CN110427089B - 适用于led显示屏芯片中的上电复位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的适用于LED显示屏芯片中的上电复位系统，包括LED驱动电路、稳压源、数字控制及存储电路、上电复位电路和低压检测电路；其中LED驱动电路、低压检测电路和稳压源工作在外部输入电源VIN，稳压源输出内部稳压源VLDO，数字控制及存储电路和上电复位电路工作在内部稳压源VLDO；低压检测电路的输出端连接至所述稳压源，上电复位电路的输出端连接至数字控制及存储电路的输入端，数字控制及存储电路的输出端连接至LED驱动电路。该上电复位系统能够同时监测外部输入电源VIN和内部稳压源VLDO，避免LED显示屏显示紊乱。

Description

适用于LED显示屏芯片中的上电复位系统及方法

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及适用于LED显示屏芯片中的上电复位系统及方法。

背景技术

上电复位电路，即Power-On-Reset(POR)，是集成电路系统重要的组成模块，其主要作用是为集成电路系统提供复位信号，当电源电压低于某个电压值时产生复位信号给数字控制及存储电路，以保证系统上电初期各逻辑状态具有确定值。

现有的LED显示屏芯片的上电复位系统通常有两种实现方案，一种实现方案如图1所示，LED驱动电路、稳压源和上电复位电路工作在外部输入电源VIN域，数字控制及存储电路工作在内部稳压源VLDO域，这种实现方式的优点是上电复位电路可以实时监测外部输入电源的变化，进而发出上电复位信号Por给数字控制及存储电路。这种实现方式的不足之处是不能监测稳压源异常波动，稳压源的异常波动可能会导致数字控制系统紊乱，或者存储电路数据丢失等。从而导致LED显示驱动电路控制的LED显示屏显示紊乱，出现诸如“花屏”等异常现象。

另外一种实现方案如图2所示，LED驱动电路和稳压源工作在外部输入电源VIN域，上电复位电路和数字控制及存储电路工作在内部稳压源VLDO域，这种实现方式的优点是上电复位电路可以实时监测稳压源VLDO的变化，不足之处不能监测外部输入电源的异常波动，如果外部输入电源VIN超出正常工作范围，则稳压源不能正常工作，进而导致上电复位电路发出不可靠的Por信号。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种适用于LED显示屏芯片中的上电复位系统及方法，能够同时监测外部输入电源VIN和内部稳压源VLDO，避免LED显示屏显示紊乱。

第一方面，一种适用于LED显示屏芯片中的上电复位系统，包括LED驱动电路、稳压源、数字控制及存储电路、以及上电复位电路；还包括低压检测电路；

其中所述LED驱动电路、低压检测电路和稳压源工作在外部输入电源VIN，所述稳压源输出内部稳压源VLDO，所述数字控制及存储电路和上电复位电路工作在内部稳压源VLDO；

所述低压检测电路的输出端连接至所述稳压源，上电复位电路的输出端连接至数字控制及存储电路的输入端，数字控制及存储电路的输出端连接至LED驱动电路。

优选地，所述上电复位电路包括场效应管PM0、场效应管PM1、场效应管PM2、场效应管NM0、施密特触发器和第一单边延时电路；

场效应管PM0的漏极通过电阻R4接地，场效应管PM0的栅极接场效应管PM0的漏极，场效应管PM0的栅极还接场效应管PM1的栅极，场效应管PM0的源极接所述内部稳压源VLDO；场效应管PM1的源极接所述内部稳压源VLDO，场效应管PM1的漏极接场效应管NM0的栅极，场效应管NM0的源极接地，场效应管NM0的漏极接场效应管NM0的源极；场效应管PM2的栅极和源极接所述内部稳压源VLDO，场效应管PM2的漏极接施密特触发器的输入端，场效应管PM1的漏级与场效应管NM0的栅极之间的中间节点接施密特触发器的输入端；

施密特触发器的输出端通过所述第一单边延时电路连接至所述数字控制及存储电路的输入端。

优选地，所述第一单边延时电路包括第一延时单元和第一与门；

所述施密特触发器的输出端通过所述第一单边延时电路连接至所述数字控制及存储电路的输入端具体包括：

施密特触发器的输出端通过串联所述第一延时单元接所述第一与门一输入端，施密特触发器的输出端还接所述第一与门另一输入端，第一与门的输出端连接至所述数字控制及存储电路的输入端。

