TWI594658B - 調光控制方法與相關的背光控制器 - Google Patents

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Description

調光控制方法與相關的背光控制器

本發明大致係關於調光控制方法與相關的背光控制器,尤其是關於可以避免閃爍的調光控制方法與背光控制器。

良好的發光效率、精簡的元件體積、以及長久的元件壽命,使得發光二極體(LED)廣受照明或背光業界所採用。舉例來說,電腦或電視螢幕中的背光模組,大多數已經從傳統的冷陰極管(Cold Cathode Fluorescent Lamp,CCFL)模組,轉換成LED模組。

一般的LED模組,作為背光模組時,其控制電路大致上都含有兩個區塊。一個是電源轉換器,其可能一開關式電源供應器,用以提供LED所需要的驅動電壓;另一個是定電流控制器,控制流經LED模組的電流大小。

LED模組往往需要有調整螢幕亮度的功能,因此,控制電路就有調光的需求。一般業界有兩種調光方式:PWM調光(PWM dimming)、以及類比調光(analog dimming)。PWM調光也有被稱為數位調光。PWM調光採用一數位信號決定了LED模組處於發光時間對整個循環時間的比例,也就是工作週期(duty cycle);且在發光時間時,LED模組的發光亮度為一固 定值;發光時間外的不發光時間,LED模組大致不發光。相對的,採用類比調光(也有稱作電阻式調光)的LED模組,其發光是持續不間斷的,但是其亮度則是由一類比信號所控制。

電源轉換器往往具備有一封閉迴圈,來穩定LED模組的驅動電壓。這個封閉迴圈有一定的頻寬與一定反應時間。如果PWM調光下的發光時間短於電源轉換器的反應時間,那電源轉換器在反應來不及的狀況下,很有可能無法適時地提供足夠的電能,來維持LED模組所需的驅動電壓,因而造成人眼可以感受到且不受歡迎的閃爍(flickering)問題發生。

本發明之一實施例提供一種調光控制方法,包含有:提供一調光狀態信號,其為一第一邏輯值時,表示至少一發光元件應該要被驅動發光,其為一第二邏輯值時,表示該發光元件應不發光;當該調光狀態信號為該第一邏輯值時,提供一封閉迴圈,並使一電源轉換器對該等發光元件供電,以提供該發光元件發光所需之電能,並使該封閉迴圈之一信號大約為一預設值;以及,當該調光狀態信號轉態為該第二邏輯值,且該調光狀態信號位於該第一邏輯值的一發光時間不超過一預設之最短供電時間時,持續使該電源轉換器對該發光元件供電,以使該電源轉換器之一供電時間不短於該最短供電時間。

本發明之一實施例提供一種背光控制器,包含有一電流控制單元以及一轉換器控制單元。該電流控制單元依據一PWM調光信號來產生一調光狀態信號,並控制至少一發光元件之一驅動電流。該調光狀態信號為一第一邏輯值時,表示該驅動電流應不為0;該調光狀態信號為一第二邏 輯值時,表示該驅動電流應為0。該轉換器控制單元可控制一電源轉換器,使其對該發光元件供電。當該調光狀態信號為該第一邏輯值時,該轉換器控制單元提供一封閉迴圈,並使該電源轉換器對該等發光元件供電,以提供該發光元件發光所需之電能。當該調光狀態信號轉態為該第二邏輯值,且該調光狀態信號位於該第一邏輯值的一發光時間不超過一預設之最短供電時間時,該轉換器控制單元持續使該電源轉換器對該發光元件供電,以使該電源轉換器之一供電時間不短於該最短供電時間。

