CN205610970U - 一种led显示驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电子电路领域，尤其涉及一种LED显示驱动电路，包括串联的电源端，三态驱动器、驱动模块以及接地端，所述三态驱动器具有输出高电平、输出低电平和输出高电阻三种状态；本实用新型将原本需要四个LED端口才能实现的驱动四盏LED灯的电路改成只需要两个，节约50%的I/O资源，这极大的降低了成本，同时，本实用新型提供的LED驱动显示电路在LED端口数量不变的情况下可以实现更多的功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路领域，尤其涉及一种LED显示驱动电路。
背景技术
LED是发光二极管的简称，是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个P极和一个N极结合组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
LED已经应用在生活的各个方面，成为生活中最常用到的电子元器件之一。通常LED的驱动方式是利用开漏的 MOS 管驱动 LED 的阳极或者阴极，根据信号控制其1情况。现有的LED显示驱动电路一般如图1和图2所示，当LED是阳极驱动时，需要每个LED与LED端口串联之后再与接地端相串联，当LED是阴极驱动时，需要每个LED与LED端口串联之后再与电源端串联，此时如果想要输出 4bit 信号，需要占用4个输出接口。现有技术最大的不足在于需要和显示比特数一致的接口数，占用了宝贵的 I/O 资源。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种新的LED显示驱动电路，旨在在保持输出数不变的情况下将输出接口减少一倍。
本实用新型是这样实现的：一种LED显示驱动电路，包括串联的电源端，三态驱动器、驱动模块以及接地端，所述三态驱动器具有输出高电平、输出低电平和输出高电阻三种状态。所述三态驱动器是指一种至少有三种状态的驱动器，即分别具有0态、1态和Z态，其中1态是指输出的是高电平；0态是指输出的是低电平；而Z态时候驱动器输出高阻，此时驱动器端口的电流既无法流入也无法流出。
本实用新型的进一步技术方案是：所述驱动模块包括第一LED端口、第二LED端口、第一LED、第二LED、第三LED、第四LED和接地端，所述第一LED的输入端与所述第一LED端口相串连，所述第二LED的输入端与所述第一LED端口相串连，所述第三LED的输入端与所述第二LED端口相串联，所述第四LED的输入端与所述第二LED端口相串联；所述第二LED与所述第一LED相并联，所述第三LED与所述第四LED相并联，所述第四LED的输出端与所述第一LED和所述第二LED的并联电路相串联，所述第二LED的输出端与所述第三LED的输入端相串联；所述第一LED的输出端与所述接地端相连，所述第三LED的输出端与所述接地端相连。
本实用新型的进一步技术方案是：所述驱动模块包括第一LED端口、第二LED端口、第一LED、第二LED、第三LED、第四LED和电源端，所述电源端与所述第一LED的输入端相连，所述电源端与所述第三LED的输入端相连，所述第一LED的输出端与所述第一LED端口相串连，所述第二LED的输出端与所述第一LED端口相串连，所述第三LED的输出端与所述第二LED端口相串联，所述第四LED的输出端与所述第二LED端口相串联；所述第一LED与所述第二LED和第三LED的串联电路相并联，所述第三LED与所述第一LED和所述第四LED的串联电路相并联，所述第三LED的输出端与所述第二LED的输入端相串联。
本实用新型的进一步技术方案是：所述三态驱动器包括相互连接的第一P型金属氧化物半导体效应晶体管和第一N型金属氧化物半导体效应晶体管。通过控制两个晶体管的电路状态来控制LED端口电路情况。
本实用新型的进一步技术方案是：所述LED显示驱动电路还包括与所述第一P型金属氧化物半导体效应晶体管相并联的第二P型金属氧化物半导体效应晶体管。
