專利名稱：應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源供應(yīng)器，特別涉及一種應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源 供應(yīng)器。
背景技術(shù)：
所謂的場發(fā)射顯示器(Field Emission Display, FED),其原理與陰極射 線管(Cathode Ray Tube, CRT)非常類似，是利用陰極板電子源在高電場的 吸引下，轟擊陽極板熒光粉而發(fā)光的一種顯示技術(shù)。陰極射線管是利用單一 熱電子槍或三束熱電子槍發(fā)射電子，再透過電磁場來曲折電子，使之撞擊在 所需對應(yīng)的熒光粉位置；因此當(dāng)陰極射線管顯示器的尺寸增大時，電子束欲 發(fā)生偏折所需的路徑亦須增大，此舉將使其厚度增加。而場發(fā)射顯示器則是 在每個畫素點(diǎn)底下均有其獨(dú)自的電子發(fā)射源，如此電子將不需再偏折而能夠 直接撞擊熒光粉發(fā)光，實(shí)現(xiàn)了將陰極射線管顯示器薄型化的理念。場發(fā)射顯示器所需的電源供應(yīng)器的輸出涵蓋了從高壓(~3KV)到低壓、 以及正負(fù)電源等多組電源型式，其電源供應(yīng)器之模塊不但有體積上的限制， 再加上高、低壓電源是混雜在同一個電路版上，若其配置方式未經(jīng)仔細(xì)考慮， 很容易產(chǎn)生絕緣性不足、具有電磁干擾(ElectromagneticInterference,EMI)、 以及電磁耐受性(Electromagnetic Susceptibility, EMS)不佳等問題。一般來說，應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器可產(chǎn)生四組電源輸出(1) 高壓輸出、(2)中高壓輸出、(3)低壓輸出以及(4)負(fù)壓輸出；并提供給四組電源 的脈寬調(diào)變電路。圖l(a)及圖l(b)分別目前習(xí)慣使用的場發(fā)射顯示器的高壓 輸出電路、以及中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路。如圖l(a)所示，高壓輸出電路ll是由第一脈寬調(diào)變電路lll、第二脈寬
調(diào)變電路112、第一晶體管開關(guān)M1、第二晶體管開關(guān)M2、變壓器T、由二 極管與電容所構(gòu)成的整流電路113、低電壓源114以及電阻電路Rset所構(gòu)成， 整個高壓輸出電路ll屬于一推挽式(Push-Pull)電路。其中，兩組反相的脈寬 調(diào)變電路111及112與兩個晶體管開關(guān)Ml及M2負(fù)責(zé)穩(wěn)壓與驅(qū)動作業(yè)，低 電壓源114經(jīng)由變壓器T的升壓與整流電路113的整流，最后輸出一高電壓。如圖l(b)所示，中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路12是由低電壓源121以及三 組轉(zhuǎn)換電路所構(gòu)成。第一電感L1、第三晶體管開關(guān)M3以及第一二極管D1 構(gòu)成了第一升壓(Boost)轉(zhuǎn)換電路，第二電感L2、第四晶體管開關(guān)M4以及第 二二極管D2構(gòu)成了第二升壓轉(zhuǎn)換電路，兩個升壓轉(zhuǎn)換電路分別輸出一中高 電壓以及一低電壓。第三電感L3、第五晶體管開關(guān)M5以及第三二極管D3 構(gòu)成了降-升壓(Buck-Boost)轉(zhuǎn)換電路，降-升壓轉(zhuǎn)換電路輸出一負(fù)電壓。其中， 三個電感Ll、 L2及L3用以儲存與釋放能量，而三個晶體管開關(guān)M3、 M4 及M5則分別需要各別的脈寬調(diào)變電路以進(jìn)行控制與穩(wěn)壓，如圖l(c)的脈寬 調(diào)變電路的信號示意圖所示。由圖l(a)、圖l(b)及圖l(c)來看，習(xí)用的應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供 應(yīng)器總共需要五個晶體管開關(guān)(M1 M5)、五組脈寬調(diào)變電路、以及五個電感 (T、 L1 L3)所構(gòu)成的四組轉(zhuǎn)換電路以完成整個模塊。然而，這四組轉(zhuǎn)換電路 除了會占用極大空間而不利電源供應(yīng)器的小型化之外，三個電感L1 L3與變 壓器T等磁性組件的存在更會產(chǎn)生較大的電磁干擾。