CN114842808B - 具有电流调节功能的背光led驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有电流调节功能的背光LED驱动电路，其包括：LED发光元件、第一晶体管、第一放大器、电流调节模块和电压调节模块；所述电流调节模块中包含多条电流通道，每条电流通道上均包含有一个第二晶体管和一个第三晶体管；所述电压调节模块中包括第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管；所述电压调节模块中的第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管与所述电流调节模块中每一条电流通道的第二晶体管和一个第三晶体管构成电流镜；所述电流调节模块中还包括译码器，所述译码器根据输入的数字控制信号生成用于控制多条电流通道中的多个第二晶体管的开关状态。

Description

具有电流调节功能的背光LED驱动电路
技术领域
本发明涉及背光LED显示技术领域，尤其涉及一种具有电流调节功能的背光LED驱动电路。
背景技术
随着液晶显示技术的发展，以LED作为背光源的液晶显示技术已经广泛的应用于目前的液晶显示装置中。传统的LED背光源驱动电路在小电流时精度非常差，甚至不能正常工作，在高亮度应用时又需要较高的工作电压，高的工作电压会引起较大的功耗，以及过热问题。
如图1所示的现有技术中一种典型的背光LED驱动电路示意图，数模转换器iDAC接收数字信号并输出电流，若电流在节点V1处产生的电压为Va，且放大器OP1同相输入端连接电压Va，反向输入端连接节点V2，同时定义节点V2的电压为Vb。放大器OP1的输出端发出控制信号，连接晶体管M1的栅极，为晶体管M1提供栅极电压，进而控制晶体管M1的开关状态。当提供的栅极电压大于晶体管M1的阈值电压时晶体管M1导通，产生的电流Iled流过晶体管M1并流过LED灯串。此时放大器OP1、晶体管M1和电阻R2形成了一个负反馈系统，在稳定状态，V1点的电压Va等于V2点的电压Vb。LED电流等于Va/R2，通过改变数模转换器iDAC的输出值来调整节点V1的电压Va值，达到调节LED电流的作用。
在上述电路结构中，当时电流Iled较低时，则需要节点V1的电压Va非常低，这时放大器OP1的偏置电压和对地噪声都能导致电流精度下降，甚至在电流Iled为小电流情况下不能正常工作。另一方面，在电流Iled为大电流情况时，节点V2的电压Vb比较高，所以导致LED灯串的引脚电压VLED也比较高，较高的的VLED容易引起LED发光器件的大功率状态和过热问题。
由此可见，现有技术中需要一种能够保证对背光LED进行驱动时，精准控制流经LED灯串的电流值，并具体较强的抗噪声能力和控制LED灯串引脚电压的能力。
发明内容
本发明所要实现的技术目的在于提高背光LED驱动电路在LED灯串小电流状态下的精确控制及抗噪声能，同时防止LED灯串引脚电压过高导致的过热问题。
基于上述技术目的，本发明提供一种具有电流调节功能的背光LED驱动电路，所述背光LED驱动电路包括：LED发光元件、第一晶体管、第一放大器、电流调节模块和电压调节模块；所述电流调节模块中包含多条电流通道，每条电流通道上均包含有一个第二晶体管和一个第三晶体管；所述电压调节模块中包括第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管；所述电压调节模块中的第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管与所述电流调节模块中每一条电流通道的第二晶体管和一个第三晶体管构成电流镜；
所述电压调节模块中还包括恒流源，该恒流源提供参考电流Iref；则每一条电流通道的电流值I为：I＝k×Iref。其中k为所述电压调节模块中的第六晶体管的宽长比W1/L1与该通道中第三晶体管的宽长比W2/L2的比值，即：k＝(W2/L2)/(W1/L1)；
所述电流调节模块中还包括译码器，所述译码器根据输入的数字控制信号生成用于控制多条电流通道中的多个第二晶体管的开关状态。
在一个实施例中，所述LED发光元件1是由多个LED发光器件串联构成的具有预定分布形态的LED灯串。
在一个实施例中，所述第一晶体管的漏极与LED发光元件的低电压端引脚相连，第一晶体管的栅极与第一放大器的输出端相连，第一晶体管的源极与电流调节模块的输入端相连；同时第一放大器的反向输入端与第一晶体管的源极相连。
在一个实施例中，所述第二晶体管的源极与第三晶体管的漏极相连接，第二晶体管的漏极连接于第一晶体管的源极端。第三晶体管的源极接地；多条电流通道中的每一个第二晶体管的栅极均连接于译码器的一个信号输出端。
