專利名稱：基于絕緣柵雙極晶體管的能量恢復(fù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示器領(lǐng)域，尤其涉及一種基于絕緣柵雙極晶體管 的能量恢復(fù)裝置。
背景技術(shù)：
等離子體顯示器(Plasma Display Panel,簡稱PDP)的顯示原 理是利用氣體放電產(chǎn)生的紫外線激發(fā)熒光粉發(fā)光。然而在放電過程 中，大的功耗增加了電^各成本。在放電過程中，PDP可以用一個(gè)電 容CP來等效，其阻抗包括等離子體顯示屏電極間的阻抗以及絕緣 沖冊(cè)雙4及晶體管開通和關(guān)斷時(shí)的阻抗。當(dāng)電壓Vs施加于屏驅(qū)動(dòng)電^各 時(shí)，在單個(gè)周期內(nèi)其能量損耗為2CPVS2。如果其頻率為f，那么其 能量損耗為2fCpVs2。如果不采用能量恢復(fù)裝置，那么輸入電源端的 能耗將會(huì)非常大。
通過采用能量恢復(fù)電路，可以將這部分能量反饋到屏電容中， 從而可以降低電路中輸入端電源的能量損耗。總體上說，能量恢復(fù)
裝置主要是通過能量恢復(fù)電路來實(shí)現(xiàn)能量損耗的減少。目前所采用 的能量恢復(fù)電路功率管大多是MOSFET，且釆用的MOSFET數(shù)量 較多，從而增加了電路的成本以及復(fù)雜程度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種基于絕緣柵雙極晶體管的能量恢復(fù)裝置，以 降低能量恢復(fù)裝置的電路成本以及復(fù)雜程度。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的能量恢復(fù)裝置包括充電裝置，用于將其 中存儲(chǔ)的能量釋放到等離子體顯示板的放電單元的電極上；放電裝 置，用于將等離子體顯示板的放電單元的電極上的能量釋放到充電 裝置中儲(chǔ)存起來；以及控制裝置，用于控制充電裝置進(jìn)行充電和/ 或放電裝置進(jìn)行放電。
其中，充電裝置包括電感L2、與電感L2串聯(lián)的屏電容Cp、 與電感L2串聯(lián)的二極管D4、以及與電感L2、屏電容Cp、和二極 管D4并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管Ml。充電裝置的充電過程為電流 通過電感L2、 二極管D4、絕緣柵雙極晶體管M1、以及屏電容Cp 形成諧振回路，對(duì)屏電容(Cp)充電。
其中，放電裝置包括電感L1、與電感L1串聯(lián)的屏電容Cp、 與電感L1串聯(lián)的二極管D3、以及與電感L1、屏電容Cp、和二極 管D3并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管M2。放電裝置的放電過程為電流 通過電感L1、 二極管D3、絕緣柵雙極晶體管M2、以及屏電容Cp 形成諧振回路，使屏電容Cp放電。
其中，控制裝置由一個(gè)或多個(gè)功率開關(guān)管組成。通過控制功率 開關(guān)管的柵極的開通和關(guān)斷來控制功率開關(guān)管的開通和關(guān)斷，進(jìn)而 控制充電裝置的充電和放電裝置的放電。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的能量恢復(fù)裝置了采用了 一種新穎的電路拓 樸結(jié)構(gòu)(其中，維持期采用絕緣柵雙極晶體管)，大大節(jié)省了電路成 本，降低了電路復(fù)雜程度，同時(shí)提高了能量恢復(fù)效率。


此處所i兌明的附圖用來^是供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申 請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并
不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中
圖1是典型的三電才及表面》欠電型AC-PDP (Alternative current plasma display panel交流式等離子顯示面才反)的結(jié)構(gòu)示意圖2是傳統(tǒng)的能量恢復(fù)裝置及其諧振期間簡化電路的電路圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的 能量恢復(fù)裝置的電路圖；以及
