專利名稱：使用dac的電流轉(zhuǎn)換led驅(qū)動(dòng)器的制作方法
使用DAC的電流轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉發(fā)光二極管LED驅(qū)動(dòng)器，特別涉及使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)來(lái)轉(zhuǎn)換電流的大電流LED驅(qū)動(dòng)器。背景技術(shù)：
LED現(xiàn)在被廣泛用于替代傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)照明以節(jié)約能耗。同時(shí)LED也普遍用于液晶顯示的背光光源，例如大顯示屏、電視IXD、較小的顯示屏、投影儀以及其他應(yīng)用。一個(gè)基于 LED的投影儀可以有紅、綠、藍(lán)LED，它們快速切換，在光路徑上產(chǎn)生像素所需的光線。在像素顯示數(shù)據(jù)的控制下，移動(dòng)微機(jī)電系統(tǒng)(MEMQ微鏡，LCD、或者硅基液晶(LCoQ可以反射 LED產(chǎn)生的光線。
顯示刷新率、質(zhì)量、和分辨率都要求LED以一個(gè)很高的頻率進(jìn)行開(kāi)與關(guān)，如1MHz。 產(chǎn)生的光量或光強(qiáng)度取決于通過(guò)LED的電流。需要較大的電流用于驅(qū)動(dòng)LED。因此需要使用特殊的LED驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)LED。
圖IA顯示了一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器。LED驅(qū)動(dòng)電路100由電源電壓Vcc供電。當(dāng)LED 10 被開(kāi)關(guān)11開(kāi)啟時(shí)，LED驅(qū)動(dòng)電路100產(chǎn)生的LED電壓LED_V通常高于正向偏壓二極管電壓降，而當(dāng)LED 10被開(kāi)關(guān)11關(guān)閉時(shí)，仍保持不變。一個(gè)控制信號(hào)LED_SW施加在LED的陰極上，以控制何時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉LED 10。
LED 10可以是幾個(gè)并聯(lián)的LED，也可以是幾個(gè)串聯(lián)的LED，這就需要一個(gè)更高的 LED電壓，如N倍的二極管電壓降。當(dāng)需要產(chǎn)生高強(qiáng)度光的時(shí)候，由LED驅(qū)動(dòng)電路100產(chǎn)生的LED電流LED_I可能非常高。
圖IB顯示了一個(gè)不適當(dāng)?shù)腖ED驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的圖像殘留(imagesticking)問(wèn)題。要設(shè)計(jì)一個(gè)能快速接通和斷開(kāi)LED電流LED_I的LED驅(qū)動(dòng)器，是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。當(dāng)LED_ SW控制輸入是開(kāi)啟時(shí)，LED電流LED_I并不能即時(shí)接通。而是LED_I需要一段上升時(shí)間。 LED_I的突然接通會(huì)導(dǎo)致LED電壓LED_V剛開(kāi)始下降，阻止LED 10快速開(kāi)啟。LED 10產(chǎn)生的可見(jiàn)光的強(qiáng)度是慢慢上升的，有一個(gè)延遲。
類似問(wèn)題出現(xiàn)在當(dāng)LED_SW是關(guān)閉時(shí)，導(dǎo)致可見(jiàn)光在關(guān)閉后還保留一段時(shí)間。這個(gè)額外的延遲102會(huì)產(chǎn)生可見(jiàn)偽影，如殘影、不正確的光與色彩混合。例如，紅色LED會(huì)在額外延遲102里一直存在，使得一些紅色加入到下一個(gè)要顯示的像素里。當(dāng)下一個(gè)像素是藍(lán)色時(shí)，那么下一個(gè)像素會(huì)顯示出紫色而非藍(lán)色。因?yàn)闅堄暗木徛磻?yīng)會(huì)被人眼感覺(jué)到或看見(jiàn)。
額外延遲102帶來(lái)的其他問(wèn)題還包括亮度損失和細(xì)節(jié)損失。大的LED電流的轉(zhuǎn)換還會(huì)導(dǎo)致電源電壓Vcc和驅(qū)動(dòng)器輸出電壓LED_V的毛刺和擾動(dòng)(dips and spikes)。由于電感、寄生電阻和電容，震蕩、振動(dòng)或紋波(Ringing，oscillation，or ripple)會(huì)出現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)上。在一些應(yīng)用里，驅(qū)動(dòng)器輸出電壓也應(yīng)用于其他電路。震蕩會(huì)以特別的方式影響電路， 進(jìn)一步降低圖像性能。一些驅(qū)動(dòng)器電路也許對(duì)下降轉(zhuǎn)換(low-going transition)有效，但是對(duì)上升轉(zhuǎn)換(high-going transition)則會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的延遲和擾動(dòng)，或者相反。
所需的LED驅(qū)動(dòng)電路要能減少電流轉(zhuǎn)換問(wèn)題，如殘影問(wèn)題。需要具有數(shù)字控制的 LED驅(qū)動(dòng)電路。需要一個(gè)使用數(shù)字控制電流并能減小電源和地的噪聲、震蕩、擾動(dòng)的LED驅(qū)動(dòng)器。

圖IA表示一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器。
圖IB顯示一個(gè)不適當(dāng)?shù)腖ED驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生圖像殘影問(wèn)題。
圖2是一個(gè)DAC轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器的方框圖。
圖3是DAC轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行的波形圖。
圖4是在幾個(gè)LED路徑和一個(gè)旁路路徑之間的DAC轉(zhuǎn)換電流的示意圖。
圖5是圖4的DAC轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行的波形圖。
圖6是一個(gè)共用DAC的示意圖，其用于在幾個(gè)LED路徑和一個(gè)旁路路徑之間轉(zhuǎn)換電流。
圖7是圖6的共用DAC轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行的波形圖。
圖8是圖6的共用DAC轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器的降低電流的運(yùn)行波形圖。
圖9是顯示LED脈沖之間關(guān)斷電流的波形圖。
圖10是一個(gè)權(quán)電流陣列DAC的電路原理圖。
圖11是一個(gè)LED電流DAC的方框圖，其在兩個(gè)設(shè)置之間轉(zhuǎn)換。
