CN113496672A - 电流驱动装置 - Google Patents

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CN113496672A CN202110318505.2A CN202110318505A CN113496672A CN 113496672 A CN113496672 A CN 113496672A CN 202110318505 A CN202110318505 A CN 202110318505A CN 113496672 A CN113496672 A CN 113496672A
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Abstract

一种电流驱动装置，适用于根据亮度值驱动发光组件，所述电流驱动装置包含开关、电流产生器，及亮度分配器，所述开关根据脉冲信号在导通与不导通间切换，所述电流产生器根据幅值控制信号产生驱动电流，且在开关导通时流经所述发光组件，所述亮度分配器根据所述亮度值产生所述脉冲信号与所述幅值控制信号，所述驱动电流在脉冲信号的一个周期期间的平均幅值相关于所述亮度值，所述亮度分配器依据所述亮度值即可产生所述脉冲信号与所述幅值控制信号，所述驱动电流在当下的平均幅值相关于所述亮度值，此外，本发明在不增加频率的条件下，还可增加亮度分辨率。

Description

电流驱动装置
技术领域
本发明涉及一种供电装置，特别是指一种适用于发光二极管的电流驱动装置。
背景技术
现有用于控制显示器的发光二极管阵列发光之电路架构，每一个发光单元驱动是由一固定电流源与一开关串接而成，其中开关接收脉波宽度调变(PWM:Pulse WidthModulation)讯号，产生一开一关使LED亮灭，而人眼因视觉暂留等效看到某一亮度值。然而若需要更高的亮度分辨率或所谓的高动态范围(HDR:High Dynamic Range)成像，往往需要提高PWM讯号的操作频率来达成，另一种架构是将电流源设计成接收不同振幅的脉波以产生对应的电流，所述架构需要输入宽度与振幅两种讯号并将它组合成所需的不同振幅的脉波，产生对应的电流，来控制发光二极管所需亮度，也就是所述电路架构是根据关于显示器所提供调控发光亮度的控制信号而产生、调整供应至发光二极管阵列信道的电流，然而，现有技术存在有以下缺点：
一、当供应电流产生后，只能借由控制供应电流的脉波宽度(pulse width)进而控制发光亮度，当所需脉波宽度极小时，将由于瞬时现象造成调光线性度不佳，噪声耦合严重。
二、承上述一，所述控制信号还须利用脉波宽度相关的信息(例如脉波调光信号(pulse dimming signal))及振幅相关的信息(例如振幅调光信号(magnitude dimmingsignal))组合而成。
三、若需要提高亮度分辨率时，还必须提高电路时脉频率。
四、供应电流的电流值必须一致，无法个别调整，也无法依据电路内部的频率进行动态调整。
因此，现有控制显示器的发光二极管阵列发光之电路架构有改善的必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能改善先前技术至少一个缺点的电流驱动装置。
本发明电流驱动装置适用于根据亮度值驱动发光组件，所述电流驱动装置包含开关、电流产生器，及亮度分配器。
所述开关电连接所述发光组件，接收脉冲信号，并根据所述脉冲信号在导通与不导通之间切换，所述开关在所述脉冲信号的每一脉冲内导通，且在所述脉冲信号的每一个脉冲外不导通。
所述电流产生器电连接所述开关，接收幅值控制信号，并根据所述幅值控制信号产生驱动电流，所述驱动电流具有相关于所述幅值控制信号的幅值，且在所述开关导通时流经所述发光组件。
