CN110476482A - 双led驱动电路 - Google Patents

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Abstract

一种电路，该电路包括第一节点、电连接到第一节点的正电压发生器、以与正电压发生器并联的方式电连接到第一节点的负电压发生器、第二节点、将第一节点电连接到第二节点的电连接器、在电气上介于第二节点和接地之间的第一发光二极管(LED)、以及以与第一LED并联的方式在电气上介于第二节点和接地之间的第二LED。第一LED被配置成基于负电压发生器经由第一节点向第二节点提供负电压来激活。第二LED被配置成基于正电压发生器经由第一节点向第二节点提供正电压来激活。

Description

双LED驱动电路
背景
有源触控笔可包括一个或多个发光二极管(LED)，其可被激活以指示有源触控笔的各种操作状态。例如，LED可被激活以指示有源触控笔被导通。在另一示例中，LED可被激活(例如，闪耀/闪烁)以指示有源触控笔当前正在与诸如触敏显示设备之类的主计算设备进行通信。在又一示例中，LED可被激活以指示有源触控笔的电池充电状态。
概述
提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的概念的选集。本概述并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦非旨在用于限制所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任一部分中提及的任何或所有缺点的实现。
电路包括电连接到第一节点的正电压发生器。负电压发生器以与正电压发生器并联的方式电连接到第一节点。该电路进一步包括将第一节点电连接到第二节点的电连接器。第一LED在电气上介于第二节点和接地之间，而第二LED在电气上介于第二节点和接地之间。第一LED被配置成基于负电压发生器经由第一节点向第二节点提供负电压来激活。第二LED被配置成基于正电压发生器经由第一节点向第二节点提供正电压来激活。
附图简述
图1示出了向触敏显示设备提供输入的有源触控笔。
图2示出了包括一对发光二极管(LED)的触控笔，该发光二极管通过单个电连接器电连接到用于控制LED的电路。
图3示出了被配置成经由单个电连接器控制对连接到电路的两个LED的激活的电路。
图4示出了被配置成基于来自控制器的控制信号的占空比来控制对两个LED的激活的电路。
详细描述
有源触控笔包括各种硬件组件,该各种硬件组件使得能够操作该有源触控笔，并更具体地，与触敏显示器的通信，以便向触敏显示器提供触摸和/或悬停输入。例如，此类硬件组件可包括微控制器单元(MCU)、电源管理单元(PMU)、专用集成电路(ASIC)和无线电收发器。在一个示例中，各硬件组件可被合并到一体化硬件核中。例如，一体化硬件核相对于分立组件而言可在有源触控笔的内腔内占据较小的空间。附加地，有源触控笔可包括远离一体化硬件核定位的附加硬件组件。在一个示例中，有源触控笔包括远离一体化硬件核定位的两个发光二极管(LED)。两个LED中的每一者都可经由延伸穿过所述有源触控笔的内腔的单独的电连接器(例如，线、导线)电连接到一体化硬件核。
通过使用多个电连接器将LED电连接到一体化硬件核，增加了有源触控笔的成本和复杂性。此外，多个连接器占据更多空间，这会导致有源触控笔的大小增加。此外，通过使用多个电连接器，有源触控笔的可能故障点的数量将增加，这会导致有源触控笔的可靠性降低。
因此，本公开涉及一种包括两个LED的有源触控笔，该两个LED经由单个电连接器电连接到驱动电路。具体而言，驱动电路被配置成选择性地驱动任一LED。通过经由电连接器提供负电压来激活第一LED。通过经由该电连接器提供正电压来激活第二LED。
通过使用特定配置的驱动电路以经由单个电连接器控制两个LED，可减少用于电连接各LED的电连接器的数量。通过减少有源触控笔中的电连接器的数量，可降低有源触控笔的成本、大小和复杂性。此外，可增加有源触控笔的可靠性。
图1示出了与触敏显示器102交互的有源触控笔100。触敏显示器102包括传感器104，该传感器104被配置成检测来自有源触控笔100的触摸和/或悬停输入。在一个示例中，有源触控笔100被配置成生成可被传感器104检测到的电信号。在其他实现中，触控笔100可被配置成提供无源触控笔输入，其中触控笔100不产生电信号。传感器104可被配置成接收来自与触敏显示器102的表面直接接触的输入源的输入，和/或来自不与触敏显示器102直接接触的输入源(例如，在显示器的表面附近悬停的输入设备)的输入。传感器104可采用任何合适的形式，包括但不限于：电容传感器和/或显示器、电阻传感器和/或显示器、以及光学传感器和/或显示器中的一者或多者。在一个示例中，传感器104包括形成电容器的电极的矩阵，该电容器的电容可在检测触控笔输入时被评估。
此外，有源触控笔100可被配置成以不同于传感器104检测到的直接触控笔输入的形式向触敏显示器102提供用户输入。例如，有源触控笔100可被配置成经由无线通信链路(例如，Wi-Fi、蓝牙)与触敏显示器通信。
触敏显示器102可被配置成响应于从有源触控笔100接收信息而可视地呈现适当的图形输出106。此类信息可以基于触控笔输入以及其他用户输入。虽然参考触敏显示设备进行了描述，但是触控笔100可以可选地与不包括显示功能性的触摸感测表面一起使用。
