TWI572246B

TWI572246B - 發光二極體背光模組及其驅動裝置

Info

Publication number: TWI572246B
Application number: TW104129473A
Authority: TW
Inventors: 曾揚玳
Original assignee: 力林科技股份有限公司
Priority date: 2015-09-07
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2017-02-21
Also published as: CN106507560A; CN106507560B; TW201711514A; US9510408B1

Description

發光二極體背光模組及其驅動裝置

本發明是有關於一種發光二極體驅動技術，且特別是有關於一種發光二極體背光模組及其驅動裝置。

近年來，隨著半導體科技蓬勃發展，攜帶型電子產品及平面顯示器產品也隨之興起。而在眾多平面顯示器的類型當中，液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)基於其低電壓操作、無輻射線散射、重量輕以及體積小等優點，隨即已成為各顯示器產品之主流。一般而言，由於液晶顯示面板(LCD panel)本身並不具備自發光的特性，因此必須在液晶顯示面板的下方放置背光模組(backlight module)，藉以提供液晶顯示面板所需的(背)光源(backlight source)。

傳統的背光模組大致可以分為兩類，其一是由冷陰極管(cold cathode fluorescent lamp，CCFL)所組成的背光模組，而另一則是由發光二極體(light emitting diode，LED)所組成的背光模組。其中，由於發光二極體背光模組可以提升液晶顯示器的色域(color gamut)，故而現今各家面板業者大多以發光二極體背光模組來取代冷陰極管背光模組。

發光二極體背光模組具有多組並列在一起的發光二極體串(LED string)，且每一發光二極體串是由多顆串接在一起的發光二極體所組成。基本上，所有發光二極體串可以操作在由升壓單元(boost unit)所產生的系統電壓(system voltage)下，藉以讓流經每一發光二極體串的電流都保持相同的定電流。

另一方面，在某些應用上，有可能配合環境光或者顯示的畫面不同而有調整亮度的需求。目前常見的方式是提供一個調光信號(dimming signal)，並透過外接電容及電阻的方式來對調光信號進行濾波以產生類比電壓信號，再將此類比電壓信號與來自發光二極體串的回授電壓信號進行比較以控制系統電壓，從而達到調光的目的。然而，這樣的作法將使得發光二極體串的驅動裝置需要額外的接腳以外接電容。除此之外，調光信號的頻率亦不可太低，否則濾波之後的類比電壓信號將會失真而無法精確地調整顯示畫面的亮度。

有鑒於此，本發明提供一種發光二極體背光模組及其驅動裝置，其中驅動裝置無需外接電容即可將脈波寬度調變(pulse width modulation，PWM)為基礎的調光信號轉換為類比電壓信號，且驅動裝置在任何頻率的調光信號之下，皆可精確地調整顯示畫面的亮度。

本發明的發光二極體驅動裝置適用於驅動至少一發光二極體串。發光二極體驅動裝置可包括感測電阻、可調分壓電路、比較器、電源轉換級以及控制電路。感測電阻的第一端耦接到至少一發光二極體串的陰極以產生回授電壓，而感測電阻的第二端則耦接到接地電位。可調分壓電路用以根據分壓比率產生參考電壓，其中可調分壓電路的分壓比率受控於第一信號組與第二信號組。比較器的第一輸入端耦接到感測電阻的第一端以接收回授電壓。比較器的第二輸入端耦接到可調分壓電路以接收參考電壓。比較器的輸出端則用以產生控制信號。電源轉換級耦接於比較器的輸出端與至少一發光二極體串的陽極之間，用以根據控制信號而提供直流電壓到至少一發光二極體串的陽極。控制電路耦接到可調分壓電路，且用以接收調光信號。控制電路計數調光信號的禁能期間以產生第一信號組，且計數調光信號的致能期間以產生第二信號組。

在本發明的一實施例中，上述的可調分壓電路包括第一可控電阻器以及第二可控電阻器。第一可控電阻器的第一端耦接到電源電位。第一可控電阻器的第二端耦接到第一節點。第二可控電阻器的第一端耦接到第一節點以產生參考電壓。第二可控電阻器的第二端耦接到接地電位。第一可控電阻器受控於第一信號組而調整第一可控電阻器的電阻值，且第二可控電阻器受控於第二信號組而調整第二可控電阻器的電阻值。

在本發明的一實施例中，上述的第一可控電阻器的等效電阻值與調光信號的禁能期間的長短正相關，且上述的第二可控電阻器的等效電阻值與調光信號的致能期間的長短正相關。

在本發明的一實施例中，上述的第一可控電阻器包括多個切換電阻模組。此些切換電阻模組依序串接。此些切換電阻模組中的第一級切換電阻模組耦接到電源電位，且此些切換電阻模組中的最後一級切換電阻模組耦接到第一節點。此些切換電阻模組中的每一者受控於第一信號組的至少一對應者以改變第一可控電阻器的電阻值。

