CN1490924A - 等离子体显示板的开关电源的能量控制电路和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种等离子体显示板的开关电源的能量控制电路，其包括：一个储能单元，设置在开关电源的输出端用于存储能量并且为驱动等离子体显示板提供电流；一个有效放电控制器，用于在等离子体显示板断电时有效释放存储在储能单元中的能量；一个恒定电流单元和一个恒定电压单元，用于回收有效释放的能量，并且，当断电发生时提供基本上恒定的电流和基本恒定的电压；一个电源转换器，用于响应于基本恒定的电压转换由储能单元有效释放的能量，使其成为断电时间后等离子体显示板的电源。

Description

等离子体显示板的开关电源的能量控制电路和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求保护2002年6月12日在韩国专利产权局提交的No.2002-0032910韩国专利申请的优先权。该韩国专利申请在本申请中引作参考。
技术领域
本发明涉及等离子体显示板(PDP)的开关电源(SMPS)能量控制电路及其控制方法。更加具体地说，本发明涉及一种用于通过有效(active)放电回收(recover)能量的等离子体显示板的开关电源的能量控制电路及其控制方法。
背景技术
等离子体显示板通过高压大电流驱动来显示图像的显示系统。因此，为了提供用于在等离子体显示板上显示图像的峰值电流，等离子体显示板的开关电源包括一个电容器储能单元(energy bank)，在它的输出端安装一个大容量电容器。
由于当等离子体显示板关断时具有无负载特性的等离子体显示系统的特征，大容量电容器没有任何放电通路，所以，操作人员有可能受到电击。进而，与用于系统控制的逻辑电路电源(通常为5伏或3.3伏)相比，有可能增加输出保持时间，从而有可能使等离子体显示板不正常工作和/或减小可靠性。
图1表示常规的等离子体显示板的开关电源的部分结构。
如图1所示，等离子体显示板的开关电源包括：具有大容量电容器的一个电容器储能单元3，用于响应由脉冲宽度调制(PWM)控制电路1产生的信号转换能量；和一个有效放电控制电路5，用于将电容器储能单元3放电。
当等离子体显示板系统关断时，有效放电控制电路5通过利用放电电阻器Rd和场效应晶体管(FET)Q2耗尽电容器储能单元3的能量。即，通过使大电流流过通常具有很小组合电阻的放电电阻器Rd把存储在电容器中的能量释放，耗尽存储在电容器储能单元3中的能量。
由于有效放电控制电路5使用了具有很小组合电阻的放电电阻器Rd以减小进行有效放电期间的瞬时放电时间，所以放电电阻器Rd消耗的能量很大，因此应该使用大功率电阻器和大电流的场效应晶体管来实现电容器储能单元3的有效放电。
在使用大容量电容器(一个或多个)的开关电源的输出端提供电容器储能单元3，这是因为在Vout由输出电压Vs(即，用于维持PDP的输出电压)提供的峰值电流很大。
电容器储能单元3存储大量的能量，并且在Vout提供瞬时流动的峰值电流，因此对于开关电源不是难以负担的，由此容易进行开关电源设计，并且减小了对内部元件的应力。
图2表示在图1的开关电源中关于有效放电的电源持续(powersequence)。
由于在PDP系统中，驱动器的开关它们在断电时是停止工作的，电容器储能单元3应该随着时间放电。然而，操作人员处理包括开关电源在内的印刷电路板却有了问题，因为在电容器储能单元3中还保留有能量。
还有，由于用于控制整个等离子体显示板系统的逻辑电路板和视频信号电路板的输入电压分别是3.5伏和5伏，这些电压很低，如图2所示，因此当断电时输入电压严重降低，因此维持高电压，并且，控制信号已消失，从而降低了系统的可靠性。
为了解决上述的问题，在开关电源上安装有效放电控制电路5，以便在断电时通过放电电阻器Rd将储能单元的剩余能量排放到地。还有，有效放电控制电路5可以包括一个复合电源持续(power sequence)电路，用于使逻辑电路板和视频信号板的电压下降。
