专利名称：半导体管芯的el驱动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电致发光(EL)灯的电池操作的电源，并特别涉及能够在相对小的管芯中实现的EL驱动器电路。
EL灯基本上是一个电容器，其一为透明的两个导电电极之间具有一电介质层。电介质层可包括磷光粉，或可能有与电介质层相邻的磷光粉分开的层。在存在使用很小电流的强电场时磷光粉发光。因为EL灯是一电容器，必须向电极施加交变电流以引起磷光发光，否则电容器充电到所施加的电压，通过EL灯的电流停止，且灯停止产生光。
在便携式电子装置，汽车显示器和其它电源为低压电池的应用中，EL灯通过一把直流电转换为交流电的驱动器供电。为了使EL灯充分发光，需要超过大约一千伏的峰值到峰值的电压。实际的电压依赖于灯的结构，并特别是磷光粉内的场强。
先有技术公开了几种类型的驱动器，包括具有与开关晶体管串联的电感器的升压电路。通过电感器的电流引起能量储存在围绕电感器的磁场中。当电流突然切断时，感应的磁场崩溃，产生高压脉冲。通过电感器的电压正比于L·di/dt。这样，高电流的低压被转换为低电流的高压。灯的电压由来自升压电路的一系列高频高压脉冲激发。
通过升压产生的直流电必须转换为低频(200-2000Hz)交流电，以便对EL灯供电。以内已知以这种方式切换电感器或EL灯以产生通过灯的交变电流。
业内已知这提供用于带有升压反相器的EL灯，用于存储高压的电容器，以及连接到存储电容器H-桥输出；参见U.S.Patent5,463,283(Sanderson)。在这一专利中还公开了在H-桥的高侧使用恒定电流源。一个恒定电流源用于桥的每一半。
业内已知使用一系列连接的电阻器和晶体管作为放电电路；参见U.S.Patent 5,982,105(Master)。已知EL灯在极性反相时由于灯突然的放电能够产生听觉噪声。突然放电还引起会缩短灯寿命的电流尖峰流过灯。还知道控制通过EL灯的放电电流以尽可能减小由灯产生的噪声；例如，U.S.Patent 5,789,870(Remson)及U.S.Patent6,038,153(Andersson等)。还知道在对灯充电之前使EL灯放电；参见Sanderson专利和U.S.Patent 6,087,863(Aflatouni)。
市售的驱动器使用一对被控制的电流装置，用于使灯放电达最小的时间周期，因而降低由EL灯所产生的噪声。与使EL灯放电相关的功率尖峰对放电装置强烈加压。结果是，该装置制造得很坚固，使得在其上实现驱动器的半导体管芯对于许多小封装例如已知的MSOP(微小轮廓塑料〔来说太大，这种封装是SOP封装的四分之一大小。MSOP封装的尺寸大约三毫米乘五毫米。
业内已知使开关晶体管在分开的管芯上就位以减管芯的尺寸，例如参见U.S.Patent 5,780,975(Krafcik)及5,828,205(Byrne)。在Krafcik的专利中，公开了升压电路中开关晶体管之一与组成驱动器其余部分的管芯分开。在Byrne专利中，公开了调节器中的调整(pass)晶体管是外部的。
于是就以上来看，本发明的目的是要使用于EL灯的驱动器的芯片上放电装置的尺寸最小化。
本发明的另一目的是要在非常小的半导体封装中提供一种高功率EL驱动器。
本发明的进一步的目的是要提供一种MSOP封装中的EL驱动器。
本发明的另一目的是要免除放电装置之一，从而进一步减管芯的尺寸。
本发明的另一目的是要对灯的电流提供一种外部通路，从而进一步降低实现驱动器管芯的尺寸。
本发明的概述以上的目的在本发明中得到实现，其中用于EL灯的驱动器包括电压升压电路和具有AC对角线和DC对角线的H-桥输出。EL灯跨接在AC对角线。根据本发明的一种方式，电流通路与DC对角线串联并限制通过EL灯的电流。根据本发明的另一方式，电流通路在实现驱动器的半导体装置的外部。
附图的简要说明参照附图考虑以下详细的描述能够获得对本发明更为完全的理解，其中
图1是包括升压电路及H-桥输出的已知发明者的示意图；图2是重新绘制的图1，表示本征或寄生二极管；以及图3是根据本发明优选实施例构成的放电电路示意图。
本发明的详细说明图1是基于以上指认的Sanderson专利的示意图。驱动器10包括一电感升压和一个H-桥输出。电感升压包括与开关晶体管12串联在低压电源(+)与接地之间的电感器11。输入14上的脉冲引起晶体管12接通和断开，产生一系列高压脉冲，这些脉冲由二极管15耦合到可选存储电容器16。电容器16的端头形成高压轨线(rail)17和共用轨线18。H-桥输出包括连接在高压轨线17和共用轨线18之间的场效应晶体管(FET)21，22，23，及24。H-桥的AC对角线连接到EL灯20。恒定电流源26和27由一适当的脉冲源(未示出)在输入29上控制。电源26和27限制通过桥电路每一侧的电流。
用于操纵驱动器10的控制电路(未示出)同时接通FET 21和24对EL灯充电到第一极性。FET 21和24断开并然后FET 22和23接通使EL灯20通过FET 23放电，然后使灯反极性充电。FET 22和23断开且FET21和24接通，使EL灯20通过FET 24放电，并然后使灯充电到第一极性，重复该过程。
