2024年10月19日发(作者：望梦玉)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.5
(22)申请日 2012.06.27
(71)申请人 重庆邮电大学
地址 400065 重庆市南岸区黄桷垭崇文路2号
(72)发明人 王巍 杨铿 黄展
(74)专利代理机构 北京同恒源知识产权代理有限公司
代理人 赵荣之
(51)
G09G3/32
权利要求说明书 说明书 幅图
(10)申请公布号 CN 102708803 A
(43)申请公布日 2012.10.03
(54)发明名称
实现LED恒流驱动器灰度等级可
控的方法及恒流驱动器
(57)摘要
本发明公开了一种实现LED恒流
驱动器灰度等级可控的方法，本方法的特
征在于根据所需要的灰度等级，控制数据
缓存器所能存储数据的位数，当需要m位
灰度等级时（m 存储数据，通过复位清零使其余的（n-m） 个数据存储器存储的数据为零，从而得到 所要灰度等级的数据类型，所有的n个数 据缓存器将数据并行传输至计数比较模 块，生成为相应的占空比信号驱动输出， 本发明克服了现有技术存在的缺陷，使 LED驱动器适用于1到16位灰度等级的任 意显示而不需要将移位寄存器填满，使芯 片可以充分的利用时钟频率，所以降低了 对芯片时钟频率的要求，可使驱动器芯片 级联工作能力更强；另外，本发明还公开 了能够实现灰度等级可控的LED恒流驱动 器。 法律状态 法律状态公告日 法律状态信息 专利权的转移IPC(主分类):G09G 3/32专利号:ZL2登 记生效日:20230822变更事项:专 利权人变更前权利人:重庆邮电大 2023-09-08 学变更后权利人:禹德芯电子科技 (上海)有限公司变更事项:地址变 更前权利人:400065 重庆市南岸 区黄桷垭崇文路2号变更后权利 人:202150 上海市崇明区堡镇财 贸村1309号3幢214室 法律状态 专利申请权、专利权 的转移 权 利 要 求 说 明 书 技术领域 本发明涉及一种实现LED恒流驱动器灰度等级可控的方法， 这种设计具体来说是基于移 位寄存器、D触发器、计数器以及比较器 能。 来实现LED驱动功能，同时具备灰度等级可控的功 背景技术 LED显示屏幕是LED领域的重要组成部分，全彩LED显示 展态势，全彩色高亮度LED大屏幕显示 育场、商业广告和邮 屏诞生以来，一直保持高速发 屏已广泛应用于金融、证券、交通、机场、铁路、体 电等各个领域。LED显示屏最大特点是其制造不受面积限制，可达几十 甚至几百平方米以上，广泛应用于室内和室外的各种适用场合显示文字、图 视频图像等各种信息，具有较强的广告渲染力和震撼力， LED显示屏主要是由发光二极管（LED）及其 专用驱动芯片中，为了实现 这样做 形、图像、动画、 市场前景广阔。 驱动芯片组成的显示单元拼接而成。在LED 显示数据的级联和传输，其内部都包含了锁存器、移位寄存器等， 可以在简化系统复杂程度的同时，有利于设计出面积更大、像素点更多、颜色更丰 富 的LED显示屏。专用的驱动芯片一般为恒流输出的移位寄存器，目 恒流器件设计，主要原因是16路输出驱动芯片 使用时每次可以串联得更多 驱动板 前市面上普遍采用16通道 提升了输出引脚个数，减少了芯片数量。串联 （通过级联能有效的减少输出端口的引脚数量），便于LED显示屏 （PCB）布线，特别是对于点间距较小的PCB更是有利，降低了LED显示系统的 成本。 驱动芯片性能的好坏直接LED显示屏的显示质量，而 响其市场竞争力。目前，LED显 州仪 一款驱动芯片兼容性的好坏直接影 示屏专用驱动芯片生产厂家主要有TOSHIBA（东芝）、TI（德 器）、SONY（索尼）、MBI（聚积科技）、SITI（点晶科技）等。 下面利用市面上比较通用的台湾聚积科技公司产的MBI5026（或者东芝公司的 TB62726） 为例介绍一下LED显示驱动芯片的工作原理，其内部结构图 16个D触发器组成的16位移位寄存器， CLK串行输 如图1所示。其本质上是一个由 其数据是串行输入并行输出，其中的控制信号如下： 入时钟信号：给移位寄存器提供移位脉冲，每一个时钟脉冲信号上升沿将引 起数据移入和移出一位，数据输入端口接收到的数据必须与时钟信号协调才 在整个驱动模块中时钟信号是频率最高的信号，时钟信 少，在任何情况下，当时钟信号有 能正常传送数据。 号频率的高低直接影响移位数据的多 异常时，会使整板显示杂乱无章。由于芯片的最大工作频 率是有限制的，而且级联使用时会降低其可用的最大工作频率，所以 大小与刷新率的衡量指标； 时钟频率是数据传送量 SDI串行数据信号：提供显示图象所需要的数据，必须与时钟信号 屏正常显示； EN使能信协调工作才能使LED 号：整屏亮度控制信号，也用于显示屏消隐，当EN位低电平时OUT0-OUT15输 出锁存器锁存的数据，当EN为高电平时OUT0-OUT15关闭（均为高电 空比就可以控制亮度的变化，并且通过调节EN 重，是形成高灰度等级控制 平）。调整EN信号的占 使能信号的占空比来体现对应数据信号的权 的一种控制方式； LE锁存信号：将移位寄存器内的数据送到锁存 LED进行显示。LE为高电平时， 信号也须要与 器，EN信号控制被锁存数据的输出点亮 16个锁存器中的串行数据将会被并行的传入到锁存器。锁存 时钟信号与使能信号协调才能显示出完整的图象； 数据信号 SDI根据SCLK进行移位并寄存，当移位寄存器中的数据正好是需要显示的数据 时，LE置高电平让锁存器中的数据更新为移位寄存器中的数据，接下来LE 据，然后控制EN信号将16个锁存器的信号进行输出 位的数据没有权重，所以形成的灰 更高级的灰度 置低电平保持数 显示，此芯片不具备PWM功能，每次移 度等级有限，如果想要将数据得到类似权重的效果来得到 等级，就必须对EN进行控制来实现，通过EN信号与数据信号协同，生成不同 的脉宽信号对应数据相应的权重，这种方法的缺点是刷新率低，控制比较繁 由此便诞生了自带PWM功能的芯片，例如：MBI5042等。 其中存在的问题，如图2所示： 琐。 下面以MBI5042为例介绍一下 DIN数据协同SCLK进行移位寄存，当移位寄存器中的数据移位到 过控制LE信号将数据并行输出至数据缓存（由需要显示的数据时，通 16个16位移位寄存器组成），如此重复16次， 数据缓存器中得到的 就是我们需要输出的16位数据。