本发明公开了一种高精度LED屏显恒流驱动电路，涉及LED屏显驱动电路。包括电流修调电路(130)、16位锁存器电路(140)和16位移位寄存器电路(150)；所述电流修调电路(110)由四个电阻(R1、R2、R3、R4)构成的电阻网络和放大器(AMP0)构成，四个电阻(R1、R2、R3、R4)并联，每个电阻串联一个开关，开关接地；四个电阻的并联端连接放大器(AMP0)的输入端；放大器(AMP0)的输入和输出端之间并联电阻(R0)。本发明采用标准的SSOP24封装，用以取代目前在单双色LED屏幕上使用的通用驱动器件。(110)、恒流控制电路(120)、电流输出驱动电路
1.高精度LED屏显恒流驱动电路，其特征在于，包括电流修调电路(110)、恒流控制电路(120)、电流输出驱动电路(130)、16位锁存器电路(140)和16位移位寄存器电路(150)；16位移位寄存器电路(150)输出端连接16位锁存器电路(140)，16位移位寄存器电路(150)将串行输入数据转换为并行数据，输入到16位锁存器电路(140)，16位移位寄存器电路(150)的输入信号IN1为来自LED屏显主控芯片的串行输入数据，配合时钟信号IN2；16位锁存器电路(140)输出端连接电流输出驱动电路(130)，16位锁存器电路(140)将信号输入至电流输出驱动电路(130)；电流输出驱动电路(130)连接恒流控制电路(120)，恒流控制电路(120)连接电流修调电路(110)；
所述电流修调电路(110)由四个电阻R1、R2、R3、R4构成的电阻网络和放大器AMP0构成，四个电阻R1、R2、R3、R4并联，每个电阻串联一个开关，开关接地；四个电阻的并联端连接放大器AMP0的反向输入端；放大器AMP0的反向输入端和输出端之间串联电阻R0，放大器AMP0的同向输入端连接BANDGAP电路输出的第一基准电压VREF1。
2.如权利要求1所述高精度LED屏显恒流驱动电路，其特征在于，所述恒流控制电路(120)包括四个放大器AMP1、AMP2、AMP3、AMP4；放大器AMP1的同向输入端接入电流修调电路(110)的输出电压VREF1，放大器AMP1的反向输入端连接电阻R5一端，电阻R5另一端接地，放大器AMP1的反向输入端接至半导体NMOS4的源极，放大器AMP1的输出端接至半导体NMOS4的栅极，半导体NMOS4的漏极与半导体PMOS1的漏极连接，半导体PMOS1的漏极与半导体PMOS2的栅极连接，且半导体PMOS1的栅极连接放大器AMP2的同向输入端，放大器AMP2的同向输入端与半导体PMOS2的栅极连接，半导体PMOS2的漏极以及半导体PMOS3的源极均与放大器AMP2的反向输入端连接，半导体PMOS3的栅极连接放大器AMP2的输出端，半导体PMOS2的源极和半导体PMOS1的源极均连接直流电源，放大器AMP3的反向输入端连接半导体PMOS3的漏极，放大器AMP3的同向输入端接入第二基准电压VREF2，放大器AMP3的输出端连接半导体NMOS1的栅极，半导体NMOS1的漏极与半导体PMOS3的漏极连接，半导体PMOS3的漏极连接放大器AMP4的同向输入端，放大器AMP4的反向输入端连接半导体NMOS2的漏极，放大器AMP4的输出端连接半导体NMOS3的栅极，半导体NMOS3的源极连接半导体NMOS2的漏极，半导体NMOS1的源极以及半导体NMOS2的源极均接地，半导体NMOS1的栅极与半导体NMOS2的栅极相连，半导体NMOS3的漏极向外输出电流Iout。
高精度LED屏显恒流驱动电路
技术领域
[0001] 本发明涉及驱动电路结构，具体涉及LED屏显驱动电路。
背景技术
[0002] 现今的单双色LED显示屏，驱动LED发光通常采用的是通用芯片74HC595,74HC595具有8位锁存，串并移位寄存器和三态输出等功能，每路电流最大输出可达35mA，如图1所示。用74HC595作为LED驱动电路具有电路结构简单，数据传输速度快等优点。但其缺点也同样明显，首先通道间的输出电流差异较大且不具备恒流功能，影响了LED屏幕的显示效果和LED的使用寿命。其次通道输出电流不能调整，也不具备耐高压性能。由于芯片输出电流不能调整，LED屏幕的整体亮度将无法调整，同时由于芯片通常是单独的5V电源供电，缺乏对高压的支持将限制输出通道上可以串联LED的个数。
发明内容
[0003] 本发明提供一种高精度LED屏显恒流驱动电路，本发明的目的是提供一种高精度LED屏显恒流驱动电路，采用标准的SSOP24封装，用以取代目前在单双色LED屏幕上使用的通用驱动器件。
