CN101911830A - 电冷光灯的驱动电路 - Google Patents

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Abstract

用于将AC电压递送至电冷光灯(8a至8n)的驱动电路包括：单独的线圈(1)，其中通过相应的开关组件(10a至10n)将能量转移至每一个灯，具有用于将正电压和负电压传导至相应灯的正向路径和负向路径。控制施加至并联连接的灯的电压幅度，使得可以单独地调节所述灯的照射级别。

Description

电冷光灯的驱动电路
技术领域
本发明涉及电冷光灯的驱动电路。
背景技术
EL灯是在存在由AC电压的施加产生的强电场的情况下发光的电容性元件。EL灯是薄板，并且用于照射例如移动电话、手表和汽车仪表盘中的面板显示器。美国专利5113141和5982104公开了用于向单一EL灯加电的电路，以及美国专利5347198和6841950公开了一种用于向多个EL灯加电的电路。本发明关心驱动多个EL灯的新方法。
发明内容
根据本发明，提出了一种用于将交流极性的电压递送至多个输出端子的驱动电路，每一个输出端子意欲与相应的电冷光(EL)灯相连，其中所述电路包括：线圈，所述线圈具有第一节点或端子，用于递送正电压；以及第二节点或端子，用于递送负电压，所述第一节点或端子和第二节点或端子通过相应的开关组件与每一个输出端子相连，使得对于每一个输出端子存在相应的开关组件，每一个开关组件包括具有正电压控制开关的正电压路径和正向单向电路，允许转移至正电压而不是负电压的相应输出端子；以及具有负电压控制开关的负电压路径和负向单向电路，允许转移至负电压而不是正电压的相应输出端子；以及控制电路，用于控制正向控制开关和负向控制开关，从而可以单独地控制施加到每一个输出端子的正电压和负电压的幅度。
因此通过求助于本发明，可以将单独的线圈用于产生选择性地分布至多个EL灯的能量，可以单独地控制所述EL灯的照射级别。
优选地，所述线圈的第二节点或端子通过第一开关与正电压相连，以及所述线圈的第一节点或端子通过第二开关与地相连，这两个开关的关闭引起线圈充电，第一开关的随后开启引起第二节点或端子递送负电压，以及第二开关的随后开启引起第一节点或端子递送正电压。
在优选实施例中，每一个开关组件的单向电路包括MOSFET晶体管。
另外，可以依赖于在第一和第二节点或端子处产生的电压和/或在其输出端子处产生的电压，通过反馈回路接收信号控制每一个开关组件的正电压开关和负电压开关。
附图说明
现在将参考附图进一步描述本发明的实施例，其中：
图1是示出了根据本发明驱动电路的优选实施例的电路图；
图2示出了用于控制电路开关的反馈回路的添加的图1电路图；
图3详细地示出了在图1或2电路的开关组件中使用的电子部件的一个示例；
图4和图5示出了可以使用图1至3的驱动电路的电压测量电路。
具体实施方式
图1所示的驱动电路具有电感线圈1，所述电感线圈的一个节点或端子2通过PMOS开关3与正DC端子4相连。所述线圈的另一个节点或端子5通过NMOS开关6与地球或地7相连。
所述线圈1将能量递送至多个电冷光灯(8a，8b…8n)，所述电冷光灯实质上是单独的电容器，所述电容器在存在电容器平板两端施加的交流电压的情况下具有发光能力。每一个灯(8a至8n)连接在电路的相应输出端子(9a至9n)和地之间，因此允许所述灯具有公共的接地连接。所述一对节点2、5通过分别由图1中的最上端矩形框表示的第一开关组件10a与第一输出端子9a相连。类似地，节点2、5通过各个开关组件(10b至10n)与其余输出端子9b至9n相连。因此，所述灯通过各个开关组件可以与线圈并联。在所述结构和操作中开关组件(10a至10n)是相同的，因此以下描述只表示第一组件10a。
组件10a具有与单向电路(表示为二极管13)串联的控制开关12，以形成能够从节点2向输出端子9a递送负电压的连接。同样，所述组件10a具有与单向电路(表示为二极管15)串联的控制开关14，以形成从节点5向输出端子9a递送并且维持正电压的连接。
从开关(3、6、12、14)处于开启装填开始，线圈1未充电，并且不存在通过开关组件10a对于正电压或负电压的电连接。实际上，开关3或6之一总是关闭。开关(3和6)的关闭引起线圈1开始充电。开启开关6将引起在节点5存在正电压，并且该电压能够在开关14的控制下，通过开关组件10a的正向单向电路传输。因此，将由开关14控制幅度和持续时间的正电压施加至输出端子9a，并且因此将逐渐增加的电荷施加至灯8a。在将能量转移至输出端子9a之后，节点5的电压将下降，并且二极管15将维持输出端子9a处的能量。在从线圈转移至输出端子的能量包期间，开关14保持关闭。
类似地，能量可以在线圈1中累积，并且然后开关3的开启将引起节点2处的负电压在开关12的控制下，通过开关组件10a的负向单向电路传导。这引起了施加至灯8a的逐渐增加的负电压，二极管13防止能量的反向流动。
因此，完整的驱动电路使得灯(8a至8n)能够被来自单独线圈1的能量重复转移来驱动，在正电压和负电压可施加幅度和方向的方面单独地控制每一个灯，使得按照由开关组件中的控制开关(12和14)的操作确定的方式支配和控制每一个灯的照射强度。实际上，在约300Hz频率下，用约120伏特或以上的幅度向所述灯施加电压。