通过控制LE信号，把数据缓存中的数 据传送给比较器，比较器将存储的数据与计数器产生的计数数据进行比较输 PWM波形输出，MBI5042是通过控制LE信号的脉冲 也就是不同脉宽的LE信号 出，生成对应的 宽度来实现一个信号对多种操作的控制， 对应不同的操作。 GCLK为16位计数器提供计数时钟，比较器通 的PWM输出。PWM的输过比较其存储的数据与计数器来进行数据 出方式有很多种，MBI5042中使用的是SPWM的方法。由于采用的计数 与比较，则控制器不需要控制EN的占空比来时实现数据的权重，而只需提 频率GCLK就可以自动生成所需要的PWM信号，大 综合以上因素可以得知，目前市面上可 个方面： 供一个固定的时钟 大降低了了控制难度。 应用的LED恒流驱动器存在的缺陷主要有以下几 1．不自带PWM功能的LED驱动器，数据信号本身不具有权重， 只能将数据信号本身转化为占空比信号来进行灰 率的限制，显示的灰度等级 如果不配合EN使用，则 度显示，此种模式受到芯片本身最高时钟频 相当有限，此种方案基本已经被淘汰； 2．当不自带PWM的 SDI与LED驱动器，使用使能EN信号表示数据权重时；此时需要数据信号 EN信号两个信号共同来完成灰度等级的显示，使控制信号必须严格对应，对电路 要求 精度高，并且控制繁琐； 3.自带PWM功能的LED 寄存器，驱动器，数据信号本身具有权重，但由于存储数据信号的是移位 且必须将16位的移位寄存器存满数据才能进行显示输出。无论需要多少位灰度等 级 的数据，都需要将16位的移位寄存器填满才能进行有效显示，但恰 所用的数据为无用的冗余数据，大大降低了数据 由于MBI5042中数 恰此时为填满移位寄存器 利用率，由此也导致时钟频率的利用率降低。 据缓存器实际是串进并出的移位寄存器，当我们使用16位灰度等级 （216级灰度）时我们充分利用了数据缓存器以及对应的SCLK。 对控制器的要求也越高，但是市面上一般 8位灰度 灰度等级越高，数据量越大， 的屏幕几乎用不到16位灰度等级。当使用者只需要 （28级灰度）时，应该只需要8位数据来实现对应的灰度等级。但是 由于数据缓存 器是串进并出的移位寄存器，数据是串行输入的，而且 所以我们必须将16位数据缓存器 0）。由于必 缓存器里面数据的权重是固定不变的， 填满才能进行输出（也就是把没有使用到的八位数据填充 须将16位缓存器填满，所以我们必须使用多的SCLK的上升沿将很多冗余的数据 输入到数据缓存。因此当需要低于16位灰度时，使用者依然需要将这个16 充满才能达到所要的结果，这就导致了需要用额外的时 由于需要多余的时钟来移位不需 些数据进行移 位移位寄存器填 钟频率来填充一些冗余的数据。 要的数据，这样不但使输入数据有大量冗余，而且将这 位的时钟频率与移16位时的时钟频率相同，时钟频率利用率也因此降低。由于 时钟频率的利用率低这样直接导致了有用数据传输量低，所以如果以相同的 行比较，就需要更多的时钟频率来完成这些数据的输入。 是有限的（一般情况下驱动器是级 制了此种驱动 有用数据量来进 由于芯片所能承受的最高时钟频率 联工作的，工作频率的高低影响可级联的长度），所以也限 器级联的长度，这样不仅增加了LED显示屏幕的成本而且降低了芯片的适用范 围。 发明内容 有鉴于此，本发明的目的是提供 现有技术存在一种实现LED恒流驱动器灰度等级可控的方法。克服了 的缺陷，使LED驱动器适用于1到16位灰度等级的任意显示而不需要将移位寄 存器填满，使芯片可以充分的利用时钟频率，所以降低了对芯片时钟频率的 器芯片级联工作能力更强；本发明的目的之二是提供了 流驱动 要求，可使驱动 一种能够实现灰度等级可控的LED恒 器。 本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的： 该种实现LED恒流驱动器灰度等级可控的方法，所述恒流驱动器的 器和状态缓存器控制进入n位的移位寄存器的数 控制器控制移位寄存器将其 一次数 数据传输是通过控制 据，当n位移位寄存器由n个数据填满后， 中寄存的n个数据并行传输进n位×n的数据缓存区，至此完成 据的传输，每个数据缓存器存储一位数据，本方法的特征在于：根据所需要的灰度 等 级，控制数据缓存器所能存储数据的位数，当需要m位灰度等级时 （m<n）,使m个数据缓存 器中存储数据，通过清零使其余的（n-m） 等级的数据类型，所个数据存储器存储的数据为零，从而得到所要灰度 有的n个数据缓存器将数据并行传输至计数比较模块，生成为相应的占 空比信号驱动输出。 作为一种清零方式，所述清零是 位端的D触发器作通过在缓存器外围增加选择复位模块，采用n个带有复 为组成数据缓存区的数据缓存器，通过x根地址线对应（Y0，Y1，…，Yn） 共n路输出端，其中2X=n，且Y0至Yn权重依次降低，通过 地址线的地址输入，经选择复位模块得到 输出与组成缓存器的 控制（A0、A1、…，Ax）共x路 相应的（Y0，Y1，…，Yn）共n路输出并将这n路 D触发器的复位端相连，D触发器的复位端采用低有效，当Y为零时， 将使该位对应的D触发器一直处于复位状态，对应的该触发器输出则一直 的高权重位保持正常，而不需要的低权重位一直保持复为零，从而使需要 位清零； 作为另一种清零方式，所述清零是在保持原有组成数 下，在缓存器外围增加选择复位模 入，经选择复 据缓存区的数据缓存器不变的情况 块，通过控制（A0、A1、…，Ax）共x路地址线的地址输 位模块得到相应的（Y0，Y1，…，Yn）共n路输出，其中2X=n，且 Y0至Yn权 重依次降低，将n路Y输出与n个数据缓存器的输出端以一 与门的输入，将与门的输出结果输入到计 缓存器输出相与后的 一配对的方式作为n/2个二输入 数比较模块，当Y值为零时将使该位与对应的数据 数据一直为零，对应到计数比较模块的数据则一直为零，从而使输入到 计数比较模块内的数据为选择清零操作后的数据； 作为 另一种清零方式，所述清零是采用n个带有复位端的D触发器作为组成数据缓存 区 的数据缓存器，将n位数据缓存器的n个D触发器复位端与复位信 与CLK协同工作的周期性变化的公共复位信号， 的频率调节为相应的值，使 清零， 号R相连，复位信号R是 需要的灰度等级位数为m时，将复位信号R 每隔m个移位CLK信号后产生一个R的低电平脉冲信号使缓存器 而在移位数据时R信号一直保持为高电平，以使缓存器按照所需要的时序与频率 进行 整体复位，当新数据从高权重位移入后可以保证低权重为之前清零操 作后的零数据，从而使 的数据。 输入到计数比较模块内的数据为选择清零操作后 本发明的目 进一步，所述n为16。 