CN103857141A

CN103857141A - Led驱动器控制器、led驱动器及led驱动方法

Info

Publication number: CN103857141A
Application number: CN201210528391.5A
Authority: CN
Inventors: 邓广来; 王乃龙
Original assignee: iWatt Integraged Circuits Technology Tianjin Ltd
Current assignee: iWatt Integraged Circuits Technology Tianjin Ltd
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2032-12-05
Also published as: CN103857141B

Abstract

本发明公开了一种LED驱动器控制器、LED驱动器和LED驱动方法。本发明采用第一计数器和第二计数器而不采用乘法器和除法器以实现与乘法器和除法器相同的功能，即实现根据第一通道调节器所调节的电流调节第一晶体管所需要使用的脉宽调制信号的功能。由于第一计数器和第二计数器的电路面积远远小于乘法器和除法器的电路面积，因此本发明实施例可以大大降低LED驱动器控制器的电路面积，从而降低生产成本。

Description

LED驱动器控制器、LED驱动器及LED驱动方法

技术领域

本发明的实施方式涉及LED驱动领域，具体涉及一种LED驱动器控制器、LED驱动器及LED驱动方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，简称为LED)被广泛采用于多种电子应用中，例如：建筑照明、汽车头尾灯、包括个人计算机和高清电视机在内的液晶显示设备的背光以及闪光灯等。与如白炽灯和荧光灯之类的常规光源相比较，LED具有效率高、方向性良好、色彩稳定性良好、可靠性高、寿命长，体积小、以及环境安全性等显著优点。

为了采用直流(Direct Current，简称DC)电压源驱动一个大的LED阵列，经常使用诸如升压、降压、或降压-升压管理器之类的DC-DC开关电源管理器，给多个LED串提供顶端导轨电压。例如，在使用LED背光的液晶显示器(LCD)应用中，使用电源管理器给多个LED串提供输出电压。下面结合图1对此进行说明。

图1是根据相关技术的LED驱动器的示意图，如图1所示，该LED驱动器包括直流输入电压11、电源管理器12和多个LED串(图1中仅以第一LED串13和第二LED串14为例)。其中电源管理器12根据LED驱动器控制器15中的第一数模转换器151的控制，与每个LED串的首个LED的阳极相连接以提供输出电压。

图1中，第一LED串13所属的通道内包含第一通道调节器152(例如，线性压差调节器152)与第一晶体管153，其中该第一通道调节器152用于控制该第一LED串13中的电流，第一晶体管153根据第一脉宽调制信号(PWM in 1)开启或关闭第一LED串13。类似地，第二LED串14所属的通道内包含第二通道调节器154与第二晶体管155，其中该第二通道调节器154用于控制该第二LED串14中的电流，第二晶体管155根据第二脉宽调制信号(PWM in 2)开启或关闭第二LED串14。

LED是电流驱动设备，这就意味着由LED串产生的光通量主要与通过LED串的电流相关。因此，为了确保每个LED串的亮度都相同，则通过每个LED串的电流必须都相同。因此，通常设置第一脉宽调制信号(PWM in 1)和第二脉宽调制信号(PWM in 2)相同，并且设置第一脉宽调制信号(PWM in 1)的高电平期间的电流和第二脉宽调制信号(PWM in 2)的高电平期间的电流相同，从而确保第一LED串13的电流和第二LED串14的电流相同，进而确保第一LED串13和第二LED串14的亮度相同。

为了调节第二脉宽调制信号(PWM in 2)，相关技术中，通常采用乘法器和除法器来实现。但是，乘法器和除法器占用的电路面积很大，从而造成LED驱动器控制器生产成本很高。

发明内容

本发明旨在提供一种LED驱动器控制器、LED驱动器及LED驱动方法，能够解决相关技术中乘法器和除法器占用的电路面积很大而造成的LED驱动器控制器生产成本很高的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种LED驱动器控制器，包括：通道调节器，可操作以将LED串的电流从第一垂直同步周期的第一电流值调节到第二垂直同步周期的第二电流值；第一计数器，可操作以在第一垂直同步周期中，在第一电流值对应的脉冲信号处于高电平期间，在一个初始值的基础上，每个时钟周期累加一个对应于第一电流值的值，从而得到一个对应于第一垂直同步周期的数值和；第二计数器，可操作以在第二垂直同步周期中，在数值和的基础上，每个时钟周期递减一个对应于第二电流值的值，直至所获得的数值差等于零或者小于零，从而得到一个对应于第二垂直同步周期的数值差；以及晶体管，可操作以在第二垂直同步周期起始时接通向LED串提供的电流，直至数值差等于零或者小于零。

