[发明专利]LCD驱动电路的DC/DC模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种LCD驱动电路，尤其涉及一种LCD驱动电路的DC/DC模块。

背景技术

通常，有源矩阵显示设备包括行驱动器和列驱动器，以驱动以矩阵形式布置的点（dot）。使用液晶显示器（LCD）、等离子体显示面板（PDP）和有机发光二极管显示器（OLED）作为有源矩阵显示设备。

近年来，液晶显示器（LCD）已成为更流行的平板显示器中的一种，除了其他的应用以外，所述平板显示器还可被用作电视和计算机的监视器、个人数字助理（PDA）以及移动电话。随着对LCD的改善的研究的继续，已经开拓了制造LCD装置的各种新方法，其中一个重要的领域就是对液晶显示的驱动电路的改进。

目前LCD驱动电路的输入电压通常为12V，然后通过DC/DC模块/架构将输入电压转换成LCD显示所需要的各种电压值。现在LCD显示所需要的电压有液晶驱动输出的上限电压VAA（15V左右），液晶驱动输出的下限电压VBB（接地），VDD（通常为3.3V，是诸如EEPROM的一些IC的逻辑电路的工作电压），TFT的栅极关断电压VGL（通常为-6V左右）、TFT的栅极导通电压VGH（通常为33V左）。

图1是现有技术的LCD驱动电路的DC/DC模块的示意图。参见图1，现有技术通常使用图1的DC/DC模块来进行输入电压的转换。DC/DC模块的输入电压为12V，通过DC/DC模块将输入电压转换成LCD显示所需的各种电压。

12V的输入电压通过Boost电路产生VAA，电压为15V左右。Boost变换器也称升压式变换器，是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。Boost电路的工作原理图可以参见图2，其中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM（脉宽调制）信号，信号周期为Ts，则信号频率为f＝1/Ts，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff，占空比Dy=Ton/Ts。Boost电路的最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。电感Lf在输入侧，称为升压电感。

12V的输入电压通过BUCK电路产生VDD，电压为3.3V左右。Buck变换器也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。Buck电路的工作原理图可以参见图3，其中，图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM信号，信号周期为Ts，占空比Dy=Ton/Ts。

12V的输入电压通过负电荷泵（Negative charge pump）产生-6V左右的TFT的栅极关断电压VGL，且12V的输入电压通过电荷泵（Charge pump）产生33V左右的TFT的栅极导通电压VGH。电荷泵也称为开关电容式电压变换器，是一种利用所谓的“快速”（flying）或“泵送”电容（而非电感或变压器）来储能的DC-DC(变换器)。它们能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压。其内部的FET开关阵列以一定方式控制快速电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数(0.5,2或3)倍增或降低，从而得到所需要的输出电压。这种特别的调制过程可以保证高达80%的效率。由于电路是开关工作的，电荷泵结构也会产生一定的输出纹波和EMI(电磁干扰)。电荷泵的工作原理可以参见图4，图4（a）是最简单的正电荷泵的电路原理图，图4（b）是其相应的输入输出波形。下面简单描述一下其工作原理，电压变换在两个阶段内得以实现。在第一个阶段期间，开关S1和S2关闭，而开关S3和S4断开，电容充电到其值等于输入电压，即U_C1+-U_C1-=U_C1=U_IN。在第二个阶段，开关S3和S4关闭，而S1和S2打开。因为电容两端的电压降不能立即改变，输出电压则跳变到输入电压值的两倍，即U_OUT=U_IN+U_C1=2U_IN，使用这种方法可以实现电压的倍压，通常开关信号的占空比为50％时，能产生最佳的电荷转移效率。当然，这只是一种简单的计算过程，实际输出电压并非2U_IN。负电荷泵的原理类似，在此不再叙述。

现有技术的DC/DC架构的缺陷是：需要Boost做升压，结构复杂，硬件成本较高。另外，随着面板尺寸的加大，以及GOA等架构，要求栅极的关断电压的输出能力够强，而现有技术的负电荷泵（Negative charge pump）是靠电容实现电压转换的，带载能力较弱，只能维持150mA的输出。

发明内容