專利名稱：精確控制能量恢復(fù)的顯示板維持電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及容性顯示板的維持信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路。具體地說，本發(fā)明涉及一種維持信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，它能精確地控制能量恢復(fù)和防止電感產(chǎn)生的回掃電流對(duì)顯示板中各像素部位引起的不良影響。
在本技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知，等離子顯示板，或者稱為氣體放電板，通常有一對(duì)分別支持各個(gè)列電極和行電極的基板，各涂有一層介質(zhì)，相互平行配置，中間的間隙充有離子化的氣體。這兩個(gè)基板布置成使列電極與行電極相互垂直，從而形成一系列交叉點(diǎn)，限定了可以建立有選擇放電的相應(yīng)放電像素部位，提供所要求的存儲(chǔ)和顯示功能。如所周知，這種顯示板要用AC電壓進(jìn)行工作，特別是要在由所選的列、行電極給定的放電部位提供超過點(diǎn)火電壓的寫電壓使得在所選單元處產(chǎn)生放電。所選單元處的放電可以通過加一個(gè)交變的維持電壓(這電壓本身不足以觸發(fā)放電)繼續(xù)“維持”。這種技術(shù)取決于在基板介質(zhì)層上產(chǎn)生的壁電荷，以及為維持繼續(xù)放電而加的維持電壓。
氣體放電板或等離子顯示器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和工作情況可參見1971年6月26日頒發(fā)給Donald L.Bitzer等人的美國專利No.3,559,190和1988年9月20日頒發(fā)給Weber等人的美國專利No.4,772,884。
業(yè)已為等離子顯示器開發(fā)了一些能量恢復(fù)維持器，用來恢復(fù)對(duì)顯示板電容充放電所用的能量。隨著AC等離子顯示板的尺寸和工作電壓的增大，要求精確控制維持信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的導(dǎo)通就成為主要關(guān)鍵。維持信號(hào)驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通過早效率就較低，而且會(huì)引起較大的電磁輻射(EMI)。而晚導(dǎo)通會(huì)在顯示板內(nèi)引起過早的氣體放電，對(duì)工作容限有不良影響。
由于維持脈沖的上升時(shí)間受由維持器電感和顯示板電容構(gòu)成的諧振電路控制，因此上升時(shí)間由于“通”、“斷”的像素部位數(shù)不同會(huì)有相當(dāng)大的變化(即存儲(chǔ)在顯示板內(nèi)的數(shù)據(jù)內(nèi)容會(huì)使顯示板電容有很大變化)。在采用固定定時(shí)電路的維持驅(qū)動(dòng)器中，這種易變性必需大大加以減小，這可以通過附加鎮(zhèn)定電容(這要增大功率耗損)或附加復(fù)雜的電容補(bǔ)償電路來實(shí)現(xiàn)。
這種電容易變問題可以通過只使用在電感結(jié)束它的諧振循環(huán)時(shí)使維持驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)通的可變定時(shí)電路來解決。這種現(xiàn)有技術(shù)的電路一直等到電感電流變?yōu)榱惴聪驎r(shí)才使維持驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通。這在電感的能量恢復(fù)側(cè)產(chǎn)生一個(gè)回掃躍變，用來觸發(fā)導(dǎo)通輸出驅(qū)動(dòng)器。就當(dāng)前的電壓和氣體混合物而言，這種回掃出現(xiàn)得太晚，不是很有用的。輸出驅(qū)動(dòng)器必需在電感電流減小而尚未產(chǎn)生回掃電流的時(shí)候便開始導(dǎo)通。
用回掃電流控制維持輸出驅(qū)動(dòng)器有一個(gè)不希望有的副作用，在使輸出驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通時(shí)要從顯示板吸取電流。這將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)振鈴電流。電壓回掃在諧振循環(huán)結(jié)束時(shí)出現(xiàn)在電感的恢復(fù)側(cè)。這個(gè)電感電壓與原加的策功電壓極性相反?；貟唠娏鲗?duì)電感的恢復(fù)側(cè)的電容充電或放電，以配合顯示板所需的電壓。這樣的話，電荷傳送與所要求的轉(zhuǎn)移相反，從而導(dǎo)致電路消耗的非可恢復(fù)的能量增大，而且在輸出驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通時(shí)躍變過渡有干擾。
