驱动加速电路、LED驱动电路以及电子设备的制作方法

驱动加速电路、led驱动电路以及电子设备
技术领域
1.本发明涉及电子电路技术领域，尤其是涉及一种驱动加速电路、led驱动电路以及电子设备。


背景技术：

2.近年来，为了实现更好的灯效或显示效果，人们对led的要求越来越高。为了达到人们对led的要求，需要led驱动芯片能够提供分辨率更高的电流等级。
3.目前，led驱动芯片中，有两种驱动模式，直流调光模式和脉冲宽度调制(pulse width modulation，pwm)调光模式，利用pwm调光可以在不增加过多面积的情况下实现更精细的调光，让调光等级过度更加自然。但是，在led驱动电路中，采用pwm调光的情况下，输出led电流建立时间过长，造成输出电流的损失，导致在低亮度的情况下灯过暗，输出电流精度低的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种驱动加速电路、led驱动电路以及电子设备，电路结构简单，可以更快的实现输出电流的建立，并保证小输出电流的精度，让输出调光等级更加细腻，使调光过程更加平滑。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种驱动加速电路，所述驱动加速电路包括：
7.输出电路，具有控制端以及输出端，所述输出端用于产生输出电流；
8.偏置电路，与所述输出电路的控制端连接；所述偏置电路用基于偏置电流，对所述输出电路进行偏置控制，提高所述输出电流的建立速度。
9.优选的，在上述的驱动加速电路中，所述偏置电路具有第一开关状态和第二开关状态；
10.优选的，在上述的驱动加速电路中，所述偏置电路中接入电流回路的偏置管具有第一栅极宽长比，用于对第一节点进行预充电；在所述输出电路输出阶段，处于所述第二开关状态，所述偏置电路中接入电流回路的偏置管具有第二栅极宽长比，用于基于所述第一节点电位加速所述输出电流的建立速度；其中，所述第一宽长比小于所述第二宽长比。
11.3、根据权利要求2所述的驱动加速电路，其特征在于，所述第一节点连接有补充电容，用于提高所述第一节点的充电电压。
12.优选的，在上述的驱动加速电路中，所述偏置电路包括第一偏置管和第二偏置管；
13.所述第一偏置管和所述第二偏置管的栅极均接入开关控制电路，二者的漏极均连接偏置电流源，二者的源极均接预设电位；
14.所述第一偏置管的栅极连接所述偏置电流源，其栅极与源极之间连接有所述补充电容；
15.所述第二偏置管的栅极连接所述输出电路的控制端。
16.优选的，在上述的驱动加速电路中，所述第一偏置管以及所述第二偏置管的栅极宽长比都小于w/l，且二者的栅极宽长比之和为w/l；其中，w和l均为设定常数。
17.优选的，在上述的驱动加速电路中，所述第一偏置管以及所述第二偏置管的栅极长度均为l，所述第一偏置管的栅极宽度为(1/m)*w，所述第二偏置管的栅极宽度为(m-1)/m*w，m为设定大于1的比例系数，w为设定常数。
18.优选的，在上述的驱动加速电路中，所述偏置电路包括第一偏置管和第二偏置管；
19.所述第一偏置管的漏极连接偏置电流源，源极接预设电位，栅极通过第一开关控制电路和所述补充电容的第一极板连接；所述补充电容的第二极板连接所述预设电位，第一极板连接所述偏置电流源；
20.所述第二偏置管的漏极连接所述偏置电流源，源极连接所述预设电位，栅极通过第二开关控制电路和所述补充电容的第一极板连接；所述第二偏置管的栅极连接所述输出电路的控制端。
21.优选的，在上述的驱动加速电路中，所述第一偏置管的栅极宽长比小于w/l，所述第一偏置管的栅极宽长等于w/l。
22.优选的，在上述的驱动加速电路中，所述第一偏置管以及所述第二偏置管的栅极长度均为l，所述第二偏置管的栅极宽度为w，所述第一偏置管的栅极宽度小于w。
23.优选的，在上述的驱动加速电路中，所述第一偏置管、所述第二偏置管以及所述输出电路中输出管均为nmos。
24.优选的，在上述的驱动加速电路中，所述第一偏置管、所述第二偏置管以及所述输出管的源极均接地，所述预设电位为零电位；
25.所述偏置电流源接入电源。
26.优选的，在上述的驱动加速电路中，所述第一偏置管、所述第二偏置管以及所述输出电路中输出管均为pmos。
27.优选的，在上述的驱动加速电路中，所述第一偏置管、所述第二偏置管以及所述输出管的源极均连接电源，所述预设电位为电源电压；
28.所述偏置电流源接地。
29.优选的，在上述的驱动加速电路中，所述输出电路包括并联的第1级输出管-第n级输出管，n为大于1的正整数；
30.第i级输出管的栅极宽长比为ki＝2
i-1
，i为不大于n的正整数，w和l均为设定常数。
31.优选的，在上述的驱动加速电路中，所述偏置电路具有至少一个偏置管，所述输出电路具有至少一个输出管，所述偏置管与所述输出管的栅极长度均为l，且栅极宽度不同，l为设定常数。