图2示意性地示出了包括各种硬件组件的示例有源触控笔200，其使得有源触控笔能够操作以向计算设备(诸如图1的触敏显示器102)提供各种形式的用户输入。有源触控笔200是图1的有源触控笔100的示例。有源触控笔200以简化形式示出。有源触控笔200包括细长握持构件202，该握持构件包括前端204和尾端206。
一体化硬件核208被定位在细长握持构件202的前端204内。一体化硬件核208包括安装在同一印刷电路板(PCB)210上的多个硬件组件。在所描绘的示例中，多个不同的硬件组件包括控制器或微控制器单元(MCU)212、电源管理单元(PMU)214、通信接口216和驱动电路218。任何合适的硬件组件可被安装到PCB 210并且被合并到一体化硬件核208中。
此外，有源触控笔200包括远离一体化硬件核208定位并且电连接到一体化硬件核208的附加组件。细长握持构件202的前端204终止于电极书写尖端220。细长握持构件202的尾端206终止于电极擦除器222。电极书写尖端220和电极擦除器222可以是导电的并被配置成在接近诸如图1的传感器104之类的触摸传感器的电极时发送/接收电流。电极书写尖端220可经由电连接器224电连接到一体化硬件核208。电极擦除器222可经由电连接器226电连接到一体化硬件核208。
如本文所使用的，电连接器意指各组件之间的促进电能传输的物理链路。电连接器可采用任何合适的形式。在一个示例中，电连接器是导线。在另一示例中，电连接器是电缆。
在一些实现中，电极书写尖端220包括压力传感器228，该压力传感器被配置成在电极书写尖端220压靠表面时检测压力。同样地，电极擦除器222包括压力传感器230，该压力传感器被配置成在电极擦除器222压靠表面时检测压力。在一个示例中，压力传感器228和230中的每一者都是力敏电阻器。各个压力传感器212和214中的每一者都可经由电连接器224和226将触摸压力数据发送到MCU 212。
桶形开关按钮232从细长握持构件202突出。桶形开关按钮232经由电连接器234电连接到一体化硬件核208。桶形开关按钮232被配置成可按压的以向有源触控笔200提供用户输入。具体而言，桶形开关按钮232的状态(例如，按压或未按压)可经由电连接器234发送到MCU 212。桶形开关按钮232的状态可以对应于任何合适的用户输入信息。在一个示例中，桶形开关按钮232可提供类似于“右击”鼠标按钮的功能性。在一些实现中，桶形开关按钮232可被合并到一体化硬件核208中并且被安装在PCB 210上。
第一发光二极管(LED)236和第二LED 238位于细长握持构件202的尾端206中。第一和第二LED 236和238经由单个电连接器240电连接到一体化硬件核208。具体而言，MCU212可向驱动电路218提供各种控制信号以控制对第一和第二LED 236和238的激活，如将在下面参考图3进一步详细讨论的。
第一和第二LED 236和238可由MCU 212选择性地激活以指示有源触控笔200的各种操作状态或条件。例如，LED可被激活以指示有源触控笔被导通。在另一示例中，LED可被激活(例如，闪耀/闪烁)以指示有源触控笔当前正在与诸如图1的触敏显示器102之类的主计算设备进行通信。在又一示例中，LED可被激活以指示有源触控笔的电池充电状态。可出于任何目的激活LED而不脱离本公开的范围。
第一和第二LED 236和238可被配置成基于驱动电路218从MCU 212接收控制信号而从驱动电路218接收不同极性电压来选择性地激活。在一个示例中，第一LED 236被配置成基于驱动电路218通过电连接器240向第一LED 236提供负电压来激活。另一方面，第二LED 238被配置成基于驱动电路218通过电连接器240向第二LED 238提供正电压来激活。
第一和第二LED 236和238可以是任何合适的大小。第一和第二LED 236和238可以是任何合适的颜色。在一个示例中，第一LED 236是红的而第二LED 238是绿的。在一些实现中，有源触控笔200可包括多于两个LED。
电池242定位在电池隔室244中，电池隔室244形成在细长握持构件202的前端204内。电池242经由电连接器246电连接到一体化硬件核208。电池242向一体化硬件核208提供电力以便为有源触控笔200供电。可使用任何合适类型的电池来为有源触控笔200供电。
在一些实现中，细长握持构件202可在前端204和尾端206之间形成机械断裂248。机械断裂248可以使前端204与尾端206物理分离，以允许进入电池隔室244，以便更换电池242。在这样的实现中，当前端204和尾端206分离以便进入电池隔室244时，连接到位于尾端206的各组件的电连接器可被暴露。此外，电连接器226和240可包括选择性机械断裂，该选择性机械断裂与机械断裂248对准，以允许前端204和尾端206物理分离。可能希望限制延伸到尾端206的电连接器的数量，以便简化机电连接和/或减少潜在的故障点。具体而言，可能希望经由单个电连接器240将第一和第二LED 236和238两者电连接到一体化硬件核208。
如上文所讨论的，一体化硬件核208包括多个硬件组件，包括MCU 212、PMU 214、通信接口216和驱动电路218，各硬件组件中的每一者都安装在同一PCB 210上，尽管在其他实现中可使用多个PCB。
MCU 212可被配置成控制有源触控笔200的操作。更具体而言，MCU 212可被配置成从接收自电极220和222(并且在适用时，压力传感器228和230)的信号导出触控笔输入信息。MCU 212可被配置成从桶式开关按钮232接收信号。此外，MCU 212可被配置成经由通信接口216将触控笔输入信息和按钮状态信息发送到触敏设备，诸如图1的触敏显示器102。
