CN109856524B - 电压测量方法及电压测量电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电压测量方法及电压测量电路，涉及半导体技术领域。该方法包括：根据所述NMOS管的栅极的电位，获取第一电压和第二电压，所述第一电压和所述第二电压为所述NMOS管的栅极的电位处于不同状态时，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻之间的电位；根据所述第一电压、所述第二电压和至少两个所述分压电阻进行计算，得到所述发光二极管两端的当前电压。通过在不同连接状态所对应的不同电压测量电路中，分别获取第一电压和第二电压，并结合电压测量电路中各个分压电阻对应的参数值进行计算，得到发光二极管两端的当前电压，避免了在发光二极管工作时添加分压电阻进行检测的情况，提高了获取当前电压的准确性和灵活性。

Description

电压测量方法及电压测量电路

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种电压测量方法及电压测量电路。

背景技术

在通过发光二极管进行照明的过程中，发光二极管会随着使用时长的增加而出现老化，造成发光二极管的亮度衰减。因此，需要检测发光二极管中PN结的电压，从而根据检测得到的电压对发光二极管的亮度进行补偿。

相关技术中，如图1-a所示，NMOS(Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属氧化物半导体)晶体管(NMOS管)M1的漏极与发光二极管L1的N极通过电阻(R11和R12)连接，NMOS管M1的源极与地电位连接，发光二极管L1的P极与电源电压连接、N极与电流源I1连接，以便通过电流源I1对发光二极管L1进行驱动，当NMOS管M1的栅极与高电平连接时，NMOS管M1导通，可以通过如图1-a所示的电路检测得到发光二极管L1的N极与地电位之间的第一电压，并通过与图1-a所示的电路类似的如图1-b所示的电路检测得到发光二极管L1的P极与地电位之间的第二电压，从而得到发光二极管L1的P极与N极之间的电压。

但是，在发光二极管L1实际工作过程中，并不存在相连接的两个电阻，从而导致测量的发光二极管L1中PN结的电压不准确。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种电压测量方法及电压测量电路，以解决测量的发光二极管中PN结的电压不准确的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种电压测量方法，应用于电压测量电路，所述电压测量电路包括发光二极管、N型场效应晶体NMOS管和至少两个分压电阻，所述至少两个分压电阻包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻串联连接；所述方法包括：

根据所述NMOS管的栅极的电位，获取第一电压和第二电压，所述第一电压和所述第二电压为所述NMOS管的栅极的电位处于不同状态时，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻之间的电位；

根据所述第一电压、所述第二电压和至少两个所述分压电阻进行计算，得到所述发光二极管两端的当前电压。

可选的，所述根据所述NMOS管的栅极的电位，获取第一电压，包括：

将所述NMOS管的栅极与电源电压连接；

获取所述第一电压。

可选的，所述根据所述NMOS管的栅极的电位，获取第二电压，包括：

将所述NMOS管的栅极与所述发光二极管的N极连接；

获取所述第二电压。

可选的，所述根据所述第一电压、所述第二电压和至少两个所述分压电阻进行计算，得到所述发光二极管两端的当前电压，包括：

根据所述第一分压电阻的参数值和所述第二分压电阻的参数值进行计算，得到比例参数；

根据所述第一电压、所述第二电压和所述比例参数进行计算，得到所述当前电压。

可选的，所述根据所述第一分压电阻的参数值和所述第二分压电阻的参数值进行计算，得到比例参数，包括：

获取所述第一分压电阻的参数值与所述第二分压电阻的参数值之间的和值；

将所述和值与所述第一分压电阻的参数值之间的商值作为所述比例参数。

可选的，所述根据所述第一电压、所述第二电压和所述比例参数进行计算，得到所述当前电压，包括：

获取所述第一电压和所述第二电压之间的差值；

将所述差值和所述比例参数之间的乘积，作为所述当前电压。

可选的，所述根据所述NMOS管的栅极的电位，获取第一电压和第二电压，包括：

通过模数转换器，根据所述NMOS管的栅极的电位，获取所述第一电压和所述第二电压。

可选的，在所述根据所述第一电压、所述第二电压和至少两个所述分压电阻进行计算，得到所述发光二极管两端的当前电压之后，所述方法还包括：

获取预先设置的补偿对应关系；

根据所述当前电压和所述补偿对应关系，对流过所述发光二极管的电流进行调整，使得所述发光二极管的亮度提高。

可选的，所述根据所述当前电压和所述补偿对应关系，对流过所述发光二极管的电流进行调整，包括：

根据所述当前电压和所述补偿对应关系，确定目标电流；

根据所述目标电流对流过所述发光二极管的电流进行调整。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电压测量电路，所述电压测量电路包括：发光二极管、NMOS管、至少两个分压电阻、电流源和控制模块；

