CN101958108A - 一种lcd背光驱动ic的电流控制模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LCD背光驱动IC的电流控制模块，所述电流控制模块设置在LCD背光驱动IC和LCD背光LED灯组之间，其中，所述电流控制模块包括电荷泵和MOS管组；所述电荷泵的输入端与电源连接，输出端与所述LED灯组连接；所述MOS管组的第一输入端与LCD背光驱动IC连接，第二输入端与所述LED灯组连接，MOS管组的输出端接地。本发明提供的LCD背光驱动IC的电流控制模块，只需通过控制LCD背光驱动IC输出合适的PWM信号，就可以实现连续调节LED灯组的电流等级，使LCD背光的亮度平滑过度，避免了EMI干扰；同时本发明的电流控制模块还具有结构简单，成本低等特点。

Description

一种LCD背光驱动IC的电流控制模块

技术领域

本发明涉及电子产品的LCD背光亮度的控制装置，具体涉及一种LCD背光驱动IC的电流控制模块。

背景技术

目前移动终端的LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示屏)背光灯一般采用并联式LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯，这些LED灯通常需要通过一颗驱动IC(integrated circuit，集成电路)来控制LCD背光灯的亮度。

传统的并联式LCD背光驱动IC一般具有一个使能端口，用户可以通过向该使能端口输送PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号来达到调节LED背光电流的目的。此种方式会使背光驱动IC频繁启动和关闭，这样极容易引起EMI干扰(Electro magnetic Interference，电磁干扰)，以及频繁开关IC引起的负载变化使输出电压不稳定而造成背光LED发生闪烁等问题。

目前，业界也有一些作法是采用具有I2C总线(Inter-Integrated Circuit，集成电路)或者数脉冲个数的方式控制电流输出的背光驱动IC，这类IC不会造成频繁启动和关闭问题，但亮度等级有限，而且亮度等级是固定的，调节亮度的灵活性很差，在实现一些LCD背光亮度渐变效果时，不能实现平滑过渡。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种LCD背光驱动IC的电流控制模块，能连续地调节背光灯的电流等级。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种LCD背光驱动IC的电流控制模块，所述电流控制模块设置在LCD背光驱动IC和LCD背光LED灯组之间，其中，所述电流控制模块包括电荷泵和MOS管组；所述电荷泵的输入端与电源连接，输出端与所述LED灯组连接；所述MOS管组的第一输入端与LCD背光驱动IC连接，第二输入端与所述LED灯组连接，MOS管组的输出端接地。

所述的LCD背光驱动IC的电流控制模块，其中，在所述LCD背光驱动IC的PWM信号输出端与所述MOS管组的第一输入端之间设置有一滤波电路。

所述的LCD背光驱动IC的电流控制模块，其中，所述MOS管组包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管，所述LED灯组包括第一LED灯、第二LED灯、第三LED灯和第四LED灯；其中

所述第一MOS管的栅极连接LCD背光驱动IC的PWM信号输出端，漏极连接第一LED灯的阴极，源极接地；

所述第二MOS管的栅极连接LCD背光驱动IC的PWM信号输出端，漏极连接第二LED灯的阴极，源极接地；

所述第三MOS管的栅极连接LCD背光驱动IC的PWM信号输出端，漏极连接第三LED灯的阴极，源极接地；

所述第四MOS管的栅极连接LCD背光驱动IC的PWM信号输出端，漏极连接第四LED灯的阴极，源极接地。

所述的LCD背光驱动IC的电流控制模块，其中，所述滤波电路包括电阻和第一电容，所述电阻串联在所述LCD背光驱动IC的PWM信号输出端和所述MOS管组的第一输入端之间，所述第一电容的一端与所述电阻连接，另一端接地。

所述的LCD背光驱动IC的电流控制模块，其中，所述电荷泵上设置有一第二电容。

所述的LCD背光驱动IC的电流控制模块，其中，所述电源为电池。

所述的LCD背光驱动IC的电流控制模块，其中，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管均为N沟道MOS管。

本发明提供的LCD背光驱动IC的电流控制模块，该电流控制模块设置在LCD背光驱动IC和LCD背光LED灯组之间，电流控制模块采用了将电源电压升高的电荷泵和控制流过LED灯组电流大小的MOS管组，只需通过控制LCD背光驱动IC输出合适的PWM信号，就可以实现连续调节LED灯组的电流等级，使LCD背光的亮度平滑过度，避免了EMI干扰；同时本发明的电流控制模块还具有结构简单，成本低等特点。

