MOS管驱动电路及增强型LED驱动电路的制作方法

mos管驱动电路及增强型led驱动电路
技术领域
1.本技术涉及电路，具体涉及mos管驱动电路及增强型led驱动电路。


背景技术：

2.led(light emitting diode，发光二极管)驱动电路中，通常有两组控制信号，一组为com信号，即公共端信号；另外一组为seg信号，即扫描端信号。通过com信号和seg信号的配合，即可实现丰富的led显示。如图1所示为一个8x8的led阵列，通过com信号和seg信号的交替变换可以实现64颗led灯的状态控制。如图1和图2位现有的两种led矩阵式阵列，图2是一种com信号和seg信号分时复用的led阵列。由于led灯特性，不同类型的led灯需要在特定的导通电压以及特定的恒流场景下，才能保证led灯达到理想的显示状态。在集成电路实现中，普通gpio引脚通常的电路是通过pmos上拉到集成电路电源端vcc且通过nmos下拉到集成电路公共地gnd，通过控制pmos管或者nmos管的导通或者关闭来实现gpio引脚状态。led驱动引脚与普通gpio引脚驱动原理类似，但加入了恒流保护等控制电路来适应外接不同类型的led阵列。对于集成芯片来说，芯片制程工艺等决定了芯片的电源电压特性，例如目前比较常用的gpio为3.3v标准，而一般的led阵列导通电压最小也会在2v多，所以如果针对led驱动引脚为3.3v的电压网络来说，对于导通电压较高的led阵列，就会存在由于led灯导通电压不够造成led阵列点亮不均匀现象。另外，不管是图1还是图2的led驱动阵列，如若某一时刻当作seg功能的引脚上处于驱动点亮状态的引脚越多，流经当作com端使用的引脚上的电流就会越多，导致当作com端使用的引脚到gnd的电平就会太高，从而会出现在led阵列中随着不同的显示内容出现忽明忽暗的场景。不管是传统led阵列还是可分时复用的阵列led，com端作为公共端，在系统内部实现时，对于共阳极led，其通过pmos管上拉到led驱动电源；对于共阴极led，其通过nmos管下拉到系统地端。当点亮较多的led灯时，流经com端的电流越多，导致pmos或者nmos管导通压降变大，由此led正向电压就会降低，从观感上讲，会出现多灯同时点亮时整体亮度变弱的现象，影响视觉观感。
3.现有技术中，为了确保led阵列达到理想显示效果，简单的办法就是，提高led驱动网络的电源电压到足够高，保证在任何场景下，led灯两侧的电压均大于led导通电压，从而实现恒流。但是对于大规模集成电路来说，工艺制程等确定，芯片电源电压等也是确定的，单独为led阵列采用单独较高的电源域，且该电源域做特殊的设计以及静电等保护，设计上很难实现且成本过高。所以在集成电路设计中，亟待一种电路设计改进上述缺陷。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种mos管驱动电路，以达到在不同的驱动负载下均可保证正常的导通电压和恒流。
5.本发明实施例是这样实现的，一种mos管驱动电路，包括1个主mos管和1个与所述主mos管的栅极相连的主使能端，所述驱动电路进一步包括：
6.mos管增强型驱动网络，所述mos增强型驱动网络包括s个次mos管，所述s个次mos
管依次并联，所述s个次mos管的漏极电连接，所述s个次mos管的源极电连接；所述mos增强型驱动网络与所述主mos管并联；s个独立次使能端，分别与所述s个次mos管的栅极相连。
7.进一步地，所述s的值根据次mos管的面积、成本以及提高导通电压的程度进行相应选择处理。
8.进一步地，所述s个独立次使能端相连，共同接收控制信号；
9.或者，所述s个独立次使能端分别接收控制信号，实现分别控制。
10.进一步地，所述mos管驱动电路为nmos管驱动电路，所述s的值为t，所述主mos管为主nmos管，用于下拉电路到公共地gnd，所述主使能端与所述主nmos管的栅极相连，所述驱动电路进一步包括：
11.所述mos管增强型驱动网络为nmos增强型驱动网络，所述nmos增强型驱动网络包括t个次nmos管，所述t个次nmos管依次并联，所述t个次nmos管的漏极电连接，所述t个次nmos管的源极电连接；所述nmos增强型驱动网络与所述主nmos管并联；
