TWI375936B - Light-source driving device and its signal transforming circuit and pulse generating circuit - Google Patents

Description

1375936 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種光源驅動裝置及其訊號轉換電 路及脈波控制電路。 【先前技術】 由於液晶顯示（LCD)器相較於傳統的陰極射線管 (CRT)顯示器具有體積小、低耗電量、低輻射，且液 晶顯示器之製程技術能與半導體製程技術相容等優 點。因此，液晶顯示器逐漸取代陰極射線管顯示器，成 為近年來顯示器的主流。 液晶顯示器並非自發光性的顯示裝置，其必須藉由 外部光源以提供一顯示畫面所需之光源。一般而言，液 晶顯示器係包括一背光模組以提供顯示面板均勻之光 源。此外，冷陰極螢光燈管（CCFL)具有壽命長、高 輝度及管徑細等優點，使得冷陰極螢光燈管廣泛地應用 於該背光模組。 在習知技術中’半橋驅動電路以及全橋驅動電路常 常被用以驅動背光模組之冷陰極螢光燈管。其中，半橋 驅動電路以及全橋驅動電路係藉由調變電晶體的導通 相位，以控制冷陰極螢光燈管的電壓及電流，並進而調 整冷陰極螢光燈管的亮度。在實際應用上，半橋驅動電 路僅需要兩組控制訊號即能產生所需的驅動訊號，而全 橋驅動電路則需要四組控制訊號才能夠產生所需的驅 1375936 動訊號。然而，全橋驅動電路則能夠提供較大的功率以 驅動與其電性連接的負載。

