CN105469748A - 用于显示器背光的非对称多阶段升压 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种用于显示器背光的非对称多阶段升压，并具体涉及一种为显示器背光提供闪光功能的非对称多阶段升压。用于显示器背光的背光功率管理模块可以实现和控制非对称多阶段升压，其包括两个升压阶段：用于典型的显示器背光的主升压阶段，以及在需要时经由该显示器背光提供闪光功能的次或闪光升压阶段。主升压阶段的大小可以调整为正常的显示器背光操作提供低负载的高效率、高电感和低切换频率。闪光升压阶段的大小可以调整为用于脉冲电流应用的高电流及峰值功率、低电感和高切换频率.经由非对称多阶段升压，背光功率管理模块可以例如用于为前向摄像头提供摄像头闪光功能。

Description

用于显示器背光的非对称多阶段升压
技术领域
本公开文件通常涉及显示系统。
背景技术
诸如手机、智能电话、平板电脑或平板设备及移动计算机的许多移动设备可以在该设备的显示器一侧上包括前向摄像头，该摄像头可以例如用于捕捉该显示器前方的被摄体的静止图像.当捕捉被摄体的静止图像时，需要充分照亮该被摄体以确保高质图像.由于成本、空间和其它限制，这些设备一般不包含用于与前向摄像头一起使用的光源(例如，闪光灯).然而，许多包含前向摄像头的移动设备还可以包括背光显示器，例如用发光二极管(LED)背光面板或矩阵进行背光的液晶显示器(LCD).
发明内容
描述了为显示器背光提供闪光功能的非对称多阶段升压的实施例.用于显示器背光(例如用于为液晶显示器(LCD)提供照明的发光二极管(LED)显示器背光)的背光功率管理模块的实施例，可以实现并控制非对称多阶段升压，其包括两个升压阶段：用于典型显示器背光的主升压阶段和在需要时经由显示器背光提供闪光功能的次或闪光升压阶段.主升压阶段的大小可以调整为通过对正常的显示器背光操作使用高电感和低切换频率来提供低负载的高效率.闪光升压阶段的大小可以调整为对脉冲电流应用使用低电感和高切换频率来获得高电流及峰值功率.通过非对称多阶段升压，背光功率管理模块可以例如用于为前向摄像头提供摄像头闪光功能.
在某些实施例中，为正常显示器背光操作启用主升压阶段，并停用闪光升压阶段.为了触发闪光，可以启用高功率闪光升压阶段以提供脉冲电流给显示器背光中的一个或多个LED串.增加的脉冲电流使得该LED串的前向电压增加，并增加升压电压以进行补偿.例如，在某些实施例中，与用于显示器背光的最亮设置相比，非对称多阶段升压可以按照约4倍LED电流(功率)提供脉冲闪光，以及与典型的显示器亮度设置相比时，按照约20倍LED电流提供.当闪光电流脉冲结束时，闪光升压阶段返回空闲状态，允许高效的主升压阶段操作用于显示器的正常背光操作。
附图说明
图1A和1B图示地说明了其中可以实现用于显示器背光的非对称多阶段升压的实施例的示例设备.
图2是示出根据至少某些实施例的包括背光功率管理模块的示例设备的框图，该背光功率管理模块实现用于显示器背光的非对称多阶段升压.
图3是示出根据至少某些实施例的示例背光功率管理模块的高层级框图，该示例背光功率管理模块实现用于显示器背光的非对称多阶段升压.
图4是根据至少某些实施例的示例背光功率管理模块的更详细的框图，该示例背光管理模块实现用于显示器背光的非对称多阶段升压。
图5是根据至少某些实施例、用于为显示器背光提供非对称多阶段升压以为设备的前向摄像头提供摄像头闪光功能的方法的高层级流程图.
图6示出示例计算机系统.
本说明书包括对“一个实施例”或“某个实施例”的引用.短语“一个实施例中”或“某个实施例中”的出现未必指的是同一实施例.可以以与本公开内容一致的任意适当方式组合特定特征、结构或特性.
“包含”.这一术语是开放式的.如所附的权利要求中所用的，这一术语并不排除额外的结构或步骤.考虑权利要求记载“一种装置，包括一个或多个处理器单元......”.这样的权利要求并不排除该装置包含额外的部件(例如，网络接口单元、图形电路等)。
“被构造为”.可以描述或请求保护各种单元、电路或其它部件“被构造为”执行一项任务或多项任务.在此类上下文中，“被构造为”用于通过指示该单元/电路/部件包含在操作期间执行那一任务或那些任务的结构(例如，电路)来意指结构.这样，该单元/电路/部件可被说成是被构造为即使所指定的单元/电路/部件当前不操作(例如，未开机)也执行任务.与“被构造为”语言一起被使用的单元/电路/部件包括硬件——例如，电路、存储可执行以实现该操作的程序指令的存储器等等.记载单元/电路/部件“被构造为”执行一个或多个任务明确地旨在不针对该单元/电路/部件调用35U.S.C.§112第6段.另外，“被构造为”能够包括由软件和/或固件(例如，FPGA或执行软件的通用处理器)操纵以能够执行所讨论的该任务的方式操作的通用结构(例如，通用电路)。“被构造为”还可以包括将制造过程(例如，半导体制造设施)调适为制造适于实现或执行一个或多个任务的设备(例如，集成电路).
“第一、“第二”等.如本文所用的，这些术语用作用于它们之后的名词的标记，且未暗示任意类型的次序(例如，空间、时间、逻辑等).例如，本文可以将缓冲器电路描述为对“第一”和“第二”值执行写操作.术语“第一”和“第二”未必暗示必须在第二值之前写第一值。
“基于”.如本文所用的，这一术语用于描述影响确定的一个或多个因素.这一术语未排除可能影响确定的附加因素.也就是说，确定可以仅基于那些因素或至少部分基于那些因素.考虑短语“基于B确定A”.虽然在此情况下，B为影响A的确定的因素，但这样的短语未排除A的确定还可以基于C.在其它示例中，可以仅基于B确定A.
