CN117153121B - 一种基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片 - Google Patents

一种基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片 Download PDF

Info

Publication number
CN117153121B
CN117153121B CN202311385850.3A CN202311385850A CN117153121B CN 117153121 B CN117153121 B CN 117153121B CN 202311385850 A CN202311385850 A CN 202311385850A CN 117153121 B CN117153121 B CN 117153121B
Authority
CN
China
Prior art keywords
unit
power
scanning
constant current
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202311385850.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117153121A (zh
Inventor
李科举
麻胜恒
朱警怡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhongke Shenzhen Wireless Semiconductor Co ltd
Original Assignee
Zhongke Shenzhen Wireless Semiconductor Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhongke Shenzhen Wireless Semiconductor Co ltd filed Critical Zhongke Shenzhen Wireless Semiconductor Co ltd
Priority to CN202311385850.3A priority Critical patent/CN117153121B/zh
Publication of CN117153121A publication Critical patent/CN117153121A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117153121B publication Critical patent/CN117153121B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/3406—Control of illumination source
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • G11C19/28—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/345—Current stabilisation; Maintaining constant current
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片，包括NMOS功率管、功率管驱动单元U3、行扫消隐单元U2、行扫管理模块、恒流驱动单元、列消隐单元U1、调光单元、存储单元、锁存和寄存单元、移位寄存单元、时钟单元、指令解码模块、电荷泵和电源管理模块。本发明在背光驱动芯片中集成了行扫描消隐和列消隐功能使得mini LED背光驱动系统显示效果更优，显示图像更清晰，采用扫描式结构大幅减少了驱动芯片数量，集成了行扫描功率管减少了系统的器件数和降低电路板布线复杂度，简化了系统设计，降低了系统成本。

Description

一种基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片
技术领域
本发明涉及LED驱动集成电路技术领域，具体地讲，是涉及一种基于电荷泵的miniLED扫描式背光驱动芯片。
背景技术
