专利名称：低压驱动电容负载的能量回收电路及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种能量回收电路及其驱动方法，特别涉及一种适合各种低压环境下的低压驱动电容负载的能量回收电路及其驱动方法。
背景技术：
在很多应用场合需要对电容负载频繁地进行充电放电，以传递信息。用直流电源通过开关直接对电容负载充电，以及把电容负载上的电荷通过开关直接放到地，这将在开关上耗费大量的能量，同时，将引起开关元件的温度上升，严重时导致开关元件的损坏。 现有的一些能量回收电路可以较好的解决这一个问题，如Weber在他的美国专利(编号 5081400)中针对等离子显示器的驱动，提出了一种经典的能量回收电路(参见附图5)，能量回收电路包含以下元件向等效负载电容CL上极板提供加强电压VDD的第一开关Ml ；向等效负载电容CL上极板提供GND加强电压的第二开关M2 ；并联在储能电容CST和电感器 L之间的第三开关M3，第四开关M4;第三和第四开关M3、M4之间串联着用来限制逆电流的第一二极管D1、第二二极管D2 ；第三开关M3与第一二极管Dl的连接点连接着对GND起反向钳位用的第三二极管Del，第四开关M4与第二二极管D2的连接点连接着对VDD起正向钳位用的第四二极管Dc2;电感器L的另一端连接等效负载电容CL的上极板。此技术方案的工作方法如下(参见附图6):第一开关Ml用PMOS管来实现，其栅极驱动电压SCl低电平令Ml导通，高电平令Ml关断；第二开关M2用NMOS管来实现，其栅极驱动电压SC2高电平令M2导通，低电平令M2关断；第三开关M3用PMOS管来实现，其栅极驱动电压SC3低电平令M3导通，高电平令M3关断；第四开关M4用NMOS管来实现，其栅极驱动电压SC4高电平令M4导通，低电平令M4关断。此技术方案在一个工作周期内具有四个工作区间(参见附图 7)，在Tl区间，第三开关M3开启，第一、二、四开关M1、M2、M4关断，那么储能电容CST中储存的电荷经由第三开关M3、第一二极管Dl提供给电感器L，由于电感器L与负载电容CL组成串联共振电路，CL由于共振而充入电压，其上极板的电压VL可以自由振荡到VDD。在Tl 区间，电感器中的电流从0开始往正向增大，到达峰值后，在CL上极板电压VL振荡到最高点，L中电流又回到0。在T2区间，L中的电流回到0点，是Tl的结束点，同时是T2的开始点。第一开关Ml、第三开关M3开启，第二开关M2、第四开关M4关断。CL的上极板经由第一开关Ml加强到VDD，同时由于防逆向电流的第一二极管Dl的作用，虽然M3开启，但是M3、 Dl支路没有电流流过。在T3区间，第一开关Ml、第二开关M2、第三开关M3关断，第四开关 M4开启。负载CL上的电荷经由电感器L，第二二极管D2，第四开关M4被储能电容CST回收。这一过程，负载电容上的电压VL从VDD自由振荡到0，电感器中的电流从0开始反向增大到最大点，然后又回到0。在T4区间，第二开关M2、第四开关M4开启，第一开关Ml、第三开关M3关断。那么CL上极板电压VL经由Ml加强到GND。此能量回收电路中，由于振荡时主回路中第一、第二二极管D1、D2的存在，在对CL的充电过程中，Dl两端将产生正向的导通电压VF1，在对CL的放电过程，D2两端也将产生正向的导通电压VF2，在充放电时，这将会额外的损耗能量，在诸如等离子显示器驱动的上百伏高压电路中，此两二极管额外损耗的能量可以忽略，但是在一些3伏、5伏甚至于1. 8伏的低压环境应用中，此两二极管额外损耗的能量将无法忽略，造成较大的能量损耗。中国专利公告号CN1779756A，公告日2006年5月31日，公开了一种能量回收电路，由以下几个部分组成外部电容；等价形成于基板放电细胞上的基板电容；连接在上述外部电容和上述基板电容之间的感应器；连接在上述外部电容和上述感应器一侧之间的第 1开关；设置在上述感应器的另一侧和上述基础电压源之间，由于外部电容内被充入电压而在感应器被充电时，与第一开关同时开启的第2开关；设置在上述感应器的一侧和上述基础电压源之间借以形成电流通路的第1 二极管，该电流通路能够把上述第1和第2开关关闭时遗留在上述感应器内的第1逆电压提供给上述基板电容。