专利名称：冷阴极荧光灯的驱动控制电路与方法
技术领域：
本发明涉及一种冷阴极荧光灯的驱动控制电路与方法，尤其涉及一种利用可编程频率分配器输出一信号来启动可编程脉冲产生器的输出，每当可编程频率分配器不断产生转态后，可交互驱动两组可编程脉冲产生器，每一组可编程脉冲产生器可通过软件的设定来达到功率驱动控制的冷阴极荧光灯的驱动控制电路与方法。
背景技术：
通常，放电灯管(Discharge Lamp)常被应用于液晶显示器的背光源(Backlight)，例如冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)即为其中的一种。
当输入交流电源信号时，其频率变化需符合灯管的频率特性，端点电压(该电压(也称为触发或启动电压)一般大于1000V，依灯管规格特性而定)，可让冷阴极荧光灯被触发及点亮，当该冷阴极荧光灯导通后其工作电压会立即降低，其工作电压约为触发电压1/3～1/2的大小(约为300～700V，依灯管规格特性而定)，其工作电流与亮度呈正比，一般灯管工作电流为3mA至7mA(依灯管规格特性而定)皆可驱动，而其工作频率约为30KHz至100KHz左右。
上述放电灯管具有负阻抗的特性，其等效阻抗会随着输入功率的增加而降低，供应电源或功率至灯管的电路，即所谓一般的换流器(Inverter)必须要提供可控制交流电源及反馈电路来维持电路的稳定性，另一方面也需具有负载调整的功能。
功率驱动控制及保护控制是冷阴极荧光灯管普遍使用的一种控制手段，传统的冷阴极荧光灯管的控制，其为使用特殊应用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)来进行控制，但于使用该特殊应用集成电路时，会因灯管的尺寸众多，所应用的驱动频率极为繁多，必需各别量身订做，不符合现代产业模块共享的精神，因此本发明即为改进使用特殊应用集成电路的不足，利用同一微控制器来控制不同的冷阴极荧光灯管，以达到模块共享，同时可节省制造成本的目的。
发明内容
基于解决以上所述现有技术的不足，本发明为一种冷阴极荧光灯的驱动控制电路与方法，主要目的为使用微控制器(Micro Control Unit，MCU)，其内部包括有输出/输入端(I/O)、模拟/数字转换器(ADC)、可编程频率分配器(Programmable Frequency Divider，PFD)、两组可编程脉冲产生器(Programmable Pulse Generator，PPG)，该技术为利用可编程频率分配器输出一信号来启动可编程脉冲产生器的输出，每当可编程频率分配器不断产生转态后，可交互驱动两组可编程脉冲产生器，每一组可编程脉冲产生器可通过软件的设定来达到功率驱动控制的目的。
本发明的另一目的，为通过模拟/数字转换器进行冷阴极荧光灯的电流、电压检测，以达到功率驱动控制的目的。
本发明的第三目的，为可编程频率分配器可通过软件设定微控制器(MCU)内部定时器(Timer)来改变可编程频率分配器的频率；同时可编程脉冲产生器可通过设定其内部定时器及预除器来改变输出脉冲寛度，如此便可多功能及有弹性来控制驱动不同种类的冷阴极荧光灯。
为达到上述目的，本发明的一种冷阴极荧光灯的驱动控制方法，其所利用的结构为包括有微控制器、若干个输出/输入端、若干个模拟/数字转换器、比较器、可编程频率分配器及两组可编程脉冲产生器，其控制方法为利用可编程频率分配器的输出以提供第一可编程脉冲产生器及第二可编程脉冲产生器启动所需的信号控制源；应用软件更改可编程频率分配器的计数器数值，以匹配冷阴极荧光灯管的频率；以及利用可编程频率分配器的转态周期，以交互驱动两组可编程脉冲产生器。
为达上述的目的，本发明的一种冷阴极荧光灯的驱动控制电路结构，其包括