矩阵式mini LED（次毫米发光二极管）背光应用于液晶电视背光，大幅提升液晶显示的对比度，降低液晶显示的功耗。目前为了保证显示效果大多mini LED背光驱动采用静态显示方式，没有行扫描结构，所有LED的阳极接到电源端。但随着矩阵式mini LED背光的分区增加，静态显示的背光驱动方式需要大量的驱动芯片。扫描式驱动电路可以成倍的减少驱动芯片。而随着调光驱动技术的改进，扫描式驱动电路的显示效果也可以达到静态显示的显示效果。
如图1所示为现有技术的基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片与系统。电源电压VIN接到多个功率管P1、P2至Pm的源端，然后功率管的漏端输出到各个行扫描W1、W2至Wm端，行扫描W1、W2至Wm端分别接到各个灯串的阳极给mini LED灯串供电。驱动芯片接收串行输入数据SDI、数据时钟DCLK、片选信号CS、垂直同步信号VSYNC和电源VDD。输出功率管驱动信号SW1-SWm，输出LED灯串恒流驱动信号OUT1-OUTn，还输出串行数据信号SDO。由于功率管P1-Pm接到电源端，所以大多采用P型场效应管PMOS类型，而同等导通阻抗下P型场效应管比N型场效应管面积大2.5倍以上，所以如果采用PMOS类型则大多采用分立器件方式，集成芯片会引起成本大幅增加。
由于液晶LED背光需要高亮度，大多采用LED串联的方式来提高亮度。为使LED灯串可以正常点亮，这样需要提高LED电源电压。目前超过5V的CMOS（互补金属氧化物半导体）制造工艺大多采用BCD（双极工艺Bipolar、CMOS工艺和双扩散金属氧化物半导体DMOS工艺组合）。这种工艺的N型DMOS管得到优化和改善，同等导通阻抗下P型场效应管比N型场效应管面积大3倍以上。现有技术功率管大多是采用分立器件的方式，如专利文献202110311612.2和202110306253.1所示。采用分立器件方式驱动芯片无法控制行扫描线W0-Wm端，所以无法实现行扫描消隐功能。部分将功率管P1-Pm集成到驱动芯片内，如专利文献202110313357.5所示，但是由于驱动电路没做对应的调整，所以仍然采用PMOS功率管。可以知道现有技术中采用功率管分立器件方案会使系统器件增多，走线复杂，而且缺少行扫描消隐功能。采用PMOS功率管集成方案会使驱动芯片面积极大，大幅增加驱动芯片成本。
发明内容
针对上述现有技术存在的分立器件多、引线多、缺少行扫描消隐功能等缺点，本发明提供一种基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片，采用驱动芯片集成NMOS功率管的方案，驱动芯片面积的增加幅度大幅减少且可接受，增加行扫描消隐功能，减少分立器件数量，大幅简化了系统，简化系统走线。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片，包括NMOS功率管、功率管驱动单元U3、行扫消隐单元U2、行扫管理模块、恒流驱动单元、列消隐单元U1、调光单元、存储单元、锁存和寄存单元、移位寄存单元、时钟单元、指令解码模块、电荷泵、电源管理模块，电源输入端VIN和地端GND，用于双线数据传输的输入端SDI、DCLK和输出端SDO、DCLKO，以及用于连接mini LED灯串阵列的m个行扫描输出端W1-Wm和n个恒流输出端OUT1-OUTn，其中，
所述输入端SDI、DCLK用于接收控制器下发的数据和指令，并通过缓冲器U5对输入的SDI信号进行缓冲，通过缓冲器U6对输入的DCLK信号进行缓冲，所述输出端SDO、DCLKO用于将控制器下发的数据和指令转发给下级驱动芯片；
所述移位寄存单元用于在DCLK信号作用下将SDI信号串行位移并寄存，其位移输出通过缓冲器U7输出到输出端SDO；
所述指令解码模块用于接收缓冲的SDI信号和DCLK信号，解码出对应的指令并输出至锁存和寄存单元、行扫管理模块；
所述时钟单元用于接收缓冲的DCLK信号，产生内部时钟信号并输出给存储单元、调光单元、行扫管理模块和电荷泵；
所述锁存和寄存单元用于接收移位寄存单元的寄存数据并存入存储单元；
所述存储单元用于将各个驱动端口的显示数据输出给调光单元；
所述调光单元用于根据显示数据输出到恒流驱动单元设定脉冲幅度，同时输出设定占空比的脉冲宽度调制波形到恒流驱动单元；
所述恒流驱动单元用于输出设定脉冲幅度的脉冲宽度调制波形到各个恒流输出端OUT1-OUTn，以驱动mini LED灯串阵列显示各种灰度；
所述列消隐单元U1用于接收参考电压Vrd，同时在恒流输出端关闭时输出上拉电流将恒流输出端电压在关闭后上拉至设定电平值；
所述行扫管理模块用于接收指令解码模块输出的指令、时钟单元输出的内部时钟信号和调光单元输出的脉冲宽度调制波形，并输出行扫驱动信号给功率管驱动单元U3和行扫消隐单元U2；
