(57)【要約】【解決手段】開示される双方向スイッチ（２０）は、第１および第２の半導体スイッチング素子（２２）と、これらのスイッチング素子に直列に接続されることによって直列回路を形成する電流センサ（ＲＳ）と、これら第１および第２のスイッチング素子がほぼ同時にオン・オフされるようにこれら第１および第２のスイッチング素子のオン・オフ操作を制御する駆動回路（３０）であって、制御入力に応じてこれら第１および第２のスイッチング素子をオンにしたり電流センサの電流がほぼゼロ電流近くまで低下する際にこれら第１および第２のスイッチング素子をオフにしたりする駆動回路と、を備える。また、このような双方向スイッチ（２０）を用いたプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）用の放電サステイン駆動回路も開示される。【選択図】図４Ａ
2007516649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
双方向スイッチであって、
第１および第２の半導体スイッチング素子と、
前記スイッチング素子に直列に接続されることによって直列回路を形成する電流センサと、
前記第１および第２のスイッチング素子がほぼ同時にオン・オフされるように、前記第１および第２のスイッチング素子のオン・オフ操作を制御するための駆動回路であって、制御入力に応じて前記第１および第２のスイッチング素子をオンにしたり前記電流センサの電流がほぼゼロ電流近くまで低下する際に前記第１および第２のスイッチング素子をオフにしたりする駆動回路と、
を備える双方向スイッチ。
【請求項２】
請求項１に記載の双方向スイッチであって、
前記電流センサは検出抵抗である、双方向スイッチ。
【請求項３】
請求項１に記載の双方向スイッチであって、
前記第１および第２のスイッチング素子は、
ａ）前記制御入力が状態を変化させること、または
ｂ）前記電流センサを流れる電流がほぼゼロ電流まで低下すること
のうち、最初に生じる方に応じてオフになる、双方向スイッチ。
【請求項４】
請求項１に記載の双方向スイッチであって、
前記駆動回路は、前記電流センサに結合された電流検出入力を有し、更に、前記電流センサにおける電流ゼロクロス点を双方向に検出するためのレベルシフト回路を含む、双方向スイッチ。
【請求項５】
プラズマディプレイ装置用の放電サステイン駆動回路であって、
前記プラズマディプレイ装置にかかるＤＣバス電圧の切り換えを行うための第１のトランジスタスイッチング回路と、
蓄積容量と、
少なくとも１つのインダクタと、
第１および第２の双方向スイッチング回路であって、互いに直列に結合されるとともに前記第１のトランジスタスイッチング回路に結合され、前記少なくとも１つのインダクタを通じて前記プラズマディプレイ装置から前記蓄積容量に電荷を移動させたり前記プラズマディプレイ装置に戻したりする第１および第２の双方向スイッチング回路と、
前記双方向スイッチング回路用のコントローラであって、前記双方向スイッチング回路が前記蓄積容量の電荷を受け取ったりその電荷を逆充電方向に前記プラズマディプレイ装置に戻したりするように、前記双方向スイッチング回路を制御するコントローラと、
を備える放電サステイン駆動回路。
【請求項６】
請求項５に記載の放電サステイン駆動回路であって、
前記第１のトランジスタスイッチング回路は、フルブリッジトランジスタスイッチング回路である、放電サステイン駆動回路。
【請求項７】
請求項５に記載の放電サステイン駆動回路であって、
前記蓄積容量は、単数の蓄積コンデンサである、または並列に接続された複数の蓄積コンデンサである、放電サステイン駆動回路。
【請求項８】
請求項５に記載の放電サステイン駆動回路であって、
前記双方向スイッチング回路は、それぞれ電流センサを含み、自身を流れる電流がほぼゼロであるときにオフになる、放電サステイン駆動回路。
【請求項９】
請求項５に記載の放電サステイン駆動回路であって、
前記双方向スイッチング回路は、それぞれ、ほぼ同時にオンにされる２つの直列接続された半導体スイッチを含む、放電サステイン駆動回路。
【請求項１０】
請求項９に記載の放電サステイン駆動回路であって、更に、
前記半導体スイッチに直列の電流センサを備える放電サステイン駆動回路。
【請求項１１】
請求項１０に記載の放電サステイン駆動回路であって、
前記電流センサは抵抗である、放電サステイン駆動回路。
【請求項１２】
請求項５に記載の放電サステイン駆動回路であって、
前記少なくとも１つのインダクタは、前記双方向スイッチング回路の両方に直列の第１および第２のインダクタであり、前記蓄積容量は、双方向スイッチング回路の一方と前記第２のインダクタとの直列接続に並列に接続される、放電サステイン駆動回路。
【請求項１３】
請求項５に記載の放電サステイン駆動回路であって、
前記少なくとも１つのインダクタは、前記蓄積容量とともに直列回路を形成するように接続され、前記蓄積容量と前記少なくとも１つのインダクタとの前記直列回路は、前記双方向スイッチング回路の一方に並列に接続される、放電サステイン駆動回路。
【請求項１４】
請求項６に記載の放電サステイン駆動回路であって、
前記フルブリッジスイッチング回路は、前記ＤＣバスの両端に接続された第１および第２の直列接続されたトランジスタと、前記ＤＣバスの両端に接続された第３および第４の直列接続されたトランジスタとを含み、前記第１および第３のトランジスタは、高電位側に接続され、前記第２および第４のトランジスタは、低電位側に接続され、
前記プラズマディプレイ装置は、前記第１および第２のトランジスタの共通接続と、前記第３および第４のトランジスタの共通接続との間に接続され、前記第１および第２の双方向スイッチング回路は、互いに直列に結合されるとともに第１および第２のインダクタに直列に結合され、前記蓄積容量は、前記第２の双方向スイッチング回路と前記第２のインダクタとの直列接続の両端に接続され、
前記回路（放電サステイン駆動回路）は、
前記プラズマディプレイ装置をほぼバス電圧まで充電するために、前記第１および第４のトランジスタをオンにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置がほぼバス電圧まで充電されたときに、前記第１および第４のトランジスタをオフにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置の電荷を前記蓄積容量に移動させるために、前記第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記電荷の移動がほぼ完了したときに、前記第１の双方向スイッチング回路をオフにする工程と、
