电流调节器制造技术

本公开涉及一种电流调节器，该电流调节器用于调节流过诸如半导体光源的设备的电流。该电流调节器包括耦合到电流舵电路的电压控制器。该电压控制器适于在线性模式下操作电流舵电路。

Current regulator

【技术实现步骤摘要】
电流调节器
本公开涉及一种电流调节器。具体地，本公开涉及一种电流调节器，其包括用于调节流过诸如半导体光源的设备的电流的电流数模转换器iDAC。背景基于发光二极管(LED)背光技术的高动态范围显示器需要大量LED区来实现亮图像和暗图像之间的高对比度。每个LED区——也称为LED通道——可用于实现局部调光并创建逼真的图像。每个LED通道都需要电流舵(current-steer)数模转换器DAC，以用于单独的电流控制。传统的电流DAC具有大的饱和输出电压，这增加了功耗。此外，这些电路具有相对大的占用空间(footprint)。本公开的目的是解决上述限制中的一项或更多项。概述根据本公开的第一方面，提供了一种电流调节器，包括耦合到电流舵电路的电压控制器；该电压控制器适于在线性模式下操作电流舵电路。可选地，电流舵电路包括多个电流单元；其中每个单元以线性模式操作。可选地，电压控制器包括耦合到第一开关的电流源，该第一开关具有第一端子、第二端子和第三端子；以及电压控制器适于向第一端子提供控制电压以在线性模式下操作第一开关。例如，第一端子可以是栅极端子，第二端子可以是漏极端子，以及第三端子可以是源极端子。控制电压可以保持在阈值之上。可选地，电压控制器包括适于提供控制电压的第一差分放大器；并且其中第一差分放大器具有耦合到第二端子的输入端，以调节第一开关的第二端子处的电压。可选地，电压控制器包括耦合到第二开关的第二差分放大器，第二开关具有第一端子、第二端子和第三端子；其中第二差分放大器具有耦合到第二开关的第三端子的输入端，以调节第二开关的第三端子处的电压。可选地，电流舵电路具有耦合到第一开关的第三端子的输入端和耦合到第二开关的第三端子的输出端。可选地，电流舵电路包括多个电流单元，并且其中每个电流单元具有耦合到输入端的第一端和耦合到输出端的第二端。可选地，电流单元包括至少一个一元单元，该一元单元包括具有耦合到输入端的第一端子和耦合到输出端的第二端子的单个晶体管。可选地，电流单元包括至少一个二元单元，该二元单元包括串联耦合的一组晶体管，其中该组晶体管中的第一晶体管耦合到输入端，并且其中该组晶体管中的最后一个晶体管耦合到输出端。可选地，电流调节器包括耦合到电流舵电路的解码器；该解码器被配置为提供多个控制信号来操作电流单元。根据本公开的第二方面，提供了一种半导体光源驱动器，包括根据第一方面定义的电流调节器。根据本公开的第三方面，提供了一种设备，该设备包括：根据第一方面定义的电流调节器；以及耦合到电流调节器的半导体光源，电流调节器可操作用于调节流过半导体光源的电流。可选地，该设备是包括多个半导体光源的显示设备，多个光源中的每个半导体光源耦合到相应的电流调节器。关于本公开的第一方面描述的选项对于本公开的第二和第三方面也是共同的。根据本公开的第四方面，提供了一种调节电流的方法，该方法包括：提供电流舵电路；以及以线性模式操作电流舵电路。可选地，电流舵电路包括多个电流单元；并且其中每个电流单元以线性模式操作。根据本公开的第四方面的方法可以共享如上面和本文所述的第一方面的特征。附图说明在下面通过示例并参考附图来更详细地描述本公开，在附图中：图1是传统LED驱动器电路的图；图2是另一个LED驱动器电路的图；图3是图2的电路的示例性实施例；图4是根据本公开的电流调节器的图；图5是图4的调节器的示例性实施例；图6是图4的调节器的另一示例性实施例；图7是说明在不同操作区域中工作的晶体管的电流标准偏差的表格；图8是图4的调节器的另一示例性实施例；图9是用于调节电流的方法的流程图；图10是显示设备。图1示出用于驱动LED或LED串的传统驱动器。驱动器包括耦合到电流数模转换器iDAC120的电流源110、耦合到晶体管140的运算放大器op-amp130。Op-amp130具有连接到电流DAC120的输出端的非反相输入端、连接到晶体管140的源极端子的反相输入端和连接到晶体管140的栅极端子的输出端。电流DAC120具有经由电阻器R1150耦合到地的输出端。晶体管140具有耦合到LED180、170的漏极端子和在节点S处经由电阻器Rs160耦合到地的源极端子。在操作中，电流DAC120接收数字信号并输出电流，该电流在节点A处被转换成电压Va。op-amp130提供与节点A处的电压Va和节点S处的电压Vs之间的差成比例的控制信号。控制信号向晶体管140提供栅极电压。当电压高于晶体管140的阈值时，电流Iled流过晶体管并流过LED170、180。图1的电路很麻烦并且消耗相对大量的电流。由图1的电路实现的最小LED电流Iled也相对较大，因此限制了可通过其控制光强的灵敏度。电压Vs随着LED电流的减小而减小。op-amp130需要高于某个值的非反相电压才能正常工作。在低Vs时，op-amp130变得不太可靠，因此控制晶体管140的栅极电压的精度较低，从而导致大的LED电流误差。图2示出了用于驱动一组LED的驱动器。驱动器包括耦合到电流DAC220的电流源210。在该电路中，电流DAC的输出端直接耦合到LED270、280。在操作中，电流DAC220接收控制电流DAC220的输出电流的数字信号。该电流是流过LED270、280的电流Iled。在图2的电路中，不需要op-amp或感测电阻器。因此，电路更简单、更小并且需要更少的功耗。可以实现的最小LED电流取决于电流DAC220的具体实现。在图2的电路中，电流DAC220被提供为电流阱(currentsink)，然而，将理解，在另一实施例中，电流DAC220可以被提供为电流源。图3图示了用于在图2的电路中使用的示例性电流DAC。电流DAC经由晶体管321、322耦合到电流源310。晶体管321、322连接到由多个电流单元形成的电流镜舵电路320。晶体管323、325、327形成第一电流单元，晶体管324、326、328形成第二电流单元。第一和第二电流单元可以被称为一元单元；并且可以在电流镜舵电路320内提供更多的一元单元。每个电流单元在一端连接到节点D并且在第二端连接到节点S。例如，晶体管323具有耦合到节点D的漏极端子和耦合到晶体管325的漏极端子的源极端子。晶体管325的源极端子连接到晶体管327的漏极端子，以及晶体管327的源极端子在节点S处连接到地。晶体管321、325、322、327被布置成形成级联电流镜。换句话说，晶体管321和晶体管325形成第一电流镜，以及晶体管322和327形成第二电流镜。晶体管321的栅极连接到晶体管325的栅极。晶体管322的栅极连接到晶体管327的栅极。晶体管321的漏极连接到晶体管321的栅极和晶体管322的栅极。在操作中，电流DAC响应于二元输入代码(也称为数字字)产生量化的输出电流Iout。电流输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电流调节器，包括耦合到电流舵电路的电压控制器；所述电压控制器适于在线性模式下操作所述电流舵电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种电流调节器，包括耦合到电流舵电路的电压控制器；所述电压控制器适于在线性模式下操作所述电流舵电路。


