專利名稱：輸出驅動電流的方法及電路裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及開關電源領域，具體而言，本發(fā)明涉及輸出驅動電流的方法及電路裝置。
背景技術：
為增強LED顯示屏或廣告屏的低灰度顯示色彩真實性和畫面播放的流暢度，除需 要高的刷新率，還需具備高輸出色階的能力，來達到更豐富多彩的LED顯示圖像。上述兩個 要求可以通過采用內建PWM控制技術的LED驅動來實現(xiàn)PWM技術提高了 LED屏的輸出色 階和畫面刷新率。高刷新率大幅度縮短芯片輸出電流脈沖寬度，例如可至數(shù)十納秒，因此 LED驅動芯片的輸出電流開啟或關閉響應速度決定了 PWM的最大頻率和低灰度畫面的顯示 真實度。目前LED驅動芯片內部采用電流鏡像的方式來實現(xiàn)設定的輸出電流值，內部結構 如圖1所示，虛線框中模塊是芯片內部模塊。該結構主要包含以下幾個電路電流鏡像管 Ml、電流輸出控制管M2、輸出電流開關管M3、跟隨Ml漏極(D端)電壓的運算放大器III、輸 出電流設定模塊Π2 ；外接的LED限流電阻R_L和電源VCC。輸出電流Ipad和設定電流Iref 的關系由公式(1)確定7^(1)其中，W2/L2和W1/L1分別為MOS管M2和Ml的寬長比。圖2(a)給出現(xiàn)階段常用的輸出電流驅動電路結構M2是輸出電流控制管，M3是輸 出電流開關管，IIl是運算放大器，PMOST MPl和NM0STMN1構成IIl的第二級輸出，1112模 塊控制IIl的工作狀態(tài)，1113是IIl的差分輸入級，NMOST MEl和ME2分別控制IIl的負輸 入端和輸出，Cc是IIl的內部補償電容，Cgs是M3的柵-源寄生電容，PacLout為芯片輸出 電流端口。使能信號OE控制輸出電流的開關0E無效激勵時，1112上拉，IIl關閉，M2的 漏極和M3的柵極分別被MEl和ME2管下拉至地，輸出電流為零；OE有效激勵時，IIl開啟， MEl和ME2關閉，M2和M3控制輸出驅動電流。運算放大器的建立時間通常由擺率決定，擺率(SR)計算公式如下SR = 1P^(2)在⑵式中，Itail是IIl的尾電流，由Vbias信號控制產生。為保證芯片的穩(wěn)定性和減小輸出電流的過沖幅度，(^通常選用2 4pf的電容，SR 較大；另一方面，M3管尺寸很大，Cgs是M3的柵-源寄生電容，典型容值為幾個皮法(Pf)。 OE有效激勵脈沖時刻，IIl的輸出電流一部分I。對Cc充電，另一部分電流Igate用于Cgs的 充電。實際應用中OE頻率可達數(shù)十MHz，要求M3管開啟和關閉時間很短，忽略圖2虛線 框中電路，需要IIl輸出很大的驅動電流(ImA左右)才能實現(xiàn)C。、Cgs的快速充電和M3管的迅速開啟。OE有效激勵時段，112不關閉，此電流一直存在，導致芯片功耗很大，而且OE 高頻率下大電流易對芯片造成較大的干擾。一種電流沖激方式被應用于控制輸出電流開關管M3的開啟，圖2 (b)中的模塊115 為沖激電流電路。OE無效激勵時段，115關閉；OE脈沖激勵有效115開始工作，輸出較大的 Ipulse脈沖電流對Ce和Cgs充電，115檢測到Vgate電壓升至設計閾值后關閉Ipulse輸出。這種 方式可很大程度減小IIl的輸出電流同時加快M3管的開啟，但電路采取檢測Vgate電壓來控 制Π5的開關當M3的工藝參數(shù)出現(xiàn)偏差如閾值電壓抬高或者導通電流能力降低等，均會 導致Vgate實際閾值與設計值存在偏差，即115關閉而M3并沒有完全開啟，Ipad的開啟響應 變慢，如圖3所示波形。圖3的OE激勵有效脈沖時，Ipad曲線的開啟階段斜率很大，但在A點處115關閉， 曲線斜率變得很小，Ipad上升速度變慢，根據(jù)工藝偏差程度不同，A點之后的電流上升時間可 達幾十至數(shù)百納秒，引起芯片內部或芯片之間的輸出電流響應時間不同，造成LED顯示低 灰度圖像情況下出現(xiàn)畫面“馬賽克”。因此，有必要提出一種有效的技術方案，從而能實現(xiàn)快速開啟輸出驅動電流。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一，特別是通過增加結構簡單的虛負 載功能模塊，使芯片輸出電流關閉時電流驅動電路保持低功耗工作狀態(tài)，有效減少電路轉 換時間，實現(xiàn)快速開啟輸出驅動電流。本發(fā)明實施例一方面提出了一種輸出驅動電流的方法，包括以下步驟當使能信號OE激勵無效時，虛負載模塊與輸出電流驅動模塊連接，成為所述輸出 電流驅動模塊的負載，使得所述輸出電流驅動模塊在所述使能信號OE無效激勵時保持工 作狀態(tài)，輸出電流使能控制模塊中的三極管導通，使得輸出電流值控制模塊的輸入接地，所 述輸出電流值控制模塊輸出的鏡像電流Ipad為零；當使能信號OE激勵有效時，所述輸出電流使能控制模塊中的三極管關閉，由所述 輸出電流驅動模塊輸出電流驅動所述輸出電流值控制模塊，所述輸出電流值控制模塊輸出 相應的鏡像電流Ipad。本發(fā)明實施例另一方面還提出了一種輸出驅動電流的電路裝置，包括輸出電流驅 動模塊、輸出電流使能控制模塊、輸出電流值控制模塊以及虛負載模塊，所述輸出電流驅動模塊，當使能信號OE激勵有效時，用于輸出電流驅動所述輸出 電流值控制模塊；當所述使能信號OE激勵無效時，所述輸出電流驅動模塊與所述虛負載模 塊連接，成為所述輸出電流驅動模塊的負載，使得所述輸出電流驅動模塊在所述使能信號 OE無效激勵時保持工作狀態(tài)；所述輸出電流使能控制模塊，當所述使能信號OE激勵有效時，所述輸出電流使能 控制模塊中的三極管關閉，由所述輸出電流驅動模塊輸出電流驅動所述輸出電流值控制模 塊；當所述使能信號OE激勵無效時，所述輸出電流使能控制模塊中的三極管導通，使得所 述輸出電流值控制模塊的輸入接地；所述輸出電流值控制模塊，當使能信號OE激勵有效時，用于接收輸入電流驅動， 輸出相應的鏡像電流Ipad ；當所述使能信號OE激勵無效時，所述輸出電流值控制模塊的輸入接地，輸出鏡像電流Ipad為零；所述虛負載模塊，當所述使能信號OE激勵無效時，所述虛負載模塊與所述輸出電 流驅動模塊連接，成為所述輸出電流驅動模塊的負載，使得所述輸出電流驅動模塊在所述 使能信號OE無效激勵時保持工作狀態(tài)。本發(fā)明提出的上述方案，通過增加結構簡單的虛負載功能模塊，使芯片輸出電流 關閉時電流驅動電路保持低功耗工作狀態(tài)，有效減少電路轉換時間，實現(xiàn)快速開啟輸出驅 動電流。此外，本發(fā)明提出的技術方案結構簡單，在較低功耗下加快驅動芯片輸出電流開啟 速度，此外電路特性受工藝偏差影響很小，穩(wěn)定性高，有利于本發(fā)明技術方案的推廣應用， 具有較高的實用價值。