[发明专利]LED显示系统

说明书

技术领域

本公开一般涉及LED显示系统，其包括LED阵列及LED驱动器，更具体地，本公开涉及一种驱动LED阵列的集成电路。

背景技术

近年来，含有LED(即，发光二极管)的装置与应用变得普及。这种装置与应用涉及从用于普通照明、标记与信号的光源，到显示面板、电视，等等。不论是何种应用，LED驱动电路被用于向LED供电。

LED面板通常是指包括连接在一起的LED阵列或者多个子模块的设备，每个子模块具有一个这种LED阵列。LED面板通常采用单色或不同颜色的LED阵列。当单独的LED被用于某种显示应用时，每个LED通常对应于一个显示像素。RGB LED单元是指一组三个的LED，即红色LED、绿色LED以及蓝色LED。当RGB LED单元被用于某种显示应用时，每个RGB LED尺寸单元对应于一个显示像素。表面安装的RGB LED单元通常具有四个引脚，红色LED、绿色LED及蓝色LED中的每个各对应一个引脚，而另一个引脚对应于共正极或共负极。

传统地，LED阵列通常被以共正极扫描的配置排列，其中LED的正极经由开关元件可操作地连接到电源，而LED的负极被一起连接到电流驱动器的输出。在这种配置中，NMOS驱动器通常被用作电流宿(current sink)。优选NMOS而非PMOS是因为对于给定设计尺寸，NMOS具有较大的电流容量及较低的R_ds(on)。

在共正极配置中，所有RGB LED被连接到同一个电源，并且具有相同的电源电压。正如本领域所熟知的，红色LED的正向电压显著低于绿色LED与蓝色LED的正向电压。对红色LED、绿色LED以及蓝色LED使用相同的电源电压要求调整该电源电压以匹配单独的LED的正向压降，例如，通过在电源与LED之间安装偏置电阻。因此，大量的能量被以电阻产生的热散发。例如，如果电源电压是5伏，由于红色LED的正向压降约为2.0伏，接近60％的能量作为热量在除LED以外的元件上损失掉了。这种热量产生不仅仅浪费能量，还使得驱动电路的设计复杂化，例如，增加了消除热量的需求。

通常希望能够有高分辨率的显示。像素间距的尺寸越小，显示的分辨率可能越高。LED显示系统具有多个部件，例如，恒定电流驱动器，解码器，功率MOSFET用以控制扫描线切换，以及用于一些LED(诸如红色LED)的偏置电阻器以减少LED驱动器的运行电压。这些部件通常被作为分离元件安装在PCB(印刷电路板)上，不仅由于增加PCB中的层数而增加了制造成本，也使得难以抑制PCB上的噪声，且难以减小像素间距的尺寸。在LED显示系统中具有多个分离元件还增加了控制其他性能参数的难度，诸如LED的同步(timing)，寄生电容的消除(这可能导致重影)，等等。

发明内容

本公开提供了在LED显示系统中减少功耗以及分离元件数量的装置及方法。在本公开中，LED驱动IC是指控制并驱动LED阵列的集成电路。LED驱动IC中的部件被集成到一个驱动芯片中。LED驱动电路可以是指电路中的所有部件被集成在单个芯片的LED驱动IC，或者元件位于多个芯片的驱动电路，或者是元件位于一个或多个芯片以及一个或多个PCB板的驱动电路。

根据本公开的一个实施例，用于LED的驱动电路包括：锁相环；脉宽调制引擎；配置寄存器；增益可调快速充电电流源；以及串行输入/输出接口。锁相环可操作地连接到所述串行输入/输出接口。锁相环提供全局时钟信号。脉宽调制(PWM)引擎可操作地连接到所述串行输入/输出接口。PWM引擎接收来自所述串行输入/输出接口的灰度值。其还接收来自所述锁相环的全局时钟信号，并生成用于所述增益可调快速充电电流源的PWM信号。配置寄存器可操作地连接到串行输入/输出接口以及增益可调快速充电电流源。配置寄存器存储驱动电路设置。增益可调快速充电电流源可操作地连接到所述配置寄存器，所述串行输入/输出接口，以及所述多个PWM引擎，其提供电流输出以驱动LED阵列。串行输入/输出接口可操作地连接到所述锁相环，所述配置寄存器，所述PWM引擎，以及所述增益可调快速充电电流源，串行输入/输出接口向所述配置寄存器提供驱动电路设置。其还向所述脉宽调制引擎提供灰度值，并且此外，其向所述增益可调快速充电电流源提供全局增益调节设置。