的之二是通过以下方案实现的： 该种恒流驱动器，其实现灰度等 1）通过在缓存器级可控的方法为以下三种方法中的一种： 外围增加选择复位模块，采用n个带有复位端的D触发器作为组成数据 缓存区的数据缓存器，通过x根地址线对应（Y0，Y1，…，Yn）共n路输 且Y0至Yn权重依次降低，通过控制 复位模块得到 出端，其中2X=n， （A0、A1、…，Ax）共x路地址线的地址输入，经选择 相应的（Y0，Y1，…，Yn）共n路输出并将这n路输出与组成缓存器的D触发 器的复位端相连，D触发器的复位端采用低有效，当Y为零时，将使该位 直处于复位状态，对应的该触发器输出则一直为零，从 需要的低权重位一直保持复位清零； 对应的D触发器一 而使需要的高权重位保持正常，而不 2）在保持原有组成数据缓存区的数据缓存器不变的情况下， 模块，通过控制（A0、A1、…，Ax）共 （Y0，Y1，…，Yn） 在缓存器外围增加选择复位 x路地址线的地址输入，经选择复位模块得到相应的 共n路输出，其中2X=n，且Y0至Yn权重依次降低，将n路Y输出 与n 个数据缓存器的输出端以一一配对的方式作为n/2个二输入与门的输 输入到计数比较模块，当Y值为零时将使该位 零，对应到计数比较模块的 零操作 入，将与门的输出结果 与对应的数据缓存器输出相与后的数据一直为 数据则一直为零，从而使输入到计数比较模块内的数据为选择清 后的数据； 3）采用n个带有复位端的D触发器作为组成数据缓 器的n个D触发器复位端与复位 公共复位信号， 存区的数据缓存器，将n位数据缓存 信号R相连，复位信号R是与CLK协同工作的周期性变化的 需要的灰度等级位数为m时，将复位信号R的频率调节为相应的值，使每隔 m个移位CLK信号后产生一个R的低电平脉冲信号使缓存器清零，而在移 直保持为高电平，以使缓存器按照所需要的时序与频率 移入后可以保证低权重为之前清零 选择清零操作 位数据时R信号一 进行整体复位，当新数据从高权重位 操作后的零数据，从而使输入到计数比较模块内的数据为 后的数据。 本发明的有益效果是： 1.本发明设 计的带有可控PWM的LED驱动器，可以根据需要，任意选择所需要的灰 度等级进行使用，其调节方便可靠，避免了现有结构对电路要求精度高，并 缺陷； 2.由于可以自动生成PWM 的移位数据即 且控制繁琐的 信号，所以精简了控制器的控制，控制器只需生成对应CLK 可； 3.由于可以控制PWM的位数，在使用低于16位灰度等级时 据填充进缓存器，大我们不需要将冗余的数 大增加了时钟频率的利用率； 4.由于可以任意选择灰度等级进 各种灰度等级要求的行使用，增大了驱动器适用范围，使其可以应用到 屏幕中； 5.由于可以充分的利用时钟频率，所以降低了对芯片 芯片级联工作能力更强。 时钟频率的要求，可使驱动器 本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且 在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显 以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优 要求书来实现和获得。 而易见的，或者可 点可以通过下面的说明书和权利 附图说明 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结 步的详细描述，其中： 图1合附图对本发明作进一 为MBI5026内部原原理图； 图2为MBI5042内部原理图； 图3为具有选择复位模块的LED驱动器原理图； 图4为选择复位模块内部原理图； 模块工作原理图； 式 图5为需要4位灰度时选择复位 图6为选择清零缓存器输出法的原理图； 具体实施方 图7为时序控制复位法的原理图。 以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理 仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。 解，优选实施例 在本发明中，首先对以下概念进行阐明： 二进制数据的权重（也称位权）：表示某一位二进制数在整个二进制数据中所占比 重的大小，比如5位的二进制数（a4a3a2a1a0）其中a4、a3、a2、a1、 重依次为：24、23、a0分别对应的权 22、21、20。 灰度的表述： 第一种方式，是灰度的等级也就是有多少种不同等级的灰度，比如常 见的256级灰度，1024级灰度等等；第二种方式，用带权重的二进制数来 样称作多少位灰度，比如256级灰度就是表述为8位灰 本发明所述的恒流驱动器 表示灰度，这 度，换算方式是28＝256。 的数据传输是通过控制器和状态缓存器控制进入n位的移位寄 存器的数据，当n位移位寄存器由n个数据填满后，控制器控制移位 个数据并行传输进n位×n的数据缓存区，至此 一位数据。本发明的实现 制数据 寄存器将其中寄存的n 完成一次数据的传输，每个数据缓存器存储 LED恒流驱动器灰度等级可控的方法是根据所需要的灰度等级，控 缓存器所能存储数据的位数，当需要m位灰度等级时（m<n）,使m个数据缓存 器中存 储数据，通过复位清零使其余的（n-m）个数据存储器存储的 级的数据类型，所有的n个数据缓存器将 比信号驱动输出。 数据为零，从而得到所要灰度等 数据并行传输至计数比较模块，生成为相应的占空 复位清零的方式包括选择复位D触发器法、选择清零缓存器输出法 法三种方法，其具体的实施方案如下： 和时序控制复位 一、选择复位D触发器法 如图3所示，在缓存器外围增加选择复 是有带有复位端的D触发 成）， 位模块，组成数据缓存区的16个缓存器都 器组成。通过四根地址线控制复位缓存器（由16个D触发器组 使需要的高权重位保持正常，而不需要的低权重位一直保持复位清零。 选择复位模块与缓存器之间的连接如图4所示，（A0、A1、A2、 应（Y0，Y1，…，Y15）共16路输出端，其中Y0到 下： Y0：接Vcc； A3）四路地址线对 Y15权重依次降低。