用于多通道电位转换器模组的过电流侦测器

摘要

用于多通道电位转换器模组的过电流侦测器包括了一过电流侦测电路，其感测经由多个电位转换器电路所取得的多个电流，并于其所感测的电流的其中之一大于一预定义的电流准位时，输出指示过电流发生的一指示信号。

权利要求

1.一种用于一多通道电位转换器模组的一过电流侦测器，该多通道电位转换器模组包含多个电位转换器电路，其特征在于：该过电流侦测器包含：一过电流侦测电路，其包含：

复数个电流感测单元，其中每一个都连接到该等电位转换器电路中的个别一个以感测经由该等电位转换器电路中的该个别一个所取得的一电流，并被组配来根据其所感测到的该电流来输出一感测信号；及复数个过电流判定单元，其中每一个都连接到该等电流感测单元中的个别一个以从该处接收该感测信号，并具有一输出端，以在该过电流判定单元所接收的该感测信号指示出该等电流感测单元中的该个别一个所感测到的该电流大于一预定义的电流准位时，输出一第一指示信号，其中该等过电流判定单元的该等输出端互相连接于一共同节点，且该过电流侦测电路是被组配成当该等过电流判定单元的该等输出端中的任何一个输出该第一指示信号时，输出一第二指示信号，其指示出该等电位转换器电路的其中一个有过电流发生。

2.根据权利要求1所述的过电流侦测器，其特征在于：该过电流侦测器更进一步包含：

一电压准位转变电路，其连接到该过电流侦测电路以从该处接收该第二指示信号，并被组配来降低该第二指示信号的一电压准位，以输出一第三指示信号给一电路，该电路运作在低于被该多通道电位转换器模组所提高到的电压准位的一电压准位运作，并被用来启动过电流保护。

3.根据权利要求2所述的过电流侦测器，其特征在于：该等电流感测单元中的每一个都包含：

一感测晶体管，其具有要连接到该等电位转换器电路中的个别一个以接收一触发信号的一控制端、一第一端、及要连接到该等电位转换器电路中的该个别一个的一第二端，其中该触发信号启动该电流感测单元去感测经由该等电位转换器电路中的该个别一个所取得的电流；及一电阻，其将该感测晶体管的该第一端连接到该等电位转换器电路中的该个别一个；

其中该等过电流判定单元中的每一个都包含：

一参考晶体管，其具有连接到该等电流感测单元中的该个别一个的该感测晶体管的该第一端的一控制端、要连接到一电压源的一第一端、及作为该过电流判定单元的该输出端的一第二端。

4.根据权利要求3所述的过电流侦测器，其特征在于：经由该等过电流判定单元的该等输出端的该共同节点所传送的该第一指示信号作为该第二指示信号，且该电压准位转变电路包含：一第一晶体管，其具有配置来接收一第一电压的一控制端、连接到该等过电流判定单元的该等输出端的该共同节点以从该处接收该第二指示信号的一第一端、及一第二端；及一第二晶体管，其具有配置来接收小于该第一电压的一第二电压的一控制端、连接到该第一晶体管的该第二端的一第一端、及要连接到一电流源并配置来输出该第三指示信号的一第二端。

5.根据权利要求3所述的过电流侦测器，其特征在于：该过电流侦测电路包含一比较器电路，其具有个别为该等过电流判定单元的该等参考晶体管的该等控制端的复数个第一输入端、配置来接收一参考电压的一第二输入端、及该第二指示信号输出所在的一输出端，该比较器电路被组配来根据在其该等第一输入端中的每一个的一电压与在其该第二输入端的该参考电压之间的比较来产生该第二指示信号。

6.根据权利要求5所述的过电流侦测器，其特征在于：该比较器电路包含该等过电流判定单元，及一子比较器电路，该子比较器电路具有连接到该等过电流判定单元的该等输出端的该共同节点的一输入端，并具有该比较器电路的该第二输入端与该输出端，其中该等过电流判定单元中的任意一个的该参考晶体管协同该子比较器电路形成一比较器，该比较器将在该参考晶体管的该控制端的一电压与在该比较器电路的该第二输入端的该电压作比较。

