JP2005514894A

JP2005514894A - プラズマディスプレイパネルのエネルギー回収駆動回路

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Publication number: JP2005514894A
Application number: JP2003558827A
Authority: JP
Inventors: チョー、ボー−ヒョング; リー、ドン−ヨング
Original assignee: チョー、ボー−ヒョング
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2005-05-19
Also published as: EP1464042A1; KR20030060673A; AU2003206141A1; US20060043908A1; CN1615504A; KR100456680B1; WO2003058592A1; US7348940B2

Abstract

本発明のエネルギー回収駆動回路は、共振インダクタ、変圧器１次コイル、少なくとも一つの変圧器２次コイル、及びエネルギー回収部を有する。共振インダクタは負荷に連結され、負荷に印加される充電及び／又は放電電流が共振インダクタを通って流れるようにする。変圧器１次コイルは共振インダクタに連結されるが、充電及び／又は放電電流が負荷を通って流れるとき、充電及び／又は放電電流が１次コイルを通って流れるように共振インダクタ及び負荷に連結される。エネルギー回収部は２次コイルの所定巻数によって電流を発生して、２次コイルを通って流れる電流が電源側に回収されるようにする。

Description

本発明はプラズマディスプレイパネルのエネルギー回収駆動回路に係り、より詳しくは再生変圧器（regenerative transformer）を使用してプラズマディスプレイパネルの維持期間のエネルギー回収駆動回路を単純化し、エネルギー回収率を高め、ゼロ電圧スイッチング（zero voltage switching：ＺＶＳ）を可能にする新構造のエネルギー回収駆動回路に関するものである。

面放電（surface discharge）型の交流プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）の場合、パネル静電容量（panel capacitance）に高電圧が交互に印加される。このようなＰＤＰの駆動回路には、一般にエネルギー回収駆動回路を採用しているが、エネルギー回収駆動回路とは、充電／放電されるパネル静電容量のエネルギーを回収することにより、システムの効率を高め、ＥＭＩ（Electro-magnetic interference）ノイズを節減し、ＰＤＰ維持期間の駆動を安定的／効率的に可能にする回路をいう。

図１ないし図４は従来技術のエネルギー回収駆動回路の多様な例を示す。ここで、第３スイッチＳＷ３から第６スイッチＳＷ６までは逆方向ボディダイオードを有する高速スイッチングが可能なスイッチ（クランピングスイッチともいう）が好ましい。図１ないし図３の従来技術の駆動回路の場合、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３も逆方向ボディダイオード(backward body diodes)を有するスイッチであることが好ましい。また、共振インダクタＬはパネル駆動動作電流範囲内で線形的に動作する、不飽和インダクタである。
図面において、ＰＤＰパネルは放電電流を表示する電流源と一定の値を有する静電容量Ｃからなる並列回路でモデリングされる等価回路で表示される。第１、第２、第５及び第６ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ５及びＤ６は高速スイッチングダイオードを示す。

図１の第１従来技術の回路は、第１スイッチＳＷ１をターンオンさせて、入力電圧が共振電圧となるようにして、共振インダクタＬによりパネル静電容量Ｃを充電させる。この際、パネル静電容量Ｃと直列に連結された共振インダクタＬの共振によりパネル静電容量Ｃの電圧を入力電圧だけ上昇させ（共振インダクタＬにかかる電圧ｖ＝Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）であるので）、その直後、第３スイッチＳＷ３をターンオンさせて、パネルにエネルギーを供給する。パネル静電容量Ｃの放電のときは、第２スイッチＳＷ２をターンオンさせて共振させることにより、パネル静電容量Ｃに貯蔵された電圧エネルギーを入力電源として回収する。この場合、パネル静電容量Ｃの電圧が入力電圧（維持期間にパネルに入力される電圧、つまり維持電圧（sustain voltage））の１／２となったとき、強制的に第１スイッチＳＷ１をターンオンさせなければならないため、制御が複雑であり、スイッチにエネルギーが最大に流れる時点でターンオフハードスイッチングを行うため、効率が低下する欠点があった。エネルギー回収の際にも、パネル静電容量Ｃの両端間の電圧が入力電圧の１／２となったとき、強制に第２スイッチＳＷ２をターンオフさせなければならないため、やはり制御が複雑であり、効率が悪い。そして、パネルの放電の際、円滑にエネルギーを供給するため、第３スイッチＳＷ３のターンオン制御も正確でなければならない。

図２の第２従来技術の回路は、外部にパネル入力電圧の１／２に相当する非常に大きなキャパシタ電源又はキャパシタＤＣを設け、パネル静電容量Ｃと直列に連結された共振インダクタＬの共振を用いる。第１スイッチＳＷ１をターンオンさせてパネル電圧を入力電圧だけ上昇させ、直ちに第３スイッチＳＷ３をターンオンさせてパネルにエネルギーを供給する。さらに、第２スイッチＳＷ２をターンオンさせて共振させることにより、パネル静電容量Ｃに貯蔵された電圧エネルギーをキャパシタ電源ＤＣとして再生させる。第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２に直列にそれぞれ連結されたダイオードＤ１、Ｄ２により自然に半波共振が完了するので、ゼロ電流スイッチングが可能で制御が簡単であるが、素子数が多くて複雑である。そして、実際回路の損失により、キャパシタ電源ＤＣの電圧は入力電圧の１／２より低く維持されるので、パネル静電容量Ｃの両端間電圧が入力電圧まで上昇し得ない。すなわち、エネルギー回収駆動回路の共振エネルギーがシステム損失により常に不足した状態で動作する。このような欠点を克服するためには、キャパシタ電源ＤＣの電圧を一定値以上（パネル静電容量Ｃの放電のときは、一定値以下）に維持する制御を必要とする。そして、キャパシタ電源ＤＣに高周波数パルス電流が流れるので、等価直列抵抗（Equivalent series resistance：ＥＳＲ）損失も発生する。第１及び第２従来技術と同等の回路は、パネルの反対側に同一回路が対称に存在し、１周期のうちにインバータ回路として作用して繰り返し動作する。

図３に示す第３従来技術は、パネル静電容量Ｃに並列に連結された共振インダクタＬを用いて共振させる。第１スイッチＳＷ１、第４スイッチＳＷ４をターンオンさせ、パネルにエネルギーを供給し、供給終了と同時にターンオフさせる。この際、第５スイッチＳＷ５をターンオンさせると、パネル両端間の電圧が＋入力電圧から−入力電圧に半波共振し、第５ダイオードＤ５により自然に共振が終わる。

この際、第３スイッチＳＷ３、第２スイッチＳＷ２をターンオンさせることで、反対方向にパネルにエネルギーを供給する。前記動作と同じように、第６スイッチＳＷ６を駆動して次の動作を維持する。この回路は、パネル両端間の電圧が＋入力電圧から−入力電圧に急激に変化する欠点と、第２従来技術の回路と同様に、システム損失によりパネル両端間の電圧が入力電圧まで上昇し得ない欠点とがある。

図４の第４従来技術は第３従来技術の変形で、パネルをＰＤＰ１とＰＤＰ２に分割して、パネル静電容量Ｃを、パネル静電容量と直列に連結された共振インダクタＬ１、Ｌ２で共振させる。電圧の上昇及び下降の際にそれぞれ異なるインダクタを使用するため、時間の調節が可能であり、電圧が急激に変化しない。しかし、回路があまり複雑で制御が非常に複雑である欠点と、システム損失によりパネル両端間の電圧が入力電圧まで上昇し得ない欠点とがある。

