专利名称：能够提升电压的能量回收电路及其提高能效的方法
技术领域：
本发明涉及等离子体显示平板的能量回收电路，特别涉及具有升压能力的一种能量回收电路，以及采用这种电路的一种提高能效的方法，这种方法能够提高从平板回收的能量的电压因子(voltage factor)，以迅速重新用到平板上，从而缩短平板电容器的充电时间，提高它的能量回收效率。
除此以外，本发明还涉及一种能量回收电路和采用这种电路的一种提高能效的方法，这种方法能够减少必不可少的器件的数量。
交流(AC)型PDP用电解质材料对电极进行涂敷，从而利用发生在电解质材料表面上的表面放电。在这种交流型PDP中，驱动脉冲具有几十到几百伏特(V)的高压，用来维持几万到几百万个单元放电，这个脉冲的频率高于数百千赫兹。如果将这样一个驱动脉冲施加在这些单元上，就会出现大电容充电/放电现象。
在等离子体显示平板上出现这样的充电/放电现象的时候，平板的容性负载不会引起能量浪费，但是因为产生驱动脉冲的时候采用了直流(DC)电源，所以在等离子体显示平板上会损失大量能量。具体而言，如果在放电的时候，单元中有过多的电流流过，就会使能量损失增加。这样的能量损失会导致开关器件的温度上升，在最坏的情况下会击穿开关器件。为了回收平板中产生的不必要的能量，等离子体显示平板的驱动电路包括有能量回收电路。
参考
图1，Weber的第5,081,400号美国专利提出的能量回收电路包括在电感器L和电容器Css之间并联的第一个开关Sw1和第二个开关Sw2，用于给平板电容器Cp提供维持电压Vs的第三个开关Sw3，以及施加一个接地电压GND给平板电容器Cp的第四个开关Sw4。
将用于限制反向电流的第一个二极管D1和第二个二极管D2连接在第一个开关Sw1和第二个开关Sw2之间。平板电容器Cp是平板的电容值的一个等效表示，以及参考符号Re和R-Cp分别是平板提供的电极和单元的寄生电阻的一个等效表示。开关Sw1、Sw2、Sw3和Sw4中的每一个都是用半导体开关器件实现的，例如MOS场效应管器件。
下面将结合图2介绍图1所示能量回收电路的工作原理，其中假设会在电容器Css上充上等于Vs/2的电压。如图2所示，Vcp和Icp分别代表平板电容器Cp的充电/放电电压和电流。
在时间t1，第一个开关Sw1接通。于是，通过第一个开关Sw1和第一个二极管D1向电感器L施加存贮在电容器Css上的电压。由于电感器L与平板电容器Cp一起构成一个串联LC谐振电路，因此平板电容器Cp开始以谐振波形充电。
在时间t2，第一个开关Sw1关断，同时第三个开关Sw3接通。于是，通过第三个开关Sw3给平板电容器Cp施加一个维持电压Vs。从时间t2直到时间t3，平板电容器Cp的电压保持为维持电平。
在时间t3，第三个开关Sw3关断，同时第二个开关Sw2接通。于是，平板电容器Cp的电压通过电感器L、第二个二极管D2和第二个开关Sw2被回收到电容器Css中。
在时间t4，第二个开关Sw2关断，同时第四个开关Sw4接通。于是，平板电容器Cp的电压下降到接地电压GND。
在这个能量回收电路中，需要改善平板的放电特性，以获得稳定的维持时间，并提高从平板回收能量的效率。为了这一目的，图1所示的传统能量回收电路使电感器L的电感量很小，以使提供给平板的电压上升时间很短。因此，改善放电特性和使电感器L的电感很大，就能够提高能量回收效率。
但是，因为图1所示的传统能量回收电路在充电/放电路径上采用了同一个电感L，所以，如果通过将电感器L的电感值定得很小来缩短平板电压上升时间，就会因为峰值电流很大而降低能量回收效率。相反，在传统的能量回收电路中，如果通过将电感器L的电感值定的很大来提高能量回收效率，由于延长了提供给平板的电压的上升时间，因此放电特性变坏，很难获得所述维持时间。
除此以外，因为传统能量回收电路需要许多半导体开关器件Sw1～Sw4、电感器L和回收电容器来进行回收、充电和电压保持阶段的操作，因此它的制造成本很高。
本发明的另一个目的是提供一种能量回收电路和利用它的一种提高能效的方法，利用它们能够减少必不可少的开关器件的数量。
为了本发明的这些目的和其它目的，根据本发明一个方面的能量回收电路包括一个电压提升电路，用来提高从平板回收的能量的电压因子，并且将提升了电压的能量提供给平板。
这种能量回收电路还包括开关器件，用来切换电压提升电路和平板之间的信号路径。
在这种能量回收电路中，电压提升电路包括电容器，用来积聚从平板回收的能量；电感器，用来积聚从电容器过来的能量的电流因子；还有开关器件，用来切换电容器和电感器之间的信号路径。
在这种能量回收电路中，电容器、电感器和开关器件都被连接起来，形成一个闭合回路。
在这种能量回收电路中，形成的闭合回路独立于所述平板。
在这种能量回收电路中，通过开关设备的开关操作，用电感器感应出来的反向电压提升从平板回收过来的能量的电压因子。
在这种能量回收电路中，形成的闭合回路用来积聚电感器的电流。
在这种能量回收电路中，断开闭合的回路以提高能量的电压因子。
在这种能量回收电路中，断开闭合的回路以便将电容器上积聚的能量以提升了的电压因子提供给平板。
在这种能量回收电路中，开关器件利用电压提升电路将具有提升了的电压因子的能量提供给平板，并且从平板回收能量。
这种能量回收电路还包括维持电压源，用来产生一个维持电压；以及第二个开关器件，用来将维持电压从维持电压源提供给平板。
在这种能量回收电路中，信号路径保持它的信号沿着一个方向传递，而具有提升的电压因子的能量则被提供给平板，并且同时平板过来的能量被回收到电压提升电路中。
在这种能量回收电路中，根据是否将提升了电压的能量提供给平板，或者是否将平板上的能量回收到电压提升电路，来改变信号路径的信号传递方向。
