CN111901923B - 一种共阴led显示行驱动芯片的过流保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种共阴LED显示行驱动芯片的过流保护电路，包括：作为行驱动芯片的功率管NM0；用于检测所述功率管NM0的漏端电压的过流检测电路；以及与过流检测电路信号连接且用于控制所述功率管NM0开关的组合逻辑电路；其中，所述过流检测电路和组合逻辑电路信号连接有行使能信号OE，所述过流检测电路通过判断功率管NM0的漏端电压VOUT是否高于参考电压VR，并根据对比结果输出检测信号EN至组合逻辑电路中，所述组合逻辑电路根据该检测信号EN与行使能信号OE输出控制信号VCTRL控制功率管NM0的开关。通过上述方式，本发明通过控制功率管的开关，避免与功率管相连的芯片因流过的电流过大而造成损害，保护LED行驱动芯片。

Description

一种共阴LED显示行驱动芯片的过流保护电路
技术领域
本发明涉及LED显示驱动技术领域，尤其是涉及一种共阴LED行驱动芯片的过流保护电路。
背景技术
为了满足应用端大电流的要求，LED行驱动芯片中的功率管的尺寸通常设计的比较大，当应用端发生异常时(例如功率管输出端出现对地短路)，将导致功率管中流过的电流急剧增大，过大的电流会导致发热量增大，进而导致驱动芯片被烧坏。为了避免因故障导致功率管流过的电流过大而造成芯片损坏，提出一种能解决上述技术问题的保护电路实为必要。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种共阴LED显示行驱动芯片的过流保护电路，检测功率管的漏端电压，判断功率管中流过的电流是否过大，通过组合逻辑电路处理该检测信号以及行使能信号，控制功率管的开关，避免与功率管相连的芯片因流过的电流过大而造成损害，保护LED行驱动芯片。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种共阴LED显示行驱动芯片的过流保护电路，包括：作为行驱动芯片的功率管NM0；用于检测所述功率管NM0的漏端电压的过流检测电路；以及与过流检测电路信号连接且用于控制所述功率管NM0开关的组合逻辑电路；其中，所述过流检测电路和组合逻辑电路信号连接有行使能信号OE，所述过流检测电路通过判断功率管NM0的漏端电压VOUT是否高于参考电压VR，并根据对比结果输出检测信号EN至组合逻辑电路中，所述组合逻辑电路根据该检测信号EN与行使能信号OE输出控制信号VCTRL控制功率管NM0的开关。
本发明采用上述技术方案，通过过流检测电路检测功率管NM0的漏端电压，根据功率管NM0的特性，判断功率管NM0中流过的电流是否过大，并输出检测信号EN至组合逻辑电路中，组合逻辑电路根据行使能信号和检测信号的结果，在功率管流过的电流过大时控制功率管关闭，从而保护与其连接的芯片不因过大的电流造成损害。
进一步地，所述组合逻辑电路包括与门电路A4，该与门电路A4的输入端分别输入行使能信号OE和检测信号EN、其输出端输出控制信号VCTRL至功率管NM0的栅极。与门电路A4用于输入行使能信号OE和检测信号EN，当两者同为有效时，与门电路A4执行与运算，输出控制信号VCTRL为高电平，控制功率管NM0正常开启。
进一步地，所述过流检测电路包括触发器DFF、反相器A3及电流镜，所述电流镜中输入电流I0经反相器A3后输入触发器DFF的输入端，所述触发器DFF输出检测信号EN至与门电路A4中，行使能信号OE通过反相器A1和A2处理后输入触发器DFF中。触发器DFF输入行使能信号OE和反相器A3执行非运算后的输入信号以及连接功率管的漏极的电压信号，经触发后输出检测信号EN至与门电路A4中。
更进一步地，所述电流镜由对称的零号PMOS管和第一PMOS管线路连接组成，电流I0输入电流镜的输入级，电流镜的输出级线路连接反相器A3。电流镜用于产生偏置电流及作为有源负载。
再进一步地，所述第一PMOS管并联有第二PMOS管和第三PMOS管，第二PMOS管的栅极线路连接反相器A2的输出端，第三PMOS管的栅极线路连接功率管NM0的栅极，第二PMOS管和第三PMOS管的漏极线路连接至反相器A3。
其中，所述过流检测电路还包括第一NMOS管和第二NMOS管，所述第一NMOS管的栅极线路连接至功率管NM0的栅极，所述第二NMOS管的栅极线路连接至功率管NM0的漏极，所述第一NMOS管的漏极与第二NMOS管的源极相连，第二NMOS管的漏极线路连接反相器A3，第一NMOS管的源极连接电路公共接地端VSS。