第１従来技術の回路は、ハードスイッチングによる損失発生と正確なスイッチターンオフ制御を必要とする。第２従来技術の回路は、外部にほかの電源として動作する大きなキャパシタＤＣが必要であり、素子数が多い。前述した第１ないし第４従来技術はみんなパネルに円滑なエネルギーを供給するため第３スイッチＳＷ３の正確なターンオン制御を必要とする。また、第３従来技術は、パネル両端間の電圧が急激に変化することを制御し難く、第１スイッチＳＷ１ないし第４スイッチＳＷ４によるパネルの円滑なエネルギー供給も困難である。第４従来技術は、回路があまり複雑で制御が複雑である。さらに、パネルを分割して駆動しなければならない欠点がある。第２、第３及び第４従来技術はシステム損失によりパネル静電容量の両端間電圧が入力電圧まで上昇し得ない欠点がある。そこで、パネルの放電エネルギーを供給するインバータクランピングスイッチＳＷ３、ＳＷ４の１００％ゼロ電圧スイッチングを保障することができず、スイッチング損失及び電磁妨害（electromagnetic interference：ＥＭＩ）の問題が発生する。

したがって、本発明は前記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、再生変圧器を用いて電源側に直接パネル静電容量の充電／放電エネルギーを回収することにより、従来技術に比べて所要素子数を著しく減らし、制御が簡単なエネルギー回収駆動回路を提供することにある。

本発明の他の目的は、システム損失があっても、パネル両端間の電圧が入力電圧まで上昇するように共振条件を設定することができる駆動回路を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、ＰＤＰの放電を効率的で安定的に駆動し得る回路を提案することにある。

本発明の一つの特徴によると、前記及び他の目的は、所定の静電容量を有する負荷を駆動するためのエネルギー回収駆動回路において、前記負荷に印加される充電及び／又は放電電流が流れるように、前記負荷に連結された共振インダクタと、前記共振インダクタに連結され、前記充電及び／又は放電電流が前記共振インダクタを通って前記負荷に流れるとき、前記充電及び／又は放電電流が流れるように、前記共振インダクタ及び前記負荷に連結される変圧器１次コイルと、前記変圧器の１次コイルに連結される、少なくとも一つの変圧器２次コイルと、前記２次コイルの所定巻数によって電流を前記変圧器２次コイルに発生して、前記２次コイルを通って流れる電流が電源に回収されるようにするエネルギー回収部とを含んでなるエネルギー回収駆動回路の提供により達成できる。

好ましくは、前記エネルギー回収部は、供給電圧に連結され、第１スイッチング信号を受信して、前記負荷を充電させるための共振電流が前記電源から前記共振インダクタを通って流れるようにする第１スイッチング手段と、アースに連結され、第２スイッチング信号を受信して、前記負荷を放電させるための共振電流が前記負荷から前記共振インダクタを通って流れるようにする第２スイッチング手段とを含む。

好ましくは、前記エネルギー回収駆動回路は、前記負荷に維持電圧を供給するための維持駆動部をさらに含み、前記維持駆動部は、前記供給電源と前記負荷間に連結され、前記負荷を充電させるための共振電流により前記負荷が充電された後、第３スイッチング信号の受信により前記負荷に維持電圧を供給する第３スイッチング手段と、前記アースと前記負荷間に連結され、前記負荷を放電させるための共振電流により前記負荷が放電された後、第４スイッチング信号の受信により前記負荷にアース電圧を印加する第４スイッチング手段と、前記第３スイッチング手段に並列に連結され、前記負荷が充電されるとき、前記負荷の充電電圧が前記供給電源より上昇することを防止する第３ボディダイオードと、前記第４スイッチング手段に並列に連結され、前記負荷が放電されるとき、前記負荷の放電電圧がアース電圧より下降することを防止する第４ボディダイオードとをさらに含む。

この場合、前記負荷が前記供給電圧以上に充電された後、前記共振電流が前記第３ボディダイオードを通って前記電源側に回収され、前記負荷が前記アース電圧以下に放電された後、前記共振電流が前記第４ボディダイオードを通って前記アース側に回収される。

本発明の第１実施例によるエネルギー回収駆動回路において、前記変圧器１次コイルは前記共振インダクタと前記負荷間に連結され、前記第１スイッチング手段は前記供給電源と前記共振インダクタ間に連結され、前記第２スイッチング手段は前記共振インダクタと前記アース間に連結され、前記エネルギー回収部は、前記電源の方向に電流を導通させるための第１及び第２ダイオードをさらに含む。前記変圧器２次コイルは、前記供給電圧と前記アース間の前記第１ダイオードに直列に連結されるとともに前記変圧器１次コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って充電電流が流れるとき、前記充電電流が前記供給電源を通って流れるようにする第１変圧器２次コイルと、前記供給電源と前記アース間の前記第２ダイオードに直列に連結されるとともに前記変圧器維持コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って放電電流が流れるとき、前記放電電流が前記電源に流れるようにする第２変圧器２次コイルとを含む。

本発明の第２実施例によるエネルギー回収駆動回路において、前記変圧器１次コイルは、第１端が前記共振インダクタに連結され、第２端が前記第１及び第２スイッチング手段に連結され、前記第１スイッチング手段は前記供給電圧と前記変圧器１次コイル間に連結され、前記第２スイッチング手段は前記変圧器１次コイルと前記アース間に連結され、前記エネルギー回収部は、前記アース電圧から前記アース電圧の反対方向に電流を導通させる第１ダイオードと、前記供給電源電圧の方向に電流を導通させる第２ダイオードとをさらに含み、前記変圧器２次コイルは、前記変圧器１次コイルと前記アース間の前記第１ダイオードに直列に連結されるとともに前記変圧器１次コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って充電電流が流れるとき、前記充電電流が前記アースから出るようにする第１変圧器２次コイルと、前記供給電源と前記変圧器１次コイル間の前記第２ダイオードに直列に連結されるとともに前記変圧器１次コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って放電電流が流れるとき、前記放電電流が前記電源に流れるようにする第２変圧器２次コイルとを含む。

本発明の第３実施例によるエネルギー回収駆動回路において、前記変圧器１次コイルは、第１端が前記共振インダクタに連結され、第２端が前記第１及び第２スイッチング手段に連結され、前記第１スイッチング手段は前記供給電源と前記変圧器１次コイル間に連結され、前記第２スイッチング手段は前記変圧器１次コイルと前記アース間に連結され、前記エネルギー回収部は、前記アースの反対方向に電流を導通させる第１ダイオードと、前記供給電源の方向に電流を導通させる第２ダイオードとをさらに含み、前記変圧器２次コイルは、第１端が前記変圧器１次コイルに連結され、第２端が前記第１及び第２ダイオードの共通端に連結され、前記変圧器１次コイルを通って充電電流が流れるとき、前記アースから前記充電電流が出るように、かつ前記変圧器１次コイルを通って放電電流が流れるとき、前記供給電源側に前記放電電流が流れるように、前記変圧器１次コイルに連結される。

本発明の第４実施例によるエネルギー回収駆動回路において、前記変圧器１次コイルは、第１端が前記共振インダクタに連結され、第２端が前記第１及び第２スイッチング手段に連結され、前記第１スイッチング手段は前記供給電圧と前記変圧器１次コイル間に連結され、前記第２スイッチング手段は前記変圧器１次コイルと前記アース間に連結され、前記エネルギー回収部は、前記アース電圧の反対方向に電流を導通させる第１ダイオードと、前記供給電圧の方向に電流を導通させる第２ダイオードとをさらに含み、前記変圧器２次コイルは、前記変圧器１次コイル及び前記共振インダクタの共通端と前記アース間の前記第１ダイオードに直列に連結されるとともに前記変圧器１次コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って充電電流が流れるとき、前記充電電流が前記アースから出るようにする第１変圧器２次コイルと、前記変圧器１次コイル及び前記共振インダクタの共通端と前記供給電圧間の前記第２ダイオードに直列に連結されるとともに前記変圧器１次コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って放電電流が流れるとき、前記放電電流が前記供給電源に流れるようにする第２変圧器２次コイルとを含む。

本発明の第５実施例によるエネルギー回収駆動回路において、前記変圧器１次コイルは、第１端が前記共振インダクタに連結され、第２端が前記第１及び第２スイッチング手段に連結され、前記第１スイッチング手段は前記供給電圧と前記変圧器１次コイル間に連結され、前記第２スイッチング手段は前記変圧器１次コイルと前記アース間に連結され、前記エネルギー回収部は、前記アースの反対方向に電流を導通させる第１ダイオードと、前記供給電圧の方向に電流を導通させる第２ダイオードとをさらに含み、前記変圧器２次コイルは前記変圧器１次コイル及び前記共振インダクタの共通端と前記第１及び第２ダイオードの共通端間に連結されるとともに前記変圧器１次コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って充電電流が流れるとき、前記アースから前記充電電流が出るようにし、かつ前記変圧器１次コイルを通って放電電流が流れるとき、前記供給電源側に前記放電電流が流れるようにする。

