负载电容驱动器及其驱动方法技术

本发明专利技术提出了负载电容驱动器及其驱动方法，利用电感对负载电容进行多步驱动充电，由于多步驱动充电近似恒流充电，充电过程中，在电流回路内部串联寄生电阻上消耗的功率可以更小，因此可以提高效率。由于多步驱动充电可以采用小电感，因此可以使电感体积减小甚至与集成电路一起集成在一起。由于小电感电流建立的时间短，因此可以获得更快的驱动速度，本发明专利技术能快速、高效地对负载电容器进行驱动，同时，需要的电感量较小，可以节省成本，缩小体积。使此电感的片上集成变为可能，进一步节省成本以及缩小驱动器体积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及负载电容驱动领域，尤其涉及一种负载电容驱动器及其驱动方法。
技术介绍
在一些应用场合，如等离子显示器驱动以及数据传输驱动等场合。通常需要把负载电容从低电平驱动到高电平，然后再将负载电容低阻维持在高电平上；此外，还需要将负载电容上的电荷释放掉，然后再将负载电容维持在低阻低电平上。然而，这一过程会消耗大量的电能。常规的负载电容驱动实现方法是直接用电源把负载电容驱高并维持在高电平，低电平时需要把负载电容对地短接放电再进行维持。采用上述负载电容驱动方式，在电源直接将负载电容从低电平驱动到高电平的过程中，会有一半左右的能量消耗在电流通路的寄生电阻上。当负载电容直接对地放电时，其上的能量会全部消耗在电流通路的寄生电阻上。因此，上述使用电源直接对负载电容进行驱动的方法十分浪费电能。现有技术中为了解决电能过于浪费的问题，通常是利用LC(电感-负载电容)一次振荡把负载电容驱动到高电平并维持在低阻高电平状态，然后再LC一次振荡把负载电容上的能量全部回收并维持在低阻低电平状态。该种做法虽然解决了常规方法低效的问题，但还存在驱动速率较慢、效率较低及电感较大等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种负载电容驱动器及其驱动方法，能够避免电能浪费、提高驱动速度，并节约成本。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种负载电容驱动器，包括：第一充电回路，包括电源及电感，所述电感正端与所述电源正极相连，所述电感负端接地；负载电容驱动回路，包括所述电感及负载电容，所述负载电容正极与所电感负端相连，所述电感正端接地；第二充电回路，包括所述电源及电感，所述电感负端与所述电源正极相连，所述电感正端接地；电能回收回路，包括所述电源、电感及负载电容，所述电感正端与所述电源正极相连，所述电感负端与所述负载电容正端相连；多个控制开关，所述控制开关分别连接在所述第一充电回路、负载电容驱动回路、第二充电回路、高电平维持回路、电能回收回路及低电平维持回路中；电流检测单元，所述电流检测单元与所述电感正端相连；电压检测单元，所述电压检测单元与所述负载电容正端相连；及开关控制单元，所述开关控制单元与所述控制开关、电流检测单元及电压检测单元均相连。进一步的，在所述的负载电容驱动器中，还包括高电平维持回路和低电平维持回路，所述高电平维持回路包括所述电源及负载电容，所述负载电容正端与所述电源的正极相连；所述低电平维持回路包括所述负载电容，所述负载电容正端接地。进一步的，在所述的负载电容驱动器中，所述控制开关为5个，分别为第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关及第五控制开关，所述第一控制开关连接于所述电源正极与电感正端之间，所述电感正端通过所述第二控制开关接地，所述第三控制开关连接与所述电源正极和电感负端之间，所述电感负端通过所述第四控制开关接地，所述第五控制开关连接在所述电感负端和负载电容正端之间。进一步的，在所述的负载电容驱动器中，所述电感正端与所述电源正极之间串联一电阻。