具体实施方式
描述了用于通过显示器背光提供闪光功能的方法和装置的各实施例.描述了用于显示器背光的背光功率管理模块的实施例，显示器背光例如是用于为液晶显示器(LCD)提供照明的发光二极管(LED)显示器背光.为了给该LED供电，背光功率管理模块可以升压输入电池电压以提供充足的前向电流给显示器背光.例如，可以将约3伏的输入电压升压至约18伏，以给一个或多个LED串供电.背光功率管理模块可以实现和控制非对称多阶段升压，其包括两个升压阶段：用于典型的显示器背光的主升压阶段，以及在需要时经由显示器背光提供闪光功能的次升压阶段或闪光升压阶段.背光功率管理模块的非对称多阶段升压可以例如用于为前向摄像头提供摄像头闪光功能.
移动设备应用可以对诸如显示器的部件施加功率限制，因为这些设备一般是电池供电的.为了最佳电池寿命，移动设备中的显示器背光应该在典型的显示器背光操作期间具有处于低负载的高效率.然而，为了提供闪光功能，背光功率管理模块需要提供脉冲峰值功率的能力.而且，移动设备应用可以施加体积限制以及功率限制.为了提供在典型的显示器背光期间的高效率以及在移动设备应用的功率及体积限制内的闪光功能，背光功率管理模块的实施例可以实现非对称多阶段升压.主升压阶段的大小可以调整为对正常的显示器背光操作使用高电感和低切换频率以提供低负载的高效率(即，处于低负载的高效).闪光升压阶段的大小可以调整为对脉冲电流应用使用低电感和高切换频率以获得高峰值功率(电流).经这两阶段的升压，背光功率管理模块可以支持用于闪光功能的脉冲峰值功率，而不会降低典型的背光驱动效率，且所需的附加面积最小。
本文所述的背光功率管理模块的实施例可以例如在小型和/或移动多用途设备中实现，该多用途设备诸如是手机、智能电话、板式或平板计算设备、膝上电脑、上网本、笔记本、小型笔记本和超极本计算机.然而，实施例也可以应用在其它应用中，例如在用于台式计算机的显示器中，以及一般地在包括背光显示器和前向摄像头的任意设备或系统中.
图1A和1B示出了其中可以实现本文所述的用于显示器背光的非对称多阶段升压的实施例的示例设备.如图1A所示，设备10可以包括显示器160和取向为捕捉位于设备10的显示器160一侧上的被摄体或场景的图像的前向摄像头120.显示器160可以例如是LED背光LCD。LED背光LCD是用发光二极管(LED)背光面板或矩阵进行背光的液晶显示器(LCD)背光.然而注意，实施例还可以应用于其它LED背光显示器技术.虽然未示出，但设备10可以包括环境光感测技术.图1B显示了面向如图1A所示的设备10的被摄体12.例如，设备10可以例如使用设备10上安装的摄像头应用来用于用摄像头120捕捉被摄体12的静止图像或数字照片.图7进一步显示了在某些实施例中可以用作设备10的示例计算机系统.
图2是示出根据至少某些实施例包括实现用于显示器背光的非对称多阶段升压的背光功率管理模块的示例设备10的高层级框图.如图2所示，设备10可以包括显示器160.显示器160可以例如是LED背光的LCD显示器，其包括被构造为显示图像或其它数字内容的LCD164部件和被构造为为或通过LCD164部件提供照明190的背光162部件.设备10还可以包括前向摄像头120，前向摄像头120取向为捕捉位于设备10的显示器160一侧上的被摄体或场景的图像.设备10还可以包括一个或多个捕捉模块130，其可以例如被构造为控制摄像头120的操作，获取摄像头120的传感器捕捉的数字图像，处理该数字图像，和/或提供所捕捉或所处理的图像数据给显示器160的LCD164部件用于查看.图像捕捉模块130可以包括硬件部件、软件部件(例如，摄像头应用)或其组合.图像捕捉模块130可以从一个或多个环境光传感器140接收环境光信息；该环境光信息可以例如用于辅助确定所需的闪光水平.设备10还可以包括内部电源150，例如诸如锂离子(Li-ION)电池之类的电池.
设备10可以包括至少一个背光功率管理模块100，其实现用于背光162的非对称多阶段升压.主升压阶段的大小可以调整为对正常的显示器背光操作使用高电感和低切换频率来提供低负载的高效率。闪光升压阶段的大小可以对脉冲电流应用使用低电感和高切换频率来获得高峰值功率(电流)。图3和图4示出了根据至少某些实施例的示例背光功率管理模块100.
参考图2，在使用前向摄像头120捕捉静止图像时，可以例如通过图像捕捉模块130或直接通过摄像头120发信号给背光功率管理模块100，以启用闪光功能来照亮摄像头120前方的被摄体12或场景.作为响应，背光功率管理模块100可以启用闪光升压阶段以提供脉冲电流给显示器背光162中的一个或多个LED串的一个或多个LED中的每一个.由闪光升压阶段提供的附加脉冲电流驱动升压后的电压到增加的电平，以便供应更高电流的LED串的增加的前向电压，从而使背光162部件发射光190的闪光脉冲以照亮被摄体12或场景用于图像捕捉.例如，在某些实施例中，在与用于显示器背光的最亮设置相比时，闪光升压阶段可以提供约4倍LED电流(功率)的脉冲闪光，且与典型的显示器亮度设置相比时，提供约20倍LED电流.作为非限制示例，在某些实施例中，闪光升压阶段可以使背光中的LED的功率输出能力变为4倍，例如从主升压阶段能够提供的每LED约25mA(毫安)的最大值(典型的显示器亮度设置为约5mA)到闪光升压阶段提供的每LED约100mA的脉冲电流.当闪光脉冲结束时，闪光升压阶段返回空闲状态，从而允许高效的主升压阶段操作用于显示器160的正常背光操作.
在某些实施例中，为了使用摄像头120捕捉被摄体12或场景的静止图像，设备10可以包括一个或多个图像捕捉模块130.在某些实施例中，图像捕捉模块130可以经显示器160提供用户界面(UI)，经由该用户界面用户可以例如查看摄像头120前方的被摄体12或场景，使用摄像头120捕捉被摄体12或场景的静止图像，并查看所捕捉的图像.在某些实施例中，响应于用户指示由图像捕捉模块130捕捉被摄体12或场景的静止图像(例如，通过选择“快门释放”UI元件)，图像捕捉模块130可以发信号给背光功率管理模块100以触发闪光，并发信号给摄像头120以捕捉图像。可以给该闪光及捕捉信号定时，使得背光162提供的照明190的闪光与摄像头120的快门释放配合.在某些实施例中，可以在快门释放之前稍微触发闪光，使得在打开快门时该闪光照亮被摄体12或场景.在某些实施例中，闪光脉冲的持续时间可以与摄像头120的曝光时间同步，使得在曝光期间从被摄体12或场景反射并由摄像头120的光学器件折射到摄像头120的传感器上的光量相对一致。在某些实施例中，代替图像捕捉模块130发信号给背光功率管理模块100以执行闪光，可以由摄像头120直接发信号给背光功率管理模块100以执行闪光。
在某些实施例中，设备10还可以包括一个或多个环境光传感器140.在某些实施例中，图像捕捉模块130可以从环境光传感器140获取环境光信息.该环境光信息可以例如由图像捕捉模块130用于在捕捉图像时调整摄像头120的一个或多个参数，例如光圈设置和/或曝光时间.在某些实施例中，该环境光信息可以由图像捕捉模块130用于根据环境光水平阈值启用或停用闪光功能.例如，如果环境光传感器140检测到没有足够的环境光照亮被摄体12以根据该环境光水平阈值捕捉高质图像，那么图像捕捉模块130可以通过发信号给背光功率管理模块100来触发闪光.如果环境光传感器140检测到有足够的环境光照亮被摄体12以捕捉高质图像，那么图像捕捉模块130不会通过发信号给背光功率管理模块100来触发闪光.在某些实施例中，环境光水平阈值可以是经由用户界面可调整的.在某些实施例中，环境光水平阈值可以基于当前摄像头设置而变化。
在某些实施例中，在使用背光162为摄像头120提供闪光以捕捉被摄体12或场景的静止图像时，图像捕捉模块130可以与经由背光162提供的闪光协作来控制显示器160的LCD164部件.例如，在某些实施例中，图像捕捉模块130可以发信号给LCD164以在闪光期间使所有像素变白.在某些实施例中，图像捕捉模块130可以分析从环境光传感器140获取的环境光信息，以确定当前摄像头设置下用于最佳静止图像捕捉的颜色，并发信号给LCD164以在闪光期间显示该颜色，使得由闪光功能提供的照明190具有所确定的颜色.在某些实施例中，代替分析环境光信息以确定用于闪光的颜色或除此以外，图像捕捉模块130可以分析从摄像头120传感器获取的摄像头120前方的当前场景的图像数据，以确定用于最佳静止图像捕捉的颜色，并在闪光期间发信号给LCD164以显示该颜色.在某些实施例中，代替在闪光期间自动控制LCD164颜色或除此以外，可以提供用户界面，经由该用户界面用户可以指定在闪光期间更使用的颜色.启动静止图像捕捉时，图像捕捉模块130可以发信号给LCD164信号以在闪光期间显示用户所指定的颜色.
在某些实施例中，设备10可以提供一个或多个机构，经由该机构，用户可以启用或停用经由背光功率管理模块100提供的闪光功能.例如，设备10上安装的图像捕捉模块130可以用于使用摄像头120捕捉被摄体12或场景的静止图像，而在某些实施例中，图像捕捉模块130可以提供用户界面，借由该用户界面，用户能够启用或停用经由背光功率管理模块100提供的闪光功能.
图3为根据至少某些实施例示出实现用于显示器背光的非对称多阶段升压的示例背光功率管理模块的高层级框图。例如，显示器背光380可以是用于为液晶显示器(LCD)显示提供照明的发光二极管(LED)显示器背光.背光功率管理模块300可以控制给背光380中的一个或多个LED串382的功率，各串382包括一个或多个LED384。背光功率管理模块300可以实现并控制非对称多阶段升压，其包括两个升压阶段：用于经由显示器背光380的典型显示器背光的主升压350A阶段，以及在需要时经由显示器背光380提供闪光功能的次升压或闪光升压350B阶段.主升压350A的大小可以调整为对正常的显示器背光380操作使用高电感和低切换频率来提供低负载的高效率.闪光升压350B的大小可以调整为对脉冲电流应用使用低电感和高切换频率来获得高电流和峰值功率.如图3所示的一个或多个背光功率管理模块300可以例如实现在图2所示的设备10中，以经由主升压350A阶段为LCD164提供正常的显示器背光，以及经由闪光升压350B阶段为前向摄像头120提供摄像头闪光功能.
在某些实施例中，非对称多阶段升压可以实现为从诸如电池的电源接收功率(电压输入)的升压电路.该升压电路包括要供电的LED384的一个或多个串382、位于LED串382前方(阳极一侧上)的主升压350A部件和闪光升压350B部件、位于LED串382后方(阴极一侧上)的电流汇390.电流汇390可以包括感测及反馈元件，以实现电流汇中电流的局部调节.背光功率管理模块300的控制模块310可以包括被构造为控制和管理包括主升压350A部件、闪光升压350B部件和电流汇390部件的非对称多阶段升压电路部件的部件.图4更具体地显示了示例控制模块、主升压和闪光升压部件。
参考图3，在背光功率管理模块300的某些实施例中，为了给背光380的LED串382中的LED384供电，LED串382的阴极一侧上的电流汇390工作以吸收通过串382中的LED384的电流.在某些实施例中，控制模块310可以控制电流汇390以调节汇390吸收的电流量。为了电流汇390能够吸收所需的通过LED384的电流，在LED384的阳极处维持适当的电压，以为电流汇提供所需的净空(headroom).注意，可以根据通过LED384的电流确定LED384的阳极处的净空电压.
在某些实施例中，可以使用位于LED串382的阳极一侧的电流源代替位于LED串382的阴极一侧的电流汇390，实现LED电流调节。在这样的构造中，LED串382的阳极一侧接地.
在至少某些实施例中，主升压350A部件和闪光升压350B部件工作以在控制模块310的控制下在LED384的阳极处提供适当的电压.主升压350A和闪光升压350B可以各自视为多阶段升压的阶段.背光功率管理模块300提供的多阶段升压的两个阶段的大小可以不同，因而使得各阶段不对称.例如，主升压350A阶段的大小可以调整为对正常的显示器背光380操作使用高电感和低切换频率来提供低负载的高效率.闪光升压350B阶段的大小可以调整为对诸如摄像头闪光应用的脉冲电流应用使用低电感和高切换频率来获得高峰值功率(电流).
图5为根据至少某些实施例、用于为显示器背光提供非对称多阶段升压以便为设备的前向摄像头提供摄像头闪光功能的方法的高层级流程图.参考图3的元件.
如图5的500所示，背光功率管理模块300可以经由主升压350A阶段驱动显示器背光380中的LED384.在某些实施例中，在正常的显示器背光380操作期间，背光功率管理模块300可以控制主升压350A和/或电流汇390，以给显示器背光380的LED串382中的LED384提供适当的功率.作为非限制示例，在某些实施例中，该背光中的LED384可以在典型的显示器亮度设置下吸收约5mA(每LED384)，最大值为每LED384约25mA.作为非限制示例，在某些实施例中，假设具有6个LED的两个串和每LED384负载5mA，则主升压350A可以被构造为将来自电源(例如电池)的3伏电压输入升压至用于输入到LED384的阳极的18伏。在某些实施例中，可以由控制模块310接收一个或多个控制接口以通过适当调整主升压350A和/或用于主升压350A阶段的电流汇390部件来调整显示器亮度。然而，注意，该调整受限于主升压350A的各部件的参数。
如图5的510所示，背光功率管理模块300可以接收闪光触发信号.在某些实施例中，为了提供闪光功能，背光功率管理模块300的控制模块310可以例如从图像捕捉模块或直接从摄像头接收闪光触发信号。如图5的520所示，响应于该闪光触发，控制模块310可以启用闪光升压350B阶段，以使显示器背光380闪光。在某些实施例中，为了启用闪光升压350B阶段，背光功率管理模块300可以发信号给电流汇390以吸收所需的通过LED串382的电流，同时启用闪光升压350B以向LED384的阳极提供用于闪光升压阶段的适当的电压.闪光升压350B阶段提供的脉冲电流需要增加升压电压，以供应更高电流的跨LED串382的增加的电压，同时维持跨电流汇390的必要的净空电压，从而允许LED384发射光的闪光脉冲，以例如照亮用于由前向摄像头进行图像捕捉的被摄体或场景.
作为非限制示例，在某些实施例中，启用闪光升压350B阶段可以使到背光380中的LED384的功率输出变为4倍，例如从可由主升压350A阶段提供的每LED384约25mA的最大值(典型的显示器亮度设置为约5mA)到由闪光升压350B阶段提供的每LED384约100mA的脉冲电流.
在图5的530处，当闪光结束时，背光功率管理模块300停用闪光升压阶段，如540所示.当闪光脉冲结束时，闪光升压350阶段返回空闲状态，从而允许高效的主升压350A阶段操作用于正常的背光操作.
在背光功率管理模块300的实施例中，当给背光380供电用于正常的背光操作时，启用主升压350A阶段。当接收闪光触发时，启用闪光升压350B阶段短暂的时间间隔(例如，对应于摄像头的曝光时间的间隔)以增加给LED串382的功率，并因而使得背光380生成闪光.在某些实施例中，主升压350A和闪光升压350B可以联合工作.在这些实施例中，在闪光期间主升压350A保持被启用，且启用闪光升压350B阶段适当地增加汇390处吸收的电流和LED384的阳极处的净空电压，以生成闪光.例如，假设用于主升压350A部件的最大电流为25mA，为了通过升压电路实现100mA，闪光升压350B部件的大小可以调整为支持75mA。作为替换，在某些实施例中，主升压350A阶段和闪光升压350B阶段可以分开或独立工作。在这些实施例中，在闪光期间启用闪光升压350B，并且在闪光期间停用或旁路主升压350A.接着停用闪光升压350B，并启用主升压350A以恢复正常背光.因此，在这些实施例中，为了通过升压电路实现100mA，闪光升压350B部件的大小可以调整以支持全部100mA负载.
图4为根据至少某些实施例、实现用于显示器背光的非对称多阶段升压的示例背光功率管理模块的更详细的框图。背光功率管理模块400可以控制给显示器背光480的功率.背光功率管理模块400可以实现非对称多阶段升压，其包括两个升压阶段：用于经由显示器背光480的典型显示器背光的主升压450A阶段，以及在需要时经由显示器背光480提供闪光功能的闪光升压450B阶段.闪光升压450B阶段的一个或多个部件的大小可以与主升压450A阶段的对应部件不同，因而使得各升压阶段不对称.主升压450A阶段的大小可以调整为对正常的显示器背光480操作使用高电感和低功换频率来提供低负载的高效率.闪光升压450B阶段的大小可以调整为对脉冲电流(例如，摄像头闪光)应用使用低电感和高切换频率来获得高电流和峰值功率.
在某些实施例中，非对称多阶段升压可以实现为从诸如电池的电源接收功率(电压输入)的升压电路.该升压电路可以包括要被供电的背光480中的LED484的一个或多个串482、位于LED串482的前方(阳极一侧上)的主升压450A部件和闪光升压450B部件以及位于LED串482的后方(阴极一侧上)的一个或多个电流汇490.背光功率管理模块400的控制模块410可以包括工作以控制非对称多阶段升压电路从而控制给显示器背光480的功率的一个或多个部件，例如控制逻辑412、升压驱动器414和反馈418.
在某些实施例中，位于LED串482的阳极一侧上的主升压450A部件可以包括电感器452A、开关454A部件和电压整流器456A部件.在某些实施例中，位于LED串482的阳极一侧上的闪光升压450B部件可以包括电感器452B、开关454B部件和电压整流器456B部件.