在一个实施例中，所述第四晶体管的源极连接于第五晶体管的漏极，所述第五晶体管的源极连接于第六晶体管53的漏极，第六晶体管53的源极接地。
在一个实施例中，所述电压调节模块5中包括恒压源和第二放大器；所述第四晶体管的漏极连接于恒流源，所述第四晶体管的栅极连接于第二放大器输出端，所述第二放大器的同向输入端连接于恒压源，所述第二放大器的反向输入端连接所述第四晶体管的源极，同时所述第四晶体管的源极连接第一放大器的同向输入端。
在一个实施例中，所述第四晶体管51的源极电压为V1，第一放大器3的同向输入端电压为V2，第一晶体管2的源极电压为V3，且Vref＝V1＝V2＝V3。
在一个实施例中，不同的电流通道中的第三晶体管设置不同的宽长比W2/L2，使不同电流通道之间具有不同的k值。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：
本发明的背光LED驱动电路中通过电压调节模块控制了LED发光元件低电压端引脚的电压值，同时利用电流调节模块实现大范围的LED电流调节。既可以保证小电流下的精度，也能满足高电流下低的LED发光元件低电压端引脚电压。提高了电流调节的线性度和高精度。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是现有技术中的背光LED驱动电路示意图；
图2是本发明实施例中的背光LED驱动电路结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。
实施例
如图2所示的本实施例的背光LED驱动电路结构示意图。本实施例的背光LED驱动电路包括LED发光元件1、第一晶体管2、第一放大器3、电流调节模块4和电压调节模块5。所述LED发光元件1是由多个LED发光器件串联构成的具有预定分布形态的LED灯串。所述第一晶体管2的漏极与LED发光元件1的低电压端引脚相连，第一晶体管2的栅极与第一放大器3的输出端相连，第一晶体管2的源极与电流调节模块4的输入端相连；同时第一放大器3的反向输入端与第一晶体管2的源极相连。
所述电流调节模块4中包含多条电流通道40，每条电流通道40上均包含有一个第二晶体管41和一个第三晶体管42。其中所述第二晶体管41的源极与第三晶体管42的漏极相连接，第二晶体管41的漏极连接于第一晶体管2的源极端。第三晶体管42的源极接地。所述电流调节模块4还包括译码器43，多条电流通道40中的每一个第二晶体管41的栅极均连接于译码器43的一个信号输出端。
所述电压调节模块5中包括第四晶体管51、第五晶体管52和第六晶体管53。其中，所述第四晶体管51的源极连接于第五晶体管52的漏极，所述第五晶体管52的源极连接于第六晶体管53的漏极，第六晶体管53的源极接地。所述电压调节模块5中包括恒流源54、恒压源55和第二放大器56。且所述第四晶体管51的漏极连接于恒流源54，所述第四晶体管51的栅极连接于第二放大器56输出端，所述第二放大器56的同向输入端连接于恒压源55，所述第二放大器56的反向输入端连接所述第四晶体管51的源极，同时所述第四晶体管51的源极连接第一放大器3的同向输入端。
所述第五晶体管52的栅极连接外部电压VDD，所述第六晶体管53的栅极连接所述第四晶体管51的漏极。
电压调节模块5由恒流源54提供参考电流Iref，连接到由第四晶体管51、第五晶体管52和第六晶体管53构成的电路中，第二放大器56的的同相输入端连接参考电压Vref。第五晶体管52作为第四晶体管51和第六晶体管53的开关，在外部电压VDD的作用下处于常开状态。若第四晶体管51的源极电压为V1，第一放大器3的同向输入端电压为V2，第一晶体管2的源极电压为V3，则根据放大器的特性可知，电压值Vref＝V1＝V2＝V3。本实施例中，Vref设定为是较低的恒定电压，如100mv。通过上述电压关系可知LED发光元件低电压端引脚的电压值被参考电压Vref所控制，因此可以防止引脚电压过高导致的发热问题。
所以第六晶体管53和第三晶体管42都工作在线性区。第四晶体管51、第五晶体管52和第六晶体管53与第二晶体管41和一个第三晶体管42构成电流镜像电路。则有每个电流通道40的电流值I可以表示为I＝k×Iref。其中k为第六晶体管53的宽长比W1/L1与第三晶体管42的宽长比W2/L2的比值，即：k＝(W2/L2)/(W1/L1)。当具有M条电流通道40时，每条电流通道40中的第三晶体管42均可以通过设置不同的宽长比W2/L2获得不同的k值，即所述电流调节模块4中的M条电流通道40的电流值可以表示为：k1×Iref、k2×Iref、……、kM×Iref。
