CN1215388C - 驱动电压控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种小型驱动电压控制器，其能够用低功率驱动。能用低功率驱动的小型驱动电压控制器包括一个高输出运算放大器和一个低输出运算放大器，用于提供驱动电压VcomH，VcomL到负载，例如是一个液晶显示器板，一个输出开关，用于在运算放大器的输出端之间交替转换，一个低电压设定运算放大器，用于产生一个设定电压，该设定电压被加到低输出运算放大器的非-反相输入端，一个设定电压发生器，包括一个电流镜像电路和一个箝位电路，一个偏置电流控制器，用于以预定时间控制每个运算放大器中的偏置电流，一个定时控制器，用于控制输出开关的转换时间。

Description

驱动电压控制器
技术领域
本发明涉及一种驱动电压控制器，用于控制一个驱动电压以便通过利用交流电流驱动一个负载，例如液晶显示器板。
背景技术
图18是相关现有技术的驱动电压控制器的一个实例，其控制一个负载，例如液晶显示器板。在现有技术的电压控制器上，在产生参考(counter)电压Vref的电源的高/低输出端，提供有高输出运算放大器OPVcomH和一个低输出控制器运算放大器OPVcomL，如图18所示。MOS晶体管的输出开关11交替地驱动这些运算放大器，以便对液晶显示器板提供交流电压。
不与液晶显示器板连接的运算放大器(以后称作“非选择运算放大器”)，在显示板-负载状态和无载状态之间具有不同的频率补偿状态。因此，在板-负载状态下是稳定的运算放大器，在无负载状态下可能是不稳定的，在不稳定运行中产生振荡。为了解决这个问题，每个运算放大器的输出端和一个用于稳定的电容器(稳定电容)C相连。为了调节偏置电流源以减少功率消耗，在内部提供一个寄存器(未示出)，通过CPU发送的指令将其设定。在休眠(sleep)或待机(standby)状态中，能够改变寄存器的设定，以停止运算放大器的工作，减少功率消耗。
在所述现有技术的驱动电压控制器中，提供一个电容器C，其增加了安装元件的数量和相应成本，同时限制了元件的安装面积。通常，电容器电容量越大，电容器越大。因此，需要这样一个驱动电压控制器，没有电容器C也能提供稳定的交流电压，而不会使非选择运算放大器振荡。
在运算放大器之间进行切换的输出端开关11最好没有电阻。增加开关的W/L尺寸比，就扩大了开关的散布部分的容量，这个容量起着运算放大器上的一个负载的作用，因此增加了驱动功率和有碍低-功率设计结构。运算放大器中的偏置电流是考虑到电源容量和功率消耗，按由CPU设定到寄存器的值确定的，这个偏置电流可根据运算放大器的运行状态而动态改变。
发明内容
本发明是鉴于解决所述现有技术的问题而提出的，其目的是提供一种可以以低功率驱动的小型驱动电压控制器。
为了解决这一问题，本发明的驱动电压控制器，用于通过使用交流电流控制一驱动电压以驱动一个负载，其特征在于，驱动电压控制器包括一个输出一个高驱动电压的高输出运算放大器；和一个输出一个低驱动电压的低输出运算放大器；一个输出开关，以预定时间交替地连接负载和高输出运算放大器或低输出运算放大器，一个定时控制器，控制输出开关的转换时间(timing)；一个偏置电流控制器，按照转换时间控制高输出运算放大器的偏置电流和低输出运算放大器的偏置电流。用这种方法，通过控制运算放大器的偏置电流，就能够防止不与负载连接的运算放大器产生振荡，从而减小了功率消耗。结果，不必需要电容器(稳定电容)，从而减少了控制器的覆盖区(footprint)。
一种本发明的驱动电压控制器，其特征在于，高输出运算放大器和低输出运算放大器中的每一个包括：一个差动输入级和一个输出级；偏置电流控制器通过减少或阻断差动输入级中的偏置电流来控制高输出运算放大器和低输出运算放大器中的偏置电流。在这种情况下，偏置电流流入输出级。输出级具有一个比较大的W/L尺寸比，以便驱动一个大的负载，例如是一个液晶显示器板或一个输出开关。结果，输出晶体管具有一个大的寄生电容。当输出级中的偏置电流被阻断的时候，寄生电容在正常工作以前重新充电要耗费时间，因此减小了控制器的工作速度。通过仅仅减小或阻断差动输入级中的偏置电流，减小运算放大器的电压增益，使频率补偿状态得以稳定，因此消除了振荡。