故，習(xí)用的應(yīng)用于場發(fā) 射顯示器的電源供應(yīng)器的電路架構(gòu)不但會提高成本，亦不利于系統(tǒng)的抗電磁 干擾的表現(xiàn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器，相較于 現(xiàn)有習(xí)用技術(shù)，其使用較少組數(shù)的轉(zhuǎn)換電路即可構(gòu)成四組電源輸出的規(guī)格與 低成本電源控制器，藉此減少電源供應(yīng)器中對于電感的使用數(shù)目，亦即減少 了電源供應(yīng)器中的電磁干擾源；不但能降低電磁干擾效應(yīng)，還能降低電源供 應(yīng)器的制造成本，有利于電源供應(yīng)器的小型化。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器，其 包括 一電源控制器、 一高壓輸出電路及一中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路。所述的電源控制器包括脈沖頻率調(diào)變器、振蕩器、比較器及數(shù)字邏輯電 路，用以驅(qū)動外部系統(tǒng)電路。所述的高壓輸出電路包括一返馳式轉(zhuǎn)換器及一倍壓整流電路，用以輸出一高電壓。所述的中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路包括一升壓電路，用以輸出一低電壓。所述的中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路包括一三倍壓電荷泵電路及一線性穩(wěn) 壓電路，用以輸出一中高電壓。所述的中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路包括一二倍壓電荷泵電路及一負(fù)壓穩(wěn) 壓電路，用以輸出一負(fù)電壓。本發(fā)明提供的應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器，使用較少組數(shù)的轉(zhuǎn)換 電路構(gòu)成四組電源輸出的規(guī)格與低成本電源控制器，可相應(yīng)減少電源供應(yīng)器 中對于電感的使用數(shù)目，同時減少了電源供應(yīng)器中的電磁干擾源；不但能降 低電磁干擾效應(yīng)，還能降低電源供應(yīng)器的制造成本，有利于電源供應(yīng)器的小 型化。


圖l(a)為背景技術(shù)中的場發(fā)射顯示器的高壓輸出電路的電路圖； 圖1(b)為背景技術(shù)中的場發(fā)射顯示器的中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路的電 路圖；圖l(c)為背景技術(shù)中的場發(fā)射顯示器的脈寬調(diào)變電路的信號示意圖； 圖2為本發(fā)明提供的應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器的電路方框圖；圖3為圖2中的高壓輸出電路的一較佳實(shí)施例的電路圖； 圖4為圖2中的中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路的一較佳實(shí)施例的電路圖； 圖5為本發(fā)明提供的應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源控制器的較佳實(shí)施例的 電路圖。主要組件符號說明 11高壓輸出電路 lll第一脈寬調(diào)變電路 112第二脈寬調(diào)變電路 1B整流電路 114低電壓源12中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路 121低電壓源20電源供應(yīng)器 30高壓輸出電路 301返馳式轉(zhuǎn)換器 302倍壓整流電路 303第三脈寬調(diào)變電路 304低電壓源40中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路 401升壓電路 402第四脈寬調(diào)變電路 403低電壓源404第一電荷泵電路(三倍壓電荷泵電路) 405線性穩(wěn)壓電路406第二電荷泵電路(二倍壓電荷泵電路) 407負(fù)壓穩(wěn)壓電路
50電源控制器501脈波頻率調(diào)變器502振蕩器503高低壓端脈波比較器 504參考電壓產(chǎn)生器 505高壓端流放大器 506中高壓控制放大器 507過電壓比較器 508數(shù)字控制電路Bl、 B2雙載子接面晶體管C1~C8電容D1 D12 二極管L1 L4電感M1 M7晶體管開關(guān)R1 R4電阻Rset電阻電路T變壓器X比較器Z齊納二極管具體實(shí)施方式
