CN101325033B - 光源驱动装置及其信号转换电路及脉冲控制电路 - Google Patents

Abstract

一种光源驱动装置包括一脉冲控制电路、一信号调整电路以及一驱动电路。该脉冲控制电路产生一第一控制信号及一第二控制信号。该信号调整电路耦接至该脉冲控制电路，并依据该第一控制信号及该第二控制信号，以分别输出一第一切换信号、一第二切换信号、一第三切换信号及一第四切换信号。该驱动电路分别耦接至该信号调整电路及至少一发光单元，并依据该第一切换信号、该第二切换信号、该第三切换信号及该第四切换信号，以产生一驱动信号来驱动该发光单元。

Description

光源驱动装置及其信号转换电路及脉冲控制电路

技术领域

本发明涉及一种光源驱动装置及其信号转换电路及脉冲控制电路。

背景技术

由于液晶显示(LCD)器相较于传统的阴极射线管(CRT)显示器具有体积小、低耗电量、低辐射，且液晶显示器的工艺技术能与半导体工艺技术兼容等优点。因此，液晶显示器逐渐取代阴极射线管显示器，成为近年来显示器的主流。

液晶显示器并非自发光性的显示装置，其必须通过外部光源以提供一显示画面所需的光源。一般而言，液晶显示器包括一背光模块以提供显示面板均匀的光源。此外，冷阴极荧光灯管(CCFL)具有寿命长、高辉度及管径细等优点，使得冷阴极荧光灯管广泛地应用于该背光模块。

在已知技术中，半桥驱动电路以及全桥驱动电路常常被用以驱动背光模块的冷阴极荧光灯管。其中，半桥驱动电路以及全桥驱动电路通过调制晶体管的导通相位，以控制冷阴极荧光灯管的电压及电流，并进而调整冷阴极荧光灯管的亮度。在实际应用上，半桥驱动电路仅需要两组控制信号即能产生所需的驱动信号，而全桥驱动电路则需要四组控制信号才能够产生所需的驱动信号。然而，全桥驱动电路则能够提供较大的功率以驱动与其电性连接的负载。

以下将简述全桥驱动电路的架构，请参考图1所示，已知的全桥驱动电路1包括一全桥架构单元11、一隔离变压单元13以及一控制单元12。其中该全桥架构单元11包括四个晶体管Q01～Q04，而该控制单元12输出四个控制信号，以分别控制所述晶体管Q01～Q04导通(turn on)或截止(turn off)，并通过所述晶体管Q01～Q04的导通、关闭而将一功率信号传送至该隔离变压单元13。该隔离变压单元13将该功率信号转换成一驱动信号以驱动与其电性连接的冷阴极荧光灯管L。

承上所述，半桥驱动电路的架构则是仅具有两个晶体管，且控制单元仅需输出两组控制信号即可驱动负载。虽然，半桥驱动电路具有较简单的电路构成，然而其驱动能力则较全桥驱动电路为差。因此如何取其优点以降低成本且能具有较佳的驱动能力，是当前重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种可简化控制方式的光源驱动装置及其信号转换电路及脉冲控制电路。

于是，为达上述目的，本发明提供一种光源驱动装置。该光源驱动装置包括一脉冲控制电路、一信号调整电路及一驱动电路。其中，该脉冲控制电路产生一第一控制信号及一第二控制信号。该信号调整电路接收该第一控制信号及该第二控制信号，以分别输出一第一切换信号、一第二切换信号、一第三切换信号及一第四切换信号。该驱动电路分别耦接至该信号调整电路及至少一发光单元，并依据该第一切换信号、该第二切换信号、该第三切换信号及该第四切换信号，以产生一驱动信号来驱动该发光单元。

为达上述目的，本发明提供一种脉冲控制电路，其包括一可编程频率产生单元、一比较单元、一反馈控制单元以及一脉冲产生单元。其中，该可编程频率产生单元产生一脉宽调制信号并传送至该比较单元。而该比较单元依据该脉宽调制信号及一参考信号，以产生一第一比较信号和一第二比较信号。该反馈控制单元接收一反馈信号。该脉冲产生单元耦接至该比较单元和该反馈控制单元，并依据该反馈信号、该第一比较信号以及该第二比较信号，以分别输出一第一控制信号和一第二控制信号。

为达上述目的，本发明提供一种信号转换电路，其包括一信号调整电路及一驱动电路。其中，该信号调整电路接收一第一控制信号及一第二控制信号，以分别输出一第一切换信号、一第二切换信号、一第三切换信号及一第四切换信号。而该驱动电路耦接至该信号调整电路，并依据该第一切换信号、该第二切换信号、该第三切换信号及该第四切换信号，以产生一驱动信号。

