CN109377936A - 一种led驱动电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED驱动电路及方法，所述LED驱动电路与前端电路和LED连接，其包括数据接口模块、命令译码模块和驱动电路模块，所述数据接口模块、命令译码模块和驱动电路模块依次连接，所述数据接口模块用于将前端电路输出的第一数据输出至命令译码模块，所述命令译码模块用于对所述第一数据译码后输出数据字和选通字至驱动电路模块，当所述选通字为预设电平信号时，所述驱动电路模块在接收到前端电路输出的场脉冲信号时将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED，所述LED驱动电路在驱动LED的过程中，无需按照比特刷新，且每显示一场只需要传输一次数据，从而降低了数据吞吐量，提高了数据传输效率。

Description

一种LED驱动电路及方法

技术领域

本发明涉及LED显示技术领域，特别涉及一种LED驱动电路及方法。

背景技术

由于发光二极管（LED）显示屏具有色彩鲜艳、亮度高、寿命长、工作稳定可靠等优点，使得LED在许多行业都得到了广泛的应用，如在车站、码头、商场、银行等公共场所将LED显示屏用于信息发布。一块LED显示屏存在数以百万甚至千万计的LED，这些LED直接与驱动芯片连接，目前驱动芯片普遍采用串并转换的恒流驱动芯片，按比特来刷新显示，数据传输的效率非常低。以12比特灰度显示为例，每一场至少要刷新12次，每次显示1个比特的灰度，通过12次即12比特的灰度累加，才能形成一幅完整的灰度正确的画面，数据吞吐量大，效率低下。如果同时采用场频倍频技术，数据吞吐量成倍增加，效率更低，并且吞吐量大，意味着电路开销大而增加了电路成本和设计复杂度。所谓数据吞吐量，是指电路设施在单位时间内成功地传送数据的数量，通常以比特或字节等测量。

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LED驱动电路及方法，所述LED驱动电路在驱动LED的过程中，无需按照比特刷新，且每显示一场只需要传输一次数据，从而降低了数据吞吐量，提高了数据传输效率。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种LED驱动电路，其与前端电路和LED连接，包括数据接口模块、命令译码模块和驱动电路模块，所述数据接口模块、命令译码模块和驱动电路模块依次连接，所述数据接口模块用于将前端电路输出的第一数据输出至命令译码模块，所述命令译码模块用于对所述第一数据译码后输出数据字和选通字至驱动电路模块，当所述选通字为预设电平信号时，所述驱动电路模块在接收到前端电路输出的场脉冲信号时将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED点亮。

所述的LED驱动电路中，所述第一数据包括命令字和识别码，所述命令译码模块具体用于当所述识别码为0时，将所述命令字设置为选通字；当所述识别码为1时，将所述命令字设置为数据字。

所述的LED驱动电路中，所述驱动电路模块若干个驱动电路；所述场脉冲信号和数据字均输入至每个驱动电路，所述选通字中的每一位数据分别对应输入至各个驱动电路；当所述驱动电路接收到的选通字为预设电平信号时，所述驱动电路在接收到场脉冲信号时将所述数据字转换为驱动电流信号分别驱动各路LED。

所述的LED驱动电路中，所述驱动电路包括第一寄存器、第二寄存器和数控电流源单元，所述第一寄存器用于接收选通字中的一位数据，并在该位数据为预设电平信号时接收所述数据字；所述第二寄存器用于在接收场脉冲信号时，接收所述第一寄存器导出的数据字，并将所述数据字输出至数控电流源单元；所述数控电流源单元用于将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED。

所述的LED驱动电路中，所述数控电流源单元包括数模转换器和电压电流转换器，所述数模转换器用于将所述数据字进行数模转换后输出电压信号至电压电流转换器，所述电压电流转换器用于将所述电压信号转换为驱动电流信号进而驱动LED。