請參閱圖2，其為本發(fā)明所提出的應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器的 電路方框圖，其中電源供應(yīng)器20是由高壓輸出電路30以及中高壓/低壓/負(fù) 壓輸出電路40所構(gòu)成。高壓輸出電路30是由返馳式轉(zhuǎn)換器(Flyback Converter)301及倍壓整流 電路302所構(gòu)成，用以輸出一高電壓。中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路40是由升壓電路401、第一電荷泵電路404、線性穩(wěn)壓電路405、第二電荷泵電路406、以及負(fù)壓穩(wěn)壓電路407所構(gòu)成，用 以輸出一中高電壓、 一負(fù)電壓、以及一低電壓。其中，升壓電路401的運(yùn)作 可輸出該低電壓，升壓電路401、第一電荷泵電路404及線性穩(wěn)壓電路405 共同運(yùn)作可輸出該中高電壓，升壓電路401、第二電荷泵電路406及負(fù)壓穩(wěn) 壓電路407共同運(yùn)作可輸出該負(fù)電壓。以下，根據(jù)圖2中關(guān)于高壓輸出電路30與中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路40 的電路拓?fù)?，分別提出相應(yīng)的電路實(shí)施例，要注意的是，以下所述的各種電 路配置方式并非用以限制本案，熟習(xí)圖2的電路拓?fù)湟约半娫垂?yīng)器的本領(lǐng) 域技術(shù)人員得以在滿足相同功能的前提之下輕易構(gòu)思出其它型態(tài)的電路結(jié) 構(gòu)。請參閱圖3，其為圖2中的高壓輸出電路的一較佳實(shí)施例的電路圖，其 中高壓輸出電路30主要是由返馳式轉(zhuǎn)換器301及倍壓整流電路302所構(gòu)成， 除此之外，作為一較佳實(shí)施例，高壓輸出電路30還包括了第三脈寬調(diào)變電路 303、低電壓源304、以及電阻電路Rset。作為一較佳實(shí)施例，返馳式轉(zhuǎn)換器301是由晶體管開關(guān)(此處為晶體管 開關(guān))M6及變壓器T所構(gòu)成，而倍壓整流電路302則是由互相耦接的二個 二極管D4、 D5以及二個電容C1、 C2所構(gòu)成。在圖3的高壓輸出電路30之中，由于使用馳返式轉(zhuǎn)換器301，因此只需 要一個晶體管開關(guān)(M6)即可完成接收來自于第三脈寬調(diào)變電路303的第一脈 寬調(diào)變信號以產(chǎn)生一次升壓的工作。此外，使用倍壓整流電路302將該一次 升壓調(diào)整為規(guī)格的高壓輸出，則可以讓變壓器T的線圈圈數(shù)減少，不但使得 變壓器T的寄生電容與漏感降低，更可使得二次側(cè)反射至一次側(cè)的脈沖電壓 減低，因此高壓輸出電路30所輸出的高電壓便能夠更加穩(wěn)定。再者，與習(xí)用 技術(shù)相比較，本案之高壓輸出電路30的配置方式還能夠省略一個晶體管開關(guān) 與一組脈寬調(diào)變電路，有利于電源供應(yīng)器的小型化。請參閱圖4，其為圖2中的中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路的一較佳實(shí)施例的 電路圖，其中，中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路40主要是由升壓電路401、三倍 壓電荷泵電路404、線性穩(wěn)壓電路405、 二倍壓電荷泵電路406、以及負(fù)壓穩(wěn) 壓電路407所構(gòu)成，除此之外，作為一較佳實(shí)施例，中高壓/低壓/負(fù)壓輸出 電路40還包括了第四脈寬調(diào)變電路402、低電壓源403、電感L4、電容C3 以及電阻電路Rset。作為一較佳實(shí)施例，升壓電路401是由晶體管開關(guān)(此處為晶體管開關(guān)) M7及飛輪二極管D6所構(gòu)成，藉由升壓電路401將低電壓源403提升，并根 據(jù)來自于第四脈寬調(diào)變電路402的一第二脈寬調(diào)變信號而輸出一低電壓。此外，升壓電路401、三倍壓電荷泵電路404、以及線性穩(wěn)壓電路405 共同運(yùn)作而輸出一中高電壓。作為一較佳實(shí)施例，三倍壓電荷泵電路404是 由二極管D7 D10以及電容C4~C6所構(gòu)成，而線性穩(wěn)壓電路405則是由雙載 子接面晶體管B1 B2、電阻R1 R4、以及比較器X所構(gòu)成。其中，三倍壓電 荷泵電路404是將來自于升壓電路401的低電壓提升成原來的三倍，接著此 三倍的低電壓再經(jīng)由線性穩(wěn)壓電路405的穩(wěn)壓作用，最后以一中高電壓的型 態(tài)被輸出；需要注意的是，所述的中高電壓是小于三倍的該低電壓。另一方面，升壓電路401、 二倍壓電荷泵電路406、以及負(fù)壓穩(wěn)壓電路 407共同運(yùn)作而輸出一負(fù)電壓。作為一較佳實(shí)施例，二倍壓電荷泵電路406 是由二極管D11 D12與電容C7 C8所構(gòu)成，而負(fù)壓穩(wěn)壓電路407則是使用 一反向的齊納二極管Z來制作。其中，二倍壓電荷泵電路406將來自于升壓 電路401的低電壓提升成原來的二倍，接著此二倍的低電壓再經(jīng)由齊納二極 管Z的穩(wěn)壓作用，最后以一負(fù)電壓的型態(tài)被輸出；需要注意的是，所述的負(fù) 電壓等于齊納二極管Z的穩(wěn)壓電源。請參閱圖5，其為本發(fā)明所提供的應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源控制器的 電路圖，其中電源控制器50是由脈波頻率調(diào)變器501、振蕩器502、高低壓 端脈波比較器503、以及參考電壓產(chǎn)生器504所構(gòu)成。此外，電源控制器50
