电源供应系统及方法与流程

本发明涉及一种电源供应系统及方法，尤其涉及一种可用于电路装置的电源供应系统及方法。

背景技术：

液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)具有外型轻薄、低辐射、体积小及低耗能等优点，其广泛地应用于笔记本电脑或平面电视等电子产品上。因此，液晶显示器已逐渐取代传统的阴极射线管显示器(cathode ray tube display)成为市场主流，其中，又以主动矩阵薄膜晶体管液晶显示器(active matrix TFT LCD)最受欢迎。简单来说，主动矩阵薄膜晶体管液晶显示器的驱动系统是由一时序控制器(timing controller)、源极驱动器(source driver)以及栅极驱动器(gate driver)所构成。源极驱动器及栅极驱动器分别控制数据线(data line)及扫描线(scan line)，其在面板上相互交叉形成电路单元矩阵，而每个电路单元(cell)包含液晶分子及晶体管。液晶显示器的显示原理是栅极驱动器先将扫描信号送到晶体管的栅极，使晶体管导通，同时源极驱动器将时序控制器送来的数据转换成输出电压后，将输出电压送到晶体管的源极，此时液晶一端的电压会等于晶体管漏极的电压，并根据漏极电压改变液晶分子的倾斜角度，进而改变透光率达到显示不同颜色的目的。

随着技术的演进，液晶显示器的尺寸逐渐上升，分辨率也逐渐提高。当液晶显示器的尺寸增加时，用于驱动显示面板的驱动装置中驱动组件(如源极驱动器中用来驱动数据线的放大器或缓冲器)的数目也随之上升，其中，驱动组件往往布局为一行，以分别驱动相对应的数据线或扫描线，其布局长度取决于面板的尺寸。此外，用于提供电源的电源供应器通常会被布置在同一块，再利用导线提供电源给驱动装置中的驱动组件。然而，当驱动装置中的驱动组件数量增多且/或整体布局的长度增加时，用于提供电源的导线也随之而增长，导线上的阻抗将会造成可观的压降，影响位于末端的驱动组件的驱动能力及反应速率，可能造成末端数据线的电压操作范围受限且需要更长的充电时间。鉴于此，实有必要提出一种电源供应系统及方法，来改善末端驱动组件的效率。

技术实现要素：

因此，本发明的主要目的即在于提供一种电源供应系统及方法，其可在电源线路末端的电压过低时，另外开启一辅助电源来供电，以提升末端驱动组件的驱动能力及反应速率。

本发明公开了一种电源供应系统，用于一电路装置，该电源供应系统包含一电源供应单元、一开关单元及一电位侦测单元。该电源供应单元通过一电源线路耦接于该电路装置，用来通过该电源线路供应一原始电源给该电路装置，其中，该电源线路通过多个接点耦接于该电路装置。该开关单元靠近该多个接点中的一接点，并通过该电源线路耦接于该电路装置。该电位侦测单元耦接于该电路装置及该开关单元，用来侦测该接点的一电压，并在侦测到该接点的该电压低于一第一临界值时，控制该开关单元导通，使该电路装置通过该开关单元接收一辅助电源。

本发明还公开了一种用于一电路装置的电源供应方法。该电源供应方法包含通过一电源线路供应一原始电源给该电路装置，其中，该电源线路通过多个接点耦接于该电路装置；侦测该多个接点中的一接点的一电压；以及在侦测到该接点的该电压低于一临界值时，控制耦接于该电路装置的一开关单元导通，使该电路装置通过该开关单元接收一辅助电源。

