一种支持无片外输入电容的带电源缓冲电路的LED驱动芯片制造技术

本发明专利技术属于LED驱动技术领域，尤其涉及一种支持无片外输入电容的带电源缓冲电路的LED驱动芯片。本发明专利技术通过在传统LED驱动芯片中，通过给每个通道的驱动级加入独立缓冲电容，利用LED驱动芯片驱动级本身的PWM周期信号，配合驱动级大开关管的开关动作，在输入供电和驱动级电路之间构建一个电源缓冲电路，再利用时序控制在合适的时间给缓冲电容充放电，从而减小对前端输入电源的干扰和噪声，保护芯片内部电源敏感电路的稳定，相比传统直接在输入电源上加片内集成电容，所需要的总电容容值可以极大的减小。减小。减小。

【技术实现步骤摘要】
一种支持无片外输入电容的带电源缓冲电路的LED驱动芯片


[0001]本专利技术属于LED驱动
，尤其涉及一种支持无片外输入电容的带电源缓冲电路的LED驱动芯片。

技术介绍

[0002]LED驱动芯片正广泛用于各种显示领域，大致分为直显芯片和背光芯片。作为电源芯片的一种，LED驱动芯片通常需要在输入供电管脚添加一个输入电源滤波电容给输入进行滤波，并对芯片内部电路的一些突发电流，即inrush current，进行稳压处理，避免自身芯片产生的电源上的抖动对芯片内部其他电路形成干扰，特别是电源敏感电路如基准产生电路和PWM时钟产生电路。但实际应用中，客户经常希望实现支持无片外输入电容的LED驱动芯片，主要是：
[0003]1.输入电容的成本问题，例如在local dimming的LED背光领域，一套系统里面会存在上百颗LED分区背光驱动芯片，如果每一个芯片需要一颗输入电容稳压，电容成本会极大贡献到系统成本中；
[0004]2.由于输入电容的存在，整体解决方案占PCB板的面积太大，竞争力不足；
[0005]3.片外的输入电容影响外围LED灯珠均光效果，特别是目前行业普遍追求的零OD的趋势，对PCB整体解决方案的大小甚至高度提出新的要求。所以支持无片外输入电容，即VIN capless，的LED驱动芯片是一个该领域的新的巨大挑战。
[0006]作为LED驱动芯片内部最大电流产生也是最恶劣的inrush current的电路模块，驱动级的设计至关重要。由于驱动级一般占LED芯片面积的一半甚至更大，而且驱动级中的超大开关管会在高频下不断开关，所以驱动级是对LED驱动芯片实现VIN capless的最大挑战。
[0007]目前对于LED驱动芯片电压稳压需求，实现方式大致有以下2种：
[0008]1.传统方法1：即在每颗芯片外围加一个输入稳压电容，确保芯片内部各个模块产生的inrush current不会相互影响。优点是：由于这个电容容值一般比较大，效果明显。缺点是：如前述介绍成本增加，解决方案的面积增加，同时会对外围LED灯珠均光造成不均的影响，如图1，图中电容C1即为片外输入稳压电容，在大规模多串LED的系统中，这样的LED_DRIVER_IC会有很多颗，即每颗芯片都需要C1这样的电容外挂在每个芯片外面。
[0009]2.传统方法2：在芯片内部设计大量的输入电容，即纯粹的将芯片外围的电容搬移到芯片内部，达到帮助客户节省外围的器件。例如，如果驱动级开关每次开启的寄生为50pF级别，5V的开启电压，如果希望将输入电压纹波过滤到0.2V，片内所需的电容至少1.3nF。但因为芯片内部面积有限，可以集成的电容一般只有几百pF级别，nF级别集成对应芯片的开销巨大，同时相比外部uF级别的电容更是小很多。实际稳压滤波效果较差，如图2，图中的电容C2即为集成片内的电源稳压电容，由于芯片制造工艺限制，电容容值密度无法做高，一般片内容值在百pF附近。

