CN114093287A - 电力线通信信号检测器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电力线通信信号检测器。实施方式涉及适用于检测和解码电力线通信信号的显示装置的信号检测器电路。信号检测器电路包括平均电路、比较器、采样电路、解码器电路和调节器电路。平均电路接收电力线通信信号并且随着时间对电力线通信信号求平均以生成平均信号。比较器将平均信号与电力线通信信号进行比较并且生成比较信号。采样电路根据时钟信号的采样定时对比较信号进行采样并且生成采样信号。解码器电路对采样信号进行解码并且生成解码的输出信号。调节器电路接收电力线通信信号并且生成供应电压，以向比较器、采样电路和解码器电路供电。

Description

电力线通信信号检测器
技术领域
本公开内容总体上涉及电力线通信信号检测器，更具体地涉及适用于显示装置中的驱动电路的电力线通信信号检测器。
背景技术
在电力线通信中，电力线通信驱动器提供电力线通信信号，该电力线通信信号向电力线通信接收器供应电力和数据两者。电力线通信信号的DC电压分量可以驱动电子装置，而数据分量可以被提取以控制装置的操作。电力线通信可以有益地减少操作装置需要的线和引脚的数目。然而，常规的电力线通信系统不适合于以高数据速率驱动大的装置阵列，原因是常规的电力线通信系统易于在供应电压中产生可能干扰操作的瞬态信号。
发明内容
实施方式涉及检测在电力线通信信号中编码的数据并对在电力线通信信号中编码的数据进行解码的信号检测器电路。信号检测器电路包括平均电路、比较器、采样电路和解码器电路。平均电路接收电力线通信信号并且随着时间对电力线通信信号求平均以生成平均信号。比较器将电力线通信信号与平均信号进行比较以生成比较信号。采样电路根据时钟信号的采样定时对比较信号进行采样以生成采样信号。解码器电路对采样信号进行解码以生成解码的输出信号。信号检测器电路还包括调节器电路，该调节器电路接收电力线通信信号并且生成供应电压以向比较器、采样电路和解码器电路供电。
实施方式还涉及使用电力线通信信号检测器进行操作的显示装置。显示装置包括发光二极管(LED)区的阵列，发光二极管区各自包括一个或更多个LED，所述一个或更多个LED响应于相应的驱动电流而生成光。显示装置还包括一组驱动电路，所述一组驱动电路各自通过响应于驱动控制信号而控制相应的驱动电流来驱动LED区中的至少一个。每个驱动电路包括：电力线通信输入引脚，其用于接收电力线通信信号；信号检测器电路，其用于基于电力线通信信号来生成驱动控制信号；以及调节器电路，其用于基于电力线通信信号来生成供应电压。显示装置还包括电力通信线，该电力通信线将电力线通信信号提供至一组驱动电路中的驱动电路中的每一个的电力线通信输入引脚。控制电路生成电力线通信信号并且在电力通信线上提供电力线通信信号，以向一组驱动电路供电并且经由驱动控制信号来控制显示装置。
实施方式还涉及用于显示装置的驱动电路，所述显示装置使用电力线通信信号检测器进行操作。驱动电路包括接收电力线通信信号的电力线通信输入引脚。信号检测器电路基于电力线通信信号来生成驱动控制信号。调节器电路接收电力线通信信号并且基于电力线通信信号来生成供应电压。控制逻辑由供应电压供电并且基于驱动控制信号来生成一个或更多个亮度控制信号，所述一个或更多个亮度控制信号用于控制通过LED区的驱动电流。驱动电路还包括输出引脚，该输出引脚耦接LED区并且根据亮度控制信号来吸收通过发光二极管区的驱动电流。
附图说明
通过结合附图考虑以下详细描述，可以容易地理解本发明的实施方式的教导。
图(FIG.)1A是根据一个实施方式的显示装置的电路图。
图1B是示出了根据一个实施方式的电力线通信信号的示例波形的波形图。
图1C是示出了根据一个实施方式的显示装置的操作模式的波形图。
图2是根据一个实施方式的用于显示装置的控制电路的示例电路图。
图3是根据一个实施方式的用于显示装置的驱动电路的示例电路图。
图4A是可以在显示装置中利用的LED和驱动电路的第一实施方式的截面图。
图4B是可以在显示装置中利用的LED和驱动电路的第二实施方式的截面图。
图4C是可以在显示装置中利用的LED和驱动电路的第三实施方式的截面图。
图5是根据一个实施方式的使用LED和驱动电路的显示装置的俯视图。
图6示出了根据一个实施方式的用于显示装置的LED和驱动电路的几个层的示意图。
图7是根据一个实施方式的信号检测器电路的示例电路图。
图8A是根据一个实施方式的用于信号检测器电路的示例平均电路的电路图。
图8B是示出了利用图8A的平均电路的信号检测器电路的操作的波形图。
图9A是根据一个实施方式的用于信号检测器电路的另一示例平均电路的电路图。
图9B是示出了利用图9A的平均电路的信号检测器电路的操作的波形图。
说明书中描述的特征和优点并非全部包括在内，特别是鉴于附图、说明书和权利要求书，许多附加的特征和优点对于本领域普通技术人员而言将是明显的。此外，应当注意的是，说明书中使用的语言主要是出于可读性和指导性的目的而选择的，并且可能不被选择以描绘或限定创造性方面的事项。
具体实施方式
附图(FIG.)和以下描述仅通过说明的方式涉及本发明的优选实施方式。应当注意，根据下面的讨论，本文中所公开的结构和方法的替选实施方式将被容易地认识为在不脱离本公开内容的原理的情况下可以采用的可行的替选方案。
现在将详细地参考本发明的几个实施方式，其示例在附图中被示出。应当注意，在可行的情况下，可以在附图中使用类似或相似的附图标记，并且类似或相似的附图标记可以指示类似或相似的功能。附图仅出于说明的目的而描绘了本发明的实施方式。本领域技术人员将从以下描述容易地认识到，可以在不脱离本文中描述的本公开内容的原理的情况下采用本文中示出的结构和方法的替选实施方式。
图(FIG.)1A是根据一个实施方式的用于显示图像或视频的显示装置100的电路图。在各种实施方式中，显示装置100可以以任何合适的形式因素被实现，这些合适的形式因素包括用于计算机显示面板、电视、移动装置、广告牌等的显示屏幕。显示装置100可以包括液晶显示(LCD)装置或LED显示装置。在LCD显示装置中，LED提供穿过液晶滤色器的白光背光，所述液晶滤色器控制显示器的各个像素的颜色。在LED显示装置中，LED被直接控制成发射与显示器的每个像素相对应的彩色光。显示装置100可以包括显示区域105、驱动控制线115和控制电路110。在各种实施方式中，显示装置100可以包括附加的、更少的或不同的部件。