优选地，所述场效应管PM0、场效应管PM1和场效应管PM2为PNP型场效应管；所述场效应管NM0为NPN型场效应管。

优选地，所述低压检测电路包括二选一选择器、比较器、第一反向器、第二反向器和第二单边延时电路；

所述二选一选择器的输入端通过电阻分压电路接外部输入电源VIN，二选一选择器的输出端接比较器的正输入端，比较器的负输入端接参考电源，比较器的输出端通过依次串联第一反向器、第二反向器和第二单边延时电路连接至所述稳压源，第一反向器和第二反向器的中间节点接二选一选择器的控制端。

优选地，所述电阻分压电路包括电阻R1、电阻R2和电阻R3；

所述二选一选择器的输入端通过电阻分压电路接外部输入电源VIN具体包括：

二选一选择器的一输入端通过电阻R1接外部输入电源VIN，二选一选择器另一输入端通过电阻R3接地，二选一选择器两输入端之间还连接有电阻R2。

优选地，所述第二单边延时电路包括第二延时单元和第一或门；

所述比较器的输出端通过依次串联第一反向器、第二反向器和第二单边延时电路连接至所述稳压源具体包括：

所述比较器的输出端通过依次串联第一反向器和第二反向器接第二延时单元的输入端，第二延时单元的输出端接第一或门的一输入端，第二反向器的输出端接第一或门的另一输入端，第一或门的输出端连接至所述稳压源。

第二方面，一种适用于LED显示屏芯片中的上电复位方法，在第一方面所述上电复位系统上运行，包括以下步骤：

低压检测电路用于实时监测外部输入电源VIN，当外部输入电源VIN异常时，拉低稳压源输出的内部稳压源VLDO；

上电复位电路用于实时监测内部稳压源VLDO，当检测到内部稳压源VLDO异常时，复位数字控制及存储电路，关闭LED显示屏。

优选地，所述低压检测电路用于实时监测外部输入电源VIN，当外部输入电源VIN异常时，拉低稳压源输出的内部稳压源VLDO具体包括：

低压检测电路当检测到外部输入电源VIN高于等于参考电源时，控制稳压源正常输出内部稳压源VLDO；

低压检测电路当检测到外部输入电源VIN低于参考电源时，拉低稳压源输出的内部稳压源VLDO。

优选地，所述上电复位电路用于实时监测内部稳压源VLDO，当检测到内部稳压源VLDO异常时，复位数字控制及存储电路，关闭LED显示屏具体包括：

上电复位电路当检测到稳压源输出的内部稳压源VLDO正常时，生成启动指令发送给数字控制及存储电路，使得数字控制及存储电路控制LED驱动电路正常工作，驱动LED显示屏点亮；

上电复位电路当检测到稳压源输出的内部稳压源VLDO变低时，生成复位指令发送给数字控制及存储电路，使得数字控制及存储电路控制LED驱动电路复位，驱动LED显示屏关闭。

由上述技术方案可知，本发明提供的适用于LED显示屏芯片中的上电复位系统及方法，能够同时监测外部输入电源VIN和内部稳压源VLDO，如果外部输入电源VIN或内部稳压源VLDO出现异常都能够及时响应，发出低电平复位信号给数字控制及存储电路，进而控制LED驱动电路关闭LED显示屏显示功能，避免LED显示屏显示紊乱，出现诸如“花屏”等异常现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明背景技术中提到的一上电复位系统的模块示意图。

图2为本发明背景技术中提到的另一上电复位系统的模块示意图。

图3为本发明实施例一提供的上电复位系统的模块示意图。

图4为本发明实施例一中上电复位电路的电路图。

图5为本发明实施例一中低压检测电路的电路图。

图6为本发明上电复位系统的时序图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

实施例一：

一种适用于LED显示屏芯片中的上电复位系统，参见图3，包括LED驱动电路、稳压源、数字控制及存储电路、以及上电复位电路；还包括低压检测电路；

其中所述LED驱动电路、低压检测电路和稳压源工作在外部输入电源VIN，所述稳压源输出内部稳压源VLDO，所述数字控制及存储电路和上电复位电路工作在内部稳压源VLDO；

所述低压检测电路的输出端连接至所述稳压源，上电复位电路的输出端连接至数字控制及存储电路的输入端，数字控制及存储电路的输出端连接至LED驱动电路。

具体地，LED驱动电路的输出端接LED显示屏，控制LED显示屏点亮或关闭。该上电复位系统能够同时监测外部输入电源VIN和内部稳压源VLDO，如果外部输入电源VIN或内部稳压源VLDO出现异常都能够及时响应，发出低电平复位信号给数字控制及存储电路，进而控制LED驱动电路关闭LED显示屏显示功能，避免LED显示屏显示紊乱，出现诸如“花屏”等异常现象。

