CN205356729U - 一种双向钳位保护电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种双向钳位保护电路，其包括向下钳位保护电路和向上钳位保护电路。当恒流源驱动芯片工作的时候，通道输出端的电位超出钳位保护范围时，会触发本实用新型双向钳位保护电路。当通道输出端的电位低于最小设定值时，向下钳位保护电路开启，实现向下钳位；当通道输出端的电位高于最大设定值的时候，启动向上钳位电路，使通道输出端电位不再继续上升，实现向上钳位。本实用新型既保护LED灯珠，同时也可以降低恒流源驱动芯片通道内的ESD防护电路的触发机率，延长恒流源驱动芯片的使用寿命。

Description

一种双向钳位保护电路
技术领域
本实用新型涉及集成电路设计领域，特别涉及LED显示屏恒流源驱动电路。
背景技术
现有的LED显示屏恒流源芯片输出通道的管脚，与芯片内部(直接或者通过电阻间接)相连接的晶体管只有NMOS或者对地的ESD防护器件，此电路只具备过低电位钳位功能(当输出通道的电位低于某阈值的时候，相关器件会开始工作，不让输出通道上的电位过低)。当输出通道关闭且通道上的电位较高时，不具备(过高电位)钳位功能(此时与所述管脚相连接的所有晶体管处于关闭状态，通道输出为高阻态)。
LED显示屏的显示单元板上，恒流源驱动芯片输出通道的列线上很容易产生超出设计规范的电压，此现象会对LED显示单元板造成以下影响：
1、LED灯珠被反向击穿而烧坏；
2、恒流源驱动芯片输出通道上的ESD防护电路触发机率较高，缩短恒流源驱动芯片的使用寿命。
本实用新型为了解决上述问题，使用了一种新型的双向钳位保护电路，当恒流源驱动芯片输出通道的电位超出钳位保护范围时，会触发本实用新型设计的双向钳位保护电路，使输出通道上的电位处于设计的指标内，不产生过高或者过低的电压，进而保护LED灯珠，同时也降低通道内的ESD防护电路的触发机率，延长恒流源驱动芯片的使用寿命。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种双向钳位保护电路，可以应用于LED显示屏恒流源驱动电路，特别是应用于LED显示单元板电路。所述显示单元板也可以用于其他显示器件的背光或显示部件。优选的本实用新型应用的LED显示单元板电路包括：总线放大器、恒流源驱动芯片、译码器、LED灯珠阵列、恒流源驱动电路和双向钳位保护电路。优选的本实用新型应用的LED显示单元板的显示原理顺序描述如下：
当准备点亮第一行LED灯珠的时候，所述LED显示单元板的数据总线与所述总线放大器相连，从所述总线放大器输出的列选择信号(包含输入数据，数据时钟，数据锁存，数据显示等信号)输入所述恒流源驱动芯片，所述恒流源驱动芯片将第一行的显示数据全部发送到所述恒流源芯片内并锁存，所述总线放大器输出的行选择信号通过所述译码器译码后选通第一行的PMOS管，使第一行LED灯珠的正极与电源接通，系统发送数据显示信号，根据显示数据打开所述恒流源驱动芯片上对应的恒流源输出通道，点亮第一行的LED灯珠，其它行的LED灯珠按照此方法逐行点亮。
优选地，本实用新型双向钳位保护电路实施例，包括向下钳位保护电路和向上钳位保护电路。所述向上钳位保护电路一端与向下钳位保护电路一端相连，并且该连接点与所述恒流源驱动电路连接，所述向上钳位保护电路另一端与钳位电压输出端连接，所述向下钳位电路另一端接地。
当恒流源驱动芯片正常工作的时候，通道输出端的电位超出钳位保护范围时，会触发本实用新型双向钳位保护电路。当通道输出端的电位低于最小设定值时，向下钳位保护电路开启，实现向下钳位；当通道输出端的电位高于最大设定值时，启动向上钳位电路，使通道输出端电位不再继续上升，实现向上钳位。
优选地，本实用新型的又一双向钳位保护电路实施例，包括向下钳位保护电路和向上钳位保护电路。所述向上钳位保护电路一端与向下钳位保护电路一端相连，并且该连接点与所述恒流源驱动电路连接，所述向上钳位保护电路另一端与钳位电压输出端连接，所述向下钳位电路的另一端接地。所述向上钳位保护电路还包括电阻和PMOS管，所述电阻一端接恒流源通道输出端，所述电阻另一端接PMOS管源漏的一端，PMOS管的源漏的另一端接钳位电压。所述向上钳位保护电路中，电阻阻值大于0欧。
当恒流源驱动芯片工作的时候，通道输出端的电位超出钳位保护范围时，会触发本实用新型双向钳位保护电路。当通道输出端的电位低于最小设定值时，启动向下钳位保护电路，实现向下钳位；当通道输出端的电位高于最大设定值时，启动向上钳位电路，使通道输出端电位不再继续上升，实现向上钳位。
优选地，本实用新型的另一双向钳位电路实施例，包括向下钳位保护电路和向上钳位保护电路。所述向上钳位保护电路一端与向下钳位保护电路一端相连，并且该连接点与所述恒流源驱动电路连接，所述向上钳位保护电路另一端与钳位电压输出端连接，所述向下钳位电路的另一端接地。所述向上钳位保护电路还包括电阻和PMOS管，所述电阻一端接恒流源通道输出端，所述电阻另一端接PMOS管源漏的一端，PMOS管的源漏的另一端接钳位电压。所述向上钳位保护电路中，电阻阻值大于0欧。