Weber等人在美國專利4,866,349和5,081,400中揭示了一種用于AC等離子顯示板的高效率維持驅(qū)動(dòng)器。Weber等人的專利在此列為參考專利，因?yàn)楸景l(fā)明所揭示的就是Weber等人的設(shè)計(jì)方案的直接改進(jìn)，這種方案的詳細(xì)情況將在下面加以說明。Weber等人的維持驅(qū)動(dòng)電路在對(duì)顯示板電容的充電和放電中用了電感，以便恢復(fù)在驅(qū)勸顯示板電容中以前損耗的大部分能量。本說明的

圖1至4直接取自Weber等人的專利。
圖1示出了Weber等人的維持驅(qū)動(dòng)器的理想化的原理圖，而圖2示出了圖1所示電路在四個(gè)開關(guān)S1、S2、S3、S4在相繼的四個(gè)開關(guān)狀態(tài)相應(yīng)斷開和閉合時(shí)的輸出電壓和電感電流的波形。應(yīng)該理解，下面所示的每個(gè)理想化電路都是由具有上升的前沿和下降的后沿的邏輯電平控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)的。將控制信號(hào)源與驅(qū)動(dòng)電路連接的裝置只在詳細(xì)電路圖中示出。
假設(shè)在狀態(tài)1之前恢復(fù)電壓Vss為Vcc/2(其中Vcc為維持驅(qū)動(dòng)器的電源電壓)，Vp為零，S1和S3都斷開而S2和S4都閉合。電容Css必需很大于Cp，以便充分減小在狀態(tài)1和狀態(tài)3期間Vss的波動(dòng)。Vss為Vcc/2的原因?qū)⒃谙旅嬲f明了開關(guān)工作情況后再予以說明。
狀態(tài)1在輸入維持脈沖的上升前沿，S1閉合，S2斷開，S4也斷開(S3原就是斷開的)。由于S1的閉合，電感L和Cp(從維持驅(qū)動(dòng)電路看到的顯示板電容)形成了一個(gè)串聯(lián)諧振電路，所加的“策動(dòng)”電壓為Vss＝Vcc/2。由于電感L的作用，Vp升高為Vcc，此時(shí)IL下降為零，而二極管D1成為反向偏置。
狀態(tài)2S3閉合，將Vp箝位在Vcc，從而為顯示板中的任何“通”像素提供了電流通路。當(dāng)一個(gè)像素處于“通”狀態(tài)時(shí)，它的周期性放電形成了通過電離氣體成為基本短路的情況，而維持這種放電所需的電流由Vcc供給。像素的放電/導(dǎo)通狀態(tài)在圖1中用圖標(biāo)10表示。
狀態(tài)3(在輸入維持脈沖的下降后沿處發(fā)生)S2閉合，S1斷開，S3也斷開。由于S2的閉合，電感L和電容Cp再次形成串聯(lián)諧振電路，電感L兩端的電壓等于Vss＝Vcc/2。然而這電壓的極性與在狀態(tài)1的情況相反，使得電流IL反向流動(dòng)。于是隨著存儲(chǔ)在電感L內(nèi)的能量的耗散，Vp下降為地電位，此時(shí)IL為零。D2成為反向偏置。
狀態(tài)4S4閉合，將Vp箝在地電位，而在等離子顯示板另一側(cè)的一個(gè)完全相同的驅(qū)動(dòng)器將那一側(cè)驅(qū)動(dòng)到Vcc，于是如果有任何像素導(dǎo)通的話放電電流就流經(jīng)S4。
以上假設(shè)了在Cp的充電和放電期間Vss保持穩(wěn)定在Vcc/2，其原因如下。如果Vss小于Vcc/2，那么在S1閉合使Vp上升時(shí)策動(dòng)電壓就小于Vcc/2。這樣，在以后S2閉合而使Vp下降時(shí)策動(dòng)電壓就大于Vcc/2。因此，平均來說，就會(huì)有電流流入Css。相反，如果Vss大于Vcc/2，那么平均來說，就會(huì)有電流流出Css。所以，在流入Css的凈電流成為零時(shí)的穩(wěn)定電壓為Vcc/2。事實(shí)上，在接通電源時(shí)，隨著Vcc的上升，如果驅(qū)動(dòng)器歷經(jīng)了上述四個(gè)狀態(tài)，Vss就會(huì)隨Vcc上升到Vcc/2。
圖1所示的理想化電路的具體實(shí)現(xiàn)示于圖3，而相應(yīng)的定時(shí)圖示于圖4。晶體管T1-T4分別代替了開關(guān)S1-S4。驅(qū)動(dòng)器1用來控制接成互補(bǔ)形式的晶體管T1和T2，因此在T1導(dǎo)通時(shí)T2截止，而在T2導(dǎo)通時(shí)T1截止。驅(qū)動(dòng)器2利用R1-C3的時(shí)常數(shù)或在V1處電壓升高使晶體管T4導(dǎo)通。類似，驅(qū)動(dòng)器3利用R2-C4的時(shí)常數(shù)和V2的電壓升高使晶體管T3導(dǎo)通。二極管D3和D4用來使晶體管T3和T4迅速截止。
狀態(tài)1開始，T4和T2截止，并且T3截止，等待由于R2-C4時(shí)常數(shù)或V2上升的作用(均經(jīng)二極管DC2)而導(dǎo)通。來自源12的輸入維持脈沖躍變使T1導(dǎo)通，從而將Vss加到節(jié)點(diǎn)V1、A和V2上。電感L和顯示板電容Cp形成一個(gè)串聯(lián)諧振電路，策動(dòng)電壓為Vss＝Vcc/2。由于存儲(chǔ)在電感L中的能量的作用，Vp上升，經(jīng)Vss達(dá)到Vcc，此時(shí)IL，成為零。
