CN2710094Y

CN2710094Y - Pdp能量回收电路

Info

Publication number: CN2710094Y
Application number: CNU2004200710055U
Authority: CN
Inventors: 梁宁
Original assignee: Konka Group Co Ltd
Current assignee: Konka Group Co Ltd
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2014-06-25

Abstract

本实用新型涉及一种PDP能量回收电路，含有PDP显示屏电极电容、谐振电感、第一开关MOS管、第二开关MOS管、第三开关MOS管、第四开关MOS管、第五开关MOS管、第六开关MOS管和自举电容，第三开关MOS管的漏级、第四开关MOS管的源级和第二开关MOS管的漏级都与自举电容的正端相连，第一开关MOS管的源级和自举电容的负端相连，第一开关MOS管的漏级和第二开关MOS管的源级都和PDP显示屏电极电容相连。本实用新型的PDP能量回收电路中引入电压自举功能，使维持电源电压降低到常规的一半，降低了对功率MOS管耐压的要求，维持电源的能量损耗也降低了一半。

Description

PDP能量回收电路

技术领域

本实用新型涉及等离子电视PDP驱动电路能量回收电路，更具体地说，涉及一种电压自举PDP能量回收电路。

背景技术

PDP显示屏的电极之间存在电容，为一个容性负载。在电极之间施加维持脉冲时，实际是给电容进行充放电的过程，即脉冲上升时，对PDP显示屏电极电容充电；在脉冲下降时，PDP显示屏电极电容放电。虽然在对电容的充放电过程中电容本身并不消耗能量，但由对其进行充放电引起的电流将导致在回路电阻上消耗能量，回路电阻包括电源的内阻，MOS管的导通电阻和PCB的走线电阻等。

如图1所示，Cp表示PDP显示屏电极电容，通过MOS管M1和M2的交替导通，可对Cp进行充电或放电，当M1接通M2断开时维持电源Us对电容充电，充电结束时电容中存储的能量为Wc＝CUs²/2，而电源输出的能量为Wp＝CUs²，所以充电过程中，在充电回路电阻上消耗的能量为Wr＝Wp-Wc＝CUs²/2；当M2接通M1断开时电容放电，存储在电容中的能量Wc全部以热能的形式消耗在放电回路的电阻上，所以在电容的一个充放电过程中，损耗的总能量为Wr+Wc＝CUs²，正好等于对电容充电过程中电源输出的能量Wp，可以看出，整个过程中能量的损耗和回路的电阻无关，因此不可能通过降低回路电阻值来降低能量损耗。

电源对电容充电时，电容端电压从0V上升到Us，电容端电压大幅度的改变是造成能量损耗过大的原因；同理，放电时，电容端电压由Us降低到0V，电容储存的能量全部消耗。

为了降低在对电容充电过程中电源能量的损耗，人们提出了各种能量回收电路，图2给出了Weber和Wood早期提出的一种能量回收电路，电路是在图1基础上添加了虚线内的电路形成的，电路引入了储能电容Cs、电感L以及两个开关和两个二极管，要求储能电容Cs大于Cp几十倍，确保电路稳定后储能电容Cs端电压等于Us/2，工作原理简述如下：

对Cp充电时，首先仅接通M3，“Cs→M3→D1→L→Cp→地→Cs”形成单向串联振荡电路，效果是Cs放电而Cp充电；当Cp电压接近Us时，断开M3仅接通M1，电源继续对Cp充电到Us，此次充电Cp端电压改变的幅度很小，电源能量损耗大大减少。

Cp放电时，首先仅接通M4，“Cp→L→D2→M4→Cs→地→Cp”形成单向串联振荡电路，效果是Cp放电而Cs充电，能量得到回收并储存在Cs中，弥补了前一次的Cs放电损耗的能量，当Cp放电到接近0V时，断开M4仅接通M2，Cp进一步放电到0V，此次放电Cp端电压改变的幅度小，能量损耗大大减少。在一个周期内，储能电容Cs进行一次充电和一次放电，确保Cs端电压保持在Us/2。Cp电容X电极的维持脉冲波形如图3所示。

可见，能量回收电路是通过引入电感，让电感与PDP显示屏电极电容形成LC振荡电路，电路振荡时并不从电源吸取能量，而电源对PDP显示屏电极电容充电时，或PDP显示屏电极电容放电时其端电压改变的幅度都很小，能量损耗大大减少。

PDP显示屏有两种维持电极，称为X电极和Y电极，X电极和Y电极对地分别形成两种电极电容，PDP工作时需要两套图2所示的能量回收电路，分别驱动PDP显示屏的X电极和Y电极。

