发光二极管驱动电路的制作方法
【专利摘要】一种发光二极管驱动电路，包括：一输出晶体管，耦接至发光二极管；一节点，耦接至该输出晶体管；一接地晶体管，耦接至该节点并接地；一运算放大器，包括：一输入级，包括一第一输入端以及一第二输入端；以及一输出级；以及一第一组开关，用以将一驱动信号提供至该第一输入端与该第二输入端两者中的一个，并将该节点连接至另一个。本发明LED驱动电路的运算放大器的两输入端能够轮流接收驱动信号，从而降低运算放大器的偏压误差所造成的影响。
【专利说明】发光二极管驱动电路
【技术领域】
[0001]本发明关于发光二极管驱动电路，更包括用以抑制亮度误差的发光二极管驱动电路。
【背景技术】
[0002]在发光二极管(LED)显示器中，不同模块之间常会因为LED上的驱动电流变动(variation)而出现亮度误差。除此之外,对全色彩显示器而言，当驱动电流不精确时，显示画面极易出现色块，对显示品质影响可谓相当明显。
[0003]亮度误差可分为输出沟道间的电流误差以及IC间的电流误差。其中，IC间的电流误差主要是因为不同制造批次IC间的制程飘移所导致。虽然制程飘移是难以避免的，但现有技术多半仍针对IC间电流误差进行改进。IC间电流误差的成因较为复杂，而既有技术所能改善的效果也已趋近极限。
[0004]一般而言，人眼可以区分超过6%的亮度差异，而就低亮度的画面而言，人眼甚至可分辨1%的亮度差异。因此，仅只改进IC间的电流误差已不足以符合现今高画质显示器的要求。有鉴于此，本发明从减少沟道间电流差异着手，提供一种新式的LED驱动器，借以进一步抑制LED显示器的亮度误差。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种发光二极管(LED)驱动电路。该驱动电路包括:一输出晶体管，其以一漏极耦接至发光二极管；一节点，耦接至该输出晶体管的一源极；一接地晶体管，其以一漏极耦接至该节点，并以一源极接地；一运算放大器，包括:一输入级，用以接收一驱动信号与一反馈信号，包括一第一输入端以及一第二输入端；以及一输出级，用以将一输出信号提供至该输出晶体管的栅极；以及一第一组开关，耦接于该驱动信号、该反馈信号与该运算放大器的该输入级之间，用以将该驱动信号提供至该运算放大器的该第一输入端与该第二输入端两者中的一个，并将该节点连接至另一个。
[0006]本发明所述的发光二极管驱动电路，还包括一第二组开关，耦接于该运算放大器的该输入级与该输出级之间，用以切换该输入级对应该输出信号的极性。
[0007]本发明所述的发光二极管驱动电路，当该第一组开关将该驱动信号提供至该运算放大器的该第一输入端时，该第二组开关维持该输入级所输出的驱动信号的极性；而当该第一组开关将该驱动信号提供至该运算放大器的该第二输入端时，该第二组开关变更该输入级所输出的该驱动信号的极性。
[0008]本发明所述的发光二极管驱动电路，还包括一开关控制器，用以控制该第一组开关及该第二组开关的切换频率。
[0009]本发明所述的发光二极管驱动电路，该输出晶体管为N沟道金属氧化物半导体场
效应管。
[0010]本发明所述的发光二极管驱动电路，该接地晶体管为N沟道金属氧化物半导体场效应管。
[0011]本发明所述的发光二极管驱动电路，该接地晶体管的一栅极耦接至一偏压电源。
[0012]本发明LED驱动电路的运算放大器的两输入端能够轮流接收驱动信号，从而降低运算放大器的偏压误差所造成的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为一发光二极管(LED)的驱动电路的电路结构图。
[0014]图2为本发明一实施例中的LED驱动电路示意图。
【具体实施方式】
[0015]下文为介绍本发明的最佳实施例。各实施例用以说明本发明的原理，但非用以限制本发明。本发明的范围当以前附的权利要求项为准。
[0016]图1为一发光二极管(LED)的驱动电路的电路结构图。在此图中，LED驱动电路100包括一输出 NMOS (N channeIMetal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,NM0S)晶体管110、一接地NMO S晶体管120、以及一运算放大器130。其中，输出NMOS晶体管110以一漏极连接至输出端Out，并以一源极串联至接地NMOS晶体管120的漏极，其中，该输出端Out进一步连接至LED (图未示)。接地NMOS晶体管120以一栅极接收偏压电压V_G，并以一源极接地。运算放大器130可接收驱动信号S与一反馈信号，并提供输出至NMOS晶体管110的栅极。而在此负反馈状态下，运算放大器130输出电压给输出NMO S晶体管110的栅极，借以使接地NMOS晶体管120的漏极维持与节点S —样的定电压。运算放大器130可使得接地NMOS晶体管120操作于线性区，并通过输出端Out使LED上的驱动电流导入接地端。
[0017]值得注意的是，产生沟道间电流误差的原因可分为两类:其一，来自于前述接地NMOS晶体管120本身；其二，来自于运算放大器130的偏压误差。欲减低接地NMOS晶体管120本身的误差通常必须通过增加晶体管面积的方式才得以达成。为了避免前述做法造成芯片尺寸的增加，本发明所提供的LED驱动电路旨在降低运算放大器的偏压误差所造成的影响。
[0018]图2为本发明一实施例中的LED驱动电路示意图。在此实施例中，LED驱动电路200包括:一输出晶体管210、一接地晶体管220、一运算放大器230、一第一组开关240、一第二组开关250以及一开关控制器260。下文将配合图标说明本发明LED驱动电路中的各个组件。
[0019]在图2的实施例中，输出晶体管210与接地晶体管220皆为NMO S晶体管。其中，输出晶体管210以一漏极耦接至输出端Out并进一步耦接至发光二极管(图未示)，并以一源极耦接至一节点P ;而接地晶体管则以一漏极耦接至该节点P、以一源极接地，并以一栅极耦接至一偏压电源V_G，如图2所示。