還包括了偵測高壓端電流放大器505、中高壓控制放大器506、過電壓比較器 507、以及數(shù)字控制電路508。其中，電源控制器50接收高壓電路與低壓電路的回授電壓，搭配參考電 壓產(chǎn)生器504產(chǎn)生的兩組穩(wěn)定電壓源與高低壓端脈波比較器503，以偵測兩 組脈波訊號并提供給脈波頻率調(diào)變器501;脈波頻率調(diào)變器501為一種固定 導(dǎo)通時間脈波但頻率可變的調(diào)變器，利用接收脈波比較器503的訊號進(jìn)行頻 率的調(diào)變，最后當(dāng)作高壓與低端晶體管驅(qū)動訊號；振蕩器502由環(huán)式振蕩電 路所構(gòu)成，主要偵測高低壓脈波比較器503的輸出訊號，當(dāng)該輸出訊號為低 準(zhǔn)位時，即能啟動振蕩器502，后續(xù)能啟動脈波頻率調(diào)變器501，當(dāng)該輸出訊 號為高準(zhǔn)位時，即關(guān)閉振蕩器502與脈波頻率調(diào)變器501。由圖5的電源控制器50與高壓電路30以及中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路 40來看，本發(fā)明所提出的應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器僅須使用二個晶 體管開關(guān)(M6、 M7)、 二組脈寬調(diào)變電路(303、 402)、以及三個電感(T、 L4) 所構(gòu)成的二組轉(zhuǎn)換電路即可。于背景技術(shù)相比，這二組轉(zhuǎn)換電路省去了三個 晶體管開關(guān)與二個電感的使用；不但在體積上有利于電源供應(yīng)器的小型化， 亦減少了電感等等磁性組件的存在更可減少電磁干擾，而若是需要變動電源 規(guī)格，則僅須微調(diào)該等脈寬調(diào)變電路即可滿足。故，本發(fā)明提供的應(yīng)用于場 發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器不但能夠降低成本，更可以提升其抗電磁干擾的表 現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器，其特征在于，包括一高壓輸出電路，包括一返馳式轉(zhuǎn)換器，用以接收一電壓輸入并對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換；及一倍壓整流電路，耦接于該返馳式轉(zhuǎn)換器，用以對該返馳式轉(zhuǎn)換器所轉(zhuǎn)換的該電壓輸入進(jìn)行整流，以輸出一高電壓；及一中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路，包括一升壓電路，用以接收該電壓輸入并輸出一低電壓；一第一電荷泵電路，耦接于該升壓電路，用以提升該低電壓；一線性穩(wěn)壓電路，耦接于該第一電荷泵電路，用以穩(wěn)定被該第一電荷泵電路所提升的該低電壓，以輸出一中高電壓；一第二電荷泵電路，耦接于該升壓電路，用以提升該低電壓；及一負(fù)壓穩(wěn)壓電路，耦接于該第二電荷泵電路，用以穩(wěn)定被該第二電荷泵電路所提升的該低電壓，以輸出一負(fù)電壓。
2. 如權(quán)利要求l所述的應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器，其特征在于，所 述的高壓輸出電路更包括一第一脈寬調(diào)變電路，其耦接于所述的返馳式轉(zhuǎn)換 器，用以提供一第一脈寬調(diào)變信號至該返馳式轉(zhuǎn)換器。
3. 如權(quán)利要求l所述的應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器，其特征在于，所 述的返馳式轉(zhuǎn)換器是由互相耦接的一第一晶體管開關(guān)及一變壓器所構(gòu)成。
4. 如權(quán)利要求l所述的應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器，其特征在于，所 述的倍壓整流電路是由互相耦接的二個二極管及二個電容所構(gòu)成。
