CN202838918U - 多通道驱动器均衡器电路和具有所述电路的显示面板 - Google Patents

多通道驱动器均衡器电路和具有所述电路的显示面板 Download PDF

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Abstract

本申请案涉及一种多通道驱动器均衡器电路和具有所述电路的显示面板。所述所揭示的多通道驱动器均衡器电路通过以下方式来在低电流电平下在多串照明装置中匹配电流：使用模拟均衡器来依序地将参考放大器的输出与在所述驱动器均衡器电路的电流限制环路中的每一电流源放大器串联耦合以校正所述电流源放大器的偏移量，从而产生平均串电流的匹配。

Description

多通道驱动器均衡器电路和具有所述电路的显示面板
技术领域
本实用新型大体上涉及电子学，且更明确地说，涉及发光二极管(LED)背光和LED照明。
背景技术
在现代显示器中，使用白色LED来产生用以从背后照明LCD的白光。需要具有改变所使用的背光的水平的能力。这对于使对比度最大化以及将显示器调整为环境光水平两者来说为合乎需要的。常规的LED驱动器电路通过调整LED串的接通时间(工作循环)以使得接通时间的百分比产生处于所要亮度的相等亮度(或平均强度)来实现减低亮度。
图1为用于用恒定电流驱动LED串102的常规LED驱动器电路的简化示意图。运算放大器104(Op1)将跨电流感测电阻器108(R1)的电压与参考电压(Vref)进行比较以在开关晶体管106(T1)的栅极上产生命令电压。当工作循环为高时，将Vref设置为处于所要电压电平以获得所要LED电流(Vref/R1)。当工作循环为低时，将Vref设置为零。
通常使用电路100，因为可使得运算放大器104的负端子处的电压比运算放大器104的偏移量高得多。因为工作循环控制所有强度水平的有效强度，所以在Vref处的电压为恒定的。因此，即使在低强度水平处也能得到LED串电流的良好匹配。然而，电路100的问题是电路100对电源(Vsupply)造成负担。Vsupply必须对由LED串电流的工作循环控制的快速边沿造成的快速负荷改变做出响应。因此，常规电路100在低强度处为准确的，且在多个LED串上提供良好匹配，即使在低强度处也是如此，但因为需要较快速的负荷响应而对Vsupply造成负担。
一些常规方法直接修改Vref以设置LED的所要亮度水平。举例来说，如果针对满刻度电流将Vref的值设置为500mV，那么Vref的值将针对1％亮度而改变为5mV。这些常规方法的缺点是在低电流下易受偏移电压影响。当使用多个LED串时，比绝对准确度更重要的是相对准确度。因为电流源放大器的偏移量将不匹配，所以LED串中的电流将在低电流电平下具有不良匹配。另外，电流源的开关晶体管必须仍为高电压装置。
实用新型内容
所揭示的多通道驱动器均衡器电路通过以下方式来在低电流电平下在多串照明装置中匹配电流：使用模拟均衡器来依序地将参考放大器的输出与在驱动器均衡器电路的电流限制环路中的每一电流源放大器串联耦合以校正电流源放大器的偏移量，从而产生平均串电流的匹配。
所揭示的多通道驱动器均衡器电路包含：参考放大器，其具有一偏移量；多个电流源，其经配置以用于耦合到一串照明装置，每一电流源包括用于将流经所述串照明装置的所感测电流与参考电压进行比较并基于所述比较来控制通过所述串照明装置的电流流动的放大器；以及开关网络，其经配置以用于以有序顺序将所述参考放大器耦合到每一电流源，从而使得所述电流源放大器的偏移量平均等于所述参考放大器的所述偏移量。
在一个实例中，所述参考放大器具有比所述电流源的所述放大器低的偏移量。
在另一实例中，每一电流源进一步包含：晶体管，其具有耦合到所述放大器的输出的栅极端子和经配置以用于耦合到所述串照明装置的源极端子；保持电容器，其耦合到所述放大器的非反相输入；以及感测电阻器，其耦合到所述晶体管的漏极和所述放大器的反相输入。
在另一实例中，所述电路进一步包含开关控制电路，其耦合到所述开关网络且经配置以用于对所述开关网络产生命令以用于根据所述有序顺序断开和闭合所述开关网络中的开关。
在又一实例中，所述开关网络中的开关为晶体管，且所述开关控制电路控制所述开关闭合以减少由所述开关存储于所述保持电容器上的电荷量的速率。
还揭示一种具有多通道驱动器均衡器电路的显示面板。所述面板包含：多串照明装置；以及驱动器均衡器电路，其耦合到所述多串照明装置，所述驱动器均衡器电路包含：参考放大器，其具有一偏移量；多个电流源，其经配置以用于耦合到所述多串照明装置，每一电流源包括用于将流经所述串照明装置的所感测电流与参考电压进行比较并基于所述比较来控制通过所述串照明装置的电流流动的放大器；以及开关网络，其经配置以用于以有序顺序将所述参考放大器耦合到每一电流源，从而使得所述电流源放大器的偏移量平均等于所述参考放大器的所述偏移量。
在一个实例中，所述显示面板的所述参考放大器具有比所述电流源的所述放大器低的偏移量。
在另一实例中，所述显示面板的每一电流源进一步包含：晶体管，其具有耦合到所述放大器的输出的栅极端子和经配置以用于耦合到所述串照明装置的源极端子；保持电容器，其耦合到所述放大器的非反相输入；以及感测电阻器，其耦合到所述晶体管的漏极和所述放大器的反相输入。
在另一实例中，所述显示面板进一步包含开关控制电路，其耦合到所述开关网络且经配置以用于对所述开关网络产生命令以用于根据所述有序顺序断开和闭合所述开关网络中的开关。