此外，本发明提供一种信号转换电路，包括：一信号调整电路，包含：一第一信号调整单元，包括：一第一齐纳二极管，其一第一端耦接至一第一电压；一第一电阻器，耦接至该第一齐纳二极管的两端；以及一第一电容器，其一第一端接收一第一控制信号，其一第二端耦接至该第一齐纳二极管的一第二端，且该第一信号调整单元依据该第一控制信号，以产生一第一切换信 号及一第二切换信号；以及一第二信号调整单元，包括：一第二齐纳二极管，其一第一端耦接至该第一电压；一第二电阻器，耦接至该第二齐纳二极管的两端；以及一第二电容器，其一第一端接收一第二控制信号，其一第二端耦接至该第二齐纳二极管的一第二端，且该第二信号调整单元依据该第二控制信号，以产生一第三切换信号及一第四切换信号；以及一驱动电路，直接耦接至该信号调整电路之该第一电容器的该第一端及该第二端以及该第二电容器的该第一端及该第二端，并依据该第一切换信号、该第二切换信号、该第三切换信号及该第四切换信号，以产生一驱动信号。

承上所述，本发明的光源驱动装置及其信号转换电路及脉冲控制电路通过该信号调整电路将该第一控制信号及该第二控制信号转换为该第一切换信号、该第二切换信号、该第三切换信号及该第四切换信号，以驱动该驱动单元所包括的所述晶体管。因此，本发明在不降低驱动能力的前提下，可以通过较简易的控制方式来驱动光源驱动装置及其信号转换电路及脉冲控制 电路。

附图说明

图1为显示已知全桥驱动电路的示意图。

图2为显示本发明较佳实施例的光源驱动装置的示意图。

图3为显示依据图2所示的脉冲控制电路的示意图。

图4(a)-(d)为显示脉冲控制电路及切换单元的输出波形的示意图。

附图符号说明：

1：全桥驱动电路                11：全桥架构单元

12：控制单元                   13：隔离变压单元

2：光源驱动装置                21：脉冲控制电路

211：可编程频率产生单元        212：比较单元

213：反馈控制单元              214：脉冲产生单元

OP1、OP2：比较器               23：信号调整电路

231、232：信号调整单元         22：驱动电路

221：切换单元                  222：升压单元

T1：变压器                     24：发光单元

D11、D12：齐纳二极管           R11、R12：电阻器

S1：脉宽调制信号               S2：驱动信号

Va、Vb：比较信号               Fb1：反馈信号

L：负载                        V1-V6：控制信号

C11～C14：电容器

Q01～Q04、Q11～Q14：晶体管

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依据本发明较佳实施例的光源驱动装置及其脉冲控制电路及信号转换电路。

请参考图2所示，本发明较佳实施例的一光源驱动装置2包括一脉冲控制电路21、一信号调整电路23以及一驱动电路22。其中该信号调整电路23配置并电性连接于该驱动电路22和该脉冲控制电路21之间。另外，该信号 调整电路23以及该驱动电路22可整合为一信号转换电路。

以下，请先参考图3所示，以就该脉冲控制电路21先进行说明。该脉冲控制电路21包括一可编程频率产生单元211、一比较单元212、一反馈控制单元213以及一脉冲产生单元214。其中该脉冲产生单元214分别耦接至该反馈控制单元213及该比较单元212，而该比较单元212耦接至该可编程频率产生单元211。

该可编程频率产生单元211产生一脉宽调制信号S1，并传送至该比较单元212。其中该脉宽调制信号S1(如图4(a)所示)的工作周期(duty cycle)例如为50％，当然在不同的实施态样中，其工作周期可依据需要而任意调整。需注意的是，该脉宽调制信号S1可为可编程的定频率输出。

该比较单元212包括一第一比较器OP1和一第二比较器OP2。该第一比较器OP1的一正输入端接收该脉宽调制信号S1，而其一负输入端接收一参考信号Vref。该第一比较器OP1的一输出端系依据该脉宽调制信号S1和该参考信号Vref以输出一第一比较信号Va，并传送至该脉冲产生单元214。

该第二比较器OP2的一正输入端接收一参考信号Vref，而其一负输入端接收该脉宽调制信号S1。该第二比较器OP2的一输出端依据该参考信号Vref和该脉宽调制信号S1以输出一第二比较信号Vb，并传送至该脉冲产生单元214。

在本实施例中，该第一比较器OP1由该正输入端接收该脉宽调制信号S1，而该第二比较器OP2由该负输入端接收该脉宽调制信号S1。因此，该第一比较信号Va和该第二比较信号Vb具有一相位差。在本实施例中，该相位差可以是180°。

