CN103117051B - 一种用于智能电网的液晶驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于智能电网的液晶驱动电路，包括具有两个功率放大器的液晶显示偏置发生器、上电复位电路和输入滤波器，所述上电复位电路包括或非门、后置反相器和M个依次串联的MOS开关组；每个所述的MOS开关组都包括一根源极接该上电复位电路接地端的NMOS管和一根源极接该上电复位电路电源端的PMOS管，所述NMOS管的漏极与所述PMOS管的漏极相接形成所述MOS开关组的输出端，所述NMOS管的栅极与所述PMOS管的栅极相接形成所述MOS开关组的输入端；第一个到第M-1个所述的MOS开关组的输出端都接有一个与该上电复位电路接地端相接的电容。其技术效果是：缓慢上电的情况下，保证液晶驱动电路能够可靠地复位。

Description

一种用于智能电网的液晶驱动电路

技术领域

本发明涉及一种用于智能电网的液晶驱动电路。

背景技术

目前，大多数液晶显示器的液晶驱动电路如图1所示，其包括具有两个功率放大器10的液晶显示偏置发生器1、输入滤波器3和上电复位电路2，目前的液晶驱动电路存在如下问题：

第一，该液晶显示偏置发生器1包括三个保护电阻R和两个功率放大器10；其中，所述功率放大器10用于产生显示驱动的第二级台阶电压，并使其经过传输门输出至S0-S23。所述功率放大器10由于是电容负载，因此受功耗限制。虽然在平衡时只要小电流（0-1uA）就可维持，但在非平衡时，所述功率放大器10内部的MOS管的开启电压很高（一般的CMOS集成电路开启电压为0.71V，再加上巨大的衬偏效应，可使其开启电压高达1.8V），从而仅有部分时间导通，即在每一2ms分段的时间内多数时间仅依靠1uA电流对电容充电，从而使得液晶驱动电路在实际的使用中，需要考虑静态功耗和运放驱动能的关系，而导致实际显示波形变差，并最终对要求高可靠性液晶显示驱动的客户造成使用限制。

第二，目前的液晶驱动电路中，上电复位电路2输出的上电复位信号RST的高电平时间维持得很短，因此很难在缓慢上电的情况下，保证整个液晶驱动电路能够可靠地复位，这增加了对于整个液晶驱动电路中保护电路的要求，增加了整个液晶驱动电路的成本。

第三，输入滤波器3的数据输入端（SDA）和时钟总线端（SCL）缺乏静电保护，因此在输入滤波器3的数据输入端（SDA）和时钟总线端（SCL）处易产生静电电压（ESD）而导致电流倒灌，从而导致液晶驱动电路的可靠性降低。

最后,目前的液晶驱动电路，其接地端（VSS）和电源端（VDD）之间缺乏也缺乏有效的保护，因此其接地端（VSS）或电源端（VDD）易发生静电电压，造成整个液晶驱动电路的接地短路。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于智能电网的液晶驱动电路，其能够在缓慢上电的情况下仍然可靠地复位。

实现上述目的的一种技术方案是：一种用于智能电网的液晶驱动电路，包括具有两个功率放大器的液晶显示偏置发生器、上电复位电路和输入滤波器；

所述上电复位电路包括或非门、后置反相器和M个依次串联的MOS开关组；每个所述的MOS开关组都包括一根源极接该上电复位电路接地端的NMOS管和一根源极接该上电复位电路电源端的PMOS管，所述NMOS管的漏极与所述PMOS管的漏极相接形成所述MOS开关组的输出端，所述NMOS管的栅极与所述PMOS管的栅极相接形成所述MOS开关组的输入端；第一个到第M-1个所述的MOS开关组的输出端都接有一个与该上电复位电路接地端相接的电容。

进一步的，所述输入滤波器的数据输入端和时钟总线端，分别设有一个防倒灌电路；

所述防倒灌电路包括一个阴极接地的可控硅电路、第一电阻、第二电阻、一根二极管以及一根NDMOS管，所述可控硅电路、所述二极管和所述第一电阻形成所述防倒灌电路的第一回路，所述可控硅电路、所述NDMOS管和所述第二电阻形成所述防倒灌电路的第二回路；所述防倒灌电路的接线端位于所述二极管的输出端。

