一种自适应调节的miniLED背光驱动方法及其驱动芯片与流程

本发明涉及集成电路，具体地说，是涉及一种自适应调节的mini led背光驱动方法。

背景技术：

1、mini led（次毫米发光二极管）做矩阵式背光源结合液晶显示，即可使液晶显示屏具有高对比度、广色域的优点，实现接近oled的显示效果，成本相对oled大幅下降。因此矩阵式mini led背光液晶电视机发展十分迅速。

2、目前mini led背光驱动技术为简化驱动，降低成本，一般驱动芯片集成多路电流输出端，多个电流输出端分别连接到多个led灯串的负极上，如图1所示。led是恒流驱动类型，led的压差与电流关系成指数关系。而且由于制造原因，同样的电流，led的压差vf都会存在差异，灯串的压差nvf会将这种差异放大。现有led驱动技术采用电流幅值恒定值的脉冲宽度调制（pwm）技术，各个led灯串在工作时流过的电流相同，由于灯串压降nvf存在差异，而且布线也存在阻抗差异，会引起各个灯串的总压降存在差异。led电源电压减去led灯串的压降nvf，剩余的电压会落在驱动芯片端口上，如果剩余的电压较大，则会使led驱动芯片产生较大的损耗。led驱动系统需保证电压最低的能正常工作，即压降最大的灯串可以正常恒流驱动，所以压降小的灯串其驱动端口压降大，产生功耗也较多，引起驱动芯片发热较大。申请号202210367425.0的专利提出一种获取非最大导通支路外的其它各led子串支路上的优化通道电流，然后各led支路通道电流调整为该优化通道电流，然后根据优化电流产生对应的pwm的周期数。调整pwm的周期数会让led的平均电流产生波动，出现led灭的时间较长，这样会影响显示效果。专利us11432386b2提出了一种逐渐降低驱动端口电压低的驱动电流同时增加占空比，最终使所有驱动端口电压相同的驱动方式。该单方向调整方法，需要不停的减小驱动电流，增加占空比，所以其需要预留较大的占空比用于调整，占空比利用率低。而且其需要逐次检测逐次调整，调整速度慢。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种自适应调节的mini led背光驱动方法及其驱动芯片，主要解决现有驱动方式影响显示效果和调整速度慢占空比利用不足的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种自适应调节的mini led背光驱动方法，包括以下步骤：

4、s1，上电时，通过控制器对led驱动芯片进行初始化处理，并设定led电源电压vled；

5、s2，led驱动芯片打开驱动端口点亮led灯串，led驱动芯片检测所有驱动端口的out电压，将其分别与vi+dv和vi-dv比较，输出vo1和vo2；其中，vi是受寄存器值设定且受参考电压设定值调整的参考电压，dv是led驱动芯片设定的电压值；

6、s3，若输出vo1和vo2存在高电平，则说明驱动端口out电压偏高或着偏低，将out电压调整到参考电压vi后进入步骤s4；否则，直接进入步骤s4；

7、s4，led驱动芯片检测所有驱动中的开关管的栅极gc电压vgc，并将其与参考电压vgh或vgl比较，输出vo3；

8、s5，若vgc＞vgh且vo3为高电平，则提高led电源电压vled；若vgc＜vgl且vo3为低电平，则降低led电源电压vled；否则不调整，正常驱动led。

9、进一步地，在所述步骤s1中，led驱动芯片的初始化处理包括控制器通过sdi和dclk数据线向led驱动芯片输入参考电压寄存器值、默认占空比数据d0和灰度数据a。

10、进一步地，在所述步骤s3中，若输出vo1为高电平，则说明驱动端口out电压偏高，led驱动芯片处理得到新的灰度数据会提高，从而脉冲电流幅度增加，使led灯串流过的电流变大，则灯串压差nvf增加，从而降低驱动端口out电压；

