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1 引 言 交流等離子體顯示器 (以下簡(jiǎn)稱AC PDP)由于尺寸大、重量輕、厚度薄、視角寬等優(yōu)點(diǎn)，在大屏幕壁掛電視和多媒體顯示方面具有廣闊的應(yīng)用前景，近年來(lái)發(fā)展十分迅速。AC-PDP是利用氣體放電產(chǎn)生紫外線激發(fā)熒光粉發(fā)光。為了實(shí)現(xiàn)圖像的正常顯示，需要各種高壓脈沖序列波形。現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)特定的驅(qū)動(dòng)波形來(lái)設(shè)計(jì)的，不能隨意改變驅(qū)動(dòng)波形。本文針對(duì)現(xiàn)有AC-PDP驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生波形不夠靈活的缺點(diǎn)，基于隔離變壓器耦合的思想，采用模塊化，層次式的設(shè)計(jì)方法，提出并實(shí)現(xiàn)了一種新型的AC-PDP驅(qū)動(dòng)電路。經(jīng)理論分析、計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)測(cè)，此電路能夠?qū)崿F(xiàn)控制信號(hào)的傳遞，產(chǎn)生正確的輸出。并且，據(jù)其設(shè)計(jì)原理，此電路能夠產(chǎn)生寬脈沖、窄脈沖、斜波、負(fù)壓等多種驅(qū)動(dòng)波形。利用其，可對(duì)AC-PDP的驅(qū)動(dòng)波形進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和優(yōu)化。 2 新型驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)思想及其計(jì)算機(jī)仿真 該驅(qū)動(dòng)電路主要利用隔離變壓器耦合的思想，將控制信號(hào)通過(guò)電感線圈從原邊耦合到副邊，控制高壓MOS開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與否，從而控制高壓波形的產(chǎn)生。 隔離變壓器的耦合原理如圖1所示。圖2示出圖1的仿真波形。 圖1 隔離變壓器耦合原理圖 在圖1中，V為高壓，Vc是0V和15V的控制信號(hào)，TX是變比為1：1的線圈，它將控制信號(hào)從原邊耦合到副邊，MOS管M1控制電壓傳遞，MOS管M2控制高壓通斷。圖2中波形從上至下分別為TX原邊信號(hào)，TX副邊信號(hào)，輸出信號(hào)（對(duì)應(yīng)于圖1中的OUT），Vc控制信號(hào)。 可見(jiàn)，通過(guò)圖1的電路能夠?qū)崿F(xiàn)Vc對(duì)輸出OUT的控制。 圖2 隔離變壓器耦合電路的仿真波形圖 3 新型驅(qū)動(dòng)電路的具體實(shí)現(xiàn) 新型驅(qū)動(dòng)電路采用模塊化、層次式的設(shè)計(jì)方法，其頂層框圖如圖3所示。 圖3 驅(qū)動(dòng)電路頂層框圖 圖3中，sig[0..7]為外部送入的8路控制信號(hào)。在控制信號(hào)的作用下，此驅(qū)動(dòng)電路能夠產(chǎn)生5種電平的高壓信號(hào)，5個(gè)模塊的高壓輸出共同連接到out端，該端與PDP顯示屏的電極相連。對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行合理的控制，能夠保證同一時(shí)刻out端只能有一路電壓輸出。 設(shè)定此5個(gè)電壓中的最高電壓為Vmax，最低電壓為Vmin，介于此二者之間的電壓為Vmid1、Vmid2、Vmid3。對(duì)于此三種電壓，由于不知在此電壓輸出之前out端的電壓與要輸出的電壓之間的大小關(guān)系，故采用上拉下頂?shù)捏槲患夹g(shù)，將out端電位箝位到要輸出的電壓，故Vmid1、Vmid2、Vmid3模塊需要兩個(gè)控制信號(hào)。而Vmax是最高電壓，Vmin是最低電壓，它們與out端電壓的關(guān)系分別已確定，故無(wú)需采用箝位技術(shù)，只需一個(gè)控制信號(hào)。 圖4示出Vmid1電壓產(chǎn)生模塊的內(nèi)部電路原理圖。 圖4 Vmid1電壓產(chǎn)生模塊內(nèi)部電路原理圖 該驅(qū)動(dòng)電路采用電壓轉(zhuǎn)換芯片IR2110s，將5V的邏輯電壓轉(zhuǎn)換為15V的高壓開(kāi)關(guān)管控制電壓。MH1和ML1采用高速NMOS開(kāi)關(guān)管IRFZ44N實(shí)現(xiàn)傳輸控制，MH2和ML2采用高耐壓NOMS開(kāi)關(guān)管IRF840實(shí)現(xiàn)高壓輸出控制。 