專利名稱：電源設(shè)備和顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及這樣一種電源設(shè)備，其用于生成待提供給顯示設(shè)備和所述顯示設(shè)備的預(yù)定負(fù)載的直流電源電壓，并且用于生成待提供給所述顯示設(shè)備的背光部的電源電壓。
背景技術(shù)：
在非自身發(fā)光型的顯示設(shè)備中，采用背光部作為用于顯示圖像的光源。非自身發(fā)光型的顯示設(shè)備的例子是液晶顯示設(shè)備。
這種液晶顯示設(shè)備的背光部可以是冷陰極熒光管或者LED(發(fā)光二極管)。
在采用冷陰極熒光管作為背光部的情況下，顯示設(shè)備的電源部包括反相器電路，所述反相器電路用于生成用于驅(qū)動背光部的交流電壓。
如圖7所示，通常，這種反相器電路輸入由液晶顯示設(shè)備中采用的主電源電路提供的直流電，并且生成交流電壓。
在該圖示出的液晶顯示設(shè)備中，首先，整流/平滑電路101輸入商用交流電源AC并且生成直流電壓。然后，連接至整流/平滑電路101的后一級、用作主電源電路102的直流-直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換器對由整流/平滑電路101生成的直流電壓執(zhí)行直流-直流功率轉(zhuǎn)換處理，以便生成處于穩(wěn)定的預(yù)定電平的直流電源電壓。通常，主電源電路102采用絕緣變壓器充當(dāng)初級和次級側(cè)之間的直流絕緣。也就是說，作為商用交流電源側(cè)的初級側(cè)輸入直流電壓，而次級側(cè)輸出直流電源電壓。
如圖所示，把由主電源電路102的次級側(cè)輸出的直流電源電壓提供給負(fù)載103，所述負(fù)載103由直流電源電壓驅(qū)動以便進(jìn)行操作。另外，還如圖所示，由主電源電路102的次級側(cè)輸出的直流電源電壓出現(xiàn)分支，被提供給反相器電路104。
所述反相器電路104對所接收的直流電源電壓執(zhí)行直流-交流(DC-AC)功率轉(zhuǎn)換處理，以便生成交流電壓，所述交流電壓提供給背光部105。所述背光部105由交流電壓驅(qū)動以便發(fā)光。
在該情況下，所述主電源電路102在初級側(cè)上提供有切換轉(zhuǎn)換器，并且在次級側(cè)上提供有整流/平滑電路。在此結(jié)構(gòu)中，在初級側(cè)上獲得的切換輸出在次級側(cè)上被整流并且平滑，以便生成充當(dāng)電源電壓的直流電壓。由此，如圖所示，反相器電路104接收由主電源電路102的次級側(cè)生成的直流電源。
然后，如上所述，所述反相器電路104對所接收的直流電源執(zhí)行直流-交流功率轉(zhuǎn)換處理，以便生成交流電壓，所述交流電壓作為驅(qū)動電壓提供給背光部105。
另一方面，圖8是示出了具有由LED組成的背光部的液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)的圖。應(yīng)當(dāng)注意的是，圖8中示出的部分作為與早先通過參考圖7說明的它們各自的對應(yīng)物相同的部分，由與所述對應(yīng)物相同的參考標(biāo)記來表示。
在如圖所示那樣由LED組成背光部110的情況下，在所述次級側(cè)上提供有削波器調(diào)節(jié)器(chopper regulator)109，以此作為用于驅(qū)動背光部110的電路。在圖8中示出的典型結(jié)構(gòu)的情況下，把多個削波器調(diào)節(jié)器109a、109b和109c彼此并聯(lián)連接至多個LED，由多個LED形成背光部110。
更具體來說，所述削波器調(diào)節(jié)器109a、109b和109c均連接至包括多個LED的電路，其中所述多個LED彼此串聯(lián)連接。所述削波器調(diào)節(jié)器109接收來自主電源電路102的次級側(cè)的直流電壓，并且對所述直流電壓執(zhí)行直流-直流功率轉(zhuǎn)換處理。然后，在穩(wěn)壓處理中把作為直流-直流功率轉(zhuǎn)換處理結(jié)果獲得的直流電壓依照檢測流經(jīng)每個LED的電流電平的結(jié)果來進(jìn)行穩(wěn)定。把穩(wěn)定后的電壓作為驅(qū)動電壓施加到LED以便從每個LED中發(fā)光。
在這個結(jié)構(gòu)中，所述削波器調(diào)節(jié)器109彼此并聯(lián)連接，以便與例如下述兩種情況保持一致，即，在LED數(shù)目相對大以便形成較大尺寸屏幕的液晶顯示設(shè)備的情況，以及要求相對高的電平作為直流電平來生成必需的高亮度的情況。也就是說，在包括大量待驅(qū)動的LED的結(jié)構(gòu)和如上所述要求大電流的結(jié)構(gòu)中，如果只有一個削波器調(diào)節(jié)器109用于驅(qū)動多個LED串聯(lián)連接電路，則單個削波器調(diào)節(jié)器109自身的電路尺寸非常大，并且為了解決此問題，把多個削波器調(diào)節(jié)器109彼此并聯(lián)連接。
如果使用如上所述的包括LED的背光部110，那么削波器調(diào)節(jié)器109接收來自主電源電路102的直流電壓，并且對所述直流電壓執(zhí)行直流-直流功率轉(zhuǎn)換處理。然后，把作為直流-直流功率轉(zhuǎn)換處理結(jié)果獲得的直流電壓用作背光部110的直流電源。
應(yīng)當(dāng)注意，Hei(實(shí)開平)2-79182號日本已公開專利公開了一種與反相器電路有關(guān)的技術(shù)，所述技術(shù)是為把熒光管用作顯示設(shè)備光源的情況而提供的。
