CN107066017B - 薄膜晶体管电源控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄膜晶体管电源控制装置以及其控制方法。在控制装置中，基准电压提供电路用于向信号反馈控制电路提供基准电压。电源管理芯片用于向信号反馈控制电路输出反馈电压。信号反馈控制电路用于在所述基准电压的作用下将反馈电压转换为用于控制薄膜晶体管开启与关闭的电压输出信号。温度补偿电路用于在薄膜晶体管所处的环境温度小于预设温度阈值时对电压输出信号进行补偿，并使得补偿后的电压输出信号能够开启薄膜晶体管。本发明能够有效地避免由于薄膜晶体管在低温情况下不能完全开启而导致的薄膜晶体管液晶显示器显示效果不佳，影响使用效果的问题。

Description

薄膜晶体管电源控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及显示领域，尤其涉及一种具有温度补偿功能的薄膜晶体管电源控制装置，还涉及该薄膜晶体管电源控制装置的控制方法。

背景技术

目前，薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的应用范围极广，是笔记本电脑和台式机的主流显示设备。在薄膜晶体管液晶显示器工作期间，每个液晶像素点都由相应薄膜晶体管来驱动，从而能够实现以高速度、高亮度和高对比度的方式显示显示器的信息。

然而，现有的薄膜晶体管液晶显示器没有温度补偿功能。具体地，薄膜晶体管的导通阈值电压VTH会随着外界温度的变化而变化。如图1所示，在低温情况下，薄膜晶体管的导通阈值电压VTH会升高。由此，对于在常温下能够正常导通的薄膜晶体管来说，在低温情况下，由于导通阈值电压VTH的升高，相同的驱动电压只能使该薄膜晶体管处于半开状态(即非完全开启状态)。这样使得该薄膜晶体管对应的液晶像素点充电不完全，从而造成薄膜晶体管液晶显示器的显示效果变差，无法达到人们的视觉要求。

因此，亟需一种具有温度补偿功能的薄膜晶体管电源控制装置及控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有薄膜晶体管电源控制装置无温度补偿功能，无法在低温情况下完全开启薄膜晶体管，影响薄膜晶体管液晶显示器的显示效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种薄膜晶体管电源控制装置及其控制方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种薄膜晶体管电源控制装置，包括：

基准电压提供电路，其输出端与信号反馈控制电路的输出端连接，用于向信号反馈控制电路提供基准电压；

电源管理芯片，其与所述信号反馈控制电路连接，用于向信号反馈控制电路提供反馈电压；

信号反馈控制电路，用于在所述基准电压的作用下将所述反馈电压转换为用于控制薄膜晶体管开启与关闭的电压输出信号；

温度补偿电路，其与所述信号反馈控制电路连接，用于在所述薄膜晶体管所处的环境温度小于预设温度阈值时，对所述电压输出信号进行补偿，并使得补偿后的电压输出信号能够开启所述薄膜晶体管。

优选的是，电源管理芯片为基准电压提供电路提供波形电压，以使所述基准电压提供电路基于所述波形电压和外界直流电源提供的直流电得到所述基准电压。

优选的是，所述信号反馈控制电路包括至少两个彼此串联的反馈电阻，其中的两个反馈电阻的公共端连接所述电源管理芯片的反馈电压输出端。

优选的是，温度补偿电路包括升压元件、控制开关和热敏元件；

其中，所述热敏元件连接所述控制开关的控制端，以使所述控制开关在热敏元件的影响下导通与断开；所述控制开关的输出端通过所述升压元件连接所述信号反馈控制电路；

在所述控制开关被导通时，所述信号反馈控制电路在所述升压元件的作用下输出第一电压输出信号；在所述控制开关断开时，所述信号反馈控制电路不受所述升压元件的影响而输出小于所述第一电压输出信号的第二电压输出信号。

优选的是，所述热敏元件为热敏电阻，控制开关为场效应管，升压元件为升压电阻。

优选的是，所述热敏元件为温度传感器，所述控制开关为继电器，所述升压元件为升压电阻。

优选的是，所述信号反馈控制电路包括彼此串联的第一反馈电阻和第二反馈电阻；

其中，所述第一反馈电阻的一端连接所述电压输出信号的输出端，另一端通过所述第二反馈电阻接地；所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻的公共端连接所述电源管理芯片的反馈电压输出端。

