CN105336299A - 一种背光源控制电路、芯片及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于背光源控制领域，提供一种背光源控制电路、芯片及装置。在本发明实施例中，由电压控制电路根据预设电压源输出的漏源电压和输出电路的第二受控端的电压向开关电路输出第一电压和第二电压，开关电路对第一电压和第二电压进行放大处理，并根据使能信号控制输出电路开启或关闭电流输出，输出电路在开启电流输出时根据其第二受控端的电压和预设电压源输出的门限电压控制输出电流值，当开关电路的第一输入端出现瞬间高压时，所述电压控制电路将该瞬间高压进行释放，从而使预设电压源输出的漏源电压保持稳定，且不影响背光源的输出电流值，从而避免对显示屏的显示画面造成干扰，提升显示效果。

Description

一种背光源控制电路、芯片及装置
技术领域
本发明属于背光源控制领域，尤其涉及一种背光源控制电路、芯片及装置。
背景技术
近年来，用户对画面显示质量的要求越来越高，而背光源驱动芯片的性能与显示屏的影像的真实性和一致性密切相关，在很大程度上决定了背光源显示屏的应用环境和显示效果。为了增强背光源显示屏的低灰度显示色彩真实性和画面播放的流畅度，需要较高的刷新率，而高刷新率则需要大幅度缩短芯片输出电流脉冲宽度至数十纳秒，因此要求背光源驱动芯片输出电流时具有很快的开关响应速度。
在背光源驱动芯片的输出电流实现快速的开关切换时，会在显示屏***中产生较大的交流信号响应，其主要是电压突波，电压突波容易干扰***显示画面的控制信号、加剧***电磁干扰，严重时还会损坏***元器件，并影响背光源显示屏的工作稳定性。
发明内容
本发明提供了一种背光源控制电路，旨在解决现有技术中显示屏显示画面容易被干扰，影响显示效果的问题。
本发明是这样实现的，一种背光源驱动芯片的背光源控制电路，与所述背光源驱动芯片中的预设电压源连接，所述预设电压源的第一电压端、第二电压端及第三电压端分别输出参考电压、漏源电压及门限电压，所述背光源控制电路分别从所述背光源驱动芯片的电源端和使能端接入电源电压和使能信号，所述背光源驱动芯片的输出端口驱动背光源工作；
所述背光源控制电路包括：电压控制电路、开关电路及输出电路；
所述电压控制电路的输入端连接所述背光源驱动芯片的电源端，所述电压控制电路的第一受控端和第二受控端分别连接所述预设电压源的第一电压端和第二电压端，所述开关电路的第一输入端和第二输入端分别连接所述电压控制电路的第一输出端和第二输出端，所述开关电路的使能端连接所述背光源驱动芯片的使能端，所述开关电路的第一开关控制端和第二开关控制端分别连接所述输出电路的第一受控端和第二受控端，所述输出电路的第二受控端还连接所述电压控制电路的第三受控端，所述输出电路的电流受控端连接所述预设电压源的第三电压端，所述输出电路的输出端作为所述背光源驱动芯片的输出端口；
所述电压控制电路根据所述漏源电压和所述输出电路的第二受控端的电压向所述开关电路输出第一电压和第二电压，所述开关电路对所述第一电压和所述第二电压进行放大处理，并根据所述使能信号控制所述输出电路开启或关闭电流输出，所述输出电路在开启电流输出时根据其第二受控端的电压和所述门限电压控制输出电流值；当所述开关电路的第一输入端出现瞬间高压时，所述电压控制电路将所述瞬间高压进行释放。
本发明的另一目的还在于提供一种背光源驱动芯片，所述背光源驱动芯片包括预设电压源和上述的背光源控制电路。
本发明的又一目的还在于提供一种背光源显示装置，所述背光源显示装置包括背光源和上述的背光源驱动芯片。
