CN103974487B

CN103974487B - 发光二极管驱动装置

Info

Publication number: CN103974487B
Application number: CN201310027638.XA
Authority: CN
Inventors: 曹铭原
Original assignee: Princeton Technology Corp
Current assignee: Princeton Technology Corp
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2033-01-24
Also published as: CN103974487A

Abstract

一种发光二极管驱动装置，包括：一输出晶体管，耦接至发光二极管；一节点，耦接至该输出晶体管；一接地晶体管，耦接至该节点并接地；一运算放大器，包括一第一输入端以及一第二输入端；一补偿电容，包括一第一端与一第二端；以及一切换单元，用以切换于第一连接模式与第二连接模式之间。本发明可使运算放大器所造成的偏压误差获得补偿。

Description

发光二极管驱动装置

技术领域

本发明关于发光二极管驱动装置，更包括用以抑制亮度误差的发光二极管驱动装置。

背景技术

在发光二极管(LED)显示器中，不同模块之间常会因为LED上的驱动电流变动(variation)而出现亮度误差。除此之外，对全色彩显示器而言，当驱动电流不精确时，显示画面极易出现色块，对显示品质影响可谓相当明显。

亮度误差可分为输出沟道间的电流误差以及IC间的电流误差。其中，IC间的电流误差主要是因为不同制造批次IC间的制程飘移所导致。虽然制程飘移是难以避免的，但现有技术多半仍针对IC间电流误差进行改进。IC间电流误差的成因较为复杂，而既有技术所能改善的效果也已趋近极限。

一般而言，人眼可以区分超过6%的亮度差异，而就低亮度的画面而言，人眼甚至可分辨1%的亮度差异。因此，仅只改进IC间的电流误差已不足以符合现今高画质显示器的要求。有鉴于此，本发明从沟道间电流差异着手，提供一种新式的LED驱动器，借以进一步抑制LED显示器的亮度误差。

发明内容

本发明提供一种发光二极管驱动装置。该驱动装置包括：一输出晶体管，其以一漏极耦接至发光二极管；一节点，耦接至该输出晶体管的一源极；一接地晶体管，其以一漏极耦接至该节点，并以一源极接地；一运算放大器，包括：一第一输入端以及一第二输入端，分别用以接收一驱动信号与一负反馈信号；以及一输出端，用以输出该驱动信号至该输出晶体管的栅极；一补偿电容，包括一第一端与一第二端；以及一切换单元，用以切换于第一连接模式与第二连接模式之间，其中，在该第一连接模式下，该补偿电容储存该运算放大器的该第一输入端与该第二输入端之间的一偏压误差；而在该第二连接模式下，该补偿电容将所储存的该偏压误差补偿至该节点。

本发明所述的发光二极管驱动装置，在该第一连接模式下，该补偿电容以该第一端耦接该驱动信号以及该运算放大器的该第一输入端，并以该第二端连接至该运算放大器的该第二输入端以及该节点。

本发明所述的发光二极管驱动装置，在该第二连接模式下，该补偿电容以该第一端耦接该节点，并以该第二端连接至该运算放大器的该第二输入端。

本发明所述的发光二极管驱动装置，还包括一控制器，用以控制该切换单元的切换频率与切换周期的比例。

本发明所述的发光二极管驱动装置，该输出晶体管为N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管。

本发明所述的发光二极管驱动装置，该接地晶体管为N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管。

本发明所述的发光二极管驱动装置，该接地晶体管的一栅极耦接至一电源。

本发明可使运算放大器所造成的偏压误差获得补偿。

附图说明

图1为一发光二极管(LED)的驱动装置的电路结构图。

图2A为本发明一实施例中的LED驱动装置示意图。

图2B为图2A中的LED驱动装置200在第一连接模式下的电路示意图。

图2C为图2A中的LED驱动装置200在第二连接模式下的电路示意图。

具体实施方式

下文为介绍本发明的最佳实施例。各实施例用以说明本发明的原理，但非用以限制本发明。本发明的范围当以前附的权利要求项为准。

图1为一发光二极管(LED)的驱动装置的电路结构图。在此图中，LED驱动装置100包括一输出晶体管NMOS(NchannelMetal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，NMOS)110、一接地晶体管NMOS120以及一运算放大器130。其中，输出晶体管NMOS110以一漏极连接至输出端Out，并以一源极串联至接地晶体管NMOS120的漏极，其中，该输出端Out进一步连接至LED(图未示)。接地晶体管NMOS120以一栅极接收一定电压V_G，并以一源极接地。运算放大器130可接收一驱动信号S，并输出偏压至晶体管NMOS110的栅极。而在此负反馈状态下，运算放大器130输出电压给NMOS110的栅极，借以使NMOS120的源极维持与节点S一样的定电压。运算放大器130使得接地晶体管NMOS120操作于线性区的固定偏压下，并通过输出端Out使LED上的驱动电流导入接地端。

值得注意的是，产生沟道间的电流误差的原因可析分为两类：其一，来自于前述晶体管NMOS120本身；其二，来自于运算放大器130的偏压误差。欲减低晶体管NMOS120本身的误差通常必须通过增加晶体管面积的方式才得以达成。为了避免前述做法造成芯片尺寸的增加，本发明所提供的LED驱动装置旨在降低运算放大器的偏压误差所造成的影响。

