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      偏斜率受控驅(qū)動器電路的制作方法

      文檔序號:9510465閱讀:356來源:國知局
      偏斜率受控驅(qū)動器電路的制作方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]此通常涉及電子電路,且特定地說涉及偏斜率受控驅(qū)動器電路。
      【背景技術(shù)】
      [0002]發(fā)光二極管(LED)照明的迅速增長導(dǎo)致大量集成電路裝置將受控功率提供到LED0在許多應(yīng)用中,LED輸出強(qiáng)度需要實(shí)時改變。此功能通常稱為調(diào)光控制。實(shí)現(xiàn)LED的調(diào)光控制的一種方法是脈寬調(diào)制。脈寬調(diào)制涉及短時段內(nèi)的實(shí)質(zhì)上恒定LED電流的換向或啟動、停止及重啟。為了避免閃爍效果,此啟動-重啟循環(huán)是以大約200Hz或更快的頻率來執(zhí)行,這使得LED電流的啟動及重啟對人眼是不可檢測的。LED的表觀亮度由通過LED的時間平均電流確定。因此,LED的調(diào)光與調(diào)光波形的占空比成比例。
      [0003]圖1是經(jīng)由脈寬調(diào)制實(shí)現(xiàn)調(diào)光的LED功率切換電路的電路圖。電流源110將電流供應(yīng)到LED 120及MOSFET開關(guān)130。通過使得施加于柵極的電壓Vs為低或高來關(guān)斷及接通電源開關(guān)控制到LED 120的電流。當(dāng)開關(guān)130關(guān)斷時,電流Iinput流過LED 120。當(dāng)開關(guān)130接通時,電流匕_流過開關(guān)130,將電流分流使其遠(yuǎn)離LED 120。因此,LED的調(diào)光是由柵極控制信號Vti的占空比來控制。
      [0004]此接通及關(guān)斷電源開關(guān)130對于減小電磁發(fā)射來說是軟性的。柵極控制信號Vs中及通過LED 120的電流1_中的硬邊緣導(dǎo)致不需要的頻率諧波。各種應(yīng)用符合不同的電磁干擾標(biāo)準(zhǔn),因此其調(diào)節(jié)柵極控制信號Vti的變化速率及LED電流的變化速率。
      [0005]常規(guī)地,偏斜率受控柵極驅(qū)動器電路適用于驅(qū)動電源開關(guān)130以實(shí)現(xiàn)軟接通及軟關(guān)斷。圖2是常規(guī)的偏斜率受控柵極驅(qū)動器電路200的電路圖。偏斜率受控柵極驅(qū)動器電路200包含PMOS晶體管S3210及NMOS晶體管S4220。S3210及S4220的柵極耦合在一起以接收控制脈S3210及S4220的漏極耦合在一起以提供柵極控制信號Vs。此柵極控制信號Vti可經(jīng)提供到圖1的開關(guān)130的柵極以控制開關(guān)接通/關(guān)斷。偏斜率控制由電流源11230及12240提供。電流源11230控制柵極控制信號Vs的上升速率,且電流源12240控制Vti的下降速率。Vti的上升速率取決于開關(guān)S3210的柵極的電容及電流Il的值。類似地,Vti的下降速率取決于開關(guān)S4220的柵極的電容及電流12的值。因此,Il及12經(jīng)選擇以提供柵極控制信號Vti的所需上升及下降速率。此還可通過替換電阻器代替Il及12或通過使用與柵極控制信號Vti串聯(lián)的電阻器來實(shí)施。當(dāng)柵極驅(qū)動器電路200調(diào)節(jié)柵極控制信號Vs的偏斜率時(這實(shí)現(xiàn)開關(guān)130的軟接通/關(guān)斷),其使LED120中的電流脈沖展寬,從而產(chǎn)生輸入脈沖與LED 130接通的實(shí)際持續(xù)時間之間的差。