另外，第2002-244103號日本已公開專利公開了一種與削波器調(diào)節(jié)器有關(guān)的技術(shù)，所述技術(shù)是為把LED用作光源的情況而提供的。
順便提及，如先前圖7所示，在主電源電路102的后一級中提供了反相器電路104。由此，提供給反相器電路104的功率是在主電源電路102中執(zhí)行功率轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果。然后，為了生成用于驅(qū)動背光部105的交流電壓，所述反相器電路104再次執(zhí)行功率轉(zhuǎn)換處理。
也就是說，在圖7中示出的常規(guī)結(jié)構(gòu)中，為了驅(qū)動背光部105，在主電源電路102和反相器電路104中分別執(zhí)行兩個功率轉(zhuǎn)換處理。
此外，在圖8中示出的結(jié)構(gòu)的情況下，為了驅(qū)動背光部110，在主電源電路102和削波器調(diào)節(jié)器109中分別執(zhí)行兩個直流-直流功率轉(zhuǎn)換處理。
通過如上所述執(zhí)行多個功率轉(zhuǎn)換處理，功率轉(zhuǎn)換效率降低了，由此功率損失增加了。
尤其是近年來，液晶顯示器領(lǐng)域的技術(shù)革命增加了顯示屏的尺寸，由此用于驅(qū)動背光的功耗隨之增加，從而使設(shè)備的功耗總體上增加了。例如，對于40英寸的屏幕大小來說，在某些情況下，總體上設(shè)備的功耗大約為250瓦。在近年來制造的顯示設(shè)備具有較大屏幕的情況下，功耗達(dá)到了相對高的級別。
另外，在此情況下，隨著顯示屏增大以及反相器電路104和削波器調(diào)節(jié)器109的功耗增加，因此，需要與主電源電路102的大功率保持一致。也就是說，由于在主電源電路102之后的級中提供反相器電路104和削波器調(diào)節(jié)器109，所以隨著反相器電路104和削波器調(diào)節(jié)器109的功耗增加，主電源電路102的功率也增加一個與之保持一致的量。
由此，在圖7和8示出的常規(guī)結(jié)構(gòu)中，隨著顯示屏尺寸的增加，主電源電路102的尺寸也增大了，從而主電源電路102的電路制造成本也變得更高了。
另外，如上所述，通過與主電源電路102的大功率保持一致，由于實(shí)際功率損失而散失的熱量增加。為了與散失熱量的增加保持一致，需要保留足夠大的空間用作對于散失熱量的防范措施，或者通過提供冷卻風(fēng)扇來設(shè)置防范措施。
然而，如果提供空間作為對于散失熱量的防范措施，那么所述空間必然導(dǎo)致設(shè)備的較大尺寸。另外，如果提供冷卻風(fēng)扇，那么風(fēng)扇的操作音將會是用戶感覺不適的來源。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決如上所述的問題，本發(fā)明提供了一種具有如下結(jié)構(gòu)的電源設(shè)備。
首先，所述電源設(shè)備具有輸入電壓生成部，用于根據(jù)輸入交流電壓生成直流輸入電壓；以及第一功率轉(zhuǎn)換部，包括用于接收直流輸入電壓的初級側(cè)，以及與初級側(cè)絕緣并且用于生成待提供給預(yù)定負(fù)載的直流電源電壓的次級側(cè)，其中所述直流電源電壓是執(zhí)行直流-直流功率轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果。
其次，所述電源設(shè)備包括第二功率轉(zhuǎn)換部，所述第二功率轉(zhuǎn)換部包括用于接收直流輸入電壓的初級側(cè)，以及與初級側(cè)絕緣并且用于生成待提供給背光部的交流電壓的次級側(cè)，其中所述交流電壓是基于直流輸入電壓的直流-交流轉(zhuǎn)換進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果。
另外，所述電源設(shè)備還包括顯示部，用于通過使用背光部來顯示圖像。
根據(jù)本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)，所述第二功率轉(zhuǎn)換部通過直接輸入由所述輸入電壓生成部生成的直流輸入電壓，而不是輸入由所述第一功率轉(zhuǎn)換裝置生成的直流輸出電壓，來進(jìn)行操作。
也就是說，本發(fā)明不采用其中多次執(zhí)行功率轉(zhuǎn)換處理的電路結(jié)構(gòu)。
如上所述，依照本發(fā)明，用于生成用來驅(qū)動顯示設(shè)備的背光部的電壓的結(jié)構(gòu)不包括用于多次執(zhí)行功率轉(zhuǎn)換處理的電路。由此，電源設(shè)備的功耗可以減少為一個小于常規(guī)結(jié)構(gòu)的值。
另外，依照本發(fā)明，所述第一功率轉(zhuǎn)換部以及第二功率轉(zhuǎn)換部沒有彼此串聯(lián)連接。相反，它們彼此相連以便形成用于接收所述直流輸入電壓的并聯(lián)電路。由此，由所述第一功率轉(zhuǎn)換部消耗的功率不取決于第二功率轉(zhuǎn)換部的功耗。因此，即使連接至第二功率轉(zhuǎn)換部的負(fù)載中的功耗增加了，也不再必需增大所述第一功率轉(zhuǎn)換部的容量。