再进一步的，所述可控硅电路包括一根PNP型三极管和一根NPN型三极管，所述PNP型三极管的发射极和基极通过第三电阻连接；所述NPN型三极管的集电极接所述PNP型三级管的基极，所述PNP型三极管的集电极接所述NPN型三级管的基极，所述NPN型三极管的发射极和基极通过第四电阻连接，所述PNP型三级管的发射极作为所述可控硅电路的阳极，所述NPN型三极管的发射极为所述可控硅电路的阴极。

再进一步的，该液晶驱动电路还设有一个保护电路，所述保护电路包括N个源极接液晶驱动电路的接地端，漏极接液晶驱动电路的电源端的第五NMOS管和N个源极接液晶驱动电路的电源端，漏极接液晶驱动电路的接地端的第五PMOS管，每个所述的第五NMOS管的源极和栅极之间都设有一个第一并联电阻，每个所述的第五PMOS管的栅极和源极之间都设有一个第二并联电阻。

进一步的，所述功率放大器包括相互连接的偏置电压模块、输入模块和输出模块，所述输出模块包括分别连接在所述偏置电压模块和输入模块之间的第三MOS管和第二MOS管，该第三MOS管和第二MOS管均为NNMOS管；所述第三MOS管的漏极与栅极连接，且该第三MOS管与输入模块之间还连接有第一MOS管，该第一MOS管的栅极与漏极之间同时连接有第四电容和第五电容；所述第二MOS管的栅极与第三MOS管的栅极连接，且该第二MOS管与输入模块之间还依次连接有第四MOS管和第六电阻，所述第三MOS管的源极与第一MOS管的漏极连接，所述第二MOS管的源极与第四MOS管的源极连接，所述第四MOS管的栅极与第一MOS管的漏极连接，所述第二MOS管与第四MOS管的连接端输出一信号OUT。

采用了本发明的一种用于智能电网的液晶驱动电路的技术方案，即上电复位电路的依次串联的M个MOS开关组中，在第一到第M-1个MOS开关组的输出端设置一个连接该上电复位电路接地端的电容的技术方案，其技术效果是：能在缓慢上电的情况下，有效延长所述上电复位电路输出端输出的上电复位信号RST维持高电平的时间，保证整个液晶驱动电路能够可靠地复位。

附图说明

图1是本发明一种用于智能电网的液晶驱动电路的原理框图；

图2为本发明一种用于智能电网的液晶驱动电路中上电复位电路的原理图。

图3为本发明一种用于智能电网的液晶驱动电路中防倒灌电路的原理图。

图4为本发明一种用于智能电网的液晶驱动电路中防倒灌电路上可控硅电路的原理图。

图5为本发明一种用于智能电网的液晶驱动电路中保护电路的原理图。

图6是本发明一种用于智能电网的液晶驱动电路中保护电路和防倒灌电路接入示意图。

图7是本发明一种用于智能电网的液晶驱动电路中液晶显示偏置发生器内部功率放大器的原理图。

具体实施方式

请参阅图1至图7，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体的实施例，并结合附图进行详细地说明：

实施例一

请参阅图1和图2，实施例一中本发明的一种用于智能电网的液晶驱动电路，其包括内置两个功率放大器10的液晶显示偏置发生器1、上电复位电路2和输入滤波器3。

请参阅图2，上电复位电路2输出上电复位信号RST，上电复位电路2包括：第一MOS开关组21、第二MOS开关组22、第三MOS开关组23、第四MOS开关组24、或非门25和后置反相器26。

第一MOS开关组21包括源极接该上电复位电路接地端的第一NMOS管N1和源极接该上电复位电路电源端的第一PMOS管P1，第一NMOS管N1的漏极接第一PMOS管P1的漏极，形成第一MOS开关组21的输出端，第一NMOS管N1的栅极接第一PMOS管P1的栅极，形成第一MOS开关组21的输入端。