至少一比较器；至少一输入/输出端；至少一模拟/数字转换器；至少两组可编程脉冲产生器，其为至少包括第一脉冲产生器及第二脉冲产生器，该第一可编程脉冲产生器及第二脉冲产生器可用以交互输出工作脉冲信号以驱动冷阴极荧光灯管；以及至少一可编程频率分配器，可编程频率分配器的输出以提供第一可编程脉冲产生器及第二可编程脉冲产生器启动所需的信号控制源，以及可编程频率分配器的转态周期，以交互驱动两组可编程脉冲产生器。
根据所述的冷阴极荧光灯的驱动控制电路，其中该第一可编程脉冲产生器及第二可编程脉冲产生器各别连接有一灯管驱动元件。
根据所述的冷阴极荧光灯的驱动控制电路，其中该灯管驱动元件为金属氧化半导体场效晶体管双极性接面晶体管的其中之一所构成，可作为驱动高频变压器的主要元件。
根据所述的冷阴极荧光灯的驱动控制电路，其中该第一可编程脉冲产生器及第二可编程脉冲产生器皆连接有一升压元件，以提升电压来提供冷阴极荧光灯管所需的工作电压。
根据所述的冷阴极荧光灯的驱动控制电路，其中该升压元件为一升压变压器。
根据所述的冷阴极荧光灯的驱动控制电路，其中该冷阴荧光灯更串联有一分压电阻，以取得冷阴荧光灯的电流值，达到检测电流和检测控制亮度。
本发明还包括一种冷阴极荧光灯的驱动控制方法，其微控制器结构包括若干个输出/输入端、若干个模拟/数字转换器、一比较器、一可编程频率分配器及两组可编程脉冲产生器，其控制方法包括利用可编程频率分配器的输出以提供第一可编程脉冲产生器及第二可编程脉冲产生器启动所需的信号控制源；应用软件更改可编程频率分配器的计数器数值，以匹配冷阴极荧光灯管的频率；以及利用可编程频率分配器的转态周期，以交互驱动两组可编程脉冲产生器。
根据所述的冷阴极荧光灯的驱动控制方法，其中该第一可编程脉冲产生器的输出时间长度为第一计数器及第一预除器以一软件控制，当第一计数器计时结束时，第一可编程脉冲产生器即停止输出。
根据所述的冷阴极荧光灯的驱动控制方法，其中该第二可编程脉冲产生器的输出时间长度为一第二计数器及第二预除器以一软件控制，当第二计数器计时结束时，第二可编程脉冲产生器即停止输出。
根据所述的冷阴极荧光灯的驱动控制方法，其中该模拟/数字转换器进行冷阴极荧光灯的电流、电压检测，以达到功率驱动控制。
为进一步对本发明有更深入的说明，现通过以下附图、附图标号说明及发明的详细描述说明如下。
图1为本发明微控制器的结构图；图2为本发明利用可编程频率分配器来控制第一、二可编程脉冲产生器的波形图；图3为本发明冷阴极荧光灯驱动控制电路图。
其中，附图标记说明如下1～微控制器11～可编程频率分配器12～第一可编程脉冲产生器13～第二可编程脉冲产生器14～第一比较器15～INT1负信号16～参考电压17～控制信号18～模拟/数字转换器2～第一灯管驱动元件3～第二灯管驱动元件4～升压元件
5～冷阴极荧光灯管6～分压电阻具体实施方式
现配合下列的
本发明的详细结构，及其连结关系。
请参阅图1及图3所示，本发明为一冷阴极荧光灯驱动控制电路，该微控制器(Micro Control Unit，MCU)1的结构中至少包括有若干个输出/输入端(I/O)、若干个模拟/数字转换器(ADC)18、一比较器14、一可编程频率分配器(Programmable Frequency Divider，PFD)11及两组可编程脉冲产生器(Programmable Pulse Generator，PPG)(12、13)，而该微控制器1实际应用于控制冷阴极荧光灯的结构如下微控制器的第一可编程脉冲产生器(PPG0)12及第二可编程脉冲产生器(PPG1)13分别接至第一灯管驱动元件2及第二灯管驱动元件3，而本发明电路中所实施第一灯管驱动元件2和第二灯管驱动元件3皆为金属氧化半导体场效晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)，但本领域技术人员，也可使用绝缘极双极性晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)或双极性接面晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)作为灯管驱动元件，而该第一灯管驱动元件2和第二灯管驱动元件3再连接有升压元件4的输入端，该升压元件4的输出端再连接有冷阴极荧光灯管5及分压电阻(R1)6，以形成推挽式驱动电路，其中该升压元件4为升压变压器(高频变压器)。
