TWI423229B - 電源偵測裝置及使用其之電源供應裝置 - Google Patents

Description

電源偵測裝置及使用其之電源供應裝置

本發明是有關於一種電源偵測裝置及使用其之電源裝置，且特別是有關於一種偵測電源來控制開機重置的裝置。

近幾年來，液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)因具有低功率損耗、零輻射以及高空間利用等多項優點，而成為市場上的主流。在液晶顯示器的供電系統中，通常需要開機重置電路(power-on reset circuit)，以於電源開啟時提供重置信號至液晶顯示器，確保液晶顯示器於已知的狀態下運作。

開機重置電路通常為採用電阻-電容電路(RC circuit)及史密特觸發電路(Schmitt trigger circuit)實現之。電阻-電容電路隨電源電壓上升，而產生充電訊號至史密特觸發電路。而史密特觸發電路於充電訊號達到第一臨界值時，產生重置訊號的上升邊緣，且於充電訊號達到第二臨界值時產生重置訊號的下降邊緣，以重置裝置。因此，充電訊號從第一臨界值變化至第二臨界值之間的時間(亦即重置訊號之脈寬)需足夠長，以使裝置內部電路完成重置。

然而，充電訊號為一斜坡訊號，其爬升的速率取決於電阻-電容電路內電阻值及電容值的設計。倘若電源電壓快速地上升時，為了獲得足夠脈寬長的重置訊號，需提高電阻-電容電路內電阻值及電容值。但是，倘若電源電壓緩慢地上升時，充電訊號很有可能不會驅動史密特觸發電路運作，因而無法產生重置訊號。

另一方面，開機重置電路可採用比較器將電源電壓經電阻串分壓所得之電壓與能隙電壓產生電路所產生的參考電壓進行比較，並據以產生重置訊號來重置裝置。也就是說，當分壓電壓達到參考電壓時，比較器會產生重置訊號來重置裝置。然而，能隙電壓產生電路之運作為由電源電壓所驅動。在電源電壓上升的初期或者電源電壓瞬間供應至較大的負載時，能隙電壓產生電路很有可能因電源電壓不穩定而產生較小的參考電壓，導致誤啟動開機重置電路。

對液晶顯示器而言，於重置時通常會將顯示面板上的畫素電容進行放電，以顯示黑色的畫面。而開機重置電路的誤動作，會使畫素電容來不及放電而存有殘留電荷，也因此導致顯示畫面出現殘影。因此，在電源偵測上的改進是迫切需要的。

有鑑於此，本發明提供一種電源偵測裝置及使用其之電源供應裝置，其藉由偵測供應至顯示裝置的電源電壓，來控制開機重置電路運作，以避免開機重置電路誤動作。

本發明提供一種電源偵測裝置，用以偵測供應至顯示裝置之電源電壓。電源偵測裝置包括能隙電壓產生電路、電壓調節電路以及開機重置電路。能隙電壓產生電路依據電源電壓而驅動運作，並經由其輸出端提供參考電壓至開機重置電路。電壓調節電路及開機重置電路耦接能隙電壓產生電路的輸出端。當電源電壓未達到臨限電壓時，電壓調節電路便提高參考電壓，使參考電壓大於電源電壓。當電源電壓達到參考電壓時，開機重置電路則產生重置訊號來重置顯示裝置。

本發明另提供一種電源供應裝置，用於供電給顯示裝置，使其運作。電源供應裝置包括電源產生電路、能隙電壓產生電路、電壓調節電路以及開機重置電路。電源產生電路於啟動時，提供電源電壓至顯示裝置。能隙電壓產生電路依據電源電壓而驅動運作，並經由其輸出端提供參考電壓至開機重置電路。電壓調節電路及開機重置電路耦接能隙電壓產生電路的輸出端。當電源電壓未達到臨限電壓時，電壓調節電路則提高參考電壓，使參考電壓大於電源電壓。當電源電壓達到參考電壓時，開機重置電路便產生重置訊號來重置顯示裝置。

本發明另提供一種參考電壓產生器，其包括能隙電壓產生電路以及電壓調節電路。能隙電壓產生電路依據電源電壓而驅動運作，並經由其輸出端提供參考電壓。電壓調節電路耦接能隙電壓產生電路的輸出端。當電源電壓未達到臨限電壓時，電壓調節電路便提高參考電壓，使參考電壓大於電源電壓。

