[发明专利]USB键盘控制器的LED优化低压电流源电路模块

说明书

USB键盘控制器的LED优化低压电流源电路模块,低压电流源电路(5)上安装有两个N型场效应晶体管NMOS；NMOS1的衬底和源端相连，都接到0电位；NMOS2的源端和衬底也共同连接到0电位；NMOS1和NMOS2共用相同的栅极并连接到OP的输出端，NMOS1的漏端分别与OP的正向输入端和参考电流源输入电流I_IN相连；NMOS2的漏端分别与OP的负向输入端和LED灯的负向端相连；LED灯和参考电流源共同连接到电源VCC上；补偿电容CC跨接在NMOS1的栅端和漏端之间。具有良好的电流匹配性能，动态范围大，版图面积和设计成本较小，非常适用于特定的LED驱动芯片以及USB键盘控制器。

技术领域

本发明涉及用于USB键盘控制器的低压电流源技术，尤其是USB键盘控制器的LED优化低压电流源电路模块。

背景技术

作为一种有代表性的发展较快的键盘控制器，游戏控制器是一种用来控制视频游戏的设备。传统游戏控制器例如：游戏杆、鼠标或游戏板。游戏在电脑上时，键盘、鼠标代替了控制器，在键盘上有固定按键。最新发展出的USB键盘控制器甚至涉及，指纹识别、键值动态定义以及安全自毁等技术的集成应用，这也同时带动了控制器技术的高速进步，为全新控制器应用于更广泛领域提供了物质基础。

USB键盘是当前计算机常用的基本输入控制设备，该设备一般为具备几十到一百个以上按键的键盘，当用户按下对应按键时键盘反馈固定的键值给计算机，以便完成用户控制的目的。

中国专利申请2017102130639提出一种游戏外设可编程控制器，包括微处理器、按键输入接口、PS2键盘接口和USB键盘接口；所述PS2键盘接口和USB键盘接口分别通过接口协议与PC端连接，在工作时，微处理器只识别其中一个键盘接口；所述按键输入接口包括两个设置键、四个方向键、两个辅助键、多个攻击键和一个复位键，除了设置键和复位键外，其它的按键都对应PC端通用按键的一个键值，所述微处理器内储存有多个常规游戏按键布局，通过长按复位键恢复到出厂默认键值参数。该技术特点在于：不再局限于游戏手柄支持固定的几个街机游戏，可广泛应用于各种网络游戏、单机游戏。各个游戏可在出厂时配置在微处理器内还可通过PC端配置软件自行下载。

该申请使用STM32单片机设计一种游戏外设可编程控制器，因其应用领域为游戏用户，在这一类技术方案中，控制器键盘多会用到LED灯，而CMOS恒定电流源在手持设备类LED驱动芯片中有着广泛的应用，该类型芯片要求电流源电路能够输出单通道或者多通道的恒定电流，以保证LED灯能有相同的亮度。在这类应用中，对电流源电路的要求主要有：高相对/绝对电流匹配精度；高输出阻抗，尤其在电源电压较低的情况下；并且需要有很小的版图面积。然而，现有技术存在一些缺点和不足，比如，仅作为一种输出设备，不具备AD采集功能、PWM输出功能以及防误触提醒功能。而且，无法在使用过程中接收计算机发来的指令进行相应的动作。其中，尤其是由于低压电流源的限制，使得其不具备支持OLED按键的功能，无法做到在按键上动态显示自身键值。

作为代表性的最新公开文献，美国专利申请(US 6707286)提出一种通过放大器负反馈来获得恒定输出电流的方法，如附图1所示，这种方法在电源电压较高的条件下，获得了很高的输出阻抗，但是，其存在突出缺陷包括：

A.在电源电压降的较低的情况下，M2将进入线性区，这将使负反馈网络失去作用，从而电流源输出阻抗变小，恶化了电流镜像精度。

B.由于M1的漏源电压近似等于M8的漏源电压，而并非与镜像源端NMOS的栅源电压相等，因此由于沟道调制效应的影响，这种结构存在一定的电流绝对误差。

C.为了能在较低的电源电压下工作，M1要有很低的过驱动电压(Vdsat)，在输出LED电流比较大的应用中，过低的Vdsat将导致很大的宽长比，因此使电流源电路消耗了很大的版图面积，浪费成本。

发明内容