圖1是示出了依照本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備中采用的電源設(shè)備的簡化結(jié)構(gòu)的圖表；圖2是示出了依照所述第一實(shí)施例的電源設(shè)備中采用的整流/平滑電路的典型結(jié)構(gòu)的電路圖；圖3是示出了依照所述第一實(shí)施例的電源設(shè)備中采用的反相器的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖4是示出了依照所述第一實(shí)施例的電源設(shè)備的另一簡化結(jié)構(gòu)的電路圖；圖5是示出了依照所述第一實(shí)施例的電源設(shè)備中采用的PFC轉(zhuǎn)換器電路的典型結(jié)構(gòu)的電路圖；圖6是示出了依照本發(fā)明第二實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備中采用的電源設(shè)備的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖7是示出了采用基于熒光管的背光部的常規(guī)液晶顯示設(shè)備中采用的電源設(shè)備的簡化結(jié)構(gòu)的框圖；并且圖8是示出了采用基于LED的背光部的常規(guī)液晶顯示設(shè)備中采用的電源設(shè)備的簡化結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實(shí)施例方式
下面將描述實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在隨后的描述中，把優(yōu)選的實(shí)施例均簡稱為實(shí)施例。
圖1是示出了這樣一種結(jié)構(gòu)的框圖，所述結(jié)構(gòu)包括充當(dāng)向顯示設(shè)備20供電的電源的電源設(shè)備10的簡化結(jié)構(gòu)，所述顯示設(shè)備20例如是依照第一實(shí)施例的液晶顯示設(shè)備。
首先，依照所述實(shí)施例的電源設(shè)備10起到液晶顯示設(shè)備的電源部的作用。把由所述電源設(shè)備10生成的電源電壓提供給對應(yīng)于每個均由直流電源驅(qū)動以便進(jìn)行操作的多種電路的負(fù)載3，并且提供給由交流電壓驅(qū)動的背光部5。所述背光部5向用作顯示部6的液晶顯示單元的板背面照射光，由此使所述液晶顯示部顯示圖像。
在圖1中示出的結(jié)構(gòu)中，整流/平滑部1整流并且平滑所輸入的商用交流電源AC，以便生成直流輸入電壓Ei。
所述整流/平滑部1具有圖2中示出的典型結(jié)構(gòu)。圖2中示出的結(jié)構(gòu)包括橋接整流電路Di和平滑電容器C1。所述橋接整流電路Di具有4個整流二極管D1至D4。所述平滑電容器C1是用于平滑由橋接整流電路Di生成的整流輸出的電容器。
如圖中所示，橋接整流電路Di的正極輸入端子與商用交流電源AC的正極線相連。另一方面，所述橋接整流電路Di的正極輸出端子與平滑電容器C1的正極端子相連。所述平滑電容器C1的負(fù)極端子與所述初級側(cè)的地線相連。所述橋接整流電路Di的負(fù)極輸入端子也與所述初級側(cè)的地線相連。所述橋接整流電路Di的負(fù)極輸出端子與商用交流電源AC的負(fù)極線相連。
在具有如上所述的結(jié)構(gòu)的整流/平滑部1中，在商用交流電源AC的輸入電壓的正極性的半個周期期間，所述整流二極管D1和D3處于導(dǎo)電狀態(tài)，將其已整流的輸出充電到所述平滑電容器C1中。另一方面，在商用交流電源AC的輸入電壓的負(fù)極性的半個周期期間，所述整流二極管D2和D4處于導(dǎo)電狀態(tài)，將其已整流的輸出充電到所述平滑電容器C1中。
也就是說，在商用交流電源AC的輸入電壓的正極性的半個周期和負(fù)極性的半個周期期間，將已整流的輸出充電到平滑電容器C1中，以便基于全波整流來執(zhí)行整流和平滑操作。作為這種整流和平滑操作的結(jié)果，在平滑電容器C1的端子處獲得直流電平等于商用交流電源AC的振幅的直流輸入電壓Ei。此結(jié)構(gòu)可以說成是用于通過采用所謂的電容器輸入法來生成直流輸入電壓Ei的結(jié)構(gòu)。
應(yīng)當(dāng)注意，所述整流/平滑部1的結(jié)構(gòu)不局限于在圖2中示出的結(jié)構(gòu)。也就是說，還可以采用其它結(jié)構(gòu)作為用于實(shí)現(xiàn)電容器輸入法的結(jié)構(gòu)。例如，所述結(jié)構(gòu)可以作為倍增電壓整流/平滑電路來實(shí)現(xiàn)。
在此實(shí)施例的情況下，主電源電路2和反相器電路4并聯(lián)連接至整流/平滑部1，如圖1所示。
所述主電源電路2包括位于商用交流電源AC一側(cè)和負(fù)載3一側(cè)之間的絕緣變壓器。所述主電源電路2采用所謂的切換轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)，所述切換轉(zhuǎn)換器包括位于絕緣變壓器初級側(cè)上的切換裝置以及位于絕緣變壓器次級側(cè)上的整流/平滑電路。所述主電源電路2中采用的充當(dāng)切換轉(zhuǎn)換器的切換裝置切換從所述整流/平滑部1接收的直流輸入電壓Ei。切換操作的結(jié)果激勵絕緣變壓器的次級側(cè)上的輸出。然后所述絕緣變壓器的次級側(cè)上的整流/平滑電路整流并且平滑在絕緣變壓器的次級側(cè)上激勵的輸出，以便生成附圖中示出的作為操作電源(直流電源電壓)提供給負(fù)載3的直流電壓。
反相器電路4還接收來自整流/平滑部1的直流輸入電壓，以便生成用于驅(qū)動所述背光部5的交流電壓。
具體而言，所述反相器電路4具有如下結(jié)構(gòu)。所述反相器電路4的初級側(cè)接收由整流/平滑部1生成的直流輸入電壓Ei，而不是依照直流絕緣方式與所述商用交流電源AC絕緣。然后以這種方式把由反相器電路4的初級側(cè)接收到的直流輸入電壓Ei進(jìn)行DC→AC功率轉(zhuǎn)換處理，以便在次級側(cè)上生成交流電壓，其中所述次級側(cè)依照直流絕緣方式與所述商用交流電源AC絕緣。
在圖3中示出了反相器電路4的典型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
