CN1773588A - 能量回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明是关于能量回收装置，是应用于具有扫描电极、维持电极和寻址电极的等离子显示器，本发明由以下几部分构成：扫描电极和维持电极之间等价形成的平板电容；对向平板电容充电的电压进行回收充电的源电容；向平板电容供给维持电压的维持电压源；向源电容供给初始充电电压的初始充电电压源。本发明将初始充电电压源与源电容连接，当能量回收装置第一次运行的时候，以初始充电电压值对源电容进行充电，以降低转换元件的额定电压，从而可以节省构成能量回收电路的费用，降低成本。

Description

能量回收装置

(1)技术领域

本发明是关于能量回收装置的技术。尤其是关于能降低成本的一种能量回收装置及方法。

(2)背景技术

最近，相继开发出了一些平面显示装置，它们都较好地克服了阴极射线管(Cathode ray tube)的一些缺点，如减小其厚度和体积等。

这种平面显示装置包括：液晶显示器(Liquid Crystal Display：LCD)、场发射panel(Field Emission Display：FED)、等离子显示器(Plasma DisplayPanel：PDP，以下简称PDP)，以及阴极射线发光(Electro-Luminescence：EL)平板式显示器(panel)等。

其中，PDP是利用气体放电的显示元件，它具有适合做大型平板式显示器(panel)的优点。如图1所示，具有3电极并依靠交流电压驱动的3电极交流面放电型PDP是PDP中具有代表性的一种。

参照图1可以看出，3电极交流面放电型PDP的放电细胞体包含以下几部分：位于上部面板10上的扫描电极Y和维持电极Z、位于下部面板18上的寻址电极X。

扫描电极Y和维持电极Z分别包含透明电极12Y、12Z和比透明电极12Y、12Z宽度小，位于透明电极一侧边缘的金属总线(BUS)电极13Y、13Z。

透明电极12Y、12Z的制造材料通常使用铟锡氧化物(Indium-Tin-Oxide：以下简称：“ITO”)，它位于上部面板10上。金属总线(BUS)电极13Y、13Z的制造材料通常使用铬(Cr)等金属。这种金属总线(BUS)电极13Y、13Z位于透明电极12Y、12Z上，并利用电阻大的透明电极12Y、12Z来降低电压。并排设置了扫描电极Y和维持电极Z的上部面板10上还分别叠加设置了上部电介质层14和保护膜16。等离子放电产生的壁电荷在上部电介质层14上进行聚集。保护膜16对上部电介质层14进行保护，使之不受等离子放电时所产生的带电粒子激射的影响，同时提高2次电子放射效率。保护膜16一般都用氧化镁(MgO)制成。设置了寻址电极X的下面板18上还设置了下电介质层22和间隔壁24。下部电介质层22和间隔壁24的表面上设置了荧光体层26。

寻址电极X设置在与扫描电极Y和维持电极Z相交叉的方向上。间隔壁24与寻址电极X并排设置，它们是用来防止放电所产生的紫外线和可视光从所连接的放电细胞体中泄露出去的。荧光体层26依靠气体放电时所产生的紫外线发光，并产生红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)光中的任意一种可视光。为了进行放电，向上/下面板10、18和间隔壁24之间所形成的放电空间中注入了He+Xe，Ne+Xe，以及HE+NE+Xe等隋性气体的混合气体。

这种3电极交流面放电型PDP利用多个子场进行分离驱动，在各个子场时间段内，根据视频数据的加权值决定发光次数，并通过这种方式表现灰度。再将每个子场(SF1至SF12)分为重启时间段、寻址时间段、维持时间段，以及擦除时间段进行驱动。

在这里，重启时间段是壁电荷均匀地分布在放电细胞体上的时间段；寻址时间段是根据视频数据的逻辑值产生选择性寻址放电的时间段；维持时间段是产生上述寻址放电的放电细胞体维持放电的时间段；擦除时间段是擦除在维持时间段内产生的维持放电的时间段。

这样，驱动交流面放电型PDP的寻址放电及维持放电时需要数百伏以上的高压。因此，为使产生寻址放电和维持放电所需要的驱动电力最小化，就可以使用能量回收装置。能量回收装置对扫描电极Y和维持电极Z之间的电压进行回收，并将回收的电压用作产生下一个放电时的驱动电压。

图2是表示为回收维持放电电压而设置的能量回收装置的示意图。

参照图2可以看出，现有的能量回收装置30、32与平板(panel)电容Cp相互对称地进行设置。在这里，平板电容(Cp)将在扫描电极Y和维持电极Z之间形成的静电容等价地显示出来。第1能量回收装置30向扫描电极Y供给维持脉冲，第2能量回收装置32与第1能量回收装置30轮流向维持电极Z供给维持脉冲。