所述至少两个分压电阻包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻第一端和所述第二分压电阻的第二端连接，所述第一分压电阻第二端与地电位连接；

所述发光二极管的P极与电源电压连接，所述发光二极管的N极与所述电流源的正极连接，所述电流源的负极与所述地电位连接；

所述NMOS管的源极与所述第二分压电阻的第一端连接，所述NMOS管的漏极与所述电源电压连接；

所述控制模块包括至少三个开关，每个开关的第一端均与所述NMOS管的栅极连接；

所述至少三个开关包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第一开关的第二端与所述电源电压连接，所述第二开关的第二端与所述发光二极管的N极连接，所述第三开关的第二端与所述地电位连接。

本发明的有益效果是：

本发明实施例通过在NMOS管的栅极的电位处于不同状态时，获取第一分压电阻和第二分压电阻之间的分别对应的第一电压和第二电压，并根据第一电压、第二电压和至少两个分压电阻进行计算，得到发光二极管两端的当前电压。通过在不同连接状态所对应的不同电压测量电路中，分别获取第一电压和第二电压，并结合电压测量电路中各个分压电阻对应的参数值进行计算，得到发光二极管两端的当前电压，避免了在发光二极管工作时添加分压电阻进行检测的情况，提高了获取当前电压的准确性和灵活性。

进一步地，也可以避免为了保持发光二极管电流在检测与非检测时保持一致，使得分压电阻始终有电流流过而造成的功耗增加的问题，减小了获取当前电压所消耗的功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1-a为相关技术中提供的一种检测发光二极管中PN结的电压的电路示意图；

图1-b为相关技术中提供的另一种检测发光二极管中PN结的电压的电路示意图；

图2为本发明一实施例提供的电压测量方法的流程示意图；

图3为本发明一实施例提供的电压测量电路的示意图；

图4为本发明另一实施例提供的电压测量方法的流程示意图；

图5为本发明另一实施例提供的电压测量电路的示意图；

图6为本发明又一实施例提供的电压测量电路的示意图；

图7为本发明又一实施例提供的电压测量电路的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图2为本发明一实施例提供的电压测量方法的流程示意图，应用于电压测量电路，如图2所示，该方法包括：

步骤201、根据NMOS管的栅极的电位，获取第一电压和第二电压。

其中，第一电压和第二电压为NMOS管的栅极的电位处于不同状态时，第一分压电阻和第二分压电阻之间的电位。

如图3所示，本发明所涉及的电压测量电路可以包括发光二极管L3、NMOS管M3、至少两个分压电阻、电流源I3和控制模块，该至少两个分压电阻包括第一分压电阻R31和第二分压电阻R32，第一分压电阻R31和第二分压电阻R32串联连接，该控制模块包括至少三个开关，该至少三个开关包括第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3。

其中，发光二极管的P极和NMOS管的漏极均与电源电压连接，NMOS管的源极与至少两个分压电阻串联连接。而且，第一分压电阻第一端可以和第二分压电阻的第二端连接，而第一分压电阻第二端与地电位连接，第二分压电阻的第一端与NMOS管的源极连接。进一步地，发光二极管L3的N极与电流源I3的正极连接，而电流源I3的负极与地电位连接。

另外，每个开关的第一端均与NMOS管M3的栅极连接。其中，第一开关S1的第二端与电源电压连接，第二开关S2的第二端与发光二极管的N极连接，第三开关S3的第二端与地电位连接。

为了对发光二极管两端的电压进行精准检测，可以对不同状态下的至少两个分压电阻之间的电位进行采集，也即是对第一分压电阻第一端与地电位之间的电压进行采集，或者，对第二分压电阻的第二端与地电位之间的电压进行采集，以便在后续步骤中，可以基于源跟随器的原理，根据检测的不同电压之间的变化量，确定发光二极管两端的电压。

具体地，可以先通过控制模块，将第二开关和第三开关断开，并控制第一开关闭合，使得NMOS管的栅极与电源电压连接，从而获取第一分压电阻和第二分压电阻之间的第一电压，而电压测量电路中的发光二极管也处于导通状态，通过电流源控制发光二极管进行发光。

在采集得到第一电压后，可以再通过控制模块，将第一开关和第三开关断开，并控制第二开关闭合，使得NMOS管的栅极与发光二极管的N极连接，从而对第一分压电阻和第二分压电阻之间的第二电压进行采集，以便在后续步骤中，可以根据第一电压和第二电压，并结合源跟随器的原理确定发光二极管两端的当前电压。

