CN109584789B - 一种led驱动电路和发光电路 - Google Patents

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Abstract

一种LED驱动电路和发光电路，电路包括：N个并联的电流驱动管、第一偏置电流管和第二偏置电流管，电流驱动管、第一偏置电流管和第二偏置电流管的第二端接地，第一偏置电流管的控制端和其第一端相互连接，第一偏置电流管的第一端与第一基准电源相连，第二偏置电流管的控制端和其第一端相互连接，第二偏置电流管的第一端与第二基准电源相连，第二基准电源输出的第二偏置电流为第一基准电源输出的第一偏置电流的2a倍，a为不小于2且小于N的正整数；第一偏置电流管的控制端与N个并联的电流驱动管中的a个电流驱动管的控制端相连；第二偏置电流管的控制端与N个并联的电流驱动管中剩余的N‑a个电流驱动管的控制端相连，降低了芯片面积。

Description

一种LED驱动电路和发光电路
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种LED驱动电路和照明电路。
背景技术
随着照明发光二极管(以下简称LED)性能的不断提高，其应用的领域不也在断的扩展，人们对LED显示设备的关注度也就逐渐增强，对LED显示设备的要求也越来越高。LED和普通的二极管一样，当正向电压VF超过某个阈值，即通常所说的导通电压之后，可近似地认为正向电流IF与正向电压成正比。由于VF的微小变化会引起较大的IF变化，从而引起LED的亮度出现较大的变化，所以LED通常采用恒流源驱动从而保证LED显示设备照明色彩的稳定，保证照明亮度的稳定，保证在不同环境下，LED照明灯能够正常的工作。
LED驱动芯片通常都用包含用于驱动LED阵列的若干驱动电路，其中驱动电路为多路通道，驱动电路的每个通道可以为一个或多个LED提供恒定的驱动电流。为保证LED阵列中各个LED的亮度和色度的一致性或均匀性，各个驱动电路的各个通道需要提供精确一致的恒定输出电流。目前，高精度的LED驱动芯片恒流精度在±3％左右。但是为达到这样的精度，通常都需要增加额外的补偿电路，再配合上先进工艺的支持，尽可能的消除误差，这将大幅度提高LED驱动芯片的生产和设计成本。
此外，参见图1，图1为现有技术中Nbit的，以公知的Nbit(N≥6)调光的驱动电路为例，偏置电流IREF产生M1-MN的偏置电压，参见图3，如果要做到Nbit的调光M1-MN的宽长比比值为M1：M2：M3···：MN＝1：2：4：···2N-1。假如N＝10时，此时控制最高位的驱动管的宽长比将是M1的512倍，LED的驱动电路存在巨大的面积开销，因此如何降低LED驱动电路的芯片面积，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种LED驱动电路和发光电路，以实现降低芯片的面积。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种LED驱动电路，包括：
N个并联的电流驱动管，所述N为不小于3的正整数,所述N个并联的电流驱动管的第二端接地；
第一偏置电流管和第二偏置电流管，所述第一偏置电流管和第二偏置电流管的第二端接地，所述第一偏置电流管的控制端和其第一端相互连接，所述第一偏置电流管的第一端与第一基准电源相连，所述第二偏置电流管的控制端和其第一端相互连接，所述第二偏置电流管的第一端与第二基准电源相连，所述第二基准电源输出的第二偏置电流为所述第一基准电源输出的第一偏置电流的2a倍，所述a为不小于2且小于N的正整数；
所述第一偏置电流管的控制端与所述N个并联的电流驱动管中的a个电流驱动管的控制端相连；
所述第二偏置电流管的控制端与所述N个并联的电流驱动管中剩余的N-a个电流驱动管的控制端相连。
优选的，上述LED驱动电路中，还包括：
设置在所述偏置电流管与所述电流驱动管之间的开关电路。