前記蓄積容量の電荷を逆転させるために、前記第２の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記第２の双方向スイッチング回路を流れる電流がほぼゼロになるときに、前記第２の双方向スイッチング回路をオフにする工程と、
前記蓄積容量の逆転電荷を再び前記プラズマディプレイ装置に移動させるために、前記第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置を逆方向にほぼバス電圧まで更に充電するために、前記第２および第３のトランジスタをオンにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置がほぼバス電圧まで充電されたときに、前記第２および第３のトランジスタをオフにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置から前記蓄積容量へと電荷を移動させるために、前記第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記蓄積容量の電荷を逆転させるために、前記第２の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記第２の双方向スイッチング回路を流れる電流がほぼゼロになるときに、前記第２の双方向スイッチング回路をオフにする工程と、
前記蓄積容量の再逆転電荷を前記プラズマディプレイ装置に移動させるために、前記第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置における放電を持続させる必要がある限り、上記の各工程を繰り返す工程と
に従って動作する、放電サステイン駆動回路。
【請求項１５】
請求項１４に記載の回路であって、
前記双方向スイッチング回路は、それぞれ、自身を流れる電流がほぼゼロになるときに自動的にオフになる、回路。
【請求項１６】
請求項１４に記載の回路であって、
前記トランジスタは、いずれもＭＯＳＦＥＴであり、前記双方向スイッチング回路は、ＭＯＳＦＥＴを使用している、回路。
【請求項１７】
請求項６に記載の回路であって、
前記フルブリッジスイッチング回路は、前記ＤＣバスの両端に接続された第１および第２の直列接続されたトランジスタと、前記ＤＣバスの両端に接続された第３および第４の直列接続されたトランジスタとを含み、前記第１および第３のトランジスタは、高電位側に接続され、前記第２および第４のトランジスタは、低電位側に接続され、
前記プラズマディプレイ装置は、前記第１および第２のトランジスタの共通接続と、前記第３および第４のトランジスタの共通接続との間に接続され、前記第１および第２の双方向スイッチング回路は、互いに直列に結合され、前記蓄積容量および前記少なくとも１つのインダクタは、直列回路のかたちで前記第２の双方向スイッチング回路の両端に接続され、
前記回路は、
前記プラズマディプレイ装置をほぼバス電圧まで充電するために、前記第１および第４のトランジスタをオンにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置がほぼバス電圧まで充電されたときに、前記第１および第４のトランジスタをオフにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置の電荷を前記蓄積容量に移動させるために、前記第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記第１の双方向スイッチング回路を流れる電流がほぼゼロになるときに、前記第１の双方向スイッチング回路をオフにする工程と、
前記蓄積容量の電荷を逆転させるために、前記第２の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記第２の双方向スイッチング回路を流れる電流がほぼゼロになるときに、前記第２の双方向スイッチング回路をオフにする工程と、
前記蓄積容量の逆転電荷を前記プラズマディプレイ装置に移動させるために、前記第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置を逆方向にほぼバス電圧までフル充電するために、前記第２および第３のトランジスタをオンにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置がほぼバス電圧まで充電されたときに、前記第２および第３のトランジスタをオフにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置の逆転電荷を前記蓄積容量に移動させるために、前記第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記第１の双方向スイッチング回路を流れる電流がほぼゼロになるときに、前記第１の双方向スイッチング回路をオフにする工程と、
前記蓄積容量の電荷を再び逆転させるために、前記第２の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記第２の双方向スイッチング回路を流れる電流がほぼゼロになるときに、前記第２の双方向スイッチング回路をオフにする工程と、
前記蓄積容量の電荷を前記プラズマディプレイ装置に移動させるために、前記第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置における放電を持続させる必要がある限り、上記の各工程を繰り返す工程と
に従って動作する、回路。
【請求項１８】
請求項１７に記載の回路であって、
前記双方向スイッチング回路は、それぞれ、自身を流れる電流がほぼゼロであるときに自動的にオフになる、回路。
【請求項１９】
請求項１７に記載の回路であって、
前記トランジスタは、いずれもＭＯＳＦＥＴであり、前記双方向スイッチング回路は、ＭＯＳＦＥＴを使用している、回路。
【請求項２０】
請求項５に記載の回路であって、
前記第１および第２の双方向スイッチング回路は、それぞれ、
第１および第２の半導体スイッチング素子と、