所述功率管驱动单元U3用于接收行扫管理模块的行扫驱动信号并输出开关信号给NMOS功率管；
所述电荷泵用于接收时钟单元输出的内部时钟信号通过升压端BST对连接于升压端BST和电源输入端VIN之间的电容C1充电，使升压端BST的电压比电源输入端VIN的电压高出一设定值，该设定值用于为功率管驱动单元U3提供工作电压；
所述NMOS功率管配置为m个，其源极与mini LED灯串阵列的m个行扫描输出端一一对应连接，其漏极统一接电源输入端VIN，其栅极接收功率管驱动单元U3的开关信号按顺序开关，实现行扫描功能；
所述行扫消隐单元U2用于接收行扫管理模块的行扫驱动信号和参考电压Vru在当前行扫描输出端关闭时产生一下拉电流对当前行扫描输出端进行放电至设定参考电压；
所述电源管理模块用于接收电源输入端VIN的输入电压并输出内部电源电压VDD和VCC。
具体地，所述DCLK信号经过缓冲器U6缓冲后再通过缓冲器U8输出到输出端DCLKO。
具体地，所述设定值为3-6V。
具体地，所述恒流驱动单元包括n组与恒流输出端OUT1-OUTn一一对应的恒流驱动组，恒流驱动组包括运算放大器OPn、参考电流源Icn0和NMOS管NH1n，其中参考电流源Icn0连接于运算放大器OPn的负输入端和地之间，运算放大器OPn的正输入端接入参考电压Vr03，NMOS管NH1n的栅极接运算放大器OPn的输出端，源极接运算放大器OPn的负输入端，漏极接恒流输出端OUTn和列消隐单元U1。
具体地，所述列消隐单元U1包括n组与恒流输出端OUT1-OUTn一一对应的列消隐组，列消隐组包括源极连接对应恒流输出端OUTn的NMOS管NH2n，以及串联并连接于供电VIN和NMOS管NH2n的漏极之间的参考电流源I2n和开关S3n，其中NMOS管NH2n的栅极接收参考电压Vrd。
具体地，所述电荷泵包括PMOS功率管PH1、PMOS功率管PH2、恒流源I1、二极管D1、二极管D2、电容C0、开关S0和开关S1，其中PMOS功率管PH1和PMOS功率管PH2采用电流镜接法，其源极接供电VIN，恒流源I1连接于PMOS功率管PH1和PMOS功率管PH2的栅极与接地之间，PMOS功率管PH2的漏极连接二极管D1正极，二极管D1负极连接二极管D2正极和电容C0一端，二极管D2负极接升压端BST，电容C0另一端分别连接开关S0和开关S1的一端，开关S1另一端接供电VIN，开关S0另一端接参考电压VN-Vr5。
具体地，所述功率管驱动单元U3包括m组与行扫描输出端W1-Wm一一对应的功率管驱动组，功率管驱动组包括开关S2m、电容C2m、电平转换电路、反相器X1m和反相器X2m，其中反相器X1m和反相器X2m串接，反相器X2m的输出端输出开关信号给对应的NMOS功率管Nm的栅极，反相器X1m的输入端通过电平转换电路接收相应的行扫驱动信号，开关S2m一端连升压端BST且另一端接电容C2m一端，电容C2m另一端接对应的行扫描输出端Wm，反相器X1m和反相器X2m的电源端分别接电容C2m的两端。
具体地，所述行扫消隐单元U2包括m组与行扫描输出端W1-Wm一一对应的行扫消隐组，行扫消隐组包括源极连接对应行扫描输出端Wm的PMOS功率管PH3m，以及漏极与PMOS功率管PH3m的漏极连接的NMOS功率管NH3m，其中PMOS功率管PH3m的栅极接收参考电压Vru，NMOS功率管NH3m的栅极接收行扫关闭脉冲信号，漏极接地。
现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在mini LED背光驱动芯片中集成了NMOS功率管、行扫消隐单元和列消隐单元，通过配置电荷泵为功率管驱动单元提供稳定的工作电压，通过集成行扫描消隐和列消隐功能使得mini LED背光驱动系统显示效果更优，显示图像更清晰，通过扫描式结构设计大幅减少了驱动芯片增加的面积，通过集成行扫描功率管减少了系统的器件数和降低电路板布线复杂度，从而达到了提升miniLED背光显示效果的同时还大幅降低系统成本，简化系统设计的目的。
附图说明
图1为现有技术中基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片的电路结构示意图。
图2为本发明-实施例的电路结构示意图。
图3为本发明-实施例中电荷泵、功率管驱动单元和行扫消隐单元的电路结构示意图。
