CN107491134B - 驱动级电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种驱动级电路，包含：至少一驱动开关电路，用以根据一开关控制讯号，以产生一输出讯号；以及一导通电阻调整电路，根据流过该驱动开关电路的一电流，而对该开关控制讯号箝位，当该电流达到一第一电流阈值时，将该开关控制讯号箝位至一第一箝位位准，使得该驱动开关电路的导通电阻不小于一第一电阻值，使得该驱动开关电路的一短路电流不超过一短路电流限值；其中当该电流未达到该第一电流阈值时，该驱动开关电路的导通电阻的一最小值低于一第二电阻值，且该驱动开关电路的输出电压位准不超过一输出电压位准限值。

Description

驱动级电路
技术领域
本发明涉及一种驱动级电路，特别是指一种具适应性调整导通电阻的驱动级电路，其例如可应用于面板电路的灰阶修正放大电路(gamma correction amplifiercircuit)或位准偏移电路(level shifter)。
背景技术
图1A中，显示一种现有技术的讯号输出处理电路(讯号输出处理电路1)，其可为例如但不限于显示面板的灰阶修正放大电路(gammacorrection amplifier circuit)或位准偏移电路(level shifter)，讯号输出处理电路1包含一驱动级电路39，此驱动级电路39包括驱动开关电路MP0与MN0。前级电路20产生开关控制讯号VGP与VGN，而驱动级电路39根据开关控制讯号VGP与VGN，控制驱动开关MP0与MN0，以于输出端点OUT产生一输出讯号。输出讯号必须符合输出电压位准VOH与VOL的测试规格，此等规格与驱动开关的等效电阻有关。在例如以MOSFET作为驱动开关(例如图中所示的MP0或MN0)的情况下，通常会通过增大驱动开关电路的信道宽度(channel width)，或是给予较高的栅源极电压(VGS voltage)，使驱动开关具有较低的导通电阻，以符合输出电压位准VOH与VOL测试规格。
然而驱动开关的低导通电阻却可能导致无法符合另一测试——短路电流(shortcircuit current)的规格；为了符合短路电流测试的规格，在图1B所示的现有技术中，驱动级电路39包含一箝位电路391，用以箝位开关控制讯号VGP与VGN(即驱动开关MP0与MN0的栅极电压)，以通过短路电流测试。然而，箝位电压却可能让驱动开关MP0或MN0的导通电阻增加，因而又无法通过前述的输出电压位准VOH或VOL的测试。
请参阅图2，图中显示对应于前述图1A与1B的驱动开关导通电阻及输出电压位准VOL(为方便叙述，仅以VOL以及对应的驱动开关MN0举例说明，下同)与短路电流的特性曲线。在图2的RON曲线中，为了符合输出电压位准VOL规格，选择VGC2为驱动开关MN0的栅极电压(其中VGC2例如可为与电源相同位准的电压，如图1A中的VPP)，使对应的导通电阻RON2相对较低，使得对应的输出电压位准VOL2符合测试规格，亦即，低于输出电压位准限值VOLMAX；然而在此情况下，对应的驱动开关短路电流位准ISC2却会超出短路电流限值ISCMAX。而如将图1B中的栅极电压VGN箝位至例如VGC1，在此情况下，虽然对应的短路电流ISC1符合测试规格(即，低于短路电流限值ISCMAX)，但其对应的输出电压位准VOL1却又无法符合规格(即，超出了输出电压位准限值VOLMAX)。事实上，在某些情况下，例如于图2中，VGS3(对应于输出电压位准限值VOLMAX)>VGS4(对应于短路电流限值ISCMAX)的条件下，并无法找到单一的栅极电压位准可同时符合上述两种测试规格。