在一个实施例中，初始值为零。

在一个实施例中，初始值为对应于第一垂直同步周期之前的一个垂直同步周期的数值差。

在一个实施例中，第一垂直同步周期与第二垂直同步周期间隔一个或多个垂直同步周期。

在一个实施例中，每个垂直同步周期的时长包括预定数量的时钟周期。

在一个实施例中，预定数量为2ⁿ，其中n≥10。

根据本发明的另一个方面，提供了一种LED驱动器，包括上述任一种的LED驱动器控制器。

根据本发明的又一个方面，提供了一种LED驱动方法，包括在第一垂直同步周期中，在第一电流值对应的脉冲信号处于高电平期间，在一个初始值的基础上，每个时钟周期累加一个对应于第一电流值的值，从而得到一个对应于第一垂直同步周期的数值和；在第二垂直同步周期中，在数值和的基础上，每个时钟周期递减一个对应于第二电流值的值，直至所获得的数值差等于零或者小于零，从而得到一个对应于第二垂直同步周期的数值差；以及在第二垂直同步周期起始时接通向LED串提供的电流，直至数值差等于零或者小于零，从而将LED串的电流从该第一垂直同步周期的第一电流值调节到该第二垂直同步周期的第二电流值。

在一个实施例中，初始值为零。

在一个实施例中，预定数量为2ⁿ，其中n≥10。

本发明实施例采用第一计数器和第二计数器而不采用乘法器和除法器以实现与乘法器和除法器相同的功能，即实现根据通道调节器所调节的电流调节晶体管所需要使用的脉宽调制信号的功能。由于第一计数器和第二计数器的电路面积远远小于乘法器和除法器的电路面积，因此本发明实施例可以大大降低LED驱动器控制器的电路面积，从而降低生产成本。

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是根据相关技术的LED驱动器的示意图；

图2是根据本发明实施例的LED驱动器的示意图；

图3是根据本发明实施例的采用图2所示的LED驱动器驱动LED串的时序的第一示意图；

图4是根据本发明实施例的采用图2所示的LED驱动器驱动LED串的时序的第二示意图；以及

图5是根据本发明实施例的LED驱动方法的流程图。

具体实施方式

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图2是根据本发明实施例的LED驱动器的示意图，如图2所示，该LED驱动器包括直流输入电压21、电源管理器22和多个LED串图2中仅以第一LED串23和第二LED串24为例。其中电源管理器21根据LED驱动器控制器25中的第一数模转换器251的控制，与每个LED串的首个LED的阳极相连接以提供输出电压。进而，图2中，第一LED串23所属的通道内包含第一通道调节器252与第一晶体管253，其中该第一通道调节器252用于控制该第一LED串23中的电流。类似地，第二LED串24所属的通道内包含第二通道调节器254与第二晶体管255，其中该第二通道调节器254用于控制该第二LED串24中的电流。

具体地，第一通道调节器252可以将通过第一LED串23的电流从第一垂直同步周期的第一电流值调节到第二垂直同步周期的第二电流值。在这种情况下，如图2所示，LED驱动器控制器25还包括第一计数器256和第二计数器257，其中第一计数器256可以在第一垂直同步周期中，在第一电流值对应的脉冲信号处于高电平期间，在一个初始值的基础上，每个时钟周期累加一个对应于第一电流值的值，从而得到一个对应于第一垂直同步周期的数值和，而第二计数器257可以在第二垂直同步周期中，在数值和的基础上，每个时钟周期递减一个对应于第二电流值的值，直至所获得的数值差等于零或者小于零，从而得到一个对应于第二垂直同步周期的数值差。第一晶体管253可以在第二垂直同步周期起始时接通向LED串23提供的电流，直至数值差等于零或者小于零。在一个例子中，第二计数器257可以通过一个比较器与第一晶体管253的栅极相连。该比较器用于在每个时钟周期中对第二计数器257的计数值与一个参考信号(例如，零电平)进行比较；如果比较结果为肯定，则比较器输出低电平信号；否则，输出高电平信号。如果所述高电平不足以驱动所述第一晶体管253的栅极，则可以在比较器之后接一个驱动器，对比较器的输出信号进行放大后接入第一晶体管253的栅极。在图2所示的计数器259与晶体管255之间也可类似地设置一个比较器和/或一个驱动器。

这样，本发明实施例采用第一计数器256(对于第二LED串24是第一计数器258)和第二计数器257(对于第二LED串24是第二计数器259)而不采用乘法器和除法器以实现与乘法器和除法器相同的功能，即实现根据第一通道调节器252所调节的电流调节第一晶体管253所需要使用的脉宽调制信号的功能。由于第一计数器256和第二计数器257的电路面积远远小于乘法器和除法器的电路面积，因此本发明实施例可以大大降低LED驱动器控制器的电路面积，从而降低生产成本。

