專利名稱：一種帶能量恢復電路的等離子顯示器驅動電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種等離子顯示器驅動電路中節(jié)能電路的技術領域。
背景技術：
隨著數(shù)字高清晰度電視(HDTV)的興起，作為顯示終端的顯示屏客觀上必然向大屏幕、高分辨率的方向發(fā)展，而相對輕薄的平板顯示器替代笨重的陰極射線管CRT已是定局。其中最具代表性的是LCD平板顯示器和等離子平板顯示器(PDP)。根據(jù)國內最近的市場表現(xiàn)，盡管LCD顯示器相對PDP顯示器呈現(xiàn)出咄咄逼人的態(tài)勢，大有一統(tǒng)山河之勢，但在某些技術指標上，如PDP的對比度可以輕松達到5000∶1，LCD尚不能企及；由于等離子屏幕是透過紫外光刺激磷光質發(fā)光，因此它跟CRT一樣，屬于自體發(fā)光，跟液晶屏幕的被動發(fā)光不同，因此它的發(fā)光亮度、對比度、顏色鮮艷度和屏幕反應速度，都跟CRT相近，所以用戶會發(fā)現(xiàn)，PDP的亮度輕易可以超過1100cd/m2，有關數(shù)據(jù)顯示，第一代等離子屏亮度低于550尼特；第二代等離子屏亮度700尼特；第三代等離子屏亮度達到1000-1200尼特；第四代屏亮度1300-1500尼特。對比度也可以達到5000∶1甚至目前最高的10000∶1，而LCD卻要到后期產品才能達到500nits以上的亮度和3000∶1的對比度，因此等離子在對比度和亮度方面的優(yōu)勢是液晶電視難以匹敵的。而且LCD面板的尺寸也很難做的更大，42英寸以上的顯示屏還是PDP的天下，因此PDP優(yōu)勢仍在。
PDP的屏體結構有多種，最常用的是表面放電型AC_PDP，某42英寸480×852分辨率的屏體物理結構如圖1所示，屏體共有3組電極，掃描電極Y3，透明的公共電極X2和尋址電極A1。在屏體前面板10上有480對X和Y電極，兩電極表面沉積了一層絕緣的氧化鎂4，因此，X和Y電極之間可以等效為一個電容Cp；屏體的后面板5上是尋址電極A1，因每個像素由紅綠蘭三色組成，所以共852×3個，各電極之間用壁障6隔開，分別涂以紅綠蘭三色熒光粉7、8、9，中空部分填充氦氖等惰性氣體。當X、Y電極施以交變的高壓方波脈沖，惰性氣體發(fā)生放電產生紫外線，紫外線轟擊熒光粉，從而發(fā)出可見光。
為維持熒光粉發(fā)光，必須在X、Y電極之間不斷施以交變的高壓方波脈沖，即維持脈沖。因兩電極之間等效為一個電容Cp，交變的脈沖相當于對電容Cp頻繁的充放電，這樣必然在電路上產生巨大的能量損耗，每一個交變周期的損耗值約為2CpVs2，Vs為脈沖幅度。而要提高屏的亮度，就要增加維持脈沖的個數(shù)，電路的損耗也將隨著增加，因此解決能耗過高問題對PDP的應用有著重要的意義。
為解決此問題，人們提出了多種能量恢復電路(ERC)，在很大程度上改善了PDP整機的能耗問題。這些電路各有長處，又有其局限性。本文首先介紹一種典型的ERC電路，針對其缺點提出一種改進結構，有效的改善了電路的效率。
能量恢復的設計思想是，在需要將X、Y電極電壓降為零伏時，并不將X、Y電極直接與地相連接，而是在X、Y電極接地之前將它通過開關管與一個電感(L)電容(C)串連網(wǎng)絡相接。這樣就使X、Y電極的電荷通過電感充入儲能電容C，而在下一次要求X、Y電極電壓上升到+Vs之前，使該網(wǎng)絡再次與屏體的X、Y電極接通，從而在儲能電容C上的電荷通過電感回充到X、Y電極上，這樣就減少了X、Y電極對電源的能量要求，從而降低了PDP的功耗。圖2是一種典型的能量恢復電路。開關管M1～M4組成一組全橋倒相器，配以控制信號即可在屏體上產生高低交變的維持脈沖；開關管M5～M8，分別組成X、Y電極的能量恢復電路，電感L1，L2，電容Cx，Cy是各自的儲能電感、電容。
電路的組成敘述如下開關管M1～M4組成一組全橋倒相器開關管M1，M4的漏極接正電源Vs，開關管M2、M3的源極接地，其中M1源極、M3漏極連同屏體電容的Y電極端接在一起；開關管M4的源極、M2漏極連同屏體電容的X電極端接在一起。
能量恢復電路1屏體電容的Y電極端通過電感L1接M5，M7和CY組成的能量恢復電路1。CY是Y電極端的儲能電容，一端接地，另一端分別接開關管M5漏極和M7源極，開關管M5源極接二極管D5正極，二極管D5負極接電感L1左端；開關管M7漏極接二極管D7負極，二極管D7正極也接電感L1左端。同時電感L1左端分別接有保護二極管D1，D3，用以保護MOS管M1，M3。
能量恢復電路2屏體電容的X電極端通過電感L2接M6，M8和CX組成的能量恢復電路2。CX是X電極端的儲能電容，一端接地，另一端分別接開關管M8漏極和M6源極，開關管M8源極接二極管D8正極，D6負極接電感L2右端；開關管M6漏極接二極管D6負極，D6正極也接電感L2右端。同時電感L2右端分別接有保護二極管D4，D2，用以保護MOS管M4，M2。
開關管M1～M4的柵極分別接各自的控制信號；開關管M5～M8的柵極分別接各自能量恢復控制信號。
電路的工作在每個周期是一樣的，整個工作周期可分為t0～t3和t4～t8兩個階段，其中t0～t4對應于Y電極，t4～t8對應于X電極，而X、Y電極各占半個周期，時序一致，因此我們僅討論Y電極的工作周期。
T＜t0時，M3、M2導通，屏體電容兩端的電壓Vcp＝0V，t0-t1期間，M3截止，M2，M5導通，存儲在Cy的電荷經M5，L1，M2對Cp充電，Vcp開始上升。因Cy＞＞Cp，Cy上的電壓相對于Cp等效為一電壓源，其電壓基本維持不變。通過實際的測試，Cy兩端的電壓只有Vs/2，即來自Cy的電荷最高只能將Vcp提升到Vs/2。當t＝t1時，M1導通，M5截止，對Cp的充電電流直接來自電源Vs，這樣，Vcp出現(xiàn)一個向上的跳變，如圖2b所示，開關管M1在Vs/2的壓降下導通，處于一種硬切換狀態(tài)，產生Vs2/4R0的功耗，R0是開關管的導通電阻。而且會造成電源Vs出現(xiàn)瞬間的下陷，從而引發(fā)了電磁干擾(EMI)問題。
T1＜t＜t2階段，M1、M2導通，屏體電壓Vcp維持在Vs上。T2＜t＜t3階段M1截止，M2、M7導通，存儲在Cp上的電荷通過M2、L1、M7向儲能電容充電，因Cy＞＞Cp，Cy上的電壓相對于Cp等效為一電壓源，其電壓基本維持不變，即Vcp最多下降到Vs/2。當t＝t3時，M3導通，M7截止，屏體電容Cp的正端直接接地，電荷將直接泄放到地。這樣，Vcp出現(xiàn)一個向下的跳變，如圖2(b)所示，開關管M3同樣在Vs/2的壓降下導通，處于一種硬切換狀態(tài)，產生Vs2/4R0的功耗，R0是開關管的導通電阻。同時會造成公共地的地彈跳，如果處理不當這樣的地彈跳將會對低壓邏輯電路產生嚴重后果，甚至會引發(fā)邏輯混亂。
T4～t8進入X電極的工作階段，原理與Y電極一致，不再羸述。
所以，上述的能量恢復電路存在著節(jié)能效果不夠理想，容易引發(fā)電磁干擾EMI問題，而且處理不當，這樣的地彈跳將會對低壓邏輯電路產生嚴重后果，甚至會引發(fā)邏輯混亂，需要我們作進一步的改進設計。

發(fā)明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種電路結構更加合理、節(jié)能效果更加好、避免地彈跳問題和減輕電磁干擾的帶能量恢復電路的等離子顯示器驅動電路。
本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案為一種帶能量恢復電路的等離子顯示器驅動電路，位于等離子顯示器的X極、Y極之間的介質層成為屏體電容Cp，交變方波脈沖的電源端Vs和接地端Vgrand經過開關管M1～M4組成的全橋倒相電路接屏體電容Cp的兩端，其中開關管M1～M4組成一組全橋倒相器，開關管M1、M4的漏極接正電源端Vs，開關管M2、M3的源極接地，開關管M1源極、M3漏極連同屏體電容Cp的Y電極端接在一起，開關管M4的源極、M2漏極連同屏體電容Cp的X電極端接在一起，其中一能量恢復電路是屏體電容Cp的Y電極端接電感L1的右端，CY是Y電極端的儲能電容，它的右端分別接開關管M5漏極和M7源極，開關管M5源極接二極管D5正極，二極管D5負極接電感L1左端，開關管M7漏極接二極管D7負極，二極管D7正極也接電感L1左端；另一能量恢復電路是屏體電容Cp的X電極端連接電感L2的左端，CX是X電極端的儲能電容，它的左端分別接開關管M8漏極和M6