译码器43接收输入数字控制信号DAC<N:0>并生成多路控制信号SW<M:0>，同上，当所述电流调节模块4中有M+1条电流通道40时，则M路控制信号SW<M:0>的每一路控制信号均对应的传送到一个电流通道40的第三晶体管41的栅极，用于控制该电流通道40的开关状态。
例如，当数字控制信号DAC<N:0>为3bit的二进制信号时，即该数字控制信号的二进制数值范围为000～111，则通过译码器43可以得到23＝8种译码输出，其对应的输出真值表如表1所示。通过其输出值即可实现对每一个电流通道40的开关进行控制。
DAC<N:0>输入 SW<M:0>输出
000 00000000
001 00000001
010 00000011
011 00000111
100 00001111
101 00011111
110 00111111
111 01111111
表1
例如当DAC<N:0>输入为011时，对应的SW<M:0>输出为00000111，则对应的电流通道M1、M2、M3被打开。流经LED发光元件1的电流ILED为:
ILED＝(k1+k2+k3)×Iref；
通过不同的DAC<N:0>输入，从而得到不同的ILED的电流值，进而控制LED灯串的亮暗。本发明的背光LED驱动电路中通过电压调节模块5控制了LED发光元件低电压端引脚的电压值，同时利用电流调节模块4实现大范围的LED电流调节。既可以保证小电流下的精度，也能满足高电流下低的LED发光元件低电压端引脚电压。提高了电流调节的线性度和高精度。
以上所述，仅为本发明的具体实施案例，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术的技术人员在本发明所述的技术规范内，对本发明的修改或替换，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有电流调节功能的背光LED驱动电路，其特征在于，所述背光LED驱动电路包括：LED发光元件、第一晶体管、第一放大器、电流调节模块和电压调节模块；所述电流调节模块中包含多条电流通道，每条电流通道上均包含有一个第二晶体管和一个第三晶体管；所述电压调节模块中包括第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管；所述电压调节模块中的第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管与所述电流调节模块中每一条电流通道的第二晶体管和一个第三晶体管构成电流镜；所述第四晶体管的源极连接于第五晶体管的漏极，所述第五晶体管的源极连接于第六晶体管的漏极，第六晶体管的源极接地；所述电压调节模块中包括恒压源和第二放大器；所述第四晶体管的漏极连接于恒流源，所述第四晶体管的栅极连接于第二放大器输出端，所述第二放大器的同向输入端连接于恒压源，所述第二放大器的反向输入端连接所述第四晶体管的源极，同时所述第四晶体管的源极连接第一放大器的同向输入端；第五晶体管作为第四晶体管和第六晶体管的开关，在外部电压的作用下处于常开状态；所述LED发光元件低电压端引脚的电压值被恒压源的参考电压Vref所控制，以防止引脚电压过高导致发热；
所述电压调节模块中还包括恒流源，该恒流源提供参考电流Iref；则每一条电流通道的电流值I为：I＝k×Iref， 其中k为所述电压调节模块中的第六晶体管的宽长比W1/L1与该通道中第三晶体管的宽长比W2/L2的比值，即：k＝(W2/L2)/(W1/L1)；
所述电流调节模块中还包括译码器，所述译码器根据输入的数字控制信号生成用于控制多条电流通道中的多个第二晶体管的开关状态。
2.根据权利要求1所述的背光LED驱动电路，其特征在于，所述LED发光元件是由多个LED发光器件串联构成的具有预定分布形态的LED灯串。
3.根据权利要求1所述的背光LED驱动电路，其特征在于，所述第一晶体管的漏极与LED发光元件的低电压端引脚相连，第一晶体管的栅极与第一放大器的输出端相连，第一晶体管的源极与电流调节模块的输入端相连；同时第一放大器的反向输入端与第一晶体管的源极相连。
4.根据权利要求1所述的背光LED驱动电路，其特征在于，所述第二晶体管的源极与第三晶体管的漏极相连接，第二晶体管的漏极连接于第一晶体管的源极端； 第三晶体管的源极接地；多条电流通道中的每一个第二晶体管的栅极均连接于译码器的一个信号输出端。
5.根据权利要求1所述的背光LED驱动电路，其特征在于，所述第四晶体管51的源极电压为V1，第一放大器3的同向输入端电压为V2，第一晶体管2的源极电压为V3，且Vref＝V1＝V2＝V3。
6.根据权利要求1所述的背光LED驱动电路，其特征在于，不同的电流通道中的第三晶体管设置不同的宽长比W2/L2，使不同电流通道之间具有不同的k值。
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