CN102855851A

CN102855851A - 聚合物分散型液晶膜的驱动方法及直流电源驱动装置

Info

Publication number: CN102855851A
Application number: CN2011101805428A
Authority: CN
Inventors: 张玮; 沈健; 宋芳苹; 张晋; 张维平; 赵勤
Original assignee: BEIJING ZHONGZHI TONGHUI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: The many intelligence in Beijing shines together Science and Technology Co., Ltd.
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2031-06-30
Also published as: CN102855851B

Abstract

本发明涉及一种聚合物分散型液晶膜的驱动方法，有一个驱动电路与所述聚合物分散型液晶膜的两个输入电极电连接，所述驱动电路施加在所述聚合物分散型液晶膜上的驱动电压是成正负交替变化的矩形波电压，所述驱动电压迅速过零并且不含直流分量；所述驱动电路输出的正半波驱动电压的前沿延时1－10微秒，所述驱动电路输出的负半波驱动电压的前沿延时1－10微秒；所述驱动电路包括波形信号发生电路、延时电路、驱动级和开关电路，所述驱动电路与一个直流电源电路电连接。本发明实现低功耗驱动，节约能量；可以采用电池作为供电源，并可通过更换电池或充电等方式使用。

Description

聚合物分散型液晶膜的驱动方法及直流电源驱动装置

技术领域

本发明涉及一种聚合物分散型液晶膜的驱动方法及直流电源驱动装置，本发明的驱动电路施加在聚合物分散型液晶膜上的驱动电压是成正负交替变化的矩形波电压，所述驱动电路输出的正半波驱动电压的前沿延时1－10微秒，所述驱动电路输出的负半波驱动电压的前沿延时1－10微秒。

背景技术

聚合物分散型液晶(polymer dispersed liquid crystal, 简称PDLC)膜是一种新兴的电光薄膜材料，具备特殊的电光特性，被广泛应用，可用来制备调光玻璃、魔术玻璃、电致液晶雾化玻璃、Smart Glass、电光开关、光栅及其衍生产品等。PDLC膜及其衍生品的工作需要电压进行驱动，现有技术中，PDLC膜及其衍生品都由专用配套电源来驱动，由于电路复杂，电源器件繁多，往往电源具有较大尺寸规格和重量，给使用、携带带来极大不便，同时普通的电源或电池因为电压大小、频率高低和波形等原因不能直接用于PDLC膜及其衍生品的驱动，针对以上问题，需要提供一种聚合物分散型液晶膜的驱动方法及直流电源驱动装置。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种聚合物分散型液晶膜的驱动方法，本发明的驱动电路施加在聚合物分散型液晶膜上的驱动电压是成正负交替变化的矩形波电压，所述驱动电压迅速过零并且不含直流分量；实现低功耗驱动，节约能量；可以采用电池作为供电源，并可通过更换电池或充电等方式使用。

本发明的第一个目的是这样实现的：一种聚合物分散型液晶膜的驱动方法，有一个驱动电路与所述聚合物分散型液晶膜的两个输入电极电连接，所述驱动电路施加在所述聚合物分散型液晶膜上的驱动电压是成正负交替变化的矩形波电压，所述驱动电压迅速过零并且不含直流分量；所述驱动电路输出的正半波驱动电压的前沿延时1－10微秒，所述驱动电路输出的负半波驱动电压的前沿延时1－10微秒；所述驱动电路包括波形信号发生电路、延时电路、驱动级和开关电路，所述驱动电路与一个直流电源电路电连接。

本发明的另一个目的在于提供一种聚合物分散型液晶膜的直流电源驱动装置，该装置包括直流电源电路、升压电路和驱动电路。本发明的驱动装置体积小，操作简单，给携带、安装、使用带来极大方便。

