CN101562933B - 一种背光模块的驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明适用于液晶显示器技术领域，提供了一种背光模块的驱动电路，背光模块包括第一发光二极管单元，驱动电路包括：电压转换单元，用于提供一驱动电压至第一发光二极管单元；电流调整单元；电流映像单元，用于输出参考电压；以及微调单元，包括多个驱动单元，其中第一驱动单元根据第一脉冲宽度调整信号、第一使能信号与所述参考电压输出第一电流调整信号；电流调整单元用于根据第一电流调整信号调整第一发光二极管单元所导通的电流。本发明利用N型晶体管与P型晶体管的组合来实现驱动单元的电路，避免使用传输闸等复杂的电路组件，可降低芯片的设计面积与制程成本。

Description

一种背光模块的驱动电路

技术领域

本发明属于液晶显示器技术领域，尤其涉及一种背光模组的驱动电路。

背景技术

全球暖化议题让节能概念当红，计算机相关设备也都开始注重节能概念的相关设计，由于发光二极管背光模块可以降低电源的消耗，同时减少体积与热能的产生，让电子产品可以更加轻薄，因此各家面板厂商纷纷将发光二极管应用于显示器的背光模块。

发光二极管背光模块的驱动电路通常会包括升压电路(Boost Circuit)与微调电路(dimming circuit)，其中升压电路主要用来转换输入电压，然后提供LED背光模块所需的驱动电压，微调电路则是用来调整LED所导通的电流。LED背光模块中会包括多条LED串，每一个LED串由多个LED相互串联组成。LED的发光亮度与其导通的电流大小成正比，微调电路即是用来调整LED串的发光强度。

微调电路会接收脉冲宽度调变(Pulse Width Modulation，简称PWM)信号与使能信号，并根据PWM信号与使能信号调整LED串所导通的电流。然而在高阶的电子产品中，为使每一LED串的发光强度平均，需要设置多组调整电路，并且使用为数众多的传输闸(transmission gate)来进行信号的传输。这不仅增加电路设计的复杂度，同时也会增加芯片面积，让芯片成本上升。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种背光模组的驱动电路，旨在解决现有技术提供的发光二极体背光模组的驱动电路需要设置多组调整电路，使用为数众多的传输闸进行信号的传输，增加电路设计的复杂度，且增加芯片面积、芯片成本高的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种背光模块的驱动电路，所述背光模块包括第一发光二极管单元，所述驱动电路还包括：

电压转换单元，耦接于所述第一发光二极管单元的第一端，用于提供一驱动电压至所述第一发光二极管单元；

电流调整单元，耦接于所述第一发光二极管单元的第二端；

电流映像单元，用于输出参考电压；以及

微调单元，耦接于所述电流映像单元与电流调整单元之间，所述微调单元包括多个驱动单元，其中第一驱动单元根据第一脉冲宽度调整信号、第一使能信号与所述参考电压输出第一电流调整信号；

所述电流调整单元用于根据所述第一电流调整信号调整所述第一发光二极管单元所导通的电流；

其中，所述第一驱动单元包括：

与门，其第一输入端与第二输入端分别接收所述第一脉冲宽度调整信号与第一使能信号；

N型晶体管，其汲极耦接于所述参考电压，其源极耦接于所述电流调整单元并输出所述第一电流调整信号，其闸极耦接于所述与门的输出端；以及

P型晶体管，耦接于所述参考电压与接地端之间，其源极耦接于所述参考电压，其漏极耦接于地，且所述P型晶体管的闸极耦接于所述与门的输出端。

本发明实施例利用N型晶体管与P型晶体管的组合来实现驱动单元的电路，避免使用传输闸等复杂的电路组件，可降低芯片的设计面积与制程成本。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的背光模块的驱动电路；

图2为本发明第二实施例提供的背光模块的驱动电路。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1，图1为第一实施例提供的背光模块的驱动电路。驱动电路100包括电流调整单元120、驱动单元131、电流映像单元140、电压转换单元150以及电压侦测单元160。驱动电路100耦接于背光模块(包括发光二极管单元111)的一端，而发光二极管单元111的另一端则耦接于电流调整单元120与电压侦测单元160，其中发光二极管单元111由多个LED相互串联所组成。电流映像单元140耦接于驱动单元131，驱动单元131的另一端耦接于电流调整单元120。

电压转换单元150提供驱动电压VOUT至发光二极管单元111的一端，而电压侦测单元160则负责侦测发光二极管单元111的另一端的电压值，并据以判断发光二极管单元111两端的电压差是否符合默认值，然后据以调整电压转换单元150所输出的驱动电压VOUT。通过电压转换单元150，发光二极管单元111便可维持稳定的偏压而得到所期望的发光强度。

