CN101127483A - 应用于场发射显示器的电源供应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用于场发射显示器的电源供应器，包括：一电源控制器、一高压输出电路及一中高压/低压/负压输出电路；该电源控制器包括脉波频率调变器、振荡器、比较器及数字逻辑电路，用以驱动外部系统电路；该高压输出电路包括一返驰式转换器及一倍压整流电路，用以输出一高电压；该中高压/低压/负压输出电路包括一升压电路，用以输出一低电压；该中高压/低压/负压输出电路包括一三倍压电荷泵电路及一线性稳压电路，用以输出一中高电压；该中高压/低压/负压输出电路包括一二倍压电荷泵电路及一负压稳压电路，用以输出一负电压。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源供应器，特别涉及一种应用于场发射显示器的电源供应器。
背景技术
所谓的场发射显示器(Field Emission Display，FED)，其原理与阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)非常类似，是利用阴极板电子源在高电场的吸引下，轰击阳极板荧光粉而发光的一种显示技术。阴极射线管是利用单一热电子枪或三束热电子枪发射电子，再透过电磁场来曲折电子，使之撞击在所需对应的荧光粉位置；因此当阴极射线管显示器的尺寸增大时，电子束欲发生偏折所需的路径亦须增大，此举将使其厚度增加。而场发射显示器则是在每个画素点底下均有其独自的电子发射源，如此电子将不需再偏折而能够直接撞击荧光粉发光，实现了将阴极射线管显示器薄型化的理念。
场发射显示器所需的电源供应器的输出涵盖了从高压(～3KV)到低压、以及正负电源等多组电源型式，其电源供应器之模块不但有体积上的限制，再加上高、低压电源是混杂在同一个电路版上，若其配置方式未经仔细考虑，很容易产生绝缘性不足、具有电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)、以及电磁耐受性(Electromagnetic Susceptibilty，EMS)不佳等问题。
一般来说，应用于场发射显示器的电源供应器可产生四组电源输出：(1)高压输出、(2)中高压输出、(3)低压输出以及(4)负压输出；并提供给四组电源的脉宽调变电路。图1(a)及图1(b)分别目前习惯使用的场发射显示器的高压输出电路、以及中高压/低压/负压输出电路。
如图1(a)所示，高压输出电路11是由第一脉宽调变电路111、第二脉宽调变电路112、第一晶体管开关M1、第二晶体管开关M2、变压器T、由二极管与电容所构成的整流电路113、低电压源114以及电阻电路Rset所构成，整个高压输出电路11属于一推挽式(Push-Pull)电路。其中，两组反相的脉宽调变电路111及112与两个晶体管开关M1及M2负责稳压与驱动作业，低电压源114经由变压器T的升压与整流电路113的整流，最后输出一高电压。
如图1(b)所示，中高压/低压/负压输出电路12是由低电压源121以及三组转换电路所构成。第一电感L1、第三晶体管开关M3以及第一二极管D1构成了第一升压(Boost)转换电路，第二电感L2、第四晶体管开关M4以及第二二极管D2构成了第二升压转换电路，两个升压转换电路分别输出一中高电压以及一低电压。第三电感L3、第五晶体管开关M5以及第三二极管D3构成了降-升压(Buck-Boost)转换电路，降-升压转换电路输出一负电压。其中，三个电感L1、L2及L3用以储存与释放能量，而三个晶体管开关M3、M4及M5则分别需要各别的脉宽调变电路以进行控制与稳压，如图1(c)的脉宽调变电路的信号示意图所示。