32.本发明还提供一种led驱动电路，所述led驱动电路包括：如上述任一项所述的驱动加速电路；
33.所述驱动加速电路的输出端连接led灯。
34.本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括如上述的led驱动电路。
35.通过上述描述可知，本发明技术方案提供的驱动加速电路、led驱动电路以及电子
设备中，所述驱动加速电路包括：输出电路，具有控制端以及输出端，所述输出端用于产生输出电流；偏置电路，与所述输出电路的控制端连接；所述偏置电路用基于偏置电流，对所述输出电路进行偏置控制，提高所述输出电流的建立速度。
36.进一步的，可以设置偏置电路具有第一偏置管和第二偏置管，基于pwm控制信号，控制第一偏置管和第二偏置管的栅极通断，以偏置管均为nmos为例，在pwm控制信号为低时，控制第一偏置管和第二偏置管的栅极断路，第二偏置管的栅极接地，第一偏置管的栅极和漏极与偏置电流源连接，偏置电流源给第一偏置管的栅极和补充电容进行预充电，在pwm控制信号为高时，控制第一偏置管和第二偏置管的栅极连接，开启输出管，从而加快输出电流的建立。应用本发明提供的技术方案，电路结构简单，可以更快的实现输出电流的建立，并保证小输出电流的精度，让输出调光等级更加细腻，使调光过程更加平滑。
附图说明
37.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
38.本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
39.图1为一种基于pwm控制信号调光的led驱动电路示意图；
40.图2为另一种基于pwm控制信号调光的led驱动电路示意图；
41.图3为本发明实施例提供的一种驱动加速电路示意图；
42.图4为本发明实施例提供的另一种驱动加速电路示意图；
43.图5为图4所示电路的一种开关状态示意图；
44.图6为图4所示电路的另一种开关状态示意图；
45.图7为本发明实施例提供的又一种驱动加速电路示意图；
46.图8为图7所示电路的一种开关状态示意图；
47.图9为图7所示电路的另一种开关状态示意图；
48.图10为本发明实施例提供的输出级栅压变化曲线图；
49.图11为本发明实施例提供的又一种驱动加速电路示意图；
50.图12为本发明实施例提供的一种led驱动电路示意图。
具体实施方式
51.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术中的实施例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
52.正如背景技术中描述的，led驱动芯片中，有两种驱动模式，直流调光模式和基于
pwm(脉冲宽度调制)控制信号的调光模式。相对于直流调光模式，基于pwm控制信号的调光模式利用pwm控制信号调光，可以在不增加过多面积的情况下实现更精细的调光，让调光等级过度更加自然。pwm控制信号调光是利用方波形式的pwm控制信号的占空比控制输出管的通断调整输出电流，进而达到出光强度调节的目的，在pwm控制信号为低时，输出驱动管的栅极被拉低，pwm控制信号为高时，输出管栅极接到镜像偏置的栅极，得到输出电流。
53.目前的led驱动芯片，采用pwm控制信号进行调光的主流时钟频率一般为4m/8m，频率较慢的时钟一般对于输出级较慢的建立速度有很大的容忍度，对于8m的时钟频率，输出管导通的时间最短为125ns，在这种条件就需要对输出电流的建立进行加速。
54.8m的时钟频率在8bit pwm调光精度下，pwm控制信号频率为31.25k，即使只增加1bit的pwm分辨率，采用9bit pwm控制信号分辨率，输出pwm控制信号频率就会落在20hz-20khz这个区间，使得电源上的电容啸叫可以被人耳听到，在对音质比较关心的产品上，例如：音响、耳机等的应用造成严重影响。
55.为了增加pwm控制信号分辨率得到更细的调光等级，而不使得电源电容的震动频率落在人耳范围，可以加快时钟频率，采用16mhz的时钟，9bit的pwm分辨率，可以得到输出512级的调光水平，并且保证电容震动频率在人耳可听到范围之外。16mhz的时钟频率，输出级的最短导通时间只有62.5ns，原本的加速电路会造成一半电流的损失，为了并保证小输出电流的精度，输出电流的建立速度需要更快。
56.参考图1，图1为一种pwm控制信号调光的led驱动电路示意图。如图1所示，所述led驱动电路包括偏置电路1以及输出电路2。输出电路2具有控制端a以及输出端out，所述输出端用于产生输出电流。偏置电路1包括：偏置电流源i
ref
和偏置管m0。
57.所述输出电路2可以包括：n个并联的输出管，依次为第1级输出管m1至第n级输出管mn连接组成，n为大于1的正整数。
