CN103151009A - 一种背光调光电路及其调光方法、液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种背光调光电路及其调光方法、液晶显示器，其中背光调光电路包括：电源电压端VCC，用于提供供电电压；运算放大器Q，其同相输入端与电源电压端VCC相连，反相输入端与负载端相连；精密电阻R，连接在运算放大器Q的同相输入端和反相输入端之间，精密电阻R两端的压差信号由运算放大器Q转换放大为直流DC电压信号并输出；以及比较器C，其同相输入端接收运算放大器Q输出的直流DC电压信号，反相输入端接收来自升压转换器内的升压IC的锯齿波信号，用于将直流DC电压信号与升压IC的锯齿波信号进行比较，并根据比较结果输出PWM调光信号。本发明结构简单，成本投入较低；背光亮度与画面实时关联，降低背光功耗，促进产品节能化。
Description
技术领域
本发明涉及图像显示领域，尤其涉及一种背光调光电路及其调光方法、液晶显示器。
背景技术
目前业界主推的主题是绿色节能环保，大尺寸液晶显示器尤其需要做到节能，以48寸为例，整机功率120W，其中背光的功率约60W，占整机功率的50%。所以在产品绿色节能化中，背光的节能将扮演重要角色。目前已有多种技术通过各种方式调节背光亮度实现节能。
第一种为手动调光，即用户通过操作菜单手动调节。这种方案不智能，手动调节导致操作繁琐；另外，由于画面明暗时常变化，手动调节也不具有实时性。
第二种为环境光感应调光，即依靠光电二极管或晶体管等环境光传感器感知周围光线亮度情况，将光传感器感知的光亮度转变成电流或电压，由处理器基于预设的阈值自动调节显示器背光亮度。当环境光线强亮度高时，液晶显示器背光会自动调成高亮度；当外界环境较暗时，液晶显示器背光就会调成低亮度，以此来降低背光功耗。但是，这种方案需要以光传感器对周围环境光线亮度的感知为前提，实时性不强，响应速度慢；并且需要MCU等硬件支持，成本较高。
第三种为区域调光（Local Dimming），即将整个画面按矩阵式分成若干个区域，MCU根据各区域画面亮度进行分析计算，然后对各区域背光亮度独立控制。这种方案也同样需要MCU等硬件支持，且分区越多LED驱动使用越多，算法和时序控制越复杂，这大大增加了整机的成本。
由上可知，提供一种成本低、实时性强的背光调光方案，是业界不断努力的目标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种成本低、实时性强的背光调光电路及其调光方法、液晶显示器。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种背光调光电路，包括：
电源电压端VCC，用于提供供电电压；
运算放大器Q，其同相输入端与所述电源电压端VCC相连，反相输入端与负载端相连；
精密电阻R，连接在所述运算放大器Q的同相输入端和反相输入端之间，所述精密电阻R两端的压差信号由所述运算放大器Q转换放大为直流DC电压信号并输出；以及
比较器C，其同相输入端接收所述运算放大器Q输出的直流DC电压信号，反相输入端接收来自升压转换器内的升压IC的锯齿波信号，用于将所述直流DC电压信号与所述升压IC的锯齿波信号进行比较，并根据比较结果输出脉宽调制PWM调光信号。
其中，所述直流DC电压为所述比较器C的同相输入端输入电压VIN+，所述升压IC的锯齿波为比较器C的反相输入端输入电压VIN-。
其中，当VIN+大于VIN-时，所述比较器C输出占空比大的PWM调光信号，用于调高背光亮度；当VIN+小于VIN-时，所述比较器C输出占空比小的PWM调光信号，用于调低背光亮度。
其中，所述精密电阻R的阻值小于等于0.1欧姆。
本发明又提供一种背光调光电路的调光方法，所述背光调光电路包括：电源电压端VCC；运算放大器Q，其同相输入端与所述电源电压端VCC相连，反相输入端与负载端相连；精密电阻R，连接在所述运算放大器Q的同相输入端和反相输入端之间；以及比较器C，其同相输入端与所述运算放大器Q的输出端相连，反相输入端与升压IC相连；所述调光方法包括以下步骤：