Vout/Rd的电流在有效放电期间流过放电电阻器Rd，并且利用Rd的低电阻来减小放电时间。
由于放电电阻器Rd和大电流场效应晶体管Q2在开关电源的印刷电路板上占据大的空间，所以使开关电源的元件拥挤情况变得更加严重；因为在断电时流过放电电阻器Rd的电流很大，所以可能增加元件的应力；并且，因为由于不正常工作，有可能减小可靠性。
进而，对于高电压，例如用于维持开关电源的输出电压和用于寻址开关电源的输出电压，即使放电完成得极快，也难以控制系统的连贯。
发明内容
在按照本发明的各个方案的典型实施例中，提供等离子体显示板的开关电源的能量控制电路和控制方法，用于在断电时回收从电容器储能单元有效放电的能量。
在本发明的一个典型实施例中，用于等离子体显示板的开关电源的能量控制电路包括：一个储能单元，设置在开关电源的输出端用于存储能量并且为驱动等离子体显示板提供电流；一个有效放电控制器，用于在等离子体显示板断电时有效释放存储在储能单元中的能量；一个恒定电流单元，用于回收有效释放的能量，并且当断电发生时按照基本上恒定的电流提供回收的能量；一个恒定电压单元，用于当由恒定电流单元提供基本恒定电流的时候提供基本恒定的电压；和一个电源转换器(power converter)，用于响应于由恒定电压单元提供的基本恒定的电压将由储能单元有效释放的能量转换成为断电时间后供给等离子体显示板的电源。
在本发明的另一个典型实施例中，恒定电流单元包括流过基本恒定的电流的场效应晶体管。
在本发明的下一个典型实施例中，恒定电压单元包括用于提供基本恒定的电压的一个齐纳二极管，和用于向电源转换器提供基本恒定的电压的电容器。
在本发明的下一个典型实施例中，电源转换器包括一个补偿转换器，用于在断电时间后输出比恒定电压单元提供的基本恒定的电压低的电压。
在本发明的下一个典型实施例中，等离子体显示板的开关电源的能量控制方法包括：(a)有效释放存储在储能单元中的能量，用于在等离子体显示板断电时间后向等离子体显示板提供电流；(b)回收通过有效放电释出的能量；(c)按照基本恒定的电流和基本恒定的电压提供回收的能量；(d)转换基本恒定的电流和基本恒定的电压成为断电时间后等离子体显示板的电源。
在本发明的下一个典型实施例中，(d)转换基本恒定的电流和基本恒定的电压包括向下转换基本恒定的电压为大约5伏的输出电压。
在本发明的下一个典型实施例中，用于等离子体显示板的开关电源的能量控制电路包括：设置在开关电源的输出端用于存储能量一个储能单元，所说的能量用作等离子体显示板断电时间后的等离子体显示板的电源；和一个电源转换器，用于转换能量成为断电时间后等离子体显示板的电源。
附图说明
附图与说明书一起表示本发明的典型实施例，并且与以下的描述一道用于说明本发明的原理。
图1表示常规的等离子体显示板的开关电源的部分结构；
图2表示在图1的开关电源中有效放电的电源持续。
图3表示在本发明的典型实施例中等离子体显示板的开关电源的能量控制电路。
图4表示在本发明的典型实施例中等离子体显示板的开关电源的能量控制方法的流程图。
图5表示通过使用图3的能量控制电路进行有效放电和能量回收产生的电源持续。
具体实施方式
在下述的详细描述中，借助于举例表示并描述本发明的典型实施例。对于本领域的普通技术人员而言，可以按各种不同的方式修改所述的典型实施例，所有的这些修改全都不脱离本发明的构思或范围。因此，附图和描述都将视为说明性的而不是限制性的。
图3表示在本发明的典型实施例中的等离子体显示板的开关电源的能量控制电路。
如图3所示，这个能量控制电路设置在开关电源的输出端，用于提供高电压和大电流，以便使用脉冲宽度调制控制电路10的脉冲宽度调制信号驱动等离子体显示板，所说的能量控制电路还用于执行有效放电和能量回收操作。