在这种能量回收电路中，信号路径包括桥式二极管。
这种电路回收电路进一步包括第二个开关器件，它安装在电感器和开关之间，在平板的电压保持接地电压的时候用于保持它的接通状态，在其它间隔则交替接通和关断。
在这种能量回收电路中，开关器件是内含体二极管的晶体管。
这种能量回收电路进一步包括接地电压源，用于提供接地电压给所述平板；以及第二个开关器件，用来从接地电压源提供接地电压给平板。
在这种能量回收电路中，电压提升电路进一步包括至少一个与所述的电感并联的其它电感，它的电感值不同于所述电感。
这种能量回收电路进一步包括第一个二极管，它的阴极与电感器中电感较小的电感器连接，它的阳极与电容器连接；和第二个二极管，它的阴极与电感器中电感量较大的电感器连接，阳极与开关器件连接。
这种能量回收电路进一步包括二极管，它的阴极与平板连接，以及阳极与电压提升电路连接。
这种能量回收电路进一步包括二极管，它的阴极与维持电压源连接，其阳极与电压提升电路和第一个开关器件的连接点连接。
这种能量回收电路进一步包括二极管，它的阴极与电压提升电路和第一个开关器件连接，以及阳极与接地电压地连接。
这种能量回收电路进一步包括第三个开关器件，用来提供具有预定的时间常数的梯度的斜坡电压类型的维持电压给平板。
根据本发明另一个方面的等离子体显示平板的能量回收电路包括其中将第一个能量信号从平板输入，且将大于第一个能量信号的第二个能量信号提供给平板。
根据本发明再一个方面的提高能效的方法包括以下步骤从平板回收能量给一个闭合回路；并且控制这个闭合回路，以便将电压因子得到了提高的能量提供给平板。
这种提高能效的方法进一步包括以下步骤从平板回收了能量到闭合回路以后，使闭合回路与平板之间实现电绝缘。
在这种提高能效的方法中，控制闭合回路的步骤包括感应出一个反向电压的步骤。
在这种提高能效的方法中，感应出反向电压的步骤包括积聚电流的步骤。
在这种提高能效的方法中，闭合回路被断开。
这种提高能效的方法进一步包括提供维持电压给平板的步骤。
这种提高能效的方法进一步包括提供接地电压给平板的步骤。
这种提高能效的方法进一步包括按照需要的梯度以斜坡电压型的维持电压提供给平板的步骤。
根据本发明又一个方面的提高能效的方法，包括以下步骤从平板回收能量；提高回收能量的电压因子；以及将提高了电压因子的能量提供给平板。
在这种提高能效的方法中，提高电压因子的步骤采用了闭合回路。
在这种提高能效的方法中，进一步包括在将平板的能量回收到闭合回路中去以后，让闭合回路与平板之间实现电绝缘的步骤。
在这种提高能效的方法中，提高电压因子的步骤包括以下步骤循环步骤；循环以积聚包含在回收能量中的电流因子；提供步骤，将积聚的电流因子与回收的能量以电压因子的形式提供给平板。
图4是图3所示能量回收电路的一个驱动波形图；图5是图3所示能量回收电路电压在初始提升间隔的一个等效电路图；图6是图3所示能量回收电路在平板电压提升间隔和充电间隔的一个等效电路图；图7是图3所示能量回收电路在回收平板放电能量的时间间隔的一个等效电路图；图8是本发明中第二个实施例的能量回收电路的一个电路图；图9是图8所示能量回收电路的一个驱动波形图；图10a和10b是说明图8所示第四个开关工作过程的波形图；图11是根据本发明第三个实施例的能量回收电路的电路原理图；图12是说明图11所示第四个开关工作过程的波形图；图13是图11所示能量回收电路的驱动波形示意图；图14是根据本发明第四个实施例的能量回收电路的一个电路图；图15是根据本发明第五个实施例的能量回收电路的一个电路图；图16是根据本发明第六个实施例的能量回收电路的一个电路图；图17是根据本发明第七个实施例的能量回收电路的一个电路图；图18是根据本发明第八个实施例的能量回收电路的一个电路图；图19是根据本发明第九个实施例的能量回收电路的一个电路图；图20是根据本发明第十个实施例的能量回收电路的一个电路图；图21是根据本发明第十一个实施例的能量回收电路的一个电路图；
图22是说明图21所示第一个电感器和第二个电感器的电感值与平板电容器一起决定的上升时间和下降时间的一个波形图；图23是根据本发明第十二个实施例的能量回收电路的一个电路图；图24是根据本发明第十三个实施例的能量回收电路的一个电路图；图25是根据本发明第十四个实施例的能量回收电路的一个电路图；图26是图25所示能量回收电路的一个驱动波形示意图；图27是根据本发明第十五个实施例的能量回收电路的一个电路图；图28是根据本发明第十六个实施例的能量回收电路的一个电路图；图29是图28所示能量回收电路的一个驱动波形图；和图30是利用本发明的实施例的能够提升电压的能量回收电路的提高能效的方法的工作步骤流程图。
参考图3，根据本发明第一个实施例的能量回收电路包括电容器Css、电感器L和第一个开关S1，它们连接起来形成一个闭合回路；通过第二个节点n2与平板电容器Cp连接的第二个开关S2；以及连接在第二个节点n2和维持电压源vs之间的第三个开关S3。
平板电容器Cp表示平板的电容值，以及符号Re和R-Cp分别表示平板上电极和单元的寄生电阻。每个开关S1、S2、S3都采用半导体开关器件，例如MOS FET、IGBT、SCR、BJT等实现的。
第一个开关S1被接通的时候，形成一个电流闭合回路，它从电容器Css一侧的端子开始，通过电感器L和第一个开关S1，与电容器Css另一侧的端子连接。通过电容器Css释放出来的电荷，在这个闭合回路中的电感L上积聚起电流。第一个开关S1断开以后，电感器L上的电流到达最大，与此同时，通过电感器L感应出一个反向电压。这样，在第一个节点n1上出现一个提升了的电压，它等于电容器Css的电压与电感器L上感应出的反向电压的和。