上述之電源偵測裝置其電源供應裝置，在本發明一實施例中，電壓調節電路包括比較單元及開關單元。比較單元依據電源電壓與臨限電壓的比較結果而產生控制電壓。開關單元之第一端及第二端分別耦接電源電壓及開機重置電路。開關單元受控於控制電壓而決定是否導通，以提高參考電壓。

本發明之電源偵測裝置及電源供應裝置因採用電壓調節電路來調整參考電壓，得以避免開機重置電路於電源電壓不穩定時誤啟動，以及降低畫面殘影的發生機率。能隙電壓產生電路為由電源電壓所驅動運作，當電源電壓不穩定時，能隙電壓產生電路所產生的參考電壓便會過小。此時，電壓調節電路會提高啟動開機重置電路所參考的參考電壓，以避免開機重置電路誤動作。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本發明之一實施例之電源供應裝置的示意圖。請參照圖1，電源供應裝置100包括電源產生器電路110及電源偵測裝置120。電源產生器電路110於啟動時提供電源電壓VDDA至顯示裝置130，使顯示裝置130運作，其中顯示裝置130例如為液晶顯示器或者矽基液晶顯示器。電源偵測裝置100包括能隙電壓產生電路121、電壓調節電路122以及開機重置電路123。能隙電壓產生電路121依據電源電壓VDDA而驅動運作，並且經由其輸出端OUT提供參考電壓V_REF 至開機重置電路123。開機重置電 路123耦接能隙電壓產生電路121之輸出端OUT。當電源電壓VDDA達到參考電壓V_REF 時，開機重置電路123便產生重置訊號RESET至顯示裝置130，以重置顯示裝置130。

圖2為本發明之一實施例之電源電壓及參考電壓的波形圖。請參照圖1與圖2，在此假設供應至顯示裝置130之電源電壓VDDA為3.3伏特，且能隙電壓產生電路121所提供之參考電壓V_REF 為1.2伏特。在電源產生電路110初始啟動時，電源電壓VDDA由0伏特逐漸地上升至3.3伏特。一般而言，開機重置電路123會待電源電壓VDDA上升至足以供電給顯示裝置130之內部電路時(如時間T2所示)，才產生重置訊號RESET。在時間T2下，電源電壓VDDA大於參考電壓V_REF ，因此開機重置電路123會產生重置訊號RESET以重置顯示裝置130。

但是，能隙電壓產生電路121所產生的參考電壓V_REF 隨著電源電壓VDDA的上升而逐漸地上升至1.2伏特。實際上，在時間T2之前，能隙電壓產生電路121會因未穩定的電源電壓VDDA而產生過小的參考電壓V_REF ，導致電源電壓VDDA提前於時間T1達到參考電壓V_REF ，誤啟動了開機重置電路123。此開機重置電路123的誤動作也可能發生於電源電壓VDDA瞬間供應至過大負載時。因此，本實施例之電壓調節電路122於電源電壓VDDA未穩定時，提高參考電壓V_REF ，使電源電壓VDDA大於參考電壓V_REF ，以確保顯示裝置130之重置無誤。

電壓調節電路122耦接能隙電壓產生電路121之輸出端，其包括比較單元25及開關單元26。比較單元25依據電源電壓VDDA與臨限電壓V_TH 的比較結果而產生控制訊號CON。當電源電壓VDDA未達到臨限電壓V_TH 時，表示電源電壓VDDA不穩定，此不穩定電源電壓VDDA可能會驅動能隙電壓產生電路121產生較小的參考電壓V_REF 。此時，比較單元25所產生之控制訊號CON便控制開關單元26導通電源電壓VDDA至能隙電壓產生電路121之輸出端OUT，以提高參考電壓V_REF 。藉此，可於電源電壓VDDA未穩定時，使參考電壓V_REF 大於電源電壓VDDA，避免誤啟動開關重置電路123。

