LED短路检测电路、驱动芯片及驱动方法与流程

本发明属于集成电路芯片技术领域，具体涉及led短路检测电路、驱动芯片及驱动方法。

背景技术：

常见的led驱动芯片一般采用恒流驱动方法驱动led灯珠。led灯珠的工作电流由led驱动芯片的vrext端通过外接精密电阻调节，外接电阻越小，流过led灯珠的电流越大。一般led灯珠的工作电流小于30ma，如果led灯珠流过过大的电流，会使led灯珠出现高亮现象，长时间的高亮会导致led灯珠烧坏，进而影响led显示屏的显示效果。

为了解决上述问题，现有方法通过对led驱动芯片的vrext端进行电压采样,并与参考电压比较后，判断是否关闭驱动电路。但是该方法的缺点是当vrext端短路时，电压为低电位，容易受电源电压和衬底噪声等影响导致误判断，进而反而影响led显示屏的显示效果。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种led短路检测电路、驱动芯片及驱动方法，解决现有技术中，led灯珠由于led驱动芯片的vrext端短路导致容易烧坏的缺陷。

第一方面，一种led短路检测电路，包括可配置电压源、开关控制电路和电流放大电路；

可配置电压源的输入端连接第一基准电压和led驱动芯片的vrext端，可配置电压源的偏置电压输出端连接至电流放大电路的第一输入端，可配置电压源的采样电压输出端连接至开关控制电路的输入端，开关控制电路的输出端连接至电流放大电路的第二输入端，电流放大电路的输出端连接led驱动芯片的输出端。

优选地，所述可配置电压源包括运算放大器op1和pmos管pm_1；

所述第一基准电压连接至运算放大器op1的同向输入端，所述led驱动芯片的vrext端连接至运算放大器op1的反向输入端，运算放大器op1的输出端连接至pmos管pm_1的栅极，pmos管pm_1的源极接高电平，pmos管pm_1的漏极接运算放大器op1的反向输入端。

运算放大器op1的检测端作为所述可配置电压源的采样电压输出端，运算放大器op1的输出端作为所述可配置电压源的偏置电压输出端。

优选地，所述开关控制电路包括pmos管pm_3、电流源ib、触发器smit1和开关sw1；

所述可配置电压源的采样电压输出端连接至pmos管pm_3的栅极，pmos管pm_3的源极接高电平，pmos管pm_3的漏极通过串联所述电流源ib接地，pmos管pm_3的漏极接触发器smit1的输入端，触发器smit1的输出端接开关sw1的控制端，开关sw1的一触点端接地，开关sw1的另一触点端连接至开关控制电路。

优选地，所述触发器smit1为施密特触发器。

优选地，所述电流放大电路包括运算放大器op2、运算放大器op3、pmos管pm_2、nmos管nm_1、nmos管nm_2和nmos管nm_3；

所述可配置电压源的偏置电压输出端连接至pmos管pm_2的栅极，pmos管pm_2的源极接高电平，pmos管pm_2的漏极接nmos管nm_1的漏极，pmos管pm_2的漏极还接运算放大器op2的反向输入端，运算放大器op2的同向输入端接第二基准电压，运算放大器op2的输出端接nmos管nm_1的栅极，nmos管nm_1的源极接地，运算放大器op2的输出端接所述开关sw1的触点端；

pmos管pm_2的漏极接运算放大器op3的同向输入端，运算放大器op3的输出端接nmos管nm_3的栅极，nmos管nm_3的源极接nmos管nm_2的漏极，nmos管nm_3的源极接运算放大器op3的反向输入端，nmos管nm_2的源极接地，运算放大器op2的输出端连接至nmos管nm_2的栅极；

所述nmos管nm_3的漏极连接至led驱动芯片的输出端。

优选地，运算放大器包括pmos管pm_11、pmos管pm_12、pmos管pm_13、pmos管pm_14、pmos管pm_15、nmos管nm_11、nmos管nm_12、nmos管nm_13和nmos管nm_14；