11、若输出vo2为高电平，则说明驱动端口out电压偏低，led驱动芯片处理得到新的灰度数据会降低，从而脉冲电流幅度降低，使led灯串流过的电流变小，则灯串压差nvf减少，从而提高驱动端口out电压。

12、基于上述方法，本发明还提供了一种自适应调节的mini led背光驱动芯片，包括led驱动控制单元和检测运算输出单元；所述led驱动控制单元包括灰度控制单元、运算单元、脉冲输出单元、时钟单元、运算放大器u1、开关管n1、m个开关s0-sm和m个恒流源i-2mi；脉冲输出单元输出pwm脉冲信号pulse控制运算放大器u1的开与关，运算放大器u1关闭时其输出gc拉到地，开关管n1关闭，驱动端口out无电流输出，led不亮；运算放大器u1打开时其输出gc拉到合适电压使得节点a1的电压等于参考电压vr，灰度控制单元输出m位灰度数据控制对应的m个开关s0-sm闭合，接入对应恒流源，开关管n1打开，驱动端口out输出设定的恒流源，led亮；

13、运算单元用于接收占空比d0、m位灰度数据a和检测运算调节输出单元输出的占空比调节信号，运算单元输出调整后的占空比d1到脉冲输出单元以产生pulse控制信号；运算单元同时输出经过a*d0/d1运算后的灰度数据a1和余数b到灰度控制单元；

14、灰度控制单元输出灰度数据a1控制s0-sm个开关接入对应的恒流源，同时打开对d1的减1计数器，当结果等于余数b时，灰度控制单元输出灰度数据a1+1，恒流源加1输出，直到pwm结束。

15、进一步地，在本发明中，所述检测运算输出单元包括处理单元、比较器u2、比较器u3、比较器u4、参考电压产生电路、减法器、电流计数器、参考电流选择电路、开关管n2、开关sg1、开关sg2；

16、在开关管n1打开过程中，控制信号vt控制开关管n2打开，驱动输出out电压接入到比较器u2和比较器u3分别与vi+dv和vi-dv做比较；当out电压低于vi+dv电压时，比较器u2的输出vo1为高电平，反之输出低电平；当out电压低于vi-dv电压时，比较器u3的输出vo2为高电平，反之输出低电平；

17、处理单元控制开关sg1闭合和开关sg2断开，参考电压vgh接入比较器u4；开关管n1打开时，其栅极电压vgc接到比较器u4的输入并与参考电压vgh或参考电压vgl比较，当栅极电压vgc高于参考电压vgh时输出vo3变为高电平，处理单元输出信号到减法器，电流计数器用于处理参考电流控制信息，存储参考电流值并能做加1或减1的计数功能；参考电流选择电路根据电流计数器的当前数值向配置的参考电流选择电路输出控制信号，使参考电流选择电路产生与电流计数器当前数值对应大小和方向的参考电流，调整ifb电流使得vled电压提高；

18、当所有驱动端口的vo3为低电平后，处理单元控开关制sg1断开和开关sg2闭合，参考电压vgl接入比较器u4，这时如果所有驱动端口的vo3都为低电平，处理单元输出信号到减法器，调整ifb电流使得vled电压降低，使led驱动芯片将驱动端口的vo1、vo2和vo3输出信号都接入处理单元；当驱动端口的vo1为高电平时，说明当前驱动端口电压偏高，处理单元输出占空比减小的调节信号到运算单元；运算单元将占空比由d0调小为d1后，输出占空比d1信号到脉冲输出单元，同时根据公式a1=a*d0/d1运算得到新的灰度数据a1和余数输出到灰度控制单元。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、本发明的一种自适应调节的mini led背光驱动方法，使得led驱动芯片可以自动检测并自动调节led驱动脉冲的占空比和电流幅值，最终使得所有的led驱动端口电压都在设定的参考电压附近，达到降低led驱动芯片功耗的目的。本发明的自适应的led背光驱动方法可以实现精确的led恒流驱动，同时还可以降低驱动芯片功耗，使led显示更准确稳定，驱动芯片发热更低。