专利名称：液晶显示驱动芯片工作温度检测电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种温度检测电路，特别是液晶显示驱动芯片工作温度检测电路。
背景技术：
对于液晶显示器而言，由于液晶面板的物理特性，环境温度及液晶显示面板本身 的温度变化会影响到液晶显示器的光电特性。例如当环境温度上升时，液晶显示面板的相 移会变小，此现象会影响液晶显示面板的亮度、传输特性、伽马曲线等光学特性。为了克服 这一问题，需要对大屏幕液晶显示系统的温度进行动态实时监测，并随时调整系统参数以 消除温度变化对显示画质的影响，这就要求在液晶显示驱动芯片中设置温度自动检测电 路。参照图5，文献 “A.Golda，A.Kos，“ANALYSIS AND DESIGN OF PTAT TEMPREATURE SENSOR IN DIGITAL CMOS VLSI CIRCUIT，，，MIXDES 2006international conference，，公开 了一种数字集成电路芯片的温度检测电路，包括三极管Q1、三极管Q2、M0S管M1、M0S管M2、 MOS管M3、MOS管M4、MOS管M5、电阻R1和电阻R2。其中I1和I2支路构成基准电流产生电 路，该基准电流与温度成正比，故称为PTAT (Proportional To Absolute Temperature)基 准电流。由于三极管Ql和三极管Q2的|VBE|之差等于电阻R1上的压降，因此Ιλ=Ι2=^ = Υ ψΙ⑴
KlkX式中，Vt是热电压，Vt = kT/q;k是波尔兹曼常数(1.38X10_23J/K) ；q是电子的电 荷量(1.60 X I(T19C) ;11是三极管Ql发射极与三极管Q2发射极的面积之比；T是热力学温 度。因此h-h-—^--~ρ~-—~(2)由⑵式可知，电流I1和I2与温度T成正比。MOS管M5镜像I1或I2电流，得到输出电流15，并作用在电阻R2上得到与温度成正 比的输出电压Vp。输出电流I5表示为
,W5 T W5 kT\n(n)…式中，W5是MOS管Μ5的栅宽，W4是MOS管Μ4的栅宽，MOS管Μ5和MOS管Μ4的栅 长相等。故输出电压Vp表示为
r, τ η wS kTlll(n)xR2VP=I5xR2=jx~2(4)由⑷式可知，如果电阻R1和电阻R2的温度特性完全匹配，那么输出电压Vp就与 温度T成正比，因此通过检测Vp电压的大小就可以推算出温度T的高低，从而实现对温度 的自动检测。由于输出电压Vp与温度T成正比，因此现有的温度检测电路是一种输出电压 与温度成正比的线性检测系统。

发明内容
为了克服现有温度检测电路对系统主机的操作负担较重以及占用芯片面积较大 的不足，本发明提供一种液晶显示驱动芯片工作温度检测电路。该电路由基准电流产生电 路和电压输出电路两部分组成，基准电流产生电路由MOS管Ml、MOS管M2、MOS管M3、MOS 管M4、MOS管MRl以及三极管Ql和Q2构成，其中MOS管MRl工作在线性区，具有线性电阻 的性质，三极管Q2的发射极面积是三极管Ql的η倍。电压输出电路由MOS管Μ5和MOS管 MR2构成，其中MOS管MR2工作在线性区，具有线性电阻的性质。MOS管Μ5镜像基准电流产 生电路中的恒定电流，并流过MOS管MR2形成的线性电阻，产生输出电压。由于利用工作在 线性区的MOS管替代了背景技术中的无源电阻，可以实现非线性温度检测，从而减轻主机 的数据操作负担，提高液晶显示系统自身工作的稳定性。同时采用MOS管电阻可以节省芯 片面积，从而降低芯片成本。本发明解决其技术问题所采用的技术方案一种液晶显示驱动芯片工作温度检测 电路，包括MOS管Ml、MOS管M2、M0S管M3、M0S管M4、M0S管M5、三极管Ql和三极管Q2，其 特点是还包括MOS管MRl禾口 MOS管MR2。