一种防止电流过冲的发光二极管动态扫描驱动电路的制作方法

xiaoxiao2020-09-10  1

专利名称:一种防止电流过冲的发光二极管动态扫描驱动电路的制作方法
技术领域
本发明属于集成电路技术领域,具体涉及一种防止电流过冲的发光二极管(LED) 动态扫描驱动电路。
背景技术
在LED显示、背光、照明的应用中,随着LED发光效率的提高,以及减少功耗、降低成本等需求的推动,LED的驱动方式从静态扫描驱动方式扩展到动态扫描驱动方式。所谓的静态扫描方式是指驱动芯片的恒流输出通道直接驱动LED的“点对点”应用,而动态扫描方式是指驱动芯片与行控制电路配合利用人眼的视觉暂留现象实现“点对列”的每列恒流输出通道分时驱动多点LED。常用的动态扫描驱动有1/2、1/4、1/8、1/16扫等几种,由于动态扫描驱动方式降低了功耗、减少了系统成本,需求越来越大,应用也愈来愈广。图1为常用的LED恒流静态扫描驱动电路,方框内是恒流驱动输出电路,其由运算放大器AMP1、二选一开关SW、调整管M1、恒流管Mtl和下拉电阻Rtl组成;其中运算放大器AMPl 的正向输入端接收外部设备提供的参考电压Vrefl,运算放大器AMPl的负向输入端与调整管 M1的源极d相连,运算放大器AMPl的输出端与二选一开关SW的第一输入端a相连,二选一开关SW的第二输入端c与下拉电阻Rtl的一端相连,下拉电阻Rtl的另端接地,二选一开关SW 的控制端接收外部设备提供的控制信号LCt,二选一开关SW的输出端与调整管M1的栅极b 相连,调整管M1的漏极e为恒流驱动输出电路的输入端,调整管M1的源极d与恒流管M0的漏极相连,恒流管Mtl的栅极接收外部设备提供的参考电压VMf2,恒流管Mtl的源极接地,调整管虬与恒流管Mtl串联构成了恒流输出通道,调整管M1为恒流输出通道的开关管。恒流驱动输出电路的输入端e外接发光二极管Dtl构成静态应用,并通过VMfl和 Vref2控制恒流电流的大小,LCt是驱动恒流输出通道开或关的控制信号。当LCt信号为高电平时,开关SW使a与b相连,恒流输出通道打开,运算放大器 AMPl使恒流管M0漏极电压等于VMfl,同时根据LED负载的变化,及时调整M1的栅极电压以降低LED负载变化对恒流管M0漏极电压的干扰,保证恒流输出稳定;当LCt信号为低电平时,开关SW将c与b相连,调整管M1的栅极通过电阻Rtl接地,使恒流输出通道关闭。LCt信号从低电平转为高电平,开关SW将运算放大器AMPl的输出端与调整管M1 的栅极相连,使得调整管M1导通,恒流驱动输出电路输入端e上的电压从近似等于V·下降为(V_-3.4V),3.4V为二极管正向导通电压。同时运算放大器AMPl调节虬栅极电压,使得恒流管M0漏极电压等于VMfl,从而进入正常的恒流输出状态。图2为常用的LED恒流1/4动态扫描驱动电路,虚框1内的恒流驱动输出电路与图1的相同,不同的仅是虚框2内的LED负载电路。该动态扫描驱动电路由一个恒流输出通道作为列输出,与LED串联的MOS管作为行选择开关管,和静态扫描驱动电路不同的是一个恒流输出通道同时连接4路LED(Dtl) D1, D2、D3),每路LED分别通过对应的行选管(Pc^PpP2U与电源V·连接,每个行选管由对应的行选信号(HCtc^HCtpHCtyHCt3)控制,行选信号低电平有效。4个行选信号在任何时间最多只有一个能有效分时导通LED,且当任意一个行选信号从有效转为无效,下一个行选信号需要等待关断间隔时间T后才能从无效转为有效,换言之,在相邻两个行选信号有效之间的关断间隔时间T内,所有的行选管都截止。当LCt信号使开关SW将a与b相连,并进入恒流输出状态时,若HCtci有效则其它三个行选信号无效,输出电流则流经发光二极管D。,若HCt1有效其他三个行选信号无效,输出电流则流经发光二极管D1,依次类推分时点亮所有的LED。实际应用中,在相邻两个行选信号有效之间的关断间隔时间T内,即所有的行选管截止时,恒流驱动输出电路会处于恒流输出状态,即恒流输出通道打开,而e端悬空,恒流输出通道处于导通状态却又无电流流过,这样d点电压将降低至地电位,同时e点电压也下降,调整管M1工作在线性区。由于a与b相连,故而与调整管M1构成负反馈的运算放大器AMPl将输出并增加调整管M1的栅极电压,试图把d节点电压恢复至VMfl。但由于通道中无电流,所以调整管M1的栅极电压会一直上升到运算放大器AMPl可以提供的最高电压,使调整管M1的导通电阻达到该条件下的最小值。