JP7514397B2

JP7514397B2 - 自己適応調節可能な３チャネルカラーランプｌｅｄ定電流駆動回路及び方法

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Publication number: JP7514397B2
Application number: JP2023528752A
Authority: JP
Inventors: ▲劉▼珍利; 周盛; 丁▲東▼民; 蔡▲鵬▼▲飛▼
Original assignee: 華潤微集成電路（無錫）有限公司
Priority date: 2021-05-07
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2024-07-10
Anticipated expiration: 2041-12-15
Also published as: US20240121870A1; CN113271702B; CN113271702A; WO2022233139A1; EP4243573A4; EP4243573A1; US12289813B2; JP2023549404A

Description

（関連出願の相互参照）
本願は２０２１年５月７日に中国特許庁に出願された中国特許出願番号が２０２１１０４９５１２６．０、発明の名称が「自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路及び方法」である中国特許出願の優先権を主張するものであり、全ての内容は参照により本願に組み込まれる。

本発明は集積回路設計分野に関する。より具体的には、自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路及び方法に関する。

通常のＬＥＤ定電流駆動回路のブロック図を図１に示す。３チャネルのカラーランプＬＥＤ定電流は独立しており、定電流は基準電流によって生成され、各チャネルの定電流源の大きさはＩＬＥＤに固定されるため、調節、制御することができない。単独のレッドランプ又はグリーンランプ又はブルーランプが点灯するとき、３チャネルカラーランプ全体が１つのＩＬＥＤ電流を出力し、光度は最も暗いものになる。レッドランプ、グリーンランプ及びブルーランプのうち２つのランプが点灯するとき、３チャネルカラーランプ全体が２つのＩＬＥＤ電流を出力し、光度は中等度になる。レッドランプ、グリーンランプ、及びブルーランプの３つのランプが全点灯するとき、３チャネルカラーランプ全体が３つのＩＬＥＤ電流を出力し、光度は最も高くなる。このため、このような独立する定電流駆動の３チャネルカラーランプは、３チャネルが互いに独立していることで、異なる混色における３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流の総和の大きさが異なるものになってしまい、光度差が大きくなるため、直接混色すると混色が連続しなくなってしまう。また、アルゴリズムによって３チャネルのＰＷＭデューティ比を調整することで混色光の連続出力を調整する場合も、ランプビーズの最終的な混色が２５６×２５６×２５６＝１６７７７２１６種の色を達成できないという課題が生じる。

これに鑑みて、本発明は自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路を提供し、
デコーダ、２相非重複回路及びＬＥＤ定電流駆動回路を含む。

前記デコーダは、第一入力信号に基づいて点灯するチャネル数を判断し、第一スイッチ制御信号及び第二スイッチ制御信号を生成するのに用いられる。

前記２相非重複回路は、前記第一スイッチ制御信号を第一２相非重複信号及び第二２相非重複信号に変調し、前記第二スイッチ制御信号を第三２相非重複信号及び第四２相非重複信号に変調するのに用いられる。

前記ＬＥＤ定電流駆動回路は、第二入力信号に基づいて、ＬＥＤのスイッチを制御し、前記第一２相非重複信号、前記第二２相非重複信号、前記第三２相非重複信号及び前記第四２相非重複信号に基づいて電流を出力して、ＬＥＤの明暗を制御するのに用いられる。

１つの具体的な実施形態において、前記デコーダは、
デコード回路、第一オアゲート及び出力回路を含む。

前記デコード回路の入力端子は前記第一入力信号を受信し、出力端子は第一オアゲートの入力端子に接続される。

前記第一オアゲートの出力端子は第一スイッチ制御信号を出力する。

前記出力回路の入力端子は第一オアゲートの入力端子に接続され、出力端子は前記第二スイッチ制御信号を出力する。

１つの具体的な実施形態において、前記デコード回路は、第一デコード回路、第二デコード回路及び第三デコード回路を含む。

前記第一デコード回路は、第一ノットゲート、第二ノットゲート、第三ノットゲート、第四ノットゲート、第五ノットゲート、第六ノットゲート、第七ノットゲート、第八ノットゲート、第一ナンドゲート、第二ナンドゲート及び第一ノアゲートを含む。