第二个开关S2将第一个节点n1上提升了的电压提供给平板电容器Cp，通过电感器L将从平板电容器Cp回收的能量的电压因子提供给电容器Css。第三个开关S3将维持电压Vs施加在平板电容器Cp上，从而使平板电容器Cp上的电压保持为维持电压的电平。
下面将结合图4介绍图3所示能量回收电路的操作。
能量的电压因子(也就是无功功率)是通过充电到维持电平的平板电容器Cp的放电，由第二个开关S2和电感器L回收到电容器Css上。
在时间t0到t1的间隔中，第二个开关S2被断开，同时第一个开关S1被接通，从而形成一个闭合回路，其包括电容器Css、电感器L和第一个开关S1，如图6所示。在这个间隔中，电感器L在电容器Css释放的电荷的帮助下形成一个电流。因此，在这个时候，电感器L的电流IL增大，且通过电感器L上的电压等于电容器Css上的电压Vss，如图5所示。
在时间t1，当第一个开关S1被断开，且第二个开关S2的体二极管S2导通的时候，电感器L上的充电电流开始被送入平板电容器Cp。电感器L上的充电电流被提供给平板电容器Cp，以提高平板电容器Cp的电压Vcp。在时间t1’，当平板电容器Cp的电压Vcp变得高于电容器Css的电压Vss的电平时，电容器L的电流达到其最大值，与此同时，通过电感器L上感应出反向电压，如图6所示。
因此，从时间t1’电感器L上感应出反向电压开始，将电容器Css的电压Vss和电感器L上感应出来的反向电压加起来得到的提升了的电压被用来给平板电容器Cp充电。结果，将电容器Css上的充电电压和电感器L上感应出来的反向电压加起来得到的提升电压被用来给平板电容器Cp充电。通过这种方式，因为将高于平板上回收过来的能量的提升了的电压用来提供给平板，因此平板电容器Cp中充电电压的上升时间很短。
另一方面，给平板充电的时候，在充电电流路径上只存在电感器L和第二个开关S2的体二极管。与这一点相比，传统的能量回收电路，如图1所示，在给平板充电的时候，在充电电流路径上存在电感器L、第一个开关S1和第一个二极管D1。
在时间t2，第三个开关S3接通，同时第二个开关S2的体二极管断开。于是，通过第三个开关Sw3将维持电压Vs施加在平板电容器Cp上，以将平板电容器Cp的电压电平保持在维持电压电平上。设置在平板内的单元的电极在这个维持电压电平上进行放电。
在时间t3，第三个开关S3断开，第二个开关S2接通。在这个时候，图3所示的能量回收电路可以被表示为图7所示的电路。于是，能量的电压因子(也就是对放电没有贡献的无功功率)从平板电容器Cp通过第二个开关S2和电感器L回收到电容器Css上。回收这一能量的时候，电流路径上只有电感器L和第二个开关S2。与这一点相比，图1所示的传统能量回收电路的电流路径中，在回收这一能量的时候有一个电感器L、第二个二极管和第二个开关S2。
电容器Css上的充电电压可以通过控制时间t3到时间t4这段时间内第二个开关S2的接通时间而加以改变。
图3所示的能量回收电路中，充电路径和它的放电路径里只有一个半导体开关器件，因此与图1所示的能量回收电路相比，它能够减少开关器件的传导损耗。在图3所示的能量回收电路里，第一个开关到第三个开关S1、S2和S3在体二极管的导通状态下导通，以切换到零电压。
在图3所示的能量回收电路里，因为电流的相位由于电感器L而延迟，因此电压和电流之间的重叠部分减少，从而使第一个开关S1和第二个开关S2中流过的电流与第一个开关S1和第二个开关S2上的电压的相位重叠引起的开关损耗最小。
在图3所示的能量回收电路里，即使电感L的电感被设置为很大，用于提高能量回收效率，通过控制第一个开关S1的导通时间，提供给平板的提升后电压的上升时间将进行得很快。换句话说，在根据本发明的能量回收电路里，不管电感器L的电感量有多大，通过只控制第一个开关S1的开关时间，提升后电压的上升时间能够很短。
因此，通过增大电感器L的电感量，使提升后电压的上升时间很短，就能够提高能量回收效率。
参考图8，其中给出了本发明第二个实施例中的能量回收电路。
参考图8，根据本发明第二实施例的能量回收电路包括由电容器Css、电感器L、第一个开关S1和第四个开关S4，连接起来形成的一个闭合回路；通过第一个节点n1与第一个开关S1和第四个开关S4共同连接，以及通过第二个节点n2与平板电容器Cp连接的第二个开关S2；以及连接在第二个节点n2和维持电压源vs之间的第三个开关S3。
开关S1、S2和S3中的每一个都是由半导体开关器件，例如MOSFET、IGBT、SCR、BJT等实现的。
当第一个开关S1和第四个开关S4接通的时候，就形成一个电流闭合回路，它从电容器Css一侧的端子开始，并通过电感器L、第四个开关S4和第一个开关S1与电容器Css另一侧的端子连接连接。通过电容器Css释放的电荷，在这个闭合回路里的电感器L上积聚起电流。在第一个开关S1断开以后，电感器L上的电流变得最大，与此同时，在电感器L上感应出一个反向电压。这样，在第一个节点n1上出现一个提升了的电压，它是通过将电容器Css上的电压与电感器L上感应出来的反向电压累加而实现的。
第二个开关S2和第四个开关S4将第一个节点n1上提升的电压施加给平板电容器Cp，并且通过电感器L将平板电容器Cp上回收的能量的电压因子施加给电容器Css。第三个开关S3施加一个维持电压Vs，从而使平板电容器Cp的电压保持为维持电压电平上。
在平板电容器Cp的电压Vcp应该保持为地电压电平GND时，第四个开关S4在暂停间隔被断开，例如如图10A所示的维持间隔A和B之间的设置间隔，复位间隔或者消隐间隔，而在其它间隔中则反复地接通/断开。此外，从平板电容器Cp的电压Vcp开始下降到接地电压GND这个时间，直到保持接地电压电平GND的初始间隔，第四个开关S4被断开，如图10B所示，在其它时间则保持它的接通状态。
