專利名稱：一種減小多個通道led恒流控制器失配的電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種減小多個通道LED恒流控制器失配的電路，主要用于提高液晶顯示器或液晶電視背光的亮度均勻性和發光顏色均勻性。
背景技術：
目前LED (發光二極管)在照明和背光領域都得到廣泛應用。因為LED比傳統的白熾燈、熒光燈在節能，光線質量，壽命，可靠性，響應速度，環保方面上都有優勢。因此，LED 在中、大型尺寸的液晶顯示器或液晶電視的背光應用上逐漸取代了其他光源。LED屬于電流器件，LED的亮度和顏色對電流的變化非常敏感。為了保持應用多個LED燈是亮度和顏色一致，LED通常串聯起來會保持電流一致。然而在中、大型液晶電視的背光應用中需要幾十個，幾百個，甚至上千個LED燈，而且LED燈的正常工作電壓在3到 3. 5V之間，因此驅動這么多的LED燈就需要幾百伏特甚至上千伏特的電壓。這是很難實現的。因此就需要一種每路串聯十幾個LED作為一個通道，多個通道并聯起來的結構來實現較多數目LED背光的應用。每一個LED串聯通道都需要有一個恒流控制器來使電流穩定。不同通路之間的 LED恒流控制器電流必須要保持一致。也就是各個通道之間的匹配精度要高。然而由于實際工藝的誤差，再加上恒流器本身結構的原因。每個通道之間都是有一定的匹配誤差(也稱作失配)。所以各個通道之間就會產生亮度差異和顏色差異。各通道之間的電流失配越大，這種差異化也會越大。因此，只有盡可能的減小各個通道之間的匹配誤差。才能實現液晶電視整個屏幕具有較高的亮度一致性和顏色一致性。由于不同LED通道的都接同樣的參考電壓Vref，都用同樣的高精度電阻R，但是不同通道之間的運算放大器的失調電壓不同， 因此失調電壓Vos成為影響LED電流失配的主要原因。
發明內容本實用新型的目的是提供一種減小多個通道LED恒流控制器失配的電路，每個通道設計了一種可消除失效電壓的運算放大器，并將此運算放大器應用在多通道LED恒流控制電路中。從而達到減小各個LED通道的電流匹配誤差的目的。為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是一種減小多個通道LED恒流控制器失配的電路，各個通道均設有運算放大器及LED恒流控制器，其特征在于各個通道的運算放大器包括一個相同的放大器模塊和開關控制模塊對本通道的LED恒流模塊進行失配控制，其中LED恒流控制器包括多個串聯的LED管、NMOS管N4及電阻，首個LED管的正極接電源VCC，末個LED管的陰極接NMOS管N4的漏級，NMOS管N4的源級接電阻一端，電阻另一端接地；放大器模塊包括兩個PMOS管Pl和P2、三個NMOS管Ni、N2及N3、兩個恒流源Il 及12、8個開關S1-S8，開關Sl及S2的一端連接在一起并連接基準電壓Vref，開關S3及S4的一端連接在一起并連接恒流控制器中NMOS管N4的源級，開關Sl及S4的另一端連接在一起并連接PMOS管P2的柵極，開關S2及S3的另一端連接在一起并連接PMOS管Pl的柵極，PMOS管Pl及PMOS管P2的源級互連并連接恒流源Il的負極，恒流源Il的正極接電源VDD，PM0S管Pl的漏級分別連接NMOS管m的漏級、開關S5的一端以及開關S8的一端， PMOS管P2的漏級分別連接NMOS管N2的漏級、開關S7的一端以及開關S6的一端，NMOS管 Nl和NMOS管N2的源級互連并接地，NMOS管附和NMOS管N2的柵極互連并與開關S6的另一端以及開關S5的另一端連接在一起，開關S7及開關S8的另一端均連接NMOS管N3的柵極，NMOS管N3的源極接地，NMOS管N3的漏級連接恒流源12的負極及NMOS管N4的源級并作為放大器模塊的輸出端Vo，恒流源12正極接電源VDD ；開關控制模塊包括一個反相器，反相器的輸入端連接開關信號CP并作為開關Si、 S3、S5及S7的控制信號，反相器的輸出端作為開關S2、S4、S6及S8的控制信號。本實用新型的優點及顯著效果本實用新型對傳統的LED恒流控制電路的運算放大器改用成一種新型可以消除失調電壓的運算放大器。從而可以大大降低不同LED通道之間的匹配誤差。使各個通道LED燈之間保持很高的亮度一致性和顏色一致性。
