專利名稱：一種減小多個通道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。因為LED比傳統(tǒng)的白熾燈、熒光燈在節(jié)能，光線質(zhì)量，壽命，可靠性，響應(yīng)速度，環(huán)保方面上都有優(yōu)勢。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的亮度和顏色對電流的變化非常敏感。為了保持應(yīng)用多個LED燈是亮度和顏色一致，LED通常串聯(lián)起來會保持電流一致。然而在中、大型液晶電視的背光應(yīng)用中需要幾十個，幾百個，甚至上千個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。這是很難實現(xiàn)的。因此就需要一種每路串聯(lián)十幾個LED作為一個通道，多個通道并聯(lián)起來的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)較多數(shù)目LED背光的應(yīng)用。每一個LED串聯(lián)通道都需要有一個恒流控制器來使電流穩(wěn)定。不同通路之間的 LED恒流控制器電流必須要保持一致。也就是各個通道之間的匹配精度要高。然而由于實際工藝的誤差，再加上恒流器本身結(jié)構(gòu)的原因。每個通道之間都是有一定的匹配誤差(也稱作失配)。所以各個通道之間就會產(chǎn)生亮度差異和顏色差異。各通道之間的電流失配越大，這種差異化也會越大。因此，只有盡可能的減小各個通道之間的匹配誤差。才能實現(xiàn)液晶電視整個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通道LED恒流控制器失配的電路，每個通道設(shè)計了一種可消除失效電壓的運算放大器，并將此運算放大器應(yīng)用在多通道LED恒流控制電路中。從而達(dá)到減小各個LED通道的電流匹配誤差的目的。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種減小多個通道LED恒流控制器失配的電路，各個通道均設(shè)有運算放大器及LED恒流控制器，其特征在于各個通道的運算放大器包括一個相同的放大器模塊和開關(guān)控制模塊對本通道的LED恒流模塊進(jìn)行失配控制，其中LED恒流控制器包括多個串聯(lián)的LED管、NMOS管N4及電阻，首個LED管的正極接電源VCC，末個LED管的陰極接NMOS管N4的漏級，NMOS管N4的源級接電阻一端，電阻另一端接地；放大器模塊包括兩個PMOS管Pl和P2、三個NMOS管Ni、N2及N3、兩個恒流源Il 及12、8個開關(guān)S1-S8，開關(guān)Sl及S2的一端連接在一起并連接基準(zhǔn)電壓Vref，開關(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，開關(guān)Sl及S4的另一端連接在一起并連接PMOS管P2的柵極，開關(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的漏級分別連接NMOS管m的漏級、開關(guān)S5的一端以及開關(guān)S8的一端， PMOS管P2的漏級分別連接NMOS管N2的漏級、開關(guān)S7的一端以及開關(guān)S6的一端，NMOS管 Nl和NMOS管N2的源級互連并接地，NMOS管附和NMOS管N2的柵極互連并與開關(guān)S6的另一端以及開關(guān)S5的另一端連接在一起，開關(guān)S7及開關(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的漏級連接恒流源12的負(fù)極及NMOS管N4的源級并作為放大器模塊的輸出端Vo，恒流源12正極接電源VDD ；開關(guān)控制模塊包括一個反相器，反相器的輸入端連接開關(guān)信號CP并作為開關(guān)Si、 S3、S5及S7的控制信號，反相器的輸出端作為開關(guān)S2、S4、S6及S8的控制信號。本發(fā)明的優(yōu)點及顯著效果本發(fā)明對傳統(tǒng)的LED恒流控制電路的運算放大器改用成一種新型可以消除失調(diào)電壓的運算放大器。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開關(guān)Si，S3，S5，S7工作在閉合狀態(tài)時放大器的等效電路圖；圖4開關(guān)S2，S4，S6，S8工作在閉合狀態(tài)時放大器的等效電路圖。
具體實施例方式參看圖1、2，本發(fā)明提出一種可減小多個通道LED恒流控制器失配的電路，每個通道均設(shè)有運算放大器及LED恒流控制器，各個通道的運算放大器包括一個相同的放大器模塊和開關(guān)控制模塊對本通道的LED恒流模塊進(jìn)行失配控制。LED恒流控制器包括多個串聯(lián)的LED管、NMOS管N4及電阻，首個LED管的正極接電源VCC，末個LED管的陰極接NMOS管N4的漏級，NMOS管N4的源級接電阻一端，電阻另一端接地。放大器模塊包括輸入對管PMOS管Pl和P2、電流鏡負(fù)載NMOS管附及N2、第二級放大器輸入管NMOS管N3、兩個恒流源Il和12以及8個開關(guān)Sl到S8。開關(guān)Sl及S2的一端連接在一起并連接基準(zhǔn)電壓Vref，開關(guān)S3及S4的一端連接在一起并連接恒流控制器中 NMOS管N4的源級電壓Vn (基準(zhǔn)電壓Vref與Vn之間即為為運算放大器的失調(diào)電壓Vos)， 開關(guān)Sl及S4的另一端連接在一起并連接PMOS管P2的柵極，開關(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的漏級分別連接NMOS管附的漏級、開關(guān)S5 的一端以及開關(guān)S8的一端，PMOS管P2的漏級分別連接NMOS管N2的漏級、開關(guān)S7的一端以及開關(guān)S6的一端，NMOS管附和匪OS管N2的源級互連并接地，NMOS管附和匪OS管N2 的柵極互連并與開關(guān)S6的另一端以及開關(guān)S5的另一端連接在一起，開關(guān)S7及開關(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的漏級連接恒流源12 的負(fù)極及NMOS管N4的源級并作為放大器模塊的輸出端Vo，恒流源12正極接電源VDD ；開關(guān)控制模塊包括一個反相器，反相器的輸入端連接開關(guān)信號CP并直接作為開關(guān)Si、S3、S5 及S7的控制信號，反相器的輸出端作為開關(guān)S2、S4、S6及S8的控制信號，開關(guān)S2，S4, S6， S8是和Si，S3，S5，S7相位相反的信號。