CN102013233A - 背光电路控制方法、背光电路及升压电路 - Google Patents

背光电路控制方法、背光电路及升压电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种背光电路控制方法、背光电路及升压电路，该方法包括：获取终端当前的背光亮度等级；确定使发光二极管LED发光达到所述背光亮度等级所需要的最小电压；调整升压电路向所述LED提供所述最小电压。通过本发明提高了终端的续航能力。

Description

背光电路控制方法、背光电路及升压电路
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种背光电路控制方法、背光电路及升压电路。
背景技术
目前，在终端中均使用了液晶显示屏(LCD)，LCD的背光亮度对成像效果有非常大的影响。发光二极管(Light Emitting Diode，简称为LED)被应用为背光发光器件，通常，LED阳极接电池的正极，阴极串联亮度平衡电阻后接电流控制端。
终端需要的LED的个数与LCD的显示面积及LED的发光功率直接相关。该电路存在一个缺点：电池电压随着工作时间逐渐降低，当电池电压降到一定程度后，背光亮度就不能保证；另外，当整机功率波动时，背光亮度就随之波动。例如，娱乐终端播放视频并使用内置扬声器外放时，若电池电压不足，背光亮度就会随着音乐闪烁，电池电压越低，亮度等级越高，扬声器音量越大，这种背光亮度的波动就越明显。
为了解决上述问题，在相关技术中部分终端产品采用了具有升压电路的背光电路，这种电路的优点是：当电池电压较低时，LED背光仍能从升压电路获得较高的工作电压。这样背光亮度就不会随着整机功率的波动而闪烁了。
虽然，具有升压电路的背光电路解决了低电压下整机功率波动时导致的亮度波动的问题，但是，却往往会带来额外的功率消耗。例如，终端产品采用1节锂电池供电，锂电充满电时的电压4.2V左右，终端自动关机的电压3.3V左右。该终端背光电路的升压电路向LED提供固定的4.3V的电压。有些终端的亮度可调节，在低亮度条件下并不需要为背光提供4.3V的电压，多余的电压会消耗在控制端，形成热损耗，降低了终端的续航能力。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种背光电路控制方法、背光电路及升压电路，以至少解决上述问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种背光电路控制方法，包括：获取终端当前的背光亮度等级；确定使发光二极管LED发光达到所述背光亮度等级所需要的最小电压；调整升压电路向所述LED提供所述最小电压。
进一步地，确定根据所述LED发光达到所述背光亮度等级所需要的最小电压包括：根据所述背光亮度等级所对应的电流值确定所述最小电压。
进一步地，所述最小电压为所述LED及与其串联的电阻的电压之和加上电流控制端的电压；其中，所述电流控制端用于将所述LED的电流调整到达到所述背光亮度等级所需要的值，所述电流控制的电压为所述电流控制端用于稳定输出达到所述背光亮度等级所需要的电流的最小电压。
进一步地，所述最小电压为所述LED及与其串联的电阻的电压之和加上电流控制端的电压，再加上安全电压；其中，所述电流控制端用于将所述LED的电流调整到达到所述背光亮度等级所需要的值，所述电流控制的电压为所述电流控制端用于稳定输出达到所述背光亮度等级所需要的电流的最小电压，所述安全电压用于提高所述最小电压以确定功率波动时背光亮度的稳定。
进一步地，上述方法还包括：在终端电源的电压大于或等于所述最小电压的情况下，关闭所述升压电路，由所述终端电源向所述LED提供电压。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种背光电路，包括：获取模块，用于获取终端当前的背光亮度等级；电压确定模块，用于确定使发光二极管LED发光达到所述背光亮度等级所需要的最小电压；调整模块，用于调整升压电路向所述LED提供所述最小电压。
进一步地，所述电压确定模块，用于根据所述背光亮度等级所对应的电流值确定所述最小电压。
