调光控制方法与相关的背光控制器的制造方法
调光控制方法与相关的背光控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明大致涉及调光控制方法与相关的背光控制器，尤其涉及可以避免闪烁的调光控制方法与背光控制器。
【背景技术】
[0002]良好的发光效率、精简的元件体积、以及长久的元件寿命，使得发光二极管(LED)广受照明或背光业界所采用。举例来说，计算机或电视屏幕中的背光模块，大多数已经从传统的冷阴极管(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)模块，转换成LED模块。
[0003]一般的LED模块，作为背光模块时，其控制电路大致上都含有两个区块。一个是电源转换器，其可能一开关式电源供应器，用以提供LED所需要的驱动电压；另一个是定电流控制器，控制流经LED模块的电流大小。
[0004]LED模块往往需要有调整屏幕亮度的功能，因此，控制电路就有调光的需求。一般业界有两种调光方式:PWM调光(PWM dimming)、以及模拟调光(analog dimming)。PWM调光也有被称为数字调光。PWM调光采用一数字信号决定了 LED模块处于发光时间对整个循环时间的比例，也就是工作周期(duty cycle);且在发光时间时，LED模块的发光亮度为一固定值；发光时间外的不发光时间，LED模块大致不发光。相对的,米用模拟调光(也有称作电阻式调光)的LED模块，其发光是持续不间断的，但是其亮度则是由一模拟信号所控制。
[0005]电源转换器往往具备有一封闭回路，来稳定LED模块的驱动电压。这个封闭回路有一定的频宽与一定反应时间。如果PWM调光下的发光时间短于电源转换器的反应时间，那电源转换器在反应来不及的状况下，很有可能无法适时地提供足够的电能，来维持LED模块所需的驱动电压，因而造成人眼可以感受到且不受欢迎的闪烁(flickering)问题发生。
【发明内容】
[0006]本发明的一实施例提供一种调光控制方法，包含有:提供一调光状态信号，其为一第一逻辑值时，表不至少一发光兀件应该要被驱动发光，其为一第二逻辑值时，表不该发光元件应不发光；当该调光状态信号为该第一逻辑值时，提供一封闭回路，并使一电源转换器对该等发光元件供电，以提供该发光元件发光所需的电能，并使该封闭回路的一信号大约为一预设值；以及，当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，且该调光状态信号位于该第一逻辑值的一发光时间不超过一预设的最短供电时间时，持续使该电源转换器对该发光元件供电，以使该电源转换器的一供电时间不短于该最短供电时间。
[0007]本发明的一实施例提供一种背光控制器，包含有一电流控制单元以及一转换器控制单元。该电流控制单元依据一 PWM调光信号来产生一调光状态信号，并控制至少一发光元件的一驱动电流。该调光状态信号为一第一逻辑值时，表示该驱动电流应不为O ;该调光状态信号为一第二逻辑值时，表示该驱动电流应为O。该转换器控制单元可控制一电源转换器，使其对该发光元件供电。当该调光状态信号为该第一逻辑值时，该转换器控制单元提供一封闭回路，并使该电源转换器对该等发光元件供电，以提供该发光元件发光所需的电能。当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，且该调光状态信号位于该第一逻辑值的一发光时间不超过一预设的最短供电时间时，该转换器控制单元持续使该电源转换器对该发光元件供电，以使该电源转换器的一供电时间不短于该最短供电时间。
【附图说明】
[0008]图1显不一传统的背光模块(backlight module) 10,其中举例有四个LED模块LED1 ?LED4。
[0009]图2A为图1中的一些信号波形图。
[0010]图2B显示当发光时间TDIM_QN很短时，图1中的一些信号波形图。
[0011]图3显示依据本发明所实施的一背光模块100。
[0012]图4显示图3中的背光控制器104。
[0013]图5A显示了当发光时间TDIM_W比最短供电时间Tmimn短时，图4中的一些信号波形图。
[0014]图5B显示了当发光时间TDIM_QN比最短供电时间TMIN_QN长时，图4中的一些信号波形图。
[0015]图6显示用来产生供电信号Spqwek、保持信号SmD、选择信号Ssa的方法流程图800。
[0016]图7显不用来产生供电信号SP_、保持信号SmD、选择信号Ssa的另一方法流程图900。
[0017]【符号说明】
[0018]10背光模块
[0019]12升压器
[0020]14背光控制器
[0021]16电流控制单元
[0022]18转换器控制单元
[0023]23补偿电容
[0024]28功率开关
[0025]100背光模块
[0026]101、103分压电阻
[0027]104背光控制器
[0028]106电流控制单元
[0029]108转换器控制单元
[0030]122最小选择器
[0031]130运算放大器
[0032]132多工器
[0033]140脉冲宽度调制器
[0034]142运算跨导放大器
[0035]160状态控制单元
[0036]800方法流程图
[0037]802、804、806、808、810、812、814、816、818、820 步骤
[0038]900方法流程图
[0039]902、904步骤
[0040]CD1?CD4电流控制器
[0041]CS1-CS4弓丨脚
[0042]COM引脚
[0043]D延迟单元
[0044]DIM引脚
[0045]DIM1?DM4调光信号
[0046]DIMon调光状态信号
[0047]DIMpwmPWM 调光信号
[0048]DRV引脚
[0049]FB1-FB4引脚
[0050]GAT1 ?GAT4引脚
[0051]Iled1-1led4驱动电流
[0052]LED1 ?LED4LED 模块
[0053]OVP引脚
[0054]R记录
[0055]RS1检测电阻
[0056]Sdev控制信号
[0057]Shold保持信号
[0058]Spowee供电信号
[0059]Ssel选择信号
[0060]t0时间点
[0061]TDIM_0FF不发光时间
[0062]Tdim,发光时间
[0063]Tloop回路时间
[0064]TMIN_QN最短供电时间
[0065]TPOffEE_ON供电时间
[0066]Tpump强制供电时间
[0067]Tstaetup起始时间
[0068]Vcom补偿电压
[0069]VFBmin最小反馈电压
[0070]Vin输入电压
[0071]Vout驱动电压
[0072]Vset预设的电压
【具体实施方式】
[0073]在本说明书中，有一些相同的符号，其表示具有相同或是类似的结构、功能、原理的元件，且为本领域技术人员可以依据本说明书的教导而推知。为说明书的简洁度考虑，相同的符号的元件将不再重述。
[0074]为了解决PWM调光下的发光时间过短而造成的闪烁问题，因此，在本发明的一实施例中，提供了一最短供电时间。就算发光时间比起最短供电时间来的短，电源转换器至少持续供电有最短供电时间后，才停止供电。在一实施例中，在LED模块的发光时间结束后，电源转换器将用来调节(regulate)驱动电压的封闭回路打断，持续供电，直到最短供电时间结束。
[0075]如此，尽管PWM调光下的发光时间非常的短，电源转换器还是会供给过额的电能给予LED模块，确保LED模块在之后的发光时间，有足够的驱动电压，可以正确地发光。
[0076]没有封闭回路下的持续供电，可能会造成驱动电压过高的事件发生。在本发明的一实施例中，一旦过高电压事件发生，电源转换器就停止供电，但PWM调光依然可以进行而不受影响。
[0077]在本发明的一实施例中，电源转换器不一定持续供电直到最短供电时间结束。一旦在发光时间中，LED模块的驱动电压可能有偏低的情形，那电源转换器就持续供电直到最短供电时间结束。相反的，如果在发光时间中，LED模块的驱动电压可能已经足够了，那电源转换器的供电就随着发光时间结束而中止。 [0078]图1显不一传统的背光模块(backlight module) 10,其中举例有四个LED模块LED1NLEDp升压器(booster) 12作为一电源转换器的例子,将输入电压Vin转换成驱动电压Vott，用来供电驱动LED模块LED1?LED4。四个电流控制器CD1?CD4分别控制流经LED模块LED1?LED4的驱动电流ILED1?ILED4。