此外，MCU 212可被配置成向驱动电路218提供不同的控制信号以选择性地激活第一和第二LED 236和238。具体而言，驱动电路218可被配置成基于从MCU 212接收到的控制信号通过电连接器240提供负电压，并且第一LED236可被配置成基于被提供负电压而被激活。此外，驱动电路218可被配置成基于从MCU 212接收到的不同控制信号通过电连接器240提供正电压，并且第二LED 238可被配置成基于被提供正电压而被激活。
MCU 212可使用任何类型的控制信号经由驱动电路218控制LED。在一个示例中，MCU 212向驱动电路218提供不同的脉冲宽度调制(PWM)控制信号以分别激活第一和第二LED 236和238。在一些实现中，MCU 212可被配置成调整PWM控制信号的PWM频率和占空比中的一者或多者以调整第一和第二LED 236和238中的任一者的感知亮度。例如，MCU可增加PWM控制信号的PWM频率和/或占空比，以增加第一和第二LED中的任一者的感知亮度。
在一些实现中，可经由集成电路(IC)而不是MCU来控制第一和第二LED。在一些此类实现中，IC可被配置成通过分别调整提供给第一和第二LED的正电压或负电压的参数来调整第一和/或第二LED的感知亮度。例如，IC可被配置成调整正电压幅度以调整第一LED的感知亮度，并调整负电压幅度以调整第二LED的感知亮度。在另一示例中，IC可被配置成调整从正电压汲取的电流以调整第一LED的感知亮度，并调整从负电压汲取的电流以调整第二LED的感知亮度。
PMU 214被配置成监视和控制有源触控笔200的各种功率相关操作。例如，PMU 214可被配置成监视和控制电池242的操作以向一体化硬件核208的各硬件组件供电。此外，作为控制有源触控笔200的睡眠和电源功能(例如，开和关)的一部分，PMU 214可被配置成唤醒或关闭各硬件组件。
通信接口216可被配置成将有源触控笔200与一个或多个触敏显示设备或其他计算设备通信地耦合。通信接口216可包括任何合适的无线通信硬件。在一个示例中，通信接口216包括个域网收发器(例如，蓝牙收发器)。在另一示例中，通信硬件通过电极书写尖端220或电极擦除器222与触敏显示设备的触摸传感器的一个或多个电极的电容耦合在有源触控笔200和触敏显示设备之间建立静电通信信道。通信接口216可采用任何合适类型和/或数量的不同通信协议来将有源触控笔200与触敏显示设备或其他计算设备通信地耦合。
驱动电路218被配置成通过电连接器240提供正电压或负电压以基于从MCU 212接收到的控制信号独立地选择性地激活第一LED 236或第二LED238。在一些实现中，细长握持构件202可包括金属。在一些这样的实现中，金属细长握持构件可电连接到驱动电路218并且用作驱动电路218的接地。
合并到一体化硬件核208中的上文描述的各硬件组件可包括任何合适的计算硬件。例如，各硬件组件中的一个或多个可包括逻辑机器和存储机器，其被配置成保存可由逻辑机器执行以执行本文所讨论的各种操作的指令。在一个示例中，各硬件组件中的一个或多个可以是分立集成电路(IC)。在另一示例中，多个组件的功能性可被集成到同一IC中，诸如片上系统(SoC)。
图3示意性地示出了示例驱动电路300，其被配置成独立地控制第一LED302和第二LED 304，第一LED 302和第二LED 304两者都通过同一电连接器306连接到驱动电路300。驱动电路300是图2的驱动电路218的示例。驱动电路300包括形成在电连接器306的第一端处的第一节点308和形成在电连接器306的第二相对端处的第二节点310。换言之，电连接器306将第一节点308电连接到第二节点310。在图2的实现中，电连接器240类似于电连接器306。与电连接器240类似，电连接器306可选地可以包括选择性断裂，例如以便允许触控笔被打开以供电池插入。
第一LED 302在电气上介于第二节点310和接地312之间。具体而言，第一LED 302被定向成使得第一LED 302被配置成基于通过第二节点310提供的负电压来激活。第二LED304在电气上介于第二节点310和接地312之间。在一些其中驱动电路300被实现在具有包括金属的细长握持构件的有源触控笔中的实现中，金属细长握持构件可电连接到驱动电路300并且可用作接地。第二LED 304与第一LED 302并联地电连接到第二节点310。具体而言，第二LED304被定向成使得第二LED 304被配置成基于通过第二节点310提供的正电压来激活。
发生器电路311电连接到第一节点308。发生器电路311被配置成向第一节点提供负电压或正电压以控制对第一LED 302和第二LED 304的激活。
在一个示例中，发生器电路311包括电连接到第一节点308的负电压发生器314。负电压发生器314被配置成基于从负电压发生器314的第一PWM信号发生器PWM SG1输出的PWM信号经由第一节点308向第二节点310提供负电压。
发生器电路311进一步包括正电压发生器316，该正电压发生器316与负电压发生器314并联地电连接到第一节点308。正电压发生器316被配置成基于从正电压发生器316的第二PWM信号发生器PWM SG2输出的PWM信号经由第一节点308向第二节点310提供正电压。
发生器电路311进一步包括正电压阻隔318，其位于负电压发生器314和第一节点308之间。正电压阻隔318被配置成允许由负电压发生器314生成的负电压被提供给第一节点308。正电压阻隔318被进一步配置成防止由正电压发生器316产生的正电压通过负电压发生器314短路到接地。
发生器电路311进一步包括负电压阻隔320，其位于正电压发生器316和第一节点308之间。负电压阻隔320被配置成防止由负电压发生器314产生的负电压通过正电压发生器316短路到电压源V1。
负电压发生器314包括第三节点322。第一二极管D1电连接在第一节点308和第三节点322之间。第一二极管朝向第三节点322偏置。负电压发生器进一步包括第四节点324。第二二极管D2电连接在第三节点322和第四节点324之间。第二二极管D2朝向第四节点324偏置。第三二极管D3电连接在第四节点324和接地312之间。第三二极管D3朝向接地312偏置。在一个示例中，第一二极管D1、第二二极管D2、和第三二极管D3是肖特基二极管。第一电容器C1电连接在第一PWM信号发生器PMW SG1和第三节点322之间。第二电容器C2电连接在第一PWM信号发生器PWM SG1和第四节点324之间。
在此示例中，第一PWM信号发生器PWM SG1的两个实例被示意性地描绘为分立电压源。然而，在一些实现中，第一PWM信号发生器PWM SG1可集成到微控制器单元中，诸如图2的MCU 212。在此类实现中，PWM信号从MCU 212输出到驱动电路300。
负电压发生器314被配置成基于PWM信号发生器PWM SG1生成负电压脉冲(例如，-1.8V)将负电压提供给第一节点308。具体而言，负电压脉冲对第一电容器C1和第二电容器C2充电。一旦第一电容器C1和第二电容器C2两者都被充电，负电压就被提供给第三节点322和第四节点324。此外，相应的电流流过第二二极管D2以将由第二电容器C2提供的负电压(例如，-1.8V)提供给第三节点322。由第二电容器C2提供的负电压与由第一电容器C1提供的负电压(例如，-1.8V)在第三节点322处累积。此外，相应的电流流过第一二极管D1以将累积的负电压(例如，-3.6V)提供给正电压阻隔318。
在此示例中，正电压阻隔318包括n沟道MOSFET M1，其包括电连接到负电压发生器314的源极328、栅极330、和电连接到第一节点308的漏极332。当累积的负电压被提供给源极328时，栅极330处的电压高于源极328处的电压，并且n沟道MOSFET导通以允许电流流动，并且累积的负电压被提供给第一节点308。此外，负电压阻隔320防止累积的负电压通过正电压发生器316短路到电压源V1。
此外，当累积的负电压从第一节点308跨过电连接器306提供给第二节点310时，电流流过位于第一节点308和第二节点310之间的第一电阻器R1。第一电阻器R1将累积的电压(-3.6V)降低到适于激活第一LED 302的负激活电压，同时限制流过第一LED 302的电流。从第二节点310向第一LED 302提供负激活电压以激活第一LED 302。第二LED 304被偏置使得负激活电压不激活第二LED 304。
正电压发生器316包括第五节点334。第四二极管D4电连接在第一节点308和第五节点334之间。第四二极管D4朝向第一节点308偏置。第五二极管D5电连接在电压源V1和第五节点334之间。第五二极管D5朝向第五节点334偏置。在一个示例中，第四二极管D4和第五二极管D5是肖特基二极管。第三电容器C3电连接在第五节点334和第二PWM信号发生器PWMSG2之间。
在此示例中，第二PWM信号发生器PWM SG2被描绘为分立电压源。然而，在一些实现中，第二PWM信号发生器PWM SG2可集成到微控制器单元中，诸如图2的MCU 212。在此类实现中，PWM信号从MCU 212输出到驱动电路300。此外，第一PWM信号发生器PWM SG1和第二PWM信号发生器PWM SG2可以输出不同的PWM信号。例如，不同的PWM信号可具有不同的占空比和/或PWM频率。
正电压发生器316被配置成基于PWM信号发生器PWM SG2生成正电压脉冲(例如，1.8V)将正电压提供给第一节点308。具体而言，电压源V1向第五二极管D5提供正电压(例如，1.8V)。相应的电流流过第五二极管D5以将正电压提供给第五节点334。同时，由第二PWM信号发生器PWM SG2输出的正电压脉冲对第三电容器C3充电。一旦第三电容器C3被充电，正电压就被提供给第五节点334，并且与由电压源v1提供的正电压(例如，1.8v)累积。相应的电流流过第四二极管D4以将累积的正电压(例如，3.6V)提供给负电压阻隔320。
在此示例中，负电压阻隔320包括p沟道MOSFET M2，其包括电连接到正电压发生器316的源极338、栅极340、和电连接到第一节点308的漏极342。当累积的正电压被提供给源极338时，源极338处的电压高于栅极340处的电压，并且p沟道MOSFET导通以允许电流流动，并且累积的正电压被提供给第一节点308。此外，正电压阻隔318防止累积的正电压通过负电压发生器314短路到接地。
发生器电路311作为示例被提供，其意图是非限制性的。可采用任何合适的电路来交替地向第一节点308提供正电压和负电压以控制对第一和第二LED302和304的激活。
此外，当累积的正电压从第一节点308跨过电连接器306提供给第二节点310时，电流流过位于第一节点308和第二节点310之间的第一电阻器R1。第一电阻器R1将累积的电压(3.6V)降低到适于激活第二LED 304的正激活电压，同时限制流过第二LED 304的电流。从第二节点310向第二LED 304提供正激活电压以激活第二LED 304。第一LED 302被偏置使得正激活电压不激活第一LED 302。