本发明的另一个目的是这样实现的：一种聚合物分散型液晶膜的直流电源驱动装置，所述直流电源驱动装置包括直流电源电路、升压电路和驱动电路；所述升压电路包括低电压输出电路和高电压输出电路；所述驱动电路包括波形信号发生电路、延时电路、驱动级和开关电路；所述直流电源电路的输出端分别与低电压输出电路和高电压输出电路的输入端电连接，所述低电压输出电路的输出端分别与所述波形信号发生电路、延时电路、驱动级电连接，所述高电压输出电路的输出端与所述开关电路电连接；所述波形信号发生电路输出端与所述延时电路的输入端电连接，所述延时电路的输出端与所述驱动级输入端电连接，所述驱动级的输出端与所述开关电路的输入端连接，所述开关电路中设置两个输出端子。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明可采用电池作为供电源，可通过更换电池或充电等方式使用，方便简单，安全性高，同时特别适合有蓄电池的汽车类使用。

2、本发明可直接通过USB接口连接其它具有USB接口的设备端进行供电或充电，使用方便。

3、本发明采用矩形波驱动聚合物分散型液晶膜，实现低功耗驱动，节约能量。

4、本发明的驱动装置体积小，操作简单，给携带、安装、使用带来极大方便。

5、本发明可根据聚合物分散型液晶膜的不同规格、性能等调整供电电压。

6、本发明的延时电路可保证开关电路中的场效应晶体管的正常工作。

7、本发明可适用于聚合物分散型液晶膜及其衍生产品的驱动，并能保证聚合物分散型液晶膜及其衍生产品具备良好的光学性能。

附图说明

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1、本发明的电气原理框图；

图2、本发明的延时电路输出的波形图；

图3、本发明的开关电路输出的波形图；

图4、本发明实施例二的电源电路和升压电路的电气原理图；

图5、本发明实施例三的信号发生电路和延时电路的电气原理图；

图6、本发明实施例三的驱动级和开关电路的电气原理图。

具体实施方式

实施例一：

参见图1、图2、图3，本发明的聚合物分散型液晶膜的驱动方法，有一个驱动电路与所述聚合物分散型液晶膜的两个输入电极电连接，所述驱动电路施加在所述聚合物分散型液晶膜上的驱动电压是成正负交替变化的矩形波电压，所述驱动电压迅速过零并且不含直流分量；所述驱动电路输出的正半波驱动电压的前沿延时1－10微秒，所述驱动电路输出的负半波驱动电压的前沿延时1－10微秒；所述驱动电路包括波形信号发生电路、延时电路、驱动级和开关电路，所述驱动电路与一个直流电源电路电连接。本实施例中，驱动电路输出的正半波驱动电压前沿优选的延时是1－7微秒，所述驱动电路输出的负半波驱动电压前沿优选的延时是1－7微秒。

本发明的一个实施例中，所述驱动电路包括波形信号发生电路301、延时电路302、驱动级303和开关电路304；所述直流电源电路包括电源1、升压电路2；所述升压电路包括低电压输出电路201和高电压输出电路202；所述电源的输出端分别与低电压输出电路和高电压输出电路的输入端电连接，所述低电压输出电路的输出端分别与波形信号发生电路、延时电路、驱动级电连接，高电压输出电路的输出端与开关电路电连接，所述波形信号发生电路输出端与所述延时电路的输入端电连接，所述延时电路的输出端与所述驱动级输入端电连接，所述驱动级的输出端与所述开关电路的输入端连接，所述开关电路输出端与聚合物分散型液晶膜（简称PDLC膜，或者简称PDLC）电连接。

本发明的实施例中，供电电源的电压为3-6V，低电压输出电路的输出电压为5-10V（伏），高电压输出电路的输出电压为24-48V；所述波形信号发生电路产生矩形波信号，经延时电路后，矩形波（前半周）的前沿延时1－10微秒，（也可以理解为上升沿后移），矩形波的后沿（也可以理解为下降沿）不延时；参见图2，图中a是矩形波前沿的正时（未延时）位置，aˊ是矩形波前沿的延时位置；b是矩形波后沿的正时位置。本实施例中，开关电路为全桥电路，包括四个场效应晶体管，其中两个是P沟道型场效应晶体管，两个是N沟道型场效应晶体管，延时电路输出的矩形波信号保证所述全桥电路的同侧的P沟道型场效应晶体管和N沟道型场效应晶体管不同时导通，避免产生全桥电路短路；所述开关电路的输出端连接在PDLC的两个电极上。