本発明の第６実施例によるエネルギー回収駆動回路において、前記変圧器１次コイルは、第１端が前記共振インダクタに連結され、第２端が前記負荷に連結され、前記第１スイッチング手段は前記供給電源と前記共振インダクタ間に連結され、前記第２スイッチング手段は前記共振インダクタと前記アース間に連結され、前記エネルギー回収部は、前記アースの反対方向に電流を導通させる第１ダイオードと、前記供給電圧の方向に電流を導通させる第２ダイオードとをさらに含み、前記変圧器２次コイルは、前記変圧器１次コイル及び前記負荷の共通端と前記アース間の前記第１ダイオードに直列に連結されるとともに前記変圧器１次コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って充電電流が流れる時、前記充電電流が前記アースから出るようにする第１変圧器２次コイルと、前記変圧器１次コイル及び前記負荷の共通端と前記供給電圧間の前記第２ダイオードに直列に連結されるとともに前記変圧器１次コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って放電電流が流れる時、前記放電電流が前記供給電源に流れるようにする第２変圧器２次コイルとを含む。

本発明の第７実施例によるエネルギー回収駆動回路において、前記変圧器１次コイルは、第１端が前記共振インダクタに連結され、第２端が前記負荷に連結され、前記第１スイッチング手段は前記供給電圧と前記共振インダクタ間に連結され、前記第２スイッチング手段は前記共振インダクタと前記アース間に連結され、前記エネルギー回収部は、前記アースの反対方向に電流を導通させる第１ダイオードと、前記電源電圧の方向に電流を導通させる第２ダイオードとをさらに含み、前記変圧器２次コイルは前記変圧器１次コイル及び前記負荷の共通端と前記第１及び第２ダイオードの共通端間に連結されるとともに前記変圧器１次コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って充電電流が流れるとき、前記アースから前記充電電流が出るようにし、かつ前記変圧器１次コイルを通って放電電流が流れるとき、前記供給電源側に前記放電電流が流れるようにする。

以下、添付図面に基づいて本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
添付図面はただ例示のためのもので、本発明の範囲を限定するものではない。当業者であれば、図面に示す素子が類似機能を果たす手段で代替可能であることが分かるであろう。

図５は本発明の第１実施例によるエネルギー回収駆動回路の回路図である。
ここで、第３スイッチＳＷ３及び第４スイッチＳＷ４はそれぞれ逆方向ボディダイオードＢ３、Ｂ４を有する、高速スイッチングの可能なスイッチであることが好ましい。しかし、第１スイッチ及び第２スイッチは、本発明の機能の観点から、前記のようなボディダイオードを必ず必要とするものではない。また、第１ダイオードＤ１と第２ダイオードＤ２は高速スイッチングダイオードであることが好ましい。共振インダクタＬはパネル駆動動作電流範囲内で線形的に動作する、不飽和インダクタであることが好ましい。この共振インダクタＬは変圧器の漏洩インダクタンスでも代替することができる。変圧器（Ｎ１：Ｎ２）は１次側の巻数がＮ１、２次側巻数がＮ２である高周波数変圧器であることが好ましい。ＰＤＰパネルは放電電流を示す電流源と一定値を有する静電容量Ｃからなる並列回路でモデリングされた等価回路で表示される。図５に示す回路においては、一側の回路のみを示している。図５と同一回路をパネルの反対側に配置して、図５の回路と同一の原理及び駆動方式で動作させることができる。図５の回路は本発明の第１実施例を示すものであり、以降に説明する本発明のほかの実施例は素子の位置及び構造がそれぞれ違うが、動作原理と駆動方法は第１実施例と同一技術的思想に従っているので、前記第１実施例の原理から容易に理解できる。

第１実施例がシステムの損失を考慮しなく理想的な回路であると仮定すると、変圧器の巻数比が１：２であるとき、共振の際、共振インダクタＬの電流が０から最大点を経て再び０となる時点でパネル静電容量Ｃの両端電圧が入力電圧と同一になる。しかし、システムには損失成分が存在し、全ての素子が理想的でないため、パネル両端間電圧が入力電圧まで上昇するためには、変圧器の巻数比を最適に設計しなければならない。システムの損失を考慮して変圧器の巻数比を最適に計算することができる。本実施例で提案した回路は、変圧器の巻数比を最適に設計してパネル静電容量Ｃの両端間の電圧を入力電圧まで上昇させることができるので、インバータクランピングスイッチＳＷ３、ＳＷ４の１００％ゼロ電圧スイッチングを可能にし、ＥＭＩノイズ問題を改善させる。そして、静電容量Ｃを充電／放電する間、一部エネルギーを再生変圧器を介して入力電源側に回収するので、付加の素子（例えば、第２従来技術のような、非常に大きなキャパシタバンクＤＣ）なしでもエネルギー回収が可能である。

図１３ａないし図１３ｅには、本発明の第１実施例によるエネルギー回収駆動回路の動作を示す。図面符号は図５のものを基準として示す。

第１動作モード：第１スイッチＳＷ１のターンオン
図１３ａに示すように、パネル静電容量Ｃの電圧が０である場合、第１スイッチＳＷ１をターンオンさせることにより、入力電圧、共振インダクタＬ、変圧器による電圧、及びパネル静電容量Ｃが直列に連結されて直列共振がなされる。変圧器の１次側Ｆを通って流れる電流により、入力電圧が巻数比によって１次側Ｆに反映され、２次側Ｓ１の巻数に相当する電流が入力電源に回収される。理想的なシステムの場合、入力電圧と変圧器による電圧の和が入力電圧の１／２となる場合、共振インダクタＬの電流が０となる瞬間、パネルの電圧は入力電圧だけ上昇し、インバータクランピングスイッチである第３スイッチＳＷ３をターンオンさせる必要がある。しかし、システムに損失が存在するので、入力電圧と変圧器電圧の和が入力電圧の１／２以上になるように変圧器の巻数比を設計する。すなわち、２次側巻数Ｎ２は１次側巻数Ｎ１の２倍以上となるように設計する。この場合、共振電源が入力電源の１／２以上なので、パネル電圧が入力電圧より大きく共振しなければならないが、インバータクランピングスイッチ（第３スイッチＳＷ３）のボディダイオードにより入力電圧にクランピングされる。この際、第３スイッチＳＷ３をターンオンする場合、１００％ゼロ電圧スイッチングが可能である。

第２動作モード：第３スイッチＳＷ３のボディダイオードのターンオン動作
図１３ｂに示すように、十分な共振エネルギーを発生するように変圧器の巻数比を設計した場合、パネル静電容量Ｃの電圧が入力電圧となった後、第３スイッチＳＷ３のボディダイオードＢ３が導通された直後、第３スイッチＳＷ３をターンオンさせる。この場合、第３スイッチＳＷ３に予め駆動パルス電圧を印加しながら、第３スイッチＳＷ３の両端間電圧が０となった後に駆動電圧を第３スイッチＳＷ３に印加するための簡単な駆動回路を用いると、第３スイッチＳＷ３の駆動を簡単で正確に制御することができる。このようなスイッチング制御方法に関連した多数の技術が提案されている。

この場合、共振インダクタＬに流れる電流は、変圧器に誘導された電圧により線形的に減少する。電流が０となった後、変圧器の２次側の第１ダイオードＤ１によりターンオフされる。その後、第１スイッチＳＷ１をターンオフさせると、ゼロ電流スイッチングが可能である。共振インダクタＬを通って流れる電流は、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３を介して流れながら変圧器の２次側Ｓ２を通って入力電源に回収される。

