[发明专利]降低可听噪声的电致发光灯用H－桥驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电致发光(EL)灯的驱动器。

背景技术

电致发光(EL)灯通常用作小显示器(如在移动电话、手表、寻呼机、仪表以及便携式音乐播放器中)的液晶显示器(LCD)背光灯。EL灯基本上由顶部透明电极板、底部电极板以及夹在这两个板之间的磷光体/电介质构成。所述磷光体/电介质可为覆盖在介电层上的烧结磷光体晶粒层。当在这些电极之间施加高的AC电压时，磷光体会发光。所使用的磷光体的类别、磷光体的密度、电压、频率以及其它因素决定着颜色和亮度。

EL灯基本上是一电容器，其电压取决于其极板上的电荷、极板的尺寸、电介质的厚度、所使用介电质的类别以及其它因素。极板之间的dv/dt与电流成比例，其决定亮度。用于向极板充电的电流的大小决定EL灯充电至其最终工作电压的速度。在EL灯被充电至其最终电压后，电压在一取决于交流频率的短的时间内保持相对恒定，且此后EL灯两端的电压的极性将反转。通常的作法是使AC电压的上升及下降时间最小化，因为这会使EL灯的整体亮度最大化。

AC电压的频率处于可听范围内，且通常为100-2000Hz。EL灯两端的峰-峰电压通常为100-400伏。高压(HV)通常是由电压非常低(例如1.5伏)的电池通过升压电路产生，所述升压电路包括连接至电源电压的电感器，所述电感器在将接地的切换晶体管接通时充电，并随后在所述切换晶体管关断时通过二极管放电。一平滑电容器通过由所述电感器以某一平均电流间断性地充电、并通过EL灯以相同的平均电流间断性地放电而保持为相对恒定的高压。通常，HV电源的切换频率至少为EL灯两端电压的频率的两倍。HV电源可利用任何升压技术。

图1A图示说明一简单的EL灯驱动器，其由H-桥10和H-桥定序器12组成。H-桥10由交替导通的PMOS晶体管14和15以及交替导通的NMOS晶体管16和17组成。双极晶体管和二极管可代替MOSFET用作开关。

图1B图示说明在切换这四个晶体管时EL灯20的VA与VB端子上产生的电压。由于EL灯20的电容效应，在实际的波形中，波形的角将为圆角。

H-桥定序器12首先接通晶体管14和17，以便以高电流将HV电源电压(节点22)完全施加至EL灯20的VA端子上，以使EL灯20尽快接通而达到最大亮度。所述高电流是利用晶体管的大的选通脉冲宽度来获得。在短的上升时间之后，EL灯20被完全充电至HV电源电压。然后，振荡器控制定序器12来关断晶体管14和17及接通晶体管15和16，以将HV电源电压以高电流完全施加至EL灯20的VB端子上。

波形上显示短的零电压间隔，其指示非重叠导通间隔。所述间隔可通过关断两个PMOS晶体管并接通两个NMOS晶体管获得。这会将EL灯放电至0伏。

由于具有大的选通脉冲宽度，晶体管可导通相对较大的电流，同时使电压斜坡上升，以迅速使EL灯20升至其最大电压，由此达到最大亮度。由于EL灯20的充电和放电速率非常快，因此EL灯20的构造性质会形成EL灯20的可听振动，并且靠近背光灯的人可以听到这种振动的嗡嗡声。

此前已在使用会降低可听噪声的技术，例如在第6,555,967号和第5,789,870号美国专利中所述的技术，这些美国专利以引用方式并入本文中。在这些技术中，电压的斜坡上升受到控制，从而使波形呈指数形状。在电压斜坡上升至最大值之前，切换晶体管以使电压极性反转，且波形随后以指数形式迅速下降。所述半波不对称。因此，EL灯永远不能完全充电，且其工作周期减少了至少三分之一。此会限制EL灯的最大亮度。此外，由于骤然出现下降，因此上升与下降特性不呈镜像，因此，现有技术只解决了一半的可听噪声问题。

发明内容

本发明说明一种用于EL灯的低噪声H-桥驱动器。为降低EL灯在由H-桥驱动时的可听噪声，在EL灯两端的电压斜坡上升或下降的同时，对流过切换晶体管的电流进行限制。此会降低EL灯两端电压的斜坡变化速率，并由此将振动和可听噪声降低到较低且可能听不到的水平。

所述较佳的驱动器提供介于半周期波形的5％-50％之间的上升时间，以及基本上呈镜像的、介于5％-50％之间的下降时间。在每个切换状态的中间部分期间，EL灯大约处于最大电压。所得到的半周期波形基本上对称，且波形的上升和下降部分基本上呈线性。如果上升时间和下降时间足够小，例如为波形周期的5％-25％，则EL灯在所述循环期间将基本上达到其最大电压，可听噪声将实际上消失，且上升和下降时间将保持足够短，从而获得较高的EL灯亮度。