等離子電視顯示器降功耗技術(shù)介紹與分析
加入技術(shù)交流群
2 驅(qū)動電路部分
在PDP的總功耗中，并非只有氣體放電功耗，因?yàn)樵赑DP的驅(qū)動電路中，需要大功率、高頻開關(guān)電路來為PDP提供氣體放電所需要的各種高壓脈沖，雖然PDP顯示屏的寄生電容并不消耗能量，但是它們的充電與放電將導(dǎo)致在電路的電阻及電極引線電阻中的能量耗損。
PDP驅(qū)動電路的電壓幅值為負(fù)幾十伏到正幾百伏左右，工作頻率100～233kHz，驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)選型對PDP整機(jī)系統(tǒng)的畫面質(zhì)量、工作效率等尤為重要。
在PDP的驅(qū)動電路中，尋址驅(qū)動電路的頻率最高，因此，除了在尋址驅(qū)動電路中使用能量恢復(fù)技術(shù)之外，降低尋址驅(qū)動電路的脈沖電壓也可以顯著降低尋址功耗。降低尋址電壓脈沖可采用以下幾種方法。
● AwD方法——即“尋址的同時(shí)顯示”。尋址、維持、擦除脈沖組合在一起施加，可降低尋址電壓，從而降低無用功耗。同時(shí)，由于維持時(shí)間占據(jù)了一個(gè)子場的大部分時(shí)間，故維持脈沖的頻率可以降低。
● 擦除尋址方法——即初始化后即進(jìn)入維持發(fā)光階段，待灰度等級到達(dá)要求后，通過擦除尋址使這些單元熄滅。因此，每場中單個(gè)像素的尋址只有一次。而且，可以用較低的擦除電壓和電流，有效地降低尋址功耗。
● 改變脈沖電路的工作方式——即使開關(guān)元件盡量工作在開關(guān)管電壓或電流接近零時(shí)開通或關(guān)斷（ZVS或ZCS）狀態(tài)，可降低器件本身的開關(guān)損耗。
在大尺寸的PDP顯示屏中，行、列驅(qū)動IC的耗用量很多。其功耗大致分為三部分：邏輯部分、電平移位寄存器和高壓驅(qū)動部分。正常情況下，邏輯部分功耗在 20mW以下，電平移位寄存器部分在200mW以下，因屏電容部分的充放電而產(chǎn)生的高壓驅(qū)動電路的無效功耗主要來自于回路中的寄生負(fù)載——電阻分量的損耗。這種電阻分量的存在是不可避免的，但對于電容充放電的電能，驅(qū)動IC可以通過內(nèi)置能量回收電路的方式設(shè)法回收一部分。
為了滿足高壓器件工作性能的需求，降低高壓驅(qū)動部分的無用功耗，PDP驅(qū)動IC在設(shè)計(jì)和工藝上需采取如下比普通的集成電路更為嚴(yán)格的控制措施。
● 采用SOI工藝結(jié)構(gòu)，與常規(guī)功率模塊相比能量損耗可大大降低
● 采用介質(zhì)隔離，使驅(qū)動IC內(nèi)部的輸出嵌位二極管可避免串?dāng)_現(xiàn)象
● 對于內(nèi)部元器件結(jié)構(gòu)和布局等給予特殊地處理，利用內(nèi)部控制可消除高壓開關(guān)時(shí)的穿透電流
3 MOS管的選型
選擇參數(shù)合適的功率場效應(yīng)晶體管（MOSFET）可使驅(qū)動電路能夠高效率、穩(wěn)定地工作，且壽命滿足要求。要求MOSFET的過渡要足夠快，以便減少開關(guān)損耗；導(dǎo)通電阻足夠小，以便減少導(dǎo)通損耗；關(guān)斷電阻足夠大，以便提高隔離作用。
其中，漏源導(dǎo)通電阻Rds(on)、反向恢復(fù)時(shí)間trr、輸入電容Ciss和柵極總電荷Qg需認(rèn)真考慮。低的導(dǎo)通電阻有助于減少導(dǎo)通損耗，特別是與“能量回收電路”相關(guān)的MOS管，低的導(dǎo)通電阻有助于提高能量回收的效率，降低PDP的功耗。trr、Ciss、Qg影響MOSFET的開關(guān)速度，低的參數(shù)值能夠加快MOSFET的轉(zhuǎn)換過程，有助于減少M(fèi)OSFET的開關(guān)損耗。另外，低的Ciss和Qg參數(shù)，能夠減少M(fèi)OSFET柵極的驅(qū)動功率，簡化柵極驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)。
柵極驅(qū)動電路是影響MOS管開關(guān)損耗的外界因素，優(yōu)良的柵極驅(qū)動電路與高性能的MOSFET相結(jié)合，才能制作出高性能的PDP驅(qū)動電路。
4 熒光粉材料
PDP用熒光粉和熒光燈用熒光粉非常相似，PDP主要使用的熒光粉有Y2O3∶Eu紅粉、(Gd,Y)BO3∶Eu紅粉、Zn2SiO4∶Mn和 BaAl12O19∶Mn綠粉以及BaMgAl14O23∶Eu和MgBaAl10O17∶Eu藍(lán)粉。(Gd,Y)BO3∶Eu粉和 BaAl12O19∶Mn粉的衰減時(shí)間偏長，Zn2SiO4∶Mn的衰減時(shí)間對實(shí)際應(yīng)用而言就更長了，因此需研究開發(fā)新的發(fā)光材料。熒光粉材料直接影響著 PDP電視的發(fā)光效率和整機(jī)壽命。通常等離子電視的壽命指標(biāo)是指亮度降到一半時(shí)的時(shí)間。目前新一代長壽命、高亮度的PDP專用熒光粉已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化。
5 電極結(jié)構(gòu)
通過增加電極間隙來提高PDP的亮度和發(fā)光效率是一項(xiàng)非常有效的措施，但電極間隙增大，所需的工作電壓會隨之提高。為解決這一問題，可在維持和掃描電極 (X電極和Y電極)中間增加一個(gè)浮動電極F。浮動電極在單元工作期間不加電壓信號，但在單個(gè)維持電壓脈沖期間，其上會產(chǎn)生一定的感應(yīng)電勢。由于F電極與其兩側(cè)的X、Y電極的間距很小，因而在這兩個(gè)間隙處容易首先產(chǎn)生放電。在它們的導(dǎo)引作用下，引起X、Y之間的長間隙放電，從而可降低PDP所需的維持電壓。
6 其他
包括邏輯控制部分、主芯板等，都需要充分考慮降低無用功耗的問題，例如，可以在邏輯控制部分采用門控時(shí)鐘的方式，待機(jī)狀態(tài)下關(guān)閉一切內(nèi)部寄存器的動作，以此達(dá)到消除無用功耗的目的。
綜合以上分析，可以看到，降低PDP功耗可以從多個(gè)角度考慮，正確的做法是多管齊下，齊頭并進(jìn)，從電源、驅(qū)動方式、熒光粉材料、放電室結(jié)構(gòu)和新型高壓工藝等多方面著手，以求達(dá)到最大程度的效率提高。
評論