CN102771189A

CN102771189A - 检测器电路和用于操作检测器电路的方法

Info

Publication number: CN102771189A
Application number: CN2011800072485A
Authority: CN
Inventors: 简·埃嫩克尔
Original assignee: Austriamicrosystems AG
Current assignee: Ams Osram AG
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2011-01-10
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2031-01-10
Also published as: US8981674B2; US20120326633A1; WO2011092051A1; DE102010005907A1; DE102010005907B4; CN102771189B

Abstract

一种检测器电路，包括用于电源（Vbat）的端子和用于连接发光装置（LED）的端子，所述用于连接发光装置（LED）的端子与用于电源（Vbat）的端子连接并且与第一接口协议的第一控制模块（I2C）和第二接口协议的第二控制模块（PWM）连接。检测器电路还包括第一输入节点（In1）和第二输入节点（In2），其中第一控制模块（I2C）与第一输入节点（In1）和第二输入节点（In2）连接，并且第二控制模块（PWM）与第二输入节点（In2）连接。用于确定接口标准的检测器（Det）一方面与用于电源（Vbat）的端子和第一输入节点（In1）耦合，并且另一方面与地（GND）耦合。

Description

检测器电路和用于操作检测器电路的方法

技术领域

本发明涉及一种检测器电路和一种用于操作检测器电路的方法。

背景技术

发光二极管（缩写LED）在例如是手机和个人数字助手（PDA）的移动装置中具有多样化的应用。发光二极管的有利特性，例如紧凑性、发光强度、小的电流消耗和其以各种颜色的可用性，使其特别适合使用于紧凑的仪器中。这样，LED例如能够用作在数码相机和可拍照手机中的闪光灯或用作用于移动电话的、小屏幕或测量仪器的屏幕背光照明。根据应用使用驱动器，所述驱动器通常是可配置的，并且驱动所使用的LED。可配置性的等级通常取决于制造商的价格要求，并且包括视要求而定的不同耗费的接口标准。

在移动电话的开发过程中，不仅使用I²C（I²C：内置集成电路（Inter-Integrated Circuit）），而且还使用PWM拓扑（PWM：脉宽调制）。当没有提供GPO（General Purpose Outputs（通用输出））或PWM发生器时，I²C标准时常使用于电话中。在驱动器电路中经常选择如下执行方案，其中能够经由内部的电流源调节经过DAC（数模转换器）的电流，并且然后经由PWM拓扑改变所使用的LED的亮度。由于内部电流源，所述过程是异步的，这就是说不相关于外部系统。如果开发人员想要与外部系统同步地操作驱动器电路，那么他选择PWM拓扑。外部的系统在这种情况下是PWM发生器，所述PWM发生器替选地能够包括PMIC（电源管理IC）、基带、主机处理器、微控制器或简单的PWM发生器模块。

然而通常，设计者已经提早地在开发时选择应该在给出的仪器中使用哪些模块和由此使用哪些接口。这导致不同的产品序列快速地在其设计中差异化，并且具有不同的初始基础。通常没有给出共同的、紧凑的、需要较少修改开销的基础。

发明内容

本发明的目的是，提出一种检测器电路和一种用于操作检测器电路的方法，所述方法对设计者允许更高的兼容性。

所述目的借助于独立权利要求的主题实现。本发明的扩展方案和改进方案是从属权利要求的主题。

在一个实施形式中，检测器电路具有用于电源的端子以及用于连接发光装置的端子，所述用于连接发光装置的端子与用于电源的端子连接。此外，检测器电路具有第一接口协议的第一控制模块和第二接口协议的第二控制模块，所述两个控制模块又与用于连接发光装置的端子连接。此外，检测器电路具有第一输入节点和第二输入节点。在此，第一控制模块与第一输入节点和第二输入节点连接，并且第二控制模块与第二输入节点连接。为了确定接口标准，检测器一方面与用于电源的端子耦合，并且另一方面与地耦合。

接下来，术语接口协议表示一个协定，根据该协定进行两个电子器件之间的连接、通信或数据传输。

根据所使用的接口协议在第一输入节点和/或第二输入节点上接入特征信号。在此，所述特征信号分别表征所使用的接口协议，并且由此基本上可以彼此区别。对于第一接口协议，例如能够不仅在第一而且也在第二输入节点上相应地接入信号，而对于第二接口协议，例如只在第二输入节点上接入特征信号。那么借助于检测器，能够测量在第一和第二输入节点上的信号，并且因此确定在相应情况下能够使用哪种接口协议。那么接着，在检测器电路上能够激活相应的第一或第二控制模块用于进一步的信号处理。

