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一种高速高精度恒流输出驱动电路设计.docx
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一种高速高精度恒流输出驱动电路设计.docx
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1. 引言
随着移动通讯和显示技术的快速发展,LED 显示以其工作电压低、色彩丰富、性价比
高和环境适应能力强等优势迅速成为现代显示应用的主流产品,在众多邻域中得到了广泛
的应用
[1-3]
.
恒流输出驱动电路作为 LED 显示应用中的核心模块,其性能成为限制整个系统性能
的瓶颈之一.其中,输出电流精度和开启速度是判定恒流输出驱动电路性能优劣的核心技术
指标
[4-5]
.众所周知,传统的恒流输出驱动电路中,由于器件自身的失配和工艺偏差等因素存
在,导致恒流输出驱动电路的输出电流精度变差.其次,由于 LED 显示应用中需要恒流输
出驱动电路具有恒定且大电流输出,为了满足上述要求,恒流输出驱动电路通常采用具有
较大栅面积的功率晶体管来满足上述要求.然而,由于运算放大器的驱动能力是有限的,较
大的栅极面积带来的大的栅极电容将严重的限制驱动电路的开启速度
[4]
.较差的输出电流精
度和缓慢的开启速度在 LED 显示应用中通常表现为显示图像失真,色彩偏移等现象,这将
极大的降低 LED 显示系统的显示质量和视觉效果
[6-8]
.为了改善上述传统恒流输出驱动电路
中存在的较差的输出电流精度和缓慢的开启速度对 LED 显示系统的影响,本文提出了一种
高速高精度恒流输出驱动电路的设计方案,实现了驱动电路高精度电流输出和高速的电流
开启的目标.
2. 电路结构及工作原理
本文提出的高速高精度恒流输出驱动电路的电路结构和信号控制时序如图 1 所示.与
传统恒流输出驱动电路相比,本文提出的恒流输出驱动电路通过增加了低压 cascode 晶体
管 NM0 和失配误差消除电路的方式提高了电流输出端的输出电阻和消除了失配误差,从
而实现提高输出电流的精度的目的.此外,由于加入了低压 cascode 晶体管 NM0 管且该晶体
管处于常开启状态,功率晶体管 HVNM0 仅由 PWM 信号经数字 Buffer 增强后控制,不再
受运算放大器驱动能力和反馈环路建立速度的影响,恒流输出驱动电路的开启速度得到有
效的提高.
2.1 失配误差消除
本文提出的恒流输出驱动电路中失配误差消除
原理如图 1 所示,其简化示意图如图 2 所示.时钟逻辑控制模块产生互补控制信号
CLKA 和 CLKB.当 CLKA 为高电平,CLKB 为低电平时,开关 A1,A2 断开,开关 B1,
B2 闭合,运算放大器连接关系如图 2(a)所示.运算放大器的输入端端点电压可以表示为:
VN=VP=VREFVN=VP=VREF
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