本发明取得的有益效果是：在LED显示驱动电路中，通过本发明的过流保护电路检测功率管的漏端电压值并将其与参考电压对比，根据功率管NM0的特性，判断功率管中流过的电流是否过大，组合逻辑电路接收行使能信号OE和检测信号EN，输出控制信号VCTRL控制功率管的开关，当功率管中流过的电流过大时，组合逻辑电路控制功率管关闭，避免了因电流过大而对与功率管连接的芯片造成损坏，有效保护了LED显示驱动芯片，延长其使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例的系统结构示意图；
图2是本发明实施例的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
参照图1所示，一种共阴LED显示行驱动芯片的过流保护电路，包括：
作为行驱动芯片的功率管NM0；
用于检测功率管NM0的漏端电压的过流检测电路10；以及
与过流检测电路10信号连接且用于控制所述功率管NM0开关的组合逻辑电路20；
其中，过流检测电路10和组合逻辑电路20信号连接有行使能信号OE，过流检测电路10通过判断功率管NM0的漏端电压VOUT是否高于参考电压VR，并根据对比结果输出检测信号EN至组合逻辑电路20中，组合逻辑电路20根据该检测信号EN与行使能信号OE输出控制信号VCTRL控制功率管NM0的开关。
在具体实施过程中，当控制信号VCTRL为高电位时，功率管NM0开启，过流检测电路10对功率管NM0的漏端电压VOUT进行检测；流过功率管NM0的电流越大，由于功率管NM0的特性，其漏端电压VOUT电压越高，过流检测电路10通过检测漏端电压VOUT来判断流过功率管NM0的电流是否过大，然后输出检测信号EN至组合逻辑电路20中；组合逻辑电路20根据该检测信号EN及行使能信号OE输出控制信号VCTRL并决定其为高电位还是低电位，用以控制功率管NM0的开关。
当检测信号EN及行使能信号OE同时为有效状态时，组合逻辑电路20的控制信号VCTRL才能为高电平，此时功率管NM0被开启。过流检测电路10的检测信号EN变为无效，当行使能信号OE变为无效时，该检测信号EN被复位至有效状态。
应理解，本实施方式所述的行使能信号OE及检测信号EN的有效状态为其输入值为“1”，无效值为其输入值为“0”，还可以是两者为高电位时为有效状态，低电位时为无效状态。
本发明具体工作过程为：当行使能信号OE无效时，过流检测电路10输出的检测信号EN被复位至有效状态，组合逻辑电路20输出的控制信号VCTRL为低电位，此时功率管NM0处于关闭状态；当行使能信号OE由无效变为有效时，检测信号EN保持有效状态不变，控制信号VCTRL变为高电位输出，此时功率管NM0处于开启状态，过流检测电路10对功率管NM0的漏端电压VOUT实时检测。
当流过功率管NM0的电流正常时，漏端电压VOUT电位接近VSS，过流检测电路10的检测信号EN保持有效状态不变，控制信号VCTRL保持高电位，功率管NM0保持开启状态，电路保持稳定运行；当流过功率管NM0的电流过大时，由于功率管NM0的电流能力有限，其漏端电压VOUT显著上升，当该漏端电压VOUT高于设定的参考电压VR时，过流检测电路10的检测信号EN由有效变为无效，经组合逻辑电路20处理后，控制信号VCTRL变为低电平，功率管NM0被关闭，从而保护与其连接的驱动芯片避免因电流过大而造成损坏。
参照图2所示，组合逻辑电路20包括与门电路A4，该与门电路A4的输入端分别输入行使能信号OE和检测信号EN、其输出端输出控制信号VCTRL至功率管NM0的栅极。
过流检测电路10包括触发器DFF、反相器A3及电流镜，电流镜中输入电流I0经反相器A3后输入触发器DFF的输入端，触发器DFF输出检测信号EN至与门电路A4中，行使能信号OE通过反相器A1和A2处理后输入触发器DFF中。
电流镜由对称的零号PMOS管PM0和第一PMOS管PM1线路连接组成，电流I0输入电流镜的输入级，电流镜的输出级线路连接反相器A3。
第一PMOS管PM1并联有第二PMOS管PM2和第三PMOS管PM3，第二PMOS管PM2的栅极线路连接反相器A2的输出端，第三PMOS管PM3的栅极线路连接功率管NM0的栅极，第二PMOS管PM2和第三PMOS管PM3的漏极线路连接至反相器A3。
过流检测电路10还包括第一NMOS管NM1和第二NMOS管NM2，第一NMOS管NM1的栅极线路连接至功率管NM0的栅极，第二NMOS管NM2的栅极线路连接至功率管NM0的漏极，第一NMOS管NM1的漏极与第二NMOS管NM2的源极相连，第二NMOS管NM2的漏极线路连接反相器A3，第一NMOS管NM1的源极连接电路公共接地端VSS。