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中圖1為傳統(tǒng)LED電流驅動電路結構示意圖；圖2(a)為常用的輸出電流驅動電路結構示意圖；圖2(b)為帶沖激電路的輸出電流驅動電路結構示意圖；圖3為工藝偏差引起的Ipad上升波形變化曲線示意圖；圖4為本發(fā)明實施例輸出驅動電流的方法流程圖；圖5為本發(fā)明實施例輸出驅動電流的電路裝置的結構示意圖；圖6為本發(fā)明實施例輸出電流快速開啟的低功耗電路結構示意圖；圖7為輸出電流上升時間測量示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。為了實現(xiàn)本發(fā)明之目的，本發(fā)明實施例提出了一種輸出驅動電流的方法，包括以 下步驟當使能信號OE激勵無效時，虛負載模塊與輸出電流驅動模塊連接，成為所述輸出 電流驅動模塊的負載，使得所述輸出電流驅動模塊在所述使能信號OE無效激勵時保持工 作狀態(tài)，輸出電流使能控制模塊中的三極管導通，使得輸出電流值控制模塊的輸入接地，所 述輸出電流值控制模塊輸出的鏡像電流Ipad為零；當使能信號OE激勵有效時，所述輸出電 流使能控制模塊中的三極管關閉，由所述輸出電流驅動模塊輸出電流驅動所述輸出電流值 控制模塊，所述輸出電流值控制模塊輸出相應的鏡像電流Ipad。如圖4所示，為本發(fā)明實施例輸出驅動電流的方法流程圖，包括以下步驟SllO 當使能信號OE激勵無效時，虛負載模塊成為輸出電流驅動模塊的負載，輸 出電流使能控制模塊中的三極管導通，使得輸出電流值控制模塊輸出的鏡像電流為零。在步驟SllO中，當使能信號OE激勵無效時，虛負載模塊與輸出電流驅動模塊連接，成為輸出電流驅動模塊的負載，使得輸出電流驅動模塊在使能信號OE無效激勵時保持 工作狀態(tài)，輸出電流使能控制模塊中的三極管導通，使得輸出電流值控制模塊的輸入接地， 這時輸出電流值控制模塊輸出的鏡像電流Ipad為零。在上述方案中，通過增加結構簡單的虛負載功能模塊，使芯片輸出電流關閉時電 流驅動電路即輸出電流驅動模塊保持低功耗工作狀態(tài)，減少電路轉換時間，能加快驅動芯 片輸出電流開啟速度。S120:當使能信號OE激勵有效時，輸出電流使能控制模塊中的三極管關閉，通過 輸出電流驅動模塊輸出電流來驅動輸出電流值控制模塊，輸出電流值控制模塊輸出相應的 鏡像電流。在步驟S120中，當使能信號OE激勵有效時，輸出電流使能控制模塊中的三極管關 閉，將由輸出電流驅動模塊輸出電流驅動輸出電流值控制模塊，這時輸出電流值控制模塊 輸出相應的鏡像電流Ipad。進一步而言，還包括當使能信號OE激勵有效時，沖激電流模塊產生沖擊電流Ipulse輸入輸出電流值控 制模塊。通常，沖激電流Ipulse最大幅度可達數(shù)百微安，瞬間抬升輸出電流值控制模塊的輸 入電壓值，但電流沖激電路僅在Ipad上升瞬間起作用，持續(xù)時間短，例如，約10ns，且沖激電 流Ipulse值隨著輸出電流值控制模塊的輸入電壓值升高幅度不斷下降，因而沖激電流模塊輸 出電流平均值小，功耗低。在上述實施例中，虛負載模塊中的電流開關三極管HMN2與輸出電流值控制模塊 中的電流開關三極管HMNl類型相同，虛負載模塊中的電流鏡像三極管MN3與輸出電流值控 制模塊中的電流鏡像三極管MN2類型相同，且相應地虛負載模塊中的三極管的寬長比小于 輸出電流值控制模塊中三極管的寬長比，即虛負載模塊中的HMN2的寬長比小于輸出電流 值控制模塊中HMNl的寬長比，虛負載模塊中的MN3的寬長比小于輸出電流值控制模塊中 MN2的寬長比。