CN217306088U - 一种段式液晶显示驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于LCD显示技术领域，具体提供一种段式液晶显示驱动电路，包括：带隙基准电压源，用于提供参考电压Vref；电压产生模块，用于给偏压产生模块提供恒定的驱动电压VLCD，所述驱动电压VLCD与所述电压Vref成倍数关系；两倍VCC升压电荷泵电路，用于VLCD产生模块的供电；VCC电压检测电路，用于判定是否启动电荷泵电路；偏压产生模块，用于产生基于恒定的LCD驱动电压VLCD的分压以驱动液晶显示屏。该恒压驱动电路能保持恒定电压输出，这样LCD显示就能保持固定的对比度和清晰度。解决了便携式电子产品中LCD显示随电池电压降低显示效果变差的问题，能明显延长电池使用周期。
Description
技术领域
本实用新型涉及LCD显示技术领域，更具体地，涉及一种段式液晶显示驱动电路。
背景技术
段式液晶示(LCD)是由多个数字由8字显示出来，一个8字是由7个笔段组成，可以显示0～9的数字，如图1所示为常见的四字LCD 显示屏，这种低成本、低功耗的LCD屏广泛应用于医疗电子、仪器仪表、家用电器、电动工具等等领域，尤其应用在带显示的便携式电子产品中，便携式电子产品一个主要特点是电池供电，而随着使用时间的增加电池电量不断下降，这样会导致LCD屏对比度变差、清晰的变差，基本上，电池电压下降到2.7V已下时LCD显示变得模糊不清，亮度也急剧下降，这是因为LCD偏压是由电池电压分压得到的，随着电池电压降低，LCD偏压间的压差也不断减小，最终影响LCD屏的显示效果。
为了解决LCD显示随电池电压降低显示效果变差、延长电池使用寿命问题，需要一种新型的LCD驱动结构。因此有必要提出一个恒压驱动方案，使得电压供给保持恒定，这样LCD屏显示保持恒定的对比度和清晰度。
发明内容
本实用新型针对现有技术中存在的LCD显示随电池电压降低显示效果变差技术问题。
本实用新型提供了一种段式液晶显示驱动电路，包括：
带隙基准电压源，用于提供参考电压Vref；
电压产生模块，用于给偏压产生模块提供恒定的驱动电压VLCD，所述驱动电压VLCD与所述电压Vref成倍数关系；
两倍VCC升压电荷泵电路，用于VLCD产生模块的供电；
VCC电压检测电路，用于判定是否启动电荷泵电路；
偏压产生模块，用于产生基于恒定的LCD驱动电压VLCD的分压以驱动液晶显示屏，所述偏置电压大小为m/nVLCD，m、n为整数，且 n≥m。
优选地，所述电压Vref的大小为1V，所述驱动电压VLCD的大小为3V。
优选地，所述电压产生模块包括运算放大器、调整管PM0和电阻反馈网络，所述运算放大器的负端“-”接参考电压Vref，正端“+”接电阻反馈网络中的VFB分压节点，运算放大器输出端连接调整管PM0 的栅级(gate)，电阻反馈网络一端接GND、另一端接PM0的漏端。
优选地，所示液晶显示驱动电路还包括两倍压电荷泵，所述两倍压电荷泵用于给所述运算放大器、调整管PM0提供电源。
优选地，所述VCC电压检测电路还用于：
当检测到VCC不小于VLCD时，所述两倍压电荷泵产生电压大小为VCC的Vpump电源；
当检测到VCC小于VLCD时，所述两倍压电荷泵产生电压大小为 2VCC的Vpump电源。
优选地，所述VCC电压检测电路包括迟滞比较器和滤波电路，所述迟滞比较器的正输入端接所述电压产生模块的输出端，所述迟滞比较器的负输入端接偏压产生模块的输出端，所述迟滞比较器的输出端 Comp_out接滤波电路。
优选地，所述迟滞比较器的迟滞电压为0.2V。
优选地，所述偏压产生模块为电阻分压电路，包括一个开关K1级四个串联的电阻R，且首电阻与开关K1并联后接驱动电压VLCD，末电阻接地。
优选地，所述偏压产生模块为电容分压电路。
有益效果：本实用新型提供的一种段式液晶显示驱动电路，包括：带隙基准电压源，用于提供参考电压Vref；电压产生模块，用于给偏压产生模块提供恒定的驱动电压VLCD，所述驱动电压VLCD与所述电压Vref成倍数关系；两倍VCC升压电荷泵电路，用于VLCD产生模块的供电；VCC电压检测电路，用于判定是否启动电荷泵电路；偏压产生模块，用于产生基于恒定的LCD驱动电压VLCD的分压以驱动液晶显示屏。该恒压驱动电路能保持恒定电压输出，这样LCD显示就能保持固定的对比度和清晰度。解决了便携式电子产品中LCD显示随电池电压降低显示效果变差的问题，能明显延长电池使用周期。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种段式液晶显示驱动电路的液晶显示屏示意图；