调整管M1在线性区的导通公式如下Rds= {β [2 (Vgs-Vth) Vds-Vds2] Γ(1)其中,Rds为导通电阻,Vgs为栅源电压,Vds为漏源电压,β = μ WC。X/2L。恒流输出通道实际是一个电流源,而理想的电流源是调整管M1的导通电阻Rds越小越好。从式(1)可知,Rds与栅源电压Vgs成反比,因此采取提高Vgs来降低调整管M1的导通电阻I^ds是非常有效的。但是,如果Rds较小,在恒流输出通道已打开的条件下,行选信号关断间隔时间T结束有一行选信号转入有效而使对应的行选管导通时,电源电压Vmi会迅速通过LED加到恒流驱动输出电路输入端e上并点亮LED,由于调整管Ml的导通电阻很小,d点电压会瞬间上升并大于设定值Vrefl,同时电压的快速变化会使恒流管Mtl的寄生电容引起恒流管Mtl的栅源电压瞬间增大,在恒流管Mtl的栅源电压和漏源电压都大幅增加的情况下,输出电流将大大超过设定值。当然与此同时,运算放大器AMPl会通过调整Ml的栅极电压使d点电压回到 Vrefl,运算放大器将d点电压拉回至VMfl以及将恒流管M0的栅源电压恢复到正常值的过程需要花费时间t,在t时间结束时恒流驱动输出电路重新稳定实现正常恒流输出状态,因此造成动态扫描驱动电路产生电流严重过冲的问题就发生在t时间内。

发明内容
本发明提供了一种防止电流过冲的发光二极管动态扫描驱动电路,解决了 LED负载电路中行选管从截止状态转换为导通状态时所发生的电流严重过冲的问题,降低了 LED 产品的功率消耗,并有效地保护驱动电路。一种防止电流过冲的发光二极管动态扫描驱动电路包括LED负载电路、与LED负载电路连接的恒流驱动输出电路以及与恒流驱动输出电路连接的过冲测控电路;所述的过冲测控电路由第一电压比较器、第二电压比较器和逻辑控制单元组成, 所述的第一电压比较器的正向输入端接收外部设备提供的第一比较基准电压,所述的第一电压比较器的负向输入端与所述的LED负载电路的输出端相连,所述的第一电压比较器的输出端与所述的逻辑控制单元的第一输入端相连,所述的第二电压比较器的正向输入端接收外部设备提供的第二比较基准电压,所述的第二电压比较器的负向输入端与所述的恒流驱动输出电路中的调整管的栅极相连,所述的第二电压比较器的输出端与所述的逻辑控制单元的第二输入端相连,所述的逻辑控制单元的第三输入端接收所述的恒流驱动输出电路提供的恒流输出通道的使能控制信号,所述的逻辑控制单元的输出端与所述的恒流驱动输出电路中恒流输出通道的阻抗控制管的栅极相连。本发明的工作原理是通过过冲测控电路采集LED负载电路输出端的电压信号以及恒流驱动输出电路中调整管的栅极电压信号分别与两个预设的比较基准电压信号进行比较,根据比较结果并结合恒流输出通道的工作状态,对恒流驱动输出电路中恒流输出通道的阻抗控制管施加控制,当LED负载电路中所有行选管截止时,过冲测控电路使恒流驱动输出电路中的恒流输出通道关闭或进入高电阻导通状态,当LED负载电路中某一行选管导通时,过冲测控电路及时将恒流驱动输出电路中的恒流输出通道恢复到正常恒流输出状态。其中,逻辑控制单元对信号进行逻辑判断输出的标准为(I)LED负载电路输出端的电压小于第一比较基准电压;( 调整管的栅极电压大于第二比较基准电压;C3)恒流输出通道使能控制信号使恒流输出通道处于开通状态,三个条件同时满足时,逻辑控制单元才会输出并对恒流驱动输出电路中恒流输出通道的阻抗控制管施加控制,使恒流输出通道关闭或进入高电阻导通状态。优选的技术方案中,所述的逻辑控制单元采用与非逻辑控制单元、或非逻辑控制单元或RST (改进型触发器)逻辑控制单元。所述的与非逻辑控制单元由二输入与非门、三输入与非门、第四反相器和第四开关管组成,所述的二输入与非门的第一输入端为所述的与非逻辑控制单元的第二输入端, 所述的二输入与非门的第二输入端与所述的三输入与非门的输出端和所述的第四反相器的输入端相连,所述的二输入与非门的输出端与所述的三输入与非门的第一输入端相连, 所述的三输入与非门的第二输入端为所述的与非逻辑控制单元的第一输入端,所述的三输入与非门的第三输入端为所述的与非逻辑控制单元的第三输入端,所述的第四反相器的输出端与所述的第四开关管的栅极相连,所述的第四开关管的源极接地,所述的第四开关管的漏极为所述的与非逻辑控制单元的输出端。