将所述精密电阻R两端的压差信号由所述运算放大器Q转换放大为直流DC电压信号并输出至所述比较器C；
由所述比较器C将所述直流DC电压信号与所述升压IC的锯齿波信号进行比较，并根据比较结果输出脉宽调制PWM调光信号；以及
根据比较器输出的PWM调光信号相应调节背光亮度。
其中，当所述直流DC电压信号大于所述升压IC的锯齿波信号时，比较器C输出占空比大的PWM调光信号，进而调高背光亮度；当所述直流DC电压信号小于所述升压IC的锯齿波信号时，比较器C输出占空比小的PWM调光信号，进而调低背光亮度。
本发明还提供一种液晶显示器，包括背光调光电路，所述背光调光电路进一步包括：
电源电压端VCC，用于提供供电电压；
运算放大器Q，其同相输入端与所述电源电压端VCC相连，反相输入端与负载端相连；
精密电阻R，连接在所述运算放大器Q的同相输入端和反相输入端之间，所述精密电阻R两端的压差信号由所述运算放大器Q转换放大为直流DC电压信号并输出；以及
比较器C，其同相输入端接收所述运算放大器Q输出的直流DC电压信号，反相输入端接收来自升压转换器内的升压IC的锯齿波信号，用于将所述直流DC电压信号与所述升压IC的锯齿波信号进行比较，并根据比较结果输出脉宽调制PWM调光信号。
其中，所述直流DC电压为所述比较器C的同相输入端输入电压VIN+，所述升压IC的锯齿波为比较器C的反相输入端输入电压VIN-。
其中，当VIN+大于VIN-时，所述比较器C输出占空比大的PWM调光信号，用于调高背光亮度；当VIN+小于VIN-时，所述比较器C输出占空比小的PWM调光信号，用于调低背光亮度。
其中，所述精密电阻R的阻值小于等于0.1欧姆。
本发明所提供的背光调光电路及其调光方法、液晶显示器，结构简单，不影响原有电路架构和方案，成本投入较低；背光亮度与画面实时关联，减少了其它现有方案的数据换算和数据传输，实现实时侦测，背光实时响应，降低背光功耗，促进产品节能化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一一种背光调光电路的结构示意图。
图2是本发明实施例二一种背光调光电路的调光方法的流程示意图。
具体实施方式
下面参考附图对本发明的优选实施例进行描述。
为实现成本低、实时性强的背光调光，本发明实施例主要基于两个方面：一是考虑到液晶面板的显示是充电——储能的过程，画面亮度与电流成正比例关系，画面亮度越高，需要的电压差就越大，整体抽载的电流就越大。据此，将这个抽载的电流大小作为量测对象，便可根据电流大小实时判定画面的亮暗，进一步地，还可根据电流大小的变化获知实时画面的亮暗变化。另一方面，得到画面的实时亮度情况后，还需将其与PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）调光信号相关联，由该调光信号控制背光亮度，实现调光。当然，具体实现时需要低成本投入，直接在原有电路上增加线路，不影响原有电路架构和方案。
请参照图1所示，本发明实施例一一种背光调光电路利用现有直流变换电路（DC-DC回路），接入一颗精密电阻R，当画面变化时从精密电阻R流过的电流将发生相应变化，通过该精密电阻R侦测电流的变化从而获知画面亮暗的变化，进而进行针对性地调光。
具体地，本发明实施例一一种背光调光电路包括：
电源电压端VCC，用于提供供电电压；
运算放大器Q，其同相输入端与电源电压端VCC相连，反相输入端与负载端相连；
精密电阻R，连接在运算放大器Q的同相输入端和反相输入端之间，精密电阻R两端的压差信号由运算放大器Q转换放大为直流DC电压信号并输出；
比较器C，其同相输入端接收运算放大器Q输出的直流DC电压信号，反相输入端接收来自升压转换器内的升压IC的锯齿波信号，用于将该直流DC电压信号与升压IC的锯齿波信号进行比较，并根据比较结果输出PWM调光信号。
