本发明涉及电子器件驱动领域，尤其涉及led管驱动领域，具体是指一种集成的led驱动电路结构及相应的led显示系统。
背景技术：
led管的运用越来越广泛，如在很多电子产品的应用方案中采用led数码管显示装置或led点阵显示装置显示信息。现有技术中采用驱动集成电路外部的三极管驱动led数码管显示装置或led点阵显示装置的公共端。现有技术存在2个缺点：
需要三极管驱动，led数码管显示装置中每个数码管均需要一个三极管以及三级管的基极限流电阻，使元件采购费用和加工费用增加；
led显示系统上的led数码管显示装置的类型只能固定为共阴极数码管或共阳极数码管中的一种，不能互换。
以驱动具有4个共阴极led数码管的led数码管显示装置为例，现有技术的解决方案如图1所示，四个共阴极led数码管的阴极com1～com4采用四个三极管q1～q4进行驱动，四个三极管q1～q4的基极连接到四个基极限流电阻r11～r14的一端。四个基极限流电阻r11～r14的另一端连接到驱动集成电路。四个供应led数码管的八个端口a、b、c、d、e、f、g和dp分别和八个限流电阻r1～r8的一端相连。八个限流电阻r1～r8的另一端和驱动集成电路相连。
上述现有技术方案在led驱动电路结构外部需要三极管q1～q4以及三极管的基极限流电阻r11～r14，增加了系统方案的成本，该方案中只能采用共阴极led数码管，不能采用共阳极led数码管。假如要驱动共阳极led数码管，则三极管的类型需要换为pnp型三极管且三极管的发射极连接点需要改为vdd，这意味着需要修改led显示系统中的pcb的布线，因此，这种现有的技术方案成本高且驱动方式单一，不具备灵活性。
上述的现有技术缺点是集成的led驱动电路结构外部需要使用三极管来驱动共阴极led数码管或共阳极led数码管，具有成本高、灵活性低的缺点。
技术实现要素：
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了成本较低，应用范围较广的集成的led驱动电路结构及相应的led显示系统。
为了实现上述目的，本发明的集成的led驱动电路结构及相应的led显示系统具有如下构成：
所述的集成的led驱动电路结构包括led管驱动电路模块及动态驱动电路模块，其中：
led管驱动电路模块，用于接收对应的电平控制信号、共阳极共阴极控制信号，将所述的对应的电平控制信号转换为对应的第一驱动电流信号输出给外部led显示装置中对应的选通端，并用于根据所述的共阳极共阴极控制信号判断所述的外部led显示装置的公共端极性，切换所述的集成的led驱动电路结构的工作模式为共阴极控制模式、共阳极控制模式或共阴极共阳极共存控制模式，还用于向所述的动态驱动电路模块提供动态驱动信号；
动态驱动电路模块，与所述的led管驱动电路模块相互对应连接，该动态驱动电路模块用于接收对应的com输出使能信号，并用于向所述的外部的led显示模块中对应的公共端输出对应的第二驱动电流信号，并用于根据所述的动态驱动信号使所述的外部led显示装置在所有显示情况下显示亮度均一致。
该具有所述的集成的led驱动电路结构的led显示系统，其主要特点是，所述的led显示系统中还包括led显示控制模块及led显示装置；
所述的led显示控制模块分别与所述的led管驱动电路模块及动态驱动电路模块对应相连，用于向所述的led管驱动电路模块发送所述的对应的电平控制信号、以及共阳极共阴极控制控制信号，并用于向所述的动态驱动电路模块发送对应的com输出使能信号；
所述的led显示装置具有n个选通端、m个公共端，所述的n个选通端与所述的led管驱动电路模块对应相连，所述的m个公共端与所述的动态驱动电路模块对应相连，并用于根据所述的第一驱动电流信号以及第二驱动电流信号显示对应字符；