前記第一ノットゲートの入力端子は前記第一入力信号を受信し、出力端子は第一ナンドゲートの入力端子に接続される。

前記第二ノットゲートの入力端子は前記第一入力信号を受信し、出力端子は第一ナンドゲートの入力端子に接続される。

前記第三ノットゲートの入力端子は前記第一入力信号を受信し、出力端子は第一ナンドゲートの入力端子に接続される。

前記第四ノットゲートの入力端子は前記第一入力信号を受信し、出力端子は第一ナンドゲートの入力端子に接続される。

前記第五ノットゲートの入力端子は前記第一入力信号を受信し、出力端子は第二ナンドゲートの入力端子に接続される。

前記第六ノットゲートの入力端子は前記第一入力信号を受信し、出力端子は第二ナンドゲートの入力端子に接続される。

前記第七ノットゲートの入力端子は前記第一入力信号を受信し、出力端子は第二ナンドゲートの入力端子に接続される。

前記第八ノットゲートの入力端子は前記第一入力信号を受信し、出力端子は第二ナンドゲートの入力端子に接続される。

前記第一ナンドゲートの出力端子は第一ノアゲートの第一入力端子に接続され、前記第二ナンドゲートの出力端子は第一ノアゲートの第二入力端子に接続される。

前記第一ノアゲートの出力端子は第一オアゲートの第一入力端子に接続される。

１つの具体的な実施形態において、前記出力回路は、第一アンドゲート、第二アンドゲート、第三アンドゲート及び第二オアゲートを含む。

前記第一アンドゲートの第一入力端子は前記第一オアゲートの第一入力端子に接続され、前記第一アンドゲートの第二入力端子は前記第一オアゲートの第二入力端子に接続され、前記第一アンドゲートの出力端子は前記第二オアゲートの第一入力端子に接続される。

前記第二アンドゲートの第一入力端子は前記第一オアゲートの第一入力端子に接続され、前記第二アンドゲートの第二入力端子は前記第一オアゲートの第三入力端子に接続され、前記第二アンドゲートの出力端子は前記第二オアゲートの第二入力端子に接続される。

前記第三アンドゲートの第一入力端子は前記第一オアゲートの第二入力端子に接続され、前記第三アンドゲートの第二入力端子は前記第一オアゲートの第三入力端子に接続され、前記第三アンドゲートの出力端子は前記第二オアゲートの第三入力端子に接続される。

第二オアゲートの出力端子は第二スイッチ制御信号を出力する。

１つの具体的な実施形態において、前記２相非重複回路は、第一変調回路及び第二変調回路を含む。

前記第一変調回路は、第九ノットゲート、第二ノアゲート及び第三ノアゲートを含む。

前記第二ノアゲートの第一入力端子は第一スイッチ制御信号を受信し、第二入力端子は第三ノアゲートの出力端子に接続され、前記第二ノアゲートの出力端子は前記第一２相非重複信号を出力する。

前記第九ノットゲートの入力端子は第一スイッチ制御信号を受信し、出力端子は第三ノアゲートの第二入力端子に接続される。

前記第三ノアゲートの第一入力端子は第二ノアゲートの出力端子に接続され、前記第三ノアゲートの出力端子は前記第二２相非重複信号を出力する。

１つの具体的な実施形態において、前記ＬＥＤ定電流駆動回路は、スナバスイッチ回路、駆動回路及び第一ＭＯＳトランジスタを含む。

前記スナバスイッチ回路は前記第二入力信号を受信して、ＬＥＤがオンする又はオフする速度を調節するのに用いられる。

前記駆動回路は第一２相非重複信号、第二２相非重複信号、第三２相非重複信号及び第四２相非重複信号に基づいてＬＥＤの明暗程度を制御するのに用いられる。

前記第一ＭＯＳトランジスタはＬＥＤがオンするか否かを制御する電流を出力するのに用いられる。

１つの具体的な実施形態において、前記駆動回路は、
第一電流源、第二電流源、第二ＭＯＳトランジスタ、第三ＭＯＳトランジスタ、第四ＭＯＳトランジスタ、演算増幅器及び電流ミラーを含む。

前記第一電流源の第一端子は電源に接続され、第二端子は前記第二ＭＯＳトランジスタのドレインに接続される。

前記第二電流源の第一端子は電源に接続され、第二端子は前記第三ＭＯＳトランジスタのドレインに接続される。

前記第三ＭＯＳトランジスタ及び前記第四ＭＯＳトランジスタはカスコード定電流源を構成する。

前記第三ＭＯＳトランジスタのゲートは第二ＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、前記第三ＭＯＳトランジスタのソースは第四ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、かつ、演算増幅器の非反転端子に接続される。

演算増幅器の出力端子は第一ＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、かつ、第八ＭＯＳトランジスタのドレイン及び第九ＭＯＳトランジスタのドレインに接続される。

前記電流ミラーの第一端子は第四ＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、第二端子は前記第一ＭＯＳトランジスタのソースに接続される。

１つの具体的な実施形態において、前記電流ミラーは、
第一スイッチ、第二スイッチ、第三スイッチ、第四スイッチ、第五ＭＯＳトランジスタ、第六ＭＯＳトランジスタ及び第七ＭＯＳトランジスタを含む。

前記第一２相非重複信号は第一スイッチのオンオフを制御し、第二２相非重複信号は第二スイッチのオンオフを制御し、第三２相非重複信号は第三スイッチのオンオフを制御し、第四２相非重複信号は第四スイッチのオンオフを制御する。

前記第五ＭＯＳトランジスタのゲートは第一スイッチを介して第四ＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、第五ＭＯＳトランジスタのゲートは第二スイッチを介して接地され、ソースは接地され、ドレインは第一ＭＯＳトランジスタのソースに接続される。

前記第六ＭＯＳトランジスタのゲートは第三ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、ソースは接地され、ドレインは第一ＭＯＳトランジスタのソースに接続される。