第３動作モード：第３スイッチＳＷ３を介してパネル放電電流供給
その後、エネルギー回収駆動回路は動作しないで、パネルに印加された入力電圧によりパネルが放電されると、第３スイッチＳＷ３と、反対側のほかのインバータスイッチとを介してパネルに放電電流を供給する（図１３ｃ）。

第４動作モード：第２スイッチＳＷ２のターンオン動作
図１３ｄに示すように、第３スイッチＳＷ３がターンオフされた場合、パネル静電容量Ｃの電圧が入力電圧であると、第２スイッチＳＷ２がターンオンされることにより、共振インダクタＬ、変圧器による電圧、及びパネル静電容量Ｃが互いに直列に連結されて直列共振がなされる。変圧器の１次側Ｆを通って流れる電流により、入力電圧が１次側の巻数比によって１次側に反映され、２次側Ｓ２の巻数に対応する電流が入力電源に回収される。理想的なシステムの場合、変圧器に誘導された電圧が入力電圧の１／２となると、共振インダクタＬの電流が０となる瞬間、パネル静電容量Ｃの電圧は０に下降し、インバータクランピングスイッチである第４スイッチＳＷ４をターンオンさせる必要がある。しかし、システムに損失が存在するので、変圧器による電圧が入力電圧の１／２以下に変圧器の巻数比を設計する。すなわち、２次側Ｓ２の巻数Ｎ２が１次側Ｆの巻数Ｎ１の２倍以上となるように設計する。この場合、共振電源がエネルギー電源の１／２以下のため、パネル電圧はゼロ電圧以下で共振しなければならない。しかし、パネル電圧はインバータクランピングスイッチである第４スイッチＳＷ４のボディダイオードＢ４によりゼロ電圧にクランピングされる。この際、第４スイッチＳＷ４がターンオンされると、１００％ゼロ電圧スイッチングが可能である。

第５動作モード：第４スイッチＳＷ４のボディダイオードのターンオン動作
図１３ｅに示すように、十分な共振エネルギーを発生するように変圧器の巻数比を設計した場合、パネル静電容量Ｃの電圧が入力電圧となった後、第４スイッチＳＷ４のボディダイオードＢ４が導通された直後、第４スイッチＳＷ４をターンオンさせる。この場合、第４スイッチＳＷ４に予め駆動パルス電圧を印加しながら、第４スイッチＳＷ４の両端間電圧が０となった後に駆動電圧を第４スイッチＳＷ４に印加するための簡単な駆動回路を用いると、第４スイッチＳＷ４の駆動を簡単で正確に制御することができる。このようなスイッチング制御方法に関連した多数の技術が提案されている。

この場合、共振インダクタＬに流れる電流は、変圧器に導入された電圧により線形的に減少する。電流が０となった後、変圧器の２次側の第２ダイオードＤ２によりターンオフされる。その後、第２スイッチＳＷ２をターンオフさせると、ゼロ電流スイッチングが可能である。

共振インダクタＬを通って流れる電流は、第２スイッチＳＷ２及び第４スイッチＳＷ４を介して流れながら変圧器の２次側Ｓ２を通って入力電源に回収される。

第６動作モード：第４スイッチＳＷ４によりアース電圧維持
その後、エネルギー回収駆動回路は動作しないで、パネル電圧は第４スイッチＳＷ４によりアース電圧に維持される。前述した動作はエネルギー回収駆動回路と反対側の他の回路により同様に繰り返される。

図６は本発明の第２実施例によるエネルギー回収駆動回路の回路図である。前述したように、本発明の第１実施例は共振回路と入力電源を再生変圧器により分離させる構造を用いる。この場合、第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２の電圧ストレスが上昇し、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の電流ストレスが上昇する。この問題を解決するため、図６に示すように、変圧器の位置を移動すると、第１ダイオードＤ１及び第２ダイオードＤ２の電圧ストレスが１／２に減少し、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の電流ストレスが１／２に減少する。

図７は本発明の第３実施例を示すもので、図６の第２実施例の２次側Ｓ１、Ｓ２の中間タップハーフブリッジ（center-tap half bridge）巻線を２次側Ｓフルブリッジ巻線で取り替えたものである。この場合、変圧器の構造が簡単で、製作が容易である。しかし、電流が変圧器の第２巻線を通って２回両方に流れる。

図８は本発明の第４実施例を示すもので、変圧器の位置を変えて、変圧器の１次側の電流ストレスを１／２に減少させる。この場合、共振インダクタＬを外部に挿入しなければならないので、変圧器の漏洩インダクタンスを共振インダクタンスとして使用することができないが、変圧器の２次側の巻数が１／２に減少する。

図９は本発明の第５実施例を示すもので、図７と同様に、図８の回路の２次側Ｓ１、Ｓ２の中間タップハーフブリッジ巻線を２次側Ｓのフルブリッジ巻線で取り替えたものである。この場合、変圧器の構造が簡単で、製作が容易である。しかし、電流が変圧器の第２巻線を通って２回両方に流れる。

図１４ａないし図１４ｅは図６に示す本発明の第２実施例の動作を示す回路図である。図１４ａないし図１４ｅは前述した図５の実施例の第１動作モードないし第５動作モードにそれぞれ対応し、図５の動作説明から容易に理解できる。

図１５ａないし図１５ｅは図７に示す本発明の第３実施例の動作を示す回路図である。図１５ａないし図１５ｅは前述した図５の実施例の第１動作モードないし第５動作モードにそれぞれ対応し、図５の動作説明から容易に理解できる。

図１６ａないし図１６ｅは図８に示す本発明の第４実施例の動作を示す回路図である。図１６ａないし図１６ｅは前述した図５の実施例の第１動作モードないし第５動作モードにそれぞれ対応し、図５の動作説明から容易に理解できる。

図１７ａないし図１７ｅは図９に示す本発明の第４実施例の動作を示す回路図である。図１７ａないし図１７ｅは前述した図５の実施例の第１動作モードないし第５動作モードにそれぞれ対応し、図５の動作説明から容易に理解できる。

前述したように、図１４ａないし図１４ｅ、図１５ａないし図１５ｅ、図１６ａないし図１６ｅ、及び図１７ａないし図１７ｅに示す本発明の第２実施例ないし第５実施例は図１３ａないし図１３ｅを参照して説明した第１実施例の動作から容易に理解できるので、その詳細な説明は省略する。

図１０は本発明の第６実施例を示すものである。図５の第１実施例は入力電圧フィードバック型である反面、第６実施例は変圧器にパネル静電容量Ｃの電圧が反映される静電容量電圧フィードバック型である。本実施例は、共振インダクタＬに印加される電流ストレスが減少するさらなる利点がある。共振回路を設計するとき、変圧器でパネル静電容量のインピーダンスが反映されることを考慮しなければならない。動作モードは以下で説明する。

図１１は本発明の第７実施例を示すもので、図７と同様に、図１０の回路の２次側Ｓ１、Ｓ２の中間タップハーフブリッジ巻線を２次側のフルブリッジ巻線で取り替えたものである。この場合、変圧器の構造が簡単で、製作が容易である。しかし、電流が変圧器の第２巻線を通って２回両方に流れる。

以下、図１０に示す本発明の第６実施例を図１８ａないし図１８ｅに基づいて詳細に説明する。

第１動作モード：第１スイッチＳＷ１のターンオン動作
図１８ａに示すように、パネル静電容量Ｃの電圧が０である場合、第１スイッチＳＷ１をターンオンさせることにより、入力電圧、共振インダクタＬ、変圧器による静電容量電圧、及びパネル静電容量Ｃが直列に連結されて直列共振がなされる。変圧器の１次側Ｆを通って流れる電流により、パネル静電容量Ｃの電圧及びインピーダンスが巻数比によって２次側Ｓ１に反映される。２次側Ｓ１は２次側Ｓ１の巻数に相当する電流によりパネル静電容量Ｃを充電させる。理想的なシステムの場合、パネル静電容量Ｃの電圧と変圧器による電圧の和がパネル静電容量Ｃの電圧の２倍となると、共振インダクタＬの電流が０から最大値を経て再び０となる瞬間、パネルの電圧は入力電圧だけ上昇し、インバータクランピングスイッチである第３スイッチＳＷ３をターンオンさせる必要がある。しかし、システムに損失が存在するので、パネル静電容量の電圧と変圧器による電圧の和がパネル静電容量Ｃの電圧の２倍より小さいように変圧器の巻数比を設計する。すなわち、２次側巻数Ｎ２は１次側巻数Ｎ１以上である様に変圧器の巻数比を設計する。この場合、パネル静電容量Ｃの電圧と変圧器による電圧の和の最大値が入力電源の電圧より小さいので、パネル電圧が入力電圧より大きく共振しなければならないが、インバータクランピングスイッチである第３スイッチＳＷ３のボディダイオードＢ３により入力電圧にクランピングされる。この際、第３スイッチＳＷ３をターンオンする場合、１００％ゼロ電圧スイッチングが可能である。

