跨導(dǎo)放大器及l(fā)ed恒流驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種跨導(dǎo)放大器及LED恒流驅(qū)動電路，該跨導(dǎo)放大器包括：差分輸入級電路，包括第一電壓轉(zhuǎn)電流電路和第二電壓轉(zhuǎn)電流電路；電流傳遞電路，對差分輸入級電路輸出的電流進行傳遞；輸入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，對輸入的正輸入信號和負輸入信號進行切換，使其交替輸入至第一電壓轉(zhuǎn)電流電路和第二電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸入端；電流傳遞開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，對電流傳遞電路的電流傳遞路徑進行切換，使跨導(dǎo)放大器的輸出信號與正輸入信號保持正極性，且與負輸入信號保持反極性；時鐘信號發(fā)生器，產(chǎn)生周期性非交疊的第一至第四時鐘信號，第一和第二時鐘信號反相，第三和第四時鐘信號反相。本發(fā)明能夠減小由于器件匹配和封裝應(yīng)力導(dǎo)致的失調(diào)，有利于提高電路的一致性。
【專利說明】跨導(dǎo)放大器及LED恒流驅(qū)動電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及跨導(dǎo)放大器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種跨導(dǎo)放大器及LED恒流驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]參考圖1，傳統(tǒng)的降壓LED驅(qū)動電路主要包括:恒流控制電路100、續(xù)流二極管D1、電感L1、電容Cl、開關(guān)管Ml、采樣電阻Res。其中，續(xù)流二極管Dl的負極連接到負載LED的正極和電源端Vin，續(xù)流二極管Dl的正極連接到電感LI的第一端，電感LI的第二端連接到負載LED的負極；開關(guān)管Ml連接于電感LI和采樣電阻Rcs之間，該開關(guān)管Ml受恒流控制電路100控制。
[0003]其中，恒流控制電路100包括:峰值采樣保持電路106，功率開關(guān)Ml導(dǎo)通時，采樣流經(jīng)功率開關(guān)的峰值電流在采樣電阻Rcs上的采樣電壓Vcs ;輸出等效電流計算電路105，根據(jù)采樣電阻Rcs上的采樣電壓Vcs的峰值計算出輸出等效電流；跨導(dǎo)放大器101，對輸出等效電流與基準值Vrefl做誤差放大，輸出誤差信號到環(huán)路補償端COMP ;環(huán)路補償端C0MP，該環(huán)路補償端COMP可以外加補償元件，一般由電阻、電容串并聯(lián)組成，由誤差信號Vcomp來控制環(huán)路；PWM信號產(chǎn)生電路102，接收誤差信號Vcomp，產(chǎn)生PWM信號到邏輯控制電路103，PWM信號的占空比與誤差信號Vcomp相關(guān)，邏輯控制電路103產(chǎn)生預(yù)驅(qū)動信號GTl經(jīng)驅(qū)動電路104驅(qū)動功率開關(guān)Ml。
[0004]其中，輸出電流的精度與基準值Vrefl、峰值采樣保持值相關(guān)，還與跨導(dǎo)放大器101的精度相關(guān)，對于電路的一致性而言，跨導(dǎo)放大器101的精度具有決定性的作用。
[0005]參考圖2，傳統(tǒng)的跨導(dǎo)型誤差放大器電路中，MOS晶體管N1、N2作為輸入對管，電阻Rl和電阻R2用來加寬誤差放大器的輸入線性范圍，如果輸入線性范圍足夠，電阻Rl和電阻R2可以省略。MOS晶體管P1、P2、P3、P4、N4、N5作為中間級，鏡像傳遞電流，使得輸出電流1ut=Gm* (Vp-Vn), 1ut為輸出電流，Gm為跨導(dǎo)，Vp為正輸入信號的電壓值，Vn為負輸入信號的電壓值。其中，跨導(dǎo)Gm的大小與作為輸入管的MOS晶體管N1、N2的大小，電阻Rl和電阻R2的大小，以及鏡像電流傳遞的比例相關(guān)。
[0006]跨導(dǎo)放大器的失配會導(dǎo)致控制的實際值與目標值發(fā)生偏差。
[0007]在LED驅(qū)動電路尤其是使用跨導(dǎo)放大器的LED驅(qū)動電路中，為了將電路的一致性做好，就要求把電路的跨導(dǎo)做準確，并且盡可能減小電路的失調(diào)。但是，由于在工藝加工制造過程的偏差和封裝應(yīng)力，會導(dǎo)致設(shè)計的對稱輸入管、對稱電阻和鏡像電流變成失配，從而導(dǎo)致實際電路的跨導(dǎo)不再準確，電路的失調(diào)明顯增加。為了減小這種失配，一般需要把所有會導(dǎo)致失配的元件做得盡可能的對稱，包括版圖的中心對稱，并且加大對稱元件的尺寸，但是這樣會導(dǎo)致需要更大的芯片面積，也就增加了匹配成本。另外，即使使用這些措施，仍然不能很好的解決失配導(dǎo)致的問題，尤其是失配受到封裝應(yīng)力的影響，加大對稱元件的尺寸的效果并不明顯。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種跨導(dǎo)放大器及LED恒流驅(qū)動電路，能夠減小由于器件匹配和封裝應(yīng)力導(dǎo)致的跨導(dǎo)放大器失調(diào)，有利于提高電路的一致性。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種跨導(dǎo)放大器，包括:
