电路)，用以根据电流I₁、I₂控制功率级电路。

如前所述，由于不同的电阻值，灯管107、109即使被提供相同的电压，亦可能具

有不同的电流I₁、I₂。

图2绘示了另一公知技术的灯管的电流平衡电路。驱动系统200具有和驱动系统

100类似的结构。最明显的差异是驱动系统200具有两功率级电路201和203，其

分别提供了流至灯管205和207的电流。如图2所示，两个功率级电路201和203

使得驱动系统200具有比驱动系统100复杂的结构。因此，驱动系统200难以被控

制电路控制。此外，这样的结构亦造成了成本的增加和空间的浪费。

发明内容

因此，本发明的一目的为提供一驱动系统的电流平衡电路，其在不增加电路复杂度

的情况下提供了平衡电流。

本发明的一实施例揭露了一驱动系统，包含：一电源供应单元，用以提供一第一电

流以及一第二电流；一第一变压器，具有一一次侧和一二次侧，其中该一次侧耦接

至该电源供应单元，且该二次侧耦接至一第一电流平衡电路，用以驱动复数个第一

灯管；一第二变压器，具有一一次侧和一二次侧，其中该一次侧耦接至该电源供应

单元，且该二次侧耦接至一第二电流平衡电路，用以驱动复数个第二灯管；一平衡

控制电路，耦接至该电源供应单元，用以平衡该第一和该第二电流，使得该第一电

流和该第二电流实质上相等。

本发明的另一实施例揭露了一驱动系统，包含：一电源供应单元，包含一第一功率

级电路、一第二功率级电路，以及一第三功率级电路，用以分别提供一第一电流、

一第二电流以及一第三电流；一第一变压器，具有一一次侧以及一二次侧，该第一

变压器的一次侧耦接于该第一功率级电路，该第一变压器的二次侧耦接于一第一电

流平衡电路以驱动复数第一灯管；一第二变压器，具有一一次侧以及一二次侧，该

第二变压器的一次侧耦接于该第二功率级电路，该第二变压器的二次侧耦接于一第

二电流平衡电路以驱动复数第二灯管；一第三变压器，具有一一次侧以及一二次侧，

该第三变压器的一次侧耦接于该第三功率级电路，该第三变压器的二次侧耦接于一

第三电流平衡电路以驱动复数第三灯管；一平衡控制电路，包含一第一、一第二以

及一第三平衡变压器，且该第一、第二以及第三平衡变压器中的每一个具有一一次

侧以及一二次侧，其中该第一、第二以及一第三平衡变压器的该一次侧中的每一个

分别耦接至该第一、该第二以及该第三功率级电路，且该第一、第二以及一第三平

衡变压器的该二次侧中的每一个形成一闭回路使得该第一、该第二以及该第三电流

实质上相等。

根据前述的驱动系统，其中电流平衡电路可在不增加电路的复杂度的情况下提供灯

管相同的电流。

附图说明

图1绘示了公知技术的灯管的电流平衡电路。

图2绘示了另一公知技术的灯管的电流平衡电路。

图3绘示了根据本发明的第一实施例的电流平衡电路的电路图。

图4绘示了根据本发明的第二实施例的电流平衡电路的电路图。

图5绘示了根据本发明的第三实施例的电流平衡电路的电路图。

主要元件符号说明

100 驱动系统

101、201、203 功率级电路

103 变压器

105 控制电路

107、109 电容

111、113、205、207、419、421、425、427、431、433 灯管

300 驱动系统

301 电源供应单元

303 第一变压器

305 第二变压器

307 平衡控制电路

309 第一功率级电路

311 第二功率级电路

313 第一电流平衡电路

315、317、321、323 灯管

319 第二电流平衡电路

331、333 电容

335 电感

400 驱动系统

401 电源供应单元

403 第一变压器

405 第二变压器

407 第三变压器

409 平衡控制电路

411 第一功率级电路

413 第二功率级电路

415 第三功率级电路

417 第一电流平衡电路

423 第二电流平衡电路

429 第三电流平衡电路

435 第一平衡变压器

437 第二平衡变压器

439 第三平衡变压器

500 驱动系统

501 平衡控制电路

503 第一阻抗

505 第二阻抗

507 第三阻抗

509 电源供应单元

511 第一变压器

513 第二变压器

515、517 电容

具体实施方式

在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域

中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。

本说明书及后续的权利要求范围并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以

元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求项当中所

提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。以外，「耦

接」一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置

耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或透过其他

装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

图3绘示了根据本发明的第一实施例的电流平衡电路的电路图。如图3所示，驱动

系统300包含一电源供应单元301、一第一变压器303、一第二变压器305以及一

