CN1384415A - 双调式背光调光控制器 - Google Patents

Abstract

一种双调式背光调光控制器,本发明是在具有脉冲调光控制的背光变换器电路中,将脉冲宽度调变调变器的输出作为误差反馈放大器与频率补偿回路的参考电压,并将此输出同时连接到误差反馈放大器与频率补偿回路的输出端,因此本发明可同时更改灯管峰值电流以及工作周期来调整灯管的输出功率。运用本发明,在相同的工作周期之下调光范围能够更大,而灯管的最低消耗功率能够大幅降低。

Description

双调式背光调光控制器

本发明涉及一种背光调光控制器，特别涉及一种可以同时更改灯管峰值电流以及工作周期的双调式背光调光控制器。

近年来由于科技发展的突飞猛进，且可携式计算机也因使用层面愈多而促使需求量大幅的增加，相对的，在整个可携式计算机中对于尺寸、重量的需求与电池使用时间的提高亦相对严格。然而，液晶显示(以下简称LCD)面板背光变换器(Inverter)因须控制冷阴极管(以下简称CCFL)的调光，所以一般常使用传统式模拟调光(Analog Dimming Control，以下简称ADC)方式调整灯管电流来做亮度的调整，但往往会因背光无法调整太暗会造成亮度不均匀(亦即所谓的阴阳面)，造成背光电源功率无法调降的太低因而导致可携式计算机在携带出户外时无法使用太长久的时间，所以为了延长计算机使用时间，许多背光电源的省电模式正被加紧研发中。

一种最常被采用的改良的方式就是脉冲调光方式(Pulse DimmingControl，以下简称PDC)亦即所谓的Burst Mode Control。此方式基本上是利用脉冲调变方式来调变灯管电流工作周期，如图1所示，并藉以控制LCD面板亮度，当脉冲宽度工作周期在100％时，灯管输出电流最大，而工作周期变小时，灯管电流工作周期变小，LCD面板亮度亦随之变小。所以理论上工作周期愈小，LCD面板亮度就愈低，背光变换器所需输入功率会愈小，但工作周期太小却容易造成脉冲调变宽度不够而造成画面闪动的现象，此乃PDC的缺点，一般工作周期于20％～30％间为安全底限。

参照图2，其所示为公知模拟调光控制器电路结构图。主要分为降压级(Buck Stage)100、误差反馈放大器与频率补偿回路200、以及谐振推挽级共振电路(Resonant Push-Pull Stage)300。谐振推挽级共振电路300是由变压器T1，谐振电容C_R，及两个交互开关切换晶体管Q2与Q3所构成。其共振频率是由变压器初级电感L_P与圈数比N，共振电容C_R，及由变压器次极端反射回来的电容N²C_B。 $f_r\≈\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{Lp}(C_R+N^2\mathrm{CB})}}$

其中C_B：背光变换器的镇流电容(Ballast Cap.)。

在图2中可看出在传统式CCFL则是用模拟调光控制，灯管电流属连续输出的调光方式，一般由可变电阻R_v1加固定电阻R_s作为电流感应经整流二极管D2取得直流平均值送入误差放大器与补偿电路来做灯管电流的调整。故灯管电流为 $I_{\mathrm{AMP}}=\frac{[V_{\mathrm{REF}1}+\frac{V_D}{2}]\mathrm{\π}}{\sqrt{2}(R_{V1}+R_S)}$

上述模拟式灯管亮度调控方式往往会受限于灯管电流的最低限制，以防止亮度不均匀，所以无法将灯管电流调的很小，调光范围因而受限。

因此，如图3所示具有脉冲调光控制的背光变换器电路就被广泛地应用。利用外加的脉冲宽度调变(以下简称PWM)调变器400，而PWM调变器400所产生的脉冲可加在误差放大器的输入或输出端上，因此可使CCFL电流在固定低频率下依工作周期变化作有规律的ON/OFF间隔，可充分有效的降低灯管电流的有效值，而达到改变灯管亮度的目的。所以此时灯管电流是以PWM的模式输出，但是并不改变灯管电流的峰值，故工作周期愈小，灯管电流愈小，整体背光变换器消耗功率则可处于极小的状态达到省电的效果。