一种LED驱动方法，包括如下步骤：

数据接口模块将前端电路输出的第一数据输出至命令译码模块；

命令译码模块对所述第一数据译码后输出数据字和选通字至驱动电路模块；

当所述选通字为预设电平信号时，驱动电路模块在接收到前端电路输出的场脉冲信号时将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED。

所述的LED驱动方法中，所述命令译码模块对所述第一数据译码后输出数据字和选通字至驱动电路模块的步骤包括:

当所述识别码为0时，所述命令译码模块将所述第一数据中的命令字设置为选通字；

当所述识别码为1时，所述命令译码模块所述第一数据中的命令字设置为数据字。

所述的LED驱动方法中，所述驱动电路模块在接收到前端电路输出的场脉冲信号时将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED的步骤包括：

所述选通字中的每一位数据分别对应输入至各个驱动电路；

所述场脉冲信号和数据字均输入至每个驱动电路；

当所述驱动电路接收到的选通字为预设电平信号时，所述驱动电路在接受到场脉冲信号时将所述数据字转换为驱动电流信号分别驱动各路LED。

所述的LED驱动方法中，所述当所述驱动电路接收到的选通字为预设电平信号时，所述驱动电路在接收到场脉冲信号时将所述数据字转换为驱动电流信号分别驱动各路LED的步骤包括：

第一寄存器接收选通字中的一位数据，并在该位数据为预设电平信号时接收所述数据字；

第二寄存器在接收到场脉冲信号时，接收所述第一寄存器导出的数据字，并将所述数据字输出至数控电流源单元；

数控电流源单元将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED。

所述的LED驱动方法中，所述数控电流源单元将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED的步骤包括：

数模转换器将所述数据字进行数模转换后输出电压信号至电压电流转换器；

电压电流转换器将所述电压信号转换为驱动电流信号进而驱动LED。

相较于现有技术，本发明提供的LED驱动电路及方法，所述LED驱动电路与前端电路和LED连接，其包括数据接口模块、命令译码模块和驱动电路模块，所述数据接口模块、命令译码模块和驱动电路模块依次连接，所述数据接口模块用于将前端电路输出的第一数据输出至命令译码模块，所述命令译码模块用于对所述第一数据译码后输出数据字和选通字至驱动电路模块，当所述选通字为预设电平信号时，所述驱动电路模块在接收到前端电路输出的场脉冲信号时将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED，所述LED驱动电路在驱动LED的过程中，无需按照比特刷新，且每显示一场只需要传输一次数据，从而降低了数据吞吐量，提高了数据传输效率。

附图说明

图1为本发明提供的LED驱动电路的结构框图；

图2为本发明提供的第一数据、选通字和数据字的结构组成示意图；

图3为本发明提供的LED驱动电路中驱动电路模块的结构框图；

图4为本发明提供的LED驱动电路中驱动电路的结构框图；

图5为本发明提供的LED驱动电路中场同步脉冲信号和驱动电流信号的波形图；

图6为本发明提供的LED驱动方法的流程图；

图7为本发明提供的LED驱动方法中步骤S300的流程图；

图8为本发明提供的LED驱动方法中步骤S330的流程图；

图9为本发明提供的LED驱动方法中步骤S333的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种LED驱动电路及方法，所述LED驱动电路在驱动LED点亮的过程中，无需按照比特刷新，且每显示一场只需要传输一次数据，从而降低了数据吞吐量，提高了数据传输效率。

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施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和图2，本发明提供的LED驱动电路，与前端电路(图中未示出)和LED(图中未示出)连接，包括数据接口模块10、命令译码模块20和驱动电路模块30，所述数据接口模块10、命令译码模块20和驱动电路模块30依次连接，所述数据接口模块10用于将前端电路输出的第一数据输出至命令译码模块20，所述命令译码模块20用于对所述第一数据译码后输出数据字和选通字至驱动电路模块30，当所述选通字为预设电平信号时，所述驱动电路模块30在接收到前端电路输出的场脉冲信号时将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED。