图4为本发明-实施例中恒流驱动单元和列消隐单元的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图2至图4所示，该基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片，包括NMOS功率管、功率管驱动单元U3、行扫消隐单元U2、行扫管理模块、恒流驱动单元、列消隐单元U1、调光单元、存储单元、锁存和寄存单元、移位寄存单元、时钟单元、指令解码模块、电荷泵、电源管理模块，电源输入端VIN和地端GND，用于双线数据传输的输入端SDI、DCLK和输出端SDO、DCLKO，以及用于连接mini LED灯串阵列的m个行扫描输出端W1-Wm和n个恒流输出端OUT1-OUTn。其中，mini LED灯串阵列m×n，LED的阳极接到恒流输出端，LED的阴极接到行扫描输出端，对应NMOS功率管的源极。
所述NMOS功率管配置为m个，NMOS功率管N1-Nm，其源极与mini LED灯串阵列的m个行扫描输出端一一对应连接，其漏极统一接电源输入端VIN，其栅极接收功率管驱动单元U3的开关信号按顺序开关，实现行扫描功能。
该驱动芯片双线数据传输的输入端SDI、DCLK接收控制器下发的数据和指令，同时通过输出端SDO、DCLKO转发给下级驱动芯片。缓冲器U5连接输入端SDI，对输入的SDI信号进行缓冲，缓冲器U6连接输入端DCLK，对输入的DCLK信号进行缓冲，其中SDI信号为串行数据，DCLK信号为时钟信号；然后缓冲器U5和缓冲器U6连接到移位寄存单元、指令解码模块和时钟单元。串行数据输入SDI信号在时钟输入DCLK信号作用下将数据串行移位进移位寄存单元，同时移位输出通过缓冲器U7输出到输出端SDO。DCLK信号经过缓冲器U6缓冲后再通过缓冲器U8输出到输出端DCLKO，DCLKO信号只是DCLK信号的缓冲输出。指令解码模块接收缓冲后的SDI信号和DCLK信号，解码出对应的指令并输出至锁存和寄存单元、行扫管理模块等。时钟单元接收缓冲后的DCLK信号，产生内部时钟信号并输出给存储单元、调光单元、行扫管理模块和电荷泵。移位寄存单元将寄存的数据送进锁存和寄存单元，然后存到存储单元。存储单元将各个恒流输出端的显示数据输出给调光单元，调光单元根据显示数据输出到恒流驱动单元设定脉冲幅度，同时输出设定占空比的脉冲宽度调制波形到恒流驱动单元。恒流驱动单元输出设定脉冲幅度的脉冲宽度调制波形到各个恒流输出端OUT1-OUTn，以驱动mini LED灯串阵列显示各种灰度。
列消隐单元U1接收参考电压Vrd，同时在恒流输出端关闭时输出上拉电流将恒流输出端电压在关闭后上拉至设定电平值，防止驱动端口的残余电荷将LED灯串点亮，产生鬼影现象。
行扫管理模块接收指令解码模块输出的指令、时钟单元输出的内部时钟信号和调光单元输出的脉冲宽度调制波形，并输出行扫驱动信号给功率管驱动单元U3和行扫消隐单元U2；功率管驱动单元U3接收行扫管理模块的行扫驱动信号并输出开关信号给NMOS功率管N1-Nm，使NMOS功率管N1-Nm按顺序开关，从而将行扫描输出端W1-Wm按顺序输出电源电压VIN，实现行扫描功能。
电荷泵接收时钟单元输出的内部时钟信号通过升压端BST对连接于升压端BST和电源输入端VIN之间的电容C1充电，使升压端BST的电压比电源输入端VIN的电压高出一设定值，该设定值为3-6V，用于为功率管驱动单元U3提供工作电压。
行扫消隐单元U2接收行扫管理模块输出的行扫驱动信号和参考电压Vru在当前行扫描输出端关闭时产生一下拉电流对当前行扫描输出端进行放电至设定参考电压，对关闭的行进行泄放电荷，防止其对灯串供电产生微亮的鬼影现象。
电源管理模块接收电源输入端VIN的输入电压并输出内部电源电压VDD和VCC等。
具体地，本实施例对行扫消隐单元和列消隐单元进行了具体的电路设计。
如图3所示的电荷泵、功率管驱动单元和行扫消隐单元的电路中，所述电荷泵包括PMOS功率管PH1、PMOS功率管PH2、恒流源I1、二极管D1、二极管D2、电容C0、开关S0和开关S1，其中PMOS功率管PH1和PMOS功率管PH2采用电流镜接法，其源极接供电VIN，恒流源I1连接于PMOS功率管PH1和PMOS功率管PH2的栅极与接地之间，PMOS功率管PH2的漏极连接二极管D1正极，二极管D1负极连接二极管D2正极和电容C0一端，二极管D2负极接升压端BST，电容C0另一端分别连接开关S0和开关S1的一端，开关S1另一端接供电VIN，开关S0另一端接参考电压VN-Vr5。所述功率管驱动单元U3包括m组与行扫描输出端W1-Wm一一对应的功率管驱动组，功率管驱动组包括开关S2m、电容C2m、电平转换电路、反相器X1m和反相器X2m，其中反相器X1m和反相器X2m串接，反相器X2m的输出端输出开关信号给对应的NMOS功率管Nm的栅极，反相器X1m的输入端通过电平转换电路接收相应的行扫驱动信号，开关S2m一端连升压端BST且另一端接电容C2m一端，电容C2m另一端接对应的行扫描输出端Wm，反相器X1m和反相器X2m的电源端分别接电容C2m的两端。所述行扫消隐单元U2包括m组与行扫描输出端W1-Wm一一对应的行扫消隐组，行扫消隐组包括源极连接对应行扫描输出端Wm的PMOS功率管PH3m，以及漏极与PMOS功率管PH3m的漏极连接的NMOS功率管NH3m，其中PMOS功率管PH3m的栅极接收参考电压Vru，NMOS功率管NH3m的栅极接收行扫关闭脉冲信号，漏极接地。