第２動作モード：第３スイッチＳＷ３のボディダイオードのターンオン動作
図１８ｂに示すように、十分な共振エネルギーを発生するように変圧器の巻数比を設計した場合、パネル静電容量Ｃの電圧が入力電圧となった後、第３スイッチＳＷ３のボディダイオードＢ３が導通された直後、第３スイッチＳＷ３をターンオンさせる。この場合、第３スイッチＳＷ３に予め駆動パルス電圧を印加しながら、第３スイッチＳＷ３の両端間電圧が０となった後に駆動電圧を第３スイッチＳＷ３に印加するための簡単な駆動回路を用いると、第３スイッチＳＷ３の駆動を簡単で正確に制御することができる。このような方法に関連した多数の技術が提案されている。

この場合、共振インダクタＬに流れる電流は、変圧器による電圧により線形的に減少する。電流が０となった後、第１ダイオードＤ１により電流が逆方向に流れない。その後、第１スイッチＳＷ１をターンオフさせると、ゼロ電流スイッチングが可能である。共振インダクタＬを通って流れる電流は、第１スイッチＳＷ１及び第３スイッチＳＷ３を介して流れながら変圧器の２次側Ｓ１を通って入力電源に回収される。

第３動作モード：第３スイッチＳＷ３を介してパネル放電電流供給
その後、エネルギー回収駆動回路は動作しないで、パネルに印加された入力電圧によりパネルが放電されると、第３スイッチＳＷ３と、反対側のほかのインバータスイッチとを介してパネルに放電電流を供給する（図１８ｃ）。

第４動作モード：第２スイッチＳＷ２のターンオン動作
図１８ｄに示すように、第３スイッチＳＷ３がターンオフされた場合、パネル静電容量Ｃの電圧が入力電圧であると、第２スイッチＳＷ２がターンオンされることにより、共振インダクタＬ、変圧器による電圧、及びパネル静電容量Ｃが互いに直列に連結されて直列共振がなされる。変圧器の１次側Ｆを通って流れる電流により、入力電圧からパネル静電容量の電圧を差し引いて得た電圧が２次側の巻数によって１次側に反映され、２次側Ｓ２の巻数に対応する電流が入力電源に回収される。理想的なシステムの場合、パネル静電容量の電圧と変圧器による電圧の和が、入力電圧からパネル静電容量電圧の２倍を差し引いて得た電圧であると、共振インダクタＬの電流が０となる瞬間、パネル静電容量Ｃの電圧は０に下降し、インバータクランピングスイッチである第４スイッチＳＷ４をターンオンさせる必要がある。しかし、システムに損失が存在するので、変圧器の２次側の巻数Ｎ２が１次側の巻数Ｎ１以上であるように設計する。この場合、パネル電圧はゼロ電圧以下で共振しなければならないが、パネル電圧はインバータクランピングスイッチである第４スイッチＳＷ４のボディダイオードＢ４によりゼロ電圧にクランピングされる。この際、第４スイッチＳＷ４がターンオンされると、１００％ゼロ電圧スイッチングが可能である。

第５動作モード：第４スイッチＳＷ４のボディダイオードのターンオン動作
図１８ｅに示すように、十分な共振エネルギーを発生するように変圧器の巻数比を設計した場合、パネル静電容量Ｃの電圧が入力電圧となった後、第４スイッチＳＷ４のボディダイオードＢ４が導通された直後、第４スイッチＳＷ４をターンオンさせる。この場合、第４スイッチＳＷ４に予め駆動パルス電圧を印加しながら、第４スイッチＳＷ４の両端間電圧が０となった後に駆動電圧を第４スイッチＳＷ４に印加するための簡単な駆動回路を用いると、第４スイッチＳＷ４の駆動を簡単で正確に制御することができる。このような方法に関連した多数の技術が提案されている。

この場合、共振インダクタＬに流れる電流は、変圧器による電圧により線形的に減少する。電流が０となった後、第２ダイオードＤ２により電流が逆方向に流れない。その後、第２スイッチＳＷ２をターンオフさせると、ゼロ電流スイッチングが可能である。

第６動作モード：第４スイッチＳＷ４によりアース電圧維持
その後、エネルギー回収駆動回路は動作しないで、パネル電圧は第４スイッチＳＷ４によりアース電圧に維持される。前述した動作はエネルギー回収駆動回路と反対側のほかの回路により同様に繰り返される。

図１９ａないし図１９ｅは図１１に示す本発明の第７実施例の動作を示す回路図である。図１９ａないし図１９ｅは図１０の第６実施例の第１ないし第５動作モードにそれぞれ対応し、これらは前述した図１０の動作説明から容易に理解できるので、その詳細な説明は省略する。

図１２は本発明の実施例によるエネルギー回収駆動回路のスイッチ制御タイミングを示す。図１２には、第１スイッチないし第４スイッチのゲートに印加される制御パルスの例が示され、かつ各スイッチと第１及び第２ダイオードに流れる電流が示されている。また、パネル電圧が示され、時間軸を６区域に分割して示した第１ないし第６モードはそれぞれ前述した第１ないし第６動作モードと対応する。

以上説明したような本発明の構成及び作用は静電容量性の負荷を有する全ての交流駆動回路にも適用することができる。本発明は以上で主に説明したプラズマディスプレイパネルの駆動回路に限定されるものではない。

また、図５ないし図１１に示す本発明の実施例は多様に変更可能である。それぞれのスイッチング素子はＦＥＴ（Field Effect Transistor）又はＰＪＴ（Bipolar Junction Transistor）などの類似作用を果たす多様なスイッチであり得、電源は通常直流電源、キャパシタ電源、大静電容量のキャパシタなどであり得る。当業者であれば、このような実施例の応用による詳細な設計差が単純な設計変更に過ぎないし、本発明の範囲を逸脱しないものである。

再生変圧器を使用する２レベルエネルギー回収駆動回路
図２０ａないし図２０ｅは本発明の第８実施例による２レベルエネルギー回収駆動回路の動作を示す。２レベルエネルギー回収駆動回路は、図２０ａに示すように、エネルギー回収回路を、負荷静電容量Ｃを基準として両側に対称に配置した後、負荷静電容量の充電／放電の際に両エネルギー回収回路が共に作動して充電／放電を引き起こす実施例を示す。図２０ａの実施例は、負荷静電容量Ｃの左右側に図７のエネルギー回収回路１００を用いた実施例を示す。

前述した本発明の全てのエネルギー回収回路は、交流電圧駆動メインスイッチ（図２０ａのＳＷ１ないしＳＷ４）を共にターンオフさせた後、両エネルギー回収回路を同時に動作させて充電と放電を行う場合（図２０ａは両エネルギー回収回路を共に使用した充電過程を示し、図２０ｃは放電過程を示す）、従来技術の２レベル駆動エネルギー回収回路と同一機能を果たすことができる。

図２０ａないし図２０ｄは、このような２レベル駆動動作時のエネルギー回収回路の動作モード（図面の左側）と各動作モードでの等価回路（図面の右側）である。
しかし、このような２レベル駆動方式においては、図２０ａに示すように、負荷の左右側のエネルギー回収駆動回路にそれぞれ変圧器を別に使用しているので、従って、二つの変圧器が必要である。このような回路の複雑性を克服するため、より単純な回路を図２１ａに示す。

