CN102737583B

CN102737583B - Led驱动恒流通道输出驱动器、级联系统及其驱动方法

Info

Publication number: CN102737583B
Application number: CN201210235196.3A
Authority: CN
Inventors: 艾竞
Original assignee: SHENZHEN LEIXIN SEMICONDUCTOR CO Ltd
Current assignee: SHENZHEN LEIXIN SEMICONDUCTOR CO Ltd
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2032-07-09
Also published as: CN102737583A

Abstract

本发明提供了一种LED驱动恒流通道输出驱动器、级联系统及其驱动方法，通过由多个并接的场效应管配合多位寄存器组成的LED恒流通道输出驱动器的控制从而实现了灵活调整恒流通道的实际电流的目的，集合驱动方法根据每个恒流通道的偏差数据，将对应的调整通道电流数据编成一组调整通道电流数据帧，并只需要将该组数据帧发送给LED驱动芯片级联系统一次，就可一次性将整个级联系统的各个恒流通道电流根据需要调整完毕，避免了需要依次对每颗驱动芯片的每个恒流通道进行调整的繁杂，十分方便，驱动效果可使LED灯的色彩显示效果更趋于真实。

Description

LED驱动恒流通道输出驱动器、级联系统及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种照明驱动器及驱动方法，尤其是指一种LED驱动恒流通道输出驱动器、级联系统及其驱动方法。

背景技术

在LED景观亮化应用市场中，由于每个LED驱动芯片所能驱动的灯点个数有限，若要实现大规模的灯饰系统，就必须对LED驱动芯片进行级联从而级联更多的灯点。所述灯点是指一个像素，可以由三个LED灯组成（红、蓝、绿三色），它们均由LED驱动芯片进行驱动，如图1所示。

现有的LED驱动芯片在驱动LED灯点时，以R、G、B三基色为例，往往采用三恒流输出通道来对LED等进行驱动。三恒流输出通道LED驱动芯片的功能框图如图2所示，3个恒流输出通道所输出的电流由各自的输出驱动器提供，其电流值不受输出端负载电压影响并提供一致并且恒定的输出电流。而且用户可以选择不同的外接电阻来调整输出电流。恒流输出通道可以使LED驱动电流十分稳定，从而达到提高显示效果的稳定性。

LED全彩显示的各种色彩，是由R、G、B三基色通过特定的亮度比例混合而成。而现有的三恒流输出通道LED驱动芯片组成的显示系统，由于一些因素，会导致LED灯的实际显示色彩与理想的显示色彩会存在一些偏差，从而导致LED灯色彩显示失真，即对外体现在显示的图像白平衡不正确。上述因素包括：

1.LED驱动芯片生产的工艺因素。由于工艺因素，三恒流通道间的一般电流差异在±1.5％之间，而芯片间的一般电流差异在±3％之间。

2.LED灯的因素。由于在LED灯的生产过程中所存在的制造差异，故而生产出来的每颗LED灯不可能一模一样。换句话说，给两颗LED灯提供一样的电流强度，它们的发光亮度也会可能存在差异。

3.LED灯颜色发光效率差异。用于制造红色、绿色或者蓝色的LED灯的材质都不一样，所以它们的发光效率存在差异。

4.LED灯颜色发光强度差异。以白平衡为例，当我们要将R、G、B三色按照1:1:1的比例混成白色，但由于R、G、B三基色的发光强度不一样，按照此比例混成的白色并不是我们想要的纯白色。所以需要对三基色的发光强度比例进行一定的灵活调整，达到需要的白平衡，即得到纯白色。

再参见如图3所示的恒流通道的输出驱动器原理图。它主要是由一个大NMOS管构成，而该NMOS管的开闭由PWM信号控制。只要NMOS管子的宽长比不变，它的驱动能力就已经固定，也就是说，这种输出驱动器的输出电流是不能灵活调整的。换句话说，就是只有一种电流模式。

综上可见，现有技术恒流驱动的方法及恒流通道的输出驱动器均存在缺陷，有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于克服了上述缺陷，提供一种LED驱动恒流通道输出驱动器、级联系统及其驱动方法。

本发明的目的是这样实现的：一种LED恒流通道输出驱动器，它包括多位寄存器、地址存储器及多个并接的场效应管；所述多位寄存器输出连接多个场效应管并接的栅极，多位寄存器连接地址存储器，多位寄存器输入连接PWM信号源及调整通道电流数据源，调整通道电流数据源还输入连接地址存储器；所述多位寄存器所包含的位数至少与多个场效应管的个数一一对应；所述多位寄存器由PWM信号置位，接收读取调整通道电流数据源传送来的调整通道电流的数据后输出驱动多个场效应管的开闭；所述地址存储器接受保存调整通道电流数据源传送来的调整通道电流的数据并根据多位寄存器的请求将调整通道电流的数据传送至多位寄存器；