下面参考图9介绍图8所示的能量回收电路的操作。
通过充电到维持电平Vs的平板电容器Cp的放电，经过第二个开关S2和电感器L将能量的电压因子回收到电容器Css上。
在从t0到t1的间隔中，第二个开关S2断开，第一个开关S1和第四个开关S4接通，形成一个闭合回路，其包括电容器Css、电感器L、第一个开关S1和第四个开关S4。在这个间隔，电感器L在电容器Css放电的电荷的帮助下形成一个电流。因此，在这个时候，电感器L上的电流IL增大。
在第一个开关S1断开，第二个开关S2的体二极管接通的时间t1，电感器L中的充电电流开始流入平板电容器Cp。将电感器L中的充电电流IL提供给平板电容器Cp，以提高平板电容器Cp的电压Vcp。在平板电容器Cp的电压Vcp变得高于电容器Css的电压Vss的时间t1’，电感器L的电流达到其最大值，与此同时，通过电感器L感应出反向电压。因此，从电感器L中感应出反向电压的时间t1’开始，用电容器Css上的电压Vss与电感器L上感应出来的反向电压相加得到的提升电压用来给平板电容器Cp充电。
在时间t2，第三个开关S3接通，而第二个开关S2的体二极管断开。于是，通过第三个开关Sw3将维持电压Vs施加在平板电容器Cp上，使平板电容器Cp的电压电平保持为维持电压电平。
在时间t3，第三个开关S3断开，而第二个开关S2接通。于是，从平板电容器Cp回收过来的能量的电压因子通过第二个开关S2、第四个开关S4和电感器L被储存在电容器Css中。回收能量的时候，电流路径中有电感器L、第二个开关S2和第四个开关S4。回收了平板电容器Cp的电压以后，当平板电容器Cp保持为接地电压GND的时候，第四个开关S4断开。
图11示出了根据本发明第三个实施例的能量回收电路。
参考图11，根据本发明第三个实施例中的能量回收电路包括由电容器Css、电感器L和第一个开关S1连接起来形成的一个闭合回路；桥电路10，其通过第一个节点n1与电感器L和第一个开关S1连接，通过第二个节点n2与平板电容器Cp连接；第三个开关S3，它连接在第二个节点n2和维持电压源vs之间；以及第四个开关S4，它连接在第二个节点n2和接地电压源GND之间。
桥电路10包括第一个节点n1和第二个节点n2之间连接成桥型的二极管Dc1、Dc2、Dr1和Dr2，以及第二个开关S2与二极管Dc1、Dc2、Dr1和Dr2连接。桥电路10根据平板充电/放电的时间控制电流路径。
每个开关S1、S2和S3都是由半导体开关器件来实现的，例如MOS FET、IGBT、SCR、BJT等。
当第一个开关S1接通的时候，形成一个电流闭合回路，它从电容器Css一侧的端子开始，通过电感器L和第一个开关S1与电容器Css另一侧的端子连接。通过从电容器Css释放电荷，在闭合回路中的电感器L上积聚起电流。在第一个开关S1断开以后，电感器L的电流达到最大，与此同时，在电感器L上感应出反向电压。通过累加电容器Css上的电压与电感器L上感应出的反向电压，这样，在第一个节点n1上出现提升后的电压。
平板放电的时候第二个开关S2接通，通过二极管Dc1、第二个开关S2和二极管Dc2形成平板充电电流路径，从而将提升以后的电压从第一个节点n1施加在平板电容器Cp上。另外，回收能量的时候第二个开关S2接通，通过二极管Dr1、第二个开关S2和二极管Dr2形成一个能量回收电流路径，从而通过电感器L将从平板电容器Cp回收过来的能量的电压因子施加在电容器Css上。
第三个开关S3施加一个维持电压Vs，从而将平板电容器Cp的电压保持为一个维持电压电平。
当平板电容器Cp的电压电平保持接地电压电平GND的时候，只有第四个开关S4接通，如图12所示，以便将第二个节点n2的电压保持为接地电压。
下面参考图13介绍图11所示能量回收电路的操作。
利用充电到维持电压Vs的平板电容器Cp的放电，通过第二个开关S2和电感器L，将能量的电压因子回收到电容器Css上。
在t0到t1的间隔内，第二个开关S2断开，同时接通第一个开关S1，形成一个闭合回路，其包括电容器Css、电感器L和第一个开关S1。在这个间隔内，电感器L在电容器Css释放出来的电荷的帮助之下形成一个电流，从而增大电感器L的电流IL。在这个时候，电感器L两端的电压等于电容器Css的电压Vss。
在第一个开关S1断开，而第二个开关S2接通的时间t1，电感器L上的充电电流开始通过二极管Dc1、第二个开关S2和二极管Dc2流进平板电容器Cp。将电感器L中的充电电流IL提供给平板电容器Cp，以提高平板电容器Cp的电压Vcp。在平板电容器Cp的电压Vcp达到高于电容器Css的电压Vss的时间t1’，电感器L的电流达到最大值，与此同时，在电感器L上感应出反向电压。因此，从电感器L上感应出反向电压的时间t1’，利用提升了的电压给平板电容器Cp充电，这个提升了的电压是通过将电容器Css的电压Vss与电感器L上感应出的反向电压相加得到的。
在时间t2，第三个开关S3接通，同时第二个开关S2断开。于是，通过第三个开关Sw3将维持电压Vs施加给平板电容器Cp，以将平板电容器Cp的电压电平保持为一个维持电压电平。
在时间t3，第三个开关S3断开，而第二个开关S2接通。于是，从平板电容器Cp上回收过来的能量的电压因子通过二极管Dr1、第二个开关S2和二极管Dr2和电感器L储存在电容器Css上。第二个节点n2上的电压保持为接地电压电平GND，因为在回收了平板电容器Cp的电压以后，平板电容器Cp应该保持接地电压电平GND的时候，例如复位间隔(设置间隔)或者维持脉冲之间的接地电压维持间隔，第四个开关S4接通。
在复位间隔(设置间隔)或者维持脉冲之间的接地电压维持间隔，将平板电容器Cp保持为接地电压电平的第四个开关S4可以被应用于图14～16所示的本发明的第一个实施例和第三个实施例。