5. 如權(quán)利要求l所述的應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器，其特征在于，所 述的中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路更包括一第二脈寬調(diào)變電路，其耦接于該升 壓電路，用以提供一第二脈寬調(diào)變信號至該升壓電路。
6. 如權(quán)利要求l所述的應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器，其特征在于，所 述的升壓電路是由互相耦接的一第二晶體管開關(guān)及一飛輪二極管所構(gòu)成。
7. 如權(quán)利要求l所述的應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器，其特征在于，所 述的第一電荷泵電路是一三倍壓電荷泵電路，用以提升該低電壓成三倍，且 三倍的該低電壓大于該中高電壓。
8. 如權(quán)利要求l所述的應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器，其特征在于，所 述的線性穩(wěn)壓電路是由雙載子接面晶體管、比較器、及電阻所構(gòu)成。
9. 如權(quán)利要求l所述的應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器，其特征在于，所 述的第二電荷泵電路是一二倍壓電荷泵電路，用以提升該低電壓成二倍，且 二倍的該低電壓等于該負(fù)電壓。
10. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器，其特征在于， 所述的負(fù)壓穩(wěn)壓電路是由一反向的齊納二極管所構(gòu)成。
11. 一種應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器，其特征在于，包括一電源控制器，包括一脈波頻率調(diào)變器，用以接收脈波訊號產(chǎn)生變頻率的脈波訊號提供給高低壓端兩組晶體管進(jìn)行切換；一振蕩器，用以啟動與關(guān)閉脈波頻率調(diào)變器；一參考電壓產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生兩組固定電源當(dāng)作高低壓端回授電壓 的比較點(diǎn)；一偵測高壓端電流放大器，用以偵測高壓電路輸出電流； 一過電壓比較器，用以偵測高壓輸出電壓；一高低壓脈波比較器，用以比較參考電壓與高低壓端回授電壓；及 一中高電壓控制放大器，用以調(diào)整中高壓輸出大??； 一高壓輸出電路，包括一返馳式轉(zhuǎn)換器，用以接收一電壓輸入并對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換；及 一倍壓整流電路，耦接于該返馳式轉(zhuǎn)換器，用以對該返馳式轉(zhuǎn)換器 所轉(zhuǎn)換的該電壓輸入進(jìn)行整流，以輸出一高電壓；及 一中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路，包括一升壓電路，用以接收該電壓輸入并輸出一低電壓； 一第一電荷泵電路，耦接于該升壓電路，用以提升該低電壓； 一線性穩(wěn)壓電路，耦接于該第一電荷泵電路，用以穩(wěn)定被該第一電荷泵電路所提升的該低電壓，以輸出一中高電壓；一第二電荷泵電路，耦接于該升壓電路，用以提升該低電壓；及 一負(fù)壓穩(wěn)壓電路，耦接于該第二電荷泵電路，用以穩(wěn)定被該第二電荷泵電路所提升的該低電壓，以輸出一負(fù)電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于場發(fā)射顯示器的電源供應(yīng)器，包括一電源控制器、一高壓輸出電路及一中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路；該電源控制器包括脈波頻率調(diào)變器、振蕩器、比較器及數(shù)字邏輯電路，用以驅(qū)動外部系統(tǒng)電路；該高壓輸出電路包括一返馳式轉(zhuǎn)換器及一倍壓整流電路，用以輸出一高電壓；該中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路包括一升壓電路，用以輸出一低電壓；該中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路包括一三倍壓電荷泵電路及一線性穩(wěn)壓電路，用以輸出一中高電壓；該中高壓/低壓/負(fù)壓輸出電路包括一二倍壓電荷泵電路及一負(fù)壓穩(wěn)壓電路，用以輸出一負(fù)電壓。
文檔編號H02M3/04GK101127483SQ200610126238
公開日2008年2月20日 申請日期2006年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月18日
發(fā)明者葉鴻騰 申請人:盛群半導(dǎo)體股份有限公司