此技术方案中使用了两个独立的二极管，此两个独立的二极管除了带来额外的导通功耗外，还将带来寄生电容的额外功耗，能量损耗也较多，不适合在低压环境下使用。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中能量回收电路在低压应用中往往会有较大比例能量损耗的问题，提供一种适合低压环境下的能量回收电路。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种低压驱动电容负载的能量回收电路，包括负载电容CL和储能电容CST，储能电容CST的下极板接地，负载电容CL的下极板接地，所述的低压驱动电容负载的能量回收电路还包括电感L、第一开关管、第二开关管和第四开关管，所述第一开关管的第一导通端与电源VDD电连接，所述第二开关管的第二导通端接地，所述第一开关管的第二导通端与所述第二开关管的第一导通端电连接于节点 C，所述节点C与负载电容CL的上极板电连接，所述第四开关管的第二导通端与电感L的第一导通端电连接，所述电感L的第二导通端与节点C电连接，所述第四开关管的第一导通端与储能电容CST的上极板电连接，所述第一开关管、第二开关管和第四开关管的控制端分别受控制信号控制。这样设置电路，第一开关管、第二开关管和第四开关管可以为任何的可控开关管，本发明中，通过节点B流向节点C的电流方向为正向电流方向，本发明在实施时一个工作周期可分为Tl、T2、T3和T4四个阶段，我们假设本发明的初始状态为第一开关管受控关断，第四开关管受控关断，第二开关管受控导通，此时负载电容CL的上极板电势被加强到与接地点电势相同，此时本发明自Tl阶段开始进行工作；本发明在Tl阶段，第二开关管受控关断，第一开关管维持关断，第四开关管受控导通；储能电容CST与电感L及负载电容CL组成了一个LC振荡电路，储能电容CST上储存的电能通过LC振荡电路无损地被搬到负载电容CL上来，在储能电容CST向负载电容CL搬移电荷的过程中，电感L中的电流从 0增大到最大正向电流，然后又回到0，当储能电容CST上极板电压与负载电容CL上极板电压相等时，电感L中的电流达到正向最大，当电感L中的电流从正向最大值回到0的同时， 电感L的电压达到振荡的最高值，此时控制信号关断第四开关管，Tl区间结束；在T2区间， 第四开关管受控关断，第二开关管维持关断，第一开关管受控开启，电源VDD通过第一开关管加强到负载电容CL的上极板，负载电容CL的上极板的电压值与电源VDD的电压值相等； 在T3区间，第一开关管受控关断，第二开关管维持关断，第四开关管受控导通，负载电容CL 与电感L及储能电容CST组成了一个LC振荡电路，CL上储存的电能通过LC振荡电路被搬回到储能电容CST上来进行能量回收，在负载电容CL向储能电容CST搬移电荷的过程中，电感L中的电流从0增大到反向最大，然后又回到0，当储能电容CST上极板电压与负载电容CL上极板电压相等时，电感L中的电流达到反向最大，当电感L中的电流从反向最大值回到0的同时，电感L的电压达到振荡的最低值，此时关断第四开关管，T3区间结束；在T4 区间，第四开关管受控关断，第一开关管维持关断，第二开关管受控导通，负载电容CL的上极板通过第二开关管接地，此时负载电容CL的上极板电势被加强到与接地点电势相同，完成能量回收，根据以上工作周期，可以得出，本发明能够完成能量回收的工作，相比其他各种能量回收电路，本发明的元件数少，能耗低，能量回收效率高，能适用于各种低压环境。作为优选，所述的第四开关管为第二 NMOS管，所述第二 NMOS管的衬底引出线接地，所述第二 NMOS管的漏极连接于节点A，所述的节点A与储能电容CST的上极板电连接， 所述第二 NMOS管的源极电连接于节点B，所述的节点B与电感L的第一导通端电连接，第二 NMOS管的栅极分别受控制信号控制。