前記第七ＭＯＳトランジスタのゲートは第三スイッチを介して第四ＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、第七ＭＯＳトランジスタのゲートは第四スイッチを介して接地され、ソースは接地され、ドレインは第一ＭＯＳトランジスタのソースに接続される。

１つの具体的な実施形態において、前記スナバスイッチは、
遅延モジュール、第十ノットゲート、第八ＭＯＳトランジスタ及び第九ＭＯＳトランジスタを含む。

前記遅延モジュールは前記第二入力信号を受信し、前記第十ノットゲートの入力端子に接続される。

前記第八ＭＯＳトランジスタのソースは電源に接続され、ゲートは前記第十ノットゲートの出力端子に接続され、ドレインは第九ＭＯＳトランジスタのドレインに接続される。

前記第九ＭＯＳトランジスタのソースは接地され、ゲートは前記第二入力信号を受信する。

１つの具体的な実施形態において、前記第五ＭＯＳトランジスタと第四ＭＯＳトランジスタの幅長比は１：１である。

前記第六ＭＯＳトランジスタと第四ＭＯＳトランジスタの幅長比は２：１である。

前記第七ＭＯＳトランジスタと第四ＭＯＳトランジスタの幅長比は３：１である。

本発明は３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動の方法を更に提供し、以下のことを含む。

前記入力信号のコードパターンに基づいて点灯する３チャネルカラーランプＬＥＤのチャネル数を判断する。

点灯したチャネル数が０であると判断した場合、ＬＥＤ定電流駆動回路に予め設定された電流値を定電流として出力させる。点灯したチャネル数がＮであると判断した場合、各点灯チャネルのＬＥＤ定電流の大きさを１／Ｎに調節することによって、３つのチャネルにおけるＬＥＤ定電流の総和を一定にし、３≧Ｎ≧１である。

本発明の有益な効果は以下の通りである。

本発明が提供する新型の自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路は、３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流の総和が変わらないように制御することによって、均一な混色を実現することができ、また、本発明の回路は簡単で、柔軟かつ信頼できるものである。

図１は一般的なカラーランプＬＥＤ定電流駆動構造の模式図である。図２は本発明の１つの実施形態に基づく自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路のアーキテクチャ図である。図３は本発明の１つの実施形態に基づくデコーダの模式図である。図４は本発明の１つの実施形態に基づく２相非重複回路の模式図である。図５は本発明の１つの実施形態に基づく定電流駆動回路の模式図である。

本発明の実施形態における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下、実施形態の説明に必要な図面について簡単に紹介する。以下に説明する図面は本発明の一部の実施形態における図面にすぎず、当業者であれば、創造的な労力を要さないことを前提に、これらの図面に基づいて他の図面も得ることができることは明らかである。
本発明の技術的解決手段及び利点をよりわかりやすくするために、以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について更に詳細に説明する。

図２に示すように、自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路は、
デコーダ１０、２相非重複回路２０及びＬＥＤ定電流駆動回路３０を含む。

デコーダ１０は、第一入力信号に基づいて点灯するチャネル数を判断し、第一スイッチ制御信号ＬＥＤ＿Ｓ１及び第二スイッチ制御信号ＬＥＤ＿Ｓ２を生成するのに用いられる。

２相非重複回路は、第一スイッチ制御信号ＬＥＤ＿Ｓ１を第一２相非重複信号Ｃｔｒ＿Ｓ１及び第二２相非重複信号Ｃｔｒ＿Ｓ１Ｂに変調し、第二スイッチ制御信号ＬＥＤ＿Ｓ２を第三２相非重複信号Ｃｔｒ＿Ｓ２及び第四２相非重複信号Ｃｔｒ＿Ｓ２Ｂに変調して、各チャネルのＬＥＤ定電流源を制御し、スイッチの重複を回避するのに用いられる。

ＬＥＤ定電流駆動回路は、第二入力信号に基づいて、ＬＥＤのスイッチを制御し、第一２相非重複信号Ｃｔｒ＿Ｓ１、第二２相非重複信号Ｃｔｒ＿Ｓ１Ｂ、第三２相非重複信号Ｃｔｒ＿Ｓ２及び第四２相非重複信号Ｃｔｒ＿Ｓ２Ｂに基づいて電流を出力して、ＬＥＤの明暗を制御するのに用いられる。

図３に示すように、第一入力信号は３つのＩＬＥＤチャネルにおける制御コードのＬＥＤ１制御コード、ＬＥＤ２制御コード及びＬＥＤ３制御コードである。単一チャネルのＬＥＤ制御コード（８ビット）＝０のとき、対応するチャネルのＬＥＤは点灯せず、単一チャネルのＬＥＤ制御コードが０と等しくないとき、対応するチャネルのＬＥＤは点灯する。デコーダは第一入力信号のコードパターンに基づいて点灯するチャネル数Ｎ（３≧Ｎ≧１）を判断し、相応のスイッチ制御信号を出力する。