      [0006]圖3是經(jīng)提供到柵極驅(qū)動器電路200的輸入控制脈沖V.、柵極控制信號Vti及通過LED 120的電流1_之間的關(guān)系的時序圖。在VCTRl輸入下降310之后,柵極電壓Vs以受控偏斜率緩慢地上升。Vti的上升速率由電流源11230控制。隨著柵極控制信號V 在點(diǎn)320處上升高于電源開關(guān)130的接通/關(guān)斷閾值VTH,開關(guān)130開始導(dǎo)通,且LED120中的電流隨著大部分電流1_‘流入開關(guān)130中而開始下降。當(dāng)1_下降到零(在點(diǎn)330處)且開關(guān)電流達(dá)到峰值時,跨開關(guān)130的漏極-源極電壓Vds開始下降。在V:^放電的時間期間,柵極控制信號Vs保持平坦。此被稱為米勒平坦區(qū)且在圖3中的340處示出。在點(diǎn)350處,Vs在Vds下降到其最小值之后再次開始上升,這完全接通開關(guān)130。在開關(guān)130的關(guān)斷期間,操作顛倒且電流源12240控制柵極控制信號Vti的下降速率。
      [0007]因此,常規(guī)的偏斜率受控柵極驅(qū)動器電路(例如柵極驅(qū)動器電路200)導(dǎo)致LED中的電流脈沖展寬,從而產(chǎn)生輸入脈沖與LED接通的實(shí)際持續(xù)時間之間的實(shí)質(zhì)差。因為極小持續(xù)時間的脈沖不能實(shí)現(xiàn),所以減小調(diào)光分辨率。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0008]在所描述的實(shí)例中,一種偏斜率受控晶體管驅(qū)動器電路可操作以驅(qū)動晶體管。所述電路產(chǎn)生晶體管驅(qū)動器信號,所述晶體管驅(qū)動器信號在上升時實(shí)質(zhì)上以階梯方式上升直到達(dá)到第一閾值電壓電平為止,因此所述晶體管驅(qū)動器信號以受控偏斜率上升。當(dāng)所述晶體管驅(qū)動器信號上升超出大于所述第一閾值電壓電平的第二閾值電壓電平時,所述晶體管驅(qū)動器信號實(shí)質(zhì)上以階梯方式上升。
      [0009]在一個實(shí)施例中,偏斜率受控晶體管驅(qū)動器電路產(chǎn)生柵極控制信號,所述柵極控制信號實(shí)質(zhì)上以階梯方式上升直到達(dá)到第一閾值電壓電平為止,因此所述柵極控制信號以受控偏斜率上升。當(dāng)所述柵極控制信號上升超出大于所述第一閾值電壓電平的第二閾值電壓電平時,所述柵極控制信號實(shí)質(zhì)上再次以階梯方式上升。
      [0010]在一個實(shí)施例中,所述偏斜率受控柵極驅(qū)動器電路維持第一閾值電壓電平及大于所述第一閾值電壓電平的第二閾值電壓電平。所述柵極驅(qū)動器電路經(jīng)配置以產(chǎn)生柵極控制信號,所述柵極控制信號實(shí)質(zhì)上以階梯方式下降直到達(dá)到所述第二閾值電壓電平為止,其中在所述柵極控制信號下降到所述第二閾值電壓電平之后,所述柵極控制信號以受控偏斜率下降直到達(dá)到所述第一閾值電壓電平為止,因此所述柵極控制信號實(shí)質(zhì)上以階梯方式下降。
