专利名称：用于led驱动的脉宽调制单元、电路及方法
技术领域：
本发明涉及LED驱动领域，尤其涉及一种用于LED驱动的脉宽调制单元、电路及方法。
背景技术：
LED是一种固体光源，当它两端加上正向电压，半导体中的少数载流子和多数载流子发生复合，放出的过剩能量将引起光子发射。LED的光强跟经过它的平均电流有关。脉宽调制主要是调制脉冲信号的高电平时间，即是LED的导通时间。由于脉冲信号的频率是不变，单位周期时间内，改变LED的导通时间，即改变了它的平均电流。LED灯的亮度调节一般采用脉宽调制，根据所需要的灰阶数，将一小段时间分成若干时间片，比如256级灰阶，则分成255个时间片，形成0 255级灰阶。所谓“灰阶”其实是指LED亮度的级别，LED灯显现出的不同亮度级别就是“灰阶”。 不同灰阶的红、绿、蓝三色LED灯集中在一起，可以形成多彩多姿的颜色。对三色LED灯作出不同的明暗度的控制，以调配出不同的色彩。传统的硬件电路实现方法，是采用计数器的方式，计数到所需要的亮度值后停止。 例如，21，如果采用计数器的方式，则需要计数到21。但是，采用计数器方式消耗太多硬件资源，灰阶分得越细，则计数器位数越多。如果是大屏幕LED控制芯片，这会在硬件资源上消耗太多。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种使用硬件资源少且功耗很小的用于LED 驱动的脉宽调制单元、电路及方法。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种用于LED驱动的脉宽调制单元，包括反相器、第一选择器和第二选择器，所述反相器具有输入端和输出端， 所述第一选择器和第二选择器均包括第一输入端、第二输入端、地址端和输出端，所述反相器的输出端连接第一选择器的第一输入端，所述反相器的输入端连接第一选择器的第二输入端，所述第一选择器的输出端连接第二选择器的地址端，所述第一选择器的地址端连接第二选择器的第二输入端；第一选择器的第二输入端还连接第一外接脉冲，第二选择器的第一输入端还连接第二外接脉冲，第二选择器的第二输入端同时连接外接数据位控制信号。其中，所述第一外接脉冲和第二外接脉冲均为一组预先设定的不同脉宽的固定脉冲信号。其中，所述外接数据位控制信号为高电平或者低电平信号。为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种用于LED驱动的脉宽调制电路，所述用于LED驱动的调制电路包括依据数据位排列的多个首尾连接上述的用于LED驱动的脉宽调制单元；高一位用于LED驱动的脉宽调制单元的第二选择器的第一输入端连接相邻低位用于LED驱动的脉宽调制单元的第二选择器的输出端。其中，所述N个用于LED驱动的脉宽调制单元与(N+1)个外接脉冲相适配连接，且所述(N+1)个外接脉冲均为一组预先设定的不同脉宽的固定脉冲信号。其中，所述N个用于LED驱动的脉宽调制单元与N个外接数据位控制信号相适配连接，且所述N个外接数据位控制信号为高电平或者低电平信号。为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种用于LED驱动的脉宽调制方法，包括以下步骤根据驱动位数N选择N个如上述的用于LED驱动的脉宽调制单元；将用于LED驱动的脉宽调制单元依据数据位排列成多个首尾连接的用于LED驱动的脉宽调制电路；利用计时器及分频产生(N+1)个不同脉宽的固定脉冲信号，及根据驱动位数N产生出N个数据位控制信号；不同脉宽的固定脉冲信号分别与各位用于LED驱动的脉宽调制单元中的各第一选择器第二输入端或者最低位用于LED驱动的脉宽调制单元的第二选择器的第一输入端连接；数据位控制信号与分别与各位用于LED驱动的脉宽调制单元的第二选择器的第二输入端连接。其中，在连接多个用于LED驱动的脉宽调制单元的步骤中，将高一位用于LED驱动的脉宽调制单元的第二选择器的第一输入端连接相邻低位用于LED驱动的脉宽调制单元的第二选择器的输出端。本发明的有益效果是区别于现有技术的采用计数器实现灰阶驱动显示的LED驱动脉宽调制电路使用过多计数器，导致浪费硬件资源且占用芯片设计面积的缺陷，本发明采用更少数的计数器来产生固定脉宽的脉冲信号，并利用多个级联的用于LED驱动的脉宽调制单元对脉冲信号进行逻辑操作，将灰度数据某一位与固定脉冲组合，达到选通脉冲的作用，同时可以做到脉冲合并，降低功耗。另外，传统电路因为脉冲在逻辑操作时会不停的翻转，这样就会导致功耗增加，本发明利用多个级联的用于LED驱动的脉宽调制单元对脉冲选通合并后，可以降低功耗和避免短脉冲。