显示区域105包括用于基于从控制电路110接收的数据来显示图像的像素阵列。在各种实施方式中，显示区域105可以包括：LED区130；一组分布式驱动电路120；包括VLED线(例如，VLED_1、……、VLED_M)和接地(GND)线的电力供应线；以及各种信令线(例如，连接邻近的驱动电路120的一组地址通信线IntAddr和电力通信线Pwr)。在各种实施方式中，显示区域105可以包括附加的、更少的或不同的部件。VLED线将电力提供给LED区130(例如，通过向LED区130中的LED的阳极供应电力)。GND线为LED区130和驱动电路120提供到地的路径。
如下面将进一步详细描述的，显示区域105可以被物理地构造成使得LED区130堆叠在驱动电路120上方。换句话说，LED区130的阵列被布置在第一x-y平面中，并且驱动电路120的阵列被布置在与第一x-y平面平行的第二x-y平面中。在一个配置中，每个LED区130堆叠在驱动该LED区130的相应的驱动电路120上方(即，在z方向上)。此外，如在图4A至图4C中进一步描述的，显示区域105的部件(例如，LED区130和驱动电路120)可以被集成在同一基板上并且在同一封装中。该结构使实现其中驱动电路120分布在显示区域105中的显示装置100，从而使实现比驱动电路120在显示区域105外部的装置更紧凑的显示装置100。
LED区130可以以二维阵列被布置(例如，以行和列被布置)。LED区130各自包括一个或更多个LED，所述一个或更多个LED各自生成具有取决于其相应的驱动电流125的亮度的光。在LCD显示器中，LED区130可以包括为背光区提供背光的一个或更多个LED，所述一个或更多个LED可以包括一维像素阵列或二维像素阵列。在LED显示器中，LED区130可以包括与显示装置100的单个像素相对应的一个或更多个LED，或者可以包括与像素阵列(例如，一个或更多个列或行)相对应的一维LED阵列或二维LED阵列。例如，在一个实施方式中，LED区130可以包括一组或更多组红色的、绿色的和蓝色的LED，这些LED各自对应于像素的子像素。在另一实施方式中，LED区130可以包括一组或更多组红色的、绿色的和蓝色的LED串，这些LED串与子像素的列或部分列或者子像素的行或部分行相对应。例如，LED区130可以包括一组红色子像素、一组绿色子像素或一组蓝色子像素。
LED可以是有机发光二极管(OLED)、无机发光二极管(ILED)、小型发光二极管(小型LED)(例如，具有100微米至300微米之间的尺寸范围)、微型发光二极管(微型LED)(例如，具有小于100微米的尺寸)、白色发光二极管(WLED)、有源矩阵OLED(AMOLED)、透明OLED(TOLED)或一些其他类型的LED。
驱动电路120通过以下操作来驱动LED区130：响应于驱动控制信号而控制至LED区130的相应驱动电流125。在一个实施方式中，驱动电路120分布在显示区域105中并且与LED区130对应地以二维阵列被布置(例如，以行和列被布置)。在实施方式中，驱动电路120基于驱动控制信号来控制由VLED经由输出引脚126供应的驱动电流125以控制一个LED区130的亮度。例如，LED区130的亮度通常随着驱动电流125的增加而增加。
在实施方式中，驱动电路120可以以共享一组公共的驱动控制线115、VLED线和GND线的组被布置。例如，组内的驱动电路120耦接至公共电力通信线Pwr并且各自由公共地址通信线Addr间接控制(如将在下面进一步详细描述的)。在示例实施方式中，一个组中的驱动电路120经由耦接邻近驱动电路120的一组地址通信线被菊花链式链接在一起(例如，从一个驱动电路120的输出引脚126到下一个驱动电路120的数据输入引脚122)。在图1A的示出的实施方式中，显示装置的每个行对应于共享公共的驱动控制线115、VLED线和GND线的一组驱动电路120。在其他实施方式中，一组驱动电路120可以对应于显示区域105的部分行或者显示区域105的全部列或部分列。在另一实施方式中，一组驱动电路120可以对应于邻近驱动电路120的块，所述邻近驱动电路120的块可以跨越多个行和列。
驱动电路120可以在各种模式下操作，所述各种模式至少包括寻址模式、配置模式和操作模式。在寻址模式期间，控制电路110将唯一地址分配给组内的驱动电路120中的每一个，该唯一地址被用于在配置模式和操作模式下广播另外的命令和数据。在配置模式期间，控制电路110利用一个或更多个操作参数(例如，过流阈值、过压阈值、时钟分频比和/或转换速率控制)来配置驱动电路120。在操作模式期间，控制电路110将控制数据提供给驱动电路120，该控制数据使驱动电路120控制至LED区130的相应驱动电流125，从而控制亮度。在其他实施方式中，显示装置100的操作模式可以包括附加的、更少的或不同的操作模式。例如，操作模式可以包括初始化模式和关闭模式。
驱动电路120可以包括如图1的示出示例中所示的四引脚配置。在四引脚配置中，驱动电路120可以包括数据输入引脚(Di)122、电力线通信输入引脚(PLCi)124、输出引脚(Out)126和接地引脚(Gnd)128。在实施方式中，输出126可以替代地包括一组引脚以控制LED区130的多个通道。例如，输出126可以包括三个引脚以控制LED区130的红色通道、绿色通道和蓝色通道。
数据输入引脚122在寻址模式下被用来经由公共地址通信线(例如，Addr1、Addr2、……、AddrN)中的一个从控制电路110(在每个组中的第一驱动电路120的情况下)接收传入寻址信号或者经由耦接邻近驱动电路120的地址通信线Int Addr中的一个(在每个组中的其余驱动电路120不直接耦接至控制电路110的情况下)接收传入寻址信号。如将在下面进一步详细描述的，传入寻址信号可以是指定每个相应的驱动电路120的地址的数字信号。每个组中的第一驱动电路120存储由传入寻址信号指定的地址并且生成用于经由输出引脚126输出的传出寻址信号。例如，驱动电路120可以使地址递增1或另一固定量并且将递增的地址作为传出寻址信号发送至组中的下一个驱动电路120的数据输入引脚122。在图1C中进一步详细地描述了示出寻址方案的波形。