参见图4，所述上电复位电路包括场效应管PM0、场效应管PM1、场效应管PM2、场效应管NM0、施密特触发器、第一延时单元和第一与门；

场效应管PM0的漏极通过电阻R4接地，场效应管PM0的栅极接场效应管PM0的漏极，场效应管PM0的栅极还接场效应管PM1的栅极，场效应管PM0的源极接所述内部稳压源VLDO；场效应管PM1的源极接所述内部稳压源VLDO，场效应管PM1的漏极接场效应管NM0的栅极，场效应管NM0的源极接地，场效应管NM0的漏极接场效应管NM0的源极；场效应管PM2的栅极和源极接所述内部稳压源VLDO，场效应管PM2的漏极接施密特触发器的输入端，场效应管PM1的漏极与场效应管NM0的栅极之间的中间节点接施密特触发器的输入端；

施密特触发器的输出端通过串联所述第一延时单元接所述第一与门一输入端，施密特触发器的输出端还接所述第一与门另一输入端，第一与门的输出端连接至所述数字控制及存储电路的输入端。

具体地，场效应管PM0、场效应管PM1和电阻R4用于产生偏置电流Ictrl，场效应管NM0接成电容形式，场效应管PM2用做放电的泄放通路。当内部稳压源VLDO上升，产生偏置电流给NM0充电，当A点电压高于施密特触发器的翻转阈值时，施密特触发器输出por_i为高电平；当内部稳压源VLDO电压跌落时，A点电压经过场效应管PM2放电到内部稳压源VLDO，使得A点电压降低。

延时单元和与门实现单边延时功能，当por_i信号上升为高电平，需经过延时单元延时后，Por才上升为高电平；反之当por_i信号下降为低电平，Por信号立刻下降为低电平。在稳压源上电过程中增加延时，有助于数字电路的可靠性复位，掉电时立刻复位可增强对异常情况的及时处理。

优选地，所述场效应管PM0、场效应管PM1和场效应管PM2为PNP型场效应管；所述场效应管NM0为NPN型场效应管。

参见图5，所述低压检测电路包括二选一选择器、比较器、第一反向器、第二反向器、第二延时单元和第一或门；

所述二选一选择器一输入端通过电阻R1接外部输入电源VIN，二选一选择器另一输入端通过电阻R3接地，二选一选择器两输入端之间还连接有电阻R2，二选一选择器的输出端接比较器的正输入端，比较器的负输入端接参考电源，比较器的输出端通过依次串联第一反向器和第二反向器连接至第二延时单元的输入端；第一反向器和第二反向器的中间节点接二选一选择器的控制端，第二延时单元的输出端接第一或门的一输入端，第二反向器的输出端接第一或门的另一输入端，第一或门的输出端连接至所述稳压源。

具体地，电阻R1、R2、R3构成电阻分压电路，当二选一选择器MUX2-1的控制端(即s端)为低电平时，MUX2-1输出in1端的信号,当s端为高电平时，MUX2-1输出in2端的信号。外部输入电源VIN经过电阻R1、R2、R3分压，产生电压V1和V2，其中R2为小电阻，用于产生比较迟滞，提高抗干扰能力。其中电压V1和V2的计算方式如下：

Vref为参考电源，输入到比较器的负输入端，当外部输入电源VIN较低时，V1和V2电压均较低，经过二选一选择器产生Vdet小于Vref，比较器输出out_p为低电平，经过第一反向器inv_1输出out_n为高电平。

延时单元和或门实现单边延时功能，当pdr_i信号上升为高电平，Pdr信号立刻上升为高电平,反之当pdr_i信号下降为低电平，需经过延时单元延时后Pdr才下降为低电平。外部输入电源VIN大于参考电源时，立刻释放Pdr为高电平可使稳压源快速启动，掉电时Pdr增加延时，有助于提高外部电源扰动导致的误翻转，提高抗干扰能力。