58.需要说明的是，本技术实施例中，可以基于负载需求设计所需要的输出电路2，输出电路2不局限于为图1所示多个并联输出管的电路结构，还可以为其他需要偏置控制的电路结构。
59.n个并联的输出管的栅极均连接控制端a，源极均接地，漏极均连接输出端out。偏置管m0的栅极和漏极连接，并通过偏置电流源i
ref
连接电源，源极接地。偏置管m0的栅极通过受pwm控制信号控制的开关控制电路与控制端a连接。
60.偏置管m0的栅极宽长比和第1级输出管的栅极宽长比一致，均为w/l，w和l为设定的常数。各个管子的栅极长度相同均为l，偏置管m0的栅极个数为1，第i级输出管mi的栅极个数是2
i-1
个，i为不大于n的正整数，如第1级输出管m1的栅极个数为1，第n级输出管mn栅极个数是2
n-1
，等价于各级输出管的栅极宽长比等比增长。第i级输出管mi的栅极宽长比为ki＝2
i-1
。
61.在pwm控制信号为低时，偏置管m0的栅极与控制端a断开，偏置管m0的栅极通过偏置电流源i
ref
对栅源电容c
gs0
进行充电，输出管m1-mn栅极被接到地，输出电流为0。
62.在pwm控制信号为高时，偏置管m0的栅极和输出管m1-mn的栅极连接在一起，偏置电流源i
ref
对偏置管m0和输出管m1-mn的栅源电容c
gs0-c
gsn
进行充电。其中，偏置管m0的栅源电容为c
gs0
，第i级输出管的栅源电容为c
gsi
。栅源电容为mos管的栅极和源极之间的寄生电
容。
63.在pwm跳转为高的瞬间，原本偏置管m0的栅电位由于电荷平均会降低，在经过一段时间的充电后，偏置管m0和输出管m1-mn的栅极建立到所需的电位，输出电流稳定。由于输出管m1-mn的尺寸比偏置管m0大几百倍，导致栅压的建立很慢。本技术中，栅源电容为对应mos的栅极与源极之间的寄生电容。
64.参考图2，图2为另一种基于pwm控制信号调光的led驱动电路示意图。如图2所示，在图1所示基础的led驱动电路上增加了用来加速的偏置电路3，通过偏置电路3增加两路偏置电流源ibias1和ibias2、两个nmos管n1和n2、两个pmos管p1和psw。n1管和n2管的栅极连接，二者源极均接地，n1管的漏极通过偏置电流源ibias1连接psw管的源极，n2管的漏极通过偏置电流源ibias2连接psw管的源极。psw管的栅极连接设定控制信号，漏极连接p1管的源极，p1管的栅极连接n1管的漏极，p1管道漏极连接偏置管m0的栅极。
65.偏置电流源ibias1和ibias2用于打开p1管，psw管是开关管，在pwm控制信号为高时闭合，p1管和偏置电流源ibias1和ibias2一起对输出管m1-mn的栅极进行充电，加快输出管m1-mn栅压的建立速度，实现输出电流的加速建立，使得电流快速的由0上升至需要的电流值。当输出管m1-mn栅压建立完成后，通过mb管导通，将n2管的栅极和漏极电压接地，p1管的栅极被偏置电流源ibias1拉到电源，关闭p1管，避免增加额外的电流，造成输出级的电流与设计值的偏差。
66.图2所示电路是在pwm控制信号跳转为高时，增加一路偏置电流对输出管的栅极进行加速充电，完成后再关掉偏置电流，采用这种结构的输出级需要20ns-30ns的建立时间，对于占空比duty＝1/255，输出电流损失大约1/6-1/4，电流精度严重降低。
67.通过上述方式可知，图1所示电路结构不能提高输出电流的建立速度，而图2所示电路结构虽然能够一定程度上提高输出电流的建立速度，对于更快的时钟频率无法保证小电流下的电流精度，在采用pwm调光的情况下，输出led电流建立时间过长，造成输出电流的损失，导致在低亮度的情况下灯过暗，输出电流精度低的问题，并且现有的技术在电路实现上需要增加额外的偏置电路以及控制电路，让设计更复杂。
68.因此，为了解决上述问题，本发明提供一种驱动加速电路、led驱动电路以及电子设备，所述驱动加速电路包括：
69.输出电路，具有控制端以及输出端，所述输出端用于产生输出电流；
70.偏置电路，与所述输出电路的控制端连接；所述偏置电路用基于偏置电流，对所述输出电路进行偏置控制，提高所述输出电流的建立速度。
71.本发明目的在于提高更快频率，更高分辨率下的输出电流精度，尤其是小电流下的精度问题，让输出调光等级更加细腻，调光过程更加平滑。除此之外本发明简化了现有技术的电路结构，更易实现。
72.可选的，可以设置输出电路包括多个并联的输出管，设置偏置电路具有第一偏置管和第二偏置管，偏置电路的第一偏置管和第二偏置管的栅极均接入开关控制电路。可以基于pwm控制信号，控制第一偏置管和第二偏置管的栅极通断，以偏置管均为nmos为例，在pwm控制信号为低时，控制第一偏置管和第二偏置管的栅极断路，第二偏置管的栅极接地，第一偏置管的栅极和漏极与偏置电流源连接，偏置电流源给第一偏置管的栅极和补充电容进行预充电，在pwm控制信号为高时，控制第一偏置管和第二偏置管的栅极连接，开启输出
