bob官方下载地址 bob官方下载地址
bob官方下载地址 bob官方下载地址
直流升压电路及直流升压方法与流程
日期: 2023-10-17

  有机发光二极管(organiclightemittingdisplay,oled)显示装置具有自发光、驱动电压低、发光效率高、响应时间短、清晰度与对比度高、近180°视角、使用温度范围宽,可实现柔性显示与大面积全色显示等诸多优点,被业界公认为是最有发展的潜在能力的显示装置。

  oled显示装置按照驱动方式能分为无源矩阵型oled(passivematrixoled,pmoled)和有源矩阵型oled(activematrixoled,amoled)两大类,即直接寻址和薄膜晶体管(thinfilmtransistor,tft)矩阵寻址两类。其中,amoled具有呈阵列式排布的像素,属于主动显示类型,发光效能高,通常用作高清晰度的大尺寸显示装置。

  amoled是电流驱动器件,当有电流流经有机发光二极管时,有机发光二极管发光,且发光亮度由流经有机发光二极管自身的电流决定。大部分已有的集成电路(integratedcircuit,ic)都只传输电压信号,故amoled的像素驱动电路需要完成将电压信号转变为电流信号的任务。传统的amoled像素驱动电路通常为2t1c,即两个薄膜晶体管加一个电容的结构,将电压变换为电流。

  现有技术中,需要向amoled像素驱动电路中输入电源正电压(ovdd)以驱动各个像素中的有机发光二极管发光,且有机发光二极管的发光亮度与电源正电压的大小有关。电源正电压一般由直流升压(boost)电路来提供。请参阅图1,为现有的一种用于提供电源正电压的直流升压电路,包括电感l10、场效应管q10、二极管d10及电容c10,所述电感l10的第一端接入输入电压vin,第二端电性连接二极管d10的阳极,二极管d10的阴极电性连接负载900,向负载900输出电源正电压ovdd,场效应管q10的栅极接入控制信号pwm,源级接地,漏极电性连接电感l10的第二端,电容c10的第一端电性连接二极管d10的阴极,第二端接地。工作时,当场效应管q10受控制信号pwm控制导通时,输入电压vin为电感l10及电容c10充电,当场效应管q10受控制信号pwm控制截止时,电感l10为电容c10充电,此时二极管d10阳极向负载900传输的电源正电压ovdd高于输入电压vin,实现升压的功能。直流升压电路工作时,其连接的负载电流越大,由于直流升压电路与负载连接存在阻抗(包括直流升压电路本身的输出阻抗及印刷电路板(pcb)走线(layout)阻抗等),其输出的电源正电压的压降越大,像素驱动电路接收到的电源正电压越小。在oled显示器显示不同画面时直流升压电路的负载电流不同,因而像素驱动电路接收到的电源正电压不同,会影响流经各个像素的有机发光二极管的电流的大小,进而影响oled显示器显示质量。

  本发明的目的是提供一种直流升压电路,能够对因阻抗的存在导致的输出电压的压降进行补偿,保证输出电压的电压准位稳定。

  本发明的另一目的是提供一种直流升压方法,能够对因阻抗的存在导致的直流升压电路的输出电压的压降进行补偿,保证输出电压的电压准位稳定

  为实现上述目的,本发明首先提供一种直流升压电路,包括电感、二极管、第一电容、第一场效应管、第一电压转换单元、压降侦测模块、参考电压调整模块和控制模块;

  所述电感的第一端接入输入电压,第二端电性连接二极管的阳极;所述二极管的阴极电性连接负载并向负载传输输出电压;所述第一电容的第一端电性连二极管的阴极,第二端接地;所述第一场效应管的漏极电性连接电感的第二端,栅极电性连接控制模块的输出端,源极电性连接压降侦测模块的输入端;所述第一电压转换单元的输入端电性连接二极管的阴极,输出端电性连接控制模块的第一输入端;所述压降侦测模块的输出端电性连接参考电压调整模块的第一输入端;所述参考电压调整模块的第二输入端接入原始参考电压,输出端电性连接控制模块的第二输入端;