常规的能量回收电路具有下列缺点：

1、没有电压自举功能，Us就是PDP的维持电压，约为180V，对MOS管耐压要求较高。

2、PDP功耗主要取决于维持放电时电源的能量损耗，其值与Us²f成正比，f是维持脉冲频率，由于没有电压自举功能，Us较高，电源能量损耗大。

3、电路采用了导通电阻较大的P型MOS管，充电回路电阻较大，能量回收效果欠佳。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述能量损耗大、MOS管耐压要求较高的缺陷，提供一种具有电压自举的PDP能量回收电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种PDP能量回收电路，含有PDP显示屏电极电容Cp和谐振电感L，PDP显示屏电极电容Cp一端接地，第二端连接谐振电感L的第一端，其特征在于，所述PDP能量回收电路还包括：

第一开关MOS管M1，其漏级连接所述PDP显示屏电极电容Cp的第二端，其栅极和开关控制电路相连；

第二开关MOS管M2，其源级连接所述PDP显示屏电极电容Cp的第二端，其栅极和开关控制电路相连，其漏级通过自举电容C1和所述第一开关MOS管M1的源级相连；

第三开关MOS管M3，其源级接地，其栅极和开关控制电路相连，其漏级和所述第二开关MOS管M2的漏级相连；

第四开关MOS管M4，其漏级连接电源1/2Us，其栅极和开关控制电路相连，其源级和所述第二开关MOS管M2的漏级相连；

第五开关MOS管M5，其源级接地，其漏级连接第一二极管D10的负端，其栅极和开关控制电路相连，所述第一二极管D10的正端和所述谐振电感L的第二端连接；

第六开关MOS管M6，其漏级接地，其源级连接第二二极管D11的正端，其栅极和开关控制电路相连，所述第二二极管D11的负端和所述谐振电感L的第二端连接；

第三二极管D9，其负端接地，正端连接第一开关MOS管M1的源级。

在本实用新型所述的PDP能量回收电路中，还包括第一快恢复二极管D7，其正端和第一开关MOS管M1源级相连，其负端和谐振电感L的第二端相连。

在本实用新型所述的PDP能量回收电路中，还包括第二快恢复二极管D8，其正端和谐振电感L的第二端相连，其负端和第二开关MOS管M2漏级相连。

在本实用新型所述的PDP能量回收电路中，所述第一开关MOS管M1、第二开关MOS管M2、第三开关MOS管M3、第四开关MOS管M4、第五开关MOS管M5和第六开关MOS管M6为N沟道MOS管。

在本实用新型所述的PDP能量回收电路中，所述自举电容C1为电解电容，其正端和所述第四开关MOS管M4源级相连。

本实用新型电压自举PDP能量回收电路中引入电压自举功能，使维持电源电压降低到常规的一半，降低了对功率MOS管耐压的要求，维持电源的能量损耗也降低了近一半。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是无能量回收能力的PDP驱动电路图；

图2是常规能量回收电路图；

图3是常规能量回收电路X电极的维持脉冲波形图；

图4是电压自举PDP能量回收电路图；

图5是电压自举PDP能量回收电路X电极的维持脉冲波形图；

图6是常规能量回收电路X、Y电极的维持脉冲波形图；

图7是电压自举PDP能量回收电路X、Y电极的维持脉冲波形图。

具体实施方式

如图4所示，为本实用新型的一种优选实施例的电压自举PDP能量回收电路的示意图，该电路引入电压自举功能。

为本实用新型的PDP能量回收电路含有PDP显示屏电极电容Cp和谐振电感L，PDP显示屏电极电容Cp一端接地，另一端X连接谐振电感L一端A。

PDP能量回收电路还包括：

第一开关MOS管M1，其具有源级、漏级和栅极，其漏级连接PDP显示屏电极电容Cp一端X，其栅极和开关控制电路相连。

第二开关MOS管M2，其具有源级、漏级和栅极，其源级连接所述PDP显示屏电极电容Cp一端X，其栅极和开关控制电路相连，其漏级通过自举电容C1和第一开关MOS管M1的源级相连。

第三开关MOS管M3，其具有源级、漏级和栅极，其源级接地，其栅极和开关控制电路相连，其漏级和第二开关MOS管M2的漏级相连。

第四开关MOS管M4，其具有源级、漏级和栅极，其漏级连接电源1/2Us，其栅极和开关控制电路相连，其源级和第二开关MOS管M2的漏级相连。

第五开关MOS管M5，其具有源级、漏级和栅极，其源级接地，其漏级连接第一二极管D10的负端，其栅极和开关控制电路相连，第一二极管D10的正端和谐振电感L一端B连接。

第六开关MOS管M6，其具有源级、漏级和栅极，其漏级接地，其源级连接第二二极管D11的正端，其栅极和开关控制电路相连，第二二极管D11的负端和所述谐振电感L一端B连接。

以下说明该电路的工作过程，设Cp的X电极电位Ux＝+Us/2，首先仅接通M5，则“Cp→L→D10→M5→地→Cp”形成单向并联振荡电路，使Cp充电到Ux接近-Us/2，然后断开M5仅接通M1和M3，自举电解电容C1继续对Cp充电到Ux＝-Us/2，此次充电Cp端电压改变的幅度较小，损耗的能量大大降低。