图2为本实用新型提供的段式液晶显示驱动电路设计原理图；
图3为本实用新型提供的一种偏压产生模块电路设计原理图；
图4为本实用新型提供的另一种一种偏压产生模块电路设计原理图；
图5为本实用新型提供的给图4的电容分压产生LCD偏压的时钟图；
图6为本实用新型提供的两倍压电荷泵电路设计原理图；
图7为本实用新型提供的给图6提供的升压电荷泵两相互补时钟图；
图8为本实用新型提供的恒压驱动输出VLCD的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
图1为本实用新型提供的一种段式液晶显示驱动电路，包括：
带隙基准电压源，用于提供参考电压Vref；
电压产生模块，用于给偏压产生模块提供恒定的驱动电压VLCD，所述驱动电压VLCD与所述电压Vref成倍数关系；
两倍VCC升压电荷泵电路，用于VLCD产生模块的供电；
VCC电压检测电路，用于判定是否启动电荷泵电路；
偏压产生模块，用于产生基于恒定的LCD驱动电压VLCD的分压以驱动液晶显示屏，所述偏置电压大小为m/nVLCD，m、n为整数，且 n≥m。该恒压驱动电路能保持恒定电压输出，这样LCD显示就能保持固定的对比度和清晰度。解决了便携式电子产品中LCD显示随电池电压降低显示效果变差的问题，能明显延长电池使用周期。
该实用新型提供一种LCD屏恒压驱动电路及方法，能使LCD屏不随驱动芯片的供电电压变化而输出恒定的LCD驱动电压VLCD，确保了LCD屏的对比度和清晰度，能明显延长带LCD显示的便携式电子产品中的电池寿命。
该方案由一个带隙基准电压源提供1V的参考电压Vref；由运算放大器、PM0和电阻反馈网络一起构成VLCD恒压输出，VLCD给LCD 偏压产生模块供电，分压产生各档恒定的LCD偏置电压；一个迟滞比较器和滤波电路来检测电源VCC，当VCC下降到比VLCD更低的时候产生一个使能控制信号开启升压电荷泵，输出两倍VCC的Vpump； Vpump给VLCD恒压产生模块提供电源，保证运算放大器和调整管PM0 处于正常工作状态，从而保证了VLCD的恒定输出。
结合图1和图2所示。本装置由带隙基准电压源、电压产生模块、偏压产生模块、VCC电压检测电路和两倍压电荷泵构成。其中，VLCD 电压产生模块又是由运算放大器、调整管PM0和电阻反馈网络构成； VCC电压检测电路由迟滞比较器和滤波电路构成。
带隙基准电压源产生一个跟温度和电压基本无关的1V基准电压 Vref，作为后级电路的参考。此带隙基准电压电路是一个超低功耗电路。
VLCD电压产生模块由运算放大器、调整管PM0和电阻反馈网络构成，组成一个负反馈网络。运算放大器的负端“-”接参考电压Vref，正端“+”接电阻反馈网络中的VFB分压节点，运算放大器输出驱动调整管PM0的栅级(gate)，电阻反馈网络一端接GND、另一端接PM0 的漏端。电阻反馈网络包括两个串联的电阻R1和电阻R2。在运算放大器输出和PM0漏端跨接着补偿电容，使得电压产生模块稳定工作以输出恒定的驱动电压VLCD。运算放大器和调整管PM0都是由电荷泵输出的Vpump来提供供电电源。此处，R1＝2*R2，这样就能得到
可以得到VLCD＝3Vref，且Vref＝1V，所以VLCD＝3V。由于Vref跟温度和电源电压基本无关，所以VLCD也保持恒定3V输出。为后级的LCD偏压产生模块提供电源。
其中，偏压产生模块由电压产生模块提供的驱动电压VLCD进行供电以正常工作。偏压产生模块可以为电阻分压电路构成，包括一个开关K1级四个串联的电阻R，且首电阻与开关K1并联后接驱动电压 VLCD，末电阻接地，即由电阻分压实现，见图3。由4个电阻R和一个开关K1构成，实现1/2偏压、1/3偏压和1/4偏压LCD恒压驱动输出。当K1断开，实现1/2偏压和1/4偏压输出；当K1闭合，实现1/3 偏压输出。
LCD偏压产生模块也可以由电容分压实现，见图4。由6个开关和3个电容构成，由三相时钟SW1、SW2和SW3分别控制K1、K2 和K3来实现电容分压功能，从而实现1/3偏压输出。三相时钟SW1、 SW2和SW3的时序波形见图5。