图1是本发明实施例8位二进制数据的PWM脉宽调制使用的脉冲选通方式示意图；图2是本发明实施例6位二进制数据的PWM脉宽调制所需要的7个固定脉冲波形图；图3是本发明实施例用于LED驱动的脉宽调制单元电路图；图4是本发明实施例6位二进制数据的用于LED驱动的脉宽调制电路图；图5是本发明实施例6位二进制数据为37的数据脉宽调制波形图；图6是本发明实施例的用于LED驱动的脉宽调制方法步骤流程图。
具体实施例方式为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。请参阅图1，本发明使用的脉冲选通方式示意图中，假设是8位数据的PWM调制，可以预先设定了一组脉宽不同的固定脉冲信号，然后根据亮度数据分别选通这些固定脉冲信号，这样就不需要对每个脉冲进行记数。这样LED亮度数据就不仅仅是灰度数据，而是选通某个固定脉宽的信息。按此方法，通过生成的几个固定脉冲，我们可以任意组合已达到不同的灰度混合调制。请参阅图2，本发明实施例的6位数据脉宽调制所需要的7个固定脉冲输入，脉冲 0为常数低电平，灰阶时钟的一个周期为亮度最小级别的脉冲宽度，而其余的6个脉冲可以由时钟分频得到。脉冲1的脉冲宽度为1个灰阶时钟周期，脉冲2的脉冲宽度为2个灰阶时钟周期，脉冲3的脉冲宽度为4个灰阶时钟周期，脉冲4的脉冲宽度为8个灰阶时钟周期， 脉冲5的脉冲宽度为16个灰阶时钟周期，脉冲6的脉冲宽度为32个灰阶时钟周期，分别对应着位0、位1、位2、位3、位4、位5，这六个固定宽度的脉冲输入是灰度调制电路实现的前提。请参阅图3，本发明脉宽调制电路的单元电路(或说分级电路)，总电路就是由若干个这种单元电路组成。此电路是本发明的核心。通过该电路，能将灰度数据某一位与固定脉冲组合，达到选通脉冲的作用，同时它可以做到脉冲合并，降低功耗。传统电路因为脉冲不停的翻转，会导致功耗增加，脉冲合并后，可以降低功耗和避免短脉冲。脉宽调制电路的单元电路，包括反相器、第一选择器和第二选择器，所述反相器具有输入端和输出端，所述第一选择器和第二选择器均包括第一输入端、第二输入端、地址端和输出端，所述反相器的输出端连接第一选择器的第一输入端，所述反相器的输入端连接第一选择器的第二输入端，所述第一选择器的输出端连接第二选择器的地址端，所述第一选择器的地址端连接第二选择器的第二输入端；第一选择器的第二输入端还连接第一外接脉冲，第二选择器的第一输入端还连接第二外接脉冲，第二选择器的第二输入端同时连接外接数据位控制信号。其中，每个单元电路(分级电路)都是由一个反相器和两个选择器组成，能实现以下算法1.如果数据位为1，将该位所对应长度的1电平放在前一级输出脉冲的后面。2.如果数据位为0，将该位所控制的脉冲位置和前级输出脉冲输出的位置对调， 该位所控制的脉冲位置输出0电平。请参阅图4，用于LED驱动的调制电路包括依据数据位排列的多个首尾连接上述的用于LED驱动的脉宽调制单元；高一位用于LED驱动的脉宽调制单元的第二选择器的第一输入端连接相邻低位用于LED驱动的脉宽调制单元的第二选择器的输出端。图4中就是以6位数据的脉宽调制为例的脉宽调制电路。该脉宽调制电路分为6级，由6个分级电路相连而成。7个固定宽度脉冲和6位数据分别作为各级电路的输入。请参阅图5，在一具体实施例中，假定数据37 = 6’ blOOlOl。先看第一级电路的输入输出信号，位0= 1，脉冲1直接送给Tl，Tl为高的时候取位0的值“1”，Tl为低的时候取脉冲O的值“0”，这样就实现了位0位，得到一个最小亮度宽度的脉冲R1。第二级电路中，位1 = 0，脉冲2反向送给T2，T2为高的时候取位1的值“0”，Τ2为低的时候取Rl的波形，这样位1对应的脉冲位置值为“0”，保留了位0对应的脉冲位置值为“1”。后面4级电路可以同样分析，最后就会得到我们所需要的脉冲宽度为1+4+32的脉宽波形。请参阅图6，本发明实施例的用于LED驱动的脉宽调制方法，包括以下步骤步骤101 根据驱动位数N选择N个如上述的用于LED驱动的脉宽调制单元；步骤102 将用于LED驱动的脉宽调制单元依据数据位排列成多个首尾连接的用于LED驱动的脉宽调制电路；步骤103 利用计时器及分频产生(N+1)个不同脉宽的固定脉冲信号，及根据驱动位数N产生出N个数据位控制信号；步骤104 不同脉宽的固定脉冲信号分别与各位用于LED驱动的脉宽调制单元中的各第一选择器第二输入端或者最低位用于LED驱动的脉宽调制单元的第二选择器的第一输入端连接；步骤105 数据位控制信号与分别与各位用于LED驱动的脉宽调制单元的第二选择器的第二输入端连接。