前記第１および第２のスイッチング素子に直列に接続されることによって直列回路を形成する電流センサと、
前記第１および第２のスイッチング素子がほぼ同時にオン・オフされるように、前記第１および第２のスイッチング素子のオン・オフ操作を制御するための駆動回路であって、制御入力に応じて前記第１および第２のスイッチング素子をオンにしたり前記電流センサの電流がほぼゼロ電流近くまで低下する際に前記第１および第２のスイッチング素子をオフにしたりする駆動回路と
を含む、回路。
【請求項２１】
請求項５に記載の回路であって、
前記第１および第２の双方向スイッチング回路は、それぞれ、
少なくとも１つの半導体スイッチング素子と、
前記少なくとも１つのスイッチング素子に直列に接続されることによって直列回路を形成する電流センサと、
前記少なくとも１つのスイッチング素子のオン・オフ操作を制御するための駆動回路であって、制御入力に応じて前記スイッチング素子をオンにしたり前記電流センサの電流がほぼゼロ電流近くまで低下する際に前記スイッチング素子をオフにしたりする駆動回路と
を含む、回路。
【請求項２２】
双方向スイッチであって、
少なくとも１つの半導体スイッチング素子と、
前記少なくとも１つのスイッチング素子に直列に接続されることによって直列回路を形成する電流センサと、
前記少なくとも１つのスイッチング素子のオン・オフ操作を制御するための駆動回路であって、制御入力に応じて前記スイッチング素子をオンにしたり前記電流センサの電流がほぼゼロ電流近くまで低下する際に前記スイッチング素子をオフにしたりする駆動回路と
を備える双方向スイッチ。
【請求項２３】
請求項２２に記載の双方向スイッチであって、
前記電流センサは検出抵抗である、双方向スイッチ。
【請求項２４】
請求項２２に記載の双方向スイッチであって、
前記スイッチング素子は、
ａ）前記制御入力が状態を変化させること、または
ｂ）前記電流センサを流れる電流がほぼゼロ電流まで低下すること
のうち、最初に生じる方に応じてオフになる、双方向スイッチ。
【請求項２５】
請求項２２に記載の双方向スイッチであって、
前記駆動回路は、前記電流センサに結合された電流検出入力を有し、更に、前記電流センサにおける電流ゼロクロス点を双方向に検出するためのレベルシフト回路を含む、双方向スイッチ。
【請求項２６】
プラズマディプレイ装置用の放電サステイン駆動回路であって、
前記プラズマディプレイ装置にかかるＤＣバス電圧の切り換えを行うための第１のトランジスタスイッチング回路と、
蓄積容量と、
少なくとも１つのインダクタと、
第１および第２の双方向スイッチング回路であって、互いに直列に結合されるとともに前記第１のトランジスタスイッチング回路に結合され、前記少なくとも１つのインダクタを通じて前記プラズマディプレイ装置から前記蓄積容量に電荷を移動させたり前記プラズマディプレイ装置に戻したりする第１および第２の双方向スイッチング回路と、
前記第１および第２の双方向スイッチング回路用のコントローラであって、前記第１および第２の双方向スイッチング回路が前記蓄積容量の電荷を受け取ったりその電荷を逆充電方向に前記プラズマディプレイ装置に戻したりするように、前記第１および第２の双方向スイッチング回路を制御するコントローラと、
を備え、前記第１および第２の双方向スイッチング回路は、それぞれ、自身を流れる電流がほぼゼロであるときにオフになる、放電サステイン駆動回路。
【請求項２７】
プラズマディプレイ装置用の放電サステイン駆動回路であって、
前記プラズマディプレイ装置にかかるＤＣバス電圧の切り換えを行うための第１のトランジスタスイッチング回路と、
蓄積容量と、
少なくとも１つのインダクタと、
第１および第２の双方向スイッチング回路であって、互いに直列に結合されるとともに前記第１のトランジスタスイッチング回路に結合され、前記少なくとも１つのインダクタを通じて前記プラズマディプレイ装置から前記蓄積容量に電荷を移動させたり前記プラズマディプレイ装置に戻したりする第１および第２の双方向スイッチング回路と、
前記第１および第２の双方向スイッチング回路用のコントローラであって、前記第１および第２の双方向スイッチング回路が前記蓄積容量の電荷を受け取ったりその電荷を逆充電方向に前記プラズマディプレイ装置に戻したりするように、前記第１および第２の双方向スイッチング回路を制御するコントローラと
を備え、前記蓄積容量は、単数の蓄積コンデンサである、または並列に接続された複数の蓄積コンデンサである、放電サステイン駆動回路。
【請求項２８】
プラズマディプレイ装置用の放電サステイン駆動回路を動作させる方法であって、
前記放電サステイン駆動回路は、
前記プラズマディプレイ装置にかかるＤＣバス電圧の切り換えを行うための第１のトランジスタスイッチング回路と、
蓄積容量と、
少なくとも１つのインダクタと、
第１および第２の双方向スイッチング回路であって、互いに直列に結合されるとともに前記第１のトランジスタスイッチング回路に結合され、前記少なくとも１つのインダクタを通じて前記プラズマディプレイ装置から前記蓄積容量に電荷を移動させたり前記プラズマディプレイ装置に戻したりする第１および第２の双方向スイッチング回路と、
前記第１および第２の双方向スイッチング回路用のコントローラであって、前記第１および第２の双方向スイッチング回路が前記蓄積容量の電荷を受け取ったりその電荷を逆充電方向に前記プラズマディプレイ装置に戻したりするように、前記第１および第２の双方向スイッチング回路を制御するコントローラと、を備え、
前記第１のトランジスタスイッチング回路は、前記ＤＣバスの両端に接続された第１および第２の直列接続されたトランジスタと、前記ＤＣバスの両端に接続された第３および第４の直列接続されたトランジスタとを含むフルブリッジスイッチング回路であり、
前記第１および第３のトランジスタは、高電位側に接続され、前記第２および第４のトランジスタは、低電位側に接続され、
前記プラズマディプレイ装置は、前記第１および第２のトランジスタの共通接続と、前記第３および第４のトランジスタの共通接続との間に接続され、
前記第１および第２の双方向スイッチング回路は、互いに直列に結合されるとともに第１および第２のインダクタに直列に結合され、
前記蓄積容量は、前記第２の双方向スイッチング回路と前記第２のインダクタとの直列接続の両端に接続され、
前記方法は、
