专利名称:基于绝缘栅双极晶体管的能量恢复装置的制作方法
技术领域:
本发明涉及显示器领域,尤其涉及一种基于绝缘栅双极晶体管 的能量恢复装置。
背景技术:
等离子体显示器(Plasma Display Panel,简称PDP)的显示原 理是利用气体放电产生的紫外线激发荧光粉发光。然而在放电过程 中,大的功耗增加了电^各成本。在放电过程中,PDP可以用一个电 容CP来等效,其阻抗包括等离子体显示屏电极间的阻抗以及绝缘 冲册双4及晶体管开通和关断时的阻抗。当电压Vs施加于屏驱动电^各 时,在单个周期内其能量损耗为2CPVS2。如果其频率为f,那么其 能量损耗为2fCpVs2。如果不采用能量恢复装置,那么输入电源端的 能耗将会非常大。
通过采用能量恢复电路,可以将这部分能量反馈到屏电容中, 从而可以降低电路中输入端电源的能量损耗。总体上说,能量恢复
装置主要是通过能量恢复电路来实现能量损耗的减少。目前所采用 的能量恢复电路功率管大多是MOSFET,且釆用的MOSFET数量 较多,从而增加了电路的成本以及复杂程度。
发明内容
本发明提供了 一种基于绝缘栅双极晶体管的能量恢复装置,以 降低能量恢复装置的电路成本以及复杂程度。
根据本发明实施例的能量恢复装置包括充电装置,用于将其 中存储的能量释放到等离子体显示板的放电单元的电极上;放电装 置,用于将等离子体显示板的放电单元的电极上的能量释放到充电 装置中储存起来;以及控制装置,用于控制充电装置进行充电和/ 或放电装置进行放电。
其中,充电装置包括电感L2、与电感L2串联的屏电容Cp、 与电感L2串联的二极管D4、以及与电感L2、屏电容Cp、和二极 管D4并联的绝缘栅双极晶体管Ml。充电装置的充电过程为电流 通过电感L2、 二极管D4、绝缘栅双极晶体管M1、以及屏电容Cp 形成谐振回路,对屏电容(Cp)充电。
其中,放电装置包括电感L1、与电感L1串联的屏电容Cp、 与电感L1串联的二极管D3、以及与电感L1、屏电容Cp、和二极 管D3并联的绝缘栅双极晶体管M2。放电装置的放电过程为电流 通过电感L1、 二极管D3、绝缘栅双极晶体管M2、以及屏电容Cp 形成谐振回路,使屏电容Cp放电。
其中,控制装置由一个或多个功率开关管组成。通过控制功率 开关管的栅极的开通和关断来控制功率开关管的开通和关断,进而 控制充电装置的充电和放电装置的放电。
根据本发明实施例的能量恢复装置了采用了 一种新颖的电路拓 朴结构(其中,维持期采用绝缘栅双极晶体管),大大节省了电路成 本,降低了电路复杂程度,同时提高了能量恢复效率。
此处所i兌明的附图用来^是供对本发明的进一步理解,构成本申 请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并
不构成对本发明的不当限定。在附图中
图1是典型的三电才及表面》欠电型AC-PDP (Alternative current plasma display panel交流式等离子显示面才反)的结构示意图2是传统的能量恢复装置及其谐振期间简化电路的电路图3是根据本发明实施例的基于绝缘栅双极晶体管(IGBT)的 能量恢复装置的电路图;以及
图4是图3所示的相应开关的控制时序及其输出波形图。
具体实施例方式
下面参考附图,详细ijt明本发明的
具体实施方式
。
图1是典型的三电4及表面方文电型AC-PDP的结构示意图。其中, 扫描电才及(9Scaning Electrode ) Y和维持电才及(Sustaining Electrode ) X制作在前基才反(Front Glass)上。同时,扫描电才及和维持电才及上 涂覆有MgO介质层(Dielectric Layer )。寻址电极(Address Electrode ) 制作在后基板(Rear Glass )上。红、绿、蓝三色荧光粉涂覆在后基 板和障壁(Barrier Rib)上。彩色PDP通过气体放电发射的真空紫 外线(Vacuum Ultraviolet,简称VUV)照射红、绿、蓝三基色荧光 粉,使荧光粉发光来实现彩色显示。