所述亮度分配器电连接所述开关与所述电流产生器，接收所述亮度值，并根据所述亮度值产生所述脉冲信号与所述幅值控制信号分别供所述开关与所述电流产生器接收，使得所述驱动电流在所述脉冲信号的一个周期期间的平均幅值相关于所述亮度值。
较佳地，所述脉冲信号的脉冲宽度是预设单位时间的A倍，当
Figure BDA0002992237730000021
时，
Figure BDA0002992237730000022
当Y≠0时，
Figure BDA0002992237730000023
此处，BV是所述亮度值，N是一大于1的预设整数。
较佳地，当Y＝0时，在所述脉冲信号的每一个脉冲内，所述驱动电流的幅值在所述脉冲内是预设单位电流值的N倍。
较佳地，当Y≠0时，每一个脉冲的宽度包含第一时段，及第二时段，在所述脉冲信号的每一个脉冲内，所述驱动电流的幅值在所述脉冲的所述第一时段内是所述预设单位电流值的N倍，所述驱动电流的幅值在所述脉冲的所述第二时段内是所述预设单位电流值的Y倍，所述脉冲的所述第一时段的宽度是所述脉冲的所述第二时段的宽度的A-1倍。
较佳地，所述亮度分配器还根据预设门坎值产生所述脉冲信号及所述幅值控制信号。
较佳地，定义所述亮度值为BV，所述预设门坎值为TH，当所述亮度值不小于所述预设门坎值时，所述脉冲信号的脉冲宽度是预设单位时间的BV倍，所述驱动电流的幅值在所述脉冲信号的每一个脉冲内是预设单位电流值的TH倍。
较佳地，定义所述亮度值为BV，所述预设门坎值为TH，当所述亮度值小于所述门坎值时，所述脉冲信号的脉冲宽度是预设单位时间的TH倍，所述驱动电流的幅值在所述脉冲信号的每一个脉冲内是预设单位电流值的BV倍。
本发明的功效在于：所述亮度分配器依据所述亮度值以产生所述脉冲信号与所述幅值控制信号，当所述开关根据所述脉冲信号而切换于导通，所述电流产生器根据所述幅值控制信号而产生的驱动电流流经发光组件，所述驱动电流在当下的平均幅值相关于所述亮度值，且不需增加电路频率信号，只需简单的改变幅值控制信号，即可达到提高亮度分辨率的功效。
附图说明
本发明的其他的特征及功效，将于参照附图的实施方式中清楚地呈现：
图1是一电路图，说明本发明电流驱动装置的第一实施例；
图2是一时序图，辅助说明所述第一实施例执行的第一算法；
图3是一时序图，辅助说明所述第一实施例的所述第一算法；
图4是一时序图，辅助说明所述第一实施例的所述第一算法；
图5是一时序图，辅助说明所述第一实施例的第二算法；
图6是一时序图，辅助说明所述第一实施例的所述第二算法；
图7是一时序图，辅助说明所述第一实施例的所述第二算法；及
图8是一电路图，说明本发明电流驱动装置的第二实施例。
具体实施方式
在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。
第一实施例
参阅图1，本发明电流驱动装置的第一实施例，适用于根据一亮度值驱动一发光组件1，所述电流驱动装置包含一开关2、一电流产生器3，及一亮度分配器4，须先说明的是，在本实施例中，所述发光组件1具体为单一发光二极管，或多个相互电连接的发光二极管阵列，且发光二极管阵列可为RGBW任一种组合或单一颜色。
所述开关2电连接所述发光组件1，其接收一脉冲信号并根据所述脉冲信号在导通与不导通之间切换，所述开关2在所述脉冲信号的每一脉冲内导通，且在所述脉冲信号的每一脉冲外不导通。
所述电流产生器3电连接所述开关2，接收一幅值控制信号，并根据所述幅值控制信号产生驱动电流，所述驱动电流具有相关于所述幅值控制信号的幅值，且在所述开关2导通时流经所述发光组件1。
