CN101587677B - 荧光显示器的驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种荧光显示器的驱动电路，其可以容易地防止生成用于产生截止偏压的齐纳二极管的无功功率。作为SEPIC电路，所述荧光显示器的驱动电路包括：输入侧闭合电路、输出侧闭合电路和耦合电容器。输入侧闭合电路具有输入电力、第一电感器和开关元件。输出侧闭合电路具有第二电感器L2、二极管和第二电容器。荧光显示器的灯丝连接到第二电容器。齐纳二极管的一端连接到灯丝的负电势侧，而其另一端连接到输入电力。

Description

荧光显示器的驱动电路
技术领域
本发明涉及一种荧光显示器的驱动电路。 
背景技术
通过参考图4来解释传统荧光显示器的驱动电路。荧光显示器12具有灯丝F、多个阳极A1-An、和多个栅极(grid)G1-Gm。灯丝F将热电子发射到真空箱中。多个阳极A1-An利用荧光物质来覆盖阳极电极。栅极控制从灯丝F发射的电子。从控制电路11通过阳极线a1-an选择性地向阳极A1-An施加输入电压HV1(直流电压)。同样，从控制电路11通过栅极线g1-gm选择性地向栅极G1-Gm施加输入电压HV2(直流电压)。通过开关元件Tr1向灯丝F施加输入电压HV3(直流电压)。向开关元件Tr1施加脉冲控制电压Vc1。一般地，在输入电压HV1、输入电压HV2和输入电压HV3中使用相同电压。开关元件Tr1通过脉冲控制电压Vc1来接通和关断。从而，由开关元件Tr1对输入电压HV3进行斩波，并且向灯丝F施加脉冲直流电压。 
多个阳极A1-An或所述阳极之一被安排到一个栅极的对面。当同时选择相对的阳极和栅极时(即，当施加输入电压HV1和HV2时)，荧光物质发光。然而，未选中的阳极稍微发光。换言之，引起了泄漏发射。传统荧光显示器的驱动电路将截止偏压施加到阳极或栅极，以便防止泄漏发射。为了生成截止偏压，在传统荧光中使用齐纳(zener)二极管ZD(参见专利文献1和2)。 
在图4中，当开关元件Tr1变为接通时，灯丝电流流入灯丝F中。此外，灯丝电流流入齐纳二极管ZD中。从而，在齐纳二极管ZD中生成无功功率(reactive power)。为此，提出如专利文献2的电路。该电路将开关元件Tr2并联连接到齐纳二极管ZD。取决于脉冲控制电压Vc2，接通和关断并且控制该开关元件Tr2。在灯丝电流流入灯丝F中时(即，在开关元件Tr1接通时)，图4所示的开关元件Tr2通过控制电压Vc2而变为接通。从而，齐纳二极管ZD被短路。因此，在灯丝电流流入灯丝F中时，灯丝电流不流入齐纳二极管ZD中。结果，没有生成无功功率。 
专利文献1：日本专利公开第02-190893号 
专利文献2：日本专利公开第2007-72323号 
发明内容
需要图4的驱动电路将开关元件Tr2连接到齐纳二极管ZD。同样，应该与开关元件Tr1相关地执行开关元件Tr2的接通-关断控制。结果，其控制变得复杂。根据以上问题，本发明的目的在于提供一种荧光显示器的驱动电路，在所述荧光显示器的驱动电路中，在没有将开关元件连接到用于生成截止偏压的齐纳二极管的情况下、灯丝电流也不流入齐纳二极管中。 
根据本发明的第一方面，一种荧光显示器的驱动电路，该荧光显示器包括灯丝、栅极、阳极和用于生成施加到栅极和阳极的截止偏压的齐纳二极管，作为SEPIC电路的所述驱动电路包括：输入侧闭合电路，具有输入电力、第一电感器和开关元件；输出侧闭合电路，具有第二电感器、二极管和电容器；以及耦合电容器。齐纳二极管连接在输入电力与地之间。 
齐纳二极管的负极与输入电力之间的连接点连接到灯丝的负电势侧。仅向灯丝施加SEPIC电路的输出电压。根据本发明的第二方面，如上所述，在输入侧闭合电路中串联连接输入电力、第一电感器和开关元件。同样，在输出侧闭合电路中串联连接第二电感器、二极管和电容器。此外，耦合电容器连接到第一电感器与开关元件之间的连接点和第二电感器与二极管之间的连接点。 
