CN106875907A - 驱动电压控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种驱动电压控制电路，包括：主电荷泵单元，用于提供第一驱动电压；辅电荷泵单元，用于提供第二驱动电压；若干个电压产生单元，分别产生若干个不同的驱动电压；选择输出单元，所述选择输出单元具有多个开关晶体管，各个开关晶体管的源极分别连接所述主电荷泵单元及所述若干个电压产生单元，漏极均连接至输出端，与所述主电荷泵单元对应连接的开关晶体管的衬底连接所述辅电荷泵单元；控制单元，用于选择各个开关晶体管的导通或关闭。本发明中，能够避免开关晶体管的漏电，并减小驱动芯片面积，降低驱动芯片的功耗。

Description

驱动电压控制电路
技术领域
本发明涉及集成电路设计技术领域，尤其涉及一种驱动电压控制电路。
背景技术
随着移动智能终端的日益普及，人们对移动智能终端的液晶显示屏（LiquidCrystal Display，LCD）的显示效果提出了越来越高的要求，宽屏高分辨率高性能的显示效果成为了主流。因此，对移动智能终端液晶显示屏驱动芯片的功能和性能也提出了越来越高的挑战。
参考图1所示，LCD驱动芯片包括阵列分布的像素单元4，每个像素单元4包括TFT晶体管及存储电容，栅极驱动器(Gate Driver) 2与TFT晶体管的栅极相连，用于打开每一行的TFT晶体管，使得源极驱动器(Source driver) 3将数据写入存储电容中，而电荷泵单元用于向栅极驱动器2和源极驱动器3提供驱动电压。电荷泵单元通常需要产生不同电平的电源电压提供给栅极驱动器或源极驱动器。
电荷泵单元1的电路如图2所示，通过n级级联的电荷泵电路11产生n倍的输入电压n×VIN，将该n倍的输入电压提供给栅极驱动器2，栅极驱动器以高压VGH（VGH=n×VIN）逐行驱动TFT晶体管栅极。一般的，电荷泵单元需要飞电容来产生目标电压以及较大的稳压电容来稳定输出电压，因此LCD驱动芯片通常会在柔性电路板（Flexible Printed Circuit，FPC）上外置电容。随着液晶显示屏尺寸的增大，栅极驱动器的等效负载大幅增加。当栅极驱动器驱动一行TFT晶体管时，瞬态负载电流随之增加。因此外置电容的电荷泵单元通常会增大输出端的稳压电容Cout以确保输出的高压VGH不会过低。由于外置电容增加了芯片成本，，内置电容的电荷泵单元开始被应用于LCD 驱动芯片。
对于内置电容的电荷泵单元，有限的芯片面积不能提供足够的存储电容，过大的瞬态负载电流会使电荷泵单元的输出电压被瞬间拉低，参考图3所示，栅极驱动电压VGH在每行TFT晶体管开启的时刻会产生下冲。当栅极驱动电压VGH低于某一中压电位(Vmv)时，会引发漏电甚至有闩锁效应（latch up）风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一驱动电压控制电路，解决现有技术中在每一行TFT晶体管开启时栅极驱动电压下降的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种驱动电压控制电路，包括：
主电荷泵单元，用于提供第一驱动电压；
辅电荷泵单元，用于提供第二驱动电压；
若干个电压产生单元，分别产生若干个不同的驱动电压；
选择输出单元，所述选择输出单元具有多个开关晶体管，各个开关晶体管的源极分别连接所述主电荷泵单元及所述若干个电压产生单元，漏极均连接至输出端，与所述主电荷泵单元对应连接的开关晶体管的衬底连接所述辅电荷泵单元；
控制单元，用于选择各个开关晶体管的导通或关闭。
可选的，所述第一驱动电压和所述第二驱动电压均高于若干个电压产生单元产生的驱动电压。
可选的，所述第一驱动电压和所述第二驱动电压的电位相等。
可选的，还包括开关单元，所述开关单元的第一端连接与所述主电荷泵单元对应的开关晶体管的源极，第二端与所述主电荷泵单元连接，第三端与所述辅电荷泵单元连接。
可选的，所述控制单元控制所述开关单元的第一端向所述第二端或所述第三端闭合。