2.根据权利要求1所述的电流调节器，其中，所述电流舵电路包括多个电流单元；并且其中，每个单元以线性模式操作。


3.根据权利要求1或2所述的电流调节器，其中，所述电压控制器包括耦合到第一开关的电流源，所述第一开关具有第一端子、第二端子和第三端子；并且其中，所述电压控制器适于向所述第一端子提供控制电压以在线性模式下操作所述第一开关。


4.根据权利要求3所述的电流调节器，其中，所述电压控制器包括适于提供所述控制电压的第一差分放大器；并且其中，所述第一差分放大器具有耦合到所述第二端子的输入端，以调节所述第一开关的第二端子处的电压。


5.根据权利要求4所述的电流调节器，其中，所述电压控制器包括耦合到第二开关的第二差分放大器，所述第二开关具有第一端子、第二端子和第三端子；其中，所述第二差分放大器具有耦合到所述第二开关的第三端子的输入端，以调节所述第二开关的第三端子处的电压。


6.根据权利要求5所述的电流调节器，其中，所述电流舵电路具有耦合到所述第一开关的第三端子的输入端和耦合到所述第二开关的第三端子的输出端。


7.根据权利要求6所述的电流调节器，其中，所述电流舵电路包括多个电流单元，并且其中，每个电流单元具有耦合到所述输入端的第一端和耦合到所述输出端的第二端。


8.根据权利要求2所述的电流调节器，其中，所述电流单元包括至少一个一元单元，所述一元单元包括单个晶体管，所述单个晶体管具有耦合到所述输入端的第一端子和耦合到所述输出端的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵孝刚，宋振宇，曹会宾，周立波，
申请(专利权)人：戴洛格半导体英国有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB