一种18通道高精度恒流LED驱动装置的制作方法

一种18通道高精度恒流led驱动装置
技术领域
1.本实用新型涉及led驱动芯片技术领域，尤其涉及一种18通道高精度恒流led驱动装置。


背景技术：

2.led(light emitting diode，发光二极管)是一种新型固态半导体光源，被广泛应用在照明电路、背光模组或显示面板中。led驱动芯片是驱动led发光或led模块组件正常工作的电源调整电子器件。根据不同的应用需求需要具有不同版本的led驱动系统的控制芯片，如常用的4通道控制芯片和8通道控制芯片，现有技术中，现有的led驱动芯片的通道数较少，使用不方便。


技术实现要素：

3.(一)要解决的技术问题
4.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种18通道高精度恒流led驱动装置。
5.(二)技术方案
6.为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
7.第一方面，本实用新型实施例提供一种18通道高精度恒流led驱动装置，所述led驱动装置包括驱动芯片、外接电阻；
8.其中所述驱动芯片具有位移暂存器，所述位移暂存器包括：18个恒电流输出引脚、串行数据输入引脚di、资料时钟信号的输入引脚dck、灰阶调变信号输入引脚pdm、串行数据输出引脚do、输入引脚rext、电源接地引脚vdd、用于控制逻辑及驱动电流的接地端gnd引脚；
9.其中，所述输入引脚rext与外接电阻连接；
10.所述18个恒电流输出引脚包括6个红色电流输出引脚、6个绿色电流输出引脚、6个蓝色电流输出引脚；
11.其中，所述驱动芯片的厚度为0.5mm至0.6mm之间。
12.优选的，所述串行数据输出引脚do用于与外部的驱动芯片串连。
13.优选的，所述驱动芯片的工作电压为3.3到5.0伏特之间。
14.优选的，所述驱动芯片在红色电流输出引脚、绿色电流输出引脚、蓝色电流输出引脚输出电流之间设置有预设延迟时间。
15.优选的，所述驱动芯片具有qfn封装型式。
16.优选的，所述驱动芯片的qfn封装型式为：所述芯片的长为5mm，宽为2mm；其中，芯片的两个长边上分别包括11个引脚，芯片的两个宽边上分别包括2个引脚；所述芯片的两个长边为底边和顶边；其中，从所述芯片底边上逆时针顺序设置有：绿色电流输出引脚、红色电流输出引脚、蓝色电流输出引脚、绿色电流输出引脚、gnd引脚、红色电流输出引脚、蓝色
电流输出引脚、绿色电流输出引脚、红色电流输出引脚、电源接地引脚vdd、输入引脚di、输入引脚dck、输入引脚pdm、输出引脚do、输入引脚rext、接地端gnd引脚、蓝色电流输出引脚、绿色电流输出引脚、红色电流输出引脚、蓝色电流输出引脚、绿色电流输出引脚、红色电流输出引脚、蓝色电流输出引脚、绿色电流输出引脚、红色电流输出引脚、蓝色电流输出引脚。
17.优选的，所述芯片的qfn封装型式为所述芯片的长为4mm，宽为3mm；其中，芯片的两个长边上分别包括7个引脚，芯片的两个宽边上分别包括5个引脚；所述芯片的两个长边为底边和顶边；其中，从所述芯片底边上逆时针顺序设置有：红色电流输出引脚、电源接地引脚vdd、输入引脚di、输入引脚dck、输入引脚pdm、输出引脚do、输入引脚rext、蓝色电流输出引脚、绿色电流输出引脚、红色电流输出引脚、蓝色电流输出引脚、绿色电流输出引脚、红色电流输出引脚、蓝色电流输出引脚、绿色电流输出引脚、红色电流输出引脚、蓝色电流输出引脚、绿色电流输出引脚、红色电流输出引脚、蓝色电流输出引脚、绿色电流输出引脚、红色电流输出引脚、蓝色电流输出引脚、绿色电流输出引脚；其中，在所述芯片的顶面还设置有接地端gnd引脚。
18.(三)有益效果
19.本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种18通道高精度恒流led驱动装置，其中驱动芯片提供18个最大承受电压15伏特的漏极开路恒流沉入输出，其中，驱动芯片与一个外接电阻连接，通过外接电阻来设定电流的输出大小。
20.本实用新型的一种18通道高精度恒流led驱动装置中的驱动芯片使用3线的串行输入接口，使控制器能借由三个输入控制端口(输入至位移暂存器的串行数据输入引脚di、资料时钟信号的输入引脚dck和灰阶调变信号的输入引脚pdm)以及利用资料输出端口(串行数据输出引脚do)使得多个驱动芯片能够串连在一起操作。
附图说明