LED显示屏的画面按场进行显示，所述前端电路在每一场时间内，通过采用I2C接口或SPI接口向LED驱动电路发送大量的第一数据。优选地，所述第一数据包括3个字节24位数据，记为b[23:0]。所述数据接口模块10接收到前端电路的第一数据之后将其输出至命令译码模块20，由命令译码模块20对第一数据译码得到两种命令数据，并将这两种命令数据输出至驱动电路模块30，两种命令数据分别为数据字和选通字。同时，所述驱动电路模块30驱动LED进行显示时，所述前端电路会直接输出一个场脉冲信号至驱动电路模块30，每个场脉冲信号即表示每一场的开始。进而，当所述选通字为预设电平信号时，所述驱动电路模块30在接收到前端电路的场脉冲信号时将数据字转换为驱动电流信号驱动LED，进而本申请中的LED驱动电路每显示一场，只需要要传输一次数据，无需按照比特刷新，从而降低了数据吞吐量，提高了数据传输效率。

其中，所述预设电平信号为高电平，并且所述前端电路会依据所述LED驱动电路应用场合的不同而不同，例如，本实施例中所述LED驱动电路应用在LED显示屏中，前端电路为“同步卡”；若所述LED驱动电路在液晶电视的LED背光应用中，则前端电路为电视主芯片。

进一步地，所述第一数据包括命令字和识别码，所述命令译码模块20具体用于当所述识别码为0时，将所述命令字设置为选通字；当所述识别码为1时，将所述命令字设置为数据字。具体地，所述第一数据b[23:0]中的低16位b[15:0]为命令字，b[16]为识别码；所述命令译码模块20在具体的译码过程当中是依据识别码b[16]进行译码的，具体为当所述识别码为0时，所述命令译码模块20将包含16位数据的命令字设置为包含16位数据的选通字至驱动电路模块30，所述选通字记为s[15:0]；当所述识别码为1时，所述命令译码模块20将所述命令字设置为包含16位数据的数据字至驱动电路模块30，所述数据字记为d[15:0]，在实际应用所述数据值字d[15:0]为灰度值。

进一步地，请一并参阅图3，所述驱动电路模块30包括若干个驱动电路(图中未示出)；所述场脉冲信号和数据字均输入至每个驱动电路，所述选通字中的每一位数据分别对应输入至各个驱动电路；当所述驱动电路接收到的选通字为预设电平信号时，所述驱动电路在接收到场脉冲信号将所述数据字转换为驱动电流信号分别驱动各路LED。

所述驱动电路模块30中的驱动电路的个数是依据命令字的长度即命令字中数据的个数决定的，本实施例中所述驱动电路模块30由16个完全相同的驱动电路组成，分别记为第1驱动电路、第2驱动电路、第3驱动电路、第4驱动电路、第5驱动电路、第6驱动电路、第7驱动电路、第8驱动电路、第9驱动电路、第10驱动电路、第11驱动电路、第12驱动电路、第13驱动电路、第14驱动电路，第15驱动电路和第16驱动电路，每一个驱动电路分别驱动一个或一串LED，即本实施例中所述驱动电路模块30可驱动16个或16串LED。每个驱动电路共用一个场脉冲信号和数据字d[15:0]中的所有数据，所述选通字s[15:0]即s15、s14至s0则分别输入16个驱动电路，具体地，s0输入第1驱动电路，s1输入第2驱动电路，依次类推，s15输入第16驱动电路。当所述选通字为高电平且存在场脉冲信号时，所述驱动电路则将数据字转换为驱动电流信号输出至LED驱动LED点亮，所述通过本申请中的LED驱动电路使得LED显示屏每显示一场只需传输依次数据，数据吞吐量大大降低，且提高了数据传输的效率。

具体实施时，请参阅图4，所述驱动电路包括第一寄存器311、第二寄存器312和数控电流源单元313，所述第一寄存器311用于接收选通字中的一位数据，并在该位数据为预设电平信号时接收所述数据字；所述第二寄存器312用于在接收场脉冲信号时，接收所述第一寄存器311导出的数据字，并将所述数据字输出至数控电流源单元313；所述数控电流源单元313用于将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED。