圖12顯示一個(gè)具有斜坡電流預(yù)制功能的共用LED電流DAC的示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明涉及一個(gè)改進(jìn)的LED驅(qū)動(dòng)器。以下描述使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠依照特定應(yīng)用及其要求制作和使用在此提供的本發(fā)明。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的各種修改，且本文所界定的一般原理可應(yīng)用于其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明不希望限于所展示和描述的特定實(shí)施例，而是應(yīng)被賦予與本文所揭示的原理和新穎特征一致的最廣范圍。
發(fā)明人認(rèn)識(shí)到LED本身可以承受電流的突然變化，但是LED驅(qū)動(dòng)電路要更復(fù)雜，不能快速改變電流，又不產(chǎn)生副作用如電源噪聲、紋波和震蕩。因此LED驅(qū)動(dòng)器限制了 LED開(kāi)啟和關(guān)閉的速度。
雖然一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)器如DC-DC轉(zhuǎn)換器可以產(chǎn)生一個(gè)大電流，但是這個(gè)DC-DC驅(qū)動(dòng)器卻不一定能快速地導(dǎo)通或關(guān)斷電流，如以IMHz的頻率。而且，傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器也不一定能精確控制更高速度的電流。但是，發(fā)明人認(rèn)識(shí)到DAC轉(zhuǎn)換器可以用于精確控制電流，甚至以很高的速度。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的DC-DC轉(zhuǎn)換器可以用于產(chǎn)生一個(gè)電流，然后通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)DAC在LED和一個(gè)旁路路徑之間轉(zhuǎn)換。該DAC在精確的數(shù)字控制下，允許從DC-DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的電流快速地?fù)Q到LED，或者快速地從LED換到DC-DC轉(zhuǎn)換器，而不引起由于DC-DC 轉(zhuǎn)換器不能快速變化而產(chǎn)生的波動(dòng)和圖像殘留。
圖2是DAC轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器的方框圖。DC-DC轉(zhuǎn)換器18從電源電壓(圖中未顯示)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的電流I_SUM。DC-DC轉(zhuǎn)換器的電流I_SUM可以流過(guò)兩個(gè)支路。LED 電流I_LED流經(jīng)LED 10和LED電流DAC 20到地，而旁路電流I_BY流經(jīng)旁路電流DAC 28到地。
LED電流I_LED的電流大小由LED電流DAC 20來(lái)控制，其將一個(gè)數(shù)字值CMD_1轉(zhuǎn)換為一個(gè)模擬電流，I_LED。旁路電流I_BY的電流大小是由旁路電流DAC觀來(lái)控制，其將一個(gè)數(shù)字值CMD_BY轉(zhuǎn)換為一個(gè)模擬電流，I_BY。
偏壓VBIAS作為參考電壓施加在LED電流DAC 20和旁路電流DAC 28上。一些實(shí)施例是使用參考電流，而不是參考電壓。
當(dāng)LED 10開(kāi)啟時(shí)，系統(tǒng)的其他模塊產(chǎn)生信號(hào)LED_SW。信號(hào)PRE由流水線邏輯 (pipelining logic)產(chǎn)生，其在LED_SW升高之前觸發(fā)PRE信號(hào)，一直保持到LED_SW降低之后一段時(shí)間。LED電流指令產(chǎn)生器150產(chǎn)生數(shù)字值序列CMD_1和CMD_BY，以開(kāi)啟或關(guān)閉 LED 10，并在LED 10照亮之前或之后逐漸產(chǎn)生斜坡上升/下降電流。
注意到數(shù)字值CMD_1轉(zhuǎn)換到電流I_LED，和CMD_BY轉(zhuǎn)換到I_BY可能是不同的，由于經(jīng)過(guò)LED 10有電壓降，而在旁路路徑上是沒(méi)有這個(gè)電壓降的。因此相同的數(shù)值CMD_1和 CMD_BY會(huì)產(chǎn)生不同的電流。可以對(duì)CMD_BY進(jìn)行數(shù)值的修正，以做補(bǔ)償，或者電流的差異足夠小而可以忽略。在下面的例子里，就假設(shè)這個(gè)差異可以忽略掉，但在實(shí)際系統(tǒng)里，設(shè)計(jì)者會(huì)調(diào)整該數(shù)值而得到一個(gè)更優(yōu)化的結(jié)果。施加在LED電流DAC20和旁路電流DAC觀上的偏壓也可以不同并通過(guò)調(diào)整進(jìn)行補(bǔ)償。
圖3是圖2的DAC轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行波形圖。LED_SW控制輸入信號(hào)升高以指示LED 10開(kāi)啟。在LED_SW升高之前，流水線邏輯觸發(fā)PRE信號(hào)，并在LED_SW走低之后，仍保持一段時(shí)間PRE有效。
當(dāng)PRE剛升高時(shí)，給旁路電流DAC 28的數(shù)值CMD_BY從最小值0開(kāi)始傾斜上升到期望的電流值8，如0、2、4、6、8。相應(yīng)的旁路電流DAC 28緩慢增加電流I_BY，從0到最大值。從DC-DC轉(zhuǎn)換器18出來(lái)的電流，I_SUM,也隨著I_BY上升，因?yàn)長(zhǎng)ED電流I_LED保持關(guān)斷。當(dāng)I_SUM緩慢傾斜上升時(shí)，一些噪聲出現(xiàn)在DC-DC轉(zhuǎn)換器18的輸出V_0UT上。
在LED_SW走高之前，CMD_BY慢慢到達(dá)了期望的數(shù)值8。當(dāng)I_SUM停止變化時(shí)，V_ OUT上紋波也逐漸平穩(wěn)下來(lái)。
當(dāng)LED_SW升高時(shí)，I_SUM已經(jīng)是期望的電流。CMD_1突然從0改變到8，使得LED 電流DAC 20快速抬升I_LED，從0到期望的最大電流。但是，從DC-DC轉(zhuǎn)換器18出來(lái)的電流I_SUM不會(huì)激增，因?yàn)榕月冯娏鱅_BY在LED電流I_LED打開(kāi)的同時(shí)快速關(guān)斷。CMD_BY突然從8改變到0，使得旁路電流DAC 28快速關(guān)斷I_BY。
因?yàn)楫?dāng)LED 10開(kāi)啟和斷開(kāi)時(shí)從DC-DC轉(zhuǎn)換器18出來(lái)的電流I_SUM保持相對(duì)穩(wěn)定，可以避免電源和DC-DC輸出電壓上產(chǎn)生震蕩、紋波和其他噪聲。當(dāng)LED 10是導(dǎo)通的時(shí)候，DC-DC轉(zhuǎn)換器18的V_0UT是穩(wěn)定的。因?yàn)長(zhǎng)ED 10可以快速地開(kāi)和關(guān)，不干擾DC-DC轉(zhuǎn)換器18，所以不會(huì)出現(xiàn)圖像殘留。
當(dāng)LED_SW降低時(shí)，I_SUM仍然是期望的電流。CMD_1突然從8改變到0，使得LED 電流DAC 20快速將I_LED從期望的最大值電流減到0。但是，從DC-DC轉(zhuǎn)換器18出來(lái)的電流I_SUM不會(huì)驟降，因?yàn)榕月冯娏鱅_BY在LED電流I_LED關(guān)斷的同時(shí)快速回到導(dǎo)通狀態(tài)。 CMD_BY突然從0變到8，使得旁路電流DAC 28快速升高I_BY。