7.根据权利要求6所述的过电流侦测器，其特征在于：该过电流侦测器更进一步包含：

一可变电阻，其具有要被连接到该电压源的一第一端、及连接到该比较器电路的该第二输入端并要被连接到一电流源的一第二端。

8.根据权利要求5所述的过电流侦测器，其特征在于，该电压准位转变电路包含：

一第一晶体管，其包含连接到该比较器电路的该输出端以从该处接收该第二指示信号的一控制端、要连接到一第一电流源的一第一端、和一第二端；及一第二晶体管，其具有配置来接收一预定电压的一控制端、连接到该第一晶体管的该第二端的一第一端、以及要连接到一第二电流源并输出该第三指示信号的一第二端。

说明书

用于多通道电位转换器模组的过电流侦测器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种过电流侦测器，特别是相关于一用于多通道电位转换器模组的过电流侦测器。

背景技术

[0002] 在薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)的显示面板中，薄膜晶体管是由远高于普遍用在集成电路芯片的电压准位的一闸极电压所驱动(例如，30伏特相对于3.3伏特)。因此，用于薄膜晶体管显示面板的控制器会需要一电位转换器模组来将其所发送的讯号转换到较高的电压准位，以驱动薄膜晶体管的运作。该电位转换器模组可能是一种多通道的电位转换器模组，其包含了给在显示面板不同部分中的薄膜晶体管所用的多个电位转换器电路。

[0003] 图1说明了用于多通道电位转换器模组的过电流侦测器之一种现有设计，其包括了多个电位转换器暨过电流侦测电路LO[1]-LO[N]。每一个电位转换器暨过电流侦测电路LO[1]-LO[N]都包括了一电位转换器电路1及一过电流侦测电路2。过电流侦测电路2包括了一电流感测单元21及一电压准位转变单元22(一种高压转低压电路)。电流感测单元21使用一晶体管211及一电阻212来感测经由电位转换器电路1所取得的电流，而电压准位转变单元22使用了两个晶体管221、222以在过电流发生于对应的电位转换器电路1时输出一过电流指示信号，其位于一相关于过电流保护(overcurrent protection，OCP，例如将显示面板强制关机，或其他任何现有用于过电流保护的机制)的控制逻辑电路所需要的电压准位。然而，在电位转换器暨过电流侦测电路LO[1]-LO[N]的过电流侦测电路2中相同电子组件(如晶体管、电流源等等)之间的不匹配可能会导致用于电位转换器暨过电流侦测电路LO[1]-LO[N]的该等电位转换器电路1的过电流准位(其用来判定过电流的发生与否)之间的不匹配。此外，在图1中，因为需要在高偏压下运作，晶体管211,221,222中的每一个都是一横向扩散金氧半场效晶体管(laterally diffused metal-oxide semiconductor，LDMOS)，因此该等过电流侦测电路2需要3N个LDMOS。由于LDMOS所占的布局面积大于一般的金氧半场效晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，MOSFET)，其所需的LDMOS之数量会占据很大的布局面积。此外，LDMOS相较于一般的MOSFET在组件特性上有着较大的不匹配，因此电位转换器暨过电流侦测电路LO[1]-LO[N]之间的过电流准位可能会不相同。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种用于多通道电位转换器模组的一过电流侦测器。该过电流侦测器可改善先前技术的至少一个缺点。

