[發明專利]提高電荷泵驅動能力的芯片控制方法

有效

• 申請號: 201910096164.1
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN111508444B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 張科;王富中;丁啟源
• 申請（專利權）人: 格科微電子（上海）有限公司
• 主分類號: G09G3/36
• 分類號: G09G3/36;H02M3/07
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種提高電荷泵驅動能力的芯片控制方法，包括：所述電荷泵包括多級升壓單元；每級升壓單元中，輸入電壓包括VIN1，VIN2，VIN3，輸出電壓VOUT=VIN1+VIN2?VIN3，飛電容的傳輸電壓為VIN1?VIN3；其中，所述輸入電壓VIN1，VIN2，VIN3是可調的，根據所需的輸出電壓VOUT配置合適的輸入電壓VIN1，VIN2，VIN3，以提高所述飛電容的傳輸電壓VIN1?VIN3，增加電荷泵驅動能力，節省芯片面積。

技術領域

本發明涉及一種提高電荷泵驅動能力的芯片控制方法。

背景技術

隨著高分辨率、全面屏等高端智能手機的日益增長, 人們對移動智能終端的顯示性能提出了越來越高的要求。因此，對手持設備的顯示驅動芯片功能和性能而言，也提出了越來越高的挑戰。

液晶顯示驅動芯片中很重要的電源管理單元電荷泵為液晶提供偏壓，對HD（高清），FHD（全高清）等高分辨率顯示而言, 屏幕TFT （薄膜晶體管）柵極驅動所需要的高/低電壓(VGH/VGL)的要求范圍，對不同的屏幕生產廠家而言，會有很大的性能要求不同。VGL電壓范圍通常是-10V~-12V左右；VGH電壓范圍通常是12V~19V左右，而最高電壓有些要求接近20V。另一方面，由于TFT的閾值電壓（VTH）會隨著溫度變化而變化，因此，低的環境溫度下，需要驅動芯片能夠輸出并提高VGH電壓來滿足VTH升高的應用需求。因此，有必要設計寬的VGH的輸出電壓范圍，以此來滿足不同的屏幕和高低溫等的應用需求。

對VGH=12~19V寬的范圍要求，在VSP/VSN的電壓為±5.5V的條件下，一般會調整VGH電壓的不同VSP倍數來實現不同電壓輸出，即在典型VGH=15V的條件下會選擇VGH=3X倍數；而在需要VGH=19V甚至更高輸出的條件下，會選擇更高倍數，比如VGH=4X倍數的輸出，以此來滿足VGH的高壓輸出要求。

圖1示出現有技術的電荷泵中升壓單元的具體結構，其中，輸入電壓包括VIN1，VIN2，VIN3，輸出電壓VOUT=VIN1+VIN2-VIN3，飛電容的傳輸電壓Cfly=VIN1-VIN3。

圖2、圖3所示的現有技術的電荷泵分別包括多個如圖1所示的升壓單元。

如圖2所示，每一級升壓單元實現2倍的升壓，經過N級后可實現2^N或者2N倍數的升壓輸出。具體的，對于第一級升壓單元，當輸入電壓VIN1=VIN2=VIN，VIN3=GND時，輸出電壓VOUT=2VIN，飛電容的傳輸電壓Cfly=VIN；對于第二級升壓單元，當輸入電壓VIN1=VIN2=2VIN，VIN3=GND時，輸出電壓VOUT=4VIN，飛電容的傳輸電壓Cfly=2VIN…因此對于VGH=4X倍數的輸出需要，則需要兩級升壓單元的電荷泵結構。

然而，這種方法對帶片外電容的方案具有一定的可行性，但是，對無片外電容的應用實現上，會有很大的缺陷。例如對于VSP/VSN的電壓為±5.5V，VGH=19V的輸出，只需要一個耐壓超過12V的片外電容（通常是片外陶瓷貼片電容）即可實現2（VSP-VSN）≈4VSP電壓。然而，片上集成電容（通常為MIM電容，MOM電容，或PIP電容）的耐壓受制造工藝的局限，通常要小于片外貼片電容，無法滿足較第二級升壓單元中飛電容的耐壓要求。于是需要采用如圖3所示的，多個片上電容（比如MIM電容）且采用不同的級聯方式，才能實現高倍數的切換輸出，以滿足19V的應用要求。