專(zhuān)利名稱(chēng)：一種減小多個(gè)通道led恒流控制器失配的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減小多個(gè)通道LED恒流控制器失配的電路，主要用于提高液晶顯示器或液晶電視背光的亮度均勻性和發(fā)光顏色均勻性。
背景技術(shù)：
目前LED (發(fā)光二極管)在照明和背光領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。因?yàn)長(zhǎng)ED比傳統(tǒng)的白熾燈、熒光燈在節(jié)能，光線(xiàn)質(zhì)量，壽命，可靠性，響應(yīng)速度，環(huán)保方面上都有優(yōu)勢(shì)。因此，LED 在中、大型尺寸的液晶顯示器或液晶電視的背光應(yīng)用上逐漸取代了其他光源。LED屬于電流器件，LED的亮度和顏色對(duì)電流的變化非常敏感。為了保持應(yīng)用多個(gè)LED燈是亮度和顏色一致，LED通常串聯(lián)起來(lái)會(huì)保持電流一致。然而在中、大型液晶電視的背光應(yīng)用中需要幾十個(gè)，幾百個(gè)，甚至上千個(gè)LED燈，而且LED燈的正常工作電壓在3到 3. 5V之間，因此驅(qū)動(dòng)這么多的LED燈就需要幾百伏特甚至上千伏特的電壓。這是很難實(shí)現(xiàn)的。因此就需要一種每路串聯(lián)十幾個(gè)LED作為一個(gè)通道，多個(gè)通道并聯(lián)起來(lái)的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)較多數(shù)目LED背光的應(yīng)用。每一個(gè)LED串聯(lián)通道都需要有一個(gè)恒流控制器來(lái)使電流穩(wěn)定。不同通路之間的 LED恒流控制器電流必須要保持一致。也就是各個(gè)通道之間的匹配精度要高。然而由于實(shí)際工藝的誤差，再加上恒流器本身結(jié)構(gòu)的原因。每個(gè)通道之間都是有一定的匹配誤差(也稱(chēng)作失配)。所以各個(gè)通道之間就會(huì)產(chǎn)生亮度差異和顏色差異。各通道之間的電流失配越大，這種差異化也會(huì)越大。因此，只有盡可能的減小各個(gè)通道之間的匹配誤差。才能實(shí)現(xiàn)液晶電視整個(gè)屏幕具有較高的亮度一致性和顏色一致性。由于不同LED通道的都接同樣的參考電壓Vref，都用同樣的高精度電阻R，但是不同通道之間的運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓不同， 因此失調(diào)電壓Vos成為影響LED電流失配的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種減小多個(gè)通道LED恒流控制器失配的電路，每個(gè)通道設(shè)計(jì)了一種可消除失效電壓的運(yùn)算放大器，并將此運(yùn)算放大器應(yīng)用在多通道LED恒流控制電路中。從而達(dá)到減小各個(gè)LED通道的電流匹配誤差的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種減小多個(gè)通道LED恒流控制器失配的電路，各個(gè)通道均設(shè)有運(yùn)算放大器及LED恒流控制器，其特征在于各個(gè)通道的運(yùn)算放大器包括一個(gè)相同的放大器模塊和開(kāi)關(guān)控制模塊對(duì)本通道的LED恒流模塊進(jìn)行失配控制，其中LED恒流控制器包括多個(gè)串聯(lián)的LED管、NMOS管N4及電阻，首個(gè)LED管的正極接電源VCC，末個(gè)LED管的陰極接NMOS管N4的漏級(jí)，NMOS管N4的源級(jí)接電阻一端，電阻另一端接地；放大器模塊包括兩個(gè)PMOS管Pl和P2、三個(gè)NMOS管Ni、N2及N3、兩個(gè)恒流源Il 