附图说明

图1为本发明LCD背光亮度调节的结构框图；

图2为本发明电流控制模块的电路原理框图；

图3为本发明电流控制模块的电路示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种LCD背光驱动IC的电流控制模块，该电流控制模块串联在LCD背光驱动IC的PWM信号输出端和LCD背光LED灯组的输入端之间，用于连续调节流过LCD背光LED灯组的电流，从而实现LCD背光亮度平滑过度，而且不会产生EMI干扰。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供的LCD背光驱动IC的电流控制模块110串联在移动终端的LED灯组120和LCD背光驱动IC130之间，用于调节流过移动终端LCD背光LED灯的电流等级，从而实现LCD背光亮度的平滑过度。

请一并参阅图2和图3，本发明的电流控制模块100可以设置成一块用于控制电流大小的芯片，所以本发明所称的电流控制模块也可以称为电流控制芯片。在该芯片内部包括电荷泵111和MOS管(metal oxidsemiconductor，场效应晶体管)组112。

其中，所述电荷泵111的第一输入端与电源Vbat连接，第二输入端接地，所述电荷泵111的输出端与LED灯组120的输入端连接。该电荷泵111主要用于将电流控制芯片输入端的电压升高到一定电压后输出，给LED灯组120供电。

由于电荷泵给LED灯组供电，而电荷泵由电源Vbat供电，所以整块芯片(即电流控制模块)由电源Vbat供电。本实施例中，所述电源Vbat为移动终端的电池，并且在电荷泵111上设置有第二电容C2，该第二电容C2与电荷泵的两个接线端口连接，在该电路中主要起保护作用。此处也可以认为该第二电容C2是所述电流控制芯片的外围电子元件，第二电容C2连接在该电流控制芯片的两个引脚上。

所述MOS管组112主要用于控制流过LED灯组120的电流的大小，该MOS管组112的第一输入端与LCD背光驱动IC130的PWM信号输出端连接，第二输入端与所述LED灯组120的输出端连接，MOS管组112的输出端接地。

其中，所述LCD背光驱动IC130由其使能端口输出PWM信号，来控制加在MOS管组的第一输入端上的电压。

本发明改变了传统纯数字控制LCD背光亮度的方式，采用了数字模拟结合的方式。请继续参阅图2，在所述LCD背光驱动IC130的PWM信号输出端与MOS管组112的第一输入端之间设置有一滤波电路140。

所述滤波电路140包括电阻R1和第一电容C1，所述电阻R1串联在所述LCD背光驱动IC130的PWM信号输出端和MOS管组112的第一输入端之间，所述第一电容C1的输入端连接电阻R1的输出端，第一电容C1的输出端接地。

在本实施方式中，LCD背光驱动IC130输出的背光控制PWM信号经过电阻R1、第一电容C1滤波后产生直流电压，将LCD背光驱动IC130输出的数字信号转换为模拟电平，使MOS管组112工作在饱和区，以达到控制流过LED灯组120的电流的目的。

本实施例中，MOS管组112中MOS管数量应与LED灯组120中的LED灯的数量保持一致，这样可以通过一个MOS管控制一个LED灯，其中，MOS管和LED灯的数量可以根据实际需要设置。

请参阅图3，其为电流控制模块的电路示意图，所述MOS管组112包括4个MOS管，分别为第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3和第四MOS管M4，并且这4个MOS管均采用N沟道MOS管。

相应地，LED灯组120包括4个LED灯，分别为第一LED灯D1、第二LED灯D2、第三LED灯D3和第四LED灯D4。

其中，所述第一MOS管M1的栅极连接LCD背光驱动IC130的PWM信号输出端，所述第一MOS管M1的漏极连接第一LED灯D1阴极，第一MOS管M1的源极接地。

所述第二MOS管M2的栅极连接LCD背光驱动IC130的PWM信号输出端，所述第二MOS管M2的漏极连接第二LED灯D2阴极，第二MOS管M2的源极接地。

所述第三MOS管M3的栅极连接LCD背光驱动IC130的PWM信号输出端，所述第三MOS管M3的漏极连接第三LED灯D3阴极，第三MOS管M3的源极接地。

所述第四MOS管M4的栅极连接LCD背光驱动IC130的PWM信号输出端，所述第四MOS管M4的漏极连接第四LED灯D4阴极，第四MOS管M4的源极接地。

以下对本发明电流控制模块(即电流控制芯片)的工作原理进行详细描述：

请继续参阅图3，电流控制芯片由电源Vbat(电池)供电，电荷泵111的主要作用是将电源Vbat的电压升高到一定的电压，并从电流控制芯片的Vout端口输出，MOS管组112的作用是控制流过芯片外部的LED灯组的电流。