根据操作模式，输出引脚126具有双重用途。在显示装置100的寻址模式下，输出引脚126如上所述将传出寻址信号提供给一组驱动电路120中的下一个驱动电路120。在显示装置100的操作模式下，输出引脚126被耦接成从相应的LED区130吸收电流以控制驱动电流125的供应。在一个实施方式中，驱动电路120包括多于一个输出引脚126。例如，在LED显示器中，LED区130可以包括与三个子像素(例如，红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素)相对应的三个或更多个LED或LED串，并且驱动电路120可以包括三个输出引脚126，每个颜色通道对应一个输出引脚126。
电力线通信输入引脚124被配置成经由每个组的公共电力通信线(例如，Pwr1、Pwr2、……、PwrM)从控制电路110接收电力线通信信号。电力线通信信号包括供应电压，该供应电压可以被调制成将驱动控制信号或其他控制信息编码为数字数据。例如，电力线通信信号可以对用于操作驱动电路120的操作参数信息或控制数据信息进行编码。具体地，在配置模式期间，电力线通信信号提供一个或更多个操作参数(例如，保护LED免受过载的各种过流阈值或过压阈值、不同的时钟分频比以及驱动电流125的转换速率控制)作为数字数据。在操作模式期间，电力线通信信号为LED区130提供控制数据(例如，亮度控制信息)。亮度控制信息可以包括一个或更多个地址字以及一个或更多个数据字，所述一个或更多个地址字标识一组驱动电路120内的驱动电路120，所述一个或更多个数据字用于通过控制所标识的驱动电路120的驱动电流125来控制LED区130的亮度。图1B和图1C提供了与电力线通信信号相关联的示例波形。在一些实施方式中，电力线通信信号供应3伏和12伏之间的直流电压以用于供应电压。在一个实施方式中，电力线通信信号可以提供超过4.5伏的电源电压，其中数字数据信号具有高达2兆赫(MHz)的最大数据速率，峰-峰(peak-to-peak)电压信号为0.5。
接地引脚128被配置成向驱动电路120提供到接地线的路径，该接地线可以为相应的LED区130所共有。
图1A中示出的控制电路110生成地址通信信号和电力线通信信号，以经由公共驱动控制线115来控制显示区域105(如上文进一步详细描述的)。在一个示例实现中，公共电力通信线的数目(M)和公共地址通信线的数目(N)是相等的(例如，M＝N)。
在另一实施方式中，共享的电力线向驱动电路120和LED区130两者提供电力。数字信号使用无时钟移位寄存器而不是使用电力线通信来将数据串行地移位至驱动电路120中。可以以多种方式实现无时钟移位寄存器。在一个实施方式中，使用双相符号码编码(biphase mark code encoding)来提取时钟并将数据移位至驱动电路120中。也可以将数据一直移位通过串行链中的驱动电路120中的每一个，然后将数据再次移出以被用于错误检测。在本实施方式中，每当亮度控制信号改变时，数据被写入所有驱动电路120。在本实施方式中，驱动电路120不一定是可单独寻址的。
图1B是示出了根据一个实施方式的电力线通信信号的示例波形的波形图。电力线通信信号在高数据电压V_high和低数据电压V_low之间切换，以对产生约为V_avg的平均电压的数字数据(例如，操作参数或亮度控制信息)进行编码。在一个示例实施方式中，高数据电压V_high是5.5伏，低数据电压V_low是4.5伏，平均电压V_avg是5伏。可以使用双相符号码编码来对数字数据进行编码。在该编码方案中，通过在每个周期中存在转变或不存在转变来表示逻辑值。例如，包括转变的周期可以表示逻辑高值，而没有转变的周期可以表示逻辑低值。此外，在该编码中，在每个周期之间，信号也在逻辑电平之间转变。该编码方案有利地确保电力线通信信号保持非常接近逻辑电平之间的中点的平均电压V_avg，以便提供相对稳定的直流供应电压，该直流供应电压可以从电力线通信信号被提取以向驱动电路120供电。该方案的另一优点是：该方案不需要单独的时钟信号并且可以在单个线上被实现。
图1C是示出了根据一个实施方式的显示装置100的操作模式的波形图。显示装置100的三种操作模式(即，寻址模式150、配置模式160和操作模式170)与关闭模式180一起被描绘。图1C示出了在各种操作模式期间在电力线通信输入引脚(PLCi)124处接收的电力线通信信号、在数据输入引脚122(例如，Di_0、Di_1、……、Di_m)处接收的地址通信信号以及由一组驱动电路120中的驱动电路120的输出引脚126(例如，Out_0、Out_1、……、Out_m-1)提供的地址通信信号。
在操作的寻址模式150期间，在寻址模式150的开始处，在电力线通信输入引脚124处接收的电力线通信信号从低转变到高(即，驱动电路120开始接收供应电压)。地址通信信号通过驱动电路120的数据输入引脚122和输出引脚126传播，以将相应的地址分配给驱动电路120。例如，控制电路110在组n的公共地址通信线Addrn上输出逻辑高信号，并且驱动电路120中的在组n中的第一驱动电路120在其数据输入引脚122(即，Di_0)处接收高信号作为传入寻址信号。响应于检测到Di_0上的高信号，驱动电路将其地址设置为初始地址值(例如，0000)。第一驱动电路120存储该地址，使地址值递增(即，使地址值增加一)，并且经由输出引脚126(即，Out_0)和地址通信线Int Addr提供递增的地址(例如，0001)作为传出寻址信号。组n中的下一个(连续的)驱动电路120在其数据输入引脚122(即，Di_1)处接收递增的地址(即，0001)作为传入寻址信号。类似地，驱动电路120存储地址0001，使该地址递增，并且经由输出引脚126(即，Out_1)和地址通信线IntAddr将递增的地址(例如，0010)作为传出寻址信号提供给组n中的下一个驱动电路120。接收和存储地址、使地址递增以及将递增的地址发送至下一个驱动电路120上的进展继续，直到寻址模式完成(即，一组驱动电路120中的所有驱动电路120都被分配了地址)为止。在替选实施方式中，可以使用不同的任意寻址方案，在所述不同的任意寻址方案中，每个驱动电路120可以根据不一定递增的一些其他函数来生成下一个地址。例如，驱动电路120可以使地址递减，生成随机地址，或者应用一些其他任意函数来生成新的地址。
