Led显示屏的驱动装置和led显示系统的制作方法
【专利摘要】一种LED显示屏的驱动装置和LED显示系统，该驱动装置包括驱动控制模块，驱动控制模块包括模拟驱动器和与模拟驱动器电连接的数字控制器，数字控制器传递数字控制信号来控制模拟驱动器;驱动装置还包括供电给模拟驱动器的模拟电源模块和单独供电给数字控制器的数字电源模块；模拟电源模块包括第一电源和第二电源；模拟驱动器包括驱动LED显示屏之各绿色LED的第一恒流驱动单元、驱动LED显示屏之各蓝色LED的第二恒流驱动单元和驱动LED显示屏之各红色LED的第三恒流驱动单元；模拟电源模块电耦合到模拟驱动器的第一、第二和第三恒流驱动单元。本实用新型驱动装置具有成本低、热损耗小、噪声低和能够驱动高分辨率LED显示屏等优点。
【专利说明】LED显示屏的驱动装置和LED显示系统
[0001]【【技术领域】】
[0002]本实用新型涉及显示【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显示屏驱动装置，涉及增强电源效率、增加LED驱动电路集成度和减少热能损耗的LED显示屏驱动装置。本实用新型的LED是英文Light EmittingD1de的缩写，中文意思是“发光二极管”。
[0003]【【背景技术】】
[0004]近年来，LED作为一种节能环保产品，应用越来越广泛，例如用于普通照明、标志和信号，以及用于显示面板和电视等等。LED驱动电路被用于提供电源给LED灯。
[0005]一块LED面板引用了一个器件，这个器件包含了一个连接在一起的LED阵列，或者这个器件包含了几个子模块，每一个子模块都有一个LED阵列。LED面板通常驱动单色或不同颜色的LED阵列。当单个的LED被用于特定的显示应用，每一个LED通常表现为一个显示像素点。一个RGB LED单元引用了一簇3个LED，分别名为红光、绿光和蓝光。当RGB LED单元被用于特定的显示应用，每一个RGB LED单元会表现为一个显示像素点。RGB LED单元表面通常有四个管脚，红、绿、蓝各一个管脚，第四个为一个公共的阳极或者公共的阴极。本实用新型的RGB是二基色，其中R是红色，G是绿色，B是蓝色。
[0006]LED阵列通常被以共阳极扫描配置的方式排布，这种方式LED的阳极通过开关元件连接到电源上，而LED的阴极则连接到了电流槽(current sink)的输出。在这样的配置中，一个N-MOS驱动器经常被用作电流槽(current sink), N-MOS更优于P-MOS是因为N-MOS在给定的设计配置中有较大的电流容量和较低的漏源通态电阻。MOS是金属-氧化物半导体场效应晶体管，N-MOS是电子导电型场效应管，P-MOS是空穴导电型场效应管。
[0007]在共阳极配置中，所有RGB LED灯被连接到同一供电电源，并且供给电压相同。众所周知，红色LED灯的正向电压低于绿色LED灯和蓝色LED灯，如果相同的供给电压用于红色、绿色和蓝色LED上，为了匹配各LED灯的正向电压，调整是必须的，例如，通过在供电电源和各LED之间安装一个偏置电阻。这种情况下，大量的能量就会在偏置电阻上作为热量被浪费掉。例如，如果供给电压为5伏，因为红光的正向压降大约是2伏，大约60%的能量就作为热量消失在偏置电阻中了。过多的热耗散浪费了能量并使驱动电路复杂，因为需要额外考虑散热。
[0008]图1是一个现有技术的LED显示系统，该LED显示系统的驱动控制模块120之数字控制器102和模拟驱动器101共享同一个电源模块106。LED显示屏150包括共阴极结构的各红色LED、各绿色LED和各蓝色LED的LED阵列，有η列和m行的各红色LED、各绿色LED和各蓝色LED,列是从O到n_I列，行是从O到m_l行。
