TWI479465B - 驅動器及使用該驅動器之系統 - Google Patents

Description

驅動器及使用該驅動器之系統

本發明係關於一種驅動器及使用該驅動器之控制系統，尤其係關於一種影像或資訊之驅動器及使用該驅動器之多點串聯序列控制系統。

在可靠度要求高的顯示屏，如：LED交通屏，控制器需要搜集各驅動器所偵測的狀態來判斷顯示屏是否有異常。

在一個LED顯示屏，如圖一所示，一主控制器200(主控制器可能由一或多個控制元件，以階層或網狀等各種方式組成，在此僅揭示直接控制各串控制元件的部份)控制n串LED驅動器，每一串由k個LED驅動器100C所組成，n、k為大於等於一的整數。以第一串為例，資訊由該主控制器200的210-1埠輸出，經由第一個LED驅動器100C-11的SDI埠130B進入串列資料緩衝器110(一般而言，為移位暫存器)，再經由SDO埠輸出到下一級的LED驅動器100C-12，如此依序傳遞，就可以使資訊傳遞到每一個LED驅動器。

在該設計中，若是需要錯誤偵測的功能，每個驅動器有一獨立的狀態輸出埠，輸出訊號回饋給主控制器。由於一個驅動器通常有多個LED驅動輸出埠(圖未示)，且多個驅動器的狀態輸出往往並聯在一起以節省主控制器的輸出 入埠資源，如此，使得控制器只能知道有異常，若要找出異常位置，需要繁複的步驟。

而後的改良系統，如美國專利公告號6,930,679案揭示一種如圖二所示之驅動器及其系統，其中驅動器100B-11的SDO埠130B除了傳遞由主控制器200送出的資訊外，也用於輸出驅動器的狀態資訊180B的序列資訊，序列輸出使得一個驅動器的多個狀態都可獨立輸出；主控制器200只要由串聯驅動器的最後一級100B-1k的SDO埠140，讀取狀態資訊的序列資料，即可得知錯誤所在的位置。

除此之外，該主控制器200由一串串接的驅動器中的最後一個驅動器的資料輸出來讀取由本身所送出之資訊，經過各級驅動器傳遞的資訊以確認串聯連接的正確性，尤其是在該串串接驅動器不在同一張電路板，透過排線連接的時候。

在上述的系統中，將資訊由串聯控制器的最後一級接回主控制器時，實務上由於驅動器與主控制器往往不在同一張電路板(比如：主控制器因pin腳多的考慮往往使用多層板而驅動器往往使用單層板，噪音的考慮也使得分開使用電路板成為較佳的選擇)，因此需要額外的緩衝器及排線；而其導致主控器的輸出入埠需求的增加而減少主控器能夠控制的點數；此外，加倍的線路也增加了施工及維護的成本，以及時序設計上的困難。

本發明之一目的在於一種具有資訊逆向回傳的驅動器 及使用該驅動器之多點串聯序列控制系統，其係可減少與其共同運作之控制器之輸出入埠及緩衝器之需求而增加控制器能夠控制的點數並提高可靠度。

本發明之驅動器之一較佳實施例，其包含一種驅動器，與一控制器共同運作以構成一驅動系統，可減少該控制器之輸出入埠及緩衝器之需求，其包含：一第一雙向輸出入介面，係可依一第一控制信號決定其為輸出或輸入介面；一第二雙向輸出入介面，係可依一第二控制信號決定其為輸出或輸入介面；以及一第一控制單元，係可依該控制器所傳遞控制信號之而決定該第一控制信號及該第二控制信號；其中，該第一雙向輸出入介面與第二雙向輸出入介面之輸出入方向係為反向。

本發明之驅動系統之一較佳實施例，其包含：一複數組的顯示元件，用以顯示一複數組的信號；一主控制器，用以發出一複數組的控制信號；以及一複數組的驅動器，係接收該複數組的控制信號以控制該複數組的顯示元件，該驅動器之一其包含：一第一雙向輸出入介面及該第一雙向輸出入介面反向之一第二雙向輸出入介面，係皆可依該控制信號決定其為輸出或輸入介面，及一序列輸入緩衝器，係耦合於該第一雙向輸出入介面及第二雙向輸出入介面之間，其可暫存輸出入資料； 其中，該主控制器係控制複數組的驅動器，且每一複數組的驅動器可具有複數個驅動器串聯，該複數個驅動器間，前一級驅動器的第二雙向輸出入介面連接到下一級的第一雙向輸出入介面；以及，其中，該主控制器之控制信號使複數組的驅動器之一的所有驅動器之第一雙向輸出入介面皆為輸出時，該主控制器接收由複數個驅動器依序逆向回傳之資訊。