图2A为本发明一实施例中的LED驱动装置示意图。在此实施例中，LED驱动装置200包括：一输出晶体管210、一接地晶体管220、一运算放大器230、一补偿电容240、一切换单元250以及一控制器260。下文将配合图标说明本发明LED驱动装置中的各个组件。

在此实施例中，输出晶体管210与接地晶体管220皆为NMOS晶体管。其中，输出晶体管210以一漏极耦接至输出端Out并接至发光二极管(图未示)，并以一源极耦接至一节点P；而接地晶体管以一漏极耦接至该节点P、以一源级接地，并以一栅极耦接至一定电源V_G，如图2所示。

本发明的运算放大器230包括两输入端(标示为“+”及“-”)，分别用以接收一驱动信号S及节点P所反馈的一负反馈信号，此外，另包括一输出端以提供一输出电压至该输出晶体管210的栅极。值得注意的是，运算放大器230的两输入端之间的电压会因为制程飘移的关系而无法保持相等，此即导致节点P上发生偏压误差、进而影响输出电流精确度的一大原因。

为抑制前述偏压误差，本发明增设了补偿电容240及切换单元250。在本发明中，切换单元250可切换于“第一连接模式”与“第二连接模式”之间，目的在于改变补偿电容240与LED驱动装置200中其它组件之间的连接关系。其中，在“第一连接模式”下，该补偿电容240可储存运算放大器230的正输入端(“+”)与负输入端(“-”)之间的一偏压误差；而在“该第二连接模式”下，该补偿电容240则将第一连接模式下所储存的该偏压误差补偿至节点P。如此一来，导致电流不稳定的偏压误差即可通过切换单元250的切换获得补偿。在本发明一实施例中，切换单元250由三个开关251、252及253所组成，而下文将以此实施例说明本发明的第一连接模式以及第二连接模式。然而，值得注意的是，本发明的切换单元250的组成不必以此为限，本领域技术人员当可依据本发明的精神采用各种数量、型式的开关组件，并以适当的配置方式达到本发明切换单元250的目的。

图2B为图2A中的LED驱动装置200在第一连接模式下的电路示意图。请一并参照图2A。在第一连接模式下，切换单元250的开关251及252闭合，而开关253断开。此时，补偿电容240以其第一端(在此实施例中为正端，如图所示)耦接该驱动信号S以及运算放大器230的正输入端(标示为“+”)，并以其第二端(在此实施例中为负端，如图所示)连接至该运算放大器230的负输入端(标示为“-”)以及节点P。第一连接模式的目的在于储存运算放大器230的正输入端(“+”)与负输入端(“-”)之间的偏压误差。

图2C为图2A中的LED驱动装置200在第二连接模式下的电路示意图。请一并参照图2A。与第一连接模式相反，在第二连接模式下，切换单元250的开关251及252断开，而开关253闭合。此时，补偿电容240以其第一端(正端)耦接节点P，并以其第二端(负端)连接至该运算放大器230的负输入端(标示为“-”)。第二连接模式的目的是将第一连接模式下所储存的该偏压误差补偿至节点P。通过不断的切换于上述两种模式，即可使运算放大器230所造成的偏压误差获得补偿。

为了使切换单元250中各个开关正确地运作，本发明的LED驱动装置还包括控制器260。本发明的控制器260不仅可协调切换单元250中各开关的闭合与断开，亦可用以控制切换单元250的切换频率与切换周期的比例。本领域技术人员当可依据LED驱动装置200中各个组件的规格(例如补偿电容240的电容值)而设定最佳切换频率，本文将不再赘述。

以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。

附图中符号的简单说明如下：

100：LED驱动装置；110：输出晶体管；120：接地晶体管；130：运算放大器；200：LED驱动装置；210：输出晶体管；220：接地晶体管；230：运算放大器；240：补偿电路；250：切换单元；251~253：开关；260：控制器；Out：输出端；P：节点；V_G：定电源；S：驱动信号。

Claims

1.一种发光二极管驱动装置，其特征在于，包括：

一输出晶体管，其以一漏极耦接至发光二极管；

一节点，耦接至该输出晶体管的一源极；

一接地晶体管，其以一漏极耦接至该节点，并以一源极接地；

一运算放大器，包括：

一正输入端以及一负输入端，分别用以接收一驱动信号与一负反馈信号；以及

一输出端，用以输出该驱动信号至该输出晶体管的栅极；

一补偿电容，包括一第一端与一第二端；以及

一切换单元，用以切换于第一连接模式与第二连接模式之间，其中，在该第一连接模式下，该补偿电容储存该运算放大器的该正输入端与该负输入端之间的一偏压误差；而在该第二连接模式下，该补偿电容将所储存的该偏压误差补偿至该节点，

其中，在该第一连接模式下，该补偿电容以该第一端耦接该驱动信号以及该运算放大器的该正输入端，并以该第二端连接至该运算放大器的该负输入端以及该节点；在该第二连接模式下，该补偿电容以该第一端耦接该节点，并以该第二端连接至该运算放大器的该负输入端。

2.如权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，还包括一控制器，用以控制该切换单元的切换频率与切换周期的比例。

3.如权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，该输出晶体管为N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管。

4.如权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，该接地晶体管为N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管。

5.如权利要求1所述的发光二极管驱动装置，其特征在于，该接地晶体管的一栅极耦接至一电源。