一种本发明的驱动电压控制器，其特征在于，高输出运算放大器和低输出运算放大器中的每一个包括：一个差动输入级和一个输出级；偏置电流控制器通过增加差动输入级中的偏置电流，控制高输出运算放大器和低输出运算放大器中的偏置电流。在这种情况下，偏置电流流入差动输入级。这就避免了与差动输入级相连的电路的寄生电容的放电。无载工作的两级运算放大器的传递函数具有两种型式的极点(pole)频率。差动输入级确定低极点频率，输出级确定高极点频率。增加输出级的偏置电流就降低了输出级的阻抗，并将高极点频率移动到一个更高的频率范围。根据控制理论，这就提高了相变频率(phase-varing frequency)和增加了相位余量(margin)，从而防止了振荡。
一种本发明的驱动电压控制器，其特征在于，高输出运算放大器和低输出运算放大器中的每一个包括：一个差动输入级和一个输出级；偏置电流控制器通过减小或阻断差动输入级中的偏置电流和输出级中的偏置电流而控制高输出运算放大器和低输出运算放大器中的偏置电流。在这种情况下，连于每级的负载的寄生电容被放电，极大地减少了功率消耗。
一种本发明的驱动电压控制器，其特征在于，定时控制器控制输出开关的转换时间，使开关在预定输出开关转换时间内转换，在这个周期内，负载既不和高输出运算放大器相连，也不和低输出运算放大器相连。这就防止了运算放大器的输出端的短路。
一种本发明的驱动电压控制器，用于通过使用交流电流控制一驱动电压以驱动一个负载，其特征在于，驱动电压控制器包括一个高输出运算放大器，用于输出高驱动电压；和一个低输出运算放大器，用于输出低驱动电压；，每个运算放大器具有一个相位补偿电路，其包括多个CR电路，其中包括一个CR电路，对其设定相位补偿状态，使得即使在没有负载的情况下，也不会发生振荡；一个输出开关，以预定时间交替地在负载和高输出运算放大器或低输出运算放大器之间进行连接；一个定时控制器，控制输出开关的转换时间；一个相位补偿电路控制器，用于控制相位补偿电路，以便根据负载没有与之连接的运算放大器的转换时间，从相位补偿电路的多个CR电路中选择一个CR电路，对其设定相位补偿状态，不会发生振荡。
一种本发明的驱动电压控制器，用于通过使用交流电流控制一驱动电压以驱动一个负载，其特征在于，驱动电压控制器包括一个高输出运算放大器和一个低输出运算放大器，每一个包括一个差动输入级和一个分别输出一个高驱动电压和一个低驱动电压的输出级；一个偏置电流控制器，通过具有预定时间的预定时间内阻断偏置电流而控制高输出运算放大器和低输出运算放大器的输出级中的偏置电流；一个定时控制器，控制偏置电流控制器中偏置电流的时间。因此，不必要提供一个开关来交替地连接负载和一个运算放大器。这就减少了控制器的覆盖区。当输出被断开的时候，运算放大器不再用作一个放大电路，不再振荡。
一种本发明的电压变换器(converter)，其包括一个电压源，用于产生一个恒定电压；一个运算放大器，在其负反馈电路中包括一个可变电阻，运算放大器调节电压源的输出电压的幅值；一个电流镜像电路，用于把运算放大器的输出电压转换到一个高电压，其特征在于，运算放大器是一低电压运算放大器，其包括低耐压晶体管。低压运算放大器可以包括低耐压晶体管，而没有高耐压晶体管所必需的耐高压的电阻分量，从而它的覆盖区较小，比包括高耐压晶体管的高压运算放大器中的功率损耗要小。这就减小了运算放大器的覆盖区和功率损耗。
一种本发明的电压转换器，其特征在于，该电压转换器包括一个箝位电路，用于防止过电压加到电流镜像电路的输入端的晶体管上。
一种本发明的驱动电压控制器，包括一个本发明的电压转换器，其特征在于，电压转换器应用输出电压作为高输出运算放大器或低输出运算放大器中的至少一个的设定电压。
附图说明
图1是电路方块图，其表示本发明的实施例的驱动电压控制器；
图2A是高输出运算放大器OPVcomH的内部电路图；
图2b是一个低输出运算放大器OPVcomL的内部电路图；
图3是实现只限于差动输入级的系统的低输出运算放大器OPVcomL的电路图；
图4是实现只限于输出级的系统的低输出运算放大器OPVcomL的电路图；
图5是实现只限于差动输入级和输出级的系统的低输出运算放大器OPVcomL的电路图；
图6是在采用正常方式、减少方式和关断方式时采用的时序图；
图7是在采用正常方式和减少方式时假定的定时图；
图8是在采用正常方式和关断方式时采用的时序图；
图9是从待机方式到正常方式转换的时序图；
图10是其中引入了相位补偿电路的低输出运算放大器OPVcomL的内部电路图；
图11A是其中可设定高输出阻抗的高输出运算放大器OPVcomH的内部电路图；
图11B是其中可设定高输出阻抗的低输出运算放大器OPVcomL的内部电路图；
