CN103312157A

CN103312157A - 充电系统

Info

Publication number: CN103312157A
Application number: CN2012100689689A
Authority: CN
Inventors: 张正文
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Current assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2013-09-18

Abstract

本发明公开一种充电系统，用来对一电容充电。该充电系统包括一单位增益缓冲器，由一驱动电压驱动，其一正输入端用来接收一目标电压，一负输入端耦接于其一输出端；至少一独立电压源，用来提供至少一电压；一第一开关，耦接于该单位增益缓冲器的该输出端与该电容之间；至少一第二开关，耦接于该至少一独立电压源与该电容之间；以及一开关控制波形产生器，耦接于该第一开关及该至少一第二开关，用来根据一控制信号，在一周期内控制该第一开关及该至少一第二开关中至少一者依序导通，使该单位增益缓冲器及该至少一独立电压源当中一者依序对该电容充电。

Description

充电系统

技术领域

本发明涉及一种充电系统，尤指一种可根据一目标电压所在范围控制一单位增益缓冲器(unit gain buffer)及至少一独立电压源当中至少一者依序对一电容充电，以弹性地减少功率消耗或加快充电速度的充电系统。

背景技术

一般来说，在进行面板驱动时，会根据每一画面中每一个画素的灰阶大小，利用单位增益缓冲器(unit gain buffer)将画素中的液晶电容充电至其目标电压，以显示画面。

举例来说，请参考图1，图1为公知一单位增益缓冲器10对一电容12充电的示意图。如图1所示，单位增益缓冲器10由一驱动电压V_P驱动，其一正输入端用来接收一目标电压V_T，一负输入端耦接于其一输出端以形成一负回授回路，将输出端电压锁定在目标电压V_T，因此可将电容12充电至目标电压V_T。在此情形下，对电容12充电所造成的总功耗可表示为：P＝I*V＝(V_T*C*F)*V_P，其中，C为电容12的电容值，而F为显示画面的切换频率(即需在1/F时间内将电容12充电至目标电压V_T)。

然而，公知纯以单位增益缓冲器10对电容12充电的作法在功率消耗及充电速度上缺乏弹性，会有功率消耗过高或充电速度过慢的缺点。有鉴于此，公知技术实有改进的必要。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种可根据一目标电压所在范围控制一单位增益缓冲器及至少一独立电压源当中至少一者依序对一电容充电，以弹性地减少功率消耗或加快充电速度的充电系统。

本发明公开一种充电系统，用来对一电容充电。该充电系统包括有一单位增益缓冲器，由一驱动电压驱动，其一正输入端用来接收一目标电压，一负输入端耦接于其一输出端；至少一独立电压源，用来提供至少一电压；一第一开关，耦接于该单位增益缓冲器的该输出端与该电容之间；至少一第二开关耦接于该至少一独立电压源与该电容之间；以及一开关控制波形产生器，耦接于该第一开关及该至少一第二开关，用来根据一控制信号，在一周期内控制该第一开关及该至少一第二开关中至少一者依序导通，使该单位增益缓冲器及该至少一独立电压源当中一者依序对该电容充电。

在此配合下列图示、实施例的详细说明及权利要求书，将上述及本发明的其它目的与优点详述于后。

附图说明

图1为公知一单位增益缓冲器对一电容充电的示意图。

图2A为本发明实施例一充电系统的示意图。

图2B为一电压对数字码转换信息的示意图。

图2C为将一驱动电压分成三个范围的示意图。

图2D为三个波形信号的示意图。

图2E至图2G为不同情形下，三个开关于一周期内导通的示意图。

图3A为本发明实施例另一充电系统的示意图。

图3B为将一驱动电压分成四个范围的示意图。

图3C为四个波形信号的示意图。

图3D至图3G为不同情形下，四个开关于一周期内导通的示意图。

图4及图5分别为本发明实施例还两个充电系统的示意图。

图6A及图7A分别为本发明实施例更两个充电系统的示意图。

图6B及图7B分别为图6A及图7A所示的电压范围判断电路的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10、200 单位增益缓冲器