所述的或非逻辑控制单元由二输入或非门、三输入或非门、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第六反相器和第二 CMOS传输门组成,所述的第一反相器的输入端为所述的或非逻辑控制单元的第一输入端,所述的第一反相器的输出端与所述的二输入或非门的第一输入端相连,所述的二输入或非门的第二输入端与所述的三输入或非门的输出端、所述的第六反相器的输入端和所述的第二 CMOS传输门的第二控制端相连,所述的二输入或非门的输出端与所述的三输入或非门的第一输入端相连,所述的三输入或非门的第二输入端与所述的第二反相器的输出端相连,所述的第二反相器的输入端为所述的或非逻辑控制单元的第二输入端,所述的三输入或非门的第三输入端与所述的第三反相器的输出端相连,所述的第三反相器的输入端为所述的或非逻辑控制单元的第三输入端,所述的第六反相器的输出端与所述的第二 CMOS传输门的第一控制端相连,所述的第二 CMOS传输门的输入端接收外部设备提供的偏置电压,所述的第二 CMOS传输门的输出端为所述的或非逻辑控制单元的输出端。
所述的RST逻辑控制单元由改进型触发器、第一 CMOS传输门和第五反相器组成, 所述的改进型触发器的第一输入端为所述的RST逻辑控制单元的第一输入端,所述的改进型触发器的第二输入端为所述的RST逻辑控制单元的第二输入端,所述的改进型触发器的复位端为所述的RST逻辑控制单元的第三输入端,所述的改进型触发器的输出端与所述的第五反相器的输入端和所述的第一 CMOS传输门的第一控制端相连,所述的第五反相器的输出端与所述的第一 CMOS传输门的第二控制端相连,所述的第一 CMOS传输门的输入端接收外部设备提供的偏置电压,所述的第一 CMOS传输门的输出端为所述的RST逻辑控制单元的输出端。优选的技术方案中,所述的第一比较基准电压小于所述的恒流驱动输出电路允许输出最小电流时对应所述的LED负载电路的工作电压,且大于零。优选的技术方案中,所述的第二比较基准电压小于所述的LED负载电路的工作电压,且大于所述的恒流驱动输出电路允许输出最大电流时对应所述的恒流驱动输出电路中调整管的栅极电压。优选的技术方案中,所述的偏置电压小于所述的恒流驱动输出电路中恒流输出通道的阻抗控制管的阈值电压的0. 75倍,且大于或等于零。优选的技术方案中,所述的第四开关管为MOS管、NPN晶体管或PNP晶体管。本发明通过利用过冲测控电路实时侦测LED负载电路中所有行选管截止与恒流输出通道开启同时发生时的状态,在行选管导通前使恒流输出通道关闭或进入高电阻导通状态,并在行选管导通后及时将恒流输出通道恢复到正常恒流输出状态,有效地消除了行选管从截止状态转换为导通状态时的电流严重过冲问题,有效地保护了驱动电路,提高了 LED动态扫描驱动应用的显示效果,大大提升了灰度等级、在降低LED显示、背光和照明等产品成本的同时提高显示品质,降低产品功率消耗,消除了过冲对LED电源的冲击、减少了 LED电源的噪声、降低了 LED电源的性能要求。


图1为常用的LED恒流静态扫描驱动电路的电路示意图。图2为常用的LED恒流1/4动态扫描驱动电路的电路示意图。图3为本发明LED动态扫描驱动电路的电路示意图。图4为本发明采用与非逻辑控制单元的LED恒流1/4动态扫描驱动电路的电路示意图。图5为本发明采用RST逻辑控制单元的LED恒流1/4动态扫描驱动电路的电路示意图。图6为本发明采用或非逻辑控制单元的LED恒流1/4动态扫描驱动电路的电路示意图。
具体实施例方式为了更为具体地描述本发明,下面结合附图及具体实施方式
对本发明的技术方案和相关原理进行详细说明。实施例1
如图3和图4所示,一种防止电流过冲的发光二极管动态扫描驱动电路包括LED 负载电路2、与LED负载电路2连接的恒流驱动输出电路1以及与恒流驱动输出电路1连接的过冲测控电路3。恒流驱动输出电路1由运算放大器AMP1、二选一开关单元SW、恒流管Mtl、调整管 M1、电阻RO组成。运算放大器AMPl的正向输入端接参考电压VMfl,运算放大器AMPl的负向输入端接调整管M1的源极d,运算放大器AMPl的输出端通过二选一开关单元SW接调整管M1的栅极b并实现负反馈阻抗调节,迫使恒流管M0的漏极电压等于VMfl,同时抑制LED负载电路输出端电压变化对输出电流的影响。恒流管M0的源极接地,恒流管M0的漏极接调整管M1源极d,调整管M1的漏极e连接LED负载电路输出端,恒流管M0的栅极连接参考电压V,ef2,在 Vrefl和VMf2的共同作用下使恒流管M0为恒流源,调整管M1与恒流管M0串联构成了恒流输出通道,调整管M1为恒流输出通道的阻抗控制管。