図２１ａの実施例は、図２０ａのエネルギー回収駆動回路において、１次コイルＦ１及び２次コイルＳ１を有する左側の第１変圧器と、１次コイルＦ２及び２次コイルＳ２を有する右側の第２変圧器として単一変圧器を使用することにより、同一機能を有しながらも回路を単純にした例である。図２１ｂは図２１ａの実施例の等価回路を示す。この場合、入力電源を使用しないで小さい他の電源を使用することにより、変圧器と補助ダイオードの電圧ストレスを減らすことができる。回路をこのような方式で実施すると、実際に複雑なシステムの場合に多様な外部電源が存在するので、実施がより容易である。提案した回路の２レベル駆動方式の利点はつぎのようである。
（１）二つの変圧器を一つに減らすことができる。
（２）外部電源の使用時、変圧器と共振補助ダイオードのストレスの減少と、最適設計が可能である。

マルチレベル駆動回路への適用
図２２は本発明の再生変圧器を使用したエネルギー回収駆動回路をマルチレベル駆動回路に適用した回路の概念図である。本発明で提案したエネルギー回収回路（Energy Recovery Circuit：ＥＲＣ）は、図２２に示すように、マルチレベル駆動回路に適用することができる。マルチレベル駆動回路は、図２２に示すように、負荷Ｃの駆動時、低耐圧素子を使用可能にするため、マルチ電圧を使用するキャパシタＭＣ１、ＭＣ２とマルチ電圧に維持するクランピングダイオードＣＤ１、ＣＤ２とから構成され、各マルチレベル電圧端子と駆動スイッチＳ１−１、Ｓ１−２、Ｓ２−１、Ｓ２−２との間に、図２２に示すように、エネルギー回収回路１００を挿入して構成する。

図２３は本発明のエネルギー回収駆動回路をマルチレベル駆動回路に適用した回路の一例を示す。マルチレベル駆動回路を実施するために使用された各エネルギー回収回路１００は図７に示す回路と類似したタイプである。

図２４ａないし図２４ｄは、図２３に示す回路の各動作モード別充電／放電動作中の等価回路（図面の左側）と循環中の各モードでの等価回路（図面の右側）を示す。図２４ａの動作モードにおいては、負荷静電容量Ｃの充電電圧が０からＶ／２に変化し、図２４ｂのモードにおいては、Ｖ／２からＶに変化する充電過程を示す。また、図２４ｃにおいては、ＶからＶ／２に変化し、図２４ｄにおいては、Ｖ／２から０に変化する放電過程を示す。

電流注入型駆動方式
図２５ａないし図２５ｆは本発明のエネルギー回収駆動回路を電流注入方式で駆動する例を示す。一般に、電源を用いるエネルギー回収回路は全て電流注入方式で駆動することができる。したがって、本発明で提案した再生変圧器を使用する全てのエネルギー回収回路で電流注入駆動が可能である。図２５ａないし図２５ｆは図７に示すエネルギー回収回路を電流注入方式で駆動する例を示す。

電流注入型駆動の特徴は、図２５ａに示すように、負荷静電容量Ｃの充電のための共振インダクタＬと負荷静電容量Ｃの共振を開始する前、駆動スイッチＳＷ４を先にターンオンさせて共振インダクタＬの電流をブーストする点である。また、これと類似するように、図２５ｄにおいては、負荷静電容量Ｃの放電のための共振が開始する前、駆動スイッチＳＷ３をターンオンさせて共振インダクタＬの電流をブーストする。

多様な駆動回路への適用性
図２６ａ及び図２６ｂは本発明のエネルギー回収駆動回路を多様な駆動回路に適用した例を示す。提案した再生変圧器を使用するエネルギー回収回路（ＥＲＣ）は多様な静電容量性駆動回路に適用することができ、図２６ａ及び図２６ｂはこのような例を示す。
図２６ａに示すように、静電容量性負荷に対しては、入力電圧（Ｖ）とアース電圧（０）を有する駆動回路だけでなく、１／２の入力電圧（Ｖ／２）及び−１／２の入力電圧（−Ｖ／２）の二つの電源（図２６ａのＡ及びＢ）を有する駆動回路も同一動作を実施することができる。

また、図２６ｂに示すように、電荷ポンプキャパシタＥ及びＦを使用することにより、１／２の入力エネルギー（Ｖ／２）のみでも−１／２の入力電源（−Ｖ／２）を実施することができる。したがって、本発明で提案した再生変圧器を使用するエネルギー回収回路（ＥＲＣ）はこのような多様な駆動回路にもそれぞれ適用することができる。
以上、本発明の詳細な説明では具体的な実施例について説明したが、これは例示的なものあるばかりで、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様に変更可能である。
したがって、本発明の範囲は説明した実施例に限定して決めるものではなく、後述する特許請求範囲のみならず、この特許請求範囲と均等なものにより決めるべきである。

以上説明したように、本発明のエネルギー回収駆動回路により、パネル静電容量の充電／放電エネルギー回収とパネルの放電を効率よく駆動することができる新規の駆動回路を提供することができる。また、本発明のエネルギー回収駆動装置は安定的であり、電磁妨害（ＥＭＩ）を引き起こすノイズを減少させることができ、スイッチ駆動回路の制御が簡単な利点を有する。本発明の駆動回路は、入力電源側に直接パネル静電容量充電及び／又は放電エネルギー回収を可能にすることにより、直列部分共振のための外部電源用キャパシタバンクを省略することができるので、パネル駆動回路の素子数の減少と単純化に寄与する。本発明の駆動回路により、一部素子の電流定格が低下するように構成することができるので、その回路の生産単価を低くすることができる。本発明によると、エネルギー回収駆動回路スイッチのゼロ電流スイッチングが可能であって、駆動効率を一層高めることができる。また、パネル放電エネルギーを供給するインバータクランピングスイッチの１００％ゼロ電圧スイッチングが可能であるので、駆動効率を一層高めることができる。また、変圧器の巻数比を調節して、パネル静電容量両端間の電圧が入力電圧まで上昇し得るように、システム損失を考慮した最適共振設計が可能である。このような本発明の効果は、全ての容量性の負荷を有する交流駆動回路であれば、本発明を提供して得ることができるもので、本発明は以上で主に説明したプラズマディスプレイパネルの駆動回路にだけに限定し得るものではない。

従来技術のエネルギー回収駆動回路の回路図である。他従来技術のエネルギー回収駆動回路の回路図である。更に他従来技術のエネルギー回収駆動回路の回路図である。更に他従来技術のエネルギー回収駆動回路の回路図である。本発明の第１実施例によるエネルギー回収駆動回路の回路図である。本発明の第２実施例によるエネルギー回収駆動回路の回路図である。本発明の第３実施例によるエネルギー回収駆動回路の回路図である。本発明の第４実施例によるエネルギー回収駆動回路の回路図である。本発明の第５実施例によるエネルギー回収駆動回路の回路図である。本発明の第６実施例によるエネルギー回収駆動回路の回路図である。本発明の第７実施例によるエネルギー回収駆動回路の回路図である。本発明の実施例によるエネルギー回収駆動回路の動作例を示す波形図である。本発明の第１実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第１実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第１実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第１実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第１実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第２実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第２実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第２実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第２実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第２実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第３実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第３実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第３実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第３実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第３実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第４実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第４実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第４実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第４実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第４実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第５実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第５実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第５実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第５実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第５実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第６実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第６実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第６実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第６実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第６実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第６実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第６実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第６実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第６実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第７実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作を示す回路図である。本発明の第８実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作と等価回路を示す回路図である。本発明の第８実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作と等価回路を示す回路図である。本発明の第８実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作と等価回路を示す回路図である。本発明の第８実施例によるエネルギー回収駆動回路のモード別動作と等価回路を示す回路図である。本発明の第９実施例によるエネルギー回収駆動回路とその等価回路を示す回路図である。本発明の第９実施例によるエネルギー回収駆動回路とその等価回路を示す回路図である。本発明のエネルギー回収駆動回路をマルチレベル駆動回路に適用したものの概念図である。本発明のエネルギー回収駆動回路をマルチレベル駆動回路に適用した例を示す回路図である。図２３の回路のモード別動作を示す等価回路を示す回路図である。図２３の回路のモード別動作を示す等価回路を示す回路図である。図２３の回路のモード別動作を示す等価回路を示す回路図である。図２３の回路のモード別動作を示す等価回路を示す回路図である。本発明のエネルギー回収駆動回路を電流注入方式で駆動する場合のモード別動作とその等価回路を示す回路図である。本発明のエネルギー回収駆動回路を電流注入方式で駆動する場合のモード別動作とその等価回路を示す回路図である。本発明のエネルギー回収駆動回路を電流注入方式で駆動する場合のモード別動作とその等価回路を示す回路図である。本発明のエネルギー回収駆動回路を電流注入方式で駆動する場合のモード別動作とその等価回路を示す回路図である。本発明のエネルギー回収駆動回路を電流注入方式で駆動する場合のモード別動作とその等価回路を示す回路図である。本発明のエネルギー回収駆動回路を電流注入方式で駆動する場合のモード別動作とその等価回路を示す回路図である。本発明のエネルギー回収駆動回路を多様な駆動回路に適用した例を示す回路図である。本発明のエネルギー回収駆動回路を多様な駆動回路に適用した例を示す回路図である。