下面，参照第1能量回收装置30对现有的能量回收装置30、32的构成进行说明。第1能量回收装置30由以下部分构成：与平板电容Cp和源电容Cs相连接的感应器L；位于源电容Cs和感应器L之间并列连接的第21开关和第23开关2S1，2S 3；位于平板电容Cp和感应器L之间并列连接的第22开关和第24开关2S2，2S4。

第22开关2S2与维持电压源(Vs)连接，第24开关2S4与基础电压源(GND)连接。在进行维持放电时，源电容Cs回收向平板电容(Cp)充电的电压，并同时将其再次提供给平板电容(Cp)。以与维持电压源(Vs)的半值相当的Vs/2电压对源电容Cs进行充电。感应器L与平板电容(Cp)一起形成共振电路。第21开关至第24开关(2S1至2S4)可以控制电流的流量。

另一方面，分别设置在第21开关及第22开关2S1、2S2和感应器L之间的第25二极管和第26二极管2D5、2D6能够防止电流向相反的方向流动。另外，第21开关至第24开关(2S1至2S4)的内部二极管，即第21二极管至第24二极管(2D1至2D4)也可以防止电流向相反的方向流动。

图3是表示第1能量回收装置开关的开/关定时和平板的输出波形的定时图和波形图。

假定在T1时间段之前向平板电容Cp充0伏的电压，同时向源电容(Cs)充Vs/2的电压，在这种状态下，其详细的运行过程如下：

在T1时间段，打开(Turn-on)第1开关2S1，电流的传输过程为：源电容Cs->第21开关2S1->感应器L->平板电容Cp。电流通路形成之后，通过平板电容Cp向源电容Cs提供Vs/2的充电电压。这时，感应器L和平板电容Cp形成串联共振电路。因此，对平板电容Cp进行充电的电压是源电容Cs电压的2倍，即Vs。

在T2时间段，打开(Turn-on)第22开关2S2。当第22开关2S2打开(Turn-on)之后，向扫描电极Y供给维持电压源(Vs)的电压。这样，向扫描电极Y供给的维持电压源(Vs)的电压可以防止平板电容Cp的电压下降到维持电压源(Vs)以下，从而使维持放电正常地进行下去。另一方面，平板电容Cp的电压在T1时间段上升到(Vs)。所以，可以使为产生维持放电而从外部输入的驱动电力最小化。

在T3时间段，关闭(Turn-off)第21开关2S1。这时，扫描电极Y在T3时间段内保持维持电压源(Vs)的电压。在T4时间段，关闭(Turn-off)第22开关2S2，同时打开(Turn-on)第23开关2S3。第23开关2S 3打开(Turn-on)之后，电流的传输过程为：平板电容Cp->感应器L->第23开关2S 3->源电容Cs，并通过源电容Cs对平板电容Cp的充电电压进行回收。这时，对源电容Cs的充电电压为Vs/2。

在T5时间段，将第23开关2S3关闭(Turn-off)，同时将第24开关2S4打开(Turn-on)。第24开关2S4打开(Turn-on)之后，电流在平板电容Cp和基础电压(GND)之间流通，平板电容Cp的电压下降到0伏。在T6时间段内将T5状态维持一定的时间。实际上，在T1时间段至T6时间段向扫描电极Y和维持电极Z供给的交流驱动脉冲是周期性循环的。

另一方面，如图4所示，第2能量回收装置32和第1能量回收装置30轮流向平板电容Cp供给驱动电压。因此，如图4所示，向平板电容Cp供给极性相反的维持脉冲电压(Vs)。这样，通过向平板电容Cp供给极性相反的维持脉冲电压(Vs)，使放电细胞体产生维持放电。

以与维持电压(Vs)的1/2相当的电压对这种能量回收装置30、32中用于存储能量的电容，即源电容Cs进行充电。例如，如果维持电压(Vs)使用的是180V的电压，则对源电容Cs充电的电压为90V。这时，当经过90V充电电压充电的能量回收装置运行到一定程度之后，在均衡状态下对源电容Cs进行充电。也就是说，当能量回收装置30、32第一次运行的时候，在经过多次能量回收之后处于一种均衡状态。然后，从0伏开始逐渐对源电容Cs进行充电。但是，第一次运行时，因为源电容Cs的电压为0伏，所以第23开关2S3的内压就是维持电压(Vs)，即大约为180V。考虑到电压余量的问题，所以第23开关2S3应当使用额定电压比维持电压(Vs)高(大约为250V)的开关。这样，构成能量回收电路的成本较高，这是它存在的缺点。