在本發明的一實施例中，此些切換電阻模組中的每一者包括電阻模組以及開關模組。開關模組與電阻模組並聯連接。開關模組受控於第一信號組的至少一對應者以決定切換電阻模組的電阻值。

在本發明的一實施例中，上述的電阻模組包括一個或多個電阻，其中此些電阻依序串聯連接或是彼此並聯連接。上述的開關模組包括一個或多個開關，其中此些開關依序串聯連接，且此些開關分別依據第一信號組的至少一對應者而啟閉。

在本發明的一實施例中，上述的第二可控電阻器包括多個切換電阻模組。此些切換電阻模組依序串接。此些切換電阻模組中的第一級切換電阻模組耦接到第一節點。此些切換電阻模組中的最後一級切換電阻模組耦接到接地電位。此些切換電阻模組中的每一者受控於第二信號組的至少一對應者以改變第二可控電阻器的電阻值。

在本發明的一實施例中，上述的控制電路包括邊緣偵測電路、計數器以及取樣電路。邊緣偵測電路用以接收調光信號，且偵測調光信號的上升邊緣及下降邊緣以產生重置信號。計數器用以接收輸入時脈信號，且耦接到邊緣偵測電路以接收重置信號。計數器反應於輸入時脈信號以產生計數值，且反應於重置信號以重置計數值。取樣電路用以接收調光信號，且耦接到計數器以接收計數值。取樣電路根據調光信號的下降邊緣取樣計數值以作為第二信號組，且根據調光信號的上升邊緣取樣計數值以作為第一信號組。

本發明的發光二極體背光模組包括至少一發光二極體串以及上述的發光二極體驅動裝置。發光二極體驅動裝置耦接到至少一發光二極體串以驅動至少一發光二極體串。

基於上述，在本發明實施例所提供的發光二極體背光模組及其驅動裝置中，控制電路可計數調光信號的禁能期間的時間長短與致能期間的時間長短，以分別產生第一信號組與第二信號組。可調分壓電路可根據第一信號組與第二信號組來調整其分壓比率以產生參考電壓。而根據分壓比率所產生的參考電壓實質上即可代表調光信號的工作週期(duty cycle)。因此，驅動裝置無需外接電容即可將脈波寬度調變為基礎的調光信號轉換為參考電壓。如此一來，低頻的調光信號亦可精確地轉換為參考電壓。此外，當改變調光信號的工作週期時，參考電壓將隨之改變，致使回授電壓及流過發光二極體串的電流也將隨之改變。因此可精確地調整發光二極體串的亮度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

現將詳細參考本發明之示範性實施例，在附圖中說明所述示範性實施例之實例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件代表相同或類似部分。

圖1是依照本發明一示範性實施例所繪示的發光二極體背光模組(light emitting diode backlight module，LED backlight module)10的示意圖。請參照圖1，發光二極體背光模組10可以應用在液晶顯示系統(liquid crystal display system，LCD system)當中，但本發明並不限制於此。發光二極體背光模組10可包括：N組發光二極體串(LED string)與驅動裝置(driving apparatus)100。於本示範性實施例中，N可以為大於或等於1的正整數，但為便於解釋，於此假設N等於1，而N大於1的示範性實施例可依據以下說明以類推之。故發光二極體背光模組10包括1組發光二極體串500，且發光二極體串500可包括多顆串接在一起的發光二極體L。

另外，驅動裝置100可耦接到發光二極體串500以驅動發光二極體串500。如圖1所示，驅動裝置100可包括感測電阻Rs、可調分壓電路120、比較器140、電源轉換級160以及控制電路180，但本發明並不限於此。感測電阻Rs的第一端可耦接到發光二極體串500的陰極，而感測電阻Rs的第二端則可耦接到接地電位GND。感測電阻Rs可感測流過發光二極體串500的電流IL並據以產生回授電壓Vfb。可調分壓電路120可用以根據分壓比率產生參考電壓Vref，其中可調分壓電路120的分壓比率可受控於第一信號組SC11~SC1y與第二信號組SC21~SC2x。

比較器140的第一輸入端可耦接到感測電阻Rs的第一端以接收回授電壓Vfb，比較器140的第二輸入端可耦接到可調分壓電路120以接收參考電壓Vref，而比較器140的輸出端則可用以產生控制信號CS。電源轉換級160可耦接於比較器140的輸出端與發光二極體串500的陽極之間。電源轉換級160可用以接收輸入電壓VIN。電源轉換級160可根據控制信號CS並採用脈寬調變控制機制(pulse width modulation control mechanism, PWM control mechanism)而對所接收的輸入電壓VIN進行升降壓處理(boost-buck process)，以提供直流電壓VBUS至發光二極體串500的陽極。

