CN101473458B - 发光二极管驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管驱动电路，其特征在于，具有：生成基准电流的基准电流部；以及多个通道的电流输出部，其对多个系统的开关进行接通/断开控制，来生成与所述基准电流成比例的多个系统的驱动电流，并将其提供给发光二极管，将所述基准电流部的电源和各个通道的所述电流输出部的电源分离。

Description

发光二极管驱动电路
本申请基于在2006年6月21日递交的日本专利申请第2006-171847号，并享受其优先权，其全部内容被收容于本申请中，以资参考。
技术领域
本发明涉及发光二极管驱动电路，尤其涉及对排列的多个发光二极管分别进行驱动的发光二极管驱动电路。
背景技术
作为在打印机等中使感光体感光的手段，具有使用将发光二极管(LED)排列成直线的LED阵列的手段。作为对这样的LED阵列的各个LED进行驱动的驱动电路，例如在专利文献1、2中进行了记载。
图1表示现有的发光二极管驱动电路的一例的电路结构图。使该驱动电路为半导体集成电路。
当参照图1时，在运算放大器10的反相输入端子上，从基准电压源11施加了基准电压Verf。运算放大器10的输出端子与p沟道MOS电场效应晶体管(以下简称为“MOS晶体管”)M1的栅极连接，并且经由模拟开关等开关12与p沟道MOS晶体管M2的栅极连接。
MOS晶体管M1的源极与电源Vdd连接。MOS晶体管M1的漏极与运算放大器10的同相输入端子连接，并且还与电阻R1的一端连接。电阻R1的另一端接地。
开关12根据从端子13提供的开关控制信号对接通/断开进行切换。MOS晶体管M2的源极与电源Vdd连接，MOS晶体管M2的漏极与LED(发光二极管)14的阳极连接，LED14的阴极接地。
运算放大器10根据基准电压Vref和电阻R1，在MOS晶体管M1的漏极流过(1)式表示的基准电流Iref。
Iref＝Vref/R1       …(1)
在开关12接通时，MOS晶体管M1、M2构成电流反射镜，当使MOS晶体管M1、M2的栅极面积比为1:1时，从MOS晶体管M2向LED14流过基准电流Iref，LED14发光。
专利文献1：特许第3296882号公报
专利文献2：特许第2516236号公报
发明内容
在现有的发光二极管驱动电路中，生成基准电流Iref的MOS晶体管M1的源极和驱动LED14的MOS晶体管M2的源极与同一电源Vdd连接。
为了使LED14的发光亮度变化来进行层次表现，并联连接n个系统的开关12以及MOS晶体管M2。此外，在驱动多个通道的LED阵列时，并列设置m个通道的、上述并联连接了n个系统的开关12以及MOS晶体管M2的电路。
此时，生成基准电流Iref的MOS晶体管M1的源极和驱动LED14的MOS晶体管M2的源极与同一电源Vdd连接。因此，在n×m个MOS晶体管M2中同时导通或截止的晶体管的数量变多，当高速进行开关动作时，存在由于电源Vdd变动，所以基准电流Iref变动，LED14的发光亮度变动的问题。
本发明的实施例用于解决上述问题。
根据本发明的一个观点，提供可以解决上述问题的发光二极管驱动电路。
根据本发明的一个观点，提供可以抑制基准电流的变动来抑制发光二极管的发光亮度的变动的发光二极管驱动电路。
根据本发明的一个观点，提供一种发光二极管驱动电路，其特征在于，具有：生成基准电流的基准电流部；以及多个通道的电流输出部，其对多个系统的开关进行接通/断开控制，来生成与所述基准电流成比例的多个系统的驱动电流，并将其提供给发光二极管，将所述基准电流部的电源和各个通道的所述电流输出部的电源分离。
根据上述发光二极管驱动电路，通过将所述基准电流部的电源和各个通道的所述电流输出部的电源分离，可以抑制基准电流的变动来抑制发光二极管的发光亮度的变动。
根据本发明的一个实施例，可以抑制基准电流的变动来抑制发光二极管的发光亮度的变动。
附图说明
通过参照附图阅读以下详细的说明，本发明其他目的、特征以及优点将会更加明确。
图1是现有的发光二极管驱动电路的一例的电路结构图。
图2是使用了本发明的一个实施例的发光二极管驱动电路的发光二极管阵列装置的方框结构图。
图3是本发明的一个实施例的发光二极管驱动电路的电路结构图。
图4是本发明的一个实施例的发光二极管驱动电路的变形例的电路结构图。
符号说明
30运算放大器；31基准电压源电路；32基准电流部；35电压源；36、38、40开关；441～44m电流输出部；451～45m LED；M11～M28MOS晶体管；R11～R18、Ra、Rb电阻；Vdd1、Vdd2电源
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施例进行说明。
(LED阵列驱动电路的结构)
图2表示使用了本发明的一个实施例的发光二极管(LED)驱动电路的发光二极管(LED)阵列装置的方框结构图。该LED阵列装置例如为48通道结构。
当参照图2时，关于1个通道，例如将6比特的发光时间数据按照48通道的时间序列提供给移位寄存器20，在移位寄存器20中被依次移位并被闩锁后，提供给脉冲宽度调制电路22。脉冲宽度调制电路22对每个通道生成由发光时间数据指示(决定)的脉冲宽度的发光脉冲，将48通道的发光脉冲提供给LED阵列驱动电路26(发光二极管驱动电路)。
关于1个通道，例如将6比特的发光亮度数据按照48通道的时间序列提供给移位寄存器24，在移位寄存器24中被依次移位并被闩锁后，提供给LED阵列驱动电路26。LED阵列驱动电路26对每个通道解码发光亮度数据来生成n个系统的开关控制信号，并根据上述n个系统的开关控制信号来决定在每个通道中通过发光脉冲而导通的一个或多个MOS晶体管。LED阵列驱动电路26以通道为单位驱动构成LED阵列28的48通道的LED。
(发光二极管驱动电路的结构)
图3表示本发明的一个实施例的发光二极管驱动电路的电路结构图。使该驱动电路成为半导体集成电路。
当参照图3时，在运算放大器30的反相输入端子上从基准电压源电路31施加了基准电压Vref。运算放大器30的输出端子与p沟道MOS晶体管M11、M12各自的栅极连接。MOS晶体管M11、M12各自的源极分别经由R11、R12与电源Vdd1连接，构成了电流反射镜电路。MOS晶体管M11、M12各自的漏极与p沟道MOS晶体管M13、M14各自的源极连接。
MOS晶体管M13、M14各自的栅极共同与MOS晶体管M13的漏极连接来构成了电流反射镜电路，MOS晶体管M13的漏极与运算放大器30的同相输入端子连接，并且与电阻R13的一端连接。
电阻R13的另一端接地。因为MOS晶体管M11～M14为级联(cascade)连接电流反射镜的结构，所以MOS晶体管M11、M12的漏极电位大致相同，在栅极面积相同时MOS晶体管M13、M14的漏极电流大体相同。
MOS晶体管M14的漏极与n沟道MOS晶体管M15的漏极连接。MOS晶体管M15的栅极与n沟道MOS晶体管M16的栅极连接，MOS晶体管M15、M16构成了电流反射镜电路。
MOS晶体管M15、M16各自的源极与n沟道MOS晶体管M17、M18各自的漏极连接。MOS晶体管M17、M18各自的栅极共同与MOS晶体管M15的漏极共同连接，来构成电流反射镜电路，MOS晶体管M17、M18的源极接地。
MOS晶体管M15～M18成为级联连接电流反射镜电路的结构，所以MOS晶体管M15、M16的源极电位大体相同，在栅极面积相同时，MOS晶体管M15、M16的漏极电流大体相同。此外，通过在MOS晶体管M15、M16的栅极上从电压源33施加恒定电压Va，各MOS晶体管M17、M18的漏极电位成为Va-Vgs1(Vgs1为n沟道MOS晶体管的栅极·漏极间电压)。
