多路电流源切换装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 本发明为原申请号为201210586629.X、原申请日为2012年12月28日、原发明名 称为多路电流源切换装置的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明设及数模混合集成电路技术领域，特别设及一种多路电流源切换装置。
【背景技术】
[0003] 随着集成电路技术的发展，电流源应用越来越普遍。特别在大功率白光L邸照明、 大型L邸显示屏的广泛应用背景下，要求驱动更多数量的LED,往往采用多LED串组形式实 现，为满足发光的均匀性，白平衡的要求，须保证每一路驱动电流恒定，设计一个能为多个 L邸通路提供基本一致的恒定电流，并且保证通路切换时不出现过电流和零电流现象的驱 动电路显得尤为关键。
[0004] 传统的多路电流源切换电路如图1所示（W3通路为例），该电路包括；运算放 大器101、102和103、M0S开关管M1、M2和M3、采样电阻R1、R2和R3、及开关S1...S6、负载 104、105 和 106。
[0005] 当由第=通路切换至第二通路时，开关S2、S3和S6闭合，开关S1、S4和S5断开， 运算放大器1〇1、1〇2和103的同相输入端接分别连接参考电平地、化ef和地，此时第二通 路开启第一、S通路关闭，流过MOS管M2的电流即为输出电流且可W由等式1表示。因为 运算放大器102、M0S管M2和采样电阻R2构成负反馈回路，所WMOS管M2所在支路电流保 持恒定。当由第二通路切换至第一通路时时，开关S1、S4和S6闭合，开关S2、S3和S5断 开，运算放大器1〇1、1〇2和103的同相输入端接分别连接参考电平化ef、地和地，此时第一 通路开启第二、=通路关闭，第一通路控制输出电流。
[0006] 由此可W推导传统的多组电流切换电路工作原理，在实现多组电流切换时，其中 一组的误差放大器同相输入端接化ef，其余通路的误差放大器同相输入端接地。由于同一 时刻只有一个通路开启，电流切换是在开启下一通路的同时关闭前一个通路。
[0007]
【主权项】
1. 一种多路电流源切换装置，其特征在于，包括切换控制单元、每一路由恒流源电路和 切换电路组成的N路电流通路和N个负载，其中 第一负载的一端连接到负载电源，另一端与第一电流通路的恒流源电路的输出端以及 第二负载的一端连接；第i负载的一端与第i-Ι负载的另一端以及第i电流通路的恒流源 电路的输出端连接； 每一个恒流源电路经一个切换电路连接到所述切换控制单元并根据所述切换电路提 供的电压输出电流； 所述切换控制单元产生电平控制信号和时钟信号，在多切换通路时，同一时刻只有一 路开启和一路关闭； 当某一通路的控制信号有效的同时，前一个通路中的有效的控制信号变为无效，并且 同一时刻只有一通路的控制信号有效；所述控制信号是同步变化的，相应的计数器在时钟 的控制下同步变化； 在所述切换控制单元的控制下，在发生电路切换时，要关闭的电路通路的切换电路输 出的工作电压按照预定电压变化量降低直至为零，同时要开启的电路通路的切换电路输出 的工作电压按照预定电压变化量上升直至最高工作电压，使得在切换期间任一负载上的电 流不超过预定电流； 其中，N为不小于2的整数，i = 2, 3, 4，·"，Ν。
2. 如权利要求1所述的多路电流源切换装置，其特征在于，当要实现通路切换时，需要 关闭的通路的电平控制信号由低变高的同时，需要开启的通路的电平控制信号由高变低， 并且其余控制信号中为高电平的控制信号保持高电平。
3. 如权利要求2所述的多路电流源切换装置，其特征在于，在不发生电路切换时，所述 切换控制单元使得只有一个电路通路的切换电路向相应的恒流源电路提供使其输出恒定 电流的工作电压。
4. 如权利要求1至3之一所述的多路电流源切换装置，其特征在于，每一个切换电路包 括： 计数器，用于在接收到所述切换控制单元的高电平控制信号时根据来自所述切换控制 单元的时钟信号进行减计数，在接收到所述切换控制单元的低电平控制信号根据来自所述 切换控制单元的时钟信号进行加计数，并输出计数信号； 数模转换器，用于根据来自所述计数器的计数信号产生输出电压以控制相应的恒流源 电路的输出电流。
5. 如权利要求4所述的多路电流源切换装置，其特征在于，所述计数器包括2Ρ个D触 发器，第一至第三反相器、第一和第二三输入与门、数据选择器，P为大于2的整数； 来自所述切换控制单元的电平控制信号连接至D触发器1，2,…，P的清零端、第三反 相器、第一三输入与门和数据选择器的输入端；第三反相器的输出连接至第一三输入与门 的输入端以及D触发器Ρ+1，Ρ+2，·"，2Ρ的清零端； 由切换控制单元提供的时钟信号连接第一和第二三输入与门的输入端，第二三输入与 门输出连接D触发器1，2，…，P的时钟输入端，第一三输入与门输出连接D触发器Ρ+1， Ρ+2，·，.，2Ρ的时钟输入端； D触发器1和Ρ+1的输入接至高电压电平，Q非输出分别连接D触发器2和Ρ+2的D输 入端，D触发器2,3，·"，Ρ和Ρ+2，Ρ+3，·"，2Ρ中，前一个触发器的Q输出端连接到下一个 触发器的D输入端，D触发器P和2Ρ的输出端分别连接至第一和第二反相器的输入端，第一 和第二反相器的输出分别连接到第一和第二三输入与门的输入端，D触发器1，2，…，P的 输出由高至低位依次连接至数据选择器的第一输入端，D触发器Ρ+1，Ρ+2, -·，2Ρ的输出由 低至高位依次连接至数据选择器的第二输入端。