在一些实现中，驱动电路300可选地可包括在电气上介于第一LED 302和接地312之间的第二电阻器R2和与第二电阻器R2和第一LED 302并联连接的第四电容器C4。第二电阻器R2和第四电容器C4可以形成一阶RC电路，当不再向第一LED 302提供来自第二节点310的负激活电压时，该一阶RC电路延长第一LED 302处于激活状态的时段。具体而言，第四电容器C4用作临时电压源并且在短时间段内放电。此附加电压允许第一LED保持激活。这种功能性使第一LED的操作平滑并补偿提供给第一LED的电压的任何临时中断。此外，驱动电路300可选地可以包括在电气上介于第二LED 304和接地312之间的第三阻器R3和与第三电阻器R3和第二LED 304并联连接的第五电容器C5。就像第二电阻器R2和第四电容器C4对第一LED 302的操作一样，第三电阻器R3和第五电容器C5可以以类似的方式对第二LED 304进行操作。
驱动电路300的电阻器可以具有任何合适的电阻。例如，可基于由驱动电路300驱动的LED的类型来选择电阻器的电阻。具体而言，可基于LED的电流限制来选择电阻。同样，由电压源和PWM信号发生器输出的供电电压可以是任何合适的电压。例如，供电电压可被选择成低于LED的激活电压以节省电池电量。如此，不同的电压发生器被配置成在将供电电压提供给第一节点之前将其加倍。此外，驱动电路300的电容器可以具有任何合适的电容。例如，可基于电压源的供电电压和PWM信号发生器来选择电容。
驱动电路300被配置成选择性地提供负电压以激活第一LED 302或提供正电压以激活第二LED 304。驱动电路300不能同时向第一LED 302提供负电压并且向第二LED 304提供正电压。然而，驱动电路300被配置成在提供负电压和提供正电压之间交替。交替的频率可以足够快，使得第一和第二LED两者将被感知为同时被激活。
驱动电路300被提供为非限制性示例。其他电路配置可被用于向与同一电连接器并联连接的两个LED供电。例如，在一些实现中，发生器电路可使用电感器而非电容器来充电。此外，任何合适类型的转换器都可被用于在驱动电路300的发生器电路311中生成电压。
尽管在向有源触控笔中的两个LED提供电压的上下文中讨论了驱动电路300，但是驱动电路300可被用于包括与同一电连接器并联连接的两个LED的任何适当的设备中。
在一些实现中，被配置成控制两个LED的操作的驱动电路可远离微控制器单元和/或一体化硬件核定位。例如，触控笔的布置可能无法在前端提供足够的空间以使驱动电路被集成到一体化硬件核中。相反，驱动电路可位于触控笔的尾端并经由电连接器电连接到微控制器单元。在这样的配置中，驱动电路可被配置成经由电连接器从微控制器单元接收控制信号，并且基于控制信号独立地控制两个LED。
图4示意性地示出了示例驱动电路400，其被配置成独立地控制第一LED402和第二LED 404，第一LED 402和第二LED 404两者都连接到驱动电路400。例如，驱动电路400可被实现在触控笔200中以将两个LED 236和238连接到微控制器212。在此示例中，PWM信号发生器PWM SG被描绘为被配置成输出PWM信号的分立电压源。然而，在一些实现中，PWM信号发生器可被集成到微控制器单元中，诸如图2的MCU 212。在此类实现中，PWM信号从MCU212输出到驱动电路400。PWM SG电连接到第一电阻器R1。第一电阻器R1电连接在PWM SG和第一节点408之间。第一电容器C1在电气上介于第一节点410和接地之间。第一电阻器R1和第一电容器C1的大小可基于由PWM SG输出的PWM信号(例如，电压)来确定。
第一节点408形成在电连接器406的第一端，而第二节点410形成在电连接器406的第二相对端。换言之，电连接器406将第一节点408电连接到第二节点410。在图2的实现中，电连接器240类似于电连接器406。与电连接器240类似，电连接器406可选地可以包括选择性断裂，例如以便允许触控笔被打开以供电池插入。
供电电压转换器412电连接到第二节点410。供电电压转换器412被配置成将从PWMSG接收到的PWM信号转换为直流(DC)信号。DC信号可用作触控笔尾端中的驱动电路400的各组件的供电电压(例如，VCC TAIL(VCC尾端))。供电电压转换器412包括电连接在第一节点410和第二电阻器R2之间的第一二极管D1。第二电阻器R2连接到第三节点416。第二电容器C2电连接在第三节点416和接地之间。第二电阻器R1和第二电容器C2形成低通滤波器，该低通滤波器将由PWM SG输出的PWM信号转换为具有提供给第三节点416的电压VCC TAIL的DC信号供电电压转换器412可包括将PWM信号转换为DC信号的任何合适的组件。
电荷泵414在电气上介于第二节点410和第四节点418之间。电荷泵414与供电电压转换器412并联地电连接到第二节点410。电荷泵414被配置成将从PWM SG接收到的PWM信号转换为升高到供电电压(例如，VCC TAIL)的两倍的DC信号。较高的电压被用于激活LED 402和404，因为LED 402和404的阈值激活电压高于电路400的供电电压。
电荷泵414包括电连接到第二节点410和第五节点420的第二二极管D2。第三二极管D3电连接到第五二极管420和第三二极管418。第一反相器I1电连接在第六节点422和第二反相器I2之间。第三电容器C3在电气上介于第二反相器I2和第五节点420之间。第三电阻器R3与第一反相器I1并联地电连接到第六节点422。第四电容器C4电连接在第六节点422和接地之间。电荷泵414分两个阶段操作。在第一阶段，电压被提供给第四电容器C4以对第四电容器C4充电。在第二阶段中，第四电容器C4放电以对第三电容器C3充电以便使供电电压加倍。此外，第三电容器C3放电以将升高的电压提供给第四节点418。基于来自PWM SG的PWM信号控制电荷泵414的两个阶段的操作。
