发光二极管驱动电路及电流镜电路制造技术

本发明专利技术提供一种发光二极管驱动电路及电流镜电路，所述电流镜电路用于在两个LED之间进行电流匹配。该电流镜电路包括第一子电路及第二子电路，第一子电路包括第一晶体管、第二晶体管及第一OPAMP，第二子电路则包括第三晶体管、第四晶体管及第二OPAMP；第一子电路连接至第一LED，第二子电路则连接至第二LED；该电流镜电路还包括四个开关，这四个开关连续地开关流经第一LED及第二LED的电流，以保持流过这两个LED的平均电流相同。这样，与使用传统电流镜电路时所可能实现的电流匹配相比，能实现更佳的电流匹配。电流的开关频率保持高于人眼对闪烁的感觉能力，因而观看这些LED的人觉察不到LED的照明的任何变化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电流镜电路，且更具体而言，涉及一种使两个或更多个发光二极管之间的电流相匹配的发光二极管驱动电路及电流镜电路。
技术介绍
电流镜电路通常用于将流过电路的一个晶体管的基准电流“复制”到电路的另一个晶体管。这些电路通常用于需要流过一个或多个内置电子器件的电流准确相同或至少彼此非常接近的设备中。例如，这些电路可用于液晶显示器(LCD)背光灯、便携式键盘、放大器、监视器、使用发光二极管(LED)的屏幕等。图1中显示传统的电流镜电路100。如图所示，电流镜电路100包括第一晶体管 102、第二晶体管104、连接在第二晶体管104的漏极端子与电源电压(显示为Vdd)之间的电阻器106。电子器件108还显示为连接在第一晶体管102的漏极端子与电源电压(显示为Vs)之间。该电子器件可为例如LED。尽管在图1中第一晶体管102与第二晶体管104均显示为η型金属氧化物半导体 (NMOS)晶体管，但带有ρ型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管、η-ρ-η双极接面晶体管(BJT) 以及p-n-p BJT的电流镜电路在本领域内也众所周知。因此，即使电流镜电路100的以下描述与NMOS晶体管有关，类似的描述也适用于使用PMOS晶体管、n-p-n BJT或p-n-p BJT 的电流镜电路。电流镜电路100用于使流过电子器件108的电流(I。ut)与流过第二晶体管104的基准电流(IMf)维持相等。为此，将第二晶体管104的漏极与门极短接，以使其工作在饱和模式下，并将第一晶体管102的门极连接到第二晶体管104的门极，以使晶体管具有相同的门极-源极电压。此外，维持晶体管102的漏极电压，以使晶体管102也工作在饱和模式下。 如图1中所示，将两个晶体管的源极端子短接并接地。流过工作在饱和模式下的晶体管的电流用以下公式表示I = β X (Vgs-Vth)2X (ff/L)。因此，如果第一晶体管102与第二晶体管104相同，在向它们施加相同的门极-源极电压时，流过它们的电流相等。在以上公式中，β是晶体管常数，取决于晶体管尺寸和其制造材料，Ves是施加至晶体管的门极-源极电压，Vth是晶体管的阈值电压，以及W/L(也称为晶体管的纵横比)是晶体管沟道区的宽度与晶体管沟道区的长度之比。从该公式可明显看出，如果两个晶体管使用相同的材料并具有相同的尺寸，假定施加至它们的门极电压相同，则流过它们的电流也近似相等(因为如果两个晶体管具有相同的尺寸和材料，则β和Vth也相同)。在电流镜电路100中，假定第一晶体管102与第二晶体管104 相同，且因此基准电流I,ef等于流过第一晶体管102(和电子器件108)的输出电流I。ut。电流镜电路100的局限性在于，尽管“假定”两个晶体管相同，但在实际应用中，通常不是这种情况。即使努力使用相同的W/L和制造材料来制造两个晶体管，使用传统的制造工艺通常也不能实现两个晶体管绝对相似。鉴于以上说明，即使晶体管不完全相同，也需要电流镜电路来提供两个晶体管之间的电流匹配。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种用于使流过两个电性器件(例如LED)的电流相匹配的电流镜电路，即使包含在该电流镜电路中的晶体管不完全相同。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于控制流过第一电性器件和第二电性器件的电流镜电路。该电流镜电路包括电流产生器，其用于产生第一电性器件的第一电流和第二电性器件的第二电流。根据本专利技术的一个实施例，第一和第二电性器件是发光二极管(LED)。电流镜进一步包括与第一电性器件对应的第一子电路。该第一子电路包括与电流产生器相连的第一晶体管，用于接收来自电流产生器的第一电流。此外，第一子电路包括连接在第一开关与第一晶体管之间的第一运算放大器(OPAMP)。根据本专利技术的第一实施例， 将第一 OPAMP的第一端子连接到第一开关，并将第一 OPAMP的输出端子连接到第一晶体管的第一端子、第二开关和第三开关。第一子电路还包括连接到第一电性器件的第二晶体管。 根据本专利技术的一个实施例，将第二晶体管的第一端子连接到第二开关。与第一子电路类似，电流镜电路还包括与第二电性器件对应的第二子电路。