本发明通过在背光源驱动芯片中采用包括电压控制电路、开关电路及输出电路的背光源控制电路，由电压控制电路根据预设电压源输出的漏源电压和输出电路的第二受控端的电压向开关电路输出第一电压和第二电压，开关电路对第一电压和第二电压进行放大处理，并根据使能信号控制输出电路开启或关闭电流输出，输出电路在开启电流输出时根据其第二受控端的电压和预设电压源输出的门限电压控制输出电流值，当开关电路的第一输入端出现瞬间高压时，所述电压控制电路将该瞬间高压进行释放，从而使预设电压源输出的漏源电压保持稳定，且不影响背光源的输出电流值，从而避免对显示屏的显示画面造成干扰，提升显示效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的背光源控制电路的模块结构图；
图2是本发明实施例提供的背光源控制电路的示例电路结构图；
图3是本发明实施例提供的运算放大器内部的输入端口原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明实施例提供的背光源驱动芯片的背光源控制电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：
背光源控制电路100与背光源驱动芯片中的预设电压源200连接，预设电压源200的第一电压端、第二电压端及第三电压端分别输出参考电压V1、漏源电压V2及门限电压V3，背光源控制电路100分别从背光源驱动芯片的电源端VDD和使能端EN接入电源电压和使能信号SEN，背光源驱动芯片的输出端口驱动背光源工作。
背光源控制电路100包括电压控制电路101、开关电路102及输出电路103。
电压控制电路101的输入端连接背光源驱动芯片的电源端VDD，电压控制电路101的第一受控端和第二受控端分别连接预设电压源300的第一电压端和第二电压端，开关电路102的第一输入端和第二输入端分别连接电压控制电路101的第一输出端和第二输出端，开关电路102的使能端连接背光源驱动芯片的使能端EN，开关电路102的第一开关控制端和第二开关控制端分别连接输出电路103的第一受控端和第二受控端，输出电路103的第二受控端还连接电压控制电路101的第三受控端，输出电路103的电流受控端连接预设电压源200的第三电压端，输出电路103的输出端作为背光源驱动芯片的输出端口。
电压控制电路101根据漏源电压V2和输出电路103的第二受控端的电压Vb向开关电路102输出第一电压和第二电压，开关电路102对第一电压和第二电压进行放大处理，并根据使能信号SEN控制输出电路103开启或关闭电流输出，输出电路103在开启电流输出时根据其第二受控端的电压Vb和门限电压V3控制输出电流值；当开关电路102的第一输入端出现瞬间高压时，电压控制电路101将该瞬间高压进行释放。
图2示出了本发明实施例提供的背光源驱动芯片的背光源控制电路的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：
作为本发明一实施例，电压控制电路101包括：
PMOS管MP1、PMOS管MP2、PNP型三极管Q1及PNP型三极管Q2；
PMOS管MP1的源极与PMOS管MP2的源极的共接点为电压控制电路101的输入端，PMOS管MP1的栅极与PMOS管MP2的栅极的共接点为电压控制电路101的第一受控端，PMOS管MP1的漏极与PNP型三极管Q1的发射极的共接点为电压控制电路101的第一输出端，PMOS管MP2的漏极与PNP型三极管Q2的发射极的共接点为电压控制电路101的第二输出端，PNP型三极管Q1的基极和PNP型三极管Q2的基极分别为电压控制电路101的第二受控端和第三受控端，PNP型三极管Q1的集电极和PNP型三极管Q2的集电极共接于地。其中，PMOS管MP1和PMOS管MP2分别用于为PNP型三极管Q1和PNP型三极管Q2提供工作电流；PNP型三极管Q1用于隔离漏源电压V2与PMOS管MP1的漏极电压。
作为本发明一实施例，开关电路102包括：