源極，開關管M8源極接二極管D8的正極，二極管D8負極接電感L2右端，開關管M6漏極接二極管D6負極，二極管D6正極也接電感L2右端；開關管M1～M4的柵極分別接控制器的各自的控制信號，開關管M5～M8的柵極也分別接控制器各自能量恢復控制信號；其特征在于所述的儲能電容CY接地端改接二極管D5’的負極和二極管D7’的正極，開關管M5’漏極接地，源極接二極管D5’的正極，開關管M7’源極接負電源端-Vs，漏極接二極管D7’負極；儲能電容CX接地端改接二極管D8’負極和二極管D6’的正極，開關管M8’漏極接地，源極接二極管接D8’正極，開關管M6’源極接負電源端-Vs，漏極接二極管D6’負極；開關管M5’～M8’的控制信號與開關管M5～M8的控制信號分別對應一致，也分別接控制器的各自對應的輸出端。
所述的電感L1左端分別接二極管D1的正極端和二極管D3的負極端，二極管D1的負極端接電源端Vs，二極管D3的正極端接地；電感L2右端分別接二極管D4的正極端和二極管D2的負極端，二極管D4的負極端接電源端Vs，二極管D2的正極端接地，以起到保護作用。
與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)點在于新的能量恢復電路通過增加了開關管，在原控制信號不變的情況下較好的減輕了PDP電路的能耗過高問題，同時降低了電路的EMI，并較好地避免了地彈跳問題。盡管看起來比原電路復雜，但根據(jù)現(xiàn)有的PDP整機電路結構看，為增加驅動能力，均由多路并聯(lián)而成。采用新的電路，因為功率開關管功耗的降低，有望減少并聯(lián)電路的路數(shù)，從而整體上降低了電路的復雜度。


圖1表面放電型AC-PDP物理結構示意框圖；圖2a典型的ERC能量恢復電路；圖2b原能量恢復電路原理工作時序示意圖；圖3a改進的ERC能量恢復電路；圖3b改進能量恢復電路原理工作時序示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
根據(jù)上述分析，該ERC電路雖然能相當程度上降低PDP的電路功耗，但因儲能電容上的電壓只有Vs/2，不管是屏體電荷的恢復階段，還是泄放階段都不能達到理想狀態(tài)，造成功率開關管不斷處于硬切換狀態(tài)，不僅產生了過高的功耗，而且引發(fā)了電磁干擾問題。為此，我們設想如果能使得儲能電容的電壓維持在Vs上，則有可能使得屏體電容充分充、放電，從而功率開關管工作在軟切換狀態(tài)，即零電壓切換(ZVS)，大大降低管子的功耗，同時減輕EMI問題。圖3給出了一種新型的能量恢復電路。
相比原來的能量恢復電路(參考背景技術部分)，新電路在X、Y電極的驅動電路分別增加了一對開關管M5’～M8’，儲能電容的接法有相應的改動，具體敘述如下Y電極的新增儲能電路原儲能電容CY接地端改接二極管D5’負極和二極管D7’的正極，開關管M5’漏極接地，源極接二極管D5’正極，開關管M7’源極接-Vs，漏極接二極管D7’負極。
X電極的新增儲能電路原儲能電容CX接地端改接二極管D8’負極和二極管D6’的正極，開關管M8’漏極接地，源極接二極管D8’正極；開關管M6’源極接-Vs，漏極接二極管D6’負極。
開關管M5’～M8’的控制信號與M5～M8的控制信號分別對應，不需外加信號；電路的其他部分與原電路完全一樣。其工作原理如圖3b所示。因工作時序與原電路完全一致，所以我們僅討論半個周期。
t＜t0時，M3、M2導通，屏體電容兩端的電壓Vcp＝0V，t0-t1期間，M3截止，M2，M5，M5’導通，存儲在Cy的電荷經M5’，M5，L1，M2對Cp充電，Vcp開始上升。通過實際的測試，Cy兩端的電壓有Vs，即來自Cy的電荷在t0-t1期間最高能將Vcp提升到Vs。當t＝t1時，M1導通，M5、M5’截止，對Cp的充電電流來自電源Vs，因此時Vcp＝Vs，開關管M1在0V的壓降下導通，處于一種軟切換狀態(tài)，即處于零電壓切換狀態(tài)(ZVS)，開關管M1將基本不產生功耗。也不會造成電源Vs出現(xiàn)瞬間的下陷，從而大大減輕了電磁干擾(EMI)問題。