请继续参考图3所示，该反馈控制单元213接收由该驱动电路22或一发光单元24所传回的至少一反馈信号Fb1，并将该反馈信号Fb1传送至该脉冲产生单元214。在本实施例中，该反馈信号Fb1可以是一电压信号或是一电流信号。

该脉冲产生单元214依据该反馈信号Fb1及该第一比较信号Va，以输出如图4(b)所示的一第一控制信号V1。类似地，该脉冲产生单元214依据该反馈信号Fb1及该第二比较信号Vb，以输出如图4(c)所示的一第二控制信号V2。其中由于该第一比较信号Va和该第二比较信号Vb具有一相位差，使得该第一控制信号V1和该第二控制信号V2也具有一相位差。

请参考图4(a)-(d)，若该脉宽调制信号S1在正缘上升时，则该第一控制信号V1为逻辑高电平，而该第二控制信号V2为逻辑低电平。若该脉宽调制信号S1在负缘下降时，则该第二控制信号V2为逻辑高电平，而该第一控制信号V1为逻辑低电平。其中该第一控制信号V1和该第二控制信号V2的工作周期与该反馈信号Fb1有关。

以下说明该第一控制信号V1和该第二控制信号V2的工作周期与该反馈信号Fb1的关系。请同时参考图2和图3所示，若该驱动电路22或该发光单元24所传回的该电流信号(或该电压信号)过大，则会使得该反馈信号Fb1过大。此时可以通过该脉冲产生单元214降低该第一控制信号V1或该第二控制信号V2的工作周期，以使得该驱动电路22或该发光单元24的该电流信号(或该电压信号)回复至一设定值。相对地，若该驱动电路22或该发光单元24的该电流信号(或该电压信号)过小，因而造成该反馈信号Fb1过低。此时，则可以通过该脉冲产生单元214增加该第一控制信号V1或该第二控制信号V2的工作周期，以使得该驱动电路22或该发光单元24的该电流信号(或该电压信号)回复至该设定值。

此外，考虑实际电路的运作而为了保护电路的可靠性，在逻辑高电平和逻辑低电平切换时需要缓冲时间(dead time)。因此，在本实施例中，若该脉宽调制信号的工作周期为50％时，则该第一控制信号V1和该第二控制信号V2的工作周期会小于48％，以避免光源驱动装置2产生误操作。

请参考图2所示，该信号调整电路23包括一第一信号调整单元231及一第二信号调整单元232。其中该第一信号调整单元231依据该第一控制信号V1，以产生一第一切换信号V3及一第二切换信号V4。该第一信号调整单元231包括一第一齐纳二极管D11、一第一电阻器R11以及一第一电容器C11。该第一齐纳二极管D11的一第一端耦接至一第一电压(例如是电源电压Vcc)，而该第一电阻器R11耦接至该第一齐纳二极管D11的两端。

该第二信号调整单元232依据该第二控制信号V2，以产生一第三切换信号V5及一第四切换信号V6。该第二信号调整单元232包括一第二齐纳二极管D12、一第二电阻器R12以及一第二电容器C12。其中该第二电阻器R12的一第一端耦接至该第一电压，而该第二齐纳二极管D12耦接至该第二电阻器R12的两端。

在本发明中，该第一切换信号V3和该第三切换信号V5的相位差为180°， 该第二切换信号V4和该第四切换信号V6的相位差为180°。

请继续参考图2所示，该驱动电路22包括一切换单元221及一升压单元222。其中该切换单元221分别耦接至该信号调整电路23及该升压单元222。该切换单元221依据该第一切换信号V3、该第二切换信号V4、该第三切换信号V5及该第四切换信号V6以控制导通或关闭。此外，该升压单元222依据该切换单元221的导通或关闭而产生一驱动信号S2。

该切换单元221包括一第一晶体管Q11、一第二晶体管Q12、一第三晶体管Q13以及一第四晶体管Q14。在本实施例中，该第一晶体管Q11和该第三晶体管Q13为NMOS晶体管，而该第二晶体管Q12和该第四晶体管Q14为PMOS晶体管。

该第一晶体管Q11的栅极接收该第一切换信号V3，其源极耦接至一第二电压(例如是该接地电压)。该第二晶体管Q12的栅极接收该第二切换信号V4，其源极耦接至该第一电压，其漏极耦接至该第一晶体管Q11的漏极。

该第三晶体管Q13的栅极接收该第三切换信号V5，其源极耦接至该第二电压。该第四晶体管Q14的栅极接收该第四切换信号V6，其源极耦接至该第一电压，其漏极耦接至该第三晶体管Q13的漏极。

