高性能自適應(yīng)開關(guān)led驅(qū)動器的制造方法
【專利說明】
[0001] 分秦申請說巧
[0002] 本申請是于2012年12月6日提交的、申請?zhí)枮?01210543808. 5、名稱為"高性能 自適應(yīng)開關(guān)L邸驅(qū)動器"的中國發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明設(shè)及一種LED(發(fā)光二極管）驅(qū)動器，并且更具體地設(shè)及一種用于高電流模 式應(yīng)用的L邸驅(qū)動器。
【背景技術(shù)】
[0004] L邸正在各種各樣的電子應(yīng)用中被采用，該些應(yīng)用是例如，建筑照明、汽車頭燈和 尾燈、用于包括個人計算機(jī)和高清電視在內(nèi)的液晶顯示器裝置的背光、閃光燈等。與諸如白 巧燈和巧光燈等常規(guī)光源相比，L邸具有包括效率高、指向性好、色彩穩(wěn)定、可靠性高、使用 壽命長、尺寸小和環(huán)境安全在內(nèi)的明顯優(yōu)勢。
[0005] 針對L邸的一個常見應(yīng)用在于背光照射液晶顯示器（LCD)。在該些應(yīng)用中，通常使 用大量的L邸串（例如，64個L邸通道），其中每個串由L邸驅(qū)動器所驅(qū)動。在常規(guī)L邸驅(qū) 動器架構(gòu)中，L邸功率路徑中的固定電阻器限制流過L邸串的峰值電流。L邸功率路徑中的 PWM控制的晶體管控制LED的導(dǎo)通和斷開時間W實現(xiàn)所期望的亮度。
[0006] 常規(guī)L邸驅(qū)動器架構(gòu)的問題在于整體功耗可能過高。通常，在LED串n中的功耗 PWR。由下式給出；
[0007] PWRn=VLEDnXIL邸n(1)
[000引其中，VL邸n是跨LED串n的電壓并且ILEDn是流過LED串n的電流。具有N個LED通道的電路的總功耗PWRtMdi由下式給出；
[0009]
【主權(quán)項】
1. 一種用于驅(qū)動發(fā)光二極管（LED)串的LED驅(qū)動器，所述LED驅(qū)動器包括： LED控制器，被配置為產(chǎn)生PWM信號；以及 第一晶體管，用于響應(yīng)于所述PWM信號而導(dǎo)通或斷開，所述第一晶體管與所述LED串串 聯(lián)，其中當(dāng)所述第一晶體管導(dǎo)通時，LED電流流經(jīng)所述第一晶體管和所述LED串； 第二晶體管，與所述第一晶體管和所述LED串串聯(lián)，其中當(dāng)所述第二晶體管導(dǎo)通時，所 述LED電流的第一部分流經(jīng)所述第二晶體管； 可編程修調(diào)電路，與所述第二晶體管并聯(lián)，所述可編程修調(diào)電路被配置成傳遞由一個 或多個修調(diào)控制信號控制的修調(diào)電路電流，其中所述修調(diào)電路電流包括所述LED電流的第 二部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動器，其中所述可編程修調(diào)電路包括： 第一開關(guān)，由第一修調(diào)控制信號可控；以及 第一修調(diào)晶體管，被配置為當(dāng)所述第一開關(guān)閉合時至少傳導(dǎo)所述修調(diào)電路電流的第一 部分，并且所述第一修調(diào)晶體管被配置為當(dāng)所述第一開關(guān)打開時斷開。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED驅(qū)動器，其中所述可控修調(diào)電路進(jìn)一步包括： 第二開關(guān)，由所述第一修調(diào)控制信號可控，所述第二開關(guān)被配置成當(dāng)所述第一開關(guān)打 開時閉合，并且所述第二開關(guān)被配置為當(dāng)所述第一開關(guān)閉合時打開，其中所述第二開關(guān)被 配置成當(dāng)所述第二開關(guān)閉合時關(guān)斷所述第一修調(diào)晶體管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED驅(qū)動器，其中所述可編程修調(diào)電路還包括： 第三開關(guān)，由第二修調(diào)控制信號可控；以及 第二修調(diào)晶體管，被配置成當(dāng)所述第三開關(guān)閉合時至少傳導(dǎo)所述修調(diào)電路電流的第二 部分，并且被配置成當(dāng)所述第三開關(guān)打開時關(guān)斷。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED驅(qū)動器，其中所述修調(diào)電路電流的所述第二部分大于所 述修調(diào)電路電流的所述第一部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED驅(qū)動器，其中所述修調(diào)電路電流的所述第二部分是所述 修調(diào)電路電流的所述第一部分的近似兩倍。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED驅(qū)動器，其中所述第一開關(guān)是一次可編程存儲器部件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED驅(qū)動器，還包括： 電流鏡電路，接收由所述LED控制器設(shè)定的種子電流并且控制流過所述第一晶體管和 所述LED串的所述LED電流； 其中流過所述第二晶體管的所述LED電流的所述第一部分與所述種子電流基本上成 比例；以及 其中所述修調(diào)電路電流與所述種子電流基本上成比例。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED驅(qū)動器，其中所述電流鏡還被配置成基于所述種子電流 生成參考電壓，以及其中所述LED電流的所述第一部分和所述修調(diào)電路電流基于所述參考 電壓。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED驅(qū)動器，其中所述電流鏡還包括運算放大器，所述運算 放大器用于生成表示所述種子電流的感測電壓和表示所述電流鏡電路的鏡電流的鏡電流 電壓之間的差值的輸出，其中所述運算放大器的輸出耦合至所述第二晶體管的柵極和所述 第一開關(guān)。