图12A，12B，12C是替换实施例的结构和它外围的低电压设定运算放大器OPVref的电路图；
图13是包括一个在高输出运算放大器OPVcomH上的设定电压发生器的驱动电压控制器的电路方块图；
图14是一个驱动电压控制器的电路方块图，其包括一个在低输出运算放大器OPVcomL上的设定电压发生器103，和一个在高输出运算放大器OPVcomH上的设定电压发生器103′；
图15是包括单一运算放大器的驱动电压控制器的电路方块图；
图16是能够经箝位电路从低耐压电流源向高压运算放大器提供偏置电流的结构的电路图；
图17是驱动电压控制器的电路方块图，其中低电压设定运算放大器OPVref的输出状态可以从外面监测；
图18是现有技术驱动电压控制器的方块图。
在图中，参考标号101，101′每一个指的是输出开关；103，103′指的是设定电压发生器，105指的是偏置电流控制器；107指的是定时控制器；151指的是电流镜像电路；153指的是箝位电路；201指的是差动输入级；203指的是输出级；301指的是偏置电流减少电路；401指的是偏置电流增加电路；501指的是偏置电流遮断电路；601指的是相位补偿电路。
此外，在图中，“OPVcomH”表示一个高输出运算放大器；“OPVcomL”表示一个低输出运算放大器；“OPVcom”表示一个路至路间(rail-to-rail)输入/输出运算放大器；“ OPVrefL”表示一个电压设定运算放大器；“RV”表示可变电阻器；“SW1”和“SW2”每一个表示一个开关；“Tr1”和“Tr2”每一个表示一个低耐压晶体管；“VB”表示一个电压源。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。
图1是本发明实施例的驱动电压控制器的电路方块图。如图1所示，本实施例的一个驱动电压控制器包括一个输出开关101、一个高输出运算放大器OPVcomH、一个低输出运算放大器OPVcomL、一个设定电压发生器103用作本发明的电压转换器、一个偏置电流控制器105和一个定时控制器107。该控制器通过交替转换开关101把高输出运算放大器OPVcomH或低输出运算放大器OPVcomL连到一个负载，例如是一个液晶显示器板，从而，提供一个使用交流电流驱动负载的驱动电压(交流电压)。
与现有技术不同，虽然本实施例的驱动电压控制器不包含防止不与负载连接的运算放大器(以后称作“非选择性运算放大器”)振荡的电容器(稳定电容)，其控制非选择运算放大器中的偏置电流以减小电压增益，因此避免振荡。在本实施例中，加在低输出运算放大器OPVcomL的非一反相输入端(正端)的设定电压VrefL是由设定电压发生器103提供的。
下面详细描述本实施例的驱动电压控制器的组成部分。
输出开关101以定时控制器107控制的时间交替地在高输出运算放大器OPVcomH的输出端和低输出运算放大器OPVcomL的输出端之间交替转换。输出开关101包括含有转换门电路的开关SW1和SW2。当开关SW1导通，开关SW2关断的时候，输出开关101选择高输出运算放大器OPVcomH，使控制器输出一个驱动电压VcomH。当开关SW2导通，开关SW1关断的时候，输出开关101选择低输出运算放大器OPVcomL，使控制器输出一个驱动电压VcomL。包括转换门电路的输出开关101由于大的W/L比而具有一个低电阻(低阻抗)，从而保证当它具有大的寄生电容的时候有一个高电流输出。
下面，将描述高输出运算放大器OPVcomH和低输出运算放大器OPVcomL。高输出运算放大器OPVcomH和低输出运算放大器OPVcomL提供驱动电压VcomH和VcomL到负载，例如是一个液晶显示器板，并分别与负反馈电路连接。设定电压被加到每个运算放大器的反相输入端(正端)。设定电压VrefH和设定电压VrefL分别被加到高输出运算放大器OPVcomH和低输出运算放大器OPVcomL。每个运算放大器中的偏置电流由偏置电流控制器105控制。控制偏置电流的时间与输出开关101的转换时间同步。
图2A是高输出运算放大器OPVcomH的内部电路图。图2B是低输出运算放大器OPVcomL的内部电路图。每个运算放大器是一个高电压运算放大器，其包括高耐压晶体管，其提供一个电压给需要较高驱动电压的负载。高设定电压VrefH，VrefL加到这些运算放大器，从而提供高驱动电压VcomH，低驱动电压VcomL。如图2所示，每个运算放大器可被分成差动输入级201和输出级203。如图1所示，包含转换门电路的输出开关与输出级203相连接。设定电压发生器103与低输出运算放大器OPVcomL的差动输入级201相连。