  所述第一电压转换单元用于对输出电压进行转换得到对应的第一电压并输出至控制模块的第一输入端;

  所述压降侦测模块用于获取流经第一场效应管的电流,并对该电流进行转换得到对应的第二电压并输出至参考电压调整模块的第一输入端;

  所述参考电压调整模块用于将原始参考电压与第二电压进行求和得到调整后的参考电压并输出至控制模块的第二输入端;

  所述控制模块用于在其第二输入端与第一输入端的电压差值大于预设的标准差值时输出对应的控制信号控制第一场效应管在完成一次导通及截止的时段内导通时长与截止时长的比值增加,使输出电压的电压值增加,直至控制模块的第二输入端与第一输入端的电压差值等于预设的标准差值,控制模块输出对应的控制信号控制第一场效应管在完成一次导通及截止的时段内导通时长与截止时长的比值保持不变。

  所述第一电压转换单元包括第一电阻及第二电阻,所述第一电阻的第一端电性连接二极管的阴极,第二端电性连接第二电阻的第一端,第二电阻的第二端接地;所述第一电阻的第一端及第二端分别为所述第一电压转换单元的输入端及输出端;

  所述压降侦测模块包括第三电阻、电流运算放大器及第二电压转换单元;所述第三电阻的第一端电性连接所述第一场效应管的源极,第二端接地;所述电流运算放大器的同相输入端及反相输入端分别电性连接第三电阻的第一端及第二端,输出端电性连接第二电压转换单元的输入端;所述第二电压转换单元的输出端电性连接参考电压调整模块的第一输入端;所述压降侦测模块的输入端及输出端分别为第三电阻的第一端及第二电压转换单元的输出端;

  所述控制模块包括误差放大器、pwm控制器及驱动单元;所述误差放大器的同相输入端电性连接参考电压调整模块的输出端,反相输入端电性连接第一电压转换单元的输出端,输出端电性连接pwm控制器的输入端;所述pwm控制器的输出端电性连接驱动单元的输入端;所述驱动单元的输出端电性连接第一场效应管的栅极;所述控制模块的第一输入端为误差放大器的反相输入端,第二输入端为误差放大器的同相输入端,输出端为驱动单元的输出端;

  所述电流运算放大器用于获取第三电阻两头的电压差并输出至第二电压转换单元;

  所述第二电压转换单元用于将第三电阻两头的电压差及一预设的转换系数相乘产生第二电压并输出至参考电压调整模块的第一输入端;

  所述误差放大器用于根据其同相输入端与反向输入端的电压差值,产生相应的控制电压并输出至pwm控制器;

  所述驱动单元用于在pwm控制器输出的脉冲信号为高电位时控制第一场效应管导通,为低电位时控制第一场效应管截止;

  当误差放大器的同相输入端与反向输入端的电压差值大于预设的标准差值时,所述误差放大器输出相应的控制电压控制pwm控制器改变其输出的脉冲信号的占空比,使第一场效应管在脉冲信号的一个周期内导通的时长增加,从而使输出电压增加,直至误差放大器的同相输入端与反向输入端的电压差值为预设的标准差值,误差放大器输出相应的控制电压控制pwm控制器保持其输出的脉冲信号的占空比不变。

  所述预设的标准差值为其中,所述vo为预设的输出电压标准值,r1为第一电阻的电阻值,r2为第二电阻的电阻值,vref为原始参考电压。

  所述转换系数为其中,r3为第三电阻的电阻值,r为所述直流升压电路的输出阻抗加直流升压电路与负载之间的走线阻抗。

  所述驱动单元包括第二n型场效应管及第三p型场效应管,所述第二n型场效应管的栅极电性连接pwm控制器的输出端,源极接入供电电压,漏极电性连接第三p型场效应管的漏极;所述第三p型场效应管的栅极电性连接pwm控制器的输出端,漏极电性连接第一场效应管的栅极,源极接地;

  所述直流升压电路还包括第二电容及第三电容;所述第二电容的第一端电性连接电感的第一端,第二端接地;所述第三电容的第一端电性连接二极管的阴极,第二端电性连接第一电压转换单元的输出端。