所述亮度分配器4电连接所述开关2与所述电流产生器3，接收一指示所述亮度值的亮度信号，并根据所述亮度值产生所述脉冲信号与所述幅值控制信号以分别供所述开关2与所述电流产生器3接收，使得所述驱动电流在所述脉冲信号一个周期期间的平均幅值相关于所述亮度值，更明确地说，流过所述发光组件1的平均电流是根据所述脉冲信号的脉冲宽度与所述幅值控制信号的幅值的乘积所决定，此外，所述脉冲信号与所述幅值控制信号各自可为模拟形式或数字形式的信号。
以下分别以第一算法、第二算法配合说明所述第一实施例根据所述亮度值产生脉冲信号与所述幅值控制信号时，更详细的运作方式。
第一算法
首先假设所述脉冲信号的脉冲宽度是预设单位时间T的A倍，在第一具体应用中，在所述脉冲信号的每一脉冲内，当
Figure BDA0002992237730000041
Figure BDA0002992237730000042
时，
Figure BDA0002992237730000043
所述驱动电流的幅值在所述脉冲内是一预设单位电流值的N倍，其中，BV是所述亮度值，N是一大于1的预设整数；此外，当Y≠0时，
Figure BDA0002992237730000044
每一脉冲的宽度包含一第一时段，及一第二时段，所述驱动电流的幅值在所述脉冲的所述第一时段内是所述预设单位电流值的N倍，在所述脉冲的所述第二时段内是所述预设单位电流值的Y倍，所述脉冲的所述第一时段的宽度是所述脉冲的所述第二时段的宽度之A-1倍，所述第一时段与所述第二时段的总和为每一脉冲的宽度，以下以实际数值配合举例说明。
参阅图2，其中，频率信号为由本发明电流驱动装置中，一与所述亮度分配器4电连接的振荡器5所产生，供所述亮度分配器4根据所述频率信号的上升边缘或下降边缘其中之一产生所述脉冲信号与所述幅值控制信号。
在图2的示例中，分辨率为5bit，因此预设整数N为4，当亮度信号为3110(＝0x1F16)，此时
Figure BDA0002992237730000051
因此所述脉冲信号的脉冲宽度为单位时间T之
Figure BDA0002992237730000052
倍，因此脉冲宽度为8T，也就是说，当分辨率为5bit，亮度信号为31，所述驱动电流的幅值在所述脉冲的所述第一时段内(如图2所绘示7T周期内)是所述预设单位电流值的4倍，且所述驱动电流的幅值在所述脉冲的所述第二时段内(如图2所绘示1T周期内)是所述预设单位电流值的3倍；当亮度信号为3010(＝0x1E16)，此时
Figure BDA0002992237730000053
因此所述脉冲信号的脉冲宽度为单位时间T之
Figure BDA0002992237730000054
倍，因此脉冲宽度为8T，也就是说，当分辨率不变，亮度信号降为30，所述驱动电流的幅值在所述脉冲的所述第一时段内(如图2所绘示7T周期内)是所述预设单位电流值的4倍，而此时所述驱动电流的幅值在所述脉冲的所述第二时段内(如图2所绘示1T周期内)下降为所述预设单位电流值的2倍
Figure BDA0002992237730000055
参阅图3，在此示例中，分辨率为5bit，因此预设整数N为4，当亮度信号为3110(＝111112)，此时
Figure BDA0002992237730000056
因此所述脉冲信号的脉冲宽度为单位时间T之
Figure BDA0002992237730000057
倍，因此脉冲宽度为8T，也就是说，当分辨率为5bit，亮度信号为31，所述驱动电流的幅值在所述脉冲的所述第一时段内(如图3所绘示7T周期内)是所述预设单位电流值的4倍，且所述驱动电流的幅值在所述脉冲的所述第二时段内(如图3所绘示1T周期内)是所述预设单位电流值的3倍；当亮度信号为2110(＝101012)，此时
Figure BDA0002992237730000058