电荷泵414被提供作为被配置成将PWM信号转换为具有从供电电压升高的电压的DC信号以便驱动LED 402和404的电路的示例。可以采用任何合适的电路将PWM信号转换为具有升高的电压的DC信号。
第一LED 402电连接在第四节点418和第四电阻器R4之间。同样地，第二LED 404在电气上介于第四节点和第五电阻器R5之间。第一和第二LED 402和404在电气上介于第四节点418和LED激活选择器424之间。LED激活选择器424被配置成基于PWM信号选择性地激活第一LED 402或第二LED 404。
LED激活选择器424包括第一n沟道MOSFET M1、第二n沟道MOSFET M2和第三n沟道MOSFET M3。第一n沟道MOSFET M1包括电连接到接地的源极426、电连接到第七节点432的栅极428、以及电连接到第四电阻器R4的漏极430。第二n沟道MOSFET M2包括电连接到接地的源极434、电连接到第八节点440的栅极436、以及电连接到第五电阻器R5的漏极438。第三n沟道MOSFET M3包括电连接到接地的源极442、电连接到第八节点440的栅极444、以及电连接到第七节点432的漏极446。第六电阻器R6电连接在第七节点432和第三节点416之间，使得供电电压VCC TAIL被提供给LED激活选择器424。第七电阻器R7在电气上介于第二节点410和第八节点440之间。第五电容器C5在电气上介于第八节点440和接地之间。
在一个示例中，LED激活选择器424被配置成基于PWM信号的占空比来激活第一LED402或第二LED 404。具体而言，当从MCU传送DC信号(0Hz)时，供电电压转换器412的输出端输出1.8V并且第二MOSFET M2导通。当第二MOSFTET M2导通时，电压被提供给第二LED 404以激活第二LED 404。另一方面，当从MCU传送矩形波(100Khz)时，供电电压转换器412输出0.9V。第二MOSFET M2的栅极-源极电压阈值高于0.9V，因此第二MOSFTET未导通而第二LED404保持关闭。第一MOSFET M1被提供1.8V供电电压并被导通。当第一MOSFET M1导通时，电压被提供给第一LED 402以激活第一LED。在此示例中，在10％和50％之间的占空比范围被用于激活第一LED 402，而在50％和90％之间的占空比范围被用于激活第二LED 404。任何合适的不同占空比范围可经由电路400被用于控制对第一和第二LED 402和404的激活。
在一些实现中，电路400可被配置成基于PWM信号的占空比来附加地控制第一和第二LED 402和404的亮度。例如，如果占空比范围在10％和50％之间以激活第一LED 402，则占空比可被设置为10％以驱动针对第一LED 402的最大功率，且占空比可被设置为50％以驱动针对第一LED 402的最小功率。线性或任何其他内插可被用于确定激活范围中的每个占空比处的适当功率量。此外，如果占空比范围在50％和90％之间以激活第二LED 404，则占空比可被设置为50％以驱动针对第二LED 404的最小功率，且占空比可被设置为90％以驱动针对第二LED 404的最大功率。线性或任何其他内插可被用于确定激活范围中的每个占空比处的适当功率量。
在一些实现中，电路400可被配置成基于PWM信号的频率来控制对第一和第二LED402和404的激活。例如，在1KHz和2KHz之间的频率范围可被用于激活第一LED 402，并且在2.5和3.5KHz之间的频率范围可被用于激活第二LED 404。此外，电路400可被配置成基于PWM信号的频率来附加地控制第一和第二LED 402和404的亮度。例如，如果频率范围在1KHz和2KHz之间以激活第一LED 402，则频率可被设置为1KHz以驱动针对第一LED 402的最大功率，且频率可被设置为2KHz以驱动针对第一LED 402的最小功率。线性或任何其他内插可被用于确定激活范围中的每个频率处的适当功率量。此外，如果频率范围在2.5KHz和3.5KHz之间以激活第二LED 404，则频率可被设置为2.5KHz以驱动针对第二LED 404的最小功率，且频率可被设置为3.5KHz以驱动针对第二LED 404的最大功率。线性或任何其他内插可被用于确定每个频率处的功率。
上文描述的占空比和频率范围被提供为意味着非限制性的示例。任何合适的范围都可被用于控制LED的激活和亮度。
在一个示例中，一种有源触控笔包括具有第一端和第二端的细长握持构件以及容纳在细长握持构件内的电路。该电路包括位于第一端内的第一节点，位于第一端内并电连接到第一节点的发生器电路，位于第二端内的第二节点，将第一节点电连接到第二节点的电连接器，位于细长握持构件的第二端内并在电气上介于第二节点和接地之间的第一发光二极管(LED)，以及位于细长握持构件的第二端内并以与第一LED并联的方式在电气上介于第二节点和接地之间的第二LED。第一LED被配置成基于发生器电路经由第一节点向第二节点提供负电压来激活。第二LED被配置成基于发生器电路经由第一节点向第二节点提供正电压来激活。该触控笔进一步包括容纳在细长握持构件的第一端内的控制器，该控制器被配置成：经由第一脉冲宽度调制(PWM)信号发生器生成第一PWM信号，以控制负电压发生器提供负电压以激活第一LED，以及经由第二PWM信号发生器生成第二PWM信号，以控制正电压发生器提供正电压以激活第二LED。在此示例和/或其他示例中，控制器可被进一步配置成调整第一PWM信号的第一占空比和第一PWM频率中的一者或多者以调整第一LED的感知亮度，以及调整第二PWM信号的第二占空比和第二PWM频率中的一者或多者以调整第二LED的感知亮度。