由于通常Vp只上升到Vcc的80％，此后電感L看到的策動(dòng)電壓(從顯示板側(cè))為Vp-Vss。于是反向電流IL現(xiàn)在就流出顯示板，反向流過電感使D1反向偏置，從而對(duì)T2的電容充電。這就是前面所提到的電流回掃，開始于圖4中的時(shí)間t1?；貟唠娏魇乖贏和V2處的電壓回掃急劇上升。通過C4的耦合，V2的上升觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器3，使T3導(dǎo)通。
隨著能量在時(shí)間t1和t2之間由于回掃電流從顯示板返回到電感L，顯示板的電壓Vp也就下降。這個(gè)回掃能量耗散在T3、L、D2和DC2之中。
狀態(tài)2T3導(dǎo)通，將Vp箝位在Vcc，從而為任何放電的“通”像素提供了一條電流通路。由于能量輸入了電感L，反向電流IL，繼續(xù)從T3流經(jīng)電感L、二極管D2和二極管DC2，直至能量耗散掉。上述這些器件都是低損耗器件，因此電流衰減很慢。
狀態(tài)3T1和T3截止，T4保持截止，而T2導(dǎo)通。在顯示板電容充足了電時(shí)，Vp近似為Vcc。由于T2的導(dǎo)通，電感L和顯示板電容Cp再次形成了一個(gè)串聯(lián)諧振電路，電感L兩端的策動(dòng)電壓為Vss＝Vcc/2。然后，Vp下降到地電位，此時(shí)IL為零。與狀態(tài)1最后階段類似，策動(dòng)電壓由于存儲(chǔ)在電感L內(nèi)的能量而極性反轉(zhuǎn)，因而D2成為反向偏置，使T1的電容放電，將節(jié)點(diǎn)V1迅速拉至地電位?；貟唠娏鱅L在時(shí)間t3發(fā)生，通過C3耦合到驅(qū)動(dòng)器2，從而使T4導(dǎo)通。
狀態(tài)4T4將Vp箝位在地電位，因在顯示板另一側(cè)的一個(gè)完全相同的驅(qū)動(dòng)器將那一側(cè)驅(qū)動(dòng)到Vcc，如果有任何像素導(dǎo)通的話放電電流就流經(jīng)T4。
以上設(shè)計(jì)具有以下一些缺點(diǎn)
1)在T3導(dǎo)通前Vp達(dá)最大值的時(shí)刻t1，氣體放電活動(dòng)就能開始。由于Vp小于Vcc，因此任何放電都將比所要求的弱，導(dǎo)致出現(xiàn)暗淡區(qū)域或閃爍像素部位。這種放電具有在T3導(dǎo)通前進(jìn)一步下拉Vp的附加影響，因此降低了效率。
2)隨著工作電壓和顯示板電容的增大，由于需要更大的電流，必需使用面積更大的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mosfet，以下簡(jiǎn)稱為場(chǎng)效應(yīng)管)。較大的場(chǎng)效應(yīng)管和較高的電壓將產(chǎn)生大得多的回掃能量，必需在狀態(tài)2期間加以耗散。這是輸出電壓在時(shí)間t1和t2之間下降的主要原因。由于所有器件都是為低損耗情況設(shè)計(jì)的，因此狀態(tài)2期間流動(dòng)的電感電流會(huì)持續(xù)到狀態(tài)3，從而干擾了維持器的下降過渡過程。
3)顯示板和互連布線中的雜散電感在T3和T4導(dǎo)通期間會(huì)給系統(tǒng)增添可觀的噪聲。由于回掃作用要從顯示板抽出電流，而T3提供電流來拉高輸出，因此在顯示板中有很大的快速電流改變，這影響顯示器的整個(gè)接地系統(tǒng)，產(chǎn)生電磁干擾(EMI)輻射。
4)由于R1和R2無論諧振周期如何都將使輸出晶體管導(dǎo)通，因此在不適當(dāng)?shù)那闆r下這種電路能消耗可觀的功率。
這里所揭示的本發(fā)明建立在Weber等人的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，在電感上附加了一個(gè)次級(jí)線圈，用來使一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)能提前使高側(cè)驅(qū)動(dòng)器或低側(cè)驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通。線圈產(chǎn)生一個(gè)與電感L兩端的瞬時(shí)電壓成正比的電壓。隨著電流通過電感L流入顯示板電容Cp，電感L兩端電壓在顯示板電壓等于恢復(fù)電壓(維持電壓的二分之一)時(shí)下降為零。存儲(chǔ)在電感L內(nèi)的能量使電流繼續(xù)流動(dòng)，對(duì)顯示板電容Cp進(jìn)一步充電。當(dāng)顯示板電壓上升到高于恢復(fù)電壓時(shí)，電感電壓極性反轉(zhuǎn)后隨顯示板電壓一起增大。這個(gè)極性改變和電壓上升由次級(jí)線圈檢測(cè)，用來使相應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通。輸出驅(qū)動(dòng)器的導(dǎo)通受到一個(gè)柵極電阻的阻尼。這使場(chǎng)效應(yīng)管的電容可以限制通過場(chǎng)效應(yīng)管的電流，使電感L可以將它的剩余能量傳送給顯示板。
