多路電流源切換裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 本發(fā)明為原申請?zhí)枮?01210586629.X、原申請日為2012年12月28日、原發(fā)明名 稱為多路電流源切換裝置的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及數(shù)?；旌霞呻娐芳夹g(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種多路電流源切換裝置。
【背景技術(shù)】
[0003] 隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，電流源應(yīng)用越來越普遍。特別在大功率白光L邸照明、 大型L邸顯示屏的廣泛應(yīng)用背景下，要求驅(qū)動更多數(shù)量的LED,往往采用多LED串組形式實(shí) 現(xiàn)，為滿足發(fā)光的均勻性，白平衡的要求，須保證每一路驅(qū)動電流恒定，設(shè)計(jì)一個能為多個 L邸通路提供基本一致的恒定電流，并且保證通路切換時不出現(xiàn)過電流和零電流現(xiàn)象的驅(qū) 動電路顯得尤為關(guān)鍵。
[0004] 傳統(tǒng)的多路電流源切換電路如圖1所示（W3通路為例），該電路包括；運(yùn)算放 大器101、102和103、M0S開關(guān)管M1、M2和M3、采樣電阻R1、R2和R3、及開關(guān)S1...S6、負(fù)載 104、105 和 106。
[0005] 當(dāng)由第=通路切換至第二通路時，開關(guān)S2、S3和S6閉合，開關(guān)S1、S4和S5斷開， 運(yùn)算放大器1〇1、1〇2和103的同相輸入端接分別連接參考電平地、化ef和地，此時第二通 路開啟第一、S通路關(guān)閉，流過MOS管M2的電流即為輸出電流且可W由等式1表示。因?yàn)?運(yùn)算放大器102、M0S管M2和采樣電阻R2構(gòu)成負(fù)反饋回路，所WMOS管M2所在支路電流保 持恒定。當(dāng)由第二通路切換至第一通路時時，開關(guān)S1、S4和S6閉合，開關(guān)S2、S3和S5斷 開，運(yùn)算放大器1〇1、1〇2和103的同相輸入端接分別連接參考電平化ef、地和地，此時第一 通路開啟第二、=通路關(guān)閉，第一通路控制輸出電流。
[0006] 由此可W推導(dǎo)傳統(tǒng)的多組電流切換電路工作原理，在實(shí)現(xiàn)多組電流切換時，其中 一組的誤差放大器同相輸入端接化ef，其余通路的誤差放大器同相輸入端接地。由于同一 時刻只有一個通路開啟，電流切換是在開啟下一通路的同時關(guān)閉前一個通路。
[0007]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多路電流源切換裝置，其特征在于，包括切換控制單元、每一路由恒流源電路和 切換電路組成的N路電流通路和N個負(fù)載，其中 第一負(fù)載的一端連接到負(fù)載電源，另一端與第一電流通路的恒流源電路的輸出端以及 第二負(fù)載的一端連接；第i負(fù)載的一端與第i-Ι負(fù)載的另一端以及第i電流通路的恒流源 電路的輸出端連接； 每一個恒流源電路經(jīng)一個切換電路連接到所述切換控制單元并根據(jù)所述切換電路提 供的電壓輸出電流； 所述切換控制單元產(chǎn)生電平控制信號和時鐘信號，在多切換通路時，同一時刻只有一 路開啟和一路關(guān)閉； 當(dāng)某一通路的控制信號有效的同時，前一個通路中的有效的控制信號變?yōu)闊o效，并且 同一時刻只有一通路的控制信號有效；所述控制信號是同步變化的，相應(yīng)的計(jì)數(shù)器在時鐘 的控制下同步變化； 在所述切換控制單元的控制下，在發(fā)生電路切換時，要關(guān)閉的電路通路的切換電路輸 出的工作電壓按照預(yù)定電壓變化量降低直至為零，同時要開啟的電路通路的切換電路輸出 的工作電壓按照預(yù)定電壓變化量上升直至最高工作電壓，使得在切換期間任一負(fù)載上的電 流不超過預(yù)定電流； 其中，N為不小于2的整數(shù)，i = 2, 3, 4，·"，Ν。
2. 如權(quán)利要求1所述的多路電流源切換裝置，其特征在于，當(dāng)要實(shí)現(xiàn)通路切換時，需要 關(guān)閉的通路的電平控制信號由低變高的同時，需要開啟的通路的電平控制信號由高變低， 并且其余控制信號中為高電平的控制信號保持高電平。