需要说明的是，在实际应用中，可以先采集第一电压，后采集第二电压，也可以先采集第二电压，后采集第一电压，本发明实施例对采集第一电压和第二电压的顺序不做限定。

步骤202、根据第一电压、第二电压和至少两个分压电阻进行计算，得到发光二极管两端的当前电压。

在采集得到第一电压和第二电压后，可以结合至少两个分压电阻中每个电阻的参数值进行计算，得到发光二极管两端的当前电压，也即是发光二极管中PN结两端的电压。

具体地，由于发光二极管两端的当前电压与第一电压和第二电压之间的差值之间的比例关系，与各个分压电阻中各个分压电阻的参数值的比例关系近似，因此，可以先获取第一电压与第二电压之间的差值，可以根据各个分压电阻的参数值和第一电压与第二电压之间的差值，计算得到发光二极管两端的当前电压。

综上所述，本发明实施例提供的电压测量方法，通过在NMOS管的栅极的电位处于不同状态时，获取第一分压电阻和第二分压电阻之间的分别对应的第一电压和第二电压，并根据第一电压、第二电压和至少两个分压电阻进行计算，得到发光二极管两端的当前电压。通过在不同连接状态所对应的不同电压测量电路中，分别获取第一电压和第二电压，并结合电压测量电路中各个分压电阻对应的参数值进行计算，得到发光二极管两端的当前电压，避免了在发光二极管工作时添加分压电阻进行检测的情况，提高了获取当前电压的准确性和灵活性。

进一步地，也可以避免为了保持发光二极管电流在检测与非检测时保持一致，使得分压电阻始终有电流流过而造成的功耗增加的问题，减小了获取当前电压所消耗的功耗。

图4为为本发明另一实施例提供的电压测量方法的流程示意图，应用于电压测量电路，如图4所示，该方法包括：

步骤401、根据NMOS管的栅极的电位，获取第一电压和第二电压。

其中，第一电压和第二电压为NMOS管的栅极的电位处于不同状态时，第一分压电阻和第二分压电阻之间的电位。

本发明实施例所涉及的电压测量电路与图3所示的电压测量电路类似，在此不再赘述。

由于电压测量电路中NMOS管的栅极可以通过不同的开关连接至不同的电位，从而形成不同的电压测量电路，以便采集在不同的电压测量电路中至少两个分压电阻之间的第一电压和第二电压。

因此，步骤401可以包括步骤401a和步骤401b：

401a、将NMOS管的栅极与电源电压连接，并获取第一电压。

具体地，可以先通过第一开关将NMOS管的栅极与电源电压连接，使得NMOS管的漏极和栅极短接，NMOS管始终工作在饱和区，从而对至少两个分压电阻之间的电位进行采集，得到第一电压。

401b、将NMOS管的栅极与发光二极管的N极连接，并获取第二电压。

在确定发光二极管两端电压的过程中，可以将发光二极管N极与NMOS管的栅极连接，并再次对至少两个分压电阻之间的电压进行测量，从而得到第二电压，以便在后续步骤中，可以根据第一电压和第二电压确定发光二极管两端的电压。

具体地，可以通过第二开关将NMOS管的栅极与发光二极管的N极连接，NMOS管栅极对应的电位变化量近似等于NMOS管源极对应的电位变化量，因此可以在发光二极管与NMOS管的栅极连接后，再次对至少两个分压电阻之间的电压进行检测，得到第二电压。

需要说明的是，在实际应用中，可以通过模数转换器，根据NMOS管的栅极的电位，获取第一电压和第二电压。也即是，通过模数转换器对至少两个分压电阻之间的电压进行检测，从而得到第一电压和第二电压分别对应的参数值。

步骤402、根据第一分压电阻的参数值和第二分压电阻的参数值进行计算，得到比例参数。

由于在实际应用中，可以对多个发光二极管两端的电压进行检测，而电压检测电路中各个分压电阻对应的参数值，也即是电阻值不会发生改变。因此，可以根据至少两个分压电阻中第一分压电阻的参数值和第二分压电阻的参数值进行计算，得到比例参数，以便在后续步骤中，可以根据第一电压、第二电压和比例参数，并结合源跟随器的原理进行计算，得到发光二极管两端的电压。

