灯管的驱动装置及其方法.pdf

一种灯管的驱动装置，其包含时间延迟单元、第一逻辑装置、第二逻辑装置与变压器。时间延迟单元接收一输入信号及一电压控制信号，并据以输出一延迟信号。延迟信号为输入信号延迟一延迟时间，延迟时间依据电压控制信号而决定。第一逻辑装置接收输入信号及延迟信号，对它们进行第一运算后输出一第一信号；第二逻辑装置接收输入信号及延迟信号，对它们进行第二运算后输出一第二信号。变压器的一次侧线圈分别与第一开关及第二开关连接，第一开关与第二开关分别受控于第一信号及第二信号；其二次侧线圈依据一次侧线圈而输出一驱动信号，以驱动灯管。

1.  一种驱动装置，用以驱动一灯管，该驱动装置包括：
一第一输入端，用以接收一输入信号；
一第二输入端，用以接收一电压控制信号；
一时间延迟单元，与该第一输入端及该第二输入端连接，接收该输入信号及该电压控制信号并据以输出一延迟信号，该延迟信号将该输入信号延迟一延迟时间而得，该延迟时间依据该电压控制信号而决定；
一第一逻辑装置，接收该输入信号及该延迟信号，对它们进行一第一运算后输出一第一信号；
一第二逻辑装置，接收该输入信号及该延迟信号，对它们进行一第二运算后输出一第二信号；以及
一变压器，包括一一次侧线圈、一二次侧线圈、一第一开关与一第二开关，该一次侧线圈分别与该第一开关及该第二开关连接，该第一开关与该第二开关分别受控于该第一信号及该第二信号，该二次侧线圈依据该一次侧线圈而输出一驱动信号，以驱动该灯管。

2.  如权利要求1所述的驱动装置，其中该输入信号为一方波，且该电压控制信号为一直流信号。

3.  如权利要求2所述的驱动装置，其中该输入信号的占空度为固定值。

4.  如权利要求1所述的驱动装置，其中该第一运算为一或非运算。

5.  如权利要求1所述的驱动装置，其中该第二运算为一与运算。

6.  如权利要求1所述的驱动装置，其中该时间延迟单元为一电压控制的时间延迟单元。

7.  如权利要求1所述的驱动装置，其中该变压器为一推挽式变压器。

8.  如权利要求1所述的驱动装置，还包括一反馈单元，该反馈单元还包括：
一整流器，依据该驱动信号，整流后输出一直流信号；以及
一误差放大器，具有一第三输入端及一第四输入端，分别接收该直流信号与一参考信号，并据以输出该电压控制信号至该时间延迟单元。

9.  如权利要求8所述的驱动装置，其中该误差放大器的该第四输入端更接收一亮度控制信号，该误差放大器依据该直流信号、该参考信号及该亮度控制信号而输出该电压控制信号。

10.  如权利要求1所述的驱动装置，还包括一第一缓冲器，设置于该第一逻辑装置之后，该第一信号经由该第一缓冲器而控制该第一开关。

11.  如权利要求1所述的驱动装置，还包括一第二缓冲器，设置于该第二逻辑装置之后，该第二信号经由该第二缓冲器而控制该第二开关。

12.  一种驱动方法，用以驱动一灯管，该驱动方法包括：
接收一输入信号；
接收一电压控制信号；
输出一延迟信号，该延迟信号为该输入信号延迟一延迟时间所得，该延迟时间依据该电压控制信号而决定；
接收该输入信号及该延迟信号，对它们进行一第一运算后输出一第一信号；
接收该输入信号及该延迟信号，对它们进行一第二运算后输出一第二信号；以及
以该第一信号及该第二信号驱动该灯管。

13.  如权利要求12所述的驱动方法，其中，该第一信号及该第二信号用以控制一变压器，使该变压器输出一驱动信号以驱动该灯管，该变压器还包括：
一一次侧线圈，该一次侧线圈的两端分别与一第一开关及一第二开关连接，该第一开关与该第二开关分别受控于该第一信号及该第二信号；及
一二次侧线圈，依据该一次侧线圈而输出该驱动信号。