由于必需先發(fā)生極性改變，然后輸出驅(qū)動(dòng)器才能導(dǎo)通，因此即使在可變的電容性負(fù)載的情況下，也始終能使電感傳送的能量達(dá)到最大。由于輸出驅(qū)動(dòng)器可以緩慢導(dǎo)通，而在發(fā)生回掃時(shí)達(dá)到充分導(dǎo)通，因此降低了EMI效應(yīng)。這就消除了原來設(shè)計(jì)中所存在的振鈴電流。
在本說明的附圖中圖1為現(xiàn)有技術(shù)的AC等離子顯示板維持驅(qū)動(dòng)器的理想化電路圖；圖2為例示圖1所示電路的工作情況的波形圖；圖3為圖1所示理想化的現(xiàn)有技術(shù)的維持驅(qū)動(dòng)器的詳細(xì)電路圖；圖4為例示圖3所示電路的工作情況的波形圖；圖5為采用本發(fā)明的AC等離子顯示板維持驅(qū)動(dòng)器的理想化電路圖；圖6為例示圖5所示電路的工作情況的波形圖；圖7為例示圖5所示維持驅(qū)動(dòng)器的詳細(xì)情況的理想化電路圖；圖8為例示圖7所示電路的工作情況的波形圖；圖9為采用本發(fā)明的維持驅(qū)動(dòng)器的詳細(xì)電路圖；以及圖10為例示圖9所示電路的工作情況的波形圖。
圖5例示了本發(fā)明對(duì)圖1所示現(xiàn)有技術(shù)的維持驅(qū)動(dòng)器所作的改變。附加的控制網(wǎng)絡(luò)20通過次級(jí)線圈22與電感L耦合。控制網(wǎng)絡(luò)20控制開關(guān)S3和S4的導(dǎo)通狀態(tài)，按圖6所示波形進(jìn)行工作?？刂凭W(wǎng)絡(luò)20利用電感L(和次級(jí)線圈22)兩端電壓在輸出上升通過中途點(diǎn)后緩慢地閉合輸出開關(guān)S3。在下降時(shí)，在輸出下降通過中途點(diǎn)后緩慢地閉合開關(guān)S4。二極管DC2和電阻R2用來衰減一個(gè)極性的回掃電流，而二極管DC1和電阻R1用來衰減相反極性的回掃電流。S1和S2的導(dǎo)通狀態(tài)由對(duì)輸入的邏輯控制信號(hào)的上升沿和下降沿進(jìn)行響應(yīng)的電路(未示出)控制。
下面將詳細(xì)說明圖5所示電路四個(gè)開關(guān)狀態(tài)工作情況和圖6所示定時(shí)圖，假設(shè)狀態(tài)1以前恢復(fù)電壓Vss為Vcc/2(Vcc為維持電源的電壓)，Vp為零，S1和S3斷開，而S2和S4閉合。
狀態(tài)1開關(guān)S2和S4斷開，開關(guān)S1閉合，因此Vss加至節(jié)點(diǎn)A。Vc為電感L兩端電壓，即Vc＝Vp-VA。由于通過電感L的電流正比于它兩端的電壓的時(shí)間積分，因此電流IL在狀態(tài)1的前半段增大，而在狀態(tài)1的后半段由于顯示板電壓Vp上升到高于恢復(fù)電壓Vss逐漸減小?？刂凭W(wǎng)絡(luò)20控制次級(jí)線圈22兩端的與Vc成正比的電壓Vc’，使開關(guān)S3只在Vpp穿過Vss(中途點(diǎn))后而又在Vp上升期間閉合。在理想情況下，S3在Vc達(dá)到正峰值時(shí)(時(shí)間t1)閉合，此時(shí)電感L的電流IL等于零。簡(jiǎn)要地說，S3需要閉合，準(zhǔn)備好在狀態(tài)1的最后階段IL下降到零時(shí)充分導(dǎo)通。這樣動(dòng)作使接著通過電感L的回掃電流經(jīng)S3從Vcc電源抽取，而不是從顯示板抽取。
狀態(tài)2S1和S3保持閉合，使S3成為維持顯示板內(nèi)放電的電流和流過電感L的回掃電流的源?；貟唠娏鲗⒐?jié)點(diǎn)A的電壓VA拉高到Vcc。回掃電流導(dǎo)入電感L的能量由經(jīng)二極管D2、DC2和電阻R2的傳導(dǎo)耗散。電阻R2的阻值選擇成能在狀態(tài)3前消耗掉回掃能量。
狀態(tài)3S1和S3閉合，S4保持?jǐn)嚅_，S2閉合，從而將節(jié)點(diǎn)A的電壓VA拉低到Vss。Vp現(xiàn)在大于VA，使反向電流IL與電感兩端電壓Vc的時(shí)間積分成正比地流動(dòng)。一旦電壓Vp下降到穿過中途點(diǎn)，Vc極性反轉(zhuǎn)，控制網(wǎng)絡(luò)22以與上面對(duì)狀態(tài)1所說明的類似的方式在時(shí)刻t3Vc達(dá)到負(fù)峰值時(shí)使開關(guān)S4導(dǎo)通。
狀態(tài)4S4閉合，而顯示板另一側(cè)的維持上升、放電和下降，因?yàn)镾4是這個(gè)對(duì)側(cè)維持器的恢復(fù)通路的一部分。在發(fā)生電壓回掃時(shí)，回掃電流取自S4而不是顯示板，從而使電壓Vp返回到零。