可选的，在t1时刻，所述开关单元的第一端向第二端闭合，所述第一驱动电压为TFT晶体管的栅极驱动电压；在t2时刻，所述开关单元的第二端向第三端闭合，所述第二驱动电压为TFT晶体管的栅极驱动电压，且关闭所述主电荷泵单元；t1时刻的负载电流大于t2时刻的负载电流。
可选的，所述主电荷泵单元的负载大于所述辅电荷泵单元，且所述主电荷泵单元的输出端连接有片内稳压电容。
可选的，所述开关晶体管为PMOS晶体管。
相对于现有技术，本发明的驱动电压控制电路具有以下有益效果：
本发明中，主电荷泵单元提供第一驱动电压，辅电荷泵单元提供第二驱动电压，主电荷泵单元连接一开关晶体管的源极，辅电荷泵单元连接该开关晶体管的衬底，第一驱动电压为TFT晶体管的栅极驱动电压，当第一驱动电压由于瞬态负载增大而产生下冲时，第二驱动电压依然能保证该开关晶体管的衬底有稳定的电位，不会产生漏电等影响，提高芯片性能。由于辅电荷泵单元的负载比主电荷泵单元的负载小的多，因此辅电荷泵单元仅需小面积的飞电容和小尺寸的开关晶体管，从而节约芯片面积。
此外，驱动电压控制电路的开关单元分时控制主电荷泵单元和辅电荷泵单元向TFT晶体管提供栅极驱动电压，TFT晶体管稳定开启后，提供较小的驱动电流给TFT晶体管，并关闭主电荷泵单元，从而降低驱动芯片的功耗。
附图说明
图1为现有技术中液晶显示面板的电路示意图；
图2为现有技术中电荷泵单元的电路示意图；
图3为现有技术中栅极驱动器的时序控制图；
图4为本发明一实施例中的驱动电压控制电路的示意图；
图5为本发明另一实施例中的驱动电压控制电路的示意图；
图6为本发明另一实施例中的栅极驱动电压的波形图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，以下结合附图对本发明的驱动电压控制电压进行详细描述。
参考图4中所示，本发明提供的驱动电压控制电路包括主电荷泵单元10、辅电荷泵单元20、若干个电压产生单元（图中未示出）、选择输出单元30及控制单元40。
具体的，主电荷泵单元10包括n级级联的电荷泵电路，用于产生第一驱动电压VGH，同样的，辅电荷泵单元20用于提供第二驱动电压VGHs，其中，第一驱动电压VGH作为栅极驱动器提供给TFT晶体管的栅极驱动电压，由于所述主电荷泵单元10的负载远大于所述辅电荷泵单元20，从而所述主电荷泵单元10的输出端连接有稳压电容COUT，并且，稳压电容COUT为主电荷泵单元10的片内电容。
LCD驱动芯片具有多个不同的电源域，LCD驱动芯片中还包括若干个电压产生单元分别产生若干个不同的驱动电压，例如，本实施例中，还包括两个电压产生单元，分别用于产生驱动电压VCI和AVDD，本实施例中，所述第一驱动电压VGH和所述第二驱动电压VGHs相等，为LCD驱动芯片中的最高电压，所述第一驱动电压VGH和所述第二驱动电压VGHs均高于该些电压产生单元产生的驱动电压VCI、AVDD。
所述选择输出单元30具有多个开关晶体管，开关晶体管的数量与LCD驱动芯片中所需要的驱动电压的数量一致，例如，本实施例中，具有三个开关晶体管P1、P2、P3，所述控制单元40用于选择各个开关晶体管P1、P2、P3的导通或关闭。各个开关晶体管P1、P2、P3的源极分别连接主电荷泵单元10及各个电压产生单元，漏极均连接至输出端GOUT，与所述主电荷泵单元10对应的开关晶体管P3的衬底连接所述辅电荷泵单元20。本实施例中，所述开关晶体管P1、P2、P3均为PMOS晶体管，控制单元40控制各个开关晶体管P1、P2、P3的打开和关闭。可以理解的是，当开关晶体管P3打开时，主电荷泵单元10输出第一驱动电压VGH给栅极驱动器，用于打开一行的TFT晶体管，在TFT晶体管刚开启的时刻，瞬态负载较大，而当第一驱动电压VGH由于瞬态负载增大而产生下冲时，第二驱动电压VGHs依然能保证该开关晶体管P3的衬底有稳定的电位，不会产生漏电等影响，提高驱动芯片的性能。
此外，由于主电荷泵单元10作为栅极驱动电压，其负载较大，从而辅电荷泵单元20的负载比主电荷泵单元10的负载小的多，因此辅电荷泵单元20仅需小面积的飞电容和小尺寸的开关晶体管，能够节约芯片面积。
