電冷光燈的驅動電路的制作方法

專利名稱：電冷光燈的驅動電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及電冷光燈的驅動電路。
背景技術：
EL燈是在存在由AC電壓的施加產生的強電場的情況下發光的電容性元件。EL 燈是薄板，并且用于照射例如移動電話、手表和汽車儀表盤中的面板顯示器。美國專利 5113141和5982104公開了用于向單一 EL燈加電的電路，以及美國專利5347198和6841950 公開了一種用于向多個EL燈加電的電路。本發明關心驅動多個EL燈的新方法。

發明內容
根據本發明，提出了一種用于將交流極性的電壓遞送至多個輸出端子的驅動電 路，每一個輸出端子意欲與相應的電冷光(EL)燈相連，其中所述電路包括線圈，所述線圈 具有第一節點或端子，用于遞送正電壓；以及第二節點或端子，用于遞送負電壓，所述第一 節點或端子和第二節點或端子通過相應的開關組件與每一個輸出端子相連，使得對于每一 個輸出端子存在相應的開關組件，每一個開關組件包括具有正電壓控制開關的正電壓路徑 和正向單向電路，允許轉移至正電壓而不是負電壓的相應輸出端子；以及具有負電壓控制 開關的負電壓路徑和負向單向電路，允許轉移至負電壓而不是正電壓的相應輸出端子；以 及控制電路，用于控制正向控制開關和負向控制開關，從而可以單獨地控制施加到每一個 輸出端子的正電壓和負電壓的幅度。因此通過求助于本發明，可以將單獨的線圈用于產生選擇性地分布至多個EL燈 的能量，可以單獨地控制所述EL燈的照射級別。優選地，所述線圈的第二節點或端子通過第一開關與正電壓相連，以及所述線圈 的第一節點或端子通過第二開關與地相連，這兩個開關的關閉引起線圈充電，第一開關的 隨后開啟引起第二節點或端子遞送負電壓，以及第二開關的隨后開啟引起第一節點或端子 遞送正電壓。在優選實施例中，每一個開關組件的單向電路包括MOSFET晶體管。另外，可以依賴于在第一和第二節點或端子處產生的電壓和/或在其輸出端子處 產生的電壓，通過反饋回路接收信號控制每一個開關組件的正電壓開關和負電壓開關。


現在將參考附圖進一步描述本發明的實施例，其中圖1是示出了根據本發明驅動電路的優選實施例的電路圖；圖2示出了用于控制電路開關的反饋回路的添加的圖1電路圖；圖3詳細地示出了在圖1或2電路的開關組件中使用的電子部件的一個示例；圖4和圖5示出了可以使用圖1至3的驅動電路的電壓測量電路。
具體實施例方式圖1所示的驅動電路具有電感線圈1，所述電感線圈的一個節點或端子2通過 PMOS開關3與正DC端子4相連。所述線圈的另一個節點或端子5通過NMOS開關6與地球 或地7相連。所述線圈1將能量遞送至多個電冷光燈(8a，8b…8η)，所述電冷光燈實質上是單 獨的電容器，所述電容器在存在電容器平板兩端施加的交流電壓的情況下具有發光能力。 每一個燈(8a至8η)連接在電路的相應輸出端子(9a至9η)和地之間，因此允許所述燈具 有公共的接地連接。所述一對節點2、5通過分別由圖1中的最上端矩形框表示的第一開關 組件IOa與第一輸出端子9a相連。類似地，節點2、5通過各個開關組件(IOb至IOn)與其 余輸出端子9b至9η相連。因此，所述燈通過各個開關組件可以與線圈并聯。在所述結構 和操作中開關組件(IOa至IOn)是相同的，因此以下描述只表示第一組件10a。組件IOa具有與單向電路(表示為二極管13)串聯的控制開關12，以形成能夠從 節點2向輸出端子9a遞送負電壓的連接。同樣，所述組件IOa具有與單向電路(表示為二 極管15)串聯的控制開關14，以形成從節點5向輸出端子9a遞送并且維持正電壓的連接。從開關(3、6、12、14)處于開啟裝填開始，線圈1未充電，并且不存在通過開關組件 IOa對于正電壓或負電壓的電連接。實際上，開關3或6之一總是關閉。開關(3和6)的 關閉引起線圈1開始充電。開啟開關6將引起在節點5存在正電壓，并且該電壓能夠在開 關14的控制下，通過開關組件IOa的正向單向電路傳輸。因此，將由開關14控制幅度和持 續時間的正電壓施加至輸出端子9a，并且因此將逐漸增加的電荷施加至燈8a。在將能量轉 移至輸出端子9a之后，節點5的電壓將下降，并且二極管15將維持輸出端子9a處的能量。 在從線圈轉移至輸出端子的能量包期間，開關14保持關閉。類似地，能量可以在線圈1中累積，并且然后開關3的開啟將引起節點2處的負電 壓在開關12的控制下，通過開關組件IOa的負向單向電路傳導。