14.  如权利要求12所述的驱动方法，其中该输入信号为方波，且该电压控制信号为直流信号。

15.  如权利要求14所述的驱动方法，其中该输入信号的占空度为固定值。

16.  如权利要求12所述的驱动方法，其中该第一运算为一或非运算。

17.  如权利要求12所述的驱动方法，其中该第二运算为一与运算。

18.  如权利要求12所述的驱动方法，还包括一反馈步骤，用以依据该驱动信号而输出该电压控制信号。

19.  如权利要求18所述的驱动方法，其中该反馈步骤包括：
依据该驱动信号，整流后输出一直流信号；以及
比较该直流信号与一参考信号，并据以输出该电压控制信号。

20.  如权利要求19所述的驱动方法，其中在该反馈步骤中，更接收一亮度控制信号，并比较该直流信号、该参考信号及该亮度控制信号而输出该电压控制信号。

灯管的驱动装置及其方法
技术领域
本发明有关于一种灯管的驱动装置及其方法，且特别是有关于一种冷阴极萤光灯管(Cold-cathode Florescent Light，CCFL)的驱动装置及其方法。
背景技术
由于液晶显示器体积小、重量轻，已经日渐普及成为显示器的主流产品。随着对显示品质的要求提升，高亮度及高对比也成为使用者选购液晶显示器的考虑因素。一般液晶显示器为透射式面板，其需要冷阴极萤光灯管(Cold-cathode Florescent Light，CCFL)做为背光源；冷阴极萤光灯管也是决定液晶显示器的亮度及对比参数值的重要因素。
驱动冷阴极萤光灯管的电路及驱动方式对冷阴极萤光灯管的发光效率及寿命有很大的影响。图1A是公知的冷阴极萤光灯管的驱动电路图。驱动电路100包括或非门NO1-NO5、缓冲器125、135、开关Q1、Q2、变压器T、电容C1-C3及电阻R，用以驱动冷阴极萤光灯管150。
图1B是驱动电路100内部的时序示意图。请参考图1A与图1B，输入端ip接收一固定占空度(duty ratio)的方波S1。电容C1及电阻R用以将方波S1延迟一段时间后输出方波S2。或非门NO1与NO2将方波S1与S2执行逻辑运算后输出运算值M1，M1即等于方波S1与S2的和，也就是M1＝S1+S2。或非门NO2、NO3及NO4将方波S1与S2执行逻辑运算后输出运算值M2，其中M2＝S1·S2。运算值M1与M2分别经由缓冲器125及135放大后，分别控制开关Q1及Q2。当运算值M2为低电平时，PMOS构成的开关Q2导通，使得电容C2被充电；当运算值M1为高电平时，NMOS构成的开关Q1导通，使得电容C2被放电。通过交替地导通或关断开关Q1及Q2可以使变压器T的一次侧电压Vin为一方波。通过改变输入的方波S1的占空度(duty cycle)可以对应地改变一次侧电压Vin的占空度。
图1C是驱动电路100内部的一次侧电压与二次侧电压的示意图。请参考图1A与图1C，通过改变一次侧电压Vin的占空度可以改变灯管150的亮度。二次侧电流Iout依据一次侧电压而变化，由于电容C3及其他杂散电容之故，二次侧电流Iout为正弦波。当一次侧电压Vin的占空度较大时，二次侧电流Iout也因此而较大，而使灯管150较亮，如周期T2所示。然而，当一次侧电压Vin的占空度并非50％时，二次侧电流Iout为不对称波形，也就是Iout的正最大值与负最大值的绝对值差距过大。当一次侧电压Vin的占空度为50％时，如周期T1与T3所示，二次侧电流Iout的波形为对称，但是当一次侧电压的占空度并非50％时，如周期T2所示，则二次侧电流Iout的波形为不对称。此对称性太差的电流加于冷阴极萤光灯管时，会使灯管的亮度不均，且会降低灯管的寿命及可靠度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种冷阴极萤光灯的驱动装置及其方法，以延长灯管的寿命及增进其发光效率。
根据本发明的目的，提出一种灯管的驱动装置，包括第一输入端、第二输入端、时间延迟单元、第一逻辑装置、第二逻辑装置及变压器。第一输入端用以接收输入信号，第二输入端用以接收电压控制信号。时间延迟单元接收输入信号及电压控制信号并据以输出延迟信号。延迟信号使输入信号延迟一延迟时间，延迟时间依据电压控制信号而决定。第一逻辑装置接收输入信号及延迟信号，对它们进行第一运算后输出第一信号；第二逻辑装置接收输入信号及延迟信号，对它们进行第二运算后输出第二信号。变压器包括一次侧线圈、二次侧线圈、第一开关与第二开关。一次侧线圈分别与第一开关及第二开关连接，第一开关与第二开关分别受控于第一信号及第二信号。二次侧线圈依据一次侧线圈而输出一驱动信号，以驱动该灯管。
根据本发明的另一目的，提出一种驱动灯管的方法。首先，接收一输入信号及一电压控制信号。接着，输出一延迟信号，延迟信号为该输入信号延迟一延迟时间所得，延迟时间依据电压控制信号而决定。接着，接收输入信号及延迟信号，对它们进行第一运算后输出第一信号；此外，接收输入信号及延迟信号，对它们进行第二运算后输出第二信号。最后，依据第一信号及第二信号用以驱动灯管。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1A是公知的冷阴极萤光灯管的驱动电路图。