  所述直流升压电路还包括与所述参考电压调整模块的第二输入端电性连接的带隙基准电压单元,所述原始参考电压由所述带隙基准电压单元提供。

  第一电压转换单元对输出电压进行转换得到对应的第一电压并输出至控制模块的第一输入端;

  压降侦测模块获取流经第一场效应管的电流,并对该电流进行转换得到对应的第二电压并输出至参考电压调整模块的第一输入端;

  参考电压调整模块将原始参考电压与第二电压进行求和得到调整后的参考电压并输出至控制模块的第二输入端;

  当控制模块的第二输入端与第一输入端的电压差值大于预设的标准差值时,控制模块输出对应的控制信号控制第一场效应管在完成一次导通及截止的时段内导通时长与截止时长的比值增加,使输出电压的电压值增加;

  当控制模块的第二输入端与第一输入端的电压差值等于预设的标准差值时,控制模块输出对应的控制信号控制第一场效应管在完成一次导通及截止的时段内导通时长与截止时长的比值保持不变。

  本发明的有益效果:本发明提供的一种直流升压电路包括电感、二极管、第一电容、第一场效应管、第一电压转换单元、压降侦测模块、参考电压调整模块和控制模块。接入负载后,压降侦测模块获取流过二极管的电流并输出对应的第二电压至参考电压调整模块,使得参考电压调整模块输出的电压大于原始参考电压,控制模块此时控制第一场效应管在完成一次导通及截止的时段内导通时长与截止时长的比值增加使输出电压的电压值增加,从而补偿了由于阻抗导致的输出电压的压降,保证输出电压的电压准位稳定。本发明提供的一种直流升压方法能够对因阻抗的存在导致的直流升压电路的输出电压的压降进行补偿,保证输出电压的电压准位稳定。

  为了能更进一步了解本发明的特征和技术内容,请参阅以下有关本发明的详细说明与附图,然而附图仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限制。

  为更进一步阐述本发明所采取的技术方法及其效果,以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。

  请参阅图2,本发明提供的一种直流升压电路包括电感l1、二极管d1、第一电容c1、第一场效应管q1、第一电压转换单元10、压降侦测模块20、参考电压调整模块30和控制模块40。

  所述电感l1的第一端接入输入电压vin,第二端电性连接二极管d1的阳极。所述二极管d1的阴极电性连接负载2并向负载2传输输出电压vout。所述第一电容c1的第一端电性连二极管d1的阴极,第二端接地。所述第一场效应管q1的漏极电性连接电感l1的第二端,栅极电性连接控制模块40的输出端,源极电性连接压降侦测模块20的输入端。所述第一电压转换单元10的输入端电性连接二极管d1的阴极,输出端电性连接控制模块40的第一输入端。所述压降侦测模块20的输出端电性连接参考电压调整模块30的第一输入端。所述参考电压调整模块30的第二输入端接入原始参考电压vref,输出端电性连接控制模块40的第二输入端。

  具体地,所述第一电压转换单元10用于对输出电压vout进行转换得到对应的第一电压并输出至控制模块40的第一输入端。所述压降侦测模块20用于获取流经第一场效应管q1的电流,并对该电流进行转换得到对应的第二电压vs’并输出至参考电压调整模块30的第一输入端。所述参考电压调整模块30用于将原始参考电压vref与第二电压vs’进行求和得到调整后的参考电压vref’并输出至控制模块40的第二输入端。所述控制模块40用于在其第二输入端与第一输入端的电压差值大于预设的标准差值时输出对应的控制信号控制第一场效应管q1在完成一次导通及截止的时段内导通时长与截止时长的比值增加,使输出电压vout的电压值增加,直至控制模块40的第二输入端与第一输入端的电压差值等于预设的标准差值,控制模块40输出对应的控制信号控制第一场效应管q1在完成一次导通及截止的时段内导通时长与截止时长的比值保持不变。

  具体地,请参阅图2,在本发明的优选实施例中,所述第一电压转换单元10包括第一电阻r1及第二电阻r2,所述第一电阻r1的第一端电性连接二极管d1的阴极,第二端电性连接第二电阻r2的第一端,第二电阻r2的第二端接地。所述第一电阻r1的第一端及第二端分别为所述第一电压转换单元10的输入端及输出端。