[0079]背光控制器14中有转换器控制单元18以及电流控制单元16。转换器控制单元18控制了升压器12，电流控制单元16掌控电流控制器OT1?ra4。依据PWM调光信号DIMpwm,转换器控制单元18决定升压器12是否供电，且电流控制单元16决定驱动电流ILED1?ILED4的值。以LED模块LED1为例，当背光控制器14要使其发光时，驱动电流ILED1为一定值；当背光控制器14要使其不发光时，驱动电流ILED1大约为O。电流控制单元16将引脚FB1?FB4其中的最小值所对应的一最小反馈电压VFBmin，送给转换器控制单元18。
[0080]图2A为图1中的一些信号波形图，由上而下，包含有PWM调光信号DMpwm、最小反馈电压VFBmin、补偿电容23上的补偿电压νωΜ、以及控制升压器12中的功率开关(powerswitch) 28的控制信号SDKV。当PWM调光信号DMpwm为逻辑上的I时，为发光时间TDIM_QN，LED模块LED1?LED4发光；相反的，当PWM调光信号DMpwm为逻辑上的O时，为不发光时间Tdimff, LED模块LED1?LED4不发光。在此说明书中，发光时间Tdim,指的是至少应有一个LED模块被驱动发光的时间，而不发光时间Tdimff指的是没有任何一个LED模块被驱动发光的时间。
[0081]如同图2A所示，在不发光时间Tdimff中，控制信号Sdkv固定为逻辑上的0，使功率开关28关闭，所以升压器12不对LED模块LED1?LED4供电。在不发光时间Tddmw中，因为驱动电流ILED1?ILED4都大约为0，所以最小反馈电压VFBmin将大约等于驱动电压VTOT。在不发光时间Tdimff中，补偿电压Vot大约维持不变。
[0082]如同图2A所示，在发光时间TDIM_W中，控制信号Sdkv周期性的提供脉冲，用以开关功率开关28，使升压器12对LED模块LED1?LED4供电。因为至少有一个LED模块发光，所以在发光时间Tdim,中，最小反馈电压VFBmin会下降。举例来说，在发光时间Tdim,中，反馈电压VFBmin与0.4V的差异用来调整补偿电压Vot，其决定当下控制信号Sdkv的脉冲宽度。如此，反馈电压VFBmin、补偿电压Vot、控制信号Sdkv、驱动电压Votit便提供了一个封闭回路(close loop)。在图2A中，升压器12依据此封闭回路，调制控制信号Sdkv中的脉冲宽度，以使最小反馈电压VFBmin大约维持在0.4V。
[0083]图2B显示当发光时间Tdim,很短时，图1中的一些信号波形图。如同图2B所示的，一旦发光时间Tdim,很短时,补偿电压Vcom还来不急回到其应有的稳态电压(steady statevoltage)，发光时间TDIM_W就结束了。因此，补偿电压VOT_在发光时间TDIM_W结束时，就会跟发光时间Tdim,开始前有所差异。如同图2B的左半部所示的，经历了一次发光时间Tdim,后，补偿电压Vot下降了一些些。这样的差异将会随着PWM调光信号DIMpwm的调光调光周期(dimming cycle)的数目增加而累积。如果补偿电压Vot持续的下降，意味着升压器12所供应的电能，将可能会不足以驱动LED模块LED1?LED4,使其在发光时间TDIM_W无法发光。如同图2B的右半部所示，最小反馈电压VFBmin明显低于0.4V，意味着可能有LED模块该亮而不亮。
[0084]图3显不依据本发明所实施的一背光模块100。在一实施例中，背光控制器104是一集成电路，具有引脚DRV、COM、DIM、FB1?FB4、CS1?CS4、GAT1?GAT4以及0VP，连接到升压器12、补偿电容23、LED模块LED1?LED4、电流控制器CD1?^4、以及分压电阻101与103。
[0085]图4显示图3中的背光控制器104，其具有转换器控制单元108以及电流控制单元
106。
[0086]如同图4所示，电流控制单元106中有数个延迟单元D，用来将PWM调光信号DMpwm延迟，而产生调光信号DM2?DM4。调光信号DM1?DM4则分别控制驱动电路CC1?CC4。驱动电路CC1?CC4的内部电路大致相同。以下将举例说明驱动电路CC1，而驱动电路CC2?CC4可类推得知，不再累述。驱动电路CC1具有运算放大器130以及多工器(multiplexer) 132。运算放大器130与图3中的电流控制器CD1 —起，可以控制驱动电流ILED1值。当调光信号DIM1为逻辑上的I时，驱动电流ILED1与检测电阻RS1的乘积大约等于一预设的电压Vset，所以LED模块LED1发光；当调光信号DM1为逻辑上的O时，驱动电流ILED1等于0，LED模块LED1不发光。简单地说，调光信号DIM1决定了 LED模块LED1是否被驱动，以固定的亮度发光。
[0087]一个有四个输入端的或门，依据调光信号DM1?DM4,来产生调光状态信号DMQN。换句话说，LED模块LED1?LED4中任何一个应该被驱动而发光的话，调光状态信号DIMw会是逻辑上的I ;如果LED模块LED1?LED4都不被驱动发光，那调光状态信号DMm会是逻辑上的O。
[0088]最小选择器122依据引脚FB1?FB4上的电压中的最小值，产生最小反馈电压VFBmino从某方面来看，最小反馈电压VFBmin代表了引脚FB1?FB4上的电压中的其中之一。引脚FB1上的电压，举例来说，也就是LED模块LED1的一端电压。
[0089]转换器控制单元108中，当供电信号SP_为逻辑上的I时，脉冲宽度调制器140就依据补偿电压Vot来周期性的产生脉冲，在引脚DRV上提供控制信号Sdkv，升压器12将对LED模块LED1?LED4供电；当供电信号Stowek为逻辑上的O时，引脚DRV将会被箝制于0V，所以升压器12将停止供电。简单地说，供电信号Stowek可表示升压器12是否对LED模块LED1?LED4供电。
[0090]转换器控制单元108另具有一运算跨导放大器(operat1nal trans conductanceamplifier, OTA) 142。在运算跨导放大器142与引脚COM之间有一个开关，受控于保持信号SmD。保持信号SmD为逻辑上的O时，运算跨导放大器142可以对补偿电容23充放电，改变补偿电压VOT。当保持信号SmD为逻辑上的I时，运算跨导放大器142与补偿电容23之间为开路，补偿电容23不被充放电，所以补偿电压Vot大致维持不变。
[0091]多工器132依据选择信号Ssa来决定提供最小反馈电压VFBmin或是0.2V给予运算跨导放大器142的一输入端。
[0092]当选择信号Ssa、保持信号SmD、供电信号Stowek分别为0、0、1时，连接反馈电压VFBmin、补偿电压Vcmm、控制信号Sdkv、驱动电压Votjt的信号路径便构成了一个封闭回路(closeloop)，而转换器控制单元108使升压器12对LED模块LED1?LED4供电，目标是让封闭回路中的最小反馈电压VFBmin大约等于0.4V。此封闭回路，可以被为I的选择信号Ssa、为O的保持信号SmD、或为O的供电信号Spwek所打断，成为开路回路(open loop)。
[0093]状态控制单元160依据调光状态信号DIMm,来决定选择信号Ssa、保持信号SmD、供电信号Spwek的逻辑值。从某一方面来说，状态控制单元160也决定了是否提供该封闭回路。
[0094]图5A显示了当发光时间TDIM_W比最短供电时间Tmimn短时，图4中的一些信号波形图。由上到下，图5A中的波形依序表示PWM调光信号DMpwm、调光信号DM1?DM4、调光状态信号DIMm、供电信号Spwek、保持信号SmD、选择信号SSEIj、以及控制信号SDKV。
[0095]请一同参照图4与图5A。调光信号DM1?DM4大约等同PWM调光信号DMpwm,但是有不同的时间延迟。调光状态信号DMw为一或门或门对调光信号DM1?DM4的运算结果，如同图5A所不。发光时间TDIM_QN表不调光状态信号DIMqn为逻辑上I的时间。如同先前所述的，在发光时间TDIM_W内，至少有一个LED模块应该被驱动而发光。相反的,不发光时间TDIM-oFF 表不调光状态信号DIMm为逻辑上O (也就是没有任何一个LED模块被驱动发光)的时间。PWM调光信号DIMpwm大致决定了调光状态信号DIMw的波形。
[0096]如同图5A所示，一开始PWM调光信号DMpwm、调光信号DM1?DM4、调光状态信号DIMw、供电信号Stowek、选择信号Ssa、控制信号Sdkv都是0，只有保持信号SmD为I。此时，没有任何一个LED模块被驱动发光，补偿电压Vot大致维持不变，升压器12不供电给LED模块 LED1 ?LED4。