21.图1为本实用新型的一种18通道高精度恒流led驱动芯片管脚示意图；
22.图2为本实用新型实施例中输入引脚dck、输入引脚di、输入引脚pdm输入端的等效电路；
23.图3为本实用新型实施例中输出引脚do输出端的等效电路；
24.图4为本实用新型实施例中驱动芯片的极限参数；
25.图5为本实用新型实施例中驱动芯片在vdd＝5.0v，ta＝25℃的直流特性；
26.图6为本实用新型实施例中驱动芯片在vdd＝3.3v,ta＝25℃的直流特性；
27.图7为本实用新型实施例中驱动芯片在vdd＝5.0v,ta＝25℃的动态特性；
28.图8为本实用新型实施例中驱动芯片在vdd＝3.3v,ta＝25℃的动态特性；
29.图9为本实用新型实施例中驱动芯片的dck
‑
di、do时序图；
30.图10为本实用新型实施例中驱动芯片di
‑
do在输入控制指令时，dck
‑
di在输入控制指令后的时序图；
31.图11为本实用新型实施例中驱动芯片pdm
‑
outn_r，outn_g，outn_b时序图；
32.图12为本实用新型实施例中驱动芯片为命令资料模式图；
33.图13为本实用新型实施例中驱动芯片为影响资料模式图；
34.图14为本实用新型实施例中驱动芯片接收控制指令示意图；
35.图15为本实用新型实施例中驱动芯片由影像资料模式和进入命令资料模式图；
36.图16为本实用新型实施例中驱动芯片的完整控制时序图；
37.图17为本实用新型实施例中驱动芯片消影时间的定义图；
38.图18为本实用新型实施例中驱动芯片电流增益值gain与gcc关系示意图；
39.图19为本实用新型实施例中驱动芯片输出电压与恒流特性示意图；
40.图20为本实用新型实施例中不同封装在最大消耗功率和环境温度的关系示意图；
41.图21为本实用新型实施例中的一种18通道高精度恒流led驱动芯片另一管脚示意图。
42.【附图标记说明】
43.1：红色电流输出引脚；2：电源接地引脚vdd；3：串行数据输入引脚di；4：资料时钟信号的输入引脚dck；5：灰阶调变信号输入引脚pdm；6：串行数据输出引脚do；7：输入引脚rext；8：蓝色电流输出引脚；9：绿色电流输出引脚；10：红色电流输出引脚；11：蓝色电流输出引脚；12：绿色电流输出引脚；13：红色电流输出引脚；14：蓝色电流输出引脚；15：绿色电流输出引脚；16：红色电流输出引脚；17：蓝色电流输出引脚；18：绿色电流输出引脚；19：红色电流输出引脚；20：蓝色电流输出引脚；21：绿色电流输出引脚；22：红色电流输出引脚；23：蓝色电流输出引脚；24：绿色电流输出引脚。
具体实施方式
44.为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。
45.为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
46.参见图1，本实施例提供一种18通道高精度恒流led驱动装置，所述led驱动装置包括驱动芯片、外接电阻。
47.其中所述驱动芯片具有位移暂存器，所述位移暂存器包括：18个恒电流输出引脚、串行数据输入引脚di、资料时钟信号的输入引脚dck、灰阶调变信号输入引脚pdm、串行数据输出引脚do、输入引脚rext、电源接地引脚vdd、用于控制逻辑及驱动电流的接地端gnd引脚。
48.其中，所述输入引脚rext与外接电阻连接。
49.所述18个恒电流输出引脚包括6个红色电流输出引脚、6个绿色电流输出引脚、6个蓝色电流输出引脚。
50.其中，所述驱动芯片的厚度为0.5mm至0.6mm之间。
51.本实施例中优选的，所述串行数据输出引脚do用于与外部的驱动芯片串连。
52.本实施例中优选的，所述驱动芯片的工作电压为3.3到5.0伏特之间。
53.本实施例中优选的，所述驱动芯片在红色电流输出引脚、绿色电流输出引脚、蓝色电流输出引脚输出电流之间设置有预设延迟时间。
54.本实施例中，所述驱动芯片具24脚位的qfn封装型式为：qfn24
‑
2mmx5mm
‑
0.4mm或qfn24
‑
3mmx4mm
‑
0.4mm。
55.本实施例中，所述18个恒电流输出引脚包括6个out_r输出引脚(也就是红色电流输出引脚)、6个out_g输出引脚(也就是绿色电流输出引脚)、6个out_b输出引脚(也就是蓝色电流输出引脚)。
56.本实施例中，所述驱动芯片在红色电流输出引脚、绿色电流输出引脚、蓝色电流输出引脚输出电流之间具有预设延迟时间。
57.本实施例中优选的，所述驱动芯片具有qfn封装型式。