在本实施例中，该第一齐纳二极管D11、该第一电阻器R11以及该第一电容器C11为该第二晶体管Q12的一电平转换电路(1evel shift circuit)。该第二齐纳二极管D12、该第二电阻器R12以及该第二电容器C12为该第四晶体管Q14的一电平转换电路。以下将说明该电平转换电路的作用。

请同时参考图2和图4(a)-(d)所示，若该第一控制信号V1为正脉冲时，该第一信号调整单元231产生正脉冲的该第二切换信号V4，以使该第二晶体管Q12关闭。相对地，若该第一控制信号V1为负脉冲时，该第一信号调整单元231产生负脉冲的该第二切换信号V4，以使该第二晶体管Q12导通。

该第一控制信号V1会使得该第一晶体管Q11及该第二晶体管Q12的导通状态相反，即该第一晶体管Q11导通时，则该第二晶体管Q12为关闭。依据上述的说明，该切换单元221的输出如图4(d)所示，而该信号在经过该升压单元222之后则会产生交流型态的驱动信号S2。

需注意的是，在本实施例中，只需使用一个控制信号即可控制一组NMOS晶体管和PMOS晶体管。因此，本发明可以通过二个控制信号同时控制二组NMOS晶体管和PMOS晶体管。

请继续参照图2，该升压单元222包括一变压器T1。该变压器T1的初级耦接至该切换单元221，其次级耦接至一发光单元24，且该变压器T1依据该切换单元221的输出而产生该驱动信号S2来驱动该发光单元24。在本实施例中，该发光单元24以一冷阴极荧光灯管为例。

本发明的该升压单元222还包括一第三电容器C13，该第三电容器C13耦接于该切换单元221和该变压器T1的该初级之间，以作为稳流之用。

另外，本发明的光源驱动装置2还包括一第四电容器C14，其耦接于该第二齐纳二极管D12的一第一端及该第二电压之间，以稳定该升压单元222所输出的该驱动信号S2。

综上所述，本发明的光源驱动装置及其信号转换电路与脉冲控制电路通过该信号调整电路将该第一控制信号及该第二控制信号转换为该第一切换信号、该第二切换信号、该第三切换信号及该第四切换信号，以驱动该驱动单元所包括的所述晶体管。因此，本发明在不降低驱动能力的前提下，可以通过较简易的控制方式来驱动该发光单元，且可有效地控制成本。

以上所述仅为举例性，而并非用以限制本发明。任何未脱离本发明的精神与范围，而对其进行的等效修改或变更，均应包括在本申请的权利要求中。

Claims (18)

1.一种光源驱动装置，包括：

一脉冲控制电路，包括：

一可编程频率产生单元，产生一脉宽调制信号；

一比较单元，耦接至该可编程频率产生单元，并依据该脉宽调制信号及一参考信号，以产生一第一比较信号和一第二比较信号，其中该第一比较信号和该第二比较信号具有一相位差；

一反馈控制单元，接收一反馈信号；以及

一脉冲产生单元，耦接至该比较单元和该反馈控制单元，并依据该反馈信号、该第一比较信号以及该第二比较信号，以分别产生一第一控制信号及一第二控制信号；

一信号调整电路，耦接至该脉冲控制电路，该信号调整电路依据该第一控制信号及该第二控制信号，以分别输出一第一切换信号、一第二切换信号、一第三切换信号及一第四切换信号；以及

