專利名稱：一種恒流led驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED驅(qū)動電路，尤其是一種恒流LED驅(qū)動電路，屬于LED顯示技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
LED最早誕生于20世紀(jì)60年代。早期LED以發(fā)出微弱紅光光譜為主，發(fā)光亮度在 0. 001流明/瓦，后來才出現(xiàn)橙色綠色藍(lán)色等。由于當(dāng)時的技術(shù)和工藝條件顯示，早期生產(chǎn)的發(fā)光二極管采用的是液體相位外延技術(shù)，該種工藝生產(chǎn)的二極管亮度始終未超過0. 1流明/瓦。二十世紀(jì)八十年代后，日本企業(yè)率先實現(xiàn)技術(shù)突破，發(fā)光亮度達(dá)到5-10流明/瓦。 二十世紀(jì)九十年代以后，隨著新材料科學(xué)的發(fā)展，采取更為先進的低壓金屬有機物氣相外延(LPM0VPE)和低壓金屬有機物化學(xué)氣相淀積外延方法(LPM0CVD)開發(fā)出更高亮度的LED， 使得LED的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣闊，LED顯示應(yīng)用就是其中的一種重要應(yīng)用。近年來，隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各行業(yè)對LED顯示屏的需求也變得急劇擴大。 它已廣泛地應(yīng)用于電信、郵政、金融、交通、體育場館等各個行業(yè)及政府工作部門。另外，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，LED顯示屏在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的使用情況越來越多，在多媒體、多種顯示設(shè)備組成的信息顯示系統(tǒng)中，智能化網(wǎng)絡(luò)控制和互聯(lián)網(wǎng)控制多屏技術(shù)也在實際中得到應(yīng)用。而LED的應(yīng)用需要專門的LED驅(qū)動控制芯片，它能使LED獲得良好、均勻而且穩(wěn)定的電流，從而使LED顯示更加均勻，同時可以延長LED的使用壽命，滿足各種場合的應(yīng)用要求。從驅(qū)動原理上看，可以分為電荷泵型、開關(guān)電源型和線性調(diào)整型三種。線性調(diào)整型高亮度LED驅(qū)動芯片主要是應(yīng)用于蓄電池供電的場合，采用多個LED串聯(lián)恒流的驅(qū)動方式 (串聯(lián)數(shù)目視輸入電壓而定)，這種驅(qū)動不會帶來EMI干擾問題、紋波抑制比好，且電路結(jié)構(gòu)相對簡單。圖1顯示的是一種傳統(tǒng)的線性調(diào)整型LED驅(qū)動電路，由運算放大器AMI^a和NMOS 管M3構(gòu)成的電壓跟隨器將基準(zhǔn)電壓Vrefl跟隨到電阻Rl的高電壓端，由于基準(zhǔn)電壓Vrefl 穩(wěn)定，不隨工作溫度和工作電源的變化而變化，因此電阻Rl的電流恒定，通過PMOS管Ml和 M2構(gòu)成的電流鏡，給LED提供較恒定的電流。但對于PMOS管Ml和M2構(gòu)成的電流鏡，由于漏極電壓不相等，在電流復(fù)制時會存在一定的誤差，導(dǎo)致電流復(fù)制不精確，當(dāng)多路輸出時時甚至?xí)绊慙ED燈的亮度，導(dǎo)致不同串的LED燈亮度不統(tǒng)一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種恒流LED驅(qū)動電路，其目的在于克服傳統(tǒng)線性調(diào)整型LED驅(qū)動電路的缺陷，設(shè)計一種對電源電壓變化敏感程度很小的高穩(wěn)定性LED驅(qū)動電路，利用電路中已有基準(zhǔn)電壓Vrefl形成穩(wěn)定的基準(zhǔn)電流，通過限定電流復(fù)制管的漏極相等，獲得精確的LED驅(qū)動電流。