在此示例和/或其他示例中，发生器电路可包括电连接到第一节点并被配置成生成负电压的负电压发生器，以及以与负电压发生器并联的方式电连接到第一节点并被配置成生成正电压的正电压发生器。在此示例和/或其他示例中，负电压发生器可包括第三节点，电连接在第一节点和第三节点之间的第一二极管，该第一二极管朝向第三节点偏置，第四节点，电连接在第三节点和第四节点之间的第二二极管，该第二二极管朝向第四节点偏置，电连接在第四节点和接地之间的第三二极管，该第三二极管朝向接地偏置，电连接在第一PWM信号发生器和第三节点之间的第一电容器，以及电连接在第一PWM信号发生器和第四节点之间的第二电容器。在此示例和/或其他示例中，正电压发生器可包括第五节点，电连接在第一节点和第五节点之间的第四二极管，该第四二极管朝向第一节点偏置，电连接在电压源和第五节点之间的第五二极管，该第五二极管朝向第五节点偏置，以及电连接在第五节点和控制器的第二PWM信号发生器之间的第三电容器。在此示例和/或其他示例中，该有源触控笔可进一步包括正电压阻隔，该正电压阻隔位于负电压发生器和第一节点之间，并被配置成防止由正电压发生器产生的正电压通过负电压发生器短路到接地。在此示例和/或其他示例中，正电压阻隔可包括n沟道MOSFET，该n沟道MOSFET包括电连接到负电压发生器的源极和电连接到第一节点的漏极。在此示例和/或其他示例中，该有源触控笔可进一步包括负电压阻隔，该负电压阻隔位于正电压发生器和第一节点之间，并被配置成防止由负电压发生器产生的负电压通过正电压发生器短路到电压源。在此示例和/或其他示例中，负电压阻隔可包括p沟道MOSFET，该p沟道MOSFET包括电连接到正电压发生器的源极和电连接到第一节点的漏极。在此示例和/或其他示例中，第一端可以是终止于书写尖端的前端，而第二端可以是尾端。在此示例和/或其他示例中，第一端和第二端中的一者或多者可在细长握持构件内形成电池隔室，其中细长握持构件可在第一端和第二端之间形成机械断裂，以及机械断裂可使第一端与第二端物理分离，以允许进入电池隔室。在此示例和/或其他示例中，细长握持构件可包括金属，并且细长握持构件可电连接到电路以用作该电路的接地。
在一个示例中，一种电路包括第一节点，电连接到第一节点的负电压发生器，以与负电压发生器并联的方式电连接到第一节点的正电压发生器，第二节点，将第一节点电连接到第二节点的电连接器，第一发光二极管(LED)，该第一LED在电气上介于第二节点和接地之间，该第一LED被配置成基于负电压发生器经由第一节点向第二节点提供负电压来激活，以及第二LED，该第二LED以与第一LED并联的方式在电气上介于第二节点和接地之间，该第二LED被配置成基于正电压发生器经由第一节点向第二节点提供正电压来激活。在此示例和/或其他示例中，该电路可进一步包括控制器，该控制器被配置成经由第一脉冲宽度调制(PWM)信号发生器生成第一PWM信号，以控制负电压发生器提供负电压以激活第一LED，以及经由第二PWM信号发生器生成第二PWM信号，以控制正电压发生器提供正电压以激活第二LED。在此示例和/或其他示例中，控制器可被进一步配置成调整第一PWM信号的第一占空比和第一PWM频率中的一者或多者以调整第一LED的感知亮度，以及调整第二PWM信号的第二占空比和第二PWM频率中的一者或多者以调整第二LED的感知亮度。在该示例和/或其他示例中，负电压发生器可包括第三节点，电连接在第一节点和第三节点之间的第一二极管，该第一二极管朝向第三节点偏置，第四节点，电连接在第三节点和第四节点之间的第二二极管，该第二二极管朝向第四节点偏置，电连接在第四节点和接地之间的第三二极管，该第三二极管朝向接地偏置，电连接在第一PWM信号发生器和第三节点之间的第一电容器，以及电连接在第一PWM信号发生器和第四节点之间的第二电容器。在该示例和/或其他示例中，正电压发生器可包括第五节点，电连接在第一节点和第五节点之间的第四二极管，该第四二极管朝向第一节点偏置，电连接在电压源和第五节点之间的第五二极管，该第五二极管朝向第五节点偏置，以及电连接在第五节点和控制器的第二PWM信号发生器之间的第三电容器。在该示例和/或其他示例中，该电路可进一步包括，正电压阻隔，该正电压阻隔位于负电压发生器和第一节点之间，并被配置成防止由正电压发生器产生的正电压通过负电压发生器短路到接地。在该示例和/或其他示例中，该电路可进一步包括，负电压阻隔，该负电压阻隔位于正电压发生器和第一节点之间，并被配置成防止由负电压发生器产生的负电压通过正电压发生器短路到电压源。
在一个示例中，一种有源触控笔包括具有第一端和第二端的细长握持构件、容纳在细长握持构件内的电路以及电路。该电路包括第一节点，位于第一端内并电连接到第一节点的负电压发生器，位于第一端内并以与正电压发生器并联的方式电连接到第一节点的正电压发生器；负电压阻隔，该负电压阻隔位于正电压发生器和第一节点之间，并被配置成防止由负电压发生器产生的负电压通过正电压发生器短路到电压源，正电压阻隔，该正电压阻隔位于负电压发生器和第一节点之间，并被配置成防止由正电压发生器产生的正电压通过负电压发生器短路到接地，第二节点，将第一节点电连接到第二节点的电连接器，位于细长握持构件的第二端内并在电气上介于第二节点和接地之间的第一发光二极管(LED)，以及位于细长握持构件的第二端内并以与第一LED并联的方式在电气上介于第二节点和接地之间的第二LED。第一LED被配置成基于负电压发生器经由第一节点向第二节点提供负电压来激活。第二LED被配置成基于正电压发生器经由第一节点向第二节点提供正电压来激活。