升压电路的效率通常根据负载而变化.对于移动设备中典型的背光操作，总的来说目的是优化相对低负载的电流下的效率，以保存电池寿命.在某些实施例中，为了在正常的显示器背光操作期间提供高效的电压升压，将具有相对高电感的电感器452A用于主升压450A阶段.为了低负载的高效率，可以选择相对高的电感以最小化电感器452A中的AC损耗，因为在与低负载下的DC损耗相比，AC损耗占主导。另外，相对低的切换频率可以用于主升压450A阶段以最小化切换损耗.在某些实施例中，可以取决于负载电流调整切换频率(例如，如输入到模块400的亮度电平设置所确定的)；电感器450A的大小可以调整为具有典型情境下的最优效率(典型或中等亮度，例如每LED384约5mA)，同时仍能支持较高的负载电流(最大亮度，例如每LED384约25mA)，而不需要电感器纹波电流到达饱和电流限制.
为显示器背光480实现闪光功能需要给定体积下的峰值功率能力，其可能与用于典型背光操作的低负载下的高效率需求冲突。为了在移动设备应用的功率及体积限制内在典型的显示器背光和闪光功能二者期间均提供高效率，背光功率管理模块400实现非对称多阶段升压，其包括闪光升压450B阶段和主升压450A阶段.为了提供闪光功能，闪光升压450B阶段的各部件的大小可以调整为用于高峰值功率.在某些实施例中，为了支持高峰值功率，具有相对低电感的电感器452B可以用于闪光升压450B阶段.另外，闪光升压450B阶段可以使用相对高的切换频率.
作为非限制示例，在某些实施例中，主升压450A阶段可以被构造用于利用15μH(H＝Henry，电感单位)电感器根据亮度水平设置以500kHz-1MHz的切换频率进行显示器背光.为了提供闪光功能，闪光升压450B阶段可以用1μH电感器以2MHz切换频率操作。在某些实施例中，在典型操作期间，基于该设备的亮度设置，可以将背光480设置到某个DC电流电平。为了触发闪光，启用闪光升压450B阶段以支持驱动LED串482的前向电压并增加升压电压的脉冲电流。当该闪光脉冲结束时，闪光升压450B阶段返回空闲状态，从而允许高效的主升压450A阶段以初始(减少的)电压操作用于正常的背光操作.
在某些实施例中，升压电路可以包括开关454A和454B，其可以位于电感器452和整流器456之间的电流节点处.开关454A可以工作以在升压驱动器414的控制下启用或停用主升压450A阶段，并且开关454B可以工作以在升压驱动器414的控制下启用或停用闪光升压450B阶段.在操作中，当开关454被操作时，它创建允许电流穿过相应的电感器452的电路，该电感器452工作以升压升压电路上的电压(例如，从电感器452的输入一侧上的3V到电感器452的输出一侧上的18V).在某些实施例中，开关454A和454B可以实现为场效应晶体管(FET)，或更具体地为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，例如N沟道MOSFET.
在某些实施例中，电感器452和开关454的输出可以是AC，例如三角波电流.在某些实施例中，电压整流器456可以位于电感器452和背光480之间的升压电路上，以整流由电感器452提供的升压后的电压，从而确保只有正电流流向输出(LED串482)。各整流器456整流经切换的电感器输出电压以产生DC升压后的输出电压.在某些实施例中，可以使用半导体二极管，例如Schottky二极管，实现电压整流器456A和456B。或者，可以使用场效应晶体管(FET)实现电压整流器456以提供同步整流.
在某些实施例中，位于LED串482的阴极一侧上的主升压450A部件可以包括用于升压电路中的各LED串482的电流汇490A部件。在某些实施例中，位于LED串482的阴极一侧上的闪光升压450B部件可以包括用于升压电路中的各LED串482的电流汇490B部件.LED串482的阴极一侧上的电流汇490可以工作以吸收通过串482中的LED484的电流.在某些实施例中，控制模块410可以控制电流汇490以调节汇490吸收的电流量.在某些实施例中，控制模块410可以包括控制逻辑412和一个或多个控制部件420，以便为升压电路创建用于电流汇490的临界点，例如设置或改变经由汇490穿过LED484吸收的电流电平.控制部件420可以例如实现为如图4所示的可编程数模转换器(DAC)420.在某些实施例中，如图4所示，可以有用于主升压450A阶段的控制电流汇490A的第一DAC420A和用于闪光升压450B阶段的控制电流汇490B的第二DAC420B.然而，在各实施例中可以使用更多或更少的DAC来控制电流汇490.
在某些实施例中，在操作期间，控制逻辑412可以接收指示背光功能的输入(例如，亮度设置下的正常显示器背光，或持续某段时间的闪光脉冲).作为响应，控制逻辑412经由DAC420指导电流汇490吸收所需的通过LED484的电流电平以支持该背光功能.例如，闪光功能可能需要100mA电流，正常的显示器背光功能可能需要5-25mA。在某些实施例中，电流汇490可以包括感测元件和局部反馈，该感测元件和局部反馈将电流调节为DAC420所限定的目标.只要跨电流汇的电压超过对应于目标设置的最小净空电压，电流汇电流就将匹配该目标.
在某些实施例中，可以通过控制模块410的反馈418部件发信号给跨电流汇490的电压.在某些实施例中，为了电流汇490能够吸收所需的通过LED484的电流，必须经由升压450在LED484的阳极处提供适当的净空电压.在某些实施例中，控制逻辑412可以指导升压驱动器414通过控制开关424来驱动所需的通过升压电路的电压，以支持背光功能.在某些实施例中，可以调节LED串482的阳极一侧的电压，以在DAC420所限定的期望的LED串电流设置下提供电流汇490所需的必需净空电压.反馈418部件比较最低的LED串阳极电压和用于该期望的LED串电流的目标净空电压，以便为升压驱动器414提供误差信号.电压升压得越高，提供给LED484的阳极的电压越多，这允许跨电流汇490的充足净空，因而满足DAC420所指示的所需电流.类似地，可以发信号给升压驱动器414以降低升压后的电压电平，以便如果需要的话针对DAC420设置的目标电流适当地调节电流汇净空电压.
因此，为了支持亮度水平下的背光操作(例如，正常背光或闪光)，可以根据反馈回路控制升压电路，在该反馈回路中，将电流汇490的净空电压调节至电流汇足以吸收期望的通过升压电路的电平，并响应于电流汇490吸收的通过升压电路的实际电流量，可以增加或减少通过升压电路的电压.
