Time-Multiplexed PWM LED Driver With Grayscale Enhancement Techniques for Signage Display

灰度 占空比 脉冲宽度调制 计算机科学 电子工程 亮度 炸薯条 电压 工程类 电气工程 人工智能 像素 电信 物理 光学
作者
Ji-Hwan Kim,Jang Kyo Kim,Ju-Sung Kim,Sang-Gug Lee
出处
期刊:IEEE Transactions on Industrial Electronics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:69 (6): 6410-6419 被引量:1
标识
DOI:10.1109/tie.2021.3095818
摘要

In this article, a pulsewidth modulation (PWM) LED driver is proposed to overcome the challenges of time-multiplexed driving and to enhance the quality of displays sufficient for signage applications. First, adaptive duty cycle restoration (ADCR) compensates for the brightness degradation in low grayscale, where a simple analog timer circuit measures the limited charging time and compensates its effect to ensure the desired emission time. Second, amplitude-segmented PWM (ASPWM) improves the grayscale resolution without increasing the grayscale clock frequency; thus, the electromagnetic interference performance is not sacrificed. The proposed LED driver is fabricated in a 0.18-μm Bipolar-CMOS-DMOS (BCD) process. The measurement results show that the driver Integrated Circuit (IC) achieves a duty cycle restoration factor (DCRF) greater than 0.95 out of ten samples, whereas the DCRF is limited to 0.67 on average when the ADCR scheme is disabled. Resolution enhancement with the proposed ASPWM is verified, achieving 16-b grayscale resolution. The prototype driver IC occupies 3.56 × 3.00 mm of chip area, operated from a 4.5 V supply voltage.
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