CN105635389B - 一种用于手机触控屏驱动的ic检测电路 - Google Patents

一种用于手机触控屏驱动的ic检测电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于手机触控屏驱动的IC检测电路，该电路包括中央处理单元，用于发出第一开关信号、第二开关信号和电流控制信号；恒流模块，基于电流控制信号，产生与该电流控制信号相对应的恒定电流；恒压模块，基于第一开关信号和所述恒定电流，产生低纹波电压；以及，开关模块，基于第二开关信号，向外部检测设备输出所述低纹波电压。本发明所述技术方案采用闭环控制方式实现IC所需的5种低纹波，可实现1mV精度的连续可变驱动电压；本方案能检测到IC的1uA的消费电流及变化，能够解决电压连续可变和低纹波输出兼顾的问题。

Description

一种用于手机触控屏驱动的IC检测电路
技术领域
本发明涉及检测电路，特别是涉及一种用于手机触控屏驱动的IC检测电路。
背景技术
触摸屏驱动IC在手机内部负责处理手机触摸屏信号，是人机交换的第一道桥梁。该IC的性能优越直接影响手机触摸屏的灵敏度和用户的体验感，故此IC的检测在手机制造流程中至关重要。此IC的检测需要外部施加一点的电压检测合格后才会进入下道工序装配到柔性线路板上。
现有的手机触摸屏具有高灵敏，高精度，高可靠特性。这些特性与其高性能的控制IC是分不开的，这对IC的测试也提出了极高的要求：1)要求供电电压具有低纹波特性，纹波要求小于10毫伏。2)产生的电压种类多，本测试回路共产生7种电压。3)需要检查电压种类多，本测试回路需要供需检查9种电压，其中7种电压为本测试回路产生，另2种电压为被测物产生。4)需要监控测量的电流数量多，本测试回路共需检测7路电流。5)电流检测的范围宽，精度高。要求检测范围为0～40毫安，精度要求10微安。6)电压精度高，要求能达到1mV精度输出电压。7)时序要求高，被测物对各电压的上下电时序提出了极高的要求，一般要求间隔5～10毫秒以内。
图1为常规IC供电电路的一种示意图。图1包括MCU模块1-1、LDO固定电压产生模块1-2、检压检流模块1-3和模拟转数字(ADC)模块1-4。MCU模块1-1作为主控模块，通过数据SPI总线控制ADC和(GPIO)普通IO口控制LDO实现输出电压ON/OFF。
图1所示电路，因其所采用的架构及工作原理，在电压输出精度上完全受控于LDO及其外围电阻精度的影响。不能满足被测物对所需电压信号的要求，主要表现在：1)输出电压精度不够高，因此种架构不能实现对输出电压的主动控制，电压的控制完全交由LDO+反馈电阻控制方式，输出精度完全受限于外部反馈电阻。2)不能满足对被测物的上下电时序要求，因为电压的on/OFF控制是通过MCU控制LDO来实现的，此种控制方式会导致电压上升沿过于缓慢，通常是几十毫秒级别。而本次被测物要求时序控制在10毫秒以内。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于手机触控屏驱动的IC检测电路，以解决现有技术中输出电压精度低，时序控制不准确，检测成本高的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种用于手机触控屏驱动的IC检测电路，该电路包括
中央处理单元，用于发出第一开关信号、第二开关信号和电流控制信号；
恒流模块，基于电流控制信号，产生与该电流控制信号相对应的恒定电流；
恒压模块，基于第一开关信号和所述恒定电流，产生低纹波电压；
开关模块，基于第二开关信号，向外部检测设备输出所述低纹波电压。
优选的，所述中央处理单元采用STM32F407型微控制器。
优选的，该电路进一步包括设置在中央处理单元和恒流模块之间的数模转换模块。