在至少某些实施例中，主升压450A部件和闪光升压450B部件工作以在控制模块410的控制下在LED484的阳极处提供适当的电压，以支持当前的背光功能.在某些实施例中，在正常的显示器背光480操作期间，控制模块410可以控制主升压450A阶段部件，以提供适当的功率电平给显示器背光480的LED串482中的LED484.作为非限制示例，在某些实施例中，背光中的LED484可以在典型的显示器亮度设置下吸收5mA(每个LED484)，最大值为每LFD48425mA.在某些实施例中，控制模块410的控制逻辑412可以经由一个或多个控制接口接收输入，以通过适当调整主升压450A部件和当前的DAC420设置来调整显示器亮度.
在某些实施例中，为了提供闪光功能，控制模块410的控制逻辑412可以例如从图像捕捉模块或直接从摄像头接收闪光触发信号.作为响应，控制逻辑412可以发信号给电流汇490，以通过改变DAC420所限定的目标电流来吸收所需的通过LED串482的电流，并启用闪光升压450B部件来向LED484的阳极提供适当的电压用于闪光升压450B阶段.闪光升压450B阶段提供的脉冲电流需要增加升压电压，以供应跨LED串482的增加的电压，同时维持跨电流汇490的必需净空电压，从而使得LED484发射光的闪光脉冲，例如照亮由前向摄像头进行图像捕捉的被摄体或场景.作为非限制示例，在某些实施例中，启用闪光升压450B阶段可以使到背光480中的LED484的功率输出变为4倍，例如从主升压450A阶段能够提供的每LED484约25mA的最大值(典型的显示器亮度设置为约5mA)到闪光升压450B阶段提供的每LED484约100mA的脉冲电流.
当闪光脉冲结束时，闪光升压450B阶段返回空闲状态，从而允许高效的主升压450A阶段操作用于正常的背光操作.
在背光功率管理模块400的某些实施例中，在对背光480供电以用于正常的背光操作时，控制模块410可以启用主升压450A阶段.当接收闪光触发时，控制模块410启用闪光升压450B阶段以增加给LED串482的功率，从而使得背光480生成闪光.当闪光事件结束时，控制模块410停用闪光升压450B阶段.
在某些实施例中，主升压450A阶段和闪光升压450B阶段可以联合工作.在这些实施例中，主升压450A阶段在闪光期间保持启用，并启用闪光升压450B阶段以帮助增加升压电压，以便在LED484的阳极处维持足够的净空电压，从而允许电流汇490将电流调节到DAC420所限定的增加的目标，并适当地生成闪光.例如，假设用于主升压450A阶段部件的最大电流为25mA，为了实现用于闪光功能的通过升压电路的100mA，闪光升压450B阶段部件的大小可以调整为支持75mA.经由主升压450A阶段提供的25mA和经由闪光升压450B阶段提供的75mA的合并提供所需的通过升压电路的总量100mA，以支持闪光功能.
作为替换，在某些实施例中，主升压450A阶段和闪光升压450B阶段可以分开或独立工作.在这些实施例中，当控制逻辑412接收到闪光触发时，停用主升压450A阶段，接着启用闪光升压450B以提供闪光功能.在闪光后，停用闪光升压450B阶段，并启用主升压450A阶段以恢复正常背光.在这些实施例中，为了实现用于闪光功能的所需的通过升压电路的电流(例如，100mA)，闪光升压450B部件的大小可以调整为支持用于闪光的全部电流负载(例如，100mA)，同时主升压450A部件的大小可以调整为仅支持正常背光所需的最大值(例如，25mA)。注意，因为增加通过升压电路的电流需要增加电压，所以在主升压450A阶段和闪光升压450B阶段独立工作的这些实施例中，与闪光升压450B阶段的对应部件相比，主升压450A阶段的一个或多个部件的大小可以调整为支持更低的最大电压，因为不需要主升压450A阶段部件支持闪光功能所需的更高的电压.作为非限制示例，在某些实施例中，用作主升压450A阶段中的开关454A且仅在用于典型的显示器背光功能的较低电流下操作的FET可以是20伏FET，同时用作闪光升压450B阶段中的开关454B且需要支持用于闪光功能的较高电压的FET可以是25伏FET或40伏FET.
在某些实施例中，背光功率管理模块400可以包括可以经由其内部启用或停用闪光功能的一个或多个机构.例如，升压驱动器414和/或控制逻辑412的启用输入可以启用或停用闪光功能.例如，设备上的电池功率管理模块或功能可以停用闪光功能，或以其它方式限制背光480功能，例如在检测到电池功率低于阈值时.在某些实施例中，背光功率管理模块400可以包括一个或多个故障检测部件，其可以例如检测升压电路中的故障并停用闪光功能和/或如果必要的话限制其它背光功能.例如，故障检测部件可以检测升压电路中的过电压以提供过电压(例如，开路)保护。作为另一示例，故障检测部件可以检测升压电路中的过电流以提供过电流(例如，短路)保护.作为另一示例，故障检测部件可以监控电流温度，以便如果超过了升压电路中的热限制就限制或关闭背光功能.
在某些实施例中，背光功率管理模块400的故障检测部件可以提供输入欠压保护，以便如果必要的话抑制背光子系统消耗的功率量.在电池供电的设备中，背光子系统与设备的其它子系统共享功率.该输入欠压保护工作以防止背光子系统将电池拉至可能损害该设备的其它子系统的低电压电平.
在某些实施例中，背光功率管理模块400可以包括监控开关454处的电流的一个或多个部件.如果该电流超过开关454的电流限制，就可以发信号给升压驱动器414指示有问题出现，使得升压驱动器414能够抑制到受影响的开关454的电流.
示例计算设备
图6示出了称作计算机系统2000的示例计算设备，其可以包括或包含图2至图5所示的背光功率管理模块的实施例.另外，计算机系统2000可以实现用于控制前向摄像头的操作和/或用于执行图2所示的前向摄像头捕捉的图像的图像处理的方法.在不同的实施例中，计算机系统2000可以是任意类型的设备，包括但不限于个人计算机系统、台式计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、平板或板式设备、平板或上网本计算机、大型计算机系统、手持计算机、工作站、网络计算机、照相机、机顶盒、移动设备、无线电话、智能电话、消费设备、应用服务器、存储设备、视颜记录设备、诸如开关、调制解调器、路由器的外围设备或一般来说任意类型的计算或电子设备.