其中，第二垂直同步周期既可以是第一垂直同步周期的下一个周期，也可以与第一垂直同步周期间隔一个或多个垂直同步周期。当第二垂直同步周期是第一垂直同步周期的下一个周期时，第二计数器257可以及时地产生数值差，以便第一晶体管253根据该数值差及时地控制第一LED串23的开启或关闭。

图3是根据本发明实施例的采用图2所示的LED驱动器驱动LED串的时序的第一示意图，如图3所示，描述了第一通道调节器252将通过第一LED串23的电流从第一垂直同步周期的第一电流值40mA提高到第二垂直同步周期(该第二垂直同步周期是第一垂直同步周期的下一个周期)的第二电流值50mA的情况。首先，第一计数器256在第一垂直同步周期中，在第一电流值对应的脉冲信号处于高电平期间，在一个初始值(针对本情况，该初始值为零)的基础上，每个时钟周期累加一个对应于第一电流值的值(例如，40)。假设第一垂直同步周期的高电平期间包含1000个时钟周期，则得到一个对应于第一垂直同步周期的数值和(例如，40000)。其次，第二计数器257在第二垂直同步周期中，在数值和(例如，40000)的基础上，每个时钟周期递减一个对应于第二电流值的值(例如，50)，直至所获得的数值差等于零或者小于零。通过上述说明可以预见，在第二垂直同步周期的第801个时钟周期之前，由于第二计数器257的值大于零，第一晶体管253将接通向LED串23提供的电流，并且在第二垂直同步周期的第801个时钟周期开始的同时和之后，由于第二计数器257的值等于零，第一晶体管253将关闭向LED串23提供的电流。

图4是根据本发明实施例的采用图2所示的LED驱动器驱动LED串的时序的第二示意图，如图4所示，描述了第一通道调节器252将通过第一LED串23的电流从第一垂直同步周期的第一电流值40mA提高到第三垂直同步周期(该第三垂直同步周期与第一垂直同步周期间隔一个或多个垂直同步周期)的第三电流值100mA的情况。首先，第一计数器256在第一垂直同步周期中，在第一电流值对应的脉冲信号处于高电平期间，在一个初始值(针对本情况，该初始值为零)的基础上，每个时钟周期累加一个对应于第一电流值的值(例如，40)。假设第一垂直同步周期的高电平期间包含1000个时钟周期，则得到一个对应于第一垂直同步周期的数值和(例如，40000)。其次，第二计数器257在第三垂直同步周期中，在数值和(例如，40000)的基础上，每个时钟周期递减一个对应于第三电流值的值(例如，100)，直至所获得的数值差等于零或者小于零。通过上述说明可以预见，在第三垂直同步周期的第401个时钟周期之前，由于第二计数器257的值大于零，第一晶体管253将接通向LED串23提供的电流，并且在第二垂直同步周期的第401个时钟周期开始的同时和之后，由于第二计数器257的值等于零，第一晶体管253将关闭向LED串23提供的电流。

需要说明的是，图3和图4所示实施例仅仅描述了电流调节中的电流提高的情况，然而，本领域技术人员可以知道，图3和图4所示实施例中的方式也可以适用于电流降低的情况，其均应当纳入本发明的保护范围。

另外，通过数学推导可知，只有第一电流值的值与第一垂直同步周期中的时钟周期数量的乘积是第二电流值的值的整数倍的情况下，第一计数器256在第一垂直同步周期中累加的数值和在第二垂直同步周期中递减得到的数值差才等于零。除此之外，第一计数器256在第一垂直同步周期中累加的数值和在第二垂直同步周期中递减得到的数值差均小于零。这样，会使得第一晶体管253根据该数值差关闭向LED串23提供的电流的时刻存在一定的延迟。显然，该延迟是小于一个时钟周期的。因此，对于包含数千个时钟周期的垂直同步周期来说，该延迟的不良影响是微乎其微的。

但是，本发明的一些实施方式中仍然力图减小该延迟所带来的不良影响。因此，本发明实施例设置初始值为对应于第一垂直同步周期之前的一个垂直同步周期的数值差，从而将在前周期中的第二计数器257的数值差累积到在后周期中，以减小该延迟所带来的不良影响。

需要说明的是，上述每个垂直同步周期(例如第一垂直同步周期和第二垂直同步周期)可以均包括预定数量的时钟周期，该预定数量可以是2ⁿ，其中n≥10，例如：1024、2048、4096和8192中的一个。

