CN100579327C - 负载驱动装置和负载驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种控制负载的驱动的负载驱动装置，包括：驱动器，用于根据切换时钟信号周期性地接通/断开电流并将平均驱动电流提供给负载。还提供一种调光控制器，用于基于调光步骤控制驱动器接通/断开负载的驱动。还提供一种控制器，用于控制所述驱动器和调光控制器的至少一个以使调光步骤的步骤间隔和切换时钟信号的切换时钟周期相同。提供的负载驱动装置通过根据调光控制改善驱动电流的线性响应特性，能够稳定地控制负载的驱动的调光。

Description

负载驱动装置和负载驱动方法
本申请要求于2005年7月1日在韩国知识产权局提交的第2005-0059337号韩国专利申请的利益，该申请全部公开于此以资参考。
技术领域
本发明涉及一种控制负载的负载驱动装置。更具体地说，本发明涉及一种能够通过改善驱动电流的线性响应特性来稳定地控制负载的驱动的调光(dimming)的负载驱动装置。
背景技术
传统地，负载驱动装置驱动负载并能够逐步控制驱动强度。示例性的负载包括冷却扇、加热器和背照灯。传统的负载驱动装置使用用于逐步控制负载的驱动强度的脉宽调制(PWM)调光方法。
传统的负载驱动装置包括开关电流源，其通过根据预定的切换周期周期性地切换电流而将预定的平均驱动电流提供给负载。还包括PWM调光部分，其基于预定的用于逐步控制负载的驱动强度的调光步骤输出用于接通/断开所述开关电流源的PWM调光信号。所述调光步骤被负载驱动装置的主电路部分(未示出)的同步信号同步，并且所述切换周期和主电路部分(未示出)的同步信号的周期不同。
参照图1对传统负载驱动装置中根据调光占空比的变化而变化的负载驱动电流进行描述。这里，调光占空比指的是调光周期Td内输出接通(ON)PWM调光信号的调光步骤的步骤间隔的总和Ton与调光周期Td的比值。调光周期Td内可能会有多个调光步骤。即，调光占空比为Ton/Td。
参照图1的(1-1)，传统负载驱动装置的开关电流源根据切换周期T，在t1、t2、t3、t4接通切换部分(未示出)。如果提供给负载的电流达到预定的命令值ir，则开关电流源断开切换部分。因此，利用如图1中的(1-1)所示的脉冲，驱动电流i保持为平均驱动电流。如图1中的(1-1)所示，PWM调光部分根据步骤间隔d’基于多个调光步骤d1、d2、d3、d4输出接通/断开所述开关电流源的PWM调光信号。因此，如果PWM调光信号被中断，则开关电流源停止为负载提供电流。这里，步骤间隔d’和切换周期T’不同。
因此，将参照图1的(1-2)到(1-5)对根据调光占空比的变化而变化的负载驱动电流进行描述。如图1所示，调光占空比以(1-2)、(1-3)、(1-4)、(1-5)的顺序逐渐增大。
参照图1的(1-2)，如果PWM调光部分在调光步骤d1中断PWM调光信号，则调光占空比为d1/Td。开关电流源在d1断开切换，从而在调光周期Td的剩余期间中断提供给负载的电流。因此，在调光周期Td期间，将平均驱动电流i1’提供给负载。参照图1的(1-3)，如果PWM调光部分在调光步骤d2中断PWM调光信号，则调光占空比为d2/Td。开关电流源在d2断开切换，从而在调光周期Td的剩余期间中断提供给负载的电流。因此，在调光周期Td期间，将平均驱动电流i2’提供给负载。参照图1的(1-4)，如果PWM调光部分在调光步骤d3中断PWM调光信号，则调光占空比为d3/Td。开关电流源在d3断开切换，从而在调光周期Td的剩余期间中断提供给负载的电流。因此，在调光周期Td期间，将平均驱动电流i3’提供给负载。参照图1的(1-5)，如果PWM调光部分在调光步骤d4中断PWM调光信号，则调光占空比为d4/Td。开关电流源在d4断开切换，从而在调光周期Td的剩余期间中断提供给负载的电流。因此，在调光周期Td期间，将平均驱动电流i4’提供给负载。