根据本发明的第三方面，如上所述，利用输出侧闭合电路中的电容器和灯丝来形成负载侧闭合电路。 
根据本发明的第五方面，如上所述，并联连接输出侧闭合电路的电容器和两个电路，所述两个电路中的每个电路串联连接两个反极性开关元件，并且灯丝的两端分别连接到两个电路的开关元件两者之间的连接点。 
本发明的荧光显示器的驱动电路利用第二电感器、二极管和电容器来形成SEPIC电路中的输出侧闭合电路。利用电容器和灯丝来形成负载侧闭合电路。从而，在输出闭合电路和负载侧闭合电路中不包括用于生成截止偏压的齐纳二极管。因此，输出侧闭合电路的输出电压仅被施加到灯丝F，而没有被施加到齐纳二极管。同样，灯丝电流仅流入灯丝F中，而没有流入齐纳二极管中。结果，在齐纳二极管中没有生成由灯丝电流引起的无功功率。在本 发明的荧光显示器的驱动电路中，不必如同传统驱动电路那样、将齐纳二极管的短路开关元件连接到齐纳二极管。因此，用于防止生成无功功率的电路简单。此外，不需要诸如短路开关元件的控制部件。同样，本发明的驱动电路可以通过改变控制SEPIC电路中的输入侧闭合电路的开关元件的接通-关断动作的控制信号的占空比，来调整向灯丝F施加的电压。 
通过结合附图的以下描述，本发明的以上和其他目标以及特征将变得更加明显。 
附图说明
图1(a)示出了本发明实施例的荧光显示器的驱动电路； 
图1(b1)示出了图1(a)的驱动电路中的点A处的电势； 
图1(b2)示出了图1(a)的驱动电路中的点B处的电势； 
图1(b3)示出了图1(a)的驱动电路中的电感器的电流； 
图1(b4)示出了图1(a)的驱动电路中的开关元件的接通-关断状态； 
图2(a)示出了通过使用图1(a)中的驱动电路的脉冲驱动电路； 
图2(b)示出了通过使用图1(a)中的驱动电路的交替驱动电路； 
图3示出了作为示例的比图1的电路更详细的电路；以及 
图4示出了传统荧光显示器的驱动电路。 
具体实施方式
通过参考图1到图3来解释本发明的实施例。同样，在图1到图3中，公共部分使用相同的附图标记。 
首先，解释图1。图1(a)示出了荧光显示器的驱动电路。图1(b1)示出了图1(a)的驱动电路中的点A处的电势。图1(b2)示出了图1(a)的驱动电路中的点B处的电势。图1(b3)示出了图1(a)的驱动电路中的电感器L1和L2的电流。图1(b4)示出了图1(a)的驱动电路中的开关元件Q1的接通-关断状态。 
如图1(a)所示，附图标记21是控制电路。附图标记22是荧光显示器。附图标记Vcc1和Vcc2是DC(直流)输入电力。该荧光显示器22与图4所示的荧光显示器相同。该荧光显示器22具有n个阳极A1-An、m个栅极(grid)G1-Gm和发射热电子的灯丝F。阳极A1-An和栅极G1-Gm分别连接到未示 出的阳极线和栅极线。从每条线选择性地施加驱动电压。向灯丝F施加下面讨论的SEPIC电路的输出电压(驱动电压)。基于从控制电力SP供应的脉冲控制信号来对开关元件Q1进行开关。附图标记ZD是用于生成截止偏压的齐纳二极管。齐纳二极管ZD向阳极A1-An和栅极G1-Gm施加截止偏压。齐纳二极管连接在DC输入电力Vcc2与地之间。齐纳二极管的负极连接到灯丝F的负电势侧F-，而其正极连接到地。 