因此所述脉冲信号的脉冲宽度为单位时间T之
Figure BDA0002992237730000059
倍，因此脉冲宽度为6T，也就是说，当分辨率不变，亮度信号降为21，所述驱动电流的幅值在所述脉冲的所述第一时段内(如图3所绘示5T周期内)是所述预设单位电流值的4倍，而此时所述驱动电流的幅值在所述脉冲的所述第二时段内(如图3所绘示1T周期内)下降为所述预设单位电流值的1倍
Figure BDA0002992237730000061
参阅图4，在此示例中，分辨率为5bit，因此预设整数N为4，当亮度信号为1810(＝100102)，此时
Figure BDA0002992237730000062
因此所述脉冲信号的脉冲宽度为单位时间T之
Figure BDA0002992237730000063
倍，因此脉冲宽度为5T，也就是说，当分辨率为5bit，亮度信号为18，所述驱动电流的幅值在所述脉冲的所述第一时段内(如图4所绘示4T周期内)是所述预设单位电流值的4倍，且所述驱动电流的幅值在所述脉冲的所述第二时段内(如图4所绘示1T周期内)是所述预设单位电流值的2倍；当亮度信号为810(＝010002)，此时
Figure BDA0002992237730000064
因此所述脉冲信号的脉冲宽度为单位时间T之
Figure BDA0002992237730000065
倍，因此脉冲宽度为2T，也就是说，当分辨率不变，亮度信号降为8，所述驱动电流的幅值在所述脉冲内(如图4所绘示的驱动电流的第二个脉冲)是所述预设单位电流值的4倍。
第二算法
所述亮度分配器5还根据一预设门坎值产生所述脉冲信号及所述幅值控制信号，其中，定义所述亮度值为BV，所述预设门坎值为TH，当所述亮度值不小于所述预设门坎值时，所述脉冲信号的脉冲宽度是一预设单位时间的BV倍，所述驱动电流的幅值在所述脉冲信号的每一脉冲内是一预设单位电流值的TH倍；当所述亮度值小于所述门坎值时，所述脉冲信号的脉冲宽度是所述预设单位时间的TH倍，所述驱动电流的幅值在所述脉冲信号的每一脉冲内是所述预设单位电流值的BV倍，以下以实际数值配合举例说明。
参阅图5，在此示例中，假设预设门坎值为810(＝0x0816)，亮度值为5410(＝0x3616)，预设时间单位为T，预设单位电流值为1，此时，所述脉冲信号的脉冲宽度为54T，所述驱动电流的幅值在所述脉冲信号的每一脉冲内是所述预设单位电流值的8倍。
参阅图6，在此示例中，假设预设门坎值为810(＝0x0816)，亮度值为810(＝0x0816)，预设时间单位为T，预设单位电流值为1，此时，所述脉冲信号的脉冲宽度为8T，所述驱动电流的幅值在所述脉冲信号的每一脉冲内是所述预设单位电流值的8倍。
参阅图7，在此示例中，假设预设门坎值为810(＝0x0816)，亮度值为210(＝0x0216)，预设时间单位为T，预设单位电流值为1，此时，所述脉冲信号的脉冲宽度为8T，所述驱动电流的幅值在所述脉冲信号的每一脉冲内是所述预设单位电流值的2倍。
在上述第一实施例中，所述亮度分配器4仅需根据所述亮度值即可产生所需的脉冲信号与幅值控制信号，其中，所述亮度分配器4是依据所述第一算法中，对亮度值与分辨率进行比较的示例产生对应的脉冲信号、幅值控制信号，进而产生对应的驱动电流；或如第二算法中，对亮度值与预设门坎值进行比较之示例产生对应的脉冲信号、幅值控制信号，进而产生对应的驱动电流，此外，对于发光亮度的调控，可经由控制脉冲信号与幅值控制信号其中任一以调整驱动电流大小进而控制发光组件的发光亮度，再者，由于所述亮度分配器4根据振荡器所提供的频率信号的上升、下降边缘其中之一皆可产生所述脉冲信号与所述幅值控制信号，因此，可对驱动电流依据内部电路的频率进行动态调整，须再补充说明的是，所述振荡器可设置于本发明电流驱动装置内部，亦可以外接形式与本发明电流驱动装置电连接。