由于兩個差分對管Pl和P2的尺寸和閾值電壓并不是完全相等，會有一定的誤差；兩個電流鏡NMOS管m和N2的尺寸和閾值電壓并不是完全相等，會有一定誤差；所以放大器會產(chǎn)生一定的失調(diào)電壓。當(dāng)CP(占空比為50%開關(guān)信號)為高電平時，開關(guān)Si，S3，S5，S7為開啟狀態(tài)，開關(guān)S2，S4，S6，S8為關(guān)閉狀態(tài)。此時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。初級放大器的的輸出為NMOS管 N2和PMOS管P2的漏級，它們接到次級放大器的輸入端——NMOS管N3的柵極。其等效電路如圖3所示。當(dāng)CP為低電平時，開關(guān)Si，S3，S5，S7為關(guān)閉狀態(tài)，開關(guān)S2，S4，S6，S8為關(guān)開啟狀態(tài)。此時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。初級放大器的的輸出為NMOS管附和PMOS管Pl 的漏級，接到次級放大器的輸入端——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，無論CP是高電平還是低電平，放大器的正負(fù)輸入端都沒有改變，改變的是初級放大器內(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NMOS管m和N2也在不斷變換初級放大器的輸出端。即隨著CP信號由高電平變?yōu)榈碗娖?，原來由Pl和W的漏端作為初級放大器的輸出端變?yōu)橛蒔2和N2的漏端作為初級放大器的輸出端。也就是說Pl和m與P2和N2的工作狀態(tài)是隨著CP信號的高低變化而相互轉(zhuǎn)換的。這樣由兩個差分對管Pl和P2之間以及電流鏡負(fù)載m和N2之間產(chǎn)生的誤差會隨著CP信號的不斷變化，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為高電平時的輸入失調(diào)電壓為Vos，那么放大器在CP為低電平時的輸入失調(diào)電壓就是-V0S。所以隨著CP信號的不斷變化，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為運算
K
放大器的失調(diào)電壓。實際上，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. 一種減小多個通道LED恒流控制器失配的電路，各個通道均設(shè)有運算放大器及LED 恒流控制器，其特征在于各個通道的運算放大器包括放大器模塊和開關(guān)控制模塊對本通道的LED恒流模塊進(jìn)行失配控制，其中LED恒流控制器包括多個串聯(lián)的LED管、NMOS管N4及電阻，首個LED管的正極接電源 VCC，末個LED管的陰極接NMOS管N4的漏級，NMOS管N4的源級接電阻一端，電阻另一端接地；放大器模塊包括兩個PMOS管Pl和P2、三個NMOS管m、N2及N3、兩個恒流源Il及12、 8個開關(guān)S1-S8，開關(guān)Sl及S2的一端連接在一起并連接基準(zhǔn)電壓Vref，開關(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，開關(guān)Sl及S4的另一端連接在一起并連接PMOS管P2的柵極，開關(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的漏級分別連接NMOS管m的漏級、開關(guān)S5的一端以及開關(guān)S8的一端，PMOS管P2的漏級分別連接NMOS管N2的漏級、開關(guān)S7的一端以及開關(guān)S6的一端，NMOS管m和NMOS管 N2的源級互連并接地，NMOS管附和NMOS管N2的柵極互連并與開關(guān)S6的另一端以及開關(guān) S5的另一端連接在一起，開關(guān)S7及開關(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的漏級連接恒流源12的負(fù)極及NMOS管N4的源級并作為放大器模塊的輸出端Vo，恒流源12正極接電源VDD ；開關(guān)控制模塊包括一個反相器，反相器的輸入端連接開關(guān)信號CP并與開關(guān)Si、S3、S5 及S7的控制信號端連接，反相器的輸出端與開關(guān)S2、S4、S6及S8的控制信號端連接。
全文摘要
一種減小多個通道LED恒流控制器失配的電路，各個通道的運算放大器包括放大器模塊和開關(guān)控制模塊對本通道的LED恒流模塊進(jìn)行失配控制。放大器模塊設(shè)有輸入對管PMOS管P1和P2、電流鏡負(fù)載NMOS管N1及N2、第二級放大器輸入管NMOS管N3、兩個恒流源I1和I2以及8個開關(guān)S1到S8，由開關(guān)控制模塊輸出占空比為50%開關(guān)信號CP對管P1、P2不斷的變換正負(fù)輸入端，同時N1及N2也在不斷變換放大器的輸出端，使得由兩個差分對管P1和P2之間以及電流鏡負(fù)載N1和N2之間產(chǎn)生的誤差會隨著CP信號的不斷變化，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H05B37/02GK102510630SQ20111034931
公開日2012年6月20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)明者華玉濤, 夏曉娟, 張洪俞 申請人:南京微盟電子有限公司