恒流源驱动芯片工作的时候，当通道输出端的电位超出钳位保护范围时，会触发本实用新型双向钳位保护电路。当通道输出端的电位低于最小设定值(向下钳位保护电路开启)时，实现向下钳位；当通道输出端的电位高于最大设定值时，启动向上钳位电路，使通道输出端电位不再继续上升，实现向上钳位。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型电路应用于恒流源驱动芯片的恒流源输出通道中，该通道包含恒流源驱动电路和双向保护钳位电路，本实用新型不影响LED显示单元板电路正常的显示工作。当恒流源驱动芯片的恒流源输出通道上因为信号耦合的原因出现较高或者较低电位的时候，本实用新型开始工作并保护LED灯珠和恒流源驱动芯片内部电路不被损坏。
当恒流源驱动芯片输出通道的电位超出钳位保护范围时，会触发本实用新型的双向钳位保护电路，使输出通道上的电位处于设计的指标内，不产生过高或者过低的电压，进而保护LED灯珠，同时也降低了通道内的ESD防护电路的触发机率，延长恒流源驱动芯片的使用寿命。
附图说明
图1：本实用新型应用在LED显示单元板电路的实施例。
图2：本实用新型的双向钳位保护电路一种实施例。
图3：本实用新型的双向钳位保护电路又一实施例。
图4：本实用新型的双向钳位保护电路另一实施例。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图详细描述本实用新型提供的应用电路实施例和优选的设计方案实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
图1是本实用新型应用在LED显示单元板电路的实施例，其是使用了本实用新型的LED恒流源驱动芯片输出通道的双向钳位保护电路的一种典型的LED显示单元板电路实施例。本实用新型所述应用的LED显示单元板电路包括：总线放大器(74HC245)、恒流源驱动芯片(constantcurrentdriver)、3-8译码器、LED灯珠阵列、恒流源驱动电路(constantcurrent)和双向钳位保护电路(clamper)。结合图1，本实用新型所述应用LED显示单元板的显示原理顺序描述如下：
当准备点亮第一行LED灯珠的时候，所述LED显示单元板的数据输入所述总线放大器(74HC245)，从所述总线放大器(74HC245)出来的列选择信号(输入数据sdi，数据时钟clk，数据锁存le，数据显示oe)进入到所述恒流源驱动芯片(constantcurrentdriver)，将第一行的显示数据都发送到所述恒流源芯片(constantcurrentdriver)内并锁存，从所述总线放大器(74HC245)出来的行选择信号(A，B，C)通过3-8译码器(74HCl38)译码后打开第一行的PMOS(4953)，使第一行LED灯珠的正极与电源接通，系统发送数据显示信号(oe)，根据显示数据打开所述恒流源驱动芯片(constantcurrentdriver)上对应的恒流源输出通道，点亮第一行的LED灯珠，其它行的LED灯珠按照此方法逐行点亮。
本实用新型实施例应用于恒流源驱动芯片(constantcurrentdriver)的恒流源输出通道中，所述恒流源输出通道内包含恒流源驱动电路(constantcurrent)和双向保护钳位电路(clamper)，所述LED显示单元板电路正常工作中，本实用新型不影响正常的显示工作，当所述恒流源驱动芯片(constantcurrentdriver)的恒流源输出通道上因为信号耦合的原因出现较高或者较低电位的时候，本实用新型开始工作并保护LED灯珠和恒流源驱动芯片(constantcurrentdriver)内部电路不被损坏。
图2为本实用新型的双向钳位保护电路的一种实施例。所述恒流源驱动芯片(constantcurrentdriver)的恒流源输出通道中包含恒流源驱动电路(constantcurrent)和双向钳位保护电路(clamper)，所述通道输出OUT端与恒流源驱动电路(constantcurrent)和双向钳位保护电路(clamper)连接。所述双向钳位保护电路(clamper)还包括向下钳位保护电路和向上钳位保护电路，其中向下钳位保护电路可以由ESD保护电路实现。所述双向钳位保护电路(clamper)中通道输出OUT端向下与ESD保护电路一端连接，ESD保护电路另一端接地；所述双向钳位保护电路(clamper)中通道输出OUT端向上与电阻R2一端连接，所述电阻R2的另一端与二极管D0的正极连接，二极管D0的负极与钳位电压V_clamper连接。所述向上钳位保护电路中，电阻R2阻值大于0欧。