圖7示出了控制網(wǎng)絡(luò)20的簡(jiǎn)化模型，它有一個(gè)回路，包括一對(duì)配置在一對(duì)開關(guān)S5和S6之間的電流表A1和A2。次級(jí)線圈22接在一對(duì)節(jié)點(diǎn)34和36之間。二極管D8和電阻R4將節(jié)點(diǎn)34接至開關(guān)S5，而二極管D9和電阻R7將開關(guān)S6接至節(jié)點(diǎn)34。圖8詳細(xì)示出了控制網(wǎng)絡(luò)20的定時(shí)。
下面將采用相同的開關(guān)狀態(tài)分析結(jié)合圖8所示的定時(shí)圖說明7所示控制網(wǎng)絡(luò)的工作情況。在狀態(tài)1以前，次級(jí)線圈22兩端的電壓為OV，S6閉合而S5斷開。電流表A2測(cè)量通過開關(guān)S6的電流，在這電流超過一個(gè)門限時(shí)使開關(guān)S4閉合。S4在邏輯控制信號(hào)無效前一直保持閉合。
狀態(tài)1開關(guān)S5閉合，而S2、S4和S6斷開。當(dāng)S1由于輸入維持脈沖躍變而閉合時(shí)，Vss加至節(jié)點(diǎn)A，使得Vc’相對(duì)于Vcr處于負(fù)電壓。這個(gè)負(fù)電壓對(duì)D8反向偏置，從而斷開了上電流回路36，而且由于S6是斷開的，因此也沒有電流流過下回路38。隨著電流通過電感L的初級(jí)線圈流入顯示板，顯示板電壓Vp相對(duì)VA上升。于是，Vc’與顯示板電壓Vp一致(除以電感L的匝數(shù)比)上升。在狀態(tài)1中途顯示板電壓Vp上升到超過VA時(shí)，Vc’就上升到超過Vcr。D8現(xiàn)在受到正向偏置。R4控制允許流過上回路36的電流量。由于Vc’隨著顯示板電壓Vp上升，通過R4的電流也上升，穿過電流表A1的門限，從而使S3閉合。R4的阻值選擇成可以精確確定在維持器上升到中點(diǎn)后的任何時(shí)刻使S3導(dǎo)通。S3將保持閉合直至在狀態(tài)3邏輯控制信號(hào)無效。
狀態(tài)2一旦發(fā)生電壓回掃，Vc’回到Vcr，因此控制網(wǎng)絡(luò)電路閑置不動(dòng)作。
狀態(tài)3S1、S3和S5斷開，S6和S2閉合，從而將VA拉回到Vss。由于顯示板電壓Vp大于VA，使Vc’再次成為正值，反向偏置D9。由于S5斷開，無電流流過上回路36。隨著顯示板電壓Vp的下降，Vc’下降，在下降中點(diǎn)穿過Vcr。D9現(xiàn)在受到正向偏置。隨著Vp的繼續(xù)下降，Vc’越來越負(fù)，使流過R7的電流增大，直至達(dá)到電流表A2的門限。這使S4閉合，結(jié)束了這個(gè)過渡過程。S4將繼續(xù)保持閉合，直至邏輯控制信號(hào)下次有效。
狀態(tài)4恢復(fù)電壓回掃使VA回到零，而Vc’返回到Vcr。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選電路示于圖9，其波形示于圖10。圖9所示實(shí)現(xiàn)方式在電感L上添加了兩個(gè)控制線圈40和42，而不是像前面圖5和7所示那樣只加一個(gè)次級(jí)線圈。由于Q3是一個(gè)P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，它的柵極需要下拉才能使它導(dǎo)通，因此用了NPN晶體管Q5和Q8，Vcr’接地。Q4是一個(gè)N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，需要正柵極驅(qū)動(dòng)，因此用了PNP晶體管Q6和Q9，Vcr”接+12V。線圈40和42具有相同的匝數(shù)和極性。Vc”有12V的電平偏移。
圖9所示電路開始工作前SUS-CTRL(維持控制)無效，Q2、Q6、Q7和Q4導(dǎo)通。START SUS(維持啟動(dòng))是一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，用來使Q9導(dǎo)通，從而使Q4導(dǎo)通。對(duì)于圖9所示維持電路，為了正確啟動(dòng)，Q4必需在SUS-CTRL成為有效前導(dǎo)通。通常的做法是周期性地在Vp為低電平的時(shí)間產(chǎn)生STARTSUS脈沖信號(hào)。
狀態(tài)1以SUS-CTRL的觸發(fā)開始。緩沖器U1從SUS-CTRL得出相應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)加到恢復(fù)場(chǎng)效應(yīng)管Q1和Q2的共同柵極上，使Q2截止而Q1導(dǎo)通。緩沖器U2根據(jù)SUS-CTRL產(chǎn)生12V的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使Q10和Q5導(dǎo)通而Q6和Q7截止。