以下將簡述全橋驅動電路的架構，請參照第丨圓所 示’習知之全橋驅動電路1係包括一全橋架構單元^、 一隔離變壓單元13以及一控制單元12。其中該全橋架 構單元1 1係包括四個電晶體Q〇 1〜Q04，而該控制單元 12係輸出四個控制訊號，以分別控制該等電晶體 〜Q04導通（turn on )或關閉（turn off )，並藉由該等 電晶體Q01〜Q04的導通、關閉而將一功率訊號傳送至 該隔離變壓單元13。該隔離變壓單元13係將該功率訊 號轉換成一驅動訊號以驅動與其電性連接之冷陰極榮 光燈管L。 承上所述，半橋驅動電路的架構則是僅具有兩個電 晶體，且控制單元僅需輸出兩組控制訊號即可驅動負 載。雖然’半橋驅動電路具有較簡單的電路構成，然而 ^其驅動能力則較全橋驅動電路為差。因此如何取其優點 以降低成本且能具有較佳的驅動能力，實屬當前重要課 題之一 〇 【發明内容】 有鑑於上述課題’本發明之目的為提供一種可簡化 控制方式之光源驅動裝置及其訊號轉換電路及脈波控 制電路。 緣是’為達上述目的，本發明係提供一種光源驅動 7 1375936 裝置。該光源驅動裝置包括一脈波控制電路、一訊號調 整電路及一驅動電路。其中，該脈波控制電路產生一第 一控制訊號及一第二控制訊號。該訊號調整電路係接收 該第一控制訊號及該第二控制訊號，以分別輸出一第一 切換訊號、一第二切換訊號、一第三切換訊號及一第四 切換訊號。該驅動電路分別耦接至該訊號調整電路及至 少一發光單元，並依據該第一切換訊號、該第二切換訊 號、該第二切換訊號及該第四切換訊號，以產生一驅動 訊號來驅動該發光單元。 為達上述目的’本發明係提供一種脈波控制電路， 其係包括一可私式頻率產生单元、一比較單元、一回授 控制單元以及一脈波產生單元》其中，該可程式頻率產 生單元產生一脈寬調變訊號並傳送至該比較單元。而該 比較單元依據該脈寬調變訊號及一參考訊號，以產生一 第一比較訊號和一第二比較訊號。該回授控制單元接收 一回授訊號。該脈波產生單元輕接至該比較單元和該回 授控制單元，並依據該回授訊號、該第一比較訊號以及 該第二比較訊號，以分別輸出一第一控制訊號和一第二 控制訊號。 為達上述目的，本發明係提供一種訊號轉換電路， 其係包括一訊號調整電路及一驅動電路。其中，該訊號 調整電路接收一第一控制訊號及一第二控制訊號，以分 別輸出一第一切換訊號、一第二切換訊號、一第三切換 訊號及一第四切換訊號。而該驅動電路耦接至該訊號調 躺斷091 比較單元212耦接至該可程式頻率產生單元211。 該可程式頻率產生單元211產生一脈寬調變訊號 .S1’並傳送至該比較單元212。其中該脈寬調變訊號S1 (如第4圖（a)所示）之工作週期.（duty cycle)例如 係為5 0 %，當然在不同的實施態樣中，其工作週期可 依據需要而任意調整。需注意者，該脈寬調變訊號S1 係可為可程式的定頻率輸出。 、 該比較單元212包括一第一比較器op〗和一第二 比較器0P2。該第一比較器0P1之一正輸入端係接收該 脈寬調變訊號S1，而其一負輸入端係接收一參考訊號 Vref。該第一比較器ορι之一輸出端係依據該脈寬調變 訊號S1和該參考訊號Vref以輸出一第一比較訊號Va， 並傳送至該脈波產生單元214。 該第二比較器0P2之一正輸入端係接收一參考訊 號Vref，而其一負輸入端係接收該脈寬調變訊號s 1。 )該第二比較器0P2之一輸出端係依據該參考訊號Vref 和該脈寬調變訊號S1以輪出一第二比較訊號Vb，並傳 送至該脈波產生單元214。 在本實施例中，該第一比較器0P1係由該正輸入 端接收該脈寬調變訊號S1，而該第二比較器0P2係由 該負輸入端接收該脈寬調變訊號S1。因此，該第一比 較訊號Va和該第二比较訊號Vb具有一相位差。