12.t个独立次使能端，分别与所述t个次nmos管的栅极相连。
13.进一步地，所述mos管驱动电路为pmos管驱动电路，所述s的值为v，所述主mos管为主pmos管，用于上拉电路到电源端vcc，所述主使能端与所述主pmos管的栅极相连，所述驱动电路进一步包括：
14.所述mos管增强型驱动网络为pmos增强型驱动网络，所述pmos增强型驱动网络包括v个次pmos管，所述v个次pmos管依次并联，所述v个次pmos管的漏极电连接，所述v个次pmos管的源极电连接；所述pmos增强型驱动网络与所述主pmos管并联；
15.v个独立次使能端，分别与所述v个次pmos管的栅极相连。
16.根据本发明实施例的另一方面，本发明实施例还提供一种增强型led驱动电路，以达到在不同的驱动负载下均可保证正常的导通电压和恒流。
17.本发明实施例是这样实现的，一种增强型led驱动电路，所述led的阵列包括n个seg信号端、m个com信号端和m组n个共阴极的led，所述增强型led驱动电路进一步包括：n个上述实施例所述的pmos管驱动电路，分别与所述n个seg信号端相连；m个上述实施例所述的nmos管驱动电路，分别与所述m个com信号端相连。
18.根据本发明实施例的另一方面，本发明实施例还提供一种增强型led驱动电路，以达到在不同的驱动负载下均可保证正常的导通电压和恒流。。
19.本发明实施例是这样实现的，一种增强型led驱动电路，所述led的阵列包括m个com信号端、n个seg信号端和m组n个共阳极的led，所述增强型led驱动电路进一步包括：m个上述实施例所述的pmos管驱动电路，分别与所述m个com信号端相连；n个上述实施例所述的nmos管驱动电路，分别与所述n个seg信号端相连。
20.进一步地，所述led的阵列为普通矩阵型阵列，所述led的阵列中最多包括m*n个led。
21.进一步地，所述led的阵列为seg信号和com信号分时复用的矩阵型阵列，所述led的阵列中最多包括(n-1)*m个led。
22.本发明的另一个实施例中，一种增强型led驱动电路，所述led的阵列为用n个控制信号在预设时间点进行seg信号端和com信号端分时复用控制的矩阵型阵列，所述led的阵列为共阴极阵列，该增强型led驱动电路进一步包括：
23.上述的pmos管驱动电路，与执行所述seg信号功能的端口相连；其中，pmos管驱动电路的数量与执行所述seg信号功能的端口的数量一致；
24.上述的nmos管驱动电路，分别与执行所述com信号功能的端口相连；其中，nmos管驱动电路的数量与执行所述com信号功能的端口的数量一致。
25.本发明的另一个实施例中，一种增强型led驱动电路，所述led的阵列为用n个控制信号在预设时间点进行seg信号和com信号分时复用的矩阵型阵列，所述led的阵列为共阳极阵列，进一步包括：
26.上述的pmos管驱动电路，分别与执行所述com信号功能的端口相连；其中，pmos管驱动电路的数量与执行所述com信号功能的端口数量一致。
27.上述的nmos管驱动电路，分别与执行所述seg信号功能的端口相连；其中，nmos管驱动电路的数量与执行所述seg信号功能的端口的数量一致。
28.进一步地，所述led的阵列最多包括(n-1)*n个所述led。
29.根据上述技术方案，本发明实施例具有如下效果：增强型驱动网络架构led驱动方式，其用于解决在芯片设计中有限led驱动网络电源电压的场景下，通过增强型驱动网络加大在led管两端的正向导通电压，保证在工作过程中流经led阵列的电流恒定，适用于普通矩阵型阵列或seg信号和com信号分时复用的矩阵型阵列，从而解决led阵列亮暗不均匀的现象。
附图说明
30.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
31.图1示出了现有技术的led阵列图；
32.图2示出了现有技术的另一种led阵列图；
33.图3示出了本技术实施例提供的一种mos管驱动电路图；
34.图4示出了本技术实施例提供的一种nmos管驱动电路图；