デコーダは、
デコード回路、第一オアゲート及び出力回路を含む。

デコード回路の入力端子は第一入力信号を受信し、出力端子は第一オアゲートの入力端子に接続される。

第一オアゲートの出力端子は第一スイッチ制御信号を出力する。

出力回路の入力端子は第一オアゲートの入力端子に接続され、出力端子は第二スイッチ制御信号を出力する。

１つの具体的な例示において、デコード回路は、
第一デコード回路、第二デコード回路及び第三デコード回路を含む。

第一デコード回路は、第一ノットゲート、第二ノットゲート、第三ノットゲート、第四ノットゲート、第五ノットゲート、第六ノットゲート、第七ノットゲート、第八ノットゲート、第一ナンドゲート、第二ナンドゲート及び第一ノアゲートを含む。

第一ノットゲートの入力端子は第一入力信号を受信し、出力端子は第一ナンドゲートの入力端子に接続される。

第二ノットゲートの入力端子は第一入力信号を受信し、出力端子は第一ナンドゲートの入力端子に接続される。

第三ノットゲートの入力端子は第一入力信号を受信し、出力端子は第一ナンドゲートの入力端子に接続される。

第四ノットゲートの入力端子は第一入力信号を受信し、出力端子は第一ナンドゲートの入力端子に接続される。

第五ノットゲートの入力端子は第一入力信号を受信し、出力端子は第二ナンドゲートの入力端子に接続される。

第六ノットゲートの入力端子は第一入力信号を受信し、出力端子は第二ナンドゲートの入力端子に接続される。

第七ノットゲートの入力端子は第一入力信号を受信し、出力端子は第二ナンドゲートの入力端子に接続される。

第八ノットゲートの入力端子は第一入力信号を受信し、出力端子は第二ナンドゲートの入力端子に接続される。

第一ナンドゲートの出力端子は第一ノアゲートの第一入力端子に接続され、第二ナンドゲートの出力端子は第一ノアゲートの第二入力端子に接続される。

第一ノアゲートの出力端子は第一オアゲートの第一入力端子に接続される。

説明すべき点として、本実施形態が提供する第一デコード回路と第二デコード回路、第三デコード回路の原理及び動作プロセスは類似しており、相関する部分は上述の説明を参照することができるため、ここでは説明を繰り返さない。

第一オアゲートの出力端子は第一スイッチ制御信号ＬＥＤ＿Ｓ１を出力する。

出力回路の入力端子は第一オアゲートの入力端子に接続され、出力回路の出力端子は第二スイッチ制御信号ＬＥＤ＿Ｓ２を出力する。

１つの具体的な例示において、出力回路は、第一アンドゲート、第二アンドゲート、第三アンドゲート及び第二オアゲートを含む。

第一アンドゲートの第一入力端子は第一オアゲートの第一入力端子に接続され、第一アンドゲートの第二入力端子は第一オアゲートの第二入力端子に接続され、第一アンドゲートの出力端子は第二オアゲートの第一入力端子に接続される。

第二アンドゲートの第一入力端子は第一オアゲートの第一入力端子に接続され、第二アンドゲートの第二入力端子は第一オアゲートの第三入力端子に接続され、第二アンドゲートの出力端子は第二オアゲートの第二入力端子に接続される。

第三アンドゲートの第一入力端子は第一オアゲートの第二入力端子に接続され、第三アンドゲートの第二入力端子は第一オアゲートの第三入力端子に接続され、第三アンドゲートの出力端子は第二オアゲートの第三入力端子に接続される。

第二オアゲートの出力端子は第二スイッチ制御信号ＬＥＤ＿Ｓ２を出力する。

図４に示すように、２相非重複回路は、第一変調回路及び第二変調回路を含む。

第一変調回路は、第九ノットゲート、第二ノアゲート及び第三ノアゲートを含む。

第二ノアゲートの第一入力端子は第一スイッチ制御信号ＬＥＤ＿Ｓ１を受信し、第二入力端子は第三ノアゲートの出力端子に接続され、第二ノアゲートの出力端子は第一２相非重複信号Ｃｔｒ＿Ｓ１を出力する。

第九ノットゲートの入力端子は第一スイッチ制御信号ＬＥＤ＿Ｓ１を受信し、出力端子は第三ノアゲートの第二入力端子に接続される。

第三ノアゲートの第一入力端子は第二ノアゲートの出力端子に接続され、第三ノアゲートの出力端子は第二２相非重複信号Ｃｔｒ＿Ｓ１Ｂを出力する。

説明すべき点として、本実施形態が提供する第一変調回路と第二変調回路の原理及び動作プロセスは類似しており、相関する部分は上述の説明を参照することができるため、ここでは説明を繰り返さない。

図５に示すように、ＬＥＤ定電流駆動回路は、スナバスイッチ回路、駆動回路及び第一ＭＯＳトランジスタＭ０を含む。

第一ＭＯＳトランジスタＭ０はＬＥＤがオンするか否かを制御する電流を出力するのに用いられる。

スナバスイッチ回路は第二入力信号ＰＷＭ（例えば、図２のＰＷＭ－ＬＥＤ１、ＰＷＭ－ＬＥＤ２、ＰＷＭ－ＬＥＤ３）を受信して、ＬＥＤがオンする又はオフする速度を調節するのに用いられる。

