一種LED驅動器為LED電流提供更快速的上升和下降時間，以減少圖像殘留和其他干擾。一個標準的DC-DC轉換器提供一個總電流，其通過一個旁路電流DAC緩慢斜坡式上升和下降。在LED電流接通或斷開之前，旁路電流DAC對應的數字值斜坡式增加或減小。當LED電流接通時，電流從旁路轉移到LED路徑，維持從DC-DC轉換器出來的總電流恒定。當另一個LED開啟時，電流從一個LED路徑轉移到另一個LED路徑。每個LED路徑上的和旁路上的單獨的LED電流DAC共用總電流，并可用數字信號精確控制。使用單一的DAC控制總電流，并用開關控制每個路徑，可以降低成本。
【技術實現步驟摘要】
使用DAC的電流轉換LED驅動器方法
本專利技術涉發光二極管LED驅動器，特別涉及使用數模轉換器(DAC)來轉換電流的大電流LED驅動器。
技術介紹
LED現在被廣泛用于替代傳統的標準照明以節約能耗。同時LED也普遍用于液晶顯示的背光光源，例如大顯示屏、電視IXD、較小的顯示屏、投影儀以及其他應用。一個基于 LED的投影儀可以有紅、綠、藍LED，它們快速切換，在光路徑上產生像素所需的光線。在像素顯示數據的控制下，移動微機電系統(MEMQ微鏡，LCD、或者硅基液晶(LCoQ可以反射 LED產生的光線。顯示刷新率、質量、和分辨率都要求LED以一個很高的頻率進行開與關，如1MHz。 產生的光量或光強度取決于通過LED的電流。需要較大的電流用于驅動LED。因此需要使用特殊的LED驅動器來驅動LED。圖IA顯示了一個LED驅動器。LED驅動電路100由電源電壓Vcc供電。當LED 10 被開關11開啟時，LED驅動電路100產生的LED電壓LED_V通常高于正向偏壓二極管電壓降，而當LED 10被開關11關閉時，仍保持不變。一個控制信號LED_SW施加在LED的陰極上，以控制何時開啟和關閉LED 10。LED 10可以是幾個并聯的LED，也可以是幾個串聯的LED，這就需要一個更高的 LED電壓，如N倍的二極管電壓降。當需要產生高強度光的時候，由LED驅動電路100產生的LED電流LED_I可能非常高。圖IB顯示了一個不適當的LED驅動器產生的圖像殘留(imagesticking)問題。要設計一個能快速接通和斷開LED電流LED_I的LED驅動器，是一個相當大的挑戰。當LED_ SW控制輸入是開啟時，LED電流LED_I并不能即時接通。而是LED_I需要一段上升時間。 LED_I的突然接通會導致LED電壓LED_V剛開始下降，阻止LED 10快速開啟。LED 10產生的可見光的強度是慢慢上升的，有一個延遲。類似問題出現在當LED_SW是關閉時，導致可見光在關閉后還保留一段時間。這個額外的延遲102會產生可見偽影，如殘影、不正確的光與色彩混合。例如，紅色LED會在額外延遲102里一直存在，使得一些紅色加入到下一個要顯示的像素里。當下一個像素是藍色時，那么下一個像素會顯示出紫色而非藍色。因為殘影的緩慢反應會被人眼感覺到或看見。額外延遲102帶來的其他問題還包括亮度損失和細節損失。大的LED電流的轉換還會導致電源電壓Vcc和驅動器輸出電壓LED_V的毛刺和擾動(dips and spikes)。由于電感、寄生電阻和電容，震蕩、振動或紋波(Ringing，oscillation，or ripple)會出現在節點上。在一些應用里，驅動器輸出電壓也應用于其他電路。震蕩會以特別的方式影響電路， 進一步降低圖像性能。一些驅動器電路也許對下降轉換(low-going transition)有效，但是對上升轉換(high-going transition)則會產生過多的延遲和擾動，或者相反。所需的LED驅動電路要能減少電流轉換問題，如殘影問題。需要具有數字控制的 LED驅動電路。需要一個使用數字控制電流并能減小電源和地的噪聲、震蕩、擾動的LED驅動器。附圖說明圖IA表示一個LED驅動器。圖IB顯示一個不適當的LED驅動器產生圖像殘影問題。圖2是一個DAC轉換LED驅動器的方框圖。圖3是DAC轉換LED驅動器運行的波形圖。圖4是在幾個LED路徑和一個旁路路徑之間的DAC轉換電流的示意圖。