6. 如权利要求5所述的多路电流源切换装置，其特征在于，所述数模转换器包括P-I 个分压电阻、P个开关管、开关管Μ41和开关管Μ42以及第一反相器Con41和第二反相器 Con42 ； 其中，分压电阻Rl，R2，…，RP-I依次串联连接； 开关管M41的漏极连接到分压电阻Rl的、未与分压电阻R2连接的一端，源极接地，栅 极连接到第一反相器Con41的输出端； 开关管M42的漏极连接到参考电压Vref，源极连接到第P个开关管的漏极以及分压电 阻RP-I的、未与分压电阻RP-2串联连接的一端，栅极连接到第二反相器Con42的输出端； 第2至第P-I开关管的漏极分别依次连接到分压电阻Rl和RP-I串联的连接端，第1 开关管的漏极连接到分压电阻Rl和开关管M41的连接端，第P开关管的漏极连接到分压电 阻RP-I和开关管M42的源极的连接端； 第三数据线DATA〈P-1: 0>分别连接到第1至第P开关管的栅极和第一和第二反相器的 输入端；第1至第P开关管的源极连接到所述数模转换器的输出端； 其中，第1，第2，···，第P开关管的导通与关断依次由计数器输出的DATA〈0>，DATA〈1>··· DATA〈P-1>控制，开关管M42的导通与关断由DATA〈0>控制，开关管M41的导通与关断由 DATA〈P-1> 控制。
7. 如权利要求6所述的多路电流源切换装置，其特征在于，当需要切换电路通路时，根 据所述切换控制单元的电平控制信号以及来自所述切换控制单元的时钟信号，要开启的电 路通路的切换电路的计数器进行减计数并将计数信号输出至该切换电路的相应数模转换 器以产生按照电压变化量V(P-I)Vref降低的输出电压；同时，要关闭的电路的切换电路 的计数器进行加计数并将计数信号输出至该切换电路的数模转换器以产生按照电压变化 量V(P-I)Vref升高的输出电压，使得要关闭的电路通路的恒流源电路的输出电流在关闭 过程中按照预定电流变化量降低的同时，要开启的电路通路的恒流源电路的输出电流在开 启过程中按照预定电流变化量增加。
8. 如权利要求7所述的多路电流源切换装置，其特征在于，当由第三通路切换至第二 通路时，第一电平控制信号D0WN/UP1保持高电平、第二电平控制信号D0WN/UP2由高电平变 为低电平、第三电平控制信号D0WN/UP3由低电平变为高电平，并且所述第一至第三电平控 制信号同步变化；所述第三电平控制信号D0WN/UP3使第三计数器实现减计数功能，所述第 三计数器输出使第三数模转换器输出电压逐渐降低，从而使第三恒流模块输出电流逐渐降 低直到输出电流为O ;所述第二电平控制信号D0WN/UP2使第二计数器实现加计数功能，所 述第二计数器输出使第二数模转换器输出电压逐渐升高，从而使第二恒流模块输出电流逐 渐升高至最大值。
9. 如权利要求1至3之一所述的多路电流源切换装置，其特征在于，每一个恒流源电路 包括：运算放大器，开关管和采样电阻； 开关管的漏极连接到相应的负载，源极经所述采样电阻接地，栅极连接到所述运算放 大器的输出端； 所述运算放大器的同相输入端连接到所述切换电路的输出端，反相输入端经所述采样 电阻接地。
10.如权利要求9所述的多路电流源切换装置，其特征在于，每一个恒流电路的输出电 流大小为：
其中，Vinp为运算放大器同相端的输入电压。
【专利摘要】本发明涉及一种多路电流源切换装置，包括切换控制单元、每一路由恒流源电路和切换电路组成的N路电流通路和N个负载。第一负载的一端连接到负载电源，另一端与第一电流通路的恒流源电路的输出端以及第二负载的一端连接；第i负载的一端与第i-1负载的另一端以及第i电流通路的恒流源电路的输出端连接。每一个恒流源电路经一个切换电路连接到切换控制单元；切换控制单元产生电平控制信号和时钟信号，在多切换通路时，同一时刻只有一路开启，一路关闭。在电路切换时，要关闭的通路的切换电路输出的工作电压按照预定电压变化量降低直至为零，同时要开启的通路的切换电路输出的工作电压按照预定电压变化量上升直至最高工作电压。
【IPC分类】H05B37-02
【公开号】CN104768290
【申请号】CN201510126079
【发明人】宁宁, 贾永明, 陈文斌, 冯纯益, 李东明, 杨冕, 封正勇, 龙文涛
【申请人】电子科技大学, 四川新力光源股份有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2012年12月28日
【公告号】CA2895970A1, CN103079314A, CN103079314B, WO2014101837A1