(3)发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种能够降低成本的能量回收装置。

为了实现上述目的，本发明的能量回收装置是应用于具有扫描电极、维持电极和寻址电极的等离子显示器，由以下几个部分构成：扫描电极和维持电极之间等价形成的平板电容；对向平板电容充电的电压进行回收充电的源电容；向平板电容供给维持电压的维持电压源；向源电容供给初始充电电压的初始充电电压源。

上述能量回收装置具有以下特征：即上述初始充电电压源的电压值与上述维持电压源的电原值不同。

上述能量回收装置具有以下特征：即将上述初始充电电压源的电压值设定比上述维持电压源的电原值低。

上述能量回收装置具有以下特征：即将上述初始充电电压源的电压值设定为上述维持电压源的电原值低的半值以下。

上述能量回收装置具有由以下部分构成的特征：即还包括设置在上述源电容和上述初始充电电压源之间的二极管，它将从上述初始充电电压源输出的电压值向上述源电容供给。

上述能量回收装置具有由以下部分构成的特征：即还包括设置在上述源电容和上述初始充电电压源之间的开关元件，它只在上述源电容进行初始充电时才打开。

上述能量回收装置具有由以下部分构成的特征：即还包括设置在上述源电容和上述转换元件之间的二极管，它将从上述初始充电电压源输出的电压值向上述源电容供给。

本发明的效果：

如上所述，依据本发明实施例的能量回收装置将初始充电电压源与源电容连接，当能量回收装置第一次运行的时候，以初始充电电压值对源电容进行充电，以降低转换元件的额定电压。从而可以节省构成能量回收电路的费用。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

(4)附图说明

图1是表示现有的3电极交流面放电型等离子平板的斜视图。

图2是表示现有的能量回收装置的电路图。

图3是表示图2所示的开关的开/关定时和平板电容的输出波形的定时图和波形图。

图4是显示依据图2所示的能量回收装置平板电容认可的电压的波形图。

图5是表示依据本发明的第1实施例的能量回收装置的电路图。

图6是表示图5所示的开关的开/关定时和平板电容的输出波形的定时图和波形图。

图7是表示依据图5所示的能量回收装置平板电容认可的电压的波形图。

图8是表示依据本发明第2实施例的能量回收装置的电路图。

图9是表示图8所示的能量回收装置的其它实施例的电路图。

附图中主要部分的符号说明：

Y：扫描电极            Z：维持电极

X：寻址电极            12Y，12Z：透明电极

13Y，13Z：金属bus电极  10：上部面板

14，22：电介质层       16：保护膜

18：下部面板           24：间隔壁

26：荧光体层           30，32，60，62：能量回收装置

(5)具体实施方式

下面，将参照图5至图9对依据本发明的能量回收装置的实施例进行详细说明。

图5是表示依据本发明第1实施例的能量回收装置的示意图。

本发明的能量回收装置是应用于具有扫描电极Y、维持电极Z和寻址电极X的等离子显示器(图1所示)。

参照图5可以看出，依据本发明第1实施例的能量回收装置60、62与平板电容Cp相互对称地进行设置。在这里，平板电容Cp将在扫描电极Y和维持电极Z之间形成的静电容等价地显示出来。第1能量回收装置60向扫描电极Y供给维持脉冲，第2能量回收装置62与第1能量回收装置60轮流向维持电极Z供给维持脉冲。下面，参照第1能量回收装置60对依据本发明第1实施例的能量回收装置60、62的构成进行详细说明。第1能量回收装置60由以下部分构成：设置在初始充电电压源(Va)和基础电压源(GND)之间的源电容Cs；与源电容Cs和平板电容Cp连接的感应器L；位于源电容Cs和感应器L之间并列连接的第1开关和第3开关S11、S13；位于平板电容Cp和感应器L之间并列连接的第2开关和第4开关S12，S14。

如上所述，依据本发明第1实施例的能量回收装置与现有的能量回收装置相比，它具有由以下几部分构成的特征：即，还包括对源电容Cs进行初始电压充电的初始充电电压源(Va)；设置在初始充电电压源(Va)和源电容Cs之间，将从初始充电电压源(Va)输出的电压值向源电容Cs供给的第7二极管D17。