其中，n≥1，m≥1。
采用该发明的集成的led驱动电路结构及相应的led显示系统，无需外接三极管，可灵活根据外部led显示装置的公共端极性，切换所述的集成的led驱动电路结构的工作模式为共阴极控制模式、共阳极控制模式或共阴极共阳极共存控制模式，所述的动态驱动电路模块能够根据点亮led管的数量调整驱动能力，使所述的外部led显示装置在所有显示情况下显示亮度均一致，具备成本低、灵活性高的特点。
附图说明
图1为现有技术的集成的led驱动电路结构的应用原理图。
图2为本发明的一具体实施例中的集成的led驱动电路结构的应用原理图。
图3为4位共阴极led数码管的原理图。
图4为4位共阳极led数码管的原理图。
图5为共阴极led数码管点亮状态一原理图。
图6为共阴极led数码管点亮状态二原理图。
图7为本发明的led显示系统的一具体实施例中的集成的led驱动电路结构及led显示装置的应用原理图。
图8为本发明的led显示系统的一具体实施例中的集成的led驱动电路结构及led显示装置的第一种应用电路图。
图9为本发明的led显示系统的一具体实施例中的集成的led驱动电路结构及led显示装置的第二种应用电路图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。下面参考附图详细描述本发明的各实施方式。
本发明的集成的led驱动电路结构及相应的led显示系统中的集成的led驱动电路结构，
本发明的具有集成的led驱动电路结构的led显示系统，其中，所述的led显示系统中还包括led显示控制模块及led显示装置；
所述的led显示控制模块分别与所述的led管驱动电路模块及动态驱动电路模块对应相连，用于向所述的led管驱动电路模块发送所述的对应的电平控制信号、以及共阳极共阴极控制控制信号，并用于向所述的动态驱动电路模块发送对应的com输出使能信号；
所述的led显示装置具有n个选通端、m个公共端，所述的n个选通端与所述的led管驱动电路模块对应相连，所述的m个公共端与所述的动态驱动电路模块对应相连，并用于根据所述的第一驱动电流信号以及第二驱动电流信号显示对应字符；
其中，n≥1，m≥1。
其中，所述的集成的led驱动电路结构包括led管驱动电路模块及动态驱动电路模块，其中：
led管驱动电路模块，用于接收对应的电平控制信号、共阳极共阴极控制信号，将所述的对应的电平控制信号转换为对应的第一驱动电流信号，输出给外部led显示装置中对应的选通端，并用于根据所述的共阳极共阴极控制信号判断所述的外部led显示装置的公共端极性，切换所述的集成的led驱动电路结构的工作模式为共阴极控制模式、共阳极控制模式或共阴极共阳极共存控制模式，还用于向所述的动态驱动电路模块提供动态驱动信号；
动态驱动电路模块，与所述的led管驱动电路模块相互对应连接，该动态驱动电路模块用于接收对应的com输出使能信号，并用于向所述的外部的led显示模块中对应的公共端输出对应的第二驱动电流信号，并用于根据所述的动态驱动信号使所述的外部led显示装置在所有显示情况下显示亮度均一致。
在上述实施例中，所述的led显示系统中还包括n个限流电阻，所述的led管驱动电路模块通过所述的n个限流电阻与所述的led显示装置的n个选通端对应相连。
在上述实施例中，所述的led管驱动电路模块包括：
n个电平控制信号输入端，其中，每个所述的电平控制信号输入端均用于接收对应的电平控制信号；
n个第一驱动电流信号输出端，其中，每个所述的第一驱动电流信号输出端均用于将由对应的电平控制信号转换得到的对应的第一驱动电流信号输出给外部led显示装置中对应的选通端；