需要说明的是，由于接入了精密电阻R，为了降低其带来的损耗，其取值应尽可能小，本实施例中其阻值小于等于0.1欧姆。
本实施例的背光调光电路的工作原理是：如前所述，画面的亮度与PWM IC从电源电压端VCC（12V）抽载的电流（也就是流经精密电阻R的电流）成正比例关系，其中在纯黑图案（black pattern）时为轻载（low loading），纯白图案（white pattern）为重载（high loading）。前述正比例关系可以用一公式简单表示为：I=Imin+ 
×（Imax-Imin），其中Imin为轻载（low loading）画面时的电流，gray为当前画面的灰阶，Imax为重载（high loading）画面时的电流。假设显示当前画面P1时，流经精密电阻R的电流为I1，其两端的压差为V1，通过运算放大器Q的转换，输出直流DC电压信号VDC1，该直流DC电压信号VDC1作为比较器C同相输入端输入电压VIN+，而升压IC的锯齿波信号作为比较器C反相输入端输入电压VIN-，如果VIN+大于VIN-，则比较器C将输出高电平（high）的PWM调光信号（占空比大），调高背光亮度；反之，如果VIN+小于VIN-，则比较器C将输出低电平（low）的PWM调光信号（占空比小），调低背光亮度。由此实现了当前画面亮度与PWM调光信号的实时关联，可实现实时的调光，不会出现调光延迟（delay）。例如，如果画面P1为暗画面，流经精密电阻R的电流I1比较小，经放大器Q转换得到的直流DC电压信号VDC1（VIN+）也会比较小，在比较器C中比较时就小于升压IC的锯齿波信号（VIN-），于是输出低电平（low）PWM调光信号（占空比小），调低背光亮度，节省了功耗。
同理，显示当前画面P2时，亦是按同样的原理实时输出相关联的PWM调光信号。而如果画面P1、P2为相邻帧的画面时，将涉及画面的亮暗变化。举例来说，当画面P1为暗画面、画面P2为亮画面，即当前画面由暗变亮时，流经精密电阻R的电流变大，其两端的压差相应变大，经放大器Q转换得到的直流DC电压信号VDC（VIN+）也会增大，大于升压IC的锯齿波信号（VIN-），比较器C输出占空比变大的高电平（high）PWM调光信号，将画面亮度提高。又如，当画面P1为亮画面、画面P2为暗画面，即当前画面由亮变暗时，流经精密电阻R的电流变小，其两端的压差相应变小，经放大器Q转换得到的直流DC电压信号VDC（VIN+）也会减小，小于升压IC的锯齿波信号（VIN-），比较器C输出占空比变小的低电平（low）PWM调光信号，将画面亮度降低。
由上所述，本发明实施例二提供一种背光调光电路的调光方法，该背光调光电路包括：电源电压端VCC；运算放大器Q，其同相输入端与电源电压端VCC相连，反相输入端与负载端相连；精密电阻R，连接在运算放大器Q的同相输入端和反相输入端之间；以及比较器C，其同相输入端与运算放大器Q的输出端相连，反相输入端与升压IC相连；再请参照图2所示，该调光方法包括以下步骤：
S1、将精密电阻R两端的压差信号由运算放大器Q转换放大为直流DC电压信号并输出至比较器C；
S2、由比较器C将该直流DC电压信号与升压IC的锯齿波信号进行比较，并根据比较结果输出PWM调光信号；以及
S3、根据比较器输出的PWM调光信号相应调节背光亮度。
具体地，如果直流DC电压信号大于升压IC的锯齿波信号，则比较器C将输出高电平（high）的PWM调光信号（占空比大），调高背光亮度；反之，如果直流DC电压信号小于升压IC的锯齿波信号，则比较器C将输出低电平（low）的PWM调光信号（占空比小），调低背光亮度。
本发明实施例三提供一种液晶显示器，包括实施例一提供的背光调光电路。为叙述简洁，该背光调光电路的相关工作原理此处不再赘述。