[0097]在时间点tQ，PWM调光信号DMpwm由O转态成I时，调光状态信号DMw也跟着由O转态成1，宣告发光时间TDIM_W的开始。如同图5A所示，状态控制单元160内部预设有从发光时间Tdim,开始后的一段时间为起始时间Tstaktup、从发光时间Tdim,开始后的另一段时间为最短供电时间TMIN_W。最短供电时间Tmimn比起始时间Tstaktup长。
[0098]在起始时间Tstaktup中，供电信号Stowek、保持信号Smill、选择信号Ssa分别为1、1、0。这意味着补偿电压Vot大致维持不变，而升压器12依据补偿电压Vot所决定的控制信号Sdkv而供电给LED模块LED1?LED4,且用来调控(regulate)最小反馈电压VFBmin的封闭回路没有形成(或被提供)。引入起始时间Tstaktup有一个特别的好处:减少发光时间Tdim, —开始最小反馈电压VFBmin不稳定所造成的影响。当发光时间TDIM_W—开始时,最小反馈电压VFBmin会从一个很高的值而突然下降(如同图2A与图2B举例所示)。此时，先把补偿电压Vcom保持住，可以避免最小反馈电压VFBmin下降过程中的错误信息对补偿电压Vot造成错误的影响。
[0099]图5A中，起始时间Tstaktup结束后到发光时间Tdim,结束的时间称为回路时间IYot。在回路时间Tuxjp中，供电信号Spwek、保持信号SmD、选择信号Ssa分别为1、0、0。因此，连接反馈电压VFBmin、补偿电压Vaip控制信号Sdkv、驱动电压Vmjt的信号路径便构成了一个封闭回路，转换器控制单元108使升压器12对LED模块LED1?LED4供电，目标是让封闭回路中的最小反馈电压VFBmin大约等于0.4V。
[0100]在图5A中，发光时间Tdim,结束后到最短供电时间1?_结束之间的时间，称为强制供电时间TPUMP。在强制供电时间Tpump中,供电信号Sotek、保持信号SmD、选择信号Sse1j分别为1、0、1。由于选择信号Ssa使得图4中的多工器132提供0.2V给运算跨导放大器142，所以先前在回路时间Tuxff中所形成的封闭回路被打断了。此时，因为保持信号SmD为0，且跨导放大器142的两输入端有固定的电压差(=0.4V-0.2V)，所以跨导放大器142将以一定电流对补偿电容23充电，补偿电压Vot会被推升。请注意，在强制供电时间Tpump内，尽管没有任何一个LED模块发光，升压器12依然会依据被拉升的补偿电压νωΜ，来对LED模块LED1?LED4供电。
[0101]在图5Α中，最短供电时间Tmin,结束后，供电信号Smek、保持信号SmD、选择信号Ssel分别变成为0、1、0，回到发光时间Tdim,开始前的状态。供电信号S_为I的时间定义为供电时间Tp_,。如同图5Α所示，当发光时间TDIM_W比最短供电时间Tmin,短时，供电时间TP_-W大约等于最短供电时间Tmin,。
[0102]图5B显示了当发光时间TDIM_QN比最短供电时间TMIN_QN长时，图4中的一些信号波形图。图5B与图5A相同之处，可以类推而得知，不再累述。与图5A不同的，在图5B中的发光时间Tdimn比最短供电时间Tmin,长。因此，图5B并没有图5A中的强制供电时间Tpump(其开始于发光时间Tdim,的结束而终止于最短供电时间Tmin,的结束)。在图5B中，供电时间
TpoWEE-ON 大约等于发光时间 Tdim-ONo
[0103]图6显不用来产生供电信号Spqwek、保持信号SmD、选择信号Ssa的方法流程图800,可以适用于图4中的状态控制单元160。
[0104]在步骤802中，调光状态信号DIMqn为O时，就一直维持供电信号SP_为O以及保持信号SmD为1，以使升压器12不供电且保持住补偿电压VOT。当状态信号DMm变成I时，进入步骤804与806。
[0105]步骤804使供电信号SP_与保持信号S_都为1，使供电时间TP__QN开始，且保持住补偿电压VOT。而步骤806维持住当下的供电信号Spwek、保持信号Smill、选择信号Ssa的逻辑值，使三者在起始时间Tstaktup内都不会改变。
[0106]步骤808接续步骤806，检查供电时间Tpqwek,是否比最短供电时间TMIN_0N长。如果供电时间TPQWEK_QN还没有超过供电时间TMIN_QN，步骤810接着检查调光状态信号DMw是否为I。当供电时间TPWEK_W没有超过供电时间TMIN_W，且调光状态信号DMw为I时，表示当下应位于回路时间Tuxjp内，所以步骤812接续步骤810，将供电信号Stowek、保持信号SmD、选择信号Ssa分别设为1、0、0。如果供电时间Tpwemn没有超过供电时间TMIMN，且调光状态信号DIMw却变为0，表示当下应位于强制供电时间Tpump内，所以步骤814接续步骤810，将供电信号Skjwek、保持信号SmD、选择信号Ssa分别设为1、0、1。当步骤812或814完成后，步骤808接续着检查供电时间TrowEK,是否比最短供电时间Tmin,长。
[0107]—旦供电时间Tpqwek,比最短供电时间TMIN_0N长，步骤818接续步骤808，检查调光状态信号DMw是否为I。此时,调光状态信号DMcjn如果依然为I,表示目前依然是位于回路时间Tuxjp内，所以步骤816接续，跟步骤812 —样地，将供电信号Sro■、保持信号SmD、选择信号Ssa分别设为1、0、0。当供电时间TrowEK,超过最短供电时间TMIN_W后，只要调光状态信号DIMqn为O的话，就表示可以回到发光时间TDIM_QN开始前的状态，所以步骤820使供电信号Stowek为O以及保持信号SmD为1，并进入步骤802。
[0108]从图6的教导可知，起始时间Tstaktup内的动作是由步骤804与806所设定达成。强制供电时间Tpump内的动作是由步骤814所设定达成。而回路时间Tuxff内的动作是由步骤812与816所设定达成。
[0109]从图5A与图5B的结果也可以得知，图3中的背光控制器104，其供电时间Tpqwek,至少是最短供电时间Tmin,。如果发光时间TDIM_W太短，那除了回路时间Tuxff与起始时间Tstaetup之外，背光控制器104将会自行加入强制供电时间T.，使得供电时间TP_,等于最短供电时间Tmin,,如同图5Α所不。一旦发光时间Tdim,够长,使得供电时间Tmek,超过了最短供电时间TMIN_W的话，强制供电时间Tpihp就会消失而不存在，如同图5B所示。
[0110]强制供电时间Tpihp的存在，可以避免发光时间TDIM_W太短所造成的闪烁问题。强制供电时间Tpump会迫使升压器12在没有最小反馈电压VFBmin的反馈信息条件下，盲目地额外供电。而这些额外供应的电能将会累积在升压器12的输出端，确保之后的发光时间TDIM_QN内，LED模块LED1?LED4有足够的电能发光。
[0111]盲目的让升压器12持续输出电能，将可能使驱动电压Vott不断的提高。在本发明的一实施例中，图3中的转换器控制单元108通过引脚OVP与分压电阻101与103检测驱动电压％『一但驱动电压Vott过高(超过一个预设的保护电压值)，转换器控制单元108将使控制信号Sdkv为逻辑上的0，停止对LED模块LED1?LED4供电，以预防过高的驱动电压Vqut对一些电子元件造成损伤。此时，电流控制单元106依然依据PWM调光信号DMpwm来控制驱动电流ILED1?ILED4。换句话说，在一实施例中，一旦驱动电压Vtot过高，强制供电时间Tpump将不允许出现；而当驱动电压Vqut下降到一安全值后，强制供电时间Tpihp可以再度出现，以避免闪烁的问题。
[0112]在图4中，当保持信号S.为I时，因为运算跨导放大器142与补偿电容23之间为开路，所以选择信号Ssa可以为任意值，都不会对补偿电SVot产生影响。举例来说，在图5A与图5B中的起始时间Tstaktup内，选择信号Ssa并不限定于逻辑上的0，也可以是逻辑上的I。
[0113] 在另一个实施例中，当时间位于最短供电时间TMIN_W内时，图4中的运算跨导放大器142的正端不是接0.4V，而是接0.8V。因此，回路时间T.位于最短供电时间T酬_0N内的部分，封闭回路将使最小反馈电压VFBmin往0.8V逼近；回路时间T.位于最短供电时间Tmin,外的部分，封闭回路将使最小反馈电压VFBmin往0.4V逼近。
[0114]在一些本发明的实施例中，每次的供电时间TPWEK_W并非一定要大于等于最短供电时间Tmin,。举例来说，本发明的一些实施例中，就算发光时间Tdim,还没有到最短供电时间Tmin,,强制供电时间Tpump不一定会加入,而是会额外参考一些条件。
