专利名称：一种减小多个通道led恒流控制器失配的电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种减小多个通道LED恒流控制器失配的电路，主要用于提高液晶显示器或液晶电视背光的亮度均勻性和发光颜色均勻性。
背景技术：
目前LED (发光二极管)在照明和背光领域都得到广泛应用。因为LED比传统的白炽灯、荧光灯在节能，光线质量，寿命，可靠性，响应速度，环保方面上都有优势。因此，LED 在中、大型尺寸的液晶显示器或液晶电视的背光应用上逐渐取代了其他光源。LED属于电流器件，LED的亮度和颜色对电流的变化非常敏感。为了保持应用多个LED灯是亮度和颜色一致，LED通常串联起来会保持电流一致。然而在中、大型液晶电视的背光应用中需要几十个，几百个，甚至上千个LED灯，而且LED灯的正常工作电压在3到 3. 5V之间，因此驱动这么多的LED灯就需要几百伏特甚至上千伏特的电压。这是很难实现的。因此就需要一种每路串联十几个LED作为一个通道，多个通道并联起来的结构来实现较多数目LED背光的应用。每一个LED串联通道都需要有一个恒流控制器来使电流稳定。不同通路之间的 LED恒流控制器电流必须要保持一致。也就是各个通道之间的匹配精度要高。然而由于实际工艺的误差，再加上恒流器本身结构的原因。每个通道之间都是有一定的匹配误差(也称作失配)。所以各个通道之间就会产生亮度差异和颜色差异。各通道之间的电流失配越大，这种差异化也会越大。因此，只有尽可能的减小各个通道之间的匹配误差。才能实现液晶电视整个屏幕具有较高的亮度一致性和颜色一致性。由于不同LED通道的都接同样的参考电压Vref，都用同样的高精度电阻R，但是不同通道之间的运算放大器的失调电压不同， 因此失调电压Vos成为影响LED电流失配的主要原因。
发明内容本实用新型的目的是提供一种减小多个通道LED恒流控制器失配的电路，每个通道设计了一种可消除失效电压的运算放大器，并将此运算放大器应用在多通道LED恒流控制电路中。从而达到减小各个LED通道的电流匹配误差的目的。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种减小多个通道LED恒流控制器失配的电路，各个通道均设有运算放大器及LED恒流控制器，其特征在于各个通道的运算放大器包括一个相同的放大器模块和开关控制模块对本通道的LED恒流模块进行失配控制，其中LED恒流控制器包括多个串联的LED管、NMOS管N4及电阻，首个LED管的正极接电源VCC，末个LED管的阴极接NMOS管N4的漏级，NMOS管N4的源级接电阻一端，电阻另一端接地；放大器模块包括两个PMOS管Pl和P2、三个NMOS管Ni、N2及N3、两个恒流源Il 及12、8个开关S1-S8，开关Sl及S2的一端连接在一起并连接基准电压Vref，开关S3及S4的一端连接在一起并连接恒流控制器中NMOS管N4的源级，开关Sl及S4的另一端连接在一起并连接PMOS管P2的栅极，开关S2及S3的另一端连接在一起并连接PMOS管Pl的栅极，PMOS管Pl及PMOS管P2的源级互连并连接恒流源Il的负极，恒流源Il的正极接电源VDD，PM0S管Pl的漏级分别连接NMOS管m的漏级、开关S5的一端以及开关S8的一端， PMOS管P2的漏级分别连接NMOS管N2的漏级、开关S7的一端以及开关S6的一端，NMOS管 Nl和NMOS管N2的源级互连并接地，NMOS管附和NMOS管N2的栅极互连并与开关S6的另一端以及开关S5的另一端连接在一起，开关S7及开关S8的另一端均连接NMOS管N3的栅极，NMOS管N3的源极接地，NMOS管N3的漏级连接恒流源12的负极及NMOS管N4的源级并作为放大器模块的输出端Vo，恒流源12正极接电源VDD ；开关控制模块包括一个反相器，反相器的输入端连接开关信号CP并作为开关Si、 S3、S5及S7的控制信号，反相器的输出端作为开关S2、S4、S6及S8的控制信号。本实用新型的优点及显着效果本实用新型对传统的LED恒流控制电路的运算放大器改用成一种新型可以消除失调电压的运算放大器。从而可以大大降低不同LED通道之间的匹配误差。使各个通道LED灯之间保持很高的亮度一致性和颜色一致性。