作為本發(fā)明的實施例，當使能信號OE激勵有效時，輸出電流值控制模塊輸出相應 的鏡像電流Ipad的大小為Ipad = k*WN2/LN2* (VrefG-VthN2-l/2*VDrain) *VDrain，其中，k為三極管的工藝參數(shù)，ffN2/LN2為麗2管的寬長比，Vtffl2為麗2管的閾值電 壓，Vref_G電壓值為電流鏡像管的柵極電壓，Vnrain為麗2管的漏極電壓。如圖5所示，為本發(fā)明實施例輸出驅動電流的電路裝置的結構示意圖，包括以下 模塊輸出電流驅動模塊10、輸出電流使能控制模塊30、輸出電流值控制模塊20以及虛負 載模塊50。其中，輸出電流驅動模塊10，當使能信號OE激勵有效時，用于輸出電流驅動輸出 電流值控制模塊20 ；當使能信號OE激勵無效時，輸出電流驅動模塊10與虛負載模塊50連 接，虛負載模塊50成為輸出電流驅動模塊10的負載，使得輸出電流驅動模塊10在使能信 號OE無效激勵時保持工作狀態(tài)。輸出電流使能控制模塊30，當使能信號OE激勵有效時，輸出電流使能控制模塊30 中的三極管關閉，由輸出電流驅動模塊10輸出電流驅動輸出電流值控制模塊20 ；當使能信號OE激勵無效時，輸出電流使能控制模塊30中的三極管導通，使得輸出電流值控制模塊20 的輸入接地。輸出電流值控制模塊20，當使能信號OE激勵有效時，用于接收輸入電流驅動，輸 出相應的鏡像電流Ipad ；當使能信號OE激勵無效時，輸出電流值控制模塊20的輸入接地，輸 出鏡像電流Ipad為零。虛負載模塊50，當使能信號OE激勵無效時，虛負載模塊50與輸出電流驅動模塊 10連接，成為輸出電流驅動模塊10的負載，使得輸出電流驅動模塊10在使能信號OE無效 激勵時保持工作狀態(tài)。在上述裝置中，通過增加結構簡單的虛負載功能模塊，使芯片輸出電流關閉時電 流驅動電路即輸出電流驅動模塊保持低功耗工作狀態(tài)，減少電路轉換時間，能加快驅動芯 片輸出電流開啟速度。作為本發(fā)明的實施例，還包括沖激電流模塊40，當使能信號OE激勵有效時，沖激 電流模塊40產生沖擊電流Ipulse輸入輸出電流值控制模塊20。通常，沖激電流Ipulse最大幅度可達數(shù)百微安，瞬間抬升輸出電流值控制模塊20的 輸入電壓值，但沖激電流模塊40僅在Ipad上升瞬間起作用，持續(xù)時間短，例如，約10ns，且沖 激電流Ipulse值隨著輸出電流值控制模塊20的輸入電壓值升高幅度不斷下降，因而沖激電 流模塊40輸出電流平均值小，功耗低。作為本發(fā)明的實施例，虛負載模塊50中的電流開關三極管HMN2與輸出電流值控 制模塊20中的電流開關三極管HMNl類型相同，虛負載模塊50中的電流鏡像三極管麗3 與輸出電流值控制模塊20中的電流鏡像三極管MN2類型相同，且相應地虛負載模塊50中 的三極管的寬長比小于輸出電流值控制模塊20中三極管的寬長比，即虛負載模塊50中的 HMN2的寬長比小于輸出電流值控制模塊20中HMNl的寬長比，虛負載模塊50中的麗3的寬 長比小于輸出電流值控制模塊20中麗2的寬長比。作為本發(fā)明的實施例，當使能信號OE激勵有效時，輸出電流值控制模塊20輸出相 應的鏡像電流Ipad的大小為