12 电容

20、30、40、50、60、70 充电系统

22 显示数据产生器

24 伽玛产生器

26 数字模拟转换器

202 开关控制波形产生器

204、604、704 电压范围判断电路

V_P 驱动电压

V_T 目标电压

S_T、S_A、S_B、S_C 开关

V_A、V_B、V_C 电压

Con 控制信号

D₀、D₁ 句柄

VDI 电压对数字码转换信息

R_A、R_B、R_C 范围

W_T、W_A、W_B、W_C 波形信号

DV_T、DV_A、DV_B、DV_C 数位码

B₇、B₆、B₅ 数位码

A₂、A₁、A₀ 比较结果

C_A、C_B、C_C 比较器

具体实施方式

请参考图2A，图2A为本发明实施例一充电系统20的示意图。如图2A所示，充电系统20用来对一电容12充电，包括有一单位增益缓冲器(unit gainbuffer)200、独立电压源VS_A、VS_B、开关S_T、S_A、S_B、开关控制波形产生器202。单位增益缓冲器200与单位增益缓冲器10相似，由一驱动电压V_P驱动，其一正输入端用来接收一目标电压V_T，一负输入端耦接于其一输出端以形成一负回授回路，将输出端电压锁定在目标电压V_T，其中，目标电压V_T通常设定小于驱动电压V_P，使得单位增益缓冲器200可将输出端电压锁定在目标电压V_T。独立电压源VS_A、VS_B可提供电压V_A、V_B。开关S_T耦接于单位增益缓冲器200的该输出端与电容12之间，而开关S_A、S_B耦接于独立电压源VS_A、VS_B与电容12之间。开关控制波形产生器202耦接于开关S_T、S_A、S_B的控制端，可根据一控制信号Con(包括句柄D₀、D₁)，在一周期内控制开关S_T、S_A、S_B中至少一者依序导通，使单位增益缓冲器200及独立电压源VS_A、VS_B当中至少一者依序对电容12充电。如此一来，开关控制波形产生器202可根据控制信号Con，弹性调整电容12的充电来源，以减少功率消耗或加快充电速度。

详细来说，开关控制波形产生器202可在该周期内控制独立电压源VS_A先将电容12充电至相对应电压V_A(即导通开关S_A)，再控制单位增益缓冲器200将电容12充电至目标电压V_T。在此情形下，若电压V_A小于目标电压V_T并小于驱动电压V_P，对电容12充电所造成的总功耗为P＝I*V＝(V_A*C*F)*V_A+((V_T-V_A)*C*F)*V_P，相较公知纯以单位增益缓冲器10充电的总功耗P＝I*V＝(V_T*C*F)*V_P小，即以小于驱动电压V_P的电压V_A先将电容12充电至电压V_A，因此可减少功耗；若电压V_A大于目标电压V_T并小于驱动电压V_P，则可将电容12先充电至大于目标电压V_T的电压V_A，再由单位增益缓冲器200将电容12调整至目标电压V_T，此时虽然较前一方式减少功耗程度较少(因电压V_A较大)，但可加快充电速度使电容12快速达到所欲目标电压V_T的准位。如此一来，充电系统20可根据不同需求，弹性调整电容12的充电来源，以达到减少功率消耗或加快充电速度。

值得注意的是，若电压V_B大于电压V_A，则开关控制波形产生器202也可在该周期内控制独立电压源VS_A先将电容12充电至相对应电压V_A，再控制独立电压源VS_B将电容12充电至相对应电压V_B，然后控制单位增益缓冲器200将电容12充电至目标电压V_T。在此情形下，由于先以较小的电压V_A对电容12进行充电再以较大的电压V_B对电容12进行充电，因此可较纯以较大的电压V_B对电容12进行充电来得省电。如此一来，充电系统20可依序由小至大以不同电压对电容12进行充电，以进一步减少功耗。

