一种LED驱动器为LED电流提供更快速的上升和下降时间，以减少图像残留和其他干扰。一个标准的DC-DC转换器提供一个总电流，其通过一个旁路电流DAC缓慢斜坡式上升和下降。在LED电流接通或断开之前，旁路电流DAC对应的数字值斜坡式增加或减小。当LED电流接通时，电流从旁路转移到LED路径，维持从DC-DC转换器出来的总电流恒定。当另一个LED开启时，电流从一个LED路径转移到另一个LED路径。每个LED路径上的和旁路上的单独的LED电流DAC共用总电流，并可用数字信号精确控制。使用单一的DAC控制总电流，并用开关控制每个路径，可以降低成本。
【技术实现步骤摘要】
使用DAC的电流转换LED驱动器方法
本专利技术涉发光二极管LED驱动器，特别涉及使用数模转换器(DAC)来转换电流的大电流LED驱动器。
技术介绍
LED现在被广泛用于替代传统的标准照明以节约能耗。同时LED也普遍用于液晶显示的背光光源，例如大显示屏、电视IXD、较小的显示屏、投影仪以及其他应用。一个基于 LED的投影仪可以有红、绿、蓝LED，它们快速切换，在光路径上产生像素所需的光线。在像素显示数据的控制下，移动微机电系统(MEMQ微镜，LCD、或者硅基液晶(LCoQ可以反射 LED产生的光线。显示刷新率、质量、和分辨率都要求LED以一个很高的频率进行开与关，如1MHz。 产生的光量或光强度取决于通过LED的电流。需要较大的电流用于驱动LED。因此需要使用特殊的LED驱动器来驱动LED。图IA显示了一个LED驱动器。LED驱动电路100由电源电压Vcc供电。当LED 10 被开关11开启时，LED驱动电路100产生的LED电压LED_V通常高于正向偏压二极管电压降，而当LED 10被开关11关闭时，仍保持不变。一个控制信号LED_SW施加在LED的阴极上，以控制何时开启和关闭LED 10。LED 10可以是几个并联的LED，也可以是几个串联的LED，这就需要一个更高的 LED电压，如N倍的二极管电压降。当需要产生高强度光的时候，由LED驱动电路100产生的LED电流LED_I可能非常高。图IB显示了一个不适当的LED驱动器产生的图像残留(imagesticking)问题。要设计一个能快速接通和断开LED电流LED_I的LED驱动器，是一个相当大的挑战。当LED_ SW控制输入是开启时，LED电流LED_I并不能即时接通。而是LED_I需要一段上升时间。 LED_I的突然接通会导致LED电压LED_V刚开始下降，阻止LED 10快速开启。LED 10产生的可见光的强度是慢慢上升的，有一个延迟。类似问题出现在当LED_SW是关闭时，导致可见光在关闭后还保留一段时间。这个额外的延迟102会产生可见伪影，如残影、不正确的光与色彩混合。例如，红色LED会在额外延迟102里一直存在，使得一些红色加入到下一个要显示的像素里。当下一个像素是蓝色时，那么下一个像素会显示出紫色而非蓝色。因为残影的缓慢反应会被人眼感觉到或看见。额外延迟102带来的其他问题还包括亮度损失和细节损失。大的LED电流的转换还会导致电源电压Vcc和驱动器输出电压LED_V的毛刺和扰动(dips and spikes)。由于电感、寄生电阻和电容，震荡、振动或纹波(Ringing，oscillation，or ripple)会出现在节点上。在一些应用里，驱动器输出电压也应用于其他电路。震荡会以特别的方式影响电路， 进一步降低图像性能。一些驱动器电路也许对下降转换(low-going transition)有效，但是对上升转换(high-going transition)则会产生过多的延迟和扰动，或者相反。所需的LED驱动电路要能减少电流转换问题，如残影问题。需要具有数字控制的 LED驱动电路。需要一个使用数字控制电流并能减小电源和地的噪声、震荡、扰动的LED驱动器。附图说明图IA表示一个LED驱动器。图IB显示一个不适当的LED驱动器产生图像残影问题。图2是一个DAC转换LED驱动器的方框图。图3是DAC转换LED驱动器运行的波形图。图4是在几个LED路径和一个旁路路径之间的DAC转换电流的示意图。