  所述压降侦测模块20包括第三电阻r3、电流运算放大器21及第二电压转换单元22。所述第三电阻r3的第一端电性连接所述第一场效应管q1的源极,第二端接地。所述电流运算放大器21的同相输入端及反相输入端分别电性连接第三电阻r3的第一端及第二端,输出端电性连接第二电压转换单元22的输入端;所述第二电压转换单元22的输出端电性连接参考电压调整模块30的第一输入端。所述压降侦测模块20的输入端及输出端分别为第三电阻r3的第一端及第二电压转换单元22的输出端。

  所述控制模块40包括误差放大器41、pwm控制器42及驱动单元43。所述误差放大器41的同相输入端电性连接参考电压调整模块30的输出端,反相输入端电性连接第一电压转换单元10的输出端,输出端电性连接pwm控制器42的输入端。所述pwm控制器42的输出端电性连接驱动单元43的输入端。所述驱动单元43的输出端电性连接第一场效应管q1的栅极。所述控制模块40的第一输入端为误差放大器41的反相输入端,第二输入端为误差放大器41的同相输入端,输出端为驱动单元43的输出端。

  所述电流运算放大器21用于获取第三电阻r3两端的电压差vs并输出至第二电压转换单元22。所述第二电压转换单元22用于将第三电阻r3两端的电压差vs及一预设的转换系数相乘产生第二电压vs’并输出至参考电压调整模块30的第一输入端。所述参考电压调整模块30为电压加法器。所述误差放大器41用于根据其同相输入端与反向输入端的电压差值,产生相应的控制电压并输出至pwm控制器42。所述pwm控制器42用于受控制电压vc控制向驱动单元43输出脉冲信号。所述驱动单元43用于在pwm控制器42输出的脉冲信号为高电位时控制第一场效应管q1导通,为低电位时控制第一场效应管q1截止。

  进一步地,当误差放大器41的同相输入端与反向输入端的电压差值大于预设的标准差值时,所述误差放大器41输出相应的控制电压vc控制pwm控制器42改变其输出的脉冲信号的占空比,使第一场效应管q1在脉冲信号的一个周期内导通的时长增加,从而使输出电压vout增加,直至误差放大器41的同相输入端与反向输入端的电压差值为预设的标准差值,误差放大器41输出相应的控制电压vc控制pwm控制器42保持其输出的脉冲信号的占空比不变。

  具体地,在图2所示的实施例中,所述预设的标准差值为其中,所述vo为预设的输出电压标准值,r1为第一电阻r1的电阻值,r2为第二电阻r2的电阻值,vref为原始参考电压。

  具体地,请参阅图2,在本发明的优选实施例中,所述二极管d1为肖特基二极管。

  具体地,请参阅图2,在本发明的优选实施例中,所述驱动单元43包括第二n型场效应管q2及第三p型场效应管q3,所述第二n型场效应管q2的栅极电性连接pwm控制器42的输出端,源极接入供电电压vcc,漏极电性连接第三p型场效应管q3的漏极;所述第三p型场效应管q3的栅极电性连接pwm控制器42的输出端,漏极电性连接第一场效应管q1的栅极,源极接地。所述第一场效应管q1为n型场效应管。从而在pwm控制器42输出的脉冲信号为高电位时控制第一场效应管q1导通,为低电位时控制第一场效应管q1截止。

  具体地,所述输出电压vout可当作电源正电压应用于oled显示器中,也即本发明的直流升压电路能作为用于输出电源正电压的直流升压电路,此时,所述负载2可以为oled显示器的像素驱动电路。

  具体地,所述转换系数为其中,r3为第三电阻r3的电阻值,r为所述直流升压电路的输出阻抗加直流升压电路与负载2之间的走线阻抗。

  具体地,请参阅图2,在本发明的优选实施例中,所述直流升压电路还包括第二电容c2及第三电容c3。所述第二电容c2的第一端电性连接电感l1的第一端,第二端接地。所述第三电容c3的第一端电性连接二极管d1的阴极,第二端电性连接第一电压转换单元10的输出端也即第一电阻r1的第二端。