技术实现思路

[0010]针对上述问题，本专利技术提出一种支持无片外输入电容的带电源缓冲电路的LED驱动芯片。
[0011]本专利技术的技术方案为：
[0012]一种支持无片外输入电容的带电源缓冲电路的LED驱动芯片，所述LED驱动芯片包括多个PWM驱动电路和开关管，每个PWM驱动电路的电源输入端与LED驱动芯片的电源端连接，PWM驱动电路的输出与一个开关管的栅极连接，开关管的漏极与外部LED通路连接，开关管的源极与电流源连接；在每个PWM驱动电路和LED驱动芯片的电源端之间还具有电源缓冲电路，所述电源缓冲电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第一电阻、第二电阻和电容；所述第三开关的一端与电源端连接，另一端与PWM驱动电路的电源输入端连接；第一电阻与第三开关并联；第二电阻的一端与电源端连接，另一端接第二开关的一端，第二开关的另一端接第一开关的一端和电容的一端，第一开关的另一端与PWM驱动电路的电源输入端连接，电容的另一端接地；定义第一开关的控制信号为第一开关控制信号，所述第一开关控制信号与PWM驱动电路的PWM输入信号相比，第一开关控制信号的上升沿时来临时间早于PWM输入信号的上升沿来临时间，其下降沿来临时间也早于PWM输入信号的下降沿时间(第一开关控制信号的具体脉宽是根据具体实际情况进行灵活设置的)；所述第二开关和第三开关的控制信号相同，定义为第二开关控制信号，第二开关控制信号是第一开关控制信号的反相信号。
[0013]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在传统LED驱动芯片中，通过给每个通道的驱动级加入独立缓冲电容，利用LED驱动芯片驱动级本身的PWM周期信号，配合驱动级大开关管的开关动作，在输入供电和驱动级电路之间构建一个电源缓冲电路，再利用时序控制在合适的时间给缓冲电容充放电，从而减小对前端输入电源的干扰和噪声，保护芯片内部电源敏感电路的稳定，相比传统直接在输入电源上加片内集成电容，所需要的总电容容值可以极大的减小。
附图说明
[0014]图1为传统在每颗芯片外围加一个输入稳压电容的方法实现电源稳压的示意图；
[0015]图2为将输入稳压电容集成片内的方法实现电源稳压的示意图；
[0016]图3为典型的LED驱动芯片的内部驱动级及其模块供电示意图；
[0017]图4为本专利技术提出的实现无需片外输入电容的带电源缓冲电路的驱动级示意图；
[0018]图5为本专利技术提出的实现无需片外输入电容的带电源缓冲电路的控制信号时序图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图，详细描述本专利技术的技术方案。
[0020]图3是典型的LED驱动芯片内部驱动级及其模块供电示意图。为了确保VLED1
–
VLEDn输出电流的高精度，一般输出级由通过两层电路组成，即下面的高精度尾电流源和上面的功率开关管，即图中“PWR_FET”。由于应用对压降电压，即dropout电压的需求，PWR_FET的大小会比较大确保支持较小的dropout电压，这就带来了对于其前端各通道驱动电路电
源供电能力的要求，即会在开关中产生较大的突发电流inrush current，从而在供电电源上产生巨大干扰和噪声。因为每次PWR_FET随着前端逻辑信号“PWM_CH1
”‑“
PWM_CHn”开关要求而做相应的开启关闭动作，每次PWR_FET的开启关闭其实都是在给开关管的寄生电容，即图中的Cgd和Cgs进行充放电。而充放电的供给是通过驱动级Driver直接从输入供电而来，即VIN。因为芯片除了驱动级电路外还需要很多其他模拟敏感电路，例如电压基准、电流基准、内部时钟产生电路、锁相环等等。当驱动级Driver在开关PWR_FET的动作发生时都会给VIN上带来极大的抽电干扰，从而直接影响片内的其他噪声敏感的模拟电路。故而电源稳压势在必行。
[0021]本专利技术提出的一种利用电源缓冲电路，实现支持无片外输入电容(VIN capless)的LED驱动芯片的驱动级供电设计，如图4。图中为芯片内部截取的单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种支持无片外输入电容的带电源缓冲电路的LED驱动芯片，所述LED驱动芯片包括多个PWM驱动电路和开关管，每个PWM驱动电路的电源输入端与LED驱动芯片的电源端连接，PWM驱动电路的输出与一个开关管的栅极连接，开关管的漏极与外部LED通路连接，开关管的源极与电流源连接；其特征在于，在每个PWM驱动电路和LED驱动芯片的电源端之间还具有电源缓冲电路，所述电源缓冲电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第一电阻、第二电阻和电容；所述第三开关的一端与电源端连接，另一端与PWM驱动电路的电源输入端连接；第一电阻与第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊巍巍，李路，
申请(专利权)人：苏州中科华矽半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：