在圖3中示出的結(jié)構(gòu)是獨(dú)立的激勵結(jié)構(gòu)，其中切換裝置Q1和Q2根據(jù)控制/驅(qū)動電路4a的控制來驅(qū)動，如圖中所示，以便生成用于驅(qū)動所述背光部5的交流電壓。由反相器電路4驅(qū)動的背光部5通常包括4個熒光管14，其分別由參考標(biāo)記14a至14d表示，如圖中所示。
首先，將由圖1所示的整流/平滑部1生成的直流輸入電壓Ei被施加到圖3中所示的結(jié)構(gòu)中的端子t1和t2之間。
所述端子t1與充當(dāng)切換裝置Q1的MOS-FET的漏極相連。所述切換裝置Q1的源極與充當(dāng)切換裝置Q2的另一MOS-FET的漏極相連。
所述切換裝置Q2的源極與端子t2相連。
切換裝置Q1和Q2的柵極接收來自控制/驅(qū)動電路4a的控制信號。
所述控制/驅(qū)動電路4a是用于執(zhí)行交替地導(dǎo)通和關(guān)閉切換裝置Q1和Q2的控制的編程IC(集成電路)。
切換裝置Q1的源極與切換裝置Q2的切換輸出點(diǎn)之間的接合點(diǎn)分別與圖中所示的變壓器T1的初級繞組Na1的端子和變壓器T2的初級繞組Nb1的端子相連。初級繞組Na1的另一個端子經(jīng)由電容器C2與端子t2相連。以同樣的方式，初級繞組Nb1的另一個端子也經(jīng)由電容器C2與端子t2相連。
在此結(jié)構(gòu)中，變壓器T1的初級繞組Na1和變壓器T2的初級繞組Nb1兩個都不與商用交流電源AC絕緣。也就是說，在此結(jié)構(gòu)中，正如可以從在端子t1和t2之間施加直流輸入電壓Ei這一事實(shí)中看出的那樣，在沒有依照直流絕緣方式與商用交流電源AC絕緣的初級側(cè)上，存在以所述反相器電路4中采用的初級繞組Na1和Nb1開始的前一級。
由此，利用具有如上所述的結(jié)構(gòu)的反相器電路4，在后一級中提供的背光部5充當(dāng)次級側(cè)上的負(fù)載，用于確保直流絕緣狀態(tài)，其中所述次級側(cè)依照直流絕緣方式通過變壓器T1和T2與所述初級側(cè)絕緣。由此，在變壓器T1和T2中，需要例如通過分別在變壓器T1的初級繞組Na1和次級繞組Na2之間分配足夠的間隙并且在變壓器T2的初級繞組Nb1和次級繞組Nb2之間分配足夠的間隙，在初級和次級狀態(tài)之間保持足夠的直流絕緣狀態(tài)。
如圖中所示，變壓器T1的次級繞組Na2的一個端子與電容器CC1和CC2相連，所述電容器CC1和CC2就所述端子而言形成并聯(lián)電路，由此作為用于限制流經(jīng)次級繞組Na2的電流的電路。所述電容器CC1與熒光管14a的一個端子相連，而電容器CC2與熒光管14b的一個端子相連。
熒光管14a的另一個端子和熒光管14b的另一個端子與次級繞組Na2的另一個端子相連。
同理，如圖中所示，變壓器T2的次級繞組Nb2的一個端子與電容器CC3和CC4相連，其中所述電容器CC3和CC4形成并聯(lián)電路。所述電容器CC3與熒光管14c的一個端子相連，而電容器CC4與熒光管14d的一個端子相連。熒光管14c的另一個端子和熒光管14d的另一個端子與次級繞組Nb2的另一個端子相連。
反饋電路4b接收由檢測電路4c檢測到的管電壓并且整流所述電壓的峰值，其中所述電壓在圖中作為熒光管14d的電壓示出。然后，所述反饋電路4b把作為整流結(jié)果而獲得的電壓提供至所述控制/驅(qū)動電路4a。根據(jù)這個表示已調(diào)節(jié)的光信號的電壓，所述控制/驅(qū)動電路4a把由熒光管14a至14d發(fā)射的光量控制為一個恒定值。
應(yīng)當(dāng)注意，所述反饋電路4b例如通過使用光耦合器來使初級和次級側(cè)彼此絕緣。
在具有如上所述的結(jié)構(gòu)的反相器電路4中，施加在端子t1和t2之間的直流輸入電壓Ei通過切換裝置Q1和Q2來接通和關(guān)閉，依照由控制/驅(qū)動電路4執(zhí)行的控制交替地導(dǎo)通和關(guān)閉切換裝置Q1和Q2。把作為切換操作的結(jié)果輸出的電壓分別提供給變壓器T1和T2中采用的初級繞組Na1和Nb1。
通過如上所述那樣把切換輸出提供給初級繞組Na1和Nb1，依照初級繞組Na1和Nb1的卷繞比、在高電平時沿所述次級繞組Na2和Nb2激勵交流電壓。沿所述次級繞組Na2和Nb2激勵的交流電壓使電流流過熒光管14a至14d。因此，從熒光管14a到14d的每一個中均發(fā)出光。
應(yīng)當(dāng)注意，雖然所述反相器電路4采用了獨(dú)立的激勵方法，但是還可以采用自激勵技術(shù)。
如上所述，在第一個實(shí)施例中，所述主電源電路2和反相器電路4彼此并聯(lián)連接至所述整流/平滑部1。由此，在這種結(jié)構(gòu)中，可以不經(jīng)由所述主電源電路2來獲得用于驅(qū)動背光部5的交流電壓。因此，所述主電源電路2不會遭受到由于生成用于驅(qū)動背光部5的交流電壓而造成的功率損失。
另外，由于用于驅(qū)動所述背光部5的交流電壓可以通過只在反相器電路4中執(zhí)行一次功率轉(zhuǎn)換處理來獲得，所以與圖7中示出的常規(guī)結(jié)構(gòu)相比，電源設(shè)備中遭受到的功率損失能夠得以減小為較小的值。
根據(jù)如下表達(dá)式來說明功率損失的減少。
首先，讓我們假定符號η1表示主電源電路的功率轉(zhuǎn)換效率，符號η2表示反相器電路的功率轉(zhuǎn)換效率，符號P1表示除背光部5之外的所有負(fù)載的負(fù)載功率，而符號P2表示背光部5的負(fù)載功率。在該情況下，在圖7中示出的常規(guī)結(jié)構(gòu)的輸入功率可以表示為(1/η1)P1+(1/η1η2)P2另一方面，依照圖1所示的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的輸入功率可以表示為(1/η1)P1+(1/η2)P2
