TW201642066A - 用於顯示器之自放電穩壓裝置 - Google Patents

Abstract

一種用於顯示器之自放電穩壓裝置，包含二線性穩壓單元、一切換單元及一自放電單元。利用將該自放電單元電性連接至一線性穩壓單元之一第一電晶體的輸出端，藉此提高該第一電晶體的輸出電壓的準確性。

Description

用於顯示器之自放電穩壓裝置

本發明係關於一種用於顯示器之自放電穩壓裝置，特別是關於一種應用於顯示器之電源管理的自放電穩壓裝置。

在現有的技術中，低壓降穩壓器(LDO regulator)已廣泛應用於可攜式電子裝置(例如顯示器、手機、個人數位助理PDA、數位相機、或筆記型電腦等)之電源管理上。

請參閱第1圖所示，為習知技術的一種穩壓電路1，該降穩壓電路1包含二低壓降穩壓器11、12及一切換單元13，該兩低壓降穩壓器11、12各包含一比較器111、121、一電晶體112、122及一回授電路113、123，其中該兩低壓降穩壓器11、12的比較器111、121可輸入一參考電壓Vref及一回授電壓Vfb，並分別產生一第一電壓V1及一第二電壓V2，接著透過該切換單元13的一第一開關S1及一第二開關S2切換輸出該第一電壓V1及第二電壓V2，進而產生一輸出電壓Vo。

請配合參閱第1、2圖所示，當該第一開關S1斷路，且該第二開關S2導通時，該輸出電壓Vo的電位會漸趨於該第二電壓V2；接著，當第一開關S1導通，且該第二開關S2斷路時，該輸出電壓Vo的電位會從該第 二電壓V2漸趨於該第一電壓V1。

然而，在該穩壓電路1中，由於該第二電壓V2的電位高於該第一電壓V1，該輸出電壓Vo從該第二電壓V2切換至該第一電壓V1的過程中，將原本儲存在該輸出電壓Vo內的多餘電荷釋放至該第一電壓V1；又由於該第一電壓V1被注入電荷而增加電壓時，被注入電荷無法釋放，使該第一電壓V1的電壓準位被抬升而不能夠調降回復至目標電壓Vt，因而造成該第一電壓V1失準。

故，有必要提供一種改良之線性穩壓電路，以解決習用技術所存在的問題。

本發明之主要目的在於提供一種用於顯示器之自放電穩壓裝置，利用將自放電單元電性連接至一線性穩壓單元之第一電晶體的輸出端，藉此降低第一電晶體的輸出電壓的電位，而能夠回復至目標電壓，進而提高第一電晶體的輸出電壓的準確性。

為達上述之目的，本發明提供一種用於顯示器之自放電穩壓裝置，該自放電穩壓裝置包括至少二線性穩壓單元、一切換單元及一自放電單元；每一線性穩壓單元包含一誤差放大器、一第一電晶體及一回授電路，該誤差放大器用以放大一參考電壓及一回授電壓之間的一電壓差以產生一誤差信號，該第一電晶體具有用以接收該誤差信號的一輸入端及用以產生一輸出電壓的一輸出端，該回授電路耦接該第一電晶體的輸出端，並將該輸出電壓分壓而產生該回授電壓；該切換單元包含一第一開關及一第二開關，該第一開關耦接其中一線性穩壓單元之第一電晶體的輸出端， 該第二開關耦接另一線性穩壓單元之第一電晶體的輸出端；該自放電單元包含一比較器及一第二電晶體，該比較器用以比較該參考電壓及該回授電壓的大小以產生一比較信號，該第二電晶體耦接於其中一線性穩壓單元之第一電晶體的輸出端，並用以接收該比較信號。

在本發明之一實施例中，該兩線性穩壓單元之第一電晶體各為一PMOS功率電晶體，每一PMOS功率電晶體具有一閘極、一源極及一汲極，且該閘極為該第一電晶體的輸入端，該汲極為該第一電晶體的輸出端，該源極外接一輸入電壓。

在本發明之一實施例中，該自放電單元之第二電晶體為一NMOS功率電晶體，該NMOS功率電晶體具有一閘極、一源極及一汲極，且該閘極用以接收該比較信號，該汲極耦接於其中一線性穩壓單元之第一電晶體的輸出端，該源極係接地。

