CN211906915U - 一种背光亮度调节系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及背光亮度调节领域，提供了一种背光亮度调节系统。所述系统包括：亮度检测模块、主芯片和背光电路，所述背光电路包括背光芯片、数字电阻器和光源，所述数字电阻器和所述光源串联在驱动电压和地之间，所述数字电阻器的控制端连接所述主芯片；所述亮度检测模块用于检测环境亮度；所述主芯片用于根据所述环境亮度向背光芯片输出第一调节指令和第二调节指令；所述第一调节指令用于控制所述背光芯片调整所述驱动电压，以对所述光源的发光进行第一亮度调整；所述第二调节指令用于调节所述数字电阻器的阻值，以对所述光源的发光进行第二亮度调整。采用本系统能够提高背光亮度调节范围。

Description

一种背光亮度调节系统
技术领域
本实用新型涉及背光调节技术领域，尤其涉及一种背光亮度调节系统。
背景技术
使用薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，TFT-LCD)的手机便携设备通常都需要使用升压背光电路，通过升压，将电池电压提高到可以驱动LCD背光灯工作。
而现有技术中一般是通过手机主芯片(CPU)调节输出的脉冲宽度调制(PulseWidth Modulation，PWM)波来控制过背光电路中背光芯片的引脚，以引起流经背光电路中光源的电流的变化。
但是这种调节方式将背光亮度调节控制在了一定的范围内，在遇到特殊环境需求时就显得力不从心。示例性的，在黑暗的环境中，背光亮度调到最小，还是会有刺眼的现象；在阳光下面，背光亮度调节到最大还是亮度不够，难以看清屏幕。
实用新型内容
本实用新型提供一种背光亮度调节系统，以实现提高背光亮度调节范围。
本申请实施例提供了一种背光亮度调节系统，包括：
亮度检测模块、主芯片和背光电路，所述背光电路包括背光芯片、数字电阻器和光源，所述数字电阻器和所述光源串联在驱动电压和地之间，所述数字电阻器的控制端连接所述主芯片；
所述亮度检测模块用于检测环境亮度；
所述主芯片用于根据所述环境亮度向背光芯片输出第一调节指令和第二调节指令；
所述第一调节指令用于控制所述背光芯片调整所述驱动电压，以对所述光源的发光进行第一亮度调整；所述第二调节指令用于调节所述数字电阻器的阻值，以对所述光源的发光进行第二亮度调整。
在一个实施例中，进一步包括：亮度判断模块和开关模块；
所述亮度判断模块用于判断所述环境亮度是否满足预设条件以获得判断结果；
所述开关模块电性连接在所述主芯片和所述数字电阻器的控制端之间，所述开关模块用于根据所述判断结果进行连通或关断。
在一个实施例中，所述数字电阻器包括控制器、非易失性存储器、数字电位器和电阻模组，所述控制器分别电性连接非易失性存储器、数字电位器和电阻模组，所述数字电位器与所述电阻模组电性连接。
在一个实施例中，所述背光电路还包括：第一电容、第二电容、第三电容、电感、稳压二极管和背光电源,所述背光芯片包括第一管脚、第二管脚、第三管脚、第四管脚、第五管脚和第六管脚；
所述第一电容的一端连接所述背光芯片的第一管脚，另一端接地；
所述第二电容的一端连接所述背光芯片的第二管脚，另一端接地；
所述第三电容的一端连接所述稳压二极管的负极，另一端接地；
所述电感两端分别连接所述背光芯片的第一管脚和所述背光芯片的第三管脚；
所述稳压二极管的正极连接所述背光芯片的第三管脚，所述稳压二极管的负极连接所述光源连接所述驱动电压的一端；
所述背光电源连接所述背光芯片的第一管脚；
所述背光芯片的第四管脚连接所述主芯片；所述背光芯片的第五管脚连接所述数字电阻器和所述光源之间的节点；所述背光芯片的第六管脚接地。
在一个实施例中，所述电阻模组包括：多个串联的阻值相同的电阻、基准电压和与所述电阻对应数量的模拟开关；
多个所述电阻串联连接所述基准电压；
所述模拟开关与所述电阻一一对应连接，用于根据所述控制器的控制信号进行接通，以将至少1个所述电阻连接至所述数字电位器的正极。
在一个实施例中，所述背光电路还包括电流稳压电路，用于对流经所述光源的电流进行稳压。
在一个实施例中，所述背光电路还包括过热保护电路，用于限制所述背光电路的总功率耗散。
在一个实施例中，所述模拟开关为MOS管。
本申请实施例所提供的一种背光亮度调节系统通过在通过改变PWM波调整背光亮度的基础上，将背光电路中与光源串联的固定值电阻替换成数字电阻器，根据环境亮度对数字电阻器的阻值调整以调节背光亮度，在特殊环境下(终端处于阳光下或者终端处于黑暗中)对终端屏幕的亮度调节能超出原本的调节范围，解决了现有背光亮度调节技术在特殊亮度环境下用户体验差的问题，达到了提高背光亮度调节范围的效果。