对于MOS管来说，不论是PMOS或者NMOS它们都是对称的管子，也就是说他们的源极和漏极是可以互换的，即当PMOS管的衬底引出线单独接电源VDD、当NMOS管的衬底引出线单独接地时，MOS管的漏极和源极均没有偏置，所以只要栅极的电压达到开启电压，那么MOS管的漏极与源极之间正反向均可导通，实现开关管的功能，同时，第二 NMOS管，其P型衬底连接在接地点上，这将等效成在节点B与接地点之间反向寄生了一个二极管，可以限制通过节点B的电压值大于零减去寄生二极管导通电压值， 这样设置在完成了电压钳位的同时比常规设置的能量回收电路节省了钳位二极管。作为优选，所述的低压驱动电容负载的能量回收电路还包括第三开关管，所述第三开关管的第二导通端与所述第四开关管的第二导通端电连接于节点B，所述的节点B与电感L的第一导通端电连接，所述第三开关管的第一导通端与所述第四开关管的第一导通端电连接于节点A，所述的节点A与储能电容CST的上极板电连接，所述第三开关管的控制端受控制信号控制。这样的电路，可以由控制信号驱动使得第三开关管和第四开关管同步开闭，完全可以起到低压环境下的低功耗驱动电容负载的能量回收，第三开关管和第四开关管构成并联导通的形式，相比单个开关管导通的情况降低电阻值，降低了能量的损耗。作为优选，所述的第一开关管为第一 PMOS管，所述的第二开关管为第一 NMOS管， 所述的第三开关管为第二 PMOS管，所述第二 PMOS管的衬底引出线与电源VDD电连接，所述第二 PMOS管的源极电连接于节点A，所述的节点A与储能电容CST的上极板电连接，所述第二 PMOS管的漏极电连接于节点B，所述的节点B与电感L的第一导通端电连接，所述电感L 与负载电容CL的上极板电连接于节点C，所述节点C分别与第一 PMOS管的漏极以及第一 NMOS管的漏极电连接，所述第一 PMOS管的衬底引出线和源极均与电源VDD电连接，所述第一 NMOS管的衬底引出线和源极均接地，所述第一 PMOS管、第一 NMOS管和第二 PMOS管栅极分别受控制信号控制。对于MOS管来说，不论是PMOS或者NMOS它们都是对称的管子，也就是说他们的源极和漏极是可以互换的，即当PMOS管的衬底引出线单独接电源VDD、当NMOS 管的衬底引出线单独接地时，MOS管的漏极和源极均没有偏置，所以只要栅极的电压达到开启电压，那么MOS管的漏极与源极之间正反向均可导通，实现开关管的功能，同时，第二 PMOS管，其N型衬底接电源VDD，这将等效成在节点B与电源VDD之间寄生了一个正向二极管，可以限制通过节点B的正电压值小于电源VDD的电压值与寄生二极管导通电压值的和， 这样设置在完成了电压钳位的同时比常规设置的能量回收电路节省了钳位二极管。作为优选，所述的低压驱动电容负载的能量回收电路包括有反相器INV1，所述反相器 INVl的输出端与所述第二 PMOS管的栅极电连接，所述反相器INVl的输入端与第二 NMOS管的栅极电连接于节点D，所述的节点D接收控制信号SC3。由于本发明中，每个工作周期中， 第二 NMOS管导通时第二 PMOS管导通，第二 NMOS管关断时第二 PMOS管也关断，所以第二 PMOS管和第二 NMOS管的栅极控制信号为反相设置，因此反相器INVl的第二导通端与所述第二 PMOS管的栅极电连接，所述反相器INVl的第一导通端与第二 NMOS管的栅极电连接， 可以完成第二 NMOS管导通时第二 PMOS管导通，第二 NMOS管关断时第二 PMOS管也关断的控制，节省一个控制信号，只需三个控制信号即可完成控制。作为优选，所述的负载电容CL的电容值小于或等于所述的储能电容CST的电容值。一种低压驱动电容负载的能量回收电路的驱动方法，所述的低压驱动电容负载的能量回收电路的驱动方法适用于如权利要求1所述的低压驱动电容负载的能量回收电路， 通过控制信号驱动低压驱动电容负载的能量回收电路中各开关管，改变电路运行状态，达成能量回收目的，低压驱动电容负载的能量回收路的驱动方法包括以下步骤