图1本实用新型的原理框图；图2本实用新型具体电路图；图3开关Si，S3，S5，S7工作在闭合状态时放大器的等效电路图；图4开关S2，S4，S6，S8工作在闭合状态时放大器的等效电路图。
具体实施方式
参看图1、2，本实用新型提出一种可减小多个通道LED恒流控制器失配的电路，每个通道均设有运算放大器及LED恒流控制器，各个通道的运算放大器包括一个相同的放大器模块和开关控制模块对本通道的LED恒流模块进行失配控制。LED恒流控制器包括多个串联的LED管、NMOS管N4及电阻，首个LED管的正极接电源VCC，末个LED管的阴极接NMOS管N4的漏级，NMOS管N4的源级接电阻一端，电阻另一端接地。放大器模块包括输入对管PMOS管Pl和P2、电流镜负载NMOS管附及N2、第二级放大器输入管NMOS管N3、两个恒流源Il和12以及8个开关Sl到S8。开关Sl及S2的一端连接在一起并连接基准电压Vref，开关S3及S4的一端连接在一起并连接恒流控制器中 NMOS管N4的源级电压Vn (基准电压Vref与Vn之间即为为运算放大器的失调电压Vos)， 开关Sl及S4的另一端连接在一起并连接PMOS管P2的栅极，开关S2及S3的另一端连接在一起并连接PMOS管Pl的栅极，PMOS管Pl及PMOS管P2的源级互连并连接恒流源Il的负极，恒流源Il的正极接电源VDD，PM0S管Pl的漏级分别连接NMOS管附的漏级、开关S5 的一端以及开关S8的一端，PMOS管P2的漏级分别连接NMOS管N2的漏级、开关S7的一端以及开关S6的一端，NMOS管附和匪OS管N2的源级互连并接地，NMOS管附和匪OS管N2 的栅极互连并与开关S6的另一端以及开关S5的另一端连接在一起，开关S7及开关S8的另一端均连接NMOS管N3的栅极，NMOS管N3的源极接地，NMOS管N3的漏级连接恒流源12的负极及NMOS管N4的源级并作为放大器模块的输出端Vo，恒流源12正极接电源VDD ；开关控制模块包括一个反相器，反相器的输入端连接开关信号CP并直接作为开关Si、S3、S5 及S7的控制信号，反相器的输出端作为开关S2、S4、S6及S8的控制信号，开关S2，S4, S6， S8是和Si，S3，S5，S7相位相反的信号。由于两个差分对管Pl和P2的尺寸和阈值电压并不是完全相等，会有一定的误差；两个电流镜NMOS管m和N2的尺寸和阈值电压并不是完全相等，会有一定误差；所以放大器会产生一定的失调电压。当CP(占空比为50%开关信号)为高电平时，开关Si，S3，S5，S7为开启状态，开关S2，S4，S6，S8为关闭状态。此时Vref端接PMOS管P2的栅极，Vn端接PMOS管Pl的栅极，NMOS管附和N2的栅极连接Pl和附的漏极。P2和N2的漏极接NMOS管N3的栅极。 这样Vref为放大器的正输入端，Vn为放大器的负输入端。初级放大器的的输出为NMOS管 N2和PMOS管P2的漏级，它们接到次级放大器的输入端——NMOS管N3的栅极。其等效电路如图3所示。当CP为低电平时，开关Si，S3，S5，S7为关闭状态，开关S2，S4，S6，S8为关开启状态。此时Vref端接PMOS管Pl的栅极，Vn端接PMOS管P2的栅极，NMOS管附和N2的栅极连接P2和N2的漏极。Pl和附的漏极接NMOS管N3的栅极。这样Vref同样还是放大器的正输入端，Vn也还是放大器的负输入端。初级放大器的的输出为NMOS管附和PMOS管Pl 的漏级，接到次级放大器的输入端——NMOS管N3的栅极。其等效电路如图4所示。根据上述两种工作状态可以得出结论，无论CP是高电平还是低电平，放大器的正负输入端都没有改变，改变的是初级放大器内部的连接关系，即PMOS管Pl和P2不断的变换正负输入端，同时NMOS管m和N2也在不断变换初级放大器的输出端。