下面，描述设定电压发生器103。设定电压发生器103包括一个电压源VB、一个低电压设定运算放大器OPVref；一个可变电阻器RV；一个电流镜像电路，其包括高耐压晶体管、一个箝位电路153和低耐压晶体管Tr1和Tr2。设定电压发生器103产生一个设定电压VrefL，设定电压VrefL被提供到低输出运算放大器OPVcomL的非-反相输入端(正端)。
现在描述电压发生器103的组成部分。电压源VB提供一个参考电压Vref，其低于施加到低输出运算放大器OPVcomL的设定电压VrefL，其被加到低电压设定运算放大器OPVref的非-反相输入端(正端)。低电压设定运算放大器OPVref通过可变电阻RV与一个负反馈电路连接，根据可变电阻RV的电阻值调节输出电流。
特别是，如前所述，电压源VB产生的参考电压Vref低于设定电压VrefL，从而一个低电压运算放大器被用作一个低电压设定运算放大器OPVref。低电压运算放大器包括低耐压晶体管，其没有电阻元件，电阻元件是防止高电压直接作用在晶体管的沟道区，从而保证高耐压晶本管所必需的高耐压。低电压运算放大器与高电压运算放大器比较具有较小的覆盖区和较低的功率损耗，高电压运算放大器包括高耐压晶体管，例如高输出运算放大器OPVcomH和低输出运算放大器OPVcomL。
电流镜像电路151通过把输入端上晶体管的电流传送到输出端的晶体管上，并把输出端晶体管电流加到电阻R上，而把一个设定电压VrefL加到低输出运算放大器OPVcomL的非-反相输入端(正端)。电压转换的倍增率可以通过分压改变电阻值而被调节，因此而改变了倍增率。低耐压晶体管用作电流镜像电路151的输入端的晶体管，而高耐压晶体管用作电流镜像电路151的输出端的晶体管。
箝位电路153是一个高耐压晶体管，其与电流镜像电路151的输入晶体管的漏极连接。箝位电路153的栅极接地。箝位电路153降低电流镜像电路151的漏极电压，以便防止过电压加到箝位电路153的低耐压晶体管Tr1上。
下面描述偏置电流控制器105。偏置电流控制器105根据定时控制器107确定的时间控制高输出运算放大器OPVcomH和低输出运算放大器OPVcomL的偏置电流。偏置电流被控制的运算放大器是一个非选择运算放大器，负载不通过输出开关101与之相连接。与现有技术不同，本实施例的驱动电压控制器不包含用于防止运算放大器振荡的电容器(稳定电容)，从而驱动电压控制器通过控制偏置电流，减小电压增益而避免了非选择运算放大器的振荡。
现在描述偏置电流的控制。
如上所述，高输出运算放大器OPVcomH和低输出运算放大器OPVcomL每一个包括一个差动输入级和一个输出级。偏置电流105具有三种系统：(a)只限于差动输入级的系统；(b)只限于输出级的系统，和(c)限于差动输入级和输出级两者的系统。
(a)只限于差动输入级的系统。
在这种情况下，控制是减小或阻断差动输入级的偏置电流。实际上，偏置电流流入输出级中。输出级具有一个比较大的W/L比，以便驱动一个大的负载，例如一个液晶显示器板或一个输出开关。结果，输出晶体管具有一个大的寄生电容。当输出级中的偏置电流被阻断的时候，寄生电容在正常工作时间以前重新充电要耗费时间，因此，减小了控制器的工作速度。通过仅仅减小或阻断差动输入级中的偏置电流，运算放大器的电压增益被减小，稳定了频率补偿状态，因此消除了振荡。
图3是实现这个系统的低输出运算放大器OPVcomL的电路图。如图3所示，低输出运算放大器OPVcomL包括一个差动输入级中的偏置电流减小电路301。偏置电流减少电路301包括一个反相器和多个晶体管，其通过偏置电流控制器105发送的节减(save)信号来减小偏置电流，通过偏置电流控制器105发送的关断信号而阻断偏置电流。高输出运算放大器OPVcomH还包括差动输入级中的偏置电流减小电路301。偏置电流被阻断而不是减小的系统是可能的，偏置电流被减小或阻断的系统也是可能的。
(b)只限于输出级的系统。
在这种情况下，进行控制以增加输出级中的偏置电流。实际上，偏置电流是在差动输入级中流动。这就避免了与差动输入级相连的电流镜像电路151的电流镜像电路151的寄生电容的放电。无负载运行的两级运算放大器的传递函数具有两种型式的极点频率。差动输入级确定低极点频率而输出级确定高极点频率。增加输出级中的偏置电流就降低了输出级的阻抗，并移动高极点频率到一个更高的频率范围。根据控制理论这样提高相位-变化频率和增加相位余量从而就防止了振荡。注意，电流镜像电路151是确定运算放大器的通过速率(through rate)的重要负载条件，电流镜像电路151的放电限制了开始工作的上升时间和下降时间。