进一步地，所述电压确定模块确定的所述最小电压为所述LED及与其串联的电阻的电压之和加上电流控制端的电压；其中，所述电流控制端用于将所述LED的电流调整到达到所述背光亮度等级所需要的值，所述电流控制的电压为所述电流控制端用于稳定输出达到所述背光亮度等级所需要的电流的最小电压。
进一步地，所述电压确定模块确定的所述最小电压为所述LED及与其串联的电阻的电压之和加上电流控制端的电压，再加上安全电压；其中，所述电流控制端用于将所述LED的电流调整到达到所述背光亮度等级所需要的值，所述电流控制的电压为所述电流控制端用于稳定输出达到所述背光亮度等级所需要的电流的最小电压，所述安全电压用于提高所述最小电压以确定功率波动时背光亮度的稳定。
根据本发明的再一个方面，还提供了一种升压电路，用于背光电路中，所述升压电路，用于通过电压的调整向所述背光电路的LED提供与达到当前的背光亮度等级所需要的最小电压。
通过本发明，采用获取终端当前的背光亮度等级；确定使发光二极管LED发光达到该背光亮度等级所需要的最小电压；调整升压电路向LED提供该最小电压。解决了相关技术中由于升压电路提供固定不变的电压从而导致形成热损耗、降低终端续航能力的问题，进而提高了终端的续航能力。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明生实施例的背光电路控制方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的背光电路的结构框图；
图3是根据本发明实施例的具有升压电路的LED背光电路的示意图；
图4是根据本发明实施例优选的背光电路控制方法的流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在以下实施例中，终端的屏幕亮度提供了一个或多个背光亮度等级(或称为背光等级、亮度等级)供用户设置，在相关技术中具有升压电路的背光电路只提供了一个固定的电压值，这样的处理虽然可以使屏幕不论工作在最大亮度还是最小亮度都不会因为电池电压的降低而整机功率的波动而闪烁，但是，具有升压电路的LED背光电路总是在输出端提供足够的电压，这样在低亮度等级下所提供的电压会富余很多，这些电压会分配到其他电路上(例如，电流控制电路)形成不必要的热损耗，减低终端的续航能力。以下实施例针对具有升压电路的LED背光电路，在不影响终端产品正常使用的情况下，降低背光功耗，提高终端产品的续航能力。
在以下实施例中，升压电路的输出电压就不再是一个固定值。高背光亮度等级条件下，设置升压电路为一个高的电压输出值；低亮度等级条件下，设置升压电路为一个低的电压输出值。这样就可以使电流控制端的电压富余最小，产生的热功耗也就越小。从而达到节能的目的。
图1是根据本发明生实施例的背光电路控制方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S102，获取终端当前的背光亮度等级；
步骤S104，确定使LED发光达到当前背光亮度等级所需要的最小电压；
步骤S106，调整升压电路向LED提供该最小电压。
通过上述步骤，使升压电路提供的电压可以调整，这样在一个较低亮度时就可以提供一个比较低的电压，从而相对于相关技术中中只提供固定电压的升压电路降低了热损耗。
优选地，在实施时，如果是通过调节LED中的电流达到改变背光亮度的目的，不同的背光亮度等级对应不同的电流等级。LED工作电流越大，LED两端的电压也就越高；相反，LED工作电流越小，LED两端的电压也就越低。在这种情况下，可以根据背光亮度等级所对应的电流值确定最小电压。
如果通过调节电流来调节背光亮度等级，那么，该调节电流的工作可以由电流控制端来完成，此时，最小电压可以为LED及与其串联的电阻的电压之和加上电流控制端的电压；其中，电流控制端用于将LED的电流调整到达到背光亮度等级所需要的值，电流控制的电压可以为电流控制端用于稳定输出达到背光亮度等级所需要的电流的最小电压。为了使背光亮度更加稳定，最小电压可以为LED及与其串联的电阻的电压之和加上电流控制端的电压，再加上安全电压，该安全电压(例如，0.2V)用于提高最小电压以确定功率波动时背光亮度的稳定。
优选地，为了防止升压电路工作在降压状态，在终端的电源电压大于或等于最小电压的情况下，关闭升压电路，由电源向LED提供电压。
图2是根据本发明实施例的背光电路的结构框图，该背光电路用于实现上述实施例及其优选实施例方式，已经进行过说明的，在此不再赘述，下面仅对该电路中涉及到的模块进行说明。如图2所示，该背光电路包括：获取模块22、电压确定模块24、调整模块26，下面对此结构进行说明。
获取模块22，用于获取终端当前的背光亮度等级；电压确定模块24连接至获取模块22，用于确定使发光二极管LED发光达到当前背光亮度等级所需要的最小电压；调整模块26连接至电压确定模块24，用于调整升压电路向LED提供该最小电压。
优选地，电压确定模块24，用于根据背光亮度等级所对应的电流值确定最小电压。
优选地，电压确定模块24确定的最小电压为LED及与其串联的电阻的电压之和加上电流控制端的电压；其中，电流控制端用于将LED的电流调整到达到背光亮度等级所需要的值，电流控制的电压为电流控制端用于稳定输出达到背光亮度等级所需要的电流的最小电压。
优选地，电压确定模块24确定的最小电压为LED及与其串联的电阻的电压之和加上电流控制端的电压，再加上安全电压；其中，电流控制端用于将LED的电流调整到达到背光亮度等级所需要的值，电流控制的电压为电流控制端用于稳定输出达到背光亮度等级所需要的电流的最小电压，安全电压用于提高最小电压以确定功率波动时背光亮度的稳定。
在本实施例中，还提供了一种升压电路，用于背光电路中，该升压电路，用于通过电压的调整向背光电路的LED提供与达到当前的背光亮度等级所需要的最小电压。
图3是根据本发明实施例的具有升压电路的LED背光电路的示意图，如图3所示，该背光电路包括：LED1、亮度平衡电阻2、电流控制端3、处理器4(用于实现上述的获取模块22、电压确定模块24和调整模块26的功能)和(可程控)升压电路5。下面结合图3对一个优选实施例进行说明。
在本优选实施例中，背光亮度的调节是通过控制电流控制端的电流大小实现的，具有升压电路的LED电路若提供的电压过高，会使电流控制端的电压过高，会形成不必要的热损耗。实验在某手机上进行，表1和表2是终端(例如，手机)在相同亮度下(背光电流相同)背光电压VLED分别为4.3V和5V在输入电压(即模拟电池输入电压)变化时的功率情况。
表1
 输入电压(V)   整机电流(mA)   整机功率(mW)
  3.98   61.26   243.78
  3.88   62.38   241.75
  3.77   63.44   239.27
  3.67   64.86   237.81
  3.56   66.54   236.91
  3.45   68.46   236.43
表2
 输入电压(V)   整机电流(mA)   整机功率(mW)
  3.96   66.74   264.27
  3.85   68.38   263.53
  3.75   69.89   261.98
  3.64   71.40   260.11
  3.54   72.97   258.12
  3.43   74.77   256.52
从表中可以看出在输入电压很接近时，如表1的3.98V和表2的3.96V，不同的背光电压对应的整机功率也是不同的，较低的背光电压对应的整机功耗也较小。以上数据说明，在不影响背光亮度的情况下尽量低的电压会降低整机功耗。
终端产品往往在界面上通常提供若干亮度等级供用户选择，假设有N级亮度，各亮度等级对应的背光电流(各路LED电流之和)为I1，I2，...，IN；对应的LED及串联电阻的电压之和(图3中AB两点间的电压)为，UL1，UL2，...，ULN；对应的电流控制端的最低电压为UC1，UC2，...，UCN。
背光电流的大小关系为I1＜I2＜...＜IN；LED及串联电阻的电压之和的大小关系为UL1＜UL2＜...＜ULN；电流控制端的电压大小关系为UC1＜UC2＜...＜UCN。电池电压UBAT是一个变量，充满电时UBAT是一个较高的值，随着终端续航时间的延长，UBAT逐渐变为一个较低的值。
各亮度等级下，需要给背光提供的电压至少应为UL1+UC1，UL2+UC2，...，ULN+UCN，保险起见，各亮度等级提供的电压可以再提高一点，设该提高的电压为USAFE，以保证功率波动时背光亮度不随之波动。这样，升压电路需要给各亮度等级提供的电压为UL1+UC1+USAFE，UL2+UC2+USAFE，...，ULN+UCN+USAFE。