在所示的实施例中，计算机系统2000包括经输入/输出(I/O)接口2030耦接到系统存储器2020的一个或多个处理器2010。计算机系统2000还可以包括耦接到I/O接口2030的网络接口2040和一个或多个输入/输出设备2050，诸如光标控制设备2060、键盘2070和显示器2080(例如，启用触摸的显示器)。显示器2080可以包括图1A、图1B和图2所示的至少一个背光显示器160，例如用发光二极管(LED)背光面板或矩阵进行背光的液晶显示器(LCD).计算机系统2000还可以包括一个或多个摄像头2090，例如图1A、图1B和图2所示的前向摄像头120，该前向摄像头还可以耦接到I/O接口2030.虽然未示出，但计算机系统2000还可以包括图2所示的一个或多个图像捕捉模块130、一个或多个背光功率管理模块100和内部电源150(例如，电池).在某些实施例中，计算机系统2000还可以包括一个或多个图2所示的环境光传感器140.
在各实施例中，计算机系统2000可以是包括一个处理器2010的单处理器系统，或包含数个(例如，2、4、8或另一适当数目个)处理器2010的多处理器系统.处理器2010可以是能够执行指令的任意适当的处理器.例如，在各实施例中，处理器2010可以是通用或嵌入式处理器，其实现各种指令集架构(ISA)中的任一，各指令集架构诸如x86、PowerPC、SPARC或MIPSISA、或任一其它适当的ISA.在多处理器系统中，各处理器2010可以共同但并非必须地实现同一ISA.
系统存储器2020可以被构造为存储可由处理器2010访问的程序指令2022和/或数据2032.在各种实施例中，可以使用任意适当的存储技术实现系统存储器2020，存储技术诸如静态随机访问存储器(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM)、非易失性/闪存型存储器或任意其它类型的存储器.在所示的实施例中，程序指令2022可以被构造为实现用于控制摄像头2090的操作和用于用摄像头2090或其它方法捕捉和处理图像或数据的各种应用、接口、方法和/或数据，例如用于捕捉、显示、处理和存储用摄像头2090捕捉的图像的接口和方法。在某些实施例中，程序指令和/或数据可以接收、发送或存储在不同类型计算机可访问介质上或在与系统存储器2020或计算机系统2000分开的类似介质上.
在一个实施例中，I/O接口2030可以被构造为协调处理器2010、系统存储器2020和设备中包括网络接口2040或诸如输入/输出设备2050的其它外围接口的任意外围设备之间的I/O流量.在某些实施例中，I/O接口2030可以执行任意必要的协议、时序或其它数据变换以将数据信号从一个部件(例如，系统存储器2020)转换为适于另一部件(例如，处理器2010)使用的格式.在某些实施例中，例如，I/O接口2030可以包括对通过各类外围总线连接的设备的支持，各类外围总线诸如外围部件互联(PCI)总线标准或通用串行总线(USB)标准的变体.在某些实施例中，例如，I/O接口2030的功能可以分为两个或更多个分离的部件，比如北桥和南桥.而且，在某些实施例中，I/O接口2030的某些或全部功能，比如到系统存储器2020的接口，可以直接并入处理器2010中.
网络接口2040可以被构造为允许在计算机系统2000和连接到网络2085(例如，载体或代理设备)的其它设备之间或在计算机系统2000的节点之间交换数据.在各种实施例中，网络2085可以包括一个或多个网络，包括但不限于局域网(LAN)(例如，以太网或协同网)、广域网(WAN)(例如，因特网)、无线数据网、某些其它电子数据网或其某种组合.例如，在各种实施例中，网络接口2040可以支持以下方式的通信：经由诸如任意适当类型的以太网网络的有线或无线通用数据网；经由诸如模拟语音网络或数字光纤通信网络的电信/电话网络；经由诸如光纤信道SAN的存储域网络，或经由任意其它适当类型的网络和/或协议.
在某些实施例中，输入/输出设备2050可以包括一个或多个显示终端、键盘、小键盘、触控板、扫描设备、语音或光学识别设备、或适于通过计算机系统2000输入或访问数据的任意其它设备.多个输入/输出设备2050可以存在于计算机系统2000中，或可以分布在计算机系统2000的各种节点上。在某些实施例中，类似的输入/输出设备可以与计算机系统2000分开，并可以通过有线或无线连接，比如经网络接口2040，与计算机系统2000的一个或多个节点交互.
如图6所示，存储器2020可以包括程序指令2022，其可以是处理器可执行以实现支持集成摄像头2090的任意元件或动作，包括但不限于图像处理软件和用于控制摄像头2090的接口软件.在至少某些实施例中，摄像头2090捕捉的图像可以存储到存储器2020。另外，用于由摄像头2090捕捉的图像的元数据可以存储到存储器2020.
本领域技术人员会理解计算机系统2000仅是说明性的，并不旨在限制实施例的范围.具体而言，计算机系统和设备可以包括能够执行所指示的功能的硬件或软件的任意组合，包括计算机、网络设备、因特网装置、PDA、无线电话、呼机、视频或静止摄像头等.计算机系统2000还可以连接到未示出的其它设备，或代之以可以作为独立系统操作.另外，所示的部件所提供的功能可以在某些实施例中合并为较少部件或分布在附加的部件中.类似地，在某些实施例中，可能不提供某些所示部件的功能，和/或其它附加功能可能是可用的.