本发明在具体实施过程中，当行使能信号OE为低电平时，过流检测电路10输出的检测信号EN被复位至高电平，此时控制信号VCTRL为低电平，功率管NM0为关闭状态；此时，第一NMOS管NM1关断，第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2及第三PMOS管PM3为开启状态，将VC端的店内上拉至VDD；当行使能信号OE由低电平变为高电平时，检测信号EN保持高电平，组合逻辑电路20的控制信号VCTRL变为高电平，控制功率管NM0为开启状态；此时，第二PMOS管PM2、第三PMOS管PM3关断，第一NMOS管NM1以一个电流I0的景象电流对VC端电位上拉。
当流过功率管NM0的电流正常时，其漏端电压VOUT电位接近VSS，第二NMOS管NM2处于关断状态，VC端的电位被第一PMOS管PM1上拉至VDD，则触发器DFF的CLK输入端输入的信号经反相器A3处理后变为低电位，过流检测电路10输出的检测信号EN保持高电平不变，此时，组合逻辑电路20的控制信号VCTRL保持高电位，功率管NM0保持开启状态，LED显示驱动电路正常稳定运行。
当路过功率管NM0的电流过大时，由于功率管NM0的电流能力有限，其漏端电压VOUT电压显著上升，当该漏端电压VOUT高于设定的参考电压VR时，第二NMOS管NM2开启，其电流能力大于第一PMOS管PM1的电流能力，将VC端的电位下拉至VSS，经反相器A3处理后输入触发器DFF的CLK输入端的输入信号有一个由低电位跳变到高电位的上升沿，使得触发器DFF的检测信号EN变为低电平，经组合逻辑电路20处理后，其控制信号VCTRL变为低电平，功率管NMO被关闭，从而保护与其连接的驱动芯片得到保护。
当行使能信号OE变为低电平时，触发器DFF的检测信号EN被复位为高电平，本发明电路重复上述的工作过程。
综上所述，本发明已如说明书及图示内容，制成实际样品且经多次使用测试，从使用测试的效果看，可证明本发明能达到其所预期之目的，实用性价值乃无庸置疑。以上所举实施例仅用来方便举例说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (5)

1.一种共阴LED显示行驱动芯片的过流保护电路，其特征在于，
包括：
作为行驱动芯片的功率管NM0；
用于检测所述功率管NM0的漏端电压的过流检测电路(10)；
以及
与过流检测电路(10)信号连接且用于控制所述功率管NM0开关的组合逻辑电路(20)；
其中，所述过流检测电路(10)和组合逻辑电路(20)信号连接有行使能信号OE，所述过流检测电路(10)通过判断功率管NM0的漏端电压VOUT是否高于参考电压VR，并根据对比结果输出检测信号EN至组合逻辑电路(20)中，所述组合逻辑电路(20)根据该检测信号EN与行使能信号OE输出控制信号VCTRL控制功率管NM0的开关；
所述过流检测电路(10)包括触发器DFF、反相器A3及电流镜，所述电流镜中输入电流I0经反相器A3后输入触发器DFF的CLK输入端，所述触发器DFF输出检测信号EN；
所述过流检测电路(10)还包括第一NMOS管和第二NMOS管，所述第一NMOS管的栅极线路连接至功率管NM0的栅极，所述第二NMOS管的栅极线路连接至功率管NM0的漏极，所述第一NMOS管的漏极与第二NMOS管的源极相连，第二NMOS管的漏极线路连接反相器A3的输入端，第一NMOS管的源极连接电路公共接地端VSS。
2.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于：
所述组合逻辑电路(20)包括与门电路A4，该与门电路A4的输入端分别输入行使能信号OE和检测信号EN、其输出端输出控制信号VCTRL至功率管NM0的栅极。
3.根据权利要求2所述的过流保护电路，其特征在于：行使能信号OE通过反相器A1和A2处理后输入触发器DFF的复位端。
4.根据权利要求3所述的过流保护电路，其特征在于：
所述电流镜由对称的零号PMOS管和第一PMOS管线路连接组成，电流I0输入电流镜的输入级，电流镜的输出级线路连接反相器A3的输入端。
5.根据权利要求4所述的过流保护电路，其特征在于：
所述第一PMOS管并联有第二PMOS管和第三PMOS管，第二PMOS管的栅极线路连接反相器A2的输出端，第三PMOS管的栅极线路连接功率管NM0的栅极，第二PMOS管和第三PMOS管的漏极线路连接至反相器A3的输入端。
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