等離子電視列驅動芯片中dpld管的建模分析方法
【專利摘要】本發明公開了一種等離子電視列驅動芯片中DPLD管的建模分析方法，能夠對列驅動芯片的能量恢復效率和輸出電壓波形進行高精度建模分析，包括如下步驟：測試得到列驅動芯片中的DPLD管在充電和放電過程中的電壓電流曲線；利用曲線擬合方法得到DPLD管在充電和放電過程中電壓電流關系的多項式表達式；利用多項式表達式生成DPLD管的壓控電流源模型，并分別代入充電仿真電路和放電仿真電路中，得到列驅動芯片在充電和放電過程中輸出電壓的變化趨勢；利用列驅動芯片在充電和放電過程中的電壓波形，計算出該芯片的能量恢復效率。
【專利說明】等離子電視列驅動芯片中DPLD管的建模分析方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于微電子集成電路【技術領域】，尤其是涉及一種等離子電視列驅動芯片中DPLD管的建模分析方法。
【背景技術】
[0002]等離子電視中的列驅動芯片包含最重要的DPLD管(雙溝道P型橫向擴散金屬氧化物半導體管)，該晶體管在列驅動芯片的能量恢復過程中起關鍵作用。列驅動芯片的能量恢復技術可以簡化為一個外部儲能電容通過列驅動芯片內DPLD管給屏電容充放電的過程。DPLD管對列驅動芯片的能量恢復效率影響很大，因此能否精確地建立DPLD管的運算模型直接關聯到列驅動芯片能量恢復效率的預測結果是否準確。
[0003]圖1是列驅動芯片的能量恢復技術示意圖，其中線框代表列驅動芯片，為簡化分析，虛線框中只列出了 DPLD管，因為列驅動芯片在能量恢復操作過程中，外部儲能電容和屏電容之間的電荷交換就是通過DPLD管來完成的。電荷由儲能電容流向屏電容的過程稱之為充電過程，由屏電容流向儲能電容的過程稱之為放電過程。屏電容上的電荷轉移到儲能電容中，作為下一次充電過程的一部分電荷，這個電荷回收利用過程就是列驅動芯片的能量恢復技術。
[0004]對列驅動芯片能量恢復技術進行建模分析，需要儲能電容、DPLD管、屏電容三者的數學模型來構成對應的仿真電路。儲能電容和屏電容都可以用理想的電容模型來代替，但是DPLD管，由于其制備工藝非常復雜，眾多寄生電容參數難以得到精確的提取值，目前尚缺乏精確的仿真模型。如果使用傳統的BSM3模型，需要提取非常多的工藝參數，由于DPLD管的寄生電容參數提取不精確，所以已有的DPLD管的BSM3模型精度不高，模型精度只有75%左右，在這種低精度的建模分析之下，無法實現對列驅動芯片的能量恢復波形進行精確仿真，也就無法準確預測列驅動芯片的能量恢復效率，同時也無法判斷所設計的列驅動芯片是否能滿足等離子電視的需求。
【發明內容】
[0005]為解決上述問題，本發明公開了一種DPLD管的建模分析方法，能夠對列驅動芯片的能量恢復效率和輸出電壓波形進行高精度建模分析。
[0006]為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0007]一種等離子電視列驅動芯片中DPLD管的建模分析方法，包括如下步驟:
[0008]A.測試得到列驅動芯片中的DPLD管在充電和放電過程中的電壓電流曲線；
[0009]B.根據步驟A中得到的電壓電流曲線，利用曲線擬合方法得到DPLD管在充電和放電過程中電壓電流關系的多項式表達式，如下所示:
[0010]充電過程中:ID=0.001375V3ds-0.129625V2ds+3.984625Vds-0.698375 (I)
[0011]放電過程中:Id=-0.03975V2DS+4.3375Vds-L 89875 (2)
[0012]其中Id為DPLD管的溝道電流，Vds為儲能電容和屏電容上電壓差值；[0013]C.根據式(I)和(2)分別建立充電和放電過程中的壓控電流源模型，并分別代入充電仿真電路和放電仿真電路中，得到列驅動芯片在充電和放電過程中輸出電壓的變化趨勢；
[0014]D.利用列驅動芯片在充電和放電過程中的電壓波形，計算出該芯片的能量恢復效率，如下所示:
[0015]充電效率^=Vwtl (7Ons)/Vpp*100% (3)
[0016]其中，Voutl (70ns)是充電過程中充電時間為70ns時的電壓幅值，Vpp是列驅動芯片的工作電源電壓。
[0017]作為本發明的一種優選方案，所述壓控電流源模型通過以下方式生成:利用電路仿真軟件編寫壓控電流源代碼，生成可用于仿真的壓控電流源模型。
[0018]作為本發明的一種優選方案，所述電路仿真軟件為Saber仿真軟件。
[0019]與現有的建模方法相比，本發明提供的DPLD管建模分析方法，不需要提取DPLD管眾多的工藝參數，僅僅利用實測的電壓電流數值，通過曲線擬合就可以得到更為精確的壓控電流源模型，從而實現列驅動芯片能量恢復效率的精確預測。本方法實現簡單，其仿真結果和等離子電視實測結果對比驗證，建模分析結果誤差小于4%，驗證精度很高，是一種便捷、可靠的建模分析方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為列驅動芯片的能量恢復技術示意圖；
[0021]圖2是列驅動芯片的充放電過程中電壓電流曲線；
[0022]圖3是列驅動芯片能量恢復波形用的仿真電路；
[0023]其中，壓控電流源I和壓控電流源2分別代表充電和放電過程中DPLD管的壓控電流源模型；