优选的，上述LED驱动电路中，所述a个电流驱动管的宽长比满足条件：
所述a个电流驱动管的宽长比不同，且所述a个电流驱动管的宽长比呈等比数列，且a个电流驱动管中宽长比最大的宽长比为所述a个电流驱动管中宽长比最小的宽长比的2a-1倍；
所述剩余的N-a个电流驱动管宽长比满足条件：
所述剩余的N-a个电流驱动管的宽长比不同，且所述剩余的N-a个电流驱动管的宽长比呈等比数列，且所述剩余的N-a个电流驱动管中宽长比最大的宽长比为所述剩余的N-a个电流驱动管中宽长比最小的宽长比的2n-a-1倍。
优选的，上述LED驱动电路中，所述N大于4，所述a的值大于等于2，且小于等于4。
优选的，上述LED驱动电路中，所述电流驱动管和/或偏置电流管为三极管或Mos管。
优选的，上述LED驱动电路中，所述电流驱动管和/或偏置电流管为PMOS型开关管或NMOS型开关管，当所述电流驱动管和偏置电流管为NMOS型开关管时，所述电流驱动管和偏置电流管的第一端指的是所述NMOS型开关管的源极，所述控制端指的是所述NMOS型开关管的栅极，所述第二端指的是所述NMOS型开关管的漏极。
一种发光电路，包括：
上述任意一项所述的LED驱动电路；
与所述LED驱动电路的输出端相连的LED发光元件，其中，所述LED驱动电路中N个并联的电流驱动管的第一端作为所述LED驱动电路的输出端。
当所述LED驱动电路为上述实施例中的LED驱动电路时，所述发光电路还包括与所述偏置电流管与所述电流驱动管之间的开关电路的控制端相连的控制器。
基于上述技术方案，本发明实施例提供的上述方案，通过改进所述LED驱动电路的结构，能够有效降低LED驱动电路芯片的面积。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中LED驱动电路的结构示意图；
图2为本申请实施例公开的LED驱动电路的结构示意图；
图3为现有技术中LED驱动电路中各个电流驱动管的宽长比的示意图；
图4为本发明另一构思的LED驱动电路中各个电流驱动管的宽长比的示意图；
图5为本发明图2对应的实施例中LED驱动电路中各个电流驱动管的宽长比的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了解决现有技术中的LED驱动电路存在的上述问题，本发明提供了一种LED驱动电路，参见图2，所述LED驱动电路包括：
N个并联的电流驱动管、第一偏置电流管MB0和第二偏置电流管MB1；
具体的，所述N为不小于3的正整数,所述N个并联的电流驱动管的第二端接地，参见图1，所述N个并联的电流驱动管包括第一开关管M1……第a开关管Ma、第M(a+1)开关管M(a+1)、第M(a+2)开关管M(a+2)……第N开关管MN，上述各个开关管的第一端具有一个公共节点，上述各个开关管的第二端接地；
所述第一偏置电流管MB0的第二端和第二偏置电流管MB1的第二端接地，所述第一偏置电流管MB0的控制端与其第一端相互连接，所述第一偏置电流管MB0的第一端与第一基准电源相连，所述第二偏置电流管MB1的控制端与其第一端相互连接，所述第二偏置电流管MB1的第一端与第二基准电源相连，所述第二基准电源输出的第二偏置电流IREF2为所述第一基准电源输出的第一偏置电流IREF1的2a倍，所述a为不小于2且小于N的正整数；
所述第一偏置电流管MB0的控制端与所述N个并联的电流驱动管中的a个电流驱动管的控制端相连；
所述第二偏置电流管MB1的控制端与所述N个并联的电流驱动管中剩余的N-a个电流驱动管的控制端相连。
在本申请上述实施例公开的技术方案中，所述N和a的值可以依据用户需要自行设定，通常而言，所述N的值不小于5，所述a的值不小于2且不大于4。