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種恒流LED驅(qū)動電路，其特征在于設(shè)有恒定電流產(chǎn)生電路、精確電流鏡電路和LED輸出驅(qū)動電路，恒定電流產(chǎn)生電路將輸入基準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換成電流，產(chǎn)生一個偏置電壓，精確電流鏡電路將恒定電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的偏置電壓經(jīng)過精確電流鏡電路轉(zhuǎn)換，獲得另一個偏置電壓，LED輸出驅(qū)動電路拷貝精確電流鏡電路中的電流，產(chǎn)生穩(wěn)定的LED驅(qū)動電流；其中恒定電流產(chǎn)生電路設(shè)有1個運算放大器AMPa、l個NMOS管M3和兩個具有相反溫度系數(shù)的電阻Rl和R2，運算放大器AMPa的正輸入端接基準(zhǔn)電壓Vref 1，運算放大器AMPa 的負(fù)輸入端與NMOS管M3的源極相連，運算放大器AMPa的輸出端接NMOS管M3的柵極，電阻Rl和R2串聯(lián)后接于NMOS管M3源極和公共地端之間，NMOS管M3的漏極輸出偏置電壓 Vbl ；精確電流鏡電路設(shè)有2個運算放大器AMPb及AMPc、3個PMOS管Ml、M2及M4和1 個NMOS管M5，PMOS管Ml和M2的源極共同接于電源電壓Vddl，PMOS管Ml和M2的柵極、 PMOS管Ml的漏極、恒定電流產(chǎn)生電路中的NMOS管M3的漏極以及運算放大器AMPb的正輸入端連接在一起，運算放大器AMPb的負(fù)輸入端與PMOS管M2的漏極和PMOS管M4源極連接在一起，運算放大器AMPb的輸出端連接PMOS管M4的柵極，PMOS管M4的漏極與NMOS管M5的漏極以及運算放大器AMPc的正輸入端連接在一起，AMPc的負(fù)輸入端連接基準(zhǔn)電壓Vref2， 運算放大器AMPc的輸出端與NMOS管M5的柵極連接并作為偏置電壓Vb2的輸出端，NMOS管 M5的源極連接公共地端；LED輸出驅(qū)動電路設(shè)有i個運算放大器AMPl AMPi、i個NMOS管附1 Nil、i 個匪OS管N12 Ni2及i*j個LED燈，i和j都是正整數(shù)；i個運算放大器AMPl AMPi的各個正輸入端均連接基準(zhǔn)電壓Vref2，i個運算放大器AMPl AMPi的各個負(fù)輸入端分別對應(yīng)連接i個NMOS管Nll Nil的各個源極以及NMOS管附2 Ni2的各個漏極，i個運算放大器AMPl AMPi的各個輸出端分別對應(yīng)連接i個NMOS管mi Nil的各個柵極，i個 NMOS管N12 Ni2的各個柵極均連接精確電流鏡電路中NMOS管M5的柵極，i個NMOS管 N12 Ni2的各個源極均連接公共地端，i*j個LED燈包括i串，每串j個，分別為LEDll LEDlj、LED21 LED2j……LEDil LEDi j，各串LED燈串聯(lián)后其首個LED燈的正極均連接電源電壓Vdd2，各串LED燈串聯(lián)后其末個LED燈的負(fù)極分別對應(yīng)連接i個NMOS管Nll Nil的各個漏極。本發(fā)明的優(yōu)點及顯著效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在很多方面優(yōu)于目前常用的線性LED驅(qū)動電路。(1)本發(fā)明的LED驅(qū)動電路直接采用系統(tǒng)中存在的基準(zhǔn)電壓Vrefl，利用Vrefl的高精度和低溫漂的特點，獲得同樣高精度和低溫漂的LED驅(qū)動電流；(2)本發(fā)明的LED驅(qū)動電路克服了 MOS器件存在的溝長調(diào)制效應(yīng)，形成精確的電流輸出，避免了小尺寸MOS管帶來的輸出誤差，適用于亞微米工藝，減小了芯片成本；(3)本發(fā)明的LED驅(qū)動電路可以同時并聯(lián)驅(qū)動i串LED燈(i為正整數(shù))，每串j 個LED燈(j為正整數(shù))，驅(qū)動能力強，適用范圍廣；(4)本發(fā)明的LED驅(qū)動電路具有結(jié)構(gòu)簡單、功耗低的特點，有利于在各類LED應(yīng)用場合推廣。