举例来说，请一并参考图2B至图2G，图2B为一电压对数字码转换信息VDI的示意图，图2C为将驱动电压V_P分成范围R_A、R_B、R_C的示意图，图2D为波形信号W_T、W_A、W_B的示意图，图2E至图2G为不同情形下，开关S_T、S_A、S_B在该周期内导通的示意图。如图2A所示，一显示数据产生器22可输出一目标电压V_T的一数字码DV_T(如8位)，一伽玛产生器24可将一伽玛曲线分割使不同数字码对应于不同电压以产生电压对数字码转换信息VDI(如图2B将8位数字码对应于256种电压大小)，一数字模拟转换器26可根据目标电压V_T的数字码DV_T及电压对数字码转换信息VDI产生模拟形式的目标电压V_T。

在此实施例中，充电系统20还包括一电压范围判断电路204，用来根据电压V_A、V_B，将驱动电压V_P分成范围R_A、R_B、R_C，并判断目标电压V_T位在范围R_A、R_B、R_C当中一者，以产生控制信号Con，其中，范围R_A的一下限电压为0而上限电压为电压V_A，范围R_B的一下限电压为V_A而上限电压为电压V_B，范围R_C的一下限电压为V_B而上限电压为电压V_P。在电压范围判断电路204是一数字电路的情形下，电压范围判断电路204可接收目标电压V_T及电压V_A、V_B的数字码DV_T、DV_A、DV_B，以判断目标电压V_T位在范围R_A、R_B、R_C当中一者，并产生控制信号Con(包括句柄D₀、D₁)，如目标电压V_T位在范围R_A时控制信号Con为D₁D₀＝00，目标电压V_T位在范围R_B时控制信号Con为D₁D₀＝01，目标电压V_T位在范围R_C时控制信号Con为D₁D₀＝10。在此情况下，开关控制波形产生器202可对图2D所示的波形信号W_T、W_A、W_B进行逻辑运算，以在控制信号Con指示不同句柄D₁、D₀(即不同范围)，调整电容12的充电来源，以减少功率消耗或加快充电速度。

详细来说，目标电压V_T位在范围R_A、R_B、R_C当中一范围时，控制信号Con指示开关控制波形产生器202在该周期内控制独立电压源VS_A、VS_B中一者先将电容12充电至一相对应电压(电压V_A或V_B)，再控制单位增益缓冲器200将电容12充电至目标电压V_T。在此情形下，如图2F上半部份、图2G中间部份及图2G下面部份所示，该相对应电压可小于或等于该范围的一下限电压，如此可先以小于驱动电压V_P的电压充电，因此可有效减少功耗。此外，如图2E下半部份及图2F下半部份(开关S_B及其相对应电压V_B部分)所示，该相对应电压可为该范围的一上限电压，如此可先充电至大于目标电压V_T的电压，再由单位增益缓冲器200将电容12调整至目标电压V_T，此时虽然较前一方式减少功耗程度较少(因电压较大)，但可加快充电速度使电容12快速达到所欲目标电压V_T的准位。

再者，如图2F下半部份及图2G上半部份所示，控制信号Con也可指示开关控制波形产生器202在该周期内控制该独立电压源VS_A、VS_B中另一独立电压源(如独立电压源VS_A)先将电容12充电至另一相对应电压(电压V_A)，再控制该独立电压源(如独立电压源VS_B)将电容12充电至该相对应电压(电压V_B)，然后控制单位增益缓冲器200将电容12充电至目标电压V_T，其中，该相对应电压大于该另一相对应电压。在此情形下，由于先以较小的电压对电容12进行充电再以较大的电压对电容12进行充电，因此可较纯以较大的电压对电容12进行充电来得省电。换言之，充电系统20可依序由小至大以不同电压对电容12进行充电，以进一步减少功耗。最后，如图2E上半部份所示，在目标电压V_T位在范围R_A的情况下，若不希望将电容12充电超过目标电压V_T，也可纯以单位增益缓冲器200将电容12充电，此时并无减少功耗的效果。