及12、8個(gè)開(kāi)關(guān)S1-S8，開(kāi)關(guān)Sl及S2的一端連接在一起并連接基準(zhǔn)電壓Vref，開(kāi)關(guān)S3及S4的一端連接在一起并連接恒流控制器中NMOS管N4的源級(jí)，開(kāi)關(guān)Sl及S4的另一端連接在一起并連接PMOS管P2的柵極，開(kāi)關(guān)S2及S3的另一端連接在一起并連接PMOS管Pl的柵極，PMOS管Pl及PMOS管P2的源級(jí)互連并連接恒流源Il的負(fù)極，恒流源Il的正極接電源VDD，PM0S管Pl的漏級(jí)分別連接NMOS管m的漏級(jí)、開(kāi)關(guān)S5的一端以及開(kāi)關(guān)S8的一端， PMOS管P2的漏級(jí)分別連接NMOS管N2的漏級(jí)、開(kāi)關(guān)S7的一端以及開(kāi)關(guān)S6的一端，NMOS管 Nl和NMOS管N2的源級(jí)互連并接地，NMOS管附和NMOS管N2的柵極互連并與開(kāi)關(guān)S6的另一端以及開(kāi)關(guān)S5的另一端連接在一起，開(kāi)關(guān)S7及開(kāi)關(guān)S8的另一端均連接NMOS管N3的柵極，NMOS管N3的源極接地，NMOS管N3的漏級(jí)連接恒流源12的負(fù)極及NMOS管N4的源級(jí)并作為放大器模塊的輸出端Vo，恒流源12正極接電源VDD ；開(kāi)關(guān)控制模塊包括一個(gè)反相器，反相器的輸入端連接開(kāi)關(guān)信號(hào)CP并作為開(kāi)關(guān)Si、 S3、S5及S7的控制信號(hào)，反相器的輸出端作為開(kāi)關(guān)S2、S4、S6及S8的控制信號(hào)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及顯著效果本發(fā)明對(duì)傳統(tǒng)的LED恒流控制電路的運(yùn)算放大器改用成一種新型可以消除失調(diào)電壓的運(yùn)算放大器。從而可以大大降低不同LED通道之間的匹配誤差。使各個(gè)通道LED燈之間保持很高的亮度一致性和顏色一致性。


圖1本發(fā)明的原理框圖；圖2本發(fā)明具體電路圖；圖3開(kāi)關(guān)Si，S3，S5，S7工作在閉合狀態(tài)時(shí)放大器的等效電路圖；圖4開(kāi)關(guān)S2，S4，S6，S8工作在閉合狀態(tài)時(shí)放大器的等效電路圖。
具體實(shí)施例方式參看圖1、2，本發(fā)明提出一種可減小多個(gè)通道LED恒流控制器失配的電路，每個(gè)通道均設(shè)有運(yùn)算放大器及LED恒流控制器，各個(gè)通道的運(yùn)算放大器包括一個(gè)相同的放大器模塊和開(kāi)關(guān)控制模塊對(duì)本通道的LED恒流模塊進(jìn)行失配控制。LED恒流控制器包括多個(gè)串聯(lián)的LED管、NMOS管N4及電阻，首個(gè)LED管的正極接電源VCC，末個(gè)LED管的陰極接NMOS管N4的漏級(jí)，NMOS管N4的源級(jí)接電阻一端，電阻另一端接地。放大器模塊包括輸入對(duì)管PMOS管Pl和P2、電流鏡負(fù)載NMOS管附及N2、第二級(jí)放大器輸入管NMOS管N3、兩個(gè)恒流源Il和12以及8個(gè)開(kāi)關(guān)Sl到S8。開(kāi)關(guān)Sl及S2的一端連接在一起并連接基準(zhǔn)電壓Vref，開(kāi)關(guān)S3及S4的一端連接在一起并連接恒流控制器中 NMOS管N4的源級(jí)電壓Vn (基準(zhǔn)電壓Vref與Vn之間即為為運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓Vos)， 開(kāi)關(guān)Sl及S4的另一端連接在一起并連接PMOS管P2的柵極，開(kāi)關(guān)S2及S3的另一端連接在一起并連接PMOS管Pl的柵極，PMOS管Pl及PMOS管P2的源級(jí)互連并連接恒流源Il的負(fù)極，恒流源Il的正極接電源VDD，PM0S管Pl的漏級(jí)分別連接NMOS管附的漏級(jí)、開(kāi)關(guān)S5 的一端以及開(kāi)關(guān)S8的一端，PMOS管P2的漏級(jí)分別連接NMOS管N2的漏級(jí)、開(kāi)關(guān)S7的一端以及開(kāi)關(guān)S6的一端，NMOS管附和匪OS管N2的源級(jí)互連并接地，NMOS管附和匪OS管N2 的柵極互連并與開(kāi)關(guān)S6的另一端以及開(kāi)關(guān)S5的另一端連接在一起，開(kāi)關(guān)S7及開(kāi)關(guān)S8的另一端均連接NMOS管N3的柵極，NMOS管N3的源極接地，NMOS管N3的漏級(jí)連接恒流源12 的負(fù)極及NMOS管N4的源級(jí)并作為放大器模塊的輸出端Vo，恒流源12正極接電源VDD ；開(kāi)關(guān)控制模塊包括一個(gè)反相器，反相器的輸入端連接開(kāi)關(guān)信號(hào)CP并直接作為開(kāi)關(guān)Si、S3、S5 及S7的控制信號(hào)，反相器的輸出端作為開(kāi)關(guān)S2、S4、S6及S8的控制信號(hào)，開(kāi)關(guān)S2，S4, S6， S8是和Si，S3，S5，S7相位相反的信號(hào)。