平板电容Cp将在扫描电极Y和维持电极Z之间形成的静电容等价地显示出来。第2开关S12与维持电压源(Vs)相连接，第4开关S14与基础电压源(GND)相连接。

当这种能量回收装置第一次运行的时候，以初始充电电压源(Va)的电压值对源电容(Cs)进行充电。因此，向源电容Cs和第3开关S13之间的第1节点n1供给初始充电电压值(Va)。同时，向与维持电压源(Vs)连接的第2开关S12和第3开关S13之间的第2节点n2供给维持电压值(Vs)。所以，将从维持电压值(Vs)除去初始充电电压值，只要第3开关能正常运行就可以了。也就是说，如图2所示，在考虑驱动余量的情况下，在现有的能量回收装置中第3开关S13所承受的电压，即内压应当比维持电压(Vs)高。所以构成能量回收电路的成本较高。与之相比，在考虑驱动余量的情况下，在依据本发明第1实施例的能量回收装置中，第3开关S13所必需的电压，即内压比维持电压(Vs)低。因此，可以节省构成能量回收装置的费用。这时，将初始充电电压值(Va)设置为维持电压值(Vs)的一半以下。

例如，如果维持电压值(Vs)大约为180V，则将初始充电电压值(Va)大约设定在65V左右。那么，当能量回收装置第一次运行的时候，通过第7二极管D17以初始充电电压源(Va)的电压值即65V电压对源电容Cs进行充电。由此，第1节点n1的电压为65V。另外，第2节点n2的电压为维持电压值(Vs)，即180V。因此，第3开关S13的电压保持在从180V除去65V后，即115V的状态就能正常运行。所以，在考虑驱动余量的情况下，第3开关S13的内压大约为150V就可以了。这与现有的第3开关S3的内压，即250V相比，显著地降低了。因此，第3开关S13使用较低的内压形成能量回收电路，可以大大节省费用。

另一方面，第一次运行以后，在进行维持放电时，源电容Cs回收向平板电容Cp充电的电压，并同时将其再次提供给平板电容Cp。这时，以与维持电压源(Vs)的一半值，即相于Vs/2的电压对源电容Cs进行充电。

感应器L与平板电容Cp一起形成共振电路。第1开关至第4开关S1至S4控制电流的流量。

另一方面，分别设置在第1开关及第2开关S1、S2和感应器L之间的第5二极管和第6二极管D5、D6；以及设置在初始充电电压源(Va)和源电容Cs之间的第7二极管D7能够防止电流向相反的方向流动。同时，第4开关至第4开关S1至S4的内部二极管，即第1二极管至第4二极管D1至D4防止电流向相反的方向流动。

图6是表示图5所示的第1能量回收装置开关的开/关定时装置和平板电容的输出波形的定时图和波形图。

首先，第1能量回收装置60在初始运行时，通过初始充电电压源(Va)、第7二极管D17和源电容Cs形成电流通路。当电流通路形成之后，通过第7二极管D17以初始充电电压源(Va)的电压值对源电容Cs进行充电。这时，将初始充电电压值(Va)设定为比维持电压值(Vs)的半值以下。

在T1时间段内，打开(Turn-on)第1开关S1，电流的传输过程为：源电容Cs->第1开关S1->感应器L->平板电容Cp。电流通路形成之后，通过平板电容Cp向源电容Cs提供初始充电电压值(Va)。然后，在进行维持放电时，将向平板电容Cp充电的电压回收，并以Vs/2的电压对源电容Cs进行充电。源电容Cs再将充入的Vs/2电压提供给平板电容Cp。这时，感应器L和平板电容Cp形成串联共振电路。因此，以源电容Cs电压的2倍，即Vs电压对平板电容Cp进行充电。

在T2时间段内，打开(Turn-on)第2开关S2。第2开关S2打开(Turn-on)之后，向扫描电极Y供给维持电压源Vs的电压。

向扫描电极Y供给的维持电压源(Vs)的电压可以防止平板电容Cp的电压下降到维持电压源(Vs)以下，从而使维持放电正常地进行下去。另一方面，平板电容Cp的电压在T1时间段内上升到Vs。所以，可以使为产生维持放电而从外部输入的驱动电力最小化。

在T3时间段，关闭(Turn-off)第1开关S1。这时，扫描电极Y在T3时间段内保持维持电压源(Vs)的电压。在T4时间段，关闭(Turn-off)第2开关S2，同时打开(Turn-on)第3开关S3。第3开关S3打开(Turn-on)之后，电流的传输过程为：平板电容Cp->感应器L->第3开关S3->源电容Cs，并通过源电容Cs对平板电容Cp的充电电压进行回收。这时，对源电容Cs的充电电压为Vs/2。