比较器14用于启动第一可编程脉冲产生器(PPG0)12的控制信号，当比较器14输出负缘信号(Falling Edge)，即可启动第一可编程脉冲产生器12，第一可编程脉冲产生器12的输出时间长度为第一计数器(图中未示)及第一预除器(图中未示)以一软件控制，当第一计数器计时结束(TimerOverflow)时，第一可编程脉冲产生器12即停止输出。
INT1负信号15被应用于启动第二可编程脉冲产生器13的控制信号，当INT1接受到负缘信号(Falling Edge)，即可启动第二可编程脉冲产生器13，第二可编程脉冲产生器13的输出时间长度为第二计数器(图中未示)及第二预除器(图中未示)以软件控制，当第二计数器计时结束(Timer Overflow)时，第二可编程脉冲产生器13即停止输出。
当可编程频率分配器(PFD)11输出电平由低至高，且电平高过于参考电压(Vref)16时，比较器14产生负缘信号，便可产生第一可编程脉冲产生器12的输出。相同地，当可编程频率分配器11的输出电平改变由高至低，INT1负信号15产生负缘信号，以产生第二可编程脉冲产生器13的输出。通过前述的动作，以便两组可编程脉冲产生器12和可编程脉冲产生器13交互启动，当然本领域技术人员，可通过并联第一、二可编程脉冲产生器12和可编程脉冲产生器13的输出信号线，以驱动更多组(例如四组、八组)的可编程脉冲产生器。而利用控制软件以调整可编程脉冲产生器的计数器及预除器的数值以改变可编程脉冲产生器输出的脉冲寛度，而可编程脉冲产生器脉冲寛度必需控制在可编程频率分配器转态前的周期内，而达到脉冲寛度调节(PWM)工作周期的控制，再以分压电阻(R1)6与冷阴荧光灯管5串联，以取得冷阴荧光灯管6的电流值，而可达到检测电流和检测控制亮度的目的。
根据上述的结构，可整理出一种冷阴极荧光灯的驱动控制方法，其所利用的结构包括微控制器、若干个输出/输入端、若干个模拟/数字转换器、一比较器、一可编程频率分配器及两组可编程脉冲产生器，该模拟/数字转换器进行冷阴极荧光灯的电流、电压检测，以达到功率驱动控制的目的，其控制方法包括利用可编程频率分配器的输出以提供第一可编程脉冲产生器及第二可编程脉冲产生器启动所需的信号控制源，该第一可编程脉冲产生器及第二脉冲产生器可用以交互输出工作脉冲信号以驱动冷阴极荧光灯管。第一可编程脉冲产生器的输出时间长度为一第一计数器及第一预除器以软件控制，当第一计数器计时结束时，第一可编程脉冲产生器即停止输出；该第二可编程脉冲产生器的输出时间长度为第二计数器及第二预除器以软件控制，当第二计数器计时结束时，第二可编程脉冲产生器即停止输出；应用软件更改可编程频率分配器的计数器数值，以匹配冷阴极荧光灯管的频率；
利用可编程频率分配器的转态周期，以交互驱动两组可编程脉冲产生器；以及模拟/数字转换器进行冷阴极荧光灯的电流、电压检测，以达到功率驱动控制的目的。
请参阅图2所示，其中该可编程频率分配器11以控制软件启动，以输出固定50％的功率(Duty)输出信号，该可编程频率分配器11的频率值为由微处理器的定时器所产生，以该微处理器1的电路结构，而可轻易取得所需的输出频率及两组可编程脉冲产生器12和可编程脉冲产生器13产生可变的脉冲寛度调节(PWM)功率周期。
通过上述图1至图3的揭示，即可了解本发明主要目的为使用一微控制器(Micro Control Unit，MCU)，其内部包括有输出/输入端、一模拟/数字转换器、一可编程频率分配器、两组可编程脉冲产生器，该技术为利用可编程频率分配器输出一信号来启动可编程脉冲产生器的输出，每当可编程频率分配器不断产生转态后，可交互驱动两组可编程脉冲产生器，每一组可编程脉冲产生器可通过软件的设定来达到功率驱动控制的目的。