Claims

所定の静電容量を有する負荷を駆動するためのエネルギー回収駆動回路において、
前記負荷に印加される充電及び／又は放電電流が流れるように、前記負荷に連結された共振インダクタと、
前記共振インダクタに連結され、前記充電及び／又は放電電流が前記共振インダクタを通って前記負荷に流れるとき、前記充電及び／又は放電電流が流れるように、前記共振インダクタ及び前記負荷に連結される変圧器１次コイルと、
前記変圧器の１次コイルに連結される、少なくとも一つの変圧器２次コイルと、
前記２次コイルの所定巻数に応じた電流を前記変圧器２次コイルに発生して、前記２次コイルを通って流れる電流が電源に回収されるようにするエネルギー回収部とを含んでなることを特徴とするエネルギー回収駆動回路。
前記エネルギー回収部は、
供給電源に連結され、第１スイッチング信号を受信して、前記負荷を充電させるための共振電流が前記電源から前記共振インダクタを通って流れるようにする第１スイッチング手段と、
アースに連結され、第２スイッチング信号を受信して、前記負荷を放電させるための共振電流が前記負荷から前記共振インダクタを通って流れるようにする第２スイッチング手段とを含むことを特徴とする請求項１記載のエネルギー回収駆動回路。
前記エネルギー回収駆動回路は、前記負荷に維持電圧を供給するための維持駆動部をさらに含み、
前記維持駆動部は、
前記供給電源と前記負荷間に連結され、前記負荷を充電させるための共振電流により前記負荷が充電された後、第３スイッチング信号の受信により前記負荷に維持電圧を供給する第３スイッチング手段と、
前記アースと前記負荷間に連結され、前記負荷を放電させるための共振電流により前記負荷が放電された後、第４スイッチング信号の受信により前記負荷にアース電圧を印加する第４スイッチング手段と、
前記第３スイッチング手段に並列に連結され、前記負荷が充電されるとき、前記負荷の充電電圧が前記供給電源より上昇することを防止する第３ボディダイオードと、
前記第４スイッチング手段に並列に連結され、前記負荷が放電されるとき、前記負荷の放電電圧がアース電圧より下降することを防止する第４ボディダイオードとをさらに含み、
前記負荷が前記供給電源以上に充電された後、前記共振電流が前記第３ボディダイオードを通って前記電源側に回収され、
前記負荷が前記アース電圧以下に放電された後、前記共振電流が前記第４ボディダイオードを通って前記アース側に回収されることを特徴とする請求項２記載のエネルギー回収駆動回路。
前記変圧器１次コイルは前記共振インダクタと前記負荷間に連結され、前記第１スイッチング手段は前記供給電源と前記共振インダクタ間に連結され、前記第２スイッチング手段は前記共振インダクタと前記アース間に連結され、
前記エネルギー回収部は、前記電源の方向に電流を導通させるための第１及び第２ダイオードをさらに含み、
前記変圧器２次コイルは、
前記電源電圧と前記アース間の前記第１ダイオードに直列に連結されるとともに前記変圧器１次コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って充電電流が流れるとき、前記充電電流が前記電源を通って流れるようにする第１変圧器２次コイルと、
前記供給電源と前記アース間の前記第２ダイオードに直列に連結されるとともに前記変圧器維持コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って放電電流が流れるとき、前記放電電流が前記電源に流れるようにする第２変圧器２次コイルとを含むことを特徴とする請求項３記載のエネルギー回収駆動回路。
前記変圧器１次コイルは、第１端が前記共振インダクタに連結され、第２端が前記第１及び第２スイッチング手段に連結され、前記第１スイッチング手段は前記供給電源と前記変圧器１次コイル間に連結され、前記第２スイッチング手段は前記変圧器１次コイルと前記アース間に連結され、
前記エネルギー回収部は、前記アース電圧から前記アース電圧の反対方向に電流を導通させる第１ダイオードと、前記電源電圧の方向に電流を導通させる第２ダイオードとをさらに含み、
前記変圧器２次コイルは、
前記変圧器１次コイルと前記アース間の前記第１ダイオードに直列に連結されるとともに前記変圧器１次コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って充電電流が流れるとき、前記充電電流が前記アースから出るようにする第１変圧器２次コイルと、
前記供給電源と前記変圧器１次コイル間の前記第２ダイオードに直列に連結されるとともに前記変圧器１次コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って放電電流が流れるとき、前記放電電流が前記電源に流れるようにする第２変圧器２次コイルとを含むことを特徴とする請求項３記載のエネルギー回収駆動回路。
前記変圧器１次コイルは、第１端が前記共振インダクタに連結され、第２端が前記第１及び第２スイッチング手段に連結され、前記第１スイッチング手段は前記供給電源と前記変圧器１次コイル間に連結され、前記第２スイッチング手段は前記変圧器１次コイルと前記アース間に連結され、
前記エネルギー回収部は、前記アースの反対方向に電流を導通させる第１ダイオードと、前記電源電圧の方向に電流を導通させる第２ダイオードとをさらに含み、
前記変圧器２次コイルは、第１端が前記変圧器１次コイルに連結され、第２端が前記第１及び第２ダイオードの共通端に連結され、前記変圧器１次コイルを通って充電電流が流れるとき、前記アースから前記充電電流が出るように、かつ前記変圧器１次コイルを通って放電電流が流れるとき、前記電源側に前記放電電流が流れるように、前記変圧器１次コイルに連結されることを特徴とする請求項３記載のエネルギー回収駆動回路。
前記変圧器１次コイルは、第１端が前記共振インダクタに連結され、第２端が前記第１及び第２スイッチング手段に連結され、前記第１スイッチング手段は前記供給電源と前記変圧器１次コイル間に連結され、前記第２スイッチング手段は前記変圧器１次コイルと前記アース間に連結され、
前記エネルギー回収部は、前記アースの反対方向に電流を導通させる第１ダイオードと、前記電源電圧の方向に電流を導通させる第２ダイオードとをさらに含み、
前記変圧器２次コイルは、
前記変圧器１次コイル及び前記共振インダクタの共通端と前記アース間の前記第１ダイオードに直列に連結されるとともに前記変圧器１次コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って充電電流が流れるとき、前記充電電流が前記アースから出るようにする第１変圧器２次コイルと、
前記変圧器１次コイル及び前記共振インダクタの共通端と前記供給電源間の前記第２ダイオードに直列に連結されるとともに前記変圧器１次コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って放電電流が流れるとき、前記放電電流が前記電源に流れるようにする第２変圧器２次コイルとを含むことを特徴とする請求項３記載のエネルギー回収駆動回路。
前記変圧器１次コイルは、第１端が前記共振インダクタに連結され、第２端が前記第１及び第２スイッチング手段に連結され、前記第１スイッチング手段は前記供給電源と前記変圧器１次コイル間に連結され、前記第２スイッチング手段は前記変圧器１次コイルと前記アース間に連結され、
前記エネルギー回収部は、前記アースの反対方向に電流を導通させる第１ダイオードと、前記電源電圧の方向に電流を導通させる第２ダイオードとをさらに含み、