控制電路180可耦接到可調分壓電路120。控制電路180可用以接收調光信號(dimming signal)DIM。控制電路180可計數調光信號DIM的禁能期間以產生第一信號組SC11~SC1y，且可計數調光信號DIM的致能期間以產生第二信號組SC21~SC2x。

就整體的運作來說，控制電路180可計數調光信號DIM的禁能期間與致能期間以分別產生第一信號組SC11~SC1y與第二信號組SC21~SC2x。因此，第一信號組SC11~SC1y所代表的數值與調光信號DIM的禁能期間的時間長短相關聯，而第二信號組SC21~SC2x所代表的數值則與調光信號DIM的致能期間的時間長短相關聯。另外，可調分壓電路120可根據第一信號組SC11~SC1y與第二信號組SC21~SC2x來調整其分壓比率以產生參考電壓Vref。因此，根據分壓比率所產生的參考電壓Vref的電壓值實質上可代表調光信號DIM的工作週期(duty cycle)。由此可知，透過控制電路180以及可調分壓電路120即可將調光信號DIM轉換為參考電壓Vref。換句話說，本發明實施例所提出的驅動裝置100無需外接電容即可將調光信號DIM轉換為參考電壓Vref。

接著，比較器140可對參考電壓Vref與回授電壓Vfb進行比較以產生控制信號CS。電源轉換級160可根據控制信號CS而調整提供直流電壓VBUS。詳細來說，當直流電壓VBUS下降時，感測電阻Rs所感測到的回授電壓Vfb亦隨之下降。當回授電壓Vfb低於參考電壓Vref時，電源轉換級160可根據控制信號CS而調整直流電壓VBUS，以使直流電壓VBUS的電壓位準上升，從而將回授電壓Vfb的電壓位準拉升並維持在參考電壓Vref。反之亦然。

換個角度來說，當調光信號DIM的工作週期改變時，參考電壓Vref的電壓值將隨之改變，致使回授電壓Vfb亦隨之改變(因為回授電壓Vfb會被維持在參考電壓Vref的電壓值)。反應於回授電壓Vfb的改變，流過發光二極體串500的電流IL也將隨之改變(電流IL=Vfb÷Rs)，致使發光二極體串500的亮度改變。由此可知，透過調整調光信號DIM的工作週期，便可達到對發光二極體串500進行調光的目的。

在本發明的一實施例中，電源轉換級160可以採用升壓電路(boost circuit)或是降壓電路(buck circuit)來實現，但本發明並不以此為限。本發明的電源轉換級160也可以採用其他類型的電源轉換電路來實現。

以下請參照圖2，圖2是圖1所示的可調分壓電路120的一電路示意圖。可調分壓電路120可包括第一可控電阻器122以及第二可控電阻器124。第一可控電阻器122的第一端可耦接到一電源電位V1，其中電源電位V1的電壓位準可依實際應用或設計需求而定。而第一可控電阻器122的第二端可耦接到第一節點ND1。第二可控電阻器124的第一端可耦接到第一節點ND1以產生參考電壓Vref，而第二可控電阻器124的第二端可耦接到接地電位GND。

特別的是，第一可控電阻器122可受控於第一信號組SC11~SC1y而調整第一可控電阻器122的電阻值，且第二可控電阻器124可受控於第二信號組SC21~SC2x而調整第二可控電阻器124的電阻值。更進一步來說，第一可控電阻器122的等效電阻值可與調光信號DIM的禁能期間的時間長短正相關，而第二可控電阻器124的等效電阻值可與調光信號DIM的致能期間的時間長短正相關。

在本發明的一實施例中，第一可控電阻器122可包括Y個切換電阻模組R11~R1y。如圖2所示，切換電阻模組R11~R1y可依序串接，其中第一級切換電阻模組R11可耦接到電源電位V1，最後一級切換電阻模組R1y可耦接到第一節點ND1，但本發明並不以此為限。切換電阻模組R11可受控於第一信號組SC11~SC1y中的一對應者(例如SC11)以改變第一可控電阻器122的電阻值。切換電阻模組R12可受控於第一信號組SC11~SC1y中的一對應者(例如SC12)以改變第一可控電阻器122的電阻值。同樣地，切換電阻模組R1y可受控於第一信號組SC11~SC1y中的一對應者(例如SC1y)以改變第一可控電阻器122的電阻值。其餘可依此類推。

在本發明的其他實施例中，切換電阻模組R11~R1y中的每一者也可受控於第一信號組SC11~SC1y中的多個對應者以改變第一可控電阻器122的電阻值。舉例來說，倘若切換電阻模組R11可透過其內部的多個開關的導通與否來決定切換電阻模組R11本身的電阻值，那麼切換電阻模組R11也可受控於第一信號組SC11~SC1y中的多個對應者以改變第一可控電阻器122的電阻值。