有利地，检测器电路能够用于不同的接口标准的应用。以所述方式，相同的检测器电路在不同的产品线中用作共同的基础。在此，特定的应用从外部确定，例如通过在输入节点上的特定的信号特征的或接口协议的规定来从外部确定。这样开发人员能够灵活地决定他想借助于哪种接口协议来操作电路。检测器电路借助于控制模块而具有相应的机构，所述机构设置用于根据相应的接口协议工作，并且所述机构能够经由输入节点配置。

优选地，对此使用根据I²C标准的接口协议和PWM接口协议（PWM：脉宽调制）。例如能够对于I²C标准的执行使用主机处理器或对于PWM协议使用所谓的电源管理IC（PMIC）或任意其他生成PWM的模块。以这种方式，能够根据应用配置和操作相应的负载、优选是如LED的发光装置，所述LED用于显示器背光照明。PMIC模块在此借助于脉宽调制来编码配置数据。根据I2C标准的执行方案能够实现根据广泛的标准的简单、节约空间且便宜的实施。

在另一实施形式中，检测器电路包括具有电流源的检测器。在此，电流源与用于电源的端子和第一输入节点连接。

借助于电流源，能够在第一输入节点上将电压用作确定接口协议的特征信号。

在一个实施形式中，检测器电路具有比较器。

借助于比较器能够将在第一输入节点上的信号、优选电压与参考信号或参考电压相比较。以这种方式，能够借助于简单且也可集成的转换装置来实现检测器。

在再一实施形式中，检测器包括逻辑门。

在检测器电路的又一实施形式中，第一控制模块设置用于根据I²C标准操作发光装置，并且第二控制模块设置用于根据PWM接口协议操作发光装置。

I²C标准以及PWM接口协议是常用且简单的执行方案，如其在多个模块中的使用。如果在第一和在第二输入节点上接入不同接口协议的相应特征信号，那么这些特征信号能够通过检测器区分，并且传输到相应的控制模块上。控制模块将通过接口接收的信息解码，并且例如操作所连接的发光装置、如LED。

在又一实施形式中，在第一输入节点上接入外部电阻器。

如果电流源经由用于供电电压的端子被供给电压，那么在连接在第一输入节点上的电阻器上降有恒定电压。所述电压能够用作确定接口协议的特征信号。如果例如使用PWM标准，那么只需经由连接、在此优选地经由第二输入节点来通信。那么然而同时地，在第一输入节点上接入恒定的电压，使得借助于例如是比较器的检测器，能够在两个接口协议之间区分。通过规定适当地确定大小的电阻器，在第一输入节点上的电压例如能够选择为使得能够排除所述信号与根据接口协议中的一个的数据信号的混淆。

在又一实施形式中，检测器电路包括至少一个用于驱动发光装置的负载电流源。所述负载电流源连接在第一控制模块或第二控制模块处。

在又一实施形式中，电路包括电荷泵以驱动发光装置，所述电荷泵与用于电源的端子和与负载电流源连接。

借助于电荷泵，所连接的发光装置能够有利地工作并且在宽的范围上以与供电电压、例如电池电压的波动无关的恒定电流来工作。

在又一实施形式中，检测器电路实现为集成电路。

在用于操作检测器电路的方法的一个实施形式中检测在检测器电路的第一输入节点上的信号。然后，将检测器电路转换到相应于第一接口协议的第一工作状态或者相应于第二接口协议的第二工作状态中。在此，所述转换根据检测出的信号实现。此外，方法包括如下步骤：根据第一接口协议或根据第二接口协议操作发光装置。

用于操作检测器电路的方法以有利的方式允许接口协议的检测。这样能够操作检测器电路并且为检测器电路装配硬件组件，使得设计者能够将相同的电路在不同的产品线中用作共同的基础。在此，确定的应用通过外部部件和/或通过确定的信号特征的规定来确定。根据相应的接口协议，检测器电路的用于例如操作发光装置的相应的机构能够灵活地并且在生产成本的范围内实现并且适当地配置。

在又一实施形式中，用于操作检测器电路的方法包括检测第一输入节点上的信号，该检测通过在第一输入节点上提供电流和测量电阻器上的电压来进行。

确定的接口协议的使用还确定信号特征，其在该方法中被检测并且限定不同的工作模式。根据一般的接口协议，这样的信号通常是根据确定的规定来调制的或显示时间特征曲线的电压。具有确定值的电压或提供电流、优选恒定电流是适于又确定接口协议的方式。于是能够将电压或电流选择为使得其不表示根据协议的数据信号并且作为度量来表示确定的协议恰好未被使用。