具体连接说明如 Y1：由A0、A1、A2、A3接入一个四输入的与非门输出得 Y2：由A1、A2、A3接入一个三输入的与非门输出得到； 到； Y3：由A2接入一个与门的输出作为输入端1，A0和A1分别作为 3，将3个输入端接入一个三输入的与非门输出得到； 输入端2和输入端 Y4：由A0、A1接入一个二输入的与非门输出得到； Y5：由A1、A2接入一个二输入与门的输出作为输入端1，由A2、 入与门的输出作为输入端2，A0作为输入端3，将3个 输出得到； Y6：由A1、 A3接入一个二输 输入端接入一个三输入的与非门 A2接入一个二输入与门的输出作为输入端1，A0作为输入端2，将两个 输入端接入一个二输入的与非门输出得到； Y7：由A1、 A2、A3接入一个三输入与门的输出作为输入端1，A0作为输入端2,将 两个输入端接入一个二输入的与非门输出得到； Y8： 接A0; Y9：由A0、A2、A3接入一个三输入与非门的输出作为输入 将两个输入端接入一端1，A0作为输入端2， 个二输入的与门输出得到； Y10：由A0、A1接入一个二输 入与门的输出作为输 Y11： 入与门的输出作为输入端1，由A0、A2接入一个二输 入端2，将两个输入端接入一个二输入的与非门输出得到； 由A0、A1接入一个二输入与门的输出作为输入端1，由A0、A2、A3接入一个 三输入与门的输出作为输入端2，将两个输入端接入一个二输入的与非门输 Y12：由A0、A1接入一个二输入与门的输出得到； 出得到； Y13：由A1、A2、A3接入一个三输入与门的输出作为输入端1， 一个三输入与门的输出作为输入端2，将两个输 Y14：由A0、A1、 由A0、A1、A2接入 入端接入一个二输入的与非门输出得到； A2接入一个三输入与门的输出得到； A3接入一个四输入与门的输出得到。 Y15：由A0、A1、A2、 通过控制（A0、A1、A2、 这16路输出 A3）四路地址线的地址输入，得到相应的16路输出并将 与组成缓存器的D触发器的复位端相连，对应的真值表如下： 表1选择复位模块对应的真值表 由上表可以看出，当输 于Y0到Y15入表中的一个四位地址时将对应一组Y0到Y15的输出。由 分别接到了缓存器的16个D触发器复位端（其复位端是低有效），所以表 中Y为零的将使该位对应的D触发器一直处于复位状态，对应的该触发器 零。 为了更好的说明选择复位模块的 就是16级灰度）， 输出则一直为 工作原理，做如下举例说明：假设需要4位灰度（也 那么我们需要缓存器工作的有效位数为4位，其他位为零。可知需要 的选择 控制模块输出为高权重四位为1，其余低权重的12位为0，由（表1）可以看出 对应4位灰度的地址为0011。 如图5所示，四位地址 0011对应的Y值为（1111），由于Y与缓存 器16个D触发器复位端相连，则此时缓存器内对应输出则为前四位 出，而其余12位低权重位输出恒为零。如图5 的脉冲宽度让数据移动四位时将数 （1000）。然 其余恒 高权重位保持正常输 所示当此时输入数据为1011时，控制LE 据送到比较器，此时到达比较器内的数据则为 后接着输入接下来的数据，由于缓存器此时只有前四位有效， 为零，则输出的数据每次都是前四位为所需要数据后十二位为零。这样的数据进 入到比较进行过比较输出，由于所有数据后12位都恒为零，此时的数据则 灰度等级。 二、选择清零缓存器输出相当于有四位 法 该方式是在保持原有组成数据缓存区的数据缓存器不变的情 择复位模块，通过控制（A0、A1、…， 相应的（Y0， 况下，在缓存器外围增加选 Ax）共x路地址线的地址输入，经选择复位模块得到 Y1，…，Yn）共n路输出，其中2X=n，且Y0至Yn权重依次降低， 将n路Y输 出与n个数据缓存器的输出端以一一配对的方式作为n/2个二 出结果输入到计数比较模块，当Y值为 一直为零，对应到计 输入与门的输入，将与门的输 零时将使该位与对应的数据缓存器输出相与后的数据 数比较模块的数据则一直为零，从而使输入到计数比较模块内的数据为 选择清零操作后的数据。 具体实现方式如图6所示，将与 应的缓存器16路输 值为零 方法一中相同的选择清零模块的16路输出端和对 出端用接到与门的输入端，将与门的输出结果输入到比较器内。当Y 时将使该位与对应的缓存器输出相与后的数据一直为零，对应到比较器的数据则 一直为零，输入到比较器内的数据为选择清零操作后的数据，此时可以得到 似的结果同样达到灰度等级选择的目的。 与方法一类 三、时序控制复位法 此种方法是对组成缓存器的所有D触发 位，复位之后的缓存器内部器使用同一个复位控制信号对其进行整体复 数据全部为零，如图7所示，采用n个带有复位端的D触发器 作为组 成数据缓存区的数据缓存器，将16位数据缓存器的n个D触发器复位端与复位信 号R 相连，复位信号R是与CLK协同工作的周期性变化的公共复位信号， m时，将复位信号R的频率调节为相应的值， 平脉冲信号使缓存器清零， 要的时 需要的灰度等级位数为 使每隔m个移位CLK信号后产生一个R的低电 而在移位数据时R信号一直保持为高电平，以使缓存器按照所需 序与频率进行整体复位，当新数据从高权重位移入后可以保证低权重为之前清零操 作 后的零数据，从而使输入到计数比较模块内的数据为选择清零操作后 由于缓存器其实是一个移位寄存器，所以当新数据从 重为之前清零操作后的零数据，每次移入 的数据。 高权重位移入后可以保证低权 数据之前先将缓存器清零，当该数据输出给比 较器之后复位信号R出现低电平将整个缓存器中的所有数据清零，然后再 据的移入。当需要某灰度等级位数时，就将复位信号R 器按照所需要的时序与频率进行整体复位。 进行下一次数 的频率调节为相应的值以使缓存 如需要4位灰度等级时，则需要将每隔4个移位CLK信号后 冲信号使缓存器清零，在移位数据时R信号一产生一个R的低电平脉 直为高电平。 本发明可应用在具有自带PWM的LED驱动芯 的功能，提高该类芯片的时钟利用 芯片的适用范围。 片中，使其具有选择使用灰度等级位数 率，简化LED控制器的控制输出，并且增加LED驱动 需要强调的是，上述实施例中n选择为16，实际上，n是可以根据 只要满足n、m、x这三者之间的关系，根据上述方法 明的发明目的。 需要进行选择的， 的思想进行设置，就可以实现本发 根据所述，本发明的另一个发明目的，即能够实现灰度等级可控的LED恒流驱动 器 的主要特征在于其选择复位清零的方式为选择复位D触发器法、选 和时序控制复位法中的一种，从而采取了不同的 零方式中的任何一种方式的LED 最后说明的是，以 实施例 择清零缓存器输出法 清零模块组成；即采用了这三种复位清 恒流驱动器都在本发明的保护范围之内。 上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳 对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技 术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应 明的权利要求范围当中。 涵盖在本发