58.参见附图21，本实施例中优选的，所述驱动芯片的qfn封装型式为：所述芯片的长为5mm，宽为2mm；其中，芯片的两个长边上分别包括11个引脚，芯片的两个宽边上分别包括2个引脚；所述芯片的两个长边为底边和顶边；其中，从所述芯片底边上逆时针顺序设置有：绿色电流输出引脚(引脚名为out
‑
g2)、红色电流输出引脚(引脚名为out
‑
r2)、蓝色电流输出引脚(引脚名为out
‑
b1)、绿色电流输出引脚(引脚名为out
‑
g1)、gnd引脚(引脚名为gnd)、红色电流输出引脚(引脚名为out
‑
r1)、蓝色电流输出引脚(引脚名为out
‑
b0)、绿色电流输出引脚(引脚名为out
‑
g0)、红色电流输出引脚(引脚名为out
‑
r0)、电源接地引脚vdd、输入引脚di、输入引脚dck、输入引脚pdm、输出引脚do、输入引脚rext、接地端gnd引脚、蓝色电流输出引脚(引脚名为out
‑
b5)、绿色电流输出引脚(引脚名为out
‑
g5)、红色电流输出引脚(引脚名为out
‑
r5)、蓝色电流输出引脚(引脚名为out
‑
b4)、绿色电流输出引脚(引脚名为out
‑
g4)、红色电流输出引脚(引脚名为out
‑
r4)、蓝色电流输出引脚(引脚名为out
‑
b3)、绿色电流输出引脚(引脚名为out
‑
g3)、红色电流输出引脚(引脚名为out
‑
r3)、蓝色电流输出引脚(引脚名为out
‑
b2)。
59.参见图1，在本实施例中优选的，所述芯片的qfn封装型式为所述芯片的长为4mm，宽为3mm；其中，芯片的两个长边上分别包括7个引脚，芯片的两个宽边上分别包括5个引脚；所述芯片的两个长边为底边和顶边；其中，从所述芯片底边上逆时针顺序设置有：红色电流输出引脚(引脚号1)、电源接地引脚vdd(引脚号2)、输入引脚di(引脚号3)、输入引脚dck(引脚号4)、输入引脚pdm(引脚号4)、输出引脚do(引脚号6)、输入引脚rext(引脚号7)、蓝色电流输出引脚(引脚号8)、绿色电流输出引脚(引脚号9)、红色电流输出引脚(引脚号10)、蓝色电流输出引脚(引脚号11)、绿色电流输出引脚(引脚号12)、红色电流输出引脚(引脚号13)、蓝色电流输出引脚(引脚号14)、绿色电流输出引脚(引脚号15)、红色电流输出引脚(引脚号16)、蓝色电流输出引脚(引脚号17)、绿色电流输出引脚(引脚号18)、红色电流输出引脚(引脚号19)、蓝色电流输出引脚(引脚号20)、绿色电流输出引脚(引脚号21)、红色电流输出引脚(引脚号22)、蓝色电流输出引脚(引脚号23)、绿色电流输出引脚(引脚号24)；其中，在所述芯片的顶面还设置有接地端gnd引脚(引脚号top view)。
60.本实施例中，所述驱动芯片预先设置鬼影消影功能，用于所述驱动芯片在搭配系统硬体电路时消除上行与下行鬼影。
61.本实施例中，所述驱动芯片还预先内建有双锁存显示技术。
62.本实施例中驱动芯片中的dck，di，pdm输入端的等效电路参见图2；
63.本实施例中驱动芯片中的do输出端的等效电路参见图3；
64.本实施例中驱动芯片的极限参数参见图4；
65.本实施例中驱动芯片在vdd＝5.0v,ta＝25℃的直流特性参见图5；
66.本实施例中驱动芯片在vdd＝3.3v,ta＝25℃的直流特性参见图6；
67.本实施例中驱动芯片在vdd＝5.0v,ta＝25℃的动态特性参见图7；
68.本实施例中驱动芯片在vdd＝3.3v,ta＝25℃的动态特性参见图8；
69.本实施例中驱动芯片的dck
‑
di,do时序图参见图9。
70.本实施例中驱动芯片di
‑
do在输入控制指令时，dck
‑
di在输入控制指令后的时序图参见图10。
71.本实施例中驱动芯片pdm
‑
outn_r，outn_g，outn_b时序图参见图11。
72.本实施例中驱动芯片为命令资料模式图为图12所示，且
[0073][0074][0075]
本实施例中驱动芯片为影响资料模式图为图13所示。
[0076]
本实施例中驱动芯片接收控制指令时参见图14，且
[0077][0078][0079]
影像资料模式和进入命令资料模式图为图15。
[0080]
本实施例中驱动芯片的完整控制时序图如图16所示。
[0081]
本实施例中驱动芯片当所有的电流输出一起致能时会导致大的流入电流，为了降低emi的干扰，本实施例中驱动芯片特别在outn_r/outn_g/outn_b输出电流之间设计了固定的延迟时间。
[0082]