[0020]本发明的运算放大器230可用以接收一驱动信号S，并且可用以将晶体管220保持在线性区。在本发明中，运算放大器230可分为两个部分:一输入级232以及一输出级234。其中，输入级232用以接收驱动信号S与反馈信号(来自节点P);而输出级234耦接至该输出晶体管210的栅极。输入级232包括一输入端A以及一输入端B。请参照图1，在一般现有技术中，运算放大器操作于负反馈时，通常以其中一端接收驱动信号，并以另一端接收晶体管所提供的一负反馈信号。值得注意的是，运算放大器的两输入端上的电压会因为制程飘移的关系而无法保持相等，此即导致节点P上发生偏压误差、进而影响输出电流精确度的一大原因。本发明的运算放大器230与现有技术有所不同，其两输入端会轮流接收驱动信号S，后文将再对此详述。
[0021]为抑制前述偏压误差，本发明增设了第一组开关240及第二组开关250。在本发明一实施例中，第一组开关240耦接于该驱动信号S、节点P与该运算放大器230的输入级232之间；而第二组开关250则耦接于该运算放大器230的输入级232与该输出级234之间。第一组开关240可用以将该驱动信号S提供至该运算放大器230的一输入端，并将该节点P连接至另一个，换言之，通过该第一组开关240，节点S与节点P可互相交换并连接至运算放大器的输入级232的两个输入。第二组开关250配合第一组开关240而同步切换该输入级232输入端的极性，借以确保运算放大器230维持在负反馈操作下。明确地说，在一实施例中，本发明可通过前述第一组开关240与第二组开关250将LED驱动电路200操作于两种模式:第一模式以及第二模式，如下文所述。
[0022]在第一模式下，第一组开关240会将该驱动信号S提供至运算放大器230的输入端A，并将节点P连接至运算放大器230的输入端B，此时，本发明运算放大器230与输出晶体管210的连接方式与图1相同，而该第二组开关250亦无须改变运算放大器230输入端的极性,此时输入端A为正极性，输入端B为负极性。
[0023]相对地，在第二模式下，第一组开关240会将该驱动信号S提供至运算放大器230的输入端B，并将节点P连接至运算放大器230的输入端A，此时，本发明运算放大器230与输出晶体管210的连接方式与图1不同，为了维持正常的负反馈机制，该第二组开关250必须将输入端的极性予以改变，此时输入端A为负极性,输入端B为正极性。
[0024]为了使第一组开关240与第二组开关250正确地运作，本发明的LED驱动电路还包括开关控制器260。本发明的开关控制器260不仅可用来协调第一组开关240与第二组开关250两者之间的切换动作，亦可用以控制两者的切换频率。本领域技术人员当可依据LED驱动电路200中各个组件的规格(例如各个开关的反应时间)而设定最佳切换频率，本文将不再赘述。
[0025]以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
[0026]附图中符号的简单说明如下:
[0027]100:LED驱动电路；110:输出晶体管；120:接地晶体管；130:运算放大器；200:LED驱动电路；210:输出晶体管；220:接地晶体管；230:运算放大器；232:输入级；234:输出级；240:第一组开关；250:第二组开关；260:开关控制器；0ut:输出端；P:节点；V_G:偏压定电源；S:驱动信号；A、B:输入端。
【权利要求】
1.一种发光二极管驱动电路，其特征在于，包括: 一输出晶体管，其以一漏极I禹接至发光二极管； 一节点，耦接至该输出晶体管的一源极； 一接地晶体管，其以一漏极耦接至该节点，并以一源极接地； 一运算放大器，包括: 一输入级，用以接收一驱动信号与一反馈信号，包括一第一输入端以及一第二输入端；以及 一输出级，用以将一输出信号提供至该输出晶体管的栅极；以及一第一组开关，耦接于该驱动信号、该反馈信号与该运算放大器的该输入级之间，用以将该驱动信号提供至该运算放大器的该第一输入端与该第二输入端两者中的一个，并将该节点连接至另一个。
2.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，还包括一第二组开关，耦接于该运算放大器的该输入级与该输出级之间，用以切换该输入级对应该输出信号的极性。
3.如权利要求2所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，当该第一组开关将该驱动信号提供至该运算放大器的该第一输入端时，该第二组开关维持该输入级所输出的驱动信号的极性；而当该第一组开关将该驱动信号提供至该运算放大器的该第二输入端时，该第二组开关变更该输入级所输出的该驱动信号的极性。
4.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，还包括一开关控制器，用以控制该第一组开关及该第二组开关的切换频率。
5.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该输出晶体管为N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管。
6.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该接地晶体管为N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管。
7.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，该接地晶体管的一栅极耦接至一偏压电源。
【文档编号】H05B37/02GK103974488SQ201310028108
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年1月24日 优先权日:2013年1月24日
【发明者】曹铭原 申请人:普诚科技股份有限公司