参见图3，开关电路输出是矩形波电压，开关电路输出的正半波驱动电压的前沿延时1－10微秒，正半波驱动电压的后沿不延时；开关电路输出的负半波驱动电压的前沿延时1－10微秒，负半波驱动电压的后沿不延时。图2和图3中的纵坐标是电压（U）坐标轴，横坐标是时间(t)坐标轴。本实施例中的PDLC是指聚合物分散型液晶膜的衍生产品电致液晶雾化玻璃。本发明的驱动电路还可以采用实施例二、实施例三中公开的驱动电路。

本发明的聚合物分散型液晶膜可以制成调光玻璃、魔术玻璃、电致液晶雾化玻璃、Smart Glass、电光开关、光栅及其衍生产品等装置，本发明的一个实施例中的电致液晶雾化玻璃就是包括有聚合物分散型液晶膜的产品，电致液晶雾化玻璃的结构可以参考中国专利ZL 200820118099.5的专利说明书公开的内容；或者参考专利号为200910076348.8的专利说明书公开的内容。

实施例二：

参见图1，本发明的聚合物分散型液晶膜的直流电源驱动装置包括直流电源电路1、升压电路2和驱动电路3；所述升压电路包括低电压输出电路201和高电压输出电路202；所述驱动电路包括波形信号发生电路301、延时电路302、驱动级303和开关电路304；所述直流电源电路的输出端分别与低电压输出电路和高电压输出电路的输入端电连接，所述低电压输出电路的输出端分别与所述波形信号发生电路、延时电路、驱动级电连接，所述高电压输出电路的输出端与所述开关电路电连接，所述波形信号发生电路输出端与所述延时电路的输入端电连接，所述延时电路的输出端与所述驱动级输入端电连接，所述驱动级的输出端与所述开关电路的输入端连接，所述开关电路中设置两个输出端子。

参见图4，本实施例中，所述直流电源电路中设置锰锌干电池、碱性电池、锂电池、铅酸电池或USB接口，所述直流电源电路的输出电压为3-6V；优选的电池是锂电池，优选的输出电压为5V。

为了与其它设备的电源连接，本实施例中设置USB接口，电池的正极与USB接口的脚1电连接，并且设置对地滤波电容器。

所述低电压输出电路为升压式DC/DC变换器U5（集成电路型号MAX641），所述高电压输出电路包括升压式DC/DC变换器U6（集成电路型号MC34063）和一可调电阻P；所述低电压输出电路的输出电压为5-10V；所述高电压输出电路的输出电压为24-48V，通过调节可调电阻P可获取不同的输出电压。所述的升压式DC/DC变换器U5、U6选用标准的电路和配置，属于现有技术，在此不作详细描述。

实施例三：

本实施例中的聚合物分散型液晶膜的直流电源驱动装置是在实施例二基础上的改进，实施例二中公开的技术内容不重复描述，实施例二公开的内容也属于本实施例公开的内容。

参见图1、图4、图5、图6，本实施例的直流电源驱动装置包括直流电源电路、升压电路和驱动电路；所述升压电路包括低电压输出电路201和高电压输出电路202；所述驱动电路包括波形信号发生电路301、延时电路302、驱动级303和开关电路304；所述直流电源电路的输出端分别与低电压输出电路和高电压输出电路的输入端电连接，所述低电压输出电路的输出端分别与所述波形信号发生电路、延时电路、驱动级电连接，所述高电压输出电路的输出端与所述开关电路电连接，所述波形信号发生电路输出端与所述延时电路的输入端电连接，所述延时电路的输出端与所述驱动级输入端电连接，所述驱动级的输出端与所述开关电路的输入端连接，所述开关电路中设置两个输出端子。