_0] Ipad = k*WN2/LN2* (VrefG-VthN2-l/2*VDrain) *VDrain其中，k為三極管的工藝參數(shù)，ffN2/LN2為麗2管的寬長比，Vtffl2為麗2管的閾值電 壓，Vref_G電壓值為電流鏡像管的柵極電壓，Vnrain為麗2管的漏極電壓。顯然，本發(fā)明上述公開的方法或裝置只是對本發(fā)明方案的概述，對本領域普通技 術人員而言，可以理解上述中的激勵有效為上升沿或下降沿，相應地，激勵無效為下降沿或上升沿；上述 中的三極管為NMOS管或PMOS管，等等。為了進一步闡述本發(fā)明，充分說明本發(fā)明上述介紹的方法或電路裝置，下面結合 具體的應用環(huán)境及電路器件，對本發(fā)明作進一步說明。如圖6所示，為本發(fā)明實施例輸出電流快速開啟的低功耗電路結構示意圖。電路 包含輸出電流驅動模塊II，輸出電流值控制模塊12，輸出電流關閉時段發(fā)揮作用的虛負載 模塊15，輸出電流使能控制模塊13，輸出電流開啟瞬間發(fā)生作用的沖激電流模塊14以及輸 出電流開關切換模塊111、131和151。虛負載模塊15中的HMN2和麗3管與輸出電流值控制模塊12中的HMNl和麗2管類型對應相同，但虛負載模塊15中兩個MOST的寬長比相對于HMNl和麗2均很小。當輸出電流使能信號OE無效激勵來臨，輸出電流使能控制模塊13中的NMOST麗5 導通，131的K端接麗5的漏端，輸出電流值控制模塊12的HMNl管柵極通過麗5短接至地， 芯片輸出電流Ipad為零；111的K端接VDD，PMOST MP2關閉；151的K端接電壓VI。此期間 虛負載模塊15作為運放輸出電流驅動模塊Il的負載，使Vl跟隨VMf D電壓，維持輸出電流 驅動模塊Il在OE無效激勵時刻工作狀態(tài)，其內部補償電容C。兩端電壓不變；輸出電流驅 動模塊Il輸出電流I。ut很小，10 20uA即可。虛負載模塊15中麗3的漏極電壓Vl電壓 低(VMf D設計數(shù)百毫伏)而工作于線性區(qū)，根據(jù)MOS管線性區(qū)電流公式
權利要求
一種輸出驅動電流的方法，其特征在于，包括以下步驟當使能信號OE激勵無效時，虛負載模塊與輸出電流驅動模塊連接，成為所述輸出電流驅動模塊的負載，使得所述輸出電流驅動模塊在所述使能信號OE無效激勵時保持工作狀態(tài)，輸出電流使能控制模塊中的三極管導通，使得輸出電流值控制模塊的輸入接地，所述輸出電流值控制模塊輸出的鏡像電流Ipad為零；當使能信號OE激勵有效時，所述輸出電流使能控制模塊中的三極管關閉，由所述輸出電流驅動模塊輸出電流驅動所述輸出電流值控制模塊，所述輸出電流值控制模塊輸出相應的鏡像電流Ipad。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括當使能信號OE激勵有效時，沖激電流模塊產生沖擊電流Ipulse輸入所述輸出電流值控 制模塊。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述虛負載模塊中的電流開關三極管HMN2 與所述輸出電流值控制模塊中的電流開關三極管HMNl類型相同，所述虛負載模塊中的電 流鏡像三極管MN3與所述輸出電流值控制模塊中的電流鏡像三極管MN2類型相同，且相應 地所述虛負載模塊中的三極管的寬長比小于所述輸出電流值控制模塊中三極管的寬長比。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，當使能信號OE激勵有效時，所述輸出電流值 控制模塊輸出相應的鏡像電流Ipad的大小為Ipad = k*WN2/LN2*(Vref—G-VthN2-l/2*VDrain)*VDrain，其中，k為三極管的工藝參數(shù)，WN2/LN2為麗2管的寬長比，Vthffi為麗2管的閾值電壓， Vref_G電壓值為電流鏡像管的柵極電壓，Vnrain為麗2管的漏極電壓。