说 明 书
2024年10月19日发(作者：望梦玉)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.5
(22)申请日 2012.06.27
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(51)
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(54)发明名称
实现LED恒流驱动器灰度等级可
控的方法及恒流驱动器
(57)摘要
本发明公开了一种实现LED恒流
驱动器灰度等级可控的方法，本方法的特
征在于根据所需要的灰度等级，控制数据
缓存器所能存储数据的位数，当需要m位
灰度等级时（m 存储数据，通过复位清零使其余的（n-m） 个数据存储器存储的数据为零，从而得到 所要灰度等级的数据类型，所有的n个数 据缓存器将数据并行传输至计数比较模 块，生成为相应的占空比信号驱动输出， 本发明克服了现有技术存在的缺陷，使 LED驱动器适用于1到16位灰度等级的任 意显示而不需要将移位寄存器填满，使芯 片可以充分的利用时钟频率，所以降低了 对芯片时钟频率的要求，可使驱动器芯片 级联工作能力更强；另外，本发明还公开 了能够实现灰度等级可控的LED恒流驱动 器。 法律状态 法律状态公告日 法律状态信息 专利权的转移IPC(主分类):G09G 3/32专利号:ZL2登 记生效日:20230822变更事项:专 利权人变更前权利人:重庆邮电大 2023-09-08 学变更后权利人:禹德芯电子科技 (上海)有限公司变更事项:地址变 更前权利人:400065 重庆市南岸 区黄桷垭崇文路2号变更后权利 人:202150 上海市崇明区堡镇财 贸村1309号3幢214室 法律状态 专利申请权、专利权 的转移 权 利 要 求 说 明 书 技术领域 本发明涉及一种实现LED恒流驱动器灰度等级可控的方法， 这种设计具体来说是基于移 位寄存器、D触发器、计数器以及比较器 能。 来实现LED驱动功能，同时具备灰度等级可控的功 背景技术 LED显示屏幕是LED领域的重要组成部分，全彩LED显示 展态势，全彩色高亮度LED大屏幕显示 育场、商业广告和邮 屏诞生以来，一直保持高速发 屏已广泛应用于金融、证券、交通、机场、铁路、体 电等各个领域。LED显示屏最大特点是其制造不受面积限制，可达几十 甚至几百平方米以上，广泛应用于室内和室外的各种适用场合显示文字、图 视频图像等各种信息，具有较强的广告渲染力和震撼力， LED显示屏主要是由发光二极管（LED）及其 专用驱动芯片中，为了实现 这样做 形、图像、动画、 市场前景广阔。 驱动芯片组成的显示单元拼接而成。在LED 显示数据的级联和传输，其内部都包含了锁存器、移位寄存器等， 可以在简化系统复杂程度的同时，有利于设计出面积更大、像素点更多、颜色更丰 富 的LED显示屏。专用的驱动芯片一般为恒流输出的移位寄存器，目 恒流器件设计，主要原因是16路输出驱动芯片 使用时每次可以串联得更多 驱动板 前市面上普遍采用16通道 提升了输出引脚个数，减少了芯片数量。串联 （通过级联能有效的减少输出端口的引脚数量），便于LED显示屏 （PCB）布线，特别是对于点间距较小的PCB更是有利，降低了LED显示系统的 成本。 驱动芯片性能的好坏直接LED显示屏的显示质量，而 响其市场竞争力。目前，LED显 州仪 一款驱动芯片兼容性的好坏直接影 示屏专用驱动芯片生产厂家主要有TOSHIBA（东芝）、TI（德 器）、SONY（索尼）、MBI（聚积科技）、SITI（点晶科技）等。 下面利用市面上比较通用的台湾聚积科技公司产的MBI5026（或者东芝公司的 TB62726） 为例介绍一下LED显示驱动芯片的工作原理，其内部结构图 16个D触发器组成的16位移位寄存器， CLK串行输 如图1所示。其本质上是一个由 其数据是串行输入并行输出，其中的控制信号如下： 入时钟信号：给移位寄存器提供移位脉冲，每一个时钟脉冲信号上升沿将引 起数据移入和移出一位，数据输入端口接收到的数据必须与时钟信号协调才 在整个驱动模块中时钟信号是频率最高的信号，时钟信 少，在任何情况下，当时钟信号有 能正常传送数据。 号频率的高低直接影响移位数据的多 异常时，会使整板显示杂乱无章。由于芯片的最大工作频 率是有限制的，而且级联使用时会降低其可用的最大工作频率，所以 大小与刷新率的衡量指标； 时钟频率是数据传送量 SDI串行数据信号：提供显示图象所需要的数据，必须与时钟信号 屏正常显示； EN使能信协调工作才能使LED 号：整屏亮度控制信号，也用于显示屏消隐，当EN位低电平时OUT0-OUT15输 出锁存器锁存的数据，当EN为高电平时OUT0-OUT15关闭（均为高电 空比就可以控制亮度的变化，并且通过调节EN 重，是形成高灰度等级控制 平）。调整EN信号的占 使能信号的占空比来体现对应数据信号的权 的一种控制方式； LE锁存信号：将移位寄存器内的数据送到锁存 LED进行显示。LE为高电平时， 信号也须要与 器，EN信号控制被锁存数据的输出点亮 16个锁存器中的串行数据将会被并行的传入到锁存器。锁存 时钟信号与使能信号协调才能显示出完整的图象； 数据信号 SDI根据SCLK进行移位并寄存，当移位寄存器中的数据正好是需要显示的数据 时，LE置高电平让锁存器中的数据更新为移位寄存器中的数据，接下来LE 据，然后控制EN信号将16个锁存器的信号进行输出 位的数据没有权重，所以形成的灰 更高级的灰度 置低电平保持数 显示，此芯片不具备PWM功能，每次移 度等级有限，如果想要将数据得到类似权重的效果来得到 等级，就必须对EN进行控制来实现，通过EN信号与数据信号协同，生成不同 的脉宽信号对应数据相应的权重，这种方法的缺点是刷新率低，控制比较繁 由此便诞生了自带PWM功能的芯片，例如：MBI5042等。 其中存在的问题，如图2所示： 琐。 下面以MBI5042为例介绍一下 DIN数据协同SCLK进行移位寄存，当移位寄存器中的数据移位到 过控制LE信号将数据并行输出至数据缓存（由需要显示的数据时，通 16个16位移位寄存器组成），如此重复16次， 数据缓存器中得到的 就是我们需要输出的16位数据。通过控制LE信号，把数据缓存中的数 据传送给比较器，比较器将存储的数据与计数器产生的计数数据进行比较输 PWM波形输出，MBI5042是通过控制LE信号的脉冲 也就是不同脉宽的LE信号 出，生成对应的 宽度来实现一个信号对多种操作的控制， 对应不同的操作。 