在配置模式160期间，在电力线通信输入引脚124处接收的电力线通信信号提供各种操作参数(Op Params)作为在电力线通信输入引脚124上的数字数据。
在操作模式170期间，电力线通信信号提供控制数据(Con Data)作为调制到供电电压上的数字数据。可以利用每个图像帧或视频帧来更新Con Data。操作模式170继续直到电力线通信信号从高转变到低(即，驱动电路120不再接收供应电压)为止，此时驱动电路120关闭。
图2是根据一个实施方式的控制电路110的示例电路图。控制电路110生成地址通信信号Addr和电力线通信信号Pwr以控制显示装置(例如，显示装置100)，并且经由驱动控制线115将信号提供至驱动电路120。控制电路110可以包括定时控制器210和桥接器220。在各种实施方式中，控制电路110可以包括附加的、更少的或不同的部件。例如，在一些实施方式中，可以使用现场可编程门阵列(FPGA)和/或PHY块来实现控制电路110。控制电路110由输入电压(VCC)供电并且连接至地(GND)。控制电路110可以使用有源矩阵(AM)或无源矩阵(PM)驱动方法来控制显示装置。
定时控制器210生成指示用于驱动显示装置100的像素的值和用于驱动像素的定时的图像控制信号215。例如，定时控制器210控制图像帧或视频帧的定时，并且控制驱动图像帧或视频帧内的LED区130中的每一个的定时。此外，定时控制器210在给定的图像帧或视频帧期间控制用于驱动LED区130中的每一个的亮度。图像控制信号215由定时控制器210提供给桥接器220。
桥接器220将图像控制信号215转换为地址通信信号Addr和电力线通信信号Pwr的驱动控制信号。例如，桥接器220可以根据上述的控制方案在寻址模式期间生成用于一组驱动电路120中的第一驱动电路120的地址通信信号Addr。
图3是根据一个实施方式的驱动电路120的示例电路图。驱动电路120可以包括电压预调节电路310、Rx_PHY 320、低压降调节器LDO_D 330、振荡器OSC 340、控制逻辑350、地址驱动器360、脉冲宽度调制(PWM)调光电路370、晶体管375和亮度控制电路380。在各种实施方式中，驱动电路120可以包括附加的、更少的或不同的部件。
电力线通信输入引脚124接收电力线通信信号。电力线通信信号包括直流分量(即，供应电压)和经调制的分量(即，数字数据)。电压预调节电路310对电力线通信信号执行预先的电压调节并且将经预调节的供应电压提供给LDO_D 330。预先的电压调节可以从电力线通信信号中基本上移除所有数字数据。在示例实施方式中，电压预调节电路310包括一阶RC滤波器，之后是源极跟随器。在一些实施方式中，驱动电路120可以省略电压预调节电路310，并且在电力线通信输入引脚124处接收的电力线通信信号被直接提供给LDO_D330。LDO_D 330将经预调节的供应电压转换为直流电压(其可能低于供应电压)，该直流电压用于为振荡器OSC 340、控制逻辑350和其他部件(未示出)供电。在LDO_D 330直接接收电力线通信信号的实施方式中，LDO_D 330将电力线通信信号转换为直流电压。在示例实施方式中，直流电压可以是1.8伏。振荡器OSC 340提供时钟信号。在示例实施方式中，时钟信号的最大频率约为10.7MHz。直接从电力线通信输入引脚124将电力线通信信号提供给Rx_PHY320。Rx_PHY 320是对电力线通信信号进行解调并将数字数据(例如，驱动控制信号)提供给控制逻辑块350的物理层。在示例实施方式中，Rx_PHY 320提供具有2MHz的最大带宽且具有36个驱动电路级的级联的连接。
控制逻辑350接收来自Rx_PHY 320的驱动控制信号、来自LDO_D 330的直流电压和来自振荡器OSC 340的时钟信号。根据显示装置的操作模式，控制逻辑350还可以从在数据输入引脚122处接收的传入寻址信号接收数字数据。根据操作模式，控制逻辑350可以输出使能信号352、递增数据信号Inc_data 354、PWM时钟选择信号PWMCLK_sel 356和最大电流信号Max.Current 358。在寻址模式期间，控制逻辑350激活使能信号352以启用地址驱动器360。控制逻辑350经由数据输入引脚122接收传入地址信号，存储地址，并且将表示传出地址的递增数据信号Inc_data 354提供给地址驱动器360。当在寻址模式期间激活使能信号352时，地址驱动器360将递增的数据信号Inc_data 354缓冲至输出引脚126。控制逻辑350可以控制PWM调光电路370以在寻址模式期间关断晶体管375以有效地阻止来自LED的电流路径。
在操作模式和配置模式期间，控制逻辑停用使能信号352，并且地址驱动器360的输出是三态的以将地址驱动器360从输出引脚126有效地去耦。在操作模式期间，PWM时钟选择信号PWMCLK_sel 356指定用于由PWM调光电路370控制PWM调光的占空比。基于所选择的占空比，PWM调光电路370控制晶体管375的导通状态和截止状态的定时。在晶体管375的导通状态期间，建立从输出引脚126(耦接至LED区130)通过晶体管375到接地引脚128的电流路径，并且亮度控制电路380吸收通过LED区130的LED的驱动电流。在晶体管375的截止状态期间，电流路径被中断以阻止电流流过LED区130。亮度控制电路380从控制逻辑350接收最大电流信号Max.Current358，并且当晶体管375处于导通状态时控制流过LED(从输出引脚126到接地引脚128)的电流水平。在操作模式期间，控制逻辑350控制PWM调光电路370的占空比和亮度控制电路380的最大电流Max.Current 358以将LED区130设置为期望的亮度。