[0115]图7显不用来产生供电信号SP_、保持信号SmD、选择信号Ssa的另一方法流程图900，也可以适用于图4中的状态控制单元160。相较于图6，图7中的方法流程图900额外增加了步骤902与904。步骤902接续于步骤812，两者均执行于回路时间Tuxff时。步骤902检查最小反馈电压VFBmin是否小于0.4V，并据以决定记录R。如果步骤902所检查的结果，最小反馈电压VFBmin小于0.4V，这意味了当下的驱动电压Vot可能不足以驱动LED模块LED1?LED4 ;反之，当下的驱动电压Vqut还足够来驱动LED模块LED1?LED4。
[0116]步骤904接续于步骤810，用以决定是否执行强制供电时间Tpump的动作的步骤814。如果步骤904中，记录R指出先前回路时间T.中的最小反馈电压VFBmin小于0.4V,步骤814才会执行，开始强制供电时间TPUMP，使供电时间Ttowek,延长到最短供电时间Tmin,。如此，可以消除驱动电压Votit不足的问题。相反的，如果步骤904中，记录R指出先前回路时间Tuxff中的最小反馈电压VFBmin不小于0.4V，步骤820接续，而814不会执行，供电时间TpowEE-ON马上结束。此时，供电时间Tp_,就会比最短供电时间TMIN_W短。
[0117]图7中的方法流程图900可以依照回路时间Tuxff中的检测结果，来决定强制供电时间Tpihp是否加入。相较于图6中的方法流程800，方法流程900可能获得比较高的电能转光能的转换效率，也可能避免驱动电压Vot过高事件发生。
[0118]除了最小反馈电压VFBmin之外，还有其他信号可以用来辨识驱动电压Vott是否足够来驱动LED模块LED1?LED4。举例来说，在回路时间Tuxff内，如果图3中的引脚GAT1?GAT4之中有任何一个，其电压过高(超过一个预设安全值)，也可以表示当下驱动电压Vqut并不足够来驱动所有LED模块LED1?LED4。引脚GAT1?GAT4上的电压，也就是电流控制器OT1?OT4内的NMOS的栅极端控制电压，此处的NMOS可视为一电流控制元件。
[0119]以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种调光控制方法,包含有: 提供一调光状态信号，其为一第一逻辑值时，表不至少一发光兀件应该要被驱动发光，其为一第二逻辑值时，表不该发光兀件应不发光； 当该调光状态信号为该第一逻辑值时，提供一封闭回路，并使一电源转换器对所述发光元件供电，以提供该发光元件发光所需的电能，并使该封闭回路的一信号大约为一预设值；以及 当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，且该调光状态信号位于该第一逻辑值的一发光时间不超过一预设的最短供电时间时，持续使该电源转换器对该发光元件供电，以使该电源转换器的一供电时间不短于该最短供电时间。2.如权利要求1的调光控制方法，其中，持续使该电源转换器对该发光元件供电的该步骤，包含有: 使该封闭回路开路； 提供一定电流对一补偿电容充放电，以改变该补偿电容的一补偿电压；以及 依据该补偿电压，使该电源转换器对该发光元件供电。3.如权利要求1的调光控制方法，还包含有: 当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，且该供电时间超过该最短供电时间时，使该封闭回路开路，并停止该电源转换器对该发光元件供电。4.如权利要求1的调光控制方法，还包含有: 接收一数字调光信号； 依据该数字调光信号，产生数个通道致能信号，以分别控制数个发光元件；以及 依据所述通道致能信号，来产生该调光状态信号。5.如权利要求1的调光控制方法，还包含有: 将该数字调光信号延迟，以产生所述通道致能信号其中之一。6.如权利要求1的调光控制方法，还包含有: 当该调光状态信号转态为该第一逻辑值后的一起始时间内，使该封闭回路开路，并使该电源转换器对该发光元件供电； 其中，该封闭时间短于该最短供电时间。7.如权利要求6的调光控制方法，于该起始时间内，一补偿电容的一补偿电压大致保持不变。8.如权利要求1的调光控制方法，还包含有: 当该调光状态信号为该第一逻辑值时，检测驱动该发光元件的一驱动信号，据以提供一记录； 当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，该发光时间不超过该预设的最短供电时间，且该记录为一第一值时，持续使该电源转换器对该发光元件供电；以及 当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，该发光时间不超过该预设的最短供电时间，且该记录为一第二值时，停止该电源转换器对该发光元件供电。9.如权利要求8的调光控制方法,其中，该驱动信号代表为该发光兀件的一端电压。10.如权利要求8的调光控制方法,其中，该驱动信号为一电流控制兀件的一控制电压。11.如权利要求1的调光控制方法，还包含有: 检测该电源转换器所输出的一驱动电压；以及 当该驱动电压超过一预设值时，停止该电源转换器对该发光元件供电。12.如权利要求1的调光控制方法，其中，该发光元件包含有一LED元件。13.如权利要求1的调光控制方法，其中，提供该封闭回路的该步骤，操作于一回路时间；持续使该电源转换器对该发光元件供电的该步骤，操作于一强制供电时间；该强制供电时间紧接于该回路时间。14.一种背光控制器,包含有: 一电流控制单元，依据一 PWM调光信号来产生一调光状态信号，并控制至少一发光元件的一驱动电流，其中，该调光状态信号为一第一逻辑值时，表示该驱动电流应不为O，该调光状态信号为一第二逻辑值时，表示该驱动电流应为O ;以及 一转换器控制单元，可控制一电源转换器，使其对该发光元件供电； 其中，当该调光状态信号为该第一逻辑值时，该转换器控制单元提供一封闭回路，并使该电源转换器对所述发光元件供电，以提供该发光元件发光所需的电能；以及 当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，且该调光状态信号位于该第一逻辑值的一发光时间不超过一预设的最短供电时间时，该转换器控制单元持续使该电源转换器对该发光元件供电，以使该电源转换器的一供电时间不短于该最短供电时间。15.如权利要求14的背光控制器，其中，该转换器控制单元提供该封闭回路，该背光控制器操作于一回路时间；当该转换器控制单元持续使该电源转换器对该发光元件供电时，该背光控制器操作于一强制供电时间；该强制供电时间紧接于该回路时间。16.如权利要求15的背光控制器,其中，于该强制供电时间，该转换器控制单兀提供一定电流对一补偿电容充放电，以改变该补偿电容的一补偿电压，以使该电源转换器对该发光元件供电功率增加。17.如权利要求15的背光控制器，其中， 当操作于该回路时间时，依据驱动该发光元件的一驱动信号，该转换器控制单元提供一记录； 当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，该发光时间不超过该预设的最短供电时间，且该记录为一第一值时，该转换器控制单元使该背光控制器操作于该强制供电时间；以及 当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，该发光时间不超过该预设的最短供电时间，且该记录为一第二值时，该转换器控制单元停止该电源转换器对该发光元件供电。
【专利摘要】调光控制方法与相关的背光控制器。实施例提供了一种调光控制方法，包含有：提供一调光状态信号，其为一第一逻辑值时，表示至少一发光元件应该要被驱动发光，其为一第二逻辑值时，表示该发光元件应不发光；当该调光状态信号为该第一逻辑值时，提供一封闭回路，并使一电源转换器对该等发光元件供电，以提供该发光元件发光所需的电能，并使该封闭回路的一信号大约为一预设值；以及，当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，且该调光状态信号位于该第一逻辑值的一发光时间不超过一预设的最短供电时间时，持续使该电源转换器对该发光元件供电，以使该电源转换器的一供电时间不短于该最短供电时间。
【IPC分类】H05B37/02
【公开号】CN104902610
【申请号】CN201410076766
【发明人】李敬赞, 李茂仕
【申请人】通嘉科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月4日