图14所示的第四个开关S4、图15所示的第五个开关S5和图16所示的第四个开关S4能按照图11所示的第四个开关S4所示的方式来操作。
在图15中，在设置间隔、复位间隔等这种暂停期间中，连接在电感器L和第二个开关S2之间的第四个开关S4断开，且在其它间隔则反复地接通/断开。还有，从平板电容器Cp的电压Vcp开始下降到接地电压电平GND开始，直到接地电压电平GND保持下来的初始间隔，第四个开关S4断开，而在其它间隔则保持它的接通状态。
参考图17，本发明第七个实施例中的能量回收电路包括电容器Css、电感器L和第一个开关S1，它们连接起来形成一个闭合回路；第二个开关S2，它通过电感器L、第一个开关和第二个节点n2与平板电容器Cp连接；第三个开关S3连接在第二个节点n2和维持电压源vs之间；以及辅助二极管Da，它连接在第一个节点n1和第二个节点n2之间。
当第一个开关S1接通的时候，形成一个电流闭合回路，它从电容器Css一侧的端子开始，通过电感器L和第一个开关S1与电容器Css另一侧的端子连接。在这个闭合回路中通过电容器Css释放的电荷在电感器L中积聚起电流。在第一个开关S1断开以后，电感器L的电流达到最大，与此同时，在电感器L上感应出一个反向电压。这样，在第一个节点n1上通过将电容器Css上的电压与电感器L上感应出来的反向电压相加出现一个提升了的电压。
第二个开关S2将第一个节点n1上提升了的电压施加给平板电容器Cp，并将从平板电容器Cp回收过来的能量的电压因子通过电感器L施加给电容器Css。第三个开关S3将一个维持电压Vs施加给平板电容器Cp，从而将平板电容器Cp的电压保持为一个维持电压电平。
辅助二极管Da减少第二个开关S2的体二极管的电流负载率，以及第二个开关S2的电阻值，以减少第二个开关S2的发热量。换句话说，辅助二极管Da将第一个节点n1到第二个节点n2之间流过的电流路径分流，以防止第二个开关S2过流和过压。
如果将辅助二极管Da应用于图8、图14和图15所示的能量回收电路，就能够分别构成图18、图19和图20所示的能量回收电路。
实际上安装了辅助二极管Da的能量回收电路的工作流程与图5所示的波形图相同。
参考图21，根据本发明第十一个实施例中的能量回收电路包括电容器Css、第一个电感器L201和第二个电感器L202，以及第一个开关S1，它们连接起来构成一个闭合回路；第二个开关S2，它通过第二个节点n2与平板电容器Cp连接；第三个开关S3，它连接在第二个节点n2和维持电压源vs之间。
第一个二极管D201，它连接在第一个电感器L201和电容器Css之间，以及第二个二极管D202，它连接在第二个电感器L202和第一个节点n1之间。第一个二极管D201和第二个二极管D202每个通过第二个电感器L202分离回收电路和通过第一个二极管L201的分离充电电路。
当第一个开关S1接通的时候，形成一个电流闭合回路，它从电容器Css一侧的端子开始，通过第一个电感器L201和第一个开关S1与电容器Css另一侧的端子连接。在这个闭合回路中通过电容器Css释放的电荷，在第一个电感器L201中积聚起电流。在第一个开关S1断开以后，第一个电感器L201的电流达到最大，与此同时，在第一个电感器L201上感应出一个反向电压。这样，在第一个节点n1上出现提升了的电压，它是通过将电容器Css的电压与第一个电感器L201上感应出的反向电压相加得到的。
第二个开关S2将第一个节点n1上提升了的电压施加在平板电容器Cp上，通过第二个二极管D202和第二个电感器L202，将从平板电容器Cp回收的能量的电压因子施加给电容器Css。第三个开关S3将一个维持电压Vs施加给平板电容器Cp，从而将平板电容器Cp的电压保持在维持电压电平。
下面参考图4和22解释图21所示能量回收电路的操作。
在时间t0到t1的间隔中，第二个开关S2断开，而第一个开关S1接通。在这个间隔内，第一个电感器L201在电容器Css释放的电荷的帮助下形成电流。
在第一个开关S1断开的时间t1，第一个电感器L201中的充电电流通过第二个开关S2的体二极管开始馈入平板电容器Cp。将第一个电感器L201中的充电电流提供给平板电容器Cp，以提高平板电容器Cp的电压Vcp。在平板电容器Cp的电压Vcp达到高于电容器Css的电压电平Vss的时间t1’，第一个电感器L201的电流达到最大值，与此同时，在第一个电感器L201上感应出反向电压。因此，从第一个电感器L201上感应出反向电压的时间t1’开始，通过累加电容器Css上的电压Vss和第一个电感器L201上感应出来的反向电压得到提升的电压以给平板电容器Cp充电。
结果，利用电容器Css上的电压和第一个电感器L201上感应出来的反向电压加起来得到的提升了的电压给平板电容器Cp充电。通过这种方式，由于提供给平板电容器的电压得到了提高，因此平板电容器Cp上充电电压的上升时间得到了缩短。
在时间t2，第三个开关S3接通，而第二个开关S2的体二极管断开。于是，通过第三个开关Sw3将维持电压Vs施加在平板电容器Cp上，以将平板电容器Cp上的电压保持在维持电压。平板单元内的电极在这个维持电压上进行放电。
在时间t3，第三个开关S3断开，同时第二个开关S2接通。于是，来自平板电容器Cp但是对放电没有贡献的能量的电压因子(也就是无功功率)通过第二个开关S2和第二个电感器L202储存在电容器Css中。
如果平板电容器充电的上升时间TR较短，放电过程就更加稳定。还有，如果平板电容器放电时的回收间隔的下降时间TF较长，则回收到第二个电感器L202和电容器Css的能量的回收效率就增加，从而降低功耗。为此目的，第二个电感器L202的电感被设置得大于第一个电感器L201的电感。这样一个并联电感器可以被应用于前面的图8和11所示的能量回收电路，使它们分别成为图23和图24所示的电路。