GCLK为16位计数器提供计数时钟，比较器通 的PWM输出。PWM的输过比较其存储的数据与计数器来进行数据 出方式有很多种，MBI5042中使用的是SPWM的方法。由于采用的计数 与比较，则控制器不需要控制EN的占空比来时实现数据的权重，而只需提 频率GCLK就可以自动生成所需要的PWM信号，大 综合以上因素可以得知，目前市面上可 个方面： 供一个固定的时钟 大降低了了控制难度。 应用的LED恒流驱动器存在的缺陷主要有以下几 1．不自带PWM功能的LED驱动器，数据信号本身不具有权重， 只能将数据信号本身转化为占空比信号来进行灰 率的限制，显示的灰度等级 如果不配合EN使用，则 度显示，此种模式受到芯片本身最高时钟频 相当有限，此种方案基本已经被淘汰； 2．当不自带PWM的 SDI与LED驱动器，使用使能EN信号表示数据权重时；此时需要数据信号 EN信号两个信号共同来完成灰度等级的显示，使控制信号必须严格对应，对电路 要求 精度高，并且控制繁琐； 3.自带PWM功能的LED 寄存器，驱动器，数据信号本身具有权重，但由于存储数据信号的是移位 且必须将16位的移位寄存器存满数据才能进行显示输出。无论需要多少位灰度等 级 的数据，都需要将16位的移位寄存器填满才能进行有效显示，但恰 所用的数据为无用的冗余数据，大大降低了数据 由于MBI5042中数 恰此时为填满移位寄存器 利用率，由此也导致时钟频率的利用率降低。 据缓存器实际是串进并出的移位寄存器，当我们使用16位灰度等级 （216级灰度）时我们充分利用了数据缓存器以及对应的SCLK。 对控制器的要求也越高，但是市面上一般 8位灰度 灰度等级越高，数据量越大， 的屏幕几乎用不到16位灰度等级。当使用者只需要 （28级灰度）时，应该只需要8位数据来实现对应的灰度等级。但是 由于数据缓存 器是串进并出的移位寄存器，数据是串行输入的，而且 所以我们必须将16位数据缓存器 0）。由于必 缓存器里面数据的权重是固定不变的， 填满才能进行输出（也就是把没有使用到的八位数据填充 须将16位缓存器填满，所以我们必须使用多的SCLK的上升沿将很多冗余的数据 输入到数据缓存。因此当需要低于16位灰度时，使用者依然需要将这个16 充满才能达到所要的结果，这就导致了需要用额外的时 由于需要多余的时钟来移位不需 些数据进行移 位移位寄存器填 钟频率来填充一些冗余的数据。 要的数据，这样不但使输入数据有大量冗余，而且将这 位的时钟频率与移16位时的时钟频率相同，时钟频率利用率也因此降低。由于 时钟频率的利用率低这样直接导致了有用数据传输量低，所以如果以相同的 行比较，就需要更多的时钟频率来完成这些数据的输入。 是有限的（一般情况下驱动器是级 制了此种驱动 有用数据量来进 由于芯片所能承受的最高时钟频率 联工作的，工作频率的高低影响可级联的长度），所以也限 器级联的长度，这样不仅增加了LED显示屏幕的成本而且降低了芯片的适用范 围。 发明内容 有鉴于此，本发明的目的是提供 现有技术存在一种实现LED恒流驱动器灰度等级可控的方法。克服了 的缺陷，使LED驱动器适用于1到16位灰度等级的任意显示而不需要将移位寄 存器填满，使芯片可以充分的利用时钟频率，所以降低了对芯片时钟频率的 器芯片级联工作能力更强；本发明的目的之二是提供了 流驱动 要求，可使驱动 一种能够实现灰度等级可控的LED恒 器。 本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的： 该种实现LED恒流驱动器灰度等级可控的方法，所述恒流驱动器的 器和状态缓存器控制进入n位的移位寄存器的数 控制器控制移位寄存器将其 一次数 数据传输是通过控制 据，当n位移位寄存器由n个数据填满后， 中寄存的n个数据并行传输进n位×n的数据缓存区，至此完成 据的传输，每个数据缓存器存储一位数据，本方法的特征在于：根据所需要的灰度 等 级，控制数据缓存器所能存储数据的位数，当需要m位灰度等级时 （m<n）,使m个数据缓存 器中存储数据，通过清零使其余的（n-m） 等级的数据类型，所个数据存储器存储的数据为零，从而得到所要灰度 有的n个数据缓存器将数据并行传输至计数比较模块，生成为相应的占 空比信号驱动输出。 作为一种清零方式，所述清零是 位端的D触发器作通过在缓存器外围增加选择复位模块，采用n个带有复 为组成数据缓存区的数据缓存器，通过x根地址线对应（Y0，Y1，…，Yn） 共n路输出端，其中2X=n，且Y0至Yn权重依次降低，通过 地址线的地址输入，经选择复位模块得到 输出与组成缓存器的 控制（A0、A1、…，Ax）共x路 相应的（Y0，Y1，…，Yn）共n路输出并将这n路 D触发器的复位端相连，D触发器的复位端采用低有效，当Y为零时， 将使该位对应的D触发器一直处于复位状态，对应的该触发器输出则一直 的高权重位保持正常，而不需要的低权重位一直保持复为零，从而使需要 位清零； 作为另一种清零方式，所述清零是在保持原有组成数 下，在缓存器外围增加选择复位模 入，经选择复 据缓存区的数据缓存器不变的情况 块，通过控制（A0、A1、…，Ax）共x路地址线的地址输 位模块得到相应的（Y0，Y1，…，Yn）共n路输出，其中2X=n，且 Y0至Yn权 重依次降低，将n路Y输出与n个数据缓存器的输出端以一 与门的输入，将与门的输出结果输入到计 缓存器输出相与后的 一配对的方式作为n/2个二输入 数比较模块，当Y值为零时将使该位与对应的数据 数据一直为零，对应到计数比较模块的数据则一直为零，从而使输入到 计数比较模块内的数据为选择清零操作后的数据； 作为 另一种清零方式，所述清零是采用n个带有复位端的D触发器作为组成数据缓存 区 的数据缓存器，将n位数据缓存器的n个D触发器复位端与复位信 与CLK协同工作的周期性变化的公共复位信号， 的频率调节为相应的值，使 清零， 号R相连，复位信号R是 需要的灰度等级位数为m时，将复位信号R 每隔m个移位CLK信号后产生一个R的低电平脉冲信号使缓存器 而在移位数据时R信号一直保持为高电平，以使缓存器按照所需要的时序与频率 进行 整体复位，当新数据从高权重位移入后可以保证低权重为之前清零操 作后的零数据，从而使 的数据。 输入到计数比较模块内的数据为选择清零操作后 本发明的目 进一步，所述n为16。 