前記プラズマディプレイ装置をほぼバス電圧まで充電するために、前記第１および第４のトランジスタをオンにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置がほぼバス電圧まで充電されたときに、前記第１および第４のトランジスタをオフにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置の電荷を前記蓄積容量に移動させるために、前記第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記電荷の移動がほぼ完了したときに、前記第１の双方向スイッチング回路をオフにする工程と、
前記蓄積容量の電荷を逆転させるために、前記第２の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記第２の双方向スイッチング回路を流れる電流がほぼゼロになるときに、前記第２の双方向スイッチング回路をオフにする工程と、
前記蓄積容量の逆転電荷を前記プラズマディプレイ装置に移動させるために、前記第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置を逆方向にほぼバス電圧まで更に充電するために、前記第２および第３のトランジスタをオンにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置がほぼバス電圧まで充電されたときに、前記第２および第３のトランジスタをオフにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置から前記蓄積容量に電荷を移動させるために、前記第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記蓄積容量の電荷を逆転させるために、前記第２の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記第２の双方向スイッチング回路を流れる電流がほぼゼロになるときに、前記第２の双方向スイッチング回路をオフにする工程と、
前記蓄積容量の再逆転電荷を前記プラズマディプレイ装置に移動させるために、前記第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置における放電を持続させる必要がある限り、上記の各工程を繰り返す工程と
を備える方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法であって、
前記双方向スイッチング回路は、それぞれ、自身を流れる電流がほぼゼロであるときに自動的にオフになる、方法。
【請求項３０】
プラズマディプレイ装置用の放電サステイン駆動回路を動作させる方法であって、
前記放電サステイン駆動回路は、
前記プラズマディプレイ装置にかかるＤＣバス電圧の切り換えを行うための第１のトランジスタスイッチング回路と、
蓄積容量と、
少なくとも１つのインダクタと、
第１および第２の双方向スイッチング回路であって、互いに直列に結合されるとともに前記第１のトランジスタスイッチング回路に結合され、前記少なくとも１つのインダクタを通じて前記プラズマディプレイ装置から前記蓄積容量に電荷を移動させたりそれを前記プラズマディプレイ装置に戻したりする第１および第２の双方向スイッチング回路と、
前記第１および第２の双方向スイッチング回路用のコントローラであって、前記第１および第２の双方向スイッチング回路が前記蓄積容量の電荷を受け取ったりその電荷を逆充電方向に前記プラズマディプレイ装置に戻したりするように、前記第１および第２の双方向スイッチング回路を制御するコントローラと、を備え、
前記第１のトランジスタスイッチング回路は、前記ＤＣバスの両端に接続された第１および第２の直列接続されたトランジスタと、前記ＤＣバスの両端に接続された第３および第４の直列接続されたトランジスタとを含むフルブリッジスイッチング回路であり、
前記第１および第３のトランジスタは、高電位側に接続され、前記第２および第４のトランジスタは、低電位側に接続され、
前記プラズマディプレイ装置は、前記第１および第２のトランジスタの共通接続と、前記第３および第４のトランジスタの共通接続との間に接続され、
前記第１および第２の双方向スイッチング回路は、互いに直列に結合され、
前記蓄積容量および前記少なくとも１つのインダクタは、直列回路のかたちで前記第２の双方向スイッチング回路の両端に結合され、
前記方法は、
前記プラズマディプレイ装置をほぼバス電圧まで充電するために、前記第１および第４のトランジスタをオンにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置がほぼバス電圧まで充電されたときに、前記第１および第４のトランジスタをオフにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置の電荷を前記蓄積容量に移動させるために、前記第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記第１の双方向スイッチング回路を流れる電流がほぼゼロになるときに、前記第１の双方向スイッチング回路をオフにする工程と、
前記蓄積容量の電荷を逆転させるために、前記第２の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記第２の双方向スイッチング回路を流れる電流がほぼゼロになるときに、前記第２の双方向スイッチング回路をオフにする工程と、
前記蓄積容量の逆転電荷を前記プラズマディプレイ装置に移動させるために、前記第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置を逆方向にほぼバス電圧までフル充電するために、前記第２および第３のトランジスタをオンにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置がほぼバス電圧まで充電されたときに、前記第２および第３のトランジスタをオフにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置の逆転電荷を前記蓄積容量に移動させるために、前記第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記第１の双方向スイッチング回路を流れる電流がほぼゼロになるときに、前記第１の双方向スイッチング回路をオフにする工程と、