参考图25，根据本发明第十四个实施例中的能量回收电路包括电容器Css、电感器L、第一个开关S241和第二个开关S242，它们连接起来形成一个闭合回路；以及第三个开关S3，它连接在第二个节点n2和维持电压源vs之间。
当第一个开关S1接通的时候，形成一个闭合电流回路，它从电容器Css一侧的端子开始，通过电感器L、第一个开关S241和第二个开关S242，与电感器Css另一侧的端子连接。在这个闭合回路中，从电容器Css释放的电荷在电感器L里积聚起电流。在第一个开关S241断开以后，电感器L上的电流达到最大，与此同时，在电感器L上感应出一个反向电压。于是，在第一个节点n1上出现一个提升了的电压，它是通过将电容器Css的电压加上电感器L上感应出的反向电压而得到的。
当平板充电的时候，第二个开关S242断开，且在电容器Css和电感器L充电的时候接通。第三个开关S3将一个维持电压Vs施加给平板电容器Cp，从而将平板电容器Cp上的电压保持在维持电压。
另一方面，当平板电容器Cp上的电压Vcp保持在接地电压电平GND的时候，在该间隔内第一个开关S241接通，而第二个开关S242则断开，将第二个节点n2上的电压旁路到接地电压电平GND上。
下面将参考图26解释图25所示能量回收电路的操作。
在时间t0，第一个开关S241和第二个开关S242同时接通。于是，在时间t0到时间t1之间的间隔内，电感器L在电容器Css释放的电荷的帮助下形成充电电流。
在第一个开关S241和第二个开关S242断开的时间t1，电感器L上的充电电流开始馈入平板电容器Cp。将电感器L上的充电电流IL提供给平板电容器Cp，以提高平板电容器Cp的电压Vcp。在平板电容器Cp的电压Vcp达到高于电容器Css的电压Vss的时间t1’，电感器L上的电流达到它的最大值，与此同时，在电感器L上感应出反向电压。因此，从电感器L上感应出反向电压的时间t1’开始，将电容器Css上的电压Vss和电感器L上感应出来的反向电压加起来得到的提升了的电压施加在平板电容器Cp上。
结果，将电容器Css上的电压和电感器L上感应出来的反向电压加起来得到的提升了的电压施加在平板电容器Cp上。通过这种方式，由于将提升的电压提供给平板，因此平板电容器Cp上电压的上升时间很短。
在时间t2，第三个开关S3接通。于是，通过第三个开关Sw3将维持电压Vs施加在平板电容器Cp上，以将平板电容器Cp上的电压保持在维持电压。
在时间t3，第三个开关S3断开，同时第二个开关S242接通。于是，在时间t3到t4之间的间隔内，从平板电容器Cp上回收过来的能量的电压因子通过第二个开关S242和电感器L储存在电容器Css中。
可以将安装在能量回收电路中的电感器L替换成电感值互不相同的并联电感器。还有，这个能量回收电路可以有一个安装在第一个节点n1和第二个节点n2之间的辅助二极管，如图17～20所示。
参考图27，根据本发明第十四个实施例的能量回收电路包括电容器Css、电感器L和第一个开关S1，它们连接起来形成一个闭合回路；第二个开关S2，其通过第二个节点n2与平板电容器Cp连接；第三个开关S3，它连接在第二个节点n2和维持电压源vs之间；第一个二极管D261，它与第一个节点n1连接，并且与维持电压源Vs和第三个开关S3之间的第三个节点n3连接；以及第二个二极管D262，它与接地电压源GND和第一个节点n1之间的第一个开关S1并联。
当第一个开关S1接通的时候，形成一个电流闭合回路，它从电容器Css一侧的端子开始，通过电感器L和第一个开关S1与电感器Css另一侧的端子连接。利用从电容器Css释放的电荷在闭合回路中的电感器L中累积形成电流。在第一个开关S1断开以后，电感器L上的电流达到最大值，与此同时，在电感器L上感应出一个反向电压。这样，第一个节点n1上出现一个提升了的电压，它是通过将电容器Css上的电压与电感器L上感应出来的反向电压累加得到的。
第二个开关S2将第一个节点n1上提升了的电压施加在平板电容器Cp上，且通过电感器L将从平板电容器Cp回收过来的能量的电压因子提供给电容器Css。第三个开关S3将维持电压Vs提供给平板电容器Cp，从而将平板电容器Cp的电压保持在维持电压。
当第一个节点n1上的电压上升到不小于维持电压Vs和第一个二极管D261的门限电压的总和时候，第一个二极管D261导通，从而限制施加给第一个开关S1上的过压和过流。换句话说，第一个二极管D261能够防止第一个开关S1上出现过压和过流。
第二个二极管D262能够减少第一个开关S1的体二极管的电流负载率，并减少第一个开关S1的电阻值，从而减少第一个开关S1的发热量。
第一个二极管D261和D262可以应用于前面的实施例，以减少施加在每个开关器件上的电流负载率，从而防止每个开关器件出现过压和过流。
参考图28，根据本发明第十五个实施例的能量回收电路包括电容器Css、第一个电感器L271、第二个电感器L272、第一个开关S271和第五个开关S275，它们连接起来形成一个闭合回路；第一个二极管D271，它连接在电容器Css和第一个电感器L271之间；第二个二极管D272，它连接在第二个电感器L272和第四个节点n4之间；第二个到第四个开关以及第六个开关S272、S273、S274和S276，它们通过第二个节点n2与平板电容器Cp连接；电阻器R271，它连接在第六个开关S276和维持电压源Vs之间；第三个二极管D273，它连接在第四个节点n4和维持电压源Vs之间；第四个二极管D274，其与第一个节点n1连接，并且与维持电压源Vs和第三个开关S273之间的第三个节点连接；第五个二极管D275，其与接地电压源GND和第一个节点n1之间的第一个开关S271并联；以及第六个二极管D276，其连接在第一个节点n1和第二个节点n2之间。