图4A是包括集成的LED和驱动电路405的显示装置400的第一实施方式的截面图。
在图4A中示出的示例中，显示装置400包括印刷电路板(PCB)410、PCB互连层420以及集成的LED和驱动电路405，该集成的LED和驱动电路405包括基板430、驱动电路层440、互连层450、导电重分布层460和LED层470。可以包括接合线455，以用于PCB互连层420与集成的LED和驱动电路405之间的连接。PCB 410包括用于安装集成的LED和驱动电路405、控制电路110和各种其他支持电子器件的支承板。PCB 410可以包括提供电子器件之间的电连接的内部电迹线和/或通孔。PCB互连层420可以形成在PCB 410的表面上。PCB互连层420包括用于安装各种电子器件的焊盘和用于在各种电子器件之间连接的迹线。
集成的LED和驱动电路405包括可安装在PCB互连层420的表面上的基板430。基板430可以是例如硅(Si)基板。在其他实施方式中，基板430可以包括各种材料，例如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、蓝宝石、碳化硅(SiC)等。
可以使用硅晶体管工艺(例如，BCD处理)在基板430的表面上制造驱动电路层440。驱动电路层440可以包括一个或更多个驱动电路120(例如，单个驱动电路120或者以阵列布置的一组驱动电路120)。互连层450可以形成在驱动电路层440的表面上。互连层450可以包括一种或更多种金属或金属合金材料，例如Al、Ag、Au、Pt、Ti、Cu或其的任意组合。互连层450可以包括将驱动电路层440中的驱动电路120电连接至导线接合件455的电迹线，该导线接合件455又连接至PCB 410上的控制电路110。在实施方式中，每个导线接合件455提供电连接。例如，集成的LED和驱动电路405可以包括五个导线接合件，这五个导线接合件包括：第一导线，其用于将来自PCB 410上的控制电路110的驱动控制信号提供给驱动电路层440上的一个或更多个驱动电路120；第二导线，其用于将传入地址信号提供给驱动电路层440；第三导线，其用于提供来自驱动电路层440的传出地址信号；第四导线，其用于将供应电压(例如，VLED)提供给LED层470上的LED区130中的LED；以及第五导线，其用于提供到电路地(GND)的路径。另外，互连层450可以提供用于在驱动电路层440与导电重分布层460之间供应驱动电流的电连接。
在实施方式中，互连层450不一定与驱动电路层440不同，并且这些层440、450可以在单个工艺中形成，在该单个工艺中，互连层450表示驱动电路层440的顶表面。
导电重分布层460可以形成在互连层450的表面上。导电重分布层460可以包括由诸如Cu、Ag、Au、Al等的导电材料制成的金属栅格。LED层470包括处于导电重分布层460的表面上的LED。如上所述，LED层470可以包括布置到LED区130中的LED的阵列。导电重分布层460提供LED层470中的LED与驱动电路层440中的一个或更多个驱动电路之间的电连接以用于供应驱动电流，并且提供将LED固定在基板430上方的机械连接，使得LED层470和导电重分布层460竖直地堆叠在驱动电路层440上方。
因此，在示出的电路405中，一个或更多个驱动电路120以及包括LED的LED区130被集成在包括基板430的单个封装中，其中LED层470中的LED堆叠在驱动电路层440中的驱动电路120上方。通过以这种方式将LED层470堆叠在驱动电路层440上方，驱动电路120可以分布在显示装置100的显示区域105中。
图4B是根据一个实施方式的包括集成的LED和驱动电路485的显示装置480的第二实施方式的截面图。装置480基本上类似于图4A中描述的装置400，但是利用通孔432和相应的连接的焊球434而不是导线455来进行驱动电路层440与PCB 410之间的电连接。在此，通孔432是完全穿过基板层430的电镀竖直电连接。在一个实施方式中，基板层430是Si基板，并且直通芯片通孔(through-chip via)432是直通硅通孔(TSV)。在制造期间，直通芯片通孔432被蚀刻至基板层430中并且穿过基板层430，并且直通芯片通孔432可以填充有金属，例如钨(W)、铜(C)或其他导电材料。焊球434包括如下导电材料，所述导电材料向通孔432的电镀层和PCB互连层420上的电迹线提供电连接和机械连接。在一个实施方式中，每个通孔432提供用于将来自PCB 410上的控制电路110的诸如驱动控制信号的信号提供给驱动电路层440上的一组驱动电路120的电连接。通孔432还可以提供用于传入寻址信号和传出寻址信号的连接、到LED层470上的LED区130中的LED的供应电压(例如，VLED)的连接以及到电路地(GND)的路径的连接。例如，可以利用五个或更多个通孔432来提供这些连接。
图4C是包括集成的LED和驱动电路495的显示装置490的第三实施方式的截面图。装置490与图4B中描述的装置480基本上类似，但是装置490包括在基板430的与导电重分布层460和LED层470相对的一侧上的驱动电路层440和互连层450。在该实施方式中，互连层450和驱动电路层440经由下导电重分布层465和焊球434电连接至PCB 410。下导电重分布层465和焊球434在驱动电路层440与PCB互连层420之间提供机械连接和电连接(例如，用于驱动控制信号)。驱动电路层440和互连层450经由穿过基板430的一个或更多个电镀通孔432电连接至导电重分布层460和LED层470的LED。可以利用图4C中看到的一个或更多个通孔432来提供从驱动电路层440中的驱动电路到LED层470中的LED的驱动电流以及如上所述的其他信号。
在替选实施方式中，集成的LED和驱动电路405、485、495可以被安装至不同的基底，例如代替PCB 410的玻璃基底。