上述结构中。所述场效应管为NMOS场效应管，其数量为3个；所述寄存器为三位寄存器；所述地址存储器包括一片EEPROM。

本发明还涉及一种LED驱动恒流通道输出驱动器级联系统，它包括控制器及通过信号线与其级联的多个LED驱动芯片，每个LED驱动芯片包括数字模块及与其相连对应驱动LED灯数量的如上所述的LED恒流通道输出驱动器；所述信号线调整通道电流数据用于传输调整通道电流数据源的调整通道电流数据帧及用于显示功能数据帧。

本发明同时提供了一种LED驱动恒流通道输出驱动器级联系统驱动方法，它包括步骤：

A）、根据每个LED恒流通道的偏差数据，将对应的调整通道电流数据编成一组调整通道电流数据帧；

B）、通过信号线发送由复位帧、地址帧、数据帧组成的数据，为级联的LED驱动芯片的每个LED驱动芯片分配地址帧，确定每个LED驱动芯片的地址编号；

上述步骤B还包括，信号线发送的数据中的复位帧将LED驱动芯片的直通信号拉低，即直通模式设为无效，每个LED驱动芯片获取仅属于自己的地址编号，并将该地址编号存储；

C）、将LED驱动芯片的数据通道设置为直通模式；

上述步骤C包括，待信号线发送数据的地址帧发送完后，将直通信号拉高，即直通模式设为有效；

D)、将调整通道电流数据帧通过级联各LED驱动芯片的信号线发送给LED驱动芯片，各LED驱动芯片根据自己分配的地址编号从上述调整通道电流数据帧中读取符合的调整通道电流数据并分配给其LED恒流通道输出驱动器；

LED恒流通道输出驱动器的多位寄存器根据该调整通道电流数据输相应输出控制并接的多个场效应管；

LED恒流通道输出驱动器的地址存储器将接收到的调整通道电流数据帧保存；

E)、在调整通道电流数据帧发送完毕后，在级联各LED驱动芯片的信号线上发送用于显示功能数据帧。

本发明的有益效果在于提供了由多个并接的场效应管配合多位寄存器组成的LED恒流通道输出驱动器，通过其控制从而实现了灵活调整恒流通道的实际电流的目的，集合驱动方法根据每个恒流通道的偏差数据，将对应的调整通道电流数据编成一组调整通道电流数据帧，并只需要将该组数据帧发送给LED驱动芯片级联系统一次，就可一次性将整个级联系统的各个恒流通道电流根据需要调整完毕，避免了需要依次对每颗驱动芯片的每个恒流通道进行调整的繁杂，十分方便，驱动效果可使LED灯的色彩显示效果更趋于真实。

附图说明

下面结合附图详述本发明的具体结构

图1为现有技术中LED驱动芯片驱动R、G、B灯原理框图；

图2为现有技术中三恒流通道LED驱动芯片功能框图；

图3为现有技术中恒流通道的输出驱动器原理图；

图4为本发明的LED驱动恒流通道输出驱动器原理图；

图5为本发明的LED驱动恒流通道输出驱动器级联系统示意图；

图6为本发明的每个LED恒流通道调整通道电流数据组成的数据帧示意图；

图7为本发明的地址编号的设置与直通模式的设置示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图4，本实施方式一种LED恒流通道输出驱动器，它包括多位寄存器、地址存储器及多个并接的场效应管；所述多位寄存器输出连接多个场效应管并接的栅极，多位寄存器连接地址存储器，多位寄存器输入连接PWM信号源、时钟信号源及调整通道电流数据源，调整通道电流数据源还输入连接地址存储器；所述多位寄存器所包含的位数至少与多个场效应管的个数一一对应；所述多位寄存器由PWM信号置位，接收读取调整通道电流数据源传送来的调整通道电流的数据后输出驱动多个场效应管的开闭；所述地址存储器接受保存调整通道电流数据源传送来的调整通道电流的数据并根据多位寄存器的请求将调整通道电流的数据传送至多位寄存器。

如图所示的即一个3位寄存器，其控制对应的3个NMOS管，3个NMOS管的栅极、源极、漏极都并接在一起，这3个NMOS管的开关状态组合共有23=8种。即，恒流通道可以有8种不同的输出电流，也就是说，有8种电流模式可供进行灵活选择。而驱动器里的EEPROM则是用以存储调整通道电流的数据。