步骤一一个工作周期可分为四个T1、T2、T3和Τ4四个阶段； 步骤二 在Tl阶段，第二开关管受控关断，第一开关管维持关断，第四开关管受控导通；储能电容CST与电感L及负载电容CL组成了一个LC振荡电路，储能电容CST上储存的电能通过LC振荡电路无损地被搬到负载电容CL上来，在储能电容CST向负载电容CL搬移电荷的过程中，电感L中的电流从0增大到最大正向电流，然后又回到0，当储能电容CST上极板电压与负载电容CL上极板电压相等时，电感L中的电流达到正向最大，当电感L中的电流从正向最大值回到0的同时，电感L的电压达到振荡的最高值，此时控制信号关断第四开关管，Tl区间结束；
步骤三在Τ2区间，第四开关管受控关断，第二开关管维持关断，第一开关管受控开启，电源VDD通过第一开关管加强到负载电容CL的上极板，负载电容CL的上极板的电压值与电源VDD的电压值相等；
步骤四在Τ3区间，第一开关管受控关断，第二开关管维持关断，第四开关管受控导通，负载电容CL与电感L及储能电容CST组成了一个LC振荡电路，CL上储存的电能通过 LC振荡电路被搬回到储能电容CST上来进行能量回收，在负载电容CL向储能电容CST搬移电荷的过程中，电感L中的电流从0增大到反向最大，然后又回到0，当储能电容CST上极板电压与负载电容CL上极板电压相等时，电感L中的电流达到反向最大，当电感L中的电流从反向最大值回到0的同时，电感L的电压达到振荡的最低值，此时关断第四开关管，Τ3区间结束；
步骤五在Τ4区间，第四开关管受控关断，第一开关管维持关断，第二开关管受控导通，负载电容CL的上极板通过第二开关管接地，此时负载电容CL的上极板电势被加强到与接地点电势相同，完成一个工作周期。作为优选，所述的低压驱动电容负载的能量回收电路还包括第三开关管，所述第三开关管的第二导通端与所述第四开关管的第二导通端电连接于节点B，所述的节点B与电感L的第一导通端电连接，所述第三开关管的第一导通端与所述第四开关管的第一导通端电连接于节点Α，所述的节点A与储能电容CST的上极板电连接，所述的第三开关管的开关状态与第四开关管的开关状态相同。第四开关管的开关状态与第三开关管的开关状态相同则可只采用一个控制信号即可控制两个开关管，降低了控制难度，节省了元件。本发明的有益效果是本发明电路结构简单，本发明仅需三个控制信号即可完成本发明的控制，还比常规设置的能量回收电路节省了两个防逆向电流的二极管，在回收能量的过程中，第二 PMOS管和第二 NMOS管构成并联导通的形式，相比现有技术的单个MOS管导通的情况降低了电阻值，降低了能量的损耗，同时，本发明采用寄生二极管起钳位作用， 取消了常用的钳位二极管，减少了能量的损耗，提高了在低压能量回收电路中的能量回收效率。
图1是本发明的一种电路原理图2是本发明一个工作周期的一种控制信号时序图； 图3是本发明中负载电容对应控制信号时序图的一种电压波形图； 图4是本发明中负载电容对应控制信号时序图的一种电流波形图； 图5是背景技术中经典能量回收电路的一种电路原理图； 图6是背景技术中经典能量回收电路中各开关控制信号的一种工作时序图； 图7是背景技术中经典能量回收电路中负载电容对应控制信号时序图的一种电压、电流波形图。
具体实施例方式下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。实施例
低压驱动电容负载的能量回收电路(参见附图1)包括第一 PMOS管Ml、第一 NMOS管M2、 第二 PMOS管M3、第二 NMOS管M4、电感L、反相器INVl、负载电容CL和储能电容CST，储能电容CST的下极板接地，负载电容CL的下极板接地，储能电容CST的电容值大于负载电容CL 的电容值，第二 PMOS管M3的栅极与反相器INVl的输出端电连接，反相器INVl的输入端与第二 NMOS管M4的栅极电连接于节点D，反相器INVl的输入端接收控制信号SC3，第二 PMOS 管M3的衬底引出线与电源VDD电连接，第二 NMOS管M4的衬底引出线接地，第二 PMOS管M3 