管，从而加快输出电流的建立。应用本发明提供的技术方案，电路结构简单，可以更快的实现输出电流的建立，并保证小输出电流的精度，让输出调光等级更加细腻，使调光过程更加平滑。
73.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
74.参考图3所示，图3为本技术实施例提供的一种驱动加速电路构示意图，所示驱动加速电路包括：
75.输出电路2，所述输出电路2具有控制端a以及输出端out，所述输出端out用于产生输出电流；
76.偏置电路1，所述偏置电路1与所述输出电路1的控制端a连接；所述偏置电路1用基于偏置电流，对所述输出电路2进行偏置控制，提高所述输出电流的建立速度。
77.本技术实施例中，通过设置所述偏置电路1，能够加快输出电流的建立。通过优化设计所述偏置电路1，可以使得电路结构简单，并且更快的实现输出电流的建立，保证小输出电流的精度，让输出调光等级更加细腻，使调光过程更加平滑。
78.下面对本技术中偏置电路1的设计原理进行详细说明：
79.对于工作在饱和区的mos管，满足公式如下：
[0080][0081][0082]
上式(1)、(2)中，i为mos管的源漏电流，μn为迁移率，c
ox
为mos管的栅氧电容，w为mos管的栅极宽度，l为mos管的栅极长度，w/l为栅极宽长比，v
gs
为mos管的栅源电压，v
th
为mos管的阈值电压。
[0083]
对于一电容c，设定其充电时间为t，充电电流为i，完成充电后电压为v，则有：
[0084]
i*t＝c*v
ꢀꢀ
(3)
[0085]
如果基于pwm控制信号进行驱动，对于图1所示电路，在pwm控制信号为高、低两个状态下，电路工作在开启和关闭的状态，在pwm控制信号为低的时候，输出关闭，则输出管的节点ngate1被拉低，当pwm控制信号再次为高时，节点ngate1被充电为高电平从而有输出，加速的过程就是加快节点ngate1被充高的过程。
[0086]
pwm控制信号为低时，偏置管m0的栅极电压值为v
m0g
，m1的栅极电压值为0v,pwm控制信号为高的瞬间，控制端a的电压值与偏置管m0的栅极电压值一致等于vg，最终稳定后偏置管m0的栅极电压值等于控制端a的栅极电压值，等于v
mg
。所以pwm控制信号跳转为高的瞬间有：
[0087]cgs0
×vm0g
＝vg×
(c
gs0
c
gs
)
ꢀꢀ
(4)
[0088][0089]
其中。c
gs
为输出电路2中所有输出管的栅源电容之和，即等于c
gs1
至c
gsn
这n个电容的加和。
[0090]
基于上式(3)，输出稳定所需时间为：
[0091][0092]
通过上述分析，在输出电流以输出管尺寸确定的情况下，稳定后的栅极电压v
mg
确定，要想减小建立时间，需要增大偏置电流i
ref
或着增大导通瞬间的vg，基于公式(5)，如果增大vg，增大导通瞬间的vg可以增加关断时候的v
m0g
。
[0093]
在偏置电流i
ref
固定，输出电路2中功率管尺寸固定的情况下，输出电路2中，第一级输出管m1的栅源电容c
gs1
固定，输出所需电流固定，则偏置电路1在输出阶段的比例系数k不能改变，k为k1至kn之和。输出电路2处于输出阶段时接入电流回路中偏置管的栅极宽长比w/l不能变，基于上式(6)，那么只能增加输出电路2处于关闭阶段的v
m0g
，即只能改变输出电路2关闭阶段时偏置电路1中接入电流回路中偏置管的栅极宽长比，对于nmos，即改变pwm控制信号为低时接入电流回路中偏置管的栅极宽长比。
[0094]
基于此，本技术实施例中，设置偏置电路1具有第一开关状态和第二开关状态。在输出电路2处于关闭阶段，偏置电路1处于第一开关状态，此时偏置电路1接入电流回路的偏置管具有第一栅极宽长比，用于对第一节点进行充电，在输出电路2处于输出阶段，偏置电路1处于第二开关状态，此时偏置电路1接入电流回路的偏置管具有第二栅极宽长比，用于基于第一节点电位加速控制端a的输出电流建立速度。其中，第一宽长比小于第二宽长比。第一节点为接入电流回路偏置管的栅极节点。
[0095]
在第一开关状态下，设置偏置电路1基于较小的第一栅极宽长比进行预充电，从而可以获得更高的充电电压，而且通过与第一节点连接的补充电容，能够使得预充电过程中存储更多的电荷。这样，当切换到第二开关状态时，基于较高充电电压完成控制端a和偏置电路1的电荷平均后，还可以维持一个较高的电压，保证输出管的栅压更快的达到所需的工作电压，加快输出电流的建立。
[0096]
而且，只需要一个偏置电流源i
ref
为偏置电路1提供偏置电流，无需多个偏置电流源，偏置电路1只要两个偏置管和一个补充电路，电路结构简单。
[0097]