其中，与所述第一偏置电流管MB0相连的a个电流驱动管可以记为第一开关管M1、第二开关管M2……第a开关管Ma。与所述第二偏置电流管MB1相连的N-a个电流驱动管可以记为第M(a+1)开关管M(a+1)、第M(a+2)开关管M(a+2)……第N开关管MN。在图2所示的电路结构中，由于所述第一偏置电流管MB0和第二偏置电流管MB1的一端均与其控制端相连，第一偏置电流IREF1从所述第一偏置电流管MB0流入，产生偏置电压由所述第一偏置电流管MB0的控制端输出与第一开关管M1至第a开关管Ma的控制端相连。所述第二偏置电流IREF2从所述第二偏置电流偏置管MB1流入，产生偏置电压由所述第二偏置电流偏置管MB1的控制端输出，与第M(a+1)开关管M(a+1)至第N开关管MN的控制端相连，所述N个电流驱动管的第一端互相连接、第二端互相连接。
进一步的，为了方便对每个电流驱动管的工作状态进行控制，在本申请上述实施例公开的电路中，还可以包括：设置在所述偏置电流管与所述电流驱动管之间的开关电路K。即，设置在所述第一偏置电流管MB0与所述a个电流驱动管之间的开关电路K，以及设置在所述第二偏置电流管MB1与所述N-a个电流驱动管之间的开关电路K，所述开关管K用于控制所述偏置电流管与所述电流驱动管的控制端之间的通断状态，其中，每个所述开关电路K可以由一个开关管构成，且所述开关电路K与所述电流驱动管之间一一对应。通过控制各个开关电路K的导通和关断来控制对应电流驱动管的导通和关断。
在上述方案中，第一偏置电流IREF1和第二偏置电流IREF2的电流比例为1：2a，所述第一电流偏置管MB0和第二电流偏置管MB1产生的偏置电压驱动每个电流驱动管使其产生输出电流，并且根据第一偏置电流IREF1产生的偏置电压驱动a个电流驱动管产生的输出电流与根据第二偏置电流IREF2的偏置电压驱动对应电流驱动管产生的输出电流的比例等于IREF1与IREF2的比例，即2a。
各个电流驱动管的宽长比的比值为：
Figure GDA0002515677620000051
其中，所述K指的是M2至Ma之间的开关管、M(a+2)至MN之间的开关管，所述L指的是开关管K的宽长比。
因此，在第一偏置电流IREF1的偏置下和第二偏置电流IREF2，所述a个电流驱动管的宽长比满足条件：所述a个电流驱动管的宽长比不同，且所述a个电流驱动管的宽长比呈等比数列，且a个电流驱动管中宽长比最大的宽长比为所述a个电流驱动管中宽长比最小的宽长比的2a-1倍；所述剩余的N-a个电流驱动管宽长比满足条件：所述剩余的N-a个电流驱动管的宽长比不同，且所述剩余的N-a个电流驱动管的宽长比呈等比数列，且所述剩余的N-a个电流驱动管中宽长比最大的宽长比为所述剩余的N-a个电流驱动管中宽长比最小的宽长比的2n-a-1倍。
进一步的，本申请上述实施例公开的电路中，所述电流驱动管和/或偏置电流管的类型可以依据用户需求自行设定，例如其可以为三极管或MOS管，本领域技术人员可以知晓当采用三极管或MOS管作为所述电流驱动管和/或偏置电流管时，上述第一端、第二端和控制端与所述三极管和MOS管的各个端口之间的对应关系，在此并不进行过多说明。当所述电流驱动管和/或偏置电流管为MOS管时，所述电流驱动管和/或偏置电流管为PMOS型开关管或NMOS型开关管，例如，当所述电流驱动管和偏置电流管为NMOS型开关管时，所述电流驱动管和偏置电流管的第一端指的是所述NMOS型开关管的源极，所述控制端指的是所述NMOS型开关管的栅极，所述第二端指的是所述NMOS型开关管的漏极。
根据上述公知的LED驱动电路可知，存在基准电流偏差大和电路面积过大的问题。希望通过调节电流管的宽长比和基准电流的精度来实现改善上述问题。以公知方案为例，如果直接将第一偏置电流IREF到2a倍，其优点在于：第一，普通电流镜镜像大电流的误差比镜像小电流时更小；第二，当偏置电流变大相应倍数，可以相应地减少电流驱动管宽长比从而减小面积。参见图4，比如当a＝2时，直接将第一偏置电流IREF到4倍，为了保证N-bit LED驱动电流的对应关系，那么电流驱动管的宽长比就应该相应地变为：
Figure GDA0002515677620000061
但是，如果这样会导致电路中存在，存在例如
Figure GDA0002515677620000062
