[发明专利]LED驱动电路、方法和LED显示系统

说明书

 

本发明申请的优先权要求于2013年11月18日在美国提交的、申请号为US 14/082，841的权利，其全部通过参考整体引入到此以达到所有目的。

【技术领域】

本发明涉及显示技术领域，特别涉及LED即半导体发光二极管矩阵的显示系统, 尤其涉及用于该系统的LED驱动电路,以及驱动LED显示屏的方法。本发明的LED是英文Light Emitting Diode的缩写，中文意思是“发光二极管”。

【背景技术】

近年来，LED作为一种节能环保产品,应用越来越广泛，例如LED被广泛应用于电子设备，包括LED大屏幕显示屏。随着LED显示屏密度的增加，像素点越来越多，而且点间距越来越小的LED显示屏被用于室内大面积高品质的显示。小的LED点间距会增加发光二极管的密度，使得在每个单独的LED相对较低的亮度，足以达到以前亮度相同的大屏幕显示屏。此外，随着 LED发光效率的增加，更低的驱动电流就可以达到同样的亮度级。现有技术LED驱动电路设计，内部参考电流或偏置电流，是和输出电流成正比的。现有技术LED驱动电路设计，需要一个小的基准电流长时间给内部节点以目标水平进行充电，此节点具有相对较大的电容。这个充电时间延迟降低了LED的PWM脉冲宽度，并影响LED的亮度。此外，不同的内部节点的电容导致LED驱动电路的PWM脉冲宽度发生变化。因此，需要本领域的技术人员来改变来解决上述问题。PWM是英文“Pulse Width Modulation”的缩写, 中文意思是“脉冲宽度调制”，简称“脉宽调制”。

图1A是现有技术LED驱动电路的电原理方框示意图。 该LED驱动电路包括一个输入模块101和一个输出模块102。偏压BIAS被加在输入模块101上，并且参考电流I_REF也被加在输入模块101上。输入模块101和输出模块102以电气方式连接到一个节点VGO ，这是一个大电容节点。输出电流I_OUT和输出电压V_OUT从输出模块102的输出端输出。

图1B展示了现有技术LED驱动电路实施例的电路原理示意图。 在此实施例中，输入模块包括一个名为MPC1的P沟道型MOS级联晶体管103和名为MPC2的另一个P沟道型MOS级联晶体管104。 输出模块是一个名为MPO1的P沟道型MOS输出晶体管105。 P沟道型MOS级联晶体管104（MPC2）的源极和P沟道型MOS级联晶体管103（MPC1）的漏极连接到节点VDI ，这是自生的漏极电压。偏压BIAS被施加到P沟道型MOS级联晶体管104（MPC2）的栅极。 P沟道型MOS级联晶体管103 （MPC1）的栅极和P沟道型MOS输出晶体管105（MPO1）的栅极连接在节点VGO 处，也就是栅极输出电压。P沟道型MOS级联晶体管104（MPC2）的漏极也被连接到节点VGO 。参考电流I_REF被施加到所述输入模块和节点VGO上 。输出电压V_OUT和输出电流I_OUT从P沟道型MOS输出晶体管105（MPO1）的漏极输出。MOS是金属-氧化物半导体场效应晶体管，NMOS是电子导电型场效应管，PMOS是空穴导电型场效应管。

图1A和图1B现有技术LED驱动电路的缺陷是该LED驱动电路需要一个小的参考电流I_REF长时间给内部较大电容的节点VGO进行充电，这个充电时间会延迟并降低LED驱动电路的PWM脉冲宽度，并影响LED的亮度。不同的内部节点的电容导致LED驱动电路的PWM脉冲宽度发生变化，也会影响LED的亮度。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种LED驱动电路、方法和LED显示系统, 驱动电路内部电压恒定，PWM脉冲宽度稳定，保证了各LED的亮度也稳定。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：

提供一种LED驱动电路,包括输入模块、调节器模块和输出模块；调节器模块用于保持恒定的内部电压；输出模块用于产生各输出信号；其中所述输入模块连接到所述调节器模块，而该调节器模块则连接到所述输出模块；所述调节器模块包括运算放大器和至少两个输出栅极驱动单元；所述运算放大器包括反相输入端、同相输入端和输出端；该运算放大器的反相输入端连接到输入模块，而该运算放大器的输出端也连接到输入模块，该运算放大器的同相输入端则连接到所述输出模块；各输出栅极驱动单元更进一步地包括用于保持恒定电压的源极跟随器。