圖4是圖3所示的相應(yīng)開關(guān)的控制時(shí)序及其輸出波形圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖，詳細(xì)ijt明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
圖1是典型的三電4及表面方文電型AC-PDP的結(jié)構(gòu)示意圖。其中， 掃描電才及(9Scaning Electrode ) Y和維持電才及(Sustaining Electrode ) X制作在前基才反(Front Glass)上。同時(shí)，掃描電才及和維持電才及上 涂覆有MgO介質(zhì)層(Dielectric Layer )。尋址電極(Address Electrode ) 制作在后基板(Rear Glass )上。紅、綠、藍(lán)三色熒光粉涂覆在后基 板和障壁(Barrier Rib)上。彩色PDP通過氣體放電發(fā)射的真空紫 外線(Vacuum Ultraviolet,簡稱VUV)照射紅、綠、藍(lán)三基色熒光 粉，使熒光粉發(fā)光來實(shí)現(xiàn)彩色顯示。
圖2是傳統(tǒng)的能量恢復(fù)裝置及其諧振期間簡化電路的電路圖。 其中，電阻R為寄生阻抗，包括功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)的導(dǎo)通電阻。Von為二極管的壓降。根據(jù)圖2的等效電路，可以很容易地分析出屏電
I7 」
L =(丄一 D[l — e 7 (cos wf--sin 一1
壓Vxy的方程"2。"A W "。其中，T=2L/R，
=A/(l/￡Cp)-(i /2"?？紤]到(R/2L)2和R/^可以忽略不計(jì)，所以屏
F 之 ，___
L = (2 一)(l _ e ' cos w 0 . 〃r 、
電壓Vxy可以簡化為"2('"八 ；，其中《 = V(1/jLC》
1/ ^反
在w = ;r時(shí)，屏電壓峰值為"、2 。"八 。通過減少功率
開關(guān)管的導(dǎo)通電阻，可以提高能量恢復(fù)裝置的效率。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的能量恢復(fù)裝置的電路圖。如圖3所 示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的能量恢復(fù)裝置包括由功率開關(guān)管Sl、功率 開關(guān)管S2、絕纟彖4冊(cè)雙才及晶體管Ml、 M2、 M3、和M4組成的開關(guān) 管。其中，功率開關(guān)管S1、 S2的漏^^與電源連接，功率開關(guān)管S1、 S2的源極分別接在絕緣柵雙極晶體管Ml和M2的集電極，快恢復(fù) 二極管D3和D4的陰極分別與絕緣柵雙極晶體管M2和Ml的集電 極相連。絕緣柵雙極晶體管Ml和M2的射極分別與絕緣柵雙極晶 體管M3和M4的集電極連接。同時(shí)，絕緣柵雙極晶體管M3和M4 的集電極分別接在屏電容的兩端，電感L1的一端接絕緣柵雙極晶 體管M1的射極，另一端與二極管D3的陽極連接。同樣，電感L2 的一端接絕緣柵雙極晶體管M2的射極，另 一端與二極管D4的陽 極連接。絕續(xù)^冊(cè)雙才及晶體管M3和M4的射扨j妻地。功率開關(guān)管Sl、 S2、絕緣4冊(cè)雙才及晶體管Ml、 M2、 M3、和M4的4冊(cè)才及分別4妾控制電 路的信號(hào)控制端，通過控制電路給出的控制信號(hào)，控制功率開關(guān)管 或絕緣柵雙極晶體管的導(dǎo)通或關(guān)斷。在圖3所示的電路中，電感L2、與電感L2串聯(lián)的屏電容Cp、 與電感L2串聯(lián)的二極管D4、以及與電感L2、屏電容Cp、和二極 管D4并聯(lián)的絕緣柵雙極晶體管Ml組成了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的能 量恢復(fù)裝置的充電裝置。該充電裝置的充電過程為電流通過電感 L2、 二極管D4、絕緣柵雙極晶體管M1、以及屏電容Cp形成諧振 回路，對(duì)屏電容(Cp)充電。