駆動回路は第一２相非重複信号Ｃｔｒ＿Ｓ１、第二２相非重複信号Ｃｔｒ＿Ｓ１Ｂ、第三２相非重複信号Ｃｔｒ＿Ｓ２及び第四２相非重複信号Ｃｔｒ＿Ｓ２Ｂに基づいてＬＥＤの明暗程度を制御するのに用いられる。

１つの具体的な実施形態において、スナバスイッチは、
遅延モジュール、第十ノットゲート、第八ＭＯＳトランジスタＰ６及び第九ＭＯＳトランジスタＮ６を含む。

遅延モジュールは第二入力信号ＰＷＭを受信し、第十ノットゲートの入力端子に接続される。

第八ＭＯＳトランジスタＰ６のソースは電源に接続され、ゲートは第十ノットゲートの出力端子に接続され、ドレインは第九ＭＯＳトランジスタＮ６のドレインに接続される。

第九ＭＯＳトランジスタＮ６のソースは接地され、ゲートは第二入力信号ＰＷＭを受信する。

いくつかの選択可能な方法において、遅延モジュールＩ１は偶数個のインバータチェーンで構築される遅延回路である。

上述のスナバスイッチはスイッチ速度を低下させるのに有利であり、ＬＥＤのスイッチ過程における給電電源への自己干渉結合を低減する。

１つの具体的な実施形態において、駆動回路は、
第一電流源Ｉｂｉａｓ、第二電流源Ｉｒｅｆ、第二ＭＯＳトランジスタＮ０、第三ＭＯＳトランジスタＮ１、第四ＭＯＳトランジスタＮ２、演算増幅器Ｕ０及び電流ミラーを含む。

第一電流源Ｉｂｉａｓの第一端子は電源に接続され、第二端子は第二ＭＯＳトランジスタＮ０のドレインに接続される。

第二電流源Ｉｒｅｆの第一端子は電源に接続され、第二端子は第三ＭＯＳトランジスタＮ１のドレインに接続される。

第三ＭＯＳトランジスタＮ１及び第四ＭＯＳトランジスタＮ２はカスコード定電流源を構成する。

第三ＭＯＳトランジスタＮ１のゲートは第二ＭＯＳトランジスタＮ０のゲートに接続され、第三ＭＯＳトランジスタＮ１のソースは第四ＭＯＳトランジスタＮ２のドレインに接続され、かつ、演算増幅器Ｕ０の非反転端子に接続される。

演算増幅器Ｕ０の出力端子は第一ＭＯＳトランジスタＭ０のゲートに接続され、第八ＭＯＳトランジスタＰ６のドレイン及び第九ＭＯＳトランジスタＮ６のドレインに接続される。

電流ミラーの第一端子は第四ＭＯＳトランジスタＮ２のゲートに接続され、第二端子は第一ＭＯＳトランジスタＭ０のソースに接続される。

電流ミラーは、
第一スイッチＳＷ１、第二スイッチＳＷ１Ｂ、第三スイッチＳＷ２、第四スイッチＳＷ２Ｂ、第五ＭＯＳトランジスタＮ３、第六ＭＯＳトランジスタＮ４及び第七ＭＯＳトランジスタＮ５を含む。

第一２相非重複信号Ｃｔｒ＿Ｓ１は第一スイッチＳＷ１のオンオフを制御し、第二２相非重複信号Ｃｔｒ＿Ｓ１Ｂは第二スイッチＳＷ１Ｂのオンオフを制御し、第三２相非重複信号Ｃｔｒ＿Ｓ２は第三スイッチＳＷ２のオンオフを制御し、第四２相非重複信号Ｃｔｒ＿Ｓ２Ｂは第四スイッチＳＷ２Ｂのオンオフを制御する。

第五ＭＯＳトランジスタＮ３のゲートは第一スイッチＳＷ１を介して第四ＭＯＳトランジスタＮ２のゲートに接続され、第五ＭＯＳトランジスタＮ３のゲートは第二スイッチＳＷ１Ｂを介して接地され、ソースは接地され、ドレインは第一ＭＯＳトランジスタＭ０のソースに接続される。

第六ＭＯＳトランジスタＮ４のゲートは第三ＭＯＳトランジスタＮ１のドレインに接続され、ソースは接地され、ドレインは第一ＭＯＳトランジスタＭ０のソースに接続される。

第七ＭＯＳトランジスタＮ５のゲートは第三スイッチＳＷ２を介して第四ＭＯＳトランジスタＮ２のゲートに接続され、第七ＭＯＳトランジスタＮ５のゲートは第四スイッチＳＷ２Ｂを介して接地され、ソースは接地され、ドレインは第一ＭＯＳトランジスタＭ０のソースに接続される。