[0005] 依照本揭示，该过电流侦测器包含一过电流侦测电路。该过电流侦测电路包含复数个电流感测单元及复数个过电流判定单元。复数个电流感测单元，其中该等电流感测单元中的每一个都连接到该等电位转换器电路中的个别一个以感测经由该等电位转换器电路中的该个别一个所取得的一电流，并被组配来根据其所感测到的该电流来输出一感测信号。该等过电流判定单元中的每一个都连接到该等电流感测单元中的个别一个以从该处接收该感测信号，并具有一输出端，以在该过电流判定单元所接收的该感测信号指示出该等电流感测单元中的该个别一个所感测到的该电流大于一预定义的电流准位时，输出一第一指示信号。该等过电流判定单元的该等输出端互相连接于一共同节点，且该过电流侦测电路是被组配成当该等过电流判定单元的该等输出端中的任何一个输出该第一指示信号时，输出一第二指示信号，其指示出该等电位转换器电路的其中一个有过电流发生。

附图说明

[0006] 本揭露的其他特征及优点在以下详细的实施例描述参照所附图式将会更清楚，且其中︰

[0007] 图1是说明用于一多通道电位转换器模组的过电流侦测电路的之现有设计的一方块图；

[0008] 图2是说明依照本揭示的用于一多通道电位转换器模组的过电流侦测器之第一实施例的一方块图；

[0009] 图3是示例性地说明该第一实施例的电路设计的一电路图；

[0010] 图4是说明依照本揭示的用于一多通道电位转换器模组的过电流侦测器之第二实施例的一方块图；以及

[0011] 图5是示例性地说明该第二实施例的电路设计的一电路图。

具体实施方式

[0012] 在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

[0013] 图2及图3说明依照本揭示的用于多通道电位转换器模组的过电流侦测器3之第一实施例。该多通道电位转换器模组包括了多个电位转换器电路LS[1]-LS[N]。在此实施例中，该多通道电位转换器模组是用于一薄膜晶体管的显示面板(图未示)，但本揭示不限于此。该等电位转换器电路LS[1]-LS[N]中的每一个从显示面板的一时序控制器(图未示)接收一触发信号，并把该触发信号转换到较高的电压准位(例如，从3.3伏特转换到30伏特)以让薄膜晶体管电路(图未示)使用。该等电位转换器电路LS[1]-LS[N]中的每一个都包含一驱动晶体管MP，其具有接收该已转换之触发信号的一控制端、连接到一电压源VGH(其例如提供30伏特的电压)的一第一端，及连接到一个别负载(例如在该显示面板上基于薄膜晶体管的移位寄存器)的一第二端。当已转换之触发信号被提供到该驱动晶体管MP时，驱动晶体管MP允许电流经由其本身从电压源VGH流到负载，以驱动该负载。需注意在图3中所示例的电路是用来将在逻辑高位的触发信号转换到一更高的电压准位，而依照本揭示的多通道电位转换器模组还可包含另一电路，其具有与图3所示的类似结构，以将在逻辑低位的触发信号转换到一更低的电压准位。

[0014] 过电流侦测器3包含一过电流侦测电路31及一电压准位转变电路32。过电流侦测电路31包含复数个电流感测单元CS[1]-CS[N]，及复数个过电流判定单元OCD[1]-OCD[N]。

[0015] 电流感测单元CS[1]-CS[N]中的每一个连接到电位转换器电路LS[1]-LS[N]中的个别一个，以感测经由电位转换器电路LS[1]-LS[N]中该个别一个所取得的一电流，并根据其所感测到的电流产生一感测信号。过电流判定单元OCD[1]-OCD[N]中的每一个连接到电流感测单元CS[1]-CS[N]中的个别一个以从该处接收感测信号，并具有一输出端，该输出端在该过电流判定单元所接收的感测信号指示出该等电流感测单元CS[1]-CS[N]里所对应者感测到的电流大于一预定义的电流准位时，输出一第一指示信号。该等过电流判定单元OCD[1]-OCD[N]的该等输出端互相连接于一共同节点，且过电流侦测电路31是被组配成当任何一个过电流判定单元OCD[1]-OCD[N]的输出端输出第一指示信号时，输出一第二指示信号，其指示出该等电位转换器电路LS[1]-LS[N]的其中一个(或多个)有过电流发生。