在用于操作检测器电路的方法的又一实施形式中，第一工作状态设置用于根据I2C标准来操作发光装置，并且第二工作状态设置用于根据PWM接口协议来操作发光装置。

附图说明

接下来，借助附图用实施例来进一步阐述本发明。在此，相同功能的或相同作用的元件具有相同的附图标记。下面，在附图中替选的器件或可选的连接用虚线绘出。

附图示出：

图1示出根据提出的原理的检测器电路的实施例，

图2A示出用于根据I²C标准使用的检测器电路的实施例，

图2B示出用于根据PWM接口协议工作的检测器电路的实施例，以及

图3示出作为集成电路的检测器电路的实施例。

具体实施方式

图1示出根据提出的原理的检测器电路的一个实施例。检测器电路包括第一控制模块I2C以及负载电流源ILED。第一控制模块I2C与第一输入节点In1和第二输入节点In2连接，以及经由电流源Idet与用于供电电压Vbat的端子耦合。此外，第一控制模块I2C经由负载电流源ILED的三个电流源I1、I2、I3分别与负载连接节点L1、L2、L3连接。在负载输出节点L1、L2、L3上分别连接有发光二极管LED1、LED2和LED3，并且负载输出节点L1、L2、L3分别耦合到地GND。此外，检测器电路具有用于地GND的端子。

在检测器电路工作时，在第一和第二输入节点In1、In2上接入输入信号。所述输入信号例如能够通过第一发生器主机（Host）产生，所述发生器主机根据I²C标准工作。于是在第一输入节点In1上接入数据信号SDA，并且在第二输入节点In2上接入时钟脉冲信号或时钟信号SCL。所述信号通过检测器检测并且转发给第一控制模块I2C。检测例如借助于比较器和在第一输入节点上的电压测量来实现。通常，这样的比较器已经有利地根据I2C标准集成在控制模块中，并且于是能够相应地使用。比较器比较：由电流源Idet提供的电流是否驱动外部连接的电阻器R_设置，所述电阻器用于根据PWM接口标准来操作电路，以便调节电流。

替选地，在第一和第二输入节点上能够接入根据PWM接口标准的信号。为此，例如使用PMIC（电源管理集成电路）。于是，脉宽调制的数据信号EN在第二输入节点上接入。第一输入节点In1经由外部连接的电阻器R_设置保持在恒定的信号电平上或在恒定的电压EXT上。优选地，这借助于在用于供电电压的端子上连接的电流源Idet实现，所述电流源使得在外部连接的电阻器R_设置上降有恒定的电压Ext。如果经由检测器测量到恒定的电压Ext，那么第一控制模块I2C是不活动的，因为为了其操作，在第一和第二输入节点In1、In2上应该接入根据I²C标准的信号。而相应的PWM调制的输入信号EN能够直接转发给负载电流源LED或第二控制模块PWM（未示出）。

换言之，检测器电路以I²C模式或者以PWM模式工作。在此适用的是，当I²C模式活动时，电路不能以PWM模式操作，并且反之亦然。在此，在PWM模式中，第一输入节点In1用作外部管脚，用于调节负载电流源LED。在此，例如将第一输入节点In1用于接通和关断驱动LED的负载电流源。优选地，对此在管脚上使用合适的PWM发生器的PWM调制的信号。

而在I²C模式中，负载电流源的电流不经由第一输入节点In1或外部连接的电阻器R_设置调节。那么，所述调节通过在第一和第二输入节点In1、In2上的根据I²C标准的信号来进行。优选地，将DAC（数/模转换器）用于信号处理。

因此，检测器电路识别，其处于I²C模式还是PWM模式中。这在电路起动时实现，例如当插入用于供电的电池时。如果连接有外部连接的电阻器R_设置，那么电流流过负载电流源LED和电阻器R_设置。在此，在电阻器R_设置上形成一定的电压，比较器查询该电压。如果该电压未形成，即由于未外部连接电阻器R_设置而使得电流源的电流不能流过电阻器，则检测器电路处于I²C模式。

有利的是，检测器电路能够用于不同的接口标准的应用。于是，相同的检测器电路能够在不同的产品线中用作共同的基础。在此，确定的应用从外部通过在外部电压Ext或接口协议的规定而在输入节点In1处确定。检测器电路借助于第一和需要时的第二控制模块I2C、PWM而具有相应的机构，所述机构设置用于根据相应的接口协议来工作，并且能够经由输入节点In1、In2来配置。此外有利的是，在PWM模式中，流过负载电流源LED的电流经由外部电阻器R_设置来调节，并且同时用于识别，检测器电路以I²C模式还是以PWM模式操作。

借助I²C标准和PWM接口协议（PWM：脉宽调制），具有不同生产成本的接口能够使用在仅一个电路上。以这种方式可能的是，配置和操作例如是LED的发光装置，例如用于显示器的背光照明。由此为设计者提供附加的自由度来灵活地和在一个共同的基础上实现具有用不同的成本规定的生产线。