共阳极共阴极控制端，用于接收共阳极共阴极控制信号，并根据所述的共阳极共阴极控制信号判断根据所述的外部led显示装置的公共端极性，切换所述的集成的led驱动电路结构的工作模式为共阴极控制模式、共阳极控制模式或共阴极共阳极共存控制模式；
动态驱动信号输出端与所述的动态驱动电路模块对应相连，用于向所述的动态驱动电路模块提供动态驱动信号；
其中，n为所述的外部led显示装置中的对应的选通端的数量。
在上述实施例中，所述的动态驱动电路模块包括：
m个动态驱动电路单元，
其中，每个所述的动态驱动电路单元均包括动态驱动信号输入端、com输出使能端以及com输出控制端；
其中，m为所述的外部led显示装置中的对应的控制端的数量；
所述的动态驱动信号输入端与所述的led管驱动电路模块中的动态驱动信号输出端对应相连接，用于根据所述的动态驱动信号使所述的外部led显示装置在所有显示情况下显示亮度均一致；
所述的com输出使能端用于接收所述的对应的com输出使能信号；
所述的com输出控制端用于向所述的外部的led显示模块中对应的公共端输出对应的第二驱动电流信号。
在上述实施例中，所述的led管驱动电路模块还包括n个异或门单元，其中，每一个异或门单元均包括第一输入端、第二输入端以及第一输出端；
所述的第一输入端均作为对应的电平控制信号输入端，用于接收对应的电平控制信号；
所述的第二输入端均作为共阳极共阴极控制端，用于接收共阳极共阴极控制信号，并根据所述的共阳极共阴极控制信号判断根据所述的外部led显示装置的公共端极性，切换所述的集成的led驱动电路结构的工作模式为共阴极控制模式、共阳极控制模式或共阴极共阳极共存控制模式；
所述的第一输出端均作为对应的第一驱动电流信号输出端，用于将由对应的电平控制信号转换得到的对应的第一驱动电流信号输出给外部led显示装置中对应的选通端；
且所述的第一输入端与所述的第一输出端共同构成还所述的动态驱动信号输出端与所述的动态驱动电路模块对应相连，用于向所述的动态驱动电路模块提供动态驱动信号。
在上述实施例中，所述的动态驱动电路单元还包括n个动态驱动电路子单元，
其中，每个所述的动态驱动电路子单元均包括与门和三态驱动器；
所述的与门包括第三输入端、第四输入端以及第二输出端；
所述的三态驱动器包括第五输入端、第六输入端以及第三输出端；
所述的第三输入端作为所述的com输出使能端，用于接收所述的对应的com输出使能信号；
所述的第二输出端与所述的第五输入端相连接；
所述的第四输入端与所述的第六输入端共同构成所述的动态驱动信号输入端，与所述的led管驱动电路模块相连接，其中，所述的第四输入端与所述的led管驱动电路模块中对应的异或门单元中的第一输入端相连接，所述的第六输入端与所述的led管驱动电路模块中对应的异或门单元中的第一输出端相连接；
所述的第三输出端作为所述的com输出控制端，用于向所述的外部的led显示模块中对应的公共端输出对应的第二驱动电流信号。
在上述实施例中，所述的动态驱动电路模块包括：
m个动态驱动电路单元，
其中，每个所述的动态驱动电路单元均包括动态驱动信号输入端、com输出使能端以及com输出控制端；
其中，m为所述的外部led显示装置中的对应的控制端的数量；
所述的动态驱动信号输入端与所述的led管驱动电路模块中的动态驱动信号输出端对应相连接，用于根据所述的动态驱动信号使所述的外部led显示装置在所有显示情况下显示亮度均一致；
所述的com输出使能端用于接收对应的com输出使能信号；
所述的com输出控制端用于向所述的外部的led显示模块中对应的公共端输出对应的第二驱动电流信号。
在上述实施例中，所述的动态驱动电路单元还包括n个动态驱动电路子单元，n为所述的外部led显示装置中的对应的选通端的数量；
其中，每个所述的动态驱动电路子单元均包括与门和三态驱动器；