10‧‧‧背光模組

12‧‧‧升壓器

14‧‧‧背光控制器

16‧‧‧電流控制單元

18‧‧‧轉換器控制單元

23‧‧‧補償電容

28‧‧‧功率開關

100‧‧‧背光模組

101、103‧‧‧分壓電阻

104‧‧‧背光控制器

106‧‧‧電流控制單元

108‧‧‧轉換器控制單元

122‧‧‧最小選擇器

130‧‧‧運算放大器

132‧‧‧多工器

140‧‧‧脈波寬度調變器

142‧‧‧運算轉導放大器

160‧‧‧狀態控制單元

800‧‧‧方法流程圖

802、804、806、808、810、812、814、816、818、820‧‧‧步驟

900‧‧‧方法流程圖

902、904‧‧‧步驟

CD1~CD4‧‧‧電流控制器

CS1~CS4‧‧‧接腳

COM‧‧‧接腳

D‧‧‧延遲單元

DIM‧‧‧接腳

DIM1~DIM4‧‧‧調光信號

DIMON‧‧‧調光狀態信號

DIMPWM‧‧‧PWM調光信號

DRV‧‧‧接腳

FB1~FB4‧‧‧接腳

GAT1~GAT4‧‧‧接腳

ILED1~ILED4‧‧‧驅動電流

LED1~LED4‧‧‧LED模組

OVP‧‧‧接腳

R‧‧‧紀錄

RS1‧‧‧偵測電阻

SDRV‧‧‧控制信號

SHOLD‧‧‧持守信號

SPOWER‧‧‧供電信號

SSEL‧‧‧選擇信號

t0‧‧‧時間點

TDIM-OFF‧‧‧不發光時間

TDIM-ON‧‧‧發光時間

TLOOP‧‧‧迴路時間

TMIN-ON‧‧‧最短供電時間

TPOWER-ON‧‧‧供電時間

TPUMP‧‧‧強制供電時間

TSTARTUP‧‧‧起始時間

VCOM‧‧‧補償電壓

VFBMIN‧‧‧最小回饋電壓

VIN‧‧‧輸入電壓

VOUT‧‧‧驅動電壓

VSET‧‧‧預設的電壓

第1圖顯示一傳統的背光模組(backlight module)10,其中舉例有四個LED模組LED1~LED4

第2A圖為第1圖中的一些信號波形圖。

第2B圖顯示當發光時間TDIM-ON很短時,第1圖中的一些信號波形圖。

第3圖顯示依據本發明所實施的一背光模組100。

第4圖顯示第3圖中的背光控制器104。

第5A圖顯示了當發光時間TDIM-ON比最短供電時間TMIN-ON短時,第4圖中的一些信號波形圖。

第5B圖顯示了當發光時間TDIM-ON比最短供電時間TMIN-ON長時,第4圖中的一些信號波形圖。

第6圖顯示用來產生供電信號SPOWER、持守信號SHOLD、選擇信號SSEL的方法流程圖800。

第7圖顯示用來產生供電信號SPOWER、持守信號SHOLD、選擇信號SSEL的 另一方法流程圖900。

在本說明書中,有一些相同的符號,其表示具有相同或是類似之結構、功能、原理的元件,且為業界具有一般知識能力者可以依據本說明書之教導而推知。為說明書之簡潔度考量,相同之符號的元件將不再重述。

為了解決PWM調光下的發光時間過短而造成的閃爍問題,因此,在本發明的一實施例中,提供了一最短供電時間。就算發光時間比起最短供電時間來的短,電源轉換器至少持續供電有最短供電時間後,才停止供電。在一實施例中,在LED模組之發光時間結束後,電源轉換器將用來調節(regulate)驅動電壓的封閉迴圈打斷,持續供電,直到最短供電時間結束。

如此,儘管PWM調光下的發光時間非常的短,電源轉換器還是會供給過額的電能給予LED模組,確保LED模組在之後的發光時間,有足夠的驅動電壓,可以正確的發光。

沒有封閉迴圈下的持續供電,可能會造成驅動電壓過高的事件發生。在本發明的一實施例中,一旦過高電壓事件發生,電源轉換器就停止供電,但PWM調光依然可以進行而不受影響。

在本發明的一實施例中,電源轉換器不一定持續供電直到最短供電時間結束。一但在發光時間中,LED模組的驅動電壓可能有偏低的情形,那電源轉換器就持續供電直到最短供電時間結束。相反的,如果在發光時間中,LED模組的驅動電壓可能已經足夠了,那電源轉換器的供電 就隨著發光時間結束而中止。

第1圖顯示一傳統的背光模組(backlight module)10,其中舉例有四個LED模組LED1~LED4。升壓器(booster)12作為一電源轉換器的例子,將輸入電壓VIN轉換成驅動電壓VOUT,用來供電驅動LED模組LED1~LED4。四個電流控制器CD1~CD4分別控制流經LED模組LED1~LED4的驅動電流ILED1~ILED4