和
Figure GDA0002515677620000063
的电流比例，这样的比例是不符合电流镜设计要求，镜像出来的电流也不精确。参见图5，本申请实施例公开的技术方案中在保持第一偏置电流IREF1的值不变的基础上，在第三开关管M3之前再加入一路可以修调的偏置电流(第二偏置电流IREF2)，这样一来，电流驱动管的宽长比就应该相应地变为：1:2:1:2:4:2N-3，与公知的例子相比，每一个电流驱动管的面积都变为原来的1/4，从而节约了大量电路面积从而减少LED驱动电路的面积开销。
对应于上述电路，本申请还共公开了发光电路，该电路可以包括：
本申请上述任意一项实施例所述的LED驱动电路；
与所述LED驱动电路的输出端相连的LED发光元件，其中，所述LED驱动电路中N个并联的电流驱动管的第一端作为所述LED驱动电路的输出端。当所述LED驱动电路包含所述开关电路K时，所述发光电路还包括与所述偏置电流管与所述电流驱动管之间的开关电路的控制端相连的控制器，用于控制所述开关电路的通断。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种LED驱动电路，其特征在于，包括：
N个并联的电流驱动管，所述N为不小于3的正整数,所述N个并联的电流驱动管的第二端接地；
第一偏置电流管和第二偏置电流管，所述第一偏置电流管和第二偏置电流管的第二端接地，所述第一偏置电流管的控制端和其第一端相互连接，所述第一偏置电流管的第一端与第一基准电源相连，所述第二偏置电流管的控制端和其第一端相互连接，所述第二偏置电流管的第一端与第二基准电源相连，所述第二基准电源输出的第二偏置电流为所述第一基准电源输出的第一偏置电流的2a倍，所述a为不小于2且小于N的正整数；
所述第一偏置电流管的控制端与所述N个并联的电流驱动管中的a个电流驱动管的控制端相连；
所述第二偏置电流管的控制端与所述N个并联的电流驱动管中剩余的N-a个电流驱动管的控制端相连。
2.根据权利要求1中所述的LED驱动电路，其特征在于，还包括：
设置在所述偏置电流管与所述电流驱动管之间的开关电路。
3.根据权利要求1中所述的LED驱动电路，其特征在于，所述a个电流驱动管的宽长比满足条件：
所述a个电流驱动管的宽长比不同，且所述a个电流驱动管的宽长比呈等比数列，且a个电流驱动管中宽长比最大的宽长比为所述a个电流驱动管中宽长比最小的宽长比的2a-1倍；
所述剩余的N-a个电流驱动管宽长比满足条件：
所述剩余的N-a个电流驱动管的宽长比不同，且所述剩余的N-a个电流驱动管的宽长比呈等比数列，且所述剩余的N-a个电流驱动管中宽长比最大的宽长比为所述剩余的N-a个电流驱动管中宽长比最小的宽长比的2n-a-1倍。
4.根据权利要求1中所述的LED驱动电路，其特征在于，所述N大于4，所述a的值大于等于2，且小于等于4。
5.根据权利要求1中所述的LED驱动电路，其特征在于，所述电流驱动管和/或偏置电流管为三极管或MOS管。
6.根据权利要求1中所述的LED驱动电路，其特征在于，所述电流驱动管和/或偏置电流管为PMOS型开关管或NMOS型开关管，当所述电流驱动管和偏置电流管为NMOS型开关管时，所述电流驱动管和偏置电流管的第一端指的是所述NMOS型开关管的源极，所述控制端指的是所述NMOS型开关管的栅极，所述第二端指的是所述NMOS型开关管的漏极。
7.一种发光电路，其特征在于，包括：
权利要求1-6任意一项所述的LED驱动电路；
与所述LED驱动电路的输出端相连的LED发光元件，其中，所述LED驱动电路中N个并联的电流驱动管的第一端作为所述LED驱动电路的输出端。
8.根据权利要求7所述的发光电路，其特征在于，当所述LED驱动电路为权利要求2所述的LED驱动电路时，所述发光电路还包括与所述偏置电流管与所述电流驱动管之间的开关电路的控制端相连的控制器。
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