为了实现上述两种开关状态的偏置电路1，一种实现方式可以如图4所示，基于图1所示电路，将偏置管m0拆分为两个栅极宽长比都小于w/l的小尺寸管子。
[0098]
参考图4，图4为本发明实施例提供的另一种驱动加速电路示意图。
[0099]
如图4所示，所述驱动加速电路包括：输出电路2和偏置电路1。
[0100]
输出电路2具有控制端a和输出端out。输出端out用于产生输出电流，控制端a用于连接偏置电路1。
[0101]
如果负载为led灯，则可以设置所述输出电路2包括多个并联的输出管，实现方式如上述描述，输出电路2包括第1级输出管m1-第n级输出mn，n为大于1的正整数。第i级输出管mi的栅极宽长比为ki＝2
i-1
。第i级输出管mi的栅极宽度为2
i-1
w，栅极长度为l。
[0102]
各级所述输出管的栅极均连接输出电路2的控制端a，各级所述输出管漏极均连接输出端out，各级所述输出管源极均连接预设电位。
[0103]
所述偏置电路1包括第一偏置管m00和第二偏置管m01；第一偏置管m00和第二偏置管m01的栅极宽长比均小于w/l，且二者的栅极宽长比之和为w/l。
[0104]
所述第一偏置管m00和所述第二偏置管m01的栅极均接入开关控制电路q，二者的漏极均连接偏置电流源i
ref
，二者的源极均接所述预设电位；
[0105]
所述第一偏置管m00的栅极连接所述偏置电流源i
ref
，其栅极与源极之间连接有补充电容c1；
[0106]
所述第二偏置管m01的栅极连接所述输出电路2的控制端a。
[0107]
本发明实施例中，所述开关控制电路q包括pwm开关，所述pwm开关用于基于pwm控制信号，控制两偏置管的导通状态。具体的，在输出断路关闭阶段，基于pwm控制信号控制所述第一偏置管m00和所述第二偏置管m01的栅极断路，所述第二偏置管m01的栅极接入预设电位，以使得所述第一偏置管m00的栅极和所述补充电容c1进行预充电，完成预充电后，输出电路2进入输出阶段。在输出阶段，基于pwm控制信号控制所述第一偏置管m00和所述第二偏置管m01的栅极连接，以开启各级输出管。
[0108]
在图4所示方式中，以两个偏置管为nmos为例进行图示说明，在输出断路关闭阶段，基于pwm控制信号控制所述第一偏置管m00和所述第二偏置管m01的栅极断路，所述第二偏置管m01的栅极接地，以使得所述第一偏置管m00的栅极和所述补充电容c1进行预充电，完成预充电后，输出电路2进入输出阶段。在输出阶段，基于pwm控制信号控制所述第一偏置管m00和所述第二偏置管m01的栅极连接，以开启各级所述输出管。
[0109]
需要说明的是，本技术实施例中，开关控制电路q的实现方式不局限于pwm开关，也可以为其他电子开关，使得具有预充电和开启两个过程即可。
[0110]
可选的，设置所述第一偏置管m00以及所述第二偏置管m01的栅极长度均为l，所述第一偏置管m00的栅极宽度为(1/m)*w，所述第二偏置管m01的栅极宽度为(m-1)/m*w，m为设定大于1的比例系数，w为设定常数。可以根据输出电流建立时间设置m取值，本技术实施例对此不作限定。
[0111]
本发明实施例中，以两个偏置管为nmos为例，可以基于pwm控制信号，控制第一偏置管m00和第二偏置管m01的栅极通断，在pwm控制信号为低时，控制第一偏置管m00和第二偏置管m01的栅极断路，在pwm控制信号为高时，控制第一偏置管m00和第二偏置管m01的栅极连接。
[0112]
参考图5，图5为图4所示电路的一种开关状态示意图，具体的，表示图4所示驱动加速电路在pwm控制信号为低时，通过pwm开关控制第一偏置管m00和第二偏置管m01的栅极断路，第一偏置管m00的栅极和漏极接在偏置电流源i
ref
的输出端，同时接在补充电容c1的第一极板，补充电容c1的第二极板接地，第二偏置管m01的栅极接地，漏极接第一偏置管m00的漏极，n个输出管m1-mn的栅极接地，漏极均连接输出端out，偏置电流源i
ref
给第一偏置管m00的栅极和补充电容c1进行预充电。由于在pwm控制信号为低时，第一偏置管m00导通接入电流回路，以各mos管的栅极长度相同为例，相对于图1中栅极宽度为w的偏置管m0，图4所示方式中第一偏置管m00的栅极宽度w＝(1/m)*w，第一偏置管m00的栅极宽长比变为原来的1/m，可以在相同偏置电流源i
ref
下，节点ngate0能够得到更高的v
ngate0
。
[0113]
基于上述公式(1)可知，在相同偏置电流源i
ref
下，即mos管源漏电流i不变的情况下，当栅极宽长比降低时，v
gs-v
th
增加，v
th
不变，v
gs
增加。可见，通过调整输出电路2关闭阶段时，偏置电路的栅极宽长比能够调整栅源电压v
gs
。故相对于图1所示电路，本技术技术方案所述偏置电路1包括第一偏置管m00和第二偏置管m01，偏置电路1在输出电路2处于关闭阶