本发明解决了上述现有技术的问题；本发明的驱动开关具有可适应性调整的导通电阻，可同时符合输出电压位准测试以及短路电流测试的规格，且可缩小开关的面积，节省电路成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种驱动级电路，本发明的驱动开关具有可适应性调整的导通电阻，可同时符合输出电压位准测试以及短路电流测试的规格，且可缩小开关的面积，节省电路成本。
为达上述目的，本发明提出了一种驱动级电路，包含：至少一驱动开关电路，用以根据一开关控制讯号，以产生一输出讯号，其中，有一电流流过该驱动开关电路，该驱动开关电路具有一导通电阻(conductive resistance)；以及一导通电阻调整电路，根据该电流，而控制该开关控制讯号，当该电流达到一第一电流阈值时，将该开关控制讯号箝位至一第一箝位位准，使得该驱动开关电路的导通电阻不小于一第一电阻值，进而使得该驱动开关电路的一短路电流不超过一短路电流限值；又，当该电流未达到该第一电流阈值时，该导通电阻调整电路将该开关控制讯号箝位或不箝位，其中该导通电阻的一最小值(a lowestlevel of the conductive resistance)低于一第二电阻值，且该驱动开关电路的一输出电压位准不超过一输出电压位准限值。
在一较佳实施例中，该第一电阻值大于该第二电阻值。
在一较佳实施例中，当该电流未达到该第一电流阈值时，该导通电阻调整电路将该开关控制讯号箝位至一第二箝位位准。
在一较佳实施例中，该导通电阻调整电路包括：一比较电路，根据该电流与该第一电流阈值而产生一比较结果；一箝位位准产生电路，用以产生至少一目标箝位位准，且将该开关控制讯号箝位于该至少目标箝位位准，其中该至少一目标箝位位准包含该第一箝位位准；以及一箝位控制电路，用以根据该比较结果而调整该目标箝位位准。
在一较佳实施例中，该箝位位准产生电路包括至少一二极管，用以产生该至少一目标箝位位准。
在一较佳实施例中，该箝位控制电路包括至少一箝位切换开关，用以调整该目标箝位位准。
在一较佳实施例中，该第一电流阈值为一过电流保护阈值。
在一较佳实施例中，该驱动级电路应用于一灰阶修正放大电路(gammacorrection amplifier circuit)或一位准偏移电路(level shifter)。
以下通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1A显示一种现有技术讯号输出处理电路的方块图；
图1B显示一种现有技术讯号输出处理电路的方块图；
图2显示对应于前述图1A与1B的特性曲线图；
图3显示本发明的驱动级电路的一实施例方块图；
图4显示对应于前述图3的特性曲线图；
图5显示本发明的驱动级电路，其中导通电阻调整电路的一更具体的实施例方块图。
图中符号说明
1,2,3 讯号输出处理电路
20 前级电路
30,30’ 驱动级电路
31,32 驱动开关电路
33,33’ 导通电阻调整电路
331 比较电路
332 箝位位准产生电路
333 箝位控制电路
39 驱动级电路
391 箝位电路
D1,D2,D3 二极管
IN 电流
IP 电流
ISC 短路电流
ISC1,ISC2 短路电流位准
ISCMAX 短路电流限值
ISCTST 短路电流位准
ITH1 第一电流阈值
IVOL 输出电压位准测试电流
MN0 驱动开关
MN1 金氧半开关
MP0 驱动开关
MP1 金氧半开关
MPA 位准偏移开关
OUT 输出端点
RON 导通电阻
RON1,RON2 导通电阻值
RON3 导通电阻值
SCL 箝位切换开关
VGC 箝位位准
VGC1～VGC4 箝位位准
VGN 开关控制讯号(栅极电压)
VGP 开关控制讯号(栅极电压)
VOL 输出电压位准
VOL1,VOL2 输出电压位准
VOLMAX 输出电压位准限值
VPP 电源
具体实施方式