5.一種輸出驅動電流的電路裝置，其特征在于，包括輸出電流驅動模塊、輸出電流使能 控制模塊、輸出電流值控制模塊以及虛負載模塊，所述輸出電流驅動模塊，當使能信號OE激勵有效時，用于輸出電流驅動所述輸出電流 值控制模塊；當所述使能信號OE激勵無效時，所述輸出電流驅動模塊與所述虛負載模塊連 接，所述虛負載模塊成為所述輸出電流驅動模塊的負載，使得所述輸出電流驅動模塊在所 述使能信號OE無效激勵時保持工作狀態(tài)；所述輸出電流使能控制模塊，當所述使能信號OE激勵有效時，所述輸出電流使能控制 模塊中的三極管關閉，由所述輸出電流驅動模塊輸出電流驅動所述輸出電流值控制模塊； 當所述使能信號OE激勵無效時，所述輸出電流使能控制模塊中的三極管導通，使得所述輸 出電流值控制模塊的輸入接地；所述輸出電流值控制模塊，當使能信號OE激勵有效時，用于接收輸入電流驅動，輸出 相應的鏡像電流Ipad ；當所述使能信號OE激勵無效時，所述輸出電流值控制模塊的輸入接 地，輸出鏡像電流Ipad為零；所述虛負載模塊，當所述使能信號OE激勵無效時，所述虛負載模塊與所述輸出電流驅 動模塊連接，成為所述輸出電流驅動模塊的負載，使得所述輸出電流驅動模塊在所述使能 信號OE無效激勵時保持工作狀態(tài)。
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，還包括沖激電流模塊，當使能信號OE激勵有 效時，所述沖激電流模塊產生沖擊電流Ipulse輸入所述輸出電流值控制模塊。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述虛負載模塊中的電流開關三極管HMN2與所述輸出電流值控制模塊中的電流開關三極管HMNl類型相同，所述虛負載模塊中的電 流鏡像三極管MN3與所述輸出電流值控制模塊中的電流鏡像三極管MN2類型相同，且相應 地所述虛負載模塊中的三極管的寬長比小于所述輸出電流值控制模塊中三極管的寬長比。
8.如權利要求7所述的裝置，其特征在于，當使能信號OE激勵有效時，所述輸出電流值 控制模塊輸出相應的鏡像電流Ipad的大小為 Ipad = k*WN2/LN2*(Vref—G-VthN2-l/2*VDrain)*VDrain，其中，k為三極管的工藝參數(shù)，WN2/LN2為麗2管的寬長比，Vthffi為麗2管的閾值電壓， Vrefj；電壓值為電流鏡像管的柵極電壓，Vnrain為麗2管的漏極電壓。
全文摘要
本發(fā)明的實施例提出了一種輸出驅動電流的方法，包括當使能信號OE激勵無效時，虛負載模塊成為輸出電流驅動模塊的負載，輸出電流驅動模塊在使能信號OE無效激勵時保持工作狀態(tài)，輸出電流使能控制模塊中的三極管導通，輸出電流值控制模塊的輸入接地，輸出電流值控制模塊輸出的鏡像電流為零；當使能信號OE激勵有效時，輸出電流使能控制模塊中的三極管關閉，輸出電流驅動模塊輸出電流驅動輸出電流值控制模塊，輸出電流值控制模塊輸出相應的鏡像電流。本發(fā)明的實施例還提出了一種電路裝置。本發(fā)明提出的方案能有效降低功耗，且能有效加快驅動芯片輸出電流的開啟速度。此外，本發(fā)明提出的方案的電路特性受工藝偏差影響很小，穩(wěn)定性高，具有較高的實用價值。
文檔編號G09G3/32GK101937642SQ20101028217
公開日2011年1月5日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權日2010年9月10日
發(fā)明者尹志剛, 李照華, 王樂康, 符傳匯, 陳克勇 申請人:深圳市明微電子股份有限公司