值得一提的是，於本發明的上述示範性實施例中，切換電阻模組R11~R1y的數量Y可以為大於1的正整數，且數量Y可依據實際應用或設計需求而定。可以理解的是，倘若數量Y越多，則第一可控電阻器122的電阻值的解析度則越高，如此一來，可調分壓電路120所產生的參考電壓Vref將越精確。

以下將針對切換電阻模組R11~R1y進行說明。切換電阻模組R11可包括電阻模組RM11以及開關模組WM11。開關模組WM11與電阻模組RM11可並聯連接，且開關模組WM11可受控於第一信號組SC11~SC1y的對應者(即SC11)以決定切換電阻模組R11的電阻值。切換電阻模組R12可包括電阻模組RM12以及開關模組WM12。開關模組WM12與電阻模組RM12可並聯連接，且開關模組WM12可受控於第一信號組SC11~SC1y的對應者(即SC12)以決定切換電阻模組R12的電阻值。同樣地，切換電阻模組R1y可包括電阻模組RM1y以及開關模組WM1y。開關模組WM1y與電阻模組RM1y可並聯連接，且開關模組WM1y可受控於第一信號組SC11~SC1y的對應者(即SC1y)以決定切換電阻模組R1y的電阻值。其餘可依此類推。

由於切換電阻模組R11~R1y的架構及運作相類似，故以下將以切換電阻模組R11的電阻模組RM11及開關模組WM11為範例來進行說明，其餘切換電阻模組R12~R1y的架構及運作可依此類推。

在本發明的一實施例中，電阻模組RM11可包括一個或多個電阻。倘若電阻模組RM11具有多個電阻，則此些電阻可依序串聯連接或是彼此並聯連接。而開關模組WM11也可包括一個或多個開關。倘若開關模組WM11具有多個開關，則此些開關可依序串聯連接，且這些開關分別依據第一信號組SC11~SC1y的對應者(例如SC11)而導通或斷開。

可以理解的是，當切換電阻模組R11的開關模組WM11被導通時，由於電阻模組RM11的兩端因開關模組WM11被導通而形成短路，故切換電阻模組R11的有效電阻值實質上可視為0歐姆。反之，當切換電阻模組R11的開關模組WM11被斷開時，則切換電阻模組R11的有效電阻值實質上即為電阻模組RM11的電阻值。如此一來，可透過第一信號組SC11~SC1y來控制開關模組WM11~WM1y的啟閉，從而調整第一可控電阻器122的電阻值。

在本發明的一實施例中，第二可控電阻器124可包括X個切換電阻模組R21~R2x。如圖2所示，切換電阻模組R21~R2x可依序串接，其中第一級切換電阻模組R21可耦接到第一節點ND1，最後一級切換電阻模組R2x可耦接到接地電位GND，但本發明並不以此為限。切換電阻模組R21可受控於第二信號組SC21~SC2x中的一對應者(例如SC21)以改變第二可控電阻器124的電阻值。切換電阻模組R22可受控於第二信號組SC21~SC2x中的一對應者(例如SC22)以改變第二可控電阻器124的電阻值。同樣地，切換電阻模組R2x可受控於第二信號組SC21~SC2x中的一對應者(例如SC2x)以改變第二可控電阻器124的電阻值。其餘可依此類推。

在本發明的其他實施例中，每一切換電阻模組R21~R2x也可受控於第二信號組SC21~SC2x中的多個對應者以改變第二可控電阻器124的電阻值。舉例來說，倘若切換電阻模組R21可透過其內部的多個開關的導通與否來決定切換電阻模組R21本身的電阻值，那麼切換電阻模組R21也可受控於第二信號組SC21~SC2x中的多個對應者以改變第二可控電阻器124的電阻值。

值得一提的是，於本發明的上述示範性實施例中，切換電阻模組R21~R2x的數量X可以為大於1的正整數，且數量X可依據實際應用或設計需求而定。可以理解的是，倘若數量X越多，則第二可控電阻器124的電阻值的解析度則越高，如此一來，可調分壓電路120所產生的參考電壓Vref將越精確。