在本發明之一實施例中，該自放電穩壓裝置係用於一電泳式顯示器之電源管理。

為達上述之目的，本發明提供另一種用於顯示器之自放電穩壓裝置，該自放電穩壓裝置包括至少一線性穩壓單元及一自放電單元；該線性穩壓單元各包含一誤差放大器、一第一電晶體及一回授電路；該誤差放大器用以放大一參考電壓及一回授電壓之間的一電壓差以產生一誤差信號，該第一電晶體具有用以接收該誤差信號的一輸入端及用以產生一輸出電壓的一輸出端，該回授電路耦接該第一電晶體的輸出端，並將該輸出電壓分壓而產生該回授電壓；該自放電單元包含一比較器及一第二電晶體；該比較器用以比較該參考電壓及該回授電壓的大小以產生一比較信 號，該第二電晶體耦接於該線性穩壓單元之第一電晶體的輸出端，並用以接收該比較信號。

在本發明之一實施例中，該線性穩壓單元之第一電晶體為一PMOS功率電晶體，該PMOS功率電晶體具有一閘極、一源極及一汲極，且該閘極為該第一電晶體的輸入端，該汲極為該第一電晶體的輸出端，該源極外接一輸入電壓。

在本發明之一實施例中，該自放電單元之第二電晶體為一NMOS功率電晶體，該NMOS功率電晶體具有一閘極、一源極及一汲極，且該閘極用以接收該比較信號，該汲極耦接於該線性穩壓單元之第一電晶體的輸出端，該源極係接地。

在本發明之一實施例中，該自放電穩壓裝置係用於一電泳式顯示器之電源管理。

如上所述，本發明係將該自放電單元電性連接至一線性穩壓單元之第一電晶體的輸出端，利用該比較器比較所接收的參考電壓及回授電壓並輸出該比較信號，而能夠控制該第二電晶體的導通與否，並且在其中一線性穩壓單元之第一電晶體的輸出電壓的電位被抬升後，將多餘電荷經由該第二電晶體釋放，藉此降低該第一電晶體的輸出電壓的電位，而能夠回復至目標電壓，進而提高該第一電晶體的輸出電壓的準確性。

1‧‧‧降穩壓電路

11、12‧‧‧低壓降穩壓器

111、121‧‧‧比較器

112、122‧‧‧電晶體

13‧‧‧切換單元

113、123‧‧‧回授電路

R1~R4‧‧‧電阻

Vh‧‧‧輸入電壓

Vref‧‧‧參考電壓

Vfb‧‧‧回授電壓

V1‧‧‧第一電壓

V2‧‧‧第二電壓

S1‧‧‧第一開關

S2‧‧‧第二開關

Vo‧‧‧輸出電壓

Vd‧‧‧電壓

100‧‧‧自放電穩壓裝置

2‧‧‧線性穩壓單元

21‧‧‧誤差放大器

22‧‧‧第一電晶體

23‧‧‧回授電路

24‧‧‧電容

3‧‧‧切換單元

31‧‧‧輸出電容

4‧‧‧自放電單元

41‧‧‧比較器

42‧‧‧第二電晶體

第1圖是根據習知技術的一種穩壓電路的示意圖；第2圖是根據習知技術的一種穩壓電路的電壓及時間關係的比較圖； 第3圖是根據本發明一實施例之一種用於顯示器之自放電穩壓裝置的示意圖；及第4圖是根據本發明一實施例之一種用於顯示器之自放電穩壓裝置的電壓及時間關係的比較圖。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參照第3、4圖所示，本發明一實施例為一種用於顯示器之自放電穩壓裝置100，在本實施例中，該自放電穩壓裝置100係應用在電泳式顯示器之電源管理，其中該自放電穩壓裝置100包括二線性穩壓單元2、一切換單元3及一自放電單元4；另外，該自放電穩壓裝置100也可以應用在其他的顯示器之電源管理中，因此不以本實施所局限，本發明將於下文詳細說明各元件的細部構造、組裝關係及其運作原理。

續參照第3、4圖所示，每一線性穩壓單元2包含一誤差放大器21、一第一電晶體22、一回授電路23及一電容24；該誤差放大器21的一負極係接收一參考電壓Vref，一正極係接收一回授電壓Vfb，該誤差放大器21能夠放大該參考電壓Vref及回授電壓Vfb之間的一電壓差，以產生一誤差信號；該第一電晶體22具有一輸入端及一輸出端(未標示)，該第一電晶體22 的輸入端電性連接該誤差放大器21的輸出，並用以接收該誤差信號，該第一電晶體22的輸出端用以產生一第一電壓V1(或第二電壓V2)；該回授電路23係由兩電阻R1、R2(或電阻R3、R4)所組成，該回授電路23耦接該第一電晶體22的輸出端，並將該第一電壓V1(或第二電壓V2)分壓而產生該回授電壓Vfb。在本實施例中，該兩線性穩壓單元2之第一電晶體22各為一PMOS功率電晶體，每一PMOS功率電晶體具有一閘極、一源極及一汲極，其中，該閘極為該第一電晶體22的輸入端，且該汲極為該第一電晶體22的輸出端，該源極外接一輸入電壓Vh。