【技术领域】
[0001]本发明大致涉及调光控制方法与相关的背光控制器，尤其涉及可以避免闪烁的调光控制方法与背光控制器。
【背景技术】
[0002]良好的发光效率、精简的元件体积、以及长久的元件寿命，使得发光二极管(LED)广受照明或背光业界所采用。举例来说，计算机或电视屏幕中的背光模块，大多数已经从传统的冷阴极管(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)模块，转换成LED模块。
[0003]一般的LED模块，作为背光模块时，其控制电路大致上都含有两个区块。一个是电源转换器，其可能一开关式电源供应器，用以提供LED所需要的驱动电压；另一个是定电流控制器，控制流经LED模块的电流大小。
[0004]LED模块往往需要有调整屏幕亮度的功能，因此，控制电路就有调光的需求。一般业界有两种调光方式:PWM调光(PWM dimming)、以及模拟调光(analog dimming)。PWM调光也有被称为数字调光。PWM调光采用一数字信号决定了 LED模块处于发光时间对整个循环时间的比例，也就是工作周期(duty cycle);且在发光时间时，LED模块的发光亮度为一固定值；发光时间外的不发光时间，LED模块大致不发光。相对的,米用模拟调光(也有称作电阻式调光)的LED模块，其发光是持续不间断的，但是其亮度则是由一模拟信号所控制。
[0005]电源转换器往往具备有一封闭回路，来稳定LED模块的驱动电压。这个封闭回路有一定的频宽与一定反应时间。如果PWM调光下的发光时间短于电源转换器的反应时间，那电源转换器在反应来不及的状况下，很有可能无法适时地提供足够的电能，来维持LED模块所需的驱动电压，因而造成人眼可以感受到且不受欢迎的闪烁(flickering)问题发生。
【发明内容】
[0006]本发明的一实施例提供一种调光控制方法，包含有:提供一调光状态信号，其为一第一逻辑值时，表不至少一发光兀件应该要被驱动发光，其为一第二逻辑值时，表不该发光元件应不发光；当该调光状态信号为该第一逻辑值时，提供一封闭回路，并使一电源转换器对该等发光元件供电，以提供该发光元件发光所需的电能，并使该封闭回路的一信号大约为一预设值；以及，当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，且该调光状态信号位于该第一逻辑值的一发光时间不超过一预设的最短供电时间时，持续使该电源转换器对该发光元件供电，以使该电源转换器的一供电时间不短于该最短供电时间。
[0007]本发明的一实施例提供一种背光控制器，包含有一电流控制单元以及一转换器控制单元。该电流控制单元依据一 PWM调光信号来产生一调光状态信号，并控制至少一发光元件的一驱动电流。该调光状态信号为一第一逻辑值时，表示该驱动电流应不为O ;该调光状态信号为一第二逻辑值时，表示该驱动电流应为O。该转换器控制单元可控制一电源转换器，使其对该发光元件供电。当该调光状态信号为该第一逻辑值时，该转换器控制单元提供一封闭回路，并使该电源转换器对该等发光元件供电，以提供该发光元件发光所需的电能。当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，且该调光状态信号位于该第一逻辑值的一发光时间不超过一预设的最短供电时间时，该转换器控制单元持续使该电源转换器对该发光元件供电，以使该电源转换器的一供电时间不短于该最短供电时间。
【附图说明】
[0008]图1显不一传统的背光模块(backlight module) 10,其中举例有四个LED模块LED1 ?LED4。
[0009]图2A为图1中的一些信号波形图。
[0010]图2B显示当发光时间TDIM_QN很短时，图1中的一些信号波形图。
[0011]图3显示依据本发明所实施的一背光模块100。
[0012]图4显示图3中的背光控制器104。
[0013]图5A显示了当发光时间TDIM_W比最短供电时间Tmimn短时，图4中的一些信号波形图。
[0014]图5B显示了当发光时间TDIM_QN比最短供电时间TMIN_QN长时，图4中的一些信号波形图。
[0015]图6显示用来产生供电信号Spqwek、保持信号SmD、选择信号Ssa的方法流程图800。
[0016]图7显不用来产生供电信号SP_、保持信号SmD、选择信号Ssa的另一方法流程图900。
[0017]【符号说明】
[0018]10背光模块
[0019]12升压器
[0020]14背光控制器
[0021]16电流控制单元
[0022]18转换器控制单元
[0023]23补偿电容
[0024]28功率开关
[0025]100背光模块
[0026]101、103分压电阻
[0027]104背光控制器
[0028]106电流控制单元
[0029]108转换器控制单元
[0030]122最小选择器
[0031]130运算放大器
[0032]132多工器
[0033]140脉冲宽度调制器
[0034]142运算跨导放大器
[0035]160状态控制单元
[0036]800方法流程图
[0037]802、804、806、808、810、812、814、816、818、820 步骤
[0038]900方法流程图
[0039]902、904步骤
[0040]CD1?CD4电流控制器
[0041]CS1-CS4弓丨脚
[0042]COM引脚
[0043]D延迟单元
[0044]DIM引脚
[0045]DIM1?DM4调光信号
[0046]DIMon调光状态信号
[0047]DIMpwmPWM 调光信号
[0048]DRV引脚
[0049]FB1-FB4引脚
[0050]GAT1 ?GAT4引脚
[0051]Iled1-1led4驱动电流
[0052]LED1 ?LED4LED 模块
[0053]OVP引脚
[0054]R记录
[0055]RS1检测电阻
[0056]Sdev控制信号
[0057]Shold保持信号
[0058]Spowee供电信号
[0059]Ssel选择信号
[0060]t0时间点
[0061]TDIM_0FF不发光时间
[0062]Tdim,发光时间
[0063]Tloop回路时间
[0064]TMIN_QN最短供电时间
[0065]TPOffEE_ON供电时间
[0066]Tpump强制供电时间
[0067]Tstaetup起始时间
[0068]Vcom补偿电压
[0069]VFBmin最小反馈电压
[0070]Vin输入电压
[0071]Vout驱动电压
[0072]Vset预设的电压
【具体实施方式】
[0073]在本说明书中，有一些相同的符号，其表示具有相同或是类似的结构、功能、原理的元件，且为本领域技术人员可以依据本说明书的教导而推知。为说明书的简洁度考虑，相同的符号的元件将不再重述。
[0074]为了解决PWM调光下的发光时间过短而造成的闪烁问题，因此，在本发明的一实施例中，提供了一最短供电时间。就算发光时间比起最短供电时间来的短，电源转换器至少持续供电有最短供电时间后，才停止供电。在一实施例中，在LED模块的发光时间结束后，电源转换器将用来调节(regulate)驱动电压的封闭回路打断，持续供电，直到最短供电时间结束。
[0075]如此，尽管PWM调光下的发光时间非常的短，电源转换器还是会供给过额的电能给予LED模块，确保LED模块在之后的发光时间，有足够的驱动电压，可以正确地发光。
[0076]没有封闭回路下的持续供电，可能会造成驱动电压过高的事件发生。在本发明的一实施例中，一旦过高电压事件发生，电源转换器就停止供电，但PWM调光依然可以进行而不受影响。
[0077]在本发明的一实施例中，电源转换器不一定持续供电直到最短供电时间结束。一旦在发光时间中，LED模块的驱动电压可能有偏低的情形，那电源转换器就持续供电直到最短供电时间结束。相反的，如果在发光时间中，LED模块的驱动电压可能已经足够了，那电源转换器的供电就随着发光时间结束而中止。 [0078]图1显不一传统的背光模块(backlight module) 10,其中举例有四个LED模块LED1NLEDp升压器(booster) 12作为一电源转换器的例子,将输入电压Vin转换成驱动电压Vott，用来供电驱动LED模块LED1?LED4。四个电流控制器CD1?CD4分别控制流经LED模块LED1?LED4的驱动电流ILED1?ILED4。