将第二个电感器L272的电感量设置成大于第一个电感器L271的电感量。第一个二极管D271和第二个二极管D272的每个将电路分成为通过第二个电感器L272的回收路径和通过第一个电感器L271的充电路径。
当第一个开关S1和第四个开关S4接通的时候，形成一个电流闭合回路，它从电容器Css一侧的端子开始，通过第一个二极管D271、第一个电感器L271、第五个开关S275和第一个开关S271与电感器Css另一侧的端子连接。通过电容器Css上释放的电荷在闭合回路中的第一个电感器L271上聚积形成电流。在第一个开关S271断开以后，第一个电感器L271上的电流达到最大，与此同时，第一个电感器L271上感应出一个反向电压。这样，在第一个节点n1上出现一个提升了的电压，它是通过累加电容器Css上的电压与第一个电感器L271上的反向电压而得到的。
第二个开关S272将第一个节点n1上提升的电压施加给平板电容器Cp，并通过第五个开关S275的体二极管、第二个二极管D272和第二个电感器L202，将从平板电容器Cp回收过来的能量的电压因子提供给电容器Css。第三个S273将维持电压Vs施加到平板电容器Cp上，从而使平板电容器Cp的电压保持为维持电压。
第四个开关S274将接地电压GND施加在平板电容器Cp上，使平板电容器Cp上的电压保持为维持电压。
在平板电容器Cp的电压Vcp应该被保持为接地电压电平GND时候，在暂停间隔，第五个开关S275断开，例如在设置间隔，复位间隔等等，且在其它间隔内反复地接通/断开，从而在回收能量和提供能量的时候提供电流路径。
在复位间隔或者设置间隔接通第六个开关s276，以将斜坡电压提供给平板电容器Cp。第一个电阻器R271决定了斜坡电压的RC时间常数的电阻值。
在第四个节点n4上的电压上升到不小于维持电压Vs与第三个二极管D273的门限电压之和的时候，第三个二极管D273导通，以限制施加到第五个开关S275的过压和过流。
第一个节点n1上的电压上升到不小于维持电压Vs与第四个二极管D274的门限电压之和的时候，第四个二极管D274导通，以限制施加到第一个、第二个和第五个开关S271、S272和S275的过压和过流。
第五个二极管D275能够减小第一个开关S271的体二极管的电流负载率，以及第一个开关S271的电阻值，从而减少第一个开关S271的发热量。
下面参考图29解释图28所示能量回收电路的操作。在图29中，因为第六个开关S276只有在复位间隔或者设置间隔才保持接通状态，因此省略了第六个开关S276的工作波形。
在时间t0，第一个、第四个和第五个开关S271、S274和S275接通。然后，在时间t1和时间t2，第四个开关S274 第一个开关S271依次断开。在时间t2和时间t3之间的一个时间t2’，第一个电感器L271的电流达到最大值，与此同时，在第一个电感器L271上感应出反向电压。以这种方式将电容器Css的电压Vss和第一个电感器L271上感应出来的反向电压的和构成的提升电压开始馈入到平板电容器Cp。
在时间t3，第三个开关S273接通。于是，通过第三个开关S273将维持电压Vs施加给平板电容器Cp，将平板电容器Cp的电压保持为一个维持电压电平。平板的单元内的电极以这个维持电压进行放电。
在时间t4，第三个开关S273断开，以及在时间t5，第二个开关S272接通，第五个开关S275断开。于是，对平板电容器Cp上发生的放电没有贡献的能量的电压因子(也就是无功功率)通过第二个开关S272、第五个开关S275的体二极管、第二个二极管D272和第二个电感器L272，回收到电容器Css上。
在时间t6，第四个开关S274接通。于是，平板电容器Cp保持为接地电压GND。
下面参考图30介绍采用本发明的实施例的具有提升了的电压的能量回收电路的提高能效的方法的工作过程。
首先，当能量(也就是对显示平板的放电没有贡献的无功功率)被回收的时候，通过利用回收的无功功率的电压对电容器Css充电(S301)。从电容器Css上释放的电荷在闭合回路中循环，从而使电感器L用电流充电(S302)。然后，通过开关电流路径，使电感器L上的电流达到最大值的时候，在电感器L上感应出反向电压，并将其与电容器Cp上的电压相加，以提升从平板上回收的能量的电压因子(S303)。通过这种方式提升了的电压给平板电容器Cp充电(S304)。在平板电容器Cp上的电压上升到接近维持电压的时候，平板电容器Cp利用从外部维持电压源提供的维持电压Vs，保持为维持电压电平(S305)。
如上所述，与利用没有提升到高于回收电压的电压给平板电容器充电的传统的能量回收电路相比，本发明的具有提升电压的能量回收电路以及采用它的提高能效的方法，能够提高能量回收效率，缩短平板电容器的充电时间，并提高它的能量回收效率。
与传统的能量回收电路相比，在本发明的提升了电压的能量回收电路和采用这种电路的提高能效的方法中，回收路径和充电路径上安装的器件数量最少，以减少必不可少的器件的数量，并且能够和减少开关器件一样减少开关的能量损耗。
本领域中的普通技术人员应该明白，本发明并不限于这些实施例，而是包括不会偏离本发明精神的各种变化和修改，因此，本发明的范围仅由所附的权利要求和它们的等效条款确定。
权利要求
1.一种能量回收电路，包括电压提升电路，用于提升从平板回收的能量的电压因子，并且将提升了电压的能量提供给平板。
2.如权利要求1所述的能量回收电路，进一步包括开关器件，用来在电压提升电路和平板之间切换信号路径。