电阻RO —端接二选一开关单元SW,电阻 RO另一端接地,电阻Rtl通过二选一开关单元SW接调整管M1的栅极b实现关断恒流输出通道的功能,二选一开关单元SW的第一输入端a接运算放大器的输出端,二选一开关单元SW 的第二输入端c接电阻R0,二选一开关单元SW的输出端接调整管M1的栅极b,二选一开关单元SW的控制端接收外部设备提供的恒流输出通道使能控制信号LCt。当LCt为高电平时,二选一开关单元SW将运算放大器AMPl的输出端与调整管M1的栅极b相连接,恒流输出通道打开;当LCt为低电平时,二选一开关单元SW将电阻RO与调整管M1的栅极b相连接, 恒流输出通道关闭,Vrefl和Vref2的设定要求为确保恒流管M0处于正常恒流工作状态并且输出符合要求的恒流。LED负载电路2由四个行选管P0、P” P2> P3和四个发光二极管D0, D1, D2, D3组成, Vled为LED负载电路2的工作电压,HCtc^HCtpHCtyHCt3为四个行控制信号,四个行控制信号在工作中的任何时刻都最多有一个行控制信号有效或四个行控制信号均无效。过冲测控电路3由第一电压比较器C0MP1、第二电压比较器COMPl和与非逻辑控制单元组成,第一电压比较器COMPl的正向输入端接收外部设备提供的第一比较基准电压 V1,第一电压比较器COMPl的负向输入端与LED负载电路2的输出端相连,第一电压比较器 COMPl的输出端与与非逻辑控制单元的第一输入端相连,第二电压比较器C0MP2的正向输入端接收外部设备提供的第二比较基准电压V2,第二电压比较器C0MP2的负向输入端与恒流驱动输出电路1中的调整管M1的栅极b相连,第二电压比较器C0MP2的输出端与与非逻辑控制单元的第二输入端相连,与非逻辑控制单元的第三输入端接收恒流驱动输出电路1 提供的恒流输出通道使能控制信号LCt,与非逻辑控制单元的输出端与恒流驱动输出电路 1中恒流输出通道的阻抗控制管M1的栅极b相连。与非逻辑控制单元由二输入与非门NAND2、三输入与非门NAND3、第四反相器INV4 和第四开关管M4组成,二输入与非门NAND2的第一输入端为与非逻辑控制单元的第二输入端,二输入与非门NAND2的第二输入端与三输入与非门NAND3的输出端和第四反相器INV4 的输入端相连,二输入与非门NAND2的输出端与三输入与非门NAND3的第一输入端相连,三输入与非门NAND3的第二输入端为与非逻辑控制单元的第一输入端,三输入与非门NAND3 的第三输入端为与非逻辑控制单元的第三输入端,第四反相器INV4的输出端与第四开关管虬的栅极相连,第四开关管M4的源极接地,第四开关管M4的漏极为与非逻辑控制单元的输出端。本实施例中行控制信号为低电平有效,为高电平无效,即当行控制信号为低电平时行选管导通,高电平时行选管截止。当恒流驱动输出电路1中恒流输出通道的使能控制信号LCt为低电平时,二选一开关单元SW使输出调整管M1的栅极b通过电阻RO接地,恒流输出通道关闭,由于LCt低电平,与非逻辑控制单元中的三输入与非门NAND3输出被置成高电平,经第四反相器INV4后输出为低电平使第四开关管M4截止,切断了过冲测控电路3对输出的控制,表明在恒流输出通道关闭时过冲测控电路3会保持恒流驱动输出电路1为原状态。当恒流驱动输出电路1中恒流输出通道的使能控制信号LCt为高电平时,二选一开关单元SW使输出调整管M1的栅极b与运算放大器AMPl输出端相连,恒流输出通道打开且受运算放大器AMPl控制,当LED负载电路2输出端电压变化时,运算放大器AMPl调节调整管M1的栅极电压来保持调整管M1的源极电压等于参考电压Vrefl。当LCt为高电平,过冲测控电路3中与非逻辑控制单元的输出结果由与非逻辑控制单元其它两个输入端信号决定,即过冲测控电路3对恒流驱动输出电路1的b点和e点的电压信号的检测结果可决定第四开关管M4是否导通,从而完成对调整管礼的控制;根据与非门的特性可知,只有当两个电压比较器的输出均为高电平时,由二输入与非门NAND2、 三输入与非门NAND3、第四反相器INV4、第四开关管M4构成的与非逻辑控制单元才会通过使第四开关管M4导通,将调整管M1的栅极b接地而使其截止,否则第四开关管M4始终截止而对调整管M1的无影响;换句话说,只有恒流输出通道打开前提下,当e点电压小于Vpb点电压大于V2时,过冲测控电路3才会对恒流输出通道发生作用并使其关闭。本实施例中,Vled= 5V, V1 = 0. 2V, V2 = 4. 5V, Vrefl = 0. 5V, Vref2 = 1. 8V。