35.图5示出了本技术实施例提供的一种pmos管驱动电路图；
36.图6示出了本技术实施例提供的一种增强型led驱动电路电路图；
37.图7示出了本技术实施例提供的另一种增强型led驱动电路电路图；
38.图8示出了本技术实施例提供的另一种增强型led驱动电路电路图。
具体实施方式
39.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
40.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术，以下实施例中的步骤顺序仅为列举，在不冲突的情况下可以调整。
41.如图3所示，本发明实施例提出一种mos管驱动电路1，包括1个主mos管102和1个与所述主mos管102的栅极相连的主使能端en_main，所述驱动电路进一步包括：
42.mos管增强型驱动网络101，所述mos增强型驱动网络101包括s个次mos管，所述s个次mos管依次并联，所述s个次mos管的漏极电连接，所述s个次mos管的源极电连接；所述mos增强型驱动网络与所述主mos管并联；其中s个次mos管分别对应s个独立次使能端en_sub0～en_subs，分别与所述s个次mos管的栅极相连。所述主mos管和次mos管可以是nmos管或者pmos管，根据不同的使用场景均适用。
43.在上述实施例中，所述s个独立次使能端en_sub0～en_subs相连，共同接收控制信号；或者，所述s个次独立使能端en_sub0～en_subs接收控制信号，实现分别控制。当共同接收控制信号的控制时，mos管增强型驱动网络中的中的所有mos管同时工作，增强性能最强。当en_sub0～en_subs分别接收不同的控制信号时，控制信号可以根据驱动网络的性能来控制增强mos管的数量。这里所述的控制信号为外围控制模块传来的控制信号，外围控制模块既可以是cpu主控制器，也可以是led驱动模块等。根据集成电路设计的情况，mos管的各个使能端在共同接收控制信号时，驱动网络中的所有mos管同时工作，从而最大效果的扩大led正向电压，此时增强性能最强。当控制信号可以根据驱动网络的性能来控制增强mos管的数量来分别对驱动网络中的mos管进行控制，可以在满足显示均匀的情况下，有效的降低功耗。在实际使用中，如果不需要增强型驱动网络的增强，只保留主mos管工作，通过独立次使能端关闭mos管增强型增强网络即可。
44.在上述实施例中，所述s的值表示mos管增强型驱动网络中mos管的数量，该数量在集成电路设计过程中，需要根据次mos管在集成电路中所占的面积、设计成本以及提高导通电压的程度进行相应选择处理，本领域技术人员在设计时，可以根据集成电路设计时的实际需求进行确定。
45.本发明提出另一实施例，如图4所示，本发明实施例提出一种nmos管驱动电路2，在上述实施例的基础上，所述mos管驱动电路为nmos管驱动电路，所述s的值为t，所述主mos管为主nmos管202，用于下拉电路到公共地gnd，所述主使能端enx_main与所述主nmos管202的栅极相连，所述nmos管驱动电路进一步包括nmos增强型驱动网络201，所述nmos增强型驱动网络包括t个次nmos管，所述t个次nmos管依次并联，所述t个次nmos管的漏极电连接，所述t个次nmos管的源极电连接；所述nmos增强型驱动网络201与所述主nmos管202并联；其中t个次nmos管分别对应t个独立次使能端enx_sub0～enx_subt，分别与所述t个次nmos管的栅极相连,用于接收使能控制。nmos管驱动电路通常用于下拉到集成电路公共地gnd，使用本实施例的nmos增强型驱动网络，其中设计的增强型驱动网络可以有效扩大负载的正向电压，保证负载处于最佳工作性能。
