充电电路和LED驱动电路的制作方法

本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种充电电路和led驱动电路。

背景技术：

发光二极管(lightemittingdiode，led)，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件。各种光色的led在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用。随着led灯的应用越来越广泛，对led灯的分辨率的要求也越来越高。

现有技术中，通常采用脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation，pwm)信号控制led获得不同等级的驱动电流，以实现较高的分辨率。在led的驱动电路中，采用的pwm信号频率越高，则led灯可获得的驱动电流的等级也越多，从而led灯的分辨率也越高。但高频率的pwm信号的一个周期的导通时间非常短，不足以建立led驱动电路所需的工作电压，从而导致led的分辨率下降。

技术实现要素：

基于上述现有技术的不足，本发明提出了一种充电电路和led驱动电路，以实现加速led驱动电路所需的工作电压的建立。

为解决上述问题，现提出的方案如下：

本发明第一方面公开了一种充电电路，包括：

第一充电单元，用于接收第一输入电压，所述第一充电单元依据所述第一输入电压，输出充电电压；

与所述第一充电单元相连的第二充电单元，用于接收第二输入电压、第三输入电压及所述充电电压，当所述充电电压降低时，所述第二充电单元依据所述第二输入电压和所述第三输入电压，增大并输出所述充电电压。

可选地，在上述充电电路中，所述第二充电单元，包括：

第一端接收所述第二输入电压的第一开关管，所述第一开关管的第二端输出所述充电电压；所述第一开关管的控制端通过第一电流源接入所述第三输入电压；

第一端通过第一电流源接入所述第三输入电压的第二开关管，所述第二开关管的第二端接地，所述第二开关管的控制端接收所述充电电压。

可选地，在上述充电电路中，所述第二充电单元，还包括：

一端接收所述第二输入电压的第一电阻，所述第一电阻的另一端与所述第一开关管的第一端相连。

可选地，在上述充电电路中，所述第一充电单元，包括：

第一端通过第二电流源接入所述第一输入电压的第三开关管，所述第三开关管的第二端接地，所述第三开关管的控制端与所述第三开关管的第一端相连；所述第三开关管的控制端输出所述充电电压。

本发明第二方面公开了一种led驱动电路，包括：

如上述第一方面公开的任一充电电路；

与所述充电电路相连的至少一个驱动单元，用于接收第一控制信号、第二控制信号及所述充电电路输出的所述充电电压，每一个驱动单元依据所述第一控制信号及所述第二控制信号，控制所述驱动单元接收所述充电电压；所述每一个驱动单元依据所述充电电压，输出驱动电流；其中，所述驱动电流用于驱动led；所述第一控制信号与所述第二控制信号反向。

可选地，在上述led驱动电路中，所述驱动单元，包括：

第一端接入led的驱动开关管，所述驱动开关管的第二端接地；所述驱动开关管的控制端通过第一开关接入所述充电电压；所述驱动开关管的控制端通过第二开关接地；

所述第一开关的通断受所述第一控制信号控制；所述第二开关的通断受所述第二控制信号控制。

可选地，在上述led驱动电路中，所述驱动开关管，包括：

多个nmos管。

可选地，在上述led驱动电路中，所述每一个驱动单元中的驱动开关管包括的所述nmos管的个数互不相同。

可选地，在上述led驱动电路中，所述第一控制信号和所述第二控制信号为两个反向的脉冲宽度调制信号。

从上述技术方案可以看出，本申请提供的充电电路中，通过第一充电单元接收第一输入电压，第一充电单元依据第一输入电压输出充电电压。第二充电单元接收第二输入电压、第三输入电压及充电电压。当充电电压降低时，第二充电单元依据第二输入电压和第三输入电压，增大并输出充电电压。通过第二充电单元加速了充电电压的建立，从而能在较短的导通时间内，提供足够大的充电电压用于驱动led。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种充电电路的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种充电电路的电路示意图；

图3为本发明实施例公开的一种led驱动电路的结构示意图；

图4为本发明实施例公开的一种led驱动电路的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1，本申请实施例公开了一种充电电路，包括：第一充电单元101和第二充电单元102。