本实用新型的进一步技术方案是：所述LED显示驱动电路还包括与所述第一P型金属氧化物半导体效应晶体管相串联的第一开关。
本实用新型的进一步技术方案是：所述LED显示驱动电路还包括与所述第二P型金属氧化物半导体效应晶体管相串联的第二开关。
本实用新型的进一步技术方案是：所述LED显示驱动电路还包括与所述第一N型金属氧化物半导体效应晶体管相并联的第二N型金属氧化物半导体效应晶体管。
本实用新型的进一步技术方案是：所述LED显示驱动电路还包括与所述第一N型金属氧化物半导体效应晶体管相串联的第一开关。
本实用新型的进一步技术方案是：所述LED显示驱动电路还包括与所述第二N型金属氧化物半导体效应晶体管相串联的第二开关。
本实用新型的有益效果是：将原本需要四个LED端口才能实现的驱动四盏LED灯的电路改成只需要两个，节约50%的I/O资源，这极大的降低了成本，同时，本实用新型提供的LED驱动显示电路在LED端口数量不变的情况下可以实现更多的功能。
附图说明
图1是现有技术中使用的阳极LED驱动电路。
图2是现有技术中使用的阴极LED驱动电路。
图3是本实用新型实施例提供的LED显示驱动电路。
图4是本实用新型实施例提供的阳极驱动模块。
图5是本实用新型实施例提供的阴极驱动模块。
图6是本实用新型实施例提供的阳极改进型LED显示驱动电路。
图7是本实用新型实施例提供的阴极改进型LED显示驱动电路。
附图标记：DP-P型金属氧化物半导体效应晶体管；LED<X>-驱动模块；DN-N型金属氧化物半导体效应晶体管; SW1-第一开关；SW2-第一副开关;D-LED发光二极管。
具体实施方式
图3示出了本具体实施例提供的LED显示驱动电路。从图3可以看到，所述LED显示驱动电路包括串联的电源端，三态驱动器、驱动模块以及接地端，所述三态驱动器具有输出高电平、输出低电平和输出高电阻三种状态。本具体实施例中三态驱动器由一个P型金属氧化物半导体效应晶体管和一个N型金属氧化物半导体效应晶体管串联组成，通过所述P型金属氧化物半导体效应晶体管和所述N型金属氧化物半导体效应晶体管的不同状态来控制LED端口的不同状态，从而达到控制驱动电路的目的。
图4是本实用新型实施例提供的阳极驱动模块。所述阳极驱动模块包括第一LED端口、第二LED端口、第一LED、第二LED、第三LED、第四LED和接地端，所述第一LED的输入端与所述第一LED端口相串连，所述第二LED的输入端与所述第一LED端口相串连，所述第三LED的输入端与所述第二LED端口相串联，所述第四LED的输入端与所述第二LED端口相串联；所述第二LED与所述第一LED相并联，所述第三LED与所述第四LED相并联，所述第四LED的输出端与所述第一LED和所述第二LED的并联电路相串联，所述第二LED的输出端与所述第三LED的输入端相串联；所述第一LED的输出端与所述接地端相连，所述第三LED的输出端与所述接地端相连。
在本具体实施例中，所述三态驱动器态驱动器包括相互连接的第一P型金属氧化物半导体效应晶体管和第一N型金属氧化物半导体效应晶体管。
通过将4部LED灯和两个金属氧化物半导体效应晶体管：第一LED、第二LED、第三LED、第四LED、1 个P型金属氧化物半导体效应晶体管和 1 个 N型金属氧化物半导体效应晶体管以所示连接方式进行组合，仅需要两个LED接口，即第一LED端口和第二LED端口两个输出接口配合地线或电源线就可以完成显示。这相对于图1和图2提供的传统LED显示驱动模块减少了两个LED输出端口，优势非常明显。
虽然根据本具体实施例中 LED显示驱动电路的连接方式，存在 第二LED和第四LED不能单独点亮的问题，即想要点亮第二LED时，第一LED必然点亮，想要点亮第四LED时，第三LED必然点亮。但是考虑到相当一部分现实中的物理量，如速度，温度等的应用是存在顺序的，更高的数位有效必然建立在低位已经有效的基础上。所以认为该驱动方式虽然有一定局限性，但是仍然可以满足很多应用。
为了解决上述LED显示驱动电路中四盏LED无法同时点亮的问题，可以使用分时操作的方法，利用 LED的余辉效应和人眼视觉暂留，可以达到“同时”点亮的目的。