继续参考图4所示，本发明中的选择输出单元30还包括若干个另一开关晶体管，用于向输出端GOUT提供关断电压，另一开关晶体管为NMOS晶体管N1、N2，NMOS晶体管N1、N2的源极分别连接电源端VGL、VSSB，漏极均连接输出端GOUT，控制单元40用于选择、控制NMOS晶体管N1、N2的导通和关闭，使得输出端GOUT提供不同的电压。
参考图5所示，在本发明的另一实施例中，所述驱动电压控制电路还包括开关单元50，所述开关单元50为多项选择开关，其第一端S1连接与所述主电荷泵单元10对应的开关晶体管P3的源极，第二端S2与所述主电荷泵单元10连接，第三端S3与所述辅电荷泵单元20连接。所述控制单元40控制所述开关单元的第一端S1分别向所述第二端S2或所述第三端S3闭合，使得开关晶体管P3的源极连接第一驱动电压VGH或第二驱动电压VGHs，分时控制主电荷泵单元10或辅电荷泵单元20向TFT晶体管的栅极提供驱动电压。
具体的，参考图6所示，在t1时刻，某一行的TFT晶体管即将打开时，开关单元50的第一端S1向第二端S2闭合，使得开关晶体管P3的源极与第一驱动电压VGH连接，该行的TFT晶体管的供电电源为第一驱动电压VGH，第一驱动电压VGH能够为TFT晶体管提供瞬态大电流。在TFT晶体管打开后的t2时刻，开关单元50的第一端S1向第三端S3闭合，该行的TFT晶体管的供电电源为第二驱动电压VGHs，第二驱动电压VGHs为TFT晶体管提供稳定的电源。本实施例中，在一行TFT晶体管开启的时间内，分时切换主电荷泵单元10和辅电荷泵单元20，主电荷泵单元10和辅电荷泵单元20分别为TFT晶体管栅极提供驱动电压，由于t2时刻后，第二驱动电压VGHS只需提供很小的负载电流给TFT晶体管，从而能够较大的降低芯片的功耗。进一步的，在t2时刻后可以关闭主电荷泵单元10，从而大幅减少驱动芯片的功耗。
综上所述，本发明提供的驱动电压控制电路中，当第一驱动电压由于瞬态负载增大而产生下冲时，第二驱动电压依然能保证该开关晶体管衬底有稳定的电位，不会产生漏电等影响。由于辅电荷泵单元的负载比主电荷泵单元的负载小的多，因此辅电荷泵单元仅需小面积的飞电容和小尺寸的开关晶体管，从而节约芯片面积。此外，在一行时间内，分时切换主电荷泵单元和辅电荷泵单元，较大的节省了芯片功耗。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种驱动电压控制电路，其特征在于，包括：
主电荷泵单元，用于提供第一驱动电压；
辅电荷泵单元，用于提供第二驱动电压；
若干个电压产生单元，分别产生若干个不同的驱动电压；
选择输出单元，所述选择输出单元具有多个开关晶体管，各个开关晶体管的源极分别连接所述主电荷泵单元及所述若干个电压产生单元，漏极均连接至输出端，与所述主电荷泵单元对应连接的开关晶体管的衬底连接所述辅电荷泵单元；
控制单元，用于选择各个开关晶体管的导通或关闭。
2.根据权利要求1所述的驱动电压控制电路，其特征在于，所述第一驱动电压和所述第二驱动电压均高于若干个电压产生单元产生的驱动电压。
3.根据权利要求1所述的驱动电压控制电路，其特征在于，所述第一驱动电压和所述第二驱动电压的电位相等。
4.根据权利要求1所述的驱动电压控制电路，其特征在于，还包括开关单元，所述开关单元的第一端连接与所述主电荷泵单元对应的开关晶体管的源极，第二端与所述主电荷泵单元连接，第三端与所述辅电荷泵单元连接。
5.根据权利要求4所述的驱动电压控制电路，其特征在于，所述控制单元控制所述开关单元的第一端向所述第二端或所述第三端闭合。
6.根据权利要求4所述的驱动电压控制电路，其特征在于，在t1时刻，所述开关单元的第一端向第二端闭合，所述第一驱动电压为TFT晶体管的栅极驱动电压；在t2时刻，所述开关单元的第二端向第三端闭合，所述第二驱动电压为TFT晶体管的栅极驱动电压，且关闭所述主电荷泵单元；t1时刻的负载电流大于t2时刻的负载电流。
7.根据权利要求1所述的驱动电压控制电路，其特征在于，所述主电荷泵单元的负载大于所述辅电荷泵单元，且所述主电荷泵单元的输出端连接有片内稳压电容。
8.根据权利要求1所述的驱动电压控制电路，其特征在于，所述开关晶体管为PMOS晶体管。
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