接着，仅接通M6，则“Cp→地→M6→D11→L→Cp”形成单向并联振荡电路，使Cp充电到Ux接近+Us/2，然后断开M6仅接通M2和M4，继续对Cp充电到Ux＝+Us/2，同理，此次充电Cp端电压改变的幅度较小，电源损耗的能量大大降低，至此，完成一个周期。

Cp电容X电极的维持脉冲波形如图5所示。与常规波形图3相比，波形相同，但基准不同，维持脉冲波形幅度是常规波形的二分之一，脉冲频率是常规波形的2倍。

在MOS管M5和M6同时断开时，由于MOS管存在寄生电容，电感L与这些寄生电容及Cp形成振荡回路，造成一定的能量损耗，为了进一步回收这些能量，加入了第一快恢复二极管D7和第二快恢复二极管D8，第一快恢复二极管D7，其正端和第一开关MOS管M1源级相连，其负端和谐振电感L一端B相连。第二快恢复二极管D8，其正端和谐振电感L一端B相连，其负端和第二开关MOS管M2漏级相连。

形成如下两个回路：

A→D2→C1→D7→B→L→A

B→D8→C1→D1→A→L→B

这些回路将余能回收到电容C1，进一步减少了能量损耗。

PDP显示屏有两种维持电极：X电极和Y电极，X电极和Y电极对地分别形成两种电极电容，需要两套能量回收电路，分别驱动PDP显示屏的X电极和Y电极，产生相位相反的X电极和Y电极维持脉冲波形，图6给出了常规能量回收电路的Ux、Uy和Ux-Uy波形，图7给出了本实用新型能量回收电路的Ux、Uy和Ux-Uy波形。可以看出，Ux-Uy的波形和基准都相同，而PDP中的气体放电过程与Ux-Uy直接相关，而不是Ux或Uy，因此，本实用新型电路维持电源电压是常规的一半，即Us/2，就可使PDP产生维持放电。

本实用新型能量回收电路维持电源电压是常规的一半，降低了对MOS管耐压的要求；维持电源的能量损耗与Us²f成正比，本实用新型维持电源电压是常规的一半，维持脉冲频率是常规的二倍，因此，理论上维持电源的能量损耗是常规的一半。

第一开关MOS管M1、第二开关MOS管M2、第三开关MOS管M3、第四开关MOS管M4、第五开关MOS管M5和第六开关MOS管M6为N沟道MOS管。自举电容C1为电解电容，其正端和所述第四开关MOS管M4源级相连。N型MOS管具有较小的内阻，能量回收效果好。

二极管D1、D2、D3、D4、D5和D6分别为MOS管M1、M2、M3、M4、M5和M6内部寄生二极管。

Claims

1、一种PDP能量回收电路，含有PDP显示屏电极电容(Cp)和谐振电感(L)，PDP显示屏电极电容(Cp)第一端接地，第二端连接谐振电感(L)的第一端，其特征在于，所述PDP能量回收电路还包括：

第一开关MOS管(M1)，其漏级连接所述PDP显示屏电极电容(Cp)的第二端，其栅极和开关控制电路相连；

第二开关MOS管(M2)，其源级连接所述PDP显示屏电极电容(Cp)的第二端，其栅极和开关控制电路相连，其漏级通过自举电容(C1)和所述第一开关MOS管(M1)的源级相连；

第三开关MOS管(M3)，其源级接地，其栅极和开关控制电路相连，其漏级和所述第二开关MOS管(M2)的漏级相连；

第四开关MOS管(M4)，其漏级连接电源(1/2Us)，其栅极和开关控制电路相连，其源级和所述第二开关MOS管(M2)的漏级相连；

第五开关MOS管(M5)，其源级接地，其漏级连接第一二极管(D10)的负端，其栅极和开关控制电路相连，所述第一二极管(D10)的正端和所述谐振电感(L)的第二端连接；

第六开关MOS管(M6)，其漏级接地，其源级连接第二二极管(D11)的正端，其栅极和开关控制电路相连，所述第二二极管(D11)的负端和所述谐振电感(L)的第二端连接；

第三二极管(D9)，其负端接地，正端连接第一开关MOS管(M1)的源级。

2、根据权利要求1所述的PDP能量回收电路，其特征在于，还包括第一快恢复二极管(D7)，其正端和第一开关MOS管(M1)源级相连，其负端和谐振电感(L)的第二端相连。

3、根据权利要求2所述的PDP能量回收电路，其特征在于，还包括第二快恢复二极管(D8)，其正端和谐振电感(L)的第二端相连，其负端和第二开关MOS管(M2)漏级相连。

4、根据权利要求1-3任何一项所述的PDP能量回收电路，其特征在于所述第一开关MOS管(M1)、第二开关MOS管(M2)、第三开关MOS管(M3)、第四开关MOS管(M4)、第五开关MOS管(M5)和第六开关MOS管(M6)为N沟道MOS管。

5、根据权利要求4所述的PDP能量回收电路，其特征在于，所述自举电容(C1)为电解电容，其正端和所述第四开关MOS管(M4)源级相连。