段进行预充电，偏置电路1在输出电路2处于输出阶段开启。预充电和开启两个过程中，两个偏置管的导通状态不同，等效于实现了偏置电路1中偏置管的栅极宽长比的调节，以实现快速充电和开启过程。
[0114]
参考图6，图6为图4所示电路的另一种开关状态，具体的，表示图4所示驱动加速电路在控制信号pwm为高时，通过pwm开关控制第一偏置管m00和第二偏置管m01的栅极接在一起，第一偏置管m00和第二偏置管m01的漏极也接在一起，并且和栅极接在一起，各级输出管的栅极与第一偏置管m00与第二偏置管m01的栅极接在一起。原本节点ngate0上的电荷向节点ngate1上转移，节点ngate0上电压下降，节点ngate1电压上升。
[0115]
(c1 c
gs00
)
×vngate0
＝v
ngate0
'
×
(c1 c
gs00
c
gs01
c
gs1
c
gs2

…
c
gsn
)
ꢀꢀ
(7)
[0116]
其中，v
ngate0
是pwm控制信号为低时节点ngate0的电压，v
ngate0’是pwm控制信号为高时节点ngate0的电压，c
gs00
为第一偏置管m00的栅源电容，c
gs01
为第二偏置管m01的栅源电容，各级输出管的栅源电容依次为c
gs1-c
gsn
。
[0117]
根据上式(7)可知，增加的补充电容c1，可以更好的稳定第一偏置管m00在电荷交换过程中节点ngate0的电压v
ngate0
。如果没有增加补充电容c1，此时第一偏置管m00的栅极宽度只有原本偏置管m0栅极宽的1/m，第一偏置管m00的栅极电容c
gs00
是很小的，导致pwm控制信号跳转为高的瞬间电荷被平均之后得到很小的v
ngate0
和v
ngate1
，并不能起到输出电流加速建立的作用，因此，增加补充电容c1可以对节点ngate0电平进行稳压。
[0118]
本发明技术方案中，基于pwm控制信号，控制第一偏置管m00和第二偏置管m01的栅极通断，在pwm控制信号为低时，如图5所示，控制第一偏置管m00和第二偏置管m01的栅极断路，第二偏置管m01的栅极接地，第一偏置管m00的栅极和漏极与偏置电流源i
ref
连接，偏置电流源i
ref
给第一偏置管m00的栅极和补充电容c1进行预充电，完成预充电后，在pwm控制信号为高时，如图6所示，控制第一偏置管m00和第二偏置管m01的栅极连接，开启各级输出管，从而加快输出电流的建立，并保证小输出电流的精度，让输出调光等级更加细腻，使调光过程更加平滑。
[0119]
相对于图1所示方式，本发明实现过程主要是将栅极宽长比为w/l的偏置管m0拆分成沟道宽长为w1/l的第一偏置管m00和w2/l的第二偏置管m01，w1＝(1/m)*w，w2＝(m-1)/m*w，并增加补充电容c1实现输出电流的加速建立。相当于将偏置管m0拆分成第一偏置管m00和第二偏置管m01，第一偏置管m00的栅宽是原本偏置管m0栅宽的1/m，第二偏置管m01的栅宽是原本偏置管m0栅宽的(m-1)/m。故采用不同的m值可以实现不同的输出电流建立速度。
[0120]
需要说明的是，第一偏置管m00在pwm控制信号的整个周期内均处于工作状态，第二偏置管m01只在pwm控制信号为高时工作，其余时间均处于关断状态。
[0121]
本发明实施例中，所述第一偏置管m00、所述第二偏置管m01以及所述输出管m1-mn的栅极长度均为l，l为设定常数。
[0122]
其中，所述第一偏置管m00的栅极宽度为(1/m)*w，所述第二偏置管m01的栅极宽度为(m-1)/m*w，m为设定的比例系数，且m大于1，w为设定常数。
[0123]
基于上述描述可知，图4所示方式相当于将图1中原本的偏置管m0拆分成第一偏置管m00和第二偏置管m01，第一偏置管m00的栅极宽度是原本偏置管栅极宽度的1/m，采用不同的m值可以实现不同的输出电流建立速度，第一偏置管m00的栅极宽度为w1，第二偏置管m01的栅极宽度为w2，第一偏置管m00和第二偏置管m01的栅极宽度之和w1 w2＝w。
[0124]
本发明实施例中，所述预设电位可以为零电位或是电源电压，如果第一偏置管m00、第二偏置管m01以及输出管m1-mn均为nmos，则预设电位为零电位，即接地；如果第一偏置管m00、第二偏置管m01以及输出管m1-mn均为pmos，则预设电位为电源电压。
[0125]
图4-图6所示方式中，所述第一偏置管m00、所述第二偏置管m01以及所述输出电路2中输出管均为nmos。
[0126]
其中，所述第一偏置管m00、所述第二偏置管m01以及所述输出管的源极均接地，所述预设电位为零电位；所述偏置电流源i
ref
接入电源vdd。
[0127]
另一种方式中，如图7-图9所示，图7为本发明实施例提供的又一种驱动加速电路示意图，图8为图7所示电路的一种开关状态示意图，图9为图7所示电路的另一种开关状态示意图，该方式中，所述第一偏置管m00、所述第二偏置管m01以及所述输出电路中输出管均为pmos。