该触控笔进一步包括容纳在细长握持构件的第一端内的控制器，该控制器被配置成：经由第一脉冲宽度调制(PWM)信号发生器生成第一PWM信号，以控制负电压发生器提供负电压以激活第一LED，以及经由第二PWM信号发生器生成第二PWM信号，以控制正电压发生器提供正电压以激活第二LED。在该示例和/或其他示例中，负电压发生器可包括第三节点，电连接在第一节点和第三节点之间的第一二极管，该第一二极管朝向第三节点偏置，第四节点，电连接在第三节点和第四节点之间的第二二极管，该第二二极管朝向第四节点偏置，电连接在第四节点和接地之间的第三二极管，该第三二极管朝向接地偏置，电连接在第一PWM信号发生器和第三节点之间的第一电容器，以及电连接在第一PWM信号发生器和第四节点之间的第二电容器。在该示例和/或其他示例中，正电压发生器可包括第五节点，电连接在第一节点和第五节点之间的第四二极管，该第四二极管朝向第一节点偏置，电连接在电压源和第五节点之间的第五二极管，该第五二极管朝向第五节点偏置，电连接在第五节点和控制器的第二PWM信号发生器之间的第三电容器。
将会理解，本文中所描述的配置和/或办法本质是示例性的，并且这些具体实现或示例不应被视为是限制性的，因为许多变体是可能的。本公开的主题包括各种过程、系统和配置以及此处公开的其他特征、功能、动作和/或属性、以及它们的任一和全部等价物的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

Claims (10)

1.一种有源触控笔，包括：
细长握持构件，所述细长握持构件具有第一端和第二端；
容纳在所述细长握持构件内的电路，所述电路包括：
第一节点，所述第一节点位于所述第一端内；
发生器电路,所述发生器电路位于所述第一端内并电连接到所述第一节点；
第二节点，所述第二节点位于所述第二端内；
电连接器，所述电连接器将所述第一节点电连接到所述第二节点；
第一发光二极管(LED)，所述第一LED位于所述细长握持构件的所述第二端内并在电气上介于所述第二节点和接地之间，所述第一LED被配置成基于所述发生器电路经由所述第一节点向所述第二节点提供负电压来激活；以及
第二LED，所述第二LED位于所述细长握持构件的所述第二端内并以与所述第一LED并联的方式在电气上介于所述第二节点和接地之间，所述第二LED被配置成基于所述发生器电路经由所述第一节点向所述第二节点提供正电压来激活；以及
容纳在所述细长握持构件的所述第一端内的控制器，且所述控制器被配置成：
经由第一脉冲宽度调制(PWM)信号发生器生成第一PWM信号，以控制所述发生器电路提供所述负电压以激活所述第一LED；以及
经由第二PWM信号发生器生成第二PWM信号，以控制所述发生器电路提供所述正电压以激活所述第二LED。
2.如权利要求1所述的有源触控笔，其特征在于，所述控制器被进一步配置成：
调整所述第一PWM信号的第一占空比和第一PWM频率中的一者或多者以调整所述第一LED的感知亮度；以及
调整所述第二PWM信号的第二占空比和第二PWM频率中的一者或多者以调整所述第二LED的感知亮度。
3.如权利要求1所述的有源触控笔，其特征在于，所述发生器电路包括负电压发生器和正电压发生器，所述负电压发生器电连接到所述第一节点并被配置成生成所述负电压，以及所述正电压发生器以与所述负电压发生器并联的方式电连接到所述第一节点并被配置成生成所述正电压。
4.如权利要求3所述的有源触控笔，其特征在于，所述负电压发生器包括：
第三节点；
电连接在所述第一节点和所述第三节点之间的第一二极管，所述第一二极管朝向所述第三节点偏置；
第四节点；
电连接在所述第三节点和所述第四节点之间的第二二极管，所述第二二极管朝向所述第四节点偏置；
电连接在所述第四节点和接地之间的第三二极管，所述第三二极管朝向接地偏置；
电连接在所述第一PWM信号发生器和所述第三节点之间的第一电容器；以及
电连接在所述第一PWM信号发生器和所述第四节点之间的第二电容器。
5.如权利要求3所述的有源触控笔，其特征在于，所述正电压发生器包括：
第五节点；
电连接在所述第一节点和所述第五节点之间的第四二极管，所述第四二极管朝向所述第一节点偏置；
电连接在电压源和所述第五节点之间的第五二极管，所述第五二极管朝向所述第五节点偏置；以及
电连接在所述第五节点和所述控制器的所述第二PWM信号发生器之间的第三电容器。
6.如权利要求3所述的有源触控笔，其特征在于，进一步包括：
正电压阻隔，所述正电压阻隔位于所述负电压发生器和所述第一节点之间，并被配置成防止由所述正电压发生器产生的所述正电压通过所述负电压发生器短路到接地。
7.如权利要求6所述的有源触控笔，其特征在于，所述正电压阻隔包括n沟道MOSFET，所述n沟道MOSFET包括电连接到所述负电压发生器的源极和电连接到所述第一节点的漏极。
8.如权利要求3所述的有源触控笔，其特征在于，进一步包括：
负电压阻隔，所述负电压阻隔位于所述正电压发生器和所述第一节点之间，并被配置成防止由所述负电压发生器产生的所述负电压通过所述正电压发生器短路到电压源。
9.如权利要求8所述的有源触控笔，其特征在于，所述负电压阻隔包括p沟道MOSFET，所述p沟道MOSFET包括电连接到所述正电压发生器的源极和电连接到所述第一节点的漏极。
10.如权利要求1所述的有源触控笔，其特征在于，所述第一端和所述第二端中的一者或多者在所述细长握持构件内形成电池隔室，其中所述细长握持构件在所述第一端和所述第二端之间形成机械断裂，以及其中所述机械断裂使所述第一端与所述第二端物理分离，以允许进入所述电池隔室。
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