[0009]参见图1，驱动控制模块120包括模拟驱动器101和数字控制器102，数字控制信号103被发送到数字控制器102，一个控制信号104从数字控制器102发送到模拟驱动器101，数字电压Vddd耦合到数字控制器102，模拟电压Vdda耦合到模拟驱动器101。该模拟驱动器101包含了多个恒流驱动单元，Ib[i]是指恒流驱动单元第i列的蓝灯，i的范围是从O到n-1 ；Ig[i]是指恒流驱动单元第i列的绿灯，i的范围是从O到n_l ；Ir[i]是指恒流驱动单元第i列的红灯，i的范围是从O到η-1。模拟驱动器101还包含多个开关元件，SW[j]是指第j行的R/G/B LED, j的范围是从O到m-Ι。在现有技术方案里，数字电压Vddd和模拟电压vDM都由电源模块106供电，电源模块106有一个单个电源105。
[0010]如图1所示，共阴极结构的LED显示屏，R/G/B LED的第x列和第y行中，红色LED、绿色LED和蓝色LED的阳极都电稱合到各恒流驱动单元,Ib [X]、Ig[x]和Ir[x]连接到模拟驱动器101的内部电路，X的范围是从O到η-1 ;红色LED、绿色LED和蓝色LED的阴极都电子稱合到开关元件，sw[y]连接到模拟驱动器101的内部电路，y的范围是从O到m_l。
[0011]图1所示的现有技术LED显示系统需要在电源模块106和R/G/B的LED之间分别安装一个偏置电阻，使之符合各R/G/B的LED供电要求，这样大部分的能量就作为热量消失在偏置电阻上，过多的热耗散浪费了能量并使驱动电路复杂，还需要额外考虑散热，造成成本又增加。
[0012]此外，当像素间距变得越小的时候，显示的分辨率就会越高了。像素间距的大小部分地由承载了各种元件的PCB决定。这些元件例如恒流驱动、译码器、用于控制扫描线开关的功率MOSFET和用于减小某些LED (如红光LED)驱动器工作电压的偏置电阻。在设计中将这些元件作为分立元件安装在PCB板上，PCB层的数量就需要增加。这样的设计增加了制造成本，同样增加了降低噪声和缩小像素尺寸的难度。这样带有分立元件的设计，其它方面的问题可能会浮现，比如，时序控制、寄生电容和重影等等。PCB是英文printed circuitboard的缩写，中文意思是“印刷电路板”。
[0013]这就需要设计一种高度集成LED驱动电路，以降低成本，减小热损耗，减小噪声，能够驱动高分辨率LED显示屏。
[0014]【实用新型内容】
[0015]本实用新型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显示屏的驱动装置和LED显示系统，具有成本低、热损耗小、噪声低和能够驱动高分辨率LED显示屏等优点。
[0016]本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是:
[0017]提供一种LED显示屏的驱动装置，包括驱动控制模块，该驱动控制模块包括模拟驱动器和数字控制器，所述数字控制器与模拟驱动器电连接，所述数字控制器传递数字控制信号来控制所述模拟驱动器；所述驱动装置还包括供电给所述模拟驱动器的模拟电源模块和单独供电给所述数字控制器的数字电源模块；所述模拟电源模块包括第一电源和第二电源；所述模拟驱动器包括驱动LED显示屏之各绿色LED的第一恒流驱动单元、驱动LED显示屏之各蓝色LED的第二恒流驱动单元和驱动LED显示屏之各红色LED的第三恒流驱动单元；所述模拟电源模块电耦合到所述模拟驱动器的第一、第二和第三恒流驱动单元。
[0018]所述模拟电源模块的第一电源电耦合到所述模拟驱动器的第一和第二恒流驱动单元，所述模拟电源模块的第二电源电耦合到所述模拟驱动器的第三恒流驱动单元。
[0019]所述第一电源供电在2.6伏到3.6伏之间，第二电源供电在1.8伏到2.4伏之间。