電感L1、與電感L1串聯(lián)的屏電容Cp、與電感L1串聯(lián)的二極 管D3、以及與電感L1、屏電容Cp、和二極管D3并聯(lián)的絕緣槺雙 極晶體管M2組成了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的能量恢復(fù)裝置的放電裝 置。該》文電裝置的方文電過禾呈為電流通過電感L1、 二才及管D3、纟色 緣柵雙極晶體管M2、以及屏電容Cp形成諧振回路，使屏電容Cp 放電。
控制裝置由一個(gè)或多個(gè)功率開關(guān)管組成。通過控制功率開關(guān)管 的才冊(cè)一及的開通和關(guān)斷來控制功率開關(guān)管的開通和關(guān)斷，進(jìn)而控制充 電裝置的充電和放電裝置的放電。
也就是說，在圖3所示的能量恢復(fù)裝置中采用了絕緣柵雙極晶 體管來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的能量恢復(fù)裝置中的維持高端和維持低端的功率開 關(guān)管。同時(shí)，傳統(tǒng)的能量恢復(fù)裝置中的能量恢復(fù)電容以及能量恢復(fù) 高端和低端的功率開關(guān)管在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的能量恢復(fù)裝置中并 沒有使用。也就是說，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的能量恢復(fù)裝置比傳統(tǒng)的
能量恢復(fù)裝置在功率開關(guān)管的使用數(shù)量上少了很多，同時(shí)，由于絕 》彖才冊(cè)雙極晶體管的開通電阻小，々包和壓降4氐，所以大大4是高了系統(tǒng)
的效率，降低了功耗，節(jié)省了成本。
圖4是圖3所示的相應(yīng)開關(guān)的控制時(shí)序及其輸出波形圖。維持 期的一個(gè)循環(huán)周期分為四個(gè)階段假定在初始時(shí)刻，絕緣柵雙極晶 體管M2和M3以及功率開關(guān)管S2導(dǎo)通，絕緣柵雙極晶體管Ml和M4以及功率開關(guān)管Sl截止，屏電容Cp上的電壓Vxy保持-Vs不
變
在第一個(gè)階l殳(t0-tl)，絕》彖4冊(cè)雙才及晶體管M2和M3截止， Ml導(dǎo)通，功率開關(guān)管Sl和S2截止，電容Cp通過電感L2、 二極 管D4、和絕緣柵雙極晶體管Ml發(fā)生串聯(lián)諧振，屏電容Cp上的電
壓Vxy以及電流Ixy隨時(shí)間的變化關(guān)系為~(0 = —K，(《—")、 ,、"(')=sin( w(/ - /0))
。 其中， /為諧振頻率。
<formula>formula see original document page 9</formula>
。這個(gè)過程避免了傳統(tǒng)電^各中突變的屏電
容沖力文電過程。
在第二個(gè)階段(tl-t2),當(dāng)電感電流IL等于O時(shí)，屏電容電壓 Vxy等于Vs,此時(shí)絕續(xù)^冊(cè)雙才及晶體管M4和Ml、以及功率開關(guān)管 Sl導(dǎo)通，屏電容電壓保持Vs不變。
第三個(gè)階，段和第四個(gè)階—度與第 一和第個(gè)二階^殳原理相同，只不 過屏電容是通過電感Ll、 二極管D3、以及絕緣柵雙極晶體管M2 發(fā)生諧振。在該電路中，絕緣柵雙極晶體管均工作在軟開關(guān)狀態(tài)。 如果考慮到絕緣柵雙極晶體管寄生電阻的影響，那么屏電容電壓隨
<formula>formula see original document page 9</formula> 時(shí)間變^f匕的關(guān)系可以改為下式 M 。 乂人
上式可以看出，屏電容電壓峰值接近于Vs，這與傳統(tǒng)的能量恢復(fù)裝 置的屏電容電壓峰值接近于Vs/2有著顯著的區(qū)別，大大地提高了能
量恢復(fù)效率。