[0079]背光控制器14中有转换器控制单元18以及电流控制单元16。转换器控制单元18控制了升压器12，电流控制单元16掌控电流控制器OT1?ra4。依据PWM调光信号DIMpwm,转换器控制单元18决定升压器12是否供电，且电流控制单元16决定驱动电流ILED1?ILED4的值。以LED模块LED1为例，当背光控制器14要使其发光时，驱动电流ILED1为一定值；当背光控制器14要使其不发光时，驱动电流ILED1大约为O。电流控制单元16将引脚FB1?FB4其中的最小值所对应的一最小反馈电压VFBmin，送给转换器控制单元18。
[0080]图2A为图1中的一些信号波形图，由上而下，包含有PWM调光信号DMpwm、最小反馈电压VFBmin、补偿电容23上的补偿电压νωΜ、以及控制升压器12中的功率开关(powerswitch) 28的控制信号SDKV。当PWM调光信号DMpwm为逻辑上的I时，为发光时间TDIM_QN，LED模块LED1?LED4发光；相反的，当PWM调光信号DMpwm为逻辑上的O时，为不发光时间Tdimff, LED模块LED1?LED4不发光。在此说明书中，发光时间Tdim,指的是至少应有一个LED模块被驱动发光的时间，而不发光时间Tdimff指的是没有任何一个LED模块被驱动发光的时间。
[0081]如同图2A所示，在不发光时间Tdimff中，控制信号Sdkv固定为逻辑上的0，使功率开关28关闭，所以升压器12不对LED模块LED1?LED4供电。在不发光时间Tddmw中，因为驱动电流ILED1?ILED4都大约为0，所以最小反馈电压VFBmin将大约等于驱动电压VTOT。在不发光时间Tdimff中，补偿电压Vot大约维持不变。
[0082]如同图2A所示，在发光时间TDIM_W中，控制信号Sdkv周期性的提供脉冲，用以开关功率开关28，使升压器12对LED模块LED1?LED4供电。因为至少有一个LED模块发光，所以在发光时间Tdim,中，最小反馈电压VFBmin会下降。举例来说，在发光时间Tdim,中，反馈电压VFBmin与0.4V的差异用来调整补偿电压Vot，其决定当下控制信号Sdkv的脉冲宽度。如此，反馈电压VFBmin、补偿电压Vot、控制信号Sdkv、驱动电压Votit便提供了一个封闭回路(close loop)。在图2A中，升压器12依据此封闭回路，调制控制信号Sdkv中的脉冲宽度，以使最小反馈电压VFBmin大约维持在0.4V。
[0083]图2B显示当发光时间Tdim,很短时，图1中的一些信号波形图。如同图2B所示的，一旦发光时间Tdim,很短时,补偿电压Vcom还来不急回到其应有的稳态电压(steady statevoltage)，发光时间TDIM_W就结束了。因此，补偿电压VOT_在发光时间TDIM_W结束时，就会跟发光时间Tdim,开始前有所差异。如同图2B的左半部所示的，经历了一次发光时间Tdim,后，补偿电压Vot下降了一些些。这样的差异将会随着PWM调光信号DIMpwm的调光调光周期(dimming cycle)的数目增加而累积。如果补偿电压Vot持续的下降，意味着升压器12所供应的电能，将可能会不足以驱动LED模块LED1?LED4,使其在发光时间TDIM_W无法发光。如同图2B的右半部所示，最小反馈电压VFBmin明显低于0.4V，意味着可能有LED模块该亮而不亮。
[0084]图3显不依据本发明所实施的一背光模块100。在一实施例中，背光控制器104是一集成电路，具有引脚DRV、COM、DIM、FB1?FB4、CS1?CS4、GAT1?GAT4以及0VP，连接到升压器12、补偿电容23、LED模块LED1?LED4、电流控制器CD1?^4、以及分压电阻101与103。
[0085]图4显示图3中的背光控制器104，其具有转换器控制单元108以及电流控制单元
106。
[0086]如同图4所示，电流控制单元106中有数个延迟单元D，用来将PWM调光信号DMpwm延迟，而产生调光信号DM2?DM4。调光信号DM1?DM4则分别控制驱动电路CC1?CC4。驱动电路CC1?CC4的内部电路大致相同。以下将举例说明驱动电路CC1，而驱动电路CC2?CC4可类推得知，不再累述。驱动电路CC1具有运算放大器130以及多工器(multiplexer) 132。运算放大器130与图3中的电流控制器CD1 —起，可以控制驱动电流ILED1值。当调光信号DIM1为逻辑上的I时，驱动电流ILED1与检测电阻RS1的乘积大约等于一预设的电压Vset，所以LED模块LED1发光；当调光信号DM1为逻辑上的O时，驱动电流ILED1等于0，LED模块LED1不发光。简单地说，调光信号DIM1决定了 LED模块LED1是否被驱动，以固定的亮度发光。
[0087]一个有四个输入端的或门，依据调光信号DM1?DM4,来产生调光状态信号DMQN。换句话说，LED模块LED1?LED4中任何一个应该被驱动而发光的话，调光状态信号DIMw会是逻辑上的I ;如果LED模块LED1?LED4都不被驱动发光，那调光状态信号DMm会是逻辑上的O。
[0088]最小选择器122依据引脚FB1?FB4上的电压中的最小值，产生最小反馈电压VFBmino从某方面来看，最小反馈电压VFBmin代表了引脚FB1?FB4上的电压中的其中之一。引脚FB1上的电压，举例来说，也就是LED模块LED1的一端电压。
[0089]转换器控制单元108中，当供电信号SP_为逻辑上的I时，脉冲宽度调制器140就依据补偿电压Vot来周期性的产生脉冲，在引脚DRV上提供控制信号Sdkv，升压器12将对LED模块LED1?LED4供电；当供电信号Stowek为逻辑上的O时，引脚DRV将会被箝制于0V，所以升压器12将停止供电。简单地说，供电信号Stowek可表示升压器12是否对LED模块LED1?LED4供电。
[0090]转换器控制单元108另具有一运算跨导放大器(operat1nal trans conductanceamplifier, OTA) 142。在运算跨导放大器142与引脚COM之间有一个开关，受控于保持信号SmD。保持信号SmD为逻辑上的O时，运算跨导放大器142可以对补偿电容23充放电，改变补偿电压VOT。当保持信号SmD为逻辑上的I时，运算跨导放大器142与补偿电容23之间为开路，补偿电容23不被充放电，所以补偿电压Vot大致维持不变。
[0091]多工器132依据选择信号Ssa来决定提供最小反馈电压VFBmin或是0.2V给予运算跨导放大器142的一输入端。
[0092]当选择信号Ssa、保持信号SmD、供电信号Stowek分别为0、0、1时，连接反馈电压VFBmin、补偿电压Vcmm、控制信号Sdkv、驱动电压Votjt的信号路径便构成了一个封闭回路(closeloop)，而转换器控制单元108使升压器12对LED模块LED1?LED4供电，目标是让封闭回路中的最小反馈电压VFBmin大约等于0.4V。此封闭回路，可以被为I的选择信号Ssa、为O的保持信号SmD、或为O的供电信号Spwek所打断，成为开路回路(open loop)。
[0093]状态控制单元160依据调光状态信号DIMm,来决定选择信号Ssa、保持信号SmD、供电信号Spwek的逻辑值。从某一方面来说，状态控制单元160也决定了是否提供该封闭回路。
[0094]图5A显示了当发光时间TDIM_W比最短供电时间Tmimn短时，图4中的一些信号波形图。由上到下，图5A中的波形依序表示PWM调光信号DMpwm、调光信号DM1?DM4、调光状态信号DIMm、供电信号Spwek、保持信号SmD、选择信号SSEIj、以及控制信号SDKV。
[0095]请一同参照图4与图5A。调光信号DM1?DM4大约等同PWM调光信号DMpwm,但是有不同的时间延迟。调光状态信号DMw为一或门或门对调光信号DM1?DM4的运算结果，如同图5A所不。发光时间TDIM_QN表不调光状态信号DIMqn为逻辑上I的时间。如同先前所述的，在发光时间TDIM_W内，至少有一个LED模块应该被驱动而发光。相反的,不发光时间TDIM-oFF 表不调光状态信号DIMm为逻辑上O (也就是没有任何一个LED模块被驱动发光)的时间。PWM调光信号DIMpwm大致决定了调光状态信号DIMw的波形。
[0096]如同图5A所示，一开始PWM调光信号DMpwm、调光信号DM1?DM4、调光状态信号DIMw、供电信号Stowek、选择信号Ssa、控制信号Sdkv都是0，只有保持信号SmD为I。此时，没有任何一个LED模块被驱动发光，补偿电压Vot大致维持不变，升压器12不供电给LED模块 LED1 ?LED4。