优选的，该电路进一步包括设置在恒压模块和开关模块之间的检压检流电路，用于实时采集恒压模块输出电压和电路中的电流，并反馈回中央处理单元。
优选的，该电路进一步包括设置在中央处理单元和检压检流电路之间的模数转换模块。
优选的，所述恒压模块包括开关信号输入端和线性稳压器；
所述线性稳压器的恒流信号输入端作为恒压模块的恒流信号输入端，所述线性稳压器的开启信号输入端通过第一电阻与所述开关信号输入端连接，所述线性稳压器的关闭信号输入端通过第二电阻与所述开启信号输入端连接，所述线性稳压器的输出端作为恒压模块的恒定电压输出端。
优选的，所述恒压模块进一步包括
连接在线性稳压器开启信号输入端与地极之间的第一电容；
设置在线性稳压器旁路端和输出端之间的第三电容。
优选的，所述恒流模块包括控制信号输入端、运算放大器、与其串联连接的三极管和恒流输出端口；
所述运算放大器的正端与所述控制信号输入端连接，所述运算放大器的输出端与第一三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极与所述运算放大器的负端连接，所述第一三极管的集电极与所述恒流输出端连接。
优选的，所述恒流模块进一步包括
连接在第一三极管集电极和地极之间的第三电阻和第四电阻；
连接在第一三极管发射极和地极之间的第五电阻；
连接在运算放大器输出端和第一三极管基极之间的第六电阻；
连接在所述运算放大器和控制信号输入端的第七电阻；
负极端与第一三极管基极连接，正极端与地极连接的二极管；和
连接在运算放大器正端与地极之间的第四电容。
优选的，所述开关模块包括恒定电流输入端、开关信号输入端和FDS4465型P沟道MOS管；
所述MOS管的源极通过第八电阻与其栅极连接；
所述MOS管的漏极通过第十一电阻与地极连接；
所述开关信号输入端通过第十二电阻和第二三极管与MOS管的栅极连接，第二三极管的基极与第十二电阻连接，第二三极管的集电极与MOS管的栅极连接，第二三极管的发射极与地极连接；
恒定电流输入端与MOS管的源极连接；
该开关模块进一步包括连接在MOS管源极和地极之间的第二电容；
连接在MOS管源极和地极之间的第九电阻。
本发明的有益效果如下：
本发明所述技术方案使用恒流源控制LDO使其输出高精度低纹波电压，并通过LDO与mosfet的结合实现上下电时序精确可控，提高了后道工序良品通过率，更降低了生产成本。本方案采用闭环控制方式实现IC所需的5种低纹波，可实现1mV精度的连续可变驱动电压；本方案能检测到IC的1uA的消费电流及变化，能够解决电压连续可变和低纹波输出兼顾的问题。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；
图1示出现有技术中IC检测电路的示意图；
图2示出本发明所述IC检测电路的示意图；
图3示出本发明所述IC检测电路中恒流模块、恒压模块和开关模块结合的硬件电路图。
附图标号
1-1、处理模块，1-2、电压产生电路，1-3、反馈电路，1-4、模数转换器；
2-1、中央处理单元，2-2、恒压模块，2-3、检压检流电路，2-4、模数转换模块，2-5、数模转换模块，2-6、恒流模块，2-7、开关模块。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图2所示，本发明公开了一种用于手机触控屏驱动的IC检测电路，该电路包括用于发出第一开关信号、第二开关信号和电流控制信号的中央处理单元2-1、基于电流控制信号，产生与该电流控制信号相对应的恒定电流的恒流模块2-6、基于第一开关信号和所述恒定电流，产生低纹波电压的恒压模块2-2和基于第二开关信号，向外部检测设备输出所述低纹波电压的开关模块2-7。本方案中，所述中央处理单元2-1采用具有ARM内核的32bit的STM32F407型微控制器，其管脚输出信号频率可达到72MHz。