图5是根据一个实施方式的使用集成的LED和驱动电路500的显示装置的俯视图。电路500可以对应于图4A至图4C中描绘的集成的LED和驱动电路405、485、495中的任意集成的LED和驱动电路的顶视图。在图5中，多个LED 510以行和列(例如，C1、C2、C3、……、Cn-1、Cn)被布置。对于无源矩阵架构，LED 510的每个行通过导电重分布层520连接至输出多个VLED信号(即，VLED_1、……、VLED_M)的解复用器(demultiplexer)。VLED信号经由导电重分布层520将电力(即，供应电压)提供至LED 510的相应行。
图6示出了根据一个实施方式的具有集成的LED和驱动电路的显示装置600的几个层的示意图。该示意图包括如在图4A至图4C中描述的PCB 410、驱动电路层440、导电重分布层460和LED层470。图6的示意图示出了用于图4A至图4C的电路405、485、495的电路连接，但是没有反映物理布局。如上所述，在物理布局中，LED层470位于导电重分布层460的顶部上(即，竖直地堆叠在导电重分布层460上方)。导电重分布层460位于驱动电路层440的顶部上，并且驱动电路层440位于PCB410的顶部上。
PCB 410包括：到向LED供应电力(例如，VLED)的电源的连接、用于生成控制信号的控制电路、通用I/O连接和接地(GND)连接。驱动电路层440包括多个驱动电路(例如，DC1、DC2、……、DCn)和解复用器DeMux。导电重分布层460在驱动电路层440中的驱动电路和解复用器DeMux与LED层470中的多个LED之间提供电连接。LED层470包括以行和列布置的多个LED。在该示例实现中，LED的每个列经由导电重分布层460电连接至驱动电路层440中的一个驱动电路。在每个驱动电路与其相应的LED列之间建立的电连接控制从驱动电路到该列的驱动电流的供应。在该实施方式中，LED层中所示的每个二极管对应于LED区。LED的每个行经由导电重分布层460电连接至驱动电路层440中的解复用器DeMux的一个输出端(例如，VLED_1、VLED_2、……、VLED_M)。驱动电路层440中的解复用器DeMux连接至来自PCB 410的控制信号和电力供应(VLED)。控制信号指示解复用器DeMux要启用哪个行或哪些行的LED并且使用VLED线向哪个行或哪些行的LED供应电力。因此，当在LED层470中的特定LED相关联的行上供应电力(VLED)并且向LED层470中的特定LED相关联的列供应驱动电流时，LED层470中的该特定LED被激活。
图7是根据一个实施方式的信号检测器电路700的示例电路图。信号检测器电路700经由电力通信线Pwr接收电力线通信信号705。在示出的实施方式中，信号检测器电路700被包括在驱动电路120内并且经由电力线通信输入引脚PLCi 124接收电力线通信信号705。如前所述，电力线通信信号705可以包含：包括数据(数字或模拟)的经调制的分量和包括供应电压的直流分量。供应电压为控制逻辑350和驱动电路120内的其他各种部件(图7中未示出)供电。在一些实施方式中，电力线通信信号705供应在3伏和12伏之间的直流电压。
如上所述，控制电路110利用数字数据对电力线通信信号705的供应电压进行编码。控制电路110包括接收要被编码的数字数据作为输入信号IN的驱动器，并且在来自高电压供应的高电压V_high或来自低电压供应的低电压V_low之间切换输出。控制电路110可以使用各种编码方案(例如，双相符号码编码)来对数字数据进行编码。在示例实施方式中，不管输入信号IN的特性如何，编码方案都对输入信号IN进行编码，使得控制电路110在高电压V_high与低电压V_low之间频繁地切换，并且在大致相等的时间量内输出高电压V_high和低电压V_low。因此，由控制电路110在电力线通信信号705上输出的平均电压接近高电压V_high与低电压V_low之间的中点电压。例如，高电压V_high是5伏，低电压是4伏，平均电压是4.5伏。
信号检测器电路700检测数字数据并对数字数据进行解码，所述数字数据被调制在由电力线通信信号705提供的供应电压上。信号检测器电路700可以包括均在图3中更详细地描述的驱动电路120的电压预调节电路310、Rx_PHY 320和低压降调节器LDO_D 330。在各种实施方式中，信号检测器电路700可以包括附加的、更少的或不同的部件。电压预调节电路310对电力线通信信号705执行预先的电压调节(例如，基本上移除所有数字数据)，并且将预调节的供应电压755提供给LDO_D 330。LDO_D330接收预调节的供应电压755并且生成供应电压以向比较器720、采样电路730和解码器电路740(以及驱动电路120的其他部件(图7中未示出))供电。
Rx_PHY 320直接接收由电力通信线Pwr提供的电力线通信信号705。Rx_PHY 320包括平均电路710、比较器720、采样电路730和解码器电路740。平均电路710接收电力线通信信号705并且随着时间对电力线通信信号705求平均以生成平均信号715。下面在图8A和图9A中更详细地描述了平均电路710的实施方式。比较器720接收电力线通信信号705和平均信号715以生成比较信号725。比较信号725包括具有逻辑电平的数字信号，所述逻辑电平指示电力线通信信号705是高于还是低于平均信号715。采样电路730根据时钟信号Clk的采样定时对比较信号725进行采样以生成采样信号735。在一个实施方式中，时钟信号Clk可以由内部振荡器(例如，驱动电路120的振荡器OSC 340)提供。采样电路730的采样频率可以比电力线通信信号705的数据速率高得多，以便对信号准确地进行采样。解码器电路740对采样信号735进行解码以生成解码的输出信号745。解码器电路740利用与由控制电路110利用的编码方案互补的解码方案。例如，解码器电路740可以使用双相符号码解码对采样信号735进行解码。解码的输出信号745可以作为驱动控制信号被提供给驱动电路120的控制逻辑350。信号检测器电路700有益地不受电力线通信信号705中的共模变化影响，该共模变化可能由在控制电路处提供高电压和低电压的供应电压的变化引起。