图3显示本发明的驱动级电路的一实施例(驱动级电路30)，用于讯号输出处理电路(讯号输出处理电路3)的讯号驱动功能，其中讯号输出处理电路3可为例如但不限于显示面板应用的灰阶修正放大电路(gamma correction amplifier circuit)或位准偏移电路(level shifter)。驱动级电路30，包括至少一驱动开关电路(驱动开关电路31或驱动开关电路32)，耦接于一固定电位和一输出端点OUT之间(驱动开关电路31耦接于如图所示的地电位和输出端点OUT之间；驱动开关电路32耦接于如图所示的电源VPP和输出端点OUT之间)。在一实施例中，驱动开关电路31包括一金氧半开关(MOSFET switch)MN1，而驱动开关电路32包括一金氧半开关MP1。驱动级电路30接收来自前级电路20的开关控制讯号VGP及/或VGN(在一实施例中，驱动开关电路31和32分别为N型和P型金氧半开关，而VGP和VGN可为同一讯号；在其他实施例中，驱动开关电路31和32、及VGP和VGN，可为不同于上述的安排方式)，以控制驱动开关电路31或驱动开关电路32的导通程度，而于输出端点OUT产生一输出讯号。其中驱动开关电路31和32的导通程度例如但不限于可包括完全不导通的状态与多个不同程度的导通状态，且该多个不同程度的导通状态具有对应的多个导通电阻。
请继续参阅图3，驱动级电路30还包含一导通电阻调整电路33，用以根据流过驱动开关电路32或驱动开关电路31的电流IP或IN，而对开关控制讯号VGP或VGN箝位(clamp)。为方便叙述以驱动开关电路31举例说明，而驱动开关电路32则可类推。请对照图4，当电流IN达到一第一电流阈值ITH1时，导通电阻调整电路33将开关控制讯号VGN箝位至一第一箝位位准VGC1，使得驱动开关电路31的导通电阻RON不小于一第一电阻值RON1，并使得该驱动开关电路31的一短路电流ISC不超过一短路电流限值ISCMAX；所述的“箝位于第一箝位位准”指对前级电路20输出的开关控制讯号VGP或VGN箝位，使得开关控制讯号VGP或VGN不超过“第一箝位位准”，下同。当电流IN未达到第一电流阈值ITH1时，导通电阻调整电路33则箝位或不箝位该开关控制讯号VGN，其中驱动开关电路31的导通电阻RON的一最小值可低于一第二电阻值，而使得驱动开关电路31的输出电压位准VOL不超过一输出电压位准限值VOLMAX(图4未示出，请参阅图2)，其中所述的第二电阻值可为如图2中，一小于RON3(对应于VOLMAX以及VGC3)的一电阻值，例如RON2。
在一实施例中，当电流IN未达到第一电流阈值ITH1时，导通电阻调整电路33还将该开关控制讯号VGN箝位至一第二箝位位准(此第二箝位位准例如可为VGC2)，使得驱动开关电路31的导通电阻RON的一最小值低于一第二电阻值(此第二电阻值例如可为RON2)，且驱动开关电路31的输出电压位准VOL不超过输出电压位准限值VOLMAX(图4未示出，请参阅图2)。
电流IP及驱动开关电路32的开关控制讯号VGP与导通电阻RON，其特性曲线与图4相似，只是开关控制讯号VGP的箝位位准阈值及导通电阻RON的电阻值阈值，可以视需要而设定为与图4不同的数值。
本发明的驱动级电路的技术特征，可由图2说明，本发明的驱动级电路(驱动级电路30)，可根据电流IN的大小而适应性地将开关控制讯号VGN箝位于不同的箝位位准，使得驱动开关电路31的导通电阻RON亦能适应性调整，而得以兼顾前述两种测试规格。举例而言，在输出电压位准VOL测试，或是输出讯号实际应用上被调整为输出电压位准VOL时，驱动开关电路31的导通电阻RON的最小值理应愈小愈好，因此导通电阻调整电路33可将开关控制讯号VGN箝位于较高的箝位位准，例如图2中的VGC2，其中VGC2可为例如但不限于一较高的箝位位准，或是不予箝位(亦即，可对应于原未箝位的开关控制讯号VGN的最高电压)，因而可确保输出电压位准VOL符合输出电压位准限值VOLMAX的规格(即，低于VOLMAX，例如图2中的VOL2)。另一方面，当需要符合短路电流的测试规格，或是发生短路情形时，则可将开关控制讯号VGN箝位于较低的箝位位准，例如图2中的VGC1，使得驱动开关电路31的导通电阻RON不致太小，因而可确保短路电流ISC符合短路电流测试规格(即，低于短路电流限值ISCMAX，例如图2中的ISC1)。