第二实施例
参阅图8，为本发明电流驱动装置的第二实施例，所述第二实施例是基于所述第一实施例所衍生的另一种实施态样，具体而言，包含多个分别电连接多个发光组件1的电流驱动装置，且由每一电流驱动装置的亮度分配器4各自根据所述亮度值产生对应的驱动电流到各自电连接的发光组件1，进而可同时控制多个不同的发光组件1的发光亮度。
综上所述，本发明电流驱动装置可归纳出以下优点：
一、仅需根据所接收的亮度值即可产生所需的脉冲信号与幅值控制信号，无须得知其对应的振幅与脉波宽度相关信息。
二、不需增加频率信号，只需简单的变换幅值控制信号，即可达到提高亮度分辨率。
三、可借由控制脉冲信号、幅值控制信号其中任一，进而调整驱动电流大小，以控制发光组件的发光亮度。
四、根据频率信号的上升、下降边缘其中之一，皆可动态产生脉冲信号与幅值控制信号，所以确实能达成本发明的目的。
以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (7)

1.一种电流驱动装置，适用于根据亮度值驱动发光组件，所述电流驱动装置包含：
开关，电连接所述发光组件，接收脉冲信号，并根据所述脉冲信号在导通与不导通之间切换，所述开关在所述脉冲信号的每一个脉冲内导通，且在所述脉冲信号的每一个脉冲外不导通；
电流产生器，电连接所述开关，接收幅值控制信号，并根据所述幅值控制信号产生驱动电流，所述驱动电流具有相关于所述幅值控制信号的幅值，且在所述开关导通时流经所述发光组件；及
亮度分配器，电连接所述开关与所述电流产生器，接收所述亮度值，并根据所述亮度值产生所述脉冲信号与所述幅值控制信号以分别供所述开关与所述电流产生器接收，使得所述驱动电流在所述脉冲信号的一个周期期间的平均幅值相关于所述亮度值。
2.根据权利要求1所述的电流驱动装置，其特征在于，
所述脉冲信号的脉冲宽度是预设单位时间的A倍，当
Figure FDA0002992237720000011
时，
Figure FDA0002992237720000012
当Y≠0时，
Figure FDA0002992237720000013
此处，BV是所述亮度值，N是大于1的预设整数。
3.根据权利要求2所述的电流驱动装置，其特征在于，
当Y＝0时，在所述脉冲信号的每一个脉冲内，所述驱动电流的幅值在所述脉冲内是预设单位电流值的N倍。
4.根据权利要求3所述的电流驱动装置，其特征在于，当Y≠0时，每一个脉冲的宽度包含第一时段，及第二时段，在所述脉冲信号的每一个脉冲内，所述驱动电流的幅值在所述脉冲的所述第一时段内是所述预设单位电流值的N倍，所述驱动电流的幅值在所述脉冲的所述第二时段内是所述预设单位电流值的Y倍，所述脉冲的所述第一时段的宽度是所述脉冲的所述第二时段的宽度的A-1倍。
5.根据权利要求1所述的电流驱动装置，其特征在于，所述亮度分配器还根据预设门坎值产生所述脉冲信号及所述幅值控制信号。
6.根据权利要求5所述的电流驱动装置，其特征在于，定义所述亮度值为BV，所述预设门坎值为TH，当所述亮度值不小于所述预设门坎值时，所述脉冲信号的脉冲宽度是预设单位时间的BV倍，所述驱动电流的幅值在所述脉冲信号的每一个脉冲内是预设单位电流值的TH倍。
7.根据权利要求5所述的电流驱动装置，其特征在于，定义所述亮度值为BV，所述预设门坎值为TH，当所述亮度值小于所述门坎值时，所述脉冲信号的脉冲宽度是预设单位时间的TH倍，所述驱动电流的幅值在所述脉冲信号的每一个脉冲内是预设单位电流值的BV倍。
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