在图8A中示出的一个实施方式中，用于信号检测器电路700的平均电路710包括电阻器-电容器(RC)滤波器。图8B示出了与使用平均电路710的信号检测器电路700的操作相关联的示例波形。图8B中描绘的波形图包括输入信号IN、电力线通信信号705的调制分量、平均信号715、比较信号725、时钟信号Clk和采样信号735。在示出的波形图中，示例输入信号IN在0和1(或者逻辑低与逻辑高)之间振荡。电力线通信信号705在高电压V_high与低电压V_low之间切换以对输入信号IN进行编码。平均信号715可能需要几个时钟周期以稳定在电力线通信信号705的平均电压值上。在一些实施方式中，平均电压值可以是高电压V_high与低电压V_low之间的中点值。在其他实施方式中，平均电压值可以是在高电压V_high和低电压V_low之间的任何电压值。比较信号725表示通信信号705与平均信号715之间的比较。在时钟信号Clk的上升沿，采样电路730对比较信号725进行采样并且生成采样信号735(例如，1、1、0、0、1、1、0、0、1、……)。然后，采样信号735可以被解码器电路740解码以生成输出信号745。
在图9A中示出的另一实施方式中，用于信号检测器电路700的平均电路710被实现为采样和保持平均电路。在此，平均电路710包括最大电压采样电路950、最小电压采样电路960、两个电容器955、965和分压器970。最大电压采样电路950对电力线通信信号705进行采样以检测电力线通信信号705的最大电压并对电力线通信信号705的最大电压进行采样。最大电压被输出为电容器955两端的电压。最小电压采样电路960对电力线通信信号705进行采样以检测电力线通信信号705的最小电压并对电力线通信信号705的最小电压进行采样。最小电压被输出为电容器965两端的电压。分压器970将平均信号715生成为来自电容器955的最大电压与来自电容器965的最小电压之间的中间电压以生成平均信号715。
在使用图9A中示出的平均电路710的信号检测器电路700的操作期间，平均信号715几乎立即并且通常比图8A的RC滤波器电路快得多地稳定在电力线通信信号705的平均电压值(例如，在高电压V_high和低电压V_low之间的中点值)处。这使得图9A的平均电路710能够非常快速地响应于供应电压变化。
图9B是示出了利用图9A的平均电路710的信号检测器电路700的操作的波形图。除了平均信号715几乎立即稳定在平均值处以外，图9B中描绘的波形与图8B中描绘的波形基本上类似。
在另一实施方式(未示出)中，可以从信号检测器电路700省略采样电路730和解码器电路740。在该实施方式中，可以使用其他技术来恢复输出信号745或者可以将输出信号745直接提供给接收器。
在另一实施方式中，采样电路730仅检测电力线通信信号705的最大电压，而不直接检测最小电压。相反，由比较器720施加适当极性的电压偏移，使得当电力线通信信号705是低于检测到的最大电压的预定义电压时，比较器720改变其输出状态。比较器偏移被选择为大约是电力线通信信号705的预期峰-峰信号幅度的一半。对于其中电力线通信信号705的低电压为4伏并且电力线通信信号705的高电压为5伏的先前示例，比较器偏移幅度可以被设置为500毫伏。
在另一实施方式中，采样电路730仅检测电力线通信信号705的最小电压而不一定检测最大电压。在此，由比较器720施加适当极性的电压偏移，使得当电力线通信信号705是高于检测到的最小电压的某个电压时，比较器720改变其输出级。此外，比较器偏移被选择为大约为电力线通信信号705的预期峰-峰信号幅度的一半。对于其中电力线通信信号705的低电压为4伏并且电力线通信信号705的高电压为5伏的先前示例，比较器偏移幅度可以被设置为500毫伏。
在替选实施方式中，信号检测器电路700可以被用在不一定具有图1至图6中描述的架构的显示装置中。例如，信号检测器电路700可以被用在如下显示装置中，所述显示装置不一定包括集成的LED和驱动电路，所述显示装置可以具有不同的引脚配置或者可以根据与所描述的那些寻址和通信协议不同的寻址和通信协议进行操作。此外，信号检测器电路700可以被用在不一定是显示驱动装置的通信装置中。例如，信号检测器电路700可以被用在各种传感器装置(例如，温度传感器)或者受益于电力线通信的其他装置中。
在阅读本公开内容之后，本领域技术人员将通过在本文中公开的原理而理解另外的替选实施方式。因此，虽然已经示出和描述了特定的实施方式和应用，但是应当理解的是，所公开的实施方式不限于本文中所公开的精确构造和部件。在不脱离本文中所描述的精神和范围的情况下，可以对本文中所公开的方法和设备的布置、操作和细节进行对本领域技术人员而言将明显的各种修改、改变和变型。

Claims (21)

1.一种信号检测器电路，包括：
平均电路，其接收电力线通信信号并且随着时间对所述电力线通信信号求平均以生成平均信号；
比较器，其将所述电力线通信信号与所述平均信号进行比较以生成比较信号；
采样电路，其根据时钟信号的采样定时对所述比较信号进行采样以生成采样信号；
解码器电路，其对所述采样信号进行解码以生成解码的输出信号；以及
调节器电路，其接收所述电力线通信信号并且生成供应电压，以向所述比较器、所述采样电路和所述解码器电路供电。
2.根据权利要求1所述的信号检测器电路，其中，所述平均电路包括电阻器-电容器(RC)滤波电路。
3.根据权利要求1所述的信号检测器电路，其中，所述平均电路包括：
最大电压采样电路，其对所述电力线通信信号的最大电压进行采样并保持所述电力线通信信号的最大电压；
最小电压采样电路，其对所述电力线通信信号的最小电压进行采样并保持所述电力线通信信号的最小电压；以及
分压器，其将所述平均信号生成为所述最大电压与所述最小电压之间的中间电压。
4.根据权利要求1所述的信号检测器电路，其中，所述电力线通信信号供应利用数字数据调制的在3伏和12伏之间的直流电压。
5.根据权利要求1所述的信号检测器电路，其中，不管数字数据的逻辑值如何，所述电力线通信信号根据编码方案通过在低电压与高电压之间进行切换来对所述数字数据进行编码，在所述编码方案中，所述电力线通信信号的平均电压接近所述低电压与所述高电压之间的中点。