可选的，可以获取第一分压电阻的参数值与第二分压电阻的参数值之间的和值，并将该和值与第一分压电阻的参数值之间的商值作为比例参数。

例如，与图3相对应的，若比例参数为R，则可以通过预先设置的比例公式对比例参数进行计算。其中该比例公式可以为：

其中，R为比例参数，R1为第一分压电阻的参数值，R2为第二分压电阻的参数值。

需要说明的是，在实际应用中，比例公式可以为：

其中R为比例参数，R1为第一分压电阻的参数值，R2为第二分压电阻的参数值，根据源跟随器的原理，可以确定

为NMOS管在源极处的等效阻抗。

由于NMOS管工作在饱和区，NMOS管的

的参数值与R1或R2的参数值相比极小，因此为了简便计算可以忽略该参数，从而得到简化后的比例公式。

步骤403、根据第一电压、第二电压和比例参数进行计算，得到当前电压。

在计算得到比例参数后，则可以根据预先设置的电压计算公式，对发光二极管两端的电压进行计算，从而得到发光二极管两端的当前电压，进而可以根据该当前电压对发光二极管两端的电压进行补偿，提高发光二极管的发光亮度。

可选的，可以获取第一电压和第二电压之间的差值，并将该差值和比例参数之间的乘积，作为当前电压。

例如，预先设置的电压计算公式可以为：

V_LED＝ΔV*R

ΔV＝V₁-V₂

其中，V_LED为发光二极管两端的当前电压，ΔV为第一电压与第二电压之间的差值，R为比例参数，V₁为第一电压，V₂为第二电压。

因此，可以先根据第一电压和第二电压进行计算，得到ΔV，再将与比例参数相乘，得到二者的乘积，从而将该乘积作为发光二极管的当前电压。

步骤404、获取预先设置的补偿对应关系。

在确定发光二极管的当前电压后，可以根据该当前电压对流过发光二极管的电流进行补偿，使得流过发光二极管的电流增加，从而提高发光二极管的亮度。

因此，需要获取预先设置的补偿对应关系，以便根据根据当前电压，确定流过发光二极管的电流，从而完成电流补偿。

步骤405、根据当前电压和补偿对应关系，对流过发光二极管的电流进行调整，使得发光二极管的亮度提高。

为了对发光二极管的发光亮度进行准确提高，可以根据当前电压和补偿对应关系，确定目标电流，并根据目标电流对流过发光二极管的电流进行调整。

具体地，可以根据预先设置的补偿对应关系，在该补偿对应关系中查找与当前电压相匹配的补偿电流，从而将该补偿电流作为目标电流。相应的，在使用发光二极管的过程中，可以根据该目标电流，通过电流源对流过发光二极管的电流进行调整，使得发光二极管的发光亮度提高，避免了由于发光二极管老化而造成发光亮度下降的问题。

综上所述，本发明实施例提供的电压测量方法，通过在NMOS管的栅极的电位处于不同状态时，获取第一分压电阻和第二分压电阻之间的分别对应的第一电压和第二电压，并根据第一电压、第二电压和至少两个分压电阻进行计算，得到发光二极管两端的当前电压。通过在不同连接状态所对应的不同电压测量电路中，分别获取第一电压和第二电压，并结合电压测量电路中各个分压电阻对应的参数值进行计算，得到发光二极管两端的当前电压，避免了在发光二极管工作时添加分压电阻进行检测的情况，提高了获取当前电压的准确性和灵活性。

进一步地，也可以避免为了保持发光二极管电流在检测与非检测时保持一致，使得分压电阻始终有电流流过而造成的功耗增加的问题，减小了获取当前电压所消耗的功耗。

图3为本发明一实施例提供的电压测量电路的示意图，如图3所示，该电压测量电路具体包括：发光二极管L3、NMOS管M3、至少两个分压电阻、电流源I3和控制模块。

其中，该至少两个分压电阻包括第一分压电阻R31和第二分压电阻R32，该第一分压电阻R31第一端和该第二分压电阻R32的第二端连接，该第一分压电阻R31第二端与地电位连接。

而且，发光二极管L3的P极与电源电压连接，发光二极管L3的N极与电流源I3的正极连接，电流源I3的负极与地电位连接，NMOS管M3的源极与第二分压电阻R32的第一端连接，NMOS管M3的漏极与电源电压连接。

进一步地，控制模块可以包括至少三个开关，每个开关的第一端均与NMOS管M3的栅极连接，该至少三个开关可以包括第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3，第一开关S1的第二端与电源电压连接，第二开关S2的第二端与发光二极管的N极连接，第三开关S3的第二端与地电位连接。

需要说明的是，可以通过控制第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3的闭合或断开的状态，使得NMOS管M3的栅极可以与该发光二极管L3的N极、电源电压或者地电位连接。