46.本发明提出另一实施例，如图5所示，本发明实施例提出一种pmos管驱动电路3，在上述实施例的基础上，所述mos管驱动电路为pmos管驱动电路，所述s的值为v，所述主mos管为主pmos管302，用于上拉电路到电源端vcc，所述主使能端epy_main与所述主pmos管302的栅极相连，所述pmos管驱动电路进一步包括pmos增强型驱动网络301，所述pmos增强型驱动网络301包括v个次pmos管，所述v个次pmos管依次并联，所述v个次pmos管的漏极电连接，所述v个次pmos管的源极电连接；所述pmos增强型驱动网络301与所述主pmos管302并联；其中v个次pmos管分别对应v个独立次使能端epy_sub0～epy_subv，分别与所述v个次nmos管的栅极相连,用于接收使能控制。pmos管驱动电路通常用于上拉到集成电路电源端vcc，使用本实施例的pmos增强型驱动网络，其中设计的增强型驱动网络可以有效扩大负载的正向电
压，保证负载处于最佳工作性能。根据本发明实施例的另一方面，本发明实施例还提供一种增强型led驱动电路，用于解决led阵列亮暗不均匀的现象。
47.本发明实施例是这样实现的，一种增强型led驱动电路，适用于共阴极led阵列，所述led阵列为可以为如图1或图2所示的矩阵型led阵列。如图6所示，为一组n个共阴极的led，所述led的阵列包括n个seg信号端及n个共阴极的led，所述增强型led驱动电路进一步包括：n个前述实施例中的pmos管驱动电路，分别与所述n个共阴极的led的阳极相连；1个前述的nmos管驱动电路，与所述n个共阴极的led的阴极相连。假设有m组如图6所述的共阴极的led组成一个阵列，那么这个阵列中则包括n个seg信号端和m个com端，则共有n*m个led，那就一共有n个pmos管驱动电路和m个noms管驱动电路；所述led的阵列包括n个seg信号端、m个com信号端，m组n个共阴极的led，所述增强型led驱动电路进一步包括：n个前述实施例中所述的pmos管驱动电路，分别与所述n个seg信号端相连；m个前述实施例中所述的nmos管驱动电路，分别与所述m个com信号端相连。
48.如图7所示，给出了一个n＝3，m＝3的3*3的led阵列，那么对于这个9个led的阵列，需要3个nmos管驱动电路和3个pmos管驱动电路，3个pmos管驱动电路分别和seg0信号、seg1信号和seg2信号的led的阳极相连，3个nmos管驱动电路分别和com0信号、com1信号和com2信号相连的led的阴极相连。在共阴极led阵列中，当任意一个led驱动管脚作为com端功能使用时，系统关闭pmos端驱动网络，并根据预先设置值或者当前seg端的数量自动控制该驱动引脚nmos端进入增强驱动网络工作模式；当任意一个led驱动管脚作为seg端功能使用时，系统关闭nmos端驱动网络，并根据预先设置值或者当前seg端的数量自动控制该驱动引脚pmos端进入增强驱动网络工作模式；从而有效扩大led正向电压，确保led显示亮度均匀性。在此，预先设置值的确定中，稳妥起见，应为保证在所有seg端均需要有驱动的场景下，led灯两端电压大于led灯导通电压的最小mos管数量。且引入根据当前seg端驱动数量自动控制mos管导通的概念，是出于降低功耗方面的考虑。
49.相应的，上述技术原理同样适用于共阳极led驱动方案，根据本发明实施例的另一方面，本发明实施例还提供一种增强型led驱动电路，阵列中包括n个seg信号端和m个com信号端，共有n*m个led，一共有m个pmos管驱动电路和n个noms管驱动电路，具体来说，该n*m的led的阵列包括m个com信号端、n个seg信号端和m组n个共阳极的led，所述增强型led驱动电路进一步包括：m个前述实施例中所述的pmos管驱动电路，分别与所述m个com信号端相连；n个前述实施例中所述的nmos管驱动电路，分别与所述n个seg信号端相连。如图8所示，给出了一个m＝3，n＝4的led阵列，那么对于这个12个led的阵列，需要4个nmos管驱动电路和3个pmos管驱动电路，3个pmos管驱动电路分别和com0信号、com1信号和com2信号的led的阳极相连，4个nmos管驱动电路分别和seg0信号、seg1信号、seg2信号和seg3信号相连的led的阴极相连。