在本 實施例中，該相位差可以是180。。 請繼續參照第3圖所示，該回授控制單元213係接 1375936 收由該驅動電路22或一發光單元24所傳回之至少一回 授訊號Fbl，並將該回授訊號Fbl傳送至該脈波產生單 元214。在本實施例中’該回授訊號Fbi可以是一電壓 訊號或是一電流訊號。 該脈波產生單元214依據該回授訊號Fbl及該第一 比較訊號Va’以輸出如第4圖所示之一第一控制 訊號vi。類似地，該脈波產生單元214依據該回授訊 號Fb 1及該第一比較訊號Vb，以輸出如第4圖（c)所 示之一第一控制訊號V2。其中由於該第一比較訊號Va 和该第一比較訊號Vb具有一相位差，使得該第一控制 訊號VI和該第二控制訊號V2亦具有一相位差。 請參照第4圖，若該脈寬調變訊號S1在正緣上升 時，則該第一控制訊號v丨係為邏輯高電位，而該第二 控制sfl唬V2係為邏輯低電位。若該脈寬調變訊號$ j 在負緣下降時，則該第二控制訊號V2 .係為邏輯高電 位，而該第一控制訊號VI為邏輯低電位。其中該第一 控制訊號vi和該第二控制訊號V2之工作週期與該回 授訊號Fb 1有關。 以下說明該第一控制訊號V1和該第二控制訊號 V2之工作週期與該回授訊號FM之關係。請同時參照 第2圖和第3圖所示’若該驅動電路22或該發光單元 24,β所傳回之該電流訊號（或該電壓訊號）過大，則會 使得該回授訊號Fbl過大。此時可以藉由該脈波產生單 疋降低該第一控制訊號V1或該第二控制訊號π 11 丄丄/5936 之工作週期，以使得該驅動電路22或該發光單元24之 =電流訊號（或該電壓訊號）回復至一設定值。相對地， 右該驅動電路22或該發光單元24之該電流訊號（或該 電壓訊號）過小’因而造成該回授訊號FM過低。此時， 則可以藉由該脈波產生單元214增加該第一控制訊號 或該第二控制訊號V2之工作週期，以使得該驅動電 路2或該發光單元24之該電流訊號（或該電壓訊號） 回復至該設定值。 此外)考量實際電路的運作而為了保護電路的可靠 生在邏輯尚電位和邏輯低電位切換時係需要緩衝時間 。（dead time )。因此，在本實施例中，若該脈寬調變訊 號的工作週期為50%時，則該第-控制訊號V1和該第 二控制訊號V2之工作週期會小於48%，以避免光源驅 動裝置2產生誤動作。 明參照第2圖所示，該訊號調整電路23係包括一 第> Λ號調整單元231及一第二訊號調整單元232。其 中Λ第訊號调整單元23 1依據該第一控制訊號V1， 以產fa—第一切換訊號V3及一第二切換訊號V4。該第 訊號°周整單元23 1係包括一第一齊納二極體D1丨、一 第-電阻器R11以及一第一電容器⑶。該第一齊納二 1之一第一端耦接至一第一電壓（例如是電源電 壓Vcc) ’而該第一電阻器R11耦接至該第一齊納二極 體D11之兩端。 該第二訊號調整單元232依據該第二控制訊號 12 1 臟扔091 V2,以產生一第三切換訊號V5及一第四切換訊號V6。 該第二訊號調整單元232包括一第二齊納二極體〇12、 一第二電阻器R12以及一第二電容器C12»其中該第二 電阻器R12之一第一端耦接至該第一電壓，而該第二齊 納二極體D12耦接至該第二電阻器R12之兩端。 在本發明中，該第一切換訊號V3和該第三切換訊 號V5的相位差為180°，該第二切換訊號V4和該第四 切換訊號V6的相位差為180。。 請繼續參照第2圖所示，該驅動電路22係包括一 切換單元221及一升壓單元222。其中該切換單元221 係分別耦接至該訊號調整電路23及該升壓單元222。 該切換單元221係依據該第一切換訊號V3、該第二切 換訊號V4、該第二切換訊號V5及該第四切換訊號V6 以控制導通或關閉。此外，該升壓單元222依據該切換 單元221之導通或關閉而產生一驅動訊號S2。