在T5时间段，将第3开关S3关闭(Turn-off)，同时将第4开关S4打开(Turn-on)。第4开关S4打开(Turn-on)之后，电流在平板电容Cp和基础电压(GND)之间流通，平板电容Cp的电压下降到0伏。在T6时间段内将T5状态维持一定的时间。实际上，在T1时间段至T6时间段向扫描电极Y和维持电极Z供给的交流驱动脉冲是周期性循环的。

另一方面，如图7所示，第2能量回收装置32和第1能量回收装置30轮流向平板电容Cp供给驱动电压。因此，如图7所示，向平板电容Cp供给极性相反的维持脉冲电压(Vs)。这样，通过向平板电容Cp供给极性相反的维持脉冲电压(Vs)，使放电细胞体产生维持放电。

图8是表示依据本发明第2实施例的能量回收装置的示意图。

在图8上，省略了与图5所示的面板相同构成部件的符号说明。

依据本发明第2实施例的参量回收装置由以下几个部分构成：设置在初始充电电压源(Va)和基础电压源(GND)之间的源电容Cs；设置在初始充电电压源(Va)和源电容Cs之间的第5开关S15；与源电容Cs和平板电容Cp连接的感应器L；位于源电容Cs和感应器L之间并列连接的第1开关和第3开关S11、S13；位于平板电容Cp和感应器L之间并列连接的第2开关和第4开关S12、S14。

如上所述，依据本发明第2实施例的能量回收装置与现有的能量回收装置相比，它具有由以下几部分构成的特征：即还包括对源电容Cs进行初始电压充电的初始充电电压源(Va)；设置在源电容(Cs)和初始充电电压源(Va)之间，只在源电容Cs进行初始充电时才打开(Turn-on)的第5开关S15。

另一方面，当依据本发明第2实施例的能量回收装置第一次运行时，打开(Turn-on)第5开关S15，以初始充电电压值(Va)对源电容Cs进行充电。这样，如以上对依据本发明第1实施例的叙述一样，经过充电的初始充电电压值(Va)使第3开关的内压降低，在形成回收电路时可以降低费用。然后，将第5开关关闭(Turn-off)，这样可以消除初始充电电压值(Va)带来的影响。另外，第5开关S15具有与构成本发明第1实施例的一个要素，即第7二极管D7相同的作用：即防止电流向相反的方向流动。因此，在本发明的第2实施例中，第7二极管D7就没有存在的必要了。

另一方面，第一次运行以后，在进行维持放电时，源电容Cs回收向平板电容Cp充电的电压，并同时将其再次提供给平板电容Cp。这时，以与维持电压源(Vs)的一半值，即相当于Vs/2的电压对源电容Cs进行充电。

另外，如图9所示，在本发明的第2实施例中，在第5开关S15和

源电容Cs之间设置了第7二极管D7，它不仅将从初始充电电压源(Va)输出的电压值向源电容Cs供给，而且可以防止电流向相反的方向流动。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims (7)

1、一种能量回收装置，应用于具有扫描电极、维持电极和寻址电极的等离子显示器，其特征在于由以下几部分构成：

所述的扫描电极和维持电极之间等价形成的平板电容；；

对向所述的平板电容充电的电压进行回收充电的源电容；

向所述的平板电容供给维持电压的维持电压源；

向所述的源电容供给初始充电电压的初始充电电压源。

2、如权利要求1所述的能量回收装置，其特征在于：

所述的初始充电电压源的电压值与所述的维持电压源的电压值不相同。

3、如权利要求2所述的能量回收装置，其特征在于：

所述的初始充电电压源的电压值比所述的维持电压源的电压值低。

4、如权利要求3所述的能量回收装置，其特征在于：

所述的初始充电电压源的电压值在所述的维持电压源的电压值的一半以下。

5、如权利要求1所述的能量回收装置，其特征在于还包括：

设置在所述的源电容和所述的初始充电电压源之间的二极管，所述的二极管将从所述的初始充电电压源输出的电压值向所述的源电容供给。

6、如权利要求1所述的能量回收装置，其特征在于还包括：

设置在所述的源电容和所述的初始充电电压源之间的开关元件，它只在所述的源电容进行初始充电时才打开。

7、如权利要求6所述的能量回收装置，其特征在于还包括：

设置在所述的源电容和所述的开关元件之间的二极管，所述的二极管将从所述的初始充电电压源输出的电压值向所述的源电容供给。

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