前記蓄積容量の電荷を再び逆転させるために、前記第２の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記第２の双方向スイッチング回路を流れる電流がほぼゼロになるときに、前記第２の双方向スイッチング回路をオフにする工程と、
前記蓄積容量の電荷を前記プラズマディプレイ装置に移動させるために、前記第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
前記プラズマディプレイ装置における放電を持続させる必要がある限り、上記の各工程を繰り返す工程と
を備える方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法であって、
前記双方向スイッチング回路は、それぞれ、自身を流れる電流がほぼゼロであるときに自動的にオフになる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング回路に関する。具体的に言うと、本発明は、電流検出式の双方向スイッチング回路に関し、更に具体的に言うと、本発明は、プラズマディプレイ用の電流検出式の双方向スイッチング回路に関する。本発明は、電流検出式の双方向スイッチと、該双方向スイッチを用いたプラズマディプレイ装置用のサステイン駆動回路とに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイ装置は、薄型のディスプレイ装置であるという理由で好評を博している。現在のところ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）装置は、テレビのモニタおよび受像器ならびにパソコンのモニタなどを含む多くの用途に用いられている。ＡＣ型プラズマディプレイ装置には、通常約１８０ボルトのＡＣ電圧が印加される。このようなディスプレイ装置は、限られた時間しか放電を行うことができない。放電を持続させるためには、ＰＤＰ装置にＡＣ信号を供給することが可能である。ＰＤＰ装置は、基本的に容量式であるので、放電を維持するためには、ＰＤＰに素早く交流電圧を印可する必要がある。したがって、ＰＤＰは、印可される電圧を周期的に逆転させるＡＣ信号によって充電と放電とを繰り返さなければならない。
【０００３】
目下のところ、代表的なＰＤＰサステインドライバは、Ｂプラス電圧によってＰＤＰ上に発生する電荷を蓄えるための少なくとも２つのコンデンサと、更に、ＰＤＰ上の電荷を周期的に逆転させるためのいくつかのトランジスタスイッチおよびダイオードならびに少なくとも２つのインダクタとを使用している。
【０００４】
一般に、このようなＰＤＰサステインドライバは、フルブリッジドライバと、電荷の蓄積およびその逆転を可能にする目的で電荷蓄積コンデンサに接続された２つのインダクタおよび更に２つのスイッチング回路とを内蔵している。
【０００５】
図１には、従来の技術による代表的なＰＤＰサステインドライバが示されている。ＰＤＰ装置は、主として容量式であるので、コンデンサＣｐとして示されている。コンデンサＣｐは、トランジスタＱ３，Ｑ４，Ｑ７，Ｑ８で構成されるフルブリッジドライバ１０の出力に接続されている。フルブリッジドライバは、Ｂプラス電源とアースとの間に接続され、Ｂプラス電源は、一般に１７０〜１８０ボルトの直流である。Ｃｐで表されるＰＤＰ装置の両端に接続されたフルブリッジドライバの出力は、インダクタＬ１，Ｌ２を通じて電荷蓄積回路１２，１４にも接続されている。一方の電荷蓄積回路１２は、トランジスタＱ１，Ｑ２、ダイオードＤ１，Ｄ２、および電荷蓄積コンデンサＣ１を備える。もう一方の電荷蓄積回路１４は、トランジスタＱ５，Ｑ６、ダイオードＤ３，Ｄ４、および電荷蓄積コンデンサＣ２を備える。また、ダイオードＤ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８も必要とされる。したがって、図１に示された回路は、８つのトランジスタ、８つのダイオード、２つのインダクタ、および２つの電荷蓄積コンデンサを備える。
【０００６】
図１の回路において、ＡＣ型プラズマディプレイパネル（ＡＣＰＤＰ）は、フルブリッジドライバ１０を用いることによって、パネル（Ｃｐ）に正の電圧および負の電圧を交互に印可し、所定期間にわたって画像を維持している。ＰＤＰは、容量性の負荷であるので、フルブリッジを構成するスイッチに高いピーク電流が流れ込む事態を避けることができない。これは、過剰の損失をもたらし、システム効率を低下させる。図１に示されたＰＤＰサステイン回路は、このような損失およびピーク電流を抑えるために、電荷の蓄積および回復を行う回路構成を用いてピーク電流の低下を図っている。
【０００７】
図１に示されるように、サイクルの動作は以下の通りである。先ず、パネルＣｐは、バス電圧源によって、図１に示された正の方向に充電される。トランジスタＱ２，Ｑ８は、初めはオンにされている。次いで、Ｃｐからの電荷は、インダクタＬ１と、ダイオードＤ２と、トランジスタＱ２と、トランジスタＱ８とを通じてコンデンサＣ１に移動される。すると、Ｑ２およびＱ８はオフにされる。次いで、Ｑ５およびＱ４がオンにされる。これらのトランジスタがオンにされた状態で、Ｃｐで表されたＰＤＰは、コンデンサＣ２に蓄積された電荷によって、トランジスタＱ５と、ダイオードＤ３と、インダクタＬ２と、トランジスタＱ４とを通じて逆方向に充電される。こうして、Ｃｐは逆方向に充電され、Ｑ５はオフにされる。次いで、トランジスタＱ７がオンにされ、コンデンサＣｐは、バス電圧によって、トランジスタＱ７と、やはりオン状態にあるトランジスタＱ４とを通じてフル充電される。Ｑ７は、所定時間の経過後にオフにされ、ＰＤＰ  Ｃｐは、今度は逆方向にフル充電される。次いで、Ｑ４をなおもオン状態に維持したままで、トランジスタＱ６をオンにする。すると、Ｃｐの電荷は、Ｌ２、Ｄ４、Ｑ６、およびＱ４を通じてコンデンサＣ２に移動される。
【０００８】
次いで、トランジスタＱ１，Ｑ８がオンにされる。すると、Ｃ１に存在する電荷は、Ｃｐに移動されるので、パネルは再び逆方向に充電される。コンデンサＣ１の電荷は、トランジスタＱ１と、ダイオードＤ１と、インダクタＬ１と、トランジスタＱ８とを通じてＣｐに移動される。トランジスタＱ４は、この時点でオフにされる。次いで、Ｑ８をオン状態に維持したまま、今度はＱ１をオフにするとともにＱ３をオンにし、プラズマディプレイパネルの容量を最初の方向にフルバス電圧までフル充電する。Ｑ３は所定の時間の経過後にオフにされ、サイクルは繰り返されるので、Ｑ２およびＱ８はオンにされ、前述のように、コンデンサＣ１に電荷を移動させる。