  具体地,请参阅图2,在本发明的优选实施例中,所述直流升压电路还包括与所述参考电压调整模块30的第二输入端电性连接的带隙基准电压单元70,所述原始参考电压vref由所述带隙基准电压单元70提供。

  当本发明的直流升压电路不连接任何负载时,负载电流为0,此时二极管d1的阴极输出的输出电压是为未经过压降的输出电压,预设该未经过压降的输出电压为输出电压标准值vo,此时,第一电压转换单元10的输出端输出的第一电压也即第一电阻r1的第二端的电压为该第一电压输出至控制模块40的第一输入端也即误差放大器41的反相输入端,而控制模块40的第二输入端也即误差放大器41的同相输入端此时的电压为vref。当本发明的直流升压电路与负载2连接后,连接走线上会存在走线阻抗,并且直流升压电路也具有输出阻抗,这导致二极管d1的阴极输出的输出电压vout输出至负载2后会产生压降,同时该压降随着负载电流的增加持续不断的增加,需要对其进行补偿,由于流过第一场效应管q1的电流与负载电流接近,压降侦测模块20能利用第三电阻r3对流过第一场效应管q1的电流即负载电流进行获取,并利用电流运算放大器21获取第三电阻r3两端的电压差vs,该电压差vs为r3×io,其中io为负载电流,而后输出至第二电压转换单元22,并通过第二电压转换单元22将第三电阻r3两端的电压差vs与预设的转换系数相乘产生第二电压vs’,该第二电压vs’为r3×io×之后将该第二电压vs’输出至参考电压调整模块30,参考电压调整模块30将原始参考电压vref与第二电压vs’相加后得到修正后的参考电压vref’,该修正后的参考电压之后将该修正后的参考电压vref’输出至控制模块40的第二输入端也即误差放大器41的同相输入端,此时,由于还未对输出电压vout做调整,因此误差放大器41的反相输入端的电压仍为未接负载时的同相输入端的电压为其同相输入端与反相输入端之间的电压差值为大于误差放大器41输出相应的控制电压vc至pwm控制器42,控制所述pwm控制器42改变其输出至驱动单元43的脉冲信号的占空比,使驱动单元43控制第一场效应管q1在脉冲信号的一个周期内导通的时长增加,输出电压vout增大,第一电压转换单元10的输出端也即第一电阻r1的第二端的电压增大,直至误差放大器41的同相输入端与反向输入端的电压差值再次等于误差放大器41输出相应的控制电压vc至pwm控制器42控制所述pwm控制器42保持其输出的脉冲信号的占空比不变,此时,第一电压也即第一电阻r1第二端的电压也即误差放大器41的反相输入端的电压变为了输出电压vout变为了也即输出电压vout与输出电压标准值vo的差值为io×r,为直流升压电路的输出阻抗加直流升压电路与负载2之间的走线阻抗之和与负载电流的乘积,也即为输出电压vout因阻抗所产生的压降的值,通过这一种方式,对阻抗的存在导致的直流升压电路的输出电压的压降进行补偿,保证输出电压的电压准位稳定,将该直流升压电路应用于oled显示器中用于为像素驱动电路提供电源正电压时,不论显示画面的负载的大小如何,其输出的电源正电压均保持稳定的值,能够提升oled显示器的显示质量。

  请参阅图3,并结合图2,基于同一发明构思,本发明还提供一种直流升压方法,应用于上述的直流升压电路,包括如下步骤:

  步骤s1、第一电压转换单元10对输出电压vout进行转换得到对应的第一电压并输出至控制模块40的第一输入端。

  具体地,所述步骤s1中,第一电阻r1的第二端的电压作为第一电压输出至控制模块40的第一输入端也即误差放大器41的反相输入端。

  步骤s2、压降侦测模块20获取流经第一场效应管q1的电流,并对该电流进行转换得到对应的第二电压vs’并输出至参考电压调整模块30的第一输入端。

  具体地,所述步骤s2中,压降侦测模块20利用第三电阻r3对流过第一场效应管q1的电流即负载电流进行获取,并利用电流运算放大器21获取第三电阻r3两端的电压差vs,该电压差vs为r3×io,其中io为负载电流,而后输出至第二电压转换单元22,并通过第二电压转换单元22将第三电阻r3两端的电压差vs与预设的转换系数相乘产生第二电压vs’,该第二电压vs’为之后将该第二电压vs’输出至参考电压调整模块30。