图5是图4的DAC转换LED驱动器运行的波形图。图6是一个共用DAC的示意图，其用于在几个LED路径和一个旁路路径之间转换电流。图7是图6的共用DAC转换LED驱动器运行的波形图。图8是图6的共用DAC转换LED驱动器的降低电流的运行波形图。图9是显示LED脉冲之间关断电流的波形图。图10是一个权电流阵列DAC的电路原理图。图11是一个LED电流DAC的方框图，其在两个设置之间转换。图12显示一个具有斜坡电流预制功能的共用LED电流DAC的示意图。具体实施方式本专利技术涉及一个改进的LED驱动器。以下描述使本领域技术人员能够依照特定应用及其要求制作和使用在此提供的本专利技术。所属领域的技术人员将明了对优选实施例的各种修改，且本文所界定的一般原理可应用于其它实施例。因此，本专利技术不希望限于所展示和描述的特定实施例，而是应被赋予与本文所揭示的原理和新颖特征一致的最广范围。专利技术人认识到LED本身可以承受电流的突然变化，但是LED驱动电路要更复杂，不能快速改变电流，又不产生副作用如电源噪声、纹波和震荡。因此LED驱动器限制了 LED开启和关闭的速度。虽然一个标准的驱动器如DC-DC转换器可以产生一个大电流，但是这个DC-DC驱动器却不一定能快速地导通或关断电流，如以IMHz的频率。而且，传统的驱动器也不一定能精确控制更高速度的电流。但是，专利技术人认识到DAC转换器可以用于精确控制电流，甚至以很高的速度。专利技术人发现标准的DC-DC转换器可以用于产生一个电流，然后通过使用一个或多个DAC在LED和一个旁路路径之间转换。该DAC在精确的数字控制下，允许从DC-DC转换器产生的电流快速地换到LED，或者快速地从LED换到DC-DC转换器，而不引起由于DC-DC 转换器不能快速变化而产生的波动和图像残留。图2是DAC转换LED驱动器的方框图。DC-DC转换器18从电源电压(图中未显示)产生一个相对稳定的电流I_SUM。DC-DC转换器的电流I_SUM可以流过两个支路。LED 电流I_LED流经LED 10和LED电流DAC 20到地，而旁路电流I_BY流经旁路电流DAC 28到地。LED电流I_LED的电流大小由LED电流DAC 20来控制，其将一个数字值CMD_1转换为一个模拟电流，I_LED。旁路电流I_BY的电流大小是由旁路电流DAC观来控制，其将一个数字值CMD_BY转换为一个模拟电流，I_BY。偏压VBIAS作为参考电压施加在LED电流DAC 20和旁路电流DAC 28上。一些实施例是使用参考电流，而不是参考电压。当LED 10开启时，系统的其他模块产生信号LED_SW。信号PRE由流水线逻辑 (pipelining logic)产生，其在LED_SW升高之前触发PRE信号，一直保持到LED_SW降低之后一段时间。LED电流指令产生器150产生数字值序列CMD_1和CMD_BY，以开启或关闭 LED 10，并在LED 10照亮之前或之后逐渐产生斜坡上升/下降电流。注意到数字值CMD_1转换到电流I_LED，和CMD_BY转换到I_BY可能是不同的，由于经过LED 10有电压降，而在旁路路径上是没有这个电压降的。因此相同的数值CMD_1和 CMD_BY会产生不同的电流。可以对CMD_BY进行数值的修正，以做补偿，或者电流的差异足够小而可以忽略。在下面的例子里，就假设这个差异可以忽略掉，但在实际系统里，设计者会调整该数值而得到一个更优化的结果。施加在LED电流DAC20和旁路电流DAC观上的偏压也可以不同并通过调整进行补偿。图3是图2的DAC转换LED驱动器的运行波形图。LED_SW控制输入信号升高以指示LED 10开启。在LED_SW升高之前，流水线逻辑触发P本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：邝国权，杨立大，李昀龙，周维娜，
申请(专利权)人：香港应用科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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