附图说明
图1是本实用新型一实施例中的背光亮度调节系统的结构示意图。
图2是本实用新型一实施例中的背光调节系统的元件示意图。
图3是本实用新型一实施例中的背光亮度调节系统的结构示意图。
图4是本实用新型一实施例中的数字电阻器的结构示意图。
图5是本实用新型一实施例中的数字电阻器的元件示意图。
图6是本实用新型一实施例中的背光亮度调节系统的结构示意图。
图7是本实用新型一实施例中的背光亮度调节系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一调节指令为第二调节指令，且类似地，可将第二调节指令称为第一调节指令。第一调节指令和第二调节指令两者都是调节指令，但其不是同一调节指令。术语“第一”、“第二”等而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在一实施例中，如图1所示，本实用新型实施例一提供了一种背光亮度调节系统的结构示意图，本实施例可适用于背光亮度调节情况，该方法可以由背光亮度调节系统来执行，该系统可集成在终端上,终端可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备。
本实施例提供的背光亮度调节系统可以包括：亮度检测模块1、主芯片2和背光电路3，所述背光电路3包括背光芯片31、数字电阻器32和光源33，所述数字电阻器32和所述光源33串联在驱动电压和地之间，所述数字电阻器32的控制端连接所述主芯片2。
所述亮度检测模块1用于检测环境亮度。
所述主芯片2用于根据所述环境亮度向背光芯片31输出第一调节指令和第二调节指令。
所述第一调节指令用于控制所述背光芯片31调整所述驱动电压，以对所述光源33的发光进行第一亮度调整；所述第二调节指令用于调节所述数字电阻器32的阻值，以对所述光源33的发光进行第二亮度调整。
本实施例中，亮度检测模块1检测该背光亮度调节系统所处终端周围的环境亮度，示例性的，该亮度检测模块1可以为终端自带的光敏传感器等，此处不作限定。终端的主芯片2接收亮度检测模块发送的环境亮度，根据环境亮度的变化输出控制背光芯片31调整对光源33的驱动电压的第一调节指令和调节数字电阻器阻值的第二调节指令，示例性的，主芯片2可以调节输出的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)波来控制背光芯片31的运作，以调节光源33的驱动电压，对光源33的发光进行第一亮度调整，PWM波是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比以调节光源33的驱动电压而达到控制流经光源33的电流大小的目的；主芯片2也可以直接根据环境亮度的变化结合预设的环境亮度和数字电阻器阻值的映射关系调节该数字电阻器32的阻值，以影响流经光源33的电流大小，对光源33的发光进行第二亮度调整，示例性的数字电阻器32的阻值越大则光源33亮度越低，数字电阻器32的阻值越小，则光源33的亮度越高。
本实用新型实施例的技术方案，通过在通过改变PWM波调整背光亮度的基础上，将背光电路中与光源串联的固定值电阻替换成数字电阻器，根据环境亮度对数字电阻器的阻值调整以调节背光亮度，解决了现有背光亮度调节技术在特殊亮度环境下用户体验差的问题，达到了提高背光亮度调节范围的效果。
在一实施例中，如图2所示的背光调节系统的元件示意图，背光电路3还包括：第一电容CIN、第二电容CCOMP、第三电容C1、电感L、稳压二极管D1和背光电源VCC，所述背光芯片31包括第一管脚VIN、第二管脚COMP、第三管脚SW、第四管脚CTRL、第五管脚FB和第六管脚GND；
所述第一电容CIN的一端连接所述背光芯片31的第一管脚VIN，另一端接地；
所述第二电容CCOMP的一端连接所述背光芯片31的第二管脚COMP，另一端接地；
所述第三电容C1的一端连接所述稳压二极管D1的负极，另一端接地；
所述电感L两端分别连接所述背光芯片31的第一管脚和所述背光芯片31的第三管脚SW；
所述稳压二极管D1的正极连接所述背光芯片31的第三管脚SW，所述稳压二极管D1的负极连接所述光源33连接所述驱动电压的一端；
所述背光电源VCC连接所述背光芯片31的第一管脚VIN；
所述背光芯片31的第四管脚CTRL连接所述主芯片2；所述背光芯片31的第五管脚FB连接所述数字电阻器32和所述光源33之间的节点；所述背光芯片31的第六管脚GND接地。