[0004] 本发明提出了一种电路设计技术实现高精度的LED恒流驱动，该技术包括在传统的驱动芯片中引入电流修调电路和恒流控制电路。电流修调电路可以使得屏幕上流过任意两个LED的电流差异最小化，恒流驱动技术可以确保屏幕上的每颗LED在开启时流过的电流不随外界环境(电源电压，温度等)变化而变化，同时通过一个外接电阻，输出电流还可以在3mA-45mA之间任意设置。
[0005] 为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：高精度LED屏显恒流驱动电路，包括电流修调电路、恒流控制电路、电流输出驱动电路、16位锁存器电路和16位移位寄存器电路；16位移位寄存器电路输出端连接16位锁存器电路，16位移位寄存器电路将串行输入数据转换为并行数据，输入到16位锁存器电路，16位移位寄存器电路的输入信号IN1为来自LED屏显主控芯片的串行输入数据，配合时钟信号IN2；16位锁存器电路输出端连接电流输出驱动电路，16位锁存器电路将信号输入至电流输出驱动电路；电流输出驱动电路连接恒流控制电路，恒流控制电路连接电流修调电路；
[0006] 所述电流修调电路由四个电阻R1、R2、R3、R4构成的电阻网络和放大器AMP0构成，四个电阻R1、R2、R3、R4并联，每个电阻串联一个开关，开关接地；四个电阻的并联端连接放大器AMP0的输入端；放大器AMP0的输入和输出端之间并联电阻R0，放大器AMP0的同向输入端连接BANDGAP电路输出的第一基准电压VREF1。
[0007] 所述恒流控制电路(120)包括四个放大器AMP1、AMP2、AMP3、AMP4；放大器AMP1的同向输入端接入电流修调电路(110)的输出电压VREF1，放大器AMP1的反向输入端连接电阻R5一端，电阻R5另一端接地，放大器AMP1的反向输入端接至半导体NMOS4的源极，放大器AMP1的输出端接至半导体NMOS4的栅极，半导体NMOS4的漏极与半导体PMOS1的漏极连接，半导体PMOS1的漏极与半导体PMOS2的栅极连接，且半导体PMOS1的栅极连接放大器AMP2的同向输入端，放大器AMP2的同向输入端与半导体PMOS2的栅极连接，半导体PMOS2的源极以及半导体PMOS3的漏极均与放大器AMP2的反向输入端连接，半导体PMOS3的栅极连接放大器AMP2的输出端，半导体PMOS2的源极和半导体PMOS1的源极均连接直流电源，放大器AMP3的反向输入端连接半导体PMOS3的源极，放大器AMP3的同向输入端接入第二基准电压VREF2，放大器AMP3的输出端连接半导体NMOS1的栅极，半导体NMOS1的漏极与半导体PMOS3的源极连接，半导体PMOS3的源极连接放大器AMP4的同向输入端，放大器AMP4的反向输入端连接半导体NMOS2的漏极，放大器AMP4的输出端连接半导体NMOS3的栅极，半导体NMOS3的源极连接半导体NMOS2的漏极，半导体NMOS1的源极以及半导体NMOS2的源极均接地，半导体NMOS1的栅极与半导体NMOS2的栅极相连，半导体NMOS3的漏极向外输出电流Iout。
[0008] 本发明为16位高精度LED恒流驱动电路芯片，其技术特点如下：1.提出通过芯片内部电流修调的方式来减小芯片与芯片之间输出电流的差异，并设计了一种电流修调电路(图2)，该电路可以在10％的范围内对输出电流进行校正，通过测试校正过后的芯片可以保证任意芯片任意通道的输出电流偏差小于3％，极大的提升了显示屏幕发光的一致性和显示效果。2.设计一种恒流控制电路(图3)，该电路可以确保驱动通道打开时，流过LED灯的电流恒定不变。3.设计一个基于技术方案1和技术方案2的16通道高精度LED恒流驱动芯片(图4)，采用标准的SSOP24封装用该芯片替代原有的以74HC595为代表的通用芯片。
附图说明
[0009] 图1是背景技术方案的电路图；
[0010] 图2是本发明框图；
[0011] 图3是图2中电流修调电路图；
[0012] 图4是图2中恒流控制电路图。
[0013] 图中符号说明：高精度LED屏显恒流驱动电路100、电流修调电路110、恒流控制电路120、电流输出驱动电路130、16位锁存器电路140、16位移位寄存器电路150。
具体实施方式
[0014] 下面用最佳的实施例对本发明做详细的说明。