根据本实施例，若欲让灯管电流小于1.2mA以下，工作周期将会小于20％甚至更低，使灯管电流ON的时间低于降压级100的软启动(Soft Start)时间，会造成灯管电流的不稳定，整个LCD画面就会很容易形成闪烁情况。如图4工作周期小于20％所示即为不稳定的灯管电流波形，此乃具有脉冲调光控制的背光变换器电路的缺点。所以必须把最小的工作周期设在单20％或30％以上，以避开此现象，故调光范围便受到了限制仅能够到达1∶10，而灯管的最低消耗功率仅能够到达0.6W，而LCD面板亮度在低于10尼特(Nit)时即会产生面板闪烁的情形。

鉴于上述的发明背景中，具有脉冲调光控制的背光变换器电路其调光范围会受到限制仅能够到达1∶10，而灯管的最低消耗功率仅能够到达0.6W等缺点，本发明提出一种双调式背光调光控制器来解决上述的问题。

本发明的主要目的之一为本发明提出一种双调式背光调光控制器，其在具有脉冲调光控制的背光变换器电路中，将脉冲宽度调变调变器的输出作为误差反馈放大器与频率补偿回路的参考电压，并将此输出同时连接在误差反馈放大器与频率补偿回路的输出端，因此本发明可同时更改灯管峰值电流以及工作周期来调整灯管的输出功率。

本发明的再一目的为本发明提出一种双调式背光调光控制器，运用本发明，在相同的工作周期之下调光范围能够更大，而灯管的最低消耗功率能够大幅降低。

根据以上所述的目的本发明提出一种双调式背光调光控制器，包括：降压级，电源，谐振推挽级共振电路，连接至该降压级，用以产生具有共振频率的灯管电流，镇流器电容与冷阴极管串接于谐振推挽级共振电路输出端与误差反馈放大器与频率补偿回路的输入端之间，电阻器与第一二极管并联于谐振推挽级共振电路输出端与一接地电压之间，而脉冲宽度调变调变器的一输出端连接至误差反馈放大器与频率补偿回路的输出端，而第二二极管的n型端连接至脉冲宽度调变调变器的输出端，第二二极管的p型端连接至误差反馈放大器与频率补偿回路的参考电压端。

本发明提供的一种双调式背光调光控制器，包括：一降压级，该降压级连接至一电源；一谐振推挽级共振电路，连接至该降压级，用以产生具有一共振频率的灯管电流；一镇流器电容，其一端连接至该谐振推挽级共振电路的输出端，用以输出该灯管电流；一冷阴极管，其一端连接至该镇流电容的另一端，用以使得该灯管电流流经该冷阴极管；一电阻器，该电阻器连接在该冷阴极管的另一端与一接地电压之间；一第一二极管，该第一二极管与该电阻器相互并联，且该第一二极管的一p型端连接至该接地电压；一误差反馈放大器与频率补偿回路，该误差反馈放大器与频率补偿回路具有一输入端与一参考电压端，该输入端连接至该冷阴极管的另一端，而该误差反馈放大器与频率补偿回路的一输出端则连接至该降压级；一脉冲宽度调变调变器，该脉冲宽度调变调变器利用一三角波以及一比较电压产生一脉冲宽度调变信号，而该脉冲宽度调变调变器的一输出端连接至该误差反馈放大器与频率补偿回路的该输出端用以注入该脉冲宽度调变信号；以及一第二二极管，该第二二极管的一n型端连接至该脉冲宽度调变调变器的该输出端，该二极管的一p型端连接至该误差反馈放大器与频率补偿回路的该参考电压端。

根据以上所述的目的本发明提出一种双调式背光调光控制器，其特征是将具有脉冲调光控制的背光变换器电路内的脉冲宽度调变调变器所输出的脉冲宽度调变信号连接至二极管的n型端，而二极管的p型端则连接至误差反馈放大器与频率补偿回路的参考电压端。