需说明的是，一般而言，在输出电压位准VOL测试，或是输出讯号实际应用上被调整为输出电压位准VOL时，电流IN的位准通常较低，可为例如但不限于100mA或以下，另一方面，当需要符合短路电流的测试规格，或是发生短路情形时，电流IN的位准通常较高，可达例如但不限于远大于250mA，因此，可以较佳地选择一介于上述二者之间的电流作为前述的第一电流阈值ITH1。在一实施例中，第一电流阈值ITH1较佳为对应于一过电流保护阈值(例如250mA)。上述所有数字均仅为举例而非限制本发明。
从另一角度而言，本发明的驱动级电路的技术特征，可由图4说明，本发明的驱动级电路(例如图3的驱动级电路30)，当电流IN未达到第一电流阈值ITH1时(例如对应于图中的输出电压位准测试电流IVOL)，导通电阻调整电路33可将开关控制讯号VGN箝位于较高的箝位位准，例如图2中的VGC2，其中VGC2可为例如但不限于一较高的箝位位准，或是不予箝位，此时驱动开关电路31的导通电阻RON的最小值低于一第二电阻值RON2，驱动开关电路31的输出电压位准VOL得以低于(ITH1*RON2)，因此可控制不超过输出电压位准限值VOLMAX(本图未示出，请参阅图2)。另一方面，当电流IN达到一电流阈值ITH1时(例如对应于图中的短路电流位准ISCTST，此为短路电流测试时，于输出点OUT施加一预设的短路电流测试电压VSC，所获得的短路电流位准ISCTST)，此时由于导通电阻调整电路33将开关控制讯号VGN箝位至一较低的位准，例如第一箝位位准VGC1，使得驱动开关电路31的导通电阻RON不小于一第一电阻值RON1，因此该驱动开关电路31的短路电流位准ISCTST不会超过短路电流限值ISCMAX。
需说明的是，本发明的具有适应性调整驱动开关导通电阻的驱动级电路，在如前所述无法找到单一位准的开关控制讯号使得上述两项测试规格皆可符合时(亦即输出电压位准限值VOLMAX所对应的栅极电压>短路电流限值ISCMAX所对应的栅极电压的情况下，从另一角度而言，亦即，第一电阻值>第二电阻值)，特别具有功效。
图5显示本发明的驱动级电路(驱动级电路30’)，其中导通电阻调整电路的一更具体的实施例(导通电阻调整电路33’)，导通电阻调整电路33’包括：一比较电路331，一箝位位准产生电路332，以及一箝位控制电路333。比较电路331根据电流IN与第一电流阈值ITH1而产生一比较结果；箝位位准产生电路332，用以产生至少一目标箝位位准，且将该开关控制讯号VGN箝位于该至少一目标箝位位准，其中该至少一目标箝位位准包含该第一箝位位准(例如前述的VGC1)；箝位控制电路333，用以根据该比较结果而调整该目标箝位位准。
在一实施例中，如前述的箝位位准产生电路332包含至少一二极管(例如但不限于图5中的二极管D1、D2与D3)，而箝位控制电路333包含至少一箝位切换开关(例如但不限于图5中的SCL)，本实施例的导通电阻调整电路33’可通过箝位切换开关SCL的切换，将开关控制讯号VGN箝位于一较低的箝位位准VD2+VD3+VGS(MPA)，对应于前述的第一箝位位准VGC1，或是将开关控制讯号VGN箝位于一较高的箝位位准VD1+VD2+VD3+VGS(MPA)，对应于前述的第二箝位位准VGC2，其中VD1、VD2与VD3分别指D1、D2与D3的顺向导通电压(forwardvoltage)，VGS(MPA)指位准偏移开关MPA的栅源极跨压。