本实施例中，背光电源可以为5V电源。第一电容CIN可以为22μF、第二电容CCOMP可以为220nF、第三电容C1可以为1μF、电感L可以为10μH。主芯片2根据环境亮度输出的第一调节指令经由背光芯片31的第四管脚CTRL输入到背光芯片31，第一调节指令为可调频的PWM波，即可根据该PWM波的脉冲频率对与背光芯片31内部与第三管脚SW相连的开关进行相应频率的开启或关闭处理，以此改变电感L的充放电，调节从二极管负极输入光源33的驱动电压变化，则可调节光源33的亮度。第三电容C1可以对驱动电压进行滤波。主芯片2根据环境亮度输出的第二调节指令可通过I2C(或SPI)直接输入到数字电阻器32的控制端调节数字电阻器32的阻值。
本实用新型实施例的技术方案通过第三电容、电感、稳压二极管、背光电源以及背光芯片结合形成一个DC/DC变换器，方便调节驱动光源的驱动电压。
在一实施例中，如图3所示的一种背光亮度调节系统的结构示意图，本实施例的背光亮度调节系统还包括：亮度判断模块4和开关模块5；
所述亮度判断模块4用于判断所述环境亮度是否满足预设条件以获得判断结果；
所述开关模块5电性连接在所述主芯片2和所述数字电阻器32的控制端之间，所述开关模块5用于根据所述判断结果进行连通或关断。
本实施例中，亮度判断模块4与亮度检测模块1电性连接，可以根据亮度检测模块1检测的环境亮度进行是否满足预设条件的判断，示例性的，可以判断环境亮度是否超过第一亮度阈值，即终端处于阳光下导致屏幕看不清的情况；以及可以判断环境亮度是否低于第二亮度阈值，即终端处于黑暗环境下屏幕亮度因调节范围有限仍旧刺眼的情况。即判断结果为包括对环境亮度是否超过第一亮度阈值和环境亮度是否低于第二亮度阈值的判断。开关模块5可以根据判断结果对主芯片2和数字电阻器32的控制端之间的连通性进行开启或者关断的处理。示例性的，当环境亮度大于第二亮度阈值和小于第一亮度阈值时，将数字电阻器32的阻值调整至默认阻值，并关闭开关模块5，则主芯片2的第二调节指令无法调节数字电阻器的阻值；当环境亮度小于第二亮度阈值或者大于第一亮度阈值时，则开启开关模块5，即数字电阻器32接收主芯片2对其阻值的调节。
本实用新型实施例的技术方案通过亮度判断模块判断所述环境亮度是否满足预设条件以获得判断结果；连接在主芯片和数字电阻器的控制端之间的开关模块根据判断结果进行连通或关断，只有在特殊环境下(终端处于阳光下或者终端处于黑暗中)才对终端屏幕的亮度调节范围进行调节，达到更省电的效果。
在一实施例中，如图4所示的数字电阻器的结构示意图，所述数字电阻器32包括控制器321、非易失性存储器322、数字电位器323和电阻模组324，所述控制器321分别电性连接非易失性存储器322、数字电位器323和电阻模组324，所述数字电位器323与所述电阻模组324电性连接。
本实施例中，控制器321与非易失性存储器322电性连接，控制器321可以接收的第二调节指令对非易失性存储器322进行读写操作。控制器321将根据第二调节指令识别出的开关控制信号直接发送到电阻模组324以控制电阻模组324的开关阵列，同时该开关信号保存在非易失性存储器322中，当电路掉电后再次上电时，数字电阻器中仍保存着原有的控制数据，其中间抽头到两端点之间的电阻值仍是上一次的调整结果。同时非易失性存储器322中也保存有在终端不是处于特殊环境时数字电阻器的默认阻值。
本实用新型实施例的技术方案通过数字电阻器中的非易失性存储器保存着原有的控制数据，实现了避免掉电重上电时数字电阻器阻值需要重新调节的效果。
在一实施例中，如图5所示的数字电阻器的元件示意图，所述电阻模组324包括：多个串联的阻值相同的电阻R、基准电压REF和与所述电阻R对应数量的模拟开关K；
多个所述电阻R串联连接所述基准电压REF；
所述模拟开关K与所述电阻R一一对应连接，用于根据所述控制器321的控制信号进行接通，以将至少1个所述电阻R连接至所述数字电位器323的正极；
所述数字电位器323的负极连接所述数字电位器323的输出端；
所述控制器321的控制端连接所述非易失性存储器322、所述数字电位器323的输出端和所述电阻模组324的输入端；
所述电阻模组324的输入端与所述数字电位器323的输出端相连。
本实施例中，将多只阻值相同或不同的电阻R串联，除了连接基准电压REF的电阻，其他电阻每只电阻的两端分别经过一个模拟开关连在一起，作为数字电位器(DCP)的抽头,数字电位器323的负极连接数字电位器323的输出端,控制器321的控制端连接非易失性存储器322、数字电位器323的输出端和电阻模组324的输入端,电阻模组324的输入端与数字电位器323的输出端相连。本实施例的模拟开关K等效于单力单掷开关，且在数字信号的控制下每次只能有一个模拟开关K闭合，从而将中联电阻的一个节点连接到滑动端。假定数字电位器为16抽头，步进量为660Ω,即每个电阻R为660Ω，滑动端每移动一步，即模拟开关K的闭合位置每移动一步，输出电阻就增加660Ω。考虑到滑动端无论处于哪一位置，都接着一只模拟开关K，该模拟开关K的电阻值就是滑动端电阻，也是数字电位器的起始电阻。现假定滑动端电阻为100Ω，当滑动端移动15步时就到达Rh端，此时数字电阻器32的输出电阻应为100Ω+660Ωx15＝10kΩ。可选的，模拟开关K可以为MOS管或三极管，采用MOS管的开关方式实现了对信号链路关断或者打开；由于其功能类似于开关，而用模拟器件的特性实现，成为模拟开关。