圖1是現(xiàn)有LED驅(qū)動電路圖2是本發(fā)明LED驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)框圖
圖3是本發(fā)明LED驅(qū)動電路的具體電路圖
具體實施例方式參看圖2，本發(fā)明的一種恒流LED驅(qū)動電路設(shè)有恒定電流產(chǎn)生電路1、精確電流鏡電路2和LED輸出驅(qū)動電路3，恒定電流產(chǎn)生電路1將輸入基準(zhǔn)電壓Vrefl轉(zhuǎn)換成電流，產(chǎn)生一個偏置電壓Vbl，精確電流鏡電路21將恒定電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的偏置電壓Vbl經(jīng)過精確電流鏡電路轉(zhuǎn)換，獲得另一個偏置電壓Vb2 (通常Vbl > Vl^)，LED輸出驅(qū)動電路拷貝精確電流鏡電路中的電流，產(chǎn)生穩(wěn)定的LED驅(qū)動電流。圖3是圖2的具體電路。恒定電流產(chǎn)生電路1通過運算放大器AMI^a將第一基準(zhǔn)電壓Vrefl跟隨到NMOS管M3的源極，再由電阻Rl和R2形成電流II，Rl和R2分別采用相反溫度系數(shù)的電阻((Rl和R2位置可以互換，Rl設(shè)計為正溫度系數(shù)電阻，則R2設(shè)計成負(fù)溫度系數(shù)電阻；相反，Rl負(fù)溫度系數(shù)，則R2正溫度系數(shù))，通過電阻Rl和R2的溫度補償，獲得低溫漂的穩(wěn)定電流11。精確電流鏡電路2的運算放大器AMPb使得PMOS管Ml和M2具有相同的漏極電壓，因此Ml和M2構(gòu)成的電流鏡能夠克服夠長調(diào)制效應(yīng)，進行精確電流拷貝；運算放大器AMPc使得NMOS管M5的漏極電壓與第二基準(zhǔn)電壓Vref2相等，LED輸出驅(qū)動電路 3中運算放大器AMPl AMPi使得i串恒流LED驅(qū)動支路中NMOS管N12 Ni2的漏極電壓也等于第二基準(zhǔn)電壓Vref2，因此對于精確電流鏡電路2中NMOS管M5與LED輸出驅(qū)動電路 3中NMOS管W2 Ni2具有相同的柵極電壓和相同的漏極電壓，可以形成精確的電流拷貝
支路，LEDll LEDlj、LED21 LED2j......LEDil LEDij 這 i 串(每串 j 個)恒流 LED 驅(qū)
動電路具有恒定電流輸出Iol Ion。當(dāng)接通電源Vddl和Vdd2(通常Vddl為3-5V，Vdd2根據(jù)串聯(lián)LED燈的個數(shù)選擇合適大小，個數(shù)少時Vdd2可選擇較低電壓，個數(shù)較多是選擇較高電壓)后，通過運算放大器AMPa將第一基準(zhǔn)電壓Vrefl跟隨到NMOS管M3的源極，再由電阻Rl和R2形成電流II， PMOS管Ml和M2構(gòu)成電流鏡，由M2拷貝Ml的電流，為了確保電流拷貝的精度，運算放大器 AMPb使得PMOS管Ml和M2的漏極相等，因此很好的克服了夠長調(diào)制效應(yīng)，即漏源電壓對電流拷貝精度的影響。精確電流鏡電路2中的運算放大器AMPc使得NMOS管M5的漏極電壓等于第二基準(zhǔn)電壓Vref2(0. 3V ( Vref2 ( IV)，LED輸出驅(qū)動電路3中運算放大器AMPl AMPi (i為正整數(shù))使得LED輸出驅(qū)動電路3中NMOS管N12 Ni2的漏極電壓也等于第二基準(zhǔn)電壓Vref 2，因此對于精確電流鏡電路2中的匪OS管M5和LED輸出驅(qū)動電路3中匪OS 管W2 Ni2具有相同的柵極電壓、漏極電壓、源極電壓，因此形成i對精確電流鏡，這些復(fù)制的電流Iol Ion分別提供給i串LED燈，形成恒流驅(qū)動，通過器件參數(shù)的設(shè)計，使得LED 燈的各路驅(qū)動電流達(dá)到設(shè)計要求。Vrefl是輸入基準(zhǔn)電壓，具有隨電源電壓變化波動小、低溫漂的特點，因此，對于恒定電流產(chǎn)生電路1中電阻兩端的電流，即精確電流鏡電路2中PMOS管Ml的電流Il有Il = ^fL(1)
RI + R2在設(shè)計中，取Rl和R2為相反溫度系數(shù)的電阻，從而獲得低溫漂的總電阻R1+R2，電流Il便與溫度無關(guān)。精確電流鏡電路2中PMOS管Ml和M2構(gòu)成電流鏡電路，假設(shè)PMOS管Ml的寬長比