50.在共阳极led驱动网络中，当任意一个led驱动管脚作为seg端功能使用时，系统关闭pmos端驱动网络，并根据预先设置值或者当前seg端的数量自动控制该驱动引脚pmos端进入增强驱动网络工作模式；当任意一个led驱动管脚作为com端功能使用时，系统关闭pmos端驱动网络，并根据预先设置值或者当前com端的数量自动控制该驱动引脚nmos端进入增强驱动网络工作模式；从而有效扩大led正向电压，确保led显示亮度均匀性。
51.上述实施例是以普通的n*m的矩阵型led阵列为例进行的说明。如图2所示，是现有
技术中一种com信号和seg信号分时复用的led阵列，其可以用较少的管脚操控较多的led阵列，所谓分时复用，即不同的led驱动信号根据需求在显示周期内可以灵活配置成com信号或者seg信号功能使用，从而控制led状态显示。本发明实施例技术方案的mos管增强型驱动网络同样适用于此com信号和seg信号分时复用的led阵列。具体来说，无论当led的阵列为共阴极阵列或者是共阳极阵列，所述led的阵列中最多可以包括(n-1)*m个led，其中n>2，m>2，n的值和m的值可以相同或不同，在集成电路内部com信号端和seg信号端电路上连接相应的pmos管驱动电路上拉或nmos管驱动电路下拉，在此实施例中仅用n或m(取其较大值)个管脚信号最多可实现对(n-1)*m个led的控制，其中在led矩阵式阵列中，在n＝m处时，如图2所示，采用分时复用结构时不设置led的排列，通过分时复用的方法可以点亮在普通矩阵中除n＝m处led的其他led，使用比普通led矩阵式更少的控制信号点亮led,并能保持led显示亮度的均匀性。
52.更优的，在本发明的一个具体实施例，分时复用的矩阵式led阵列增强电路实施例中即增强型led驱动电路，分时复用的矩阵式led阵列不先限定seg信号端和com信号端数量，通过接收n个led控制信号即led驱动信号进行分时复用，具体而言，是将led驱动信号在某个时间点作为seg信号执行seg信号端的功能，在其他时刻点作为com信号执行com信号端的功能。例如，有n个控制信号在预设时间点进行seg信号和com信号分时复用的led矩阵型阵列，在单根控制线上，在共阴极端的增强电路中，通过n个控制信号可以控制(n-1)个seg信号执行seg信号端功能，1个com信号执行com信号端功能，在该分时复用的led矩阵式阵列中，n为大于1的整数。使用了n个控制信号最多可以实现控制(n-1)*n个led。同时为了保证控制的led能够保持亮度显示的均匀稳定性，将前文所述的pmos管驱动电路与执行seg信号端功能的端口连接，且pmos管驱动电路的数量与执行seg信号端功能的端口的数量一致；将前文所述的nmos管驱动电路与执行com信号端功能的端口连接，且nmos管驱动电路的数量与执行com信号端功能的端口的数量一致，增强型led驱动电路中led驱动模块提供的控制信号可以实现对pmos管驱动电路和nmos管驱动电路的控制，在实现显示均匀的情况下，能有效的降低功耗。
53.同样的，在时复用的矩阵式led阵列增强电路的共阳极端的增强电路实施例中，通过n个控制信号可以控制(n-1)个com信号执行com信号端功能，1个seg信号执行seg信号端功能，n为大于1的整数。该分时复用的led矩阵式阵列中，使用了n个控制信号最多可以实现控制(n-1)*n个led。同时为了保证控制的led能够保持亮度显示的均匀稳定性，将前文所述的pmos管驱动电路与执行com信号端功能的端口连接，且pmos管驱动电路的数量与执行com信号端功能的端口的数量一致；将前文所述的nmos管驱动电路与执行seg信号端功能的端口连接，且nmos管驱动电路的数量与执行seg信号端功能的端口的数量一致，增强型led驱动电路中的led驱动模块提供的控制信号可以实现对pmos管驱动电路和nmos管驱动电路的控制，在实现显示均匀的情况下，并有效的降低功耗。
54.在本领域技术人员可以理解，本技术所提出的mos管驱动电路不仅仅用于led阵列的驱动，在任意负载下需要保证导通电压及恒流均适用，本发明实施例仅以led阵列进行说明。
55.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术
方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。