VCC电压检测电路由迟滞比较器和滤波电路构成。主要是实现对 LCD偏置电压VCC的电压值大小进行监测。当VCC电压降低到比 VLCD低时，比较器输出会翻转，产生一个控制信号去控制电荷泵电路工作。此比较器为迟滞比较器，且迟滞电压为0.2V，能有效防止电压抖动产生频繁切换的毛刺信号，即能有效抑制电压产生模块产生的驱动电压VLCD波动带来的信号毛刺问题。当VCC＞VLCD.Comp_out 输出“0”；当VCC＜VLCD.Comp_out输出“1”。为了更可靠的控制，比较器后还增加了滤波级，进一步滤除毛刺信号。
电荷泵为两倍VCC升压电荷泵，由5个开关和2个电容构成，如图6所示。K1和K2分别由互补的两相时钟SW1和SW2控制。当控制信号Control为“0”时，除能升压电荷泵，此时K1、K2常开、K3 常闭，Vpump＝VCC。当Control为“1”时，使能升压电荷泵，此时 Vpump＝2*VCC。K1闭合、K2断开、K3常开，V1＝VCC，V2＝0V；下个周期，K1断开、K2闭合、K3常开，V2＝VCC，V1＝2*VCC，同时 Cpump与Cout电荷重新分配，若干个时钟周期后，Vpump＝2*VCC。此处信号Control与信号Comp_out是同相关系。
结合图7和图8所示，当VCC＞VLCD时，Vpump＝VCC，Vpump电压跟随VCC电压变化，此时VLCD输出3V；当VCC下降到VLCD时，启动2倍压电荷泵，Vpump＝2*VCC，由于检测比较器存在0.2V迟滞窗口，所以VCC下降到2.9V时Vpump电压理论上达到最高5.8V，但由于带着运算放大器和调整管PM0等负载，其最高电压会小于5.8V。对于普通的5V CMOS集成电路工艺来说这是个安全的电压，并不会损坏芯片或者电路。VCC下降到1.8V时，Vpump电压也接近3.6V，还有足够的电压空间稳定VLCD输出。升压后的Vpump给VLCD电压产生模块提供电源，确保Vpump≥VLCD+0.3，保证运算放大器、PM0和电阻反馈网络工作正常，使得VLCD保持恒定的3V输出。
本实用新型实现了VLCD恒压输出，保证LCD偏压也是恒定的，在供电电压(电池电压)1.8V～5.5V区间内LCD屏都保持一样的清晰度和亮度。能明显延长了便携式电子产品的电池使用寿命。
尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种段式液晶显示驱动电路，其特征在于，包括：
带隙基准电压源，用于提供参考电压Vref；
电压产生模块，用于给偏压产生模块提供恒定的驱动电压VLCD，所述驱动电压VLCD与所述电压Vref成倍数关系；
两倍VCC升压电荷泵电路，用于VLCD产生模块的供电；
VCC电压检测电路，用于判定是否启动电荷泵电路；
偏压产生模块，用于产生基于恒定的LCD驱动电压VLCD的分压以驱动液晶显示屏，偏置电压大小为m/nVLCD，m、n为整数，且n≥m。
2.根据权利要求1所述的段式液晶显示驱动电路，其特征在于，所述电压Vref的大小为1V，所述驱动电压VLCD的大小为3V。
3.根据权利要求1所述的段式液晶显示驱动电路，其特征在于，所述电压产生模块包括运算放大器、调整管PM0和电阻反馈网络，所述运算放大器的负端“-”接参考电压Vref，正端“+”接电阻反馈网络中的VFB分压节点，运算放大器输出端连接调整管PM0的栅级(gate)，电阻反馈网络一端接GND、另一端接PM0的漏端。
4.根据权利要求3所述的段式液晶显示驱动电路，其特征在于，所示液晶显示驱动电路还包括两倍压电荷泵，所述两倍压电荷泵用于给所述运算放大器、调整管PM0提供电源。
5.根据权利要求4所述的段式液晶显示驱动电路，其特征在于，所述VCC电压检测电路还用于：
当检测到VCC不小于VLCD时，所述两倍压电荷泵产生电压大小为VCC的Vpump电源；
当检测到VCC小于VLCD时，所述两倍压电荷泵产生电压大小为2VCC的Vpump电源。
6.根据权利要求5所述的段式液晶显示驱动电路，其特征在于，所述VCC电压检测电路包括迟滞比较器和滤波电路，所述迟滞比较器的正输入端接所述电压产生模块的输出端，所述迟滞比较器的负输入端接偏压产生模块的输出端，所述迟滞比较器的输出端Comp_out接滤波电路。
7.根据权利要求6所述的段式液晶显示驱动电路，其特征在于，所述迟滞比较器的迟滞电压为0.2V。
8.根据权利要求1所述的段式液晶显示驱动电路，其特征在于，所述偏压产生模块为电阻分压电路，包括一个开关K1级四个串联的电阻R，且首电阻与开关K1并联后接驱动电压VLCD，末电阻接地。
9.根据权利要求1所述的段式液晶显示驱动电路，其特征在于，所述偏压产生模块为电容分压电路。
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