图1B是驱动电路100内部的时序示意图。
图1C是驱动电路100内部的一次侧电压与二次侧电压的示意图。
图2A绘示依照本发明一较佳实施例的一种驱动灯管的驱动装置示意图。
图2B是驱动装置200的内部时序示意图。
附图标号说明
100、200：驱动装置
125、135、225、235：缓冲器
150：灯管
210：时间延迟单元
220：第一逻辑装置
230：第二逻辑装置
240：变压器
241、242：阻抗
243：一次侧线圈
244：二次侧线圈
250：反馈单元
252：整流器
254：误差放大器
具体实施方式
公知的驱动装置以调整占空度的方式来调整灯管的亮度，然而会使驱动灯管的电流有不对称的现象，从而使灯管亮度不均，进而减少灯管的寿命及可靠度。
请参照图2A，其绘示依照本发明一较佳实施例的一种驱动CCFL灯管的驱动装置示意图。驱动装置200包括第一输入端ip1、第二输入端ip2、时间延迟单元210、第一逻辑装置220、第二逻辑装置230与变压器240。第一输入端ip1用以接收输入的方波P，其占空度为50％。第二输入端ip2用以接收电压控制信号Sv。时间延迟单元210与第一输入端ip1及第二输入端ip2连接，接收输入的方波P及电压控制信号Sv并据以输出一延迟信号D。延迟信号D为输入的方波P延迟一延迟时间t，延迟时间t依据电压控制信号Sv而决定。
第一逻辑装置220接收输入信号P及延迟信号D，对它们进行一第一运算后输出一第一信号A1。第二逻辑装置230接收输入信号P及延迟信号D，对它们进行一第二运算后输出一第二信号A2。第一逻辑装置220所执行的第一运算为一或非(Negative OR)运算，也就是A1＝(P+D)’。第二逻辑装置230所执行的第二运算为一与(AND)运算，也就是A2＝P·D。第一信号A1与第二信号A2可以分别经由缓冲器225及235而使信号放大并稳定。
变压器240为一推挽式变压器，包括一次侧线圈243、二次侧线圈244、第一开关Q1与第二开关Q2。一次侧线圈243的中点连接至电源Vcc，其两端分别与第一开关Q1及第二开关Q2连接。第一开关Q1与第二开关Q2分别受控于第一信号A1及第二信号A2。二次侧线圈244依据一次侧线圈243的电压而输出一二次侧电流Iout，以驱动灯管150。
驱动装置200更可以包括反馈单元250，以闭环回路地反馈方式，依据二次侧电流Iout产生电压控制信号Sv，并反馈至时间延迟单元210，以使灯管的亮度更为稳定。
反馈单元250包括整流器252及误差放大器(error amplifier，EA)254。整流器252将二次侧电流Iout整流后输出一直流信号Sd。误差放大器254具有一正输入端及一负输入端，分别接收直流信号Sd与一参考信号Ref，并据以输出电压控制信号Sv至时间延迟单元210。整流器252由二极体D1、D2、电阻R1及电容C4所组成。参考信号Ref由电压源Vr经由电阻R3所提供。电容Cc1、Cc2及电阻Rc用以稳定误差放大器254的输出值。
反馈单元250还包括一输入端ip3，用以接收亮度控制信号B。亮度控制信号B经由电阻R2而输入至误差放大器254的负输入端。误差放大器254依据直流信号Sd、参考信号Ref及亮度控制信号B而输出电压控制信号Sv。
图2B是驱动装置200的内部时序示意图。输入的方波P的占空度为50％，其周期为T。延迟信号D比方波P延迟一延迟时间t。第一信号A1为P与D进行或非(negative OR)运算后所得的值。第二信号A2为P与D进行与(AND)运算所得的值。第一信号A1用以控制第一开关Q1，当第一开关Q1导通时，一次侧电压Vin的值为正值；第二信号A2用以控制第二开关Q2，当第二开关Q2导通时，一次侧电压Vin的值为负值。二次侧电流Iout的值则依据一次侧电压Vin而得，因为杂散电容及阻抗241之故，二次侧电流Iout为正弦波。
值得注意的是，每一个周期中的一次侧电压Vin的正值与负值所维持的时间为相同。一次侧电压Vin的正值与负值所维持时间同为(T/2-t)。延迟时间t愈大，一次侧电压Vin的正值与负值所维持时间就愈小，因此二次侧电流Iout的值也就愈小，使得灯管的亮度较小。延迟时间t愈小，一次侧电压Vin的正值与负值所维持时间就愈大，因此二次侧电流Iout的值也就愈大，使得灯管的亮度较大。因此改变延迟时间t就可以改变灯管的亮度。每个周期的二次侧电流Iout为对称，因此灯管的亮度可以维持均匀，而且增长灯管的使用寿命及其可靠度。
本发明上述实施例所公开的灯管的驱动装置可以使驱动灯管的电流保持对称性，以使灯管的亮度均匀并延长其使用寿命。本发明更以反馈的方式稳定灯管的亮度，并可以由外部输入亮度控制信号来改变灯管的亮度。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种更动与修改，因此本发明的范围以所提出的权利要求限定的范围为准。