MOS管Ml、MOS管M2、M0S管M3、M0S管M4、M0S管 MRl以及三极管Ql和三极管Q2构成基准电流产生电路，MOS管M2与MOS管MRl串联，MOS 管MRl起线性电阻作用；MOS管M5与MOS管MR2串联构成电压输出电路，MOS管MR2起线性 电阻作用；MOS管M5镜像基准电流产生电路中的恒定电流，并流过MOS管MR2形成的线性 电阻。本发明的有益效果是温度检测电路由基准电流产生电路和电压输出电路两部分 组成，基准电流产生电路中的MOS管MRl工作在线性区，具有线性电阻的性质，三极管Q2的 发射区面积是三极管Ql的η倍。电压输出电路由MOS管Μ5和MOS管MR2构成，其中MOS 管MR2工作在线性区，具有线性电阻的性质。MOS管Μ5镜像基准电流产生电路中的恒定电 流，并流过MOS管MR2形成的线性电阻，产生输出电压。由于利用工作在线性区的MOS管替 代了背景技术中的无源电阻，实现了非线性温度检测，从而减轻了主机的数据操作负担，提 高了液晶显示系统自身工作的稳定性。同时采用MOS管电阻节省了芯片面积，从而降低了 芯片的成本。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作详细说明。


图1是本发明液晶显示驱动芯片工作温度检测电路示意图。图2是图1中MOS管电阻的示意图。图3是本发明液晶显示驱动芯片工作温度检测电路输出电压-温度关系曲线。图4是加入使能信号和启动电路的液晶显示驱动芯片工作温度检测电路示意图。
图5是背景技术温度检测电路示意图。
具体实施例方式
参照图1 4。本发明液晶显示驱动芯片工作温度检测电路由基准电流产生电路 和电压输出电路两部分组成。基准电流产生电路由MOS管Ml、MOS管M2、M0S管M3、M0S管M4、M0S管MRl以及三极管Ql和三极管Q2构成，其中MOS管MRl工作在线性区，具有线性电 阻的性质，三极管Q2的发射极面积是三极管Ql的η倍。电压输出电路由MOS管Μ5和MOS 管MR2构成，其中MOS管MR2工作在线性区，具有线性电阻的性质。MOS管Μ5镜像基准电流 产生电路中的恒定电流，并流过MOS管MR2形成的线性电阻，产生输出电压。这种温度检测 电路的核心是利用工作在线性区的MOS管替代现有技术中的无源电阻。
本发明温度检测电路输出电压Vp的表达式为
W Vp =I5XR2
kT
Inw
R
Ν2
R,
) 5
ΓΝ
ON\ 式中，Rom和Ron2分别表示MOS管MRl和MOS管MR2的导通电阻。由于MOS管的导 通电阻Ron表示为
Ron =
1
W
OX ~T (^GS 一 ^TH )
6
MnCl
L 式中，μ η是电子的迁移率，Cox是单位面积的栅氧化层电容，W/L是管子的宽长比， Vgs是管子的栅-源电压，Vth是管子的阈值电压。因此，输出电压Vp表示为
Γ T, W5 (kT、、
Vp =^-X ——ln
X
" Qxy (了)MRl (厂G5MR1 - ^7/MRl)
W
^rPoX ("^~)MR2 (^GSMR2 _ ^THMR2)
Xly
7
C由(7)式得知，由于MOS管MRl和MOS管MR2的阈值电压Vthmei和Vthmk2均与温度 T有关，故输出电压Vp与温度T之间是非线性关系，因此可以实现非线性温度检测。由于MOS管M2和MOS管MRl串联，故它们的栅极电压相等，此时MOS管M2和MOS 管MRl就不能同时工作在饱和区，要使MOS管M2工作在饱和区，MOS管MRl就必须工作在 线性区。其原因如下 由于MOS管M2工作在饱和区，贝Ij
TH
vDl VD2 VG-VD2-VTH 彡 Vni-V1 即
⑶ VG-VTH ^ V1
vDl 同时，MOS管M2导通的条件是 VG-VTH ^ VD2
(9)
(10) (10)式两边同时减去Vs2，即得至IJ
V,-Vw-Vth 彡 Vn9-V,
