用于多个LED串电流共用的集成LED驱动装置制造方法及图纸

一种用于多个ＬＥＤ串的集成ＬＥＤ驱动装置，该驱动装置使用单一线性调节器或其它控制器以及一多输出电流镜，该多输出电流镜几乎不依赖于ＤＣ输入电压源、几乎不依赖于由于半导体集成工艺导致的晶体管或ＭＯＳＦＥＴ的变化、并几乎不依赖于温度变化。多输出电流镜包括多个晶体管或ＭＯＳＦＥＴ，它们中的每个都集成在相同的衬底上，具有相同的宽－长沟道比以及相同的源极连接和栅极连接。该集成ＬＥＤ驱动装置在ＤＣ模式下提供自动电流共用，且或者在ＰＷＭ模式下具有最小的相位延迟。该镜像输出电流镜包括多个镜像－共栅共源晶体管对。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光二极管(LED)驱动器，特别涉及一种集成的LED驱动装置，它可以在DC模式下使多个LED串电流共用并或者在PWM模式下具有最小的相位延迟。驱动用于具有大数量N个LED串(例如，没有限制，在LC-TV直接背景光)的大规模LED驱动器需要复杂的电路和昂贵的控制器而且，在现有技术下，当多个LED串在PWM模式下工作时，控制器之间将存在时间延迟变化，这将导致该N个LED串之间出现不同的相位。现在参照附图说明图1，其中示出用于单个LED串8的传统LED驱动装置的示意图，其中包括一个简单的线性调节器5。该LED串优选利用特定的恒定电流源和稳定DC输入电压源(未示出)来驱动，该恒定电流源跟随接线端2a处的恒定参考电流信号Iref，该稳定DC输入电压源在接线端3提供DC输入电压VDC。该线性调节器5按照保持恒定LED电流ILED的方式来工作。现在将详细说明线性调节器5的通常操作。LED电流ILED通过读出电阻器R28来读出。运算放大器(OP-AMP)U1与电阻器R25和R26一起用于实现合适的放大，从而使LED电流ILED信息反馈到调节器的控制器OP-AMP U2的负的或反相接线端。电阻器R25为耦合在OP-AMP U1的输出端和负的或反相接线端之间的反馈电阻器。电阻器R26耦合到OP-AMP U1的负的或反相接线端和地。OP-AMPU2的转移函数表示为R22R2311+sR22C9--(1)]]>其中s是一复数变量；电阻器R22为耦合在OP-AMP U2的输出端和负的或反相接线端之间的反馈电阻器；电容器C9与反馈电阻器R22并联耦合；电阻器R23的一端与OP-AMP U2的负的或反相接线端耦合，另一端与节点A耦合。OP-AMP U2的正的或非反相接线端从接线端2a接收恒定参考电流信号Iref。仍然参照该示意图，线性调节器5的节点A还与电阻器R21的一个接线端连接且该节点A邻近节点B。电阻器R21的另一接线端与晶体管或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)QA1的漏极耦合。晶体管或MOSFET QA1的栅极从接线端2b接收恒定的参考电流Iref。晶体管或MOSFET QA1的源极与地耦合。节点B与电容器C8的一个接线端和二极管D8的阴极端耦合。电容C8的另一接线端与地耦合。二极管D8的阳极与OP-AMP U1的输出端耦合。在调节器的控制器OP-AMP U2的输出端产生控制输出，通过RC低通滤波器6将该输出耦合到晶体管或MOSFET Q1的栅极从而向晶体管或MOSFET Q1提供栅极电压VGS。该RC低通滤波器6包括电阻器R24和电容C10。电阻器R24的第一接线端与OP-AMP U2的输出端和电容器C10的第一接线端耦合。电容器C10的第二接线端与地耦合。线性调节器5还包括电阻器R20，该电阻器R20的一个接线端与电阻器R24的第二接线端耦合，并与晶体管或MOSFET QA2的漏极耦合。该晶体管或MOSFET QA2的栅极与NOT门NG3的输出端耦合，晶体管或MOSFET QA2的源极与地耦合。NOT门NG3的输入端从接线端2b接收恒定参考电流Iref。在工作中，调节晶体管或MOSFET Q1的漏-源极电流使其跟随恒定参考电流Iref，该漏-源极电流等于ILED。图1中的线性调节器5对于DC或脉冲宽度调制(PWM)工作的LED串8工作很好。但是，当要驱动N个LED串，且每个串包括多个LED时，为了在N个LED串中实现相等的电流共用，通常仅将图1中的电路简单重复。可以理解，这将增加电路的复杂性和线性调节器的控制器成本。