以下將針對切換電阻模組R21~R2x進行說明。切換電阻模組R21可包括電阻模組RM21以及開關模組WM21。開關模組WM21與電阻模組RM21可並聯連接，且開關模組WM21可受控於第二信號組SC21~SC2x的對應者(即SC21)以決定切換電阻模組R21的電阻值。切換電阻模組R22可包括電阻模組RM22以及開關模組WM22。開關模組WM22與電阻模組RM22可並聯連接，且開關模組WM22可受控於第二信號組SC21~SC2x的對應者(即SC22)以決定切換電阻模組R22的電阻值。同樣地，切換電阻模組R2x可包括電阻模組RM2x以及開關模組WM2x。開關模組WM2x與電阻模組RM2x可並聯連接，且開關模組WM2x可受控於第二信號組SC21~SC2x的對應者(即SC2x)以決定切換電阻模組R2x的電阻值。其餘可依此類推。

由於切換電阻模組R21~R2x的架構及運作相類似，故以下將以切換電阻模組R21的電阻模組RM21及開關模組WM21為範例來進行說明，其餘切換電阻模組R22~R2x的架構及運作可依此類推。

在本發明的一實施例中，電阻模組RM21可包括一個或多個電阻。倘若電阻模組RM21具有多個電阻，則此些電阻可依序串聯連接或是彼此並聯連接。而開關模組WM21可包括一個或多個開關。倘若開關模組WM21具有多個開關，則此些開關可依序串聯連接，且這些開關可分別依據第二信號組SC21~SC2x的對應者(例如SC21)而導通或斷開。

可以理解的是，當切換電阻模組R21的開關模組WM21被導通時，由於電阻模組RM21的兩端因開關模組WM21被導通而形成短路，故切換電阻模組R21的有效電阻值實質上可視為0歐姆。反之，當切換電阻模組R21的開關模組WM21被斷開時，則切換電阻模組R21的有效電阻值實質上即為電阻模組RM21的電阻值。如此一來，可透過第二信號組SC21~SC2x來控制開關模組WM21~WM2x的啟閉，從而調整第二可控電阻器124的電阻值。

以下請同時參照圖2及圖3，圖3所示的可調分壓電路120’為圖2的可調分壓電路120的一具體實施示意圖。可調分壓電路120’同樣可包括第一可控電阻器122’以及第二可控電阻器124’，其中第一可控電阻器122’可包括7個切換電阻模組R11~R17(即Y=7)，而第二可控電阻器124’可包括7個切換電阻模組R21~R27(即X=7)。圖3所示的切換電阻模組R11~R17的耦接及運作方式可參考圖2的切換電阻模組R11~R1y的相關說明類推得之，而圖3所示的切換電阻模組R21~R27的耦接及運作方式可參考圖2的切換電阻模組R21~R2x的相關說明類推得之。

值得一提的是，切換電阻模組R11~R17的電阻模組RM11~RM17的電阻值可分別為8r、4r、2r、r、(1/2)r、(1/4)r以及(1/8)r，而切換電阻模組R21~R27的電阻模組RM21~RM27的電阻值同樣可分別為8r、4r、2r、r、(1/2)r、(1/4)r以及(1/8)r。在此假設開關模組WM11~WM17可分別反應於邏輯“1”的第一信號組SC11~SC17而被斷開，且可分別反應於邏輯“0”的第一信號組SC11~SC17而被導通。因此，當調光信號DIM的禁能期間逐漸增加，致使控制電路180透過計數所得到的第一信號組SC11~SC17所代表的數值隨之增加時，例如第一信號組SC11~SC17由二進位值“0000001”(十進位值為1)變化至二進位值“0000010” (十進位值為2)，那麼第一可控電阻器122’的電阻值將由(1/8)r上升至(1/4)r。由此可知，第一可控電阻器122’的電阻值實質上與調光信號DIM的禁能期間的時間長短成正比。同樣地，第二可控電阻器124’的電阻值實質上與調光信號DIM的致能期間的時間長短成正比。

可以理解的是，電阻模組RM11、RM21可由8個電阻值為r的電阻器串聯連接而成；電阻模組RM12、RM22可由4個電阻值為r的電阻器串聯連接而成；電阻模組RM13、RM23可由2個電阻值為r的電阻器串聯連接而成；電阻模組RM15、RM25可由2個電阻值為r的電阻器並聯連接而成；電阻模組RM16、RM26可由4個電阻值為r的電阻器並聯連接而成；電阻模組RM17、RM27可由8個電阻值為r的電阻器並聯連接而成，但本發明並不以此為限。

以下請參照圖4，圖4是圖1所示的控制電路180的一電路方塊示意圖。控制電路180可包括邊緣偵測電路482、計數器484以及取樣電路486。邊緣偵測電路482可用以接收調光信號DIM，且可偵測調光信號DIM的上升邊緣及下降邊緣以產生重置信號RST。計數器484可用以接收輸入時脈信號CLK，且可耦接到邊緣偵測電路482以接收重置信號RST，其中計數器484可反應於輸入時脈信號CLK以產生計數值VAL，且可反應於重置信號RST以重置該計數值VAL。取樣電路486可用以接收調光信號DIM，且可耦接到計數器484以接收計數值VAL，其中取樣電路 486可根據調光信號DIM的下降邊緣取樣計數值VAL以作為第二信號組SC21~SC2x，且可根據調光信號DIM的上升邊緣取樣計數值VAL以作為第一信號組SC11~SC1y。