由图1(a)、图1(b)及图1(c)来看，习用的应用于场发射显示器的电源供应器总共需要五个晶体管开关(M1～M5)、五组脉宽调变电路、以及五个电感(T、L1～L3)所构成的四组转换电路以完成整个模块。然而，这四组转换电路除了会占用极大空间而不利电源供应器的小型化之外，三个电感L1～L3与变压器T等磁性组件的存在更会产生较大的电磁干扰。故，习用的应用于场发射显示器的电源供应器的电路架构不但会提高成本，亦不利于系统的抗电磁干扰的表现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于场发射显示器的电源供应器，相较于现有习用技术，其使用较少组数的转换电路即可构成四组电源输出的规格与低成本电源控制器，藉此减少电源供应器中对于电感的使用数目，亦即减少了电源供应器中的电磁干扰源；不但能降低电磁干扰效应，还能降低电源供应器的制造成本，有利于电源供应器的小型化。
为达上述目的，本发明提供一种应用于场发射显示器的电源供应器，其包括：一电源控制器、一高压输出电路及一中高压/低压/负压输出电路。
所述的电源控制器包括脉冲频率调变器、振荡器、比较器及数字逻辑电路，用以驱动外部系统电路。
所述的高压输出电路包括一返驰式转换器及一倍压整流电路，用以输出一高电压。
所述的中高压/低压/负压输出电路包括一升压电路，用以输出一低电压。
所述的中高压/低压/负压输出电路包括一三倍压电荷泵电路及一线性稳压电路，用以输出一中高电压。
所述的中高压/低压/负压输出电路包括一二倍压电荷泵电路及一负压稳压电路，用以输出一负电压。
本发明提供的应用于场发射显示器的电源供应器，使用较少组数的转换电路构成四组电源输出的规格与低成本电源控制器，可相应减少电源供应器中对于电感的使用数目，同时减少了电源供应器中的电磁干扰源；不但能降低电磁干扰效应，还能降低电源供应器的制造成本，有利于电源供应器的小型化。
附图说明
图1(a)为背景技术中的场发射显示器的高压输出电路的电路图；
图1(b)为背景技术中的场发射显示器的中高压/低压/负压输出电路的电路图；
图1(c)为背景技术中的场发射显示器的脉宽调变电路的信号示意图；
图2为本发明提供的应用于场发射显示器的电源供应器的电路方框图；
图3为图2中的高压输出电路的一较佳实施例的电路图；
图4为图2中的中高压/低压/负压输出电路的一较佳实施例的电路图；
图5为本发明提供的应用于场发射显示器的电源控制器的较佳实施例的电路图。
主要组件符号说明
11高压输出电路
111第一脉宽调变电路
112第二脉宽调变电路
113整流电路
114低电压源
12中高压/低压/负压输出电路
121低电压源
20电源供应器
30高压输出电路
301返驰式转换器
302倍压整流电路
303第三脉宽调变电路
304低电压源
40中高压/低压/负压输出电路
401升压电路
402第四脉宽调变电路
403低电压源
404第一电荷泵电路(三倍压电荷泵电路)
405线性稳压电路
406第二电荷泵电路(二倍压电荷泵电路)
407负压稳压电路
50电源控制器
501脉波频率调变器
502振荡器
503高低压端脉波比较器
504参考电压产生器
505高压端流放大器
506中高压控制放大器
507过电压比较器
508数字控制电路
B1、B2双载子接面晶体管
C1～C8电容
D1～D12二极管
L1～L4电感
M1～M7晶体管开关
R1～R4电阻
Rset电阻电路
T变压器
X比较器
Z齐纳二极管
具体实施方式
请参阅图2，其为本发明所提出的应用于场发射显示器的电源供应器的电路方框图，其中电源供应器20是由高压输出电路30以及中高压/低压/负压输出电路40所构成。
高压输出电路30是由返驰式转换器(Flyback Converter)301及倍压整流电路302所构成，用以输出一高电压。
中高压/低压/负压输出电路40是由升压电路401、第一电荷泵电路404、线性稳压电路405、第二电荷泵电路406、以及负压稳压电路407所构成，用以输出一中高电压、一负电压、以及一低电压。其中，升压电路401的运作可输出该低电压，升压电路401、第一电荷泵电路404及线性稳压电路405共同运作可输出该中高电压，升压电路401、第二电荷泵电路406及负压稳压电路407共同运作可输出该负电压。
以下，根据图2中关于高压输出电路30与中高压/低压/负压输出电路40的电路拓扑，分别提出相应的电路实施例，要注意的是，以下所述的各种电路配置方式并非用以限制本案，熟习图2的电路拓扑以及电源供应器的本领域技术人员得以在满足相同功能的前提之下轻易构思出其它型态的电路结构。