本具体实施例中LED端口具有三种电路状态，分别是1态、0态和Z态，当P型金属氧化物半导体效应晶体管的电平为高，N型金属氧化物半导体效应晶体管的电平为低时，LED端口显示为Z态，当P型金属氧化物半导体效应晶体管的电平为低，N型金属氧化物半导体效应晶体管的电平也为低时，LED端口为1信号；当P型金属氧化物半导体效应晶体管的电平为高，N型金属氧化物半导体效应晶体管的电平也为高时，LED端口为0信号。
本具体实施例阳极驱动电路中LED的点亮情况与LED端口的关系如表一所示。
表一：阳极驱动电路中LED点亮情况与LED接口关系
| LED灯 | 第一LED端口 | 第二LED端口 |
| 1 | 1 | Z |
| 1+2 | 1 | 0 |
| 3 | Z | 1 |
| 3+4 | 0 | 1 |
当第一LED端口为1态，第二LED端口为Z态时，第一LED灯亮；
当第一LED端口为1态，第二LED端口为0态时，第一LED和第二LED灯同时亮；
当第一LED端口为Z态，第二LED端口为1态时，第三LED灯亮；
当第一LED端口为0态，第二LED端口为1态时，第三LED和第四LED灯同时亮。
当本LED显示驱动电路中使用的LED灯都完全相同时，同时点亮第一LED和第二LED对第一LED端口而言，
输出电流不变但是分配到每个 LED灯的电流减半，为了实现亮度一致，对LED显示阳极驱动电路进行改进，改性后的LED显示驱动电路如图6所示，增加 SW1 和 SW2 两个开关和一个第二P型金属氧化物半导体效应晶体管DP2使得输出能力在需要时能够增加。对于该改进型电路来说，LED端的Z态是NMOS关闭，此时无需P型金属氧化物半导体效应晶体管关闭，只要与该PMOS管串联的附加开关断开即可，其余。
可以很容易的将图4所示的阳极驱动模块转换成其等效的阴极驱动模块。图5是本实用新型实施例提供的阴极驱动模块。所述驱动模块包括第一LED端口、第二LED端口、第一LED、第二LED、第三LED、第四LED和电源端，所述电源端与所述第一LED的输入端相连，所述电源端与所述第三LED的输入端相连，所述第一LED的输出端与所述第一LED端口相串连，所述第二LED的输出端与所述第一LED端口相串连，所述第三LED的输出端与所述第二LED端口相串联，所述第四LED的输出端与所述第二LED端口相串联；所述第一LED与所述第二LED和第三LED的串联电路相并联，所述第三LED与所述第一LED和所述第四LED的串联电路相并联，所述第三LED的输出端与所述第二LED的输入端相串联。
根据相同的原理，本具体实施例阴极驱动电路中LED的点亮情况与LED接口的关系如表二所示：
表二：阴极驱动电路中LED点亮情况与LED接口关系
| LED灯 | 第一LED端口 | 第二LED端口 |
| 1 | 0 | Z |
| 1+2 | 0 | 1 |
| 3 | Z | 0 |
| 3+4 | 1 | 0 |
当第一LED端口为0态，第二LED端口为Z态时，第一LED灯亮；
当第一LED端口为0态，第二LED端口为1态时，第一LED和第三LED灯同时亮；
当第一LED端口为Z态，第二LED端口为0态时，第三LED灯亮；
当第一LED端口为1态，第二LED端口为0态时，第三LED和第四LED灯同时亮。
同样的，图6中的所述改进型LED显示阳极驱动电路也可以转化为等效的阴极驱动电路，改性后的LED显示阴极驱动电路如图7所示，增加 SW1 和 SW2 两个开关和一个N型金属氧化物半导体效应晶体管DN2使得输出能力在需要时能够增加。其他原理均与图6提供的改进型阳极驱动电路相同。
从本具体实施例可以看出本实用新型提供的LED显示驱动电路可以通过单面 PCB 完成布线。
本具体实施例的有益效果在于将原本需要四个LED端口才能实现的驱动四盏LED灯的电路改成只需要两个，节约50%的I/O资源，这极大的降低了成本，同时，本实用新型提供的LED驱动显示电路在LED端口数量不变的情况下可以实现更多的功能。