請同時參照圖1、圖2及圖4，當調光信號DIM由邏輯低位準轉換至邏輯高位準時，邊緣偵測電路482可產生重置信號RST以重置計數器484(即重置計數值VAL)。接著，計數器484可反應於輸入時脈信號CLK的觸發而計數調光信號DIM位於邏輯高位準(例如致能期間)的時間長短(即累計計數值VAL)。當調光信號DIM由邏輯高位準轉換至邏輯低位準時，取樣電路486可根據調光信號DIM的下降邊緣對計數值VAL進行取樣以作為第二信號組SC21~SC2x，而邊緣偵測電路482可再次產生重置信號RST以重置計數器484(即重置計數值VAL)。接著，計數器484可反應於輸入時脈信號CLK的觸發而計數調光信號DIM位於邏輯低位準(例如禁能期間)的時間長短(即累計計數值VAL)。當調光信號DIM再次由邏輯低位準轉換至邏輯高位準時，取樣電路486可根據調光信號DIM的上升邊緣對計數值VAL進行取樣以作為第一信號組SC11~SC1y，而邊緣偵測電路482可再次產生重置信號RST以重置計數器484(即重置計數值VAL)。如此重覆地計數運作以計算調光信號DIM的致能期間及禁能期間的時間長短，並輸出第一信號組SC11~SC1y及第二信號組SC21~SC2x至可調分壓電路120以改變可調分壓電路120的分壓比率，以使可調分壓電路120根據分壓比率而產生參考電壓Vref。

在本發明的一實施例中，控制電路180的邊緣偵測電路482、計數器484以及取樣電路486可採用特殊功能積體電路(ASIC)或可程式化邏輯閘陣列(FPGA)等硬體的方式來實現，但本發明並不以此為限。在本發明的其他實施例中，控制電路180也可透過微處理器(micro processor)或數位信號處理器(digital signal processor，DSP)而執行軟體程式的方式來實現。

綜上所述，在本發明實施例所提供的發光二極體背光模組及其驅動裝置中，控制電路可計數調光信號的禁能期間的時間長短與致能期間的時間長短，以分別產生第一信號組與第二信號組。可調分壓電路可根據第一信號組與第二信號組來調整其分壓比率以產生參考電壓。而根據分壓比率所產生的參考電壓實質上即可代表調光信號的工作週期(duty cycle)。因此，驅動裝置無需外接電容即可將脈波寬度調變為基礎的調光信號轉換為參考電壓。如此一來，低頻的調光信號亦可精確地轉換為參考電壓。此外，當改變調光信號的工作週期時，參考電壓將隨之改變，致使回授電壓及流過發光二極體串的電流也將隨之改變。因此可精確地調整發光二極體串的亮度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧發光二極體背光模組
100‧‧‧驅動裝置
120、120’‧‧‧可調分壓電路
122、122’‧‧‧ 第一可控電阻器
124、124’‧‧‧ 第二可控電阻器
140‧‧‧比較器
160‧‧‧電源轉換級
180‧‧‧控制電路
482‧‧‧邊緣偵測電路
484‧‧‧計數器
486‧‧‧取樣電路
500‧‧‧發光二極體串
8r、4r、2r、r、(1/2)r、(1/4)r、(1/8)r‧‧‧電阻值
CS‧‧‧控制信號
CLK‧‧‧輸入時脈信號
DIM‧‧‧調光信號
GND‧‧‧接地電位
IL‧‧‧電流
L‧‧‧發光二極體
ND1‧‧‧第一節點
R11~R1y、R21~R2x‧‧‧切換電阻模組
Rs‧‧‧感測電阻
RST‧‧‧重置信號
RM11~RM1y、RM21~RM2x‧‧‧電阻模組
SC11~SC1y‧‧‧第一信號組
SC21~SC2x‧‧‧第二信號組
VAL‧‧‧計數值
VBUS‧‧‧直流電壓
VIN‧‧‧輸入電壓
V1‧‧‧電源電位
Vfb‧‧‧回授電壓
Vref‧‧‧參考電壓
WM11~WM1y、WM21~WM2x‧‧‧開關模組

下面的所附圖式是本發明的說明書的一部分，繪示了本發明的示例實施例，所附圖式與說明書的描述一起說明本發明的原理。圖1是依照本發明一示範性實施例所繪示的發光二極體背光模組的示意圖。圖2是圖1所示的可調分壓電路的一電路示意圖。圖3是圖2的可調分壓電路的一具體實施示意圖。圖4是圖1所示的控制電路的一電路方塊示意圖。