图2是传统的能量恢复装置及其谐振期间简化电路的电路图。 其中,电阻R为寄生阻抗,包括功率开关管导通时的导通电阻。Von为二极管的压降。根据图2的等效电路,可以很容易地分析出屏电
I7 」
L =(丄一 D[l — e 7 (cos wf--sin 一1
压Vxy的方程"2。"A W "。其中,T=2L/R,
=A/(l/£Cp)-(i /2"。考虑到(R/2L)2和R/^可以忽略不计,所以屏
F 之 ,___
L = (2 一)(l _ e ' cos w 0 . 〃r 、
电压Vxy可以简化为"2('"八 ;,其中《 = V(1/jLC》
1/ ^反
在w = ;r时,屏电压峰值为"、2 。"八 。通过减少功率
开关管的导通电阻,可以提高能量恢复装置的效率。
图3是根据本发明实施例的能量恢复装置的电路图。如图3所 示,根据本发明实施例的能量恢复装置包括由功率开关管Sl、功率 开关管S2、绝纟彖4册双才及晶体管Ml、 M2、 M3、和M4组成的开关 管。其中,功率开关管S1、 S2的漏^^与电源连接,功率开关管S1、 S2的源极分别接在绝缘栅双极晶体管Ml和M2的集电极,快恢复 二极管D3和D4的阴极分别与绝缘栅双极晶体管M2和Ml的集电 极相连。绝缘栅双极晶体管Ml和M2的射极分别与绝缘栅双极晶 体管M3和M4的集电极连接。同时,绝缘栅双极晶体管M3和M4 的集电极分别接在屏电容的两端,电感L1的一端接绝缘栅双极晶 体管M1的射极,另一端与二极管D3的阳极连接。同样,电感L2 的一端接绝缘栅双极晶体管M2的射极,另 一端与二极管D4的阳 极连接。绝續^册双才及晶体管M3和M4的射扨j妻地。功率开关管Sl、 S2、绝缘4册双才及晶体管Ml、 M2、 M3、和M4的4册才及分别4妾控制电 路的信号控制端,通过控制电路给出的控制信号,控制功率开关管 或绝缘栅双极晶体管的导通或关断。在图3所示的电路中,电感L2、与电感L2串联的屏电容Cp、 与电感L2串联的二极管D4、以及与电感L2、屏电容Cp、和二极 管D4并联的绝缘栅双极晶体管Ml组成了根据本发明实施例的能 量恢复装置的充电装置。该充电装置的充电过程为电流通过电感 L2、 二极管D4、绝缘栅双极晶体管M1、以及屏电容Cp形成谐振 回路,对屏电容(Cp)充电。
电感L1、与电感L1串联的屏电容Cp、与电感L1串联的二极 管D3、以及与电感L1、屏电容Cp、和二极管D3并联的绝缘槺双 极晶体管M2组成了根据本发明实施例的能量恢复装置的放电装 置。该》文电装置的方文电过禾呈为电流通过电感L1、 二才及管D3、纟色 缘栅双极晶体管M2、以及屏电容Cp形成谐振回路,使屏电容Cp 放电。
控制装置由一个或多个功率开关管組成。通过控制功率开关管 的才册一及的开通和关断来控制功率开关管的开通和关断,进而控制充 电装置的充电和放电装置的放电。
也就是说,在图3所示的能量恢复装置中采用了绝缘栅双极晶 体管来代替传统的能量恢复装置中的维持高端和维持低端的功率开 关管。同时,传统的能量恢复装置中的能量恢复电容以及能量恢复 高端和低端的功率开关管在根据本发明实施例的能量恢复装置中并 没有使用。也就是说,根据本发明实施例的能量恢复装置比传统的
能量恢复装置在功率开关管的使用数量上少了很多,同时,由于绝 》彖才册双极晶体管的开通电阻小,々包和压降4氐,所以大大4是高了系统
的效率,降低了功耗,节省了成本。
图4是图3所示的相应开关的控制时序及其输出波形图。维持 期的一个循环周期分为四个阶段假定在初始时刻,绝缘栅双极晶 体管M2和M3以及功率开关管S2导通,绝缘栅双极晶体管Ml和M4以及功率开关管Sl截止,屏电容Cp上的电压Vxy保持-Vs不
变
在第一个阶l殳(t0-tl),绝》彖4册双才及晶体管M2和M3截止, Ml导通,功率开关管Sl和S2截止,电容Cp通过电感L2、 二极 管D4、和绝缘栅双极晶体管Ml发生串联谐振,屏电容Cp上的电
压Vxy以及电流Ixy随时间的变化关系为~(0 = —K,(《—")、 ,、"(')=sin( w(/ - /0))
。 其中, /为谐振频率。
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。这个过程避免了传统电^各中突变的屏电