本领域技术人员还会理解，尽管各项被示出为在被使用的同时被存储在存储器中或存储装置上，但为了存储器管理和数据完整性的目的，这些项或其部分可以在存储器和其它存储设备之间传输.备选地，在其它实施例中，某些或全部软件部件可以在另一设备上的存储器中执行，并经由计算机间的通信与所示的计算机系统2000通信。某些或全部系统部件或数据结构还可以(作为指令或结构化的数据)被存储在计算机可访问介质或待由适当的驱动读取的便携物品上，其各种示例在上文已被描述.在某些实施例中，与计算机系统2000分开的计算机可访问介质上存储的指令可以经由传输介质或诸如电信号、电磁信号或数字信号的信号传送到计算机系统2000，经由例如网络和/或无线链路的通信介质传递.各种实施例可以进一步包括接收、发送或存储根据前面的描述实现的指令和/或数据到计算机可访问介质上.一般来说，计算机可访问介质可以包括非瞬时性计算机可读取存储介质或存储器介质，诸如例如盘或DVD/CD-ROM的磁性介质或光学介质，诸如RAM(例如SDRAM、DDR、RDRAM、SRAM等)、ROM等的易失性或非易失性介质.在某些实施例中，计算机可访问介质可以包括传送介质或经由诸如网络和/或无线链路的通信介质传递的、诸如电信号、电磁信号或数字信号的信号.
在不同的实施例中，可以以软件、硬件或其组合实现本文所述的方法.另外，可以改变这些方法的块的次序，并且各种元件可以被增加、重排序、合并、忽略、修改等.对于享有本公开内容的权益的本领域技术人员而言显而易见的是，可以做出各种修改和改变.本文所述的各实施例意在说明性而不是限制性.可能有许多变化、修改、增加和改进.据此，为本文所述部件提供的多个实例可以作为一个实例。各部件、操作和数据存储之间的界限有些随意，并且在具体的说明性构造的上下文中示出特定的操作.功能的其它分配被构想并可以落入随后权利要求的范围。最后，在示例构造中作为分立部件呈现的结构和功能可以实现为合并的结构或部件.这些和其它变化、修改、增加和改进可以落入随后的权利要求所限定的实施例的范围。

Claims (17)

1.一种装置，包括：
显示器，包括背光部件；以及
背光功率管理模块，被构造为经由升压电路给所述背光部件提供升压后的功率，其中所述升压电路包括主升压阶段和闪光升压阶段，其中所述两个升压阶段是非对称的；
其中所述背光功率管理模块被构造为：
经由所述主升压阶段给所述背光部件供电，以为所述显示器提供正常背光；
接收闪光触发信号；以及
响应于所述闪光触发信号，启用所述升压电路的闪光升压阶段，以提供脉冲功率给所述背光部件，以使得所述背光部件闪光。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述主升压阶段被构造为与闪光升压阶段相比，对正常显示器背光应用使用高电感和低切换频率，并且其中所述闪光升压阶段被构造为与主升压阶段相比，对脉冲功率应用使用低电感和高切换频率。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述背光功率管理模块进一步被构造为：
在启用所述闪光升压阶段前，停用所述主升压阶段；
在所述闪光后，停用所述闪光升压阶段；以及
在停用所述闪光升压阶段后，启用所述主升压阶段。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述升压电路的各升压阶段包括：
电感器部件，被构造为升压来自电源的输入电压，以提供升压后的电压输出给所述背光部件；以及
切换部件，其中所述背光功率管理模块被构造为经由所述切换部件控制各自的升压阶段上的电压。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述升压电路的各升压阶段包括整流器部件，该整流器部件被构造为整流切换后的电感器输出电压以产生DC升压后的输出电压。
6.如权利要求4所述的装置，其中所述切换部件包括场效应晶体管(FET)。
7.如权利要求4所述的装置，其中所述升压电路的各升压阶段进一步包括：
一个或多个电流汇，被构造为吸收通过所述背光部件的电流；以及
一个或多个控制器，被构造为控制所述一个或多个电流汇吸收的通过所述背光部件的电流的电平。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述背光部件为发光二极管(LED)显示器背光，其中所述升压电路包括所述LED显示器背光的一个或多个LED串。
9.如权利要求1所述的装置，其中所述显示器为液晶显示器(LCD)，且其中所述背光部件是通过所述LCD提供照明的发光二极管(LED)显示器背光。
10.如权利要求1所述的装置，进一步包括摄像头，所述摄像头被构造为捕捉位于所述显示器前方的场景或被摄体的图像，其中由所述闪光升压阶段提供的脉冲功率通过所述背光部件生成闪光，以在捕捉所述场景或被摄体的图像的同时照亮所述摄像头前方的所述场景或被摄体。
11.如权利要求10所述的装置，进一步包括图像捕捉模块，所述图像捕捉模块被构造为控制所述摄像头的操作并生成所述闪光触发信号，其中所述图像捕捉模块进一步被构造为将所述显示器设为特定颜色，使得由所述背光部件生成的闪光用所述特定颜色的光照亮所述显示器前方的所述场景或被摄体。
12.一种方法，包括：
由背光功率管理模块经由升压电路的主升压阶段提供升压后的功率给显示器的背光部件，以为所述显示器提供正常背光照明，其中所述升压电路包括所述主升压阶段和闪光升压阶段，其中所述两个升压阶段是非对称的；
由所述背光功率管理模块接收闪光触发信号；以及
响应于所述闪光触发信号，启用所述升压电路的闪光升压阶段，以提供脉冲功率给所述背光部件，其中所述脉冲功率使所述背光部件闪光。
13.如权利要求12所述的方法，进一步包括在所述闪光之后停用所述闪光升压阶段，以使所述背光部件返回经由所述升压电路的主升压阶段提供的正常背光照明。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述主升压阶段包括大小调整为提供高电感和低切换频率的一个或多个部件，以及其中所述闪光升压阶段包括大小调整为提供低电感和高切换频率的一个或多个部件。
15.如权利要求12所述的方法，进一步包括：
在启用所述闪光升压阶段前，停用所述主升压阶段；
在所述闪光后，停用所述闪光升压阶段；以及
在停用所述闪光升压阶段后，启用所述主升压阶段，以使所述背光部件返回经由所述升压电路的主升压阶段提供的正常背光照明。
16.如权利要求12所述的方法，其中在启用所述闪光升压阶段的同时，不停用所述主升压阶段。
17.如权利要求12所述的方法，其中所述背光部件是通过液晶显示器(LCD)提供照明的发光二极管(LED)背光部件，其中所述方法进一步包括响应于所述闪光触发信号，将所述LCD设为特定颜色，使得所述闪光用所述特定颜色的光照亮所述LCD前方的被摄体或场景。
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