綜上所述，本發(fā)明通過在維持期采用絕緣柵雙極晶體管，將功 率場效應(yīng)管和電力晶體管的優(yōu)點(diǎn)集于一身，具有輸入阻抗高、工作速度快、熱穩(wěn)定性好、和驅(qū)動(dòng)電^各簡單的優(yōu)點(diǎn)，又具有通態(tài)電壓低、 耐壓高、和承受電流大等優(yōu)點(diǎn)，因此大大降低了功耗。同時(shí)，由于 本發(fā)明并沒有像傳統(tǒng)的能量恢復(fù)裝置釆用能量恢復(fù)電容，因此與傳 統(tǒng)的能量恢復(fù)裝置相比，本發(fā)明節(jié)省了傳統(tǒng)的能量恢復(fù)裝置中的能 量恢復(fù)電容以及相應(yīng)的能量恢復(fù)功率管，因此大大降低了電路成本。
以上所述〗義為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì) 于本領(lǐng)i或的才支術(shù)人員來i兌，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本 發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均
應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種基于絕緣柵雙極晶體管的能量恢復(fù)裝置，其特征在于，包括充電裝置，用于將其中存儲(chǔ)的能量釋放到等離子體顯示板的放電單元的電極上；放電裝置，用于將所述電極上的能量釋放到所述充電裝置中儲(chǔ)存起來；以及控制裝置，用于控制所述充電裝置進(jìn)行充電和/或所述放電裝置進(jìn)行放電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所迷的能量恢復(fù)裝置，其特征在于，所述充電 裝置包括電感(L2)、與所述電感(L2)串聯(lián)的屏電容(Cp)、 與所述電感(L2)串聯(lián)的二極管(D4)、以及與所述電感(L2)、 所述屏電容(Cp)、和所述二極管(D4)并聯(lián)的絕緣柵雙極晶 體管(Ml )。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量恢復(fù)裝置，其特征在于，所述充電 裝置的充電過程為電流通過所述電感(L2)、所述二極管(D4 )、所述絕桑彖^P又才及晶體管(Ml )、以及所述屏電容(Cp ) 形成諧振回路，對(duì)所述屏電容(Cp)充電。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量恢復(fù)裝置，其特征在于，所述放電 裝置包括電感(Ll )、與所述電感(Ll )串聯(lián)的屏電容(Cp)、 與所述電感(Ll )串聯(lián)的二極管(D3 )、以及與所述電感(Ll )、 所述屏電容(Cp)、和所述二極管(D3)并Jf關(guān)的絕緣4冊(cè)雙極晶 體管(M2)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的能量恢復(fù)裝置，其特征在于，所述放電 裝置的放電過程為電流通過所述電感(Ll )、所述二極管(D3)、所述絕緣柵雙極晶體管(M2)、以及所述屏電容(Cp) 形成諧振回路，使所述屏電容(Cp)放電。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的能量恢復(fù)裝置，其特征在 于，所述控制裝置由一個(gè)或多個(gè)功率開關(guān)管組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能量恢復(fù)裝置，包括充電裝置，用于將其中存儲(chǔ)的能量釋放到等離子體顯示板的放電單元的電極上；放電裝置，用于將等離子體顯示板的放電單元的電極上的能量釋放到充電裝置中儲(chǔ)存起來；以及控制裝置，用于控制充電裝置進(jìn)行充電和/或放電裝置進(jìn)行放電。本發(fā)明可以降低能量恢復(fù)裝置的電路成本以及復(fù)雜程度。
文檔編號(hào)G09G3/288GK101441846SQ200710165589
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2007年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月19日
發(fā)明者張國禮, 王志霞, 郭應(yīng)鋒 申請(qǐng)人:四川虹歐顯示器件有限公司