Led驅(qū)動(dòng)電路及使用該驅(qū)動(dòng)電路的led驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及一種LED (Light-Emitting D1de，發(fā)光二極管)驅(qū)動(dòng)電路及使用該驅(qū)動(dòng)電路的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]由于LED加工制造時(shí)的特殊性，導(dǎo)致LED存在較大的個(gè)體差異，每個(gè)LED的導(dǎo)通電壓不同，因此，要實(shí)現(xiàn)每個(gè)LED支路(或LED串)電流都相等，需要對(duì)每個(gè)LED支路進(jìn)行調(diào)整。
[0003]請(qǐng)參考圖1所不，其為現(xiàn)有技術(shù)中的一種LED驅(qū)動(dòng)電路的電路不意圖。圖1中的LED驅(qū)動(dòng)電路包括運(yùn)算放大器0P1、0P2、0P3、0P4和0P5，NM0S晶體管MN1、MN2、MN3、MN4和麗5，PM0S晶體管MP1、MP2，電阻R1，反相器INV1。為了簡(jiǎn)化描述，圖1中僅在LED驅(qū)動(dòng)電路的高壓電源端VH和輸出端V0之間連接一個(gè)LED通道，該通道中僅示出一個(gè)LED 1，實(shí)際應(yīng)用中，圖1中的LED驅(qū)動(dòng)電路可驅(qū)動(dòng)多路LED通道，例如，16路LED通道，每個(gè)LED通道中可包括多個(gè)依次串聯(lián)的LED。一般電阻R1為芯片外的電阻，其用于設(shè)定LED的電流；NM0S晶體管MN5為高壓NM0S晶體管，其漏極耐壓較高(例如，15V)，其他器件為低壓器件，其耐壓一般為5V或3.3V。
[0004]接著介紹圖1中的LED驅(qū)動(dòng)電路的工作原理。運(yùn)算放大器0P5和NM0S晶體管麗1將節(jié)點(diǎn)VR1的電壓調(diào)整等于參考電壓VA1，這樣，電阻R1的電流為VA1/R1，其中，VA1為參考電壓VA1的電壓值，R1為電阻R1的電阻值。運(yùn)算放大器0P4與PM0S晶體管MP1、MP2實(shí)現(xiàn)精確的電流復(fù)制，使PM0S晶體管MP2的電流精確的鏡像MP1的電流，其原因在于，運(yùn)算放大器0P4將PM0S晶體管MP2的漏極電壓調(diào)整至等于MP1的漏極電壓，同時(shí)PM0S晶體管MP1源極和MP2的源極相連(即兩者的源極電壓相等)，PM0S晶體管MP1的柵極與MP2的柵極相連(即兩者的柵極電壓相等)，根據(jù)M0S管的電流公式可知，PM0S晶體管MP1和MP2的電流之比等于兩者的寬長(zhǎng)比之比，如果設(shè)計(jì)兩者的寬長(zhǎng)比相等，則兩者的電流相等，這樣，PM0S晶體管MP2的電流等于PM0S晶體管MP1的電流，根據(jù)基爾霍夫定律，其也等于電阻R1的電流，也等于NM0S晶體管麗3的電流。運(yùn)算放大器0P1和NM0S晶體管麗3將節(jié)點(diǎn)VD的電壓調(diào)整等于參考電壓VB1。運(yùn)算放大器0P2調(diào)整使得NM0S晶體管麗3的柵極電壓等于MN4的柵極電壓；運(yùn)算放大器0P3調(diào)整使得麗3的漏極電壓等于MN4的漏極電壓，這樣，根據(jù)M0S管的電流公式可知，NM0S晶體管MN4的電流與NM0S晶體管麗3的電流呈鏡像關(guān)系，其電流之比等于兩者的寬長(zhǎng)比之比。PWM信號(hào)用于進(jìn)行占空比控制，調(diào)節(jié)LED1導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)間比例，當(dāng)PWM信號(hào)為高電平時(shí)，NM0S晶體管麗2處于關(guān)斷狀態(tài)，反饋環(huán)路正常工作，LED1導(dǎo)通；當(dāng)PWM信號(hào)為低電平時(shí)，NM0S晶體管麗2處于導(dǎo)通狀體，NM0S晶體管麗5的柵極被下拉至地電平，導(dǎo)致NM0S晶體管麗5處于截止?fàn)顟B(tài)，LED1也截止。