该电路进一步包括设置在中央处理单元2-1和恒流模块2-6之间的数模转换模块2-5，该数模转换模块2-5采用12bit数模转换器。该电路进一步包括设置在恒压模块2-2和开关模块2-7之间的检压检流电路2-3，该电路检压检流电路2-3用于实时采集恒压模块2-2输出电压和电路中的电流，并反馈回中央处理单元2-1；该电路进一步包括设置在中央处理单元2-1和检压检流电路2-3之间的模数转换模块2-4，该模数转换模块2-4采用16BIT模数转换器。如图3所示，本方案中，所述恒压模块2-2包括开关信号输入端和线性稳压器U2；所述线性稳压器U2的恒流信号输入端作为恒压模块2-2的恒流信号输入端，所述线性稳压器U2的开启信号输入端通过第一电阻R1与所述开关信号输入端连接，所述线性稳压器U2的关闭信号输入端通过第二电阻R2与所述开启信号输入端连接，所述线性稳压器U2的输出端作为恒压模块2-2的恒定电压输出端。所述恒压模块2-2进一步包括连接在线性稳压器U2开启信号输入端与地极之间的第一电容C1；设置在线性稳压器U2旁路端和输出端之间的第三电容C3。本方案中，所述恒流模块2-6包括控制信号输入端、运算放大器U1A、与其串联连接的第一三极管Q1和恒流输出端口；所述运算放大器的U1A正端与所述控制信号输入端连接，所述运算放大器U1A的输出端与第一三极管Q1的基极连接，所述第一三极管Q1的发射极与所述运算放大器U1A的负端连接，所述第一三极管Q1的集电极与所述恒流输出端连接。所述恒流模块2-6进一步包括连接在第一三极Q1管集电极和地极之间的第三电阻R3和第四电阻R4；连接在第一三极管Q1发射极和地极之间的第五电阻R5；连接在运算放大器U1A输出端和第一三极管Q1基极之间的第六电阻R6；连接在所述运算放大器U1A和控制信号输入端的第七电阻R7；负极端与第一三极管Q1基极连接，正极端与地极连接的二极管D8；和，连接在运算放大器U1A正端与地极之间的第四电容C4。本方案中，优选的，所述开关模块2-7包括恒定电流输入端、开关信号输入端和FDS4465型P沟道MOS管；所述MOS管的源极通过第八电阻R8与其栅极连接；所述MOS管的漏极通过第十一电阻R11与地极连接；所述开关信号输入端通过第十二电阻R107和第二三极管Q2与MOS管的栅极连接，第二三极管Q2的基极与第十二电阻R107连接，第二三极管Q2的集电极与MOS管的栅极连接，第二三极管Q2的发射极与地极连接；恒定电流输入端与MOS管的源极连接；该开关模块2-7进一步包括连接在MOS管源极和地极之间的第二电容C2；连接在MOS管源极和地极之间的第九电阻R9。如图3所示，线性稳压器U2的输出端与MOS管的源极连接，同时，MOS管的源极通过第十电阻R10与第一三极管Q1的集电极连接。
本发明所述检测电路的工作原理：中央处理单元2-1产生电流控制信号，利用12bit的数模转换器对电流控制信号进行转换，转换后的电流控制信号的模拟量输入恒流模块2-6，恒流模块2-6根据该电流控制信号产生恒定电流，恒压模块2-2基于该恒定电流输出高精度电压，与此同时，中央处理单元2-1分别向恒压模块2-2和开关模块2-7发出开关信号，将产生的高精度电压传输给外部检测设备。本方案中利用检压检流电路2-3实时采集电路中的电压和电流，并经过16BIT的模数转换器后，反馈给中央处理单元2-1，实现闭环反馈控制。
下面通过一组实施例对本发明做进一步说明：