本专利技术还提出了一种负载电容驱动方法，采用如上文所述的负载电容驱动器，包括步骤：所述负载电容为初始状态，所述初始状态为所述负载电容正端接地；步骤P1：当所述开关控制单元的输入信号由低电平跳变为高电平时，由所述开关控制单元控制所述控制开关仅使所述第一充电回路导通对所述电感进行充电，直至所述电流检测单元检测到所述电感电流达到最大预设电流值Imax；步骤P2：当步骤P1结束时，由所述开关控制单元控制所述控制开关仅使所述负载电容驱动回路导通由所述电感对所述负载电容进行充电，直至所述电流检测单元检测到所述电感电流达到最小预设电流值Imin，其中最小预设电流值Imin小于最大预设电流值Imax；步骤P3：当步骤P2结束时，重复步骤P1和步骤P2，直至所述电压检测单元检测到所述负载电容电压达到预设电压VE；步骤P4：当步骤P3结束时，所述电感中剩余电流为Imid1，由所述开关控制单元控制所述控制开关使第二充电回路导通，所述第二充电回路使所述电感负端与所述电源正极相连，直至所述电流检测单元检测到所述电感电流为0；步骤P5：当步骤P4结束后，直至所述开关控制单元的输入信号由高电平跳变为低电平时，由所述开关控制单元控制所述控制开关仅使第二充电回路导通，对所述电感进行反向充电，直至所述电流检测单元检测到所述电感电流达到最大预设电流值Imax；步骤P6：当步骤P5结束时，由所述开关控制单元控制所述控制开关仅使所述电能回收回路导通，使所述负载电容通过所述电感进行放电，直至所述电感电流达到最小预设电流值Imin；步骤P7：当步骤P6结束时，重复步骤P5和步骤P6，直至所述电压检测单元检测到所述负载电容电压降低为地；步骤P8：当步骤P7结束时，所述电感中的电流为Imid2，由所述开关控制单元控制所述控制开关使所述第一充电回路导通，所述第一充电回路使所述电感正端与所述电源正极相连，直至所述电流检测单元检测到所述电感电流为0。进一步的，在所述的负载电容驱动方法中，所述负载电容驱动器包括高电平维持回路和低电平维持回路，所述高电平维持回路包括所述电源及负载电容，所述负载电容正端与所述电源的正极相连；所述低电平维持回路包括所述负载电容，所述负载电容正端接地。进一步的，在所述的负载电容驱动方法中，在步骤P4中，在使所述第二充电回路导通的同时，还使所述高电平维持回路导通，所述高电平维持回路使所述负载电容正端与所述电源正极相连。进一步的，在所述的负载电容驱动方法中，当步骤P4结束后，由所述开关控制单元控制所述控制开关仅使所述高电平维持回路导通。进一步的，在所述的负载电容驱动方法中，当步骤P7结束时，在使所述第一充电回路导通的同时，还使所述低电平维持回路导通，所述低电平维持回路使所述负载电容正端接地。进一步的，在所述的负载电容驱动方法中，当步骤P8结束时，还包括步骤P9，由所述开关控制单元控制所述控制开关仅使所述低电平维持回路导通，使所述负载电容维持在初始状态。进一步的，在所述的负载电容驱动方法中，所述控制开关为5个，分别为第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关及第五控制开关，所述第一控制开关连接于所述电源正极与电感正端之间，所述电感正端通过所述第二控制开关接地，所述第三控制开关连接与所述电源正极和电感负端之间，所述电感负端通过所述第四控制开关接地，所述第五控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负载电容驱动器，其特征在于，包括：第一充电回路，包括电源及电感，所述电感正端与所述电源正极相连，所述电感负端接地；负载电容驱动回路，包括所述电感及负载电容，所述负载电容正极与所电感负端相连，所述电感正端接地；第二充电回路，包括所述电源及电感，所述电感负端与所述电源正极相连，所述电感正端接地；电能回收回路，包括所述电源、电感及负载电容，所述电感正端与所述电源正极相连，所述电感负端与所述负载电容正端相连；多个控制开关，所述控制开关分别连接在所述第一充电回路、负载电容驱动回路、第二充电回路、高电平维持回路、电能回收回路及低电平维持回路中；电流检测单元，所述电流检测单元与所述电感正端相连；电压检测单元，所述电压检测单元与所述负载电容正端相连；及开关控制单元，所述开关控制单元与所述控制开关、电流检测单元及电压检测单元均相连。