3.如权利要求1所述的能量回收电路，其中所述电压提升电路包括用于积聚从平板回收的能量的电容器；用于积聚来自电容器的能量的电流因子的电感器；和在电容器和电感器之间切换信号路径的开关器件。
4.如权利要求3所述的能量回收电路，其中所述电容器、电感器和开关器件被连接起来形成闭合回路。
5.如权利要求4所述的能量回收电路，其中形成的所述闭合回路独立于所述平板。
6.如权利要求4所述的能量回收电路，其中从平板回收的能量的电压因子通过开关器件的切换而在电感器中感应的反向电压而得到提升。
7.如权利要求4所述的能量回收电路，其中形成的闭合回路用于在电感器积聚电流。
8.如权利要求4所述的能量回收电路，其中所述闭合回路被断开，以便提升能量的电压因子。
9.如权利要求4所述的能量回收电路，其中所述闭合回路被断开，以便以提升了的电压因子将电容器上积聚的能量提供给平板。
10.如权利要求2所述的能量回收电路，其中所述开关装置使电压提升电路将提升了电压因子的能量提供给平板，并且从平板回收能量。
11.如权利要求2所述的能量回收电路，进一步包括用于产生维持电压的维持电压源；和用于从维持电压源提供维持电压给平板的第二个开关器件。
12.如权利要求2所述的能量回收电路，其中所述信号路径使其信号前进方向保持为一个方向，同时将提升了电压因子的能量提供给平板，并将平板的能量回收到电压提升电路。
13.如权利要求12所述的能量回收电路，其中所述信号路径按照是否将提升了电压因子的能量提供给平板，或是否将平板的能量回收到电压提升电路，来改变它的信号前进方向。
14.如权利要求2所述的能量回收电路，其中所述信号路径包括桥二极管。
15.如权利要求3的能量回收电路，进一步包括安装在电感器和开关器件之间的第二个开关器件，用于在平板的电压处在接地电压的时候保持它的接通状态，而在其它间隔则交替地接通和断开。
16.如权利要求2所述的能量回收电路，其中所述开关器件是内置了体二极管的晶体管。
17.如权利要求2所述的能量回收电路，进一步包括用于提供接地电压给平板的接地电压源；和用于从接地电压源提供接地电压给平板的第二个开关器件。
18.如权利要求3所述的能量回收电路，其中所述电压提升电路进一步包括至少一个电感量不同于与之并联的所述电感器的其它电感器。
19.如权利要求18所述的能量回收电路，进一步包括第一个二极管，它的阴极与电感器中电感值较小的电感器连接，以阳极与电容器连接；和第二个二极管，它的阴极与电感器中电感值较大的电感器连接，阳极与开关器件连接。
20.如权利要求2所述的能量回收电路，进一步包括二极管，它的阴极与平板连接，和阳极与电压提升电路连接。
21.如权利要求11所述的能量回收电路，进一步包括二极管，它的阴极与维持电压源连接，以及阳极与电压提升电路和第一个开关器件的连接点连接。
22.如权利要求17所述的能量回收电路，进一步包括二极管，它的阴极与电压提升电路和第一个开关器件连接，及阳极与接地电压地连接。
23.如权利要求11所述的能量回收电路，进一步包括第三个开关器件，用于以具有预定时间常数的梯度的斜坡电压类型将维持电压提供给平板。
24.一种等离子体显示平板的能量回收电路，其中将第一个能量信号从平板输入，以及将大于第一个能量信号的第二个能量信号提供给所述平板。
25.一种提高能效的方法，包括以下步骤将能量从平板回收到闭合回路中；和控制所述闭合回路，以便将提升了其电压因子的能量提供给平板。
26.如权利要求25所述的提高能效的方法，进一步包括以下步骤从平板将能量回收到闭合回路中之后，使闭合回路与平板电绝缘。
27.如权利要求25所述的提高能效的方法，其中所述控制闭合回路的步骤包括感应出反向电压的步骤。
28.如权利要求27所述的提高能效的方法，其中感应出反向电压的步骤包括积聚电流的步骤。
29.如权利要求25所述的提高能效的方法，其中将所述闭合回路断开。
30.如权利要求25～29中任意一个权利要求所述的提高能效的方法，进一步包括提供维持电压给平板的步骤。
31.如权利要求25～29中任意一个权利要求所述的提高能效的方法，进一步包括提供接地电压给平板的步骤。
32.如权利要求25～29中任意一个权利要求所述的提高能效的方法，进一步包括以具有需要的梯度的斜坡电压的类型提供维持电压给平板的步骤。
33.一种提高能效的方法，包括以下步骤从平板回收能量；提升回收的能量的电压因子；和将提升了电压因子的能量提供给平板。
34.如权利要求33所述的提高能效的方法，其中提升电压因子的步骤采用了闭合回路。
35.如权利要求34所述的提高能效的方法，进一步包括以下步骤在将能量从平板回收到闭合回路之后，使闭合回路与平板电绝缘。
36.如权利要求33所述的提高能效的方法，其中所述提升电压因子的步骤包括以下步骤进行循环，以积累包含在回收的能量中的电流因子；和以电压因子的类型将积累起来的电流因子和回收的能量一起提供给平板。
全文摘要
本发明公开了一种能够提升电压的能量回收电路，以及使用它的提高能效的方法，它能够提升从平板回收的能量的电压因子，以迅速地重新将它应用于平板，从而缩短平板电容器的充电时间，提高其能量回收效率。根据本发明所述的能量回收电路包括电压提升电路，用于提升从平板回收的能量的电压因子，并提供提升了电压的能量给平板。根据本发明的提高能效的方法包括将平板的能量回收到闭合回路；以及控制这个闭合回路以便将提升了电压因子的能量提供给平板的步骤。
文档编号G09G3/20GK1475005SQ01818659
公开日2004年2月11日 申请日期2001年11月9日 优先权日2000年11月9日
发明者赵张焕, 李南揆, 金喆禹, 姜弼淳, 李应官, 柳在和, 姜成昊 申请人:Lg电子株式会社