背光控制器14中有轉換器控制單元18以及電流控制單元16。轉換器控制單元18控制了升壓器12,電流控制單元16掌控電流控制器CD1~CD4。依據PWM調光信號DIMPWM,轉換器控制單元18決定升壓器12是否供電,且電流控制單元16決定驅動電流ILED1~ILED4的值。以LED模組LED1為例,當背光控制器14要使其發光時,驅動電流ILED1為一定值;當背光控制器14要使其不發光時,驅動電流ILED1大約為0。電流控制單元16將接腳FB1~FB4其中的最小值所對應的一最小回饋電壓VFBMIN,送給轉換器控制單元18。

第2A圖為第1圖中的一些信號波形圖,由上而下,包含有PWM調光信號DIMPWM、最小回饋電壓VFBMIN、補償電容23上的補償電壓VCOM、以及控制升壓器12中的功率開關(power switch)28之控制信號SDRV。當PWM調光信號DIMPWM為邏輯上的1時,為發光時間TDIM-ON,LED模組LED1~LED4發光;相反的,當PWM調光信號DIMPWM為邏輯上的0時,為不發光時間TDIM-OFF,LED模組LED1~LED4不發光。在此說明書中,發光時間TDIM-ON指的是至少應有一個LED模組被驅動發光的時間,而不發光時間TDIM-OFF指的是沒有任何一個LED模組被驅動發光的時間。

如同第2A圖所示,在不發光時間TDIM-OFF中,控制信號SDRV固定為邏輯上的0,使功率開關28關閉,所以升壓器12不對LED模組LED1~LED4供電。在不發光時間TDIM-OFF中,因為驅動電流ILED1~ILED4都大約為0,所以最小回饋電壓VFBMIN將大約等於驅動電壓VOUT。在不發光時間TDIM-OFF中,補償電壓VCOM大約維持不變。

如同第2A圖所示,在發光時間TDIM-ON中,控制信號SDRV週期性的提供脈衝,用以開關功率開關28,使升壓器12對LED模組LED1~LED4供電。因為至少有一個LED模組發光,所以在發光時間TDIM-ON中,最小回饋電壓VFBMIN會下降。舉例來說,在發光時間TDIM-ON中,回饋電壓VFBMIN與0.4V的差異用來調整補償電壓VCOM,其決定當下控制信號SDRV的脈衝寬度。如此,回饋電壓VFBMIN、補償電壓VCOM、控制信號SDRV、驅動電壓VOUT便提供了一個封閉迴圈(close loop)。在第2A圖中,升壓器12依據此封閉迴圈,調變控制信號SDRV中的脈衝寬度,以使最小回饋電壓VFBMIN大約維持趨近於0.4V。

第2B圖顯示當發光時間TDIM-ON很短時,第1圖中的一些信號波形圖。如同第2B圖所示的,一旦發光時間TDIM-ON很短時,補償電壓VCOM還來不急回到其應有的穩態電壓(steady state voltage),發光時間TDIM-ON就結束了。因此,補償電壓VCOM在發光時間TDIM-ON結束時,就會跟發光時間TDIM-ON開始前有所差異。如同第2B圖之左半部所示的,經歷了一次發光時間TDIM-ON後,補償電壓VCOM下降了一些些。這樣的差異將會隨著PWM調光信號DIMPWM的調光調光週期(dimming cycle)之數目增加而累積。如果補償電壓VCOM持續的下降,意味著升壓器12所供應的電能,將可能會不足以驅 動LED模組LED1~LED4,使其在發光時間TDIM-ON無法發光。如同第2B圖之右半部所示,最小回饋電壓VFBMIN明顯低於0.4V,意味著可能有LED模組該亮而不亮。

第3圖顯示依據本發明所實施的一背光模組100。在一實施例中,背光控制器104是一積體電路,具有接腳DRV、COM、DIM、FB1~FB4、CS1~CS4、GAT1~GAT4以及OVP,連接到升壓器12、補償電容23、LED模組LED1~LED4、電流控制器CD1~CD4、以及分壓電阻101與103。