圖5是圖4的DAC轉換LED驅動器運行的波形圖。圖6是一個共用DAC的示意圖，其用于在幾個LED路徑和一個旁路路徑之間轉換電流。圖7是圖6的共用DAC轉換LED驅動器運行的波形圖。圖8是圖6的共用DAC轉換LED驅動器的降低電流的運行波形圖。圖9是顯示LED脈沖之間關斷電流的波形圖。圖10是一個權電流陣列DAC的電路原理圖。圖11是一個LED電流DAC的方框圖，其在兩個設置之間轉換。圖12顯示一個具有斜坡電流預制功能的共用LED電流DAC的示意圖。具體實施方式本專利技術涉及一個改進的LED驅動器。以下描述使本領域技術人員能夠依照特定應用及其要求制作和使用在此提供的本專利技術。所屬領域的技術人員將明了對優選實施例的各種修改，且本文所界定的一般原理可應用于其它實施例。因此，本專利技術不希望限于所展示和描述的特定實施例，而是應被賦予與本文所揭示的原理和新穎特征一致的最廣范圍。專利技術人認識到LED本身可以承受電流的突然變化，但是LED驅動電路要更復雜，不能快速改變電流，又不產生副作用如電源噪聲、紋波和震蕩。因此LED驅動器限制了 LED開啟和關閉的速度。雖然一個標準的驅動器如DC-DC轉換器可以產生一個大電流，但是這個DC-DC驅動器卻不一定能快速地導通或關斷電流，如以IMHz的頻率。而且，傳統的驅動器也不一定能精確控制更高速度的電流。但是，專利技術人認識到DAC轉換器可以用于精確控制電流，甚至以很高的速度。專利技術人發現標準的DC-DC轉換器可以用于產生一個電流，然后通過使用一個或多個DAC在LED和一個旁路路徑之間轉換。該DAC在精確的數字控制下，允許從DC-DC轉換器產生的電流快速地換到LED，或者快速地從LED換到DC-DC轉換器，而不引起由于DC-DC 轉換器不能快速變化而產生的波動和圖像殘留。圖2是DAC轉換LED驅動器的方框圖。DC-DC轉換器18從電源電壓(圖中未顯示)產生一個相對穩定的電流I_SUM。DC-DC轉換器的電流I_SUM可以流過兩個支路。LED 電流I_LED流經LED 10和LED電流DAC 20到地，而旁路電流I_BY流經旁路電流DAC 28到地。LED電流I_LED的電流大小由LED電流DAC 20來控制，其將一個數字值CMD_1轉換為一個模擬電流，I_LED。旁路電流I_BY的電流大小是由旁路電流DAC觀來控制，其將一個數字值CMD_BY轉換為一個模擬電流，I_BY。偏壓VBIAS作為參考電壓施加在LED電流DAC 20和旁路電流DAC 28上。一些實施例是使用參考電流，而不是參考電壓。當LED 10開啟時，系統的其他模塊產生信號LED_SW。信號PRE由流水線邏輯 (pipelining logic)產生，其在LED_SW升高之前觸發PRE信號，一直保持到LED_SW降低之后一段時間。LED電流指令產生器150產生數字值序列CMD_1和CMD_BY，以開啟或關閉 LED 10，并在LED 10照亮之前或之后逐漸產生斜坡上升/下降電流。注意到數字值CMD_1轉換到電流I_LED，和CMD_BY轉換到I_BY可能是不同的，由于經過LED 10有電壓降，而在旁路路徑上是沒有這個電壓降的。因此相同的數值CMD_1和 CMD_BY會產生不同的電流?？梢詫MD_BY進行數值的修正，以做補償，或者電流的差異足夠小而可以忽略。在下面的例子里，就假設這個差異可以忽略掉，但在實際系統里，設計者會調整該數值而得到一個更優化的結果。施加在LED電流DAC20和旁路電流DAC觀上的偏壓也可以不同并通過調整進行補償。圖3是圖2的DAC轉換LED驅動器的運行波形圖。LED_SW控制輸入信號升高以指示LED 10開啟。在LED_SW升高之前，流水線邏輯觸發P本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄺國權，楊立大，李昀龍，周維娜，
申請(專利權)人：香港應用科技研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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