[发明专利]用于LED驱动器电路系统的输出级的电流控制器

说明书

一种用于发光二极管(LED)驱动器电路系统的输出级的电流控制器，该电流控制器包括电流源，该电流源建立可用于一组通道的每个构件的标称电流量。标称电流量基于例如期望亮度水平。脉冲宽度调制(PWM)电路系统电耦合到电流源，并且被配置为控制将调节后的电流量施加到该组LED的对应构件的持续时间。补偿电路系统电耦合到电流源和PWM电路系统。补偿电路系统包括一组开关元件，以用于基于表示负载阻抗变化与寄生条件(LIVPC)和过程、电压与温度(PVT)条件中的一者或两者的反馈，为该组LED中的每个对应构件调节标称电流量，并且因此将调节后的电流量提供到PWM电路系统。

相关申请

本申请要求2017年8月30日提交的美国临时专利申请No.62/552,316的优先权，该申请通过引用并入本文。

技术领域

本公开的领域总体涉及用于驱动发光二极管(LED)显示面板的技术，并且更具体地涉及调节施加到每个LED的电流量。

背景技术

图1示出简化的LED显示器100，其包括布置成形成m×n显示矩阵的LED阵列110。开关电路系统112(诸如FPGA的晶体管)建立n条扫描线(行)，其中因为在本示例中存在三个开关(SW[1]-SW[3])，所以n等于3。同样，模拟输出级120限定m个通道(列)，其中因为存在三个电流源以向三个通道(CH[1]-CH[3])提供电流，所以m等于3。电流源被示出为单通道驱动器，但是其他实施例可以包括多通道驱动器。

为了点亮定位在列和行的相交处的LED，一旦扫描线的开关(SW)被致动，则通道的电流源供应流过LED的电流。对于视觉内容的时分复用显示，可以有零到m个通道被提供电流，同时一次刷新一条扫描线。对于给定的扫描，控制电流以改变LED的亮度。通常，递送到LED的电流量越大，产生的亮度就越高。为了递送电流达精确持续时间(例如，当与其他LED形成颜色组合时)，其被视为调光，采用脉冲宽度调制(PWM)调光以快速接通和断开电流。

LED的性能特性之一是在其对应的扫描开关被致动后需要时间将其点亮(等待时间)。与预期或标称等待时间的偏差是由LED显示器以及相关联的电路系统中的各种组件导致的，由于组件的规模和密度，这些组件在LED装置之间引入负载变化。负载变化例如可归因于过程、电压与温度(PVT)的变化，以及LED在其操作期间可能遭受的负载阻抗变化与寄生条件。例如，阻抗差异起因于迹线、通孔、交叉连接、噪声和引入印刷电路板(PCB)上普遍存在的寄生电容的其他特征的差异。更具体地，从输出级的不同输出端子的角度来看，每个LED经受不同量的电容(寄生条件)。同样，不同的扫描线选择在同一通道上建立不同的电容。这种寄生电容被建模为图1所示的电容器Cw(LED驱动器输出的电容阻抗，包括封装贡献)；电容器C_trace(PCB的电容阻抗，包括通孔和迹线弯曲)；电容器C_L(跨LED组件的电容阻抗)；和电容器Cs(开关元件的电容阻抗，例如，以FPGA或控制逻辑实现)。

负载变化使得以精确的电流可预测地驱动LED变得具有挑战性，因为除了向LED供应电流之外，其电流源还将对电耦合到LED的寄生电容充电。因此，实际施加到LED的电流波动引入噪声、视觉伪像，并且有时损害核心装置功能。例如，电流波动导致LED亮度的不良变化。

发明内容

本发明人已经认识到需要改进用于调节恒定电流源的技术，以考虑到PVT考虑因素、PCB寄生效应以及影响电流的其他异常，并且通常涉及负载阻抗变化与寄生条件(LIVPC)。因此，本公开涉及用于补偿这些影响的方法、装置和系统，从而甚至为低亮度水平下显示的视觉内容提供更一致的LED亮度。