前記変圧器２次コイルは前記変圧器１次コイル及び前記共振インダクタの共通端と前記第１及び第２ダイオードの共通端間に連結されるとともに前記変圧器１次コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って充電電流が流れるとき、前記アースから前記充電電流が出るようにし、かつ前記変圧器１次コイルを通って放電電流が流れるとき、前記電源側に前記放電電流が流れるようにすることを特徴とする請求項３記載のエネルギー回収駆動回路。
前記変圧器１次コイルは、第１端が前記共振インダクタに連結され、第２端が前記負荷に連結され、前記第１スイッチング手段は前記供給電源と前記共振インダクタ間に連結され、前記第２スイッチング手段は前記共振インダクタと前記アース間に連結され、
前記エネルギー回収部は、前記アースの反対方向に電流を導通させる第１ダイオードと、前記電源電圧の方向に電流を導通させる第２ダイオードとをさらに含み、
前記変圧器２次コイルは、
前記変圧器１次コイル及び前記負荷の共通端と前記アース間の前記第１ダイオードに直列に連結されるとともに前記変圧器１次コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って充電電流が流れるとき、前記充電電流が前記アースから出るようにする第１変圧器２次コイルと、
前記変圧器１次コイル及び前記負荷の共通端と前記供給電源間の前記第２ダイオードに直列に連結されるとともに前記変圧器１次コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って放電電流が流れるとき、前記放電電流が前記電源に流れるようにする第２変圧器２次コイルとを含むことを特徴とする請求項３記載のエネルギー回収駆動回路。
前記変圧器１次コイルは、第１端が前記共振インダクタに連結され、第２端が前記負荷に連結され、前記第１スイッチング手段は前記供給電源と前記共振インダクタ間に連結され、前記第２スイッチング手段は前記共振インダクタと前記アース間に連結され、
前記エネルギー回収部は、前記アースの反対方向に電流を導通させる第１ダイオードと、前記電源電圧の方向に電流を導通させる第２ダイオードとをさらに含み、
前記変圧器２次コイルは前記変圧器１次コイル及び前記負荷の共通端と前記第１及び第２ダイオードの共通端間に連結されるとともに前記変圧器１次コイルに連結され、前記変圧器１次コイルを通って充電電流が流れるとき、前記アースから前記充電電流が出るようにし、かつ前記変圧器１次コイルを通って放電電流が流れるとき、前記電源側に前記放電電流が流れるようにすることを特徴とする請求項３記載のエネルギー回収駆動回路。
前記共振インダクタが前記変圧器の漏洩インダクタンスであることを特徴とする請求項４、５、６、９及び１０のいずれか記載のエネルギー回収駆動回路。
前記変圧器２次コイルの巻数が前記変圧器１次コイルの巻数の２倍以上であることを特徴とする、請求項４、５及び６のいずれか記載のエネルギー回収駆動回路。
前記変圧器２次コイルの巻数が前記変圧器１次コイルの巻数以上であることを特徴とする、請求項７、８、９及び１０のいずれか記載のエネルギー回収駆動回路。
所定静電容量を有する負荷を駆動するためのエネルギー回収駆動回路において、
前記負荷に印加される充電及び／又は放電電流が流れるように前記負荷に連結される第１共振インダクタと、
前記第１共振インダクタに連結され、前記充電及び／又は放電電流が前記第１共振インダクタを通って前記負荷に流れるとき、前記充電及び／又は放電電流が流れるように前記第１共振インダクタ及び前記負荷に連結される第１変圧器１次コイルと、
前記第１変圧器１次コイルに連結される少なくとも一つの第１変圧器２次コイルと、
前記第１変圧器２次コイルの巻数によって電流を前記第１変圧器２次コイルに発生して、前記第１変圧器２次コイルを通って流れる電流が電源側に回収されるようにする第１エネルギー回収部と、
前記負荷に印加される充電及び／又は放電電流が流れるように前記負荷に連結される第２共振インダクタと、
前記第２共振インダクタに連結され、充電及び／又は放電電流が前記第１共振インダクタを通って前記負荷に流れるとき、前記充電及び／又は放電電流が流れるように前記第２共振インダクタ及び前記負荷に連結される第２変圧器１次コイルと、
前記第２変圧器１次コイルに連結される少なくとも一つの第２変圧器２次コイルと、
前記第２変圧器２次コイルの巻数に応じた電流を前記第２変圧器２次コイルに発生して、前記第２変圧器２次コイルを通って流れる電流が電源側に回収されるようにする第２エネルギー回収部とを含んでなり、
前記第１及び第２エネルギー回収部は前記負荷の両端に対称的に配置されることを特徴とするエネルギー回収駆動回路。
前記第１及び第２エネルギー回収部のそれぞれは、
供給電源に連結され、第１スイッチング信号を受信して、前記負荷を充電させるための共振電流が前記供給電源から前記共振インダクタを通って流れるようにする第１スイッチング手段と、
アースに連結され、第２スイッチング信号を受信して、前記負荷を放電させるための共振電流が前記負荷から前記共振インダクタを通って流れるようにする第２スイッチング手段とを含むことを特徴とする請求項１４記載のエネルギー回収駆動回路。
前記エネルギー回収駆動回路は、前記負荷に維持電圧を供給するための第１及び第２維持駆動部をさらに含み、
前記第１及び第２維持駆動部のそれぞれは、
前記供給電源と前記負荷間に連結され、前記負荷を充電させるための共振電流により前記負荷が充電された後、第３スイッチング信号の受信により前記負荷に維持電圧を供給する第３スイッチング手段と、
前記アースと前記負荷間に連結され、前記負荷を放電させるための共振電流により前記負荷が放電された後、第４スイッチング信号の受信により前記負荷にアース電圧を印加する第４スイッチング手段と、
前記第３スイッチング手段に並列に連結され、前記負荷が充電されるとき、前記負荷の充電電圧が前記供給電源より上昇することを防止する第３ボディダイオードと、
前記第４スイッチング手段に並列に連結され、前記負荷が放電されるとき、前記負荷の放電電圧がアース電圧より下降することを防止する第４ボディダイオードとを含み、
前記負荷が前記供給電源以上に充電された後、前記共振電流が前記第３ボディダイオードを通って前記電源側に回収され、
前記負荷が前記アース電圧以下に放電された後、前記共振電流が前記第４ボディダイオードを通って前記アース側に回収され、
前記第１維持駆動部の第３スイッチング手段がターンオンされる動作モード中には前記第２維持駆動部の前記第４スイッチング手段がターンオンされ、
前記第１維持駆動部の第４スイッチング手段がターンオンされる動作モード中には前記第２維持駆動部の前記第３スイッチング手段がターンオンされることを特徴とする請求項１４記載のエネルギー回収駆動回路。
前記第１変圧器１次コイル及び第１変圧器２次コイルを有する前記第１変圧器と、前記第２変圧器１次コイル及び前記第２変圧器２次コイルを有する前記第２変圧器は単一変圧器に一体化されることを特徴とする請求項１４、１５及び１６のいずれか記載のエネルギー回収駆動回路。
前記第４スイッチング手段は、前記負荷を充電させるための共振電流が前記第４スイッチング手段を介して流れる前、充電ブースト信号の受信によりターンオンされて、前記共振インダクタの電流をブーストさせ、前記第３スイッチング手段は、前記負荷を放電させるための共振電流が前記第３スイッチング手段を介して流れる前、放電ブースト信号の受信によりターンオンされて、前記共振インダクタの電流をブーストさせることにより、前記エネルギー回収駆動回路が電流注入方式で駆動されるようにすることを特徴とする請求項３記載のエネルギー回収駆動回路。