参照图1，在传统负载驱动装置中，提供给负载的平均驱动电流不能线性地变化。即，即使(1-2)调光占空比d1/Td和(1-3)调光占空比d2/Td不同，平均驱动电流i1和i2’仍相同。因此，在(1-2)和(1-3)的情况时，即使每一调光占空比不同，对负载的影响是相同的。而且，即使(1-4)调光占空比d3/Td和(1-5)调光占空比d4/Td不同，平均驱动电流i3’和i3’仍相同。因此，在(1-4)和(1-5)的情况时，即使每一调光占空比不同，对负载的影响是相同的。当调光占空比的改变的变化量小于切换周期内的切换间隔时，上述现象更加明显。
利用传统负载驱动装置，相应于用于逐步控制负载的驱动强度的调光占空比的变化，提供给负载的平均驱动电流不能线性地变化。因此，传统的负载驱动装置在根据调光占空比稳定地控制负载的驱动响应方面受到限制。
因此，需要一种能够根据调光占空比稳定地控制负载的驱动响应的控制负载的改进了的负载驱动装置。
发明内容
本发明的一个方面在于解决上述问题和/或缺陷，并至少提供下述优点。因此，本发明示例性实施例的一方面提供一种通过根据调光控制改善驱动电流的线性响应特性，能够稳定地控制负载的驱动的调光的负载驱动装置。
通过提供下述装置实现上述和其它方面：一种控制负载的驱动的负载驱动装置，该负载驱动装置包括用于根据切换时钟信号周期性地接通/断开电流并将平均驱动电流提供给负载的驱动器。还提供一种用于基于调光步骤控制所述驱动器接通/断开负载的驱动的调光控制器。还提供一种控制器，用于控制所述驱动器和调光控制器中的至少一个，以使调光步骤的步骤间隔和切换时钟信号的切换时钟周期相同。
根据本发明示例性实施例的一个方面，所述负载包括具有多个发光二极管(LED)的LED背照灯。
根据本发明示例性实施例的一个方面，所述驱动器包括用于为发光二极管背照灯提供电流的具有电源部分的开关电流源，所述开关电流源包括：切换部分，用于接通/断开从电源部分提供给发光二极管背照灯的电流；和切换控制器，用于根据切换时钟信号周期性地控制切换部分以便根据预定峰值将发光二极管背照灯的电流保持为平均驱动电流。根据本发明示例性实施例的一个方面，所述控制器将具有与调光步骤的步骤间隔相同的时钟周期的时钟信号提供给切换控制器，所述时钟信号用作切换时钟信号。
根据本发明示例性实施例的一个方面，所述控制器将与调光步骤同步的时钟信号提供给切换控制器，所述时钟信号用作切换时钟信号。
根据本发明示例性实施例的一个方面，所述调光控制器包括PWM调光电路部分，该PWM调光电路部分根据调光步骤输出用于控制驱动器接通/断开负载的驱动的PWM调光控制信号。
通过下面结合附图对本发明示例性实施例的详细描述，对本领域技术人员来说，本发明的其它目的、优点和显著特征将会更加明显。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明特定实施例的以上和其他目的、特征和优点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了传统负载驱动装置中根据调光占空比的变化而变化的负载驱动电流；
图2是根据本发明示例性实施例的负载驱动装置的控制框图；
图3是图2的负载驱动装置中的开关电流源的详细电路图；
图4示出了根据本发明示例性实施例的根据调光占空比的变化而变化的负载驱动电流；和
图5示出了根据本发明另一示例性实施例的具有切换时钟周期的负载驱动装置中的调光步骤和时钟信号。
在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件、特征和结构。
具体实施方式
提供说明书中定义的内容(例如详细结构和部件)以帮助充分理解本发明的实施例，并且其仅仅是示例性的。因此，本领域内的普通技术人员应该理解的是，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对本发明的实施例进行多种修改和改变。此外，为了简明和清楚，忽略对公知结构和功能的描述。
