CN1271727C - 压电陶瓷晶体管 - Google Patents
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Abstract
一种压电陶瓷晶体管，可用于压电式转换装置上，此压电陶瓷晶体管由一单层(板)或积层的压电陶瓷制作而成的转换变压器及一电容器所构成，以所述的电容器以并联形式连接于压电变压器的输入端，形成一旁路电容器，用以提升电量，可防止回授所产生的损失，以补偿并提升压电陶瓷变压器的振荡效果；或者在压电变压器的电源输出端与负载之间串联一电容，或者在压电变压器的电源输入端并联一电容，同时在电源输出端与负载之间串联一电容，可以再获得更大的能量(以提高负载电流)。
Description
技术领域
本发明涉及一种压电陶瓷晶体管，尤其涉及一种适用于压电式转换装置上，可提高电量(能量)的组件。
背景技术
目前各种应用于LCD液晶显示屏的固定或移动式装置，如桌上型计算机显示屏、笔记本型计算机、个人数字助理(PDA)、Webpad等，因体积小，不占空间，更便于使用者携带使用，因此广受使用者喜爱。
尤其使用于室外时或附加有触摸式控薄膜的LCD液晶显示装置，需要更高亮度来补偿视觉需求。而一般CCFL冷阴极萤光灯管乃是利用高压点灯，当管电流愈高，其亮度愈亮。如图1、2所示，为一般驱动CCFL冷阴极萤光灯管点亮的驱动装置，此驱动装置包括有：一电源单元1，一脉宽调制(PWM)控制单元2，一驱动单元3，一压电陶瓷变压器4′所构成，当此驱动装置启动加入输入电压时，该驱动单元3立即驱动压电陶瓷变压器4′动作经过压电陶瓷正逆压电效应，致使压电陶瓷变压器4′能驱动冷阴极萤光灯管7作点亮动作，此时脉宽调制(PWM)控制单元2通过电流回授5检测冷阴极萤光灯管7的平均输出电流大小，以输出一共振频率，经驱动单元3及压电陶瓷变压器4′可以控制冷阴极萤光灯管7的平均电流。因此冷阴极萤光灯管7所产生的光源即投射在半透明的背板上，致使背板产生亮度，配合液晶显示屏(LCD)显示画面。由于所述的驱动装置驱动冷阴极萤光灯管7点亮的亮度有限或为使亮度均匀，所以必须使用多支冷阴极萤光灯管7，才能使液晶显示屏(LCD)的背板亮度均匀。这样一来，将造成成本增加，且也不易制作。
发明内容
本发明的主要目的，在于解决上述传统的缺点，避免缺陷的存在，本发明由一单层(板)或积层的压电变压器及一电容器所构成，以所述的电容器以并联形式连接于压电变压器的输入端，形成一旁路电容器，用以提高电量，可防止回授所产生的损失，以补偿并提高压电陶瓷变压器的振荡效果；或者在压电变压器的电源输出端与负载之间串联一电容，或者在压电变压器的电源输入端并联一电容器同时在电源输出端与负载之间串联一电容，可以再获得更大的能量(以提高负载电流)
本发明的另一目的，在于压电陶瓷晶体管可利用目前现有的零件连接而成，或利用半导体封装技术，封装成单一组件。
本发明的又一目的，在于压电陶瓷晶体管可使驱动冷阴极萤光灯管的驱动装置制作上更加容易，且可降低制作成本。
本发明的另一目的，在于压电陶瓷晶体管可使用于液晶显示屏上的冷阴极萤光灯管数减少。
本发明的又一目的，在于压电陶瓷晶体管可供驱动较大瓦特数(长度较长)的冷阴极萤光灯管。
本发明的再一目的，在于可使用更低的驱动电压来驱动。
有关本发明的技术内容及构造现在就结合附图详细说明如下：
附图说明
图1，是现有液晶显示屏(LCD)背景光源驱动电路示意图。
图2，是图1的电路线路示意图。
图3，是本发明的实施例电路方块示意图。
图4，是图3的电路线路示意图。
图5，是本发明的另一实施例的示意图。
图6，是本发明的又一实施例的示意图。
图7：单层未加电容器的照片示意图。
图8：单层有并联电容器的照片示意图。
图9：积层未加电容器的照片示意图。
图10：积层有并联电容器的照片示意图。