本实用新型实施例的技术方案通过使用模拟开关对数字电阻器的阻值进行调整，实现了功耗低、速度快、无机械触点、体积小和使用寿命长的效果。
在一实施例中，如图6所示的背光亮度调节系统的结构示意图，在背光亮度调节系统中，所述背光电路3还包括电流稳压电路34，用于对流经所述光源33的电流进行稳压。
本实用新型实施例的技术方案通过在背光电路设置电流稳压电路，达到了在输入电压波动或负载发生改变时仍能保持输出电压基本不变的效果。
在一实施例中，如图7所示的背光亮度调节系统的结构示意图，在背光亮度调节系统中，所述背光电路3还包括过热保护电路35，用于限制所述背光电路的总功率耗散。
本实用新型实施例的技术方案通过在背光电路设置过热保护电路，达到了避免电子设备运行中由于能量转换或者摩擦产生热量导致运行异常或故障的效果。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种背光亮度调节系统，其特征在于，包括：亮度检测模块、主芯片和背光电路，所述背光电路包括背光芯片、数字电阻器和光源，所述数字电阻器和所述光源串联在驱动电压和地之间，所述数字电阻器的控制端连接所述主芯片；
所述亮度检测模块用于检测环境亮度；
所述主芯片用于根据所述环境亮度向背光芯片输出第一调节指令和第二调节指令；
所述第一调节指令用于控制所述背光芯片调整所述驱动电压，以对所述光源的发光进行第一亮度调整；所述第二调节指令用于调节所述数字电阻器的阻值，以对所述光源的发光进行第二亮度调整。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：亮度判断模块和开关模块；
所述亮度判断模块用于判断所述环境亮度是否满足预设条件以获得判断结果；
所述开关模块电性连接在所述主芯片和所述数字电阻器的控制端之间，所述开关模块用于根据所述判断结果进行连通或关断。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数字电阻器包括控制器、非易失性存储器、数字电位器和电阻模组，所述控制器分别电性连接非易失性存储器、数字电位器和电阻模组，所述数字电位器与所述电阻模组电性连接。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述背光电路还包括：第一电容、第二电容、第三电容、电感、稳压二极管和背光电源,所述背光芯片包括第一管脚、第二管脚、第三管脚、第四管脚、第五管脚和第六管脚；
所述第一电容的一端连接所述背光芯片的第一管脚，另一端接地；
所述第二电容的一端连接所述背光芯片的第二管脚，另一端接地；
所述第三电容的一端连接所述稳压二极管的负极，另一端接地；
所述电感两端分别连接所述背光芯片的第一管脚和所述背光芯片的第三管脚；
所述稳压二极管的正极连接所述背光芯片的第三管脚，所述稳压二极管的负极连接所述光源连接所述驱动电压的一端；
所述背光电源连接所述背光芯片的第一管脚；
所述背光芯片的第四管脚连接所述主芯片；所述背光芯片的第五管脚连接所述数字电阻器和所述光源之间的节点；所述背光芯片的第六管脚接地。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电阻模组包括：多个串联的阻值相同的电阻、基准电压和与所述电阻对应数量的模拟开关；
多个所述电阻串联连接所述基准电压；
所述模拟开关与所述电阻一一对应连接，用于根据所述控制器的控制信号进行接通，以将至少1个所述电阻连接至所述数字电位器的正极。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述背光电路还包括电流稳压电路，用于对流经所述光源的电流进行稳压。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述背光电路还包括过热保护电路，用于限制所述背光电路的总功率耗散。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述模拟开关为MOS管。
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