的源极与第二 NMOS管M4的漏极电连接于节点A，节点A与储能电容CST的上极板电连接， 第二 PMOS管M3的漏极与第二 NMOS管M4的源极电连接于节点B，节点B与电感L的第一导通端电连接，电感L的第二导通端与负载电容CL的上极板电连接与节点C，第一 PMOS管 Ml的衬底引出线和源极接电源VDD，第一 PMOS管Ml的栅极接收控制信号SCl，第一 PMOS管 Ml的漏极与第一 NMOS管M2的漏极电连接于节点C，第一 NMOS管M2的栅极接收控制信号 SC2，第一 NMOS管M2的衬底引出线和源极接地，本实施例中，通过节点B流向节点C的电流方向为正向电流方向。本实施例在工作时(参见附图2、附图3、附图4)一个工作周期可分为T1、T2、T3和 Τ4四个阶段。其中，第一 PMOS管Ml的控制信号为控制信号SC1，当控制信号SCl为低电平时，第一 PMOS管Ml导通，当控制信号SCl为高电平时，第一 PMOS管Ml关断；第一 NMOS管 Μ2的控制信号为控制信号SC2，当控制信号SC2为高电平压时，第一 NMOS管Μ2导通，当控制信号SC2为低电平压时，第一 NMOS管M2关断；第二 PMOS管M3的控制信号为控制信号 SC3，第二匪OS管M4的控制信号为控制信号SC3取反，即当第二 PMOS管M3的控制信号为高电平时，第二 NMOS管M4的控制信号为低电平，当第二 PMOS管M3的控制信号为低电平时，第二 NMOS管M4的控制信号为高电平，所以当控制信号SC3为高电平时，第二 PMOS管 M3和第二匪OS管M4导通，当控制信号SC3为低电平时，第二 PMOS管M3和第二匪OS管M4 关断。由于第二 PMOS管M3的衬底引出线单独接电源VDD、第二 NMOS管的衬底引出线单独接地，所以第二 PMOS管M3和第二 NMOS管的漏极和源极均没有偏置，所以只要栅极的电压达到开启电压，那么第二 PMOS管M3的漏极与源极之间正反向均可导通，第二 NMOS管M4的漏极与源极之间正反向均可导通，实现开关管的功能，同时，第二 PMOS管M3，其N型衬底接电源VDD，这将等效成在节点B与电源VDD之间寄生了一个正向二极管，寄生二极管负极接电源VDD可以限制通过节点B的电压值小于电源VDD的电压值加上寄生二极管的导通电压值，第二 NMOS管M4，其P型衬底连接在接地点上，这将等效成在节点B与接地点之间反向寄生了一个二极管，寄生二极管正极接地则负极端电路被钳位为零减去寄生二极管导通电压的值，可以限制通过节点B的电压值大于零减去二极管导通电压值。如果本发明的初始状态为第一 PMOS管Ml受控关断，第二 PMOS管M3受控关断、第二 NMOS管M4受控关断，第一 NMOS管M2受控导通，此时负载电容CL的上极板电势被加强到与接地点电势相同，那么本发明将从Tl阶段进行工作。在Tl阶段，第一 NMOS管M2受控关断，第一 PMOS管Ml维持关断，第二 PMOS管M3和第二 NMOS管M4受控导通；电流流向为电流由储能电容CST的上极板依次经过节点A、节点B和节点C到达负载电容CL的上极板。在Tl阶段，储能电容CST 与电感L及负载电容CL组成了一个LC振荡电路，储能电容CST上储存的电能通过LC振荡电路无损地被搬到负载电容CL上来，在储能电容CST向负载电容CL搬移电荷的过程中，电感L中的电流从0增大到最大正向电流，然后又回到0，当储能电容CST上极板电压与负载电容CL上极板电压相等时，电感L中的电流达到正向最大，当电感L中的电流从正向最大值回到0时，电感L的电压达到振荡的最高值，此时控制信号SC3关断第二 PMOS管M3和第二 NMOS管M4，Tl区间结束。在T2阶段，第二 PMOS管M3和第二 NMOS管M4受控关断，第
一NMOS管M2维持关断，第一 PMOS管Ml受控开启，电流流向为电流由电源VDD依次经过第一 PMOS管Ml和节点C到达负载电容CL的上极板。在T2区间，电源VDD通过第一 PMOS 管Ml加强到负载电容CL的上极板，负载电容CL的上极板的电压值与电源VDD的电压值相等。在T3阶段，第一 PMOS管Ml受控关断，第一 NMOS管M2维持关断，第二 PMOS管M3和第