附图说明

图1为一液晶显示器的示意图。

图2A为电源线路末端的电源及显示信号的波形示意图。

图2B为电源线路近端的电源及显示信号的波形示意图。

图3为本发明实施例一电源供应系统的示意图。

图4为本发明实施例另一电源供应系统的示意图。

图5为本发明实施例又一电源供应系统的示意图。

图6为本发明实施例一电源供应流程的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10 液晶显示器

100 面板

102 源极驱动器

104 电源供应单元

D_1～D_N 驱动单元

VO 原始电源

VO_1、VO_x 电源

S_1、S_x 显示信号

30、40、50 电源供应系统

302 电路装置

304 电源供应单元

306_1、306_2 电位侦测单元

SW_1、SW_2 开关单元

VDD 输入电源

VDD1 辅助电源

CP_1～CP_N 充电泵

V_ctrl 控制电压

60 电源供应流程

600～608 步骤

具体实施方式

请参考图1，图1为一液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)10的示意图。如图1所示，液晶显示器10包含一面板100、一源极驱动器(source driver)102及一电源供应单元104，至于其它可能的组成组件或模块，如栅极驱动器(gate driver)、时序控制器(timing controller)等，可视系统需求而进行布置，在不影响本实施例的说明下，略而未示。在液晶显示器10中，源极驱动器102包含驱动单元D_1～D_N，用来驱动面板100上的数据线。由于驱动单元D_1～D_N需分别驱动相对应的数据线，因此，在电路布局(layout)上驱动单元D_1～D_N被要求沿着x轴方向进行布置。在此情形下，源极驱动器102呈现狭长型布局，其在x轴方向的长度远大于y轴方向的高度。电源供应单元104则用来供应源极驱动器102的电源，一般来说，电源供应单元104可布置在狭长型的源极驱动器102下方长边的中间点位置，通过电源线路连接源极驱动器102中所有驱动单元D_1～D_N，以通过电源线路将一原始电源VO输出到驱动单元D_1～D_N。电源供应单元104可从系统接收一输入电源VDD，并对输入电源VDD进行转换或处理，以产生原始电源VO并加以输出。为使源极驱动器102的输出电源稳定，电源供应单元104可以是一稳压器(如低压差线性稳压器，low drop-out，LDO)，用来提供稳定的原始电源VO给驱动单元D_1～D_N。

需注意的是，由于源极驱动器102是沿着x轴方向采用狭长型布局，因此电源线路需沿着x轴方向延伸。随着液晶显示器的分辨率及尺寸的提升，所需的驱动单元数量因而增加，源极驱动器的布局也更加狭长，使得电源线路的长度随之增加。在此情形下，由于电源线路上存在内阻，当电流消耗大时，电源线路末端会产生较大的电压衰退(IR drop)，而影响末端驱动单元的驱动能力。举例来说，在源极驱动器102中，位于末端的驱动单元D_1与电源供应单元104之间存在较长的距离，因此原始电源VO需通过电源线路上较大的阻抗而成为驱动单元D_1所接收的电源VO_1，此阻抗大小可能高达20奥姆。当显示信号S_1输出时，显示信号S_1的触发会瞬间吸收大量电流，此瞬间电流加上电源线路的阻抗造成电压衰退，使得电源VO_1电压瞬间下降且无法快速回升，造成显示信号S_1上升的速度变慢(其具有较长的上升时间(rising time，Tr))，显示信号S_1所能够实现的电压操作范围也因而受到限制，如图2A所示。相较之下，靠近电源供应单元104的驱动单元D_x从电源供应单元104接收到电源VO_x，对于驱动单元D_x而言，当其相对应显示信号S_x输出时，因电源VO_x通过的阻抗较小，使得电源VO_x下降幅度较小且可快速回升。在此情形下，显示信号S_x可具有较快的反应速度(上升时间(Tr)较小)，且能够实现更大的电压操作范围，如图2B所示。

为避免电源线路的寄生电阻造成末端驱动单元的驱动能力下降，本发明可在电源线路末端设置一开关连结到另一辅助电源供应端，以在电源线路末端的电压过低时，开启开关以通过辅助电源来供应电流。请参考图3，图3为本发明实施例一电源供应系统30的示意图。如图3所示，电源供应系统30包含一电路装置302、一电源供应单元304、开关单元SW_1及SW_2以及电位侦测单元306_1及306_2。电路装置302可以是用于液晶显示器的源极驱动器，其结构如同图1所示的源极驱动器102。此外，电路装置302也可以是其它类型的电路，用来实现特定功能，而不限于此。电源供应单元304可提供一原始电源VO给电路装置302。电源供应单元304通过电源线路耦接于电路装置302，以通过电源线路供应原始电源VO给电路装置302，其中，电源线路通过多个接点耦接于电路装置302。举例来说，若电路装置302为源极驱动器时，电源线路可通过多个接点耦接于源极驱动器，其中每一接点连接于源极驱动器中的一驱动单元。