如图5则是一种LED驱动恒流通道输出驱动器级联系统，它包括有控制器及通过信号线与其级联的多个LED驱动芯片1-M-2M-N。此处的每个LED驱动芯片基本结构与现有相似，如图2，包括有数字模块及与其相连对应驱动LED灯数量（图例为3路LED灯）的LED恒流通道输出驱动器，不同的是，此处的LED恒流通道输出驱动器采用的是上述设有多个并接场效应管及多位寄存器的LED恒流通道输出驱动器。而信号线则是调整通道电流数据用于传输调整通道电流数据源的调整通道电流数据帧及用于显示功能数据帧，从而使得每个LED芯片正常驱动LED灯工作的。

进一步的，本发明同时提供了一种上述LED驱动恒流通道输出驱动器级联系统驱动方法，它包括步骤：

A）、根据每个LED恒流通道的偏差数据，将对应的调整通道电流数据编成一组如图6的数据帧。

B）、通过信号线发送如图7，由复位帧、地址帧、数据帧组成的数据，为级联的LED驱动芯片的每个LED驱动芯片分配地址帧，确定每个LED驱动芯片的地址编号，具体的地址编号的设置步骤如下：

信号线发送的数据中的复位帧将LED驱动芯片的直通信号拉低，即直通模式设为无效，每个LED驱动芯片获取仅属于自己的地址编号，并将该地址编号存储。

C）、将LED驱动芯片的数据通道设置为直通模式(bypass模式)。具体的直通模式的设置如下：

待信号线发送数据的地址帧发送完后，将直通信号拉高，即直通模式设为有效，如此，每个驱动芯片都能看到调整通道电流数据帧，并根据自己的地址编号在数据帧里取相对应的调整恒流通道电流的数据。

LED恒流通道输出驱动器的多位寄存器根据该调整通道电流数据输相应输出控制并接的多个场效应管，达到调整恒流通道电流的目的。

LED恒流通道输出驱动器的地址存储器将接收到的调整通道电流数据帧保存；这样，调整各恒流通道电流的数据，只需发送一次，就可将各恒流通道的电流永久性调整过来，即便系统下电后再上电，该功能也能正常运行。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种LED恒流通道输出驱动器，其特征在于：它包括多位寄存器、地址存储器及多个并接的场效应管；所述多位寄存器输出连接多个场效应管并接的栅极，多位寄存器连接地址存储器，多位寄存器输入连接PWM信号源及调整通道电流数据源，调整通道电流数据源还输入连接地址存储器；所述多位寄存器所包含的位数不少于场效应管的个数；

所述多位寄存器由PWM信号置位，接收读取调整通道电流数据源传送来的调整通道电流的数据后输出驱动多个场效应管开闭的信号；所述地址存储器接受并保存调整通道电流数据源传送来的调整通道电流的数据、并根据多位寄存器的请求将调整通道电流的数据传送至多位寄存器。

2.如权利要求1所述的LED恒流通道输出驱动器，其特征在于：所述场效应管为NMOS场效应管，其数量为3个；所述寄存器为三位寄存器；所述地址存储器包括一片EEPROM。

3.一种LED驱动恒流通道输出驱动器级联系统，其特征在于：它包括控制器及通过信号线与其级联的多个LED驱动芯片，每个LED驱动芯片包括数字模块及与其相连对应驱动LED灯数量的如权利要求1或2所述的LED恒流通道输出驱动器；所述信号线调整通道电流数据用于传输调整通道电流数据源的调整通道电流数据帧及用于显示功能数据帧。

4.一种LED驱动恒流通道输出驱动器级联系统驱动方法，其特征在于：它包括步骤，

A)、根据每个LED恒流通道的偏差数据，将对应的调整通道电流数据编成一组调整通道电流数据帧；

B)、为级联的LED驱动芯片的每个LED驱动芯片分配地址帧，确定每个LED驱动芯片的地址编号；

C)、将LED驱动芯片的数据通道设置为直通模式；

LED恒流通道输出驱动器的多位寄存器根据该调整通道电流数据相应输出控制并接的多个场效应管；

5.如权利要求4所述的LED驱动恒流通道输出驱动器级联系统驱动方法，其特征在于：所述步骤B前还包括，通过信号线发送由复位帧、地址帧、数据帧组成的数据。

6.如权利要求5所述的LED驱动恒流通道输出驱动器级联系统驱动方法，其特征在于：所述步骤B包括，信号线发送的数据中的复位帧将LED驱动芯片的直通信号拉低，即直通模式设为无效，每个LED驱动芯片获取仅属于自己的地址编号，并将该地址编号存储。

7.如权利要求6所述的LED驱动恒流通道输出驱动器级联系统驱动方法，其特征在于：所述步骤C包括，待信号线发送数据的地址帧发送完后，将直通信号拉高，即直通模式设为有效。