图11：未加电容器的照片示意图。
图12：压电陶瓷变压器输出端与负载(冷阴极萤光灯管)之间串联电容器的照片示意图。
图13：压电陶瓷变压器的输入端并联一电容器及输出端与负载(冷阴极萤光灯管)之间串联电容器的照片示意图。
具体实施方式
请参见图3、4所示，为本发明的实施例电路方块示意图。如图所示：此液晶显示屏(LCD)的驱动装置包括有：一电源单元1，一脉宽调制(PWM)控制单元2，一驱动单元3，一压电陶瓷晶体管4，用以驱动冷阴极萤光灯管(CCFL)7，此冷阴极萤光灯管7所产生的光源可提供液晶显示屏(LCD)的背光照明。
上述的电源单元1提供此装置中及各单元所需的电源；
该脉宽调制(PWM)控制单元2，与一驱动单元3的输入端连接，并接收冷阴极萤光灯管7的电流回授5与压电陶瓷晶体管4的电压回授6。并通过电流回授5依据检测到的冷阴极萤光灯管7输出的平均电流大小决定输出时钟的工作周期(Duty Cycle)进而在一个时钟时间所占的比例控制冷阴极萤光灯管7的平均电流；
该驱动单元3，由一MOS金属氧化半导体组件所构成，输入端与脉宽调制(PWM)控制单元2连接，并接受脉宽调制(PWM)控制单元2的共振频率输出，进而驱动压电陶瓷晶体管4动作；
该压电陶瓷晶体管4，由一压电陶瓷变压器41及一与所述压电陶瓷变压器41输入端并联的电容器42所构成，用以驱动冷阴极萤光灯管7。所述的压电陶瓷变压器41的输入端并联一电容器42，使此电容器42形成一旁路电容特性，可获得较大的电量，其电容器42的作用可防止回授所产生的损失，来帮助压电陶瓷变压器41的振荡补偿效果。
当此驱动装置启动时，该驱动单元3立即驱动压电陶瓷晶体管4动作，致使压电陶瓷晶体管4能驱动冷阴极萤光灯管7作点亮动作，此时脉宽调制(PWM)控制单元2通过电流回授5检测冷阴极萤光灯管7的平均输出电流大小，以输出一共振频率，经驱动单元3及压电陶瓷晶体管4可以控制冷阴极萤光灯管7的平均电流。
为了进步性说明本发明，特结合单板压电陶瓷变压器加电容器与积层压电陶瓷变压器加电容的实验说明如下：
一、单层压电陶瓷变压器(如图7、8所示)
A、测试条件：
1、V(DCV)：14V±5％
2、负载：灯管长度220mm
3、工作频率：66KHZ±2KHZ
4、调光条件：DCV 0V
5、单层压电陶瓷变压器：48mm L×8mm W×1.8mm t
6、低电压端的静电容量：1.25nf
7、输入端积层数：1层
8、测试温度：27±10％℃
B、测试报告：
| 管电压(RMS)acV | 管电流(AVG)mAacI | |
| 未加电容器 | 30V | 0mA |
| 加电容器 | 567V | 6.729mA |
C、测试效率：
1、未加电容
管电压(RMS)acV×管电流(AVG)mAacI＝P_out(w)
30V×0mA＝0W
输入电压(DCV)×输入电流(DCI)＝P_IN
14V×0.036A＝0.5W
2、并联有电容器：
管电压(RMS)acV×管电流(AVG)mAacI＝P_out(w)
576V×0.6729mA＝3.81W
输入电压(DCV)×输入电流(DCI)＝P_IN
14V×1.268A＝17.72W
由上述实验证明加电容器(0.127uf)可以启动单层压电陶瓷变压器。以改善现有单层压电陶瓷变压器前级需使用一升压变压器，先将电压作升压动作后再驱动单层压电陶瓷变压器的问题，使制作上更加容易，并大幅降低成本。
二、积层压电陶瓷变压器(如图9、10)
A、测试条件：
1、V(DCV)：12V±5％
2、负载：灯管长度220mm
3、工作频率：73.39KHZ±2KHZ
4、调光条件：DCV 0V
5、积层压电陶瓷变压器±10％：48mm L×8mm W×1.8mm t
6、低电压端的静电容量：82.9nf
7、输入端积层数：18层
8、测试温度：27±10％ ℃
B、测试报告：