【０００９】
構成要素Ｑ１，Ｑ２，Ｄ１，Ｄ２は、ＣｐからＣ１に、そして反対にＣ１からＣｐに電荷を移動させる双方向スイッチとして機能する。同様に、構成要素Ｑ５，Ｑ６，Ｄ３，Ｄ４は、ＣｐとＣ２との間で電荷を移動させる双方向スイッチとして機能する。これらのトランジスタは、例えばＩＲ−２１１０ハーフブリッジドライバまたはＩＲ−２１１３ハーフブリッジドライバなどのハーフブリッジドライバによって駆動される。インダクタＬ１，Ｌ２は、電荷の大部分を確実に移動させるために必要である。これらのインダクタを欠くと、いずれの方向にも半分ほどの電荷しか移動させることができない。Ｃｐとバス電圧との電圧差が小さい場合は、フルブリッジスイッチを流れるピーク電流も減少するので、損失を抑えることができる。したがって、電荷の大部分を移動させることは、大いに望ましいことである。また、移動のタイミングも重要である。移動のタイミングは、インダクタを流れる電流がゼロに近づくように、十分な長さを取る必要がある。なぜなら、そうすれば、いずれの方向にも最大量の電荷を確実に移動させられるからである。図２および図３は、従来の双方向スイッチの主要構成要素をシミュレートした図である。これらの図から明らかなように、Ｃｐにかかる電圧が最小で、且つインダクタＬ１を流れる電流がゼロであるとき、Ｃ１にかかる電圧は最大である、すなわち、電荷の大部分は移動済みである。インダクタは、移動期間が終了した時点で、必然的に、構成要素およびタイミングのばらつきを原因とするある程度の残留電流を有する。ダイオードＤ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８は、この残留電流を散逸させる目的で設けられているが、これらのダイオードは、余分な損失を生じる原因にもなる。
【００１０】
図１に示された回路は、複雑な構成を有するうえに、かなりの数の構成要素を必要とする。すなわち、前述のように、８つのトランジスタ、８つのダイオード、２つの蓄積コンデンサ、および２つのインダクタを必要とする。この回路は、複雑で高価であるうえに、多数の構成要素を用いるゆえの余計なスイッチング損失を伴う。
【００１１】
したがって、使用される構成要素が少ないうえに被る損失も少ない簡単で安価な回路を提供することが望まれている。
【００１２】
また、ＰＤＰサステイン駆動回路およびその他の用途で用いることができる改良型の双方向スイッチを提供することも望まれている。
【発明の開示】
【００１３】
本発明の目的は、改良型の双方向スイッチを、より具体的には電流検出式の双方向スイッチを提供することにある。
【００１４】
本発明の更なる目的は、プラズマディプレイ装置用の改良型のサステインドライバを提供することにある。
【００１５】
本発明の上記およびその他の目的は、下記の双方向スイッチによって実現される。
すなわち、この双方向スイッチは、
第１および第２の半導体スイッチング素子と、
これら第１および第２のスイッチング素子に直列に接続されることによって直列回路を形成する電流センサと、
これら第１および第２のスイッチング素子がほぼ同時にオン・オフされるように、これら第１および第２のスイッチング素子のオン・オフ操作を制御する駆動回路であって、制御入力に応じて第１および第２のスイッチング素子をオンにしたり電流センサを流れる電流がほぼゼロ電流近くまで低下する際に第１および第２のスイッチング素子をオフにしたりする駆動回路と、
を備える。
【００１６】
本発明の目的は、また、下記の双方向スイッチによっても実現される。
すなわち、この双方向スイッチは、
少なくとも１つの半導体スイッチング素子と、
この少なくともスイッチング素子に直列に接続されることによって直列回路を形成する電流センサと、
この少なくとも１つのスイッチング素子のオン・オフ操作を制御する駆動回路であって、制御入力に応じてスイッチング素子をオンにしたり電流センサを流れる電流がほぼゼロ電流に近くまで低下する際にスイッチング素子をオフにしたりする駆動回路と、
を備える。
【００１７】
更に、本発明の目的は、プラズマディプレイ装置用の放電サステイン駆動回路によっても実現される。
すなわち、この放電サステイン駆動回路は、
プラズマディプレイ装置にかかるＤＣバス電圧の切り換えを行うための第１のトランジスタスイッチング回路と、
蓄積容量と、
少なくとも１つのインダクタと、
第１および第２の双方向スイッチング回路であって、互いに直列に結合されるとともに第１のスイッチング回路に結合され、少なくとも１つのインダクタを通じてプラズマディプレイ装置から蓄積容量に電荷を移動させたりプラズマディプレイ装置に戻したりする第１および第２の双方向スイッチング回路と、
これら第１および第２の双方向スイッチング回路用のコントローラであって、これら第１および第２の双方向スイッチング回路が蓄積容量の電荷を受け取ったりその電荷を逆充電方向にプラズマディプレイ装置に戻したりするように、これら第１および第２の双方向スイッチング回路を制御するコントローラと、
を備える。
【００１８】
本発明の目的は、また、電流センサをそれぞれに有し、それぞれ自身を流れる電流がほぼゼロであるときにオフになる、複数の双方向スイッチング回路によっても実現される。
【００１９】
本発明の目的は、更に、プラズマディプレイ装置用の放電サステイン駆動回路を操作する下記の方法によって実現される。
この放電サステイン駆動回路は、
プラズマディプレイ装置にかかるＤＣバス電圧の切り換えを行うための第１のトランジスタスイッチング回路と、
蓄積容量と、
少なくとも１つのインダクタと、
第１および第２の双方向スイッチング回路であって、互いに直列に結合されるとともに第１のスイッチング回路に結合され、少なくとも１つのインダクタを通じてプラズマディプレイ装置から蓄積容量に電荷を移動させたりプラズマディプレイ装置に戻したりする第１および第２の双方向スイッチング回路と、
これら第１および第２の双方向スイッチング回路用のコントローラであって、これら第１および第２の双方向スイッチング回路が蓄積容量の電荷を受け取ったりその電荷を逆充電方向にプラズマディプレイ装置に戻したりするように、これら第１および第２の双方向スイッチング回路を制御するコントローラと、