輸入信號(hào)sig1控制IR2110s的上通道輸出Hout。在RH1、CH1和TXH的共同作用下，Hout信號(hào)傳輸?shù)絋XH的原邊，進(jìn)一步耦合到TXH的副邊，并利用NMOS管MH1和二極管DH1進(jìn)行傳輸控制。當(dāng)控制信號(hào)為高，MH2導(dǎo)通，高壓V1由其漏極傳輸?shù)狡湓礃O并輸出。下通道工作原理基本相同，高壓V1由其源極傳輸?shù)狡渎O并輸出。上下通道配合將out端輸出電壓箝位到Vmid1。 4 新型驅(qū)動(dòng)電路的實(shí)測(cè)波形 圖5示出實(shí)測(cè)的控制信號(hào)波形。對(duì)照?qǐng)D1，通道1為外部輸入的控制信號(hào)Vc；通道2為隔離變壓TX耦合的控制信號(hào)；波形3為輸出信號(hào)out，此時(shí)的外加電壓V等于50V。 圖5 實(shí)測(cè)的控制信號(hào)波形 在AC-PDP的各種驅(qū)動(dòng)波形中，需要不同脈寬、不同形狀的信號(hào)【3 】。如對(duì)于寫尋址方法，在準(zhǔn)備期時(shí)，Y電極上要加上斜波信號(hào)以控制完全消除壁電荷，尋址期時(shí)，X電極需要加一個(gè)固定電平，此為寬脈沖；對(duì)于擦除尋址方法，在尋址期時(shí)，則需要1～2μS的擦除信號(hào)，此為窄脈沖。圖6、圖7、圖8分別示出實(shí)測(cè)的寬脈沖信號(hào)、窄脈沖信號(hào)和斜波信號(hào)。 圖6 實(shí)測(cè)的寬脈沖信號(hào) 圖6中，通道1為高電平控制信號(hào)，通道2為零電平控制信號(hào)，通道3為輸出信號(hào)，外加電壓為50V。可見(jiàn)，在外加控制信號(hào)作用下，電路能夠?qū)崿F(xiàn)寬脈沖信號(hào)。 圖7中，通道1為高電平控制信號(hào)，通道2為零電平控制信號(hào)，通道3為輸出窄脈沖信號(hào)。為了使高壓開(kāi)關(guān)能夠能夠?qū)崿F(xiàn)可靠轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)中，使高電平和零電平控制信號(hào)在其變化處，有一段時(shí)間共同為低，因此輸出信號(hào)與窄脈沖信號(hào)并非完全對(duì)應(yīng)。在這段控制信號(hào)共同為低的時(shí)間內(nèi)，輸出電壓保持以前的狀態(tài)。 圖7 實(shí)測(cè)的窄脈沖信號(hào) 在圖7中，輸出信號(hào)3的上升沿與控信號(hào)1的上升沿不是完全對(duì)應(yīng)的，這是由MOS管開(kāi)啟延時(shí)以及電路中傳輸延時(shí)引起的。 在模塊out端與電路總體out端之間串聯(lián)電阻，將屏等效為電容，利用RC充放電電路可產(chǎn)生斜波。屏電容固定，時(shí)間常數(shù)等于RC，故斜波的斜率和上升時(shí)間可由電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)。參照?qǐng)D8，從參考波形1到參考波形4，電阻的阻值減小，斜波的斜率增大，上升時(shí)間減小。可見(jiàn)，調(diào)節(jié)電阻的阻值，就能夠?qū)崿F(xiàn)不同的斜波信號(hào)。 圖8 實(shí)測(cè)的斜波波形 該驅(qū)動(dòng)電路利用隔離變壓器耦合的思想，能夠產(chǎn)生正壓和負(fù)壓。圖9示出實(shí)測(cè)的正負(fù)高壓波形。通道1為正壓控制信號(hào)，通道2為負(fù)壓控制信號(hào)，通道3為零電平控制信號(hào)，通道4為在這些控制信號(hào)作用下的輸出信號(hào)，外加電壓為±150V。可見(jiàn)，輸出信號(hào)的電壓變化情況與這幾個(gè)控制信號(hào)完全對(duì)應(yīng)。 圖9 實(shí)測(cè)的正負(fù)電壓信號(hào) 5 結(jié) 論 本文針對(duì)現(xiàn)有AC-PDP驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生波形不夠靈活的缺點(diǎn)，基于隔離變壓器耦合的思想，采用模塊化，層次式的設(shè)計(jì)方法，提出并實(shí)現(xiàn)了一種新型AC-PDP驅(qū)動(dòng)電路。 經(jīng)理論分析、計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)測(cè)，該驅(qū)動(dòng)電路能夠?qū)崿F(xiàn)控制信號(hào)的傳遞，能夠產(chǎn)生AC-PDP顯示器驅(qū)動(dòng)電路所需要的寬脈沖、窄脈沖、斜波、負(fù)壓等信號(hào)。利用該電路，可對(duì)AC-PDP的驅(qū)動(dòng)波形進(jìn)行優(yōu)化研究。 |