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)圖1中的LED驅(qū)動(dòng)電路處于反饋環(huán)路調(diào)整狀態(tài)時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)較好的LED恒流精度，需讓NM0S晶體管MN4工作在飽和區(qū)，這樣，NM0S晶體管MN4和麗3的電流復(fù)制比例才準(zhǔn)確。如果NM0S晶體管MN4處于線性區(qū)，則NM0S晶體管麗3和MN4的漏極電壓差異將導(dǎo)致較大的電流復(fù)制誤差，產(chǎn)生NMOS晶體管MN3和MN4的漏極電壓差異的主要原因是運(yùn)算放大器0P3存在等效輸入偏差(input offset)，這是集成電路中的常見(jiàn)現(xiàn)象，是由大批量生產(chǎn)中的器件偏差所致。NM0S晶體管MN4的漏極電壓由參考電壓VB1所設(shè)定(例如，參考電壓VB1為0.3V)，但如果NM0S晶體管MN4上的漏極電壓較高，則導(dǎo)致在NM0S晶體管MN4上消耗較大的功耗，NM0S晶體管MN4上的效率損耗為L(zhǎng)ED1的電流與NM0S晶體管漏極電壓的乘積，因此，現(xiàn)有技術(shù)中的LED驅(qū)動(dòng)電路的效率有待提尚。
[0006]另外，圖1中的LED驅(qū)動(dòng)電路仍會(huì)導(dǎo)致大量生產(chǎn)中芯片之間存在較大的LED電流偏差，導(dǎo)致此電流偏差的因素如下:第一、運(yùn)算放大器0P5的等效輸入偏差會(huì)導(dǎo)致電阻R1的電流存在Vos5/Rl的偏差，此偏差占電阻R1的電流比例為Vos5/VAl，其中，其中，Vos5為運(yùn)算放大器0P5的等效輸入偏差，R1為電阻R1的電阻值，VA1為參考電壓VA1的電壓值。假設(shè)Vos5 = 20mV，VA1 = IV，則偏差比例為20mV/lV = 2%0第二、電流鏡PM0S晶體管MP1和MP2的電流復(fù)制會(huì)存在失配誤差，可能導(dǎo)致2?5%的誤差。第二、運(yùn)算放大器0P2的等效輸入偏差會(huì)導(dǎo)致NM0S晶體管麗3和MN4的柵極電壓不相等，從而導(dǎo)致NM0S晶體管MN4和MN3的電流比例發(fā)生偏差，可能導(dǎo)致2?5%的誤差。第四、運(yùn)算放大器0P3的等效輸入偏差會(huì)導(dǎo)致NM0S晶體管麗3和MN4的漏極電壓不相等，從而導(dǎo)致NM0S晶體管MN4和麗3的電流比例發(fā)生偏差，可能導(dǎo)致1%的誤差。第五、NM0S晶體管MN4和麗3之間還存在制造適配誤差，可能導(dǎo)致2?5%的誤差。上述累計(jì)誤差可能到達(dá)9?18%，因此，現(xiàn)有技術(shù)中的LED驅(qū)動(dòng)電路的恒流精度也有待提高。
[0007]因此，有必要提出一種改進(jìn)的技術(shù)方案來(lái)解決上述問(wèn)題。
【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0008]本實(shí)用新型的目的在于提供一種LED驅(qū)動(dòng)電路及使用該驅(qū)動(dòng)電路的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其可以提高LED恒流精度。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型提出一種LED驅(qū)動(dòng)電路，其包括參考電壓產(chǎn)生電路、驅(qū)動(dòng)晶體管、第一晶體管、第一電阻、第二電阻、第一運(yùn)算放大器、電容、開(kāi)關(guān)S1、開(kāi)關(guān)S2、開(kāi)關(guān)S3、開(kāi)關(guān)S4、開(kāi)關(guān)S5、開(kāi)關(guān)S6和開(kāi)關(guān)S7。參考電壓產(chǎn)生電路基于電壓源產(chǎn)生并輸出參考電壓。