[0024]圖4是仿真列驅動芯片的充電過程中的輸出電壓波形；
[0025]圖5是仿真列驅動芯片的放電過程中的輸出電壓波形；
[0026]圖6是等離子電視實測列驅動芯片充電和放電過程電壓波形。
【具體實施方式】
[0027]以下將結合具體實施例對本發明提供的技術方案進行詳細說明，應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
[0028]列驅動芯片的能量恢復技術中，不管是充電過程還是放電過程，DPLD管都是起橋梁作用。如圖1所示，當儲能電容Cec上的電壓比屏電容Q上電壓大時，電荷從儲能電容轉移到屏電容上，在DPLD管內部就產生由Cec流向Q的電流。當儲能電容Q上的電壓比屏電容Cec上電壓大時，電荷從屏電容轉移到儲能電容上，在DPLD管內部就產生由Cf流向Cec的電流。在充電和放電過程中,流過DPLD管的電流大小跟儲能電容和屏電容之間的電壓差相關，這個工作機理類似于一個壓控電流源。DPLD管的分析模型完全可以用壓控電流源來代替，壓控電流源模型的建立需要DPLD管的電壓電流數值。
[0029]本發明提供的DPLD管建模分析方法包括如下步驟:
[0030]測試得到DPLD管在充電和放電過程中的電壓電流數值，并繪成如圖2所示的電壓電流關系曲線。利用曲線擬合的方法，可以得到列驅動芯片在充電和放電過程中電壓和電流的多項式關系表達式，如下所示:
[0031]充電過程中:ID=0.001375V3ds-0.129625V2ds+3.984625Vds-0.698375 (I)
[0032]放電過程中:Id=-0.03975V2DS+4.3375VDS-1.89875 (2)
[0033]其中Id代表DPLD管的溝道電流，Vds代表儲能電容Ck和屏電容Q上電壓差值。
[0034]通過式(I)和(2)可以建立充電和放電過程中的壓控電流源模型，本例中我們利用電路仿真軟件Saber，編寫壓控電流源代碼，生成可用于仿真的壓控電流源模型，然后分別代入充電仿真電路和放電仿真電路中去，代入壓控電流源模型的充電仿真電路如圖3(a)所示，代入壓控電流源模型的充電仿真電路如圖3 (b)所示，其中U1(O)和％(0)分別代表儲能電容和屏電容的初始電壓；通過瞬態仿真，就可以得到列驅動芯片的充電和放電電壓波形。
[0035]本發明提出的DPLD管壓控電流源模型，其仿真精度可以通過實測列驅動芯片在等離子電視中的能量恢復波形來驗證，等離子電視實測列驅動芯片充電和放電過程電壓波形如圖6所示，其中點E為上升沿充電電壓，點F為下降沿放電電壓。我們利用DPLD管的BSIM3模型和壓控電流源模型，分別仿真得到能量恢復過程中充電和放電的不同電壓波形，具體如圖4和圖5所示。其中，圖4為列驅動芯片在充電過程中輸出電壓的變化趨勢，Vpp是列芯片工作的電源電壓，Vwtl⑴代表充電過程中列驅動芯片輸出電壓波形，A點和B點分別對應充電時間為70ns時的壓控電流源I模型和BSIM3模型的仿真電壓值；圖5為列驅動芯片在放電過程中輸出電壓的變化趨勢，Vwt2⑴代表放電過程中列驅動芯片輸出電壓波形，C點和D點分別對應放電時間為70ns時的壓控電流源2模型和BSIM3模型的仿真電壓值。
[0036]DPLD管的BSIM3模型和壓控電流源模型的仿真結果以及等離子電視實測結果對比如表1所示:
[0037]
【權利要求】
1.一種等離子電視列驅動芯片中DPLD管的建模分析方法，其特征在于:包括如下步驟: A.測試得到列驅動芯片中的DPLD管在充電和放電過程中的電壓電流曲線； B.根據步驟A中得到的電壓電流曲線，利用曲線擬合方法得到DPLD管在充電和放電過程中電壓電流關系的多項式表達式，如下所示:
充電過程中:ID=0.001375V3ds-0.129625V2ds+3.984625Vds-0.698375 (I)
放電過程中:Id=-0.03975V2ds+4.3375Vds-1.89875 (2) 其中Id為DPLD管的溝道電流，Vds為儲能電容和屏電容上電壓差值；C.根據式(I)和(2)分別建立充電和放電過程中的壓控電流源模型，并分別代入充電仿真電路和放電仿真電路中，得到列驅動芯片在充電和放電過程中輸出電壓的變化趨勢； D.利用列驅動芯片在充電和放電過程中的電壓波形，計算出該芯片的能量恢復效率，如下所示:
充電效率 η =Vtjutl (70ns)/Vpp*100% (3) 其中，Vt5utl(YOns)是充電過程中充電時間為70ns時的電壓幅值，Vpp是列驅動芯片的工作電源電壓。
2.根據權利要求1所述的等離子電視列驅動芯片中DPLD管的建模分析方法，其特征在于:所述壓控電流源模型通過以下方式生成:利用電路仿真軟件編寫壓控電流源代碼，生成可用于仿真的壓控電流源模型。
3.根據權利要求1或2所述的等離子電視列驅動芯片中DPLD管的建模分析方法，其特征在于:所述電路仿真軟件為Saber仿真軟件。
【文檔編號】G09G3/28GK103594051SQ201310528686
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月31日 優先權日:2013年10月31日
【發明者】華國環, 郭薇, 劉清惓 申請人:南京信息工程大學