[0016] 在此实施例中，电流感测单元CS[1]-CS[N]中的每一个包含一感测晶体管MS及一电阻RS。感测晶体管MS具有一控制端、一第一端、及一第二端；感测晶体管MS的控制端连接到该等电位转换器电路LS[1]-LS[N]中所对应者的驱动晶体管MP的控制端，而感测晶体管MS的第二端电连接到该等电位转换器电路LS[1]-LS[N]中所对应者的驱动晶体管MP的第二端。电阻RS将感测晶体管MS的第一端连接到电位转换器电路LS[1]-LS[N]中所对应者的该驱动晶体管MP的该第一端(也就是连接到该电压源VGH)。对于电流感测单元CS[1]-CS[N]中的每一个，流过感测晶体管MS的电流会反映流过电位转换器电路LS[1]-LS[N]中所对应者的驱动晶体管MP的电流，因而达到感测经由电位转换器电路LS[1]-LS[N]中所对应者所取得的电流的目的。

[0017] 在此实施例中，过电流判定单元OCD[1]-OCD[N]中的每一个包含一参考晶体管Mref，其具有一控制端、一第一端、及一第二端；参考晶体管Mref的控制端连接到电流感测单元CS[1]-CS[N]中所对应者的感测晶体管MS的第一端，参考晶体管Mref的第一端连接到电压源VGH，而参考晶体管Mref的第二端作为该过电流判定单元OCD[1]-OCD[N]的输出端。在此实施例中，是由透过该等过电流判定单元OCD[1]-OCD[N]的输出端的共同节点所传递的该第一指示信号作为第二指示信号。需注意参考晶体管Mref是使用一般的MOSFET来实施，以最小化相关的布局面积。

[0018] 电压准位转变电路32连接到过电流侦测电路31以从该处接收该第二指示信号，并被组配用来降低第二指示信号的电压准位以输出一第三指示信号到一控制逻辑电路5；控制逻辑电路5是使用一般MOSFET来实施的，其操作在低于被该多通道电位转换器模组所提高到并被薄膜晶体管电路所使用的电压准位(例如30伏特)的一电压准位(例如3.3伏特)并被用来启动过电流保护。

[0019] 在此实施例中，电压准位转变电路32包含一第一晶体管321、一第二晶体管322、及一电流源I1。第一晶体管321具有配置来接收一第一电压VREG_H(例如为25伏特)的一控制端、连接到该等过电流判定单元OCD[1]-OCD[N]的输出端的共同节点以从该处接收第二指示信号的一第一端、及一第二端。第二晶体管322具有配置来接收小于该第一电压VREG_H的一第二电压VCC(例如为3.3伏特，用于控制逻辑电路5的逻辑高位电压)的一控制端、连接到第一晶体管321的第二端的一第一端、及配置来输出第三指示信号的一第二端。电流源I1连接在第二晶体管322的第二端与地之间，并允许一预定大小的电流流过。

[0020] 在第一实施例的一示例性实施态样中，触发信号可一次只被提供给电位转换器电路LS[1]-LS[N]的其中一个，因此一次只会有一个电流感测单元CS[1]-CS[N]执行电流感测。对于电流感测单元CS[1]-CS[N]中的每一个以及过电流判定单元OCD[1]-OCD[N]中的所对应者，当经由电位转换器电路LS[1]-LS[N]中的所对应者所取得的电流大于该预定义的电流准位时，流过电阻RS及感测晶体管MS的电流会大到让在参考晶体管Mref的控制端的电压造成流过晶体管Mref、321、322的电流(也就是该第一/第二指示信号)大于流过电流源I1的电流，且第三指示信号被生成在电压准位转变电路32的第二晶体管322的第二端(例如为用于该控制逻辑电路5的一逻辑高位电压)，因而触发控制逻辑电路5启动过电流保护，其中该预定义的电流准位是以相关于电阻RS、晶体管MS、及晶体管Mref的多个参数(例如电阻RS的阻抗、晶体管MS的W/L比例、晶体管Mref的临界电压等等)所共同决定的。