容冲力文电过程。
在第二个阶段(tl-t2),当电感电流IL等于O时,屏电容电压 Vxy等于Vs,此时绝續^册双才及晶体管M4和Ml、以及功率开关管 Sl导通,屏电容电压保持Vs不变。
第三个阶,段和第四个阶—度与第 一和第个二阶^殳原理相同,只不 过屏电容是通过电感Ll、 二极管D3、以及绝缘栅双极晶体管M2 发生谐振。在该电路中,绝缘栅双极晶体管均工作在软开关状态。 如果考虑到绝缘栅双极晶体管寄生电阻的影响,那么屏电容电压随
<formula>formula see original document page 9</formula> 时间变^f匕的关系可以改为下式 M 。 乂人
上式可以看出,屏电容电压峰值接近于Vs,这与传统的能量恢复装 置的屏电容电压峰值接近于Vs/2有着显著的区别,大大地提高了能
量恢复效率。
综上所述,本发明通过在维持期采用绝缘栅双极晶体管,将功 率场效应管和电力晶体管的优点集于一身,具有输入阻抗高、工作速度快、热稳定性好、和驱动电^各简单的优点,又具有通态电压低、 耐压高、和承受电流大等优点,因此大大降低了功耗。同时,由于 本发明并没有像传统的能量恢复装置釆用能量恢复电容,因此与传 统的能量恢复装置相比,本发明节省了传统的能量恢复装置中的能 量恢复电容以及相应的能量恢复功率管,因此大大降低了电路成本。
以上所述〗义为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明,对 于本领i或的才支术人员来i兑,本发明可以有各种更改和变化。凡在本 发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均
应包含在本发明的权利要求范围之内。
权利要求
1. 一种基于绝缘栅双极晶体管的能量恢复装置,其特征在于,包括充电装置,用于将其中存储的能量释放到等离子体显示板的放电单元的电极上;放电装置,用于将所述电极上的能量释放到所述充电装置中储存起来;以及控制装置,用于控制所述充电装置进行充电和/或所述放电装置进行放电。
2. 根据权利要求1所迷的能量恢复装置,其特征在于,所述充电 装置包括电感(L2)、与所述电感(L2)串联的屏电容(Cp)、 与所述电感(L2)串联的二极管(D4)、以及与所述电感(L2)、 所述屏电容(Cp)、和所述二极管(D4)并联的绝缘栅双极晶 体管(Ml )。
3. 根据权利要求2所述的能量恢复装置,其特征在于,所述充电 装置的充电过程为电流通过所述电感(L2)、所述二极管(D4 )、所述绝桑彖^P又才及晶体管(Ml )、以及所述屏电容(Cp ) 形成谐振回路,对所述屏电容(Cp)充电。
4. 根据权利要求2所述的能量恢复装置,其特征在于,所述放电 装置包括电感(Ll )、与所述电感(Ll )串联的屏电容(Cp)、 与所述电感(Ll )串联的二极管(D3 )、以及与所述电感(Ll )、 所述屏电容(Cp)、和所述二极管(D3)并Jf关的绝缘4册双极晶 体管(M2)。
5. 根据权利要求4所述的能量恢复装置,其特征在于,所述放电 装置的放电过程为电流通过所述电感(Ll )、所述二极管(D3)、所述绝缘栅双极晶体管(M2)、以及所述屏电容(Cp) 形成谐振回路,使所述屏电容(Cp)放电。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的能量恢复装置,其特征在 于,所述控制装置由一个或多个功率开关管组成。
全文摘要
本发明公开了一种能量恢复装置,包括充电装置,用于将其中存储的能量释放到等离子体显示板的放电单元的电极上;放电装置,用于将等离子体显示板的放电单元的电极上的能量释放到充电装置中储存起来;以及控制装置,用于控制充电装置进行充电和/或放电装置进行放电。本发明可以降低能量恢复装置的电路成本以及复杂程度。
文档编号G09G3/288GK101441846SQ200710165589
公开日2009年5月27日 申请日期2007年11月19日 优先权日2007年11月19日
发明者张国礼, 王志霞, 郭应锋 申请人:四川虹欧显示器件有限公司