[0128]
其中，所述第一偏置管m00、所述第二偏置管m01以及所述输出管的源极均连接电源vdd，所述预设电位为电源电压；所述偏置电流源i
ref
接地。
[0129]
本发明实施例中，将nmos管更换成pmos管，其控制方式与上述nmos实施例相同，可以实现相同的效果，本技术实施例中不再赘述。
[0130]
需要说明的是，可选的，驱动加速电路中，所有mos管的栅极长度相同，均为l，以便于各个mos管同工艺流程制备。
[0131]
可以设置驱动加速电路中所有mos管均为pmos或是均为nmos，以便于各个mos管同工艺流程制备以及开关状态的控制。
[0132]
参考图10，图10为本发明实施例提供的输出级栅压变化曲线图。图10为图4所示方式中的节点ngate0和节点ngate1的电压在pwm控制信号变高时的变化过程和图2所示方式中节点ngate0_pre的电压在pwm控制信号跳高时的变化过程。
[0133]
如图10所示，图2所示方式中在pwm控制信号为低时，对偏置管m0的栅极进行预充电到正常工作时所需的电压，让输出级的偏置电流完成建立，在pwm控制信号跳高时，由于输出管的尺寸很大，栅源寄生电容是偏置管的几百倍，造成节点ngate0_pre下降到很低的电平，偏置电流源i
ref
对该大电容进行充电需要很长的时间，造成输出级在节点ngate1的电压在建立初期处于很低的电平，输出电流建立较慢。图2所示方式输出电流建立时间在30ns左右，在16m频率下工作时，输出级的最小导通时间62.5ns，会造成输出电流损失50％以上，精度严重下降。
[0134]
如图10所示，本发明中的结构在pwm控制信号为低时，只使用第一偏置管m00完成节点ngate0的初始建立，其中第一偏置管m00的栅极宽度w1和第二偏置管m01的栅极宽度w2之和等于总的偏置管w，由于第一偏置管m00的栅极宽长比w1/l《w/l，在相同的偏置电流源i
ref
下，相比于第一偏置管m00和第二偏置管m01均用于栅压建立的情况，第一偏置管m00的栅压会被充到更高的电平，在pwm控制信号为高时，节点ngate0的电压下降，但是由于本身的电压较高，并且增加了补充电容c1，保证预充电阶段节点ngate0存储的电荷更多，使得节点ngate0和节点ngate1在电荷平均后，维持在一个更高的电压值，保证输出管的栅压更快的达到所需的工作电压，加快输出电流的建立。
[0135]
故，与图2所示方式相比，本发明实施例技术方案可以更快的实现输出电流的建立，在图2所示方式的基础上可以缩小一半的建立时间，可以在更快的工作频率下保证小电
流的精度，同时由于时钟频率的提升，可以实现更细腻的调光等级。
[0136]
通过上述描述可知，本发明技术方案提供的驱动加速电路中，基于pwm控制信号，控制第一偏置管m00和第二偏置管m01的栅极通断，在pwm控制信号为低时，控制第一偏置管m00和第二偏置管m01的栅极断路，第二偏置管m01的栅极接地，第一偏置管m00的栅极和漏极与偏置电流源i
ref
连接，偏置电流源i
ref
给第一偏置管m00的栅极和补充电容c1进行预充电，在pwm控制信号为高时，控制第一偏置管m00和第二偏置管m01的栅极连接，开启输出管，从而可以更快的实现输出电流的建立，并保证小输出电流的精度，让输出调光等级更加细腻，使调光过程更加平滑。
[0137]
其他方式中，不对图1中偏置管m0进行拆分，采用额外的小管子用于初始偏置栅压的建立，或者采用不同的偏置建立小管子进行不同建立时间的选择，同样可以实现相同效果。
[0138]
为了实现上述两种开关状态的偏置电路1，另一种实现方式可以如图11所示，基于图1所示电路，保留偏置管m0，并在偏置管m0前增加一个小栅极宽长比的偏置管以及补充电容c1。
[0139]
参考图11所示，图11为本发明实施例提供的又一种驱动加速电路示意图，图11所示方式中，所述偏置电路1包括第一偏置管和第二偏置管；该方式中，所述第一偏置管以及所述第二偏置管的栅极长度均为l，第一偏置管为栅极宽长比为w1/l的偏置管mb，第二偏置管为栅极宽长比为w/l的偏置管m0。w1＝(1/m)*w。
[0140]
在图11所示方式中，所述第一偏置管的栅极宽长比小于w/l，所述第一偏置管的栅极宽长等于w/l。对应第一偏置管截图的栅极宽长比以及栅极宽度不作限定。
[0141]
如图11所示，所述第一偏置管的漏极连接偏置电流源i
ref
，源极接预设电位，栅极通过第一开关控制电路q1和补充电容c1的第一极板连接；所述补充电容c1的第二极板连接所述预设电位，第一极板连接所述偏置电流源i
ref
。
[0142]
所述第二偏置管的漏极连接所述偏置电流源i
ref