這引起了施加至燈8a的 逐漸增加的負電壓，二極管13防止能量的反向流動。因此，完整的驅動電路使得燈(8a至8η)能夠被來自單獨線圈1的能量重復轉移 來驅動，在正電壓和負電壓可施加幅度和方向的方面單獨地控制每一個燈，使得按照由開 關組件中的控制開關(12和14)的操作確定的方式支配和控制每一個燈的照射強度。實際 上，在約300Hz頻率下，用約120伏特或以上的幅度向所述燈施加電壓。圖2是基于圖1的電路，并且共同部件具有相同的參考符號。圖2與圖1的不同 之處在于具有支配每一個開關電路(IOa至IOn)中的控制開關(例如開關12和14)的操 作的反饋回路16。(通過連接17)向回路16饋送表示節點2和5處電壓幅度的信號和/ 或通過具有表示單獨輸出端子(9a至9η)處電壓幅度的信號的連接18。電壓緩沖器19從 節點2和5接收信號，以及電壓組合器20從輸出端子(9a至9η)接收信號。將感測電路22 和控制電路包括在所述回路中，以產生施加至每一個開關組件(IOa至IOn)的單獨控制開 關的反饋信號。所述反饋控制將附加的能量包轉移至輸出端子或將其轉移至其他輸出端子或者 停止這種轉移。因此，通過轉移的能量包的個數來控制輸出端子處的電壓。控制電路23也控制開關(3和6)的開啟和關閉，以分別在端子5和2處產生正電 壓和負電壓。
所述電路可以驅動每一個燈增加其電壓，直到達到所需AC電壓幅度(以及因此達 到照明級別)為止。例如，第一個燈可以要求低電壓電平，第二個燈可以要求中間電壓電 平，以及第三個燈可以要求高電壓電平。最初，對所有三個燈充電，升高它們的電壓。當第 一個燈的電壓達到低電平時，將第一個燈從線圈斷開。當第二個燈的電壓達到中間電壓電 平時，將第二個燈斷開；以及當第三個燈的電壓達到高電壓電平時，最終將第三個燈斷開。圖3詳細地示出了聯系節點(2和5)和典型輸出端子9a的典型開關組件IOa的 部件。虛線25內示出了正向路徑，在圖的下半部分中對其放大。在虛線26內示出了負向 路徑，在圖的上半部分中對其放大。考慮到在圖3的下半部分中示出的正向路徑，當通過控制開關14的關閉選擇代表 性的輸出端子9a時，NMOS晶體管27將正電壓從節點5傳導至端子9a。當通過經由二極管 的29預充電以降低開關損耗的電容器28將晶體管27的柵極電壓驅動至足夠高時，所述晶 體管27導通。PMOS晶體管30阻止負電壓從輸出端子到線圈的傳輸。當二極管15導通、同 時輸出為負時，晶體管30將防止這種不希望的泄露。圖3也示出了控制信號，所述控制信 號來自于反饋回路16，并且通過預充電電容器28和晶體管32來控制開關14的操作。如果同時向多于一個輸出端子加電，將在線圈中存儲的能量轉移至待加電的輸 出，并且將能量在與那些輸出相連的燈之間進行分布。典型開關組件的負向路徑按照類似的方式工作。存在PMOS晶體管33，所述PMOS 晶體管通過與圖2的二極管13相對應的NMOS晶體管34傳導負電壓。存在電容器35 (與 電容器28相對應)、二極管36 (與二極管29相對應)和晶體管37 (與晶體管32相對應)。如上所述，可以在節點5(正電壓)和節點2(負電壓)測量所有加電輸出端子的輸 出電壓。這種方法的一個缺點在于所述節點電壓可以與所選擇的輸出端子處的電壓不同。 圖4中使用二極管峰值檢測器40示出了確定電壓的更精確方式，所述方式包括在節點42 處通過第一組二極管峰值檢測器連接來自所選擇輸出端子的所有正電壓；以及類似地在拎 一個節點43處，使用第二組二極管峰值檢測器連接來自所選擇的輸出端子的所有負電壓。 按照這種方式，節點42可以用于測量正升壓輸出電壓，以及節點43可以用于測量所有并聯 驅動輸出的負升壓輸出電壓。此外，節點42和43用于在節點42處使用用于正電壓的單 獨放電電路44、在節點43處使用用于負電壓的另一個單獨放點電路45來歲所有多個燈進 行放電。可以通過連接18將在圖2的電路中確定的電壓饋送至反饋回路16。圖5的電容分壓器用于測量輸出端子9a至9η和/或節點2、5處的高電壓。所述分壓器將(所選擇的輸出端子9a至9η或節點2或5處)相當高的電壓減小 為更容易處理和測量的低電壓。這是通過在感測節點42和地43之間并聯連接的多個電容 器40Α、40Β··· 40Ν實現的。所述高電壓與端子44、45、46相連，每一個所述端子通過相應的 電容器47、48、49與感測節點42相連。放大器50檢測感測節點42處的電壓，并且放大器 50的輸出用于控制饋送至反饋回路16的信號。預充電/復位電路52在感測或檢測之前測 量每一個電容器47、48、49兩端的電壓。在相應的電容器47、48、49和電容器40ει、40Β···49Ν的并聯陣列之間劃分所選擇的 端子44、45、46和地之間的電壓差。所述并聯陣列具有比任意單獨電容器47、48、49更大的 有效電容，因此在所述單獨電容器兩端出現所述電壓差的主要部分，所述電壓降的比率與 有效電容的比例成正比。因此，放大器50檢測減小的按比例縮小電壓。