[0020]所述模拟电源模块还包括第三电源。所述模拟电源模块的第一电源电耦合到所述模拟驱动器的第一恒流驱动单元，所述模拟电源模块的第二电源电耦合到所述模拟驱动器的第三恒流驱动单元，所述模拟电源模块的第三电源电耦合到所述模拟驱动器的第二恒流驱动单元。
[0021]所述数字电源模块是设置在所述驱动控制模块内的低压差线性稳压器，也就说，所述驱动控制模块还包括低压差线性稳压器，该低压差线性稳压器作为数字电源模块单独供电给所述数字控制器。
[0022]或者是，所述数字电源模块是设置在所述驱动控制模块外部的电源。
[0023]本实用新型还提供一种LED显示系统，包括LED显示屏和驱动该LED显示屏的驱动装置；所述驱动装置包括驱动控制模块，该驱动控制模块又包括模拟驱动器和数字控制器，所述数字控制器与模拟驱动器电连接，所述数字控制器传递数字控制信号来控制所述模拟驱动器；所述驱动装置还包括供电给所述模拟驱动器的模拟电源模块和单独供电给所述数字控制器的数字电源模块；所述模拟电源模块包括第一电源和第二电源；所述模拟驱动器包括驱动LED显示屏之各绿色LED的第一恒流驱动单元、驱动LED显示屏之各蓝色LED的第二恒流驱动单元和驱动LED显示屏之各红色LED的第三恒流驱动单元；所述模拟电源模块电耦合到所述模拟驱动器的第一、第二和第三恒流驱动单元。
[0024]所述LED显示屏的各红色LED、各绿色LED和各蓝色LED排布为共阴极结构。
[0025]同现有技术相比较，本实用新型LED显示屏的驱动装置和LED显示系统的有益效果在于:
[0026]1、本实用新型将模拟驱动器和数字控制器的供电电源使用各自独立的供电电源，这样就可直接对不同电压的模拟驱动器和数字控制器直接供电，不需要再设置中间元件如偏置电阻，减小了热损耗，也不用再额外考虑散热，成本也低，噪声也小；
[0027]2、本实用新型将不同驱动电压的LED显示屏之各绿色LED、各蓝色LED和各红色LED直接采用各自驱动电压对应的恒流驱动单元来驱动，也不需要再设置中间元件如偏置电阻，也减小了热损耗，也不用再额外考虑散热，成本也低，噪声也小。
[0028]综上所述，本实用新型LED显示屏的驱动装置、供电方法和LED显示系统具有成本低、热损耗小、噪声低和能够驱动高分辨率LED显示屏等优点。
[0029]【【专利附图】
【附图说明】】
[0030]图1是现有技术LED显示系统的电源原理方框示意图，该图中数字控制器102和模拟驱动器101共享同一个电源模块106;
[0031 ] 图2是本实用新型LED显示系统实施例一的电源原理方框示意图，该图中数字电源模块230和模拟电源模块240是分开的，数字电源模块230由驱动控制模块220内部的低压差线性稳压器LDO供电；
[0032]图3是本实用新型LED显示系统实施例二的电源原理方框示意图，该图中数字电源模块330和模拟电源模块340也是分开的，数字电源模块330由外部的数字电源305供电。
[0033]【【具体实施方式】】
[0034]下面结合各附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0035]参考以下几个详细的实施例以及实施例说明，请注意以下将在相似的地方或用相近的符号来表示相同或相似的功能，目的是为了更好地描述实施例。本领域的技术人员将会很容易明白这些说明中实施例的结构和表示方法。