第4圖顯示第3圖中的背光控制器104,其具有轉換器控制單元108以及電流控制單元106。

如同第4圖所示,電流控制單元106中有數個延遲單元D,用來將PWM調光信號DIMPWM延遲,而產生調光信號DIM2~DIM4。調光信號DIM1~DIM4則分別控制驅動電路CC1~CC4。驅動電路CC1~CC4的內部電路大致相同。以下將舉例說明驅動電路CC1,而驅動電路CC2~CC4可類推得知,不再累述。驅動電路CC1具有運算放大器130以及多工器(multiplexer)132。運算放大器130與第3圖中的電流控制器CD1一起,可以控制驅動電流ILED1值。當調光信號DIM1為邏輯上的1時,驅動電流ILED1與偵測電阻RS1的乘積大約等於一預設的電壓VSET,所以LED模組LED1發光;當調光信號DIM1為邏輯上的0時,驅動電流ILED1等於0,LED模組LED1不發光。簡單的說,調光信號DIM1決定了LED模組LED1是否被驅動,以固定的亮度發光。

一個有四個輸入端的或閘,依據調光信號DIM1~DIM4,來產生調光狀態信號DIMON。換言之,LED模組LED1~LED4中任何一個應該被驅動而發光的話,調光狀態信號DIMON會是邏輯上的1;如果LED模組 LED1~LED4都不被驅動發光,那調光狀態信號DIMON會是邏輯上的0。

最小選擇器122依據接腳FB1~FB4上的電壓中的最小值,產生最小回饋電壓VFBMIN。從某方面來看,最小回饋電壓VFBMIN代表了接腳FB1~FB4上的電壓中的其中之一。接腳FB1上的電壓,舉例來說,也就是LED模組LED1的一端電壓。

轉換器控制單元108中,當供電信號SPOWER為邏輯上的1時,脈波寬度調變器140就依據補償電壓VCOM來週期性的產生脈衝,在接腳DRV上提供控制信號SDRV,升壓器12將對LED模組LED1~LED4供電;當供電信號SPOWER為邏輯上的0時,接腳DRV將會被箝制於0V,所以升壓器12將停止供電。簡單的說,供電信號SPOWER可表示升壓器12是否對LED模組LED1~LED4供電。

轉換器控制單元108另具有一運算轉導放大器(operational transconductance amplifier,OTA)142。在運算轉導放大器142與接腳COM之間有一個開關,受控於持守信號SHOLD。持守信號SHOLD為邏輯上的0時,運算轉導放大器142可以對補償電容23充放電,改變補償電壓VCOM。當持守信號SHOLD為邏輯上的1時,運算轉導放大器142與補償電容23之間為開路,補償電容23不被充放電,所以補償電壓VCOM大致維持不變。

多工器132依據選擇信號SSEL來決定提供最小回饋電壓VFBMIN或是0.2V給予運算轉導放大器142之一輸入端。

當選擇信號SSEL、持守信號SHOLD、供電信號SPOWER分別為0、0、1時,連接回饋電壓VFBMIN、補償電壓VCOM、控制信號SDRV、驅動電壓VOUT的信號路徑便構成了一個封閉迴圈(close loop),而轉換器控制單元108 使升壓器12對LED模組LED1~LED4供電,目標是讓封閉迴圈中的最小回饋電壓VFBMIN大約維持趨近於0.4V。此封閉迴圈,可以被為1的選擇信號SSEL、為0的持守信號SHOLD、或為0的供電信號SPOWER所打斷,成為開路迴路(open loop)。

狀態控制單元160依據調光狀態信號DIMON,來決定選擇信號SSEL、持守信號SHOLD、供電信號SPOWER的邏輯值。從某一方面來說,狀態控制單元160也決定了是否提供該封閉迴圈。

第5A圖顯示了當發光時間TDIM-ON比最短供電時間TMIN-ON短時,第4圖中的一些信號波形圖。由上到下,第5A圖中的波形依序表示PWM調光信號DIMPWM、調光信號DIM1~DIM4、調光狀態信號DIMON、供電信號SPOWER、持守信號SHOLD、選擇信號SSEL、以及控制信號SDRV