圖1本實用新型的原理框圖；圖2本實用新型具體電路圖；圖3開關Si，S3，S5，S7工作在閉合狀態時放大器的等效電路圖；圖4開關S2，S4，S6，S8工作在閉合狀態時放大器的等效電路圖。
具體實施方式
參看圖1、2，本實用新型提出一種可減小多個通道LED恒流控制器失配的電路，每個通道均設有運算放大器及LED恒流控制器，各個通道的運算放大器包括一個相同的放大器模塊和開關控制模塊對本通道的LED恒流模塊進行失配控制。LED恒流控制器包括多個串聯的LED管、NMOS管N4及電阻，首個LED管的正極接電源VCC，末個LED管的陰極接NMOS管N4的漏級，NMOS管N4的源級接電阻一端，電阻另一端接地。放大器模塊包括輸入對管PMOS管Pl和P2、電流鏡負載NMOS管附及N2、第二級放大器輸入管NMOS管N3、兩個恒流源Il和12以及8個開關Sl到S8。開關Sl及S2的一端連接在一起并連接基準電壓Vref，開關S3及S4的一端連接在一起并連接恒流控制器中 NMOS管N4的源級電壓Vn (基準電壓Vref與Vn之間即為為運算放大器的失調電壓Vos)， 開關Sl及S4的另一端連接在一起并連接PMOS管P2的柵極，開關S2及S3的另一端連接在一起并連接PMOS管Pl的柵極，PMOS管Pl及PMOS管P2的源級互連并連接恒流源Il的負極，恒流源Il的正極接電源VDD，PM0S管Pl的漏級分別連接NMOS管附的漏級、開關S5 的一端以及開關S8的一端，PMOS管P2的漏級分別連接NMOS管N2的漏級、開關S7的一端以及開關S6的一端，NMOS管附和匪OS管N2的源級互連并接地，NMOS管附和匪OS管N2 的柵極互連并與開關S6的另一端以及開關S5的另一端連接在一起，開關S7及開關S8的另一端均連接NMOS管N3的柵極，NMOS管N3的源極接地，NMOS管N3的漏級連接恒流源12的負極及NMOS管N4的源級并作為放大器模塊的輸出端Vo，恒流源12正極接電源VDD ；開關控制模塊包括一個反相器，反相器的輸入端連接開關信號CP并直接作為開關Si、S3、S5 及S7的控制信號，反相器的輸出端作為開關S2、S4、S6及S8的控制信號，開關S2，S4, S6， S8是和Si，S3，S5，S7相位相反的信號。由于兩個差分對管Pl和P2的尺寸和閾值電壓并不是完全相等，會有一定的誤差；兩個電流鏡NMOS管m和N2的尺寸和閾值電壓并不是完全相等，會有一定誤差；所以放大器會產生一定的失調電壓。當CP(占空比為50%開關信號)為高電平時，開關Si，S3，S5，S7為開啟狀態，開關S2，S4，S6，S8為關閉狀態。此時Vref端接PMOS管P2的柵極，Vn端接PMOS管Pl的柵極，NMOS管附和N2的柵極連接Pl和附的漏極。P2和N2的漏極接NMOS管N3的柵極。 這樣Vref為放大器的正輸入端，Vn為放大器的負輸入端。初級放大器的的輸出為NMOS管 N2和PMOS管P2的漏級，它們接到次級放大器的輸入端——NMOS管N3的柵極。其等效電路如圖3所示。當CP為低電平時，開關Si，S3，S5，S7為關閉狀態，開關S2，S4，S6，S8為關開啟狀態。此時Vref端接PMOS管Pl的柵極，Vn端接PMOS管P2的柵極，NMOS管附和N2的柵極連接P2和N2的漏極。Pl和附的漏極接NMOS管N3的柵極。這樣Vref同樣還是放大器的正輸入端，Vn也還是放大器的負輸入端。初級放大器的的輸出為NMOS管附和PMOS管Pl 的漏級，接到次級放大器的輸入端——NMOS管N3的柵極。其等效電路如圖4所示。根據上述兩種工作狀態可以得出結論，無論CP是高電平還是低電平，放大器的正負輸入端都沒有改變，改變的是初級放大器內部的連接關系，即PMOS管Pl和P2不斷的變換正負輸入端，同時NMOS管m和N2也在不斷變換初級放大器的輸出端。