第一充电单元101用于接收第一输入电压，第一充电单元101依据第一输入电压，输出充电电压。

可选地，参阅图2，在本申请的另一具体实施例中，第一充电单元201的一种实施方式，包括：

第一端通过第二电流源ibias2接入第一输入电压vbat1的第三开关管n3，第三开关管n3的第二端接地，第三开关管n3的控制端与第三开关管n3的第一端相连。第三开关管n1的控制端输出充电电压va。

需要说明的是，第三开关管n3为nmos管，其中，第一端为mos管的漏级，第二端为mos管的源级，控制端为mos端的栅极，其他单元均用该描述方法。

由于第三开关管n3的栅极与漏极相连，而第三开关管n3的漏极接收了第一输入电压vbat1，因此第三开关管n3的栅极电压，即第一充电单元201输出的充电电压va与第一输入电压vbat1相等，其中第一输入电压vbat1为直流电压。又由于第三开关管n3的源极接地，因此第三开关管n3的栅极电压大于源极电压，第三开关管n3处于导通状态。

与第一充电单元101相连的第二充电单元102，用于接收第二输入电压、第三输入电压及充电电压，当充电电压降低时，第二充电单元102依据第二输入电压和第三输入电压，增大并输出充电电压。

可选地，参阅图2，在本申请的另一具体实施例中，第二充电单元202的一种实施方式，包括：

第一端接收第二输入电压vbat2的第一开关管n1，第一开关管n1的第二端输出充电电压va。第一开关管n1的控制端通过第一电流源ibias1接入第三输入电压vbat3。第一端通过第一电流源ibias1接入第三输入电压vbat3的第二开关管n2，第二开关管n2的第二端接地，第二开关管n2的控制端接收充电电压va。

需要说明的是，第一开关管n1和第二开关管n2为nmos管。第一端为mos管的漏级，第二端为mos管的源级，控制端为mos端的栅极。nmos管在栅极电压大于源极电压，且栅极电压与源极电压的差值达到开启电压时导通，否则关断。

当充电电压va未降低时，由于第二开关管n2栅极接收充电电压va，第二开关管n2的源极接地，因此此时第二开关管n2的栅极电压与源极电压的差值达到了第二开关管n2的开启电压的大小，第二开关管n2导通。由于第二开关管n2导通接地，第一开关管n1的栅极相当于通过导通的第二开关管n2接地，因此第一开关管n1的栅极电压小于第一开关管n1的源极接收的充电电压va，因此第一开关管n1此时不导通，处于断开状态。

当充电电压va降低时，由于第二开关管n2的栅极接收充电电压va，第二开关管n2的源极接地，因此此时第二开关管n2的栅极电压与源极电压的差值未达到第二开关管n2的开启电压，第二开关管n2断开。而由于第二开关管n2断开，第一开关管n1的栅极接收的是第三输入电压vbat3，与第一开关管n1的源极接收的充电电压va的差值达到了第一开关管n1的开启电压，因此第一开关管n1此时导通。第二输入电压vbat2及第三输入电压vbat3通过第一开关管n1为a端充电，增大并输出充电电压va。当充电电压va增大到足够大的值后，第二开关管n2的栅极电压va与第二开关管n2的源极电压的差值达到第二开关管n2的开启电压，第二开关管n2再次导通，而第一开关管n1则因为第二开关管n2导通，导致第一开关管n1的栅极电压降低，第一开关管n1再次断开。

可选地，参阅图2，在本申请的另一具体实施例中，第二充电单元202的一种实施方式，还包括：

一端接收第二输入电压vbat2的第一电阻r1，第一电阻r1的另一端与第一开关管n1的第一端相连。

通过在第二输入电压vbat和第一开关管n1的第一端之间接入第一电阻r1，可以避免充电电压va一下就被拉高，起到保护电路的作用。

可选地，也可不接入第一电阻r1，通过调整第一开关管n1的宽长比改变流过第一开关管n1的电流，从而起到保护电路的作用。

本申请提供的充电电路中，通过第一充电单元101接收第一输入电压，第一充电单元101依据第一输入电压输出充电电压。第二充电单元102接收第二输入电压、第三输入电压及充电电压。当充电电压降低时，第二充电单元102依据第二输入电压和第三输入电压，增大并输出充电电压。通过第二充电单元102加速了充电电压的建立，从而能在较短的导通时间内，提供足够大的充电电压用于驱动led。