該切換單元221包括一第一電晶體qu、一第二電 日日體Q12、，第二電晶體Q13以及一第四電晶體QM。 在本實施例中，該第一電晶體QU和該第三電晶體Q13 為NMOS電晶體，而該第二電晶體Q12和該第四電晶 體Q14為PMOS電晶體。 該第一電晶體Q11之閘極接收該第一切換訊號 V3，其源極耦接至一第二電壓（例如是該接地電壓）。 該第二電晶體Q12之閘極接收該第二切換訊號V4，其 源極耦接至該第一電壓，其汲極耦接至該第一電晶體 13 ^56^7091 離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變 更’均應包括於後附之申請專利範圍中。 .【圖式簡單說明】 第1圖為顯示習知全橋驅動電路之示意圖。 第2圖為顯示本發明較佳實施例之光源驅動裝置之示 意圖。 ^第3圖為顯示依據第2圖所示之脈波控制電路之示竟 第4圖為顯示脈波控制電路及切換單元之輸出波形之 示意圖。 元件符號說明： 1 :全橋驅動電路 11 ··全橋架構單元 12 :控制單元 13 :隔離變壓單元 2 :光源驅動裝置 21 :脈波控制電路 211 :可程式頻率產生單元 212 :比較單元 213 :回授控制單元 214 :脈波產生單元 OP1、OP2 ··比較器 23 :訊號調整電路 231、232 :訊號調整單元 22 :驅動電路 221 :切換單元 222 :升壓單元 T1 :變壓器 24 :發光單元 Dll、D12 :齊納二極體 R11、R12:電阻 ^ S1 :脈寬調變訊號 ， S2 :驅動訊號 彌嫩091

Va、Vb:比較訊號 Fbl:回授訊號 L :負載 VI〜V6 :控制訊號 C11〜C14 :電容器 Q01〜Q04、Q11〜Q14 :電晶體

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Claims (1)