在又一实例中，所述开关网络中的开关为晶体管，且所述开关控制电路控制所述开关闭合以减少由所述开关存储于所述保持电容器上的电荷量的速率。
多通道驱动器均衡器电路的特定实施方案可提供若干个优点，包括但不限于：1)减轻电源的瞬时响应负担；2)允许在低电流电平下实现平均串电流的良好匹配；以及3)允许制造低成本的驱动器芯片。
在附图和以下描述中陈述一个或一个以上所揭示的实施方案的细节。从所述描述、图式和权利要求书中将容易明白其它特征、方面和优点。
附图说明
图1是用于用恒定电流驱动LED的常规LED驱动器电路的简化示意图。
图2A为示范性多通道驱动器均衡器电路的简化示意图。
图2B说明用于图2A的电路的示范性波形。
图3为用于在低电流下匹配串电流的示范性过程的流程图。
具体实施方式
示范性多通道驱动器均衡器电路
图2A为示范性多通道驱动器均衡器电路200的简化示意图。电路200可包括参考放大器202，其通过开关网络204耦合到电路200中的N个电流源。每一电流源输出(Vout)可耦合到一串照明装置(例如，LED)。在电路200中，展示两个电流源。然而，电路200可包括用于N串照明装置的N个电流源。
每一电流源包括保持电容器206、放大器208(例如，运算放大器)、开关210和电流感测电阻器212。电流源的输出(Vout)耦合到串102(图1)。电流源控制由于正向电压的变化引起的电流改变，其转化为所述串中的照明装置的恒定亮度。输入电源Vsupply(图1)经调节以使得所有电流源上的Vout足够高以维持所要电流。电流源参考电压(Vref)和电流感测电阻器212的值确定串电流。多个串可串联连接以保持在每一照明装置中流动相等的电流。电路200中的电流源放大器208具有不相关的偏移量。为了均衡或消除那些偏移量，电路200包括参考放大器202、开关网络204和开关控制件214，其如下文参看图2B所描述那样操作。
开关控制件214可向开关网络214中的开关提供断开和闭合开关204的命令。开关204可为MOSFET晶体管或其它合适的电子装置。在一些实施方案中，开关控制件214可为由数字和/或模拟电路或微处理器实施的状态机，用以提供图2B所示的非重叠脉冲的波形。
图2B说明图2A的电路200的示范性波形。在相位pA期间，开关204-1a、204-1b闭合，且参考放大器202(Op_X)在保持电容器208-1上设置局部参考电压(Vref_A)，使得在电流源的输出(Vout_A)处所见的偏移量等于参考放大器202的偏移量。
在相位pB上，开关204-2a、204-2b闭合，且开关204-1a、204-1b断开，并且参考放大器202在保持电容器206-2上设置局部参考电压(Vref_B)，使得在电流源的输出(Vout_B)处所经历的偏移量等于参考放大器202的偏移量。此过程针对驱动器均衡器电路200中的每一电流源直到放大器208-N(Op_N)按次序依序继续进行。此时，所述过程重复，且所有串被驱动到平均相等偏移量并具有相等性能。
上文所描述的过程即使在低电流下也提供串电流的良好匹配。如果需要低偏移量来实现良好绝对性能，那么仅需要一个运算放大器(Op_X)为低偏移。
在一些实施方案中，局部Vref(Vref_A到Vref_N)上的每一电容器将不会完全匹配。其次，通过关断开关204(pA到pN)所留下的电荷注入将不会完全彼此匹配。为了使来自电荷注入的个别偏移量减到最小，可利用模拟电流限制的DC/连续性质。在每一相位(pA到pN)上，来自开关204的电荷注入留在保持电容器206上(在Vref_A到Vref_N处)。所留下的电荷的量取决于栅极电容(Cgs)。众所周知，使电荷注入减到最小需要使用最小大小的开关晶体管和最小的栅极驱动器。由于偏移量校正的低频率性质的缘故，可针对此应用来使用这两项。第二种常用技术是在每一相位的关断处缓慢地降低栅极电压，以提供图2B所示的下降边沿。
结合已知的偏移量降低技术来使用电路200实现用于将失配(和绝对误差)降低到约100μV的实用解决方案。与单独使用常规技术相比，可在匹配和绝对性能两方面中获得10到50的多倍改善。这实现模拟电流减弱的实用实施方案。举例来说，满刻度电流可跨电流感测电阻器212具有500mV。百分之一电流将具有5mV的感测信号。在偏移量为100μV的情况下，可维持由于偏移引起的2％准确度。
图3为用于在低电流下匹配串电流的示范性过程300的流程图。过程300可由参看图2A和2B描述的电路200来实施。过程300的优点是降低电源瞬时要求，同时维持串电流的良好匹配，即使在低电流下也是如此。
在一些实施方案中，过程300配置开关网络以将参考放大器耦合到电流源(302)。开关网络可由开关控制件(例如，状态机)来配置。将偏移电压从参考放大器传送到电流源的保持电容器(304)。参考放大器可具有比电流源放大器低的偏移量。允许电压在保持电容器上稳定(306)。针对N个电流源重复所述过程，直到将电流源的所有输出驱动到平均相等偏移量为止。
尽管本文献含有许多特定实施方案细节，但不应将这些细节解释为对可主张的范围的限制，而是解释为对特定实施例可特有的特征的描述。在本说明书中在单独实施例的上下文中描述的某些特征也可在单个实施例中组合地实施。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可在多个实施例中分开地或以任何合适子组合的形式来实施。此外，虽然可在上文中将特征描述为以某些组合来起作用且甚至最初如此主张，但来自所主张的组合的一个或一个以上特征可在一些情况下从所述组合除去，且所主张的组合可针对于子组合或子组合变型。