[0021] 需注意此实施例中，为了耐受高电压应力，晶体管321、322中的每一个都是LDMOS。晶体管322被用来造成从高电压准位到低电压准位的转变。晶体管321协同晶体管322来耐受晶体管322的第二端与该等过电流判定单元OCD[1]-OCD[N]的输出端的共同节点之间的大电压，以保护该等过电流判定单元OCD[1]-OCD[N]的参考晶体管Mref以及控制逻辑电路5免于高电压。

[0022] 因此，过电流侦测器3使用了总共(N+2)个LDMOS(包括N个感测晶体管MS，以及晶体管321、322)，其少于使用了3N个LDMOS的如图1所示的过电流侦测电路的现有设计。若N＝10，用在此实施例中的LDMOS的数量会大幅下降到过电流侦测电路的该现有设计中LDMOS的数量的40％。此外，因该等参考晶体管Mref是使用相较于LDMOS在组件特性上具有较少不匹配的一般MOSFET来实施，并共享相同的电流源I1，电位转换器电路LS[1]-LS[N]之间过电流准位的不匹配可因而被降低。

[0023] 图4和图5说明依照本揭示的用于多通道电位转换器模组的过电流侦测器3’之第二实施例。需注意在图5中所示例的电路是用来将在逻辑高位的触发信号转换到一更高的电压准位，而依照本揭示的多通道电位转换器模组还可包含另一电路，其具有与图5所示的类似结构，以将在逻辑低位的触发信号转换到一更低的电压准位。过电流侦测器3’包含一过电流侦测电路33、一参考电压产生电路34及一电压准位转变电路35。过电流侦测电路33包含如第一实施例中所述的电流感测单元CS[1]-CS[N]，以及一比较器电路330；比较器电路330是由第一实施例中所述的过电流判定单元OCD[1]-OCD[N]以及一子比较器电路331所共同形成的。比较器电路330具有个别为过电流判定单元OCD[1]-OCD[N]的参考晶体管Mref的控制端的复数个第一输入端、配置来接收一参考电压Vref的一第二输入端、及第二指示信号输出所在的一输出端。比较器电路330根据在比较器电路330的每一个第一输入端的电压与在比较器电路330的第二端的参考电压之间的比较来产生第二指示信号。在此实施例中，电流感测单元CS[1]-CS[N]与过电流判定单元OCD[1]-OCD[N]以如同在第一实施例中所描述的方式作连接，因此为了简洁其细节在此不再重复。子比较器电路331具有连接到该等过电流判定单元OCD[1]-OCD[N]的输出端的共同节点的一输入端，并具有比较器电路330的该第二输入端及该输出端。详细地说，此实施例的子比较器电路331包含两个电流源I2和I3、以及四个晶体管M1-M4。晶体管M1具有作为比较器电路330的第二输入端以接收参考电压Vref的一控制端、一第一端、以及一第二端。电流源I2连接在一电压源VGH(其例如提供30伏特的电压)与晶体管M1的第一端之间。第二晶体管M2具有连接到晶体管M1的第二端的一第一端、连接到一电压源VREG_H(其例如提供25伏特的电压)的一第二端、以及连接到其自身第一端的一控制端。晶体管M3具有连接到晶体管M2的控制端的一控制端、连接到该等过电流判定单元OCD[1]-OCD[N]的输出端的共同节点的一第一端、及连接到电压源VREG_H的一第二端。晶体管M4具有连接到晶体管M3的第一端的一控制端、作为比较器电路330的输出端的一第一端、及连接到电压源VREG_H的一第二端。电流源I3连接在电压源VGH与晶体管M4的第一端之间。任一个过电流判定单元OCD[1]-OCD[N]的参考晶体管Mref协同子比较器电路331形成一比较器，该比较器将在该参考晶体管Mref的控制端的电压与在比较器电路330的第二输入端的电压作比较。在此实施例，晶体管Mref以及晶体管M1-M4中的每一个都是一般的MOSFET，以最小化相关的布局面积。