为方便说明，以下实施例中都以源极驱动器来说明电路装置302，本领域的技术人员应可知电路装置302的实施方式不限于此。

如上所述，为使源极驱动器302中的驱动单元用来驱动相对应的数据线，驱动单元需沿着x轴方向进行布置，使得源极驱动器302呈现狭长型布局，其在x轴方向的长度远大于y轴方向的高度。因此，位于末端的驱动单元(如D_1、D_2、D_(N-1)或D_N)与电源供应单元304之间的电源线路存在较大的阻抗。在此情况下，可将开关单元SW_1及SW_2分别设置在源极驱动器302的左侧及右侧端点，例如靠近驱动单元D_1及D_N的接点的位置。开关单元SW_1及SW_2的一端并通过电源线路耦接于源极驱动器302。开关单元SW_1及SW_2的另一端则耦接于电源供应单元304的一输入端，在此例中，电源供应单元304的一输入电源VDD可作为辅助电源，以在电源线路末端电压过低时介入，使末端电压快速回升。电位侦测单元306_1及306_2分别设置在源极驱动器302的左侧及右侧，用来控制开关单元SW_1及SW_2的运作。详细来说，电位侦测单元306_1可侦测电源线路左侧的末端电压(如耦接于驱动单元D_1或D_2的接点的电压)，当侦测到该末端电压低于一第一临界值时，侦测单元306_1可控制开关单元SW_1导通，使得源极驱动器302可通过开关单元SW_1接收辅助电源(即电源VDD)。同样地，电位侦测单元306_2可侦测电源线路右侧的末端电压(如耦接于驱动单元D_(N-1)或D_N的接点的电压)，当侦测到该末端电压低于第一临界值时，侦测单元306_2可控制开关单元SW_2导通，使得源极驱动器302可通过开关单元SW_2接收辅助电源(即电源VDD)。

值得注意的是，开关单元SW_1及SW_2是在电源线路末端电压过低时导通，使得辅助电源可介入并控制末端电压回升。然而，用来供应驱动单元D_1～D_N运作的电压(即电源线路的电压值)是由电源供应单元304决定，而辅助电源只会在末端电压过低时介入，当末端电压回升到足够的大小时，开关单元SW_1及SW_2即可关闭。在一实施例中，电位侦测单元306_1及306_2可分别在开关单元SW_1及SW_2开启时持续侦测电源线路的末端电压，当末端电压回升到大于一第二临界值时，电位侦测单元306_1或306_2即可控制开关单元SW_1或SW_2关闭，改由电源供应单元304控制电源电压，使源极驱动器302接收稳定的电压。较佳地，辅助电源的电压应大于或等于原始电源VO的电压，使电源线路的末端电压可快速回升。此外，第二临界值的大小可相同于第一临界值的大小，或者，为避免电源线路的末端电压在临界值附近振荡，也可采用磁滞的方式，将第二临界值的大小设定为略高于第一临界值。

在另一实施例中，辅助电源的来源也不限于电源供应单元304的输入电源VDD。请参考图4，图4为本发明实施例另一电源供应系统40的示意图。如图4所示，电源供应系统40的结构相似于电源供应系统30，故具有相同功能的信号或组件都以相同符号表示。电源供应系统40与电源供应系统30的主要差异在于，在电源供应系统30中，电源VDD作为电源供应单元304的输入电源，也同时作为辅助电源用来提升电源线路的末端电压；但在电源供应系统40中，电源供应单元304的输入电源VDD不同于辅助电源VDD1。此辅助电源VDD1可来自于芯片中任何电源电路或芯片外的一外部电压源。只要辅助电源VDD1具有足够的电压(如大于或等于原始电源VO)，都可在电源线路的末端电压过低时用来提升末端电压。