图2是基于图1的电路，并且共同部件具有相同的参考符号。图2与图1的不同之处在于具有支配每一个开关电路(10a至10n)中的控制开关(例如开关12和14)的操作的反馈回路16。(通过连接17)向回路16馈送表示节点2和5处电压幅度的信号和/或通过具有表示单独输出端子(9a至9n)处电压幅度的信号的连接18。电压缓冲器19从节点2和5接收信号，以及电压组合器20从输出端子(9a至9n)接收信号。将感测电路22和控制电路包括在所述回路中，以产生施加至每一个开关组件(10a至10n)的单独控制开关的反馈信号。
所述反馈控制将附加的能量包转移至输出端子或将其转移至其他输出端子或者停止这种转移。因此，通过转移的能量包的个数来控制输出端子处的电压。
控制电路23也控制开关(3和6)的开启和关闭，以分别在端子5和2处产生正电压和负电压。
所述电路可以驱动每一个灯增加其电压，直到达到所需AC电压幅度(以及因此达到照明级别)为止。例如，第一个灯可以要求低电压电平，第二个灯可以要求中间电压电平，以及第三个灯可以要求高电压电平。最初，对所有三个灯充电，升高它们的电压。当第一个灯的电压达到低电平时，将第一个灯从线圈断开。当第二个灯的电压达到中间电压电平时，将第二个灯断开；以及当第三个灯的电压达到高电压电平时，最终将第三个灯断开。
图3详细地示出了联系节点(2和5)和典型输出端子9a的典型开关组件10a的部件。虚线25内示出了正向路径，在图的下半部分中对其放大。在虚线26内示出了负向路径，在图的上半部分中对其放大。
考虑到在图3的下半部分中示出的正向路径，当通过控制开关14的关闭选择代表性的输出端子9a时，NMOS晶体管27将正电压从节点5传导至端子9a。当通过经由二极管的29预充电以降低开关损耗的电容器28将晶体管27的栅极电压驱动至足够高时，所述晶体管27导通。PMOS晶体管30阻止负电压从输出端子到线圈的传输。当二极管15导通、同时输出为负时，晶体管30将防止这种不希望的泄露。图3也示出了控制信号，所述控制信号来自于反馈回路16，并且通过预充电电容器28和晶体管32来控制开关14的操作。
如果同时向多于一个输出端子加电，将在线圈中存储的能量转移至待加电的输出，并且将能量在与那些输出相连的灯之间进行分布。
典型开关组件的负向路径按照类似的方式工作。存在PMOS晶体管33，所述PMOS晶体管通过与图2的二极管13相对应的NMOS晶体管34传导负电压。存在电容器35(与电容器28相对应)、二极管36(与二极管29相对应)和晶体管37(与晶体管32相对应)。
如上所述，可以在节点5(正电压)和节点2(负电压)测量所有加电输出端子的输出电压。这种方法的一个缺点在于所述节点电压可以与所选择的输出端子处的电压不同。图4中使用二极管峰值检测器40示出了确定电压的更精确方式，所述方式包括：在节点42处通过第一组二极管峰值检测器连接来自所选择输出端子的所有正电压；以及类似地在拎一个节点43处，使用第二组二极管峰值检测器连接来自所选择的输出端子的所有负电压。按照这种方式，节点42可以用于测量正升压输出电压，以及节点43可以用于测量所有并联驱动输出的负升压输出电压。此外，节点42和43用于：在节点42处使用用于正电压的单独放电电路44、在节点43处使用用于负电压的另一个单独放点电路45来岁所有多个灯进行放电。可以通过连接18将在图2的电路中确定的电压馈送至反馈回路16。
图5的电容分压器用于测量输出端子9a至9n和/或节点2、5处的高电压。
所述分压器将(所选择的输出端子9a至9n或节点2或5处)相当高的电压减小为更容易处理和测量的低电压。这是通过在感测节点42和地43之间并联连接的多个电容器40A、40B…40N实现的。所述高电压与端子44、45、46相连，每一个所述端子通过相应的电容器47、48、49与感测节点42相连。放大器50检测感测节点42处的电压，并且放大器50的输出用于控制馈送至反馈回路16的信号。预充电/复位电路52在感测或检测之前测量每一个电容器47、48、49两端的电压。
在相应的电容器47、48、49和电容器40a、40B…49N的并联阵列之间划分所选择的端子44、45、46和地之间的电压差。所述并联阵列具有比任意单独电容器47、48、49更大的有效电容，因此在所述单独电容器两端出现所述电压差的主要部分，所述电压降的比率与有效电容的比例成正比。因此，放大器50检测减小的按比例缩小电压。
在图5中检测到的电压可以驱动反馈回路16，同时通过连接17(在节点2和5处电压的情况下)或者连接18监测所述高电压。
尽管已经参考电冷光灯描述了本发明，应该理解的是可以实现本发明的驱动电路结构来驱动其他负载。
通过阅读本公开，本领域普通技术人员将明白其他变化和修改。这种变化和修改可以包含本领域已知的等价和其他特征，并且可以代替或者增加这里已经描述的的特征来使用这种变化和修改。
尽管在该申请中已经将权利要求阐述为特征的特定组合，应该理解的是本发明公开的范围也包括新特征或者明确或隐含公开或及其所产生的特征的新组合，不管其是否涉及在任意权利要求中所声明的同一发明，不管其是否减轻了本发明的任意或全部相同技术问题。
可以在单独的实施例中组合提供在分立实施例的内容中描述的特征。相反，为了简单起见，在单独实施例的内容中描述的各种特征可以分离地提供或者成为任意合适的字组合。因此，申请人提醒：在本申请或从其得出的另外申请的的执行期间，可以将新的权利要求表示为这些特征或这些特征的组合。