二NMOS管M4受控导通，电流流向为电流由负载电容CL的上极板依次经过节点C、节点B 和节点A到达储能电容CST的上极板。在T3区间，负载电容CL与电感L及储能电容CST 组成了一个LC振荡电路，CL上储存的电能通过LC振荡电路被搬回到储能电容CST上来， 在负载电容CL向储能电容CST搬移电荷的过程中，电感L中的电流从0增大到反向最大， 然后又回到0，当储能电容CST上极板电压与负载电容CL上极板电压相等时，电感L中的电流达到反向最大，当电感L中的电流从反向最大值回到0时，电感L的电压达到振荡的最低值，此时关断第二 PMOS管M3和第二 NMOS管M4，T3区间结束。在T4阶段，第二 PMOS管M3 和第二 NMOS管M4受控关断，第一 PMOS管Ml维持关断，第一 NMOS管M2受控导通，电流流向为电流由负载电容CL的上极板依次经过节点C和第一 NMOS管M2到达接地点。在T4 区间，负载电容CL的上极板通过第一 NMOS管M2接地，此时负载电容CL的上极板电势被加强到与接地点电势相同，完成一个工作周期的能量回收。 以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
权利要求
1.一种低压驱动电容负载的能量回收电路，包括负载电容CL和储能电容CST，储能电容CST的下极板接地，负载电容CL的下极板接地，其特征在于所述的低压驱动电容负载的能量回收电路还包括电感L、第一开关管、第二开关管和第四开关管，所述第一开关管的第一导通端与电源VDD电连接，所述第二开关管的第二导通端接地，所述第一开关管的第二导通端与所述第二开关管的第一导通端电连接于节点C，所述节点C与负载电容CL的上极板电连接，所述第四开关管的第二导通端与电感L的第一导通端电连接，所述电感L的第二导通端与节点C电连接，所述第四开关管的第一导通端与储能电容CST的上极板电连接，所述第一开关管、第二开关管和第四开关管的控制端分别受控制信号控制。
2.根据权利要求1所述的低压驱动电容负载的能量回收电路，其特征在于所述的第四开关管为第二 NMOS管，所述第二 NMOS管的衬底引出线接地，所述第二 NMOS管的漏极连接于节点A，所述的节点A与储能电容CST的上极板电连接，所述第二 NMOS管的源极电连接于节点B，所述的节点B与电感L的第一导通端电连接，第二 NMOS管的栅极分别受控制信号控制。
3.根据权利要求2所述的低压驱动电容负载的能量回收电路，其特征在于所述的低压驱动电容负载的能量回收电路还包括第三开关管，所述第三开关管的第二导通端与所述第四开关管的第二导通端电连接于节点B，所述的节点B与电感L的第一导通端电连接，所述第三开关管的第一导通端与所述第四开关管的第一导通端电连接于节点A，所述的节点 A与储能电容CST的上极板电连接，所述第三开关管的控制端受控制信号控制。
4.根据权利要求3所述的低压驱动电容负载的能量回收电路，其特征在于所述的第一开关管为第一 PMOS管，所述的第二开关管为第一 NMOS管，所述的第三开关管为第二 PMOS 管，所述第二 PMOS管的衬底引出线与电源VDD电连接，所述第二 PMOS管的源极电连接于节点A，所述的节点A与储能电容CST的上极板电连接，所述第二 PMOS管的漏极电连接于节点 B，所述的节点B与电感L的第一导通端电连接，所述电感L与负载电容CL的上极板电连接于节点C，所述节点C分别与第一 PMOS管的漏极以及第一 NMOS管的漏极电连接，所述第一 PMOS管的衬底引出线和源极均与电源VDD电连接，所述第一NMOS管的衬底引出线和源极均接地，所述第一 PMOS管、第一 NMOS管和第二 PMOS管栅极分别受控制信号控制。