第二MOS开关组22包括源极接该上电复位电路接地端的第二NMOS管N2和源极接该上电复位电路电源端的第二PMOS管P2，第二NMOS管N2的漏极接第二PMOS管P2的漏极，形成第二MOS开关组22的输出端，第二NMOS管N2的栅极接第二PMOS管P2的栅极，形成第二MOS开关组22的输入端。

第三MOS开关组23包括源极接该上电复位电路接地端的第三NMOS管N3和源极接该上电复位电路电源端的第三PMOS管P3，第三NMOS管N3的漏极接第三PMOS管P3的漏极，形成第三MOS开关组23的输出端，第三NMOS管N3的栅极接第三PMOS管P3的栅极，形成第三MOS开关组23的输入端。

第四MOS开关组24包括源极接该上电复位电路接地端的第四NMOS管N4和源极接该上电复位电路电源端的第四PMOS管P4，第四NMOS管N4的漏极接第四PMOS管P4的漏极，形成第四MOS开关组24的输出端，第四NMOS管N4的栅极接第四PMOS管P4的栅极，形成第四MOS开关组24的输入端。

第二MOS开关组22的输入端接第一MOS开关组21的输出端，第三MOS开关组23的输入端接第二MOS开关组22的输出端，第四MOS开关组24的输入端接第三MOS开关组23的输出端，因此第一MOS开关组21至第四MOS开关组24依次串联。第一MOS开关组21的输入端接或非门25的第一输入端，第四MOS开关组24的输出端接或非门25的第二输入端。或非门25的输出端接后置反相器26的输入端。后置反相器26的输出端输出上电复位信号RST。

本实施例中对于现有技术的重大改进在于，在第一MOS开关组21的输出端设有与该上电复位电路接地端连接的第一电容C1；在第二MOS开关组22的输出端设有与该上电复位电路接地端连接的第二电容C2；在第三MOS开关组23的输出端设有与该上电复位电路接地端连接的第三电容C3。

这样改进的目的在于：上电复位电路2上的第一MOS开关组21至第三MOS开关组23的输出端都设置了一个用于储能的电容，这样在缓慢上电的情况下，有效延长上电复位信号RST维持高电平的时间，保证整个液晶驱动电路能够可靠地复位，从而在上电复位这个关键指标上，保证整个液晶驱动电路满足智能电网应用的需要。

实施例二：

请参阅图3、图4和图6，实施例二在实施例一的基础上进行了进一步的改进，即在输入滤波器3的两个输入端，即数据输入端（SDA）和时钟总线端（SCL）分别连接一个防倒灌电路4。防倒灌电路4上设有一个接线端，接线端是用来与输入滤波器3的数据输入端（SDA）或时钟总线端（SCL）连接的。所述防倒灌电路4包括可控硅电路41、第一电阻42、第二电阻45、一个二极管43和一个NDMOS管44（N沟道型MOS管）。可控硅电路41的阴极（Cathode）是接地的。二极管43的输入端接可控硅电路41的阴极，二极管43的输出端接第一电阻42，第一电阻42接可控硅电路41的阳极（Anode），从而构成了防倒灌电路4的第一回路。NDMOS管44的源极接可控硅电路41的阴极，NDMOS管44的漏极接第二电阻45，第二电阻45接可控硅电路41的阳极，从而构成了防倒灌电路4的第二回路。二极管43的输出端为防倒灌电路4的接线端。本实施例中，第一电阻42的阻值为第二电阻45阻值的10倍以上。

本实施例中的防倒灌电路4的工作原理如下：液晶驱动电路正常工作时，正常输入信号不会触发可控硅电路41，可控硅电路41处于截止状态，当输入滤波器3的两个输入端瞬间产生的静电电压（ESD电压）远大于可控硅电路41的触发电压时，可控硅电路41开启，二极管43和NDMOS管44均处于饱和导通状态，由此形成一个快速放电的通路，防止由于静电电压而引起的反向电流倒灌进入输入滤波器3，起到防止电流倒灌和静电保护的效果。由于防倒灌电路4的第二回路中采用NDMOS管44代替传统的二极管，这有利于提高对可控硅电路41触发电压范围控制的准确性，满足智能电表使用的需要。防倒灌电路4的维持电流大约为70ma，防倒灌电路4能够保证输入滤波器3的两个输入端的外围的反向电流不会对液晶驱动电路的功能造成影响，从而保证整个液晶驱动电路满足智能电网应用的需要。