同樣，Q1的導(dǎo)通將Vss加至節(jié)點(diǎn)A。兩個(gè)次級(jí)線圈各在一端產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)各自參考端的負(fù)電壓Vc’和Vc”，從而使D8反向偏置而D9正向偏置。由于Q6是截止的，因此低側(cè)驅(qū)動(dòng)器Q9不導(dǎo)通。每個(gè)次級(jí)線圈兩端的電壓幅度為Vcc除以匝數(shù)比，通常選為12V峰值。
當(dāng)通過電感L的電流達(dá)到它的峰值時(shí)，電感L兩端電壓減小為零，此時(shí)，顯示板電壓Vp等于恢復(fù)電壓Vss。由于次級(jí)線圈精確地反映電感L兩端的電壓，因此Vc’返回到零，而Vc”返回到+12V。
在Vc’穿過零時(shí)，電感L存儲(chǔ)的能量達(dá)到最大，因此繼續(xù)提供電流，直至它的能量完全釋放。隨著顯示板的繼續(xù)充電，次級(jí)線圈40和42兩端的電壓都成為正的，從而使D9反向偏置而D8正向偏置。隨著電壓Vc’的增大，通過晶體管Q5的電流也增大。Q5發(fā)射極的電壓迅速上升，高到足以使D10正向偏置，從而使高側(cè)驅(qū)動(dòng)器Q8導(dǎo)通。Q8的飽和提供了足夠的驅(qū)動(dòng)，使高側(cè)場(chǎng)效應(yīng)管Q3飽和。阻尼電阻R15用來防止Q3過快導(dǎo)通。
隨著維持電路的輸出繼續(xù)上升，場(chǎng)效應(yīng)管Q3的漏極-柵極電容提供附加電流給R15吸收，使Q3保持在線性區(qū)。場(chǎng)效應(yīng)管Q3工作在線性區(qū)時(shí)只提供完成使維持器輸出上升所需的很小一部分能量，因此并不消耗多大的功率。
通過調(diào)整Q5集電極電路中R4的阻值可以精確設(shè)定高側(cè)驅(qū)動(dòng)器的導(dǎo)通時(shí)刻。Q8將在R10兩端的電壓超過兩個(gè)二極管壓降時(shí)導(dǎo)通。改變R4就改變了使R10兩端的電壓上升到足以導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)器所需的次級(jí)線圈兩端的電壓。
在狀態(tài)2的開始，高側(cè)場(chǎng)效應(yīng)管Q3充分導(dǎo)通，電感L內(nèi)殘留的能量通過Q3返回給Vcc。當(dāng)電感L的能量減小為零時(shí)，電流IL已經(jīng)停止流動(dòng)。然而，由于顯示板電壓Vp現(xiàn)在超過了恢復(fù)電壓Vss，反向電流IL流向恢復(fù)場(chǎng)效應(yīng)管Q1和Q2，使VA迅速上升到維持電壓。這個(gè)電壓回掃對(duì)T2的電容進(jìn)行充電，從而需要有電流流過L。這將不希望有的能量送入電感L，然而這些電流是直接從Vcc通過Q3而不是從顯示板流入電感L的。由于附加了R5，迅速地消耗這個(gè)能量，使得流入系統(tǒng)的電流只是維持器放電電流。
所有的回掃電流都消耗完了以后，電感L兩端的電壓為零。于是次級(jí)線圈電壓Vc’也回到零，從而Q8截止。Q3由于Q3柵極上的電荷的作用保持導(dǎo)通直至Q7導(dǎo)通，或者Q3最終由于電阻R17和電容C4的配合作用而截止。
狀態(tài)3隨著SUS-CTRL的下降開始使維持器的輸出下降。Q7導(dǎo)通，使高側(cè)場(chǎng)效應(yīng)管Q3截止。Q10的截止使得Q4在下傳感電路驅(qū)動(dòng)下由Q9導(dǎo)通。Q5的截止使上傳感電路不能工作，而Q6的導(dǎo)通使下傳感電路開始工作。緩沖器U1驅(qū)使Q1截止而Q2導(dǎo)通，將VA下拉回恢復(fù)電壓Vss。下次級(jí)線圈42動(dòng)作情況與上次級(jí)線圈40相同，只是它接至+12V，因此其波形以+12V為中心上下變動(dòng)，以對(duì)PNP晶體管Q6和Q9進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
電壓VA的下降將電壓(VA-VP)加到電感L的兩端，使D9反向偏置。隨著輸出的下降建立了通過電感L的反向電流IL。
當(dāng)輸出電壓穿過恢復(fù)電壓Vss時(shí)，Vc”將下降到低于+12V，從而使D9正向偏置。同樣，次級(jí)電壓加到R7兩端，建立通過R11的電流。當(dāng)R11兩端的電壓超過兩個(gè)二極管壓降時(shí)，Q9導(dǎo)通，從而通過阻尼電阻R16的作用開始使Q4導(dǎo)通。同樣，Q4的導(dǎo)通比較緩慢，使電感L可以從顯示板的電容中除去大部分電荷，因此不耗費(fèi)多大功率。
狀態(tài)4在低側(cè)場(chǎng)效應(yīng)管Q4充分導(dǎo)通時(shí)發(fā)生，任何殘余的電感電流取自地，完成了維持器的輸出下降過程。于是，發(fā)生另一個(gè)電壓回掃，將VA拉回到地電壓，而回掃能量由R2吸收。
應(yīng)該指出的是，電阻R8和R9用來泄放Q5和Q6的集電極上的任何電荷。這些電荷是在二極管D8和D9正向偏置而晶體管截止時(shí)積累的。如果這些電荷不在Q5或Q6導(dǎo)通前除去，就可能將一個(gè)錯(cuò)誤的信號(hào)送至Q8或Q9。