值得注意的是，本发明的主要精神在于可根据不同需求，弹性调整电容12的充电来源，以减少功率消耗或加快充电速度。本领域普通技术人员当可据以修饰或变化，而不限于此。举例来说，上述实施例中独立电压源VS_A、VS_B所提供的电压V_A、V_B都小于驱动电压V_P，在其它实施例中，独立电压源所提供的电压也可大于驱动电压V_P，以将电容12先充电至大于目标电压V_T及驱动电压V_P的电压，再由单位增益缓冲器200将电容12调整至目标电压V_T，此时功耗虽然较公知纯以单位增益缓冲器10进行充电大(因电压大于驱动电压V_P)，但可更进一步加快充电速度使电容12快速达到所欲目标电压V_T的准位；此外，上述开关S_T、S_A、S_B分绘示为金氧半(Metal oxidesemiconductor，MOS)晶体管，其不限于N型、P型或互补金氧半(CMOS)晶体管，且也可为其它类型开关；独立电压源VS_A、VS_B可为线性稳压器(linearregulator)或切换式稳压器(switch regulator)，但也不限于此。

此外，独立电压源及相对应组件的数量也不限于上述实施例所示，而可为其它数量，即不限于根据两个独立电压源判断目标电压V_T位在三段范围当中何者，可为其它分段数量。举例来说，请参考图3A至图3G，图3A为本发明实施例另一充电系统30的示意图，图3B为将驱动电压V_P分成范围R_A、R_B、R_C、R_D的示意图，图3C为波形信号W_T、W_A、W_B、W_C的示意图，图3D至图3G为不同情形下，开关S_T、S_A、S_B、S_C在该周期内导通的示意图。如图3A所示，充电系统30与充电系统20大致相似，因此功能相似的组件与信号以相同符号表示。充电系统30与充电系统20的主要差别在于还包括一独立电压源VS_C用来提供小于驱动电压V_P的一电压V_C及一开关S_C耦接于独立电压源VS_C与电容12之间，使得电压范围判断电路204还根据电压V_C的数字码DV_C判断目标电压V_T是否位在一范围R_D以产生相对应控制信号Con(即句柄D₁D₀＝11)，使得开关控制波形产生器202可对图2D所示的波形信号W_T、W_A、W_B、W_C进行逻辑运算，以在控制信号Con指示不同句柄D₁、D₀(即不同范围)，调整电容12的充电来源，以减少功率消耗或加快充电速度。

在此情况下，目标电压V_T位在范围R_A、R_B、R_C、R_D当中一范围时，控制信号Con也指示开关控制波形产生器202在该周期内控制独立电压源VS_A、VS_B、VS_C中一者先将电容12充电至一相对应电压(电压V_A或V_B或V_C)，再控制单位增益缓冲器200将电容12充电至目标电压V_T。在此情形下，如图3E上半部份、图3F第二部份、图3F第三部份、图3G第一部份、图3G第四部份及图3G第六部份所示，该相对应电压可小于或等于该范围的一下限电压，如此可先以小于驱动电压V_P的电压充电，因此可有效减少功耗。此外，如图3D下半部份、图3E下半部份(开关S_B及其相对应电压V_B部分)、图3F第四至第七部份(开关S_C及其相对应电压V_C部分)所示，该相对应电压可为该范围的一上限电压，如此可先充电至大于目标电压V_T的电压，再由单位增益缓冲器200将电容12调整至目标电压V_T，此时虽然较前一方式减少功耗程度较少(因电压较大)，但可加快充电速度使电容12快速达到所欲目标电压V_T的准位。