上述的运算放大器30、基准电压源电路31、MOS晶体管M11～M15以及M17构成了基准电流部32，在MOS晶体管M13的漏极流过基准电流Iref。此外，通过电流反射镜电路，在MOS晶体管M16的漏极流过与基准电流Iref成比例的电流。
MOS晶体管M16的漏极与p沟道MOS晶体管M22的漏极连接。MOS晶体管M22的源极与p沟道MOS晶体管M21的漏极连接。MOS晶体管M21的源极经由电阻R15与电源Vdd2连接。
MOS晶体管M21的栅极与MOS晶体管M22的漏极连接，并且经由模拟开关等各个开关36、38、40与p沟道MOS晶体管M23、M25、M27的栅极连接。当开关36、38、40接通(闭合)时，使MOS晶体管M23、M25、M27的栅极电位与MOS晶体管M21的栅极电压相同，来使MOS晶体管M23、M25、M27导通。当开关36、38、40断开(打开)时，使MOS晶体管M23、M25、M27的栅极电位为从电源Vdd2提供的电压(电源电压)，来使MOS晶体管M23、M25、M27截止。
MOS晶体管M23、M25、M27各自的源极分别经由电阻R16、R17、R18与电源Vdd2连接。MOS晶体管M23、M25、M27在开关36、38、40接通时，与MOS晶体管M21构成电流反射镜电路。
MOS晶体管M22的栅极与p沟道MOS晶体管M24、M26、M28的栅极连接。MOS晶体管M23、M25、M27各自的漏极与MOS晶体管M24、M26、M28的源极连接，MOS晶体管M22、M24、M26、M28构成了电流反射镜电路。
由于MOS晶体管M21～M28成为级联连接电流反射镜电路的结构，所以MOS晶体管M21、M23、M25、M27的漏极电位大体相同，在栅极面积相同时，MOS晶体管M22、M24、M26、M28的漏极电流大体相同。在此，为了进行层次表现，例如，如同相对于MOS晶体管M21、M22的栅极面积，MOS晶体管M23、M24的栅极面积为6倍，MOS晶体管M25、M26的栅极面积为3倍，MOS晶体管M27、M28的栅极面积为2倍这样，使栅极面积分别不同。
此外，在MOS晶体管M22、M24、M26、M28的栅极上从电压源35施加恒定电压Vb，来使各个MOS晶体管M22、M24、M26、M28的源极电位成为Vb+Vgs2(Vgs2为p沟道MOS晶体管的栅极·漏极间电压)。
开关36、38、40分别根据从端子37、39、41分别提供的n(在此n＝3)个系统的开关控制信号，来切换接通/断开。此外，n不限于3。MOS晶体管M24、M26、M28的漏极与LED451的阳极连接，LED451的阴极接地。
在此，在开关36、38、40断开时，MOS晶体管M23、M25、M27截止，在LED451中不流过电流。当开关36接通时，在LED451中流过MOS晶体管M23的漏极电流。在开关36、38接通时，在LED451中流过MOS晶体管M23、M25的漏极电流之和。在开关36、38、40接通时，在LED451中流过MOS晶体管M23、M25、M27的漏极电流之和。LED451流过的电流越大，发光亮度越大。
上述开关36、38、40、MOS晶体管M16、M18、M21～M28构成了1通道的电流输出部441。LED451是LED阵列28(图2)的一部分。
m(＝48)通道的电流输出部441～44m分别为相同的结构，分别驱动m通道的LED451～45m。
在本实施方式中，因为将电流输出部441～44m各自的电源Vdd2与基准电流部32的电源Vdd1分离，所以即使电流输出部441～44m的MOS晶体管M23～M28同时导通或截止，也几乎没有基准电流部32的电源Vdd1的电源电压的变动，几乎没有基准电流部32的基准电流Iref的变动。因此，几乎没有与MOS晶体管M16的漏极中流过的基准电流Iref成比例的电流的变动，可以抑制LED451～45m的发光亮度的变动。
(发光二极管驱动电流的变形例)
图4表示本发明的一个实施例的发光二极管驱动电路的变形例的电路结构图。说明图4中与图3不同的部分。