１つの具体的な例示において、第五ＭＯＳトランジスタＮ３と第四ＭＯＳトランジスタＮ２の幅長比は１：１である。

第六ＭＯＳトランジスタＮ４と第四ＭＯＳトランジスタＮ２の幅長比は２：１である。

第七ＭＯＳトランジスタＮ５と第四ＭＯＳトランジスタＮ２の幅長比は３：１である。

本発明が提供する新型の自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路は、３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流の総和が変わらないように制御することによって、連続的な混色を実現することができ、また、該回路は簡単で、柔軟かつ信頼できるものである。

図２に示すように、各ＩＬＥＤは１つのＬＥＤ定電流駆動回路に対応する。３つのＬＥＤ定電流駆動回路の動作原理及び動作プロセスは類似しており、相関する部分は上述の説明を参照することができるため、ここでは説明を繰り返さない。

１つの具体的な実施形態において、３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動の方法は、以下のことを含む。

第一入力信号のコードパターンに基づいて点灯する３チャネルカラーランプＬＥＤのチャネル数を判断する。

点灯したチャネル数が０であると判断した場合、ＰＷＭ変調信号によってＬＥＤ定電流駆動回路の定電流経路をオフする。

点灯したチャネル数がＮであると判断した場合、各点灯チャネルのＬＥＤ定電流の大きさを１／Ｎに調節することによって、３つのチャネルにおけるＬＥＤ定電流の総和を一定にし、３≧Ｎ≧１である。

より具体的には、点灯したチャネル数Ｎ＝０であるとき、ＰＷＭ変調信号によって第一ＭＯＳトランジスタＭ０をオフする。ＬＥＤ定電流ＩＬＥＤは１つの固定値である。一般的には１ｍＡ～６０ｍＡの間であり、ユーザのニーズに基づいて調整することができる。

点灯したチャネル数Ｎ＝１であるとき、Ｃｔｒ＿Ｓ１及びＣｔｒ＿Ｓ２は高レベルであり、Ｃｔｒ＿Ｓ１Ｂ及びＣｔｒ＿Ｓ２Ｂは低レベルであり、Ｎ３及びＮ５定電流源はオンされる。単一チャネルの第一ＭＯＳトランジスタＭ０ソース端子に流入する電流は６×Ｉｒｅｆである。３つのチャネルのうち１つのチャネルの第一ＭＯＳトランジスタＭ０のみオンされ、残りの２つはオフされる。３つのチャネルの総電流は６×Ｉｒｅｆである。

点灯したチャネル数Ｎ＝２であるとき、Ｃｔｒ＿Ｓ１及びＣｔｒ＿Ｓ２Ｂは高レベルであり、Ｃｔｒ＿Ｓ１及びＣｔｒ＿Ｓ２は低レベルであり、Ｎ３はオンされ、Ｎ５はオフされる。単一チャネルの第一ＭＯＳトランジスタＭ０ソース端子に流入する電流は３×Ｉｒｅｆである。３つのチャネルのうち２つのチャネルの第一ＭＯＳトランジスタＭ０がオンされ、残りの１つはオフされる。３つのチャネルの総電流は３×Ｉｒｅｆ×２＝６×Ｉｒｅｆである。

点灯したチャネル数Ｎ＝３であるとき、Ｃｔｒ＿Ｓ１及びＣｔｒ＿Ｓ２はいずれも低レベルであり、Ｃｔｒ＿Ｓ１Ｂ及びＣｔｒ＿Ｓ２Ｂはいずれも高レベルであり、Ｎ３定電流源及びＮ５定電流源はいずれもオフされる。単一チャネルの第一ＭＯＳトランジスタＭ０のソース端子に流入する電流は２×Ｉｒｅｆである。３つのチャネルの第一ＭＯＳトランジスタＭ０はいずれもオンされる。３つのチャネルの総電流は２×Ｉｒｅｆ×３＝６×Ｉｒｅｆである。

１つの具体的な例示において、第一スイッチ、第二スイッチ、第三スイッチ及び第四スイッチはＣＭＯＳスイッチであってよく、受信信号が高レベルであるときは閉路され、低レベルであるときはオフされる。ここでは限定を行わず、スイッチを制御することによって３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流の総和が同じものになるという要求が満たされていればよい。

本発明が提供する自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動方法は、点灯するチャネル数Ｎの値がいくつであっても、ＬＥＤがオンされる場合は、全てのチャネルの総電流がいずれも相等のものになる。該方法は簡単で、柔軟かつ信頼できるものであり、また、ＬＥＤ混色が連続的なものになる。

本発明における上述の実施形態は本発明を明確に説明するための例にすぎず、本発明の実施形態を限定するものでないことは明らかである。当業者であれば、上述の説明に基づいて他の異なる形式に変化させる又は変更することもでき、ここでは全ての実施形態を列挙することはできないが、本発明の技術的解決手段によって引き出される明らかな変化又は変更は依然として本発明の保護範囲内に含まれる。