不采用节能方案的背光电路升压输出端提供一个足够高的电压UOUT；并且UOUT＞UBAT，UOUT＞ULN+UCN+USAFE。其各亮度等级下的效率分别为(UL1*I1)/(UOUT*I1)，(UL2*I2)/(UOUT*I2)，...，(ULN*IN)/(UOUT*IN)，化简后为UL1/UOUT，UL2/UOUT，...，ULN/UOUT，可以看出，当亮度等级设置越低，其效率就越低。
采用本实施例的节能方案的背光电路升压输出端并非一直提供一个很高的电压，而是为各亮度等级提供一个可正常工作的最低电压，其电压值UL1+UC1+USAFE，UL2+UC2+USAFE，...，ULN+UCN+USAFE。其各亮度等级下的效率分别为UL1/(UL1+UC1+USAFE)，UL2/(UL2+UC2+USAFE)，...，ULN/(ULN+UCN+USAFE)。由于(UL1+UC1+USAFE)＜(UL2+UC2+USAFE)＜...＜ULN+UCN+USAFE＜UOUT，所以采用节能方案后效率较之前有提高。
需要注意的是，为了防止升压电路工作在降压状态，所以当升压输出端输出的电压计算值低于电池电压值时，可以关闭升压电路，背光电路可以通过旁路二极管从电池端取电流。即，当亮度等级为N，并且UBAT≥ULN+UCN+USAFE时，关闭升压电路，由电池通过旁路二极管供电(为简化问题，可以忽略二极管的正向压降，当然，可以考虑二极管的正向压降)；UBAT＜ULN+UCN+USAFE时，升压电路的输出端输出电压设置为ULN+UCN+USAFE。
现以手机为例说明，该手机背光等级为5级，1-5级亮度对应的背光电流(I1-I5)分别为：10mA，20mA，30mA，40mA，50mA；1-5级亮度(背光电流10-50mA)对应的LED及串联电阻的电压之和(UL1-UL5)分别为2.73V，2.84V，2.95V，3.04V，3.12V。需要说明的是，如果采用不同厂家的LED，同等级电流不同厂家LED背光电压不同，需要取其中的最大值，并且不同厂家LED背光电路VA曲线可以实验标定。1-5级亮度(背光电流10-50mA)下电流控制端对应的可以输出稳定电流的最低电压(UC1-UC5)分别为0.24V，0.25V，0.26V，0.27V，0.27V。
1-5级亮度下需要提供给LED背光的最低电压为(2.73+0.24)V，(2.84+0.25)V，(2.95+0.26)V，(3.04+0.27)V，(3.12+0.27)V，即2.97V，3.09V，3.21V，3.31V，3.39V。由于控制中存在误差，为了保证各亮度下的电压足够，以上最低电压再提高0.2V(USAFE)，即3.17V，3.29V，3.41V，3.51V，3.59V。由于该手机升压电路电压调节的步进值为0.1V，所以上述电压需要圆整(不能四舍五入，否则可能会电压不足)为3.2V，3.3V，3.5V，3.6V，3.6V。
表3
Figure BDA0000028954920000101
需要注意，为了防止升压电路工作在降压状态，可以在软件上对电池电压进行采样，并与所设置亮度等级需要的升压输出电压进行比较，若高于升压输出电压，则关闭升压电路的输出，背光电压由电池通过旁路二极管提供。
图4是根据本发明实施例优选的背光电路控制方法的流程图，如图4所示，该流程包括如下步骤：
步骤S401，开始背光处于熄灭状态；
步骤S402，确定需要点亮背光；
步骤S403，程序读取亮度设置的背光等级；
步骤S404，从列表(例如，表3)中读取相应的控制电流；
步骤S405，设置控制电流；
步骤S406，从列表中读取当前电池电压；
步骤S407，从列表中读取升压电路的输出电压；
步骤S408，对电池电压和需要的升压输出电压进行比较；
步骤S409，若电池电压高则关闭升压电路的输出；否则设置升压电路输出电压为列表中对应的电压。
实验效果：表4-6是上述手机应用节能方案后在1、3、5级亮度下相对于普通方案的整机降耗情况。
表4，1级亮度下不同输入电压下节能情况
 输入电压(V)   节能方案电流   普通方案电流   降耗   降耗率
  (mA)   (mA)   (mW)   (％)
  4.20   44.90   46.90   8.40   4.26
  4.10   43.70   47.20   14.35   7.42
  4.00   44.00   47.90   15.60   8.14