优选的是，所述温度补偿电路包括升压电阻、场效应管和负温度系数热敏电阻；

其中，所述负温度系数热敏电阻的第一端接地，第二端通过分压电阻连接恒压输出端；所述负温度系数热敏电阻的第二端与所述场效应管的栅极连接，

所述场效应管的源极接地，漏极通过所述升压元件连接所述电源管理芯片的反馈电压输出端。

优选的是，所述温度补偿电路包括升压电阻、场效应管和负温度系数热敏电阻；

其中，所述负温度系数热敏电阻的第一端接地，第二端通过分压电阻连接恒压输出端；所述负温度系数热敏电阻的第二端与所述场效应管的栅极连接，

所述场效应管的源极接地，漏极通过所述升压元件连接所述电源管理芯片的反馈电压输出端。

根据本发明的另一个方面，提供了上述一种薄膜晶体管电源控制装置的控制方法，包括：

获取所述薄膜晶体管的环境温度；

判断所述环境温度是否小于预设温度阈值；

在所述环境温度小于预设温度阈值时，所述薄膜晶体管电源控制装置的温度补偿电路对信号反馈控制电路输出的电压输出信号进行补偿，并使得补偿后的电压输出信号能够开启所述薄膜晶体管。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

本发明实施例提供的薄膜晶体管电源控制装置包括温度补偿电路。该温度补偿电路能够根据薄膜晶体管所处的环境温度，判断是否需要对用于控制该薄膜晶体管的电压输出信号进行补偿。这样，在上述环境温度低于预设的环境温度时，即在薄膜晶体管处于低温情况下，温度补偿电路能够对该电压输出信号进行补偿，以使得该电压输出信号能够完全开启薄膜晶体管。可见，本发明能够有效地避免由于薄膜晶体管在低温情况下不能完全开启而导致的薄膜晶体管液晶显示器显示效果不佳，影响使用效果的问题。也就是说，本发明显著提高了薄膜晶体管液晶显示器在低温情况下的显示效果，大大提高了用户的使用体验。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了薄膜晶体管的电流电压关系曲线示意图；

图2示出了本发明实施例一的薄膜晶体管电源控制装置的结构示意图；

图3示出了本发明实施例二的薄膜晶体管电源控制装置的结构示意图；

图4示出了本发明实施例一或实施例二的薄膜晶体管电源控制装置的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

在现有的薄膜晶体管电源控制装置中，电源管理集成芯片通过输出高电平或低电平来控制信号反馈控制电路1输出电压输出信号VGHF。常温下，该电压输出信号VGHF能够使薄膜晶体管处于完全开启状态。图1示出了薄膜晶体管在常温状态下和低温状态下的电流电压关系曲线示意图。在图1中，曲线Ⅰ表示薄膜晶体管在常温状态下的电流电压关系曲线示意图，曲线Ⅱ表示薄膜晶体管在低温状况下的电流电压关系曲线示意图。

如图1所示，低温条件下薄膜晶体管的阈值电压VGH高于常温条件下的阈值电压VGH＇。因此，在低温条件下，信号反馈控制电路1输出常温条件下的电压输出信号VGHF就无法使薄膜晶体管处于完全开启状态，从而影响薄膜晶体管液晶显示器的显示效果。然而，现有的薄膜晶体管电源控制装置并没有针对上述问题采取合理的解决措施。

实施例一

为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明实施例提供了一种薄膜晶体管电源控制装置。

图2示出了本发明实施例的薄膜晶体管电源控制装置的结构示意图。

参照图2，本实施例薄膜晶体管电源控制装置包括基准电压提供电路3、电源管理芯片IC1、信号反馈控制电路1和温度补偿电路2。

具体地，基准电压提供电路3的输出端与信号反馈控制电路的输出端电连接，用于向信号反馈控制电路提供基准电压。优选的，基准电压提供电路3为CHARGE PUMP电路，其具体包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，外界直流电压依次通过二极管D1、二极管D2、二极管D3以及二极管D4与信号反馈控制电路1的输出端连接。二极管D1的负极和二极管D3的负极分别通过电容C2和电容C1与电源管理芯片IC1的波形信号输出端连接。二极管D2的负极通过电容C3接地，二极管D4的负极通过电容C4接地。

基准电压提供电路3是将外界直流电压提供的直流电、以及由电源管理芯片IC1的波形信号输出端提供的波形电压(其由高低电平形成)进行综合处理，得到用于向信号反馈控制电路1提供的的基准电压。

电源管理芯片IC1，其与信号反馈控制电路连接，用于向信号反馈控制电路1提供反馈电压VFB；通过控制反馈电压输出端输出的反馈电压VFB来控制信号反馈控制电路1输出的电压输出信号VGHF。具体地，电源管理芯片IC1的型号为ANX6861AAQS。