其中pmos管pm_15的栅极接基准电源，pmos管pm_15的漏极均连接至pmos管pm_11和pmos管pm_12的源极，pmos管pm_15的源极均连接至pmos管pm_13和pmos管pm_14的源极，pmos管pm_13的漏极接nmos管nm_13的漏极，pmos管pm_14的漏极接nmos管nm_14的漏极，nmos管nm_13的栅极连接nmos管nm_14的栅极，nmos管nm_13的源极接nmos管nm_11的漏极，nmos管nm_14的源极接nmos管nm_12的漏极，nmos管nm_11和nmos管nm_12的源极接地；pmos管pm_11的漏极接nmos管nm_11漏极，pmos管pm_12的漏极接nmos管nm_12漏极；

pmos管pm_14的漏极和nmos管nm_14的漏极之间的节点作为运算放大器的输出端；pmos管pm_11的栅极作为运算放大器的同向输入端；pmos管pm_12的栅极作为运算放大器的反向输入端；pmos管pm_13的栅极、pmos管pm_14的栅极、以及pmos管pm_13的漏极和nmos管nm_13的漏极的中间节点相互连接，作为运算放大器的检测端。

第二方面，一种led驱动芯片，包括第一方面所述led短路检测电路。

第三方面，一种led驱动方法，在第一方面所述led短路检测电路上执行，包括以下步骤：

第一基准电压输入到可配置电压源，led驱动芯片的vrext端产生外部电压输入到可配置电压源；

可配置电压源生成采样电压，通过采样电压输出端传输给开关控制电路；

可配置电压源生成偏置电压，通过偏置电压输出端传输给电流放大电路；

电流放大电路对所述偏置电压进行放大后，生成led灯珠的驱动电流；

开关控制电路根据接收到的采样电压输出驱动信号，通过输出端传输给电流放大电路；所述驱动信号用于控制电流放大电路是否输出所述驱动电流。

由上述技术方案可知，本发明提供的提供一种led短路检测电路、驱动芯片及驱动方法，解决现有技术中，led灯珠由于led驱动芯片的vrext端短路导致容易烧坏的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例一提供的led短路检测电路的示意图。

图2为本发明实施例二提供的led短路检测电路的电路图。

图3为本发明实施例二提供的运算放大器的电路图。

图4为本发明实施例四提供的led驱动方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

实施例一：

一种led短路检测电路，参见图1，包括可配置电压源、开关控制电路和电流放大电路；

可配置电压源的输入端连接第一基准电压和led驱动芯片的vrext端，可配置电压源的偏置电压输出端连接至电流放大电路的第一输入端，可配置电压源的采样电压输出端连接至开关控制电路的输入端，开关控制电路的输出端连接至电流放大电路的第二输入端，电流放大电路的输出端连接led驱动芯片的输出端。

具体地，第一基准电压vref1为输入可配置的电压源的参考电压。该电路具体使用时，led驱动芯片的vrext端需要外接一个电源，还需要外接一电阻rext到地，通过电阻rext调节vrext端的电压输入值。led驱动芯片的输出端out接led灯珠的阴极，驱动led灯珠。

该led短路检测电路，第一基准电压vref1输入到可配置电压源，通过vrext端外部接一个电阻rext到地，产生vrext电压。可配置电压源输出一个采样电压vs到开关控制电路，开关控制电路输出是否关闭led恒流驱动管nmos管nm_1和nmos管nm_2的驱动信号en_1给电流放大电路。可配置电压源输出一个偏置电压vg1给电流放大电路，电流放大电路用于产生led灯珠的驱动电流，该驱动电流为恒流驱动信号。

该led短路检测电路解决现有技术中，led灯珠由于led驱动芯片的vrext端短路导致容易烧坏的缺陷。

实施例二：

实施例二在实施例一的基础上，提供了一种led短路检测电路的具体电路。

参见图2，所述可配置电压源包括运算放大器op1和pmos管pm_1；

所述第一基准电压连接至运算放大器op1的同向输入端，所述led驱动芯片的vrext端连接至运算放大器op1的反向输入端，运算放大器op1的输出端连接至pmos管pm_1的栅极，pmos管pm_1的源极接高电平，pmos管pm_1的漏极接运算放大器op1的反向输入端

运算放大器op1的检测端作为所述可配置电压源的采样电压输出端，运算放大器op1的输出端作为所述可配置电压源的偏置电压输出端。

具体地，运算放大器op1、pmos管pm_1共同组成可配置电压源。

优选地，所述电流放大电路包括运算放大器op2、运算放大器op3、pmos管pm_2、nmos管nm_1、nmos管nm_2和nmos管nm_3；

所述可配置电压源的偏置电压输出端连接至pmos管pm_2的栅极，pmos管pm_2的源极接高电平，pmos管pm_2的漏极接nmos管nm_1的漏极，pmos管pm_2的漏极还接运算放大器op2的反向输入端，运算放大器op2的同向输入端接第二基准电压，运算放大器op2的输出端接nmos管nm_1的栅极，nmos管nm_1的源极接地，运算放大器op2的输出端接所述开关sw1的触点端；

pmos管pm_2的漏极接运算放大器op3的同向输入端，运算放大器op3的输出端接nmos管nm_3的栅极，nmos管nm_3的源极接nmos管nm_2的漏极，nmos管nm_3的源极接运算放大器op3的反向输入端，nmos管nm_2的源极接地，运算放大器op2的输出端连接至nmos管nm_2的栅极；

所述nmos管nm_3的漏极连接至led驱动芯片的输出端。

具体地，第二基准电压vref2为输出电流放大电路的参考电压。运算放大器op2、运算放大器op3、pmos管pm_2、nmos管nm_1、nmos管nm_2和nmos管nm_3共同组成电流放大电路。电流放大电路的out输出端驱动led灯珠。其中pmos管pm_2将输入的偏置电压vg1转换成恒流源输入，nmos管nm_1和nmos管nm_2构成电流放大功能。运算放大器op2的作用是为nmos管nm_1提供稳定的源漏电压vds1，运算放大器op3的作用是为nmos管nm_2提供稳定的源漏电压vds2，nmos管nm_1和nmos管nm_2的漏极和源极电压相等且性能稳定可靠，能够有效提高输出恒流效果。

优选地，所述开关控制电路包括pmos管pm_3、电流源ib、触发器smit1和开关sw1；运算放大器op1内部关键信号vs受系统环路实时控制，作为检测信号灵敏度高，且可以自恢复vrext短路检测功能。开关控制电路输出直接控制恒流驱动管nm_1和nm_2，更进一步提高了vrext短路检测的灵敏度。

所述可配置电压源的采样电压输出端连接至pmos管pm_3的栅极，pmos管pm_3的源极接高电平，pmos管pm_3的漏极通过串联所述电流源ib接地，pmos管pm_3的漏极接触发器smit1的输入端，触发器smit1的输出端接开关sw1的控制端，开关sw1的一触点端接地，开关sw1的另一触点端连接至开关控制电路。所述触发器smit1为施密特触发器。

具体地，pmos管pm_3、电流源ib、施密特触发器smit1、开关sw1共同组成开关控制电路。pmos管pm_3和电流源ib构成电流比较器，正常情况下，采样电压vs为低电平，输出enb_1为高电平，经过施密特触发器smit1反向后，en_1为低电平，开关sw1断开，nmos管nm_1和nmos管nm_2构成电流镜像放大，输出电流驱动led灯珠。当vrext端发生短路时，采样电压vs会被抬高，输出enb_1跳变为低电平，经过施密特触发器smit1反向后，en_1为高电平，开关sw1闭合，即运算放大器op2输出vg2通过开关sw1连接到地，nmos管nm_1和nmos管nm_2的栅极被拉到低电位，关闭驱动led灯珠的电流，避免了由于vrext引脚短路导致的led灯珠烧坏。

参见图3，运算放大器包括pmos管pm_11、pmos管pm_12、pmos管pm_13、pmos管pm_14、pmos管pm_15、nmos管nm_11、nmos管nm_12、nmos管nm_13和nmos管nm_14；

其中pmos管pm_15的栅极接基准电源，pmos管pm_15的漏极均连接至pmos管pm_11和pmos管pm_12的源极，pmos管pm_15的源极均连接至pmos管pm_13和pmos管pm_14的源极，pmos管pm_13的漏极接nmos管nm_13的漏极，pmos管pm_14的漏极接nmos管nm_14的漏极，nmos管nm_13的栅极连接nmos管nm_14的栅极，nmos管nm_13的源极接nmos管nm_11的漏极，nmos管nm_14的源极接nmos管nm_12的漏极，nmos管nm_11和nmos管nm_12的源极接地；pmos管pm_11的漏极接nmos管nm_11漏极，pmos管pm_12的漏极接nmos管nm_12漏极；

pmos管pm_14的漏极和nmos管nm_14的漏极之间的节点作为运算放大器的输出端；pmos管pm_11的栅极作为运算放大器的同向输入端；pmos管pm_12的栅极作为运算放大器的反向输入端；pmos管pm_13的栅极、pmos管pm_14的栅极、以及pmos管pm_13的漏极和nmos管nm_13的漏极的中间节点相互连接，作为运算放大器的检测端。

具体地，该led短路检测电路中，运算放大器op1、运算放大器op2和运算放大器op3均采用图3的结构，其中运算放大器op1引出检测端，运算放大器op2和运算放大器op3未引出检测端。

图3中，vbp1、vbn1、vbn2为输入的偏置电压，in+和in-分别为运算放大器的同向输入端和反向输入端，out为运算放大器的输出端，vs为运算放大器的检测端。i1和i2分别为流过pmos管pm_13和pmos管pm_14的电流。正常情况下，根据运算放大器负反馈原理，i1＝i2，且为预设的偏置电流值.当vrext端发生短路时，运算放大器op1的同向输入端为低电位，运算放大器op1的输出端电位降低到低电位，因此i1＝i2＝0，vs端的电压被抬高到高电平。这样就能够基于运算放大器内部负反馈机制产生稳定可靠的采样信号。

该led短路检测电路中，将运算放大器op1内部关键信号引出作为检测端，作为vrext引脚发生短路的采样信号。该led短路检测电路基于运算放大器负反馈机制，如果vrext端外接合适的电阻到地，则采样电压维持不变。当vrext端短路时，采样电压会被抬高，由pmos管pm_3和电流源ib构成的电流比较器输出翻转，进而直接关闭恒流驱动管nm_1和nm_2；当恢复vrext端外接合适的电阻到地时，迅速恢复开启恒流驱动管nm_1和nm_2。

本发明实施例所提供的电路，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。

实施例三：

一种led驱动芯片，包括上述led短路检测电路。

具体地，该led驱动芯片可以设置多个out输出端，用于驱动多个led灯珠，优选地，out输出端的个数范围可以为1～32。

具体地，该led驱动芯片使用时，vrext端需要外接一个电源，还需要外接一电阻rext到地，通过电阻rext调节vrext端的电压输入值。输出端out接led灯珠的阴极，驱动led灯珠。该led驱动芯片解决现有技术中，led灯珠由于led驱动芯片的vrext端短路导致容易烧坏的缺陷。

本发明实施例所提供的芯片，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。

实施例四：

一种led驱动方法，在上述led短路检测电路上执行，参见图4，包括以下步骤：

s1：第一基准电压输入到可配置电压源，led驱动芯片的vrext端产生外部电压输入到可配置电压源；

s2：可配置电压源生成采样电压，通过采样电压输出端传输给开关控制电路；

s3：可配置电压源生成偏置电压，通过偏置电压输出端传输给电流放大电路；

s4：电流放大电路对所述偏置电压进行放大后，生成led灯珠的驱动电流；

s5：开关控制电路根据接收到的采样电压输出驱动信号，通过输出端传输给电流放大电路；所述驱动信号用于控制电流放大电路是否输出所述驱动电流。

具体地，该led驱动方法，第一基准电压vref1输入到可配置电压源，通过vrext端外部接一个电阻rext到地，产生vrext电压。可配置电压源输出一个采样电压vs到开关控制电路，开关控制电路输出是否关闭led恒流驱动管nm_1和nm_2的驱动信号en_1给电流放大电路。可配置电压源输出一个偏置电压vg1给电流放大电路，电流放大电路用于产生led灯珠的驱动电流，该驱动电流为恒流驱动信号。该led驱动方法解决现有技术中，led灯珠由于led驱动芯片的vrext端短路导致容易烧坏的缺陷。

本发明实施例所提供的方法，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。