即随着CP信号由高电平变为低电平，原来由Pl和W的漏端作为初级放大器的输出端变为由P2和N2的漏端作为初级放大器的输出端。也就是说Pl和m与P2和N2的工作状态是随着CP信号的高低变化而相互转换的。这样由两个差分对管Pl和P2之间以及电流镜负载m和N2之间产生的误差会随着CP信号的不断变化，在Pl和P2，m和N2不断变换工作状态中被抵消掉而消除。假设放大器在CP为高电平时的输入失调电压为Vos，那么放大器在CP为低电平时的输入失调电压就是-V0S。所以随着CP信号的不断变化，放大器的总的失调电压为 Vos+(-Vos) = O。以下进一步说明本实用新型的工作原理如图2所示，LED恒流控制电路是一种电压-电流转换电路。放大器与功率NMOS 管N4和电阻R构成一个负反馈结构。该结构是将固定电压值的基准电压Vref转换成固定
电流值的LED电流1_，即Iled =呵，。其中Vref是系统中的基准电压，Vos为运算放
K
大器的失调电压。实际上，在多通道LED恒流系统中，每条通道都有如图2这种结构的一个恒流器。 用第一通道和第二通道举例，两条通道的电流分别为
权利要求1. 一种减小多个通道LED恒流控制器失配的电路，各个通道均设有运算放大器及LED 恒流控制器，其特征在于各个通道的运算放大器包括放大器模块和开关控制模块对本通道的LED恒流模块进行失配控制，其中LED恒流控制器包括多个串联的LED管、NMOS管N4及电阻，首个LED管的正极接电源 VCC，末个LED管的阴极接NMOS管N4的漏级，NMOS管N4的源级接电阻一端，电阻另一端接地；放大器模块包括两个PMOS管Pl和P2、三个NMOS管m、N2及N3、两个恒流源Il及12、 8个开关S1-S8，开关Sl及S2的一端连接在一起并连接基准电压Vref，开关S3及S4的一端连接在一起并连接恒流控制器中NMOS管N4的源级，开关Sl及S4的另一端连接在一起并连接PMOS管P2的栅极，开关S2及S3的另一端连接在一起并连接PMOS管Pl的栅极，PMOS 管Pl及PMOS管P2的源级互连并连接恒流源11的负极，恒流源11的正极接电源VDD，PMOS 管Pl的漏级分别连接NMOS管m的漏级、开关S5的一端以及开关S8的一端，PMOS管P2的漏级分别连接NMOS管N2的漏级、开关S7的一端以及开关S6的一端，NMOS管m和NMOS管 N2的源级互连并接地，NMOS管附和NMOS管N2的栅极互连并与开关S6的另一端以及开关 S5的另一端连接在一起，开关S7及开关S8的另一端均连接NMOS管N3的栅极，NMOS管N3 的源极接地，NMOS管N3的漏级连接恒流源12的负极及NMOS管N4的源级并作为放大器模块的输出端Vo，恒流源12正极接电源VDD ；开关控制模块包括一个反相器，反相器的输入端连接开关信号CP并与开关Si、S3、S5 及S7的控制信号端连接，反相器的输出端与开关S2、S4、S6及S8的控制信号端连接。
专利摘要一种减小多个通道LED恒流控制器失配的电路，各个通道的运算放大器包括放大器模块和开关控制模块对本通道的LED恒流模块进行失配控制。放大器模块设有输入对管PMOS管P1和P2、电流镜负载NMOS管N1及N2、第二级放大器输入管NMOS管N3、两个恒流源I1和I2以及8个开关S1到S8，由开关控制模块输出占空比为50%开关信号CP对管P1、P2不断的变换正负输入端，同时N1及N2也在不断变换放大器的输出端，使得由两个差分对管P1和P2之间以及电流镜负载N1和N2之间产生的误差会随着CP信号的不断变化，在P1和P2，N1和N2不断变换工作状态中被抵消掉而消除。
文档编号H05B37/02GK202310233SQ20112043797
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者华玉涛, 夏晓娟, 张洪俞 申请人:南京微盟电子有限公司