由于兩個(gè)差分對(duì)管Pl和P2的尺寸和閾值電壓并不是完全相等，會(huì)有一定的誤差；兩個(gè)電流鏡NMOS管m和N2的尺寸和閾值電壓并不是完全相等，會(huì)有一定誤差；所以放大器會(huì)產(chǎn)生一定的失調(diào)電壓。當(dāng)CP(占空比為50%開(kāi)關(guān)信號(hào))為高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)Si，S3，S5，S7為開(kāi)啟狀態(tài)，開(kāi)關(guān)S2，S4，S6，S8為關(guān)閉狀態(tài)。此時(shí)Vref端接PMOS管P2的柵極，Vn端接PMOS管Pl的柵極，NMOS管附和N2的柵極連接Pl和附的漏極。P2和N2的漏極接NMOS管N3的柵極。 這樣Vref為放大器的正輸入端，Vn為放大器的負(fù)輸入端。初級(jí)放大器的的輸出為NMOS管 N2和PMOS管P2的漏級(jí)，它們接到次級(jí)放大器的輸入端——NMOS管N3的柵極。其等效電路如圖3所示。當(dāng)CP為低電平時(shí)，開(kāi)關(guān)Si，S3，S5，S7為關(guān)閉狀態(tài)，開(kāi)關(guān)S2，S4，S6，S8為關(guān)開(kāi)啟狀態(tài)。此時(shí)Vref端接PMOS管Pl的柵極，Vn端接PMOS管P2的柵極，NMOS管附和N2的柵極連接P2和N2的漏極。Pl和附的漏極接NMOS管N3的柵極。這樣Vref同樣還是放大器的正輸入端，Vn也還是放大器的負(fù)輸入端。初級(jí)放大器的的輸出為NMOS管附和PMOS管Pl 的漏級(jí)，接到次級(jí)放大器的輸入端——NMOS管N3的柵極。其等效電路如圖4所示。根據(jù)上述兩種工作狀態(tài)可以得出結(jié)論，無(wú)論CP是高電平還是低電平，放大器的正負(fù)輸入端都沒(méi)有改變，改變的是初級(jí)放大器內(nèi)部的連接關(guān)系，即PMOS管Pl和P2不斷的變換正負(fù)輸入端，同時(shí)NMOS管m和N2也在不斷變換初級(jí)放大器的輸出端。即隨著CP信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖剑瓉?lái)由Pl和W的漏端作為初級(jí)放大器的輸出端變?yōu)橛蒔2和N2的漏端作為初級(jí)放大器的輸出端。也就是說(shuō)Pl和m與P2和N2的工作狀態(tài)是隨著CP信號(hào)的高低變化而相互轉(zhuǎn)換的。這樣由兩個(gè)差分對(duì)管Pl和P2之間以及電流鏡負(fù)載m和N2之間產(chǎn)生的誤差會(huì)隨著CP信號(hào)的不斷變化，在Pl和P2，m和N2不斷變換工作狀態(tài)中被抵消掉而消除。假設(shè)放大器在CP為高電平時(shí)的輸入失調(diào)電壓為Vos，那么放大器在CP為低電平時(shí)的輸入失調(diào)電壓就是-V0S。所以隨著CP信號(hào)的不斷變化，放大器的總的失調(diào)電壓為 Vos+(-Vos) = O。以下進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的工作原理如圖2所示，LED恒流控制電路是一種電壓-電流轉(zhuǎn)換電路。放大器與功率NMOS 管N4和電阻R構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是將固定電壓值的基準(zhǔn)電壓Vref轉(zhuǎn)換成固定
電流值的LED電流ILED，即Iled = Vref'Jos。其中Vref是系統(tǒng)中的基準(zhǔn)電壓，Vos為運(yùn)算
