專利名稱：半導體管芯的el驅動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于電致發(fā)光(EL)燈的電池操作的電源，并特別涉及能夠在相對小的管芯中實現(xiàn)的EL驅動器電路。
EL燈基本上是一個電容器，其一為透明的兩個導電電極之間具有一電介質層。電介質層可包括磷光粉，或可能有與電介質層相鄰的磷光粉分開的層。在存在使用很小電流的強電場時磷光粉發(fā)光。因為EL燈是一電容器，必須向電極施加交變電流以引起磷光發(fā)光，否則電容器充電到所施加的電壓，通過EL燈的電流停止，且燈停止產(chǎn)生光。
在便攜式電子裝置，汽車顯示器和其它電源為低壓電池的應用中，EL燈通過一把直流電轉換為交流電的驅動器供電。為了使EL燈充分發(fā)光，需要超過大約一千伏的峰值到峰值的電壓。實際的電壓依賴于燈的結構，并特別是磷光粉內的場強。
先有技術公開了幾種類型的驅動器，包括具有與開關晶體管串聯(lián)的電感器的升壓電路。通過電感器的電流引起能量儲存在圍繞電感器的磁場中。當電流突然切斷時，感應的磁場崩潰，產(chǎn)生高壓脈沖。通過電感器的電壓正比于L·di/dt。這樣，高電流的低壓被轉換為低電流的高壓。燈的電壓由來自升壓電路的一系列高頻高壓脈沖激發(fā)。
通過升壓產(chǎn)生的直流電必須轉換為低頻(200-2000Hz)交流電，以便對EL燈供電。以內已知以這種方式切換電感器或EL燈以產(chǎn)生通過燈的交變電流。
業(yè)內已知這提供用于帶有升壓反相器的EL燈，用于存儲高壓的電容器，以及連接到存儲電容器H-橋輸出；參見U.S.Patent5,463,283(Sanderson)。在這一專利中還公開了在H-橋的高側使用恒定電流源。一個恒定電流源用于橋的每一半。
業(yè)內已知使用一系列連接的電阻器和晶體管作為放電電路；參見U.S.Patent 5,982,105(Master)。已知EL燈在極性反相時由于燈突然的放電能夠產(chǎn)生聽覺噪聲。突然放電還引起會縮短燈壽命的電流尖峰流過燈。還知道控制通過EL燈的放電電流以盡可能減小由燈產(chǎn)生的噪聲；例如，U.S.Patent 5,789,870(Remson)及U.S.Patent6,038,153(Andersson等)。還知道在對燈充電之前使EL燈放電；參見Sanderson專利和U.S.Patent 6,087,863(Aflatouni)。
市售的驅動器使用一對被控制的電流裝置，用于使燈放電達最小的時間周期，因而降低由EL燈所產(chǎn)生的噪聲。與使EL燈放電相關的功率尖峰對放電裝置強烈加壓。結果是，該裝置制造得很堅固，使得在其上實現(xiàn)驅動器的半導體管芯對于許多小封裝例如已知的MSOP(微小輪廓塑料〔來說太大，這種封裝是SOP封裝的四分之一大小。MSOP封裝的尺寸大約三毫米乘五毫米。
業(yè)內已知使開關晶體管在分開的管芯上就位以減管芯的尺寸，例如參見U.S.Patent 5,780,975(Krafcik)及5,828,205(Byrne)。在Krafcik的專利中，公開了升壓電路中開關晶體管之一與組成驅動器其余部分的管芯分開。在Byrne專利中，公開了調節(jié)器中的調整(pass)晶體管是外部的。
于是就以上來看，本發(fā)明的目的是要使用于EL燈的驅動器的芯片上放電裝置的尺寸最小化。
本發(fā)明的另一目的是要在非常小的半導體封裝中提供一種高功率EL驅動器。
本發(fā)明的進一步的目的是要提供一種MSOP封裝中的EL驅動器。
本發(fā)明的另一目的是要免除放電裝置之一，從而進一步減管芯的尺寸。
本發(fā)明的另一目的是要對燈的電流提供一種外部通路，從而進一步降低實現(xiàn)驅動器管芯的尺寸。