Claims

自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路であって、
デコーダ、２相非重複回路及びＬＥＤ定電流駆動回路を含み、
前記デコーダは、第一入力信号に基づいて点灯するチャネル数を判断し、第一スイッチ制御信号及び第二スイッチ制御信号を生成するのに用いられ、
前記２相非重複回路は、前記第一スイッチ制御信号を第一２相非重複信号及び第二２相非重複信号に変調し、前記第二スイッチ制御信号を第三２相非重複信号及び第四２相非重複信号に変調するのに用いられ、
前記ＬＥＤ定電流駆動回路は、第二入力信号に基づいて、ＬＥＤのスイッチを制御し、前記第一２相非重複信号、前記第二２相非重複信号、前記第三２相非重複信号及び前記第四２相非重複信号に基づいて電流を出力して、ＬＥＤの明暗を制御するのに用いられることを特徴とする自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路。
前記第一入力信号はＬＥＤチャネルの制御コードであり、
制御コード＝０であるとき、対応するチャネルのＬＥＤは点灯せず、制御コードが０と等しくないとき、対応するチャネルのＬＥＤは点灯することを特徴とする請求項１に記載の自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路。
前記デコーダは、デコード回路、第一オアゲート及び出力回路を含み、
前記デコード回路の入力端子は前記第一入力信号を受信し、出力端子は前記第一オアゲートの入力端子に接続され、
前記第一オアゲートの出力端子は前記第一スイッチ制御信号を出力し、
前記出力回路の入力端子は前記第一オアゲートの入力端子に接続され、出力端子は前記第二スイッチ制御信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路。
前記デコード回路は、第一デコード回路、第二デコード回路及び第三デコード回路を含み、
前記第一デコード回路は、第一ノットゲート、第二ノットゲート、第三ノットゲート、第四ノットゲート、第五ノットゲート、第六ノットゲート、第七ノットゲート、第八ノットゲート、第一ナンドゲート、第二ナンドゲート及び第一ノアゲートを含み、
前記第一ノットゲートの入力端子は前記第一入力信号を受信し、出力端子は前記第一ナンドゲートの入力端子に接続され、
前記第二ノットゲートの入力端子は前記第一入力信号を受信し、出力端子は前記第一ナンドゲートの入力端子に接続され、
前記第三ノットゲートの入力端子は前記第一入力信号を受信し、出力端子は前記第一ナンドゲートの入力端子に接続され、
前記第四ノットゲートの入力端子は前記第一入力信号を受信し、出力端子は前記第一ナンドゲートの入力端子に接続され、
前記第五ノットゲートの入力端子は前記第一入力信号を受信し、出力端子は前記第二ナンドゲートの入力端子に接続され、
前記第六ノットゲートの入力端子は前記第一入力信号を受信し、出力端子は前記第二ナンドゲートの入力端子に接続され、
前記第七ノットゲートの入力端子は前記第一入力信号を受信し、出力端子は前記第二ナンドゲートの入力端子に接続され、
前記第八ノットゲートの入力端子は前記第一入力信号を受信し、出力端子は前記第二ナンドゲートの入力端子に接続され、
前記第一ナンドゲートの出力端子は前記第一ノアゲートの第一入力端子に接続され、前記第二ナンドゲートの出力端子は前記第一ノアゲートの第二入力端子に接続され、
前記第一ノアゲートの出力端子は前記第一オアゲートの第一入力端子に接続されることを特徴とする請求項３に記載の自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路。
前記第二デコード回路及び前記第三デコード回路の構造は前記第一デコード回路と同じであることを特徴とする請求項４に記載の自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路。
前記出力回路は、第一アンドゲート、第二アンドゲート、第三アンドゲート及び第二オアゲートを含み、
前記第一アンドゲートの第一入力端子は前記第一オアゲートの第一入力端子に接続され、前記第一アンドゲートの第二入力端子は前記第一オアゲートの第二入力端子に接続され、前記第一アンドゲートの出力端子は前記第二オアゲートの第一入力端子に接続され、
前記第二アンドゲートの第一入力端子は前記第一オアゲートの第一入力端子に接続され、前記第二アンドゲートの第二入力端子は前記第一オアゲートの第三入力端子に接続され、前記第二アンドゲートの出力端子は前記第二オアゲートの第二入力端子に接続され、
前記第三アンドゲートの第一入力端子は前記第一オアゲートの第二入力端子に接続され、前記第三アンドゲートの第二入力端子は前記第一オアゲートの第三入力端子に接続され、前記第三アンドゲートの出力端子は前記第二オアゲートの第三入力端子に接続され、
前記第二オアゲートの出力端子は前記第二スイッチ制御信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路。
前記２相非重複回路は、第一変調回路及び第二変調回路を含み、
前記第一変調回路は、第九ノットゲート、第二ノアゲート及び第三ノアゲートを含み、
前記第二ノアゲートの第一入力端子は前記第一スイッチ制御信号を受信し、第二入力端子は前記第三ノアゲートの出力端子に接続され、前記第二ノアゲートの出力端子は前記第一２相非重複信号を出力し、
前記第九ノットゲートの入力端子は前記第一スイッチ制御信号を受信し、出力端子は前記第三ノアゲートの第二入力端子に接続され、
前記第三ノアゲートの第一入力端子は前記第二ノアゲートの出力端子に接続され、前記第三ノアゲートの出力端子は前記第二２相非重複信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路。
前記第一変調回路及び前記第二変調回路の構造は同じであることを特徴とする請求項７に記載の自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路。
前記ＬＥＤ定電流駆動回路は、スナバスイッチ回路、駆動回路及び第一ＭＯＳトランジスタを含み、
前記スナバスイッチ回路は前記第二入力信号を受信して、ＬＥＤがオンする又はオフする速度を調節するのに用いられ、