，源极连接所述预设电位，栅极通过第二开关控制电路q2和所述补充电容c1的第一极板连接；所述第二偏置管的栅极连接所述输出电路2的控制端a。
[0143]
其中，第一开关控制电路q1可以通过第一pwm开关管实现，第二开关控制电路q2可以通过第二pwm开关管实现。可以通过相位相反的两个pwm控制信号分别控制第一开关控制电路q1和第二开关控制电路q2。如通过第一pwm控制信号pwmn控制第一开关控制电路q1，通过第二pwm控制信号pwmp控制第二开关控制电路q2。
[0144]
所述第二偏置管的栅极宽度为w，所述第一偏置管的栅极宽度小于w。如上述，可以设第一偏置管的栅极宽度为w1，第一偏置管的栅极宽长比为需要说明的是，在图11所示方式中，第一偏置管的栅极宽度不局限于w1＝(1/m)*w，满足第一偏置管的栅极宽长比小于w/l即可。
[0145]
在图11所示电路中，以各个mos管均为nmos为例进行图示说明，此时，预设电位为0电位，接入预设电位表示接地，电流源的另一端接接入电源vdd。
[0146]
在图11所示电路中，偏置电路1保持图1中的偏置管m0作为第二偏置管时，偏置电路1只需要增加补充电容c1以及一个栅极宽长比小于w/l的偏置管mb作为第一偏置管。
[0147]
基于上式(6)，同上述，通过调节第一偏置管的栅极宽长比，即可以提高输出电路2处于关闭阶段的v
m0g
，在第二pwm控制信号pwmp为低时，第一偏置管导通，第二偏置管的栅极接地，如是通过栅极宽长比较小的第一偏置管接入电流回路，用于建立较高的栅源电压v
gs
。在第二pwm控制信号pwmp为高时，第一偏置管的栅极接地，第二偏置管的栅极连接偏置电流源i
ref
，进而接入电流回路，从而实现输出电流的加入建立。
[0148]
对于图11所示方式，如果不增加补充电容，则有：
[0149]cgs00
×vngate0
＝v
ngate1
×
(c
gs0
c
gs
)
ꢀꢀ
(8)
[0150][0151]
其中，v
ngate0
表示节点ngate0的电压，v
ngate1
表示节点ngate1的电压。
[0152]
则输出稳定时间可以表示为：
[0153][0154][0155][0156]
在图11所示方式中，由于第一偏置管的栅极宽长比较小，能够使得节点ngate0的充电电压较高。但是第一偏置管较小的栅极宽长比导致其栅源电容c
gs00
远小于第二偏置管的栅源电容c
gs0
，会导致加速效果不明显。故所述偏置电路1还设置有容值较大的补充电容c1，补充电容c1的容值远大于栅源电容c
gs00
以及栅源电容c
gs0
。
[0157]
当增加补充电容c1后，满足如下关系：
[0158]
(c
gs00
c1)
×vngate0
＝v
ngate1
×
(c
gs0
c
gs
c1)
ꢀꢀ
(13)
[0159][0160]
输出稳定所需时间为：
[0161][0162]
由于补充电容c1的容值远大于栅源电容c
gs00
以及栅源电容c
gs0
，所以节点ngate0的充电电压增加作用会凸显出来，从而缩短输出电流的建立时间。
[0163]
基于上述实施例，本发明另一实施例还提供一种led驱动电路，如图10所示，图10为本发明实施例提供的一种led驱动电路示意图，所述led驱动电路包括上述实施例中描述的驱动加速电路；所述驱动加速电路的输出端连接led灯100。所述led驱动电路采用上述实施例中提供的驱动加速电路，电路结构简单，可以更快的实现输出电流的建立，并保证小输出电流的精度，让输出调光等级更加细腻，使调光过程更加平滑。
[0164]
基于上述实施例，本发明另一实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括上述实施例中描述的led驱动电路。
[0165]
所述电子设备可以为音响或键盘。所述电子设备采用上述实施例中提供的led驱动电路，电路结构简单，可以更快的实现输出电流的建立，并保证小输出电流的精度，让输出调光等级更加细腻，使调光过程更加平滑。
[0166]
本说明书中各个实施例采用递进、或并列、或递进和并列结合的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的led驱动电路以及电子设备而言，由于其与实施例公开的驱动加速电路相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见驱动加速电路部分说明即可。
[0167]
需要说明的是，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。
[0168]
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0169]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。