能量控制电路包括：一个储能单元20，用于在大容量电容器存储大量的能量并且为驱动等离子体显示板在Vout提供峰值电流；一个有效放电控制电路30，用于在断电时(即，响应于断电的检测)有效释放存储在储能单元20中的能量；一个恒定电流场效应晶体管Q2，用于当检测到断电时(即断电发生时)导通，以回收有效放电能量，并按照流过其本身的基本上恒定的电流提供这个回收的能量；一个齐纳二极管D3，用于当由恒定电流场效应晶体管Q2提供基本恒定电流的时候和/或响应于这样一个基本恒定的电流提供基本恒定的电压；一个电容器C1，用于响应于基本恒定的电流与齐纳二极管D3一起提供基本恒定的电压；和，一个补偿(buck)转换器40，响应于由齐纳二极管D3和电容器C1提供的基本恒定的电压回收由储能单元20有效释放的能量，并且将这个能量转换成断电时间后的等离子体显示板的电源。
本例中，补偿转换器40在5Vout输出的电压低于由齐纳二极管D3和电容器C1提供的基本恒定的电压。借助于这个例子可以知道，在所述的典型实施例中，补偿转换器40在断电状态(即，在等离子体显示板的断电时间后)的输出电压约为5伏。
还有，二极管D2安装在恒定电流场效应晶体管Q2和齐纳二极管D3之间。
下面参照附图4和5描述等离子体显示板的开关电源的能量控制电路的操作。
图4表示在本发明的典型实施例中的等离子体显示板的开关电源的能量控制方法的流程图。
如图所示，在断电时(例如，当检测到断电时)操作有效放电控制电路30，在步骤S1，有效放电控制电路30有效释放存储在储能单元20中的能量。为了释放能量，有效放电控制电路30使恒定电流场效应晶体管Q2导通，以基本恒定的电流释出在储能单元20中的剩余能量，并且在步骤S2，齐纳二极管D3和电容器C1向补偿转换器40提供基本恒定的电压。
在步骤S3，补偿转换器40利用由齐纳二极管D3和电容器C1提供的基本恒定的电压来回收储能单元中的剩余能量，并且在断电状态(即，在断电时间后)在5Vout输出约为5伏的输出电压。
由于将补偿转换器40回收的能量用作了等离子体显示板系统的逻辑电路电源，所以，在没有附加电源持续电路的情况下，就可以实现等离子体显示板系统的电源持续。
图5表示通过使用图3的能量控制电路进行有效放电和能量回收产生的电源持续。
如图所示，时间间隔T1代表等离子体显示板在输出电压Vout向补偿转换器40提供维持电压Vs的能量的时间间隔。因为时间间隔T1的缘故，补偿转换器40的输出电压5Vout的下降开始时间落在Vout的后边，所以可不需要等离子体显示板系统的附加电源持续。
在本发明的典型实施例中，等离子体显示板的开关电源的能量控制电路和控制方法回收了通过电容器储能单元的有效放电释出的能量，并且将这个能量用作断电时间后的等离子体显示板逻辑电路的系统电源，从而优化或改进了有效放电和电源持续。
还有，在本发明的典型实施例中，等离子体显示板的开关电源的能量控制电路和控制方法回收了通过有效放电释出的能量，从而减小了元件的应力和不正常工作的危险，由此改进了系统的可靠性，并且例如，通过使它们更小或更轻，使开关电源的元件占据较小的空间。
进而，在本发明的典型实施例中，由于等离子体显示板的开关电源的能量控制电路和控制方法回收了通过有效放电释出的能量，并且将这个能量用作系统的逻辑电路电源，从而在没有附加的电源持续电路的情况下就可以实现等离子体显示板系统的电源持续。
虽说结合特殊的典型实施例已经描述了本发明，但应该理解，本发明不限于上述公开的实施例；相反，我们期望覆盖包含在所附的权利要求书内的各种改进和等效安排。

Claims (20)

1.一种等离子体显示板的开关电源的能量控制电路，其包括：
一个储能单元，设置在开关电源的输出端用于存储能量，并且为驱动等离子体显示板提供电流；
一个有效放电控制器，用于在等离子体显示板断电时有效释放存储在储能单元中的能量；
一个恒定电流单元，用于回收有效释放的能量，并且当断电发生时按照基本上恒定的电流提供回收的能量；