10‧‧‧發光二極體背光模組

100‧‧‧驅動裝置

120‧‧‧可調分壓電路

140‧‧‧比較器

160‧‧‧電源轉換級

180‧‧‧控制電路

500‧‧‧發光二極體串

CS‧‧‧控制信號

DIM‧‧‧調光信號

GND‧‧‧接地電位

IL‧‧‧電流

L‧‧‧發光二極體

Rs‧‧‧感測電阻

SC11~SC1y‧‧‧第一信號組

SC21~SC2x‧‧‧第二信號組

VBUS‧‧‧直流電壓

VIN‧‧‧輸入電壓

Vfb‧‧‧回授電壓

Vref‧‧‧參考電壓

Claims

一種發光二極體驅動裝置，適用於驅動至少一發光二極體串，而該發光二極體驅動裝置包括：一感測電阻，其第一端耦接到該至少一發光二極體串的陰極以產生一回授電壓，而其第二端則耦接到一接地電位；一可調分壓電路，用以根據一分壓比率產生一參考電壓，其中該可調分壓電路的該分壓比率受控於一第一信號組與一第二信號組；一比較器，其第一輸入端耦接到該感測電阻的第一端以接收該回授電壓，其第二輸入端耦接到該可調分壓電路以接收該參考電壓，而其輸出端則用以產生一控制信號；一電源轉換級，耦接於該比較器的輸出端與該至少一發光二極體串的陽極之間，用以根據該控制信號而提供一直流電壓至該至少一發光二極體串的陽極；以及一控制電路，耦接到該可調分壓電路，且用以接收一調光信號，其中該控制電路計數該調光信號的禁能期間以產生該第一信號組，且計數該調光信號的致能期間以產生該第二信號組。
如申請專利範圍第1項所述的發光二極體驅動裝置，其中該可調分壓電路包括：一第一可控電阻器，其第一端耦接到一電源電位，其第二端耦接到一第一節點；以及一第二可控電阻器，其第一端耦接到該第一節點以產生該參考電壓，其第二端耦接到該接地電位，其中該第一可控電阻器受控於該第一信號組而調整該第一可控電阻器的電阻值，且該第二可控電阻器受控於該第二信號組而調整該第二可控電阻器的電阻值。
如申請專利範圍第2項所述的發光二極體驅動裝置，其中該第一可控電阻器的一等效電阻值與該調光信號的該禁能期間的長短正相關，且該第二可控電阻器的一等效電阻值與該調光信號的該致能期間的長短正相關。
如申請專利範圍第2項所述的發光二極體驅動裝置，其中該第一可控電阻器包括：多個切換電阻模組，該些切換電阻模組依序串接，該些切換電阻模組中的第一級切換電阻模組耦接到該電源電位，且該些切換電阻模組中的最後一級切換電阻模組耦接到該第一節點，其中該些切換電阻模組中的每一者受控於該第一信號組的至少一對應者以改變該第一可控電阻器的電阻值。
如申請專利範圍第4項所述的發光二極體驅動裝置，其中該些切換電阻模組中的每一者包括：一電阻模組；以及一開關模組，該開關模組與該電阻模組並聯連接，且該開關模組受控於該第一信號組的該至少一對應者以決定該切換電阻模組的電阻值。
如申請專利範圍第5項所述的發光二極體驅動裝置，其中：該電阻模組包括一個或多個電阻，其中該些電阻依序串聯連接或是彼此並聯連接；以及該開關模組包括一個或多個開關，其中該些開關依序串聯連接，且該些開關分別依據該第一信號組的該至少一對應者而啟閉。
如申請專利範圍第2項所述的發光二極體驅動裝置，其中該第二可控電阻器包括：多個切換電阻模組，該些切換電阻模組依序串接，該些切換電阻模組中的第一級切換電阻模組耦接到該第一節點，且該些切換電阻模組中的最後一級切換電阻模組耦接到該接地電位，其中該些切換電阻模組中的每一者受控於該第二信號組的至少一對應者以改變該第二可控電阻器的電阻值。
如申請專利範圍第7項所述的發光二極體驅動裝置，其中該些切換電阻模組中的每一者包括：一電阻模組；以及一開關模組，該開關模組與該電阻模組並聯連接，且該開關模組受控於該第二信號組的該至少一對應者以決定該切換電阻模組的電阻值。
如申請專利範圍第8項所述的發光二極體驅動裝置，其中：該電阻模組包括一個或多個電阻，其中該些電阻依序串聯連接或是彼此並聯連接；以及該開關模組包括一個或多個開關，其中該些開關依序串聯連接，且該些開關分別依據該第二信號組的該至少一對應者而啟閉。