图4是实现该系统的低输出运算放大器OPVcomL的电路图。如图4所示，低输出运算放大器OPVcomL包括一个输出级中的偏置电流增加电路401。偏置电流增强电路401包括一个反相器和多个晶体管，其通过偏置电流控制器105发送的增强信号增加偏置电流。高输出运算放大器OPVcomH同时包括输出级的偏置电流增加电路401。
(c)限于差动输入级和输出级两者的系统。
在这种情况中，进行控制以阻断差动输入级和输出级两者中的偏置电流。实际上，连于每级的负载的寄生电容被放电，但是低功率损耗的效果最大。因此，对于低清晰度和低工作速度的液晶显示器板，维持功率损耗的高性能和高工作速度。
图5是实现该系统的低输出运算放大器OPVcomL的电路图。如图5所示，低输出运算放大器OPVcomL包括一个差动输入级中的偏置电流阻断电路501。偏置电流阻断电路501包括一个反相器和多个晶体管，其通过偏置电流控制器发送的关断信号去阻断偏置电流。高输出运算放大器OPVcomH还包括在差动输入级中的偏置电流阻断电路501。一个偏置电流减小或被阻断的系统是可能的，偏置电流被阻断而不减小的系统也是可能的。
虽然在高输出运算放大器OPVcomH和低输出运算放大器OPVcomL中的偏置电流被限制，如上所述，偏置电流控制器105可以控制以阻断设定电压发生器103中低电压设定运算放大器OPVref中的偏置电流。当带有一个负载，例如是一个液晶显示器板的蜂窝电话(cell phone)已进入待机状态或休眠状态的时候，不仅高输出运算放大器OPVcomH和低输出运算放大器OPVcomL，而且低电压设定运算放大器OPVref都不需要继续工作。因此，偏置电流控制器105通过提供Vset#off信号到低电压设定运算放大器OPVref而阻断，低电压设定运算放大器OPVref中的偏置电流。
下面描述定时控制器107。定时控制器控制输出开关101的转换时间，在高输出运算放大器OPVcomH的输出端和低输出运算放大器OPVcomL的输出端之间交替转换。转换时间的设定是根据寄存器设定装置的信号或一个外部信号进行的。定时控制器107设定的定时传送到偏置电流控制器105。
现在描述按定时控制器107确定的时间而被驱动的本实施例的驱动电压控制器的工作。高输出运算放大器OPVcomH和低输出运算放大器OPVcomL可以处于“正常方式”，其中流动未调节的偏置电流，一个“减少方式”，其中流动一个减小的偏置电流，或“关断方式”，其中偏置电流被阻断。
下面参考图6描述：从低输出运算放大器OPVcomL到高输出运算放大器OPVcomH，和从高输出运算放大器OPVcomH到低输出运算放大器OPVcomL输出开关的转换操作；以及偏置电流控制器105发送的信号的时间和驱动电压Vcom。如图6所示，当输出开关101处在高输出运算放大器OPVcomH的位置而负载连于低输出运算放大器OPVcomL的时候，即，当开关SW1导通的时候，偏置电流控制器105阻断发送到高输出运算放大器OPVcomH的关断信号，从而驱动电压Vcom从VcomL移动到VcomH，高输出运算放大器OPVcomH进入(1)正常方式。
当驱动电压达到VcomH电平的时候，在一个预定时间以后，偏置电流控制器105发送一个节减信号到高输出运算放大器OPVcomH。在高输出运算放大器OPVcomH中的偏置电流IbH被减小，高输出运算放大器OPVcomH进入(2)减少方式。驱动电压Vcom停止在VcomH电平。在预定时间以后，控制器105停止对高输出运算放大器OPVcomH发送节减信号，并开始发送关断信号。偏置电流IbH被阻断，高输出运算放大器OPVcomH进入(3)关断方式。即使在关断方式中，负载电容和连于输出端的寄生电容保持住输出电压，从而驱动电压仍然是VcomH。同时，关断信号被发送到高输出运算放大器OPVcomH，偏置电流控制器105停止发送关断信号到低输出运算放大器OPVcomL。
当高输出运算放大器OPVcomH进入关断方式时，开关SW1被关断。当一个预定的输出开关转换时间(4)已经过去的时候，开关SW2导通。从开关SW1导通到开关SW2导通的时间段是单一的水平周期。一旦开关SW1被关断，运算放大器OPVcomH可能在开关SW2导通以前进入关断方式。