由于NMOS功率管打开时行扫描输出端W1-Wm电压需要接近电源电压VIN，即功率管的源漏端压差很小，这需要打开时功率管的栅极电压比电源电压VIN高3-6V，一般为5V左右。所以采用NMOS功率管后相应的功率管驱动单元需做调整，其电源电压需比VIN高，因此本发明中设计采用电荷泵产生比电源电压VIN高的电压。同时功率管驱动单元还设计了采用电平转换电路将行扫驱动信号的低电平由地转换为行扫描线Wm电压。
根据本实施例的设计，开关S0闭合且开关S1断开时，电容C0一端的电压接到参考电压VIN-Vr5上，恒流源I1经过电流镜接法的PMOS管PH1和PH2，输出电流经过防反流二极管D1给电容C0另一端A1节点充电，电压为VIN-Vd1。充电结束后，开关S0断开开关S1闭合，电容C0的一端瞬间由参考电压VIN-Vr5抬高到电源电压VIN，电压升高了Vr5，由于电容压差不能突变，电容C0另一端A1节点的电压也会相应的升高Vr5。这时A1节点电压为VIN-Vd1+Vr5，其中Vr5为5V左右参考电压，但是由于防反流二极管D1的作用A1电流不会流入VIN电源，会通过二极管D2流向BST节点的电容C1，给电容C1充电，最终BST电压为VIN+Vr5-Vd1-Vd2，其中Vd1和Vd2为二极管D1、D2的压降。
在行扫驱动信号高电平过来时，打开开关S2m，电容C1给电容C2m充电，VB节点电压为VIN+Vr5-Vd1-Vd2。行扫驱动信号经过电平转换电路后输出高电平，通过反相器X1m和反相器X2m增强驱动后输出A2节点为高电平，输出到用于行扫描的NMOS功率管Nm的栅极，控制NMOS功率管Nm打开。这时行扫描线Wm电平接近电源电压VIN，Wm行输出电源给LED灯串的当前行供电，其它行关闭。当行扫描关闭时，输出行扫驱动信号为低电平，关闭开关S2m，同时经过电平转换电路和反相器X1m、反相器X2m缓冲后输出低电平关闭NMOS功率管Nm，这时A2节点电压等于行扫描输出端Wm电压。然后行扫关闭脉冲信号控制NMOS管NH3m打开，通过PMOS管PH3m，将当前行扫描输出端Wm电压下拉至Vru+Vthph3电平，其中Vthph3为PMOS管PH3m的开启阈值，行扫关闭脉冲信号为一有效信号持续时间较短的脉冲信号。当当前行扫描输出端Wm电压下降至Vru+Vthph3电平后，PMOS管PH3m关闭。在行扫描结束后将当前行扫描电压下拉，避免该行扫描线继续输出电压给灯串供电，从而避免灯串继续点亮的鬼影现象，让mini LED显示更纯净，更清晰。
如图4所示的部分恒流驱动单元和列消隐单元的电路中，所述恒流驱动单元包括n组与恒流输出端OUT1-OUTn一一对应的恒流驱动组，恒流驱动组包括运算放大器OPn、参考电流源Icn0和NMOS管NH1n，其中参考电流源Icn0连接于运算放大器OPn的负输入端和地之间，运算放大器OPn的正输入端接入参考电压Vr03，NMOS管NH1n的栅极接运算放大器OPn的输出端，源极接运算放大器OPn的负输入端，漏极接恒流输出端OUTn和列消隐单元U1，运算放大器OPn的电源端分别接供电VDD和地，控制端接收PWM信号。所述列消隐单元U1包括n组与恒流输出端OUT1-OUTn一一对应的列消隐组，列消隐组包括源极连接对应恒流输出端OUTn的NMOS管NH2n，以及串联并连接于供电VIN和NMOS管NH2n的漏极之间的参考电流源I2n和开关S3n，其中NMOS管NH2n的栅极接收参考电压Vrd。