1. “75936 : 101年08月22日修正替換頁 十、申請專利範圍： 1、一種光源驅動裝置，包括： 一脈波控制電路，產生一第一控制訊號及一第二控 .. 制訊號； 一訊號調整電路’耦接至該脈波控制電路，該訊號 調整電路係依據該第一控制訊號及該第二控制訊 號’以分別輸出一第一切換訊號、一第二切換訊 % 號、一第三切換訊號及一第四切換訊號，且包括 一第一訊號調整單元’耦接至該脈波控制電路， 並依據該第一控制訊號，以產生該第一切換訊號 及該第二切換訊號；以及 一驅動電珞’分別耦接至該訊號調整電路及至少一 發光單元，並依據該第一切換訊號、該第二切換 訊號、該第三切換訊號及該第四切換訊號，以產 生一驅動訊號來驅動該發光單元； 魯 其中該第一訊號調整單元包括： 一第一齊納二極體，其一第一端耦接至一第一電壓； 第一電阻器，耦接至該第一齊納二極體之兩端； 以及 一第二電容器，其-第-端接收該第—控制訊號， 其一第二端分別耦接至該第一齊納二極體之一第 二端和該驅動電路。 2、如申請專利範圍第1項所述之光源驅動震置，其中 該脈波控制電路包括： 〃 18 1375936 _ ' 101年08月22日修正替換頁 一可程式頻率產生單元，產生一脈寬調變訊號； 一比較單元，耦接至該可程式頻率產生單元，並依 據該脈寬調變訊號及一參考訊號，以產生一第一 比較訊號和一第二比較訊號； 一回授控制單元，接收一回授訊號；以及 一脈波產生單元，耦接至該比較單元和該回授控制 單元’並依據該回授訊號、該第一比較訊號以及 該第二比較訊號’以分別輸出該第一控制訊號和 該第二控制訊號。 3、 如申請專利範圍第2項所述之光源驅動裝置，其中 該比較單元包括： 一第一比較器，其一正輸入端輕接至該可程式頻率 產生單元，其一負輸入端接收一參考訊號，其一 輸出端耦接至該脈波產生單元；以及 一第二比較器，其一正輸入端接收該參考訊號，其 一負輸入端耦接至該可程式頻率產生單元，其一 輸出端耦接至該脈波產生單元。 4、 如申請專利範圍第2項所述之光源驅動裝置，其中 該第一控制訊號及該第二控制訊號之工作週期值小 於該脈寬調變訊號之工作週期。 5、 如申請專利範圍第2項所述之光源驅動裝置，其中 該脈寬調變訊號之工作週期為5〇%。 6、 如申請專利範圍第2項所述之光源驅動裝置，其中 該回授訊號為該驅動電路之電壓訊號。 19 1375936 101 年 08 月 22_^^ 百 7、 如申請專利範圍第2項所述之光源驅動裝置，其中 該回授訊號為該驅動電路之電流訊號。 8、 如申請專利範圍第2項所述之光源驅動裝置，其中 該回授訊號為該發光單元之電壓訊號。 9、 如申請專利範圍第2項所述之光源驅動裝置，其中 該回授訊號為該發光單元之電流訊號。 ⑺、如申請專利範圍第i項所述之光源驅動裝置，其中 該第一切換訊號和該第三切換訊號的相位差為18〇 〇 〇 11、 如申請專利範圍第1項所述之光源驅動裝置，其中 該第二切換訊號和該第四切換訊號的相位差為180 〇 0 12、 如申請專利範圍第1項所述之光源驅動裝置，其中 該第一控制訊號和該第二控制訊號具有一相位差。 13、 如申請專利範圍第1項所述之光源驅動裝置，其中 玄驅動電路包括： 一切換單元，耦接至該訊號調整電路，該切換單元 係依據該第一切換訊號、該第二切換訊號、該第 三切換訊號及該第四切換訊號以導通或關閉；以 及 一升壓單元’耦接該切換單元並依據該切換單元之 導通或關閉而產生該驅動訊號。 14、 如申請專利範圍第13項所述之光源驅動裝置’其 中該切換單元包括： 1375936 101年08月22日修正替換百 一第一電晶體，具有一闡拓拉&斗μ 閑極接收該第一切換訊號， 以及一源/汲極耦接至—第二電屋· -第二電㈣’具有1極接收該第二切換訊號， 以及-源/㈣㈣至該第—電壓，以及—汲/源極 耦接至該第一電晶體之一汲/源極； -第二電晶體’具有-閘極接收該第三切換訊號， 以及一源/汲極耦接至該第二電壓；以及