本发明各实施例分别提供的背光调光电路及其调光方法、液晶显示器结构简单，不影响原有电路架构和方案，成本投入较低；背光亮度与画面实时关联，减少了其它现有方案的数据换算和数据传输，实现实时侦测，背光实时响应，降低背光功耗，促进产品节能化。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种背光调光电路，其特征在于，包括：
电源电压端VCC，用于提供供电电压；
运算放大器Q，其同相输入端与所述电源电压端VCC相连，反相输入端与负载端相连；
精密电阻R，连接在所述运算放大器Q的同相输入端和反相输入端之间，所述精密电阻R两端的压差信号由所述运算放大器Q转换放大为直流DC电压信号并输出；以及
比较器C，其同相输入端接收所述运算放大器Q输出的直流DC电压信号，反相输入端接收来自升压转换器内的升压IC的锯齿波信号，用于将所述直流DC电压信号与所述升压IC的锯齿波信号进行比较，并根据比较结果输出脉宽调制PWM调光信号。
2.根据权利要求1所述的背光调光电路，其特征在于，所述直流DC电压为所述比较器C的同相输入端输入电压VIN+，所述升压IC的锯齿波为比较器C的反相输入端输入电压VIN-。
3.根据权利要求2所述的背光调光电路，其特征在于，当VIN+大于VIN-时，所述比较器C输出占空比大的PWM调光信号，用于调高背光亮度；当VIN+小于VIN-时，所述比较器C输出占空比小的PWM调光信号，用于调低背光亮度。
4.根据权利要求1所述的背光调光电路，其特征在于，所述精密电阻R的阻值小于等于0.1欧姆。
5.一种背光调光电路的调光方法，所述背光调光电路包括：电源电压端VCC；运算放大器Q，其同相输入端与所述电源电压端VCC相连，反相输入端与负载端相连；精密电阻R，连接在所述运算放大器Q的同相输入端和反相输入端之间；以及比较器C，其同相输入端与所述运算放大器Q的输出端相连，反相输入端与升压IC相连；所述调光方法包括以下步骤：
将所述精密电阻R两端的压差信号由所述运算放大器Q转换放大为直流DC电压信号并输出至所述比较器C；
由所述比较器C将所述直流DC电压信号与所述升压IC的锯齿波信号进行比较，并根据比较结果输出脉宽调制PWM调光信号；以及
根据比较器输出的PWM调光信号相应调节背光亮度。
6.根据权利要求5所述的背光调光方法，其特征在于，当所述直流DC电压信号大于所述升压IC的锯齿波信号时，比较器C输出占空比大的PWM调光信号，进而调高背光亮度；当所述直流DC电压信号小于所述升压IC的锯齿波信号时，比较器C输出占空比小的PWM调光信号，进而调低背光亮度。
7.一种液晶显示器，其特征在于，包括背光调光电路，所述背光调光电路进一步包括：
电源电压端VCC，用于提供供电电压；
运算放大器Q，其同相输入端与所述电源电压端VCC相连，反相输入端与负载端相连；
精密电阻R，连接在所述运算放大器Q的同相输入端和反相输入端之间，所述精密电阻R两端的压差信号由所述运算放大器Q转换放大为直流DC电压信号并输出；以及
比较器C，其同相输入端接收所述运算放大器Q输出的直流DC电压信号，反相输入端接收来自升压转换器内的升压IC的锯齿波信号，用于将所述直流DC电压信号与所述升压IC的锯齿波信号进行比较，并根据比较结果输出脉宽调制PWM调光信号。
8.根据权利要求7所述的液晶显示器，其特征在于，所述直流DC电压为所述比较器C的同相输入端输入电压VIN+，所述升压IC的锯齿波为比较器C的反相输入端输入电压VIN-。
9.根据权利要求8所述的液晶显示器，其特征在于，当VIN+大于VIN-时，所述比较器C输出占空比大的PWM调光信号，用于调高背光亮度；当VIN+小于VIN-时，所述比较器C输出占空比小的PWM调光信号，用于调低背光亮度。
10.根据权利要求7所述的液晶显示器，其特征在于，所述精密电阻R的阻值小于等于0.1欧姆。
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