请参阅图4，本实施例中的可控硅电路41包括：一根PNP型三极管P5和一根NPN型三极管N5，PNP型三极管P5的发射极和基极通过第三电阻46连接，NPN型三极管N5的集电极接PNP型三级管P5的基极，PNP型三极管P5的集电极接NPN型三级管P5的基极，NPN型三极管N5的发射极和基极通过第四电阻47连接。NPN型三极管N5的发射极接地。PNP型三级管P5的发射极为可控硅电路41的阳极，NPN型三极管N5的发射极为可控硅电路41的阴极。

实施例三

请参阅图5和图6，实施例三在实施例二的基础上进行了进一步的改进，该液晶驱动电路还设有一个保护电路5，该保护电路5位于液晶驱动电路的接地端（VSS）和电源端（VDD）之间。保护电路5包括N个源极接液晶驱动电路的接地端，漏极接液晶驱动电路的电源端的第五NMOS管51和N个源极接液晶驱动电路的电源端，漏极接液晶驱动电路的接地端的第五PMOS管52，每个第五NMOS管51的源极和栅极之间都设有一个第一并联电阻53，每个第五PMOS管52的栅极和源极之间都设有一个第二并联电阻54。

由于第五NMOS管51上设有一个寄生NPN管，该寄生NPN管开启时能吸收大量电流，第五PMOS管52设有一个寄生PNP管，该寄生PNP管开启时能吸收大量电流。利用这一原理可以在控制保护电路5在线路板上的排布面积的同时，不降低该保护电路5的对静电电压（ESD电压）的保护的能力。

保护电路5中设置第一并联电阻53是为了在液晶驱动电路的接地端或者电源端生成静电电压时，位于第五NMOS管51的栅极和漏极间的寄生电容与第一并联电阻53耦合，并耦合成一个瞬态正电压，确保每个第五NMOS管51都一齐导通，释放液晶驱动电路的接地端或者电源端的静电电荷。保护电路5中设置第二并联电阻54是为了在液晶驱动电路的接地端或者电源端生成静电电压时，位于第五PMOS管52的栅极和漏极间的寄生电容与第二并联电阻54耦合，并耦合成一个瞬态正电压，确保每个第五PMOS管54都一齐导通，释放液晶驱动电路的接地端或者电源端的静电电荷。

所有的第五NMOS管51和第五PMOS管52都一齐导通，确保保护电路5对于静电电压保护的有效性。这样可以增强整个液晶驱动电路的可靠性，使其满足智能电网应用的需要。

为了进一步增强保护电路的有效性，本实施例中第一并联电阻53和第二并联电阻54的阻值是相同的。

不过需要说明的是，不设置防倒灌电路4，而直接设置保护电路5也是可以的。

实施例四

实施例四是对于实施例一的改进，请参阅图7，液晶显示偏置发生器1内的功率放大器10包括相互连接的偏置电压模块100、输入模块200和输出模块300，其中，

输出模块300包括分别连接在偏置电压模块100和输入模块200之间的第三MOS管M13和第二MOS管M12，第三MOS管M13和第二MOS管M12均为native NMOS管，即NNMOS管。

第三MOS管M13的漏极与栅极相连接，第三MOS管M13与输入模块200之间还连接有第一MOS管M11，且该第三MOS管M13的源极与第一MOS管M11的漏极连接，该第一MOS管M11的栅极与漏极之间同时连接有第四电容C4和第五电容C5。

第二MOS管M12的栅极与第三MOS管M13的栅极连接，第二MOS管M12与输入模块200之间还依次连接有第四MOS管M14和第六电阻R6，且该第二MOS管M12的源极与第四MOS管M14的源极连接，第四MOS管M14的源极与第一MOS管M11的漏极连接，第二MOS管M12与第四MOS管M14的连接端输出一信号OUT。