3. 如權(quán)利要求2所述的多路電流源切換裝置，其特征在于，在不發(fā)生電路切換時，所述 切換控制單元使得只有一個電路通路的切換電路向相應(yīng)的恒流源電路提供使其輸出恒定 電流的工作電壓。
4. 如權(quán)利要求1至3之一所述的多路電流源切換裝置，其特征在于，每一個切換電路包 括： 計(jì)數(shù)器，用于在接收到所述切換控制單元的高電平控制信號時根據(jù)來自所述切換控制 單元的時鐘信號進(jìn)行減計(jì)數(shù)，在接收到所述切換控制單元的低電平控制信號根據(jù)來自所述 切換控制單元的時鐘信號進(jìn)行加計(jì)數(shù)，并輸出計(jì)數(shù)信號； 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于根據(jù)來自所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)信號產(chǎn)生輸出電壓以控制相應(yīng)的恒流源 電路的輸出電流。
5. 如權(quán)利要求4所述的多路電流源切換裝置，其特征在于，所述計(jì)數(shù)器包括2Ρ個D觸 發(fā)器，第一至第三反相器、第一和第二三輸入與門、數(shù)據(jù)選擇器，P為大于2的整數(shù)； 來自所述切換控制單元的電平控制信號連接至D觸發(fā)器1，2,…，P的清零端、第三反 相器、第一三輸入與門和數(shù)據(jù)選擇器的輸入端；第三反相器的輸出連接至第一三輸入與門 的輸入端以及D觸發(fā)器Ρ+1，Ρ+2，·"，2Ρ的清零端； 由切換控制單元提供的時鐘信號連接第一和第二三輸入與門的輸入端，第二三輸入與 門輸出連接D觸發(fā)器1，2，…，P的時鐘輸入端，第一三輸入與門輸出連接D觸發(fā)器Ρ+1， Ρ+2，·，.，2Ρ的時鐘輸入端； D觸發(fā)器1和Ρ+1的輸入接至高電壓電平，Q非輸出分別連接D觸發(fā)器2和Ρ+2的D輸 入端，D觸發(fā)器2,3，·"，Ρ和Ρ+2，Ρ+3，·"，2Ρ中，前一個觸發(fā)器的Q輸出端連接到下一個 觸發(fā)器的D輸入端，D觸發(fā)器P和2Ρ的輸出端分別連接至第一和第二反相器的輸入端，第一 和第二反相器的輸出分別連接到第一和第二三輸入與門的輸入端，D觸發(fā)器1，2，…，P的 輸出由高至低位依次連接至數(shù)據(jù)選擇器的第一輸入端，D觸發(fā)器Ρ+1，Ρ+2, -·，2Ρ的輸出由 低至高位依次連接至數(shù)據(jù)選擇器的第二輸入端。
6. 如權(quán)利要求5所述的多路電流源切換裝置，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括P-I 個分壓電阻、P個開關(guān)管、開關(guān)管Μ41和開關(guān)管Μ42以及第一反相器Con41和第二反相器 Con42 ； 其中，分壓電阻Rl，R2，…，RP-I依次串聯(lián)連接； 開關(guān)管M41的漏極連接到分壓電阻Rl的、未與分壓電阻R2連接的一端，源極接地，柵 極連接到第一反相器Con41的輸出端； 開關(guān)管M42的漏極連接到參考電壓Vref，源極連接到第P個開關(guān)管的漏極以及分壓電 阻RP-I的、未與分壓電阻RP-2串聯(lián)連接的一端，柵極連接到第二反相器Con42的輸出端； 第2至第P-I開關(guān)管的漏極分別依次連接到分壓電阻Rl和RP-I串聯(lián)的連接端，第1 開關(guān)管的漏極連接到分壓電阻Rl和開關(guān)管M41的連接端，第P開關(guān)管的漏極連接到分壓電 阻RP-I和開關(guān)管M42的源極的連接端； 第三數(shù)據(jù)線DATA〈P-1: 0>分別連接到第1至第P開關(guān)管的柵極和第一和第二反相器的 輸入端；第1至第P開關(guān)管的源極連接到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端； 其中，第1，第2，···，第P開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷依次由計(jì)數(shù)器輸出的DATA〈0>，DATA〈1>··· DATA〈P-1>控制，開關(guān)管M42的導(dǎo)通與關(guān)斷由DATA〈0>控制，開關(guān)管M41的導(dǎo)通與關(guān)斷由 DATA〈P-1> 控制。
