CN103050088A

CN103050088A - 终端及其lcd背光驱动方法

Info

Publication number: CN103050088A
Application number: CN2011103057760A
Authority: CN
Inventors: 胡伦; 王勇
Original assignee: Leadcore Technology Co Ltd
Current assignee: Leadcore Technology Co Ltd
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2031-10-11
Also published as: CN103050088B

Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种终端及其LCD背光驱动方法。本发明中，将VBAT通过一个MOS管直接连接到LCD的背光LED进行供电，利用CPU已有的PWM信号控制MOS管栅极来调整LCD背光亮度。由于是通过MOS管来控制整个电流回路的通断，不需要增加外部硬件电路实现LCD背光驱动，大量减少了硬件设计的复杂度，降低了终端成本并减小了PCB的布板面积和功耗。

Description

终端及其LCD背光驱动方法

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及终端的LCD背光驱动技术。

背景技术

在类似手机的终端内，液晶显示器(LCD)背光的LED连接分为两种：串联方式和并联方式，并联方式又分为：共阴极和共阳极两种连接方式。传统的LCD背光驱动方式都需要增加一个专门的LCD背光驱动芯片来驱动背光LED灯。

具体地说，以并联共阳连接方式为例，LCD模块的功能框图如图1所示，图1中的LED A为LCD模块中各LED共同的电源输入端，图1中的LED_K1至LED_K6为LCD模块中的各LED。如果按照传统的背光电路设计，就需要使用一个专门的背光芯片来驱动LCD的6个发光二极管(LightEmitting Diode，简称“LED”)灯，如图2所示。传统LCD背光实现原理如下：

(1)LCD背光驱动芯片内部有一个Charger pump(升压器)，从管脚Vin输入电压，从管脚Vout输出电压，用于给LCD的背光LED供电。Chargerpump有一个电压转换的功能，一般背光芯片还可以自动根据输入电压的变化输出不同的电压。

(2)CPU(中央处理器)输出一个控制信号给背光芯片的En/Set管脚，这个管脚有两个功能：使能LCD背光驱动芯片和调整背光芯片的限流。CPU就可以通过控制这个管脚，来实现LCD不同亮度等级的背光控制。En/Set的控制方式，业界没有一个统一的标准，但都是以单线串口的方式来调整各路LED灯的限流大小，以及开关控制。

然而，由于专门的LCD背光驱动芯片成本高、功耗大，而且还需要增加PCB(印刷电路板)面积，因此越来越不能满足产品和市场需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种终端及其LCD背光驱动方法，使得在终端内可以省去专门的LCD背光驱动芯片，从而降低了成本、减小了功耗和PCB面积。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种终端，包含中央处理器CPU、液晶显示器LCD模块，所述CPU与所述LCD模块之间，连接有一个MOS管；

所述终端的电池电压VBAT输入到所述CPU，所述VBAT通过所述MOS管或直接输入到所述LCD模块中的发光二极管LED；

所述CPU输出的脉宽调制PWM信号，输入到所述MOS管的删极，控制整个发光电路的导通和关闭。

本发明的实施方式还提供了一种LCD背光驱动方法，包含以下步骤：

液晶显示器LCD模块中的各发光二极管LED，通过一个MOS管或直接获取终端的电池电压VBAT；

中央处理器CPU通过调整输出的脉宽调制PWM信号的占空比，对所述各LED的发光亮度进行控制。

本发明实施方式相对于现有技术而言，将VBAT通过一个MOS管或直接连接到LCD的背光LED进行供电，利用CPU已有的PWM信号控制MOS管栅极来调整LCD背光亮度。由于是通过MOS管来控制整个电流回路的通断，不需要增加外部硬件电路实现LCD背光驱动，大量减少了硬件设计的复杂度，降低了终端成本并减小了PCB的布板面积和功耗。而且，由于VBAT自己提供给LCD的背光LED灯供电，因此不需要像专门的LCD背光驱动芯片一样经过一个Charger pump(升压器)进行电源转换，可以提高电源效率。此外，利用CPU已有的PWM信号控制MOS管栅极来调整LCD背光亮度，可有效补偿因VBAT变化影响LCD背光亮度的变化。

进一步地，MOS管可以是P型MOS管，也可以是N型MOS管(此时LCD模块中的LED连接为并联共阳连接)；LCD模块中的LED连接可以是并联共阳连接，也可以是并联共阴连接。使得本发明的实施方式不受限于MOS管的类型、LED的连接方式，具备广泛的应用场景。

附图说明

图1是根据现有技术中的以并联共阳方式连接的LCD模块功能示意图；

图2是根据现有技术中的LCD背光电路驱动示意图；

图3是根据本发明第一实施方式的终端结构示意图；

图4是根据本发明第二实施方式的终端结构示意图；

图5是根据本发明第三实施方式的终端结构示意图；

图6是根据本发明第四实施方式中的LCD背光等效电路示意图；

图7是根据本发明第四实施方式中系统开机时的LCD背光驱动流程图；

图8是根据本发明第四实施方式中终端使用过程中的LCD背光驱动流程图。

具体实施方式

本发明的第一实施方式涉及一种终端。在本实施方式中，CPU与LCD模块之间，连接有一个MOS管。终端的电池电压VBAT输入到该CPU和该MOS管中，VBAT电压通过该MOS管输入到LCD模块中的LED，CPU输出的脉宽调制PWM信号，输入到MOS管的删极，以通过调整输出的PWM信号的占空比，对LCD模块中的各LED的发光亮度进行控制。