5
在圖5中檢測到的電壓可以驅動反饋回路16，同時通過連接17 (在節點2禾Π 5處 電壓的情況下)或者連接18監測所述高電壓。盡管已經參考電冷光燈描述了本發明，應該理解的是可以實現本發明的驅動電路 結構來驅動其他負載。通過閱讀本公開，本領域普通技術人員將明白其他變化和修改。這種變化和修改 可以包含本領域已知的等價和其他特征，并且可以代替或者增加這里已經描述的的特征來 使用這種變化和修改。盡管在該申請中已經將權利要求闡述為特征的特定組合，應該理解的是本發明公 開的范圍也包括新特征或者明確或隱含公開或及其所產生的特征的新組合，不管其是否涉 及在任意權利要求中所聲明的同一發明，不管其是否減輕了本發明的任意或全部相同技術 問題。可以在單獨的實施例中組合提供在分立實施例的內容中描述的特征。相反，為了 簡單起見，在單獨實施例的內容中描述的各種特征可以分離地提供或者成為任意合適的字 組合。因此，申請人提醒在本申請或從其得出的另外申請的的執行期間，可以將新的權利 要求表示為這些特征或這些特征的組合。
權利要求
一種驅動電路，用于將交流極性的電壓遞送至多個輸出端子，每一個輸出端子意欲與相應的電冷光燈相連，其中所述電路包括線圈，所述線圈具有用于遞送正電壓的第一節點或端子以及用于遞送負電壓的第二節點或端子，所述第一節點或端子和第二節點或端子通過相應的開關組件與每一個輸出端子相連，使得對于每一個輸出端子存在相應的開關組件，每一個開關組件包括具有正電壓控制開關的正電壓路徑和正向單向電路，允許轉移至正電壓而不是負電壓的相應輸出端子；以及具有負電壓控制開關的負電壓路徑和負向單向電路，允許轉移至負電壓而不是正電壓的相應輸出端子；以及控制電路，用于控制正向控制開關和負向控制開關，從而單獨地控制施加到每一個輸出端子的正電壓和負電壓的幅度。
2.根據權利要求1所述的驅動電路，其中所述線圈的第二節點或端子通過第一開關與 正電壓相連，以及所述線圈的第一節點或端子通過第二開關與地相連，使得所述開關的關 閉引起線圈充電，第一開關的隨后開啟引起第二節點或端子遞送負電壓，以及第二開關的 隨后開啟引起第一節點或端子遞送正電壓。
3.根據權利要求1或2所述的驅動電路，其中每一個開關組件的單向電路包括MOSFET 晶體管。
4.根據任一前述權利要求所述的驅動電路，其中所述控制電路可操作用于將每一個輸 出端子升壓到對于所述端子特定的所需最大輸出電壓，使得能夠將每一個燈驅動至所需最 大電壓，并且因此驅動至最大照明級別。
5.根據任一前述權利要求所述的驅動電路，其中將所述控制電路包括在反饋回路中， 并且其中通過所述反饋回路控制每一個開關組件的正電壓開關和負電壓開關，所述反饋回 路可操作用于依賴于在第一和第二節點或端子處產生的電壓和/或在輸出端子處產生的 電壓來接收信號。
6.根據權利要求5所述的驅動電路，其中通過二極管峰值檢測器陣列測量表示輸出端 子處電壓幅度的信號，所述二極管峰值檢測器陣列在每一個輸出端子處包括一對二極管， 一個用于測量正電壓，另一個用于測量負電壓。
7.根據權利要求5或6所述的驅動電路，其中將電容分壓器用于測量輸出端子和/或 節點處高電壓的按比例縮小的值。
8.根據權利要求7所述的驅動電路，其中所述電容分壓器包括電容器的并聯陣列和 單獨的電容器，在具有比每一個單獨電容器更大有效電容的并聯陣列兩端測量所述測量電 壓。
全文摘要
用于將AC電壓遞送至電冷光燈(8a至8n)的驅動電路包括單獨的線圈(1)，其中通過相應的開關組件(10a至10n)將能量轉移至每一個燈，具有用于將正電壓和負電壓傳導至相應燈的正向路徑和負向路徑。控制施加至并聯連接的燈的電壓幅度，使得可以單獨地調節所述燈的照射級別。
文檔編號H05B33/08GK101911830SQ200880124458
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月29日 優先權日2008年1月10日
發明者羅納德·范德維爾夫, 阿亞安·范德伯格, 雅各布思·革維爾特·斯尼普 申請人:Nxp股份有限公司