恒流输出通道被强制关闭后,当行选管导通将V1电压送到e端,过冲测控电路3 判断到e点电压高于V1,第一电压比较器COMPl的比较结果改变,使第四开关管M4截止,恒流输出通道重新打开。本实施例通过将恒流输出通道中的开关管M1截止使得恒流输出通道的输出电阻达到最大的方式证明了通过侦测恒流输出通道的工作状态,在出现恒流输出通道先于行选管导通时,通过先将恒流输出通道关闭,并在行选管导通后及时打开恒流输出通道的方法来排除在行扫描驱动应用时受到电压冲击的可能性,从根本上消除了行选管从截止到导通转换时,恒流输出通道打开所引起的过冲问题。实施例2如图5所示,一种防止电流过冲的发光二极管动态扫描驱动电路包括LED负载电路2、与LED负载电路2连接的恒流驱动输出电路1以及与恒流驱动输出电路1连接的过冲测控电路3。恒流驱动输出电路1由运算放大器AMPl、开关管Mk、恒流管Mtl、调整管M1和恒流 CMOS传输门K组成。运算放大器AMPl的正向输入端接参考电压VMfl,运算放大器AMPl的负向输入端连接恒流管Mtl的漏极,运算放大器AMPl的输出端接调整管M1的栅极b并实现负反馈阻抗调节,迫使恒流管M0的漏极电压等于Vrefl,同时抑制LED负载电路2输出端电压变化对输出电流的影响,恒流管Mtl的源极接地,恒流管Mtl的漏极接调整管M1源极d,恒流管Mtl的栅极接参考电压VMf2,在Vrefl和VMf2的共同作用下使恒流管Mtl为恒流源,调整管M1、开关管Mk 和恒流管Mtl串联构成了恒流输出通道,开关管Mk为恒流输出通道的阻抗控制管。开关管Mk 栅极a接恒流CMOS传输门K的输出端,恒流CMOS传输门K的输入端接恒流输出通道使能控制信号LCt,开关管Mk的源极接调整管M1的漏极,开关管Mk的漏极e接LED负载电路2 输出端,开关管Mk导通实现开启恒流输出通道的功能,开关管Mk截止则关闭恒流输出通道。 当LCt为高电平时,恒流输出通道打开,当LCt为低电平时,恒流输出通道关闭,VMfl和VMf2 的设定要求为确保恒流管Mtl处于正常恒流工作状态并且输出符合要求的恒流。LED负载电路2由四个行选管P。、P” P2> P3和四个发光二极管D0, D1, D2, D3组成, Vled为LED负载电路2的工作电压,HCtc^HCtpHCtyHCt3为四个行控制信号,四个行控制信号在工作中的任何时刻都最多有一个行控制信号有效或四个行控制信号均无效。过冲测控电路3由第一电压比较器COMPl、第二电压比较器COMPl和与RST逻辑控制单元组成,第一电压比较器COMPl的正向输入端接收外部设备提供的第一比较基准电压义,第一电压比较器COMPl的负向输入端与LED负载电路2的输出端相连,第一电压比较器COMPl的输出端与RST逻辑控制单元的第一输入端相连,第二电压比较器C0MP2的正向输入端接收外部设备提供的第二比较基准电压V2,第二电压比较器C0MP2的负向输入端与恒流驱动输出电路1中的调整管M1的栅极b相连,第二电压比较器C0MP2的输出端与RST 逻辑控制单元的第二输入端相连,RST逻辑控制单元的第三输入端接收恒流驱动输出电路 1提供的恒流输出通道使能控制信号LCt,RST逻辑控制单元的输出端与恒流驱动输出电路 1中恒流输出通道的阻抗控制管Mk的栅极a相连。RST逻辑控制单元由改进型触发器RST、第一 CMOS传输门K1和第五反相器INV5 组成,改进型触发器RST的第一输入端为RST逻辑控制单元的第一输入端,改进型触发器 RST的第二输入端为RST逻辑控制单元的第二输入端,改进型触发器RST的复位端为RST逻辑控制单元的第三输入端,改进型触发器RST的输出端与第五反相器INV5的输入端、第一 CMOS传输门K1的第一控制端和恒流CMOS传输门K的第二控制端相连,第五反相器INV5的输出端与第一 CMOS传输门K1的第二控制端和恒流CMOS传输门K的第一控制端相连,第一 CMOS传输门K1的输入端接收外部设备提供的偏置电压Vbias,第一 CMOS传输门K1的输出端为RST逻辑控制单元的输出端。本实施例中行控制信号为低电平有效,为高电平无效,即当行控制信号为低电平时行选管导通,高电平时行选管截止。当恒流驱动输出电路1中恒流输出通道的使能控制信号LCt为低电平时,恒流输出通道关闭,由于LCt低电平,过冲测控电路3中的改进型触发器RST被复位,改进型触发器RST其它输入端信号都无效,改进型触发器RST输出为高电平,经第五反相器INV5后输出为低电平使第一 CMOS传输门K1截止,切断了过冲测控电路3对输出的控制,表明在恒流输出通道关闭时过冲测控电路3会保持恒流驱动输出电路1为原状态。