t1＜t＜t2階段，M1、M2導通，屏體電壓Vcp維持在Vs上。T2＜t＜t3階段M1截止，M2、M7、M7’導通。在這期間，因M7’的負端結-Vs，M7’導通意味著儲能電容Cy的負端電位下拉至-Vs，正端電位下拉至0V。存儲在Cp上的電荷通過M2、L1、M7、M7’向儲能電容Cy充電，因Cy＞＞Cp，Cy上的電壓相對于Cp等效為一電壓源，其電壓基本維持不變。到達t＝t3時，M3導通，M7、M7’截止，屏體電容Cp的正端直接接地。因為此時Vcp＝0V，M3將處于零電壓切換即(ZVS)狀態(tài)。這樣，Vcp不會出現(xiàn)一個向下的跳變，而是平滑地過渡到0V，從而避免了地彈跳問題。
綜合上述，新的能量恢復電路通過增加一對開關管，在原控制信號不變的情況下較好的減輕了PDP電路的能耗過高問題，同時降低了電路的EMI。盡管看起來比原電路復雜，但根據(jù)現(xiàn)有的PDP整機電路結構看，為增加驅動能力，均由多路并聯(lián)而成。采用新型的電路，因為功率開關管功耗的降低，有望減少并聯(lián)電路的路數(shù)，從而整體上降低了電路的復雜度。
權利要求1.一種帶能量恢復電路的等離子顯示器驅動電路，位于等離子顯示器的X極、Y極之間的介質層成為屏體電容Cp，交變方波脈沖的電源端Vs和接地端Vgrand經過開關管M1～M4組成的全橋倒相電路接屏體電容Cp的兩端，其中開關管M1～M4組成一組全橋倒相器，開關管M1、M4的漏極接正電源端Vs，開關管M2、M3的源極接地，開關管M1源極、M3漏極連同屏體電容Cp的Y電極端接在一起，開關管M4的源極、M2漏極連同屏體電容Cp的X電極端接在一起，其中一能量恢復電路是屏體電容Cp的Y電極端接電感L1的右端，CY是Y電極端的儲能電容，它的右端分別接開關管M5漏極和M7源極，開關管M5源極接二極管D5正極，二極管D5負極接電感L1左端，開關管M7漏極接二極管D7負極，二極管D7正極也接電感L1左端；另一能量恢復電路是屏體電容Cp的X電極端接電感L2的左端，CX是X電極端的儲能電容，它的左端分別接開關管M8漏極和M6源極，開關管M8源極接二極管D8的正極，二極管D8負極接電感L2右端，開關管M6漏極接二極管D6負極，二極管D6正極也接電感L2右端；開關管M1～M4的柵極分別接控制器的各自的控制信號，開關管M5～M8的柵極也分別接控制器各自能量恢復控制信號；其特征在于所述的儲能電容CY接地端改接二極管D5’的負極和二極管D7’的正極，開關管M5’漏極接地，源極接二極管D5’的正極，開關管M7’源極接負電源端-Vs，漏極接二極管D7’負極；儲能電容CX接地端改接二極管D8’負極和二極管D6’的正極，開關管M8’漏極接地，源極接二極管D8’正極，開關管M6’源極接負電源端-Vs，漏極接二極管D6’負極；開關管M5’～M8’的控制信號與開關管M5～M8的控制信號分別對應一致，也分別接控制器的各自對應的輸出端。
2.根據(jù)權利要求1所述的等離子顯示器驅動電路，其特征在于所述的電感L1左端分別接二極管D1的正極端和二極管D3的負極端，二極管D1的負極端接電源端Vs，二極管D3的正極端接地；電感L2右端分別接二極管D4的正極端和二極管D2的負極端，二極管D4的負極端接電源端Vs，二極管D2的正極端接地。
專利摘要一種等離子顯示器驅動電路的能量恢復電路，X極、Y極之間的介質層成為屏體電容Cp，交變方波脈沖的電源端Vs和接地端Vgrand經過全橋倒相電路接屏體電容Cp的兩端，同時，屏體電容Cp的兩端分別接電感L1、L2的一端，電感L1、L2的另一端經過并聯(lián)的開關管后接各自儲能電容的一端，開關管的控制端分別接控制器的各自對應的輸出端，其特征在于所述的儲能電容Cy、Cx的另一端分成兩路，一路經過各自開關管M5’、M8’接接地端Vgrand，另一路經過各自開關管M7’、M6’接反向交變方波脈沖的電源端－Vs，開關管M5’～M8’的控制端也分別接控制器的各自對應的輸出端，它們的控制信號與對應的開關管M5～M8一致，它電路結構更加合理、節(jié)能效果更加好、避免地彈跳問題和減輕電磁干擾。
文檔編號G09G3/20GK2901487SQ20062010154
公開日2007年5月16日 申請日期2006年3月10日 優(yōu)先權日2006年3月10日
發(fā)明者張瑞華, 謝智波, 陸光華 申請人:浙江萬里學院