即隨著CP信號由高電平變為低電平，原來由Pl和W的漏端作為初級放大器的輸出端變為由P2和N2的漏端作為初級放大器的輸出端。也就是說Pl和m與P2和N2的工作狀態是隨著CP信號的高低變化而相互轉換的。這樣由兩個差分對管Pl和P2之間以及電流鏡負載m和N2之間產生的誤差會隨著CP信號的不斷變化，在Pl和P2，m和N2不斷變換工作狀態中被抵消掉而消除。假設放大器在CP為高電平時的輸入失調電壓為Vos，那么放大器在CP為低電平時的輸入失調電壓就是-V0S。所以隨著CP信號的不斷變化，放大器的總的失調電壓為 Vos+(-Vos) = O。以下進一步說明本實用新型的工作原理如圖2所示，LED恒流控制電路是一種電壓-電流轉換電路。放大器與功率NMOS 管N4和電阻R構成一個負反饋結構。該結構是將固定電壓值的基準電壓Vref轉換成固定
電流值的LED電流1_，即Iled =呵，。其中Vref是系統中的基準電壓，Vos為運算放
K
大器的失調電壓。實際上，在多通道LED恒流系統中，每條通道都有如圖2這種結構的一個恒流器。 用第一通道和第二通道舉例，兩條通道的電流分別為
權利要求1. 一種減小多個通道LED恒流控制器失配的電路，各個通道均設有運算放大器及LED 恒流控制器，其特征在于各個通道的運算放大器包括放大器模塊和開關控制模塊對本通道的LED恒流模塊進行失配控制，其中LED恒流控制器包括多個串聯的LED管、NMOS管N4及電阻，首個LED管的正極接電源 VCC，末個LED管的陰極接NMOS管N4的漏級，NMOS管N4的源級接電阻一端，電阻另一端接地；放大器模塊包括兩個PMOS管Pl和P2、三個NMOS管m、N2及N3、兩個恒流源Il及12、 8個開關S1-S8，開關Sl及S2的一端連接在一起并連接基準電壓Vref，開關S3及S4的一端連接在一起并連接恒流控制器中NMOS管N4的源級，開關Sl及S4的另一端連接在一起并連接PMOS管P2的柵極，開關S2及S3的另一端連接在一起并連接PMOS管Pl的柵極，PMOS 管Pl及PMOS管P2的源級互連并連接恒流源11的負極，恒流源11的正極接電源VDD，PMOS 管Pl的漏級分別連接NMOS管m的漏級、開關S5的一端以及開關S8的一端，PMOS管P2的漏級分別連接NMOS管N2的漏級、開關S7的一端以及開關S6的一端，NMOS管m和NMOS管 N2的源級互連并接地，NMOS管附和NMOS管N2的柵極互連并與開關S6的另一端以及開關 S5的另一端連接在一起，開關S7及開關S8的另一端均連接NMOS管N3的柵極，NMOS管N3 的源極接地，NMOS管N3的漏級連接恒流源12的負極及NMOS管N4的源級并作為放大器模塊的輸出端Vo，恒流源12正極接電源VDD ；開關控制模塊包括一個反相器，反相器的輸入端連接開關信號CP并與開關Si、S3、S5 及S7的控制信號端連接，反相器的輸出端與開關S2、S4、S6及S8的控制信號端連接。
專利摘要一種減小多個通道LED恒流控制器失配的電路，各個通道的運算放大器包括放大器模塊和開關控制模塊對本通道的LED恒流模塊進行失配控制。放大器模塊設有輸入對管PMOS管P1和P2、電流鏡負載NMOS管N1及N2、第二級放大器輸入管NMOS管N3、兩個恒流源I1和I2以及8個開關S1到S8，由開關控制模塊輸出占空比為50%開關信號CP對管P1、P2不斷的變換正負輸入端，同時N1及N2也在不斷變換放大器的輸出端，使得由兩個差分對管P1和P2之間以及電流鏡負載N1和N2之間產生的誤差會隨著CP信號的不斷變化，在P1和P2，N1和N2不斷變換工作狀態中被抵消掉而消除。
文檔編號H05B37/02GK202310233SQ20112043797
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月8日 優先權日2011年11月8日
發明者華玉濤, 夏曉娟, 張洪俞 申請人:南京微盟電子有限公司