      [0011]另一實(shí)施例涉及包含第一及第二場效晶體管、電流源、開關(guān)及控制邏輯的偏斜率受控柵極驅(qū)動器電路。所述第一及第二場效晶體管的柵極耦合在一起以接收控制脈沖輸入,且所述第一及第二場效晶體管的漏極耦合在一起以提供柵極控制信號。所述電流源經(jīng)耦合以將電流供應(yīng)到所述第一場效晶體管的源極。所述開關(guān)耦合到與所述電流源并聯(lián)的第一場效晶體管的源極。所述控制邏輯經(jīng)耦合以接收柵極控制信號且將開關(guān)控制信號提供到開關(guān)。所述控制邏輯維持第一閾值電壓電平及大于所述第一閾值電壓電平的第二閾值電壓電平。如果所述柵極控制信號的電壓小于所述第一及第二閾值電壓電平,那么開關(guān)控制信號接通所述開關(guān)。如果所述柵極控制信號的電壓大于第一閾值電壓電平但小于第二閾值電壓電平,那么開關(guān)控制信號關(guān)斷所述開關(guān)。如果所述柵極控制信號的電壓大于所述第一和第二閾值電壓電平,那么開關(guān)控制信號接通所述開關(guān)。
      【附圖說明】
      [0012]圖1是經(jīng)由脈寬調(diào)制實(shí)現(xiàn)調(diào)光的常規(guī)LED功率切換電路的電路圖。
      [0013]圖2是常規(guī)的偏斜率受控柵極驅(qū)動器電路的電路圖。
      [0014]圖3是經(jīng)提供到圖2的柵極驅(qū)動器電路、柵極控制信號及通過圖1的LED的電流之間的關(guān)系的時序圖。
      [0015]圖4是說明性實(shí)施例的偏斜率受控柵極驅(qū)動器電路的電路圖。
      [0016]圖5是經(jīng)提供到圖4的柵極驅(qū)動器電路、柵極控制信號及通過被驅(qū)動的LED的電流之間的關(guān)系的時序圖。
      [0017]圖6是用于驅(qū)動場效晶體管的柵極的技術(shù)的流程圖。
      【具體實(shí)施方式】
      [0018]說明性實(shí)施例提供被驅(qū)動的晶體管的軟接通及軟關(guān)斷,同時減小柵極控制信號\的展寬及經(jīng)提供到LED的電流脈沖的后續(xù)展寬。
      [0019]圖4是說明性實(shí)施例的偏斜率受控柵極驅(qū)動器電路400的電路圖。電路400包含PMOS晶體管S3410及NMOS晶體管S4420。S3410及S4420的柵極耦合在一起以接收控制脈沖VCT『 S3410及S4420的漏極耦合在一起以提供柵極控制信號Vs。此柵極控制信號Vs可提供到開關(guān)(例如圖1的開關(guān)130)的柵極以控制開關(guān)接通/關(guān)斷。為了清楚起見,圖4中沒有示出由柵極控制信號Vs控制的開關(guān)。偏斜率控制由電流源11430及12440提供。電路400進(jìn)一步包含PMOS晶體管S1450、NMOS晶體管S2455及控制邏輯460??刂七壿?60基于柵極控制信號與兩個閾值電壓電平Vthi及V TH2的關(guān)系來控制開關(guān)450及455。第一閾值電壓Vthi小于第二閾值電壓V TH2,且Vthi及V TH2兩者均大于柵極控制信號V <;的“低”值但小于Vs的“高”值。在圖4的實(shí)例中,控制邏輯460包含比較器465及470、反相器475、NOR門480及反相器490。
      [0020]圖5是經(jīng)提供到柵極驅(qū)動器電路400的輸入控制脈沖VCTRl、柵極控制信號Vs及通過被驅(qū)動的LED(例如圖1的LED 120)的電流1_之間的關(guān)系的時序圖。在初始狀態(tài)中,輸入控制信號為高,柵極控制信號Vti為低,且被驅(qū)動的晶體管(例如圖1的NMOS電源開關(guān)130)處于“關(guān)斷”狀態(tài)中。在此初始狀態(tài)中,V^V?^。因為Vthi^,所以比較器465的輸出是邏輯“O”且反相器475的輸出是邏輯“I”。因為VTH2>Ve,所以比較器470的輸出是邏輯“O”。因為到NOR門480的輸入是“O”及“1”,所以NOR門480的輸出是邏輯“0”,從而接通PMOS開關(guān)S1450。隨著輸入控制脈沖VCT%從高變?yōu)榈?在
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