11. 一種用于驅(qū)動與LED串串聯(lián)耦合的第一晶體管的方法，所述方法包括： 由LED控制器生成PWM信號 響應(yīng)于所述PWM信號導(dǎo)通或關(guān)斷第一晶體管，所述第一晶體管與所述LED串串聯(lián)，其中 當(dāng)所述第一晶體管導(dǎo)通時，LED電流流經(jīng)所述第一晶體管和所述LED串； 當(dāng)所述第一晶體管導(dǎo)通時傳遞所述LED電流的第一部分流過第二晶體管，所述第二晶 體管與所述第一晶體管串聯(lián)； 傳遞由一個或更多修調(diào)控制信號控制的修調(diào)電路電流，所述修調(diào)電路電流包括所述 LED電流的第二部分。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中生成所述LED電流的部分包括： 基于第一修調(diào)控制信號控制第一開關(guān)；以及 當(dāng)所述第一開關(guān)閉合時傳導(dǎo)所述修調(diào)電路電流的第一部分流過第一修調(diào)晶體管；以及 響應(yīng)于所述第一開關(guān)打開，關(guān)斷所述第一修調(diào)晶體管。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中生成所述LED電流的部分還包括： 響應(yīng)于打開所述第一開關(guān)閉合第二開關(guān)以及響應(yīng)于閉合所述第一開關(guān)打開所述第二 開關(guān)；以及 響應(yīng)于閉合所述第二開關(guān)斷開所述第一修調(diào)晶體管。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中生成所述LED電流的部分還包括： 基于第二修調(diào)控制信號控制第三開關(guān)；以及 當(dāng)所述第三開關(guān)閉合時傳導(dǎo)所述修調(diào)電路電流的第二部分流過第二修調(diào)晶體管；以及 響應(yīng)于所述第三開關(guān)打開關(guān)斷所述第二修調(diào)晶體管。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述修調(diào)電路電流的所述第二部分大于所述修調(diào)電 路電流的所述第一部分。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述修調(diào)電路電流的所述第二部分是所述修調(diào)電路 電流的所述第一部分的近似兩倍。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述第一開關(guān)是一次可編程存儲器部件。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，還包括： 接收由LED控制器設(shè)置的種子電流以及基于所述種子電流控制所述LED電流流過所述 第一晶體管和所述LED串；以及 其中流過所述第二晶體管的所述LED電流的所述第一部分與所述種子電流基本上成 比例；以及 其中所述修調(diào)電路電流與所述種子電流基本上成比例。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法，還包括： 基于所述種子電流生成參考電壓； 基于所述參考電壓控制所述第二晶體管；以及 響應(yīng)于所述第一開關(guān)閉合，基于所述參考電壓控制所述第一修調(diào)晶體管。
20. 根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中生成所述LED電流的部分包括： 當(dāng)?shù)谝恍拚{(diào)控制信號被確立時，將所述LED電流增加第一固定比例；以及 當(dāng)?shù)诙拚{(diào)控制信號被確立時，將所述LED電流增加第二固定比例。
【專利摘要】LED驅(qū)動器控制電流流過LED串。LED驅(qū)動器生成升壓PWM信號以驅(qū)動LED電流路徑中的PWM晶體管，使得PWM晶體管維持基本恒定的VGS，由此減小PWM晶體管的導(dǎo)通阻抗。電流鏡電路控制當(dāng)PWM晶體管導(dǎo)通時的峰值LED電流。修調(diào)電路包括可編程開關(guān)的集合以將修調(diào)晶體管與LED電流路徑耦合或解耦合，并且允許LED電流的精細(xì)校準(zhǔn)。通過維持低阻抗以及補(bǔ)償LED電流路徑中的電流失配，LED驅(qū)動器提供在高電流應(yīng)用中尤其有益的高效功率性能和魯棒性。
【IPC分類】H05B37-02
【公開號】CN104812144
【申請?zhí)枴緾N201510243236
【發(fā)明人】金敏鐘, 粱恩主, 金學(xué)成
【申請人】戴樂格半導(dǎo)體公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2012年12月6日
【公告號】CN103152907A, CN103152907B, US8710753, US20130147374, US20140210365