其中，表示主電源電路2的功率轉(zhuǎn)換效率的符號η1和表示反相器電路的功率轉(zhuǎn)換效率的符號η2的量值與圖6中所示的結(jié)構(gòu)中的量值相同。
也就是說，在包括在如圖7所示的主電源電路的后一級中提供的反相器電路的結(jié)構(gòu)中，在所述反相器電路的輸出端、沿用于獲得交流電壓的路徑的功率轉(zhuǎn)換效率是主電源電路的功率轉(zhuǎn)換效率和反相器電路的功率轉(zhuǎn)換效率的乘積。由此，沿所述路徑的功率轉(zhuǎn)換效率實(shí)質(zhì)上由于相乘而減小了。
另一方面，在所述實(shí)施例的情況下，沿用于獲得交流電壓的路徑的功率轉(zhuǎn)換效率只取決于所述反相器電路。由此，所述功率轉(zhuǎn)換效率可以保持為一個高于圖7所示的常規(guī)電源電路的效率的值。也就是說，與常規(guī)的電源電路相比，功率損失較小。
由于沿用于獲得交流電壓的路徑的功率轉(zhuǎn)換效率可以保持為一個高于常規(guī)電源電路的效率的值，其中所述交流電壓用于驅(qū)動背光部，所以由背光部的負(fù)載功率P2的增加引起的功率損失可以被抑制為一個小于常規(guī)電源設(shè)備的功率損失的量，其中背光部的負(fù)載功率P2的增加是因?yàn)轱@示屏尺寸的增大而造成的。
也就是說，在該情況下，圖7所示的結(jié)構(gòu)和依照所述實(shí)施例的電源設(shè)備10之間在輸入功率方面的差異可以表示為(1/η1η2-1)P2正如從上面的表達(dá)式中顯然可以看出的那樣，背光部的負(fù)載功率P2越大，常規(guī)結(jié)構(gòu)和依照所述實(shí)施例的電源設(shè)備10之間在輸入功率方面的差異就越大。
由此可以清楚的是，利用依照所述實(shí)施例的電源設(shè)備10，與常規(guī)結(jié)構(gòu)相比較，屏幕顯示的尺寸越大，并且由此反相器電路4的功耗越大，功率損失減少的效果就越好。
另外，如上所述，由于用于驅(qū)動背光部5的交流電壓可以不經(jīng)由主電源電路2來獲得，所以不再必需與主電源電路2的不斷增加的功率保持一致，即使顯示屏的尺寸增大也一樣。由此，主電源電路2中因顯示屏尺寸增大而散失的熱量不再增加。因此，不再象利用常規(guī)電源設(shè)備的情況下那樣必須分配足夠的空間作為處理散失熱量的防范措施。據(jù)此，顯示設(shè)備的規(guī)?？s小是可能的。
另外，不再必需提供用于處理散失熱量的冷卻風(fēng)扇。由此能夠擺脫作為用戶遭受不適來源的風(fēng)扇的操作音。
在這之上，由于所述主電源電路2不再需要向背光部5供電，所以所述主電源電路2的電源規(guī)格只需要取決于負(fù)載3的條件。由此，能夠容易地使主電源電路2的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化。
另一方面，在圖7所示的常規(guī)結(jié)構(gòu)的情況下，主電源電路2的電源規(guī)格還特別取決于背光部105的類型(顯示板的類型)。這是因?yàn)樗鲋麟娫措娐?的電源規(guī)格取決于反相器電路的規(guī)格，并且所述反相器電路的規(guī)格需要依照背光部105的類型(顯示板的類型)來進(jìn)行修改。由此，無法容易地使主電源電路2的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化。
在常規(guī)的結(jié)構(gòu)中，由于下列原因，所述主電源電路和反相器電路無法象在利用上述實(shí)施例的情況下那樣連接以便形成并聯(lián)電路。
在常規(guī)的液晶顯示設(shè)備領(lǐng)域中，具有尺寸在15至17英寸范圍內(nèi)的小屏幕的顯示設(shè)備占多數(shù)。由此，所述反相器電路的功耗相對小。據(jù)此，在常規(guī)結(jié)構(gòu)的情況下，在生成用于驅(qū)動背光部的交流電壓的處理所遭受的功率損失可以被抑制在相對低的級別。為此，包括從主電源電路輸入電能的非絕緣反相器的常規(guī)結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的，由于此結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生成本增加和電路空間增大的問題，所以提供了更多優(yōu)點(diǎn)。
首先因?yàn)橐壕э@示設(shè)備的屏幕近年來已經(jīng)不斷增大，這使背光部的功耗增加，因此本發(fā)明的思想已經(jīng)被采用了。
也就是說，近年來，通常具有40英寸屏幕尺寸類型的顯示設(shè)備已經(jīng)變得非常普及。然而，具有40英寸屏幕尺寸類型的某些顯示設(shè)備具有功耗約為200瓦的背光部反相器。如果背光部反相器具有如上所述的大功耗，那么如果把采用背光部反相器的顯示設(shè)備設(shè)計到常規(guī)結(jié)構(gòu)中，那么每一功率轉(zhuǎn)換處理中遭受的功率損失量也增加至相對較大的值。由此，常規(guī)的結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)大量問題。
本發(fā)明的思想作為一種用于解決所述問題的技術(shù)而被采用。通過把本發(fā)明應(yīng)用于如上所述的液晶顯示設(shè)備，可以獲得功率損失減少的效果，并且顯示屏尺寸越大，功率損失減少的效果越好。由此，在與諸如顯示屏幕尺寸增大之類的未來環(huán)境改變保持一致的過程中，本發(fā)明的重要性也隨之增大。
接下來，說明每個均充當(dāng)?shù)谝粚?shí)施例的改進(jìn)型的電源設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖4是示出了依照所述第一實(shí)施例的電源設(shè)備11的另一簡化結(jié)構(gòu)的框圖。