图2是根据本发明示例性实施例的负载驱动装置的控制框图。如图中所示，根据本发明示例性实施例的负载驱动装置包括用作负载的LED背照灯10。还包括驱动器30，其通过根据预定的切换时钟信号周期性地切换电流，将预定的平均驱动电流提供给LED背照灯10。此外，还包括：信号处理器40，用于基于预定的调光步骤控制驱动器30接通/断开LED背照灯10的驱动，并使调光步骤的步骤间隔和切换时钟信号的切换时钟周期相同。
通过将LED背照灯10用作具有驱动力(例如，亮度)的负载，根据提供的驱动电流的大小控制LED背照灯10将光提供给用于显示图像的显示部分(未示出)。所述LED背照灯10包括多个LED行5，每一LED行具有多个显示红色R、绿色G、和蓝色B的LED。
驱动器30将驱动电流提供给LED背照灯10。驱动器30具有至少一个或多个驱动器。第一驱动器20具有分别控制显示红色R的多个LED、显示绿色G的多个LED器件、显示蓝色B的多个LED器件的R驱动器1、G驱动器1、B驱动器1。
驱动器30包括周期性地接通/断开提供给LED背照灯10的电流的开关电流源27。根据切换时钟信号周期性地接通/断开电流以便根据预定的峰值使流入LED背照灯10的电流保持为平均驱动电流。
图3是图2的负载驱动装置中的开关电流源27的详细电路图。如图中所示，开关电流源27包括生成将被提供给LED背照灯10的电能的电源Vs。还包括感应电阻器Rs，其感应流过LED背照灯10的电流的数量。此外还包括电流保持切换部分22，其接通/断开从电源Vs提供给LED背照灯10的电流。此外还包括切换控制器25，如果其确定通过感应电阻器Rs感应的电流的数量达到了峰值，则其断开电流保持切换部分22，并根据切换时钟信号周期性地接通电流切换保持部分22。因此，开关电流源27根据切换时钟信号周期性的接通电流保持切换部分22，以及如果提供给LED背照灯10的电流达到峰值，则开关电流源27断开电流保持切换部分。因此，通过使提供的电流周期性地变化，提供给LED背照灯10的驱动电流被保持为平均驱动电流。
当从信号处理器40输出的PWM调光控制信号P_dim为接通(ON)状态时，切换控制器25通过根据切换时钟信号周期性地接通/断开电流保持切换部分22，将平均驱动电流提供给LED背照灯10。而且，如果由于从信号处理器40输出的PWM调光控制信号P_dim为断开(OFF)状态而断开电流保持切换部分22，则开关电流源25不给LED背照灯10提供电流。
信号处理器40包括PWM调光电路部分42，其将PWM调光控制信号P_dim输出到用于控制驱动器30的切换控制器25，以基于预定的调光步骤接通/断开LED背照灯10的驱动。此外，信号处理器40包括控制器45，其控制PWM调光电路部分42和驱动器30的至少一个，以使调光步骤的步骤间隔和切换时钟信号的切换时钟周期相同。
PWM调光电路部分42基于调光周期Td中的多个调光步骤，输出PWM调光控制信号P_dim，所述PWM调光控制信号P_dim在每一调光周期Td中接通/断开驱动器30的驱动。因此，如果驱动器30在调光周期Td的初始调光步骤中被断开，则LED背照灯10的亮度减弱。即，LED背照灯10的亮度根据调光占空比而不同。调光占空比指的是调光周期Td内输出接通(ON)PWM调光信号的调光步骤的步骤间隔的总和Ton与调光周期Td的比值。即，调光占空比为考虑到调光周期Td内的多个调光步骤的Ton/Td。当调光占空比接近1时，LED背照灯10逐渐变亮。通常，PWM调光电路部分42的调光步骤被负载驱动装置的主电路部分(未示出)的同步信号同步。
控制器45将时钟信号作为切换时钟信号提供给切换控制器25，所述切换时钟信号的时钟周期和调光步骤的每一步骤间隔相同。最终，控制器45生成具有和负载驱动装置的主电路部分(未示出)的同步信号的同步周期相同的时钟周期的时钟信号作为切换时钟信号，并将该时钟信号提供给切换控制器25。
下面将参照图4对根据本发明示例性实施例的负载驱动装置中的调光占空比的变化而变化的负载驱动电流进行描述。