  步骤s3、参考电压调整模块30将原始参考电压vref与第二电压vs’进行求和得到调整后的参考电压vref’并输出至控制模块40的第二输入端。

  步骤s4、当控制模块40的第二输入端与第一输入端的电压差值大于预设的标准差值时,控制模块40输出对应的控制信号控制第一场效应管q1在完成一次导通及截止的时段内导通时长与截止时长的比值增加,使输出电压vout的电压值增加。

  具体地,当该直流升压电路与负载2连接后,连接走线上会存在走线阻抗,并且直流升压电路也具有输出阻抗,这导致二极管d1的阴极输出的输出电压vout输出至负载2后会产生压降,且此时对应产生负载电流,并且有与负载电流相同的电流流过第一场效应管q1,使得第二电压vs’的值大于零,进而使得参考电压调整模块30将原始参考电压vref与第二电压vs’相加后得到修正后的参考电压vref’的值与未接负载2时第一电阻r1的第二端的电压的差值大于预设的标准差值也即此时控制模块40的第二输入端与第一输端之间的电压差值也即误差放大器41的同相输入端与反相输入端之间的电压差值大于预设的标准差值此时,误差放大器41输出相应的控制电压vc至pwm控制器42,控制所述pwm控制器42改变其输出至驱动单元43的脉冲信号的占空比,使驱动单元43控制第一场效应管q1在脉冲信号的一个周期内导通的时长增加,输出电压vout增大,第一电压转换单元10的输出端也即第一电阻r1的第二端的电压增大。

  步骤s5、当控制模块40的第二输入端与第一输入端的电压差值等于预设的标准差值时,控制模块40输出对应的控制信号控制第一场效应管q1在完成一次导通及截止的时段内导通时长与截止时长的比值保持不变。

  具体地,当进行完步骤s4后,输出电压vout增大,第一电压转换单元10的输出端也即第一电阻r1的第二端的电压增大,直至误差放大器41的同相输入端与反向输入端的电压差值再次等于进行步骤s5,误差放大器41输出相应的控制电压vc至pwm控制器42控制所述pwm控制器42保持其输出的脉冲信号的占空比不变,此时,第一电压也即第一电阻r1第二端的电压也即误差放大器41的反相输入端的电压变为了输出电压vout变为了也即输出电压vout与输出电压标准值vo的差值为io×r,为直流升压电路的输出阻抗加直流升压电路与负载2之间的走线阻抗之和与负载电流的乘积,也即为输出电压vout因阻抗所产生的压降的值,通过这样的形式,对阻抗的存在导致的直流升压电路的输出电压的压降进行补偿,保证输出电压的电压准位稳定,应用于oled显示器中用于为像素驱动电路提供电源正电压时,不论显示画面的负载的大小如何,直流升压电路输出的电源正电压均保持稳定的值,能够提升oled显示器的显示质量。

  综上所述,本发明的直流升压电路包括电感、二极管、第一电容、第一场效应管、第一电压转换单元、压降侦测模块、参考电压调整模块和控制模块。接入负载后,压降侦测模块获取流过二极管的电流并输出对应的第二电压至参考电压调整模块,使得参考电压调整模块输出的电压大于原始参考电压,控制模块此时控制第一场效应管在完成一次导通及截止的时段内导通时长与截止时长的比值增加使输出电压的电压值增加,从而补偿了由于阻抗导致的输出电压的压降,保证输出电压的电压准位稳定。本发明的直流升压方法能够对因阻抗的存在导致的直流升压电路的输出电压的压降进行补偿,保证输出电压的电压准位稳定。

  以上所述,对于本领域的普通技术人员来说,能够准确的通过本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形,而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。