在所述電源設(shè)備11中，采用PFC(功率因數(shù)校正)轉(zhuǎn)換器電路7代替圖1所示的整流/平滑部1。也就是說，作為用于消除電源諧波失真的防范措施之一，例如，在主電源電路之前的一級中提供用于改善功率因數(shù)的轉(zhuǎn)換器。由此，所述電源設(shè)備11包括位于主電源電路2之前以及位于反相器電路4之前的一級中的PFC轉(zhuǎn)換器電路7。
圖5中示出了PFC轉(zhuǎn)換器電路7的典型結(jié)構(gòu)。
該圖示出的PFC轉(zhuǎn)換器電路7是采用PWM控制方法的升壓轉(zhuǎn)換器。所述PFC轉(zhuǎn)換器電路7以接近于1的功率因數(shù)進(jìn)行操作，以便使直流輸入電壓Ei穩(wěn)定。
首先，如圖中所示，把由商用交流電源AC生成的交流輸入電壓VAC提供給PFC轉(zhuǎn)換器電路7中采用的橋接整流電路Di的輸入端子。在并聯(lián)至橋接電路的橋接整流電路Di的正負(fù)極線之間連接有輸出電容器Co。把由橋接整流電路Di生成的整流輸出提供給輸出電容器Co。由此，如圖中所示，在輸出電容器Co的端子之間獲得直流輸入電壓Ei。
把直流輸入電壓Ei提供給如圖4所示的主電源電路2和反相器電路4。
如圖中所示的用于改善功率因數(shù)的結(jié)構(gòu)包括電感器L、高速恢復(fù)二極管D和切換電路Q3。
所述電感器L和高速恢復(fù)二極管D作為串聯(lián)電路連接在橋接整流電路Di的正極輸出端子和輸出電容器Co的正極端子之間。
把MOS-FET選擇作為切換裝置Q3。如圖中所示，所述切換裝置Q3連接在橋接整流電路Di的負(fù)極線和電感器L與高速恢復(fù)二極管D間的連接點(diǎn)之間。
切換裝置Q3由圖中未示出的驅(qū)動控制電路來驅(qū)動。
所述驅(qū)動控制電路通常基于交流輸入電壓VAC以及直流輸入電壓Ei的差動來執(zhí)行PWM控制，以便在切換裝置Q3的接通(on)期間進(jìn)行改變。把切換裝置Q3的接通(on)期間稱為切換裝置Q3的工作期(duty)。作為控制的結(jié)果，流向橋接整流電路Di的交流輸入電流的波形與交流輸入電壓VAC的波形相匹配。也就是說，所述功率因數(shù)得以改善以便接近于1。
另外，在該情況下，切換裝置Q3的工作期(duty)(或者接通期間)還依照直流輸入電壓Ei的差動來改變。由此，直流輸入電壓Ei中的變化也得以抑制。也就是說，所述直流輸入電壓Ei由此得以穩(wěn)定。
此外，在這個電源設(shè)備11的改進(jìn)型中，所述反相器電路4不經(jīng)由主電源電路2生成用于驅(qū)動背光部的交流電壓。由此，在生成用于驅(qū)動背光部的交流電壓的處理中遭受的功率損失可以減少為一個小于常規(guī)結(jié)構(gòu)所遭受的功率損失的量。也就是說，在該情況下，與圖7中所示的常規(guī)結(jié)構(gòu)相比較，即使把等效于PFC轉(zhuǎn)換器電路7的電路用于常規(guī)結(jié)構(gòu)中，其功耗也較小。
另外，在采用PFC轉(zhuǎn)換器電路7的結(jié)構(gòu)的情況下，提供給所述主電源電路2和反相器電路4的直流輸入電壓Ei得以穩(wěn)定。由此，可以在把穩(wěn)定的直流輸入電壓提供給反相器電路4的假定之下來設(shè)計所述反相器電路4。因此，由于反相器電路4的設(shè)計更加簡單，所以如果考慮將其與用于改善功率因數(shù)的結(jié)構(gòu)組合，那么從實(shí)用的觀點(diǎn)來看，所述反相器電路4是非常有益的。
圖6是示出了依照本發(fā)明第二實(shí)施例的電源設(shè)備12的簡化結(jié)構(gòu)的電路圖。應(yīng)當(dāng)注意，圖6中示出的部分作為早先在圖1中示出的它們各自的對應(yīng)物相同的部分，由與所述對應(yīng)物相同的參考標(biāo)記來表示，并且不再重復(fù)對它們的說明。
在圖6中示出的電源設(shè)備12也用作液晶顯示設(shè)備21的電源部。也就是說，如圖中所示，所述電源設(shè)備12向負(fù)載3和背光部15提供驅(qū)動功率。
另外，在該情況下，液晶顯示設(shè)備21的背光部15采用LED。所述電源設(shè)備12向背光部15提供直流驅(qū)動電流。
用于向背光部15提供直流驅(qū)動電流的結(jié)構(gòu)包括多個直流-直流轉(zhuǎn)換器9a、9b和9c。
在該情況下，所述背光部15具有多個串聯(lián)電路，每一串聯(lián)電路均包括預(yù)定的多個LED，所述LED彼此串聯(lián)連接。作為用于分別向包括預(yù)定的多個LED的串聯(lián)電路提供直流電流的串聯(lián)電路，提供了多個直流-直流轉(zhuǎn)換器9a、9b和9c。
如圖中所示，把由整流/平滑部1生成的直流輸入電壓提供給直流-直流轉(zhuǎn)換器9a、9b和9c的初級側(cè)，并且直流-直流轉(zhuǎn)換器9a、9b和9c的初級側(cè)不與商用交流電源AC絕緣。也就是說，與圖1中所示的結(jié)構(gòu)中采用的反相器電路4非常類似，所述直流-直流轉(zhuǎn)換器9a、9b和9c與主電源電路2并聯(lián)地連接至整流/平滑部1。
另外，幾乎依照與主電源電路2的結(jié)構(gòu)相同的方式，直流-直流轉(zhuǎn)換器9a、9b和9c中的每一個均包括用于使商用交流電源側(cè)和負(fù)載側(cè)彼此絕緣的絕緣變壓器。在絕緣變壓器的初級側(cè)上，提供了切換裝置和用于驅(qū)動所述切換裝置的驅(qū)動電路，而在絕緣變壓器的次級側(cè)上，提供有整流/平滑電路以便形成切換轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)。也就是說，提供給初級側(cè)的直流輸入電壓歷經(jīng)直流-直流功率轉(zhuǎn)換處理，以便在次級側(cè)上生成另一直流電壓。