如图2所示，本方案包括中央处理单元2-1、恒压模块2-2、检压检流模块2-3、16Bit模数转换器2-4、12Bit数模转换器2-5、恒流模块2-6和开关模块2-7。所述中央处理单元2-1采用ST公司的具有ARM内核的32bit的STM32F407型微控制器，管脚输出信号频率可达到72MHz。中央处理单元2-1，一方面负责产生电流控制信号，并通过数模转换器2-5进行数模转换产生模拟电压控制信号，恒流模块2-6基于该模拟电压控制信号产生恒定电流，恒压模块2-7基于该恒定电流，产生高精度电压。与此同时，中央处理单元2-1分别向恒压模块2-2和开关模块2-7发出开关控制信号，将产生的高精度电压输出给外部待检测设备。本方案通过实际需要，调整恒定电流，从而控制恒压模块输出5种高精度低纹波对外部待检测设备进行检测。本方案中，利用检流检压回路2-3实时检测电路中的电压和电流，通过模数转换器将该信号转换为数字信号后，反馈给中央处理单元2-1，以实现闭环控制。本方案中，开关模块2-7采用安森美公司的P沟道MOSFET型号为FDS4465通过MCU gpio口控制其开启和关闭。
如图3所示，为恒压模块2-2、恒流模块2-6和开关模块2-7组成的硬件电路图。本方案中，所述恒压模块2-2包括开关信号输入端和线性稳压器U2；所述线性稳压器U2的恒流信号输入端作为恒压模块2-2的恒流信号输入端，所述线性稳压器U2的开启信号输入端通过第一电阻R1与所述开关信号输入端连接，所述线性稳压器U2的关闭信号输入端通过第二电阻R2与所述开启信号输入端连接，所述线性稳压器U2的输出端作为恒压模块2-2的恒定电压输出端。所述恒压模块2-2进一步包括连接在线性稳压器U2开启信号输入端与地极之间的第一电容C1；设置在线性稳压器U2旁路端和输出端之间的第三电容C3。本方案中，所述恒流模块2-6包括控制信号输入端、运算放大器U1A、与其串联连接的第一三极管Q1和恒流输出端口；所述运算放大器的U1A正端与所述控制信号输入端连接，所述运算放大器U1A的输出端与第一三极管Q1的基极连接，所述第一三极管Q1的发射极与所述运算放大器U1A的负端连接，所述第一三极管Q1的集电极与所述恒流输出端连接。所述恒流模块2-6进一步包括连接在第一三极Q1管集电极和地极之间的第三电阻R3和第四电阻R4；连接在第一三极管Q1发射极和地极之间的第五电阻R5；连接在运算放大器U1A输出端和第一三极管Q1基极之间的第六电阻R6；连接在所述运算放大器U1A和控制信号输入端的第七电阻R7；负极端与第一三极管Q1基极连接，正极端与地极连接的二极管D8；和，连接在运算放大器U1A正端与地极之间的第四电容C4。本方案中，优选的，所述开关模块2-7包括恒定电流输入端、开关信号输入端和FDS4465型P沟道MOS管；所述MOS管的源极通过第八电阻R8与其栅极连接；所述MOS管的漏极通过第十一电阻R11与地极连接；所述开关信号输入端通过第十二电阻R107和第二三极管Q2与MOS管的栅极连接，第二三极管Q2的基极与第十二电阻R107连接，第二三极管Q2的集电极与MOS管的栅极连接，第二三极管Q2的发射极与地极连接；恒定电流输入端与MOS管的源极连接；该开关模块2-7进一步包括连接在MOS管源极和地极之间的第二电容C2；连接在MOS管源极和地极之间的第九电阻R9。如图3所示，线性稳压器U2的输出端与MOS管的源极连接，同时，MOS管的源极通过第十电阻R10与第一三极管Q1的集电极连接。
常规的供电回路只使用恒压模块作为电源主芯片，其主要缺点是：1)通过外围电阻配置恒压模块输出的电压精度要求不能满足被测物的要求；2)通过控制线性稳压器U2的使能脚5及SHDN实现电源的ON/OFF功能不能满足被测物的上下电时序要求。
在常规电路中输出电压计算公式为Vout＝(1+R1/R2)*Vref，从此公式可看出输出电压精度受三个参数的影响：外围电阻R1、R2和恒压模块自身基准电压Ref。采用本发明电路可以良好的克服上述存在的缺点。
由于本电路采用了闭环控制方式，当ADC回路检测到所设定电压不满足精度范围之后，通过差值计算出需要恒流源提供的修正量，而恒流源提供的修正量是由MCU控制DAC产生恒压而产生的。
具体计算公式：
Vout＝(1+R10/(R3+R4))*Vref+I*R10+Vref1 (1)
I＝V/R5 (2)
V＝D/2^n*Vref2 (3)