图1(a)所示的驱动电路包括输入侧闭合电路和输出侧闭合电路。输入侧闭合电路具有输入电力Vcc1、第一电感器L1和开关元件Q1。输出侧闭合电路具有第二电感器L2、二极管D1和第二电容器C2。利用第一电容器C1(耦合电容器)来连接输入侧和输出侧闭合电路。第一电容器C1连接在连接点A与连接点B之间，所述连接点A将第一电感器L1与开关元件Q1相连，而连接点B将第二电感器L2与二极管D1的正极相连。将第二电容器C2与二极管D1的负极相连的连接点被连接到灯丝F的正电势侧F+。此外，将第二电容器C2与第二电感器L2相连的连接点被连接到灯丝F的负电势侧F-。即，灯丝F的两端连接到输出侧闭合电路中的第二电感器C2。第二电容器C2和灯丝F形成负载侧闭合电路。齐纳二极管ZD的负极连接到灯丝F的负电势侧F-。具有输入侧闭合电路、第一电容器C1和输出侧闭合电路的电路一般被称为SEPIC(单端初级电感器转换器)电路。该电路(即，SEPIC电路)已知是可以升高和降低电源电压的电路。 
开关元件Q1取决于如图1(b4)所示的控制电力SP的脉冲控制信号来重复接通-关断动作。当开关元件Q1变为接通时，形成输入侧闭合电路。然后，点A处的电势变为与地电势GND相同的电势。此外，电流I1流入第一电感器L1中。通过第一电感器L1的电流IL(＝I1)如图1(b3)所示地增加，并且能量被存储在第一电感器L1中。另一方面，通过第二电感器L2的电流I2流入变为下述电压发生器的第二电容器C2中，并且能量被存储在第二电感器L2中。通过第二电感器L2的电流IL(＝I2)如图1(b3)所示地增加。虽然电流I2和I2中的每个电流值不同，但是上升和下降特性相同。 
接下来，当开关元件Q1变为关断时，在第一电感器L1中存储的能量流入第一电容器C1中。点A处的电势如图1(b1)所示地增加。第一电容器C1变为电压发生器(其被称为“所考虑的电压发生器”)。另外，当开关元件Q1变为关断时，点B处的电势如图1(b2)所示地增加。结果，二极管D1 变为导通。从而，在第二电感器L2中存储的能量流入第二电容器C2中，并且对第二电容器C2进行充电。因此，第二电容器C2变为SEPIC电路的输出电力源，并且变为灯丝F的驱动电力源。向灯丝F施加SEPIC电路的输出电压(即，输出侧闭合电路的输出电压)，并且灯丝电流流入其中。图1(b1)和图1(b2)所示的V0是灯丝F中的正电势侧F+的电势。图1(a)中的驱动电路利用第二电感器L2、二极管D1和第二电容器C2形成输出侧闭合电路。另外，图1(a)中的驱动电路利用第二电容器C2和灯丝F形成负载侧闭合电路。从而，在上述两个闭合电路中没有包括齐纳二极管。因此，输出侧闭合电路的输出电压仅被施加到灯丝F，而没有被施加到齐纳二极管。灯丝电流仅流入灯丝F中，而没有流入齐纳二极管中。结果，在齐纳二极管中没有生成由灯丝电流引起的无功功率。此外，不必如传统驱动电路那样、将用于短路齐纳二极管的开关元件并联连接到齐纳二极管。另外，不必提供作为用于进行短路的开关元件的控制部件。而且，由于向灯丝F施加来自SEPIC电路的驱动电压，所以可以通过改变控制开关元件Q1的接通-关断状态的控制信号的占空比来调整向灯丝F施加的电压。 
接下来，解释图2(a)和图2(b)所示的电路。通过使用图1的DC(直流)驱动电路来对图2(a)的电路进行脉冲驱动。通过使用图1的DC(直流)驱动电路来对图2(b)的电路进行交替驱动。在图2(a)和图2(b)中省略了荧光显示器的阳极和栅极。图2(a)是脉冲驱动电路的示例。图2(a)中的驱动电路将反极性开关元件Q21和Q22的串联电路并联连接到输出侧闭合电路的第二电容器C2。同样，灯丝F的正电势侧F+被连接到将开关元件Q21与开关元件Q22相连的连接点。从而，第二电容器C2和灯丝F通过开关元件Q21和Q22而形成负载侧闭合电路。开关元件Q21和Q22取决于从控制电力EF1供应的脉冲控制信号来交替地重复接通-关断动作。例如，当开关元件Q21变为接通时，开关元件Q22变为关断。然后，灯丝电流流入灯丝F中。另一方面，当开关元件Q21变为关断时，开关元件Q22变为接通。然后，灯丝电流不流入其中。因此，脉冲电流流入灯丝F中，并且可以执行脉冲控制。 