当恒流驱动输出电路1中恒流输出通道的使能控制信号LCt为高电平时,开关管 Mk导通,恒流输出通道打开,当LED负载电路2输出端电压变化时,运算放大器AMPl调节调整管M1的栅极电压来迫使恒流管M0的漏极电压等于Vrefl,从而抑制LED负载电路2输出端变化对输出电流的影响。 当LCt为高电平,过冲测控电路3中改进型触发器RST输出结果由改进型触发器RST其它两个输入信号决定,即过冲测控电路3根据对恒流驱动输出电路1的b点和e点的电压信号的检测结果可决定第一 CMOS传输门K1是否导通,是否将偏置电压Vbias施加到开关管Mk的栅极a上;只有恒流输出通道打开前提下,当e点电压小于Vpb点电压大于V2 时,过冲测控电路3才会对恒流输出通道发生作用并使其高阻态。本实施例中,Vled= 5V, V1 = 0. 2V, V2 = 4. 5V, Vrefl = 0. 5V, Vref2 = 1. 8V, Vbias = 0. 6V。恒流输出通道被强制关闭后,当行选管导通将V1电压送到e端,过冲测控电路3 判断到e点电压高于V1,第一电压比较器COMPl的比较结果改变,使第一 CMOS传输门K1截止,恒流输出通道重新打开。本实施例通过让恒流输出通道上的开关管Mk高阻化实现了通过侦测恒流输出通道的工作状态,在出现恒流输出通道先于行选管导通时,通过先使恒流输出通道高阻态,并在行选管导通后及时打开恒流输出通道的方法来排除在行扫描驱动应用时受到\ED电压的冲击的可能性,从根本上消除了行选管从截止到导通转换时,恒流输出通道打开所引起的过冲问题。实施例3如图6所示,一种防止电流过冲的发光二极管动态扫描驱动电路包括LED负载电路2、与LED负载电路2连接的恒流驱动输出电路1以及与恒流驱动输出电路1连接的过冲测控电路3。恒流驱动输出电路1由运算放大器AMPl、开关管Mk、恒流管Mtl、调整管M1和恒流 CMOS传输门K组成。运算放大器AMPl的正向输入端接参考电压VMfl,运算放大器AMPl的负向输入端连接恒流管Mtl的漏极,运算放大器AMPl的输出端接调整管M1的栅极b并实现负反馈阻抗调节,迫使恒流管M0的漏极电压等于VMfl,同时抑制LED负载电路2输出端电压变化对输出电流的影响,恒流管Mtl的源极接地,恒流管Mtl的漏极接开关管Mk的源极d,恒流管M0的栅极接参考电压VMf2,在Vrefl和VMf2的共同作用下使恒流管M0为恒流源,调整管M1、开关管Mk 和恒流管Mtl串联构成了恒流输出通道,开关管Mk为恒流输出通道的阻抗控制管。开关管Mk 栅极a接恒流CMOS传输门K的输出端,恒流CMOS传输门K的输入端接恒流输出通道使能控制信号LCt,开关管Mk的漏极接调整管M1的源极,调整管M1的漏极e接LED负载电路2 输出端,开关管Mk导通实现开启恒流输出通道的功能,开关管Mk截止则关闭恒流输出通道。 当LCt为高电平时,恒流输出通道打开,当LCt为低电平时,恒流输出通道关闭,VMfl和VMf2 的设定要求为确保恒流管Mtl处于正常恒流工作状态并且输出符合要求的恒流。LED负载电路2由四个行选管P。、P” P2> P3和四个发光二极管D0, D1, D2, D3组成, Vled为LED负载电路2的工作电压,HCtc^HCtpHCtyHCt3为四个行控制信号,四个行控制信号在工作中的任何时刻都最多有一个行控制信号有效或四个行控制信号均无效。过冲测控电路3由第一电压比较器C0MP1、第二电压比较器C0MP1和或非逻辑控制单元组成,第一电压比较器C0MP1的正向输入端接收外部设备提供的第一比较基准电压 V1,第一电压比较器C0MP1的负向输入端与LED负载电路2的输出端相连,第一电压比较器 C0MP1的输出端与或非逻辑控制单元的第一输入端相连,第二电压比较器C0MP2的正向输入端接收外部设备提供的第二比较基准电压V2,第二电压比较器C0MP2的负向输入端与恒流驱动输出电路1中的调整管M1的栅极b相连,第二电压比较器C0MP2的输出端与或非逻辑控制单元的第二输入端相连,或非逻辑控制单元的第三输入端接收恒流驱动输出电路1 提供的恒流输出通道使能控制信号LCt,或非逻辑控制单元的输出端与恒流驱动输出电路 1中恒流输出通道的阻抗控制管Mk的栅极a相连。