[发明专利]一种单线脉冲控制方式LED驱动芯片

说明书

技术领域

本发明属于电源功率管理集成电路技术领域，具体涉及一种单线脉冲控制方式LED驱动芯片的设计与实现。

背景技术

随着全球对于环保节能的日趋重视，市场对高效节能电子产品的需求不断增长，电源管理IC在其中的重要性也不断攀升。环保、省电、节能等理念使得LED技术及其应用范围不断拓展，尤其LED照明已成为高亮度LED成长最快的应用产品。未来LED应用趋势将向大尺寸液晶电视、车用LED、大型展板、笔记本电脑背光、LED路灯、室内外照明装饰，甚至是家用照明市场发展。随着室内外照明、汽车头灯以及液晶电视背光驱动等LED应用大量涌现，LED在3C甚至4C产品都已浮现巨大商机，众多电源IC厂商纷纷布局LED应用市场，组建研发力量，积极开发相关产品方案。

LED驱动IC的特性要求是电流输出的一致性与恒定性。LED驱动IC需要控制一颗或多颗LED，其发光亮度与通过电流量大致呈线性正比关系，因此要使LED发光亮度相同，必须保持被连接在一起的LED电流量一致。由于电流的轻微改变将会影响亮度，这对于LED的许多应用而言将是无法接受的。

现有的产品方案中，调节LED的亮度通常有三种方法：使用芯片外部SET电阻、采用PWM控制技术以及线性调节。最简便的LED调节亮度方法是在驱动IC外采用SET电阻，这种方法与片外电阻的精度有关，故能精确控制LED输出电流大小，在Maxim、Fairchild等公司的产品中仍然有很多应用。虽然使用芯片外部SET电阻是有效的方法，但却缺乏灵活性。采用PWM控制技术和线性调节可以对LED发光强度进行动态控制，特别是在一些便携设备的特殊应用场合中，动态控制LED发光强度显得尤为重要。

在便携式设备启动或关机时，创造剧场式照明效果的渐进式亮度变化就是其中的一种典型应用。在启动时，背光电流会以预先设定的时间间隔以步进方式逐步放大到最大电流值比如20mA，同样在关机时，采用相反的动作逐步降低电流值。通过微处理器的控制，可将具备不同频率的PWM信号，通过I2C或I/O端口送到LED驱动电路来实现这样的效果。但这个方法的缺点是耗费实时处理器资源，并且还需要输入/输出接口和大量外部器件。

单线控制方式仅用一条控制线数字化控制LED，并提供无闪烁的光输出、降低微控制器的时钟周期、节约通用输入/输出(GPIO)资源，为使用较少元器件的便携应用提供完整解决方案，受到了越来越多用户的青睐。

发明内容

本发明的目的是提供一种单线脉冲控制方式LED驱动芯片，本发明能够根据使能输入端信号EN的不同的逻辑状态，产生与之相应的逻辑控制方式。

本发明所提供的单线脉冲控制方式LED驱动芯片包括使能和逻辑控制电路(Enable & Control Logic)、参考电压源(Voltage Reference)、数字-模拟转换器(DAC)和MOS电流驱动器(MOS Driver)，整个LED驱动芯片用来给LED阵列(CH1-CHN)供电。单线脉冲控制方式LED驱动芯片系统框图如附图1所示，其中，使能和逻辑控制电路100通过判断输入使能信号EN的逻辑状态，产生相应的工作模式的控制逻辑和算法，参考电压源120为系统提供稳定的参考基准电压，数字-模拟转换器140实现LED调光功能，MOS电流驱动器130产生足够大的电流驱动LED，整个LED驱动芯片用来给LED阵列150供电。。

本发明所述的单线脉冲控制方式LED驱动芯片将整个芯片系统的工作模式分为三种，其包括：关机模式(Shut down mode)，电流输出递减模式(Step down mode)，和电流输出保持模式(Hold mode)。这三种工作模式和工作状态转换图及其控制算法如附图2所示。

首先，判断输入EN信号是否为逻辑1，若为逻辑1，则输出LED电流(Iout)为最大电流值Imax；若为逻辑0，且持续时间超过300us，则系统进入关机模式。若EN为连续的单线脉冲信号，则由逻辑控制部分的15进制递减计数器进行减计数，系统进入电流输出递减模式，直至输出的电流Iout为第15级输出Imin，即当计数器计数N＝15时，重新回到最大电流值Imax，进行循环递减计数。若EN信号为非连续的pulse信号，且不满足持续时间超过300us的EN＝0的判断条件，则系统进入输出电流保持模式。此时，系统的输出电流保持在最大值Imax(即第一级1st)和最小值Imin(即第15级15th)之间的的某一级上，即实现了从Imin到Imax之间的调光功能。