CN100592153C - 负电压产生电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种负电压产生电路，其包括一第一开关管、一第二开关管、一第三开关管、一第四开关管、一第一电容、一第二电容、一开关控制器、一电压输入端和一电压输出端。该电压输入端通过该第一开关管的源极和漏极、该第一电容、该第二开关管的源极和漏极接地。该第一开关管的漏极通过该第三开关管的源极和漏极、该第二电容、该第四开关管的源极和漏极连接到该第二开关管的源极。该第三开关管的漏极接地，该第四开关管的源极连接到该电压输出端。该第一、第二、第三和第四开关管的栅极连接到该开关控制器。该开关控制器控制该第一和第二开关管导通且该第三和第四开关管关闭，或该第三和第四开关管导通且该第一和第二开关管关闭。

Description

负电压产生电路
技术领域
本发明涉及一种负电压产生电路。
背景技术
液晶显示器因其轻、薄、辐射小等特点，被广泛应用于医疗、教育、监控等领域。通常，液晶显示器包括一电源电路，用来为电子设备提供工作电源。
由于液晶显示器既使用正电压，也使用负电压，而外部电源电压通常为正电压，因此液晶显示器的电源电路需要一负电压产生电路，用来将正电压转换成负电压。负电压产生电路可接收外部的正电压，输出反相的负电压，负电压再经过稳压器稳压后输出到电子组件。
但是，一般的负电压产生电路需要使用复杂的脉冲宽度调制器、电感线圈和相关电子组件，电路结构复杂且成本较高。
发明内容
为解决现有技术中负电压产生电路的电路结构复杂且成本较高的问题，有必要提供一种电路结构简单且成本较低的负电压产生电路。
一种负电压产生电路，其包括一第一开关管、一第二开关管、一第三开关管、一第四开关管、一第一电容、一第二电容、一开关控制器、一电压输入端和一电压输出端。该电压输入端通过该第一开关管的源极和漏极、该第一电容、该第二开关管的源极和漏极接地。该第一开关管的漏极通过该第三开关管的源极和漏极、该第二电容、该第四开关管的源极和漏极连接到该第二开关管的源极。该第三开关管的漏极接地，该第四开关管的源极连接到该电压输出端。该第一、第二、第三和第四开关管的栅极连接到该开关控制器。该开关控制器控制该第一和第二开关管导通且该第三和第四开关管关闭，或该第三和第四开关管导通且该第一和第二开关管关闭。
相较于现有技术，本发明负电压产生电路无需脉冲宽度调制器和相关元件，具有电路结构简单、成本较低等优点。
附图说明
图1是本发明负电压产生电路第一实施方式的电路结构图。
图2是图1所示负电压产生电路的时序信号波型示意图。
图3是本发明负电压产生电路第二实施方式的电路结构图。
图4是图3所示负电压产生电路的时序信号波型示意图。
具体实施方式
请参阅图1，是本发明负电压产生电路第一实施方式的电路结构图。该负电压产生电路10包括一第一开关管11、一第二开关管12、一第三开关管13、一第四开关管14、一第一电容15、一第二电容16、一开关控制器17、一电压输入端18和一电压输出端19。
该电压输入端18通过该第一开关管11的源极与漏极、该第一电容15、该第二开关管12的源极和漏极接地。该第一开关管11的漏极通过该第三开关管13的源极和漏极、该第二电容16、该第四开关管14的源极与漏极连接到该第二开关管12的源极。该第三开关管13的漏极接地，该第四开关管14的源极连接到该电压输出端19。该第一、第二、第三和第四开关管11、12、13、14的栅极连接到该开关控制器17。
该第一、第二开关管11、12为N型金属氧化物半导体(N channelmetal oxide semiconductor，NMOS)晶体管，该第三、第四开关管13、14为P型金属氧化物半导体(P channel metal oxide semiconductor，PMOS)晶体管。该开关控制器17为一方波生成器。该电压输入端18被加载一12V直流正电压Vin，该电压输出端19用于输出负电压。
请参阅图2，是图1所示负电压产生电路10的时序信号波型示意图。其中，VOE表示外部使能信号，用来启动该开关控制器17。P表示该开关控制器17加载到该四个开关11、12、13、14的栅极的控制信号，该控制信号P为一连续方波。Vin表示加载到输入电压端18的直流正电压，Vout表示该电压输出端19输出的负电压。
在时间t0时，使能信号VOE启动该开关控制器17。该开关控制器17输出控制信号P。该电压输入端18被加载一12V的直流电压Vin。
在t0～t1期间，该开关控制器17输出的控制信号P为正电位，因此该第一开关管11和该第二开关管12导通，该第三开关管13和该第四开关管14关闭。