由于mini LED是恒流型驱动，电流幅度直接影响到LED亮度。所以需要恒流驱动单元将内部参考电流Icn0精确的输出到OUTn端以驱动LED灯串。为保证输出精确的参考电流，需要在NMOS管NH1n打开时保证B1节点电压等于参考电压Vr03。脉冲宽度调制信号PWM输入运算放大器OPn控制其工作和关闭，当其关闭时输出低电平关闭NMOS管NH1n，当其打开时，控制NMOS管NH1n的栅极电压使B1节点电压等于参考电压Vr03，恒流输出端OUTn输出Icn0幅度的恒流值，恒流输出端OUTn电流脉冲的占空比等于PWM输入的占空比。当NMOS管NH1n关闭时，闭合开关S3，这时由于驱动端口OUTn电压比参考电压Vrd低较多，NMOS管NH2n导通，参考电流I2n通过NH2n流到驱动端口OUTn上，将恒流输出端OUTn电压拉高。当恒流输出端OUTn电压达到Vrd-Vthnh2时，NMOS管NH2n关闭，OUTn电压停止上拉，其中Vthnh2为NMOS管NH2n的开启阈值。OUTn达到设定电平，防止LED灯串意外点亮产生鬼影现象。
通过上述行扫消隐和列消隐功能可以使mini LED背光驱动系统显示效果更优，显示图像更清晰。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片，其特征在于，包括NMOS功率管、功率管驱动单元U3、行扫消隐单元U2、行扫管理模块、恒流驱动单元、列消隐单元U1、调光单元、存储单元、锁存和寄存单元、移位寄存单元、时钟单元、指令解码模块、电荷泵、电源管理模块，电源输入端VIN和地端GND，升压端BST，用于双线数据传输的输入端SDI、DCLK和输出端SDO、DCLKO，以及用于连接mini LED灯串阵列的m个行扫描输出端W1-Wm和n个恒流输出端OUT1-OUTn，其中，
所述输入端SDI、DCLK用于接收控制器下发的数据和指令，并通过缓冲器U5对输入的SDI信号进行缓冲，通过缓冲器U6对输入的DCLK信号进行缓冲，所述输出端SDO、DCLKO用于将控制器下发的数据和指令转发给下级驱动芯片；
所述移位寄存单元用于在DCLK信号作用下将SDI信号串行位移并寄存，其位移输出通过缓冲器U7输出到输出端SDO；
所述指令解码模块用于接收缓冲的SDI信号和DCLK信号，解码出对应的指令并输出至锁存和寄存单元、行扫管理模块；
所述时钟单元用于接收缓冲的DCLK信号，产生内部时钟信号并输出给存储单元、调光单元、行扫管理模块和电荷泵；
所述锁存和寄存单元用于接收移位寄存单元的寄存数据并存入存储单元；
所述存储单元用于将各个驱动端口的显示数据输出给调光单元；
所述调光单元用于根据显示数据输出到恒流驱动单元设定脉冲幅度，同时输出设定占空比的脉冲宽度调制波形到恒流驱动单元；
所述恒流驱动单元用于输出设定脉冲幅度的脉冲宽度调制波形到各个恒流输出端OUT1-OUTn，以驱动mini LED灯串阵列显示各种灰度；
所述列消隐单元U1用于接收参考电压Vrd，同时在恒流输出端关闭时输出上拉电流将恒流输出端电压在关闭后上拉至设定电平值；
所述行扫管理模块用于接收指令解码模块输出的指令、时钟单元输出的内部时钟信号和调光单元输出的脉冲宽度调制波形，并输出行扫驱动信号给功率管驱动单元U3和行扫消隐单元U2；
所述功率管驱动单元U3用于接收行扫管理模块的行扫驱动信号并输出开关信号给NMOS功率管；
所述电荷泵用于接收时钟单元输出的内部时钟信号通过升压端BST对连接于升压端BST和电源输入端VIN之间的电容C1充电，使升压端BST的电压比电源输入端VIN的电压高出一设定值，该设定值用于为功率管驱动单元U3提供工作电压；
所述NMOS功率管配置为m个，其源极与mini LED灯串阵列的m个行扫描输出端一一对应连接，其漏极统一接电源输入端VIN，其栅极接收功率管驱动单元U3的开关信号按顺序开关，实现行扫描功能；
所述行扫消隐单元U2用于接收行扫管理模块的行扫驱动信号和参考电压Vru在当前行扫描输出端关闭时产生一下拉电流对当前行扫描输出端进行放电至设定参考电压；
所述电源管理模块用于接收电源输入端VIN的输入电压并输出内部电源电压VDD和VCC。
2.根据权利要求1所述的基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片，其特征在于，所述DCLK信号经过缓冲器U6缓冲后再通过缓冲器U8输出到输出端DCLKO。
3.根据权利要求1所述的基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片，其特征在于，所述设定值为3-6V。
4.根据权利要求1所述的基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片，其特征在于，所述恒流驱动单元包括n组与恒流输出端OUT1-OUTn一一对应的恒流驱动组，恒流驱动组包括运算放大器OPn、参考电流源Icn0和NMOS管NH1n，其中参考电流源Icn0连接于运算放大器OPn的负输入端和地之间，运算放大器OPn的正输入端接入参考电压Vr03，NMOS管NH1n的栅极接运算放大器OPn的输出端，源极接运算放大器OPn的负输入端，漏极接恒流输出端OUTn和列消隐单元U1。