在Sanderson专利中有某些巧妙之处没有被特别开发。如业内所知，双极性晶体管和FET晶体管是功能上不同的器件。最明显的不同在于，双极性晶体管是电流驱动的，而FET是电压驱动的。还知道的特性是当由相对大的电压驱动时，源-漏电流基本上与源-漏电压无关，即FET成为不变的电流源。这样，如Sanderson专利中所公开的，源极26和27是n-通道，耗尽模式MOSFET驱动到不变电流模式。FET的特性还有就是具有耦合源极与漏极的寄生二极管。对于n-通道器件，源极是二极管的阳极。对于p-通道器件，源极是二极管的阴极。这样，例如如果EL灯20左侧被正向充电，则当晶体管23接通时，灯通过晶体管23与晶体管24的寄生二极管放电，产生特性指数放电曲线。Sanderson专利公开了被调节的升压电路，它具有断开充电循环之间升压的作用。最后，不变电流源26和27的存在实质上需要使用存储电容器16，否则它是可选的。
图2是图1的重新绘制，表示FET的类型和寄生二极管。
图3是本发明的一优选实施例的示意图。在这一实施例中，H-桥的DC对角线与的晶体管41和晶体管42串联在电源43和共用或接地之间。这样，电流通路也是充电通路的一部分。当开关51和53闭合时，灯56充电到第一极性。在第一充电周期之后，开关51和53打开且开关54闭合，使EL灯56通过晶体管41、电阻器42及二极管58放电。当开关52和54闭合时，灯56充电到相反极性。在第二充电周期之后，开关52和54打开且开关53闭合，使EL灯通过晶体管41、电阻器42及二极管59放电。
二极管58和59极性相反并串联在包括开关51、52、53和54的H-桥的AC对角线之间。二极管的阳极连接在一起并接地。晶体管41的基极连接到基准电压，即相对固定的电压。这样晶体管41上的基极-发射极电压随通过晶体管的电流的变化，使得在充电和放电期间相对不变的电流流过。
如果需要，晶体管41的基极可连接到电源43，消除了对一个引线的需要。否则与不包括本发明的装置相比，需要两个附加的引线。一个引线是H-桥的DC对角线一端，而另一引线用于到晶体管41基极的控制信号。二极管58和59如同开关51，52，53和54那样是内部的。这些开关可以是双极性晶体管，场效应晶体管，或硅可控开关，诸如SCR。
图3中所示的整个电路可可以在一单个集成电路中实现。如果这样，管芯面积节省的结果是来自这样的事实，即使用一单个的晶体管代替了如先有技术中那样的两个晶体管。晶体管规格主要由峰值功率确定，这对于本发明中使用的放电装置与对于先有技术中使用的放电装置相同。通过晶体管41的平均功率两倍以先有技术(因为只有一个晶体管)，但这对管芯尺寸影响很小。
在本发明的一个实施例中，电流通路在组成驱动器的其余部分的IC外部，因而从组成驱动器的管芯去除了两个相对大的晶体管。管芯能够明显小于先有技术。不论内部或外部，电流通路最好提供恒定电流，即，即包括一源器件并可只包括一有源器件(没有串联电阻器)。
这样本发明使用于EL灯的驱动器中的芯片上放电装置尺寸最小化，在很小的管芯中提供了高压EL驱动器，适用于MSOP封装。根据本发明的另一方式，对灯电流提供了一个外部通路，从而进一步降低了实现驱动器的小电流片的尺寸，并降低了驱动器的功耗。
这样已经对本发明进行了说明，对于业内专业人员来说明显的是在本发明的范围内可作出各种修改。例如，可使用任何类型的半导体开关例 SCR双极性晶体管，或FET，实现本发明。如果使用FET，可利用FET的某些特性的优势简化电路。例如晶体管41和晶体管42可由单个的以恒定电流方式驱动的FET代替。串联电流通路能够连接在H-桥DC对角线任何一端；即串联电流通路可以是一个电流源或电流宿。这里所使用的电流“通路”是指功耗元件或功耗元件组，并不是指基本上为零电阻的纯导体。本发明涉及的是用于EL灯的H-桥部分。这样，本发明可用于任何“前端”，例如带有或没有调节的升压电路，或连接到AC源的整流桥。
权利要求
1.在包含电压升压电路和H-桥输出的一种集成电路中，所述H-桥输出具有AC对角线和DC对角线，改进包括电流通路与所述DC对角线串联，用于控制通过所述AC对角线的电流。
2.如权利要求1中所述集成电路，其中所述电流通路连接在所述DC对角线和接地之间。
3.如权利要求1中所述集成电路，其中所述电流通路包含一晶体管和串联的电阻器。
4.如权利要求3中所述集成电路，其中所述晶体管连接在所述晶体管和接地之间，且所述晶体管作为恒定电流宿。
5.如权利要求1中所述集成电路，还包括一对极性相反串联跨接在所述AC对角线的二极管。
6.如权利要求1中所述集成电路，其中所述电流通路在所述集成电路的外部。
7.如权利要求1中所述集成电路，其中还包括一连接到所述AC对角线的电致发光的灯。
全文摘要
用于EL灯(56)的驱动器包括一电压增强电路和具有一AC对角线和DC对角线的一H－桥(51，52，53，54)输出。EL灯通过AC对角线连接。电流通路(41，42)与DC对角线串联并限制通过EL灯的电流。电流通路是对实现该驱动器的半导体器件的内部或外部。
文档编号H05B41/282GK1528108SQ02806498
公开日2004年9月8日 申请日期2002年3月6日 优先权日2001年3月14日
发明者罗伯特·A·金伯尔, 罗伯特 A 金伯尔 申请人:德雷尔公司