参阅图3，本申请实施例公开了一种led驱动电路，包括：

充电电路301，以及与充电电路301相连的至少一个驱动单元302。

充电电路301包括第一充电单元和第二充电单元。

其中，第一充电单元用于接收第一输入电压，第一充电单元依据第一输入电压，输出充电电压。

可选地，参阅图4，在本申请一具体实施例中，充电电路401中的第一充电单元403的一种实施方式，包括：

第一端通过第二电流源ibias2接入第一输入电压vbat1的第三开关管n3，第三开关管n3的第二端接地，第三开关管n3的控制端与第三开关管n3的第一端相连。第三开关管n1的控制端输出充电电压va。

第二充电单元与第一充电单元相连，第二充电单元用于接收第二输入电压、第三输入电压及充电电压，当充电电压降低时，第二充电单元依据第二输入电压和第三输入电压，增大并输出充电电压。

可选地，参阅图4，在本申请的另一具体实施例中，充电电路401中的第二充电单元404的一种实施方式，包括：

第一端接收第二输入电压vbat2的第一开关管n1，第一开关管n1的第二端输出充电电压va。第一开关管n1的控制端通过第一电流源ibias1接入第三输入电压vbat3。第一端通过第一电流源ibias1接入第三输入电压vbat3的第二开关管n2，第二开关管n2的第二端接地，第二开关管n2的控制端接收充电电压va。

可选地，参阅图4，在本申请的另一具体实施例中，充电电路401中的第二充电单元404的一种实施方式，还包括：

一端接收第二输入电压vbat2的第一电阻r1，第一电阻r1的另一端与第一开关管n1的第一端相连。通过在第二输入电压vbat和第一开关管n1的第一端之间接入第一电阻r1。

上述本发明实施例公开的led驱动电路中的充电电路301中具体的原理和执行过程，与上述本发明实施例公开的充电电路相同，可参见上述本发明实施例公开的充电电路的相应的部分，这里不再进行赘述。

与充电电路301相连的至少一个驱动单元302，用于接收第一控制信号、第二控制信号及充电电路输出的充电电压，每一个驱动单元302依据第一控制信号及第二控制信号，控制驱动单元302接收充电电压。每一个驱动单元302依据充电电压，输出驱动电流。其中，驱动电流用于驱动led，第一控制信号与第二控制信号反向。

需要说明的是，与充电电路301相连的驱动单元302的个数不受限制，不影响本申请实施例的实现。

其中，每一个驱动单元302均会输出一个驱动电流，多个驱动单元302则会输出多个驱动电流用于驱动led。因此，驱动单元302的个数越多，则led的分辨率越高。且驱动单元302的个数越多，则所需充电电路301输出的充电电压就越多。

当多个驱动单元302同时接收充电电压时，充电电压则会一下被拉低，此时充电电路301中的第二充电单元会依据接收的第二输入电压和第三输入电压，增大并输出充电电压，以保证led驱动电路的正常工作。

驱动单元302接收的第一控制信号及第二控制信号为两个反向的信号。第一控制信号和第二控制信号用于控制驱动单元302接收充电电压。具体地，第一控制信号处于高电平状态时，第二控制信号处于低电平状态，此时控制驱动单元302接收充电电压。而当第一控制信号处于低电平状态时，第二控制信号处于高电平状态，此时控制驱动单元302不接收充电电压。

可选地，在本申请一具体实施例中，驱动单元302接收的第一控制信号和第二控制信号可以为两个反向的脉冲宽度调制信号。其中，第一控制信号和第二控制信号的频率越高，则led的分辨率就越高。例如，第一控制信号和第二控制信号的占空比为50％时，那么led得到的总的驱动电流的平均值就只有第一控制信号和第二控制信号占空比为100％时候的一半。因此，第一控制信号和第二控制信号的频率越高，led获得的驱动电流就可以划分出更细的电流等级，从而led就获得了更高的分辨率。

可选地，参阅图4，在本申请一具体实施例中，驱动单元402，包括：

第一端接入led的驱动开关管m0，驱动开关管m0的第二端接地。驱动开关管m0的控制端通过第一开关k1接入充电电压va。驱动开关管m0的控制端通过第二开关k2接地。其中，第一开关k1的通断受第一控制信号控制，第二开关k2的通断受第二控制信号控制。

其中，驱动开关管m0为nmos管，驱动开关管m0的控制端为mos管的栅极，第一端为mos管的漏极，第二端为mos管的源极。第一控制信号和第二控制信号为两个反向的信号。可选的，第一控制信号和第二控制信号可以为两个反向的pwm信号。第一开关k1和第二开关k2可以为开关管。

具体地，当第一控制信号处于高电平状态时，控制第一开关k1导通，而此时第二控制信号处于低电平状态，控制第二开关k2断开。此时，驱动开关管m0的栅极通过第一开关k1接收充电电压va，由于驱动开关管m0的源极接地，因此驱动开关管m0的栅源电压差达到了驱动开关管m0的开启电压，驱动开关管m0导通。流过驱动开关管m0的电流为驱动电流。当存在多个驱动单元402时，则存在多级驱动电流。由于led驱动电路中存在多级驱动电流，因此led通过获得多级别的驱动电流，可实现led的高分辨率。

需要说明的是，第一控制信号和第二控制信号可以同时控制多个驱动单元402中的第一开关k1和第二开关k2，也可以分时控制多个驱动单元402中的第一开关k1和第二开关k2。但同一个驱动单元中的第一开关k1和第二开关k2必须受两个反向的控制信号控制，即同一个驱动单元中，第一开关k1闭合时，第二开关k2断开。第一控制信号和第二控制信号可以是高电平状态时控制开关闭合，也可以是低电平状态时控制开关闭合。具体地，多个驱动单元402中的多个驱动开关管m0～mn可以同时或分时导通。例如，驱动开关管m0、m1导通，驱动开关管m2～mn断开；又或者m0～mn全部导通等情况。因此led总共可获得2ⁿ-1种导通的驱动开关管的组合，即led可获得2ⁿ-1级驱动电流，实现了led的高分辨率。

可选地，在本申请一具体实施例中，驱动单元402中的驱动开关管可以由多个nmos管组成。其中，每一个nmos管的第一端接入led，每一个nmos管的第二端接地。每一个nmos管的控制端通过第一开关接入充电电压，每一个nmos管的控制端通过第二开关接地。

可选地，在本申请一具体实施例中，每一个驱动单元402中的驱动开关管包括的nmos管的个数可以互不相同。例如，参阅图4，驱动开关管m0可以由1个nmos管组成，而驱动开关管m1则由2个nmos管组成，以此类推，驱动开关管mn由2^n-1个nmos管组成。由于驱动开关管包括的nmos管的个数互不相同，因此不同驱动开关管导通时的驱动电流就不同，led获得的总的驱动电流的级别也就更多，分辨率也越高。

在本申请实施例提供的led驱动电路中，包括上述实施例所述的任一充电电路301，以及与充电电路301相连的至少一个驱动单元302。驱动单元301通过接收第一控制信号、第二控制信号及充电电路301输出的充电电压，依据第一控制信号及第二控制信号，控制驱动单元302接收充电电压。每一个驱动单元302依据充电电压，输出驱动电流。其中，驱动电流用于驱动led。第一控制信号与第二控制信号反向。当与充电电路301相连的至少一个驱动单元302接收充电电压时，通过充电电路301中的第二充电单元加速了充电电压的建立，从而能在较短的导通时间内，提供足够大的充电电压给与充电电路301相连的至少一个驱动单元302。

专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。