圖3為本發明實施例圖1之參考電壓產生器的電路圖。請參照圖3，電源偵測裝置120包括能隙電壓產生電路121以及電壓調節電路122。本領域具有通常知識者應知開機重置電路123以參考電壓V_REF 為依據而產生重置訊號RESET的各種實施方式，是故於此不多加贅述。能隙電壓產生電路121包括電阻R1~R2、二極體元件27~29、電流鏡電路30以及運算放大器31。在本實施例中，二極體元件27~29分別以雙載子接面電晶體(Bipolar Junction Transistor,BJT)D1~D3實現之，然本領域具有通常知識者也可採用互補金氧半導體(Metal Oxide Semiconductor,MOS)電晶體或者採用一般的二極體來實現二極體元件27~29，故本發明不以此為限。

運算放大器31依據二極體元件27~28陽極端訊號的變化，而產生控制偏壓V_C 至電流鏡電路30，以使電流鏡電路30之運作穩定。電流鏡電路30由電晶體M1~M3所組成之，其受控於控制偏壓V_C 而驅動，以映射流經二極體元件27的電流而分別產生映射電流Im1及Im2至二極體元件28及29。而映射電流Im2流經二極體元件D3便可產生參考電壓V_REF 至能隙電壓產生電路121之輸出端OUT。

電壓調節電路122包括比較單元25以及開關單元26。比較單元25包括電阻R3及以電晶體M5所實現之二極體元件，其中臨限電壓V_TH 為二極體元件的導通電壓，例如：0.6伏特。在本實施例中，開關單元26以電晶體M6實現之。當電源電壓VDDA為低壓時，例如：電源電壓VDDA小於臨限電壓V_TH ，電晶體M3受限於其本身的臨界電壓而無法提供足夠的電流，導致輸出端OUT所產生之參考電壓V_REF 偏低。

因此，在電壓調節電路122中，當電源電壓VDDA未達臨限電壓V_TH 時，以電晶體M5實現之二極體元件不導通，以產生低準位的控制電壓CON至電晶體M6的閘極，進而使電晶體M6導通。透過導通之電晶體M6而形成電源端至能隙電壓產生電路121之輸出端OUT的充電路徑，因而可提高輸出端OUT所輸出的參考電壓V_REF 。當電源電壓VDDA穩定時，亦即電源電壓VDDA達到臨限電壓V_TH ，電晶體M5導通而產生高準位的控制電壓CON至電晶體M6的閘極，進而使電晶體M6不導通，以關閉電壓調節電路122之運作。此時，能隙電壓產生電路122受穩定的電源電壓VDDA而產生參考電壓壓V_REF 。

圖4為本發明實施例圖1之參考電壓產生器的電路圖。請參照圖3與圖4，實施例圖4與實施例圖3不同之處在於在圖4中比較單元25包括電阻R4及以電晶體M7實現之電阻元件。透過設計電阻R5之電阻值以及電晶體M7之長寬比，可以調整臨限電壓V_TH 。類似於實施例圖3所述之運作，當電源電壓VDDA未達臨限電壓V_TH 時，經電阻R5及電晶體M7分壓所得之控制電壓CON為低準位的電壓，因而導通電晶體M6而形成電源端至輸出端OUT的充電路徑，以提高輸出端OUT所輸出的參考電壓V_REF 。當電源電壓VDDA達到臨限電壓V_TH 時，經電阻R5及電晶體M7分壓所得之控制電壓CON為高準位的電壓，因而使電晶體M6不導通，以關閉電壓調節電路122之運作。

綜上所述，上述實施例之電源偵測裝置120可於電源電壓VDDA未穩定時，適時地提高開機重置電路123所參考之參考電壓V_REF ，使參考電壓V_REF 大於電源電壓VDDA，以避免於電源電壓VDDA未穩定時誤啟動開機重置電路123。藉此，也可降低開關機畫面殘影的發生機率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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．．．電源供應裝置