本發(fā)明的概述以上的目的在本發(fā)明中得到實現(xiàn)，其中用于EL燈的驅動器包括電壓升壓電路和具有AC對角線和DC對角線的H-橋輸出。EL燈跨接在AC對角線。根據(jù)本發(fā)明的一種方式，電流通路與DC對角線串聯(lián)并限制通過EL燈的電流。根據(jù)本發(fā)明的另一方式，電流通路在實現(xiàn)驅動器的半導體裝置的外部。
附圖的簡要說明參照附圖考慮以下詳細的描述能夠獲得對本發(fā)明更為完全的理解，其中

圖1是包括升壓電路及H-橋輸出的已知發(fā)明者的示意圖；圖2是重新繪制的圖1，表示本征或寄生二極管；以及圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例構成的放電電路示意圖。
本發(fā)明的詳細說明圖1是基于以上指認的Sanderson專利的示意圖。驅動器10包括一電感升壓和一個H-橋輸出。電感升壓包括與開關晶體管12串聯(lián)在低壓電源(+)與接地之間的電感器11。輸入14上的脈沖引起晶體管12接通和斷開，產(chǎn)生一系列高壓脈沖，這些脈沖由二極管15耦合到可選存儲電容器16。電容器16的端頭形成高壓軌線(rail)17和共用軌線18。H-橋輸出包括連接在高壓軌線17和共用軌線18之間的場效應晶體管(FET)21，22，23，及24。H-橋的AC對角線連接到EL燈20。恒定電流源26和27由一適當?shù)拿}沖源(未示出)在輸入29上控制。電源26和27限制通過橋電路每一側的電流。
用于操縱驅動器10的控制電路(未示出)同時接通FET 21和24對EL燈充電到第一極性。FET 21和24斷開并然后FET 22和23接通使EL燈20通過FET 23放電，然后使燈反極性充電。FET 22和23斷開且FET21和24接通，使EL燈20通過FET 24放電，并然后使燈充電到第一極性，重復該過程。
在Sanderson專利中有某些巧妙之處沒有被特別開發(fā)。如業(yè)內所知，雙極性晶體管和FET晶體管是功能上不同的器件。最明顯的不同在于，雙極性晶體管是電流驅動的，而FET是電壓驅動的。還知道的特性是當由相對大的電壓驅動時，源-漏電流基本上與源-漏電壓無關，即FET成為不變的電流源。這樣，如Sanderson專利中所公開的，源極26和27是n-通道，耗盡模式MOSFET驅動到不變電流模式。FET的特性還有就是具有耦合源極與漏極的寄生二極管。對于n-通道器件，源極是二極管的陽極。對于p-通道器件，源極是二極管的陰極。這樣，例如如果EL燈20左側被正向充電，則當晶體管23接通時，燈通過晶體管23與晶體管24的寄生二極管放電，產(chǎn)生特性指數(shù)放電曲線。Sanderson專利公開了被調節(jié)的升壓電路，它具有斷開充電循環(huán)之間升壓的作用。最后，不變電流源26和27的存在實質上需要使用存儲電容器16，否則它是可選的。
圖2是圖1的重新繪制，表示FET的類型和寄生二極管。
圖3是本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的示意圖。在這一實施例中，H-橋的DC對角線與的晶體管41和晶體管42串聯(lián)在電源43和共用或接地之間。這樣，電流通路也是充電通路的一部分。當開關51和53閉合時，燈56充電到第一極性。在第一充電周期之后，開關51和53打開且開關54閉合，使EL燈56通過晶體管41、電阻器42及二極管58放電。當開關52和54閉合時，燈56充電到相反極性。在第二充電周期之后，開關52和54打開且開關53閉合，使EL燈通過晶體管41、電阻器42及二極管59放電。
二極管58和59極性相反并串聯(lián)在包括開關51、52、53和54的H-橋的AC對角線之間。二極管的陽極連接在一起并接地。晶體管41的基極連接到基準電壓，即相對固定的電壓。這樣晶體管41上的基極-發(fā)射極電壓隨通過晶體管的電流的變化，使得在充電和放電期間相對不變的電流流過。