此外，需要注意的是，本实用新型具体实施例中使用了2个LED端口实现了驱动四盏LED灯，然而任何与本方案思路相似的使用其他数量的LED端口驱动其他数量的LED灯的方案也在本方案的保护范围以内。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种LED显示驱动电路，其特征在于：包括串联的电源端，三态驱动器、驱动模块以及接地端，所述三态驱动器具有输出高电平、输出低电平和输出高电阻三种状态。
2.根据权利要求1所述的LED显示驱动电路，其特征在于：所述驱动模块包括第一LED端口、第二LED端口、第一LED、第二LED、第三LED、第四LED和接地端，所述第一LED的输入端与所述第一LED端口相串连，所述第二LED的输入端与所述第一LED端口相串连，所述第三LED的输入端与所述第二LED端口相串联，所述第四LED的输入端与所述第二LED端口相串联；所述第二LED与所述第一LED相并联，所述第三LED与所述第四LED相并联，所述第四LED的输出端与所述第一LED和所述第二LED的并联电路相串联，所述第二LED的输出端与所述第三LED的输入端相串联；所述第一LED的输出端与所述接地端相连，所述第三LED的输出端与所述接地端相连。
3. 根据权利要求1所述的LED显示驱动电路，其特征在于：所述驱动模块包括第一LED端口、第二LED端口、第一LED、第二LED、第三LED、第四LED和电源端，所述电源端与所述第一LED的输入端相连，所述电源端与所述第三LED的输入端相连，所述第一LED的输出端与所述第一LED端口相串连，所述第二LED的输出端与所述第一LED端口相串连，所述第三LED的输出端与所述第二LED端口相串联，所述第四LED的输出端与所述第二LED端口相串联；所述第一LED与所述第二LED和第三LED的串联电路相并联，所述第三LED与所述第一LED和所述第四LED的串联电路相并联，所述第三LED的输出端与所述第二LED的输入端相串联。
4.根据权利要求1所述的LED显示驱动电路，其特征在于：所述三态驱动器包括相互连接的第一P型金属氧化物半导体效应晶体管和第一N型金属氧化物半导体效应晶体管。
5.根据权利要求4所述的LED显示驱动电路，其特征在于：所述LED显示驱动电路还包括与所述第一P型金属氧化物半导体效应晶体管相并联的第二P型金属氧化物半导体效应晶体管。
6.根据权利要求5所述的LED显示驱动电路，其特征在于：所述LED显示驱动电路还包括与所述第一P型金属氧化物半导体效应晶体管相串联的第一开关。
7.根据权利要求6所述的LED显示驱动电路，其特征在于：所述LED显示驱动电路还包括与所述第二P型金属氧化物半导体效应晶体管相串联的第二开关。
8.根据权利要求4所述的LED显示驱动电路，其特征在于：所述LED显示驱动电路还包括与所述第一N型金属氧化物半导体效应晶体管相并联的第二N型金属氧化物半导体效应晶体管。
9.根据权利要求8所述的LED显示驱动电路，其特征在于：所述LED显示驱动电路还包括与所述第一N型金属氧化物半导体效应晶体管相串联的第一开关。
10.根据权利要求9所述的LED显示驱动电路，其特征在于：所述LED显示驱动电路还包括与所述第二N型金属氧化物半导体效应晶体管相串联的第二开关。
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|---|---|---|---|---|
| CN105578663A (zh) * | 2016-03-01 | 2016-05-11 | 深圳市富满电子集团股份有限公司 | 一种led显示驱动电路 |
| CN112969264A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-15 | 深圳市美矽微半导体有限公司 | 一种rgb三色灯控制电路及其控制方法 |
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- 2016-03-01 CN CN201620157588.6U patent/CN205610970U/zh active Active
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