【技术特征摘要】
1.一种负载电容驱动器，其特征在于，包括：
第一充电回路，包括电源及电感，所述电感正端与所述电源正极相连，所
述电感负端接地；
负载电容驱动回路，包括所述电感及负载电容，所述负载电容正极与所电
感负端相连，所述电感正端接地；
第二充电回路，包括所述电源及电感，所述电感负端与所述电源正极相连，
所述电感正端接地；
电能回收回路，包括所述电源、电感及负载电容，所述电感正端与所述电
源正极相连，所述电感负端与所述负载电容正端相连；
多个控制开关，所述控制开关分别连接在所述第一充电回路、负载电容驱
动回路、第二充电回路、高电平维持回路、电能回收回路及低电平维持回路中；
电流检测单元，所述电流检测单元与所述电感正端相连；
电压检测单元，所述电压检测单元与所述负载电容正端相连；及
开关控制单元，所述开关控制单元与所述控制开关、电流检测单元及电压
检测单元均相连。
2.如权利要求1所述的负载电容驱动器，其特征在于，还包括高电平维持
回路和低电平维持回路，所述高电平维持回路包括所述电源及负载电容，所述
负载电容正端与所述电源的正极相连；所述低电平维持回路包括所述负载电容，
所述负载电容正端接地。
3.如权利要求2所述的负载电容驱动器，其特征在于，所述控制开关为5
个，分别为第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关及第
五控制开关，所述第一控制开关连接于所述电源正极与电感正端之间，所述电
感正端通过所述第二控制开关接地，所述第三控制开关连接与所述电源正极和
电感负端之间，所述电感负端通过所述第四控制开关接地，所述第五控制开关
连接在所述电感负端和负载电容正端之间。
4.如权利要求1所述的负载电容驱动器，其特征在于，所述电感正端与所
述电源正极之间串联一电阻。
5.一种负载电容驱动方法，采用如权利要求1所述的负载电容驱动器，其
特征在于，包括步骤：
所述负载电容为初始状态，所述初始状态为所述负载电容正端接地；
步骤P1：当所述开关控制单元的输入信号由低电平跳变为高电平时，由所
述开关控制单元控制所述控制开关仅使所述第一充电回路导通对所述电感进行
充电，直至所述电流检测单元检测到所述电感电流达到最大预设电流值Imax；
步骤P2：当步骤P1结束时，由所述开关控制单元控制所述控制开关仅使所
述负载电容驱动回路导通由所述电感对所述负载电容进行充电，直至所述电流
检测单元检测到所述电感电流达到最小预设电流值Imin，其中最小预设电流值Imin小于最大预设电流值Imax；
步骤P3：当步骤P2结束时，重复步骤P1和步骤P2，直至所述电压检测单
元检测到所述负载电容电压达到预设电压VE；
步骤P4：当步骤P3结束时，所述电感中剩余电流为Imid1，由所述开关控制
单元控制所述控制开关使第二充电回路导通，所述第二充电回路使所述电感负
端与所述电源正极相连，直至所述电流检测单元检测到所述电感电流为0；
步骤P5：当步骤P4结束后，直至所述开关控制单元的输入信号由高电平跳
变为低电平时，由所述开关控制单元控制所述控制开关仅使第二充电回路导通，
对所述电感进行反向充电，直至所述电流检测单元检测到所述电感电流达到最

【专利技术属性】
技术研发人员：陈锋，
申请(专利权)人：杭州硅星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33