為充分瞭解本發明之目的，在此以應用於LED顯示屏及LED驅動器的資訊逆向回傳設計作為本發明的實施說明。本專利可實施方式並不限於此。

圖四為一具有資訊逆向回傳設計的多點串聯序列之LED顯示屏系統。圖五則為一具有資訊逆向回傳設計的多點串聯序列之LED驅動器，也就是圖四中的100。

主控制器200有n個輸出入控制埠210，控制n條串聯的LED驅動器，每一串LED驅動器100有k個LED驅動器，每個驅動器控制p個LED，此例共控制n x k x p個LED。

主控制器200尚提供CLK，LATCH等訊號。另外主控制器亦可能產生/OE或GCLK等訊號，依驅動器和其系統的設計方式而定；在本實施例中，控制訊號組採用CLK,LATCH兩訊號為例，故不列出其他訊號。

主控制器產生的資訊由210-j送到串聯第一顆的LED 驅動器100-j1的SDIO1埠，隨著CLK的訊號推入長度為m之移位暫存器110中的第一級暫存器111-1，最後一級移位暫存器111-m的資料則由SDIO2埠輸出到下一級LED驅動器100-12的SDIO1埠，如此，資訊可隨著CLK訊號，通過同一串LED驅動器的移位暫存器移位到每一個LED驅動器。當資訊在若干CLK訊號的循環後到達一預定的位置時，由主控制器200所控制的LATCH訊號，使得一控制單元120鎖存移位暫存器110中的資料。該控制單元120並依照此筆資料控制輸出埠/OUT1~/OUTp，以控制LED300L。一般而言，m為p的倍數，譬如說一個不含PWM的LED驅動器，m=p，常見的12位元的PWM driver，m常等於12xP。

本發明之一較佳實施例中，可依控制器200產生的控制訊號、資訊，如：CLK，LATCH，使得LED驅動器逆向傳回所接收的資料，其或可為LED驅動器所偵測的狀態，如：由電壓偵測所得的/OUT1~/OUTp的開路偵測，或者溫度的偵測狀態。所謂的逆向，指的是沿著原輸入資料的路徑，反方向傳輸資訊。

在先前技藝中一般LED驅動器的運作是，在LATCH訊號中有一個脈波之後，送出一複數組的CLK脈波使每一個該移位暫存器110中的資料向下一個移位暫存器移動直至所有移位暫存器皆接收到所要的信號，此時再送出一個LATCH脈波而當收到該LATCH脈波時將所有移位暫存器110中的資料送到控制單元120之鎖存移位暫存器110中並繼續送出一複數組的CLK脈波使每一個該移位暫存器110 中的資料向下一個移位暫存器移動...週而復始以完成LED驅動器的運作。而在本創作中之一較佳實施例中，觸發LED驅動器逆向回傳可由使用上沒使用的訊號組合，由主控制器200產生。例如在LATCH訊號中有一個脈波之後，不要送出CLK脈波，而送出LACTH訊號的第二個脈波，致能圖五的REV訊號反向以使傳輸轉為逆向傳回。當不送出CLK脈波時LATCH訊號的第三個連續脈波可做為致能圖五中的RPT訊號，已決定逆向傳回的是已接受到的訊號或者所偵測到的狀態。當LATCH訊號連續脈波結束後CLK訊號使得移位暫存器110開始移動資料，而在有CLK的脈衝訊號後的LATCH的脈衝訊號，可作為清除REV，RPT訊號之用。上述只是一例，系統可以利用未被使用的訊號組合，啟用或停止逆向傳回。REV訊號亦用於更改SDIO1，SDIO2的輸出入方向。主控制器200的資料輸出入埠DataP亦須對應更改其輸出入方向。

圖五A揭示一種既有技術之資料傳遞路徑，如粗線所示，資料經由SDIO1、多工器160、移位暫存器110、再由SDIO2輸出。

若選擇逆向傳回已接收的資料的時候，後一級的資料隨著CLK的同步訊號，沿後一級的SDIO1傳到此級的SDIO2到移位暫存器110的輸入端，而原已存在於移位暫存器110的資料，也就是接受來自主控制器200的資料，則由SDIO1往前一級LED驅動器移位。主控制器200可由第一級的LED驅動器100的SDIO1，循序讀到先前各LED驅動器所接收到的資料，以確定LED驅動器之間的訊號連 接正常、傳輸是正確的。

若選擇逆向傳回各LED驅動器的偵測狀態，偵測狀態可由RPT訊號控制由PD-1~PD-q儲存到回傳移位暫存器150。當CLK送出脈衝時，後一級的偵測狀態隨著CLK的同步訊號，沿後一級的SDIO1傳到此級的SDIO2到回傳移位暫存器150的輸入端，而原已存在回傳移位暫存器150的資料，也就是LED驅動器的偵測狀態，則由SDIO1往前一級LED驅動器移位。主控制器200可由第一級的LED驅動器100的SDIO1，循序讀到先前各LED驅動器所偵測到的狀態，以找出是否有如：溫度過高，電路開路等狀態，並可得出錯誤所在的位置。