第二子电路包括与电流产生器相连的第三晶体管，用于接收来自电流产生器的第二电流。此外， 第二子电路包括连接在第四开关与第三晶体管之间的第二0ΡΑΜΡ。根据本专利技术的实施例，将第二 OPAMP的第一输入端子连接到第四开关，并将第二 OPAMP的输出端子连接到第三晶体管的第一端子、第三开关和第二开关。此外，第二子电路包括连接到第二电性器件的第四晶体管。根据本专利技术的实施例，将第四晶体管的第一端子连接到第三开关。将如上所述的第一子电路与第二子电路彼此相连，使得在第一电性器件与第二电性器件之间，第一开关以预定频率开关第一 OPAMP的第一输入端子，且第四开关以预定频率开关第二 OPAMP的第一输入端子。此外，在第一 OPAMP的输出端子与第二 OPAMP的输出端子之间，第二开关以预定频率开关第二晶体管的第一端子，且第三开关以预定频率开关第四晶体管的第一端子。根据本专利技术的一个实施例，所述预定频率始终高于人眼对闪烁的感觉能力(大约200Hz)，且低于第一 OPAMP与第二 OPAMP的容许频率带宽的最大频率(大约 500kHz)。换句话说，本专利技术提供一种用于控制流过第一电性器件和第二电性器件的电流的电流镜电路，所述电流镜电路包括电流产生器，用于为所述第一电性器件产生第一电流及为所述第二电性器件产生第二电流；第一子电路，连接至所述第一电性器件，所述第一子电路包括第一晶体管，连接至所述电流产生器，用于从所述电流产生器接收所述第一电流；第一运算放大器(OPAMP)，连接于第一开关与所述第一晶体管之间，其中所述第一运算放大器的第一输入端子连接至所述第一开关，且所述第一运算放大器的输出端子连接至所述第一晶体管的第一端子、第二开关及第三开关；第二晶体管，连接至所述第一电性器件，其中所述第二晶体管的第一端子连接至所述第二开关；以及第二子电路，连接至所述第二电性器件，所述第二子电路包括第三晶体管，连接至所述电流产生器，用于从所述电流产生器接收所述第二电流；第二运算放大器，连接于第四开关与所述第三晶体管之间，其中所述第二运算放大器的第一输入端子连接至所述第四开关，且所述第二运算放大器的输出端子连接至所述第三晶体管的第一端子、所述第三开关及所述第二开关；第四晶体管，连接至所述第二电性器件，其中所述第四晶体管的第一端子连接至所述第三开关；其中所述第一子电路与所述第二子电路相互连接，使得在所述第一电性器件与所述第二电性器件之间，所述第一开关以预定频率开关所述第一运算放大器的所述第一输入端子，且所述第四开关以所述预定频率开关所述第二运算放大器的所述第一输入端子；以及在所述第一运算放大器的所述输出端子与所述第二运算放大器的所述输出端子之间，所述第二开关以所述预定频率开关所述第二晶体管的所述第一端子，且所述第三开关以所述预定频率开关所述第四晶体管的所述第一端子。根据本专利技术的另一实施例，提供一种LED驱动电路，其用于控制流过第一 LED和第二 LED的电流。该LED驱动电路包括电流产生器，其用于产生第一 LED的第一电流和第二 LED的第二电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于控制流过第一发光二极管及第二发光二极管的电流的发光二极管驱动电路，所述发光二极管驱动电路包括：电流产生器，用于为所述第一发光二极管产生第一电流及为所述第二发光二极管产生第二电流；第一子电路，连接至所述第一发光二极管，所述第一子电路包括：第一晶体管，连接至所述电流产生器，用于从所述电流产生器接收所述第一电流；第一运算放大器，连接于第一开关与所述第一晶体管之间，其中所述第一运算放大器的第一输入端子连接至所述第一开关，且所述第一运算放大器的输出端子连接至所述第一晶体管的第一端子、第二开关及第三开关；第二晶体管，连接至所述第一发光二极管，其中所述第二晶体管的第一端子连接至所述第二开关；以及第二子电路，连接至所述第二发光二极管，所述第二子电路包括：第三晶体管，连接至所述电流产生器，用于从所述电流产生器接收所述第二电流；第二运算放大器，连接于第四开关与所述第三晶体管之间，其中所述第二运算放大器的第一输入端子连接至所述第四开关，且所述第二运算放大器的输出端子连接至所述第三晶体管的第一端子、所述第三开关及所述第二开关；第四晶体管，连接至所述第二发光二极管，其中所述第四晶体管的第一端子连接至所述第三开关；其中所述第一子电路与所述第二子电路相互连接，使得：在所述第一发光二极管与所述第二发光二极管之间，所述第一开关以预定频率开关所述第一运算放大器的所述第一输入端子，且所述第四开关以所述预定频率开关所述第二运算放大器的所述第一输入端子；以及在所述第一运算放大器的所述输出端子与所述第二运算放大器的所述输出端子之间，所述第二开关以所述预定频率开关所述第二晶体管的所述第一端子，且所述第三开关以所述预定频率开关所述第四晶体管的所述第一端子。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯·盖特，罗道夫纪梵·爱廷阁，
申请(专利权)人：麦奎尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US