电流调整单元120耦接于发光二极管单元111的另一端，其电路结构如图1所示。电流调整单元120包括N型晶体管N1、N2、N3与比较器122。N型晶体管N1与N2串联耦接于发光二极管单元111与接地端GND之间，N型晶体管N1的闸极耦接于比较器122的输出端，而N型晶体管N2的闸极则耦接于驱动单元131以接收电流调整信号AS。N型晶体管N3则耦接于N型晶体管N1与N2的共享接点与比较器122的负输入端之间，且N型晶体管N3的闸极耦接于汲极。比较器122的正输入端耦接于参考电压VREF1。比较器122与N型晶体管N3可用来侦测发光二极管单元111是否短路或开路以调整N型晶体管N3的导通状态。当发光二极管单元111短路时，比较器122便会关闭N型晶体管N1以保护驱动电路100。

电流调整单元120会根据所接收到的电流调整信号AS来调整N型晶体管N2的导通电流，电流调整信号AS愈大，N型晶体管N2所导通的电流则愈高。驱动单元131会根据脉冲宽度调整信号PWM、使能信号EN与电流映像单元140所输出的参考电压VMIR产生电流调整信号AS。

电流映像单元140主要包括电流镜电路(图中未示出)，用以输出一参考电压VMIR(即电流镜中用来映像电流的参考电压)。驱动单元131则包括与门132、N型晶体管N4与P型晶体管P1，N型晶体管N4耦接于参考电压VMIR与N型晶体管N2的闸极之间，P型晶体管P1耦接于参考电压VMIR与接地端GND之间。与门132的两个输入端分别接收脉冲宽度调变信号PWM与使能信号EN，而其输出端则耦接于N型晶体管N4与P型晶体管P1的闸极。当使能信号EN使能(逻辑高电位)时，N型晶体管N4会依照脉冲宽度调变信号PWM的占空比调整导通时间，进而将参考电压VMIR传导至N型晶体管N2(即电流调整信号AS)。N型晶体管N2便可映像电流映像单元140以导通相对应的电流。当使能信号EN失能时，P型晶体管P1会导通，将参考电压VMIR拉低至低电位(接近接地位准)。

因此，使用者可经由脉冲宽度调变信号PWM与使能信号EN来调整发光二极管单元111的导通电流以调整其发光强度。此外，在本发明另一实施例中，电流调整单元120中的N型晶体管N3可利用电阻(图中未示出)取代，由于N型晶体管N3的功能主要避免在回授路径上产生过多的电流，因此利用电阻来取代，同样具有降低回授电流的功效。再者，当N型晶体管N3工作在饱和区时，N型晶体管N3在小信号分析下可视为一个小电阻(1/gm，gm为跨导值(transconductance)。在考虑肌肤效应(body effect)下，其整体的阻抗会变的更小(1/(gm+gmb)，其中gmb为body transconductance)。由于N型晶体管N3所导通的电流会随着温度变化而变化，进而产生较小的电阻值，让参考电压VREF1可以完全地落在N型晶体管N1与N2的共享接点。

在液晶显示器的应用中，背光模块通常会包括多组发光二极管单元，上述驱动电路100亦可延伸用来驱动具有多组发光二极管的背光模块，其电路结构请参照图2，图2为本发明第二实施例提供的背光模块的驱动电路。

图2与图1的主要差异在于背光模块210中包括多组发光二极管单元L1～Ln(n为正整数)，而驱动单元220会对应每一组发光二极管单元L1～Ln配置对应的N型晶体管N1～N3(如图2所示)，但会共享同一比较器122。微调单元230中则包括多组驱动单元DU1～DUn，分别接收脉冲宽度调变信号PWM1～PWMn与使能信号EN1～ENn。微调单元230中的驱动单元DU1～DUn会一对一对应于发光二极管单元L1～Ln，然后根据脉冲宽度调变信号PWM1～PWMn与使能信号EN1～ENn分别输出电流调整信号AS1～ASn至电流调整单元220以分别调整发光二极管单元L1～Ln所导通的电流。

值得注意的是，图2中的个别驱动单元DU1～DUn的电路结构相同，主要差异在于所接收的脉冲宽度调变信号与使能信号不同，其操作方式请参照图1的说明，在此不再赘述。此外，对比电流调整单元220与电流调整单元120，电流调整单元220中利用同一个比较器122来侦测所有发光二极管单元L1～Ln的开路状态，而每一个发光二极管单元L1～Ln所对应的晶体N1～N3则是以相同的电路结构重复设置，本技术领域具有通常知识者在经由本发明的揭露后，应可轻易推知，在此不再赘述。

电流映像单元240包括P型晶体管P2、P3，N型晶体管N5、电阻REXT与比较器242。P型晶体管P2、P3的源极耦接于电压源VDD，其闸极相互耦接以形成电流镜的架构。N型晶体管N5耦接于P型晶体管P2与电阻REXT之间，而电阻REXT的另一端则耦接于接地端GND。比较器242的正输入端耦接于参考电压VREF2，其负输入端耦接于N型晶体管N5与电阻REXT的共享接点。比较器242、N型晶体管N5与电阻REXT可作为一电流源，用来产生参考电流IREF。在电路设计上，可利用晶体管的尺寸大小来调整其映射电流的大小，因此若欲调整各别发光二极管L1～Ln的导通电流，可各别调整电流调整单元220中的N型晶体管N3的通道长宽比。此外，电阻REXT可设置于驱动电路的芯片外，利用外部调整的方式来调整其参考电流IREF。