的之二是通过以下方案实现的： 该种恒流驱动器，其实现灰度等 1）通过在缓存器级可控的方法为以下三种方法中的一种： 外围增加选择复位模块，采用n个带有复位端的D触发器作为组成数据 缓存区的数据缓存器，通过x根地址线对应（Y0，Y1，…，Yn）共n路输 且Y0至Yn权重依次降低，通过控制 复位模块得到 出端，其中2X=n， （A0、A1、…，Ax）共x路地址线的地址输入，经选择 相应的（Y0，Y1，…，Yn）共n路输出并将这n路输出与组成缓存器的D触发 器的复位端相连，D触发器的复位端采用低有效，当Y为零时，将使该位 直处于复位状态，对应的该触发器输出则一直为零，从 需要的低权重位一直保持复位清零； 对应的D触发器一 而使需要的高权重位保持正常，而不 2）在保持原有组成数据缓存区的数据缓存器不变的情况下， 模块，通过控制（A0、A1、…，Ax）共 （Y0，Y1，…，Yn） 在缓存器外围增加选择复位 x路地址线的地址输入，经选择复位模块得到相应的 共n路输出，其中2X=n，且Y0至Yn权重依次降低，将n路Y输出 与n 个数据缓存器的输出端以一一配对的方式作为n/2个二输入与门的输 输入到计数比较模块，当Y值为零时将使该位 零，对应到计数比较模块的 零操作 入，将与门的输出结果 与对应的数据缓存器输出相与后的数据一直为 数据则一直为零，从而使输入到计数比较模块内的数据为选择清 后的数据； 3）采用n个带有复位端的D触发器作为组成数据缓 器的n个D触发器复位端与复位 公共复位信号， 存区的数据缓存器，将n位数据缓存 信号R相连，复位信号R是与CLK协同工作的周期性变化的 需要的灰度等级位数为m时，将复位信号R的频率调节为相应的值，使每隔 m个移位CLK信号后产生一个R的低电平脉冲信号使缓存器清零，而在移 直保持为高电平，以使缓存器按照所需要的时序与频率 移入后可以保证低权重为之前清零 选择清零操作 位数据时R信号一 进行整体复位，当新数据从高权重位 操作后的零数据，从而使输入到计数比较模块内的数据为 后的数据。 本发明的有益效果是： 1.本发明设 计的带有可控PWM的LED驱动器，可以根据需要，任意选择所需要的灰 度等级进行使用，其调节方便可靠，避免了现有结构对电路要求精度高，并 缺陷； 2.由于可以自动生成PWM 的移位数据即 且控制繁琐的 信号，所以精简了控制器的控制，控制器只需生成对应CLK 可； 3.由于可以控制PWM的位数，在使用低于16位灰度等级时 据填充进缓存器，大我们不需要将冗余的数 大增加了时钟频率的利用率； 4.由于可以任意选择灰度等级进 各种灰度等级要求的行使用，增大了驱动器适用范围，使其可以应用到 屏幕中； 5.由于可以充分的利用时钟频率，所以降低了对芯片 芯片级联工作能力更强。 时钟频率的要求，可使驱动器 本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且 在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显 以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优 要求书来实现和获得。 而易见的，或者可 点可以通过下面的说明书和权利 附图说明 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结 步的详细描述，其中： 图1合附图对本发明作进一 为MBI5026内部原原理图； 图2为MBI5042内部原理图； 图3为具有选择复位模块的LED驱动器原理图； 图4为选择复位模块内部原理图； 模块工作原理图； 式 图5为需要4位灰度时选择复位 图6为选择清零缓存器输出法的原理图； 具体实施方 图7为时序控制复位法的原理图。 以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理 仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。 解，优选实施例 在本发明中，首先对以下概念进行阐明： 二进制数据的权重（也称位权）：表示某一位二进制数在整个二进制数据中所占比 重的大小，比如5位的二进制数（a4a3a2a1a0）其中a4、a3、a2、a1、 重依次为：24、23、a0分别对应的权 22、21、20。 灰度的表述： 第一种方式，是灰度的等级也就是有多少种不同等级的灰度，比如常 见的256级灰度，1024级灰度等等；第二种方式，用带权重的二进制数来 样称作多少位灰度，比如256级灰度就是表述为8位灰 本发明所述的恒流驱动器 表示灰度，这 度，换算方式是28＝256。 的数据传输是通过控制器和状态缓存器控制进入n位的移位寄 存器的数据，当n位移位寄存器由n个数据填满后，控制器控制移位 个数据并行传输进n位×n的数据缓存区，至此 一位数据。本发明的实现 制数据 寄存器将其中寄存的n 完成一次数据的传输，每个数据缓存器存储 LED恒流驱动器灰度等级可控的方法是根据所需要的灰度等级，控 缓存器所能存储数据的位数，当需要m位灰度等级时（m<n）,使m个数据缓存 器中存 储数据，通过复位清零使其余的（n-m）个数据存储器存储的 级的数据类型，所有的n个数据缓存器将 比信号驱动输出。 数据为零，从而得到所要灰度等 数据并行传输至计数比较模块，生成为相应的占空 复位清零的方式包括选择复位D触发器法、选择清零缓存器输出法 法三种方法，其具体的实施方案如下： 和时序控制复位 一、选择复位D触发器法 如图3所示，在缓存器外围增加选择复 是有带有复位端的D触发 成）， 位模块，组成数据缓存区的16个缓存器都 器组成。通过四根地址线控制复位缓存器（由16个D触发器组 使需要的高权重位保持正常，而不需要的低权重位一直保持复位清零。 选择复位模块与缓存器之间的连接如图4所示，（A0、A1、A2、 应（Y0，Y1，…，Y15）共16路输出端，其中Y0到 下： Y0：接Vcc； A3）四路地址线对 Y15权重依次降低。