CN101303823B - 电压提供电路以及其相关方法 - Google Patents

Abstract

一种电压提供电路，用来产生一输出电压，包含：多个振荡电路，用于提供多个不同频率的时钟信号；一检测电路，用于根据一参考电压及该输出电压以产生一检测结果；一选择单元，耦接至所述振荡电路及该检测电路，用于根据该检测结果自所述时钟信号中选择其一输出；以及一电荷泵电路，根据该选择单元所选出的时钟信号控制一电荷泵以产生该输出电压。

Description

电压提供电路以及其相关方法

技术领域

本发明涉及一种电压提供电路以及其相关方法，特别涉及一种使用在LCD驱动电路上的电压提供电路以及其相关方法。

背景技术

在LCD驱动IC中，常会使用一电荷泵(charge pump)提供不同的所须电压。举例来说，阵列中的源极(source)需要0-6v的电压以提供给不同的色阶，而栅极(gate)需要6-12v的电压。而且，LCD的各种情况会需要不同大小的电流，例如画面由黑转白时需要较大的电流，其它状况下则不需要。然而，电荷泵在每次增压之后，电流不会回流，多出来的电流便会毫无作用的被消耗掉，会增加许多无谓的功率消耗，若电荷泵增压的频率越高，功率消耗便越大。

因此，若欲减少功率消耗，在非必要的情况下，不须提供高频率的时钟信号给电荷泵。

发明内容

综上所述，本发明的目的之一为提供一种电压提供电路，用来产生一输出电压，其具有一电荷泵，此电荷泵在后端电路高耗电时使用较高的频率，且在后端电路不需大量耗电或是输出电压不低于参考电压时使用较低的频率以节省功率的消耗。

本发明的一实施例提供了一种电压提供电路，用来产生一输出电压，包含：多个振荡电路，用于提供多个不同频率的时钟信号；一检测电路，用于根据一参考电压及该输出电压以产生一检测结果；一选择单元，耦接至所述振荡电路及该检测电路，用于根据该检测结果自所述时钟信号中选择其一输出；以及一电荷泵电路，根据该选择单元所选出的时钟信号控制一电荷泵以产生该输出电压。

本发明的实施例亦提供了对应上述电路的电压提供方法，用于控制一电荷泵产生一输出电压，此方法包含：提供一第一时钟信号及一第二时钟信号，其中，该第一时钟信号的频率高于该第二时钟信号；比较一参考电压以及该输出电压的大小，以产生一比较结果；以及根据该比较结果自该第一时钟信号及该第二时钟信号中选择其一作为该电荷泵的控制信号；其中，当该参考电压大于该输出电压时，选择该第一时钟信号来作为该电荷泵的控制信号；以及当该参考电压小于该输出电压时，选择该第二时钟信号来作为该电荷泵的控制信号。

本发明的另一实施例提供了另一种电压提供电路，用来产生一输出电压，包含：一振荡电路，用于提供一时钟信号；一检测电路，用于根据一参考电压及该输出电压产生一检测结果；一可控制分频器，耦接至该振荡电路及该检测电路，该可控制分频器具有多个分频比且可根据该检测结果自所述分频比中选择其一，并以该选择出的分频比分频该时钟信号以产生一分频时钟信号；以及一电荷泵电路，依据该分频时钟信号控制一电荷泵以产生该输出电压。

本发明的实施例提供了对应上述电路的一种电压提供方法，用于控制一电荷泵产生一输出电压，包含：提供一时钟信号；提供一第一分频比及一第二分频比，其中，该第一分频比小于该第二分频比；比较一参考电压以及该输出电压的大小，以产生一比较结果；以及根据该比较结果选择该第一分频比及该第二分频比其中之一对该时钟信号进行分频，并以分频后的该时钟信号作为该电荷泵的控制信号；其中，当该参考电压大于该输出电压时，选择该第一分频比来对该时钟信号进行分频；以及当该参考电压小于该输出电压时，选择该第二分频比来对该时钟信号进行分频。

根据上述的电路和方法，可使电荷泵在需要时才以高频率运作，如此可降低电荷泵因切换而产生的功率消耗。

附图说明

图1示出了根据本发明的第一实施例的电压提供电路。

图2示出了对应图1所示的电压提供电路的电压提供方法。

图3示出了根据本发明的第二实施例的电压提供电路。

图4示出了对应图2所示的电压提供电路的电压提供方法。

附图符号说明

100，300电压提供电路

101，103，301振荡电路

105多路复用器

107，305检测电路

108，308电荷泵电路

109，307控制电路

110连接部份

111，309电荷泵

112电容部份

303可控制分频器

具体实施方式

在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的「包含」是一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。以外，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