当恒流源驱动芯片(constantcurrentdriver)工作的时候，通道输出OUT端的电位超出钳位保护范围时，会触发本实用新型双向钳位保护电路(clamper)。当通道输出端OUT的电位低于最小设定值(ESD防护电路中二极管的开启阈值)时，ESD防护电路中二极管正偏导通，实现向下钳位；当通道输出端OUT的电位高于最大设定值(钳位电压与二极管D0正偏阈值的和)的时候，启动向上钳位保护电路，使通道输出端电位不再继续上升，实现向上钳位。
图3为本实用新型的双向钳位保护电路又一实施例。所述恒流源驱动芯片(constantcurrentdriver)的恒流源输出通道中包含恒流源驱动电路(constantcurrent)和双向钳位保护电路(clamper)，所述通道输出OUT端与恒流源驱动电路(constantcurrent)和双向钳位保护电路(clamper)连接。所述双向钳位保护电路(clamper)还包括向下钳位保护电路和向上钳位保护电路，其中向下钳位保护电路可以由ESD保护电路实现。所述所述双向钳位保护电路(clamper)中通道输出OUT端向下与ESD保护电路一端连接，ESD保护电路另一端接地；所述双向钳位保护电路(clamper)中通道输出OUT端向上与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端接PMOS管M1源漏的一端或者两端，PMOS管M1的衬底接钳位电压V_clamper。所述向上钳位保护电路中，电阻R1阻值范围大于0欧。
当恒流源驱动芯片(constantcurrentdriver)工作的时候，通道输出OUT端的电位超出钳位保护范围时，会触发本实用新型双向钳位保护电路。当通道输出端OUT的电位低于最小设定值(ESD防护电路中二极管的开启阈值)时，ESD防护电路中二极管正偏导通，实现向下钳位；当通道输出端OUT的电位高于最大设定值【钳位电压与PMOS管M1衬底导通电压(M1的源漏到衬底的寄生二极管的正偏导通阈值)之和】的时候，启动向上钳位电路，使通道输出端OUT电位不再继续上升，实现向上钳位。
图4为本实用新型的双向钳位保护电路的另一实施例。所述恒流源驱动芯片(constantcurrentdriver)的恒流源输出通道中包含恒流源驱动电路(constantcurrent)和双向保护钳位电路(clamper)，所述通道输出OUT端与恒流源驱动电路(constantcurrent)和双向钳位保护电路(clamper)连接。所述双向钳位保护电路(clamper)还包括向下钳位保护电路和向上钳位保护电路，其中向下钳位保护电路可以由ESD保护电路实现。所述双向钳位保护电路(clamper)中通道输出OUT端向下与ESD保护电路一端连接，ESD保护电路另一端接地；所述双向钳位保护电路(clamper)中通道输出OUT端向上与电阻R3的一端，电阻R3的另一端接PMOS管M3源漏的一端，PMOS管M3源漏的另一端接钳位电压V_clamper。所述向上钳位保护电路中，电阻R3的阻值大于0欧。
当恒流源驱动芯片工作的时候，通道输出OUT端的电位超出钳位保护范围时，会触发本实用新型双向钳位保护电路。当通道输出OUT端的电位低于最小设定值(ESD防护电路中二极管的开启阈值)时，ESD防护电路中二极管正偏导通，实现向下钳位；当通道输出OUT端的电位高于最大设定值(钳位电压与PMOS管M3源漏导通电压之和)的时候，启动向上钳位电路，使通道输出端电位不再继续上升，实现向上钳位。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种双向钳位保护电路，包括向下钳位保护电路和向上钳位保护电路，其特征是：所述向上钳位保护电路一端与向下钳位保护电路一端相连，并且该连接点与所述恒流源驱动电路连接，所述向上钳位保护电路另一端与钳位电压输出端连接，所述向下钳位电路另一端接地。
2.根据权利要求1所述双向钳位保护电路，所述向上钳位保护电路包括电阻和二极管，其特征是所述电阻的一端与恒流源通道输出端连接，所述电阻的另一端与所述二极管的正极连接，所述二极管的负极与钳位电压输出端连接。
3.根据权利要求1所述双向钳位保护电路，所述向上钳位保护电路包括电阻和PMOS管，其特征是所述电阻的一端与恒流源通道输出端连接，所述电阻的另一端与PMOS管源极和/或漏极连接，PMOS管的衬底与钳位电压输出端连接。
4.根据权利要求1所述双向钳位保护电路，所述向上钳位保护电路包括电阻和PMOS管，其特征是所述电阻的一端与恒流源通道输出端连接，所述电阻的另一端与PMOS管源极或漏极连接，PMOS管的源极或漏极的另一端与钳位电压输出端连接。
5.根据权利要求2～4任一项双向钳位保护电路，所述电阻的阻值大于0欧。
6.根据权利要求1～4任一项双向钳位保护电路，可以应用于LED显示屏恒流源驱动电路，特别是应用于LED显示单元板电路；所述显示单元板也可以用于其他显示器件的背光或显示部件。
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