当开关SW2导通的时候，驱动电压Vcom从VcomH转变到VcomL，低输出运算放大器OPVcomL进入(5)正常方式。当驱动电压达到VcomL电平的时候，在预定时间之后，偏置电流控制器105发送一个节减信号到低输出运算放大器OPVcomL。低输出运算放大器OPVcomL中的偏置电流IbL被减小，低输出运算放大器OPVcomL进入(6)减小方式，驱动电压Vcom停止在VcomL电平上。
然后，在预定时间以后，偏置电流控制器105停止发送节减信号到低输出运算放大器OPVcomL，并开始发送关断信号。偏置电流IbL被阻断，低输出运算放大器OPVcomL进入(7)关断方式。即使在关断方式中，驱动电压仍然是VcomL。同时，关断信号被发送到低输出运算放大器OPVcomL，偏置电流控制器105停止发送关断信号到高输出运算放大器OPVcomH。
当低输出运算放大器OPVcomL进入关断方式的时候，开关SW2被关断。当预定的输出开关转换时间(8)过去的时候，开关SW2导通。从开关SW2导通到开关SW1导通的时间段是单一的水平周期。
用这种方式，高输出运算放大器OPVcomH和低输出运算放大器OPVcomL在按单一水平周期的时间间隔计的一水平周期内进入正常方式，减小方式和关断方式。本实施例的驱动电压控制器以单一水平周期的单位提供驱动电压VcomH或VcomL到负载。设有输出开关转换时间(4)、(8)，以防止运算放大器OPVcomH，OPVcomL的输出端短路。
虽然每个运算放大器进入正常方式，减少方式或关断方式已如所述，但是可以代替使用两种方式，正常方式和减少方式，或正常方式和关断方式。图7是当使用正常方式和减少方式时采用的时序图。图8是使用正常方式和关断方式时采用的时序图。当带有负载，例如是液晶显示器板的电池电话从待机或休眠方式转入正常方式的时候，偏置电流控制器105必须驱动设定电压发生器103中的低电压设定运算放大器OPVref。图9是从待机方式转变到正常方式时的时序图。
如上所述，本实施例的驱动电压控制器进行控制通过限制偏置电流以抑制非选择运算放大器的振荡，以便保证没有和其连接负载例如是一个液晶显示器板的非选择运算放大器稳定工作。这就消除了在现有技术中为防止振荡所需要的电容器(稳定电容)。结果，通过控制，即减小/阻断偏置电流，减少了控制器的覆盖区，减少了功率损耗。
提供设定电压VcomL到低输出运算放大器OPVcomL的设定电压发生器103，通过把一个低参考电压Vref转变成电流镜像电路151中的高电压而产生设定电压VcomL。因此，在电流镜像电路151前面的低电压设定运算放大器OPVref可以是一个低电压运算放大器。低电压运算放大器可以包括低耐压晶体管，其没有高耐压晶体管所必需的耐高压的电阻元件，从而它的覆盖区较小，比包含高耐压晶体管的高压运算放大器的功率损耗要小。这就减小了设定电压发生器103，或本实施例的驱动电压控制器的覆盖区和功率损耗。
现在描述除了所述实施例以外的实施例。
虽然控制与负载不相连接的非选择运算放大器的偏置电流，从而运算放大器不振荡，以保证非选择运算放大器的稳定工作，可是，相位补偿电路可以被提供在每个运算放大器中，以稳定非选择运算放大器的工作，可作为替换实施例。图10是低输出运算放大器OPVcomL的内部电路图，其中包括相位补偿电路。如图10所示，相位补偿电路601包括多个CR电路。至少一个相位补偿电路601的CR电路被设计而提供免于使运算放大器振荡的输出阻抗，即使当负载不与运算放大器相连的时候也是这样。
在这种情况下，作为本发明的相位补偿电路控制器的偏置电流控制器105根据定时控制器107确定的时间转换在每个运算放大器OPVcomH，OPVcomL中提供的相位补偿电路601中的CR电路，并且把相位补偿条件设定到非选择运算放大器上，使得即使在缺少负载的状态下振荡也不会发生。例如，在驱动具有较大电容值的液晶显示器板的情况下，负载具有一个极点频率，其频率响应是由液晶显示器板的负载电容确定的，从而运算放大器的相位补偿电路601不需要相位补偿电容。如果不连接负载，就只有一个寄生电容连接到运算放大器。因此，产生主极点频率的相位补偿电容将被连接到运算放大器上。