每个驱动电路由第一寄存器311、第二寄存器312和数控电流源单元313组成，LED显示屏在每一场显示中，当选通字si（i=0、1、2…15）为高电平时，所述数据字d[15:0]写入第i+1驱动电路中的第一寄存器311；当存在场脉冲信号时，所述场脉冲信号输入第二寄存器312，此时，所述第二寄存器312还接收所述第一寄存器311导出的数据字，所述第二寄存器312将所述数据字输出至数控电流源单元313，进一步地由所述数控电流源单元313将所述数据字转换为驱动电流信号至各路LED，进而驱动LED。所述场脉冲信号为前端电路输出的场同步脉冲信号Vsync。

进一步地，所述数控电流源单元313包括数模转换器3131和电压电流转换器3132，所述数模转换器3131用于将所述数据字进行数模转换后输出电压信号至电压电流转换器3132，所述电压电流转换器3132用于将所述电压信号转换为驱动电流信号进而驱动LED。

所述数模转换器3131接收到由第二寄存器312输出的数据字后，通过数模转换将所述数据字转换为电压信号输出至电压电流转换器3132，由电压电流转换器3132将所述电压信号转换成驱动电流信号输出至LED，进而驱动LED，且所述驱动电流信号为恒流信号。由于，LED的亮度与驱动电流信号成线性关系，也即LED的亮度与数据字d[15:0]成线性关系，而数据字d[15:0]对应的是灰度值，因此，通过传输一次数据即一次电量刷新即可显示完整的灰度值，进而大大降低了数据吞吐量，提高了数据侧传输效率。进一步地，请参阅图5，所述场同步脉冲信号和驱动电流信号的波形图。

本发明还相应提供一种LED驱动方法，如图所示6，其包括如下步骤：

S100、数据接口模块将前端电路输出的第一数据输出至命令译码模块；

S200、命令译码模块对所述第一数据译码后输出数据字和选通字至驱动电路模块；

S300、当所述选通字为预设电平信号时，驱动电路模块在接收到前端电路输出的场脉冲信号时将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED。

具体地，所述步骤S200包括：

S210、当所述第一数据中的识别码为0时，所述命令译码模块将所述第一数据中的命令字设置为选通字；当所述第一数据中的识别码为1时，所述命令译码模块将所述第一数据中的命令字设置为数据字。

具体地，请参阅图7，所述步骤S300包括：

S310、所述选通字中的每一位数据分别对应输入至各个驱动电路；

S320、所述场脉冲信号和数据字均输入至每个驱动电路；

S330、当所述驱动电路接收到的选通字为预设电平信号时，所述驱动电路在接受到场脉冲信号时将所述数据字转换为驱动电流信号分别驱动各路LED。

具体地，请参阅图8，所述步骤S330包括：

S331、第一寄存器接收选通字中的一位数据，并在该位数据为预设电平信号时接收所述数据字；

S332、第二寄存器在接收到场脉冲信号时，接收所述第一寄存器导出的数据字，并将所述数据字输出至数控电流源单元；

S333、数控电流源单元将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED。

具体地，请参阅图9，所述步骤S333包括：

S3331、数模转换器将所述数据字进行数模转换后输出电压信号至电压电流转换器；

S3332、电压电流转换器将所述电压信号转换为驱动电流信号进而驱动LED。

综上所述，本发明提供的LED驱动电路及方法，所述LED驱动电路与前端电路和LED连接，其包括数据接口模块、命令译码模块和驱动电路模块，所述数据接口模块、命令译码模块和驱动电路模块依次连接，所述数据接口模块用于将前端电路输出的第一数据输出至命令译码模块，所述命令译码模块用于将所述第一数据译码后输出数据字和选通字至驱动电路模块，当所述选通字为预设电平信号时，所述驱动电路模块用于根据前端电路输出的场脉冲信号将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED点亮，所述LED驱动电路在驱动LED点亮的过程中，无需按照比特刷新，且每显示一场只需要传输一次数据，从而降低了数据吞吐量，提高了数据传输效率。