运算放大器U1、第一开关管1021及第二开关管1022；
运算放大器U1的同相输入端+和反相输入端-分别为开关电路102的第一输入端和第二输入端，运算放大器U1的使能端与第一开关管1021的控制端以及第二开关管1022的控制端所形成的共接点为开关电路102的使能端，运算放大器U1的输出端与第二开关管1022的高电位端的共接点为开关电路102的第一开关控制端，第一开关管1021的高电位端为开关电路102的第二开关控制端，第一开关管1021的低电位端与第二开关管1022的低电位端共接于地。其中，第一开关管1021和第二开关管1022可以是NMOS管、三极管、IGBT（IsolatedGateBipolarTransistor,绝缘栅双极型晶体管）或者其他具备开关特性的半导体器件；在本发明实施例中，第一开关管1021和第二开关管1022分别优选为NMOS管MN1和NMOS管MN2，NMOS管MN1的栅极、漏极和源极分别为第一开关管1021的控制端、高电位端和低电位端，NMOS管MN2的栅极、漏极和源极分别为第二开关管1022的控制端、高电位端和低电位端。
作为本发明一实施例，输出电路103包括第三开关管1031和NMOS管MN4，第三开关管1031的控制端和高电位端分别为输出电路103的第一受控端和输出端，第三开关管1031的低电位端与NMOS管MN4的漏极的共接点为输出电路103的第二受控端，NMOS管MN4的栅极为输出电路103的电流受控端，NMOS管MN4的源极接地。其中，在本发明其他实施例中，第三开关管1031可以是NMOS管、三极管、IGBT（IsolatedGateBipolarTransistor,绝缘栅双极型晶体管）或者其他具备开关特性的半导体器件；在本发明实施例中，第三开关管1031优选为NMOS管MN3，NMOS管MN3的栅极、漏极和源极分别为第三开关管1031的控制端、高电位端和低电位端；NMOS管MN3的导通或关断用于控制背光源控制电路100对背光源开启电流输出或关闭电流输出，NMOS管MN4根据NMOS管MN3的源极电压Vb和预设电压源200所输出的门限电压V3调整输出电流值。
以下结合工作原理对上述的背光源控制电路100作进一步说明：
漏源电压V2和门限电压V3是预设电压源200输出至背光源控制电路100的两个参考电压，上述的Vb也是NMOS管MN1的漏极电压（等于PNP型三极管Q2的基极电压和NMOS管MN3的源极电压），Vin_p和Vin_m分别为运算放大器U1的同相输入端的电压和反相输入端的电压，Ibias1和Ibias2分别为PMOS管MP1和PMOS管MP2受参考电压V1的控制而导通所产生的偏置电流，分别为PNP型三极管Q1和PNP型三极管Q2提供工作电流，PNP型三极管Q1和PNP型三极管Q2尺寸匹配，即有Ibias1=Ibias2，所以此处将PNP型三极管Q1和PNP型三极管Q2的工作电流定义为Ibias，即Ibias=Ibias1=Ibias2。PNP型三极管Q1和Q2的发射极电流IE计算公式为：
（2）
其中，IS是PNP型三极管中的PN结的反向饱和电流（恒温下为常数），k是玻尔兹曼常数，T是热力学温度，q为电子电荷量，PNP型三极管导通时基极与发射极之间的电压VBE为负值，所以上式（2）中的VBE电压值为负。根据上式（2）可得VBE与IE间的关系式为：
（3）
对于PNP型三极管Q1，其发射极至集电极的导通电流IEC=Ibias1，因此PNP型三极管Q1的基极-发射极电压VBE1如下式所示：
（4）
偏置电流Ibias1的大小直接控制运算放大器U1的同相输入端+的电压Vin_p的大小，且Vin_p与V2和VBE1的关系如下式所示：
（5）