实施例二：

一种适用于LED显示屏芯片中的上电复位方法，在实施例一所述上电复位系统上运行，包括以下步骤：

低压检测电路用于实时监测外部输入电源VIN，当外部输入电源VIN异常时，拉低稳压源输出的内部稳压源VLDO；

上电复位电路用于实时监测内部稳压源VLDO，当检测到内部稳压源VLDO异常时，复位数字控制及存储电路，关闭LED显示屏。

优选地，所述低压检测电路用于实时监测外部输入电源VIN，当外部输入电源VIN异常时，拉低稳压源输出的内部稳压源VLDO具体包括：

低压检测电路当检测到外部输入电源VIN高于等于参考电源时，控制稳压源正常输出内部稳压源VLDO；

低压检测电路当检测到外部输入电源VIN低于参考电源时，拉低稳压源输出的内部稳压源VLDO。

优选地，所述上电复位电路用于实时监测内部稳压源VLDO，当检测到内部稳压源VLDO异常时，复位数字控制及存储电路，关闭LED显示屏具体包括：

上电复位电路当检测到稳压源输出的内部稳压源VLDO正常时，生成启动指令发送给数字控制及存储电路，使得数字控制及存储电路控制LED驱动电路正常工作，驱动LED显示屏点亮；

上电复位电路当检测到稳压源输出的内部稳压源VLDO变低时，生成复位指令发送给数字控制及存储电路，使得数字控制及存储电路控制LED驱动电路复位，驱动LED显示屏关闭。

具体地，外部输入电源VIN正常上电到高于某个电压值(即参考电源)时，稳压源开始工作。稳压源稳定输出并延时一段时间后，上电复位电路发出复位完成信号Por，数字控制及存储电路开始控制LED驱动电路正常工作，使得LED驱动电路驱动LED显示屏正常点亮。

当外部输入电源VIN低于参考电源时，低压检测电路发出低电平信号Pdr给稳压源，使得稳压器输出的内部稳压源VLDO电压拉低到低电位，此时上电复位电路监测到稳压源输出内部稳压源VLDO变低，则发出低电平复位信号Por给数字控制及存储电路，进而控制LED驱动电路关闭LED显示屏。

该方法能够同时监测外部输入电源VIN和内部稳压源VLDO，如果外部输入电源VIN或内部稳压源VLDO出现异常都能够及时响应，发出低电平复位信号给数字控制及存储电路，进而控制LED驱动电路关闭LED显示屏显示功能，避免LED显示屏显示紊乱，出现诸如“花屏”等异常现象。

图6为本发明的上电复位系统时序图，时序说明如下：

A时刻，外部输入电源VIN开始上电；

B时刻，外部输入电源VIN上电到高于参考电源时，低压检测电路发出高电平Pdr信号，稳压源开始工作；

C时刻，稳压源输出内部稳压源VLDO上升到预期的电压值；

D时刻，稳压源正常输出并延时一段时间后，上电复位电路发出高电平复位完成信号；

E时刻，外部输入电源VIN异常并跌落到低于参考电源；

F时刻，低压检测电路监测到VIN异常持续一段时间，则认为外部输入电源确实存在异常，低压检测电路发出低电平信号，拉低稳压源内部稳压源VLDO至低电平；

G时刻，外部输入电源VIN恢复到高于参考电源时，低压检测电路发出高电平Pdr信号，稳压源开始工作；

H时刻，稳压源正常输出并延时一段时间后，上电复位电路发出高电平复位完成信号。

本发明实施例所提供的方法，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种适用于LED显示屏芯片中的上电复位系统，包括LED驱动电路、稳压源、数字控制及存储电路、以及上电复位电路；其特征在于，还包括低压检测电路；

其中所述LED驱动电路、低压检测电路和稳压源工作在外部输入电源VIN，所述稳压源输出内部稳压源VLDO，所述数字控制及存储电路和上电复位电路工作在内部稳压源VLDO；

所述低压检测电路的输出端连接至所述稳压源，上电复位电路的输出端连接至数字控制及存储电路的输入端，数字控制及存储电路的输出端连接至LED驱动电路；

所述上电复位系统同时监测外部输入电源VIN和内部稳压源VLDO，如果外部输入电源VIN或内部稳压源VLDO出现异常，发出低电平复位信号给数字控制及存储电路，控制LED驱动电路关闭LED显示屏；

所述上电复位电路包括场效应管PM2、场效应管NM0；上电复位电路用于当内部稳压源VLDO上升，产生偏置电流给场效应管NM0充电，当内部稳压源VLDO电压跌落时，经过场效应管PM2放电到内部稳压源VLDO；

所述低压检测电路包括二选一选择器，当二选一选择器的控制端为低电平时，二选一选择器输出in1端的信号,当二选一选择器的控制端为高电平时，二选一选择器输出in2端的信号。