を備える。
このとき、第１のスイッチングは、ＤＣバスの両端に接続された第１および第２の直接接続トランジスタと、ＤＣバスの両端に接続された第３および第４の直列接続トランジスタとを含むフルブリッジスイッチング回路であり、
このうち、第１および第３のトランジスタは、高電位側に接続され、第２および第４のトランジスタは、低電位側に接続され、
プラズマディプレイ装置は、第１および第２のトランジスタの共通接続と、第３および第４のトランジスタの共通接続との間に接続され、
第１および第２の双方向スイッチング回路は、互いに直列に結合され、
蓄積容量および少なくとも１つのインダクタは、直列回路のかたちで第２の双方向スイッチング回路の両端に結合される。
プラズマディプレイ装置用のこの放電サステイン駆動回路を操作する方法は、
プラズマディプレイ装置をほぼバス電圧まで充電するために、第１および第４のトランジスタをオンにする工程と、
プラズマディプレイ装置がほぼバス電圧まで充電されたときに、第１および第４のトランジスタをオフにする工程と、
プラズマディプレイ装置の電荷を蓄積容量に移動させるために、第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
第１の双方向スイッチング回路を流れる電流がほぼゼロになるときに、第１の双方向スイッチング回路をオフにする工程と、
蓄積容量の電荷を逆転させるために、第２の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
第２の双方向スイッチング回路を流れる電流がほぼゼロになるときに、第２の双方向スイッチング回路をオフにする工程と、
蓄積容量の逆転電荷をプラズマディプレイ装置に移動させるために、第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
プラズマディプレイ装置を逆方向にほぼバス電圧までフル充電するために、第２および第３のトランジスタをオンにする工程と、
プラズマディプレイ装置がほぼバス電圧まで充電されたときに、第２および第３のトランジスタをオフにする工程と、
プラズマディプレイ装置の逆転電荷を蓄積容量に移動させるために、第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
第１の双方向スイッチングを流れる電流がほぼゼロになるときに、第１の双方向スイッチング回路をオフにする工程と、
蓄積容量の電荷を再び逆転させるために、第２の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
第２の双方向スイッチング回路を流れる電流がほぼゼロになるときに、第２の双方向スイッチング回路をオフにする工程と、
蓄積容量の電荷をプラズマディプレイ装置に移動させるために、第１の双方向スイッチング回路をオンにする工程と、
プラズマディプレイ装置における放電を持続させる必要がある限り、上記の各工程を繰り返す工程と、
を備える。
【００２０】
添付の図面を参照にして行われる以下の説明から、本発明の他の特徴および利点が明らかになる。
【００２１】
本発明は、添付の図面を参照にして行われる以下の詳細な説明において、更に詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
再び図面を参照せよ。図４Ａは、本発明にしたがった、電流検出式の双方向スイッチを示している。図に示された実施形態において、双方向スイッチ２０は、２つのソース接地すなわちＮチャネルＭＯＳＦＥＴ２２と、１つの駆動ＩＣ３０とを用いている。これらのＮチャネルＦＥＴは、同時にオン・オフされるので、それらのゲートは、駆動回路３０の出力ＨＯに共通に接続されている。双方向スイッチ２０は、制御回路のＩＮ端子に印加されるＯＮパルスを通じて外部から駆動される。スイッチを流れる電流を検出するために、およそ１０ミリオームの直列抵抗ＲＳが用いられる。双方向スイッチ２０は、電流がゼロに近づき、一方の入力／出力（Ｉ／Ｏ）から他方の入力／出力（Ｉ／Ｏ）への電荷の移動が完了したことが示されたときに、自動的にオフにされる。スイッチ制御回路のブロック図が、図５に示されている。図４Ａは、入力ＩＮ、電流検出入力ＣＳ、および出力ＨＯにおける波形を、ソース電圧ＶＳを基準に示している。制御回路３０の端子は、入力論理供給電圧であるＶＣＣと、高電位側ゲートドライバのための論理入力であるＩＮと、低電位側論理供給のリターンであるＣＯＭと、ブートストラップコンデンサの充電入力であるＣＨＧと、高電位側のフローティング供給であるＶＢと、高電位側の出力であるＨＯと、高電位側の電流検出入力であるＣＳと、高電位側フローティング供給のリターンであるＶＳとを含む。
【００２３】
図５に示されるように、制御回路のブロック図は、ＭＯＳＦＥＴ、シュミットトリガ、パルス発生器、ｄｖ／ｄｔフィルタ、ＲＳラッチ、レベルシフタ、比較器、および増幅器など、ほとんど従来からの回路構成を用いているので、ここでは詳細な説明を省く。図４Ａに示されるように入力ＩＮで入力が受信されると、出力ＨＯは、遅延ｔｄ（オン）後に高くなる。図４Ａには、電流検出入力ＣＳにおける代表的な波形が示されている。これは、抵抗ＲＳを流れる電流に比例する。検出電流がゼロに戻ると、出力ＨＯは、遅延ｔｄ（オフ）後に低くなり、ＭＯＳＦＥＴ２２をオフにする。出力ＨＯは、ＭＯＳＦＥＴに直列に接続された検出抵抗の次の電流ゼロクロス点で自動的にシャットダウンする。出力ＨＯは、また、ＩＮ端子における論理ゼロによってオフにすることもできる。これは、図４Ｂの２５で示されている。つまり、電流検出入力がゼロになる前にゼロになる入力が入力ＩＮで受信されると、ＨＯ出力は、２７で示されるようにゼロになる。それ以外の場合は、出力ＨＯは、図４Ｂの２９で示されるように次の電流ゼロクロス点でゼロになる。
【００２４】