图1示出了根据本发明的第一实施例的电压提供电路100。如图1所示，电压提供电路100包含振荡电路101，103，多路复用器105、检测电路107以及电荷泵电路108。振荡电路101和103用于提供时钟信号CLK₁和CLK₂，其分别具有不同频率f₁和f₂，其中，频率f₁大于频率f₂。检测电路107用于比较一参考电压V_ref以及电荷泵电路108的输出电压V_out的大小，以产生检测结果DR。多路复用器105(选择单元)耦接至振荡电路101和103，用于根据检测电路107输出的检测结果DR自时钟信号CLK₁和CLK₂中选择其一作为输出的时钟信号CLK。电荷泵电路108根据时钟信号CLK控制一电荷泵产生输出电压V_out。在此实施例中，电荷泵电路108包含一控制电路109、一连接部份110、一电荷泵111以及一电容部份112。电荷泵111是以一四相位电荷泵(4 phase charge pump)作为例子，其由4个MOS所组成。控制电路109根据时钟信号CLK通过连接部份110的接线分别控制电荷泵111的MOS的开关，然后电荷泵111再搭配电容部份112中的电容而产生不同的输出电压V_out。因此时钟信号CLK的频率便决定了电荷泵111的MOS的开关速度，而电荷泵111的MOS的开关速度则决定了输出电压V_out的上升速率。须注意的是，本发明的控制机制亦可适用于其它种类的电荷泵，而连接部份110和电容部份112的配置亦会随着改变，并不受限于本发明所提的实施例。

简而言之，当后端需要大量耗电或是输出电压V_out低于参考电压V_ref时，多路复用器105便选择输出具有较高频率f₁的时钟信号CLK₁，如此可使电荷泵较快达到所需要的电压。且藉由iΔt＝cΔV的概念，具有较高频率f₁的时钟信号CLK₁便可支撑后端较大的电流需求。而当不需要高耗电或输出电压V_out不低于参考电压V_ref时，多路复用器105便选择输出具有较低频率f₂的时钟信号CLK₂，以减低因切换而造成的电荷泵111的功率损耗。须注意的是，上述以两振荡电路作说明乃本发明的一实施例，但并非用于限定本发明，本发明的实施上亦可使用两个以上的振荡电路以产生两个以上的时钟信号，而检测电路可检测出参考电压与输出电压间的差距，以输出检测结果，而多路复用器依据检测结果从两个以上的时钟信号中选择其一输出。

当电压提供电路100使用在LCD驱动电路上时，V_ref可为一默认值，其可视不同情况而被调整。在此实施例中，检测电路107是一比较器，其接收端分别耦接至参考电压V_ref以及输出电压V_out，并比较两者以决定出检测结果DR，但并非用于限定本发明。而且，多路复用器105亦可为其它具有相同功能的选择单元。

根据图1所示的电压提供电路100可得到图2所示的电压提供方法。在底下的描述中使用上述的电路施行此方法，以更为了解上述电路的运作方式。但并不表示下述的方法仅适用于上述的电路，若以不同的电路执行与下述步骤等效的方法，其亦应在本发明的范围之内。

此方法包含下列步骤：

步骤201：

利用振荡电路101、103提供两个具有不同频率的时钟信号(CLK₁，CLK₂)，其分别对应频率(f₁，f₂)，且f₁大于f₂。

步骤203：

使用检测电路107根据一参考电压V_ref以及输出电压V_out产生一检测结果DR。

步骤205：

利用一选择单元(多路复用器105)根据检测结果DR自时钟信号(CLK₁，CLK₂)中选择其一输出。其中一种作法为：当后端需要大量耗电或是输出电压V_out低于参考电压V_ref时，选择单元便输出具有较高频率的时钟信号CLK₁。而当不需要高耗电或输出电压V_out不低于参考电压V_ref时，选择单元便输出具有较低频率的时钟信号CLK₂。