背光控制PWM信号由LCD背光驱动IC130的PWM信号输出端提供，PWM信号经过电阻R1，第一电容C1滤波后产生的直流电压。假设PWM信号的占空比为D，PWM信号的电压幅度为V，则在电流控制芯片的Va端得到的控制电压为V×D。

本发明实施方式是使MOS管组112中的MOS管工作在饱和区，MOS管组112在饱和区的电流为：

$I=\frac{1}{2}\mathrm{\μ}{C}_{\mathrm{ox}}\frac{W}{l}{(V_{\mathrm{gs}}-V_{\mathrm{th}})}^2$

上述公式成立的条件是：Vds＞Vgs-Vth，其中，μ为半导体的电子移动速率，为MOS管的GATE端(栅极)看进去的电容。V_gs为MOS管的GATE(栅极)和SOURCE(源极)之间的电压，即电流控制芯片Va端输入的模拟电压，V_th为MOS管的门限电压。

上述公式中的参数除了Vgs外，其他参数都由MOS管本身工艺决定，即为固定值，因此电流I只随Vgs变化而变化。

在此，假设电流芯片的输出电压Vout在5V以上，则在MOS管的DRAIN(漏极)和SOURCE(源极)两端电压Vds可以达到1.8V左右，此时通过控制LCD背光驱动IC的PWM信号，使Va控制脚上的模拟电压在1.8V以下，从而，满足Vds＞Vgs-Vth的条件。这样MOS管就可以工作在饱和区，流过MOS管的电流就可以通过Vgs控制，也就是由LCD背光驱动输出的PWM信号，经滤波电路转换的模拟电压控制。

本发明利用滤波电路将LCD背光驱动IC的PWM数字信号转换为模拟电平，并且使电流控制芯片内部的MOS管工作在饱和区，以达到用MOS管的栅极和源极之间的电压Vgs控制MOS管的电流Ids的目的。这种背光驱动IC对于手机硬件设计无需多大变动，只需通过移动终端的软件控制LCD背光驱动IC输出合适的PWM信号即可。

综上所述，本发明提供的LCD背光驱动IC的电流控制模块，该电流控制模块设置在LCD背光驱动IC和LCD背光LED灯组之间，电流控制模块采用了将电源电压升高的电荷泵和控制流过LED灯组电流大小的MOS管组，只需通过控制LCD背光驱动IC输出合适的PWM信号，就可以实现连续调节LED灯组的电流等级，使LCD背光的亮度平滑过度，避免了EMI干扰；同时本发明的电流控制模块还具有结构简单，成本低等特点。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种LCD背光驱动IC的电流控制模块，所述电流控制模块设置在LCD背光驱动IC和LCD背光LED灯组之间，其特征在于，所述电流控制模块包括电荷泵和MOS管组；所述电荷泵的输入端与电源连接，输出端与所述LED灯组连接；所述MOS管组的第一输入端与LCD背光驱动IC连接，第二输入端与所述LED灯组连接，MOS管组的输出端接地。

2.根据权利要求1所述的LCD背光驱动IC的电流控制模块，其特征在于，在所述LCD背光驱动IC的PWM信号输出端与所述MOS管组的第一输入端之间设置有一滤波电路。

3.根据权利要求1所述的LCD背光驱动IC的电流控制模块，其特征在于，所述MOS管组包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管，所述LED灯组包括第一LED灯、第二LED灯、第三LED灯和第四LED灯；其中

所述第一MOS管的栅极连接LCD背光驱动IC的PWM信号输出端，漏极连接第一LED灯的阴极，源极接地；

所述第二MOS管的栅极连接LCD背光驱动IC的PWM信号输出端，漏极连接第二LED灯的阴极，源极接地；

所述第三MOS管的栅极连接LCD背光驱动IC的PWM信号输出端，漏极连接第三LED灯的阴极，源极接地；

所述第四MOS管的栅极连接LCD背光驱动IC的PWM信号输出端，漏极连接第四LED灯的阴极，源极接地。

4.根据权利要求2所述的LCD背光驱动IC的电流控制模块，其特征在于，所述滤波电路包括电阻和第一电容，所述电阻串联在所述LCD背光驱动IC的PWM信号输出端和所述MOS管组的第一输入端之间，所述第一电容的一端与所述电阻连接，另一端接地。

5.根据权利要求1所述的LCD背光驱动IC的电流控制模块，其特征在于，所述电荷泵上设置有一第二电容。

6.根据权利要求1所述的LCD背光驱动IC的电流控制模块，其特征在于，所述电源为电池。

7.根据权利要求1所述的LCD背光驱动IC的电流控制模块，其特征在于，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管均为N沟道MOS管。

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