圖五B/C分別揭示一種接受資料由原輸入埠回傳之資料路徑及裝置產生之資料由原輸入埠回傳之資料路徑，如粗線所示，資料分別經由SDIO2-多工器160-移位暫存器110-第二多工器再由SDIO1輸出或是經由SDIO2-邏輯性資訊回傳緩衝器150-第二多工器再由SDIO1輸出。

唯以上所述者，僅為本發明之範例實施態樣爾，當不能以之限定本發明所實施之範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內，謹請 貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

100‧‧‧具有資訊逆向回傳設計的串聯序列控制元件

100B‧‧‧不具有資訊逆向回傳設計的先前技術之控制元件

100C‧‧‧不具有資訊回傳設計的先前技術之控制元件

100-11,100B-11,100C-11‧‧‧包含內部功能方塊之100元件

100x-12~100x-1k,100x-21~100x-2nk‧‧‧100x之元件，100x表示100,100B,100C

110‧‧‧序列輸入緩衝器

120‧‧‧控制單元

130‧‧‧雙向輸出入介面

SDIO1‧‧‧序列輸入輸出埠

130B‧‧‧序列資料輸入介面

SDI‧‧‧序列輸入埠

140‧‧‧雙向輸出入介面

SDIO2‧‧‧序列輸入輸出埠

140B‧‧‧序列資料輸出介面

SDO‧‧‧序列輸出埠

150‧‧‧邏輯性資訊回傳緩衝器

150B‧‧‧狀態電路(偵測及/或儲存)

160‧‧‧2選1多工器

170‧‧‧2選1多工器

180‧‧‧控制訊號輸入組

190‧‧‧內部控制單元

200‧‧‧主控制器

210-1,210-2,…,210-2n‧‧‧雙向輸出入埠

220‧‧‧控制訊號輸出組

LATCH‧‧‧資料鎖存訊號

CLK‧‧‧時脈訊號

300-11-1,…300-11-p‧‧‧受控元件

300L-11-1‧‧‧LED(發光二極體)

圖一為習知之LED顯示屏系統及LED驅動器之結構示意圖；圖二為習知之使用先前之錯誤回報技術的LED顯示屏系統及LED驅動器之結構示意圖；圖三為本發明之代表圖，為一具有資訊逆向回傳設計之多點串聯序列控制系統及元件之結構示意圖；圖四為本發明實施於LED顯示屏之結構示意圖；圖五為本發明實施於LED驅動器之電路及方塊圖；以及圖五A~C為本發明之資料路徑傳遞示意圖。

100‧‧‧具有資訊逆向回傳設計的串聯序列控制元件

100-11‧‧‧包含內部方塊之100元件

100-12~100-1k,100-21~100-nk‧‧‧100之元件

110‧‧‧序列輸入緩衝器

120‧‧‧控制單元

130‧‧‧雙向輸出入介面

140‧‧‧雙向輸出入介面

150‧‧‧邏輯性資訊回傳緩衝器

160‧‧‧2選1多工器

170‧‧‧2選1多工器

180‧‧‧控制訊號輸入組

190‧‧‧內部控制單元

200‧‧‧主控制器

210-1,210-2,…210-(n-1),210-n‧‧‧雙向輸出入埠

220‧‧‧控制訊號輸出組

300-11-1,…300-11-p‧‧‧受控元件

Claims (24)