在LED_SW變低后，PRE仍然是高。給旁路電流DAC 28的數(shù)值CMD_BY傾斜下降， 從期望的電流值8到最小值0，如8、6、4、2、0。相應(yīng)的旁路電流DAC 28慢慢降低電流I_BY，從最大值到0。從DC-DC轉(zhuǎn)換器18出來(lái)的電流I_SUM也隨著I_BY下降，因?yàn)長(zhǎng)ED電流1_ LED保持關(guān)斷。當(dāng)I_SUM緩慢傾斜下降時(shí)，一些噪聲出現(xiàn)在DC-DC轉(zhuǎn)換器18的輸出V_0UT 上。但是，I.SUM下降的速度要比I_LED上升和下降的速度慢很多，可以快速地變換LED電流，緩慢的變換電源電流。從而降低了紋波和噪聲，并消除了圖像殘留效應(yīng)。
圖4是幾個(gè)LED路徑和一個(gè)旁路路徑之間的DAC轉(zhuǎn)換電流示意圖。DC-DC轉(zhuǎn)換器 18提供一個(gè)總電流I_SUM，其緩慢變化，減少電源噪聲。幾個(gè)不同可見(jiàn)波長(zhǎng)的LED 10、LED 12，每個(gè)都有其自己的電流路徑。LED電流DAC 20控制流經(jīng)LED 10的電流I_LED1，而LED 電流DAC22控制流經(jīng)LED 12的電流I_LED2。其他DAC控制流經(jīng)其他LED的電流(圖中未顯不)ο
旁路電流DAC 28控制旁路電流I_BY，其是所有LED 10、12...共享的旁路路徑。 電流可以從一個(gè)LED 10轉(zhuǎn)移到另一個(gè)LED 12，也可以轉(zhuǎn)移到旁路。通過(guò)在LED和旁路電流 DAC 28之間轉(zhuǎn)移電流，總電流I_SUM保持不變。當(dāng)所有的LED關(guān)閉時(shí)，旁路電流DAC 28慢慢地下降從而降低I_SUM。
當(dāng)LED 10、12、…開(kāi)啟時(shí)，系統(tǒng)的其他模塊產(chǎn)生信號(hào)LED_SW。信號(hào)PRE由流水線邏輯(pipelining logic)產(chǎn)生，其在LED_SW升高之前觸發(fā)PRE信號(hào)，并保持到LED_SW走低之后一段時(shí)間。LED電流指令產(chǎn)生器150產(chǎn)生數(shù)字值序列CMD_1、CMD_2、...和CMD_BY， 以開(kāi)啟或關(guān)閉LED 10、12、...，并在LED 10,12.....點(diǎn)亮之前或之后逐漸改變電流大小。
圖5是圖4的DAC轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行波形圖。LED_SW控制輸入信號(hào)升高以指示LED 10、12、...開(kāi)啟。在LED_SW走高之前，流水線邏輯觸發(fā)PRE信號(hào)，并保持到LED_SW 走低之后一段時(shí)間。
當(dāng)PRE剛開(kāi)始升高時(shí)，給旁路電流DAC 28的數(shù)值CMD_BY從最小值0開(kāi)始傾斜上升到期望的電流值8，如0、2、4、6、8。相應(yīng)的旁路電流DAC 28緩慢增加電流I_BY，從0到最大值。從DC-DC轉(zhuǎn)換器18出來(lái)的電流，I_SUM,也隨著I_BY上升，因?yàn)長(zhǎng)ED電流I_LED1、I_ LED2保持關(guān)斷。當(dāng)I_SUM緩慢傾斜上升時(shí)，一些噪聲出現(xiàn)在DC-DC轉(zhuǎn)換器18的輸出V_0UT 上。
當(dāng)LED_SW升高時(shí)，I_SUM已經(jīng)是期望的電流。CMD_1突然從0改變到8，使得LED 電流DAC 20快速增加I_LED1，從0到期望的最大電流。CMD_BY突然從8改變到0，使得旁路電流DAC 28快速關(guān)斷I_BY。I_LED2保持關(guān)斷。
一段時(shí)間后，LED 10關(guān)閉，LED 12開(kāi)啟，但是只有一半強(qiáng)度。CMD_1突然從8改變到0，使得LED電流DAC 20快速關(guān)斷I_LED1，從最大電流至Ij 0。CMD_2突然從0改變到4， 使得LED電流DAC 22快速增加I_LED2，從0增加到最大電流的一半。CMD_BY突然從0改變到4。因此I_SUM電流的一半流經(jīng)旁路電流DAC 28，而另一半I_SUM電流流經(jīng)LED 12和 LED 電流 DAC 22，作為 I_LED2。
從DC-DC轉(zhuǎn)換器18出來(lái)的電流I_SUM不會(huì)改變，因?yàn)榕月冯娏鱅_BY和第二個(gè)LED 電流I_LED2快速地導(dǎo)通，同時(shí)LED電流I_LED1斷開(kāi)。I_SUM保持期望的電流。
當(dāng)LED_SW走低時(shí)，I_SUM仍然保持期望的電流。CMD_2突然從4改變到0，使得LED 電流DAC 22快速將I_LED2從最大值電流的一半減到0。但是，從DC-DC轉(zhuǎn)換器18出來(lái)的電流I_SUM不會(huì)驟降，因?yàn)榕月冯娏鱅_BY在LED電流I_LED2關(guān)斷的同時(shí)快速切回到全開(kāi)。 CMD_BY突然從4改變到8，使得旁路電流DAC 28快速升高I_BY。
在LED_SW走低后，PRE仍然是高。給旁路電流DAC 28的數(shù)值CMD_BY傾斜下降， 從期望的電流值8到最小值0，如8、6、4、2、0。相應(yīng)的旁路電流DAC 28慢慢降低電流I_BY， 從最大值到0。從DC-DC轉(zhuǎn)換器18出來(lái)的電流I_SUM也隨著I_BY下降，因?yàn)長(zhǎng)ED電流1_ LEDl和I_LED2保持關(guān)斷。當(dāng)I_SUM緩慢傾斜下降時(shí)，一些噪聲出現(xiàn)在DC-DC轉(zhuǎn)換器18的輸出V_0UT上。但是，I_SUM變化的速度要比I_LED1或I_LED2上升和下降的速度慢很多， 可以實(shí)現(xiàn)LED電流的快速切換和電源電流的緩慢變化。電流在LED和旁路路徑之間轉(zhuǎn)移， 以保持一個(gè)恒定的總電流I_SUM。
圖6顯示一個(gè)共用型DAC在幾個(gè)LED路徑和一個(gè)旁路路徑之間轉(zhuǎn)換電流。一個(gè)單獨(dú)的DAC，匯總電流DAC 26，根據(jù)數(shù)字信號(hào)CMD_S控制總電流I_SUM。信號(hào)Cl通過(guò)開(kāi)關(guān)32 控制電流I_LED1的導(dǎo)通和斷開(kāi)，允許電流流經(jīng)LED 10。信號(hào)C2通過(guò)開(kāi)關(guān)34控制電流1_ LED2的接通和斷開(kāi)，允許電流流經(jīng)LED 12。信號(hào)CB通過(guò)開(kāi)關(guān)36控制旁路電流I_BY導(dǎo)通和斷開(kāi)。開(kāi)關(guān)32、34、36可以是η溝道晶體管開(kāi)關(guān)、傳輸門(mén)開(kāi)關(guān)，或其他類型開(kāi)關(guān)。
DC-DC轉(zhuǎn)換器18提供總電流I_SUM，其變化相當(dāng)緩慢，從而降低電源噪聲。不同可見(jiàn)波長(zhǎng)的LED 10, LED 12，每個(gè)都有自己的電流路徑，但是共享同一個(gè)匯總電流DAC 26。
電流可以從一個(gè)LED 10轉(zhuǎn)移到另一個(gè)LED 12，也可以轉(zhuǎn)移到旁路路徑。通過(guò)在 LED和旁路開(kāi)關(guān)36之間切換電流，總電流I_SUM保持不變。當(dāng)所有的LED關(guān)閉時(shí)，旁路電流和總電流通過(guò)匯總電流DAC 26，緩慢地下降，以降低I_SUM。
當(dāng)LED 10、12或其他LED開(kāi)啟時(shí)，系統(tǒng)的其他模塊產(chǎn)生信號(hào)LED_SW。信號(hào)PRE由流水線邏輯(pipelining logic)產(chǎn)生，其在LED_SW升高之前觸發(fā)PRE信號(hào)，并保持有效到 LED_Sff降低之后的一段時(shí)間。LED電流指令產(chǎn)生器150產(chǎn)生數(shù)字值序列CMD_S和控制信號(hào) C1、C2、. . .、CB，以開(kāi)啟或關(guān)閉LED 10、12和旁路電流I_BY，并在LED 10、12、...點(diǎn)亮之前或之后產(chǎn)生斜坡電流。
圖7是圖6的共用DAC轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行波形圖。LED_SW輸入信號(hào)走高以控制LED 10、12、...開(kāi)啟。在LED_SW走高之前，流水線邏輯觸發(fā)PRE信號(hào)，在LED_SW走低之后，仍保持一段時(shí)間PRE有效。
當(dāng)PRE剛開(kāi)始升高時(shí)，給匯總電流DAC 26的數(shù)值CMD_S從最小值0開(kāi)始傾斜上升到期望的電流值8，如0、2、4、6、8?？刂菩盘?hào)CB升高以接通開(kāi)關(guān)36，允許I_SUM作為I_BY 流經(jīng)旁路路徑。Cl和C2為低以斷開(kāi)LED路徑。
對(duì)應(yīng)CMD_S數(shù)值的緩升，匯總電流DAC 26慢慢增加電流I_BY，從0到最大值。從 DC-DC轉(zhuǎn)換器18出來(lái)的電流I_SUM也隨著I_BY上升，因?yàn)長(zhǎng)ED電流I_LED1和I_LED2保持關(guān)斷。當(dāng)I_SUM緩慢傾斜上升時(shí)，一些噪聲出現(xiàn)在DC-DC轉(zhuǎn)換器18的輸出V_0UT上。
當(dāng)LED_SW走高時(shí)，I_SUM已經(jīng)是期望的電流?？刂菩盘?hào)Cl突然導(dǎo)通，使得開(kāi)關(guān)32 閉合，LED電流I_LED1上升到期望的最大電流。控制信號(hào)CB突然關(guān)斷，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)36，導(dǎo)致旁路電流I_BY停止。因?yàn)镃2是低，I_LED2保持關(guān)斷。
一段時(shí)間后，LED 10關(guān)閉，LED 12開(kāi)啟。控制信號(hào)C2突然變成導(dǎo)通，使得開(kāi)關(guān)34 閉合，LED電流I_LED2上升到期望的最大電流。控制信號(hào)Cl突然關(guān)斷，從而關(guān)斷開(kāi)關(guān)32和 LED電流I_LED1。因?yàn)镃B是0，所以開(kāi)關(guān)36和I_BY保持關(guān)斷。
從DC-DC轉(zhuǎn)換器18出來(lái)的電流I_SUM不會(huì)改變，因?yàn)镃MD_S保持在8，匯總電流 DAC沈保持一個(gè)恒定的總電流。
當(dāng)LED_SW走低時(shí)，I_SUM仍然是期望的電流。控制信號(hào)C2突然變低，使得開(kāi)關(guān)34 快速將I_LED2減到0。但是，從DC-DC轉(zhuǎn)換器18出來(lái)的電流I_SUM不會(huì)驟降，因?yàn)榕月冯娏鱅_BY在LED電流I_LED2關(guān)斷的同時(shí)快速切回開(kāi)啟狀態(tài)。控制信號(hào)CB突然變成導(dǎo)通，使得開(kāi)關(guān)36快速升高I_BY。
在LED_SW走低后，PRE仍然是高。給匯總電流DAC 26的數(shù)值CMD_S傾斜下降，從期望的電流值8到最小值0，如8、6、4、2、0。相應(yīng)的，匯總電流DAC 26慢慢降低電流I_BY， 從最大值到0。從DC-DC轉(zhuǎn)換器18出來(lái)的電流I_SUM也隨著I_BY下降，因?yàn)長(zhǎng)ED電流1_ LEDl和I_LED2保持關(guān)斷。
電流在切換LED和旁路路徑之間轉(zhuǎn)移，以保持一個(gè)恒定的總電流I_SUM。然而路徑之間部分電流的精確控制并不象圖4的分開(kāi)的DAC那么容易。但是成本下降了，因?yàn)樵诖藢?shí)施例中只使用了一個(gè)DAC。
圖8是圖6的共用DAC轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器的降低電流的運(yùn)行波形圖。與圖7類似， 除了 LED 12是開(kāi)啟到一半強(qiáng)度之外。在LED 10和I_LED1已經(jīng)導(dǎo)通一段時(shí)間后，有一點(diǎn)輕微的延遲，然后LED 12和I_LED2接通。當(dāng)控制信號(hào)Cl變成關(guān)斷時(shí)，旁路控制信號(hào)CB變成開(kāi)啟，C2仍然是關(guān)斷。然后CMD_S緩慢下降，從全值8到半值4。這會(huì)導(dǎo)致匯總電流DAC 26 降低I_BY和I_SUM，從全電流降到一半電流。
一旦匯總電流DAC 26提供一半電流值，控制信號(hào)CB變?yōu)榈?，以斷開(kāi)旁路開(kāi)關(guān)36， 使得旁路電流I_BY下降到0?？刂菩盘?hào)C2變?yōu)楦?，接通開(kāi)關(guān)34，使得I_LED2只流過(guò)一半電流。
在LED 12開(kāi)啟一段時(shí)間后，控制信號(hào)C2變成關(guān)斷，旁路控制信號(hào)變成開(kāi)啟，將電流從LED 12轉(zhuǎn)移到旁路路徑。然后CMD_S從半值4緩慢下降到0。這會(huì)使得匯總電流DAC 26將I_BY和I_SUM從一半電流降到0。
當(dāng)匯總電流DAC 26將電流I_SUM緩慢上升或下降時(shí)，有一些紋波出現(xiàn)在DC-DC轉(zhuǎn)換器18的輸出V_0UT上。這出現(xiàn)在PRE被觸發(fā)之后和LED_SW開(kāi)啟之前，還有在最后當(dāng)LED_ SW是關(guān)斷和PRE仍然開(kāi)啟的時(shí)候。還有一些紋波出現(xiàn)在當(dāng)I_SUM的電流從全值下降到半值時(shí)(在Cl和C2脈沖之間)。
圖9是LED脈沖之間關(guān)斷的波形圖。當(dāng)LED脈沖之間的時(shí)間足夠大時(shí)，I_SUM可以關(guān)斷。在LED 10開(kāi)啟之前，I_SUM緩慢上升，在LED 10關(guān)斷之后，I_SUM緩慢下降。在緩升和緩降期間，控制信號(hào)CB是高，當(dāng)控制信號(hào)Cl是高時(shí)，CB是低，以轉(zhuǎn)移電流到LED 10。
在I_SUM緩慢下降到0后一段時(shí)間，下一個(gè)LED脈沖準(zhǔn)備產(chǎn)生。在LED 12開(kāi)啟之前，I_SUM又緩慢上升，在LED 12關(guān)閉之后，I_SUM緩慢下降。在緩升和緩降期間，控制信號(hào) CB是高，當(dāng)控制信號(hào)C2是高時(shí)，CB是低，以轉(zhuǎn)移電流到LED 12。
在匯總電流DAC 26緩升和緩降期間，有紋波出現(xiàn)。但是，當(dāng)匯總電流DAC 26關(guān)斷時(shí)，節(jié)約了電能。LED脈沖的時(shí)間間隔是由具體應(yīng)用決定。緩升緩降的速度可以調(diào)整，來(lái)平衡節(jié)電和降低電力線噪聲的要求。
圖10是一個(gè)權(quán)電流陣列DAC的電路原理圖?？梢圆捎酶鞣NDAC。一個(gè)權(quán)電流陣列可以用于LED電流DAC 20、匯總電流DAC 26、和旁路電流DAC 28。每個(gè)連續(xù)的加權(quán)電流單元 50,50'產(chǎn)生前一個(gè)單元雙倍的電流。一個(gè)N比特DAC可以有N個(gè)單元1、2、4、. . .、N_1、N。 在每個(gè)連續(xù)單元內(nèi)的權(quán)電流晶體管42都是前一個(gè)單元內(nèi)的相同權(quán)電流晶體管42的雙倍尺寸(W/L)，以產(chǎn)生雙倍電流。還可以使用了溫度碼結(jié)構(gòu)(temperature code architecture) 以降低失配噪聲。
數(shù)字值如CMD_1，CMD_BY，或CMD_S有N比特，它們被應(yīng)用到不同的加權(quán)電流單元 50，50’上。單元的數(shù)字值被輸入到時(shí)鐘邏輯52，其產(chǎn)生信號(hào)OFF，ON，ONB給該單元。當(dāng)單元的數(shù)字值為高時(shí)，ON是高，開(kāi)啟η溝道晶體管48，而ONB是低，開(kāi)啟ρ溝道晶體管46，將高電壓VBIAS加到權(quán)電流晶體管42的柵極，使權(quán)電流晶體管42開(kāi)啟。
當(dāng)單元的數(shù)字值為低時(shí)，OFF是高，開(kāi)啟η溝道晶體管44，將權(quán)電流晶體管42的柵極接地，因此權(quán)電流晶體管42的柵極接地，42關(guān)斷。將開(kāi)關(guān)接在權(quán)電流晶體管42的柵極上，可以減小芯片尺寸。信號(hào)0N、0FF、和ONB可以采用非重疊模式以降低電源和轉(zhuǎn)換噪聲。
圖11是在兩個(gè)設(shè)置之間轉(zhuǎn)換的LED電流DAC框架圖。LED電流是通過(guò)7_比特DAC 60而流過(guò)LED 10的，7-比特DAC 60可以是圖10所示的一個(gè)權(quán)電流DAC。最小電流是由修整電流單元62產(chǎn)生的，由一個(gè)修整信號(hào)(trim signal) TRIM_Min控制。一個(gè)參考電流IREF 被施加到7-比特DAC 60和LSB DAC電流單元62上。一個(gè)使能信號(hào)(enable signal) EN_ RGB也被施加到7-比特DAC 60和LSB DAC電流單元62上，控制電流流經(jīng)LED 10。
7個(gè)最高有效位(MSB)作為數(shù)字值通過(guò)選通器64輸入到7_比特DAC 60。像素可能由投影儀的LCD面板來(lái)控制，同時(shí)LCD面板在一個(gè)特定時(shí)間內(nèi)的亮度是由LED 10控制的。LED 10可以以兩個(gè)設(shè)定數(shù)值之一來(lái)照明。在模式0，LED 10是完全照明，在模式1，LED 10只是部分亮度照明。模式0可以是全功率模式，而模式1是節(jié)電模式。
M0DE_SEL施加到選通器64上，當(dāng)M0DE_SEL = 0時(shí)，選擇模式0寄存器66輸出，當(dāng) M0DE_SEL = 1時(shí)，選擇模式1寄存器68輸出。脈沖WRO發(fā)生時(shí)，7-比特?cái)?shù)字值DAC_DATA (如 CMD_1, CMD_2, CMD_BY，CMD_S)被寫(xiě)入模式0寄存器66。脈沖WRl發(fā)生時(shí)，數(shù)字值被寫(xiě)入模式1寄存器68。因此系統(tǒng)可以快速地在兩個(gè)模式間切換，以點(diǎn)亮LED 10。
圖12是一個(gè)具有預(yù)置斜坡(look-ahead ramping)的共用LED電流DAC的示意圖。 在圖11，可能是使用者或者處理器輸入CMD_S數(shù)值的斜坡序列，在合適的時(shí)間緩慢改變旁路電流。在圖12，內(nèi)部邏輯產(chǎn)生該斜坡序列。
LED 10和其他任何LED以及旁路路徑的電流都流經(jīng)8-比特DAC 70。一個(gè)偏壓施加到該8-比特DAC 70上。該8-比特DAC 70的數(shù)字輸入是一個(gè)比特溫度計(jì)碼 (thermometer code)。8_比特二進(jìn)制數(shù)據(jù)的5個(gè)最高有效位被轉(zhuǎn)換成一個(gè)21-比特溫度計(jì)碼，其控制8-比特DAC 70內(nèi)的21個(gè)相同權(quán)重電流單元。該8-比特二進(jìn)制數(shù)據(jù)的最后 3個(gè)最低有效位被直接施加到8-比特DAC 70，控制8-比特DAC 70內(nèi)的3個(gè)二進(jìn)制加權(quán)電流單元。
溫度計(jì)解碼器72將8-比特二進(jìn)制碼從計(jì)數(shù)器74轉(zhuǎn)換成一個(gè)比特溫度計(jì)碼， 施加到8-比特DAC 70。計(jì)數(shù)器74向上或向下計(jì)數(shù)，以產(chǎn)生斜坡序列，如波形圖中顯示的 0、2、4、6、8，但是使用更優(yōu)化的步長(zhǎng)。例如，當(dāng)向上產(chǎn)生斜坡電流時(shí)，計(jì)數(shù)器74從0計(jì)數(shù)到 31，步長(zhǎng)為1。時(shí)鐘CK的周期決定了斜坡變化的時(shí)間。
比較邏輯76使計(jì)數(shù)器74能夠向上或向下計(jì)數(shù)，并比較計(jì)數(shù)器74的計(jì)數(shù)和一個(gè)目標(biāo)數(shù)，如0 (當(dāng)向下計(jì)數(shù)時(shí))，或者一個(gè)最大值，如波形圖里的4或8 (當(dāng)向上計(jì)數(shù)時(shí))。目標(biāo)數(shù)可以以END_CNT存儲(chǔ)在目標(biāo)寄存器78中，用于比較邏輯76進(jìn)行比較。
8-比特?cái)?shù)字值 DAC_DATA (如 CMD_1，CMD_2，CMD_BY，CMD_S)被寫(xiě)入寄存器 80 中，脈沖WRO發(fā)生時(shí)，寫(xiě)入模式0，脈沖WRl發(fā)生時(shí)，寫(xiě)入模式1。數(shù)字值存儲(chǔ)為兩個(gè)功耗模式， 為三種原色，R、G、B,總共6個(gè)數(shù)字值存儲(chǔ)在寄存器80中。根據(jù)功耗模式和像素顏色(由施加在狀態(tài)控制82上的輸入EN_R，、EN_G，、EN_B啟動(dòng))，選通器88選擇這6個(gè)存儲(chǔ)的數(shù)字值中的一個(gè)作為目標(biāo)數(shù)，存儲(chǔ)在目標(biāo)寄存器78中。由8-比特DAC 70產(chǎn)生的電流在數(shù)個(gè)時(shí)鐘CK的時(shí)間內(nèi)，斜坡上升或下降，達(dá)到目標(biāo)寄存器78里的目標(biāo)數(shù)值。
模式啟動(dòng)邏輯模塊84預(yù)先檢測(cè)數(shù)據(jù)流，確定下一個(gè)像素顏色LED是開(kāi)還是閉。在下一個(gè)LED點(diǎn)亮或熄滅的那段時(shí)間之前，模式開(kāi)始邏輯84從寄存器80中選擇數(shù)字值，載入到目標(biāo)寄存器78。然后狀態(tài)控制82使比較邏輯78從當(dāng)前的數(shù)字值向目標(biāo)值計(jì)數(shù)。因此由8-比特DAC 70產(chǎn)生的電流從其當(dāng)前值向目標(biāo)值斜坡上升或下降，然后LED 10開(kāi)啟或關(guān)閉。
該系統(tǒng)可以快速地在LED 10的兩個(gè)模式之間轉(zhuǎn)換，由模式啟動(dòng)邏輯模塊84從兩個(gè)功耗級(jí)別中為每一像素原色選擇一個(gè)數(shù)值。替代實(shí)施例
發(fā)明人還想到一些其他的實(shí)施例。例如，LED可以放在LED電流DAC 20和地之間， 仍然和LED電流DAC 20串聯(lián)。當(dāng)用該轉(zhuǎn)換-DAC電路代替?zhèn)鹘y(tǒng)的LED驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，LED電流的上升時(shí)間可以從7μ s減少到1 μ s。LED電流的上升和下降速度可以大大改善。紋波在幅度和時(shí)間上也大大減少。
大的LED電流可以快速轉(zhuǎn)換，減少會(huì)造成影像殘留和其他可見(jiàn)失真的延遲。LED電流的轉(zhuǎn)換速度可以比DC-DC轉(zhuǎn)換器18出來(lái)的總電流的斜坡上升或下降的速度快5倍、10倍甚至更多?？梢圆捎靡粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)的DC-DC轉(zhuǎn)換器18，減少成本。也可以替代其他類型的電源或轉(zhuǎn)換器?？梢员苊夥答伃h(huán)路帶來(lái)的不穩(wěn)定，達(dá)到一個(gè)更穩(wěn)定的設(shè)計(jì)。DAC可以與其他電路集成，降低成本和復(fù)雜度。
前面已經(jīng)描述了用于顯示的LED驅(qū)動(dòng)器，但是此驅(qū)動(dòng)電路也可以產(chǎn)生其他的照明或放射，如紫外、紅外或激光。該LED驅(qū)動(dòng)器可以用于激光驅(qū)動(dòng)電路，其中激光二極管代替可見(jiàn)光LED。LED可以產(chǎn)生各種顏色的可見(jiàn)光，對(duì)于某些應(yīng)用，顏色的組合也可以被替換。
前面展示了在路徑上只有一個(gè)LED的方案，但是這個(gè)單獨(dú)的LED也替換為一個(gè)LED 陣列，如幾個(gè)串聯(lián)的LED(有更大的總的電壓降)，或者幾個(gè)并聯(lián)的LED(有更大的電流)。 LED陣列可以產(chǎn)生更多的光，在一些應(yīng)用里也更有效。因此LED驅(qū)動(dòng)器的每個(gè)路徑可能是驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED陣列。
圖11的電路可以復(fù)制給其他LED JBLED 12。對(duì)于一個(gè)RGB系統(tǒng)，可以使用三個(gè)這樣的電路。圖11的電路也可以由三個(gè)LED共用，如圖6所示。控制LSB DAC電流單元62 的修整信號(hào)可以用于設(shè)置流過(guò)LED 10的最小電流，如20mA。
前面已經(jīng)展示了每個(gè)原色像素的兩個(gè)照明級(jí)別，但是還可以包括多于兩個(gè)的級(jí)別，或者就存儲(chǔ)一個(gè)級(jí)別。圖11、12的模塊和功能可以有多種配置，為了各種應(yīng)用，流水線寄存器(pipeline register)、反向器、緩存和其他邏輯都可以加入。DAC的尺寸和精度可以根據(jù)應(yīng)用而調(diào)整。DAC可以以各種方式和各種技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
前面已經(jīng)展示了二進(jìn)制加權(quán)DAC和溫度計(jì)DAC，但是其他種類的DAC和編碼也是可以的。LSB DAC電流單元62能夠接收一個(gè)數(shù)字值輸入，而不是一個(gè)修整信號(hào)，或者一個(gè)多比特修整值也可以用于幾個(gè)LSBDAC電流單元62。斜坡不一定是線性的，可以有各種形狀，其可以產(chǎn)生更小的紋波或其可以滿足其他設(shè)計(jì)目標(biāo)。斜坡的斜率也可以變化。
可以在各個(gè)節(jié)點(diǎn)增加其他部件，如電阻、電容、電感、晶體管等，也可以有寄生部件。使能和關(guān)斷電路可以由其他晶體管，或以其他方式完成。可以增加傳輸門(mén)晶體管或傳輸門(mén)用于隔離。可以增加反向器或額外的緩存。，晶體管和電容最終的尺寸可能在電路仿真或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試之后進(jìn)行選擇?？赡苁褂媒饘傺谀せ蚱渌删幊滩考?，去確定最終的電容、電阻、 或晶體管尺寸。
在一些技術(shù)或制程中，可以使用P溝道而不是N溝道晶體管(或者相反)。為各種目的，在一些節(jié)點(diǎn)可以增加反向器、緩存、電容、電阻、門(mén)或其他部件，以調(diào)整設(shè)計(jì)。通過(guò)增加延遲線或可控延遲模塊，可以調(diào)整時(shí)序。某些部件可以使用單獨(dú)的電源和地?？梢栽黾痈鞣N濾波電路?？捎玫陀行盘?hào)來(lái)替代高有效信號(hào)。
前面已描述了正電流，但電流可為負(fù)或正，因?yàn)樵谝恍┣闆r下可將電子或空穴視為載流子。在涉及具有相反極性的載流子時(shí)源電流或反向電流可能可以互換。電流可在相反方向上流動(dòng)。固定偏壓可切換到電源或接地以使電路關(guān)斷。
前面已描述了互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CM0Q晶體管，但也可用其它晶體管技術(shù)和變型來(lái)替代，且可使用除硅以外的材料，例如砷化鎵(GaAs)和其它變型。
本發(fā)明背景技術(shù)部分可能包含關(guān)于本發(fā)明的問(wèn)題或環(huán)境的背景信息而非描述現(xiàn)有其它技術(shù)。因此，在背景技術(shù)部分中包括材料并不代表申請(qǐng)人對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。
本文中所描述的任何方法或工藝為機(jī)器實(shí)施或計(jì)算機(jī)實(shí)施的，且既定由機(jī)器、計(jì)算機(jī)或其它裝置執(zhí)行且不打算在沒(méi)有此類機(jī)器輔助的情況下單獨(dú)由人類執(zhí)行。所產(chǎn)生的有形結(jié)果可包括在例如計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、投影裝置、音頻產(chǎn)生裝置和相關(guān)媒體裝置等顯示裝置上的報(bào)告或其它機(jī)器產(chǎn)生的顯示信息，還可能包括也為機(jī)器產(chǎn)生的硬拷貝打印輸出。對(duì)其它機(jī)器的計(jì)算機(jī)控制為另一有形結(jié)果。
電路可以反轉(zhuǎn)或倒轉(zhuǎn)?？梢杂秘?fù)電流而非正電流。可以替換各種電源電壓，例如正或負(fù)電源、接地、或中性等等。
已出于說(shuō)明和描述的目的展示了對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的先前描述。其目的不是無(wú)遺漏的描述或?qū)⒈景l(fā)明限于所說(shuō)明的精確形式。根據(jù)以上說(shuō)明，許多修改和變型是可能的。希望本發(fā)明的范圍不受此詳細(xì)描述限制，而由所附權(quán)利要求書(shū)限制。
權(quán)利要求
1.一種基于數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)器，包括DC-DC轉(zhuǎn)換器，其在匯總節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生一匯總電流；第一 LED路徑，其上有第一 LED和第一 DAC，串聯(lián)在匯總節(jié)點(diǎn)和電源節(jié)點(diǎn)之間；到第一 DAC的第一數(shù)字輸入，所述第一數(shù)字輸入用于傳輸?shù)谝粩?shù)字信號(hào)，第一 DAC產(chǎn)生第一電流流經(jīng)第一 LED，第一電流對(duì)應(yīng)著第一數(shù)字信號(hào)值；旁路路徑，其上有一旁路DAC，在匯總節(jié)點(diǎn)和電源節(jié)點(diǎn)之間；到旁路DAC的旁路數(shù)字輸入，所述旁路數(shù)字輸入用于傳輸旁路數(shù)字信號(hào)，旁路DAC產(chǎn)生旁路電流流過(guò)旁路路徑，旁路電流對(duì)應(yīng)著旁路數(shù)字信號(hào)值；斜坡控制電路，其產(chǎn)生旁路數(shù)字值的斜坡序列，斜坡序列是逐漸遞增或遞減的旁路數(shù)字值序列，其使得旁路DAC在斜坡時(shí)間內(nèi)逐漸增加或減小旁路電流；轉(zhuǎn)換控制裝置，用于將第一數(shù)字輸入從一個(gè)低數(shù)字值突然轉(zhuǎn)換到一個(gè)高數(shù)字值，所述低數(shù)字值使得第一 DAC產(chǎn)生不足以點(diǎn)亮第一 LED的第一電流，所述高數(shù)字值使得第一 DAC 產(chǎn)生足以點(diǎn)亮第一 LED的第一電流，并用于將旁路數(shù)字輸入從一個(gè)高數(shù)字值突然轉(zhuǎn)換到一個(gè)低數(shù)字值；當(dāng)?shù)谝浑娏鳑](méi)有使得第一 LED點(diǎn)亮?xí)r，其中旁路電流是逐漸斜坡上升和下降的，當(dāng)?shù)谝?LED被點(diǎn)亮或熄滅時(shí)，其中第一電流和旁路電流都是突然轉(zhuǎn)換的，使得匯總電流不會(huì)突然改變；由此，匯總電流是逐漸斜坡變化的，但是當(dāng)?shù)谝?LED被點(diǎn)亮?xí)r，第一電流和旁路電流是突然轉(zhuǎn)換的。
2.如權(quán)利要求1所述的DAC轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器，還包括第二 LED路徑，其上有第二 LED和第二 DAC，串聯(lián)在匯總節(jié)點(diǎn)和電源節(jié)點(diǎn)之間；到第二 DAC的第二數(shù)字輸入，所述第二數(shù)字輸入用于傳輸?shù)诙?shù)字信號(hào)，第二 DAC產(chǎn)生第二電流流經(jīng)第二 LED，第二電流對(duì)應(yīng)著第二數(shù)字信號(hào)值。
3.如權(quán)利要求2所述的DAC轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器，其中轉(zhuǎn)換控制器裝置還包括LED互換裝置，用于將第一數(shù)字輸入從高數(shù)字值突然轉(zhuǎn)換到低數(shù)字值，同時(shí)將第二數(shù)字輸入從低數(shù)字值轉(zhuǎn)換到高數(shù)字值，其中電流在第一 LED和第二 LED之間交換，而匯總電流不變。
4.如權(quán)利要求3所述的DAC轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器，其中所述斜坡變化時(shí)間至少比轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)5倍，轉(zhuǎn)換時(shí)間是當(dāng)?shù)谝?DAC中高數(shù)字值突然替代低數(shù)字值時(shí)第一電流改變的時(shí)間。
5.如權(quán)利要求3所述的DAC轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器，其中所述斜坡變化時(shí)間至少比轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)10倍，轉(zhuǎn)換時(shí)間是當(dāng)?shù)谝?DAC中高數(shù)字值突然替代低數(shù)字值時(shí)第一電流改變的時(shí)間。
6.如權(quán)利要求1所述的DAC轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器，還包括到第一 DAC的第一模擬輸入，第一模擬輸入是一個(gè)模擬參考信號(hào)，其中第一電流對(duì)應(yīng)第一模擬輸入。
7.如權(quán)利要求1所述的DAC轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器，其中所述電源節(jié)點(diǎn)接地。
8.如權(quán)利要求2所述的DAC轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器，還包括第三LED路徑，其上有第三LED和第三DAC，串聯(lián)在匯總節(jié)點(diǎn)和電源節(jié)點(diǎn)之間；到第三DAC的第三數(shù)字輸入，所述第三數(shù)字輸入用于傳輸?shù)谌龜?shù)字值，第三DAC產(chǎn)生第三電流流經(jīng)第三LED，第三電流對(duì)應(yīng)著第三數(shù)字值。
9.如權(quán)利要求8所述的DAC轉(zhuǎn)換LED驅(qū)動(dòng)器，其中第一LED發(fā)出紅色可見(jiàn)光，以對(duì)應(yīng)第一 DAC從高數(shù)字值產(chǎn)生的第一電流；其中第二 LED發(fā)出綠色可見(jiàn)光，以對(duì)應(yīng)第二 DAC從高數(shù)字值產(chǎn)生的第二電流； 其中第三LED發(fā)出藍(lán)色可見(jiàn)光，以對(duì)應(yīng)第三DAC從高數(shù)字值產(chǎn)生的第三電流； 由此，產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)可見(jiàn)光。
10.一種共用DAC發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)器，包括 第一電源節(jié)點(diǎn)；第二電源節(jié)點(diǎn)；匯總電流DAC，其連接到第二電源節(jié)點(diǎn)和連接到中間節(jié)點(diǎn)，匯總電流DAC產(chǎn)生一匯總電流，以對(duì)應(yīng)一數(shù)字值，該數(shù)字值施加到匯總電流DAC的數(shù)字輸入上，匯總電流DAC也有一模擬參考輸入；第一路徑，其連接在第一電源節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)之間，第一路徑有串聯(lián)的第一 LED和第一開(kāi)關(guān)，其中第一開(kāi)關(guān)斷開(kāi)和閉合以對(duì)應(yīng)第一控制信號(hào)，使電流流過(guò)第一 LED或不使電流流過(guò)第一 LED ；第二路徑，其連接在第二電源節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)之間，第二路徑有串聯(lián)的第二 LED和第二開(kāi)關(guān)，其中第二開(kāi)關(guān)斷開(kāi)和閉合以對(duì)應(yīng)第二控制信號(hào)，使電流流過(guò)第二 LED或不使電流流過(guò)第二 LED ；旁路路徑，其連接在第一電源節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)之間，旁路路徑有一旁路開(kāi)關(guān)，其中旁路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)和閉合以對(duì)應(yīng)旁路控制信號(hào)，使電流流過(guò)旁路路徑或不使電流流過(guò)旁路路徑；斜坡上升序列發(fā)生器，在第一 LED或第二 LED開(kāi)啟之前，其產(chǎn)生數(shù)字值的上升序列，其施加到匯總電流DAC上以逐漸升高匯總電流；斜坡下降序列發(fā)生器，在第一 LED或第二 LED關(guān)閉之后，其產(chǎn)生數(shù)字值的下降序列，其施加到匯總電流DAC上以逐漸降低匯總電流；轉(zhuǎn)換控制器，在斜坡上升序列發(fā)生器已經(jīng)完成使匯總電流DAC升高匯總電流到一個(gè)目標(biāo)值之后，和在斜坡下降序列發(fā)生器已經(jīng)開(kāi)始使匯總電流DAC降低匯總電流到零值之前， 轉(zhuǎn)換控制器啟動(dòng)；轉(zhuǎn)換控制器觸發(fā)第一控制信號(hào)以閉合第一開(kāi)關(guān)，并關(guān)斷旁路控制信號(hào)以斷開(kāi)旁路開(kāi)關(guān)，以響應(yīng)第一 LED觸發(fā)信號(hào)；轉(zhuǎn)換控制器觸發(fā)第二控制信號(hào)以閉合第二開(kāi)關(guān)， 并關(guān)斷旁路控制信號(hào)以斷開(kāi)旁路開(kāi)關(guān)，以響應(yīng)第二 LED觸發(fā)信號(hào)；由此，在斜坡上升序列發(fā)生器已經(jīng)將匯總電流升高到目標(biāo)值之后，和在斜坡下降序列發(fā)生器已經(jīng)將匯總電流降低到零值之前，控制信號(hào)發(fā)生轉(zhuǎn)換。
11.如權(quán)利要求10所述的共用DACLED驅(qū)動(dòng)器，其中第一電源節(jié)點(diǎn)是由一 DC-DC轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)，其中第二電源節(jié)點(diǎn)接地。
12.如權(quán)利要求10所述的共用DACLED驅(qū)動(dòng)器，其中斜坡上升序列發(fā)生器和斜坡下降序列發(fā)生器包括目標(biāo)寄存器，用于存儲(chǔ)目標(biāo)數(shù)字值；計(jì)數(shù)器，用于遞增或遞減一電流數(shù)字值，該電流數(shù)字值施加到匯總電流DAC上； 比較器，用于比較計(jì)數(shù)器的電流數(shù)字值和目標(biāo)寄存器內(nèi)的目標(biāo)數(shù)字值，當(dāng)電流數(shù)字值等于目標(biāo)數(shù)字值時(shí)，停止計(jì)數(shù)器的遞增或遞減。
13.如權(quán)利要求12所述的共用DACLED驅(qū)動(dòng)器，其中所述轉(zhuǎn)換控制器包括第一寄存器，用于存儲(chǔ)第一數(shù)字值，當(dāng)?shù)谝?LED以第一模式點(diǎn)亮?xí)r，其被施加到匯總電流DAC上；第二寄存器，用于存儲(chǔ)第二數(shù)字值，當(dāng)?shù)诙?LED以第一模式點(diǎn)亮?xí)r，其被施加到匯總電流DAC上；其中轉(zhuǎn)換控制器，當(dāng)?shù)诙?shù)字值大于第一數(shù)字值時(shí)，觸發(fā)斜坡上升序列發(fā)生器產(chǎn)生數(shù)字值的上升序列，從第一數(shù)字值增加到第二數(shù)字值；其中轉(zhuǎn)換控制器，當(dāng)?shù)诙?shù)字值大于第一數(shù)字值時(shí)，觸發(fā)斜坡下降序列發(fā)生器產(chǎn)生數(shù)字值的下降序列，從第一數(shù)字值減小到第二數(shù)字值。
14.如權(quán)利要求13所述的共用DACLED驅(qū)動(dòng)器，其中所述轉(zhuǎn)換控制器還包括第一候選寄存器，用于存儲(chǔ)第一候選數(shù)字值，當(dāng)?shù)谝?LED以候選模式點(diǎn)亮?xí)r，其被施加到匯總電流DAC上；第二候選寄存器，用于存儲(chǔ)第二候選數(shù)字值，當(dāng)?shù)诙?LED以候選模式點(diǎn)亮?xí)r，其被施加到匯總電流DAC上；其中當(dāng)?shù)谝?LED和第二 LED以節(jié)電模式被點(diǎn)亮?xí)r，啟動(dòng)候選模式，節(jié)電模式即產(chǎn)生比第一模式更低的第一電流。
15.如權(quán)利要求14所述的共用DACLED驅(qū)動(dòng)器，還包括流水線邏輯，用于產(chǎn)生一先導(dǎo)信號(hào)(preview signal)，其在第一控制信號(hào)被觸發(fā)之前而被觸發(fā)，先導(dǎo)信號(hào)觸發(fā)斜坡上升序列發(fā)生器，使得匯總電流DAC在第一 LED點(diǎn)亮之前斜坡升高匯總電流。
16.一種電流轉(zhuǎn)移LED驅(qū)動(dòng)器，包括電源轉(zhuǎn)換器，其提供一匯總電流到電源節(jié)點(diǎn)上；第一 DAC，用于產(chǎn)生第一電流，以對(duì)應(yīng)第一數(shù)字輸入；第一路徑從電源節(jié)點(diǎn)到地，第一路徑上有串聯(lián)的第一 LED和第一 DAC，第一 DAC產(chǎn)生第一電流流經(jīng)第一 LED ；第二 DAC，用于產(chǎn)生第二電流，以對(duì)應(yīng)第二數(shù)字輸入；第二路徑從電源節(jié)點(diǎn)到地，第二路徑上有串聯(lián)的第二 LED和第二 DAC，第二 DAC產(chǎn)生第二電流流經(jīng)第二 LED ；旁路DAC，用于產(chǎn)生旁路電流，以對(duì)應(yīng)旁路數(shù)字輸入，旁路DAC連接在電源節(jié)點(diǎn)和地之間。
17.如權(quán)利要求16所述的電流轉(zhuǎn)移LED驅(qū)動(dòng)器，還包括序列發(fā)生器，在第一 LED或第二 LED點(diǎn)亮之前，其產(chǎn)生旁路數(shù)字值的斜坡序列，其被施加到旁路數(shù)字輸入上以斜坡升高旁路電流到一個(gè)目標(biāo)電流；電流轉(zhuǎn)移器，在序列發(fā)生器施加斜坡序列到旁路DAC上以達(dá)到目標(biāo)電流之后，將旁路數(shù)字輸入上的目標(biāo)數(shù)字值和第一 DAC的零數(shù)字值進(jìn)行調(diào)換。
18.如權(quán)利要求17所述的電流轉(zhuǎn)移LED驅(qū)動(dòng)器，還包括先行邏輯(look-ahead logic)，在第一 LED被點(diǎn)亮之前其檢測(cè)數(shù)據(jù)流以產(chǎn)生一個(gè)先導(dǎo)信號(hào)；在第一LED被點(diǎn)亮之前，先導(dǎo)信號(hào)觸發(fā)序列發(fā)生器和旁路DAC以斜坡升高旁路電流到目標(biāo)值。
19.如權(quán)利要求17所述的電流轉(zhuǎn)移LED驅(qū)動(dòng)器，其中第一DAC包括第一高功率寄存器，存儲(chǔ)第一數(shù)字值用于高功率模式；第一低功率寄存器，存儲(chǔ)第一數(shù)字值用于低功率模式；第一選通器，其由功率模式選擇信號(hào)控制，當(dāng)功率模式選擇信號(hào)指示高功率模式時(shí)，將第一數(shù)字值從第一高功率寄存器輸入到第一 DAC的第一數(shù)字輸入上；當(dāng)功率模式選擇信號(hào)指示低功率模式時(shí)，將第一數(shù)字值從第一低功率寄存器輸入到第一 DAC的第一數(shù)字輸入上。
20.如權(quán)利要求17所述的電流轉(zhuǎn)移LED驅(qū)動(dòng)器，還包括控制裝置，用于當(dāng)?shù)谝?LED和第二 LED被第一 DAC和第二 DAC熄滅時(shí)，通過(guò)斜坡增加旁路DAC的旁路數(shù)字值的斜坡序列，在斜坡時(shí)段內(nèi)將匯總電流從零電流逐漸升高到目標(biāo)值， 然后通過(guò)突然啟動(dòng)第一 DAC和關(guān)斷旁路DAC以轉(zhuǎn)移電流，點(diǎn)亮第一 LED ；然后通過(guò)突然啟動(dòng)旁路DAC和停用第一 DAC，轉(zhuǎn)移電流；接著當(dāng)?shù)谝?LED和第二 LED被第一 DAC和第二 DAC熄滅時(shí)，通過(guò)斜坡下降旁路DAC的旁路數(shù)字值的斜坡序列，在斜坡時(shí)段內(nèi)將匯總電流從目標(biāo)電流逐漸降低到零值。
全文摘要
一種LED驅(qū)動(dòng)器為L(zhǎng)ED電流提供更快速的上升和下降時(shí)間，以減少圖像殘留和其他干擾。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的DC-DC轉(zhuǎn)換器提供一個(gè)總電流，其通過(guò)一個(gè)旁路電流DAC緩慢斜坡式上升和下降。在LED電流接通或斷開(kāi)之前，旁路電流DAC對(duì)應(yīng)的數(shù)字值斜坡式增加或減小。當(dāng)LED電流接通時(shí)，電流從旁路轉(zhuǎn)移到LED路徑，維持從DC-DC轉(zhuǎn)換器出來(lái)的總電流恒定。當(dāng)另一個(gè)LED開(kāi)啟時(shí)，電流從一個(gè)LED路徑轉(zhuǎn)移到另一個(gè)LED路徑。每個(gè)LED路徑上的和旁路上的單獨(dú)的LED電流DAC共用總電流，并可用數(shù)字信號(hào)精確控制。使用單一的DAC控制總電流，并用開(kāi)關(guān)控制每個(gè)路徑，可以降低成本。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102510616SQ20111032775
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者周維娜, 李昀龍, 楊立大, 鄺國(guó)權(quán) 申請(qǐng)人:香港應(yīng)用科技研究院有限公司