[0010]差分輸入級電路，包括第一電壓轉(zhuǎn)電流電路和第二電壓轉(zhuǎn)電流電路；
[0011]電流傳遞電路，對所述差分輸入級電路輸出的電流進行傳遞；
[0012]輸入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，對輸入的正輸入信號和負輸入信號進行切換，使所述正輸入信號和負輸入信號交替輸入至所述第一電壓轉(zhuǎn)電流電路和第二電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸入端；
[0013]電流傳遞開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，對所述電流傳遞電路的電流傳遞路徑進行切換，使所述跨導(dǎo)放大器的輸出信號與所述正輸入信號保持正極性，且與所述負輸入信號保持反極性；
[0014]時鐘信號發(fā)生器，所述時鐘信號發(fā)生器產(chǎn)生周期性的非交疊的第一時鐘信號和第二時鐘信號，該第一時鐘信號和第二時鐘信號反相，該第一時鐘信號和第二時鐘信號用于控制所述輸入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和電流傳遞開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，所述時鐘信號發(fā)生器還產(chǎn)生周期性的非交疊的第三時鐘信號和第四時鐘信號，該第三時鐘信號和第四時鐘信號反相，該第三時鐘信號和第四時鐘信號用于控制所述電流傳遞開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述輸入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括:
[0016]第一開關(guān)，其第一端接收所述負輸入信號，其第二端連接所述第一電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸入端，其控制端接收所述第一時鐘信號；
[0017]第二開關(guān)，其第一端接收所述正輸入信號，其第二端連接所述第一電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸入端，其控制端接收所述第二時鐘信號；
[0018]第三開關(guān)，其第一端接收所述正輸入信號，其第二端連接所述第二電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸入端，其控制端接收所述第一時鐘信號；
[0019]第四開關(guān)，其第一端接收所述負輸入信號，其第二端連接所述第二電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸入端，其控制端接收所述第二時鐘信號。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，
[0021 ] 所述電流傳遞電路包括:
[0022]第一鏡像電流源，其輸入端與所述第一電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸出端相連；
[0023]第二鏡像電流源，其輸入端與所述第二電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸出端相連；
[0024]第一鏡像管；
[0025]第二鏡像管，其源極與所述第一鏡像管的源極相連，其柵極和所述第一鏡像管的柵極相連；
[0026]所述電流傳遞開關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括:
[0027]第五開關(guān)，其第一端連接所述第一鏡像電流源的輸出端，其第二端連接所述跨導(dǎo)放大器的輸出端，其控制端接收所述第二時鐘信號；
[0028]第六開關(guān)，其第一端連接所述第一鏡像電流源的輸出端，其控制端接收所述第一時鐘信號；
[0029]第七開關(guān)，其第一端連接所述第二鏡像電流源的輸出端，其第二端連接所述第六開關(guān)的第二端，其控制端接收所述第二時鐘信號；
[0030]第八開關(guān)，其第一端連接所述第二鏡像電流源的輸出端，其第二端連接所述第五開關(guān)的第二端，其控制端接收所述第一時鐘信號；
[0031]第九開關(guān)，其第一端連接所述第七開關(guān)的第二端，其第二端連接所述第一鏡像管的漏極，其控制端接收所述第四時鐘信號；
[0032]第十開關(guān)，其第一端連接所述第七開關(guān)的第二端以及所述第一鏡像管和第二鏡像管的柵極，其第二端連接所述第二鏡像管的漏極，其控制端接收所述第三時鐘信號；
[0033]第十一開關(guān)，其第一端連接所述第八開關(guān)的第二端，其第二端連接所述第一鏡像管的漏極，其控制端接收所述第三時鐘信號；
[0034]第十二開關(guān)，其第一端連接所述第八開關(guān)的第二端，其第二端連接所述第二鏡像管的漏極，其控制端接收所述第四時鐘信號。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一時鐘信號、第二時鐘信號、第三時鐘信號和第四時鐘信號的占空比為0.5。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一電壓轉(zhuǎn)電流電路包括第一差分輸入對管，所述第二電壓轉(zhuǎn)電流電路包括第二差分輸入對管。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一差分對管與第一電阻串聯(lián)，所述第二差分對管與第二電阻串聯(lián)。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一差分輸入對管和第二差分輸入對管為NMOS晶體管、NPN三極管、PMOS晶體管或PNP三極管。
[0039]本發(fā)明還提供了一種LED恒流驅(qū)動電路，包括以上任一項所述的跨導(dǎo)放大器。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該LED恒流驅(qū)動電路包括恒流控制電路、變壓器、開關(guān)管、采樣電阻、續(xù)流二極管和輸出電容，其中，
[0041]所述變壓器的原邊繞組的同名端接收輸入電壓，所述變壓器的副邊繞組的同名端接地，所述變壓器的副邊繞組的異名端連接所述續(xù)流二極管的正極；
[0042]所述開關(guān)管的漏極連接所述變壓器的原邊繞組的異名端，所述開關(guān)管的柵極連接所述恒流控制電路的輸出端；
[0043]所述采樣電阻的第一端連接所述開關(guān)管的源極以及所述恒流控制電路的采樣輸入端，所述采樣電阻的第二端接地；
[0044]所述輸出電容的第一端連接所述續(xù)流二極管的負極，所述輸出電容的第二端接地，
[0045]所述恒流控制電路包括:
[0046]峰值采樣保持電路，其輸入端連接所述恒流控制電路的采樣輸入端，對所述采樣電阻上的采樣電壓進行采樣；
[0047]輸出等效電流計算電路，其輸入端與所述峰值采樣保持電路的輸出端相連，根據(jù)所述采樣電壓計算輸出等效電流，并輸出表示該輸出等效電流的等效電壓；
[0048]上述任一項所述的跨導(dǎo)放大器，其第一輸入端連接所述輸出等效電流計算電路的輸出端，其第二輸入端接收參考電壓，對所述等效電壓和參考電壓進行誤差放大；
[0049]PWM信號產(chǎn)生電路，其輸入端連接所述跨導(dǎo)放大器的輸出端，根據(jù)所述跨導(dǎo)放大器輸出的誤差信號產(chǎn)生PWM信號，所述PWM信號的占空比由所述誤差信號調(diào)節(jié)；
[0050]邏輯和驅(qū)動電路，其輸入端連接所述PWM信號產(chǎn)生電路的輸出端，所述PWM信號經(jīng)由該邏輯和驅(qū)動電路傳輸至所述開關(guān)管的柵極。[0051]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0052]本發(fā)明實施例的跨導(dǎo)放大器中，采用輸入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)將正輸入信號和負輸入信號交替或者說周期性輪流地輸入至差分輸入級電路的兩個輸入端，并采用電流傳遞開關(guān)網(wǎng)絡(luò)對電流傳遞電路的電流傳遞路徑進行切換，使得跨導(dǎo)放大器的輸出信號與正輸入信號始終保持正極性。一方面，由于正、負輸入信號交替輸入至差分輸入級電路的兩個輸入端，因此差分輸入級電路內(nèi)部的第一電壓轉(zhuǎn)電流電路和第二電壓轉(zhuǎn)電流電路之間的失調(diào)可以相互抵消，極大地提高了電路的一致性；另一方面，由于電流傳遞路徑在交替切換，因此電流傳遞電路中各個器件之間的失調(diào)也相互抵消，有利于提高電路的一致性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0053]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種LED驅(qū)動電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中一種跨導(dǎo)放大器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055]圖3是本發(fā)明實施例的跨導(dǎo)放大器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056]圖4是本發(fā)明實施例的時鐘信號的波形圖；