5.根据权利要求4所述的低压驱动电容负载的能量回收电路，其特征在于所述的低压驱动电容负载的能量回收电路包括有反相器INV1，所述反相器INVl的输出端与所述第二 PMOS管的栅极电连接，所述反相器INVl的输入端与第二 NMOS管的栅极电连接于节点D， 所述的节点D接收控制信号SC3。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的低压驱动电容负载的能量回收电路，其特征在于所述的负载电容CL的电容值小于或等于所述的储能电容CST的电容值。
7.—种低压驱动电容负载的能量回收电路的驱动方法，所述的低压驱动电容负载的能量回收电路的驱动方法适用于如权利要求1所述的低压驱动电容负载的能量回收电路， 通过控制信号驱动低压驱动电容负载的能量回收电路中各开关管，改变电路运行状态，达成能量回收目的，其特征在于低压驱动电容负载的能量回收电路的驱动方法包括以下步骤步骤一一个工作周期可分为四个T1、T2、T3和Τ4四个阶段；步骤二在Tl阶段，第二开关管受控关断，第一开关管维持关断，第四开关管受控导通；储能电容CST与电感L及负载电容CL组成了一个LC振荡电路，储能电容CST上储存的电能通过LC振荡电路无损地被搬到负载电容CL上来，在储能电容CST向负载电容CL搬移电荷的过程中，电感L中的电流从0增大到最大正向电流，然后又回到0，当储能电容CST上极板电压与负载电容CL上极板电压相等时，电感L中的电流达到正向最大，当电感L中的电流从正向最大值回到0的同时，电感L的电压达到振荡的最高值，此时控制信号关断第四开关管，Tl区间结束；步骤三在T2区间，第四开关管受控关断，第二开关管维持关断，第一开关管受控开启，电源VDD通过第一开关管加强到负载电容CL的上极板，负载电容CL的上极板的电压值与电源VDD的电压值相等；步骤四在T3区间，第一开关管受控关断，第二开关管维持关断，第四开关管受控导通，负载电容CL与电感L及储能电容CST组成了一个LC振荡电路，CL上储存的电能通过 LC振荡电路被搬回到储能电容CST上来进行能量回收，在负载电容CL向储能电容CST搬移电荷的过程中，电感L中的电流从0增大到反向最大，然后又回到0，当储能电容CST上极板电压与负载电容CL上极板电压相等时，电感L中的电流达到反向最大，当电感L中的电流从反向最大值回到0的同时，电感L的电压达到振荡的最低值，此时关断第四开关管，T3区间结束；步骤五在T4区间，第四开关管受控关断，第一开关管维持关断，第二开关管受控导通，负载电容CL的上极板通过第二开关管接地，此时负载电容CL的上极板电势被加强到与接地点电势相同，完成一个工作周期。
8.根据权利要求7所述的低压驱动电容负载的能量回收电路的驱动方法，其特征在于所述的低压驱动电容负载的能量回收电路还包括第三开关管，所述第三开关管的第二导通端与所述第四开关管的第二导通端电连接于节点B，所述的节点B与电感L的第一导通端电连接，所述第三开关管的第一导通端与所述第四开关管的第一导通端电连接于节点A， 所述的节点A与储能电容CST的上极板电连接，所述的第三开关管的开关状态与第四开关管的开关状态相同。
全文摘要
本发明涉及一种能量回收电路及其驱动方法。本发明可以解决现有技术不适合低压环境的问题，其技术方案要点是，储能电容CST的下极板接地，负载电容CL的下极板接地，第一开关管的第一导通端与电源VDD电连接，第一开关管的第二导通端接地，第一开关管的第二导通端与第二开关管的第一导通端电连接于节点C，节点C与负载电容CL的上极板电连接，第四开关管的第二导通端与第四开关管的第二导通端电连接于节点B，节点B与电感L的第一导通端电连接，电感L的第二导通端与节点C电连接，第四开关管的第一导通端与第四开关管的第一导通端电连接于节点A，节点A与储能电容CST的上极板电连接。本发明能提高在低压能量回收电路中的能量回收效率。
文档编号H02J15/00GK102332755SQ20111020696
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月22日 优先权日2011年7月22日
发明者奚剑雄, 陈锋 申请人:杭州硅星科技有限公司