信号反馈控制电路1，用于在基准电压的作用下将电源管理芯片IC1的反馈电压输出端输出的反馈电压VFB转换为用于控制薄膜晶体管开启与关闭的电压输出信号VGHF；信号反馈控制电路1包括至少两个彼此串联的反馈电阻。在反馈电阻中，两个反馈电阻的公共端连接电源管理芯片IC1的反馈电压输出端。具体地，信号反馈控制电路1包括两个彼此串联的第一反馈电阻R1和第二反馈电阻R2。第一反馈电阻R1和第二反馈电阻R2的公共端与电源管理芯片IC1的反馈电压输出端连接。第一反馈电阻R1的另一端为信号反馈控制电路1的输出端，与电压输出信号VHF的输出端连接。第二反馈电阻R2的另一端接地。

需要特别说明的是，信号反馈控制电路1根据反馈电压VFB得到用于控制薄膜晶体管开启与关闭的电压输出信号VGHF，是在基准电压提供电路3向其提供基准电压的基础上完成的，只有基准电压提供电路3输出端与信号反馈控制电路1输出端连接，以使得基准电压提供电路3向信号反馈控制电路1提供基准电压，电源管理芯片IC1才能通过反馈电压VFB来控制信号反馈控制电路1输出的电压输出信号VGHF。

温度补偿电路2，其与信号反馈控制电路连接，用于在薄膜晶体管的环境温度小于预设温度阈值时，对电压输出信号进行补偿，并使得补偿后的电压输出信号VGHF大于等于该环境温度下薄膜晶体管的阈值电压VTH，从而使得薄膜晶体管能够处于完全开启状态，进而使薄膜晶体管液晶显示器能够显示出正常的显示效果。

具体地，温度补偿电路2包括升压元件、控制开关和热敏元件。其中，热敏元件连接控制开关的控制端，以使控制开关在热敏元件的影响下导通与断开，控制开关的输出端通过升压元件连接信号反馈控制电路1。进一步地，热敏元件为负温度系数热敏电阻R5，控制开关为场效应管Q6，升压元件为升压电阻R3。负温度系数热敏电阻R5的第一端接地，第二端通过分压电阻R4连接3.3V恒压输出端。负温度系数热敏电阻R5的第二端与场效应管Q6的栅极连接，场效应管Q6的源极接地，漏极通过升压电阻R3连接电源管理芯片IC1的反馈电压输出端。

在温度补偿电路2中，热敏元件与薄膜晶体管处于相同的环境温度下。因此，热敏元件检测到的温度可以视为薄膜晶体管所处的环境温度。也就是说，热敏元件用于检测薄膜晶体管的温度。当薄膜晶体管处于常温环境时，3.3V恒压输出端对负温度系数热敏电阻R5分得的电压小于场效应管Q6的开启电压，此时场效应管Q6的源极和漏极处于断开状态。并且，升压电阻R3未与信号反馈控制电路1连接，信号反馈控制电路1在不受升压电阻R3的影响下输出第二电压输出信号VGHF2。此时，第二电压输出信号VGHF2的表达式为：

VGHF2＝VFB*(R1+R2)/R2

当薄膜晶体管处于低温环境时，负温度系数热敏电阻R5阻值增大，3.3V恒压输出端对负温度系数热敏电阻R5分得的电压大于场效应管Q6的开启电压。场效应管Q6的源极和漏极处于连接状态。升压电阻R3并联于信号反馈控制电路1中的第二反馈电阻R2两端。信号反馈控制电路1在受升压电阻R3的影响下输出第一电压输出信号VGH1。此时，第一电压输出信号VGH1表达式为：

VGHF1＝VFB*(R3+R2)*[R1+R2*R3/(R2+R3)]/(R3*R2)

由VGHF1和VGHF2的表达式可知，第一电压输出信号大于第二电压输出信号。因此，在低温环境下，温度补偿电路2对电压输出信号进行补偿，以使得补偿后的电压输出信号VGHF大于等于该环境温度下薄膜晶体管的阈值电压VTH，从而使得薄膜晶体管能够处于完全开启状态，进而薄膜晶体管液晶显示器能够显示出正常的显示效果。