请参阅图3，其为图2中的高压输出电路的一较佳实施例的电路图，其中高压输出电路30主要是由返驰式转换器301及倍压整流电路302所构成，除此之外，作为一较佳实施例，高压输出电路30还包括了第三脉宽调变电路303、低电压源304、以及电阻电路Rset。
作为一较佳实施例，返驰式转换器301是由晶体管开关(此处为晶体管开关)M6及变压器T所构成，而倍压整流电路302则是由互相耦接的二个二极管D4、D5以及二个电容C1、C2所构成。
在图3的高压输出电路30之中，由于使用驰返式转换器301，因此只需要一个晶体管开关(M6)即可完成接收来自于第三脉宽调变电路303的第一脉宽调变信号以产生一次升压的工作。此外，使用倍压整流电路302将该一次升压调整为规格的高压输出，则可以让变压器T的线圈圈数减少，不但使得变压器T的寄生电容与漏感降低，更可使得二次侧反射至一次侧的脉冲电压减低，因此高压输出电路30所输出的高电压便能够更加稳定。再者，与习用技术相比较，本案之高压输出电路30的配置方式还能够省略一个晶体管开关与一组脉宽调变电路，有利于电源供应器的小型化。
请参阅图4，其为图2中的中高压/低压/负压输出电路的一较佳实施例的电路图，其中，中高压/低压/负压输出电路40主要是由升压电路401、三倍压电荷泵电路404、线性稳压电路405、二倍压电荷泵电路406、以及负压稳压电路407所构成，除此之外，作为一较佳实施例，中高压/低压/负压输出电路40还包括了第四脉宽调变电路402、低电压源403、电感L4、电容C3以及电阻电路Rset。
作为一较佳实施例，升压电路401是由晶体管开关(此处为晶体管开关)M7及飞轮二极管D6所构成，藉由升压电路401将低电压源403提升，并根据来自于第四脉宽调变电路402的一第二脉宽调变信号而输出一低电压。
此外，升压电路401、三倍压电荷泵电路404、以及线性稳压电路405共同运作而输出一中高电压。作为一较佳实施例，三倍压电荷泵电路404是由二极管D7～D10以及电容C4～C6所构成，而线性稳压电路405则是由双载子接面晶体管B1～B2、电阻R1～R4、以及比较器X所构成。其中，三倍压电荷泵电路404是将来自于升压电路401的低电压提升成原来的三倍，接着此三倍的低电压再经由线性稳压电路405的稳压作用，最后以一中高电压的型态被输出；需要注意的是，所述的中高电压是小于三倍的该低电压。
另一方面，升压电路401、二倍压电荷泵电路406、以及负压稳压电路407共同运作而输出一负电压。作为一较佳实施例，二倍压电荷泵电路406是由二极管D11～D12与电容C7～C8所构成，而负压稳压电路407则是使用一反向的齐纳二极管Z来制作。其中，二倍压电荷泵电路406将来自于升压电路401的低电压提升成原来的二倍，接着此二倍的低电压再经由齐纳二极管Z的稳压作用，最后以一负电压的型态被输出；需要注意的是，所述的负电压等于齐纳二极管Z的稳压电源。
请参阅图5，其为本发明所提供的应用于场发射显示器的电源控制器的电路图，其中电源控制器50是由脉波频率调变器501、振荡器502、高低压端脉波比较器503、以及参考电压产生器504所构成。此外，电源控制器50还包括了侦测高压端电流放大器505、中高压控制放大器506、过电压比较器507、以及数字控制电路508。
其中，电源控制器50接收高压电路与低压电路的回授电压，搭配参考电压产生器504产生的两组稳定电压源与高低压端脉波比较器503，以侦测两组脉波讯号并提供给脉波频率调变器501；脉波频率调变器501为一种固定导通时间脉波但频率可变的调变器，利用接收脉波比较器503的讯号进行频率的调变，最后当作高压与低端晶体管驱动讯号；振荡器502由环式振荡电路所构成，主要侦测高低压脉波比较器503的输出讯号，当该输出讯号为低准位时，即能启动振荡器502，后续能启动脉波频率调变器501，当该输出讯号为高准位时，即关闭振荡器502与脉波频率调变器501。