獨(dú)特地利用次級(jí)線圈的感應(yīng)電壓控制輸出驅(qū)動(dòng)器Q3和Q4的導(dǎo)通在一些方面優(yōu)于各回掃設(shè)計(jì)方案。首先是具有精確控制高側(cè)驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通的能力。對(duì)于工作容限的研究表明，維持電壓工作窗可以寬于具有基于回掃的電路的設(shè)計(jì)方案。已經(jīng)成功地制作了一些維持器，用于高頻率尋址電路和高電壓維持電路。
通常對(duì)使電路“早”導(dǎo)通的擔(dān)心是可能在出現(xiàn)故障的情況下會(huì)有使兩個(gè)輸出晶體管同時(shí)導(dǎo)通的危險(xiǎn)。由于輸出驅(qū)動(dòng)器不可能在輸出電壓超過恢復(fù)電壓前導(dǎo)通，因此在大多數(shù)有故障的情況下，維持器將停留在閑置狀態(tài)，不能啟動(dòng)。
如果允許輸出驅(qū)動(dòng)器在電感電流達(dá)到最大前就開始導(dǎo)通，就會(huì)大大降低效率。由于次級(jí)線圈兩端電壓在電感電流達(dá)到峰值時(shí)改變極性，因此輸出驅(qū)動(dòng)器要阻止電感的工作是困難的。即使在最小信號(hào)延遲為50至100納秒的情況下，輸出通常也只上升到輸出驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通時(shí)它的最終電平的75％。
在電容可變的應(yīng)用中，隨著電容的增大，狀態(tài)1和3的持續(xù)時(shí)間將有所增長(zhǎng)。由于傳感電路根據(jù)電感電壓?jiǎn)?dòng)輸出驅(qū)動(dòng)器，因此輸出驅(qū)動(dòng)器將在相同的電壓導(dǎo)通而不取決于上升時(shí)間。在電壓可變的應(yīng)用中，電路應(yīng)調(diào)整成在最小工作電壓導(dǎo)通的最佳狀態(tài)。當(dāng)電壓增大時(shí)，由于傳感線圈電壓與維持電壓成正比，因此將在上升中早些發(fā)生導(dǎo)通。這是又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)殡S著電壓的增大，氣體放電更快更強(qiáng)。
由于從顯示板和地中消除了回掃電流，從而大大減小了輻射噪聲。
應(yīng)當(dāng)理解，上述說明只是例示性的。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員可以根據(jù)本發(fā)明精神設(shè)計(jì)出種種等效的不同型式和修改型式。例如，本發(fā)明可用于DC等離子顯示板、電致發(fā)光顯示器、LCD顯示器，或者任何需要驅(qū)動(dòng)電容性負(fù)載的應(yīng)用場(chǎng)合。因此，本發(fā)明應(yīng)包括屬于所附權(quán)利要求所規(guī)定的本發(fā)明專利保護(hù)范圍之內(nèi)的所有這些等效型、修改型和變動(dòng)型。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動(dòng)具有一系列顯示板電極和顯示板電容的顯示板的高效驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路包括具有一個(gè)第一端和一個(gè)接至所述顯示板電極的電感裝置；用來提供驅(qū)動(dòng)電壓的驅(qū)動(dòng)電壓源裝置；用來提供高于所述驅(qū)動(dòng)電壓的供電電壓的電壓饋送裝置；對(duì)輸入信號(hào)的躍變進(jìn)行響應(yīng)有選擇地將所述驅(qū)動(dòng)電壓源接至所述第一端的第一開關(guān)裝置，所述輸入信號(hào)躍變開始了一個(gè)第一狀態(tài)，在所述連接期間，出現(xiàn)一個(gè)第一電流，通過所述電感裝置對(duì)所述顯示板電容充電，所述電感裝置使所述顯示板電極達(dá)到一個(gè)超過所述驅(qū)動(dòng)電壓的電壓，此時(shí)所述第一電流成為零；有選擇地將所述電壓饋送裝置接至所述第二端和所述顯示板電極的第二開關(guān)裝置；以及與所述電感裝置連接、對(duì)其中的電流進(jìn)行響應(yīng)的開關(guān)控制裝置，所述開關(guān)控制裝置的作用是在至少部分所述第一狀態(tài)期間將所述第二開關(guān)裝置保持在斷開狀態(tài)，此后響應(yīng)從所述電感裝置得出的一個(gè)信號(hào)使所述第二開關(guān)在某個(gè)時(shí)刻閉合而在所述第一電流快成為零的時(shí)刻充分導(dǎo)通，從而使得所述電壓饋送裝置在緊接的第二狀態(tài)期間為所述顯示板電極提供電流和為所述電感裝置提供回掃電流。