所述的与门包括第三输入端、第四输入端以及第二输出端；
所述的三态驱动器包括第五输入端、第六输入端以及第三输出端；
所述的第三输入端作为所述的com输出使能端，用于接收所述的对应的com输出使能信号；
所述的第二输出端与所述的第五输入端相连接；
所述的第四输入端与所述的第六输入端共同构成所述的动态驱动信号输入端与所述的led管驱动电路模块相连接，其中，所述的第四输入端与所述的led管驱动电路模块中对应的异或门单元中的第一输入端相连接，所述的第六输入端与所述的led管驱动电路模块中对应的异或门单元中的第一输出端相连接；
所述的第三输出端作为所述的com输出控制端用于向所述的外部的led显示模块中对应的公共端输出对应的第二驱动电流信号。
以下结合一些具体实施例的图片，以驱动一个4位led数码管显示装置为例，介绍本发明的一些结构及原理。
在该实施例中，该4位led数码管显示装置公共端的个数为4个分别是com1、com2、com3、com4，选通端的数量为8个分别为a、b、c、d、e、f、dp，为了使表述更形象分别用笔段“a”数据、笔段“b”数据、笔段“c”数据、笔段“d”数据、笔段“e”数据、笔段“f”数据、笔段“dp”数据代表led管驱动电路模块中对应的8个电平控制信号输入端输入的电平控制信号，分别去给led数码管显示装置中的a、b、c、d、e、f、d这几个选通端输入第一驱动电流信号，由4个动态驱动电路单元分别给所述的com1、com2、com3、com4这四个公共端输入第二驱动电流信号，为了更形象的进行描述，以下将led管驱动电路模块用笔段驱动电路模块表示代表分别驱动led数码管显示装置中不同的笔段，即led数码管显示装置中不同的led管，即该4位led数码管显示装置共有4个数码管；
如图2所示，本发明的技术方案的集成的led驱动电路结构100内部具备动态调整驱动模块(包括了led管驱动电路模块以及动态驱动电路模块)101，由集成的led驱动电路结构内部的动态调整驱动模块101直接驱动led数码管显示装置，本技术方案省去了集成的led驱动电路结构的外部的驱动三极管及其基极限流电阻，降低了成本。进一步的，本发明的技术方案中被驱动的led数码管显示装置可以是共阳极led数码管显示装置或共阴极led数码管显示装置，或者同时驱动共阳极led数码管显示装置和共阴极led数码管显示装置，比较灵活方便。
以4位led数码管为例，共阴极led数码管和共阳极led数码管的原理分别见图3、图4，图3为共阴极数码管显示原理图、图4为共阴阳极数码管显示原理图，图中数码管1～数码管4是四个独立的led数码管。每个独立的数码管由8个led管构成，如果所述8个led管的阴极相连，则称为共阴极led数码管，如果所述8个led管的阳极相连，则称为共阳极led数码管。
led数码管具有公共的阳极或阴极，下面以共阴极led数码管的驱动来分析led数码管显示装置公共电极的驱动要求。图5为该数码管显示数字“1”的原理图、，图6为该数码管显示数字“8.”的原理图，图中每个led的阳极电阻相同，led数码管显示装置显示“1”的时候只有“b”和“c”两个笔段(即led管)发光，而led数码管显示装置显示“8.”的时候八个笔段全部发光。在显示“1”和显示“8.”这两种情况下为了达到每个笔段显示亮度一致，必须保证流过每个笔段的电流大小相同，这就要求com_1和com_2的电平相等。若led数码管的公共极采用三极管驱动，三极管在饱和状态下具有较小的内阻，即rcom_1和rcom2的电阻值较小，即使显示“1”和显示“8.”这两种情况下电流相差4倍，也可以满足com_1和com_2的电平基本相等，从而保证所有显示的笔段的电流值基本相等，显示亮度基本一致。集成电路的输出管脚电流驱动能力较小，通常不到50ma，即等效电阻比较大，对应图5与图6中等效电阻rcom_1和rcom_2的电阻值较大，流过rcom_1的电流比流过rcom_2的电流大，rcom_1的电压高于rcom_2的电压，则显示“8.”的led数码管中每个笔段的电流较小，亮度较低，而显示“1”的led数码管中每个笔段的电流较大，亮度较高，两者的反差影响显示效果。