續參照第3、4圖所示，該切換單元3包含一第一開關S1、一第二開關S2、一輸出電容31，該第一開關S1耦接其中一線性穩壓單元2之第一電晶體22的輸出端，該第二開關S2耦接另一線性穩壓單元2之第一電晶體22的輸出端，該輸出電容31電性連接該第一開關S1及第二開關S2，且具有一輸出電壓Vo；在本實施例中，該第一開關S1及第二開關S2為雙載子接面電晶體(bipolar junction transistor，BJT)，利用分別切換該第一開關S1及第二開關S2的導通與否，而控制該輸出電壓Vo為第一電壓V1或第二電壓V2。

續參照第3、4圖所示，該自放電單元4包含一比較器41及一第二電晶體42，該比較器41用以比較該參考電壓Vref及該回授電壓Vfb的大小以產生一比較信號，該第二電晶體42耦接於其中一線性穩壓單元2之第一電晶體22的輸出端，並用以接收該比較信號。在本實施例中，該自放電單元4之第二電晶體42為一NMOS功率電晶體，其中該NMOS功率電晶體具有一閘極、一源極及一汲極，且該閘極用以接收該比較信號，該汲極耦接於其中一線性穩壓單元2之第一電晶體22的輸出端，該源極係接地。

依據上述的結構，當該第一開關S1斷路，且該第二開關S2導通時，該輸出電壓Vo的電位會漸趨於該第二電壓V2；接著，當第一開關S1導通，且該第二開關S2斷路時，該輸出電壓Vo的電位會從該第二電壓V2漸趨於該第一電壓V1；其中該第二電壓V2的電位高於該第一電壓V1，該輸出電壓Vo從該第二電壓V2切換至該第一電壓V1的過程中，將原本儲存在該輸出電壓Vo內的多餘電荷釋放至該第一電壓V1；該第一電壓V1的電位被抬升之後，該比較器41輸出的一電壓Vd為高準位邏輯時(第一開關S1導通，第二開關S2斷路)，該第二電晶體42(NMOS功率電晶體)導通，使該第一電壓V1的多餘電荷經由該第二電晶體42釋放；最後，該比較器41輸出的電壓Vd又轉換為低準位邏輯時，該第二電晶體42即斷路，並完成該第一電壓V1的放電而回復至目標電壓Vt。

如上所述，本發明係將該自放電單元4設置於一線性穩壓單元2之第一電晶體22的輸出端，利用該比較器41比較所接收的參考電壓Vref及回授電壓Vfb並輸出該比較信號，而能夠控制該第二電晶體42的導通與否，並且在該第一電壓V1的電位被抬升後，將多餘電荷經由該第二電晶體42釋放，藉此降低該第一電壓V1的電位，而能夠回復至目標電壓Vt，進而提高該第一電壓V1的準確性。

再者，在本發明另一實施例中，配合參閱第3圖所示，本發明提供一種用於顯示器之自放電穩壓裝置，該自放電穩壓裝置係用於一電泳式顯示器之電源管理，並包括至少一線性穩壓單元2及一自放電單元4；該線性穩壓單元2包含一誤差放大器21、一第一電晶體22、一回授電路23及一電容24；該誤差放大器21的一負極係接收一參考電壓Vref，一正極係接收 一回授電壓Vfb，該誤差放大器21能夠放大該參考電壓Vref及回授電壓Vfb之間的一電壓差，以產生一誤差信號；該第一電晶體22具有一輸入端及一輸出端(未標示)，該第一電晶體22的輸入端電性連接該誤差放大器21的輸出，並用以接收該誤差信號，該第一電晶體22的輸出端用以產生一第一電壓V1；該回授電路23係由兩電阻R1、R2所組成，該回授電路23耦接該第一電晶體22的輸出端，並將該第一電壓V1分壓而產生該回授電壓Vfb；該自放電單元4包含一比較器41及一第二電晶體42，該比較器41用以比較該參考電壓Vref及該回授電壓Vfb的大小以產生一比較信號，該第二電晶體42耦接於其中一線性穩壓單元2之第一電晶體22的輸出端，並用以接收該比較信號。