应用本实施例，热敏电阻R5的阻值随着环境温度的改变而改变，从而改变3.3V恒压输出端分压分在热敏电阻R5上的电压。当环境温度低于预设温度时，栅极与热敏电阻R5连接的场效应管Q6接通。升压电阻R3并联于信号反馈控制电路1中的第二反馈电阻R2的两端。因为电压输出信号VGHF与电源管理芯片IC1的反馈电压输出端输出的反馈电压VFB成比值关系，因此当反馈电压VFB恒定的情况下，可通过改变电压输出信号VGHF与反馈电压VFB的比值来改变电压输出信号VGHF。而电压输出信号VGHF与反馈电压VFB的比值可通过改变第一反馈电阻R1或第二反馈电阻R2的阻值来改变。这样，在第二反馈电阻R2两端并联上升压电阻R3就相当于减小了第二反馈电阻R2的阻值，从而增大了电压输出信号VGHF的输出电压。因此，本实施例能够控制薄膜晶体管在低温情况下处于完全开启的状态，从而使得薄膜晶体管液晶显示器显示出正常的显示效果。

实施例二

图3示出了本发明实施例二的薄膜晶体管电源控制装置的结构示意图。

参照图3，本实施例与实施例一不同之处在于温度补偿电路2的热敏元件为温度传感器TS，控制开关为继电器，升压元件为升压电阻R3。

温度传感器TS与控制芯片IC2连接，控制芯片IC2控制输出端通过继电器的线圈K1接地，继电器的常开触点开关K1＇的一端连接电源管理芯片IC1的反馈电压输出端，另一端通过升压电阻R3接地。

在温度补偿电路2中，温度传感器TS与薄膜晶体管处于相同的环境温度下，因此，温度传感器TS检测到的温度可以视为薄膜晶体管所处的环境温度。温度传感器TS将检测到的环境温度信息传送给控制芯片IC2。当控制芯片IC2判断接收到的环境温度低于预设值时，控制芯片IC2的输出端输出高电平，以使得继电器的线圈K1接通，从而继电器常开触点开关K1＇闭合。升压电阻R3与信号反馈控制电路1连接，信号反馈控制电路1在升压电阻R3的影响下输出第一电压输出信号VGHF1。当控制芯片IC2判断接收到的环境温度高于预设值时，控制芯片IC2的输出端输出低电平，以使得继电器的线圈K1未接通，从而升压电阻R3不与信号反馈控制电路1连接。信号反馈控制电路1不受升压电阻R3的影响输出第二电压输出信号VGHF2。第一电压输出信号VGHF1和第二电压输出信号VGHF2的计算方式与实施例一相同，在此不再赘述。

应用本实施例，温度传感器TS可以准确地检测薄膜晶体管所处的温度环境。温度传感器TS将检测到的温度信息传送给与之连接的控制芯片IC2。控制芯片IC2通过判断接收到的温度信息是否低于预设温度值，并在当环境信息低于预设温度值时，控制与之连接的继电器的线圈K1接通，从而使继电器的常开触点开关K1＇闭合，以将升压元件并联于第二反馈电阻R2的两端。本实施例与实施例一的原理相同，本实施例能够控制薄膜晶体管在低温情况下处于完全开启的状态，从而使得薄膜晶体管液晶显示器显示出正常的显示效果。

实施例三

本发明实施例还提供实施例一或者实施例二所述的薄膜晶体管电源控制装置的控制方法。

图4示出了本发明实施例的薄膜晶体管电源控制装置的控制方法的流程示意图。

参照图4，本实施例薄膜晶体管电源控制装置的控制方法，该方法应用于上述实施例一或者实施例二所述的薄膜晶体管电源控制装置上，包括：步骤301到步骤304。

在步骤301，获取薄膜晶体管的环境温度。

具体地，薄膜晶体管电源控制装置的温度补偿电路2中的热敏元件与薄膜晶体管设置在相同的环境温度下，通过热敏元件获取环境温度信息。

在步骤302中，判断环境温度是否小于预设温度阈值。

在步骤303中，环境温度小于预设温度阈值，温度补偿电路2对信号反馈控制电路进行补偿；

在薄膜晶体管电源控制装置的温度补偿电路2中的热敏元件获取的环境温度信息小于预设温度阈值时，薄膜晶体管电源控制装置的温度补偿电路2对薄膜晶体管电源控制装置的信号反馈控制电路1输出的电压输出信号进行补偿，并使得补偿后的电压输出信号能够开启薄膜晶体管。