[0057]圖5是本發(fā)明實施例的時鐘信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058]圖6是本發(fā)明實施例的LED恒流驅(qū)動電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0059]下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護范圍。
[0060]參考圖3，本實施例的跨導(dǎo)放大器包括:輸入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)200、差分輸入級電路201、電流傳遞電路、電流傳遞開關(guān)網(wǎng)絡(luò)以及時鐘信號發(fā)生器。
[0061]進一步而言，差分輸入級電路201包括第一電壓轉(zhuǎn)電流電路和第二電壓轉(zhuǎn)電流電路。在本實施例中，第一電壓轉(zhuǎn)電流電路包括第一差分輸入對管NI以及與其串聯(lián)的第一電阻R1，第二電壓轉(zhuǎn)電流電路包括第二差分輸入對管N2以及與其串聯(lián)的第二電阻R2，差分輸入級電路201經(jīng)由晶體管N3連接到地，晶體管N3的柵極接收偏置電壓Vbias。其中，第一電阻Rl和第二電阻R2用于增大輸入線性范圍，是可選的。第一差分輸入對管NI和第二差分輸入對管N2可以是NMOS晶體管、NPN三極管、PMOS晶體管或PNP三機管，或者也可以是其他適當?shù)木w管。作為一個非限制性的例子，圖3所示的實例中第一差分輸入對管NI和第二差分輸入對管N2為NMOS晶體管。
[0062]輸入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)200對輸入的正輸入信號Vp和負輸入信號Vn進行周期性切換,使得正輸入信號Vp和負輸入信號Vn交替輸入至第一電壓轉(zhuǎn)電流電路和第二電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸入端。需要說明的是，本文中正輸入信號Vp和負輸入信號Vn中的“正”和“負”僅用于區(qū)分兩路輸入信號，并非限定兩路輸入信號的電壓或電流的極性關(guān)系，二者例如都可以是正電壓信號。
[0063]在本實施例中，該輸入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)200包括開關(guān)S1、開關(guān)S2、開關(guān)S3、開關(guān)S4。其中，開關(guān)SI的第一端接收負輸入信號Vn，第二端連接第一電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸入端(在本實施例中具體為MOS晶體管NI的柵極)，其控制端接收第一時鐘信號CHO ;開關(guān)S2的第一端接收正輸入信號Vp，其第二端連接第一電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸入端(在本實施例中具體為MOS晶體管NI的柵極)，其控制端接收第二時鐘信號CLO ;開關(guān)S3的第一端接收正輸入信號Vp，其第二端連接第二電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸入端(本實施例中具體為MOS晶體管N2的柵極)，其控制端接收第一時鐘信號CHO ;開關(guān)S4的第一端接收負輸入信號Vn，其第二端連接第二電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸入端(本實施例中具體為MOS晶體管N2的柵極)，其控制端接收第二時鐘信號 CLO。
[0064]電流傳遞電路用于對差分輸入級電路201輸出的電流進行傳遞，在本實施例中，該電流傳遞電路包括第一鏡像電流源203、第二鏡像電流源204、鏡像管N4和鏡像管N5。其中，第一鏡像電流源203的輸入端與第一電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸出端相連；第二鏡像電流源204的輸入端和第二電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸出端相連。作為一個非限制性的例子，第一鏡像電流源203包括鏡像管Pl和鏡像管P2 ;第二鏡像電流源204包括鏡像管P3和鏡像管P4。
[0065]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，上述各個鏡像電流源203、204可以采用MOS晶體管傳遞，也可以采用三極管傳遞，還可以使用放大器結(jié)構(gòu)實現(xiàn)傳遞。