另外，直流-直流轉(zhuǎn)換器9a、9b和9c中的每一個還包括控制系統(tǒng)，用于使待提供給串聯(lián)電路的直流電流穩(wěn)定，其中所述串聯(lián)電路由預(yù)定的多個LED組成。這種電流穩(wěn)定控制系統(tǒng)通常具有用于檢測流經(jīng)由LED組成的串聯(lián)電路的電流電平的檢測電路4d、4e和4f，并且具有用于把檢測電路檢測到的電壓經(jīng)由由絕緣變壓器提供的絕緣作用反饋回所述初級側(cè)的反饋電路4g、4h和4i。在此結(jié)構(gòu)中，依照由檢測電路檢測到的并且由反饋電路提供的電壓，在由驅(qū)動電路執(zhí)行的控制之下來改變由驅(qū)動電路提供至切換裝置的驅(qū)動信號的切換頻率。
此外，在依照如上所述的第二實(shí)施例的電源設(shè)備12的結(jié)構(gòu)中，在主電源電路2之后的一級中后方位置不沒有提供用于生成驅(qū)動液晶顯示設(shè)備中采用的背光部的電源電壓的功率轉(zhuǎn)換裝置，而是在整流/平滑部1之后的一級中與主電源電路2并聯(lián)地提供于整流/平滑部1的后方位置處提供功率轉(zhuǎn)換裝置。也就是說，在依照第二實(shí)施例的電源設(shè)備12的結(jié)構(gòu)中，可以通過在每個直流-直流轉(zhuǎn)換器9a、9b和9c每個中只執(zhí)行一次功率轉(zhuǎn)換處理來獲得用于驅(qū)動背光部的電源電壓。由此，由電源設(shè)備承擔(dān)遭受的功耗功率損失可以被減少為一個小于圖8所示的常規(guī)結(jié)構(gòu)中的功耗功率損失的值。
另外，在依照第二實(shí)施例的電源設(shè)備12中，可以不經(jīng)由主電源電路2來獲得用于驅(qū)動背光部15的直流電壓。由此，不再必需處理作為由于顯示設(shè)備尺寸增大而引起的功率而使得主電源電路2消耗的功率增加的問題。
在這之上，如上所述，直流-直流轉(zhuǎn)換器9a、9b和9c與主電源電路2并聯(lián)地連接至整流/平滑部1。由此，在依照第二實(shí)施例的電源設(shè)備12中，與圖8中作為常規(guī)結(jié)構(gòu)示出的結(jié)構(gòu)相比較，用于驅(qū)動背光部的功耗越大，所獲得的功率損失減少的效果越好。
另外，在該情況下，所述主電源電路2不再需要向背光部15供電。由此，主電源電路2的電源規(guī)格只需要依賴于負(fù)載3的條件。
應(yīng)當(dāng)注意，在第二實(shí)施例中，提供了并聯(lián)連接的多個直流-直流轉(zhuǎn)換器9。這是因?yàn)?，如果多個彼此相連以便形成串聯(lián)電路的LED將僅由一個直流-直流轉(zhuǎn)換器9來驅(qū)動，那么直流-直流轉(zhuǎn)換器9的尺寸將增大，就象是在利用圖8所示的結(jié)構(gòu)的情況下那樣，其中在圖8所示的結(jié)構(gòu)中，如果多個彼此相連以便形成串聯(lián)電路的LED將僅由一個削波器調(diào)節(jié)器109來驅(qū)動，那么削波器調(diào)節(jié)器109的尺寸將增大。
另外，特別是在該情況下，把多個直流-直流轉(zhuǎn)換器9相連以便形成并聯(lián)電路。由此，與只采用一個直流-直流轉(zhuǎn)換器9的結(jié)構(gòu)相比較，對于每個直流-直流轉(zhuǎn)換器9而言，絕緣變壓器的磁心尺寸和持久電壓可以減小由此得到小型設(shè)備。因此，可以使直流-直流轉(zhuǎn)換器9a、9b和9c的總尺寸的增加變得無限小。
在這之上，依照與早先通過參照圖4和5描述的改進(jìn)型相同的方式，依照第二實(shí)施例的電源設(shè)備12可以采用PFC轉(zhuǎn)換器電路7代替整流/平滑部1，即便采用PFC轉(zhuǎn)換器電路7的電源設(shè)備12沒有在任何附圖中示出也一樣。
所述第二實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了這樣一種典型的結(jié)構(gòu)，其中提供了多個LED來形成每個均與直流-直流轉(zhuǎn)換器9相關(guān)聯(lián)的串聯(lián)連接電路。作為這種結(jié)構(gòu)的替代，對于每個均包括多個LED的串聯(lián)電路來說，還可以只把一個直流-直流轉(zhuǎn)換器與主電源電路2并聯(lián)地連接至整流/平滑部1。在該情況下，在直流-直流轉(zhuǎn)換器9內(nèi)部并聯(lián)地提供每個均與一個串聯(lián)電路相關(guān)聯(lián)的多個絕緣變壓器，以便形成多個DC電壓生成系統(tǒng)。在直流電壓生成系統(tǒng)中的每個絕緣變壓器的次級側(cè)上，為與所述絕緣變壓器相關(guān)聯(lián)的串聯(lián)電路生成直流電壓。
作為其它替代方式，還可以只把一個直流-直流轉(zhuǎn)換器與主電源電路2并聯(lián)地連接至整流/平滑部1，但是提供有每個均與一個串聯(lián)電路相關(guān)聯(lián)的多個絕緣變壓器，以便在直流-直流轉(zhuǎn)換器9的內(nèi)部形成串聯(lián)電路，由此在所述次級側(cè)上形成許多直流電壓生成系統(tǒng)。
在如上所述直流-直流轉(zhuǎn)換器9包括多個絕緣變壓器的情況下，在每個變壓器的次級側(cè)上，通常檢測流經(jīng)由LED組成的串聯(lián)電路的電流電平，并且依照檢測結(jié)果，在所述次級側(cè)上生成的電壓得以穩(wěn)定。如果采用了這種結(jié)構(gòu)，那么與形成并聯(lián)電路的多個直流-直流轉(zhuǎn)換器9非常類似，流經(jīng)由LED組成的每一串聯(lián)電路的直流電流得以穩(wěn)定。