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 (10)

1.一种LED驱动电路，其与前端电路和LED连接，其特征在于，包括数据接口模块、命令译码模块和驱动电路模块，所述数据接口模块、命令译码模块和驱动电路模块依次连接，所述数据接口模块用于将前端电路输出的第一数据输出至命令译码模块，所述命令译码模块用于对所述第一数据译码后输出数据字和选通字至驱动电路模块，当所述选通字为预设电平信号时，所述驱动电路模块在接收到前端电路输出的场脉冲信号时将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED。

2.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一数据包括命令字和识别码，所述命令译码模块具体用于当所述识别码为0时，将所述命令字设置为选通字；当所述识别码为1时，将所述命令字设置为数据字。

3.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述驱动电路模块包括若干个驱动电路；所述场脉冲信号和数据字均输入至每个驱动电路，所述选通字中的每一位数据分别对应输入至各个驱动电路；当所述驱动电路接收到的选通字为预设电平信号时，所述驱动电路在接收到场脉冲信号将所述数据字转换为驱动电流信号分别驱动各路LED。

4.根据权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括第一寄存器、第二寄存器和数控电流源单元，所述第一寄存器用于接收选通字中的一位数据，并在该位数据为预设电平信号时接收所述数据字；所述第二寄存器用于在接收场脉冲信号时，接收所述第一寄存器导出的数据字，并将所述数据字输出至数控电流源单元；所述数控电流源单元用于将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED。

5.根据权利要求4所述的LED驱动电路，其特征在于，所述数控电流源单元包括数模转换器和电压电流转换器，所述数模转换器用于将所述数据字进行数模转换后输出电压信号至电压电流转换器，所述电压电流转换器用于将所述电压信号转换为驱动电流信号进而驱动LED。

6.一种LED驱动方法，其特征在于，包括如下步骤：

数据接口模块将前端电路输出的第一数据输出至命令译码模块；

命令译码模块对所述第一数据译码后输出数据字和选通字至驱动电路模块；

当所述选通字为预设电平信号时，驱动电路模块在接收到前端电路输出的场脉冲信号时将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED。

7.根据权利要求6所述的LED驱动方法，其特征在于，所述命令译码模块对所述第一数据译码后输出数据字和选通字至驱动电路模块的具体步骤包括:

当所述第一数据中的识别码为0时，所述命令译码模块将所述第一数据中的命令字设置为选通字；

当所述第一数据中的识别码为1时，所述命令译码模块将所述第一数据中的命令字设置为数据字。

8.根据权利要求7所述的LED驱动方法，其特征在于，所述驱动电路模块在接收到前端电路输出的场脉冲信号时将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED的步骤包括：

所述选通字中的每一位数据分别对应输入至各个驱动电路；

所述场脉冲信号和数据字均输入至每个驱动电路；

当所述驱动电路接收到的选通字为预设电平信号时，所述驱动电路在接受到场脉冲信号时将所述数据字转换为驱动电流信号分别驱动各路LED。

9.根据权利要求8所述的LED驱动方法，其特征在于，所述当所述驱动电路接收到的选通字为预设电平信号时，所述驱动电路在接收到场脉冲信号时将所述数据字转换为驱动电流信号分别驱动各路LED的步骤包括：

第一寄存器接收选通字中的一位数据，并在该位数据为预设电平信号时接收所述数据字；

第二寄存器在接收到场脉冲信号时，接收所述第一寄存器导出的数据字，并将所述数据字输出至数控电流源单元；

数控电流源单元将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED。

10.根据权利要求9所述的LED驱动方法，其特征在于，所述数控电流源单元将所述数据字转换为驱动电流信号进而驱动LED的步骤包括：

数模转换器将所述数据字进行数模转换后输出电压信号至电压电流转换器；

电压电流转换器将所述电压信号转换为驱动电流信号进而驱动LED。