[0066]電流傳遞開關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括:開關(guān)網(wǎng)絡(luò)202、開關(guān)網(wǎng)絡(luò)205和鏡像管切換單元207，其中，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)202包括開關(guān)S5和開關(guān)S6 ;開關(guān)網(wǎng)絡(luò)205包括開關(guān)S7和S8 ;鏡像管切換單元207包括開關(guān)S9、開關(guān)S10、開關(guān)Sll和開關(guān)S12 ;該鏡像管切換單元207對鏡像管N4和鏡像管N5的電流鏡像關(guān)系進行交替切換,切換狀態(tài)包括以下兩種:由鏡像管N4傳遞至鏡像管N5，以及由鏡像管N5傳遞至鏡像管N4，也就是說，在不同的時鐘信號控制下，鏡像管N4和N5將形成鏡像電流源，并且形成的鏡像電流源的電流鏡像關(guān)系也在時鐘信號的控制下作周期性的切換。
[0067]進一步而言，開關(guān)S5的第一端連接第一鏡像電流源203的輸出端，開關(guān)S5的第二端連接跨導(dǎo)放大器的輸出端，開關(guān)S5的控制端接收第二時鐘信號CLO ;開關(guān)S6的第一端連接第一鏡像電流源103的輸出端，開關(guān)S6的控制端接收第一時鐘信號CHO ;開關(guān)S7的第一端連接第二鏡像電流源204的輸出端，開關(guān)S7的第二端連接開關(guān)S6的第二端，開關(guān)S7的控制端接收第二時鐘信號CLO ;開關(guān)S8的第一端連接第二鏡像電流源204的輸出端，開關(guān)S8的第二端連接開關(guān)S5的第二端，開關(guān)S8的控制端接收第一時鐘信號CHO ;開關(guān)S9的第一端連接開關(guān)S7的第二端,開關(guān)S9的第二端連接鏡像管N4的漏端,開關(guān)S9的控制端接收第四時鐘信號CLl ;開關(guān)SlO的第一端連接開關(guān)S7的第二端，開關(guān)SlO的第二端連接鏡像管N5的漏端，開關(guān)SlO的控制端接收第三時鐘信號CHl ;開關(guān)Sll的第一端連接開關(guān)S8的第二端，開關(guān)Sll的第二端連接鏡像管N4的漏端，開關(guān)Sll的控制端接收第三時鐘信號CHl ；開關(guān)S12的第一端接開關(guān)S8的第二端，開關(guān)S12的第二端連接鏡像管N5的漏端，開關(guān)S12的控制端接收第四時鐘信號CLl ;鏡像管N4和鏡像管N5的柵極相連并連接至開關(guān)S7的第二端，鏡像管N4和鏡像管N5的源極連接在一起(例如可以接地)。
[0068]同時結(jié)合圖3至圖5，第一時鐘信號CH0、第二時鐘信號CL0、第三時鐘信號CHl和第四時鐘信號CLl可以由時鐘信號發(fā)生器220產(chǎn)生。該第一時鐘信號CHO和第二時鐘信號CLO是周期性的，彼此反相而且非交疊；該第三時鐘信號CHl和第四時鐘信號CLl也是周期性的，彼此反相而且非交疊。該時鐘信號發(fā)生器220可以采用現(xiàn)有技術(shù)中任何適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。優(yōu)選地，該第一時鐘信號CH0、第二時鐘信號CL0、第三時鐘信號CHl和第四時鐘信號CLl可以為占空比0.5的方波信號。
[0069]作為一個非限制性的例子，當?shù)诙r鐘信號CLO為邏輯高而第一時鐘信號CHO為邏輯低時，開關(guān)S2、S4、S5、S7導(dǎo)通，開關(guān)S1、S3、S6、S8斷開，跨導(dǎo)放大器的第一輸入端接負輸入信號Vn,跨導(dǎo)放大器的第二輸入端接正輸入信號Vp,負輸入信號Vn與跨導(dǎo)放大器的輸出端呈反極性，即負輸入信號Vn加大會導(dǎo)致輸出端的電壓降低，正輸入信號Vp與跨導(dǎo)放大器的輸出端的輸出信號呈正極性，即正輸入信號Vp加大會導(dǎo)致輸出端的電壓升高。
[0070]當?shù)诙r鐘信號CLO為邏輯低而第一時鐘信號CHO為邏輯高時，開關(guān)S1、S3、S6、S8導(dǎo)通,開關(guān)S2、S4、S5、S7斷開,跨導(dǎo)放大器的第一輸入端接正輸入信號Vp,跨導(dǎo)放大器的第二輸入端接負輸入信號Vn，負輸入信號Vn與跨導(dǎo)放大器的輸出端的輸出信號仍然呈反極性，即負輸入信號Vn加大會導(dǎo)致輸出端的電壓降低，正輸入信號Vp與跨導(dǎo)放大器的輸出端的輸出信號仍然呈正極性，即正輸入信號Vp加大會導(dǎo)致輸出端的電壓升高。
[0071]這樣,在第二時鐘信號CLO和第一時鐘信號CHO控制下,通過在切換跨導(dǎo)放大器的輸入端接收到的輸入信號的同時切換電流傳遞電路的傳遞關(guān)系，始終保持跨導(dǎo)誤差放大器的輸出端與負輸入信號Vn反極性,保持跨導(dǎo)放大器的輸出端與正輸入信號Vp正極性。