本发明的较佳实施例将在后面的说明文字中结合下列附图做更详细的阐述，其中：

图1为脉冲调光方式所产生灯管电流的工作周期；

图2为公知模拟调光控制电路；

图3为具有脉冲调光控制的背光变换器电路；

图4为灯管电流工作周期小于20％的绘示图；以及

图5为本发明双调式背光调光控制器电路。

如上所述，模拟调光方式是通过改变灯管电流，而具有脉冲调光控制的背光变换器电路是通过改变灯管电流的工作周期来达到调变亮度的目的。

参照图5，其所绘示为本发明双调式背光调光控制器电路。在本发明中利用脉冲宽度调变调变器400的输出端连接至一个二极管D3的n型端而p型端则连接到误差反馈放大器与频率补偿回路200的参考电压V_REF1上，并同时将此输出连接到误差反馈放大器与频率补偿回路200的输出端，由此本发明可组合上述二种调光方式同时改变灯管峰值电流以及工作周期来调整灯管的输出功率。

脉冲宽度调变调变器400的PWM脉冲是由一三角波与一比较电压Vc经过比较器之后所产生，而控制比较电压的高低就可控制PWM脉冲工作周期的大小。

首先，将脉冲宽度调变调变器400的PWM脉冲输入误差反馈放大器与频率补偿回路200的输出端，如图5所示的A点，用以产生ON/OFF的工作周期。

另外，将脉冲宽度调变调变器400的PWM脉冲输出至连接的二极管D3的n型端而二极管D3的p型端则连接到误差反馈放大器与频率补偿回路200的参考电压V_REF1上，如图5所示的B点，此目的是同时利用PWM脉冲来改变参考电压的电压电平，当PWM脉冲的工作周期变动时，误差反馈放大器与频率补偿回路200的参考电压V_REF1也会随着变化，当工作周期越小参考电压V_REF1平均值也会越小，相对的于ON时灯管峰值电流也会因为参考电压变小而减小，如此便能达到同时改变灯管峰值电流以及工作周期。

根据本实施例，在使用8英寸的LCD面板情况下，LCD面板亮度可低至5Nit，而消耗功率可较具有脉冲调光控制的背光变换器电路还要更少0.2～0.3W，并且在相同的责任周期之下可使得面板的亮度更低，而调光范围更可以达到1∶20以上。

因此，本发明的优点为本发明提出一种双调式背光调光控制器，其在具有脉冲调光控制的背光变换器电路中，将脉冲宽度调变调变器的输出作为误差反馈放大器与频率补偿回路的参考电压，并将此输出同时连接于误差反馈放大器与频率补偿回路的输出端，因此本发明可同时更改灯管峰值电流以及工作周期来调整灯管的输出功率。

本发明的再一优点为所提出的一种双调式背光调光控制器，在相同的工作周期之下调光范围能够更大，而灯管的最低消耗功率能够大幅降低。

如本领域的技术人员所了解的，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等同改变或修饰，均应包含在权利要求的范围内。

Claims (2)

1.一种双调式背光调光控制器，包括：

一降压级，该降压级连接至一电源；

一谐振推挽级共振电路，连接至该降压级，用以产生具有一共振频率的灯管电流；

一镇流器电容，其一端连接至该谐振推挽级共振电路的输出端，用以输出该灯管电流；

一冷阴极管，其一端连接至该镇流电容的另一端，用以使得该灯管电流流经该冷阴极管；

一电阻器，该电阻器连接在该冷阴极管的另一端与一接地电压之间；

一第一二极管，该第一二极管与该电阻器相互并联，且该第一二极管的一p型端连接至该接地电压；

一误差反馈放大器与频率补偿回路，该误差反馈放大器与频率补偿回路具有一输入端与一参考电压端，该输入端连接至该冷阴极管的另一端，而该误差反馈放大器与频率补偿回路的一输出端则连接至该降压级；

一脉冲宽度调变调变器，该脉冲宽度调变调变器利用一三角波以及一比较电压产生一脉冲宽度调变信号，而该脉冲宽度调变调变器的一输出端连接至该误差反馈放大器与频率补偿回路的该输出端用以输入该脉冲宽度调变信号；以及

一第二二极管，该第二二极管的一n型端连接至该脉冲宽度调变调变器的该输出端，该二极管的一p型端连接至该误差反馈放大器与频率补偿回路的该参考电压端。

2.一种双调式背光调光控制器，其特征是将具有脉冲调光控制的背光变换器电路内的一脉冲宽度调变调变器所输出的一脉冲宽度调变信号连接至一二极管的一n型端，而该二极管的一p型端则连接至一误差反馈放大器与频率补偿回路的一参考电压端。

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