藉此，本發明同樣可將該自放電單元4電性連接至一線性穩壓單元2之第一電晶體22的輸出端，利用該比較器41比較所接收的參考電壓Vref及回授電壓Vfb並輸出該比較信號，而能夠控制該第二電晶體42的導通與否，並且在該第一電壓V1的電位被抬升後，將多餘電荷經由該第二電晶體42釋放，藉此降低該第一電壓V1的電位，而能夠回復至目標電壓Vt，進而提高該第一電壓V1的準確性。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧自放電穩壓裝置

2‧‧‧線性穩壓單元

21‧‧‧誤差放大器

22‧‧‧第一電晶體

23‧‧‧回授電路

24‧‧‧電容

3‧‧‧切換單元

31‧‧‧輸出電容

4‧‧‧自放電單元

41‧‧‧比較器

42‧‧‧第二電晶體

R1~R4‧‧‧電阻

Vh‧‧‧輸入電壓

Vref‧‧‧參考電壓

Vfb‧‧‧回授電壓

V1‧‧‧第一電壓

V2‧‧‧第二電壓

Vo‧‧‧輸出電壓

S1‧‧‧第一開關

S2‧‧‧第二開關

Vd‧‧‧電壓

Claims (8)

1. 一種用於顯示器之自放電穩壓裝置，包括：至少二線性穩壓單元，每一線性穩壓單元包含：一誤差放大器，用以放大一參考電壓及一回授電壓之間的一電壓差以產生一誤差信號；一第一電晶體，具有用以接收該誤差信號的一輸入端及用以產生一輸出電壓的一輸出端；及一回授電路，耦接該第一電晶體的輸出端，並將該輸出電壓分壓而產生該回授電壓；一切換單元，包含：一第一開關，耦接其中一線性穩壓單元之第一電晶體的輸出端；及一第二開關，耦接另一線性穩壓單元之第一電晶體的輸出端；及一自放電單元，包含：一比較器，用以比較該參考電壓及該回授電壓的大小以產生一比較信號；及一第二電晶體，耦接於其中一線性穩壓單元之第一電晶體的輸出端，並用以接收該比較信號。
2. 根據申請專利範圍第1項之用於顯示器之自放電穩壓裝置，其中該兩線性穩壓單元之第一電晶體各為一PMOS功率電晶體，每一PMOS功率電晶體具有一閘極、一源極及一汲極，且該閘極為該第一電晶體的輸入端，該汲極為該第一電晶體的輸出端，該源極外接一輸入電壓。
3. 根據申請專利範圍第1項之用於顯示器之自放電穩壓裝置，其中該自放電單元之第二電晶體為一NMOS功率電晶體，該 NMOS功率電晶體具有一閘極、一源極及一汲極，且該閘極用以接收該比較信號，該汲極耦接於其中一線性穩壓單元之第一電晶體的輸出端，該源極係接地。
4. 根據申請專利範圍第1項之用於顯示器之自放電穩壓裝置，其中該自放電穩壓裝置係用於一電泳式顯示器之電源管理。
5. 一種用於顯示器之自放電穩壓裝置，包括：至少一線性穩壓單元，各包含：一誤差放大器，用以放大一參考電壓及一回授電壓之間的一電壓差以產生一誤差信號；一第一電晶體，具有用以接收該誤差信號的一輸入端及用以產生一輸出電壓的一輸出端；及一回授電路，耦接該第一電晶體的輸出端，並將該輸出電壓分壓而產生該回授電壓；及一自放電單元，包含：一比較器，用以比較該參考電壓及該回授電壓的大小以產生一比較信號；及一第二電晶體，耦接於該線性穩壓單元之第一電晶體的輸出端，並用以接收該比較信號。
6. 根據申請專利範圍第5項之用於顯示器之自放電穩壓裝置，其中該線性穩壓單元之第一電晶體為一PMOS功率電晶體，該PMOS功率電晶體具有一閘極、一源極及一汲極，且該閘極為該第一電晶體的輸入端，該汲極為該第一電晶體的輸出端，該源極外接一輸入電壓。
7. 根據申請專利範圍第5項之用於顯示器之自放電穩壓裝置，其中該自放電單元之第二電晶體為一NMOS功率電晶體，該 NMOS功率電晶體具有一閘極、一源極及一汲極，且該閘極用以接收該比較信號，該汲極耦接於該線性穩壓單元之第一電晶體的輸出端，該源極係接地。
8. 根據申請專利範圍第1項之用於顯示器之自放電穩壓裝置，其中該自放電穩壓裝置係用於一電泳式顯示器之電源管理。