[0072]在第四時鐘信號CLl為高而第三時鐘信號CHl為低時，開關(guān)S9、S12導(dǎo)通，開關(guān)S10、Sll關(guān)斷，電流鏡像由鏡像管N4傳向鏡像管N5 ;在第四時鐘信號CLl為低而第三時鐘信號CHl為高時，開關(guān)S9、S12關(guān)斷，開關(guān)SlO、Sll導(dǎo)通，電流鏡像由鏡像管N5傳向鏡像管N4，由此可以有效減小由于鏡像管N4和鏡像管N5的失配導(dǎo)致的失調(diào)。
[0073]由于在時鐘信號CLO和CHO控制下，鏡像管Pl和鏡像管P2，鏡像管P3和鏡像管P4固定連接在差分輸入對管NI的漏端和差分輸入對管N2的漏端，當差分輸入對管NI和差分輸入對管N2輪流接收正輸入信號Vp和負輸入信號Vn時，鏡像管Pl和P2，鏡像管P3和P4的電流也輪流對應(yīng)于流過差分輸入對管NI和N2的電流，按照上面相同的分析，鏡像管Pl和P2，鏡像管P3和P4的失配也在占空比為0.5的時鐘信號CLO和CHO控制下得到消除，因此，對于鏡像管Pl和P2，鏡像管P3和P4不需要采用類似鏡像管N4和N5的做法，也即不需要進行電流鏡像關(guān)系的切換。
[0074]在跨導(dǎo)放大器中，輸出的電流大小1ut表示為:1ut=Gm* (Vp-Vn),其中Gm為設(shè)定的跨導(dǎo)，Vp為正輸入信號的電壓值，Vn為負輸入信號的電壓值。跨導(dǎo)Gm的大小的相關(guān)因素有:差分輸入對管NI和差分輸入對管N2的大小，電阻Rl和電阻R2的大小,鏡像管Pl和鏡像管P2大小，鏡像管P3和鏡像管P4大小，鏡像管N4和鏡像管N5大小。
[0075]當要求跨導(dǎo)Gm精度較高時，需要差分輸入對管NI和差分輸入對管N2對稱，電阻Rl和電阻R2對稱，鏡像管Pl和鏡像管P2對稱，鏡像管P3和鏡像管P4對稱，鏡像管N4和鏡像管N5對稱。以上對稱器件事實上不能做到完全對稱，會存在失調(diào)，從而會導(dǎo)致放大器的失調(diào)。當失調(diào)的跨導(dǎo)放大器用作環(huán)路控制時，會導(dǎo)致控制精度的降低，影響電路的一致性。例如，對于恒壓控制來說是恒定電壓發(fā)生偏差，對于恒流控制來說是恒定電流發(fā)生偏差，對于恒功率來說是恒定功率發(fā)生偏差，等等。
[0076]假設(shè)，跨導(dǎo)放大器的差分輸入級電路失配導(dǎo)致相同的正輸入信號Vp、負輸入信號Vn下，流過差分輸入對管NI的電流大于流過差分輸入對管N2的電流。當采用周期性的非交疊的一對反相時鐘信號CLO和CHO來控制切換時，由于跨導(dǎo)放大器的差分輸入對管NI和N2輪流接收正輸入信號Vp和負輸入信號Vn。當負輸入信號Vn傳輸至差分輸入對管NI時，負輸入信號Vn對應(yīng)的電流相對較大；當正輸入信號Vp連接到差分輸入對管NI時，正輸入信號Vp對應(yīng)的電流相對較大。如果設(shè)置第二時鐘信號CLO和第一時鐘信號CHO的占空比為0.5,則在整一個周期內(nèi)，由于差分輸入級電路導(dǎo)致的負輸入信號Vn和正輸入信號Vp對應(yīng)的電流的失調(diào)將相互抵銷，極大地提高了電路的一致性。
[0077]由以上方案可知，差分輸入級電路201的主要功能是將電壓轉(zhuǎn)換成電流，而電流傳遞電路的主要功能是對電流進行傳遞，因此，可以使用任何適當形式的電壓轉(zhuǎn)換電流結(jié)構(gòu)來替換差分輸入級電路201，可以使用任何適當形式的電流傳遞結(jié)構(gòu)來替換電流傳遞電路，包括但不限于各種電流鏡結(jié)構(gòu)。
[0078]參考圖6，圖6示出了本實施例的LED恒流驅(qū)動電路，包括:恒流控制電路900、變壓器Tl、開關(guān)管Ml、采樣電阻Res、續(xù)流二極管D2、輸出電容Cbulk。其中，變壓器Tl的原邊繞組L2的同名端接收輸入電壓Vin，變壓器Tl的副邊繞組L3的異名端連接續(xù)流二極管D2的正極，副邊繞組L3的同名端接地；開關(guān)管Ml的漏極連接原邊繞組L2的異名端，開關(guān)管Ml的柵極連接恒流控制電路900的輸出端；采樣電阻Rcs的第一端連接開關(guān)管Ml的源極以及恒流控制電路900的采樣輸入端，采樣電阻Rcs的第二端接地；輸出電容Cbulk的第一端連接續(xù)流二極管D2的負極，輸出電容Cbulk的第二端接地。需要說明的是，本文中“接地”指的是連接至常規(guī)的地，而非浮地。
[0079]進一步而言，恒流控制電路900包括:跨導(dǎo)放大器901、PWM信號產(chǎn)生電路902、邏輯和驅(qū)動電路903、輸出等效電流計算電路904以及峰值采樣保持電路905。。
[0080]其中，峰值采樣保持電路905的輸入端連接恒流控制電路900的采樣輸入端，對采樣電阻Rcs上的采樣電壓進行采樣；輸出等效電流計算電路904的輸入端與峰值采樣保持電路905的輸出端相連，根據(jù)采用得到的采樣電壓計算輸出等效電流，并輸出表示該輸出等效電流的等效電壓；跨導(dǎo)放大器901的第一輸入端連接輸出等效電流計算電路904的輸出端，其第二輸入端接收參考電壓Vrefl，對等效電壓和參考電壓Vrefl進行誤差放大；PWM信號產(chǎn)生電路902的輸入端連接跨導(dǎo)放大器901的輸出端，根據(jù)跨導(dǎo)放大器901輸出的誤差信號產(chǎn)生PWM信號GTl，該PWM信號GTl的占空比由上述誤差信號調(diào)節(jié)；邏輯和驅(qū)動電路903的輸入端連接PWM信號產(chǎn)生電路902的輸出端，PWM信號GTl經(jīng)由該邏輯和驅(qū)動電路903處理后得到驅(qū)動信號GT，該驅(qū)動信號GT傳輸至開關(guān)管Ml的柵極，用以控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通和關(guān)斷。