作为一个替换实施例，当输出开关101在运算放大器OPVcomH和OPVcomL之间交替连接的时候，这些运算放大器可以通过阻断每个运算放大器的输出级中的偏置电流而被转换，增加输出阻抗。图11A是可以实现这种特征的高输出运算放大器OPVcomH的内部电路图。图11B是实现这种特征的一个低输出运算放大器OPVcomL的内部电路图。如图11所示，每个运算放大器OPVcomH，OPVcomL包括一个输出级中的电路503，类似于图5中所示偏置电流阻断电路501。电路503通过偏置电流控制器105发送的关断信号阻断偏置电流。
根据替换实施例，不需要开关101，从而总的覆盖区被减少。每个运算放大器可以减少驱动输出开关101的寄生电容的功率损耗，并且通过减少由于输出阻抗的存在而产生的串联电阻分量缩短输出阻尼衰减(convergance)的时间。当输出被关断的时候，运算放大器不用作放大电路，不再振荡。
虽然在本实施例中的设定电压发生器103中的低电压设定运算放大器OPVref中的负反馈电路中包括可变电阻器RV，作为一个替换实施例，可以采用一个选择开关，用于选择电阻值。图12A，12B，12C是替换实施例的结构的低电压设定运算放大器OPVref和它周围的电路图。每个选择开关的基本设计是根据CMOS技术，其中p-沟道和n-沟道晶体管是并联连接，如图12B所示。加在负反馈电路上的电压近似等于参考电压Vref，参考电压Vref是一个低电压。因此，每个开关可以设计成单独的单一沟道，例如n-沟道，如图12C所示。这就减小了选择开关的覆盖区和选择开关的功率损耗。
虽然设定电压发生器103产生供给低输出运算放大器OPVcomL的设定电压VrefL，但是设定电压发生器103可以产生提供给高输出运算放大器OPVcomH的设定电压VrefH。图13是一个驱动电压控制器，其包括在高输出运算放大器OPVcomH上的一个设定电压发生器。如图13所示，驱动电压控制器的设定电压发生器103′不包括电流镜像电路151，从而设定电压VrefH是由箝位电路153的漏极提供。如图14所示，设定电压发生器103可以设置在低输出运算放大器OPVcomL，设定电压发生器103′可以设置在高输出运算放大器OPVcomH。
虽然本实施例的驱动电压控制器包括两个运算放大器OPVcomH，OPVcomL，作为替换实施例可以使用一个单一运算放大器。图15是一个驱动电压控制器的电路方块图，其包括一个单一运算放大器。在图15中，驱动电压控制器包括一个具有高耐压和轨对轨间的输入/输出的运算放大器OPVcom；一个输出开关101′，在运算放大器OPVcom的输入端的OPVcom的非-反相输入端(正端)上提供的各设定电压之间交替转换。用这种方法，无需形成单一运算放大器，从而减小了控制器的覆盖区。
如上所述，虽然高输出运算放大器OPVcomH和低输出运算放大器OPVcomL都是高电压运算放大器，但是，供给每个运算放大器的偏置电流可以由低耐压电流源，例如带隙电位发生装置经箝位电路153′提供。因此，能够使用一个低耐压电流源作为高电压运算放大器的偏置电流源。这就消除了高电压运算放大器的专门的偏置电流源的需要，减小了覆盖区。图16是能够从低耐压电流源经箝位电路提供偏置电流到高电压运算放大器的结构的电路图。
驱动电压控制器还可以包括一个输出低电压设定运算放大器OPVref的输出信号的端(未示出)和启动从该端输出的晶体管Tr#test，以便监测低压设定运算放大器OPVref的输出状态。如果低电压设定运算放大器OPVref的输出状态被监测，晶体管Trtest将导通，输出监测器装置将与该端连接。图17是一个驱动电压控制器，其中低电压设定运算放大器OPVref的输出状态可以被从外面监测。如果控制器包括多个低电压设定运算放大器OPVref，所选择的晶体管可以导通以执行单独监测。
如上所述，本发明的驱动电压控制器可以防止振荡，即使在运算放大器不与负载相连接的情况下也防止了运算放大器中的振荡，并通过控制运算放大器中的偏置电流而减少功率损耗。驱动电压控制器不需要电容器(稳定电容)，因此减小了控制器的覆盖区。

Claims (9)

1.一种驱动电压控制器，用于通过使用交流电流控制一驱动电压以驱动一个负载，包括：
一个高输出运算放大器，用于输出高驱动电压；
一个低输出运算放大器，用于输出低驱动电压；
一个输出开关，用于选择高驱动电压和低驱动电压之一作为驱动电压，以根据预定时间连接所述负载和所述高输出运算放大器或所述低输出运算放大器；
一个定时控制器，用于根据预定时间控制所述输出开关；和