步骤207：

使电荷泵电路根据时钟信号CLK产生输出电压V_out。

此方法的其它详细技术特征已见于上述电路的描述之中，故在此不再赘述。

图3示出了根据本发明的第二实施例的电压提供电路300。电压提供电路300与电压提供电路100不同的地方在于，电压提供电路100以振荡电路101和103、多路复用器105、以及检测电路107产生所须信号CLK给电荷泵电路108，而电压提供电路300是以振荡电路301、可控制分频器303以及检测电路307产生所须信号CLK给电荷泵电路308。振荡电路301用于提供一时钟信号。可控制分频器303耦接至振荡电路301，具有多个分频比，并可控制地自所述分频比中选择其一分频比分频时钟信号CLK₁以产生一时钟信号CLK。检测电路305用于根据一参考电压V_ref以及电荷泵电路308的输出电压V_out产生一检测结果DR，且可控制分频器303根据检测结果DR决定对时钟信号CLK₁进行分频的分频比。基于上述电压提供电路100的同样的概念，对电压提供电路300而言，可控制分频器303的多个分频比中至少包括一高分频比及一低分频比，当后端需要大量耗电或是输出电压V_out低于参考电压V_ref时，可控制分频器303以低分频比分频时钟信号CLK₁以形成具有较高频率的时钟信号CLK，而当不需要高耗电或输出电压V_out不低于参考电压V_ref时，可控制分频器303是以高分频比分频时钟信号CLK₁以形成具有较低频率的时钟信号CLK。然后电荷泵电路308根据时钟信号CLK产生输出电压V_out。

电压提供电路300其余的运作方式以及其它技术特征与上述电压提供电路100的说明相同，故在此不再赘述。

根据图3所示的电压提供电路300可得到图4所示的电压提供方法。同样的，此方法使用电压提供电路300施行此方法，以更为了解电压提供电路300的运作方式。但并不表示下述的方法仅适用于电压提供电路300，若以不同的电路执行与下述步骤等效的方法，其亦应在本发明的范围之内。

此方法包含下列步骤：

步骤401：

使用振荡电路301提供一时钟信号CLK₁。

步骤403：

使用可控制分频器303提供多个分频比。

步骤405：

使用检测电路305根据一参考电压V_ref以及电荷泵电路308的输出电压V_out产生一检测结果。

步骤407：

可控制分频器303根据检测结果DR决定对时钟信号CLK₁进行分频的分频比。其中一种作法为：当后端需要大量耗电或是输出电压V_out低于参考电压V_ref时，可控制分频器303以低分频比分频时钟信号CLK₁以形成具有较高频率的时钟信号CLK，而当不需要高耗电或输出电压V_out不低于参考电压V_ref时，可控制分频器303以高分频比分频时钟信号CLK₁以形成具有较低频率的时钟信号CLK。

步骤409：

根据时钟信号CLK控制电荷泵电路308产生输出电压V_out。

此方法的其它详细技术特征已见于电压提供电路300的描述之中，故在此不再赘述。

根据上述的电路和方法，可使电荷泵在需要时才以高频率运作，如此可降低电荷泵因切换而产生的功率消耗。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种电压提供电路，用来产生一输出电压，包含：

一振荡电路，用于提供一时钟信号；

一检测电路，用于根据一参考电压及该输出电压产生一检测结果；

一可控制分频器，耦接至该振荡电路及该检测电路，该可控制分频器具有多个分频比且可根据该检测结果自所述分频比中选择其一，并以该选择出的分频比分频该时钟信号以产生一分频时钟信号；以及

一电荷泵电路，依据该分频时钟信号控制一电荷泵以产生该输出电压。

2.如权利要求1所述的电压提供电路，其中，该可控制分频器的所述分频比包括一高分频比及一低分频比；当该参考电压大于该输出电压时，该可控制分频器以该低分频比分频该时钟信号；以及当该参考电压小于该输出电压时，该可控制分频器以该高分频比分频该时钟信号。

3.如权利要求1所述的电压提供电路，其中，该检测电路是一比较器。

4.如权利要求1所述的电压提供电路，其中，该电荷泵电路包括一控制电路及该电荷泵，该控制电路用于根据该分频时钟信号控制该电荷泵。

5.一种电压提供方法，用于控制一电荷泵产生一输出电压，包含：

提供一时钟信号；

提供一第一分频比及一第二分频比，其中，该第一分频比小于该第二分频比；

比较一参考电压以及该输出电压的大小，以产生一比较结果；以及

根据该比较结果选择该第一分频比及该第二分频比其中之一对该时钟信号进行分频，并以分频后的该时钟信号作为该电荷泵的控制信号；

其中，当该参考电压大于该输出电压时，选择该第一分频比来对该时钟信号进行分频；以及当该参考电压小于该输出电压时，选择该第二分频比来对该时钟信号进行分频。

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