[0097]在时间点tQ，PWM调光信号DMpwm由O转态成I时，调光状态信号DMw也跟着由O转态成1，宣告发光时间TDIM_W的开始。如同图5A所示，状态控制单元160内部预设有从发光时间Tdim,开始后的一段时间为起始时间Tstaktup、从发光时间Tdim,开始后的另一段时间为最短供电时间TMIN_W。最短供电时间Tmimn比起始时间Tstaktup长。
[0098]在起始时间Tstaktup中，供电信号Stowek、保持信号Smill、选择信号Ssa分别为1、1、0。这意味着补偿电压Vot大致维持不变，而升压器12依据补偿电压Vot所决定的控制信号Sdkv而供电给LED模块LED1?LED4,且用来调控(regulate)最小反馈电压VFBmin的封闭回路没有形成(或被提供)。引入起始时间Tstaktup有一个特别的好处:减少发光时间Tdim, —开始最小反馈电压VFBmin不稳定所造成的影响。当发光时间TDIM_W—开始时,最小反馈电压VFBmin会从一个很高的值而突然下降(如同图2A与图2B举例所示)。此时，先把补偿电压Vcom保持住，可以避免最小反馈电压VFBmin下降过程中的错误信息对补偿电压Vot造成错误的影响。
[0099]图5A中，起始时间Tstaktup结束后到发光时间Tdim,结束的时间称为回路时间IYot。在回路时间Tuxjp中，供电信号Spwek、保持信号SmD、选择信号Ssa分别为1、0、0。因此，连接反馈电压VFBmin、补偿电压Vaip控制信号Sdkv、驱动电压Vmjt的信号路径便构成了一个封闭回路，转换器控制单元108使升压器12对LED模块LED1?LED4供电，目标是让封闭回路中的最小反馈电压VFBmin大约等于0.4V。
[0100]在图5A中，发光时间Tdim,结束后到最短供电时间1?_结束之间的时间，称为强制供电时间TPUMP。在强制供电时间Tpump中,供电信号Sotek、保持信号SmD、选择信号Sse1j分别为1、0、1。由于选择信号Ssa使得图4中的多工器132提供0.2V给运算跨导放大器142，所以先前在回路时间Tuxff中所形成的封闭回路被打断了。此时，因为保持信号SmD为0，且跨导放大器142的两输入端有固定的电压差(=0.4V-0.2V)，所以跨导放大器142将以一定电流对补偿电容23充电，补偿电压Vot会被推升。请注意，在强制供电时间Tpump内，尽管没有任何一个LED模块发光，升压器12依然会依据被拉升的补偿电压νωΜ，来对LED模块LED1?LED4供电。
[0101]在图5Α中，最短供电时间Tmin,结束后，供电信号Smek、保持信号SmD、选择信号Ssel分别变成为0、1、0，回到发光时间Tdim,开始前的状态。供电信号S_为I的时间定义为供电时间Tp_,。如同图5Α所示，当发光时间TDIM_W比最短供电时间Tmin,短时，供电时间TP_-W大约等于最短供电时间Tmin,。
[0102]图5B显示了当发光时间TDIM_QN比最短供电时间TMIN_QN长时，图4中的一些信号波形图。图5B与图5A相同之处，可以类推而得知，不再累述。与图5A不同的，在图5B中的发光时间Tdimn比最短供电时间Tmin,长。因此，图5B并没有图5A中的强制供电时间Tpump(其开始于发光时间Tdim,的结束而终止于最短供电时间Tmin,的结束)。在图5B中，供电时间
TpoWEE-ON 大约等于发光时间 Tdim-ONo
[0103]图6显不用来产生供电信号Spqwek、保持信号SmD、选择信号Ssa的方法流程图800,可以适用于图4中的状态控制单元160。
[0104]在步骤802中，调光状态信号DIMqn为O时，就一直维持供电信号SP_为O以及保持信号SmD为1，以使升压器12不供电且保持住补偿电压VOT。当状态信号DMm变成I时，进入步骤804与806。
[0105]步骤804使供电信号SP_与保持信号S_都为1，使供电时间TP__QN开始，且保持住补偿电压VOT。而步骤806维持住当下的供电信号Spwek、保持信号Smill、选择信号Ssa的逻辑值，使三者在起始时间Tstaktup内都不会改变。
[0106]步骤808接续步骤806，检查供电时间Tpqwek,是否比最短供电时间TMIN_0N长。如果供电时间TPQWEK_QN还没有超过供电时间TMIN_QN，步骤810接着检查调光状态信号DMw是否为I。当供电时间TPWEK_W没有超过供电时间TMIN_W，且调光状态信号DMw为I时，表示当下应位于回路时间Tuxjp内，所以步骤812接续步骤810，将供电信号Stowek、保持信号SmD、选择信号Ssa分别设为1、0、0。如果供电时间Tpwemn没有超过供电时间TMIMN，且调光状态信号DIMw却变为0，表示当下应位于强制供电时间Tpump内，所以步骤814接续步骤810，将供电信号Skjwek、保持信号SmD、选择信号Ssa分别设为1、0、1。当步骤812或814完成后，步骤808接续着检查供电时间TrowEK,是否比最短供电时间Tmin,长。
[0107]—旦供电时间Tpqwek,比最短供电时间TMIN_0N长，步骤818接续步骤808，检查调光状态信号DMw是否为I。此时,调光状态信号DMcjn如果依然为I,表示目前依然是位于回路时间Tuxjp内，所以步骤816接续，跟步骤812 —样地，将供电信号Sro■、保持信号SmD、选择信号Ssa分别设为1、0、0。当供电时间TrowEK,超过最短供电时间TMIN_W后，只要调光状态信号DIMqn为O的话，就表示可以回到发光时间TDIM_QN开始前的状态，所以步骤820使供电信号Stowek为O以及保持信号SmD为1，并进入步骤802。
[0108]从图6的教导可知，起始时间Tstaktup内的动作是由步骤804与806所设定达成。强制供电时间Tpump内的动作是由步骤814所设定达成。而回路时间Tuxff内的动作是由步骤812与816所设定达成。
[0109]从图5A与图5B的结果也可以得知，图3中的背光控制器104，其供电时间Tpqwek,至少是最短供电时间Tmin,。如果发光时间TDIM_W太短，那除了回路时间Tuxff与起始时间Tstaetup之外，背光控制器104将会自行加入强制供电时间T.，使得供电时间TP_,等于最短供电时间Tmin,,如同图5Α所不。一旦发光时间Tdim,够长,使得供电时间Tmek,超过了最短供电时间TMIN_W的话，强制供电时间Tpihp就会消失而不存在，如同图5B所示。
[0110]强制供电时间Tpihp的存在，可以避免发光时间TDIM_W太短所造成的闪烁问题。强制供电时间Tpump会迫使升压器12在没有最小反馈电压VFBmin的反馈信息条件下，盲目地额外供电。而这些额外供应的电能将会累积在升压器12的输出端，确保之后的发光时间TDIM_QN内，LED模块LED1?LED4有足够的电能发光。
[0111]盲目的让升压器12持续输出电能，将可能使驱动电压Vott不断的提高。在本发明的一实施例中，图3中的转换器控制单元108通过引脚OVP与分压电阻101与103检测驱动电压％『一但驱动电压Vott过高(超过一个预设的保护电压值)，转换器控制单元108将使控制信号Sdkv为逻辑上的0，停止对LED模块LED1?LED4供电，以预防过高的驱动电压Vqut对一些电子元件造成损伤。此时，电流控制单元106依然依据PWM调光信号DMpwm来控制驱动电流ILED1?ILED4。换句话说，在一实施例中，一旦驱动电压Vtot过高，强制供电时间Tpump将不允许出现；而当驱动电压Vqut下降到一安全值后，强制供电时间Tpihp可以再度出现，以避免闪烁的问题。
[0112]在图4中，当保持信号S.为I时，因为运算跨导放大器142与补偿电容23之间为开路，所以选择信号Ssa可以为任意值，都不会对补偿电SVot产生影响。举例来说，在图5A与图5B中的起始时间Tstaktup内，选择信号Ssa并不限定于逻辑上的0，也可以是逻辑上的I。
[0113] 在另一个实施例中，当时间位于最短供电时间TMIN_W内时，图4中的运算跨导放大器142的正端不是接0.4V，而是接0.8V。因此，回路时间T.位于最短供电时间T酬_0N内的部分，封闭回路将使最小反馈电压VFBmin往0.8V逼近；回路时间T.位于最短供电时间Tmin,外的部分，封闭回路将使最小反馈电压VFBmin往0.4V逼近。
[0114]在一些本发明的实施例中，每次的供电时间TPWEK_W并非一定要大于等于最短供电时间Tmin,。举例来说，本发明的一些实施例中，就算发光时间Tdim,还没有到最短供电时间Tmin,,强制供电时间Tpump不一定会加入,而是会额外参考一些条件。