图2A示出根据图1的检测器，其用于根据I²C标准使用。借助于连接的发生器主机，在第一输入节点和第二输入节点上接入数字信号SDA或时钟脉冲信号SCL。所述信号根据I²C标准借助于电压源Vdd和电阻器R1和R2产生。借助于通过I²C标准编码的数据配置第一控制模块I2C，其方式为所述第一控制模块在第一和第二输入节点In1、In2处分接数据信号SDA和时钟脉冲信号SCL。所连接的发光二极管LED1、LED2、LED3根据该配置工作。

图2B示出根据图1的替选的实施例，所述实施例用于根据PWM接口标准来操作检测器电路。在第二输入节点In2处连接电源管理ICPMIC，其生成脉宽调制的输出数据EN，所述输出数据在第二输入节点In2上接入。第一输入节点In1经由外部连接的电阻器R_设置保持在恒定的电压EXT上。所述电压经由电流源Idet产生，所述电流源耦合在供电电压Vbat的端子和第一输入节点In1之间。

图3示出根据提出的原理的集成电路。相对于根据图1的检测器电路，该检测器电路附加地还包括电荷泵CP，所述电荷泵耦合在用于供电电压Vbat的端子和负载电流源ILED之间。此外，除了第一控制模块I2C之外还设置有用于实施PWM接口标准的第二控制模块PWM。此外，设有输出节点V_输出，在其上能够分接输出电压。

附图标记列表

CP 电荷泵

EN 数据信号

Ext 恒定电压

GND 地

Host 发生器

I1 第一负载电流源

I2 第二负载电流源

I2C 第一控制模块

I3 第三负载电流源

Idet 电流源

ILED 负载电流源

In1 第一输入节点

In2 第二输入节点

LED1 第一发光二极管

LED2 第二发光二极管

LED3 第三发光二极管

PMIC 电源管理IC

PWM 第二控制模块

R1 第一电阻器

R2 第二电阻器

R_设置外部连接的电阻器

SCL 时钟脉冲信号

SDA 数据信号

Vbat 用于供电电压的端子

Vdd 电压源

V_输出输出节点

Claims

1.检测器电路，包括：

-用于电源（Vbat）的端子，

-用于连接发光装置（LED）的端子，所述用于连接发光装置（LED）的端子与所述用于电源（Vbat）的端子连接，并且与第一接口协议的第一控制模块（I2C）和第二接口协议的第二控制模块（PWM）连接，

-第一输入节点（In1）和第二输入节点（In2），其中所述第一控制模块（I2C）与所述第一输入节点（In1）和所述第二输入节点（In2）连接，并且所述第二控制模块（PWM）与所述第二输入节点（In2）连接，和

-用于确定接口标准的检测器（Det），所述检测器一方面与所述用于电源（Vbat）的端子和所述第一输入节点（In1）耦合，并且另一方面与地（GND）耦合。

2.根据权利要求1所述的检测器电路，其中所述检测器包括电流源，所述电流源与所述用于电源（Vbat）的端子和所述第一输入节点（In1）连接。

3.根据权利要求1或2所述的检测器电路，其中所述检测器包括比较器（Comp）。

4.根据权利要求1或2所述的检测器电路，其中所述检测器包括逻辑门（Gate）。

5.根据权利要求1至4之一所述的检测器电路，其中所述第一控制模块（I2C）设置用于根据I2C接口协议操作发光装置，并且所述第二控制模块（PWM）设置用于根据PWM接口协议操作发光装置。

6.根据权利要求1至5之一所述的检测器电路，其中在所述第一输入节点（In1）处连接有外部电阻器（R_设置）。

7.根据权利要求1至6之一所述的检测器电路，所述检测器电路包括至少一个负载电流源（LED）用于驱动发光装置（LED），所述负载电流源连接在所述第一控制模块（I2C）处或所述第二控制模块（PWM）处。

8.根据权利要求6所述的检测器电路，所述检测器电路包括电荷泵（CP）用于驱动发光装置（LED），所述电荷泵与所述用于电源（Vbat）的端子和与所述负载电流源（ILED）连接。

9.根据权利要求1至8之一所述的检测器电路，所述检测器电路实施为集成电路。

10.用于操作检测器电路的方法，包括

-检测在所述检测器电路的第一输入节点（In1）处的信号，

-根据所检测的信号，将所述检测器电路转换到相应于第一接口协议的第一工作状态中或者将所述检测器电路转换到相应于第二接口协议的第二工作状态中，和

-根据所述第一接口协议或根据第二接口协议来操作发光装置。

11.根据权利要求10所述的用于操作检测器电路的方法，其中通过在所述第一输入节点（In1）处提供电流和测量在电阻器（R_设置）上的电压来进行在所述第一输入节点（In1）处的所述信号的检测。

12.根据权利要求10或11所述的用于操作检测器电路的方法，其中所述第一工作状态设置用于根据I2C接口协议操作发光装置，并且所述第二工作状态设置用于根据PWM接口协议操作发光装置。