  3.90   44.70   48.90   16.38   8.59
  3.80   44.70   49.50   18.24   9.70
  3.70   45.00   50.30   19.61   10.54
  3.60   45.00   66.30   76.68   32.13
  3.50   46.10   66.50   71.40   30.68
  3.40   46.20   66.80   70.04   30.84
表5，3级亮度下不同输入电压下节能情况
Figure BDA0000028954920000121
表6，5级亮度下不同输入电压下节能情况
Figure BDA0000028954920000122
从以上实验数据可以看出，本优选实施例中的应用节能方案有明显的节能效果。
综上所述，对于具有升压电路的LED电路，应用上述实施例之后，在不影响用户体验的前提下最大程度降低背光功耗，有效提高了终端的续航能力。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种背光电路控制方法，其特征在于，包括：
获取终端当前的背光亮度等级；
确定使发光二极管LED发光达到所述背光亮度等级所需要的最小电压；
调整升压电路向所述LED提供所述最小电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定根据所述LED发光达到所述背光亮度等级所需要的最小电压包括：
根据所述背光亮度等级所对应的电流值确定所述最小电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述最小电压为所述LED及与其串联的电阻的电压之和加上电流控制端的电压；其中，所述电流控制端用于将所述LED的电流调整到达到所述背光亮度等级所需要的值，所述电流控制的电压为所述电流控制端用于稳定输出达到所述背光亮度等级所需要的电流的最小电压。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述最小电压为所述LED及与其串联的电阻的电压之和加上电流控制端的电压，再加上安全电压；其中，所述电流控制端用于将所述LED的电流调整到达到所述背光亮度等级所需要的值，所述电流控制的电压为所述电流控制端用于稳定输出达到所述背光亮度等级所需要的电流的最小电压，所述安全电压用于提高所述最小电压以确定功率波动时背光亮度的稳定。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
在终端电源的电压大于或等于所述最小电压的情况下，关闭所述升压电路，由所述终端电源向所述LED提供电压。
6.一种背光电路，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取终端当前的背光亮度等级；
电压确定模块，用于确定使发光二极管LED发光达到所述背光亮度等级所需要的最小电压；
调整模块，用于调整升压电路向所述LED提供所述最小电压。
7.根据权利要求6所述的背光电路，其特征在于，所述电压确定模块，用于根据所述背光亮度等级所对应的电流值确定所述最小电压。
8.根据权利要求7所述的背光电路，其特征在于，所述电压确定模块确定的所述最小电压为所述LED及与其串联的电阻的电压之和加上电流控制端的电压；其中，所述电流控制端用于将所述LED的电流调整到达到所述背光亮度等级所需要的值，所述电流控制的电压为所述电流控制端用于稳定输出达到所述背光亮度等级所需要的电流的最小电压。
9.根据权利要求7所述的背光电路，其特征在于，所述电压确定模块确定的所述最小电压为所述LED及与其串联的电阻的电压之和加上电流控制端的电压，再加上安全电压；其中，所述电流控制端用于将所述LED的电流调整到达到所述背光亮度等级所需要的值，所述电流控制的电压为所述电流控制端用于稳定输出达到所述背光亮度等级所需要的电流的最小电压，所述安全电压用于提高所述最小电压以确定功率波动时背光亮度的稳定。
10.一种升压电路，用于背光电路中，其特征在于，
所述升压电路，用于通过电压的调整向所述背光电路的LED提供与达到当前的背光亮度等级所需要的最小电压。
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