[0024] 参考电压产生电路34包含一可变电阻341及一电流源I4。可变电阻341具有连接到电压源VGH的一第一端、及连接到比较器电路330的第二输入端的一第二端。电流源I4连接在电压源VREG_H与可变电阻341的第二端之间。参考电压Vref的大小是根据可变电阻341的阻抗以及流过可变电阻341与电流源I4的电流所决定的，因此过电流侦测器3’的过电流准位可借由改变可变电阻341及/或电流源I4的参数的手段来做调整。

[0025] 类似于第一实施例，电压准位转变电路35降低第二指示信号的电压准位，以输出一第三指示信号给控制逻辑电路5使用来进行过电流保护。电压准位转变电路35包含一第一电流源I5、一第二电流源I6、一第一晶体管351及一第二晶体管352。第一晶体管351具有连接到比较器电路330的输出端以从该处接收第二指示信号的一控制端、一第一端、及一第二端。第一电流源I5连接在电压源VGH与第一晶体管351的第一端之间。第二晶体管352具有接收一预定电压VCC(例如为3.3伏特，用于控制逻辑电路5的一逻辑高位电压)的一控制端、连接到第一晶体管351的第二端的一第一端、及输出第三指示信号的一第二端。第二电流源I6连接在第二晶体管352的第二端与地之间。

[0026] 在第二实施例的一示例性实施态样中，触发信号可一次只被提供给电位转换器电路LS[1]-LS[N]的其中一个，因此一次只会有电流感测单元CS[1]-CS[N]中的其中一个执行电流感测。对于电流感测单元CS[1]-CS[N]中的每一个以及过电流判定单元OCD[1]-OCD[N]中的所对应者，当经由电位转换器电路LS[1]-LS[N]中的所对应者所取得的电流大于该预定义的电流准位，因而在对应的参考晶体管Mref的控制端的电压低于参考电压Vref时，比较器电路330输出一逻辑低位(第二指示信号)于其输出端，造成大于经由第二电流源I6所取得的电流的一电流流过电压准位转变电路35的晶体管351、352，因此第三指示信号(例如位在用于控制逻辑电路5逻辑高位电压)生成于晶体管352的第二端，触发控制逻辑电路5去启动过电流保护。注意在此实施例中，为了耐受高电压应力，晶体管351、352中的每一个都是LDMOS。第二晶体管352用来造成从高电压准位到低电压准位的转变。第一晶体管351协同第二晶体管352以耐受第二晶体管352的第二端与第一晶体管351的第一端之间的大电压，以保护控制逻辑电路5免于高电压。因此，过电流侦测器3’使用了总共(N+2)个LDMOS(包括N个感测晶体管MS，以及晶体管351、352)，其少于使用了3N个LDMOS的如图1所示的过电流侦测电路的现有设计。在此实施例中，因该等参考晶体管Mref也是使用相较于LDMOS在组件特性上具有较少不匹配的一般MOSFET来实施，且子比较器电路331的晶体管M1是由多对电流感测单元与过电流判定单元共享，电位转换器电路LS[1]-LS[N]之间过电流准位的不匹配可因而被降低。

[0027] 综上所述，依照本揭示的用于多通道电位转换器模组的过电流侦测器3、3’的实施例包含了成对的复数个电流感测单元及复数个过电流判定单元(一电流感测单元与一过电流判定单元配成一对)，其共享相同的电压准位转变电路，以减少布局面积以及强化了用于多通道电位转换器模组的该等电位转换器电路之过电流准位的一致性。

[0028] 以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。