由于PMOS管MP1和PMOS管MP2的尺寸完全匹配，因此PNP型三极管Q1和PNP型三极管Q2中的电流相等且均为Ibias，则PNP型三极管Q2的基极-发射极电压VBE2=VBE1，运算放大器U1的反相输入端-的电压Vin_m如下式所示：
（6）
当使能信号SEN为高电平时，运算放大器U1关闭，且NMOS管MN1和NMOS管MN2同时导通，并将NMOS管MN3的源极电压Vb和栅极电压下拉至零电平，从而使输出电路103关闭电流输出，Vin_m=-VBE2=-VBE1。
当使能信号SEN为低电平时，运算放大器U1正常工作，NMOS管MN1和NMOS管MN2同时关断，则NMOS管MN3开启导通，其源极电压Vb升高。运算放大器U1的工作特性使其同相输入端+和反相输入端-的工作电压相等，即Vin_m=Vin_p，依据关系式（5）和（6），可得NMOS管MN3的源极电压Vb如下式所示：
（7）
为了保证在电源VCC的电压较低（背光源显示屏普遍应用的电源VCC的电压范围为4.2V~5.0V）的情况下使背光源能够正常工作，而背光源显示屏上的绿色背光源和蓝色背光源的导通电压降约为3.0V，设计要求背光源控制电路100的输出端的工作电压较低（一般为低于1.0V），因此，V2低于1.0V以保证NMOS管MN3正常工作。
在使能信号SEN降至低电平的瞬间，图3所示的运算放大器U1内部的PMOS管MP244会迅速关闭，PMOS管MP243导通，则电压Vs迅速升高，寄生电容Cgs242会导致图2中的Vin_p瞬间增加（即Vin_p电压过冲），PNP型三极管Q1的发射极-基极电压VEB1增大。依据公式（2）计算三极管电流的方法，在VEB增大时，IE以指数形式增加，而PNP型三极管Q1的基极电流IB1则较小，IB1如下式所示：
（8）
在上式（8）中，β是三极管电流放大倍数，不同的制造工艺决定不同的β值，但β均大于1。当预设电压源200产生参考电压V2的电路所输出的放电电流Idrain较小时，Ibias1与Idrain关系如下式所示：
（9）
因此，PNP型三极管Q1以（β+1）倍的Idrain迅速地将图3所示的寄生电容Cgs242中的多余电荷释放完成，进而快速释放运算放大器U1的同相输入端的瞬间高压以消除Vin_p中的电压过冲，使V2保持稳定，且不影响背光源驱动芯片的输出端口的输出电流值。由此可知，背光源控制电路100在进行电流输出的开启与关闭之间的切换时，能够在较宽的参考电压范围（即V2和V3的电压范围）内将瞬间高压所产生的干扰进行隔离，从而达到参考电压抗干扰的目的。
本发明实施例所提及的背光源驱动芯片通过采用多个背光源控制电路100对应多个输出端口对背光源进行驱动，可以保证背光源驱动芯片的输出端口的输出电流值不受电流输出开关切换的影响。
本发明实施例通过在背光源驱动芯片中采用包括电压控制电路、开关电路及输出电路的背光源控制电路，由电压控制电路根据预设电压源输出的漏源电压和输出电路的第二受控端的电压向开关电路输出第一电压和第二电压，开关电路对第一电压和第二电压进行放大处理，并根据逻辑信号驱动器输出的使能信号控制输出电路开启或关闭电流输出，输出电路在开启电流输出时根据其第二受控端的电压和预设电压源输出的门限电压控制输出电流值，当开关电路的第一输入端出现瞬间高压时，所述电压控制电路将该瞬间高压进行释放，从而使预设电压源的漏源电压保持稳定，且不影响背光源的输出电流值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种背光源控制电路，与背光源驱动芯片中的预设电压源连接，所述预设电压源的第一电压端、第二电压端及第三电压端分别输出参考电压、漏源电压及门限电压，所述背光源控制电路分别从所述背光源驱动芯片的电源端和使能端接入电源电压和使能信号，其特征在于，所述背光源控制电路包括：电压控制电路、开关电路及输出电路；