平衡控制电路307。电源供应单元301具有一第一功率级电路309以及一第二功率

级电路311，用以分别提供一第一电流IA以及一第二电流IB。第一变压器303具

有一一次侧和一二次侧，其中一次侧耦接至第一功率级电路309，且二次侧耦接至

一第一电流平衡电路313，用以驱动复数个灯管315和317。第二变压器305亦具

有一一次侧和一二次侧，其中一次侧耦接至第二功率级电路311，且二次侧耦接至

一第二电流平衡电路319，用以驱动灯管321和323。平衡控制电路307耦接至该

电源供应单元，用以平衡第一和第二电流I_A和I_B，使得

两电流实质上相等。须注意的是，虽然在此实施例中电源供应单元301包含两功率

级电路，但亦可使用其他结构的电源供应单元301以达到相同的功效。

在图3所示的实施例中，平衡控制电路307可为一平衡变压器，其第一侧耦接至第

一功率级电路309，且其第二侧耦接至第二功率级电路311。较佳的是，平衡变压

器的第一侧和第二侧具有相同数目的线圈。可经由以下的恒等式清楚的理解驱动系

统300的机制。

I_A×N_p1＝I_B×N_s1因此若

N_p1和N_s1相等，则

I_A＝I_B＝I₃ (1)

在此恒等式中，N_p1和N_s1为平衡电路307的两侧的线圈

数量。

$I_{C 1} = \frac{I_{A}}{N}, I_{C 2} = \frac{I_{B}}{N}$

若I_A＝I_B，则I_C1＝I_C2 (2)

N代表了变压器321和323的第一侧和第二侧的线圈的比例关系。

I_D1＝I_G1-I_L1，I_E1＝

I_F1+I_L1，I_C1＝

I_D1+I_E1＝I_G1+I_F1，因此若

I_G1＝I_F1，则I_C1＝2I_G1＝

2I_F1(3)

I_D2＝I_G2-I_L2，I_E2＝

I_F2+I_L2，I_C2＝

I_D2+I_E2＝I_G2+I_F2，若

I_G2＝I_F2，则I_C2＝2I_G2＝

2I_F2(4)

而恒等式(5)可根据恒等式(1)～(4)计算而得。

I_G1≒I_G2≒I_F1≒I_F2 (5)

根据前述的恒等式，可看出图3所示的电流平衡电路313和314可提供相同的电流

至灯管。须注意的是，前述的电源供应单元301、平衡控制电路307、第一电流平

衡电路313以及第二电流平衡电路319的结构仅用以举例并非用以限定本发明。而

且，驱动系统300并非限定使用在灯管，但亦可使用在其他发光元件，或者除了发

光元件之外的其他电子装置。

在此实施例中，第一电流平衡电路303以及第二电流平衡电路305包含两电容331、

333以及一电感335。两电容331、333耦接于变压器303和309的第二侧之间，且

多数灯管315、317、321和323、以及电感335耦接于电容331和333之间。须注

意的是上述结构并非用以限定本发明的范围，熟知此项技艺者当可利用其他结构达

成相同的功能。

图3所示的结构可延伸成图4所示的架构。图4绘示了根据本发明的第二实施例的

驱动系统400的电路图。驱动系统400包含：一电源供应单元401、一第一变压器

403、一第二变压器405、第三变压器407以及一平衡控制电路409。电源供应单元

401包含一第一功率级电路411、一第二功率级电路413以及一第三功率级电路

415，用以分别提供第一电流I_P1、一第二电流I_P2以及一

第三电流I_P3。第一变压器403的第一侧耦接至第一功率级电路411，

而第二侧耦接至一第一电流平衡电路417，以驱动多数第一灯管419和421。第二

转换器405的第一侧耦接至第二功率级电路413，而第二侧耦接至一第二电流平衡

电路423，以驱动多数第二灯管425和427。第三转换器429的第一侧耦接至第三

功率级电路415，而第二侧耦接至一第三电流平衡电路429，以驱动多数第三灯管

431和433。

在此实施例中，平衡控制电路409包含一第一、一第二以及一第三平衡变压器435、

437和439。第一、第二以及第三平衡变压器435、437和439中的每一个都具有一

一次侧和一二次侧。而且，第一、第二以及第三平衡变压器435、437和439中的

每一一次侧分别耦接至第一、第二和第三功率级电路411、413和415，且第一、

一第二以及一第三平衡变压器435、437和439中的每一二次侧形成一闭回路使得

第一、第二和第三电流实质上相等。

可藉由下述恒等式清楚了解驱动系统400的机制：

$I_{P 1} \times NP 1 = I_{S 1} \times N_{S 1} \to I_{P 1} = \frac{N_{S 1}}{N_{P 1}} \times I_{S 1} - - - (6)$

hs>

$I_{P 2} \times N_{P 2} = I_{S 2} \times N_{S 2} \to I_{P 2} = \frac{N_{S 2}}{N_{P 2}} \times I_{S 2} - - - (7)$

hs>

$I_{P 3} \times N_{P 3} = I_{S 3} \times N_{S 3} \to I_{P 3} = \frac{N_{S 3}}{N_{P 3}} \times I_{S 3} - - - (8)$

hs>

若驱动系统400被设计成

$\frac{N_{S 1}}{N_{P 1}} = \frac{N_{S 2}}{N_{P 2}} = \frac{N_{S 3}}{N_{P 3}}$ 使得I_S1＝