請一同參照第4圖與第5A圖。調光信號DIM1~DIM4大約等同PWM調光信號DIMPWM,但是有不同的時間延遲。調光狀態信號DIMON為一或閘對調光信號DIM1~DIM4的運算結果,如同第5A圖所示。發光時間TDIM-ON表示調光狀態信號DIMON為邏輯上1的時間。如同先前所述的,在發光時間TDIM-ON內,至少有一個LED模組應該被驅動而發光。相反的,不發光時間TDIM-OFF表示調光狀態信號DIMON為邏輯上0(也就是沒有任何一個LED模組被驅動發光)的時間。PWM調光信號DIMPWM大致決定了調光狀態信號DIMON的波形。

如同第5A圖所示,一開始PWM調光信號DIMPWM、調光信號DIM1~DIM4、調光狀態信號DIMON、供電信號SPOWER、選擇信號SSEL、控制信號SDRV都是0,只有持守信號SHOLD為1。此時,沒有任何一個LED模組 被驅動發光,補償電壓VCOM大致維持不變,升壓器12不供電給LED模組LED1~LED4

在時間點t0,PWM調光信號DIMPWM由0轉態成1時,調光狀態信號DIMON也跟著由0轉態成1,宣告發光時間TDIM-ON的開始。如同第5A圖所示,狀態控制單元160內部預設有從發光時間TDIM-ON開始後的一段時間為起始時間TSTARTUP、從發光時間TDIM-ON開始後的另一段時間為最短供電時間TMIN-ON。最短供電時間TMIN-ON比起始時間TSTARTUP長。

在起始時間TSTARTUP中,供電信號SPOWER、持守信號SHOLD、選擇信號SSEL分別為1、1、0。這意味著補償電壓VCOM大致維持不變,而升壓器12依據補償電壓VCOM所決定的控制信號SDRV而供電給LED模組LED1~LED4,且用來調控(regulate)最小回饋電壓VFBMIN的封閉迴圈沒有形成(或被提供)。引入起始時間TSTARTUP有一個特別的好處:減少發光時間TDIM-ON一開始最小回饋電壓VFBMIN不穩定所造成的影響。當發光時間TDIM-ON一開始時,最小回饋電壓VFBMIN會從一個很高的值而突然下降(如同第2A圖與第2B圖舉例所示)。此時,先把補償電壓VCOM持守住,可以避免最小回饋電壓VFBMIN下降過程中之錯誤信息對補償電壓VCOM造成錯誤的影響。

第5A圖中,起始時間TSTARTUP結束後到發光時間TDIM-ON結束的時間稱為迴路時間TLOOP。在迴路時間TLOOP中,供電信號SPOWER、持守信號SHOLD、選擇信號SSEL分別為1、0、0。因此,連接回饋電壓VFBMIN、補償電壓VCOM、控制信號SDRV、驅動電壓VOUT的信號路徑便構成了一個封閉迴圈,轉換器控制單元108使升壓器12對LED模組LED1~LED4供電,目標是讓 封閉迴圈中的最小回饋電壓VFBMIN大約等於0.4V。

在第5A圖中,發光時間TDIM-ON結束後到最短供電時間TMIN-ON結束之間的時間,稱為強制供電時間TPUMP。在強制供電時間TPUMP中,供電信號SPOWER、持守信號SHOLD、選擇信號SSEL分別為1、0、1。由於選擇信號SSEL使得第4圖中的多工器132提供0.2V給運算轉導放大器142,所以先前在迴路時間TLOOP中所形成的封閉迴圈被打斷了。此時,因為持守信號SHOLD為0,且轉導放大器142的兩輸入端有固定的電壓差(=0.4V-0.2V),所以轉導放大器142將以一定電流對補償電容23充電,補償電壓VCOM會被推升。請注意,在強制供電時間TPUMP內,儘管沒有任何一個LED模組發光,升壓器12依然會依據被拉升的補償電壓VCOM,來對LED模組LED1~LED4供電。

在第5A圖中,最短供電時間TMIN-ON結束後,供電信號SPOWER、持守信號SHOLD、選擇信號SSEL分別變成為0、1、0,回到發光時間TDIM-ON開始前的狀態。供電信號SPOWER為1的時間定義為供電時間TPOWER-ON。如同第5A圖所示,當發光時間TDIM-ON比最短供電時間TMIN-ON短時,供電時間TPOWER-ON大約等於最短供電時間TMIN-ON