本实施例中驱动芯片内置下鬼影消影功能，搭配系统硬体电路则可以有效消除上行与下行鬼影，芯片消影时间(tghost)的定义如图17所示。
[0083]
当控制指令为影像资料锁存或进入命令资料模式(会执行影像资料锁存)时的dck下降沿会产生内部栓锁信号(lat)，仅在内部栓锁信号(lat)上升沿到致能信号(pdm)下降沿间拉高输出管脚的电压(最高约3.9v@vdd＝5v)以进行消影，此设计可避免led长时间逆偏压而损坏。
[0084]
为达较佳的消影功能，相关时序设定如:内部栓锁讯号(lat)上升沿到pdm信号下降沿之消影时间tghost大于2000ns；换行信号sw切换沿需设定在内部栓锁信号lat上升沿到pdm信号下降沿之间。
[0085]
本实施例中驱动芯片透过明阳半导体的双锁存显示专利技术，使pdm信号(oe)可跨过lat锁存信号，可有效提高传统基本款芯片的led利用率，优化显示屏在低灰阶下的显示效果及均一性；并且显示屏在相同亮度设计下，可以大幅降低驱动芯片的峰值电流，有效提升显示屏的emc等级。
[0086]
本实施例中驱动芯片提供可编程电流增益功能，使用者可用6
‑
bit的命令资料。
[0087]
gcc[5:0]＝cmd[21:16]/cmd[13:8]/cmd[5:0]来调整out_r输出引脚、out_g输出引脚、out_b输出引脚的输出电流，下面的公式可用来计算电流增益值(gain)：
[0088]
gain＝(gcc[5:0]+1)/64％～100％)。
[0089]
参见图18，电流增益值(gain)与gcc示意图。
[0090]
本实施例中驱动芯片在不同的led顺向电压下仍能够提供精准的恒流输出，图19描述了如何设计适当的输出电压以达到最佳的恒流特性。
[0091]
本实施例中驱动芯片当18个输出通道被打开时，芯片的实际消耗功率是以下的公式决定：
[0092]
pd(practical)＝vdd
×
idd+vout0_r
×
iout0_r
×
dutyout0_r+
[0093]
+vout5_b
×
iout5_b
×
dutyout5_b
[0094]
为了在安全的条件下操作，芯片的功率消耗必须小于最大容许功率，而这功率是由环境温度以及封装型式所决定，最大功率消耗的公式如下：
[0095][0096]
pd(最大值)会随着环境温度上升而下降，因此需要根据封装型式和环境温度小心的设计操作条件，图20描述了不同封装在最大消耗功率和环境温度的关系。
[0097]
本实施例中驱动芯片内建双锁存显示专利技术的18通道高精度恒流led驱动芯片,可以有效提高传统通用驱动显示屏的刷新率及led利用率；且内建鬼影消除功能,提升扫描屏的影像表现。本实施例中驱动芯片可在3.3到5.0伏特(
±
10％)的工作电压下正常操作。本实施例中驱动芯片提供18个最大承受电压15伏特的漏极开路恒流沉入输出，并可借由一个外接电阻来设定电流的输出大小。本实施例中驱动芯片使用3线的串行输入接口，使控制器能借由三个输入控制端口(di、dck和pdm)以及利用资料输出端口(do)使得多个驱动芯片能够串连在一起操作，同时内建自动锁存功能实现锁存信号。输入端采用schmitt trigger设计可以有效抑制讯号噪音干扰。内建电源开启重置可避免芯片错误动作。本实施例中驱动芯片简化电路板所需的控制信号而且提供了
±
4.0％(最大值)的通道间与
±
4.0％(最大值)芯片间电流输出精度。特性还包括了在输出电压变化下的
±
0.1％的稳定电流输出能力以及快速电流输出暂态响应。本实施例中驱动芯片提供24脚位的qfn封装型式以适用于不同应用需求且可以在
‑
40℃到+85℃的外在环境下工作。
[0098]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0099]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0100]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
[0101]
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点
可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0102]
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。