参照图4的(4-1)，驱动器30的开关电流源27根据和从控制器45输入的切换时钟信号有关的切换时钟周期T，在t1、t2、t3、t4接通电流保持切换部分22。如果提供给LED背照灯10的电流达到预定的峰值ir，则开关电流源27断开电流保持切换部分22。因此，利用如图4的(4-1)所示的脉冲，提供给LED背照灯10的驱动电流iLED保持为平均驱动电流iLED。
此时，PWM调光电路部分42根据步骤间隔d基于多个调光步骤d1、d2、d3、d4将接通/断开开关电流源27的PWM调光控制信号P_dim输出到切换控制器25。因此，如果PWM调光控制信号P_dim被中断，则切换控制器25断开电流保持切换部分22并且开关电流源27停止为LED背照灯10提供电流。这里，控制器45将具有与调光步骤的步骤间隔d相同的时钟周期的时钟信号提供给切换控制器25，以便步骤间隔d和切换时钟周期T的大小相同。此时，所述时钟信号用作切换时钟信号。
因此，将参照图4的(4-2)到(4-5)对根据调光占空比的变化而变化的负载驱动电流进行描述。如图4所示，调光占空比以(4-2)、(4-3)、(4-4)、(4-5)的顺序逐渐增大。
参照图4的(4-2)，如果PWM调光电路部分42在调光步骤d1中断PWM调光控制信号，则调光占空比为d1/Td。开关电流源27在d1断开电流保持切换部分22，从而在调光周期Td的剩余期间中断提供给LED背照灯10的电流。因此，在调光周期Td期间，将平均驱动电流i1提供给LED背照灯10。此时，当电流保持切换部分22在d1被断开时，可能临时生成残留电流‘a’，从而中断提供给LED背照灯10的电流。所述残留电流‘a’对LED背照灯10的亮度没有很大的影响。
参照图4的(4-3)，如果PWM调光电路部分42在调光步骤d2中断PWM调光控制信号，则调光占空比为d2/Td。开关电流源27在d2断开电流保持切换部分22，从而在调光周期Td的剩余期间中断提供给LED背照灯10的电流。因此，在调光周期Td期间，将平均驱动电流i2提供给LED背照灯10。
参照图4的(4-4)，如果PWM调光电路部分42在调光步骤d3中断PWM调光控制信号，则调光占空比为d3/Td。开关电流源27在d3断开电流保持切换部分22，从而在调光周期Td的剩余期间中断提供给LED背照灯10的电流。因此，在调光周期Td期间，将平均驱动电流i3提供给LED背照灯10。
参照图4的(4-5)，如果PWM调光电路部分42在调光步骤d4中断PWM调光控制信号，则调光占空比为d4/Td。开关电流源27在d4断开电流保持切换部分22，从而在调光周期Td的剩余期间中断提供给LED背照灯10的电流。因此，在调光周期Td期间，将平均驱动电流i4提供给LED背照灯10。
参照图4，在本发明示例性实施例的负载驱动装置中，提供给LED背照灯10的平均驱动电流线性地变化。所述平均驱动电流相应于调光占空比的变化而变化以便逐步控制LED背照灯10的驱动强度，例如LED背照灯10的亮度。即，当调光占空比以(4-2)→(4-3)→(4-4)→(4-5)的顺序接近“1”时，平均驱动电流i1→i2→i3→i4变得越来越大。这样，因为调光步骤的步骤间隔d和切换时钟周期T相同，所以LED背照灯10的亮度相应于调光占空比的变化而线性地变化。
在上述实施例中，PWM调光电路部分42的调光步骤被负载驱动装置的主电路部分(未示出)的同步信号同步。而且，切换控制器25被具有与调光步骤的步骤间隔d相同的时钟周期T的切换时钟信号同步。因此，调光步骤的步骤间隔d与切换时钟周期T相同。然而，本发明不是限定性的。还可以用其它多种实施方式来描述本发明。
可选地，控制器能够控制PWM调光电路部分42以便调光步骤的步骤间隔d和切换控制器25的切换周期T相同。
此外，参照图5，控制器45可以生成用于控制切换控制器25的切换时钟信号，所述切换时钟信号具有相应于调光步骤的步骤间隔d”的1/n的切换时钟周期T”。因此，在提供给LED背照灯10的驱动电流iLED的同一电流水平上存在调光步骤d1’和d2’，这样就稳定地保持了相应于本发明示例性实施例的有效调光占空比的改变的LED背照灯10的线性亮度变化。