Claims (8)

1.一种驱动电路，用于将交流极性的电压递送至多个输出端子，每一个输出端子意欲与相应的电冷光灯相连，其中所述电路包括：线圈，所述线圈具有用于递送正电压的第一节点或端子以及用于递送负电压的第二节点或端子，所述第一节点或端子和第二节点或端子通过相应的开关组件与每一个输出端子相连，使得对于每一个输出端子存在相应的开关组件，每一个开关组件包括具有正电压控制开关的正电压路径和正向单向电路，允许转移至正电压而不是负电压的相应输出端子；以及具有负电压控制开关的负电压路径和负向单向电路，允许转移至负电压而不是正电压的相应输出端子；以及控制电路，用于控制正向控制开关和负向控制开关，从而单独地控制施加到每一个输出端子的正电压和负电压的幅度。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其中所述线圈的第二节点或端子通过第一开关与正电压相连，以及所述线圈的第一节点或端子通过第二开关与地相连，使得所述开关的关闭引起线圈充电，第一开关的随后开启引起第二节点或端子递送负电压，以及第二开关的随后开启引起第一节点或端子递送正电压。
3.根据权利要求1或2所述的驱动电路，其中每一个开关组件的单向电路包括MOSFET晶体管。
4.根据任一前述权利要求所述的驱动电路，其中所述控制电路可操作用于将每一个输出端子升压到对于所述端子特定的所需最大输出电压，使得能够将每一个灯驱动至所需最大电压，并且因此驱动至最大照明级别。
5.根据任一前述权利要求所述的驱动电路，其中将所述控制电路包括在反馈回路中，并且其中通过所述反馈回路控制每一个开关组件的正电压开关和负电压开关，所述反馈回路可操作用于依赖于在第一和第二节点或端子处产生的电压和/或在输出端子处产生的电压来接收信号。
6.根据权利要求5所述的驱动电路，其中通过二极管峰值检测器阵列测量表示输出端子处电压幅度的信号，所述二极管峰值检测器阵列在每一个输出端子处包括一对二极管，一个用于测量正电压，另一个用于测量负电压。
7.根据权利要求5或6所述的驱动电路，其中将电容分压器用于测量输出端子和/或节点处高电压的按比例缩小的值。
8.根据权利要求7所述的驱动电路，其中所述电容分压器包括电容器的并联阵列和单独的电容器，在具有比每一个单独电容器更大有效电容的并联阵列两端测量所述测量电压。
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