在本实施方式中，MOS管为P型MOS管，LCD模块中的LED连接为并联共阳连接，具体结构如图3所示。

VBAT输入到该P MOS管的源端(即S极)，VBAT通过P MOS管输入到LCD模块中各LED共同的电源输入端(即图3中的LED A)，LCD模块中的各LED(即图3中的LED_K1至LED_K6)阴极分别串一个电阻再全部合成一路接地。

也就是说，使用MOS管来控制整个电流回路的通断，将VBAT连接PMOS管的S极(源端)，通过CPU输出的PWM信号来控制MOS的G极(栅极)，使得CPU可通过调整适当频率的PWM信号占空比来实现LCD不同背光亮度的调节，具体调节方式将在后文中进行详细描述。

不难发现，在本实施方式中，不需要增加外部硬件电路实现LCD背光驱动，大量减少了硬件设计的复杂度，降低了终端成本并减小了PCB的布板面积和功耗。而且，由于VBAT自己提供给LCD的背光LED灯供电，因此不需要像专门的LCD背光驱动芯片一样经过一个Charger pump(升压器)进行电源转换，可以提高电源效率。

本发明的第二实施方式涉及一种终端。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，LCD模块中的LED连接为并联共阳连接。而在本发明第二实施方式中，LCD模块中的LED连接为并联共阴连接。

具体地说，如图4所示，VBAT输入到P MOS管的源端，LCD模块中的各LED分别串一个电阻后合成一路连接至P MOS管的漏端，各LED阴极直接合成一路接地。

由于在本实施方式中，同样不需要增加外部硬件电路实现LCD背光驱动，因此可以达到与第一实施方式类似的技术效果，即大量减少了硬件设计的复杂度，降低了终端成本并减小了PCB的布板面积和功耗，以及提高了电源效率。

本发明的第三实施方式涉及一种终端。第三实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，MOS管为P型MOS管。而在本发明第三实施方式中，MOS管为N型MOS管。

具体地说，在本实施方式中，LCD模块中的LED连接为并联共阳连接，VBAT输入到LCD模块中各LED共同的电源输入端，LCD模块中的各LED阴极分别串一个电阻再全部合成一路连接到N MOS管的漏端，N MOS管的源端直接接地，如图5所示。

由此可见，MOS管可以是P型MOS管，也可以是N型MOS管；LCD模块中的LED连接可以是并联共阳连接，也可以是并联共阴连接。使得本发明的实施方式不受限于MOS管的类型、LED的连接方式，具备广泛的应用场景。

本发明第四实施方式涉及一种LCD背光驱动方法，本实施方式可应用于上述第一至第三实施方式中的终端。

在本实施方式中，LCD模块中的各LED，通过一个MOS管或直接获取终端的电池电压VBAT。CPU通过调整输出的PWM信号的占空比，对LCD模块中的各LED的发光亮度进行控制。

具体地说，由于在上述第一至第三实施方式中的终端(如手机)内，是将VBAT直接连接到LCD的背光LED供电，因此VBAT的电压越高LCD的亮度也会越高。而在终端中，CPU都需要检测VBAT电压，用来显示电池电量以及低电量关机等功能。因此在本实施方式中，可以根据已检测到的当前VBAT电压调整PWM的占空比以及当前设置的亮度等级，来补偿因VBAT变化影响LCD背光亮度的变化。

下面对通过调整适当频率的PWM信号占空比，实现LCD不同背光亮度的调节，进行具体说明。

由于PWM信号占空比D与VBAT电压、背光LED导通电压VLED、每路LED的平均电流I、整个电路等效电阻R相关，单路LCD背光LED等效电路如图6所示，公式如下：

I＝D*(VBAT-VLED)/R (1)

故D(VBAT)＝Imax*R/(VBAT-VLED) (2)

公式(2)给出的是D和VBAT的关系；式中R、VLED和ILED都是已知，R就是串在电路中电阻的阻值，Imax为设定的LCD最大亮度等级的平均电流。

因此，当确定了最大亮度等级时的D，终端分为N级背光(即终端的最大亮度等级为N)时，第n级背光的亮度的D(VBAT，n)计算公式如下：

D(VBAT，n)＝n/N*D(VBAT)(0≤n≤N)

D(VBAT，n)＝n/N*Imax*R/(VBAT-VLED)(0≤n≤N) (3)