或非逻辑控制单元由二输入或非门N0R2、三输入或非门N0R3、第一反相器INV1、 第二反相器INV2、第三反相器INV3、第六反相器INV6和第二 CMOS传输门K2组成,第一反相器INVl的输入端为或非逻辑控制单元的第一输入端,第一反相器INVl的输出端与二输入或非门N0R2的第一输入端相连,二输入或非门N0R2的第二输入端与三输入或非门N0R3 的输出端、第六反相器INV6的输入端、第二 CMOS传输门K2的第二控制端和恒流CMOS传输门K的第一控制端相连,二输入或非门N0R2的输出端与三输入或非门N0R3的第一输入端相连,三输入或非门N0R3的第二输入端与第二反相器INV2的输出端相连,第二反相器INV2 的输入端为或非逻辑控制单元的第二输入端,三输入或非门N0R3的第三输入端与第三反相器INV3的输出端相连,第三反相器INV3的输入端为或非逻辑控制单元的第三输入端,第六反相器INV6的输出端与第二 CMOS传输门K2的第一控制端和恒流CMOS传输门K的第二控制端相连,第二 CMOS传输门K2的输入端接收外部设备提供的偏置电压Vbias,第二 CMOS传输门K2的输出端为或非逻辑控制单元的输出端。本实施例中行控制信号为低电平有效,为高电平无效,即当行控制信号为低电平时行选管导通,高电平时行选管截止。当恒流驱动输出电路1中恒流输出通道的使能控制信号LCt为低电平时,开关管 Mk截止,恒流输出通道关闭,由于LCt低电平,过冲测控电路3中的或非逻辑控制单元的输出被置为高电平,经第六反相器INV6后输出为低电平迫使第二 CMOS传输门K2截止,切断了过冲测控电路3对输出的控制,表明在恒流输出通道关闭时过冲测控电路3会保持恒流驱动输出电路1为原状态。当恒流驱动输出电路1中恒流输出通道的使能控制信号LCt为高电平时,开关管 Mk导通,恒流输出通道打开,当LED负载电路2输出端电压变化时,运算放大器AMPl调节调整管M1的栅极电压来迫使恒流管M0的漏极电压等于Vrefl,从而抑制LED负载电路2输出端变化对输出电流的影响。当LCt为高电平,过冲测控电路3中或非逻辑控制单元的输出结果由或非逻辑控制单元的其它两个输入信号决定,即过冲测控电路3对恒流驱动输出电路1的b点和e点的电压信号检测结果可决定第二 CMOS传输门K2是否导通,是否将偏置电压Vbias施加到开关管Mk的栅极a上;只有恒流输出通道打开前提下,当e点电压小于Vp b点电压大于V2时, 过冲测控电路3才会对恒流输出通道发生作用并使其高阻态。本实施例中,Vled= 5V, V1 = 0. 2V, V2 = 4. 5V, Vrefl = 0. 5V, Vref2 = 1. 8V, Vbias = 0. 6V。恒流输出通道被强制关闭后,当行选管导通将V1电压送到e端,过冲测控电路3 判断到e点电压高于V1,第一电压比较器C0MP1的比较结果改变,使第二 CMOS传输门K2截止,恒流输出通道重新打开。本实施例通过让恒流输出通道上的开关管Mk高阻化实现了通过侦测恒流输出通道的工作状态,在出现恒流输出通道先于行选管导通时,通过先使恒流输出通道高阻态,并在行选管导通后及时打开恒流输出通道的方法来排除在行扫描驱动应用时受到电压的冲击的可能性,从根本上消除了行选管从截止到导通转换时,恒流输出通道打开所引起的过冲问题。
权利要求
1.一种防止电流过冲的发光二极管动态扫描驱动电路,包括LED负载电路以及与LED 负载电路连接的恒流驱动输出电路,其特征在于还包括与恒流驱动输出电路连接的过冲测控电路;所述的过冲测控电路由第一电压比较器、第二电压比较器和逻辑控制单元组成,所述的第一电压比较器的正向输入端接收外部设备提供的第一比较基准电压,所述的第一电压比较器的负向输入端与所述的LED负载电路的输出端相连,所述的第一电压比较器的输出端与所述的逻辑控制单元的第一输入端相连,所述的第二电压比较器的正向输入端接收外部设备提供的第二比较基准电压,所述的第二电压比较器的负向输入端与所述的恒流驱动输出电路中的调整管的栅极相连,所述的第二电压比较器的输出端与所述的逻辑控制单元的第二输入端相连,所述的逻辑控制单元的第三输入端接收所述的恒流驱动输出电路提供的恒流输出通道的使能控制信号,所述的逻辑控制单元的输出端与所述的恒流驱动输出电路中恒流输出通道的阻抗控制管的栅极相连。
2.根据权利要求1所述的防止电流过冲的发光二极管动态扫描驱动电路,其特征在于所述的逻辑控制单元采用与非逻辑控制单元、或非逻辑控制单元或RST逻辑控制单元。