| 管电压(RMS)acV | 管电流(AVG)mAacI | |
| 未加电容器 | 500V | 6.86mA |
| 加电容器 | 475V | 13.186mA |
C、测试效率：
1、未加电容
管电压(RMS)acV×管电流(AVG)mAacI＝P_out(w)
500V×6.86mA＝3.43W
输入电压(DCV)×输入电流(DCI)＝P_IN
12V×0.378A＝4.53W
2、并联有电容器：
管电压(RMS)acV×管电流(AVG)mAacI＝P_out(w)
475V×13.186mA＝6.25W
输入电压(DCV)×输入电流(DCI)＝P_IN
12V×0.882A＝10.58W
由上述实验证明加电容器(0.1uf)可以启动积层压电陶瓷变压器。
请参见图5所示，是本发明的另一实施例的示意图。如图所示：本发明的电容器42除了可以并联接在压电陶瓷变压器41的输入端外，还可以将电容器42′串联连接在压电陶瓷变压器41的输出端与负载(冷阴极萤光灯管)7之间，使输出电压倍增，用以提高电量(能量)。
请参见图6所示，是本发明的又一实施例的示意图。如图所示：本发明的电容器42可以并联接在压电陶瓷变压器41的输入端，以及串联连接在压电陶瓷变压器41的输出端与负载(冷阴极萤光灯管)7之间，使输出电压再倍增，更能提高电量(能量)。
三、压电陶瓷变压器不连接，且在输出端与负载之间串联，或压电陶瓷变压器的输入端及输出端可同时并、串联连接电容器(请参见、图11、12、13)。
A、测试条件：
1、V(DCV)：12.1V±5％
2、负载：灯管长度220mm×1支
3、工作频率：74KHZ±2KHZ
4、调光条件：DCV 0V
5、单层压电陶瓷变压器：42mm L×7.4mm W×3.7mm t
6、低电压端的静电容量：185nf
7、输入端积层数：18层
8、测试温度：27±10％℃
9、电容：100pF，68nf
B、测试报告：
| 管电流(AVG)mAacI | |
| 不连接电容 | 7.21mA |
| 输出端串联100pF电容器 | 8.25mA |
| 输出端串联100pF电容器及输入端并联68nf电容器 | 10.83mA |
进一步，在压电陶瓷变压器41的输入端并联一电容器42，在同样的输入电压下，除了可获得较大的能量外，使冷阴极萤光灯管7的管电流增加，致使冷阴极萤光灯管7亮度增加，或驱动长度较长的灯管。因此，安装在液晶显示屏(LCD)的灯管7的数目可减少，或在相同输入及负载条件下，相对使此驱动装置的输入电压可降低，可使所用的电子零件也可以减少，或使压电陶瓷变压器体积及使用的积层层数减少，进而降低制作成本，使制作上更加容易。
再进一步，在于可通过半导体封状技术，将压电陶瓷变压器41及电容器42制成单一的压电陶瓷晶体管4组件，在制作上可省去较多的工时及工序，使制作驱动冷阴极萤光灯管7的驱动装置更加容易。
Claims (4)
1.一种压电陶瓷晶体管，用于压电式转换装置上，其特征在于：所述压电陶瓷晶体管(4)由一压电陶瓷变压器(41)及一电容器(42)所构成，所述的电容器(42)以并联方式连接于压电陶瓷变压器(41)的输入端，形成一旁路电容器。
2.根据权利要求1所述的压电陶瓷晶体管，其特征在于，所述压电陶瓷变压器(41)与电容器(42)通过半导体封装技术制成单一的压电陶瓷晶体管(4)组件。
3.根据权利要求1所述的压电陶瓷晶体管，其特征在于，所述压电陶瓷晶体管(4)供驱动比不使用该压电陶瓷晶体管时瓦特数更大的冷阴极萤光灯管(7)，或长度更长的冷阴极萤光灯管(7)。
4.根据权利要求1所述的压电陶瓷晶体管，其特征在于，所述压电陶瓷变压器(41)与负载(7)之间串联一电容器(42′)。
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