如果需要，晶體管41的基極可連接到電源43，消除了對一個引線的需要。否則與不包括本發(fā)明的裝置相比，需要兩個附加的引線。一個引線是H-橋的DC對角線一端，而另一引線用于到晶體管41基極的控制信號。二極管58和59如同開關51，52，53和54那樣是內部的。這些開關可以是雙極性晶體管，場效應晶體管，或硅可控開關，諸如SCR。
圖3中所示的整個電路可可以在一單個集成電路中實現(xiàn)。如果這樣，管芯面積節(jié)省的結果是來自這樣的事實，即使用一單個的晶體管代替了如先有技術中那樣的兩個晶體管。晶體管規(guī)格主要由峰值功率確定，這對于本發(fā)明中使用的放電裝置與對于先有技術中使用的放電裝置相同。通過晶體管41的平均功率兩倍以先有技術(因為只有一個晶體管)，但這對管芯尺寸影響很小。
在本發(fā)明的一個實施例中，電流通路在組成驅動器的其余部分的IC外部，因而從組成驅動器的管芯去除了兩個相對大的晶體管。管芯能夠明顯小于先有技術。不論內部或外部，電流通路最好提供恒定電流，即，即包括一源器件并可只包括一有源器件(沒有串聯(lián)電阻器)。
這樣本發(fā)明使用于EL燈的驅動器中的芯片上放電裝置尺寸最小化，在很小的管芯中提供了高壓EL驅動器，適用于MSOP封裝。根據(jù)本發(fā)明的另一方式，對燈電流提供了一個外部通路，從而進一步降低了實現(xiàn)驅動器的小電流片的尺寸，并降低了驅動器的功耗。
這樣已經(jīng)對本發(fā)明進行了說明，對于業(yè)內專業(yè)人員來說明顯的是在本發(fā)明的范圍內可作出各種修改。例如，可使用任何類型的半導體開關例 SCR雙極性晶體管，或FET，實現(xiàn)本發(fā)明。如果使用FET，可利用FET的某些特性的優(yōu)勢簡化電路。例如晶體管41和晶體管42可由單個的以恒定電流方式驅動的FET代替。串聯(lián)電流通路能夠連接在H-橋DC對角線任何一端；即串聯(lián)電流通路可以是一個電流源或電流宿。這里所使用的電流“通路”是指功耗元件或功耗元件組，并不是指基本上為零電阻的純導體。本發(fā)明涉及的是用于EL燈的H-橋部分。這樣，本發(fā)明可用于任何“前端”，例如帶有或沒有調節(jié)的升壓電路，或連接到AC源的整流橋。
權利要求
1.在包含電壓升壓電路和H-橋輸出的一種集成電路中，所述H-橋輸出具有AC對角線和DC對角線，改進包括電流通路與所述DC對角線串聯(lián)，用于控制通過所述AC對角線的電流。
2.如權利要求1中所述集成電路，其中所述電流通路連接在所述DC對角線和接地之間。
3.如權利要求1中所述集成電路，其中所述電流通路包含一晶體管和串聯(lián)的電阻器。
4.如權利要求3中所述集成電路，其中所述晶體管連接在所述晶體管和接地之間，且所述晶體管作為恒定電流宿。
5.如權利要求1中所述集成電路，還包括一對極性相反串聯(lián)跨接在所述AC對角線的二極管。
6.如權利要求1中所述集成電路，其中所述電流通路在所述集成電路的外部。
7.如權利要求1中所述集成電路，其中還包括一連接到所述AC對角線的電致發(fā)光的燈。
全文摘要
用于EL燈(56)的驅動器包括一電壓增強電路和具有一AC對角線和DC對角線的一H－橋(51，52，53，54)輸出。EL燈通過AC對角線連接。電流通路(41，42)與DC對角線串聯(lián)并限制通過EL燈的電流。電流通路是對實現(xiàn)該驅動器的半導體器件的內部或外部。
文檔編號H05B41/282GK1528108SQ02806498
公開日2004年9月8日 申請日期2002年3月6日 優(yōu)先權日2001年3月14日
發(fā)明者羅伯特·A·金伯爾, 羅伯特 A 金伯爾 申請人:德雷爾公司