3.根据权利要求2所述的防止电流过冲的发光二极管动态扫描驱动电路,其特征在于所述的与非逻辑控制单元由二输入与非门、三输入与非门、第四反相器和第四开关管组成,所述的二输入与非门的第一输入端为所述的与非逻辑控制单元的第二输入端,所述的二输入与非门的第二输入端与所述的三输入与非门的输出端和所述的第四反相器的输入端相连,所述的二输入与非门的输出端与所述的三输入与非门的第一输入端相连,所述的三输入与非门的第二输入端为所述的与非逻辑控制单元的第一输入端,所述的三输入与非门的第三输入端为所述的与非逻辑控制单元的第三输入端,所述的第四反相器的输出端与所述的第四开关管的栅极相连,所述的第四开关管的源极接地,所述的第四开关管的漏极为所述的与非逻辑控制单元的输出端。
4.根据权利要求2所述的防止电流过冲的发光二极管动态扫描驱动电路,其特征在于所述的或非逻辑控制单元由二输入或非门、三输入或非门、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第六反相器和第二 CMOS传输门组成,所述的第一反相器的输入端为所述的或非逻辑控制单元的第一输入端,所述的第一反相器的输出端与所述的二输入或非门的第一输入端相连,所述的二输入或非门的第二输入端与所述的三输入或非门的输出端、所述的第六反相器的输入端和所述的第二 CMOS传输门的第二控制端相连,所述的二输入或非门的输出端与所述的三输入或非门的第一输入端相连,所述的三输入或非门的第二输入端与所述的第二反相器的输出端相连,所述的第二反相器的输入端为所述的或非逻辑控制单元的第二输入端,所述的三输入或非门的第三输入端与所述的第三反相器的输出端相连,所述的第三反相器的输入端为所述的或非逻辑控制单元的第三输入端,所述的第六反相器的输出端与所述的第二 CMOS传输门的第一控制端相连,所述的第二 CMOS传输门的输入端接收外部设备提供的偏置电压,所述的第二 CMOS传输门的输出端为所述的或非逻辑控制单元的输出端。
5.根据权利要求2所述的防止电流过冲的发光二极管动态扫描驱动电路,其特征在于所述的RST逻辑控制单元由改进型触发器、第一CMOS传输门和第五反相器组成,所述的改进型触发器的第一输入端为所述的RST逻辑控制单元的第一输入端,所述的改进型触发器的第二输入端为所述的RST逻辑控制单元的第二输入端,所述的改进型触发器的复位端为所述的RST逻辑控制单元的第三输入端,所述的改进型触发器的输出端与所述的第五反相器的输入端和所述的第一 CMOS传输门的第一控制端相连,所述的第五反相器的输出端与所述的第一 CMOS传输门的第二控制端相连,所述的第一 CMOS传输门的输入端接收外部设备提供的偏置电压,所述的第一 CMOS传输门的输出端为所述的RST逻辑控制单元的输出端。
6.根据权利要求1所述的防止电流过冲的发光二极管动态扫描驱动电路,其特征在于所述的第一比较基准电压小于所述的恒流驱动输出电路允许输出最小电流时对应所述的LED负载电路的工作电压,且大于零。
7.根据权利要求1所述的防止电流过冲的发光二极管动态扫描驱动电路,其特征在于所述的第二比较基准电压小于所述的LED负载电路的工作电压,且大于所述的恒流驱动输出电路允许输出最大电流时对应所述的恒流驱动输出电路中调整管的栅极电压。
8.根据权利要求4或5所述的防止电流过冲的发光二极管动态扫描驱动电路,其特征在于所述的偏置电压小于所述的恒流驱动输出电路中恒流输出通道的阻抗控制管的阈值电压的0. 75倍,且大于或等于零。
9.根据权利要求3所述的防止电流过冲的发光二极管动态扫描驱动电路,其特征在于所述的第四开关管为MOS管、NPN晶体管或PNP晶体管。
全文摘要
本发明公开了一种防止电流过冲的发光二极管动态扫描驱动电路,包括LED负载电路、与LED负载电路连接的恒流驱动输出电路以及与恒流驱动输出电路连接的过冲测控电路。本发明通过利用过冲测控电路实时侦测LED负载电路中所有行选管截止与恒流输出通道开启同时发生时的状态,在行选管导通前使恒流输出通道关闭或进入高电阻导通状态,并在行选管导通后及时将恒流输出通道恢复到正常恒流输出状态,有效地消除了行选管从截止状态转换为导通状态时的电流严重过冲问题,有效地保护了驱动电路,提高了LED动态扫描驱动应用的显示效果,大大提升了灰度等级,降低了LED产品的成本和功率消耗。
文档编号H05B37/02GK102170727SQ201110042598
公开日2011年8月31日 申请日期2011年2月22日 优先权日2011年2月22日
发明者何乐年, 唐尧, 赵轶 申请人:苏州永健光电科技有限公司

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