图2(b)是交替驱动电路的示例。图2(b)中的驱动电路将反极性开关元件Q21、Q22的串联电路和反极性开关元件Q31、Q32的串联电路并联连接到输出侧闭合电路的第二电容器C2。灯丝F的一端连接到开关元件Q21 与开关元件Q22之间的连接点。另一端连接到开关元件Q31与开关元件Q32之间的连接点。从而，第二电容器C2和灯丝F通过开关元件Q21、Q22、Q31和Q32而形成负载侧闭合电路。开关元件Q21和Q22取决于从控制电力EF1供应的脉冲控制信号来交替地重复接通-关断动作。此外，开关元件Q31和Q32取决于从控制电力EF2供应的脉冲控制信号来交替地重复接通-关断动作。控制电力EF1的控制信号的频率与控制电力EF2的控制信号的频率相同。然而，因为开关元件Q21、Q31同极性、而开关元件Q22、Q32同极性，所以控制电力EF1的控制信号的相位与控制电力EF2的控制信号的相位不同。 
例如，当开关元件Q21、Q32变为接通、而开关元件Q22、Q31变为关断时，灯丝电流按顺序流入开关元件Q21、灯丝F和开关元件Q32中。另一方面，当开关元件Q31、Q22变为接通、而开关元件Q21、Q32变为关断时，灯丝电流按顺序流入开关元件Q31、灯丝F和开关元件Q22中。从而，可以执行交替驱动。 
图3示出了作为示例的比图1的驱动电路更详细的驱动电路。在图3中省略了荧光显示器的阳极和栅极。在图3的驱动电路中，连接电路231和232。电路231、232分别具有用于稳定动作的电阻器和电容器。输入电力Vcc1通过具有二极管D2和电阻器R11的电路233而连接到灯丝F的负电势侧F-。另外，比输入电力Vcc1高的高压输入电力VHG连接到负电势侧F-。由于一些可能原因，当灯丝F中的负电势侧F-的电势比输入电力Vcc1的电压高时，电流不流入齐纳二极管中。为此，使用比输入电力Vcc1的电压高的高压输入电力VHG。输入电力Vcc1和VHG对应于图1中的驱动电路的输入电力Vcc2。将东芝(TOSHIBA)制造的TPCA8022用作开关元件Q1。 
尽管在实施例中描述了本发明，但是本发明不限于此。可以在本发明的范围内做出各种改变和修改。 

Claims (5)

1.一种荧光显示器的驱动电路，该荧光显示器包括灯丝、栅极、阳极和用于生成施加到栅极和阳极的截止偏压的齐纳二极管，作为单端初级电感器转换器(SEPIC)电路的所述驱动电路包括：
输入侧闭合电路，具有第一输入电力、第一电感器和开关元件；
输出侧闭合电路，具有第二电感器、二极管和电容器；以及
耦合电容器；
其中，所述齐纳二极管连接在第二输入电力与地之间，
其中，所述齐纳二极管的负极与第二输入电力之间的连接点连接到所述灯丝的负电势侧，以及
其中，仅向所述灯丝施加SEPIC电路的输出电压。
2.如权利要求1所述的荧光显示器的驱动电路，其中，在输入侧闭合电路中串联连接第一输入电力、第一电感器和开关元件，在输出侧闭合电路中串联连接第二电感器、二极管和电容器，并且所述耦合电容器连接到所述第一电感器与开关元件之间的连接点和所述第二电感器与二极管之间的连接点。
3.如权利要求2所述的荧光显示器的驱动电路，其中，所述输出侧闭合电路中的电容器和所述灯丝形成负载侧闭合电路。
4.如权利要求3所述的荧光显示器的驱动电路，其中，并联连接输出侧闭合电路的电容器和将两个反极性开关元件串联连接的电路，并且灯丝的正电势侧连接到所述开关元件之间的连接点。
5.如权利要求3所述的荧光显示器的驱动电路，其中，并联连接输出侧闭合电路的电容器和两个电路，所述两个电路中的每个电路串联连接两个反极性开关元件，并且灯丝的两端分别连接到所述两个电路的开关元件两者之间的连接点。
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