I_S2＝I_S3，则

I_P1＝I_P2＝I_P3 (9)

I₄＝I_C1+I_C3＝I_Z2-

I_L1+I_Z1+I_L1＝

I_Z1+I_Z2 同样的I₅＝

I_Z3+I_Z4.I₆＝

I_Z5+I_Z6if I_Z1＝I_Z2，

I_Z3＝I_Z4，I_Z5＝I_Z6则

I₄＝2I_Z1，I₅＝2I_Z3，

I₆＝2I_Z5 (10)

$I_{4} = \frac{I_{P 1}}{N}, I_{5} = \frac{I_{P 2}}{N}, I_{6} = \frac{I_{P 3}}{N} - - - (11)$

aths>

根据恒等式(9)I_P1＝I_P2＝I_P3，

I₄＝I₅＝I₆ (12)

根据恒等式(12)和(10)

I_Z1＝I_Z3＝I_Z5＝I_Z2＝

I_Z4＝I_Z6

根据恒等式(6)～(12)，可知驱动系统400可提供相同的电流至灯管。

此外，平衡控制电路和电源供应单元可具有和图3、图4不同的结构。图5绘示了

根据本发明的第三实施例的驱动系统500的电路图。在此实施例中，平衡控制电路

501包含一第一阻抗503、一第二阻抗505以及一第三阻抗507。第一阻抗503耦

接至电源供应单元509以及第一变压器511的第一侧。第二阻抗505耦接至电源供

应单元509以及第二变压器513的第一侧。第三阻抗507耦接至第一变压器511的

第一侧以及第二变压器513的第一侧。第一、第二和第三阻抗被用以平衡第一和第

二电流，使得第一电流I₁和第二电流I₂实质上相等。

在此实施例中，驱动系统500可更包含电容515和517，分别耦接至第一变压器

511及第二变压器513的第一侧以及一地电平之间。而且，电源供应电源509包含

电压位准V_in和地电平之间的开关，使得电压位准V_p得以

被提供。可透过下列的恒等式清楚了解驱动系统500的动作，其中Z_a

表示第一阻抗503和第二阻抗505的阻抗值，Z_b表示第三阻抗507的

阻抗值，Z₁表示第一变压器511和电容515的第一侧的阻抗值，而

Z₂表示电容517和第二变压器的第一侧的阻抗值。

$I_{4} = \frac{V_{1} - V_{2}}{Z_{b}} = \frac{I_{1} \times Z_{1} - I_{2} \times Z_{2}}{Z_{b}} - - - (13)$

aths>

V₁＝I₁×Z₁，V₂＝

I₂×Z₂，V_O＝

I₁(Za+Z₁)+I₂×Z_a＝

I₂(Z_a+Z₂)-I₂×Z_a

I₁(Z_a+Z₁)+2I₂×Z_a＝

I₂(Z_a+Z₂) (14)

若恒等式(13)取代至恒等式(14)，则可得到

$I_{1} (Z_{a} + Z_{1} + \frac{2 Z_{1} \times Z_{a}}{Z_{b}}) = I_{2} (Z_{a} + Z_{2} + \frac{2 Z_{2} \times Z_{a}}{Z_{b}})$

If I₁＝I₂，

Z_a×Z_b+Z₁×Z_b+2Z₁×Z

_a＝

Z_a×Z_b+Z₂×Z_b+2Z₂×Z

2Z₁×Z_a-2Z₂×Z_a＝

Z₂×Z_b-Z₁×Z_b，-

2Z_a(-Z₁+Z₂)＝Z_b(-

Z₁+Z₂)

$\frac{- 2 Z_{a}}{Z_{b}} = 1,$ $\frac{Z_{a}}{Z_{b}} = \frac{- 1}{2}$

因此若

$\frac{Z_{a}}{Z_{b}} = \frac{- 1}{2},$

ths>则I1＝I2，若I1＝I2，则驱动系统500的灯管可获得相同的电流。

若Z_a代表电容的阻抗，且Z_b代表电感的阻抗，则：

$\frac{\frac{1}{jωc}}{jωL} = - \frac{1}{2},$

hs> $\frac{- 1}{ω^{2} LC} = - \frac{1}{2},$

hs> $\frac{1}{LC} = \frac{ω^{2}}{2},$ 因此若

$\frac{1}{LC} = \frac{ω^{2}}{2},$ 则I₁＝I₂

须注意的是，除了图3、图4和图5所示的结构之外，电源供应单元509可更具有

一DC/AC转换器以提供AC电源。

根据上述的实施例，电流平衡电路可在不增加电路的复杂度提供相同的电流给灯管。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修

饰，皆应属本发明的涵盖范围。

USB迷 | 专注于互联网分享

电子装置的驱动系统以及其电流平衡电路

与本文相关的文章

评论列表 (0)