本实施例中通过将液晶显示偏置发生器1中的第三MOS管M13和第二MOS管M12用NNMOS管来取代现有技术中一般的MOS管，并利用NNMOS管的开启电压基本为0以及衬偏效应很小的特性，使功率放大器10内部CMOS集成电路开启电压大大减小，从而在功率放大器10非平衡时，使第二MOS管M12导通，并对第四电容C4和第五电容C5快速充电，从而使功率放大器10很快达到平衡状态，有效解决驱动能力和显示驱动之间的矛盾。

本实施例的液晶驱动电路通过对液晶显示偏置发生器1进行改进后，即使途经的传输门的channel width（沟道宽度）减半，仍能很快达到平衡，对液晶显示偏置发生器1改进后，显示波形为明显的锯齿波形状，较未改进时呈现的斜坡形有明显改善，从而有效优化了显示效果。

不过需要说明的是所述，实施例四的电路中还可以加入防倒灌电路4和/或保护电路5，进一步提高该液晶驱动电路的可靠性。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (3)

1.一种用于智能电网的液晶驱动电路，包括具有两个功率放大器的液晶显示偏置发生器、上电复位电路和输入滤波器；

所述上电复位电路包括或非门、后置反相器和M个依次串联的MOS开关组；每个所述的MOS开关组都包括一根源极接该上电复位电路接地端的NMOS管和一根源极接该上电复位电路电源端的PMOS管，所述NMOS管的漏极与所述PMOS管的漏极相接形成所述MOS开关组的输出端，所述NMOS管的栅极与所述PMOS管的栅极相接形成所述MOS开关组的输入端；其特征在于：

第一个到第M-1个所述的MOS开关组的输出端都接有一个与该上电复位电路接地端相接的电容，

所述输入滤波器的数据输入端和时钟总线端，分别设有一个防倒灌电路；

所述防倒灌电路包括一个阴极接地的可控硅电路、第一电阻、第二电阻、一根二极管以及一根NDMOS管，所述可控硅电路、所述二极管和所述第一电阻形成所述防倒灌电路的第一回路，所述可控硅电路、所述NDMOS管和所述第二电阻形成所述防倒灌电路的第二回路；所述防倒灌电路的接线端位于所述二极管的输出端，

该液晶驱动电路还设有一个保护电路，所述保护电路包括N个源极接液晶驱动电路的接地端，漏极接液晶驱动电路的电源端的第五NMOS管和N个源极接液晶驱动电路的电源端，漏极接液晶驱动电路的接地端的第五PMOS管，每个所述的第五NMOS管的源极和栅极之间都设有一个第一并联电阻，每个所述的第五PMOS管的栅极和源极之间都设有一个第二并联电阻。

2.根据权利要求1所述的一种用于智能电网的液晶驱动电路，其特征在于：所述可控硅电路包括一根PNP型三极管和一根NPN型三极管，所述PNP型三极管的发射极和基极通过第三电阻连接；所述NPN型三极管的集电极接所述PNP型三级管的基极，所述PNP型三极管的集电极接所述NPN型三级管的基极，所述NPN型三极管的发射极和基极通过第四电阻连接，所述PNP型三级管的发射极作为所述可控硅电路的阳极，所述NPN型三极管的发射极为所述可控硅电路的阴极。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于智能电网的液晶驱动电路，其特征在于：所述功率放大器包括相互连接的偏置电压模块、输入模块和输出模块，所述输出模块包括分别连接在所述偏置电压模块和输入模块之间的第三MOS管和第二MOS管，该第三MOS管和第二MOS管均为NNMOS管；所述第三MOS管的漏极与栅极连接，且该第三MOS管与输入模块之间还连接有第一MOS管，该第一MOS管的栅极与漏极之间同时连接有第四电容和第五电容；所述第二MOS管的栅极与第三MOS管的栅极连接，且该第二MOS管与输入模块之间还依次连接有第四MOS管和第六电阻，所述第三MOS管的源极与第一MOS管的漏极连接，所述第二MOS管的源极与第四MOS管的源极连接，所述第四MOS管的栅极与第一MOS管的漏极连接，所述第二MOS管与第四MOS管的连接端输出一信号OUT。