[0036]为了更好地描述实施例和与美国专利申请US 14/058,210保持一致，各零部件的标号仍然采用美国专利申请US 14/058,210时的标号。也就是，参见图2和图3，LED显示屏，实施例一用标号250表实施例二用标号350表;驱动控制模块，实施例一用标号220表7^，实施例二用标号320表不;数字电源模块，实施例一用标号230表不，实施例二用标号330表;模拟电源模块实施例一用标号230表实施例二用标号330表不；模拟驱动器，实施例一用标号201表实施例二用标号301表;数字控制器，实施例一用标号202表实施例二用标号302表;数字控制信号，实施例一用标号203表实施例二用标号303表不;控制信号，实施例一用标号204表75,实施例二用标号304表不；低压差线性稳压器，实施例一用标号205表;独立电源实施例二用标号305表;第一电源，实施例一用标号207表不，实施例二用标号307表不;第二电源，实施例一用标号206表不，实施例二用标号306表不。
[0037]参见图2和图3，本实用新型LED显示系统，包括LED显示屏250或350和驱动该LED显示屏250或350的驱动装置；所述驱动装置包括驱动控制模块220、320，该驱动控制模块220或320又包括模拟驱动器201或301和数字控制器202或302，所述数字控制器202或302与模拟驱动器201或301电连接，所述数字控制器202或302传递数字控制信号203或303来控制所述模拟驱动器201或301;所述驱动装置还包括供电给所述模拟驱动器201或301的模拟电源模块240或340和单独供电给所述数字控制器202或302的数字电源模块230或330 ;所述模拟电源模块240或340包括第一电源207或307和第二电源206或306 ;所述模拟驱动器201或301包括驱动LED显示屏250或350之各绿色LED的第一恒流驱动单元、驱动LED显示屏250或350之各蓝色LED的第二恒流驱动单元和驱动LED显示屏250或350之各红色LED的第三恒流驱动单元；所述模拟电源模块240或340电耦合到所述模拟驱动器201或301的第一、第二和第三恒流驱动单元。
[0038]实施例一
[0039]参见图2，一种LED显示系统，包括LED显示屏250和驱动该LED显示屏250的驱动装置；所述驱动装置包括驱动控制模块220，该驱动控制模块220又包括模拟驱动器201和数字控制器202，所述数字控制器202与模拟驱动器201电连接，所述数字控制器202传递数字控制信号203来控制所述模拟驱动器201，具体地说就是一个数字控制信号203发送到数字控制器202后产生一个控制信号204再发送到模拟驱动器201;所述驱动装置还包括供电给所述模拟驱动器201的模拟电源模块240和单独供电给所述数字控制器202的数字电源模块230 ;所述模拟驱动器201包括驱动LED显示屏250之各绿色LED的第一恒流驱动单元、驱动LED显示屏250之各蓝色LED的第二恒流驱动单元和驱动LED显示屏250之各红色LED的第三恒流驱动单元；所述模拟电源模块240电耦合到所述模拟驱动器201的第一、第二和第三恒流驱动单元。
[0040]参见图2，所述LED显示屏250的各红色LED、各绿色LED和各蓝色LED排布为共阴极结构。
[0041]参见图2，所述模拟驱动器201由一个模拟电源模块240供电，所述模拟电源模块240包括为红色LED供电的第二电源206，以及为蓝色LED和绿色LED供电的第一电源207，所述模拟电源模块240的第一电源207电耦合到所述模拟驱动器201的第一和第二恒流驱动单元，所述模拟电源模块240的第二电源206电耦合到所述模拟驱动器201的第三恒流驱动单元。图中的VDDB、VDDe和Vddk分别是蓝色LED、绿色LED和红色LED的电压；VDDB和VDDe是连接到第一电源207，为了维持流经LED的电流恒定不变，以获得恒定的发光效果，该第一电源207必须有较高的电压，比如说，大概有3.8V，一般来说，二极管的正向电压降落随温度变化，而且变化较大，所以，所述第一电源供电在2.6伏到3.6伏之间；VDDK是连接到第二电源206,该第二电源206有较低的电压，比如说,大概有2.8V, 一般来说,基于同样的理由，所述第二电源供电在1.8伏到2.4伏之间。