110．．．電源產生電路

120．．．電壓偵測裝置

121．．．能隙電壓產生電路

122．．．電壓調節電路

123．．．開機重置電路

130．．．顯示裝置

25．．．比較單元

26．．．開關單元

27~29．．．二極體元件

30．．．電流鏡電路

M1~M3、M5~M7．．．電晶體

R1~R4．．．電阻

Im1~Im2．．．映射電流

VDDA‧‧‧電源電壓

V_REF ‧‧‧參考電壓

CON‧‧‧控制電壓

OUT‧‧‧輸出端

RESET‧‧‧重置訊號

圖1為本發明之一實施例之電源供應裝置的示意圖。

圖2為本發明之一實施例之電源電壓及參考電壓的波形圖。

圖3為本發明實施例圖1之參考電壓產生器的電路圖。

圖4為本發明實施例圖1之參考電壓產生器的電路圖。

100．．．電源供應裝置

110．．．電源產生電路

120．．．電源偵測裝置

121．．．能隙電壓產生電路

122．．．電壓調節電路

123．．．開機重置電路

130．．．顯示裝置

25．．．比較單元

26．．．開關單元

V_TH ．．．臨限電壓

V_REF ．．．參考電壓

VDDA．．．電源電壓

CON．．．控制電壓

OUT．．．輸出端

RESET．．．重置訊號

Claims (17)