2.根据权利要求1所述适用于LED显示屏芯片中的上电复位系统，其特征在于，

所述上电复位电路包括场效应管PM0、场效应管PM1、施密特触发器和第一单边延时电路；

场效应管PM0的漏极通过电阻R4接地，场效应管PM0的栅极接场效应管PM0的漏极，场效应管PM0的栅极还接场效应管PM1的栅极，场效应管PM0的源极接所述内部稳压源VLDO；场效应管PM1的源极接所述内部稳压源VLDO，场效应管PM1的漏极接场效应管NM0的栅极，场效应管NM0的源极接地，场效应管NM0的漏极接场效应管NM0的源极；场效应管PM2的栅极和源极接所述内部稳压源VLDO，场效应管PM2的漏极接施密特触发器的输入端，场效应管PM1的漏级与场效应管NM0的栅极之间的中间节点接施密特触发器的输入端；

施密特触发器的输出端通过所述第一单边延时电路连接至所述数字控制及存储电路的输入端。

3.根据权利要求2所述适用于LED显示屏芯片中的上电复位系统，其特征在于，

所述第一单边延时电路包括第一延时单元和第一与门；

所述施密特触发器的输出端通过所述第一单边延时电路连接至所述数字控制及存储电路的输入端具体包括：

施密特触发器的输出端通过串联所述第一延时单元接所述第一与门一输入端，施密特触发器的输出端还接所述第一与门另一输入端，第一与门的输出端连接至所述数字控制及存储电路的输入端。

4.根据权利要求2所述适用于LED显示屏芯片中的上电复位系统，其特征在于，

所述场效应管PM0、场效应管PM1和场效应管PM2为PNP型场效应管；所述场效应管NM0为NPN型场效应管。

5.根据权利要求1所述适用于LED显示屏芯片中的上电复位系统，其特征在于，

所述低压检测电路包括比较器、第一反向器、第二反向器和第二单边延时电路；

所述二选一选择器的输入端通过电阻分压电路接外部输入电源VIN，二选一选择器的输出端接比较器的正输入端，比较器的负输入端接参考电源，比较器的输出端通过依次串联第一反向器、第二反向器和第二单边延时电路连接至所述稳压源，第一反向器和第二反向器的中间节点接二选一选择器的控制端。

6.根据权利要求5所述适用于LED显示屏芯片中的上电复位系统，其特征在于，

所述电阻分压电路包括电阻R1、电阻R2和电阻R3；

所述二选一选择器的输入端通过电阻分压电路接外部输入电源VIN具体包括：

二选一选择器的一输入端通过电阻R1接外部输入电源VIN，二选一选择器另一输入端通过电阻R3接地，二选一选择器两输入端之间还连接有电阻R2。

7.根据权利要求5所述适用于LED显示屏芯片中的上电复位系统，其特征在于，

所述第二单边延时电路包括第二延时单元和第一或门；

所述比较器的输出端通过依次串联第一反向器、第二反向器和第二单边延时电路连接至所述稳压源具体包括：

所述比较器的输出端通过依次串联第一反向器和第二反向器接第二延时单元的输入端，第二延时单元的输出端接第一或门的一输入端，第二反向器的输出端接第一或门的另一输入端，第一或门的输出端连接至所述稳压源。

8.一种适用于LED显示屏芯片中的上电复位方法，其特征在于，在权利要求1-7任一上电复位系统上运行，包括以下步骤：

低压检测电路用于实时监测外部输入电源VIN，当外部输入电源VIN异常时，拉低稳压源输出的内部稳压源VLDO；

上电复位电路用于实时监测内部稳压源VLDO，当检测到内部稳压源VLDO异常时，复位数字控制及存储电路，关闭LED显示屏。

9.根据权利要求8所述适用于LED显示屏芯片中的上电复位方法，其特征在于，所述低压检测电路用于实时监测外部输入电源VIN，当外部输入电源VIN异常时，拉低稳压源输出的内部稳压源VLDO具体包括：

低压检测电路当检测到外部输入电源VIN高于等于参考电源时，控制稳压源正常输出内部稳压源VLDO；

低压检测电路当检测到外部输入电源VIN低于参考电源时，拉低稳压源输出的内部稳压源VLDO。

10.根据权利要求9所述适用于LED显示屏芯片中的上电复位方法，其特征在于，所述上电复位电路用于实时监测内部稳压源VLDO，当检测到内部稳压源VLDO异常时，复位数字控制及存储电路，关闭LED显示屏具体包括：

上电复位电路当检测到稳压源输出的内部稳压源VLDO正常时，生成启动指令发送给数字控制及存储电路，使得数字控制及存储电路控制LED驱动电路正常工作，驱动LED显示屏点亮；

上电复位电路当检测到稳压源输出的内部稳压源VLDO变低时，生成复位指令发送给数字控制及存储电路，使得数字控制及存储电路控制LED驱动电路复位，驱动LED显示屏关闭。