[0081]另外，該恒流控制電路900還可以具有補償端口 COMP，該補償端口 COMP與跨導(dǎo)放大器901的輸出端以及PWM信號產(chǎn)生電路902的輸入端相連。該補償端口 COMP可以外接補償元件，例如由電阻、電容串聯(lián)或并聯(lián)而成。
[0082]圖6中的跨導(dǎo)放大器901的結(jié)構(gòu)即為圖3所示的跨導(dǎo)放大器電路結(jié)構(gòu)，這里不再做詳細說明。由于跨導(dǎo)放大器901采用輸入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和電流傳遞開關(guān)網(wǎng)絡(luò)輪流切換差分輸入級電路以及鏡像電流源的傳遞路徑，因此可以顯著提高輸出電流的一致性。
[0083]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，圖6僅是示意，實際上，本實施例的跨導(dǎo)放大器結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于任何包含跨導(dǎo)放大器的LED驅(qū)動電路中。
[0084]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，只是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單的修改、等同的變換，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種跨導(dǎo)放大器，其特征在于，包括: 差分輸入級電路，包括第一電壓轉(zhuǎn)電流電路和第二電壓轉(zhuǎn)電流電路； 電流傳遞電路，對所述差分輸入級電路輸出的電流進行傳遞； 輸入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，對輸入的正輸入信號和負輸入信號進行切換，使所述正輸入信號和負輸入信號交替輸入至所述第一電壓轉(zhuǎn)電流電路和第二電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸入端； 電流傳遞開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，對所述電流傳遞電路的電流傳遞路徑進行切換，使所述跨導(dǎo)放大器的輸出信號與所述正輸入信號保持正極性，且與所述負輸入信號保持反極性； 時鐘信號發(fā)生器，產(chǎn)生周期性的非交疊的第一時鐘信號和第二時鐘信號，該第一時鐘信號和第二時鐘信號反相，該第一時鐘信號和第二時鐘信號用于控制所述輸入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和電流傳遞開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，所述時鐘信號發(fā)生器還產(chǎn)生周期性的非交疊的第三時鐘信號和第四時鐘信號，該第三時鐘信號和第四時鐘信號反相，該第三時鐘信號和第四時鐘信號用于控制所述電流傳遞開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨導(dǎo)放大器，其特征在于，所述輸入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括: 第一開關(guān)，其第一端接收所述負輸入信號，其第二端連接所述第一電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸入端，其控制端接收所述第一時鐘信號； 第二開關(guān)，其第一端接收所述正輸入信號，其第二端連接所述第一電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸入端，其控制端接收所述第二時鐘信號； 第三開關(guān)，其第一端接收所述正輸入信號，其第二端連接所述第二電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸入端，其控制端接收所述第一時鐘信號； 第四開關(guān)，其第一端接收所述負輸入信號，其第二端連接所述第二電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸入端，其控制端接收所述第二時鐘信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨導(dǎo)放大器，其特征在于， 