一个偏置电流控制器，用于控制所述高输出运算放大器和所述低输出运算放大器，使得在来自所述高输出运算放大器和所述低输出运算放大器的一个放大器不经由所述输出开关耦合所述负载的情形下流动在该放大器中的偏置电流，被从在该放大器经由所述输出开关耦合所述负载的情形下流动在该放大器中的偏置电流改变。
2.根据权利要求1的驱动电压控制器，
其中所述高输出运算放大器和所述低输出运算放大器中的每一个包括一个差动输入级和输出级，和
其中所述偏置电流控制器控制所述高输出运算放大器和所述低输出运算放大器，使得在该放大器不经由所述输出开关耦合所述负载的情形下流动在该放大器的所述差动输入级中的偏置电流，被减少为低于在该放大器经由所述输出开关耦合所述负载的情形下流动在该放大器的所述差动输入级中的偏置电流，或者在该放大器不经由所述输出开关耦合所述负载的情形下流动在该放大器的所述差动输入级中的偏置电流被阻断。
3.根据权利要求1的驱动电压控制器，
其中所述高输出运算放大器和所述低输出运算放大器中的每一个包括一个差动输入级和一个输出级，和
其中所述偏置电流控制器控制所述高输出运算放大器和所述低输出运算放大器，使得在该放大器不经由所述输出开关耦合所述负载的情形下流动在该放大器的所述差动输入级中的偏置电流，被增加为高于在该放大器经由所述输出开关耦合所述负载的情形下流动在该放大器的所述差动输入级中的偏置电流。
4.根据权利要求1的驱动电压控制器，
其中所述高输出运算放大器和所述低输出运算放大器中的每一个包括一个差动输入级和一个输出级，并且
其中所述偏置电流控制器控制所述高输出运算放大器和所述低输出运算放大器，使得在该放大器不经由所述输出开关耦合所述负载的情形下流动在该放大器的所述差动输入级中的偏置电流和流动在该放大器的所述输出级中的偏置电流均被阻断。
5.根据权利要求1至4中的任何一个的驱动电压控制器，
其中所述定时控制器控制所述输出开关，使得存在一个周期，在该周期中，所述高输出运算放大器和所述低输出运算放大器均不经由所述输出开关连接所述负载。
6.一种驱动电压控制器，用于控制通过使用交流电流驱动负载的驱动电压，包括：
一个高输出运算放大器，用于输出高驱动电压，其包括一个高相位补偿电路，其能够控制包括在其中的电容值和电阻值；
一个低输出运算放大器，用于输出低驱动电压，其包括一个低相位补偿电路，其能够控制包括在其中的电容值和电阻值；
一个输出开关，用于选择高驱动电压和低驱动电压之一作为驱动电压，以根据预定时间连接所述负载和所述高输出运算放大器或所述低输出运算放大器；
一个定时控制器，用于根据预定时间控制所述输出开关；
一个相位补偿电路控制器，用于控制所述高输出运算放大器和所述低输出运算放大器，使得在来自所述高输出运算放大器和所述低输出运算放大器的一个放大器不经由所述输出开关耦合所述负载的情形下包括在该放大器中的电容值，大于在该放大器经由所述输出开关耦合所述负载的情形下包括在该放大器中的电容值，或者在该放大器不经由所述输出开关耦合所述负载的情形下包括在该放大器中的电阻值小于在该放大器经由所述输出开关耦合所述负载的情形下包括在该放大器中的电阻值。
7.一种驱动电压控制器，用于通过使用交流电流控制一驱动电压以驱动一个负载，包括：
一个高输出运算放大器，其包括一个差动输入级和一个输出高驱动电压的输出级，
一个低输出运算放大器，其包括一个差动输入级和一个输出低驱动电压的输出级；
一个偏置电流控制器，用于控制流动在所述高输出运算放大器的输出级中的偏置电流和流动在所述低输出运算放大器的输出级中的偏置电流，使得根据预定时间阻断流动在所述高输出运算放大器或者所述低输出运算放大器的输出级中的偏置电流；和
一个定时控制器，用于控制所述偏置电流控制器在预定时间阻断所述高输出运算放大器或者所述低输出运算放大器的输出级中的偏置电流。
8.根据权利要求1的驱动电压控制器，进一步包括：
一个电压转换器，其包括一个产生恒定电压的电压源，一个包括一个负反馈电路的运算放大器，负反馈电路具有一个可变电阻，所述运算放大器用于调节所述电压源的输出电压的幅值，和一个电流镜像电路，用于转换所述运算放大器的输出电压到高电压；
其中，所述运算放大器是一个低电压运算放大器，其包括低耐压晶体管；和
其中所述电压转换器把输出电压作为所述高输出运算放大器或所述低输出运算放大器中的至少一个的设定电压。
9.根据权利要求8的驱动电压控制器，
其中所述电压转换器进一步包括一个箝位电路，用于防止过电压加到所述电流镜像电路的输入端的晶体管上。
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