一驱动电路，分别耦接至该信号调整电路及至少一发光单元，并依据该第一切换信号、该第二切换信号、该第三切换信号及该第四切换信号，以产生一驱动信号来驱动该发光单元。

2.如权利要求1所述的光源驱动装置，其中该比较单元包括：

一第一比较器，其一正输入端耦接至该可编程频率产生单元，其一负输入端接收一参考信号，其一输出端耦接至该脉冲产生单元；以及

一第二比较器，其一正输入端接收该参考信号，其一负输入端耦接至该可编程频率产生单元，其一输出端耦接至该脉冲产生单元。

3.如权利要求1所述的光源驱动装置，其中该第一控制信号及该第二控制信号的工作周期值小于该脉宽调制信号的工作周期。

4.如权利要求1所述的光源驱动装置，其中该反馈信号为该驱动单元或该发光单元的电压信号或电流信号。

5.如权利要求1所述的光源驱动装置，其中该第一切换信号和该第三切换信号的相位差为180°，该第二切换信号和该第四切换信号的相位差为180°。

6.如权利要求1所述的光源驱动装置，其中该第一控制信号和该第二控制信号具有一相位差。

7.如权利要求1所述的光源驱动装置，其中该驱动电路包括：

一切换单元，耦接至该信号调整电路，该切换单元依据该第一切换信号、该第二切换信号、该第三切换信号及该第四切换信号以导通或关闭；以及

一升压单元，耦接该切换单元并依据该切换单元的导通或关闭而产生该驱动信号。

8.如权利要求7所述的光源驱动装置，其中该切换单元包括：

一第一晶体管，具有一栅极接收该第一切换信号，以及一源/漏极耦接至一第二电压；

一第二晶体管，具有一栅极接收该第二切换信号，以及一源/漏极耦接至一第一电压，以及一漏/源极耦接至该第一晶体管的一漏/源极；

一第三晶体管，具有一栅极接收该第三切换信号，以及一源/漏极耦接至该第二电压；以及

一第四晶体管，具有一栅极接收该第四切换信号，以及一源/漏极耦接至该第一电压，以及一漏/源极耦接至该第三晶体管的一漏/源极。

9.如权利要求8所述的光源驱动装置，其中该第一晶体管和该第三晶体管为NMOS晶体管，而该第二晶体管和该第四晶体管为PMOS晶体管。

10.如权利要求7所述的光源驱动装置，其中该升压单元包括一变压器，该变压器的初级耦接至该切换单元，该变压器的次级耦接至该发光单元。

11.如权利要求10所述的光源驱动装置，其中该升压单元还包括一第一电容器，该第一电容器耦接至该切换单元和该变压器的初级之间。

12.如权利要求1所述的光源驱动装置，其中该信号调整电路包括：

一第一信号调整单元，耦接至该脉冲控制电路，并依据该第一控制信号，以产生该第一切换信号及该第二切换信号；以及

一第二信号调整单元，耦接至该脉冲控制电路，并依据该第二控制信号，以产生该第三切换信号及该第四切换信号。

13.如权利要求12所述的光源驱动装置，其中该第一信号调整单元包括：

一第一齐纳二极管，其一第一端耦接至第一电压；

一第一电阻器，耦接至该第一齐纳二极管的两端；以及

一第一电容器，其一第一端接收该第一控制信号，其一第二端分别耦接至该第一齐纳二极管的一第二端和该驱动电路。

14.如权利要求13所述的光源驱动装置，其还包括一第四电容器，耦接至该第一齐纳二极管的该第一端及一第二电压之间。

15.如权利要求12所述的光源驱动装置，其中该第二信号调整单元包括：

一第二齐纳二极管，其一第一端耦接至第一电压；

一第二电阻器，耦接至该第二齐纳二极管的两端；以及

一第二电容器，其一第一端接收该第二控制信号，其一第二端分别耦接至该第二齐纳二极管的一第二端和该驱动电路。

16.如权利要求1所述的光源驱动装置，其中该发光单元为一冷阴极荧光灯管。

17.一种应用于光源驱动装置的脉冲控制电路，包括：

一可编程频率产生单元，产生一脉宽调制信号；

一比较单元，耦接至该可编程频率产生单元，并依据该脉宽调制信号及一参考信号，以产生一第一比较信号和一第二比较信号，其中该第一比较信号和该第二比较信号具有一相位差；

一反馈控制单元，接收一反馈信号；以及

一脉冲产生单元，耦接至该比较单元和该反馈控制单元，并依据该反馈信号、该第一比较信号以及该第二比较信号，以分别输出一第一控制信号和一第二控制信号。

18.一种信号转换电路，包括：

一信号调整电路，包含：

一第一信号调整单元，包括：

一第一齐纳二极管，其一第一端耦接至一第一电压；

一第一电阻器，耦接至该第一齐纳二极管的两端；以及

一第一电容器，其一第一端接收一第一控制信号，其一第二端耦接至该第一齐纳二极管的一第二端，且该第一信号调整单元依据该第一控制信号，以产生一第一切换信号及一第二切换信号；以及

一第二信号调整单元，包括：

一第二齐纳二极管，其一第一端耦接至该第一电压；

一第二电阻器，耦接至该第二齐纳二极管的两端；以及

一第二电容器，其一第一端接收一第二控制信号，其一第二端耦接至该第二齐纳二极管的一第二端，且该第二信号调整单元依据该第二控制信号，以产生一第三切换信号及一第四切换信号；以及

一驱动电路，直接耦接至该信号调整电路之该第一电容器的该第一端及该第二端以及该第二电容器的该第一端及该第二端，并依据该第一切换信号、该第二切换信号、该第三切换信号及该第四切换信号，以产生一驱动信号。

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