本发明的脉宽调制电路减小了逻辑的复杂度，简化了实现方法。传统的方法是亮度调制模块都通过计数器数脉冲个数，本发明改为通过拼接几个固定长度的脉冲实现， 虽然固定长度的脉冲也是由计数器数脉冲生成，但所有LED灯调制逻辑可以共用一套计数器。另外，本发明不限于LED的灰阶级数，64级适用，256级适用，4096级或者更多的级数皆适用。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种用于LED驱动的脉宽调制单元，其特征在于包括反相器、第一选择器和第二选择器，所述反相器具有输入端和输出端，所述第一选择器和第二选择器均包括第一输入端、 第二输入端、地址端和输出端，所述反相器的输出端连接第一选择器的第一输入端，所述反相器的输入端连接第一选择器的第二输入端，所述第一选择器的输出端连接第二选择器的地址端，所述第一选择器的地址端连接第二选择器的第二输入端；第一选择器的第二输入端还同时连接第一外接脉冲，第二选择器的第一输入端连接第二外接脉冲，第二选择器的第二输入端还同时连接外接数据位控制信号。
2.根据权利要求1所述的用于LED驱动的脉宽调制单元，其特征在于所述第一外接脉冲和第二外接脉冲均为一组预先设定的不同脉宽的固定脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的用于LED驱动的脉宽调制单元，其特征在于所述外接数据位控制信号为全高电平信号或者全低电平信号。
4.一种用于LED驱动的脉宽调制电路，其特征在于所述调制电路包括依据数据位排列的多个首尾连接的如权利要求1 3任一项所述的用于LED驱动的脉宽调制单元；高一位用于LED驱动的脉宽调制单元的第二选择器的第一输入端连接相邻低位用于LED驱动的脉宽调制单元的第二选择器的输出端。
5.根据权利要求4所述的用于LED驱动的脉宽调制电路，其特征在于所述N个用于 LED驱动的脉宽调制单元与(N+1)个外接脉冲相适配连接，且所述(N+1)个外接脉冲均为一组预先设定的不同脉宽的固定脉冲信号。
6.根据权利要求4所述的用于LED驱动的脉宽调制电路，其特征在于所述N个用于 LED驱动的脉宽调制单元与N个外接数据位控制信号相适配连接，且所述N个外接数据位控制信号为全高电平信号或者全低电平信号。
7.一种用于LED驱动的脉宽调制方法，其特征在于，包括以下步骤根据驱动位数N选择N个如权利要求1所述的用于LED驱动的脉宽调制单元；将用于LED驱动的脉宽调制单元依据数据位排列成多个首尾连接的用于LED驱动的脉宽调制电路；利用计时器及分频产生(N+1)个不同脉宽的固定脉冲信号，及根据驱动位数N产生出 N个数据位控制信号；不同脉宽的固定脉冲信号分别与各位用于LED驱动的脉宽调制单元中的各第一选择器第二输入端或者最低位用于LED驱动的脉宽调制单元的第二选择器的第一输入端连接；数据位控制信号与分别与各位用于LED驱动的脉宽调制单元的第二选择器的第二输入端连接。
8.根据权利要求7所述的用于LED驱动的脉宽调制方法，其特征在于在连接多个用于LED驱动的脉宽调制单元的步骤中，将高一位用于LED驱动的脉宽调制单元的第二选择器的第一输入端连接相邻低位用于LED驱动的脉宽调制单元的第二选择器的输出端。
全文摘要
本发明公开了一种用于LED驱动的脉宽调制单元、电路及方法，所述单元包括反相器、第一选择器和第二选择器，反相器具有输入端和输出端，第一选择器和第二选择器均包括第一输入端、第二输入端、地址端和输出端，反相器的输出端连接第一选择器的第一输入端，反相器的输入端连接第一选择器的第二输入端，第一选择器的输出端连接第二选择器的地址端，第一选择器的地址端连接第二选择器的第二输入端；第一选择器的第二输入端还同时连接第一外接脉冲，第二选择器的第一输入端连接第二外接脉冲，第二选择器的第二输入端还同时连接外接数据位控制信号。本发明采用更少数的计数器来产生固定脉宽的脉冲信号，同时可以做到脉冲合并，降低功耗。
文档编号H03K7/08GK102244959SQ201110092630
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月13日 优先权日2011年4月13日
发明者孙丽娟, 林丰成, 林乔嵩, 林昕, 王莉 申请人:天利半导体(深圳)有限公司