再者，如图3E下半部份、图3F第一、第四、第五、第七部份及图3G第二、第三、第五、第七部份所示，控制信号Con也可指示开关控制波形产生器202在该周期内控制该独立电压源VS_A、VS_B、VS_C中另一独立电压源(如独立电压源VS_A或VS_B)先将电容12充电至另一相对应电压(电压V_A或V_B)，再控制该独立电压源(如独立电压源VS_B或VS_C)将电容12充电至该相对应电压(电压V_B或V_C)，然后控制单位增益缓冲器200将电容12充电至目标电压V_T，其中，该相对应电压大于该另一相对应电压。在此情形下，由于先以较小的电压对电容12进行充电再以较大的电压对电容12进行充电，因此可较纯以较大的电压对电容12进行充电来得省电。换言之，充电系统20可依序由小至大以不同电压对电容12进行充电，以进一步减少功耗。最后，如图2D上半部份所示，在目标电压V_T位在范围R_A的情况下，若不希望将电容12充电超过目标电压V_T，也可纯以单位增益缓冲器200将电容12充电，此时并无减少功耗的效果。充电系统30的其余详细操作方式可参考上述充电系统20相关叙述。

另外，上述图2A及图3A所示的实施例是由数字电路形式的电压范围判断电路204判断目标电压V_T所在范围以产生句柄D₀、D₁作为控制信号Con，但控制信号Con的产生方式并不限于此。举例来说，请参考图4及图5，图4及图5分别为本发明实施例充电系统40、50的示意图。充电系统40、50分别与充电系统20、30大致相似，因此功能相似的组件与信号以相同符号表示。充电系统40、50与充电系统20、30的主要差别在于未包括电压范围判断电路204，而直接以目标电压V_T的数字码DV_T中至少一码做为控制信号Con。举例来说，若目标电压V_T的数字码DV_T为8位(如B₇～B₀)，由于其前几位可大至将驱动电压V_P分成至少一范围，因此充电系统40可依数字码B₇B₆将驱动电压V_P分成三个范围，然后以数字码B₇B₆作为控制信号Con予开关控制波形产生器202(数字码B₇B₆作用与句柄D₀、D₁相似)，而充电系统50可依数字码B₇B₆B₅将驱动电压V_P分成四个范围，然后以数字码B₇B₆B₅作为控制信号Con予开关控制波形产生器202(数字码B₇B₆B₅作用与句柄D₀、D₁相似)。充电系统40、50的其余详细操作方式可参考上述充电系统20、30相关叙述。

再者，上述图2A及图3A所示的实施例是由数字电路形式的电压范围判断电路204判断目标电压V_T所在范围以产生句柄D₀、D₁作为控制信号Con，但也可以模拟电路形式实现。举例来说，请参考图6A及图7A，图6A及图7A分别为本发明实施例充电系统60、70的示意图。充电系统60、70分别与充电系统20、30大致相似，因此功能相似的组件与信号以相同符号表示。充电系统60与充电系统20的主要差别在于所包括电压范围判断电路604为模拟电路，可接收目标电压V_T及电压V_A、V_B，以判断目标电压V_T位在范围R_A、R_B、R_C当中一者，并产生控制信号Con(包括比较结果A₁、A₀)，而充电系统70与充电系统30的主要差别在于所包括电压范围判断电路704为模拟电路，可接收目标电压V_T及电压V_A、V_B、V_C，以判断目标电压V_T位在范围R_A、R_B、R_C、R_D当中一者，并产生控制信号Con(包括比较结果A₂、A₁、A₀)。

详细来说，请参考图6B及图7B，图6B及图7B分别为图6A及图7A所示的电压范围判断电路604、704的示意图。如图6A所示，电压范围判断电路604包括比较器C_A、C_B，分别用来比较目标电压V_T与电压V_A、V_B，以判断目标电压V_T位在范围R_A、R_B、R_C当中一者，并产生比较结果A₁、A₀作为控制信号Con(比较结果A₁、A₀作用与句柄D₀、D₁相似)。另一方面，电压范围判断电路704包括比较器C_A、C_B、C_C，分别用来比较目标电压V_T与电压V_A、V_B、V_C，以判断目标电压V_T位在范围R_A、R_B、R_C、R_D当中一者，并产生比较结果A₂、A₁、A₀作为控制信号Con(比较结果A₂、A₁、A₀作用与句柄D₀、D₁相似)。充电系统60、70的其余详细操作方式可参考上述充电系统20、30相关叙述。