應(yīng)當(dāng)注意，依照迄今為止所說明的實(shí)施例，由本發(fā)明提供的電源設(shè)備起到液晶顯示設(shè)備的電源部的作用。在這些實(shí)施例中，所述反相器電路4或者直流-直流轉(zhuǎn)換器9分別生成用于驅(qū)動所述背光部的交流電壓或者直流電壓。然而，本發(fā)明還可以應(yīng)用于各種各樣的結(jié)構(gòu)中，其中，例如第二功率轉(zhuǎn)換裝置生成用于驅(qū)動除背光部之外的負(fù)載的交流或者直流電源電壓。
另外，在所述實(shí)施例中，反相器電路4或者直流-直流轉(zhuǎn)換器9中采用的變壓器可以是電磁變壓器或者壓電變壓器。
權(quán)利要求
1.一種電源設(shè)備，包括輸入電壓生成部，用于根據(jù)輸入的交流電流生成直流輸入電壓；第一功率轉(zhuǎn)換部，包括用于接收所述直流輸入電壓的初級側(cè)，以及與所述初級側(cè)絕緣并且用于生成待提供給預(yù)定負(fù)載的直流電源電壓的次級側(cè)，其中所述直流電源電壓是對所述直流輸入電壓執(zhí)行直流-直流功率轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果；以及第二功率轉(zhuǎn)換部，包括用于接收所述直流輸入電壓的初級側(cè)，以及與所述初級側(cè)絕緣并且用于生成待提供給顯示設(shè)備的背光部的電源電壓的次級側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的電源設(shè)備，其中所述輸入電壓生成部是整流/平滑電路，其包括用于整流所述交流電流的二極管，以及用于平滑所述二極管的整流輸出的電容器，并且生成所述直流輸入電壓作為出現(xiàn)在所述電容器端子之間的電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的電源設(shè)備，其中所述輸入電壓生成部是功率因數(shù)改進(jìn)轉(zhuǎn)換器，用于生成穩(wěn)定的直流輸出電壓作為所述直流輸入電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的電源設(shè)備，還包括檢測部，用于檢測提供給所述背光部的電壓或者電流，并且包括反饋部，用于反饋由所述檢測部生成的檢測信號，其中所述第二功率轉(zhuǎn)換部具有用于切換所述直流輸入電壓的切換裝置，并且具有用于驅(qū)動所述切換裝置的驅(qū)動部；并且所述反饋部絕緣所述檢測信號，并且把所述已絕緣的檢測信號反饋至所述驅(qū)動部，以便穩(wěn)定所述電源電壓或者電流。
5.如權(quán)利要求1所述的電源設(shè)備，包括所述包含有多個所述背光部的顯示設(shè)備，其中，提供有與所述背光部數(shù)目一樣多的所述第二功率轉(zhuǎn)換部。
6.如權(quán)利要求4所述的電源設(shè)備，其中采用熒光管作為所述背光部；并且所述第二功率轉(zhuǎn)換部通過執(zhí)行直流-交流功率轉(zhuǎn)換處理來執(zhí)行功率轉(zhuǎn)換處理，以便生成待提供給所述熒光管的交流電源電壓。
7.如權(quán)利要求4所述的電源設(shè)備，其中采用發(fā)光二極管作為所述背光部；并且所述第二功率轉(zhuǎn)換部通過執(zhí)行直流-直流功率轉(zhuǎn)換處理來執(zhí)行功率轉(zhuǎn)換處理，以便生成待提供給所述發(fā)光二極管的直流電源電壓。
8.一種具有背光部以及除所述背光部之外的負(fù)載的顯示設(shè)備，所述顯示設(shè)備包括輸入電壓生成部，用于根據(jù)交流電流生成直流輸入電壓；第一功率轉(zhuǎn)換部，包括用于接收所述直流輸入電壓的初級側(cè)，以及與所述初級側(cè)絕緣并且用于生成待提供給所述負(fù)載的直流電源電壓的次級側(cè)，其中所述直流電源電壓是對所述直流輸入電壓執(zhí)行直流-直流功率轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果；第二功率轉(zhuǎn)換部，包括用于接收所述直流輸入電壓的初級側(cè)，以及與所述初級側(cè)絕緣并且用于生成待提供給所述背光部的電源電壓的次級側(cè)；以及用于通過使用所述背光部來顯示圖像的顯示部。
9.如權(quán)利要求8所述的電源設(shè)備，其中采用多個所述背光部作為所述顯示部的光源，并且提供有與所述背光部數(shù)目一樣多的所述第二功率轉(zhuǎn)換部。
10.如權(quán)利要求8所述的電源設(shè)備，其中采用熒光管作為所述背光部；并且所述第二功率轉(zhuǎn)換部通過執(zhí)行直流-交流功率轉(zhuǎn)換處理來執(zhí)行功率轉(zhuǎn)換處理，以便生成一交流電壓，作為待提供給所述熒光管的所述電源電壓。
11.如權(quán)利要求8所述的電源設(shè)備，其中采用發(fā)光二極管作為所述背光部；并且所述第二功率轉(zhuǎn)換部通過執(zhí)行直流-直流功率轉(zhuǎn)換處理來執(zhí)行功率轉(zhuǎn)換處理，以便生成一直流電壓，作為待提供給所述發(fā)光二極管的所述電源電壓。
全文摘要
提供了一種能夠減少用于背光驅(qū)動的電源單元的功率損失的液晶顯示設(shè)備。主電源電路和具有絕緣變壓器的反相器電路或者轉(zhuǎn)換器電路并聯(lián)連接到用于整流/平滑商用AC電源的輸入裝置。
文檔編號H02M7/538GK1826721SQ20048002069
公開日2006年8月30日 申請日期2004年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月17日
發(fā)明者小倉伸郎, 大山義樹, 鹿井信彥 申請人:索尼株式會社