前記駆動回路は前記第一２相非重複信号、前記第二２相非重複信号、前記第三２相非重複信号及び前記第四２相非重複信号に基づいてＬＥＤの明暗程度を制御するのに用いられ、
前記第一ＭＯＳトランジスタはＬＥＤがオンするか否かを制御する電流を出力するのに用いられることを特徴とする請求項１に記載の自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路。
前記駆動回路は、第一電流源、第二電流源、第二ＭＯＳトランジスタ、第三ＭＯＳトランジスタ、第四ＭＯＳトランジスタ、演算増幅器及び電流ミラーを含み、
前記第一電流源の第一端子は電源に接続され、第二端子は前記第二ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、
前記第二電流源の第一端子は電源に接続され、第二端子は前記第三ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、
前記第三ＭＯＳトランジスタ及び前記第四ＭＯＳトランジスタはカスコード定電流源を構成し、
前記第三ＭＯＳトランジスタのゲートは前記第二ＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、前記第三ＭＯＳトランジスタのソースは前記第四ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、かつ、前記演算増幅器の非反転端子に接続され、
前記演算増幅器の出力端子は前記第一ＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、かつ、第八ＭＯＳトランジスタのドレイン及び第九ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、
前記電流ミラーの第一端子は前記第四ＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、第二端子は前記第一ＭＯＳトランジスタのソースに接続されることを特徴とする請求項９に記載の自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路。
前記電流ミラーは、第一スイッチ、第二スイッチ、第三スイッチ、第四スイッチ、第五ＭＯＳトランジスタ、第六ＭＯＳトランジスタ及び第七ＭＯＳトランジスタを含み、
前記第一２相非重複信号は前記第一スイッチのオンオフを制御し、前記第二２相非重複信号は前記第二スイッチのオンオフを制御し、前記第三２相非重複信号は前記第三スイッチのオンオフを制御し、前記第四２相非重複信号は前記第四スイッチのオンオフを制御し、
前記第五ＭＯＳトランジスタのゲートは前記第一スイッチを介して前記第四ＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、前記第五ＭＯＳトランジスタのゲートは前記第二スイッチを介して接地され、ソースは接地され、ドレインは前記第一ＭＯＳトランジスタのソースに接続され、
前記第六ＭＯＳトランジスタのゲートは前記第三ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、ソースは接地され、ドレインは前記第一ＭＯＳトランジスタのソースに接続され、
前記第七ＭＯＳトランジスタのゲートは前記第三スイッチを介して前記第四ＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、前記第七ＭＯＳトランジスタのゲートは前記第四スイッチを介して接地され、ソースは接地され、ドレインは前記第一ＭＯＳトランジスタのソースに接続されることを特徴とする請求項１０に記載の自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路。
前記第五ＭＯＳトランジスタと前記第四ＭＯＳトランジスタの幅長比は１：１であり、
前記第六ＭＯＳトランジスタと前記第四ＭＯＳトランジスタの幅長比は２：１であり、
前記第七ＭＯＳトランジスタと前記第四ＭＯＳトランジスタの幅長比は３：１であることを特徴とする請求項１１に記載の自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路。
前記スナバスイッチ回路は、遅延モジュール、第十ノットゲート、前記第八ＭＯＳトランジスタ及び前記第九ＭＯＳトランジスタを含み、
前記遅延モジュールは前記第二入力信号を受信し、かつ前記第十ノットゲートの入力端子に接続され、
前記第八ＭＯＳトランジスタのソースは電源に接続され、ゲートは前記第十ノットゲートの出力端子に接続され、ドレインは前記第九ＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、
前記第九ＭＯＳトランジスタのソースは接地され、ゲートは前記第二入力信号を受信することを特徴とする請求項１０に記載の自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路。
前記遅延モジュールは偶数個のインバータチェーンで構築される遅延回路であることを特徴とする請求項１３に記載の自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路。
請求項１に記載の自己適応調節可能な３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動回路を用いて３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動を行う方法であって、
前記第一入力信号のコードパターンに基づいて点灯する３チャネルカラーランプＬＥＤのチャネル数を判断することと、
点灯したチャネル数が０であると判断した場合、前記ＬＥＤ定電流駆動回路に予め設定された電流値を定電流として出力させることと、
点灯したチャネル数がＮであると判断した場合、各点灯チャネルのＬＥＤ定電流の大きさを１／Ｎに調節することによって、３つのチャネルにおけるＬＥＤ定電流の総和を一定にすることと、を含み、
３≧Ｎ≧１であることを特徴とする３チャネルカラーランプＬＥＤ定電流駆動を行う方法。