如图7所示，以驱动4位led码管模组为例，8个笔段数据数据输入到笔段驱动电路模块1012(即led管驱动电路模块)，所述笔段驱动电路模块1012的输出信号a、b、c、d、e、f、g、dp分别和电路外部的限流电阻r1～r8的一端相连，r1～r8的另一端和led数码管的a、b、c、d、e、f、g、dp端口相连。输入到笔段驱动电路模块(即所述的集成的led驱动电路结构中的led管驱动电路模块)1012的共阳共阴控制信号用于选择外部led数码管显示装置是共阳极的还是共阴极的。对于共阳极led数码管显示装置，显示的笔段输出低电平，不显示的笔段输出高电平；而对于共阴极led数码管显示装置，显示的笔段输出高电平，不显示的笔段输出低电平。com1输出使能、com2输出使能、com3输出使能、com4输出使能这四个控制信号轮流输出高电平，用于控制4个led数码管显示装置分时显示，同一时刻只有一个comn(n代表1～4中任意一个自然数)输出使能信号为高电平，其余为低电平。动态驱动电路单元1011根据当前需要点亮的笔段数量动态调节驱动能力，使所有显示情况下每个笔段的驱动电流相同，从而达到显示亮度一致的目的。
本发明中笔段驱动电路模块(即led管驱动电路模块)1012和动态驱动电路单元1011结构见图8。笔段驱动电路模块1012中i1～i8是异或门(xor)电路，其功能是当异或门的两个输入端电平相同的时候输出低电平，当异或门两个输入端电平不同的时候输出高电平。i1～i8的输出分别驱动led数码管显示装置的a、b、c、d、e、f、g、dp笔段，对应的输入笔段数据信号，即对应的电平控制信号为“1”的时候该笔段点亮，输入笔段数据信号，即对应的电平控制信号为“0”的时候该笔段不点亮。以笔段“a”的点亮来介绍共阳共阴控制信号的作用：笔段“a”需要点亮时，输入电平控制信号笔段“a”数据信号为“1”，假如是共阴极led数码管显示装置，共阳共阴控制信号设置为“1”，则i1输出“1”，笔段“a”点亮；假如是共阳极led数码管显示装置，共阳共阴控制信号设置为“0”，则i1输出“0”，笔段“a”点亮。反之，假如笔段“a”数据为“0”，则在上述两种情况下笔段“a”都不会被点亮。
下面描述动态驱动电路单元1011的工作原理。见图8，动态驱动电路单元1011驱动led数码管显示装置的公共端，对应着a、b、c、d、e、f、g、dp八个笔段的数据信号，动态驱动电路单元1011有八个t_buf(三态驱动器)，该t_buf的输出极性输入数据信号相反。当某一个笔段数据信号是“1”的时候对应的t_buf打开，当某一个笔段数据信号是“0”的时候对应的t_buf关闭，输出端高阻态。因此在显示的时候，动态驱动电路根据八个笔段显示数据的数值动态控制t_buf打开的数量，使驱动led数码管显示装置com端的t_buf数量和点亮的笔段数一样，即com口的驱动能力和点亮的笔段数相匹配，实时调节，在显示不同的数据的时候每个笔段的电流值相同，达到高质量的显示效果。动态驱动电路单元1011中com输出使能信号用于控制全部八个t_buf的工作，当com输出使能信号为“0”的时候，与门i21～i28输出全为“0”，八个t_buf被禁止输出，输出端为高阻态，只有当com输出使能信号不为“0”的时候，八个t_buf根据八个笔段数据打开或关闭，该功能用于多个数码管分时驱动控制。