[0042]或者是，所述模拟驱动器201由一个模拟电源模块240供电，所述模拟电源模块240包括为红色LED供电的第二电源206、为绿色LED供电的第一电源207和为蓝色LED供电的第三电源(图中未画出)，所述模拟电源模块240的第一电源207电耦合到所述模拟驱动器201的第一恒流驱动单元，所述模拟电源模块240的第二电源206电耦合到所述模拟驱动器201的第三恒流驱动单元，所述模拟电源模块240的第三电源电耦合到所述模拟驱动器201的第二恒流驱动单元，就是说，Vddb和VDDe可以分别由两个不同的电源供电，也就是VDDe是连接到第一电源207，为了维持流经LED的电流恒定不变，以获得恒定的发光效果，该第一电源207必须有较高的电压，比如说，大概有3.8V，一般来说，二极管的正向电压降落随温度变化，而且变化较大，所以，所述第一电源供电在2.6伏到3.6伏之间；VDDK是连接到第二电源206,该第二电源206有较低的电压，比如说，大概有2.8V, 一般来说,基于同样的理由，所述第二电源供电在1.8伏到2.4伏之间；Vddb是连接到第三电源，也为了维持流经LED的电流恒定不变，以获得恒定的发光效果，该第三电源也必须有较高的电压，比如说，大概有3.8V, —般来说,基于同样的理由,所述第三电源供电在2.6伏到3.6伏之间。
[0043]参见图2，所述数字控制器202由一个单独的数字电源模块230供电，该数字电源模块230包含了一个低压差线性稳压器205，该低压差线性稳压器可简称为LDO，LDO是英文的low dropout regulator的缩写，该LDO可以是一个直流线性电压调节器，它可以在很小的电压差里工作。该低压差线性稳压器205可以设置在所述驱动控制模块220内，也就说，所述驱动控制模块220还包括低压差线性稳压器205，该低压差线性稳压器205作为数字电源模块230单独供电给所述数字控制器202。
[0044]参见图2，低压差线性稳压器205输入可由Vddk也就是第二电源206供电，低压差线性稳压器205然后给所述数字控制器202提供一个数字电压VDDD，例如，该数字电压Vddd为
1.8伏或比1.8伏还要低。一个低的数字电压Vddd能提供一个更好的功耗效率，因为数字部分的功耗才是很有意义的，数字部分的动态功耗正比于C *V2*f，也即，动态功耗P = C* V2
其中C是一个常数。
[0045]模拟驱动器201包含了多个恒流驱动单元，Ib[i]是指恒流驱动单元第i列的蓝色LED，i的范围是从O到n-1 ；Ig[i]是指恒流驱动单元第i列的绿色LED，i的范围是从O到n-1 ；Ir[i]是指恒流驱动单元第i列的红色LED, i的范围是从O到n_l。模拟驱动器201还包含多个开关元件，sw[j]是指第j行的红色/绿色/蓝色LED，j的范围是从O到m-Ι。
[0046]实施例二
[0047]参见图3,该实施例的LED显不系统与实施例一的LED显不系统基本相同，不同之处在于数字电源模块不一样，为了表示区别，本实施例中的所述数字电源模块标号用330表示，本实施例的所述数字电源模块330是设置在所述驱动控制模块外部的电源，该数字电源模块330包括设置在所述驱动控制模块外部的独立电源305，该独立电源305提供一个数字电压Vddd给所述数字控制器302。
[0048] 以上所述实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种LED显示屏的驱动装置，包括驱动控制模块，该驱动控制模块包括模拟驱动器和数字控制器，所述数字控制器与模拟驱动器电连接，所述数字控制器传递数字控制信号来控制所述模拟驱动器；其特征在于: 还包括供电给所述模拟驱动器的模拟电源模块和单独供电给所述数字控制器的数字电源模块；所述模拟电源模块包括第一电源和第二电源；所述模拟驱动器包括驱动LED显示屏之各绿色LED的第一恒流驱动单元、驱动LED显示屏之各蓝色LED的第二恒流驱动单元和驱动LED显示屏之各红色LED的第三恒流驱动单元；所述模拟电源模块电耦合到所述模拟驱动器的第一、第二和第三恒流驱动单元。