所述電流傳遞電路包括: 第一鏡像電流源，其輸入端與所述第一電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸出端相連； 第二鏡像電流源，其輸入端與所述第二電壓轉(zhuǎn)電流電路的輸出端相連； 第一鏡像管； 第二鏡像管，其源極與所述第一鏡像管的源極相連，其柵極和所述第一鏡像管的柵極相連； 所述電流傳遞開關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括: 第五開關(guān)，其第一端連接所述第一鏡像電流源的輸出端，其第二端連接所述跨導(dǎo)放大器的輸出端，其控制端接收所述第二時鐘信號； 第六開關(guān)，其第一端連接所述第一鏡像電流源的輸出端，其控制端接收所述第一時鐘信號; 第七開關(guān)，其第一端連接所述第二鏡像電流源的輸出端，其第二端連接所述第六開關(guān)的第二端，其控制端接收所述第二時鐘信號； 第八開關(guān)，其第一端連接所述第二鏡像電流源的輸出端，其第二端連接所述第五開關(guān)的第二端，其控制端接收所述第一時鐘信號； 第九開關(guān)，其第一端連接所述第七開關(guān)的第二端，其第二端連接所述第一鏡像管的漏極，其控制端接收所述第四時鐘信號；第十開關(guān)，其第一端連接所述第七開關(guān)的第二端以及所述第一鏡像管和第二鏡像管的柵極，其第二端連接所述第二鏡像管的漏極，其控制端接收所述第三時鐘信號； 第十一開關(guān)，其第一端連接所述第八開關(guān)的第二端，其第二端連接所述第一鏡像管的漏極，其控制端接收所述第三時鐘信號； 第十二開關(guān)，其第一端連接所述第八開關(guān)的第二端，其第二端連接所述第二鏡像管的漏極，其控制端接收所述第四時鐘信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨導(dǎo)放大器，其特征在于，所述第一時鐘信號、第二時鐘信號、第三時鐘信號和第四時鐘信號的占空比為0.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨導(dǎo)放大器，其特征在于，所述第一電壓轉(zhuǎn)電流電路包括第一差分輸入對管，所述第二電壓轉(zhuǎn)電流電路包括第二差分輸入對管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的跨導(dǎo)放大器，其特征在于，所述第一差分對管與第一電阻串聯(lián)，所述第二差分對管與第二電阻串聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的跨導(dǎo)放大器，其特征在于，所述第一差分輸入對管和第二差分輸入對管為NM OS晶體管、NPN三極管、PMOS晶體管或PNP三極管。
8.—種LED恒流驅(qū)動電路，其特征在于，包括權(quán)利要求1至7中任一項所述的跨導(dǎo)放大器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED恒流驅(qū)動電路，其特征在于，所述LED恒流驅(qū)動電路包括恒流控制電路、變壓器、開關(guān)管、采樣電阻、續(xù)流二極管和輸出電容，其中， 所述變壓器的原邊繞組的同名端接收輸入電壓，所述變壓器的副邊繞組的同名端接地，所述變壓器的副邊繞組的異名端連接所述續(xù)流二極管的正極； 所述開關(guān)管的漏極連接所述變壓器的原邊繞組的異名端，所述開關(guān)管的柵極連接所述恒流控制電路的輸出端； 所述采樣電阻的第一端連接所述開關(guān)管的源極以及所述恒流控制電路的采樣輸入端，所述采樣電阻的第二端接地； 所述輸出電容的第一端連接所述續(xù)流二極管的負極，所述輸出電容的第二端接地， 所述恒流控制電路包括: 峰值采樣保持電路，其輸入端連接所述恒流控制電路的采樣輸入端，對所述采樣電阻上的采樣電壓進行采樣； 輸出等效電流計算電路，其輸入端與所述峰值采樣保持電路的輸出端相連，根據(jù)所述采樣電壓計算輸出等效電流，并輸出表示該輸出等效電流的等效電壓； 權(quán)利要求1至7中任一項所述的跨導(dǎo)放大器，其第一輸入端連接所述輸出等效電流計算電路的輸出端，其第二輸入端接收參考電壓，對所述等效電壓和參考電壓進行誤差放大； PWM信號產(chǎn)生電路，其輸入端連接所述跨導(dǎo)放大器的輸出端，根據(jù)所述跨導(dǎo)放大器輸出的誤差信號產(chǎn)生PWM信號，所述PWM信號的占空比由所述誤差信號調(diào)節(jié)； 邏輯和驅(qū)動電路，其輸入端連接所述PWM信號產(chǎn)生電路的輸出端，所述PWM信號經(jīng)由該邏輯和驅(qū)動電路傳輸至所述開關(guān)管的柵極。
【文檔編號】H05B37/02GK103458586SQ201310415096
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】姚云龍, 吳建興 申請人:杭州士蘭微電子股份有限公司