综上所述，本发明的结构特征及各实施例皆已详细揭示，而可充分显示出本发明在目的及有益效果上均深富实施的进步性，极具产业的利用价值，且为目前市面上前所未见的运用。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，不能以之限定本发明所实施的范围，即大凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内。
权利要求
1.一种冷阴极荧光灯的驱动控制方法，其微控制器结构包括若干个输出/输入端、若干个模拟/数字转换器、一比较器、一可编程频率分配器及两组可编程脉冲产生器，其控制方法包括利用可编程频率分配器的输出以提供第一可编程脉冲产生器及第二可编程脉冲产生器启动所需的信号控制源；应用软件更改可编程频率分配器的计数器数值，以匹配冷阴极荧光灯管的频率；以及利用可编程频率分配器的转态周期，以交互驱动两组可编程脉冲产生器。
2.根据权利要求1所述的冷阴极荧光灯的驱动控制方法，其中该第一可编程脉冲产生器的输出时间长度为第一计数器及第一预除器以一软件控制，当第一计数器计时结束时，第一可编程脉冲产生器即停止输出。
3.根据权利要求1所述的冷阴极荧光灯的驱动控制方法，其中该第二可编程脉冲产生器的输出时间长度为一第二计数器及第二预除器以一软件控制，当第二计数器计时结束时，第二可编程脉冲产生器即停止输出。
4.根据权利要求1所述的冷阴极荧光灯的驱动控制方法，其中该模拟/数字转换器进行冷阴极荧光灯的电流、电压检测，以达到功率驱动控制。
5.一种冷阴极荧光灯的驱动控制电路，其微控制器包括至少一比较器；至少一输入/输出端；至少一模拟/数字转换器；至少两组可编程脉冲产生器，其为至少包括第一脉冲产生器及第二脉冲产生器，该第一可编程脉冲产生器及第二脉冲产生器可用以交互输出工作脉冲信号以驱动一冷阴极荧光灯管；以及至少一可编程频率分配器，可编程频率分配器的输出以提供第一可编程脉冲产生器及第二可编程脉冲产生器启动所需的信号控制源，以及可编程频率分配器的转态周期，以交互驱动两组可编程脉冲产生器。
6.根据权利要求1所述的冷阴极荧光灯的驱动控制电路，其中该第一可编程脉冲产生器及第二可编程脉冲产生器各别连接有一灯管驱动元件。
7.根据权利要求6所述的冷阴极荧光灯的驱动控制电路，其中该灯管驱动元件为金属氧化半导体场效晶体管双极性接面晶体管的其中之一所构成，可作为驱动高频变压器的主要元件。
8.根据权利要求5所述的冷阴极荧光灯的驱动控制电路，其中该第一可编程脉冲产生器及第二可编程脉冲产生器皆连接有一升压元件，以提升电压来提供冷阴极荧光灯管所需的工作电压。
9.根据权利要求8所述的冷阴极荧光灯的驱动控制电路，其中该升压元件为一升压变压器。
10.根据权利要求5所述的冷阴极荧光灯的驱动控制电路，其中该冷阴荧光灯更串联有一分压电阻，以取得冷阴荧光灯的电流值，达到检测电流和检测控制亮度。
全文摘要
本发明为一种冷阴极荧光灯的驱动控制电路与方法，该控制电路包括至少一比较器；至少一输入/输出端；至少一模拟/数字转换器；至少两组可编程脉冲产生器，其为至少包括第一脉冲产生器及第二脉冲产生器，该第一可编程脉冲产生器及第二脉冲产生器可用以交互输出工作脉冲信号以驱动一冷阴极荧光灯管；至少一可编程频率分配器，可编程频率分配器的输出以提供第一可编程脉冲产生器及第二可编程脉冲产生器启动所需的信号控制源，以及可编程频率分配器的转态周期，以交互驱动两组可编程脉冲产生器。
文档编号G02F1/133GK1980512SQ20051012951
公开日2007年6月13日 申请日期2005年12月5日 优先权日2005年12月5日
发明者刘源河, 陈俊雄 申请人:盛群半导体股份有限公司