参见图5，本实施例中，所述波形信号发生电路为单稳态振荡器U1，振荡频率为25-60Hz。单稳态振荡器（集成电路型号是555）选用标准的电路和配置，属于现有技术，在此不作详细描述。

所述延时电路包括第一反相器U2A和两个支路，所述第一反相器的输入端与波形信号发生电路输出端电连接。第一个支路上设置反相器U2B、反相器U2C、与非门U3A、与非门U3B；反相器U2B的脚3与反相器U2A的脚2电连接，反相器U2B的脚4通过电阻R3与反相器U2C的脚5电连接，U2C的脚5上并联电容C3，U2C的脚6和与非门U3A的脚2电连接，与非门U3A的脚1与反相器U2B的脚3电连接，与非门U3A的脚3和与非门U3B的脚4、脚5电连接，与非门U3B的脚6通过电阻、输出端子DZ1与驱动级中的晶体三极管T1的基极电连接；可通过改变电阻R3、电容C3获取不同的延时。第二个支路上设置反相器U2F、反相器U2E、反相器U2D、与非门U3 D、与非门U3C；反相器U2 F的脚13与反相器U2A的脚2电连接，反相器U2 F的脚12与反相器U2E脚11电连接，反相器U2E脚10通过电阻R4与反相器U2 D的脚9电连接，U2 D的脚9上并联电容C4，U2 D的脚8和与非门U3D的脚13电连接，与非门U3D的脚12与反相器U2F的脚12电连接，与非门U3D的脚11和与非门U3C的脚9、脚10电连接，与非门U3C的脚8通过电阻、输出端子DZ2与驱动级中的晶体三极管T2的基极电连接；可通过改变电阻R4、电容C4获取不同的延时。所述延时电路的延时时间为1-10微秒，延时电路中选用的反相器的型号是74LS04，选用的与非门的型号是74LS00。

参见图6，所述驱动级包括两个晶体三极管和四个隔离光耦，通过隔离光耦驱动开关电路工作。晶体三极管T1的集电极与隔离光耦U4D和U4A电连接，晶体三极管T2的集电极与隔离光耦U4C和U4 B电连接，晶体三极管T1、T2通过隔离光耦驱动开关电路工作。晶体三极管T1的基极与延时电路中的输出端子DZ1电连接；晶体三极管T2的基极与延时电路中的输出端子DZ2电连接。

所述开关电路为全桥电路，包括四个场效应晶体管，其中两个是P沟道型场效应晶体管，另外两个是N沟道型场效应晶体管，P沟道型场效应晶体管Q1源极与所述高电压输出电路的输出端（正极端）电连接，P沟道型场效应晶体管Q1漏极与N沟道型场效应晶体管Q2漏极电连接，所述N沟道型场效应晶体管Q2源极接电源地；P沟道型场效应晶体管Q3源极与所述高电压输出电路的输出端（正极端）电连接，P沟道型场效应晶体管Q3漏极与N沟道型场效应晶体管Q4漏极电连接，N沟道型场效应晶体管Q4源极接电源地；所述P沟道型场效应晶体管Q1漏极与所述N沟道型场效应晶体管Q2漏极的节点与所述聚合物分散型液晶膜的一个输入电极电连接，所述P沟道型场效应晶体管Q3漏极与所述N沟道型场效应晶体管Q4漏极的节点与所述聚合物分散型液晶膜的另一个输入电极电连接；所述驱动级的四路隔离光耦对应的输出分别施加在所述晶体管Q1、Q2、Q3及 Q4的栅极—源极之间。所述开关电路的输出电压为24-48V，频率为25-60Hz。(本发明中，涉及集成电路中的其它电气符号、标号属于现有技术内容，不一一描述。)

在本实施例中，由于采用延时电路，使矩形波信号的上升沿向后推迟，从而驱动级在驱动开关电路时，场效应晶体管Q1和Q4的导通与场效应晶体管Q2和Q3的导通之间产生时间间隔—即“死区”，不会出现场效应晶体管Q1和Q2同时导通或场效应晶体管Q3和Q4同时导通的情况，保证场效应晶体管的正常工作。