1. 一種電源偵測裝置，適於偵測供應至一顯示裝置之一電源電壓，包括：一能隙電壓產生電路，依據該電源電壓而驅動運作，並經由該能隙電壓產生電路的輸出端提供一參考電壓；一電壓調節電路，耦接該能隙電壓產生電路的輸出端，當該電源電壓未達一臨限電壓時，則提高該參考電壓，使該參考電壓大於該電源電壓；以及一開機重置電路，耦接該能隙電壓產生電路的輸出端，當該電源電壓達到該參考電壓時，則產生一重置訊號來重置該顯示裝置，其中該電壓調節電路包括：一比較單元，依據該電源電壓與該臨限電壓的比較結果而產生一控制電壓；以及一開關單元，其第一端及第二端分別耦接該電源電壓及該開機重置電路，受控於該控制電壓而決定是否導通，以提高該參考電壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電源偵測裝置，其中該比較單元包括：一第一二極體元件，其陽極耦接該電源電壓，且其陰極產生該控制電壓；以及一第一電阻，其第一端耦接該第一二極體元件之陰極，且其第二端耦接一接地電壓。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電源偵測裝置，其中 該比較單元包括：一第一電晶體，其第一源/汲極耦接該電源電壓，且其閘極耦接其第二源/汲極以產生該控制電壓；以及一第一電阻，其第一端耦接該第一電晶體之第二源/汲極，且其第二端耦接一接地電壓。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電源偵測裝置，其中該比較單元包括：一第一電晶體，其閘極耦接一偏壓，其第一源/汲極耦接該電源電壓，且其第二源/汲極產生該控制電壓；以及一第一電阻，其第一端耦接該第一電晶體之第二源/汲極，且其第二端耦接一接地電壓。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電源偵測裝置，其中該能隙電壓產生電路包括：一第一二極體元件，其陰極耦接一接地電壓；一第二二極體元件，其陰極耦接該接地電壓；一第三二極體元件，其陽極作為該能隙電壓產生電路的輸出端以提供該參考電壓，其陰極耦接該接地電壓；一電流鏡電路，耦接該第一二極體元件之陽極及該第二二極體元件之陽極，受控於一控制偏壓，且依據流經該第一二極體元件之電流，產生一第一映射電流至該第二二極體元件以及產生一第二映射電流至該第三二極體元件；以及一運算放大器，其第一輸入端耦接該第一二極體元件之陽極，其第二輸入端耦接該第二二極體元件之陽極，且其第一輸出端產生該控制偏壓至該電流鏡電路。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電源偵測裝置，其中該能隙電壓產生電路更包括：一第一電阻，其第一端接收該第一映射電流，其第二端耦接該第二二極體元件之陽極；以及一第二電阻，其第一端接收該第二映射電流並作為該能隙電壓產生電路的輸出端以提供該參考電壓，其第二端耦接該第三二極體元件之陽極。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電源偵測裝置，其中該顯示裝置包括液晶顯示器或矽基液晶顯示器。
8. 一種電源供應裝置，適於一顯示裝置，包括：一電源產生電路，於啟動時，提供一電源電壓至該顯示裝置；一能隙電壓產生電路，依據該電源電壓而驅動運作，並經由該能隙電壓產生電路的輸出端提供一參考電壓；一電壓調節電路，耦接該能隙電壓產生電路的輸出端，當該電源電壓未達到一臨限電壓時，則提高該參考電壓，使該參考電壓大於該電源電壓；以及一開機重置電路，耦接該能隙電壓產生電路的輸出端，當該電源電壓達到該參考電壓時，則產生一重置訊號來重置該顯示裝置，其中該電壓調節電路包括：一比較單元，依據該電源電壓與該臨限電壓的比較結果而產生一控制電壓；以及一開關單元，其第一端及第二端分別耦接該電源電壓及該能隙電壓產生電路的輸出端，受控於該控制電壓而決 定是否導通，以提高該參考電壓。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電源供應裝置，其中該比較單元包括：一第一二極體元件，其陽極耦接該電源電壓，且其陰極產生該控制電壓；以及一第一電阻，其第一端耦接該第一二極體元件之陰極，且其第二端耦接一接地電壓。
10. 如申請專利範圍第8項所述之電源供應裝置，其中該比較單元包括：一第一電晶體，其第一源/汲極耦接該電源電壓，且其閘極耦接其第二源/汲極以產生該控制電壓；以及一第一電阻，其第一端耦接該第一電晶體之第二源/汲極，且其第二端耦接一接地電壓。
11. 如申請專利範圍第8項所述之電源供應裝置，其中該比較單元包括：一第一電晶體，其閘極耦接一偏壓，其第一源/汲極耦接該電源電壓，且其第二源/汲極產生該控制電壓；以及一第一電阻，其第一端耦接該第一電晶體之第二源/汲極，且其第二端耦接一接地電壓。
12. 一種參考電壓產生器，包括：一能隙電壓產生電路，依據一電源電壓而驅動運作，並經由該能隙電壓產生電路的輸出端提供一參考電壓；以及一電壓調節電路，耦接該能隙電壓產生電路的輸出端，當該電源電壓未達一臨限電壓時，則提高該參考電 壓，使該參考電壓大於該電源電壓，其中該電壓調節電路包括：一比較單元，依據該電源電壓與該臨限電壓的比較結果而產生一控制電壓；以及一開關單元，其第一端及第二端分別耦接該電源電壓及該能隙電壓產生電路之輸出端，受控於該控制電壓而決定是否導通，以提高該參考電壓。
13. 如申請專利範圍第12項所述之參考電壓產生器，其中該比較單元包括：一第一二極體元件，其陽極耦接該電源電壓，且其陰極產生該控制電壓；以及一第一電阻，其第一端耦接該第一二極體元件之陰極，且其第二端耦接一接地電壓。
14. 如申請專利範圍第12項所述之參考電壓產生器，其中該比較單元包括：一第一電晶體，其第一源/汲極耦接該電源電壓，且其閘極耦接其第二源/汲極以產生該控制電壓；以及一第一電阻，其第一端耦接該第一電晶體之第二源/汲極，且其第二端耦接一接地電壓。
15. 如申請專利範圍第12項所述之參考電壓產生器，其中該比較單元包括：一第一電晶體，其閘極耦接一偏壓，其第一源/汲極耦接該電源電壓，且其第二源/汲極產生該控制電壓；以及一第一電阻，其第一端耦接該第一電晶體之第二源/汲極，且其第二端耦接一接地電壓。
16. 如申請專利範圍第12項所述之參考電壓產生器，其中該能隙電壓產生電路包括：一第一二極體元件，其陰極耦接一接地電壓；一第二二極體元件，其陰極耦接該接地電壓；一第三二極體元件，其陽極作為該能隙電壓產生電路的輸出端以提供該參考電壓，其陰極耦接該接地電壓；一電流鏡電路，耦接該第一二極體元件之陽極及該第二二極體元件之陽極，受控於一控制偏壓，且依據流經該第一二極體元件之電流，產生一第一映射電流至該第二二極體元件以及產生一第二映射電流至該第三二極體元件；以及一運算放大器，其第一輸入端耦接該第一二極體元件之陽極，其第二輸入端耦接該第二二極體元件之陽極，且其第一輸出端產生該控制偏壓至該電流鏡電路。
17. 如申請專利範圍第16項所述之參考電壓產生器，其中該能隙電壓產生電路更包括：一第一電阻，其第一端接收該第一映射電流，其第二端耦接該第二二極體元件之陽極；以及一第二電阻，其第一端接收該第二映射電流並作為該能隙電壓產生電路的輸出端以提供該參考電壓，其第二端耦接該第三二極體元件之陽極。