在另一实施例中，面板需通过较高的电压来进行驱动，此时源极驱动器需输出较高的电压到面板上的数据线，在此例中，每一驱动单元都搭配一电压控制单元，用来控制驱动单元的输出电压。较佳地，电压控制单元可以是一充电泵(charge pump)，用来产生较高的输出电压。

请参考图5，图5为本发明实施例又一电源供应系统50的示意图。如图5所示，电源供应系统50的结构相似于电源供应系统30，故具有相同功能的信号或组件都以相同符号表示。电源供应系统50与电源供应系统30的主要差异在于，在电源供应系统50中，每一驱动单元D_1～D_N前端都设置一充电泵CP_1～CP_N。电源供应单元304则通过电源线路连接于充电泵CP_1～CP_N，再由充电泵CP_1～CP_N连接于源极驱动器302。在此例中，电源供应单元304可输出一控制电压V_ctrl，用来控制充电泵CP_1～CP_N的运作。同样地，电位侦测单元306_1及306_2可侦测任一充电泵CP_1～CP_N的输出电压，例如，电位侦测单元306_1可侦测最左侧的充电泵CP_1或CP_2的输出电压，电位侦测单元306_2可侦测最右侧的充电泵CP_N或CP_(N-1)的输出电压。当判断输出电压低于临界值时，电位侦测单元306_1或306_2即可开启开关单元SW_1或SW_2，使得充电泵CP_1～CP_N通过开关单元SW_1或SW_2来接收辅助电源。

通过本发明的辅助电源，位于电源线路末端的电源电压在显示信号的触发之下，其下降幅度有限且容易回升，此外，由于辅助单元减轻了电源供应单元的输出负载，有助于原始电源的稳定性，使得位于电源线路近端的驱动单元(如驱动单元D_x)的驱动能力也同步获得提升。在此情形下，源极驱动器整体效率都可获得改善，可提升显示信号的电压操作范围并缩短充电时间。

值得注意的是，上述实施例仅用来说明本发明的实施方式，本领域的技术人员当可据此进行修饰或变化，而不限于此。举例来说，在上述实施例中，仅在源极驱动器左侧及右侧各设置一组开关单元及电位侦测单元，但在其它实施例中，也可设置多组开关单元及电位侦测单元均匀分布在x轴方向，以用于驱动单元数量更多或电源线路布局更长的情况。此外，除了低压差线性稳压器，电源供应单元也可以是其它类型的稳压电路，如降压变换器(buck converter)、升压变换器(boost converter)，或其它类型的电源供应器等。

上述用于电源供应系统30、40、50的电源供应方法可归纳为一电源供应流程60，如图6所示。电源供应流程60包含以下步骤：

步骤600：开始。

步骤602：电源供应单元304通过电源线路供应原始电源VO给电路装置302，其中，电源线路通过多个接点耦接于电路装置302。

步骤604：电位侦测单元306_1及306_2侦测一接点的电压。

步骤606：电位侦测单元306_1及306_2在侦测到该接点的电压低于一临界值时，控制耦接于电路装置302的开关单元SW_1及SW_2导通，使电路装置302通过开关单元SW_1及SW_2接收辅助电源。

步骤608：结束。

电源供应流程60的详细运作方式及变化可参考前述说明，在此不赘述。

综上所述，本发明公开了一种可在液晶显示器的源极驱动器中运作的方法及电源供应系统，特别是在液晶显示器具有大尺寸及高分辨率的情况下，源极驱动器需使用狭长型的布局方式。在狭长型布局结构之下，可在源极驱动器两侧分别设置一组开关单元及电位侦测单元，以在电源线路末端的电压过低时，开启开关单元以通过一辅助电源来供电，进而提升末端驱动组件的驱动能力及反应速率。在此情形下，可提升源极驱动器中驱动组件的驱动能力，进而提升显示信号的电压操作范围并缩短充电时间。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。