Claims

1.一种聚合物分散型液晶膜的驱动方法，其特征在于：有一个驱动电路与所述聚合物分散型液晶膜的两个输入电极电连接，所述驱动电路施加在所述聚合物分散型液晶膜上的驱动电压是成正负交替变化的矩形波电压，所述驱动电压迅速过零并且不含直流分量；所述驱动电路输出的正半波驱动电压的前沿延时1－10微秒，所述驱动电路输出的负半波驱动电压的前沿延时1－10微秒；所述驱动电路包括波形信号发生电路、延时电路、驱动级和开关电路，所述驱动电路与一个直流电源电路电连接。

2.一种聚合物分散型液晶膜的直流电源驱动装置，其特征在于：所述直流电源驱动装置包括直流电源电路、升压电路和驱动电路；所述升压电路包括低电压输出电路和高电压输出电路；所述驱动电路包括波形信号发生电路、延时电路、驱动级和开关电路；所述直流电源电路的输出端分别与低电压输出电路和高电压输出电路的输入端电连接，所述低电压输出电路的输出端分别与所述波形信号发生电路、延时电路、驱动级电连接，所述高电压输出电路的输出端与所述开关电路电连接；所述波形信号发生电路输出端与所述延时电路的输入端电连接，所述延时电路的输出端与所述驱动级输入端电连接，所述驱动级的输出端与所述开关电路的输入端连接，所述开关电路中设置两个输出端子。

3.根据权利要求2所述的直流电源驱动装置，其特征在于：所述直流电源电路中设置锰锌干电池、碱性电池、锂电池、铅酸电池或USB接口，所述直流电源电路的输出电压为3-6V。

4.根据权利要求3所述的直流电源驱动装置，其特征在于：所述低电压输出电路为升压式DC/DC变换器，所述高电压输出电路包括DC/DC变换器和一可调电阻；所述低电压输出电路的输出电压为5-10V；所述高电压输出电路的输出电压为24-48V。

5.根据权利要求4所述的直流电源驱动装置，其特征在于：所述波形信号发生电路为单稳态振荡器，振荡频率为25-60Hz。

6.根据权利要求5所述的直流电源驱动装置，其特征在于：所述延时电路包括第一反相器和两个支路，延时电路的第一反相器的输入端与所述信号发生电路连接，延时电路的两个支路分别包括阻容、与非门和反相器，其中一个支路上设置第二反相器；所述延时电路的延时时间为1-10微秒。

7.根据权利要求6所述的直流电源驱动装置，其特征在于：所述驱动级包括两个晶体三极管和四个隔离光耦，通过隔离光耦驱动开关电路工作。

8.根据权利要求7所述的直流电源驱动装置，其特征在于：所述开关电路为全桥电路，包括四个场效应晶体管，其中两个是P沟道型场效应晶体管，另外两个是N沟道型场效应晶体管，P沟道型场效应晶体管Q1源极与所述高电压输出电路的输出端（正极端）电连接，P沟道型场效应晶体管Q1漏极与N沟道型场效应晶体管Q2漏极电连接，所述N沟道型场效应晶体管Q2源极接电源地；P沟道型场效应晶体管Q3源极与所述高电压输出电路的输出端（正极端）电连接，P沟道型场效应晶体管Q3漏极与N沟道型场效应晶体管Q4漏极电连接，N沟道型场效应晶体管Q4源极接电源地；所述P沟道型场效应晶体管Q1漏极与所述N沟道型场效应晶体管Q2漏极的节点与所述聚合物分散型液晶膜的一个输入电极电连接，所述P沟道型场效应晶体管Q3漏极与所述N沟道型场效应晶体管Q4漏极的节点与所述聚合物分散型液晶膜的另一个输入电极电连接；所述驱动级的四路隔离光耦对应的输出分别施加在所述晶体管Q1、Q2、Q3及 Q4的栅极—源极之间。

9.根据权利要求8所述的直流电源驱动装置，其特征在于：所述开关电路的输出电压为24-48V，频率为25-60Hz。