此外，值得注意的是，上述N型晶体管为N通道金氧半导场效晶体管(n-channel Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)P型晶体管为P通道金氧半导场效晶体管(p-channel Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor，MOSFET)。由于晶体管的源极与汲极在组件结构上并无分别，因此本发明的电路结构并不受限于上述实施例中关于晶体管的源极与汲极等耦接关系的描述。

综上所述，本发明利用N型晶体管与P型晶体管的组合来实现驱动单元的电路，避免使用传输闸等复杂的电路组件，可降低芯片的设计面积与制程成本。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种背光模块的驱动电路，所述背光模块包括第一发光二极管单元，其特征在于，所述驱动电路还包括：

电压转换单元，耦接于所述第一发光二极管单元的第一端，用于提供一驱动电压至所述第一发光二极管单元；

电流调整单元，耦接于所述第一发光二极管单元的第二端；

电流映像单元，用于输出参考电压；以及

微调单元，耦接于所述电流映像单元与电流调整单元之间，所述微调单元包括多个驱动单元，其中第一驱动单元根据第一脉冲宽度调整信号、第一使能信号与所述参考电压输出第一电流调整信号；

所述电流调整单元用于根据所述第一电流调整信号调整所述第一发光二极管单元所导通的电流；

其中，所述第一驱动单元包括：

与门，其第一输入端与第二输入端分别接收所述第一脉冲宽度调整信号与第一使能信号；

N型晶体管，其汲极耦接于所述参考电压，其源极耦接于所述电流调整单元并输出所述第一电流调整信号，其闸极耦接于所述与门的输出端；以及

P型晶体管，耦接于所述参考电压与接地端之间，其源极耦接于所述参考电压，其漏极耦接于地，且所述P型晶体管的闸极耦接于所述与门的输出端。

2.如权利要求1所述的背光模块的驱动电路，其特征在于，所述背光模块进一步包括第二发光二极管单元，所述第二发光二极管单元耦接于所述电压转换单元与电流调整单元之间，所述多个驱动单元中的第二驱动单元根据第二脉冲宽度调整信号、第二使能信号与所述参考电压输出第二电流调整信号至所述电流调整单元，以调整所述第二发光二极管单元所导通的电流。

3.如权利要求2所述的背光模块的驱动电路，其特征在于，所述第二驱动单元与所述第一驱动单元的电路结构相同。

4.如权利要求1所述的背光模块的驱动电路，其特征在于，所述电流调整单元包括：

第一N型晶体管，其汲极耦接于所述第一发光二极管单元的第二端；

第二N型晶体管，其汲极耦接于所述第一N型晶体管的源极，其源极耦接于所述接地端，其闸极耦接于所述第一驱动单元中的所述N型晶体管的源极；

比较器，其正输入端耦接于第一参考电压，其输出端耦接于所述第一N型晶体管的闸极；以及

第三N型晶体管，其汲极耦接于所述比较器的负输入端，其源极耦接于所述第一N型晶体管与第二N型晶体管的共享接点，且其闸极耦接于所述第三N型晶体管的汲极。

5.如权利要求1所述的背光模块的驱动电路，其特征在于，所述电流调整单元包括：

第一N型晶体管，其汲极耦接于所述第一发光二极管单元的第二端；

第二N型晶体管，其汲极耦接于所述第一N型晶体管的源极，其源极耦接于所述接地端；

比较器，其正输入端耦接于第一参考电压，其输出端耦接于所述第一N型晶体管的闸极；以及

电阻，耦接于所述比较器的负输入端与所述第一N型晶体管的源极之间。

6.如权利要求1所述的背光模块的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路进一步包括：

电压侦测单元，耦接于所述第一发光二极管单元的第二端与所述电压转换单元之间，用于侦测所述第二端的电压以调整所述电压转换单元所输出的驱动电压。

7.如权利要求1所述的背光模块的驱动电路，其特征在于，所述电流映像单元包括：

第一P型晶体管，其源极耦接于一电压源，其闸极耦接于所述第一P型晶体管的汲极；

第二P型晶体管，其源极耦接于该电压源，其汲极耦接于所述接地端，其闸极耦接于所述第一P型晶体管的闸极；

第一N型晶体管，其汲极耦接于所述第一P型晶体管的汲极；

电阻，耦接于所述第一N型晶体管的源极与所述接地端之间；以及

比较器，其正输入端耦接于第二参考电压，其负输入端耦接于所述第一N型晶体管的源极，其输出端同时耦接于所述第一N型晶体管的闸极；

其中，所述第一P型晶体管与第二P型晶体管形成一电流镜，且所述第一P型晶体管的闸极输出所述参考电压。

8.如权利要求1所述的背光模块的驱动电路，其特征在于，所述第一发光二极管单元包括多个发光二极管，所述多个发光二极管相互串联。

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