[0015] 如图2所示，高精度LED屏显恒流驱动电路，包括电流修调电路110、恒流控制电路120)、电流输出驱动电路130、16位锁存器电路140和16位移位寄存器电路150；16位移位寄存器电路150输出端连接16位锁存器电路140，16位移位寄存器电路150将串行输入数据转换为并行数据，输入到16位锁存器电路(140)，16位移位寄存器电路150的输入信号IN1为来自LED屏显主控芯片的串行输入数据，配合时钟信号IN2；16位锁存器电路140的输入信号IN3和IN4分别为来自主控芯片的锁存时钟信号和使能信号；16位锁存器电路140输出端连接电流输出驱动电路130，16位锁存器电路(140)将信号输入至电流输出驱动电路130，电流输出驱动电路130根据锁存器给出的信号打开或者关闭输出通道；电流输出驱动电路130连接恒流控制电路120，恒流控制电路120连接电流修调电路110；恒流控制电路120保证打开通道的电流保持恒定，电流修调电路110确保芯片与芯片之间通道电流偏差减至最小。
[0016] 如图3所示，四个电阻R1、R2、R3、R4构成的电阻网络与放大器AMP0一起构成了电流修调电路110，四个电阻R1、R2、R3、R4并联，每个电阻串联一个开关，开关接地；四个电阻的并联端连接放大器AMP0的反向输入端；放大器AMP0的反向输入端和输出端之间串联电阻R0，放大器AMP0的同向输入端连接BANDGAP电路输出的第一基准电压VREF1。
[0017] 该电路的输入信号来自自身产生的基准电压，即图3中的BANDGAP电路。输出信号作为恒流控制电路的输入信号VREF1。在芯片测试时，可以通过对芯片的输出电流采样，来调整开关S1-S4的导通截止状态，从而改变VREF1的电压。VREF1作为恒流控制的输入电压将反作用于芯片的输出电流，从而实现对输出电流的修调。
[0018] 所述高精度LED屏显恒流驱动电路采用标准的SSOP24封装。
[0019] 如图4所示，所述恒流控制电路120包括四个放大器AMP1、AMP2、AMP3、AMP4；放大器AMP1的同向输入端接入电流修调电路110的输出电压VREF1，放大器AMP1的反向输入端连接电阻R5一端，电阻R5另一端接地，放大器AMP1的反向输入端接至半导体NMOS4的源极，放大器AMP1的输出端接至半导体NMOS4的栅极，半导体NMOS4的漏极与半导体PMOS1的漏极连接，半导体PMOS1的漏极与半导体PMOS2的栅极连接，且半导体PMOS1的栅极连接放大器AMP2的同向输入端，放大器AMP2的同向输入端与半导体PMOS2的栅极连接，半导体PMOS2的漏极以及半导体PMOS3的源极均与放大器AMP2的反向输入端连接，半导体PMOS3的栅极连接放大器AMP2的输出端，半导体PMOS2的源极和半导体PMOS1的源极均连接直流电源，放大器AMP3的反向输入端连接半导体PMOS3的漏极，放大器AMP3的同向输入端接入第二基准电压VREF2，放大器AMP3的输出端连接半导体NMOS1的栅极，半导体NMOS1的漏极与半导体PMOS3的漏极连接，半导体PMOS3的漏极连接放大器AMP4的同向输入端，放大器AMP4的反向输入端连接半导体NMOS2的漏极，放大器AMP4的输出端连接半导体NMOS3的栅极，半导体NMOS3的源极连接半导体NMOS2的
[0020] 该电路的输入信号来自电流修调电路的输出VREF1。由于放大器AMP1的钳位作用，电阻R5上所加的电压即为VREF1，此时流过电阻R5的电流即为I＝VREF1/R5。PMOS1和PMOS2构成经典的电流镜结构，由于放大器AMP2的钳位作用，PMOS2的栅漏级电压等于PMOS1的栅漏电压，那么流过PMOS2的电流就完全等于流过PMOS1的电流也即是电阻R5的电流，该电流同时流过NMOS1。NMOS1和NMOS2又构成经典的电流镜结构，同时由于放大器AMP3和AMP4的作用，NMOS1和NMOS2的漏极电压降完全等于VREF2，那么流过NMOS2的电流则完全取决于NMOS2和NMOS1的宽长比的比值，设定NMOS2的宽长比相对NMOS1的宽长比的比值为K，那么流过NMOS2的电流也即是通道的输出电流等于：Iout＝VREF1*K/R5。NMOS3采用了高压MOS管结构，既提升了芯片输出端的耐压能力同时也保证了通道的恒流能力。为了获得更高的精度，R5采用外接电阻，同时由输出电流公式可知改变电阻R5的值还可以调整输出电流的大小。
[0021] 最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