所述电压控制电路的输入端连接所述背光源驱动芯片的电源端，所述电压控制电路的第一受控端和第二受控端分别连接所述预设电压源的第一电压端和第二电压端，所述开关电路的第一输入端和第二输入端分别连接所述电压控制电路的第一输出端和第二输出端，所述开关电路的使能端连接所述背光源驱动芯片的使能端，所述开关电路的第一开关控制端和第二开关控制端分别连接所述输出电路的第一受控端和第二受控端，所述输出电路的第二受控端还连接所述电压控制电路的第三受控端，所述输出电路的电流受控端连接所述预设电压源的第三电压端，所述输出电路的输出端作为所述背光源驱动芯片的输出端口；
所述电压控制电路根据所述漏源电压和所述输出电路的第二受控端的电压向所述开关电路输出第一电压和第二电压，所述开关电路对所述第一电压和所述第二电压进行放大处理，并根据所述使能信号控制所述输出电路开启或关闭电流输出，所述输出电路在开启电流输出时根据其第二受控端的电压和所述门限电压控制输出电流值；当所述开关电路的第一输入端出现瞬间高压时，所述电压控制电路将所述瞬间高压进行释放。
2.如权利要求1所述的背光源控制电路，其特征在于，所述电压控制电路包括：
PMOS管MP1、PMOS管MP2、PNP型三极管Q1及PNP型三极管Q2；
所述PMOS管MP1的源极与所述PMOS管MP2的源极的共接点为所述电压控制电路的输入端，所述PMOS管MP1的栅极与所述PMOS管MP2的栅极的共接点为所述电压控制电路的第一受控端，所述PMOS管MP1的漏极与所述PNP型三极管Q1的发射极的共接点为所述电压控制电路的第一输出端，所述PMOS管MP2的漏极与所述PNP型三极管Q2的发射极的共接点为所述电压控制电路的第二输出端，所述PNP型三极管Q1的基极和所述PNP型三极管Q2的基极分别为所述电压控制电路的第二受控端和第三受控端，所述PNP型三极管Q1的集电极和所述PNP型三极管Q2的集电极共接于地。
3.如权利要求1所述的背光源控制电路，其特征在于，所述开关电路包括：
运算放大器、第一开关管及第二开关管；
所述运算放大器的同相输入端和反相输入端分别为所述开关电路的第一输入端和第二输入端，所述运算放大器的使能端与所述第一开关管的控制端以及所述第二开关管的控制端所形成的共接点为所述开关电路的使能端，所述运算放大器的输出端与所述第二开关管的高电位端的共接点为所述开关电路的第一开关控制端，所述第一开关管的高电位端为所述开关电路的第二开关控制端，所述第一开关管的低电位端与所述第二开关管的低电位端共接于地。
4.如权利要求3所述的背光源控制电路，其特征在于，所述第一开关管为NMOS管MN1，所述NMOS管MN1的栅极、漏极和源极分别为所述第一开关管的控制端、高电位端和低电位端；
所述第二开关管为NMOS管MN2，所述NMOS管MN2的栅极、漏极和源极分别为所述第二开关管的控制端、高电位端和低电位端。
5.如权利要求1所述的背光源控制电路，其特征在于，所述输出电路包括第三开关管和NMOS管MN4，所述第三开关管的控制端和高电位端分别为所述输出电路的第一受控端和输出端，所述第三开关管的低电位端与所述NMOS管MN4的漏极的共接点为所述输出电路的第二受控端，所述NMOS管MN4的栅极为所述输出电路的电流受控端，所述NMOS管MN4的源极接地。
6.如权利要求5所述的背光源控制电路，其特征在于，所述第三开关管为NMOS管MN3，所述NMOS管MN3的栅极、漏极和源极分别为所述第三开关管的控制端、高电位端和低电位端。
7.一种背光源驱动芯片，其特征在于，所述背光源驱动芯片包括预设电压源和如权利要求1至6任一项所述的背光源控制电路，
一种背光源显示装置，其特征在于，所述背光源显示装置包括背光源和如权利要求7所述的背光源驱动芯片。
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