通过与用于逐步控制LED背照灯10的驱动强度的调光占空比的变化相对应，本发明示例性实施例的负载驱动装置改进了提供给LED背照灯10的平均驱动电流的线性响应特性。
尽管已参照本发明的特定实施例表示和描述了本发明，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种形式和细节上的改变。

Claims (14)

1、一种控制负载的驱动的负载驱动装置，包括：
驱动器，用于根据切换时钟信号周期性地接通/断开电流并将平均驱动电流提供给负载；
调光控制器，用于基于调光步骤控制驱动器接通/断开负载的驱动；和
控制器，用于控制所述驱动器和调光控制器的至少一个，以使调光步骤的步骤间隔和切换时钟信号的切换时钟周期相同。
2、如权利要求1所述的负载驱动装置，其中，所述负载包括具有多个发光二极管的发光二极管背照灯。
3、如权利要求2所述的负载驱动装置，其中，所述驱动器包括用于为发光二极管背照灯提供电流的具有电源部分的开关电流源，所述开关电流源包括：切换部分，用于接通/断开从电源部分提供给发光二极管背照灯的电流；和切换控制器，用于根据切换时钟信号周期性地控制切换部分以便根据预定峰值将发光二极管背照灯的电流保持为平均驱动电流。
4、如权利要求3所述的负载驱动装置，其中，所述控制器将具有与调光步骤的步骤间隔相同的时钟周期的时钟信号提供给切换控制器，所述时钟信号用作切换时钟信号。
5、如权利要求3所述的负载驱动装置，其中，所述控制器将与调光步骤同步的时钟信号提供给切换控制器，所述时钟信号用作切换时钟信号。
6、如权利要求5所述的负载驱动装置，其中，所述调光控制器包括脉宽调制调光电路部分，所述脉宽调制调光电路部分用于基于调光步骤输出用于控制驱动器接通/断开负载的驱动的脉宽调制调光控制信号。
7、如权利要求4所述的负载驱动装置，其中，所述调光控制器包括脉宽调制调光电路部分，所述脉宽调制调光电路部分用于基于调光步骤输出用于控制驱动器接通/断开负载的驱动的脉宽调制调光控制信号。
8、一种用于控制负载的驱动的负载驱动方法，包括如下步骤：
驱动步骤，由驱动器根据切换时钟信号周期性地接通/断开电流，并将平均驱动电流提供给负载；
控制调光步骤，由调光控制器基于调光步骤控制驱动器接通/断开负载的驱动；和
控制步骤，由控制器控制驱动器和调光控制器的至少一个，以使调光步骤的步骤间隔和切换时钟信号的切换时钟周期相同。
9、如权利要求8所述的负载驱动方法，其中，所述负载包括具有多个发光二极管的发光二极管背照灯。
10、如权利要求9所述的负载驱动方法，其中，所述驱动步骤包括：电流切换，由具有电源部分的开关电流源将电流提供给发光二极管背照灯；切换，由切换部分接通/断开从电源部分提供给发光二极管背照灯的电流；以及控制切换，由切换控制器根据切换时钟信号周期性地控制切换部分以便根据预定峰值将发光二极管背照灯中的电流保持为平均驱动电流。
11、如权利要求10所述的负载驱动方法，其中，控制驱动器和调光控制器的至少一个的步骤包括：控制器将具有与调光步骤的步骤间隔相同的时钟周期的时钟信号提供给切换控制器，所述时钟信号用作切换时钟信号。
12、根据权利要求10所述的负载驱动方法，其中，控制驱动器和调光控制器的至少一个的步骤包括：控制器将与调光步骤同步的时钟信号提供给切换控制器，所述时钟信号用作切换时钟信号。
13、如权利要求12所述的负载驱动方法，其中，所述控制调光步骤包括：包括在调光控制器中的脉宽调制调光电路部分基于调光步骤输出用于控制驱动器接通/断开负载的驱动的脉宽调制调光控制信号。
14、如权利要求13所述的负载驱动方法，其中，所述控制调光步骤包括：包括在调光控制器中的脉宽调制调光电路部分基于调光步骤输出用于控制驱动器接通/断开负载的驱动的脉宽调制调光控制信号。
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