如申請專利範圍第1項所述的發光二極體驅動裝置，其中該控制電路包括：一邊緣偵測電路，用以接收該調光信號，且偵測該調光信號的上升邊緣及下降邊緣以產生一重置信號；一計數器，用以接收一輸入時脈信號，且耦接到該邊緣偵測電路以接收該重置信號，其中該計數器反應於該輸入時脈信號以產生一計數值，且反應於該重置信號以重置該計數值；以及一取樣電路，用以接收該調光信號，且耦接到該計數器以接收該計數值，其中該取樣電路根據該調光信號的下降邊緣取樣該計數值以作為該第二信號組，且根據該調光信號的上升邊緣取樣該計數值以作為該第一信號組。
一種發光二極體背光模組，包括：至少一發光二極體串；以及一驅動裝置，耦接到該至少一發光二極體串以驅動該至少一發光二極體串，該驅動裝置包括：一感測電阻，其第一端耦接到該至少一發光二極體串的陰極以產生一回授電壓，而其第二端則耦接到一接地電位；一可調分壓電路，用以根據一分壓比率產生一參考電壓，其中該可調分壓電路的該分壓比率受控於一第一信號組與一第二信號組；一比較器，其第一輸入端耦接到該感測電阻的第一端以接收該回授電壓，其第二輸入端耦接到該可調分壓電路以接收該參考電壓，而其輸出端則用以產生一控制信號；一電源轉換級，耦接於該比較器的輸出端與該至少一發光二極體串的陽極之間，用以根據該控制信號而提供一直流電壓至該至少一發光二極體串的陽極；以及一控制電路，耦接到該可調分壓電路，且用以接收一調光信號，其中該控制電路計數該調光信號的禁能期間以產生該第一信號組，且計數該調光信號的致能期間以產生該第二信號組。
如申請專利範圍第11項所述的發光二極體背光模組，其中該可調分壓電路包括：一第一可控電阻器，其第一端耦接到一電源電位，其第二端耦接到一第一節點；以及一第二可控電阻器，其第一端耦接到該第一節點以產生該參考電壓，其第二端耦接到該接地電位，其中該第一可控電阻器受控於該第一信號組而調整該第一可控電阻器的電阻值，且該第二可控電阻器受控於該第二信號組而調整該第二可控電阻器的電阻值。
如申請專利範圍第12項所述的發光二極體背光模組，其中該第一可控電阻器的一等效電阻值與該調光信號的該禁能期間的長短正相關，且該第二可控電阻器的一等效電阻值與該調光信號的該致能期間的長短正相關。
如申請專利範圍第12項所述的發光二極體背光模組，其中該第一可控電阻器包括：多個切換電阻模組，該些切換電阻模組依序串接，該些切換電阻模組中的第一級切換電阻模組耦接到該電源電位，且該些切換電阻模組中的最後一級切換電阻模組耦接到該第一節點，其中該些切換電阻模組中的每一者受控於該第一信號組的至少一對應者以改變該第一可控電阻器的電阻值。
如申請專利範圍第14項所述的發光二極體背光模組，其中該些切換電阻模組中的每一者包括：一電阻模組；以及一開關模組，該開關模組與該電阻模組並聯連接，且該開關模組受控於該第一信號組的該至少一對應者以決定該切換電阻模組的電阻值。
如申請專利範圍第12項所述的發光二極體背光模組，其中該第二可控電阻器包括：多個切換電阻模組，該些切換電阻模組依序串接，該些切換電阻模組中的第一級切換電阻模組耦接到該第一節點，且該些切換電阻模組中的最後一級切換電阻模組耦接到該接地電位，其中該些切換電阻模組中的每一者受控於該第二信號組的至少一對應者以改變該第二可控電阻器的電阻值。
如申請專利範圍第16項所述的發光二極體背光模組，其中該些切換電阻模組中的每一者包括：一電阻模組；以及一開關模組，該開關模組與該電阻模組並聯連接，且該開關模組受控於該第二信號組的該至少一對應者以決定該切換電阻模組的電阻值。
如申請專利範圍第11項所述的發光二極體背光模組，其中該控制電路包括：一邊緣偵測電路，用以接收該調光信號，且偵測該調光信號的上升邊緣及下降邊緣以產生一重置信號；一計數器，用以接收一輸入時脈信號，且耦接到該邊緣偵測電路以接收該重置信號，其中該計數器反應於該輸入時脈信號以產生一計數值，且反應於該重置信號以重置該計數值；以及一取樣電路，用以接收該調光信號，且耦接到該計數器以接收該計數值，其中該取樣電路根據該調光信號的下降邊緣取樣該計數值以作為該第二信號組，且根據該調光信號的上升邊緣取樣該計數值以作為該第一信號組。