其中(1)中Vref1为数模转换器的内部参考电压。
其中(3)中D为数模转换器中的数字量，n为数模转换器的bit位数，Vref2为数模转换器的参考电压。
综上所述，本发明所述技术方案使用恒流源控制LDO使其输出高精度低纹波电压，并通过LDO与mosfet的结合实现上下电时序精确可控，提高了后道工序良品通过率，更降低了生产成本。本方案采用闭环控制方式实现IC所需的5种低纹波，可实现1mV精度的连续可变驱动电压；本方案能检测到IC的1uA的消费电流及变化，能够解决电压连续可变和低纹波输出兼顾的问题。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种用于手机触控屏驱动的IC检测电路，其特征在于，该电路包括
中央处理单元，用于发出第一开关信号、第二开关信号和电流控制信号；
恒流模块，基于电流控制信号，产生与该电流控制信号相对应的恒定电流；
恒压模块，基于第一开关信号和所述恒定电流，产生低纹波电压，
其中所述恒压模块包括开关信号输入端和线性稳压器，所述线性稳压器的恒流信号输入端作为恒压模块的恒流信号输入端，所述线性稳压器的开启信号输入端通过第一电阻与所述开关信号输入端连接，所述线性稳压器的关闭信号输入端通过第二电阻与所述开启信号输入端连接，所述线性稳压器的输出端作为恒压模块的恒定电压输出端；
开关模块，基于第二开关信号，向外部检测设备输出所述低纹波电压；
该电路进一步包括设置在恒压模块和开关模块之间的检压检流电路，用于实时采集恒压模块输出电压和电路中的电流，并反馈回中央处理单元。
2.根据权利要求1所述的IC检测电路，其特征在于，所述中央处理单元采用STM32F407型微控制器。
3.根据权利要求1所述的IC检测电路，其特征在于，该电路进一步包括设置在中央处理单元和恒流模块之间的数模转换模块。
4.根据权利要求1所述的IC检测电路，其特征在于，该电路进一步包括设置在中央处理单元和检压检流电路之间的模数转换模块。
5.根据权利要求1所述的IC检测电路，其特征在于，所述恒压模块进一步包括
连接在线性稳压器开启信号输入端与地极之间的第一电容；
设置在线性稳压器旁路端和输出端之间的第三电容。
6.根据权利要求1所述的IC检测电路，其特征在于，所述恒流模块包括控制信号输入端、运算放大器、与其串联连接的三极管和恒流输出端口；
所述运算放大器的正端与所述控制信号输入端连接，所述运算放大器的输出端与第一三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极与所述运算放大器的负端连接，所述第一三极管的集电极与所述恒流输出端连接。
7.根据权利要求6所述的IC检测电路，其特征在于，所述恒流模块进一步包括
连接在第一三极管集电极和地极之间的第三电阻和第四电阻；
连接在第一三极管发射极和地极之间的第五电阻；
连接在运算放大器输出端和第一三极管基极之间的第六电阻；
连接在所述运算放大器和控制信号输入端的第七电阻；
负极端与第一三极管基极连接，正极端与地极连接的二极管；和
连接在运算放大器正端与地极之间的第四电容。
8.根据权利要求6所述的IC检测电路，其特征在于，所述开关模块包括恒定电流输入端、开关信号输入端和FDS4465型P沟道MOS管；
所述MOS管的源极通过第八电阻与其栅极连接；
所述MOS管的漏极通过第十一电阻与地极连接；
所述开关信号输入端通过第十二电阻和第二三极管与MOS管的栅极连接，第二三极管的基极与第十二电阻连接，第二三极管的集电极与MOS管的栅极连接，第二三极管的发射极与地极连接；
恒定电流输入端与MOS管的源极连接；
该开关模块进一步包括连接在MOS管源极和地极之间的第二电容；
连接在MOS管源极和地极之间的第九电阻。
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