2.如在權(quán)利要求1中所述的高效驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路還包括對(duì)輸入信號(hào)的反向躍變進(jìn)行響應(yīng)有選擇地將所述驅(qū)動(dòng)電壓源裝置接至所述第一端的第三開關(guān)裝置，所述輸入信號(hào)反向躍變開始了一個(gè)第三狀態(tài)，在所述連接期間，出現(xiàn)一個(gè)第二電流，通過所述電感裝置使所述顯示板電容放電，所述電感裝置使所述顯示器電極達(dá)到一個(gè)低于所述驅(qū)動(dòng)電壓的電壓，此時(shí)所述第二電流成為零；以及有選擇地將所述第二端和所述顯示板電極接至一個(gè)公共電位源點(diǎn)的第四開關(guān)裝置，其中所述開關(guān)控制裝置在所述第三狀態(tài)期間開始時(shí)將所述第四開關(guān)裝置保持在斷開狀態(tài)以后響應(yīng)從所述電感裝置得出的信號(hào)在某個(gè)時(shí)刻使所述第四開關(guān)裝置閉合，而在所述第二電流成為零時(shí)使所述第四開關(guān)裝置充分導(dǎo)通，從而使所述公共電位源點(diǎn)形成一個(gè)吸收來自所述電感裝置的回掃電流的宿點(diǎn)和為所述顯示板電容提供一個(gè)放電通路。
3.如在權(quán)利要求1中所述的高效驅(qū)動(dòng)電路，其中所述驅(qū)動(dòng)電壓為所述供電電壓的二分之一左右。
4.如在權(quán)利要求1中所述的高效驅(qū)動(dòng)電路，其中所述開關(guān)控制裝置與所述電感裝置電感耦合。
5.如在權(quán)利要求1中所述的高效驅(qū)動(dòng)電路，其中所述開關(guān)控制裝置包括一個(gè)上傳感電路，在所述第一狀態(tài)期間，所述上傳感電路僅在所述顯示板電極上出現(xiàn)一個(gè)超過所述驅(qū)動(dòng)電壓后而在所述第一電流成為零前使所述第二開關(guān)裝置閉合。
6.如在權(quán)利要求1中所述的高效驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路還包括一個(gè)回掃返回電路，它具有電阻耗電裝置，接在所述電感裝置的第一端和所述電饋送裝置之間，用來為所述回掃電流提供一個(gè)耗電通路。
7.如在權(quán)利要求2中所述的高效驅(qū)動(dòng)電路，其中所述驅(qū)動(dòng)電壓為所述供電電壓的二分之一左右。
8.如在權(quán)利要求2中所述的高效驅(qū)動(dòng)電路，其中所述開關(guān)控制裝置與所述電感裝置電感耦合。
9.如在權(quán)利要求2中所述的高效驅(qū)動(dòng)電路，其中所述開關(guān)控制裝置包括一個(gè)下傳感電路，在所述第三狀態(tài)期間，所述下傳感電路僅在所述顯示板上出現(xiàn)一個(gè)低于所述驅(qū)動(dòng)電壓后而在所述第二電流成為零前使所述第四開關(guān)裝置閉合。
10.如在權(quán)利要求2中所述的高效驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路還包括一個(gè)回掃返回電路，它具有電阻耗電裝置，接在所述電感裝置的第一端和所述共同電壓的源點(diǎn)之間，用來為所述回掃電流提供一個(gè)耗電通路。
全文摘要
所提出的用來驅(qū)動(dòng)具有一系列顯示板電極和顯示板電容的高效驅(qū)動(dòng)電路包括:接至顯示板電極的電感裝置;驅(qū)動(dòng)電壓源;提供高于驅(qū)動(dòng)電壓的供電電壓的電壓饋送裝置;響應(yīng)輸入信號(hào)的向上躍變有選擇地將驅(qū)動(dòng)電壓接至電感裝置的第一開關(guān)裝置,輸入信號(hào)的向上躍變開始了一個(gè)第一狀態(tài),出現(xiàn)一個(gè)第一電流,通過電感裝置對(duì)顯示板電容充電,使顯示板電極上升到超過驅(qū)動(dòng)電壓的電壓,此時(shí)第一電流成為零;以及有選擇地將電壓饋送裝置接至電感裝置和顯示板電極的第二開關(guān)裝置。一個(gè)開關(guān)控制裝置對(duì)電感裝置中的電流進(jìn)行響應(yīng),在第一狀態(tài)期間先將第二開關(guān)裝置保持在斷開狀態(tài),以后響應(yīng)從電感裝置得出的信號(hào)使第二開關(guān)裝置在某個(gè)時(shí)刻閉合而在第一電流成為零時(shí)充分導(dǎo)通,從而使得電壓饋送裝置在緊接的第二狀態(tài)期間為顯示板電極提供電流和為電感裝置提供回掃電流。還有一個(gè)類似的電路響應(yīng)輸入信號(hào)的向下躍變以類似的方式進(jìn)行工作。
文檔編號(hào)G09G3/20GK1203683SQ96198710
公開日1998年12月30日 申請(qǐng)日期1996年11月15日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月29日
發(fā)明者羅伯特·G·馬克迪 申請(qǐng)人:普拉思馬科公司