[0115]图7显不用来产生供电信号SP_、保持信号SmD、选择信号Ssa的另一方法流程图900，也可以适用于图4中的状态控制单元160。相较于图6，图7中的方法流程图900额外增加了步骤902与904。步骤902接续于步骤812，两者均执行于回路时间Tuxff时。步骤902检查最小反馈电压VFBmin是否小于0.4V，并据以决定记录R。如果步骤902所检查的结果，最小反馈电压VFBmin小于0.4V，这意味了当下的驱动电压Vot可能不足以驱动LED模块LED1?LED4 ;反之，当下的驱动电压Vqut还足够来驱动LED模块LED1?LED4。
[0116]步骤904接续于步骤810，用以决定是否执行强制供电时间Tpump的动作的步骤814。如果步骤904中，记录R指出先前回路时间T.中的最小反馈电压VFBmin小于0.4V,步骤814才会执行，开始强制供电时间TPUMP，使供电时间Ttowek,延长到最短供电时间Tmin,。如此，可以消除驱动电压Votit不足的问题。相反的，如果步骤904中，记录R指出先前回路时间Tuxff中的最小反馈电压VFBmin不小于0.4V，步骤820接续，而814不会执行，供电时间TpowEE-ON马上结束。此时，供电时间Tp_,就会比最短供电时间TMIN_W短。
[0117]图7中的方法流程图900可以依照回路时间Tuxff中的检测结果，来决定强制供电时间Tpihp是否加入。相较于图6中的方法流程800，方法流程900可能获得比较高的电能转光能的转换效率，也可能避免驱动电压Vot过高事件发生。
[0118]除了最小反馈电压VFBmin之外，还有其他信号可以用来辨识驱动电压Vott是否足够来驱动LED模块LED1?LED4。举例来说，在回路时间Tuxff内，如果图3中的引脚GAT1?GAT4之中有任何一个，其电压过高(超过一个预设安全值)，也可以表示当下驱动电压Vqut并不足够来驱动所有LED模块LED1?LED4。引脚GAT1?GAT4上的电压，也就是电流控制器OT1?OT4内的NMOS的栅极端控制电压，此处的NMOS可视为一电流控制元件。
[0119]以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种调光控制方法,包含有: 提供一调光状态信号，其为一第一逻辑值时，表不至少一发光兀件应该要被驱动发光，其为一第二逻辑值时，表不该发光兀件应不发光； 当该调光状态信号为该第一逻辑值时，提供一封闭回路，并使一电源转换器对所述发光元件供电，以提供该发光元件发光所需的电能，并使该封闭回路的一信号大约为一预设值；以及 当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，且该调光状态信号位于该第一逻辑值的一发光时间不超过一预设的最短供电时间时，持续使该电源转换器对该发光元件供电，以使该电源转换器的一供电时间不短于该最短供电时间。2.如权利要求1的调光控制方法，其中，持续使该电源转换器对该发光元件供电的该步骤，包含有: 使该封闭回路开路； 提供一定电流对一补偿电容充放电，以改变该补偿电容的一补偿电压；以及 依据该补偿电压，使该电源转换器对该发光元件供电。3.如权利要求1的调光控制方法，还包含有: 当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，且该供电时间超过该最短供电时间时，使该封闭回路开路，并停止该电源转换器对该发光元件供电。4.如权利要求1的调光控制方法，还包含有: 接收一数字调光信号； 依据该数字调光信号，产生数个通道致能信号，以分别控制数个发光元件；以及 依据所述通道致能信号，来产生该调光状态信号。5.如权利要求1的调光控制方法，还包含有: 将该数字调光信号延迟，以产生所述通道致能信号其中之一。6.如权利要求1的调光控制方法，还包含有: 当该调光状态信号转态为该第一逻辑值后的一起始时间内，使该封闭回路开路，并使该电源转换器对该发光元件供电； 其中，该封闭时间短于该最短供电时间。7.如权利要求6的调光控制方法，于该起始时间内，一补偿电容的一补偿电压大致保持不变。8.如权利要求1的调光控制方法，还包含有: 当该调光状态信号为该第一逻辑值时，检测驱动该发光元件的一驱动信号，据以提供一记录； 当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，该发光时间不超过该预设的最短供电时间，且该记录为一第一值时，持续使该电源转换器对该发光元件供电；以及 当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，该发光时间不超过该预设的最短供电时间，且该记录为一第二值时，停止该电源转换器对该发光元件供电。9.如权利要求8的调光控制方法,其中，该驱动信号代表为该发光兀件的一端电压。10.如权利要求8的调光控制方法,其中，该驱动信号为一电流控制兀件的一控制电压。11.如权利要求1的调光控制方法，还包含有: 检测该电源转换器所输出的一驱动电压；以及 当该驱动电压超过一预设值时，停止该电源转换器对该发光元件供电。12.如权利要求1的调光控制方法，其中，该发光元件包含有一LED元件。13.如权利要求1的调光控制方法，其中，提供该封闭回路的该步骤，操作于一回路时间；持续使该电源转换器对该发光元件供电的该步骤，操作于一强制供电时间；该强制供电时间紧接于该回路时间。14.一种背光控制器,包含有: 一电流控制单元，依据一 PWM调光信号来产生一调光状态信号，并控制至少一发光元件的一驱动电流，其中，该调光状态信号为一第一逻辑值时，表示该驱动电流应不为O，该调光状态信号为一第二逻辑值时，表示该驱动电流应为O ;以及 一转换器控制单元，可控制一电源转换器，使其对该发光元件供电； 其中，当该调光状态信号为该第一逻辑值时，该转换器控制单元提供一封闭回路，并使该电源转换器对所述发光元件供电，以提供该发光元件发光所需的电能；以及 当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，且该调光状态信号位于该第一逻辑值的一发光时间不超过一预设的最短供电时间时，该转换器控制单元持续使该电源转换器对该发光元件供电，以使该电源转换器的一供电时间不短于该最短供电时间。15.如权利要求14的背光控制器，其中，该转换器控制单元提供该封闭回路，该背光控制器操作于一回路时间；当该转换器控制单元持续使该电源转换器对该发光元件供电时，该背光控制器操作于一强制供电时间；该强制供电时间紧接于该回路时间。16.如权利要求15的背光控制器,其中，于该强制供电时间，该转换器控制单兀提供一定电流对一补偿电容充放电，以改变该补偿电容的一补偿电压，以使该电源转换器对该发光元件供电功率增加。17.如权利要求15的背光控制器，其中， 当操作于该回路时间时，依据驱动该发光元件的一驱动信号，该转换器控制单元提供一记录； 当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，该发光时间不超过该预设的最短供电时间，且该记录为一第一值时，该转换器控制单元使该背光控制器操作于该强制供电时间；以及 当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，该发光时间不超过该预设的最短供电时间，且该记录为一第二值时，该转换器控制单元停止该电源转换器对该发光元件供电。
【专利摘要】调光控制方法与相关的背光控制器。实施例提供了一种调光控制方法，包含有：提供一调光状态信号，其为一第一逻辑值时，表示至少一发光元件应该要被驱动发光，其为一第二逻辑值时，表示该发光元件应不发光；当该调光状态信号为该第一逻辑值时，提供一封闭回路，并使一电源转换器对该等发光元件供电，以提供该发光元件发光所需的电能，并使该封闭回路的一信号大约为一预设值；以及，当该调光状态信号转态为该第二逻辑值，且该调光状态信号位于该第一逻辑值的一发光时间不超过一预设的最短供电时间时，持续使该电源转换器对该发光元件供电，以使该电源转换器的一供电时间不短于该最短供电时间。
【IPC分类】H05B37/02
【公开号】CN104902610
【申请号】CN201410076766
【发明人】李敬赞, 李茂仕
【申请人】通嘉科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月4日
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