1. 一種驅動器，與一控制器共同運作以構成一驅動系統，可減少該控制器之輸出入埠及緩衝器之需求，其包含：一第一雙向輸出入介面，係可依一第一控制信號決定其為輸出或輸入介面；一第二雙向輸出入介面，係可依一第二控制信號決定其為輸出或輸入介面；以及一第一控制單元，係可依該控制器所傳遞控制信號之而決定該第一控制信號及該第二控制信號；其中，該第一雙向輸出入介面與第二雙向輸出入介面之輸出入方向係為反向；一序列輸入緩衝器，係耦合於該第一雙向輸出入介面及第二雙向輸出入介面之間，其可暫存輸出入資料。
2. 如申請專利範圍第1項之驅動器，其中該第一雙向輸出入介面及第二雙向輸出入介面係分別包含一輸入緩衝器及一輸出緩衝器。
3. 如申請專利範圍第1項之驅動器，其進一步包含：一第二控制單元，根據該控制器及/或該第一控制單元的訊號，由該序列輸入緩衝器載入資訊，產生一複數組的控制輸出訊號以控制驅動電流。
4. 如申請專利範圍第1項之驅動器，其中該驅動器與該共同運作之控制器係分別位於相連接但不同的兩塊電路板上。
5. 如申請專利範圍第1項之驅動器，其中該第一雙向輸出 入介面及該序列輸入緩衝器間係進一步包含一第一多工器，係可決定輸入該序列輸入緩衝器之資料來自該第一雙向輸出入介面或第二雙向輸出入介面。
6. 如申請專利範圍第1項之驅動器，其進一步包含：一邏輯性資訊回傳緩衝器。
7. 如申請專利範圍第6項之驅動器，其中該序列輸入緩衝器及該邏輯性資訊回傳緩衝器皆由一複數組的D型正反器所串接而成。
8. 如申請專利範圍第6項之驅動器，其中該序列輸入緩衝器及該邏輯性資訊回傳緩衝器為先進先出(FIFO)。
9. 如申請專利範圍第6項之驅動器，其中該序列輸入緩衝器及該邏輯性資訊回傳緩衝器之輸出經由一第二多工器選取一種耦合至該第二雙向輸出入介面。
10. 如申請專利範圍第6項之驅動器，其中該邏輯性資訊回傳緩衝器進一步包含一複數組的控制輸入埠，其中當第二控制單元所控制的元件之一故障時，該驅動器經由其對應的該控制輸入埠輸入一故障信號至該邏輯性資訊回傳緩衝器。
11. 如申請專利範圍第1項之驅動器，其進一步包含一時脈信號輸入埠及一閂鎖信號輸入埠。
12. 如申請專利範圍第1項之驅動器，其中輸入驅動器之該控制信號為一時脈信號及一閂鎖信號。
13. 如申請專利範圍第12項之驅動器，其中該第一控制信號及該第二控制信號係由該時脈信號及閂鎖信號經由 該第一控制單元處理後所得到。
14. 如申請專利範圍第1項之驅動器，其中該驅動器係運用於驅動一或多個LED。
15. 如申請專利範圍第5項之驅動器，其中輸入該驅動器之資料係可輸入該第一雙向輸出入介面經由該第一多工器、該序列輸入緩衝器由該第二雙向輸出入介面輸出。
16. 如申請專利範圍第10項之驅動器，其中輸入該驅動器之資料係可輸入該第二雙向輸出入介面經由該邏輯性資訊回傳緩衝器、該第一多工器由該第一雙向輸出入介面輸出。
17. 一種顯示屏驅動系統，其包含：一複數組的顯示元件，用以顯示一複數組的信號；一主控制器，用以發出一複數組的控制信號；以及一複數組的驅動器，係接收該複數組的控制信號以控制該複數組的顯示元件，該驅動器之一其包含：一第一雙向輸出入介面及該第一雙向輸出入介面反向之一第二雙向輸出入介面，係皆可依該控制信號決定其為輸出或輸入介面，及一序列輸入緩衝器，係耦合於該第一雙向輸出入介面及第二雙向輸出入介面之間，其可暫存輸出入資料；其中，該主控制器係控制該複數組的驅動器，且該每一複數組的驅動器可具有複數個驅動器串聯，該複數個驅動器間，前一級驅動器的第二雙向輸出入介面連接到下一級的第一雙向輸出入介面；以及，其中，該主控制器之控制信號使該複數組的驅動器之一的 所有驅動器之第一雙向輸出入介面皆為輸出時，該主控制器接收由該複數個驅動器依序逆向回傳之資訊。
18. 如申請專利範圍第17項之顯示屏驅動系統，其係用以驅動LED。
19. 如申請專利範圍第18項之顯示屏驅動系統，其中該回傳之資訊係包含一LED驅動埠之電壓/電流比較結果、溫度偵測及先前儲存之資訊。
20. 如申請專利範圍第17項之顯示屏驅動系統，其中該複數組的驅動器係進一步包含一序列輸入緩衝器，係耦合於該第一雙向輸出入介面及第二雙向輸出入介面之間，其可暫存輸出入資料。
21. 如申請專利範圍第17項之顯示屏驅動系統，其中該複數組的驅動器與該主控制器係進一步分別位於不同的相連接但不同的兩塊電路板上。
22. 如申請專利範圍第20項之顯示屏驅動系統，其中該序列輸入緩衝器，係可為D型正反器或先進先出所構成。
23. 如申請專利範圍第17項之顯示屏驅動系統，其中該主控制器之該控制信號包含一時脈信號及一閂鎖信號。
24. 如申請專利範圍第17項之顯示屏驅動系統，其中該驅動器之該第一雙向輸出入介面及第二雙向輸出入介面係分別包含一輸入緩衝器及一輸出緩衝器。