7. 如權(quán)利要求6所述的多路電流源切換裝置，其特征在于，當(dāng)需要切換電路通路時，根 據(jù)所述切換控制單元的電平控制信號以及來自所述切換控制單元的時鐘信號，要開啟的電 路通路的切換電路的計(jì)數(shù)器進(jìn)行減計(jì)數(shù)并將計(jì)數(shù)信號輸出至該切換電路的相應(yīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換 器以產(chǎn)生按照電壓變化量V(P-I)Vref降低的輸出電壓；同時，要關(guān)閉的電路的切換電路 的計(jì)數(shù)器進(jìn)行加計(jì)數(shù)并將計(jì)數(shù)信號輸出至該切換電路的數(shù)模轉(zhuǎn)換器以產(chǎn)生按照電壓變化 量V(P-I)Vref升高的輸出電壓，使得要關(guān)閉的電路通路的恒流源電路的輸出電流在關(guān)閉 過程中按照預(yù)定電流變化量降低的同時，要開啟的電路通路的恒流源電路的輸出電流在開 啟過程中按照預(yù)定電流變化量增加。
8. 如權(quán)利要求7所述的多路電流源切換裝置，其特征在于，當(dāng)由第三通路切換至第二 通路時，第一電平控制信號D0WN/UP1保持高電平、第二電平控制信號D0WN/UP2由高電平變 為低電平、第三電平控制信號D0WN/UP3由低電平變?yōu)楦唠娖剑⑶宜龅谝恢恋谌娖娇?制信號同步變化；所述第三電平控制信號D0WN/UP3使第三計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)減計(jì)數(shù)功能，所述第 三計(jì)數(shù)器輸出使第三數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出電壓逐漸降低，從而使第三恒流模塊輸出電流逐漸降 低直到輸出電流為O ;所述第二電平控制信號D0WN/UP2使第二計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)加計(jì)數(shù)功能，所 述第二計(jì)數(shù)器輸出使第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出電壓逐漸升高，從而使第二恒流模塊輸出電流逐 漸升高至最大值。
9. 如權(quán)利要求1至3之一所述的多路電流源切換裝置，其特征在于，每一個恒流源電路 包括：運(yùn)算放大器，開關(guān)管和采樣電阻； 開關(guān)管的漏極連接到相應(yīng)的負(fù)載，源極經(jīng)所述采樣電阻接地，柵極連接到所述運(yùn)算放 大器的輸出端； 所述運(yùn)算放大器的同相輸入端連接到所述切換電路的輸出端，反相輸入端經(jīng)所述采樣 電阻接地。
10.如權(quán)利要求9所述的多路電流源切換裝置，其特征在于，每一個恒流電路的輸出電 流大小為：
其中，Vinp為運(yùn)算放大器同相端的輸入電壓。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多路電流源切換裝置，包括切換控制單元、每一路由恒流源電路和切換電路組成的N路電流通路和N個負(fù)載。第一負(fù)載的一端連接到負(fù)載電源，另一端與第一電流通路的恒流源電路的輸出端以及第二負(fù)載的一端連接；第i負(fù)載的一端與第i-1負(fù)載的另一端以及第i電流通路的恒流源電路的輸出端連接。每一個恒流源電路經(jīng)一個切換電路連接到切換控制單元；切換控制單元產(chǎn)生電平控制信號和時鐘信號，在多切換通路時，同一時刻只有一路開啟，一路關(guān)閉。在電路切換時，要關(guān)閉的通路的切換電路輸出的工作電壓按照預(yù)定電壓變化量降低直至為零，同時要開啟的通路的切換電路輸出的工作電壓按照預(yù)定電壓變化量上升直至最高工作電壓。
【IPC分類】H05B37-02
【公開號】CN104768290
【申請?zhí)枴緾N201510126079
【發(fā)明人】寧寧, 賈永明, 陳文斌, 馮純益, 李東明, 楊冕, 封正勇, 龍文濤
【申請人】電子科技大學(xué), 四川新力光源股份有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2012年12月28日
【公告號】CA2895970A1, CN103079314A, CN103079314B, WO2014101837A1