Claims (10)

1.一种多通道驱动器均衡器电路，其特征在于包含： 
参考放大器，其具有一偏移量； 
多个电流源，其经配置以用于耦合到一照明装置串，每一电流源包括用于将流经所述照明装置串的所感测电流与参考电压进行比较并基于所述比较来控制通过所述照明装置串的电流流动的放大器；以及 
开关网络，其经配置以用于以有序顺序将所述参考放大器耦合到每一电流源，从而使得所述电流源的所述放大器的偏移量平均等于所述参考放大器的所述偏移量。 
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于所述参考放大器具有比所述电流源的所述放大器低的偏移量。 
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于每一电流源进一步包含： 
晶体管，其具有耦合到所述放大器的输出的栅极端子和经配置以用于耦合到所述照明装置串的源极端子； 
保持电容器，其耦合到所述放大器的非反相输入；以及 
感测电阻器，其耦合到所述晶体管的漏极和所述放大器的反相输入。 
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于进一步包含： 
开关控制电路，其耦合到所述开关网络且经配置以用于对所述开关网络产生命令以用于根据所述有序顺序断开和闭合所述开关网络中的开关。 
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于所述开关网络中的开关为晶体管，且所述开关控制电路控制所述开关闭合以减少由所述开关存储于所述保持电容器上的电荷量的速率。 
6.一种具有多通道驱动器均衡器电路的显示面板，其特征在于包含： 
多个照明装置串；以及 
驱动器均衡器电路，其耦合到所述多个照明装置串，所述驱动器均衡器电路包含： 
参考放大器，其具有一偏移量； 
多个电流源，其经配置以用于耦合到所述照明装置串，每一电流源包括用于将流经所述照明装置串的所感测电流与参考电压进行比较并基于所述比较来控制通过所述照明装置串的电流流动的放大器；以及 
开关网络，其经配置以用于以有序顺序将所述参考放大器耦合到每一电流源，从而使得所述电流源的所述放大器的偏移量平均等于所述参考放大器的所述偏移量。 
7.根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于所述参考放大器具有比所述电流源的所述放大器低的偏移量。 
8.根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于每一电流源进一步包含： 
晶体管，其具有耦合到所述放大器的输出的栅极端子和经配置以用于耦合到所述照明装置串的源极端子； 
保持电容器，其耦合到所述放大器的非反相输入；以及 
感测电阻器，其耦合到所述晶体管的漏极和所述放大器的反相输入。 
9.根据权利要求8所述的显示面板，其特征在于进一步包含： 
开关控制电路，其耦合到所述开关网络且经配置以用于对所述开关网络产生命令以用于根据所述有序顺序断开和闭合所述开关网络中的开关。 
10.根据权利要求9所述的显示面板，其特征在于所述开关网络中的开关为晶体管，且所述开关控制电路控制所述开关闭合以减少由所述开关存储于所述保持电容器上的电荷量的速率。 
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