一个恒定电压单元，用于当由恒定电流单元提供基本恒定电流的时候提供基本恒定的电压；和，
一个电源转换器，用于响应于由恒定电压单元提供的基本恒定的电压，将由储能单元有效释放的能量转换成为断电时间后等离子体显示板的电源。
2.根据权利要求1所述的电路，其中恒定电流单元包括流过基本恒定的电流的场效应晶体管。
3.根据权利要求2所述的电路，其中恒定电压单元响应于由恒定电流单元提供的基本恒定的电流提供基本恒定的电压。
4.根据权利要求1所述的电路，其中恒定电压单元包括用于提供基本恒定的电压的一个齐纳二极管和用于向电源转换器提供基本恒定的电压的电容器。
5.根据权利要求1所述的电路，其中电源转换器包括一个补偿转换器，用于在断电时间后输出比恒定电压单元提供的基本恒定的电压低的电压。
6.根据权利要求1所述的电路，其中存储在储能单元中的能量的电压在断电时间开始减小。
7.根据权利要求6所述的电路，其中电源转换器输出的电压在断电时间后的一个时间间隔之后开始减小。
8.根据权利要求2所述的电路，其中恒定电流单元进一步包括一个二极管，二极管与场效应晶体管串联连接并且在所说的恒定电流的流动路径之中。
9.一种等离子体显示板的开关电源的能量控制方法，包括：
(a)有效释放存储在储能单元中的能量，用于在等离子体显示板断电时间后向等离子体显示板提供电流；
(b)回收通过有效放电释出的能量；
(c)按基本恒定的电流和基本恒定的电压提供回收的能量；
(d)将基本恒定的电流和基本恒定的电压转换成为断电时间后等离子体显示板的电源。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，将基本恒定的电流和基本恒定的电压转换包括：向下转换基本恒定的电压使之成为大约5伏的输出电压。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，回收能量包括：使能量按照基本恒定的电流流动。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，提供回收的能量包括：响应于基本恒定的电流提供基本恒定的电压。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，将基本恒定的电流和基本恒定的电压转换包括：通过使用补偿转换器向下转换基本恒定的电压。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，有效释放能量包括：导通耦合在储能单元和补偿转换器之间的场效应晶体管。
15.一种用于等离子体显示板的开关电源的能量控制电路，包括：
一个储能单元，设置在开关电源的输出端，用于存储能量，所说的能量用作等离子体显示板断电时间后的等离子体显示板的电源；和，
一个电源转换器，用于转换所说的能量，使之成为断电时间后等离子体显示板的电源。
16.根据权利要求15所述的电路，进一步包括：一个有效放电控制器，其响应于断电，用于在断电时间后有效释放存储在储能单元中的能量。
17.根据权利要求16所述的电路，进一步包括：一个恒定电流单元，其响应于有效放电控制器，用于回收有效放电的能量并且按基本恒定的电流提供已回收的有效释放的能量。
18.根据权利要求17所述的电路，进一步包括：一个恒定电压单元，其响应于基本恒定的电流，用于产生基本恒定的电压。
19.根据权利要求18所述的电路，进一步包括：一个电源转换器，用于断电时间后将基本恒定的电压和基本恒定的电流转换成为等离子体显示板的电源。
20.根据权利要求19所述的电路，其中：在储能单元中表示能量的电压的幅度开始减小的时刻与断电时间后等离子体显示板的电源的电压的幅度开始减小的时刻之间有一个时间间隔。
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