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。所说明的各个实施例，并不限于单独应用，亦可以组合应用；此外，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化以及各种组合；举例而言，前述的实施例中，以VOL以及对应的驱动开关电路31为例说明本发明的技术特征，但对于输出电压位准VOH以及对应的驱动开关电路32，亦可以相同的概念，根据电流IP而对该开关控制讯号VGP箝位，使得输出电压位准VOH及短路电流亦可同时符合测试规格；在上述的情况下，驱动级电路可包含前述实施例的具体电路，但以相对应的正负符号调整，以实现上述模式的变化。又如，前述的实施例中的金氧半开关，可改换为双极开关(bipolar transistorswitch)。又如，前述的实施例中，仅包含电流阈值ITH1，此仅为举例并非限制，本发明的驱动级电路，亦可包含多个电流阈值，在此情况下，可在三个或以上的电流阈值区间中，以三个或以上的箝位位准对开关控制讯号箝位。又例如，本发明所称“根据某讯号进行处理或运算或产生某输出结果”，不限于根据该讯号的本身，亦包含于必要时，将该讯号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等，之后根据转换后的讯号进行处理或运算产生某输出结果。由此可知，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化以及各种组合，其组合方式甚多，在此不一一列举说明。因此，本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。

Claims (8)

1.一种驱动级电路，其特征在于，包含：
至少一驱动开关电路，用以根据一开关控制讯号，以产生一输出讯号，其中，有一电流流过该驱动开关电路，该驱动开关电路具有一导通电阻；以及
一导通电阻调整电路，根据该电流，而控制该开关控制讯号，当该电流达到一第一电流阈值时，将该开关控制讯号箝位至一第一箝位位准，使得该驱动开关电路的导通电阻不小于一第一电阻值，进而使得该驱动开关电路的一短路电流不超过一短路电流限值；又，当该电流未达到该第一电流阈值时，该导通电阻调整电路将该开关控制讯号箝位或不箝位，其中该导通电阻的一最小值低于一第二电阻值，且该驱动开关电路的一输出电压位准不超过一输出电压位准限值。
2.如权利要求1所述的驱动级电路，其中，该第一电阻值大于该第二电阻值。
3.如权利要求1所述的驱动级电路，其中，当该电流未达到该第一电流阈值时，该导通电阻调整电路将该开关控制讯号箝位至一第二箝位位准。
4.如权利要求1所述的驱动级电路，其中，该导通电阻调整电路包括：
一比较电路，根据该电流与该第一电流阈值而产生一比较结果；
一箝位位准产生电路，用以产生至少一目标箝位位准，且将该开关控制讯号箝位于该至少一目标箝位位准，其中该至少一目标箝位位准包含该第一箝位位准；以及
一箝位控制电路，用以根据该比较结果而调整该目标箝位位准。
5.如权利要求4所述的驱动级电路，其中，该箝位位准产生电路包括至少一二极管，用以产生该至少一目标箝位位准。
6.如权利要求4所述的驱动级电路，其中，该箝位控制电路包括至少一箝位切换开关，用以调整该目标箝位位准。
7.如权利要求1所述的驱动级电路，其中，该第一电流阈值为一过电流保护阈值。
8.如权利要求1至7任一所述的驱动级电路，其中，应用于一灰阶修正放大电路或一位准偏移电路。
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