2.根据权利要求1所述的LED显示屏的驱动装置，其特征在于: 所述模拟电源模块的第一电源电耦合到所述模拟驱动器的第一和第二恒流驱动单元，所述模拟电源模块的第二电源电耦合到所述模拟驱动器的第三恒流驱动单元。
3.根据权利要求2所述的LED显示屏的驱动装置，其特征在于: 所述第一电源供电在2.6伏到3.6伏之间，第二电源供电在1.8伏到2.4伏之间。
4.根据权利要求1所述的LED显示屏的驱动装置，其特征在于: 所述模拟电源模块还包括第三电源；所述模拟电源模块的第一电源电耦合到所述模拟驱动器的第一恒流驱动单元，所述模拟电源模块的第二电源电耦合到所述模拟驱动器的第三恒流驱动单元，所述模拟电源模块的第三电源电耦合到所述模拟驱动器的第二恒流驱动单元。
5.根据权利要求1至4之任一项所述的LED显示屏的驱动装置，其特征在于: 所述数字电源模块是设置在所述驱动控制模块内的低压差线性稳压器，也就说，所述驱动控制模块还包括低压差线性稳压器，该低压差线性稳压器作为数字电源模块单独供电给所述数字控制器。
6.根据权利要求1至4之任一项所述的LED显示屏的驱动装置，其特征在于: 所述数字电源模块是设置在所述驱动控制模块外部的电源。
7.—种LED显示系统,包括LED显示屏和驱动该LED显示屏的驱动装置；所述驱动装置包括驱动控制模块，所述驱动控制模块又包括模拟驱动器和数字控制器，所述数字控制器与模拟驱动器电连接，所述数字控制器传递数字控制信号来控制所述模拟驱动器；其特征在于: 所述驱动装置还包括供电给所述模拟驱动器的模拟电源模块和单独供电给所述数字控制器的数字电源模块；所述模拟电源模块包括第一电源和第二电源；所述模拟驱动器包括驱动LED显示屏之各绿色LED的第一恒流驱动单元、驱动LED显示屏之各蓝色LED的第二恒流驱动单元和驱动LED显示屏之各红色LED的第三恒流驱动单元；所述模拟电源模块电耦合到所述模拟驱动器的第一、第二和第三恒流驱动单元。
8.根据权利要求7所述的LED显示系统，其特征在于: 所述LED显示屏的各红色LED、各绿色LED和各蓝色LED排布为共阴极结构。
9.根据权利要求7所述的LED显示系统，其特征在于: 所述模拟电源模块的第一电源电耦合到所述模拟驱动器的第一和第二恒流驱动单元，所述模拟电源模块的第二电源电耦合到所述模拟驱动器的第三恒流驱动单元。
10.根据权利要求9所述的LED显示系统，其特征在于: 所述第一电源供电在2.6伏到3.6伏之间，第二电源供电在1.8伏到2.4伏之间。
11.根据权利要求7所述的LED显示系统，其特征在于: 所述模拟电源模块还包括第三电源；所述模拟电源模块的第一电源电耦合到所述模拟驱动器的第一恒流驱动单元，所述模拟电源模块的第二电源电耦合到所述模拟驱动器的第三恒流驱动单元，所述模拟电源模块的第三电源电耦合到所述模拟驱动器的第二恒流驱动单元。
12.根据权利要求7至11之任一项所述的LED显示系统，其特征在于: 所述数字电源模块是设置在所述驱动控制模块内的低压差线性稳压器，也就说，所述驱动控制模块还包括低压差线性稳压器，该低压差线性稳压器作为数字电源模块单独供电给所述数字控制器； 或者是，所述数字电源模块是设置在所述驱动控制模块外部的电源。
【文档编号】G09G3/32GK204087754SQ201420479196
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】李红化, 张漪
申请人:广州硅芯电子科技有限公司