在公知技术中，纯以单位增益缓冲器10对电容12充电的作法在功率消耗及充电速度上缺乏弹性，会有功率消耗过高或充电速度过慢的缺点。相较之下，本发明可根据不同需求，弹性调整电容12的充电来源，以减少功率消耗或加快充电速度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种充电系统，用来对一电容充电，其特征在于，包括有：

一单位增益缓冲器，由一驱动电压驱动，其一正输入端用来接收一目标电压，一负输入端耦接于其一输出端；

至少一独立电压源，用来提供至少一电压；

一第一开关，耦接于该单位增益缓冲器的该输出端与该电容之间；

至少一第二开关，耦接于该至少一独立电压源与该电容之间；以及

一开关控制波形产生器，耦接于该第一开关及该至少一第二开关，用来根据一控制信号，在一周期内控制该第一开关及该至少一第二开关中至少一者依序导通，使该单位增益缓冲器及该至少一独立电压源当中至少一者依序对该电容充电。

2.如权利要求1所述的充电系统，其特征在于，该开关控制波形产生器在该周期内控制该至少一独立电压源中一第一独立电压源先将该电容充电至一相对应第一电压，再控制该单位增益缓冲器将该电容充电至该目标电压。

3.如权利要求2所述的充电系统，其特征在于，该第一电压小于该目标电压并小于该驱动电压。

4.如权利要求2所述的充电系统，其特征在于，该第一电压大于该目标电压并小于该驱动电压。

5.如权利要求2所述的充电系统，其特征在于，该开关控制波形产生器在该周期内控制该至少一独立电压源中该第一独立电压源先将该电容充电至该相对应第一电压，再控制一第二独立电压源将该电容充电至一相对应第二电压，然后控制该单位增益缓冲器将该电容充电至该目标电压，该第二电压大于该第一电压。

6.如权利要求1所述的充电系统，其特征在于，还包括一电压范围判断电路，用来根据该至少一电压，将该驱动电压分成至少一范围，并判断该目标电压位在该至少一范围当中一者，以产生该控制信号。

7.如权利要求6所述的充电系统，其特征在于，该电压范围判断电路是一数字电路，用来接收该目标电压及该至少一电压的数字码，以判断该目标电压位在该至少一范围当中一者，并产生该控制信号。

8.如权利要求6所述的充电系统，其特征在于，该目标电压位在该至少一范围当中一范围时，该控制信号指示该开关控制波形产生器在该周期内控制该至少一独立电压源中一第三独立电压源先将该电容充电至一相对应第三电压，再控制该单位增益缓冲器将该电容充电至该目标电压。

9.如权利要求8所述的充电系统，其特征在于，该第三电压小于或等于该范围的一下限电压。

10.如权利要求8所述的充电系统，其特征在于，该第三电压为该范围的一上限电压。

11.如权利要求8所述的充电系统，其特征在于，该目标电压位在该至少一范围当中该范围时，该控制信号指示该开关控制波形产生器在该周期内控制该至少一独立电压源中一第四独立电压源先将该电容充电至一相对应第四电压，再控制该第三独立电压源将该电容充电至该第三电压，然后控制该单位增益缓冲器将该电容充电至该目标电压，该第三电压大于该第四电压。

12.如权利要求2所述的充电系统，其特征在于，该第一电压大于该驱动电压。

13.如权利要求1所述的充电系统，其特征在于，该控制信号为该目标电压的数字码中至少一数字码。

14.如权利要求6所述的充电系统，其特征在于，该电压范围判断电路是一模拟电路，用来接收该目标电压及该至少一电压，以判断该目标电压位在该至少一范围当中一者，并产生该控制信号。

15.如权利要求14所述的充电系统，其特征在于，该电压范围判断电路包括至少一比较器，用来比较该目标电压与该至少一电压，以判断该目标电压位在该至少一范围当中一者，并产生至少一比较结果作为该控制信号。