5.根据权利要求4所述的基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片，其特征在于，所述列消隐单元U1包括n组与恒流输出端OUT1-OUTn一一对应的列消隐组，列消隐组包括源极连接对应恒流输出端OUTn的NMOS管NH2n，以及串联并连接于供电VIN和NMOS管NH2n的漏极之间的参考电流源I2n和开关S3n，其中NMOS管NH2n的栅极接收参考电压Vrd。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片，其特征在于，所述电荷泵包括PMOS功率管PH1、PMOS功率管PH2、恒流源I1、二极管D1、二极管D2、电容C0、开关S0和开关S1，其中PMOS功率管PH1和PMOS功率管PH2采用电流镜接法，其源极接供电VIN，恒流源I1连接于PMOS功率管PH1和PMOS功率管PH2的栅极与接地之间，PMOS功率管PH2的漏极连接二极管D1正极，二极管D1负极连接二极管D2正极和电容C0一端，二极管D2负极接升压端BST，电容C0另一端分别连接开关S0和开关S1的一端，开关S1另一端接供电VIN，开关S0另一端接参考电压VN-Vr5。
7.根据权利要求6所述的基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片，其特征在于，所述功率管驱动单元U3包括m组与行扫描输出端W1-Wm一一对应的功率管驱动组，功率管驱动组包括开关S2m、电容C2m、电平转换电路、反相器X1m和反相器X2m，其中反相器X1m和反相器X2m串接，反相器X2m的输出端输出开关信号给对应的NMOS功率管Nm的栅极，反相器X1m的输入端通过电平转换电路接收相应的行扫驱动信号，开关S2m一端连升压端BST且另一端接电容C2m一端，电容C2m另一端接对应的行扫描输出端Wm，反相器X1m和反相器X2m的电源端分别接电容C2m的两端。
8.根据权利要求7所述的基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片，其特征在于，所述行扫消隐单元U2包括m组与行扫描输出端W1-Wm一一对应的行扫消隐组，行扫消隐组包括源极连接对应行扫描输出端Wm的PMOS功率管PH3m，以及漏极与PMOS功率管PH3m的漏极连接的NMOS功率管NH3m，其中PMOS功率管PH3m的栅极接收参考电压Vru，NMOS功率管NH3m的栅极接收行扫关闭脉冲信号，漏极接地。
CN202311385850.3A 2023-10-25 2023-10-25 一种基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片 Active CN117153121B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311385850.3A CN117153121B (zh) 2023-10-25 2023-10-25 一种基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311385850.3A CN117153121B (zh) 2023-10-25 2023-10-25 一种基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117153121A CN117153121A (zh) 2023-12-01
CN117153121B true CN117153121B (zh) 2024-01-16

Family

ID=88901032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311385850.3A Active CN117153121B (zh) 2023-10-25 2023-10-25 一种基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117153121B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003280594A (ja) * 2002-01-18 2003-10-02 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 表示装置の駆動方法