另外，如果LED串在PWM模式下操作，则重复的控制器和线性调节器之间的时间延迟变化将导致N个LED串之间存在不同的相位。一种用于多个LED串的集成LED驱动装置在DC模式下可以自动电流共享，并或者，在PWM模式下具有最小的相位延迟。该集成LED驱动装置使用了单个线性调节器或用于控制参考电流的其它控制器以及一多输出电流镜，该多输出电流镜包括多个晶体管或MOSFET。每个晶体管或MOSFET都集成在相同的衬底上，具有几乎相同的宽-长沟道比并具有相同的源极栅极连接。因此，该多输出镜将提供电流共用，该电流共用几乎不依赖于提供DC输入电压VDC的DC输入电压源、不依赖于MOSFET在半导体集成过程中的变化，以及几乎不依赖于温度变化。图1示出用于单个LED串的传统LED驱动装置的示意图；图2示出本专利技术用于多个LED串的集成LED驱动装置的示意图3示出本专利技术用于多个LED串的集成LED驱动装置的可替换实施例的示意图；图4示出本专利技术用于多个LED串的集成LED驱动装置的可替换实施例的示意图。现在参照图2，其中示出根据本专利技术用于N个LED串281、282、...、28N的集成LED驱动装置10的一个示例性实施例的结构图。该集成LED驱动装置10包括利用接线端2a处的恒定参考电流信号Iref驱动的单个线性调节器15和用于驱动N个LED串281、282、...、28N的多输出电流镜30。每个LED串包括多个LED。该单个线性调节器15基本上与图1中的线性调节器5相同，因此使用了相同的附图标记。不过仍然可以使用其它线性调节器。现在说明多输出电流镜30，该多输出镜像30包括N个镜像晶体管或MOSFET Q11、Q12、...、Q1N，它们中的每个都集成在相同的衬底36上，并优选具有相同的尺寸和相同的宽-长沟道(W/L)比。晶体管或MOSFET Q11、晶体管或MOSFET Q12，...，以及晶体管或MOSFET Q1N的栅极通过路径32耦合在一起。该路径32从邻近第一晶体管或MOSFETQ11的栅极的节点C延伸至第N个晶体管或MOSFET Q1N的栅极，并接收线性调节器15的低通滤波器6的输出。这样，N个镜像晶体管或MOSFET Q11、Q12、...、Q1N的各栅极将从OP-AMP U2即调节器的控制器接收相同的控制输出。路径32和节点C集成在衬底36上。晶体管或MOSFET Q11、晶体管或MOSFET Q12、...、晶体管或MOSFET Q1N的源极通过路径34连接在一起，其中路径34与线性调节器15的读出电阻器R28耦合，从而可使电流读出电阻器R28读出其电流。N个镜像晶体管或MOSFET Q11、Q12、...、Q1N的各漏极与N个LED串281、282、...、28N中相应的一个的一端耦合。换句话说，第一晶体管或MOSFET Q11的漏极与第一LED串281的一端耦合，第二晶体管或MOSFET Q12的漏极与第二LED串282的一端耦合，依次类推，直到第N晶体管或MOSFETQ1N的漏极与第N LED串28N的一端耦合。这N个LED串281、282、...、28N中的每个的另一端在接线端13接收一DC输入电压VDC。现在说明集成LED驱动装置10的操作，当N个镜像晶体管或MOSFET Q11、Q12、...、Q1N在VDS≥VGS-VT的饱和模式下工作时，由于利用相同的半导体制造工艺(例如，温度、材料、掩模、掺杂、腐蚀)将N个镜像晶体管或MOSFET Q11、Q12和Q1N集成在相同的衬底36上，因此流过沟道的电流几乎不再依赖于漏-源极电压VDS。VGS是栅-源极电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱动Ｎ个ＬＥＤ串的ＬＥＤ驱动装置，包括：用于调节参考电流信号的装置（１５）；和一与Ｎ个ＬＥＤ串（２８↓［１］－２８↓［Ｎ］）耦合的多输出电流镜（３０），该电流镜具有Ｎ个镜像晶体管（Ｑ１１－Ｑ１Ｎ）且与调节装置（１５） 耦合，其中该Ｎ个镜像晶体管（Ｑ１１－Ｑ１Ｎ）集成在单一衬底（３６）上，并具有基本相同的宽－长沟道（Ｗ／Ｌ）比，基本相同的栅极控制信号，和基本相同的源极连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：张劲，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]