此时，该电压输入端18通过导通的该第一开关管11、该第一电容15和导通的该第二开关管12接地构成回路。该12V的直流电压Vin从该电压输入端18通过导通的该第一开关管11对该第一电容15充电，该第一电容15储存电场能量。当该第一电容15充电达到饱和时，该第一电容15储存的电场能量最大。
在t1～t2期间，该开关控制器17输出的控制信号P为负电位，因此该第一开关管11和该第二开关管12关闭，该第三开关管13和该第四开关管14导通。
此时，该第一电容15的一端通过导通的该第三开关管13、该第二电容16和导通的该第四开关管14连接到该第一电容15的另一端，构成一放电回路。该第一电容15通过导通的该第三开关管13对该第二电容16充电并同时释放电场能量。由于该第二电容16两端压差不能突变，而该第二电容16和该第三开关管13相连接的一端接地，电压为零，因此该第二电容16的另一端电压小于零，即该电压输出端19输出负电压。随着该第一电容15释放所储存的电场能量，其两端得电压差逐渐减小，该第二电容16两端的电压差逐渐减小，因此该电压输出端19输出的负电压的绝对值逐渐减小。
在t2～t3期间，该开关控制器17输出的控制信号P为正电位，所以该第一开关管11和该第二开关管12导通，该第三开关管13和该第四开关管14关闭。
此时，该电压输入端18通过导通的该第一开关管11、该第一电容15和导通的该第二开关管12接地构成回路。该12V直流电压Vin从该电压输入端18通过导通的该第一开关管11对该第一电容15充电，该第一电容15储存电场能量。当该第一电容15充电达到饱和时，该第一电容15储存的电场能量最大。
该第二电容16通过该电压输出端19和后端负载接地构成回路并放电，电流从地经后端负载流向该电压输出端19，该电压输出端19的负电压的绝对值减小。
从时间t3开始，该负电压产生器10不断重复上述t1～t3期间的工作过程。
本发明负电压产生电路10无需脉冲宽度调制器及电感线圈等元件，具有电路结构简单、成本低等优点。
请参阅图3，是本发明负电压产生电路第二实施方式的电路结构图。该负电压产生电路50包括一第一开关管51、一第二开关管52、一第三开关管53、一第四开关管54、一第一电容55、一第二电容56、一开关控制器57、一电压输入端58、一电压输出端59和一反相器501。
该电压输入端58通过该第一开关管51的源极和漏极、该第一电容55、该第二开关管52的源极和漏极接地。该第一开关管51的漏极通过该第三开关管53的源极和漏极、该第二电容56、该第四开关管54的源极和漏极连接到该第二开关管52的源极。该第三开关管53的漏极接地，该第四开关管54的源极连接到该电压输出端59。该第一、第二开关管51、52的栅极连接到该开关控制器57。该反相器501连接在该开关控制器57和该第三、第四开关管53、54的栅极之间。
该四个开关管51、52、53、54为N型金属氧化物半导体晶体管。该开关控制器57为一方波生成器，用于控制该四个开关管51、52、53、54。该反相器501用来将该开关控制器57输出的控制信号反相。该电压输入端58被加载一12V直流正电压Vin，该电压输出端59输出负电压。
请参阅图4，是图3所示负电压产生电路50的时序信号波型示意图。其中，VOE表示外部使能信号，用来启动该开关控制器57。P表示该开关控制器57加载到该四个开关51、52、53、54的栅极的控制信号，该控制信号P为一连续方波。Vin表示加载于输入电压端58的直流正电压，Vout表示该电压输出端59输出的负电压。
在时间t0时，使能信号VOE启动该开关控制器57。该开关控制器57输出控制信号P。该电压输入端58被加载一12V直流电压Vin。
在t0～t1期间，该开关控制器57输出的控制信号P为正电位，因此该第一开关管51和该第二开关管52导通，该第三开关管53和该第四开关管54关闭。
此时，该电压输入端58通过导通的该第一开关管51、该第一电容55和导通的该第二开关管52接地构成回路。该12V直流电压Vin从该电压输入端58通过导通的该第一开关管51对该第一电容55充电，该第一电容55储存电场能量。当该第一电容55充电达到饱和时，该第一电容55储存的电场能量最大。
在t1～t2期间，该开关控制器57输出的控制信号P为负电位，因此该第一开关管51和该第二开关管52关闭，该第三开关管53和该第四开关管54导通。
此时，该第一电容55的一端通过导通的该第三开关管53、该第二电容56和导通的该第四开关管54连接到该第一电容55的另一端，构成一放电回路。该第一电容55通过导通的该第三开关管53对该第二电容56充电并同时释放电场能量。由于该第二电容56两端压差不能突变，而该第二电容56与该第三开关管53相连接的一端接地，电压为零，因此该第二电容56的另一端电压小于零，即该电压输出端59输出负电压。随着该第一电容55释放所储存的电场能量，其二端的电压差逐渐减小，该第二电容56二端之电压差逐渐减小。该电压输出端59输出的负电压的绝对值逐渐减小。
在t2～t3期间，该开关控制器57输出的控制信号P为正电位，因此该第一开关管51和该第二开关管52导通，该第三开关管53和该第四开关管54关闭。
此时，该电压输入端58通过导通的该第一开关管51、该第一电容55和导通的该第二开关管52接地构成回路。该12V直流电压Vin从该电压输入端58通过导通的该第一开关管51对该第一电容55充电，该第一电容55储存电场能量。当该第一电容55充电达到饱和时，该第一电容55储存之电场能量最大。
该第二电容56通过该电压输出端59和后端负载接地构成回路。该第二电容56放电，电流从地流向该电压输出端59，该电压输出端59输出的负电压的绝对值减小。
从时间t3开始，该负电压产生器50不断重复上述t1～t3期间的工作过程。
该负电压产生电路10也可以具有其它变更设计，例如：该第一和第二开关管11、12替换为两个P型金属氧化物半导体晶体管，该第三和第四开关管13、14替换为两个N型金属氧化物半导体晶体管。该两个P型金属氧化物半导体晶体管的栅极、源极及漏极的连接关系和该第一和第二开关管11、12的栅极、源极和漏极分别对应。该两个N型金属氧化物半导体晶体管的栅极、源极和漏极的连接关系和该第三和第四开关管13、14的栅极、源极和漏极分别对应。

Claims (9)

1.一种负电压产生电路，其特征在于：其包括一第一开关管、一第二开关管、一第三开关管、一第四开关管、一第一电容、一第二电容、一开关控制器、一电压输入端和一电压输出端，该电压输入端通过该第一开关管的源极和漏极、该第一电容、该第二开关管的源极和漏极接地，该第一开关管的漏极通过该第三开关管的源极和漏极、该第二电容、该第四开关管的源极和漏极连接到该第二开关管的源极，该第三开关管的漏极接地，该第四开关管的源极连接到该电压输出端，该开关控制器输出控制信号到该第一、第二、第三和第四开关管的栅极，该控制信号控制该第一和第二开关管导通且该第三和第四开关管关闭，或该第三和第四开关管导通且该第一和第二开关管关闭。
2.如权利要求1所述的负电压产生电路，其特征在于：该第一和第二开关管为N型金属氧化物半导体晶体管，该第三和第四开关管为P型金属氧化物半导体晶体管。
3.如权利要求1所述的负电压产生电路，其特征在于：该第一和第二开关管为P型金属氧化物半导体晶体管，该第三和第四开关管为N型金属氧化物半导体晶体管。
4.如权利要求1所述的负电压产生电路，其特征在于：该四个开关管均为N型金属氧化物半导体晶体管，该负电压产生电路进一步包括一连接到该开关控制器和该第三、第四开关管之间的反相器，该开关控制器输出的控制信号通过该反相器反相后输出到该第三和第四开关管。
5.如权利要求1所述的负电压产生电路，其特征在于：该电压输入端被加载一12V直流电压，该控制信号为一连续方波。
6.一种负电压产生电路，其包括：
一电压输入端，用来输入正电压；
一电压输出端，用来输出负电压；
一第一开关管、一第一电容和一第二开关管，依次串联在该电压输入端和地之间；
一第三开关管，接在该第一开关管和该第一电容间一节点和地之间；
一第四开关管，接在该第二开关管和该第一电容间一节点和该电压输出端之间；
一第二电容，接在该电压输出端和地之间；
一开关控制器，用来控制该四个开关管；
其特征在于：该开关控制器输出控制信号到该第一、第二、第三和第四开关管的栅极，该控制信号控制该第一和第二开关管导通且该第三和第四开关管关闭，或该第三和第四开关管导通且该第一和第二开关管关闭，当该第一和第二开关管导通
Figure C2007100747760003C1
该第三和第四开关管关闭时，该第一电容被充电；该第三和第四开关管导通
Figure C2007100747760003C2
该第一和第二开关管关闭时，该第一电容放电。
7.如权利要求6所述的负电压产生电路，其特征在于：该第一和第二开关管为N型金属氧化物半导体晶体管，该第三和第四开关管为P型金属氧化物半导体晶体管。
8.如权利要求6所述的负电压产生电路，其特征在于：该第一和第二开关管为P型金属氧化物半导体晶体管，该第三和第四开关管为N型金属氧化物半导体晶体管。
9.如权利要求6所述的负电压产生电路，其特征在于：该四个开关管均为N型金属氧化物半导体晶体管，该负电压产生电路进一步包括一反相器，该反相器连接在该开关控制器和该第三、第四开关管之间，用来将该开关控制器输出到该第三和第四开关管的控制信号反相。
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