CN205881421U (zh) * 2016-07-14 2017-01-11 上海得倍电子技术有限公司 用于led显示屏的控制器
WO2017215310A1 (zh) * 2016-06-14 2017-12-21 深圳君略科技有限公司 可消除 led 鬼影的驱动芯片、驱动电路以及驱动方法
CN210429268U (zh) * 2019-11-13 2020-04-28 深圳市富满电子集团股份有限公司 集成消隐可调功能的led显示屏行扫描驱动电路及芯片

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100735480B1 (ko) * 2005-06-30 2007-07-03 삼성전기주식회사 정전류 제어기능을 갖는 백라이트용 ｌｅｄ 구동회로

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003280594A (ja) * 2002-01-18 2003-10-02 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 表示装置の駆動方法
WO2017215310A1 (zh) * 2016-06-14 2017-12-21 深圳君略科技有限公司 可消除 led 鬼影的驱动芯片、驱动电路以及驱动方法
CN205881421U (zh) * 2016-07-14 2017-01-11 上海得倍电子技术有限公司 用于led显示屏的控制器
CN210429268U (zh) * 2019-11-13 2020-04-28 深圳市富满电子集团股份有限公司 集成消隐可调功能的led显示屏行扫描驱动电路及芯片

Also Published As

Publication number Publication date
CN117153121A (zh) 2023-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106297672B (zh) 像素驱动电路、驱动方法和显示设备
CN104715723B (zh) 显示装置及其像素电路和驱动方法
CN105609041B (zh) 移位寄存器单元及其驱动方法、栅极驱动电路、显示装置
WO2016184254A1 (zh) 一种有机发光二极管面板、栅极驱动电路及其单元
CN111477162B (zh) 像素电路及其驱动方法、显示装置
US11551606B2 (en) LED driving circuit, display panel, and pixel driving device
CN112927651A (zh) 一种像素驱动电路、有源电致发光显示器及驱动方法
CN111243498B (zh) 像素电路及其驱动方法、显示装置
CN112820234B (zh) 一种移位寄存电路和显示装置
CN112652266A (zh) 一种显示面板以及显示装置
CN113707079A (zh) 像素电路及显示面板
US11335228B1 (en) Scanning signal circuit, display panel, display device, and driving method
US7830336B2 (en) Driver device of plasma display panel
WO2024124902A1 (zh) 像素驱动电路、方法和显示面板
CN117153121B (zh) 一种基于电荷泵的mini LED扫描式背光驱动芯片
CN111243649B (zh) 移位寄存器单元、显示面板
CN117116220B (zh) 一种mini LED扫描式背光驱动芯片
CN113327555B (zh) 像素电路、显示面板和控制方法
CN112331142B (zh) 扫描驱动电路、显示面板和显示装置
TWI762137B (zh) 畫素補償電路
CN115035863A (zh) 发光面板的栅极驱动电路、发光面板
TWI723903B (zh) 畫素驅動電路
CN112017591A (zh) 发射控制驱动电路及有机发光显示装置
CN116543691B (zh) 一种栅极驱动电路、有源电致发光显示器及驱动方法
CN112863449B (zh) 一种发光控制电路及其驱动方法、显示面板及显示装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant