多通道电流驱动方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及多通道恒定电流控制/驱动装置及方法的技术，更具体说，本发明涉及根据应用可以采用相互不同脉冲宽度调制(PWM, Pulse-width modulat1n)方式的PWM多通道恒定电流控制/驱动装置及方法。
【背景技术】
[0002]作为驱动输出端的一定电流或一定电压的电路，广泛的利用脉冲宽度调制(PWM)方式的电路。PWM方式在直流-直流变换器(DC-DC converter)中广泛使用，根据构成电路的拓扑(topology)利用为降压/升压变换器(buck/booster converter)、电流调节器(current regulator)电路等多种用途。
[0003]在PWM电路中通过控制信号脉冲的占空比(duty cycle)控制向输出端传送的电荷量(charge)和从输出端放电的(discharged)电荷量之间的比率，并根据传送到输出端的电容(capacitance)积累的电荷量和从输出端的电容放电(discharge)的电荷量的平衡，输出端的电压达到一定的电流值。在PWM电路中通常广泛利用根据反馈(feedback)反映输出端的值以调整duty cycle的closed looped control技术，但也有在特殊的应用中，不是feedback而是利用根据外部信号的open looped control技术。
[0004]以恒定电流驱动装置为例，通常是串联连接负荷(load)、驱动晶体管(drivingtransistor)、和电阻器(resistor)进行直流电压转变成直流电流的过程。
[0005]多通道恒定电流驱动装置是经常在驱动发光二极管(LED, Light-EmittingD1de)的电流时利用。由于LED是根据电流值决定其发光亮，因此为了保持其恒定的亮度，必须以恒定电流驱动。为了将LED作为照明光源，把多个LED连接成多通道(mult1-channel)。各LED通道是由多个LED串联连接构成，再由多个LED通道并联连接构成多通道LED阵列。
[0006]此时，控制多通道恒定电流驱动装置以便在各通道流过与负荷(Load)无关的相同电流。多通道恒定电流驱动装置的一般技术问题是要减小控制电路的构成面积，并同时有效地减小多通道各负荷的恒定电流偏差，对此的最大障碍因数是根据如LED的负荷特性偏差所产生的恒定电流偏差。
[0007]例如，为了发光在LED流过由正向偏置电压(forward bias voltage, Vf)产生的大电流，此时由于各个LED特性(characteristic)的偏差，对相同的偏置电压在各LED可能流过相互不同的电流。在多通道恒定电流驱动装置中要减小控制电路的面积，一个直流-直流变换器电路可以共同连接于多个LED通道而驱动多个LED通道，因此在这种情况，直流-直流变换器的输出是以高正向偏置电压的LED通道的LED阵列作为基准决定。
[0008]由此，在现有的多通道LED恒定电流驱动装置中，由于LED通道之间的正向偏置电压偏差，在用于驱动恒定电流的晶体管的两端可能施加所需以上的电压。在此种情形，流过较多电流的晶体管所消耗的电力大，且相应的发热量也大。为了在这种高消耗电力和发热量下正常操作，使相应的晶体管承受大消耗电力，需要高容量的通道(或通道比)，因此其大小要变大。其结果，现有的多通道LED恒定电流驱动装置的晶体管的大小变大，不能集成在集成电路(Integrated Circuit,以下称为〃IC〃)内，配置在1C外部。
[0009]为了减小这种不便之处，作为有效地控制电流的先行技术，在韩国公开专利公报公开号码第10-2013-0050509号揭示关于〃多通道LED的恒定电流驱动装置和利用其的液晶显示装置〃的技术。
[0010]所述先行技术的多通道LED的恒定电流驱动装置包含:多个LED通道，分别包含LED阵列、晶体管、及可变发射极电阻；反馈检测单元，在每个所述LED通道检测所述晶体管的集电极电压；以及控制部，响应从所述反馈检测单元输入的反馈检测结果，所述晶体管的集电极电压比其它LED通道高时，提高该LED通道的可变发射极电阻。
[0011]在所述先行技术中揭示，按各通道监测在驱动晶体管流过的电流，当过度的电流流过通道时，增加可变电阻上的电压，以减小通道之间恒定电流偏差的手段。尤其是，可以控制各通道使得按各通道在驱动晶体管不会流过过度的电流。
[0012]所述先行技术是在正向偏置电压低的LED通道可以降低不必要消耗的晶体管的消耗电力，由此可以降低晶体管的额定电流、使晶体管的大小小型化，从而将晶体管可以集成在1C上。进而，所述先行技术是将驱动晶体管集成在1C内，可以减小多通道LED装置的PCB(Printed Circuit Board)面积而节省整个系统及电路成本。
[0013]然而，所述先行技术是只在预测到驱动晶体管的驱动电流值时才能使用的技术，因此其适用范围受到限制。而且，调整可变电阻的值来解决驱动晶体管的电流偏差，若驱动晶体管的电流偏差非常大时，为此可变电阻必须具有非常宽的调整范围，因此用于体现可变电阻的电路具有面积变大的问题。另外，因为根据可变电阻的调整分辨率决定可以控制驱动晶体管电流的分辨率，因此也具有难于精密地控制驱动晶体管电流的问题。
[0014]因此，要求开发利用更小的电路面积，并具有多种适用范围的多通道电流驱动装置，另一方面，也要求开发在小小的电路面积上可以控制高分辨率的多通道电流驱动装置。
【发明内容】
[0015]本发明是要解决上述的现有技术问题而提出的，其目的是提供，以小的面积具有较广的适用范围，并以高分辨率控制的多通道电流驱动方法及其装置。
[0016]如上所述，由于各通道的负荷(Load)特性不同，在负荷上的电压低的情况(负荷为LED时，正向偏置电压Vf低的情况)，驱动晶体管(Driving Transistor)的漏极-源极(drain-source)两端之间的电压变大，由此产生驱动晶体管的发热增加的问题。
[0017]本发明的目的是提供，在这种通道之间的特性偏差大的情况下，可以恒定控制各通道之间驱动电流的多通道恒定电流驱动装置，另一目的是提供，以高分辨率可以减小各通道之间驱动电流偏差的方法。
[0018]本发明的又一目的是提供，在多通道电流驱动装置中，利用一个电路均可采用数字控制技术和模拟控制技术的电路。模拟控制技术是指传统的脉冲宽度调制(PWM, Pulse-width modulat1n)控制技术，数字控制技术是指在多通道电流驱动装置中最近广泛使用的控制技术。
[0019]本发明的目的是提供，利用PWM控制部所包含的低通滤波器，设定分别对应数字控制模式和模拟控制模式的时间常数，利用设定的各个时间常数，使用一个电路可以采用数字控制模式或模拟控制模式的装置。
[0020]具体的，本发明的目的是提供，按各通道利用低通滤波器(Low Pass Filter)和偏移(OFFSET)施加电路，根据低通滤波器的时间常数，在数字控制时，利用偏移(OFFSET)产生电路使各通道的电流不同，对此以PWM DUTY校正，相同的控制电流量。在模拟控制时，以利用高频PWM和低通滤波器(Low Pass Filter)平坦的电压和偏移(OFFSET)产生电路的电压组合，控制电流量的多通道电流驱动方法及其装置。
[0021]为了完成如上所述的目的，根据本发明一实施例的多通道电流驱动方法是，控制在各通道施加的脉冲宽度调制信号(PWM信号)，使其经过在所述各通道具备的运算放大器，以控制所述各通道负荷电流的多通道电流驱动方法，包含:为使在所述各通道具备的运算放大器的输入端连接的所述各通道具备的低通滤波器(Low pass filter)的时间常数(time constant)，对应预先决定的电流控制模式，以预先设定的时间常数中的任一个进行控制的步骤；将所述各通道上施加的脉冲宽度调制信号经过所述各通道具备的低通滤波器向所述各通道具备的运算放大器的输入端传送的步骤；以及利用所述各通道上具备的运算放大器的输出电压，控制所述各通道负荷电流的步骤。
[0022]此时，根据本发明一实施例的多通道电流驱动方法，还包含:根据所述电流控制模式，控制所述各通道上施加的脉冲宽度调制(PWM)信号频率的步骤。
[0023]此时，控制各通道负荷电流的步骤可以包含:对所述低通滤波器的输出信号附加偏移电压的步骤；以及利用附加所述偏移电压的所述输出信号