当参照图4时，MOS晶体管M14的漏极与n沟道MOS晶体管M17的漏极连接。MOS晶体管M17的漏极与MOS晶体管M17的栅极以及n沟道MOS晶体管M18的栅极连接，MOS晶体管M17、M18的源极经由电阻Ra、Rb接地，来构成了电流反射镜电路。MOS晶体管M18的漏极与p沟道MOS晶体管M22的漏极以及p沟道MOS晶体管M21的栅极连接。
MOS晶体管M17、M18构成电流反射镜电路，所以在栅极面积相同时，MOS晶体管M17、M18的漏极电流大体相同。在该变形例中，可以抑制构成半导体集成电路的接地线的铝布线的影响。
当考虑到在图3的结构中，距离基准电流部32最远地配置电流输出部44m，并且在电流输出部44m的附近设置了半导体集成电路的接地端子的情况时，由于接地线的铝布线产生数Ω的电阻值。因此，相对于电流输出部44m的MOS晶体管M18的源极直接接地，成为基准电流部32的MOS晶体管M17的源极经由数Ω的电阻值接地的状态，即使MOS晶体管M17、M18的栅极面积相同，电流输出部44m的MOS晶体管M18的漏极电流也成为与基准电流部32的MOS晶体管M17的漏极电流不同的电流。
与之相对，在图4中，当使电阻Ra、Rb的电阻值同为数百Ω时，即使由于电流输出部44m和基准电流部32之间的接地线的铝布线而产生数Ω的电阻值，数百Ω的电阻Ra只增加数Ω，该程度的电阻值变化可以忽略，可以将电流输出部44m的MOS晶体管M18的漏极电流看作与基准电流部32的MOS晶体管M17的漏极电流相同。即，可以充分抑制上述接地线的铝布线的影响。
根据本发明的一个观点，提供了一种发光二极管驱动电路，其特征为，具有：生成基准电流的基准电流部；以及多个通道的电流输出部，其对多个系统的开关进行接通/断开控制，来生成与所述基准电流成比例的多个系统的驱动电流，并将其提供给发光二极管，将所述基准电流部的电源和各个通道的所述电流输出部的电源分离。
根据上述发光二极管驱动电路，通过将所述基准电流部的电源和各个通道的所述电流输出部的电源分离，可以抑制基准电流的变动来抑制发光二极管的发光亮度的变动。
此外，在上述发光二极管驱动电路中，各个通道的所述电流输出部可以具有：与所述基准电流部的一部分一同构成的、生成基于所述基准电流的第一电流的第一电流反射镜电路；以及被供给所述第一电流，对应于所述多个系统的开关中的成为接通状态的一个或多个开关，生成与所述第一电流成比例的第二电流的第二电流反射镜电路。
此外，在上述发光二极管驱动电路中，所述第一、第二电流反射镜电路各自可以为级联连接的两段的电流反射镜电路。
作为一例，MOS晶体管M15～M18可相当于上述发光二极管驱动电路的第一电流反射镜电路，开关36、38、40、MOS晶体管M21～M28可相当于上述发光二极管驱动电路的第二电流反射镜电路。
本发明并不限于具体公开的实施例，在不超出本发明的范围的情况下可以采用各种变形例、改良例。

Claims (2)

1.一种发光二极管驱动电路，其特征在于，
具有：基准电流部，其生成基准电流；以及
多个通道的电流输出部，其对多个系统的开关进行接通/断开控制，来生成与所述基准电流成比例的多个系统的驱动电流，并将其提供给发光二极管，
将所述基准电流部的电源和各个通道的所述电流输出部的电源分离；其中，
各个通道的所述电流输出部具有：
第一电流反射镜电路，其与所述基准电流部的一部分一同被构成，生成基于所述基准电流的第一电流；以及
第二电流反射镜电路，其被供给所述第一电流，对应所述多个系统的开关中的成为接通状态的一个或多个开关，生成与所述第一电流成比例的第二电流。
2.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，
所述第一、第二电流反射镜电路各自为级联连接的两段的电流反射镜电路。
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