   一第四電晶體，具有一閘極接收該第四切換訊號， 以及一源/汲極耦接至該第一電壓，以及一汲/源極 耦接至該第三電晶體之一汲/源極。 15、如申請專利範圍第14項所述之光源驅動裝置其 中該第一電晶體和該第三電晶體為NM〇s電晶

   而該第二電晶體和該第四電晶體為PMOS.電晶 16、如申請專利範圍第13項所述之光源驅動裝置，其 中該升壓單元包括一變壓器，該變壓器之一次側耦 接至該切換單元’該變壓器之二次側耦接至該發光 單元。 Π、如申請專利範圍第16項所述之光源驅動裝置，其 中該升壓單元更包括一第一電容器，該第一電容器 耦接至該切換單元和該變壓器之一次側之間。 18、如申請專利範圍第1項所述之光源驅動裝置，其中 該訊破§周整電路包括： 一第二訊號調整單元，耦接至該脈波控制電路，並 21 1375936 ·* " I--------- ： 101年08月22日修正替換頁 依據該第二控制訊號，以產生該第三切換訊號及 該第四切換訊號。 19如申請專利範圍第1項所述之光源驅動裝置，其甲 .· 該第一齊納二極體、該第一電阻器及該第二電容器 係整合為一位準轉換電路。 2 0 » 如申凊專利範圍第1項所述之光源驅動裝置，其更 包括一第四電容器，耦接至該第一齊納二極體之該 _ 第一端及一第二電壓之間。 如申請專利範圍第18項所述之光源驅動裝置，其 中該第二訊號調整單元包括： 一第二齊納二極體，其一第一端耦接至該第一電 壓；. 一第二電阻器’耦接至該第二齊納二極體之兩端； 以及 第二電容器’其一.第一端接收該第二控制訊號， ❸ 其一第二端分別耦接至該第二齊納二極體之一 第二端和該驅動電路。 22如申請專利範圍第21項所述之光源驅動裝置，其 中該第二齊納二極體、該第二電阻器及該第三電容 器係整合為一位準轉換電路。 23、如申請專利範圍第】項所述之光源驅動裝置，其中 該發光單元為一冷陰極螢光燈管。 24如申請專利範圍第丨項所述之光源驅動裝置，其中 該訊號調整電路及該驅動電路係整合為一訊號轉換 22 1375936 *1 _ t - 101年08月22日修正替換頁 1---------- 電路。 25、一種脈波控制電路，包括： —可程式頻率產生單元，產生一脈寬調變訊號； .. —比較單元，耦接至該可程式頻率產生單元，並依 據該脈寬調變訊號及一參考訊號，以產生一第一 比較訊號和一第二比較訊號； 一回授控制單元，接收一回授訊號；以及 _ 一脈波產生單元，耦接至該比較單元和該回授控制 早元，並依據該回授訊號、該第一比較訊號以及 該第二比較訊號，以分別輸出一第一控制訊號和 一第二控制訊號。 26、 如申請專利範圍第25項所述之脈波控制電路，其 中該第一控制訊號及該第二控制訊號之工作週期 值小於該脈寬調變訊號之工作週期。. 27、 如申凊專利範圍第25項所述之脈波控制電路其 中該脈寬調變訊號之工作週期為50%。 28、 如申請專利範圍第25項所述之脈波控制電路，其 中該比較單元包括： 一第一比較器，其一正輪入端耦接至該可程式頻率 • 產生單元，其一負輸入端接收一參考訊號，其一 輸出端耦接至該脈波產生單元；以及 一第一比較器，其一正輸入端接收該參考訊號，其 一負輸入端耦接至該可程式頻率產生單元，其一 輸出端耦接至該脈波產生單元。 23 ^936 101年08月22日修正替換頁 3〇、 31、 如申請專利範圍第25項所述之脈波控制電路，其 中該回授訊號為電壓訊號。 如申請專利範圍第25項所述之脈波控制電路，其 中該回授訊號為電流訊號。 一種訊號轉換電路，包括·· 一訊號調整電路，接收一第一控制訊號及一第二控 制訊號，以分別輸出一第一切換訊號、一第二切 換訊號、一第二切換訊號及一第四切換訊號，且 包括一第一訊號調整單元，依據該第一控制訊 號，以產生該第一切換訊號及該第二切換訊號； 以及 一驅動電路，耦接至該訊號調整電路，並依據該第 一切換訊號、該第二切換訊號、該第三切換訊號 及該第四切換訊號，以產生一驅動訊號； 其中該第一訊號調整單元包括： v —齊納二極體，其一第一端耦接至一第一電 壓； 第電阻器，耦接至該第一齊納二極體之兩端； 以及 =二電容器，其一第一端接收該第一控制訊號， 第一 h为別輕接至該第一齊納二極體之一 第二端和該驅動電路。 I I㈣圍第31項所述之訊號轉換電路，盆 該第—切換訊號和該第三切換訊號之相位差為 24 32 101年08月22日修正替換頁 180° 〇 ^專利範圍第31項所述之訊號轉換電路，其 18^二切換訊號和該第四切換訊號之相位差為 34、=申請專·圍第31項所述之訊㈣換電路，盆 I該第-控制訊號和該第二控制訊號具有一相位 差。 分351申料鄕目第31韻敎訊號轉換電路，其 中該驅動電路包括·· 換單元，耦接至該訊號調整電路，該切換單元 係依據該第-切換訊號、該第二切換訊號、該第 一切換訊號及該第四切換訊號以導通或關閉；以 及 升壓單元，耦接至該切換單元，並依據該切換單 元之導通或關閉而產生該驅動訊號。 • 36 itu U利範圍第35項所述之訊號轉換電路，其 中該切換單元包括： 一第-電晶體’具有—閘極接收該第—切換訊號， 以及一源/汲極耦接至一第二電壓； -第二電晶體，具有一閘極接收該第二切換訊號， 以及原//及極耦接至該第一電壓，以及一汲/源 極耦接至該第一電晶體之一汲/源極； -第二電晶體’具有一閘極接收該第三切換訊號， 以及一源/汲極耦接至該第二電壓；以及 25 1375936 年08月22日修正替換頁 37 -第四電晶體’具有一閘極接收該第四切換訊號， 以及一源/汲極耦接至該第一電壓，以及一汲/源 極耦接至該第三電晶體之一汲/源極。 如申二專利圍第36項所述之訊號轉換電路，其 t該第電晶體和該第三電晶體為電晶 體’而該第二電晶體和該第四電晶體為PMOS電晶 體。 必38如申„月專利㈣第35項所述之訊號轉換電路，其 中該升壓單元包括-變壓器，該變壓器之-次側輕 接至該切換單元。 39如U利㈣第35項所述之訊號轉換電路，其 中該升壓單元更包括一第一電容器，該第一電容器 論於該切換單元和該變翻之—次側之間。 4〇、t申請專㈣則31韻敎1«㈣電路，其 中該訊號調整電路包括： _ 一第二訊號調整單元’依據該第二控制訊號，以產 线第三切換訊號及該第四切換訊號。 :申π專利範圍第31項所述之訊號轉換電路，其 該第-齊納二極體、該第 器係整合為-位準轉換電路。 電合 421申請專利範圍第40項所述之訊號轉換電路，其 中該第一訊號調整單元包括. ’其—第—端輕接至該 壓； 不电 26 I ιοί年〇8月22日修正替換頁 二電阻器，接至該齊納二極體之兩端；以及 一:合器，其一第一端接收該第二控制訊號， 其一第二端則分別耦接至該第二齊納二極體之 一第二端和該驅動電路。 、如申明專利範圍第42項所述之訊號轉換電路，其 中該第一Θ納二極體、該第二電阻器及該第三電容 器係整合為—位準轉換電路。 1375936

   101年08月22日修正替換頁 Q1 vlf V3f __αν 厂 3 1A ____ V4f ΓRrl τ1 「ί222

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