参见图5，第一开关S1闭合、第二开关S2和第三开关S3均断开时，NMOS管M3的栅极与电源电压连接，也即是NMOS管M3的栅极和漏极短接，而发光二极管L3的N极仅与电流源I3连接，则发光二极管L3正常发光，此时至少两个分压电阻两端的电压，也即是第二分压电阻R32的第一端和第一分压电阻R31第二端之间的电压，即为第一电压。

参见图6，第二开关S2闭合、第一开关S1和第三开关S3均断开时，NMOS管M3的栅极与发光二极管L3的N极连接，则发光二极管L3的N极分别与电流源I3和NMOS管M3的栅极连接，发光二极管L3正常发光，此时至少两个分压电阻之间的电位即第二电压。

根据源跟随器的原理，NMOS管M3的栅极电位的变化量与源极电位的变化量近似，因此可以根据第一电压和第二电压之间的差值，并结合第一分压电阻R31的参数值和第二分压电阻R32的参数值，计算得到发光二极管L3两端的当前电压。

参见图7，第三开关S3闭合、第一开关S1和第二开关S2均断开时，NMOS管M3的栅极与地电位连接，发光二极管L3通过电流源正常发光，而NMOS管M3断开，使得NMOS管M3、第一分压电阻R31和第二分压电阻R32所在通路断开，从而避免了在发光二极管L3正常发光时，第一分压电阻R31和第二分压电阻R32所在的电路继续导通，从而造成额外的功耗的情况。

上述电压测量电路用于执行前述实施例提供的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种电压测量方法，其特征在于，应用于电压测量电路，所述电压测量电路包括发光二极管、N型场效应晶体NMOS管和至少两个分压电阻，所述至少两个分压电阻包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻串联连接；所述方法包括：

根据所述NMOS管的栅极的电位，获取第一电压和第二电压，所述第一电压和所述第二电压为所述NMOS管的栅极的电位处于不同状态时，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻之间的电位；

根据所述第一电压、所述第二电压和至少两个所述分压电阻进行计算，得到所述发光二极管两端的当前电压；

所述根据所述NMOS管的栅极的电位，获取第一电压，包括：

将所述NMOS管的栅极与电源电压连接；

获取所述第一电压；

所述根据所述NMOS管的栅极的电位，获取第二电压，包括：

将所述NMOS管的栅极与所述发光二极管的N极连接；

获取所述第二电压。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一电压、所述第二电压和至少两个所述分压电阻进行计算，得到所述发光二极管两端的当前电压，包括：

根据所述第一分压电阻的参数值和所述第二分压电阻的参数值进行计算，得到比例参数；

根据所述第一电压、所述第二电压和所述比例参数进行计算，得到所述当前电压。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一分压电阻的参数值和所述第二分压电阻的参数值进行计算，得到比例参数，包括：

获取所述第一分压电阻的参数值与所述第二分压电阻的参数值之间的和值；

将所述和值与所述第一分压电阻的参数值之间的商值作为所述比例参数。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一电压、所述第二电压和所述比例参数进行计算，得到所述当前电压，包括：

获取所述第一电压和所述第二电压之间的差值；

将所述差值和所述比例参数之间的乘积，作为所述当前电压。

5.如权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述根据所述NMOS管的栅极的电位，获取第一电压和第二电压，包括：

通过模数转换器，根据所述NMOS管的栅极的电位，获取所述第一电压和所述第二电压。

6.如权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，在所述根据所述第一电压、所述第二电压和至少两个所述分压电阻进行计算，得到所述发光二极管两端的当前电压之后，所述方法还包括：

获取预先设置的补偿对应关系；

根据所述当前电压和所述补偿对应关系，对流过所述发光二极管的电流进行调整，使得所述发光二极管的亮度提高。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前电压和所述补偿对应关系，对流过所述发光二极管的电流进行调整，包括：

根据所述当前电压和所述补偿对应关系，确定目标电流；

根据所述目标电流对流过所述发光二极管的电流进行调整。

8.一种电压测量电路，其特征在于，所述电压测量电路包括：发光二极管、NMOS管、至少两个分压电阻、电流源和控制模块；

所述至少两个分压电阻包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻第一端和所述第二分压电阻的第二端连接，所述第一分压电阻第二端与地电位连接；

所述发光二极管的P极与电源电压连接，所述发光二极管的N极与所述电流源的正极连接，所述电流源的负极与所述地电位连接；

所述NMOS管的源极与所述第二分压电阻的第一端连接，所述NMOS管的漏极与所述电源电压连接；

所述控制模块包括至少三个开关，每个开关的第一端均与所述NMOS管的栅极连接；

所述至少三个开关包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第一开关的第二端与所述电源电压连接，所述第二开关的第二端与所述发光二极管的N极连接，所述第三开关的第二端与所述地电位连接。

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