再び図４Ａを参照するとわかるように、電流は、スイッチ内を双方向に流れることができるので、電流検出の回路構成では、図５に示されるように、双方向のゼロクロス点の検出を補助するためのレベルシフト機能回路３５が用いられている。この構成の双方向スイッチは、図１にあるような、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４に直列のダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を必要としない。また、インダクタＬ１，Ｌ２における残留電流は、構成要素や入力パルス幅のばらつきに寄らずに常に小さいので、ダイオードＤ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８も不要である。唯一の条件は、入力パルスの幅が、電荷を完全に移動させるために必要な幅よりも広くなくてはならない点である。したがって、入力パルスＩＮの幅は、電荷がいつ完全に移動されかをゼロクロスによって示す入力ＣＳにおけるパルス幅よりも、幅広であることが望ましい。図４Ｂに示されるように、３１から３３に至るＩＮは、パルスＣＳと比べて時間的に長い。更に、図４Ａの回路は、パネルと蓄積コンデンサとの間で電荷を完全に移動させることができるので、システム効率を高めることができる。
【００２５】
図６は、本発明にしたがった、双方向スイッチを用いたＰＤＰサステイン駆動回路を示している。図に示されるように、サステイン駆動回路は、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を備えるフルブリッジと、１つの蓄積コンデンサＣｓとを、ＢＤＳ１およびＢＤＳ２として示された２つの双方向スイッチおよびインダクタＬ１，Ｌ２とともに用いている。この回路は、ダイオードＤ１〜Ｄ８および一方の蓄積コンデンサを必要としない。図７を参照にして説明されるもう１つの実施形態では、必要とされるインダクタは１つのみである。
【００２６】
図６を参照にすると、回路は、以下のように作動することがわかる。先ず、トランジスタＱ３，Ｑ４がオンにされる。これは、ディスプレイＣｐパネルを、トランジスタＱ３，Ｑ４を通じてフルバス電圧まで充電する。次いで、Ｑ３，Ｑ４はオフにされる。次いで、双方向スイッチＢＤＳ１がオンにされ、ＢＤＳ１およびインダクタＬ１を通じてディスプレイＣｐから蓄積コンデンサＣｓへと電荷が移動される。ＢＤＳ１は、図４Ｂにしたがって、Ｃｓへの電荷の移動が完了した電流ゼロクロス点で自動的にオフになる。次いで、ＢＤＳ２がオンにされ、Ｃｓの電荷はＢＤＳ２を通じてインダクタＬ２へと流れ込む。Ｌ２ひいてはＢＤＳ２を流れる電流がゼロになると、ＣｓおよびＬ２を含む共振回路の電荷は逆転され、ＢＤＳ２はオフになる。次いで、ＢＤＳ１がオンにされ、逆帯電されたコンデンサＣｓは、今度はその電荷を、ＢＤＳ１と、Ｃｓと、Ｌ１とを含む直列回路の両端に直接に接続されたＣｐに、ＢＤＳ１およびＬ１を通じて移動させる。次いで、Ｑ１およびＱ２がオンにされ、Ｃｐにかかる逆電圧は、Ｃｐを更にフルバス電圧まで充電する。次いで、Ｑ１およびＱ２はオフにされ、Ｃｐに蓄積された電荷をＣｓに移動させるとともに逆転させるために、ＢＤＳ１およびＢＤＳ２が再び用いられる。したがって、Ｃｐにかかる逆充電された電圧は、ＢＤＳ１のオン操作を通じてＣｓに移動され、このＢＤＳ１は、電荷が完全に移動された時点でオフになる。次いで、Ｃｓの電荷を再び逆転させるために、ＢＤＳ２がオンにされる。ＢＤＳ２は、電荷が逆転された時点でオフにされる。そして、再びＣｐを逆方向に充電することが行われ、サイクルが繰り返される。すなわち、Ｃｐをフルバス電圧まで充電するために、Ｑ３およびＱ４がオンにされ、その電荷を移動させるとともに逆転させるために、スイッチＢＤＳ１およびＢＤＳ２が用いられる。
【００２７】
図６に従った回路は、図１の回路と比べて、使用する構成要素が９つ少ない（すなわち、図１のダイオードＤ１〜Ｄ８および一方の蓄積コンデンサが排除されている）。更に、ＣｐとＣｓとの間における効率良い電荷移動によって、フルブリッジを流れる二種類の電流を減少させることができるので、結果としてスイッチング損失も低減される。
【００２８】
図７は、１つのインダクタＬ１のみを使用する別の回路を説明した図である。図６の回路と同様に、先ず、Ｑ３およびＱ４が、Ｃｐをフルバス電圧まで充電し、次いで、オフにされる。次いで、Ｃｓを充電するために、ＢＤＳ１がオンにされる。ＢＤＳ１は、Ｃｐの電荷がＣｓに移動されるとオフになる。次いで、ＢＤＳ２がオンにされ、Ｌ１を通じてＣｓの電荷が逆転されるとオフになる。次いで、ＢＤＳ１がオンにされ、逆充電されたＣｓからＣｐへと電荷が移動し、Ｃｐを逆充電する。次いで、Ｑ１およびＱ２がオンにされ、Ｃｐを逆方向にフルバス電圧までフル充電する。次いで、Ｑ１およびＱ２がオフにされるとともにＢＤＳ１がオンにされ、Ｃｓを充電する。Ｃｓが逆方向にフル充電されると、ＢＤＳ１がオフにされるとともにＢＤＳ２がオンにされ、Ｃｓの電荷を再び逆転させる。次いで、ＢＤＳ２がオフにされるとともにＢＤＳ１がオンにされ、Ｃｐを再び元の方向に充電する。こうして、サイクルが繰り返される。
【００２９】
以上では、電流検出式の双方向スイッチと、プラズマディプレイ装置用の高効率のサステインドライバとに関して説明を行ってきた。
【００３０】
以上では、特定の実施の形態を取り上げて発明を説明してきたが、当業者ならば、他の変更および代替の形態ならびに他の用途を多数思い付くことが可能である。したがって、本発明は、本明細書に記載された詳細に限定されず、添付した特許請求の範囲によってのみ範囲を限定される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の技術によるＰＤＰサステイン駆動回路を示した図である。
【図２】図１の回路において、ＰＤＰから電荷蓄積コンデンサへの電荷の移動をシミュレートするために用いられる回路を示した図である。
【図３】ＰＤＰから電荷蓄積コンデンサへの電荷の移動をシミュレートした結果を、蓄積コンデンサにかかる電圧、ＰＤＰ  Ｃｐにかかる電圧、インダクタＬ１を流れる電流、およびスタートパルスに関して示した図である。
【図４Ａ】本発明にしたがった、電流検出式の双方向スイッチを示した図である。
【図４Ｂ】図４Ａの回路に関する波形を示した図である。
【図５】図４Ａの回路のための双方向スイッチドライバを示したブロック図である。
【図６】本発明の双方向スイッチを用いた本発明のＰＤＰサステイン回路を示した図である。
【図７】図６の回路の変更形態であって、インダクタを１つだけ使用する場合の形態を示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
2007516649.tif 000011
2007516649.tif 000012