由图5的电源控制器50与高压电路30以及中高压/低压/负压输出电路40来看，本发明所提出的应用于场发射显示器的电源供应器仅须使用二个晶体管开关(M6、M7)、二组脉宽调变电路(303、402)、以及三个电感(T、L4)所构成的二组转换电路即可。于背景技术相比，这二组转换电路省去了三个晶体管开关与二个电感的使用；不但在体积上有利于电源供应器的小型化，亦减少了电感等等磁性组件的存在更可减少电磁干扰，而若是需要变动电源规格，则仅须微调该等脉宽调变电路即可满足。故，本发明提供的应用于场发射显示器的电源供应器不但能够降低成本，更可以提升其抗电磁干扰的表现。
Claims (11)
1.一种应用于场发射显示器的电源供应器，其特征在于，包括：
一高压输出电路，包括：
一返驰式转换器，用以接收一电压输入并对其进行转换；及
一倍压整流电路，耦接于该返驰式转换器，用以对该返驰式转换器所转换的该电压输入进行整流，以输出一高电压；及
一中高压/低压/负压输出电路，包括：
一升压电路，用以接收该电压输入并输出一低电压；
一第一电荷泵电路，耦接于该升压电路，用以提升该低电压；
一线性稳压电路，耦接于该第一电荷泵电路，用以稳定被该第一电荷泵电路所提升的该低电压，以输出一中高电压；
一第二电荷泵电路，耦接于该升压电路，用以提升该低电压；及
一负压稳压电路，耦接于该第二电荷泵电路，用以稳定被该第二电荷泵电路所提升的该低电压，以输出一负电压。
2.如权利要求1所述的应用于场发射显示器的电源供应器，其特征在于，所述的高压输出电路更包括一第一脉宽调变电路，其耦接于所述的返驰式转换器，用以提供一第一脉宽调变信号至该返驰式转换器。
3.如权利要求1所述的应用于场发射显示器的电源供应器，其特征在于，所述的返驰式转换器是由互相耦接的一第一晶体管开关及一变压器所构成。
4.如权利要求1所述的应用于场发射显示器的电源供应器，其特征在于，所述的倍压整流电路是由互相耦接的二个二极管及二个电容所构成。
5.如权利要求1所述的应用于场发射显示器的电源供应器，其特征在于，所述的中高压/低压/负压输出电路更包括一第二脉宽调变电路，其耦接于该升压电路，用以提供一第二脉宽调变信号至该升压电路。
6.如权利要求1所述的应用于场发射显示器的电源供应器，其特征在于，所述的升压电路是由互相耦接的一第二晶体管开关及一飞轮二极管所构成。
7.如权利要求1所述的应用于场发射显示器的电源供应器，其特征在于，所述的第一电荷泵电路是一三倍压电荷泵电路，用以提升该低电压成三倍，且三倍的该低电压大于该中高电压。
8.如权利要求1所述的应用于场发射显示器的电源供应器，其特征在于，所述的线性稳压电路是由双载子接面晶体管、比较器、及电阻所构成。
9.如权利要求1所述的应用于场发射显示器的电源供应器，其特征在于，所述的第二电荷泵电路是一二倍压电荷泵电路，用以提升该低电压成二倍，且二倍的该低电压等于该负电压。
10.如权利要求1所述的应用于场发射显示器的电源供应器，其特征在于，所述的负压稳压电路是由一反向的齐纳二极管所构成。
11.一种应用于场发射显示器的电源供应器，其特征在于，包括：
一电源控制器，包括：
一脉波频率调变器，用以接收脉波讯号产生变频率的脉波讯号提供给高低压端两组晶体管进行切换；
一振荡器，用以启动与关闭脉波频率调变器；
一参考电压产生器，用以产生两组固定电源当作高低压端回授电压的比较点；
一侦测高压端电流放大器，用以侦测高压电路输出电流；
一过电压比较器，用以侦测高压输出电压；
一高低压脉波比较器，用以比较参考电压与高低压端回授电压；及
一中高电压控制放大器，用以调整中高压输出大小；
一高压输出电路，包括：
一返驰式转换器，用以接收一电压输入并对其进行转换；及
一倍压整流电路，耦接于该返驰式转换器，用以对该返驰式转换器所转换的该电压输入进行整流，以输出一高电压；及
一中高压/低压/负压输出电路，包括：
一升压电路，用以接收该电压输入并输出一低电压；
一第一电荷泵电路，耦接于该升压电路，用以提升该低电压；
一线性稳压电路，耦接于该第一电荷泵电路，用以稳定被该第一电荷泵电路所提升的该低电压，以输出一中高电压；
一第二电荷泵电路，耦接于该升压电路，用以提升该低电压；及
一负压稳压电路，耦接于该第二电荷泵电路，用以稳定被该第二电荷泵电路所提升的该低电压，以输出一负电压。
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