(11)由(11)式得知，MOS管MRl工作在线性区，故MOS管MRl表现为MOS管电阻。对于MOS管MR2，由于MOS管M5镜像的输出电流I5小于MOS管MR2的输出电流， 故MOS管MR2也工作在线性区，表现为MOS管电阻。这是由于对于两个串联的MOS管，支路 电流的大小是由输出电流能力较小的管子所决定，此时输出电流能力较大的管子被迫工作 在线性区。本发明采用MOS管电阻形成的温度检测电路的输出电压与温度之间的关系曲线， 能够满足大屏幕液晶显示驱动系统的温度数据采集和实时监控要求，同时采用MOS管电阻 可以节省芯片面积，从而降低芯片成本。
从图4加入使能信号和启动电路后的温度检测电路可以看出，EN为使能信号，XEN 为使能信号的反向信号。当EN为低电平时电路正常工作，EN为高电平时电路停止工作。使 能信号和启动电路的工作原理如下。1)启动过程为上电时，使能信号EN为低电平，此时PMOS管MP1、PM0S管MP2、PM0S 管MP3、PMOS管MP4导通，由于匪OS管MN4的栅极为高电平，匪OS管MN4管导通，PMOS管 M3、PM0S管M4的栅极电压被拉到低电平，PTAT基准电流产生回路，即MOS管M4、M0S管M3、 MOS管M2、M0S管M1、M0S管MR1、三极管Ql和三极管Q2开始启动工作，回路中的电流逐渐 增大。当PTAT电流达到稳定值时，MOS管M2、MOS管MRl的栅极电位升高，匪OS管丽2导 通，NMOS管MN4的栅极电压被拉到低电平，导致NMOS管MN4管截止，此时启动电路与PTAT 基准电流产生回路断开，启动过程结束。2)关断状态为关断电路时，使能信号EN为高电平，启动电路中的PMOS管MP1、 PMOS管MP2、PMOS管MP3、PMOS管MP4管截止，NMOS管MNl导通，从而NMOS管MN4截止，同 时匪OS管丽3导通，将MOS管Ml和MOS管M2的栅极电压拉到低电平。同时当EN为高电 平时，XEN为低电平，此时PMOS管MP5导通，从而将MOS管M3、MOS管M4关断。因此，启动 电路与PTAT基准电流产生回路均被关闭。
权利要求
一种液晶显示驱动芯片工作温度检测电路，包括MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、MOS管M4、MOS管M5、三极管Q1和三极管Q2，其特征在于还包括MOS管MR1和MOS管MR2，MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、MOS管M4、MOS管MR1以及三极管Q1和三极管Q2构成基准电流产生电路，MOS管M2与MOS管MR1串联，MOS管MR1起线性电阻作用；MOS管M5与MOS管MR2串联构成电压输出电路，MOS管MR2起线性电阻作用；MOS管M5镜像基准电流产生电路中的恒定电流，并流过MOS管MR2形成的线性电阻。
全文摘要
本发明公开了一种液晶显示驱动芯片工作温度检测电路，用于解决现有的温度检测电路工作稳定性差的技术问题。技术方案是电路由基准电流产生电路和电压输出电路两部分组成，基准电流产生电路中的MOS管MR1工作在线性区，具有线性电阻的性质，三极管Q2的发射区面积是三极管Q1的n倍。电压输出电路由MOS管M5和MOS管MR2构成，其中MOS管MR2工作在线性区，具有线性电阻的性质。MOS管M5镜像基准电流产生电路中的恒定电流，并流过MOS管MR2形成的线性电阻，产生输出电压。由于利用工作在线性区的MOS管替代背景技术中的无源电阻，实现了非线性温度检测，从而减轻了主机的数据操作负担，提高了温度检测电路工作的稳定性。
文档编号G01K7/20GK101968944SQ20101050800
公开日2011年2月9日 申请日期2010年10月14日 优先权日2010年10月14日
发明者李博, 郑然 , 高德远, 高武, 魏廷存, 魏晓敏 申请人:西北工业大学