開(kāi)關(guān)S4和電容依次串聯(lián)于參考電壓和第一運(yùn)算放大器的第一輸入端之間；第一晶體管的第一連接端與電壓源相連，其第二連接端經(jīng)第二電阻接地，其控制端與第一運(yùn)算放大器的輸出端相連；驅(qū)動(dòng)晶體管的第一連接端與所述LED驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連，其第二連接端經(jīng)第一電阻接地；開(kāi)關(guān)S1連接于參考電壓和運(yùn)算放大器的第一輸入端之間；開(kāi)關(guān)S2的一個(gè)連接端連接于開(kāi)關(guān)S4和電容之間的連接節(jié)點(diǎn)，另一個(gè)連接端連接于第一運(yùn)算放大器的第二輸入端；開(kāi)關(guān)S3的一個(gè)連接端連接于第一晶體管和第二電阻之間的連接節(jié)點(diǎn)，另一個(gè)連接端連接于第一運(yùn)算放大器的第二輸入端；開(kāi)關(guān)S5的一個(gè)連接端連接于驅(qū)動(dòng)晶體管和第一電阻之間的連接節(jié)點(diǎn)，另一個(gè)連接端連接于與第一運(yùn)算放大器的第二輸入端；開(kāi)關(guān)S6連接于第一晶體管的控制端和驅(qū)動(dòng)晶體管的控制端之間；開(kāi)關(guān)S7的一個(gè)連接端與驅(qū)動(dòng)晶體管的控制端相連，其另一連接端接地。占空比控制信號(hào)用于控制開(kāi)關(guān)S1至S7的導(dǎo)通或關(guān)斷，當(dāng)開(kāi)關(guān)Sl、S2、S3和S7導(dǎo)通時(shí)，開(kāi)關(guān)S4、S5和S6關(guān)斷；當(dāng)開(kāi)關(guān)S4、S5和S6導(dǎo)通時(shí)，開(kāi)關(guān)Sl、S2、S3和S7關(guān)斷。
[0010]進(jìn)一步的，所述參考電壓產(chǎn)生電路包括第二晶體管、第三電阻、第四電阻和第二運(yùn)算放大器，第二晶體管的第一連接端經(jīng)第三電阻與所述電源端相連，其第二連接端經(jīng)第四電阻接地；第二運(yùn)算放大器的第一輸入端與第二晶體管和第三電阻之間的連接節(jié)點(diǎn)相連，其第二輸入端與參考電壓源相連，其輸出端與第二晶體管的控制端相連，第二晶體管和第四電阻之間的連接節(jié)點(diǎn)的電壓為所述參考電壓。
[0011]進(jìn)一步的，參考電壓源的電壓值比電壓源的電壓值小，電壓源與參考電壓源的電壓差為恒定的電壓。
[0012]進(jìn)一步的，第一晶體管和驅(qū)動(dòng)晶體管為NM0S晶體管，第一晶體管和驅(qū)動(dòng)晶體管中，第一連接端為漏極、第二連接端為源極，控制端為柵極；運(yùn)算放大器的第一輸入端為正向輸入端，其第二輸入端為負(fù)向輸入端。
[0013]進(jìn)一步的，第二晶體管為NM0S晶體管，其第一連接端為漏極、第二連接端為源極，控制端為柵極；第二運(yùn)算放大器的第一輸入端為正向輸入端，其第二輸入端為負(fù)向輸入端。
[0014]進(jìn)一步的，第二晶體管、第三電阻、第四電阻和第二運(yùn)算放大器、驅(qū)動(dòng)晶體管、第一晶體管、第一電阻、第二電阻、第一運(yùn)算放大器、電容、開(kāi)關(guān)S1、開(kāi)關(guān)S2、開(kāi)關(guān)S3、開(kāi)關(guān)S4、開(kāi)關(guān)S5、開(kāi)關(guān)S6和開(kāi)關(guān)S7位于同一個(gè)芯片中，第三電阻位于芯片外部，所述第一電阻與第四電阻相匹配。
[0015]進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)晶體管為高壓器件；所述第一晶體管和第二晶體管為低壓器件。
[0016]進(jìn)一步的，所述第一電阻的取值在1?10歐姆。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，本實(shí)用新型提供一種LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其包括LED光源和上述LED驅(qū)動(dòng)電路，所述LED光源的負(fù)極與LED驅(qū)動(dòng)電路的輸出端V0相連，其正極與升壓電壓VH相連，該升壓電壓VH的電壓值大于所述電壓源VDD的電壓值。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型重新對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)置，其導(dǎo)致誤差的因素少，累計(jì)誤差小，從而使本實(shí)用新型中的LED驅(qū)動(dòng)電路所驅(qū)動(dòng)的LED具有較高的電流精度。
【【附圖說(shuō)明】】