6.根据权利要求5所述的信号检测器电路，其中，所述解码器电路使用双相符号码解码对所述采样信号进行解码。
7.一种显示装置，包括：
发光二极管区的阵列，所述发光二极管区各自包括一个或更多个发光二极管，所述一个或更多个发光二极管响应于相应的驱动电流而生成光；
一组驱动电路，所述一组驱动电路各自通过响应于驱动控制信号而控制所述相应的驱动电流来驱动所述发光二极管区中的至少一个，每个驱动电路包括：
电力线通信输入引脚，其用于接收电力线通信信号；
信号检测器电路，其用于基于所述电力线通信信号生成驱动控制信号，所述信号检测器电路基于所述电力线通信信号和时间平均的电力线通信信号的比较来生成所述驱动控制信号；以及
调节器电路，其用于基于所述电力线通信信号生成供应电压；
电力通信线，其将所述电力线通信信号提供至所述一组驱动电路中的驱动电路中的每一个的电力线通信输入引脚；以及
控制电路，其用于生成所述电力线通信信号并且在所述电力通信线上提供所述电力线通信信号，以向所述一组驱动电路供电并且经由所述驱动控制信号来控制所述显示装置。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述信号检测器电路包括：
平均电路，其接收所述电力线通信信号并且随着时间对所述电力线通信信号求平均以生成所述时间平均的电力线通信信号；
比较器，其将所述电力线通信信号与所述时间平均的电力线通信信号进行比较以生成比较信号；
采样电路，其根据时钟信号的采样定时对所述比较信号进行采样以生成采样信号；
解码器电路，其对所述采样信号进行解码以生成解码的输出信号；以及
其中，所述调节器电路使用所述供应电压向所述比较器、所述采样电路和所述解码器电路供电。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其中，所述平均电路包括电阻器-电容器(RC)滤波电路。
10.根据权利要求8所述的显示装置，其中，所述平均电路包括：
最大电压采样电路，其对所述电力线通信信号的最大电压进行采样并保持所述电力线通信信号的最大电压；
最小电压采样电路，其对所述电力线通信信号的最小电压进行采样并保持所述电力线通信信号的最小电压；以及
分压器，其将所述平均信号生成为所述最大电压与所述最小电压之间的中间电压。
11.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述电力线通信信号供应利用数字数据调制的在3伏和12伏之间的直流电压。
12.根据权利要求7所述的显示装置，其中，不管数字数据的逻辑值如何，所述控制电路根据编码方案通过在低电压与高电压之间进行切换利用所述驱动控制信号来对所述电力线通信信号进行编码，在所述编码方案中，所述电力线通信信号的平均电压接近所述低电压与所述高电压之间的中点。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其中，所述解码器电路使用双相符号码解码对所述采样信号进行解码。
14.一种用于显示装置的驱动电路，包括：
电力线通信输入引脚，其接收电力线通信信号；
信号检测器电路，其基于所述电力线通信信号来生成驱动控制信号，所述信号检测器电路基于所述电力线通信信号和时间平均的电力线通信信号的比较来生成所述驱动控制信号；
调节器电路，其接收所述电力线通信信号并且基于所述电力线通信信号来生成供应电压；
控制逻辑，其由所述供应电压供电以接收所述驱动控制信号并且基于所述驱动控制信号来生成一个或更多个亮度控制信号，所述一个或更多个亮度控制信号用于控制通过发光二极管区的驱动电流；以及
输出引脚，其耦接至所述发光二极管区并且根据所述亮度控制信号来吸收通过所述发光二极管区的驱动电流。
15.根据权利要求14所述的驱动电路，其中，所述信号检测器电路包括：
平均电路，其接收所述电力线通信信号并且随着时间对所述电力线通信信号求平均以生成所述时间平均的电力线通信信号；
比较器，其将所述电力线通信信号与所述时间平均的电力线通信信号进行比较以生成比较信号；
采样电路，其根据时钟信号的采样定时对所述比较信号进行采样以生成采样信号；
解码器电路，其对所述采样信号进行解码以生成解码的输出信号；以及
其中，所述调节器电路使用所述供应电压向所述比较器、所述采样电路和所述解码器电路供电。
16.根据权利要求15所述的驱动电路，其中，所述平均电路包括电阻器-电容器(RC)滤波电路。
17.根据权利要求15所述的驱动电路，其中，所述平均电路包括：
最大电压采样电路，其对所述电力线通信信号的最大电压进行采样并保持所述电力线通信信号的最大电压；
最小电压采样电路，其对所述电力线通信信号的最小电压进行采样并保持所述电力线通信信号的最小电压；以及
分压器，其将所述平均信号生成为所述最大电压与所述最小电压之间的中间电压。
18.根据权利要求14所述的驱动电路，其中，所述电力线通信信号供应利用数字数据调制的在3伏和12伏之间的直流电压。
19.根据权利要求14所述的驱动电路，其中，不管数字数据的逻辑值如何，所述电力线通信信号根据编码方案通过在低电压与高电压之间进行切换来对所述数字数据进行编码，在所述编码方案中，所述电力线通信信号的平均电压接近所述低电压与所述高电压之间的中点。
20.根据权利要求19所述的驱动电路，其中，所述解码器电路使用双相符号码解码对所述采样信号进行解码。
21.一种电力线通信检测器电路，包括：
电力线通信输入引脚，其接收电力线通信信号；
调节器电路，其接收所述电力线通信信号并且生成用于向电子装置供电的供应电压；
最大电压采样电路，其对所述电力线通信信号的最大电压进行采样并保持所述电力线通信信号的最大电压；
最小电压采样电路，其对所述电力线通信信号的最小电压进行采样并保持所述电力线通信信号的最小电压；
分压器，其将平均信号生成为所述最大电压与所述最小电压之间的中间电压；以及
比较器，其将所述平均信号与所述电力线通信信号进行比较，以基于所述电力线通信信号和所述平均信号的比较来生成用于控制所述电子装置的控制信号。
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