以下用数码管显示字符“1”为例介绍笔段驱动电路模块1012和动态驱动电路单元011的工作过程。见图8，显示字符“1”的时候笔段“b”数据和笔段“c”数据为“1”，其他六个笔段数据为“0”。假设驱动共阴极led数码管显示装置，则共阳极共阴极控制端输入信号“共阳极共阴极控制”为“0”，则八个异或门中i2和i3输出高电平，其他六个异或门输出低电平。此时在动态驱动电路单元1011中“com输出使能”是高电平，与门电路i22和i23的输入信号都是高电平，因此t_buf中的i12和i13打开，输出给led数码管显示装置的公共端的驱动的com信号，使led数码管显示装置的公共端(即com端)被驱动为低电平。如前所述，异或门i2和i3输出高电平，led数码管显示装置的公共端输入低电平，则共阴极led数码管显示装置的笔段“b”和“c”被点亮，显示字符“1”。同理，假如驱动的是共阳极led数码管显示装置，输入信号“共阳极共阴极控制”为“1”，则异或门i2和i3输出低电平，led数码管显示装置的公共端(com端)输入高电平，则共阴极led数码管显示装置的笔段“b”和“c”被点亮，显示字符“1”。
以驱动4个led数码管显示装置为例，本发明的一具体实施例见图9。四个led数码管显示装置可以是共阴极led数码管显示装置或共阳极led数码管显示装置，这四个led数码管显示装置被分时点亮且同一时刻只有一个led数码管显示装置被点亮，由“com1输出使能”、“com2输出使能”、“com3输出使能”、“com4输出使能”四个信号轮流输出高电平来选择驱动其中一个数码管。
本发明中一具体实施案例可驱动四个led数码管显示装置，但根据本发明的led数码管显示装置的数量不限于4个，根据com端的分时复用原理可以轻易地进行led数码管显示装置数量的增加或减少，以适应不同的应用系统方案；本发明中一具体实施案例技术方案中采用了led数码管显示装置，若要驱动led点阵显示装置时，只需将本发明的集成的led驱动电路结构与led点阵显示装置的对应选通端及公共端相连接即可。
与现有技术相比，本发明在驱动led数码管显示装置电路中具有如下优点：
优点1：com端驱动电路内置，省去了外围的驱动三极管以及保护驱动三极管的限流电阻。
优点2：可以驱动共阴极led数码管显示装置或共阳极led数码管显示装置，甚至是同时驱动2种类型的led数码管显示装置，本发明中的led数码管显示装置中的数码管分时有效(以4位的led数码管显示装置为例，其中4个数码管轮流点亮)，只要轮流输出对应的共阳极共阴极控制信号给对应的led数码管显示装置中不同的的数码管即可。
优点3：采用了动态驱动电路，同一个led数码管显示装置显示不同字符时或是相邻的led数码管显示装置中每个笔段的电流相同，显示亮度一致。
在现有技术中，用普通的mcuio口虽然可以实现直接驱动数码管com端的方法，但是mcuio口的输出驱动能力较弱且驱动能力不可控，在显示笔段数量不一样的时候不能调整驱动能力，显示笔段少的时候每个笔段的电流大，显示笔段多的时候每个笔段的电流小，使得这两种情况下笔段的亮度不一致，显示效果没有本发明方案好。
采用该发明的集成的led驱动电路结构及相应的led显示系统，无需外接三极管，可灵活根据外部led显示装置的公共端极性，切换所述的集成的led驱动电路结构的工作模式为共阴极控制模式、共阳极控制模式或共阴极共阳极共存控制模式，所述的动态驱动电路模块能够根据点亮led管的数量调整驱动能力，使所述的外部led显示装置在所有显示情况下显示亮度均一致，具备成本低、灵活性高的特点。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。