本发明实施例还提供了一种LED驱动方法，图5是根据本发明实施例的LED驱动方法的流程图，如图5所示，包括如下的步骤S502至步骤S508。

步骤S502，在第一垂直同步周期中，在第一电流值对应的脉冲信号处于高电平期间，在一个初始值的基础上，每个时钟周期累加一个对应于第一电流值的值，从而得到一个对应于第一垂直同步周期的数值和。

步骤S504，在第二垂直同步周期中，在数值和的基础上，每个时钟周期递减一个对应于第二电流值的值，直至所获得的数值差等于零或者小于零，从而得到一个对应于第二垂直同步周期的数值差。

步骤S506，在第二垂直同步周期起始时接通向LED串提供的电流，直至数值差等于零或者小于零。

借助以上方法，可以将LED串的电流从第一垂直同步周期的第一电流值调节到第二垂直同步周期的第二电流值。

需要说明的是，本发明实施例提供的LED驱动方法及其优选实施方式的有益效果在上文中均已详细描述，在此不再赘述。

综上所述，根据本发明的上述实施例，提供了一种LED驱动器控制器、LED驱动器和LED驱动方法。本发明实施例采用第一计数器和第二计数器而不采用乘法器和除法器以实现与乘法器和除法器相同的功能，即实现根据第一通道调节器所调节的电流调节第一晶体管所需要使用的脉宽调制信号的功能。由于第一计数器和第二计数器的电路面积远远小于乘法器和除法器的电路面积，因此本发明实施例可以大大降低LED驱动器控制器的电路面积，从而降低生产成本。

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

1.一种LED驱动器控制器，包括：

通道调节器(252，254)，可操作以将LED串(23，24)的电流从第一垂直同步周期的第一电流值调节到第二垂直同步周期的第二电流值；

第一计数器(256，258)，可操作以在所述第一垂直同步周期中，在所述第一电流值对应的脉冲信号处于高电平期间，在一个初始值的基础上，每个时钟周期累加一个对应于所述第一电流值的值，从而得到一个对应于所述第一垂直同步周期的数值和；

第二计数器(257，259)，可操作以在所述第二垂直同步周期中，在所述数值和的基础上，每个时钟周期递减一个对应于所述第二电流值的值，直至所获得的数值差等于零或者小于零，从而得到一个对应于所述第二垂直同步周期的数值差；以及

晶体管(253，255)，可操作以在所述第二垂直同步周期起始时接通向所述LED串(23，24)提供的电流，直至所述数值差等于零或者小于零。

2.根据权利要求1所述的LED驱动器控制器，其中所述初始值为零。

3.根据权利要求1所述的LED驱动器控制器，其中所述初始值为对应于所述第一垂直同步周期之前的一个垂直同步周期的数值差。

4.根据权利要求1所述的LED驱动器控制器，其中所述第一垂直同步周期与所述第二垂直同步周期间隔一个或多个垂直同步周期。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的LED驱动器控制器，其中每个垂直同步周期的时长包括预定数量的时钟周期。

6.根据权利要求5所述的LED驱动器控制器，其中所述预定数量为2ⁿ，其中n≥10。

7.一种LED驱动器，包括权利要求1至5中任一项所述的LED驱动器控制器。

8.一种LED驱动方法，包括：

在第一垂直同步周期中，在第一电流值对应的脉冲信号处于高电平期间，在一个初始值的基础上，每个时钟周期累加一个对应于所述第一电流值的值，从而得到一个对应于所述第一垂直同步周期的数值和；

在第二垂直同步周期中，在所述数值和的基础上，每个时钟周期递减一个对应于第二电流值的值，直至所获得的数值差等于零或者小于零，从而得到一个对应于所述第二垂直同步周期的数值差；以及

在所述第二垂直同步周期起始时接通向所述LED串提供的电流，直至所述数值差等于零或者小于零；

从而将LED串的电流从所述第一垂直同步周期的所述第一电流值调节到所述第二垂直同步周期的所述第二电流值。

9.根据权利要求8所述的LED驱动方法，其中所述初始值为零。

10.根据权利要求8所述的LED驱动方法，其中所述初始值为对应于所述第一垂直同步周期之前的一个垂直同步周期的数值差。

11.根据权利要求8所述的LED驱动方法，其中所述第一垂直同步周期与所述第二垂直同步周期间隔一个或多个垂直同步周期。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的LED驱动方法，其中每个垂直同步周期的时长包括预定数量的时钟周期。

13.根据权利要求12所述的LED驱动方法，其中所述预定数量为2ⁿ，其中n≥10。