K
放大器的失調(diào)電壓。實(shí)際上，在多通道LED恒流系統(tǒng)中，每條通道都有如圖2這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)恒流器。 用第一通道和第二通道舉例，兩條通道的電流分別為
Γ π r Vref - Vosl,, ΛI(xiàn)ledi =~(1)
γ π Γ Vref — Vos2Iled2 =~(2)兩個(gè)通路之間的失配(即匹配誤差)定義為
權(quán)利要求
1. 一種減小多個(gè)通道LED恒流控制器失配的電路，各個(gè)通道均設(shè)有運(yùn)算放大器及LED 恒流控制器，其特征在于各個(gè)通道的運(yùn)算放大器包括放大器模塊和開(kāi)關(guān)控制模塊對(duì)本通道的LED恒流模塊進(jìn)行失配控制，其中LED恒流控制器包括多個(gè)串聯(lián)的LED管、NMOS管N4及電阻，首個(gè)LED管的正極接電源 VCC，末個(gè)LED管的陰極接NMOS管N4的漏級(jí)，NMOS管N4的源級(jí)接電阻一端，電阻另一端接地；放大器模塊包括兩個(gè)PMOS管Pl和P2、三個(gè)NMOS管m、N2及N3、兩個(gè)恒流源Il及12、 8個(gè)開(kāi)關(guān)S1-S8，開(kāi)關(guān)Sl及S2的一端連接在一起并連接基準(zhǔn)電壓Vref，開(kāi)關(guān)S3及S4的一端連接在一起并連接恒流控制器中NMOS管N4的源級(jí)，開(kāi)關(guān)Sl及S4的另一端連接在一起并連接PMOS管P2的柵極，開(kāi)關(guān)S2及S3的另一端連接在一起并連接PMOS管Pl的柵極，PMOS 管Pl及PMOS管P2的源級(jí)互連并連接恒流源11的負(fù)極，恒流源11的正極接電源VDD，PMOS 管Pl的漏級(jí)分別連接NMOS管m的漏級(jí)、開(kāi)關(guān)S5的一端以及開(kāi)關(guān)S8的一端，PMOS管P2的漏級(jí)分別連接NMOS管N2的漏級(jí)、開(kāi)關(guān)S7的一端以及開(kāi)關(guān)S6的一端，NMOS管m和NMOS管 N2的源級(jí)互連并接地，NMOS管附和NMOS管N2的柵極互連并與開(kāi)關(guān)S6的另一端以及開(kāi)關(guān) S5的另一端連接在一起，開(kāi)關(guān)S7及開(kāi)關(guān)S8的另一端均連接NMOS管N3的柵極，NMOS管N3 的源極接地，NMOS管N3的漏級(jí)連接恒流源12的負(fù)極及NMOS管N4的源級(jí)并作為放大器模塊的輸出端Vo，恒流源12正極接電源VDD ；開(kāi)關(guān)控制模塊包括一個(gè)反相器，反相器的輸入端連接開(kāi)關(guān)信號(hào)CP并與開(kāi)關(guān)Si、S3、S5 及S7的控制信號(hào)端連接，反相器的輸出端與開(kāi)關(guān)S2、S4、S6及S8的控制信號(hào)端連接。
全文摘要
一種減小多個(gè)通道LED恒流控制器失配的電路，各個(gè)通道的運(yùn)算放大器包括放大器模塊和開(kāi)關(guān)控制模塊對(duì)本通道的LED恒流模塊進(jìn)行失配控制。放大器模塊設(shè)有輸入對(duì)管PMOS管P1和P2、電流鏡負(fù)載NMOS管N1及N2、第二級(jí)放大器輸入管NMOS管N3、兩個(gè)恒流源I1和I2以及8個(gè)開(kāi)關(guān)S1到S8，由開(kāi)關(guān)控制模塊輸出占空比為50%開(kāi)關(guān)信號(hào)CP對(duì)管P1、P2不斷的變換正負(fù)輸入端，同時(shí)N1及N2也在不斷變換放大器的輸出端，使得由兩個(gè)差分對(duì)管P1和P2之間以及電流鏡負(fù)載N1和N2之間產(chǎn)生的誤差會(huì)隨著CP信號(hào)的不斷變化，在P1和P2，N1和N2不斷變換工作狀態(tài)中被抵消掉而消除。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102510630SQ20111034931
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者華玉濤, 夏曉娟, 張洪俞 申請(qǐng)人:南京微盟電子有限公司