具体连接说明如 Y1：由A0、A1、A2、A3接入一个四输入的与非门输出得 Y2：由A1、A2、A3接入一个三输入的与非门输出得到； 到； Y3：由A2接入一个与门的输出作为输入端1，A0和A1分别作为 3，将3个输入端接入一个三输入的与非门输出得到； 输入端2和输入端 Y4：由A0、A1接入一个二输入的与非门输出得到； Y5：由A1、A2接入一个二输入与门的输出作为输入端1，由A2、 入与门的输出作为输入端2，A0作为输入端3，将3个 输出得到； Y6：由A1、 A3接入一个二输 输入端接入一个三输入的与非门 A2接入一个二输入与门的输出作为输入端1，A0作为输入端2，将两个 输入端接入一个二输入的与非门输出得到； Y7：由A1、 A2、A3接入一个三输入与门的输出作为输入端1，A0作为输入端2,将 两个输入端接入一个二输入的与非门输出得到； Y8： 接A0; Y9：由A0、A2、A3接入一个三输入与非门的输出作为输入 将两个输入端接入一端1，A0作为输入端2， 个二输入的与门输出得到； Y10：由A0、A1接入一个二输 入与门的输出作为输 Y11： 入与门的输出作为输入端1，由A0、A2接入一个二输 入端2，将两个输入端接入一个二输入的与非门输出得到； 由A0、A1接入一个二输入与门的输出作为输入端1，由A0、A2、A3接入一个 三输入与门的输出作为输入端2，将两个输入端接入一个二输入的与非门输 Y12：由A0、A1接入一个二输入与门的输出得到； 出得到； Y13：由A1、A2、A3接入一个三输入与门的输出作为输入端1， 一个三输入与门的输出作为输入端2，将两个输 Y14：由A0、A1、 由A0、A1、A2接入 入端接入一个二输入的与非门输出得到； A2接入一个三输入与门的输出得到； A3接入一个四输入与门的输出得到。 Y15：由A0、A1、A2、 通过控制（A0、A1、A2、 这16路输出 A3）四路地址线的地址输入，得到相应的16路输出并将 与组成缓存器的D触发器的复位端相连，对应的真值表如下： 表1选择复位模块对应的真值表 由上表可以看出，当输 于Y0到Y15入表中的一个四位地址时将对应一组Y0到Y15的输出。由 分别接到了缓存器的16个D触发器复位端（其复位端是低有效），所以表 中Y为零的将使该位对应的D触发器一直处于复位状态，对应的该触发器 零。 为了更好的说明选择复位模块的 就是16级灰度）， 输出则一直为 工作原理，做如下举例说明：假设需要4位灰度（也 那么我们需要缓存器工作的有效位数为4位，其他位为零。可知需要 的选择 控制模块输出为高权重四位为1，其余低权重的12位为0，由（表1）可以看出 对应4位灰度的地址为0011。 如图5所示，四位地址 0011对应的Y值为（1111），由于Y与缓存 器16个D触发器复位端相连，则此时缓存器内对应输出则为前四位 出，而其余12位低权重位输出恒为零。如图5 的脉冲宽度让数据移动四位时将数 （1000）。然 其余恒 高权重位保持正常输 所示当此时输入数据为1011时，控制LE 据送到比较器，此时到达比较器内的数据则为 后接着输入接下来的数据，由于缓存器此时只有前四位有效， 为零，则输出的数据每次都是前四位为所需要数据后十二位为零。这样的数据进 入到比较进行过比较输出，由于所有数据后12位都恒为零，此时的数据则 灰度等级。 二、选择清零缓存器输出相当于有四位 法 该方式是在保持原有组成数据缓存区的数据缓存器不变的情 择复位模块，通过控制（A0、A1、…， 相应的（Y0， 况下，在缓存器外围增加选 Ax）共x路地址线的地址输入，经选择复位模块得到 Y1，…，Yn）共n路输出，其中2X=n，且Y0至Yn权重依次降低， 将n路Y输 出与n个数据缓存器的输出端以一一配对的方式作为n/2个二 出结果输入到计数比较模块，当Y值为 一直为零，对应到计 输入与门的输入，将与门的输 零时将使该位与对应的数据缓存器输出相与后的数据 数比较模块的数据则一直为零，从而使输入到计数比较模块内的数据为 选择清零操作后的数据。 具体实现方式如图6所示，将与 应的缓存器16路输 值为零 方法一中相同的选择清零模块的16路输出端和对 出端用接到与门的输入端，将与门的输出结果输入到比较器内。当Y 时将使该位与对应的缓存器输出相与后的数据一直为零，对应到比较器的数据则 一直为零，输入到比较器内的数据为选择清零操作后的数据，此时可以得到 似的结果同样达到灰度等级选择的目的。 与方法一类 三、时序控制复位法 此种方法是对组成缓存器的所有D触发 位，复位之后的缓存器内部器使用同一个复位控制信号对其进行整体复 数据全部为零，如图7所示，采用n个带有复位端的D触发器 作为组 成数据缓存区的数据缓存器，将16位数据缓存器的n个D触发器复位端与复位信 号R 相连，复位信号R是与CLK协同工作的周期性变化的公共复位信号， m时，将复位信号R的频率调节为相应的值， 平脉冲信号使缓存器清零， 要的时 需要的灰度等级位数为 使每隔m个移位CLK信号后产生一个R的低电 而在移位数据时R信号一直保持为高电平，以使缓存器按照所需 序与频率进行整体复位，当新数据从高权重位移入后可以保证低权重为之前清零操 作 后的零数据，从而使输入到计数比较模块内的数据为选择清零操作后 由于缓存器其实是一个移位寄存器，所以当新数据从 重为之前清零操作后的零数据，每次移入 的数据。 高权重位移入后可以保证低权 数据之前先将缓存器清零，当该数据输出给比 较器之后复位信号R出现低电平将整个缓存器中的所有数据清零，然后再 据的移入。当需要某灰度等级位数时，就将复位信号R 器按照所需要的时序与频率进行整体复位。 进行下一次数 的频率调节为相应的值以使缓存 如需要4位灰度等级时，则需要将每隔4个移位CLK信号后 冲信号使缓存器清零，在移位数据时R信号一产生一个R的低电平脉 直为高电平。 本发明可应用在具有自带PWM的LED驱动芯 的功能，提高该类芯片的时钟利用 芯片的适用范围。 片中，使其具有选择使用灰度等级位数 率，简化LED控制器的控制输出，并且增加LED驱动 需要强调的是，上述实施例中n选择为16，实际上，n是可以根据 只要满足n、m、x这三者之间的关系，根据上述方法 明的发明目的。 需要进行选择的， 的思想进行设置，就可以实现本发 根据所述，本发明的另一个发明目的，即能够实现灰度等级可控的LED恒流驱动 器 的主要特征在于其选择复位清零的方式为选择复位D触发器法、选 和时序控制复位法中的一种，从而采取了不同的 零方式中的任何一种方式的LED 最后说明的是，以 实施例 择清零缓存器输出法 清零模块组成；即采用了这三种复位清 恒流驱动器都在本发明的保护范围之内。 上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳 对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技 术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应 明的权利要求范围当中。 涵盖在本发
说 明 书