若，VLED＝3.2V(背光LED导通电压一般都是3.2V)，Imax设定为15mA(背光LED的最大电流一般是15mA)，R＝10欧姆；

通常情况下，VBAT最低电压3.4V(电池低于3.4V手机关机)，则根据公式(3)，最亮时(第N级)背光的占空比D(3.4V，N)＝75％；

同理，则根据公式(3)，当VBAT最高电压4.2V(手机电池最高电压)，最亮时(第N级)背光的占空比D(4.2V，N)＝15％。

由于在系统开机过程中，当前设置的亮度等级通常为默认的亮度等级，因此在开机时，终端的LCD背光驱动如图7所示。

在步骤710中，CPU检测当前的VBAT。

接着，在步骤720中，CPU根据检测到的VBAT和默认的亮度等级，计算需输出的PWM信号的占空比D，即将检测到的VBAT和默认的亮度等级代入到上述公式(3)中，计算出需输出的PWM信号的占空比。

接着，在步骤730中，MOS管根据当前的D值，驱动LCD背光。

由于在终端正常工作时，用户根据需要可能会调整LCD亮度等级，系统也可能根据VBAT的变化需要调整LCD亮度等级，因此CPU还需根据检测到的VBAT和用户调整的或系统自动调整的亮度等级，计算需输出的PWM信号的占空比，对LCD的背光亮度进行调整，具体流程如图8所示。

在步骤810中，CPU判断用户或系统是否调整了LCD亮度等级。如果判定发生了调整，则进入步骤820，如果判定未发生调整，则进入步骤830。

在步骤820中，CPU将调整后的亮度等级n代入公式(3)中(VBAT电压值不变)，计算出此时的占空比D(VBAT，n)。

在步骤830中，CPU判断检测到的VBAT电压值是否发生了变化，如果发生了变化，则进入步骤840，如果没有发生变化，则直接进入步骤850。

在步骤840中，CPU将VBAT变化后的电压值代入公式(3)中(n的值不变)，计算出此时的占空比D(VBAT，n)。

在步骤850中，CPU调整LCD背光亮度。即CPU将PWM信号的占空比D调整为最新计算出的D，输出PWM信号，实现LCD背光亮度的调整。

不难发现，在本实施方式中，利用了CPU已有的PWM信号来控制MOS管栅极，实现LCD背光亮度的调整，可有效补偿因VBAT变化影响LCD背光亮度的变化，并且可满足用户对LCD背光亮度变化的需求。

需要说明的是，上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种终端，包含中央处理器CPU、液晶显示器LCD模块，其特征在于，所述CPU与所述LCD模块之间，连接有一个MOS管；

2.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述MOS管为P型MOS管，所述VBAT通过所述MOS管输入到所述LCD模块中的发光二极管LED。

3.根据权利要求2所述的终端，其特征在于，所述LCD模块中的LED连接为并联共阳连接；

其中，所述VBAT输入到所述MOS管的源端，所述VBAT通过所述MOS管输入到所述LCD模块中各LED共同的电源输入端，所述LCD模块中的各LED阴极分别串一个电阻再全部合成一路接地。

4.根据权利要求2所述的终端，其特征在于，所述LCD模块中的LED连接为并联共阴连接；

其中，所述VBAT输入到所述MOS管的源端，所述LCD模块中的各LED分别串一个电阻后合成一路连接至所述MOS管的漏端，所述各LED阴极直接合成一路接地。

5.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述MOS管为N型MOS管，所述VBAT直接输入到所述LCD模块中的发光二极管LED。

6.根据权利要求5所述的终端，其特征在于，所述LCD模块中的LED连接为并联共阳连接；

其中，所述VBAT输入到所述LCD模块中各LED共同的电源输入端，所述LCD模块中的各LED阴极分别串一个电阻再全部合成一路连接到所述MOS管的漏端，所述MOS管的源端直接接地。

7.一种LCD背光驱动方法，应用于权利要求1至6中任一项所述的终端，其特征在于，包含以下步骤：

8.根据权利要求7所述的LCD背光驱动方法，其特征在于，所述CPU通过调整输出的PWM信号的占空比，对所述各LED的发光亮度进行控制的步骤中，包含以下子步骤：

所述CPU检测到当前的VBAT；

所述CPU根据检测到的VBAT和当前设置的亮度等级，计算需输出的PWM信号的占空比。

9.根据权利要求8所述的LCD背光驱动方法，其特征在于，

所述当前设置的亮度等级为在终端开机过程中系统默认的亮度等级；或者，

所述当前设置的亮度等级为用户调整的或系统自动调整的亮度等级。

10.根据权利要求8所述的LCD背光驱动方法，其特征在于，所述CPU根据以下公式，计算需输出的PWM信号的占空比D：

D＝n/N*Imax*R/(VBAT-VLED)(0≤n≤N)；

其中，n表示当前设置的亮度等级，N表示终端的最大亮度等级，Imax表示设定的处于最大亮度等级时单路LED的平均电流，R表示预设的等效电阻，VLED表示LED的导通电压。

11.根据权利要求10所述的LCD背光驱动方法，其特征在于，所述R取值为10欧姆，所述Imax取值为15mA。