在步骤304中，环境温度大于或等于预设温度阈值，温度补偿电路2未对信号反馈控制电路1进行补偿；

在薄膜晶体管电源控制装置的温度补偿电路2中的热敏元件获取的环境温度信息大于或等于预设温度阈值时，薄膜晶体管电源控制装置的温度补偿电路2未对薄膜晶体管电源控制装置的信号反馈控制电路1输出的电压输出信号进行补偿，此时电压输出信号直接能够开启薄膜晶体管。

应用本实施例，可以判断环境温度是否达到薄膜晶体管的阈值电压升高的情况，若环境温度使得薄膜晶体管的开启阈值电压升高，就需要提供温度补偿电路2，来升高电源控制装置的电压输出信号VGHF，从而控制薄膜晶体管能够在低温情况下能够处于完全开启的状态，进而使薄膜晶体管液晶显示显示出正常的显示效果。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种薄膜晶体管电源控制装置，其特征在于，包括：

基准电压提供电路，其输出端与信号反馈控制电路的输出端连接，用于向信号反馈控制电路提供基准电压；

电源管理芯片，其与信号反馈控制电路连接，用于向信号反馈控制电路提供反馈电压；

信号反馈控制电路，用于在所述基准电压的作用下将所述反馈电压转换为用于控制薄膜晶体管开启与关闭的电压输出信号；

温度补偿电路，其与信号反馈控制电路连接，用于在所述薄膜晶体管所处的环境温度小于预设温度阈值时，对所述电压输出信号进行补偿，并使得补偿后的电压输出信号能够开启所述薄膜晶体管。

2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管电源控制装置，其特征在于，电源管理芯片为基准电压提供电路提供波形电压，以使所述基准电压提供电路基于所述波形电压和外界直流电压提供的直流电得到基准电压。

3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管电源控制装置，其特征在于，所述信号反馈控制电路包括至少两个彼此串联的反馈电阻，其中的两个反馈电阻的公共端连接所述电源管理芯片的反馈电压输出端。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的薄膜晶体管电源控制装置，其特征在于，温度补偿电路包括升压元件、控制开关和热敏元件；

其中，所述热敏元件连接所述控制开关的控制端，以使所述控制开关在热敏元件的影响下导通与断开；所述控制开关的输出端通过所述升压元件连接所述信号反馈控制电路；

在所述控制开关被导通时，所述信号反馈控制电路在所述升压元件的作用下输出第一电压输出信号；在所述控制开关断开时，所述信号反馈控制电路不受所述升压元件的影响而输出小于所述第一电压输出信号的第二电压输出信号。

5.根据权利要求4所述的薄膜晶体管电源控制装置，其特征在于，所述热敏元件为热敏电阻，控制开关为场效应管，升压元件为升压电阻。

6.根据权利要求4所述的薄膜晶体管电源控制装置，其特征在于，所述热敏元件为温度传感器，所述控制开关为继电器，所述升压元件为升压电阻。

7.根据权利要求1或3所述的薄膜晶体管电源控制装置，其特征在于，所述信号反馈控制电路包括彼此串联的第一反馈电阻和第二反馈电阻；

其中，所述第一反馈电阻的一端连接所述电压输出信号的输出端，另一端通过所述第二反馈电阻接地；所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻的公共端连接所述电源管理芯片的反馈电压输出端。

8.根据权利要求1所述的薄膜晶体管电源控制装置，其特征在于，所述温度补偿电路包括升压电阻、场效应管和负温度系数热敏电阻；

其中，所述负温度系数热敏电阻的第一端接地，第二端通过分压电阻连接恒压输出端；所述负温度系数热敏电阻的第二端与所述场效应管的栅极连接，

所述场效应管的源极接地，漏极通过所述升压电阻连接所述电源管理芯片的反馈电压输出端。

9.根据权利要求7所述的薄膜晶体管电源控制装置，其特征在于，所述温度补偿电路包括升压电阻、场效应管和负温度系数热敏电阻；

其中，所述负温度系数热敏电阻的第一端接地，第二端通过分压电阻连接恒压输出端；所述负温度系数热敏电阻的第二端与所述场效应管的栅极连接，

所述场效应管的源极接地，漏极通过所述升压电阻连接所述电源管理芯片的反馈电压输出端。

10.一种如权利要求1所述的薄膜晶体管电源控制装置的控制方法，其特征在于，包括：

获取所述薄膜晶体管的环境温度；

判断所述环境温度是否小于预设温度阈值；

在所述环境温度小于预设温度阈值时，所述薄膜晶体管电源控制装置的温度补偿电路对信号反馈控制电路输出的电压输出信号进行补偿，并使得补偿后的电压输出信号能够开启所述薄膜晶体管。