為kl，M2的寬長比為k2，考慮到溝長調(diào)制效應(yīng)，于是有
權(quán)利要求
1. 一種恒流LED驅(qū)動電路，其特征在于設(shè)有恒定電流產(chǎn)生電路、精確電流鏡電路和 LED輸出驅(qū)動電路，恒定電流產(chǎn)生電路將輸入基準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換成電流，產(chǎn)生一個偏置電壓，精確電流鏡電路將恒定電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的偏置電壓經(jīng)過精確電流鏡電路轉(zhuǎn)換，獲得另一個偏置電壓，LED輸出驅(qū)動電路拷貝精確電流鏡電路中的電流，產(chǎn)生穩(wěn)定的LED驅(qū)動電流；其中恒定電流產(chǎn)生電路設(shè)有1個運算放大器AMPa、1個NMOS管M3和兩個具有相反溫度系數(shù)的電阻Rl和R2，運算放大器AMPa的正輸入端接基準(zhǔn)電壓Vref 1，運算放大器AMPa的負(fù)輸入端與NMOS管M3的源極相連，運算放大器AMPa的輸出端接NMOS管M3的柵極，電阻Rl 和R2串聯(lián)后接于NMOS管M3源極和公共地端之間，NMOS管M3的漏極輸出偏置電壓Vbl ；精確電流鏡電路設(shè)有2個運算放大器AMPb及AMPc、3個PMOS管Ml、M2及M4和1個 NMOS管M5，PM0S管Ml和M2的源極共同接于電源電壓Vddl，PM0S管Ml和M2的柵極、PMOS 管Ml的漏極、恒定電流產(chǎn)生電路中的NMOS管M3的漏極以及運算放大器AMPb的正輸入端連接在一起，運算放大器AMPb的負(fù)輸入端與PMOS管M2的漏極和PMOS管M4源極連接在一起，運算放大器AMPb的輸出端連接PMOS管M4的柵極，PMOS管M4的漏極與NMOS管M5的漏極以及運算放大器AMPc的正輸入端連接在一起，AMPc的負(fù)輸入端連接基準(zhǔn)電壓Vref2，運算放大器AMPc的輸出端與NMOS管M5的柵極連接并作為偏置電壓Vb2的輸出端，匪OS管 M5的源極連接公共地端；LED輸出驅(qū)動電路設(shè)有i個運算放大器AMPf AMPi、i個匪OS管Nlf Nil、i個匪OS管 N12^Ni2及i*j個LED燈，i和j都是正整數(shù)；i個運算放大器AMPfAMPi的各個正輸入端均連接基準(zhǔn)電壓Vref2，i個運算放大器AMPfAMPi的各個負(fù)輸入端分別對應(yīng)連接i個NMOS管 NlTNil的各個源極以及NMOS管N12 Ni2的各個漏極，i個運算放大器AMPfAMPi的各個輸出端分別對應(yīng)連接i個NMOS管NlfNil的各個柵極，i個NMOS管m2 Ni2的各個柵極均連接精確電流鏡電路中NMOS管M5的柵極，i個NMOS管N12 Ni2的各個源極均連接公共地端，i*j個LED燈包括i串，每串j個，分別為LEDll LEDl j、LED21 LED2j......LEDil LEDi j，各串LED燈串聯(lián)后其首個LED燈的正極均連接電源電壓Vdd2，各串LED燈串聯(lián)后其末個LED 燈的負(fù)極分別對應(yīng)連接i個NMOS管NlfNil的各個漏極。
全文摘要
一種恒流LED驅(qū)動電路，其特征在于設(shè)有恒定電流產(chǎn)生電路、精確電流鏡電路和LED輸出驅(qū)動電路，恒定電流產(chǎn)生電路將輸入基準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換成電流，產(chǎn)生一個偏置電壓，精確電流鏡電路將恒定電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的偏置電壓經(jīng)過精確電流鏡電路轉(zhuǎn)換，獲得另一個偏置電壓，LED輸出驅(qū)動電路拷貝精確電流鏡電路中的電流，產(chǎn)生穩(wěn)定的LED驅(qū)動電流。
文檔編號G09G3/32GK102542979SQ20111034957
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者夏曉娟, 張洪俞 申請人:南京微盟電子有限公司