第5B圖顯示了當發光時間TDIM-ON比最短供電時間TMIN-ON長時,第4圖中的一些信號波形圖。第5B圖與第5A圖相同之處,可以類推而得知,不再累述。與第5A圖不同的,在第5B圖中的發光時間TDIM-ON比最短供電時間TMIN-ON長。因此,第5B圖並沒有第5A圖中的強制供電時間TPUMP(其開始於發光時間TDIM-ON之結束而終止於最短供電時間TMIN-ON之結束)。在第5B圖中,供電時間TPOWER-ON大約等於發光時間TDIM-ON

第6圖顯示用來產生供電信號SPOWER、持守信號SHOLD、選擇信號SSEL的方法流程圖800,可以適用於第4圖中的狀態控制單元160。

在步驟802中,調光狀態信號DIMON為0時,就一直維持供電信號SPOWER為0以及持守信號SHOLD為1,以使升壓器12不供電且持守住補償電壓VCOM。當狀態信號DIMON變成1時,進入步驟804與806。

步驟804使供電信號SPOWER與持守信號SHOLD都為1,使供電時間TPOWER-ON開始,且持守住補償電壓VCOM。而步驟806維持住當下的供電信號SPOWER、持守信號SHOLD、選擇信號SSEL之邏輯值,使三者在起始時間TSTARTUP內都不會改變。

步驟808接續步驟806,檢查供電時間TPOWER-ON是否比最短供電時間TMIN-ON長。如果供電時間TPOWER-ON還沒有超過供電時間TMIN-ON,步驟810接著檢查調光狀態信號DIMON是否為1。當供電時間TPOWER-ON沒有超過供電時間TMIN-ON,且調光狀態信號DIMON為1時,表示當下應位於迴路時間TLOOP內,所以步驟812接續步驟810,將供電信號SPOWER、持守信號SHOLD、選擇信號SSEL分別設為1、0、0。如果供電時間TPOWER-ON沒有超過供電時間TMIN-ON,且調光狀態信號DIMON卻變為0,表示當下應位於強制供電時間TPUMP內,所以步驟814接續步驟810,將供電信號SPOWER、持守信號SHOLD、選擇信號SSEL分別設為1、0、1。當步驟812或814完成後,步驟808接續著檢查供電時間TPOWER-ON是否比最短供電時間TMIN-ON長。

一旦供電時間TPOWER-ON比最短供電時間TMIN-ON長,步驟818接續步驟808,檢查調光狀態信號DIMON是否為1。此時,調光狀態信號DIMON如果依然為1,表示目前依然是位於迴路時間TLOOP內,所以步驟816接續, 跟步驟812一樣地,將供電信號SPOWER、持守信號SHOLD、選擇信號SSEL分別設為1、0、0。當供電時間TPOWER-ON超過最短供電時間TMIN-ON後,只要調光狀態信號DIMON為0的話,就表示可以回到發光時間TDIM-ON開始前的狀態,所以步驟820使供電信號SPOWER為0以及持守信號SHOLD為1,並進入步驟802。

從第6圖的教導可知,起始時間TSTARTUP內的動作是由步驟804與806所設定達成。強制供電時間TPUMP內的動作是由步驟814所設定達成。而迴路時間TLOOP內的動作是由步驟812與816所設定達成。

從第5A圖與第5B圖之結果也可以得知,第3圖中的背光控制器104,其供電時間TPOWER-ON至少是最短供電時間TMIN-ON。如果發光時間TDIM-ON太短,那除了迴路時間TLOOP與起始時間TSTARTUP之外,背光控制器104將會自行加入強制供電時間TPUMP,使得供電時間TPOWER-ON等於最短供電時間TMIN-ON,如同第5A圖所示。一旦發光時間TDIM-ON夠長,使得供電時間TPOWER-ON超過了最短供電時間TMIN-ON的話,強制供電時間TPUMP就會消失而不存在,如同第5B圖所示。

強制供電時間TPUMP的存在,可以避免發光時間TDIM-ON太短所造成的閃爍問題。強制供電時間TPUMP會迫使升壓器12在沒有最小回饋電壓VFBMIN的回饋資訊條件下,盲目地額外供電。而這些額外供應的電能將會累積在升壓器12的輸出端,確保之後的發光時間TDIM-ON內,LED模組LED1~LED4有足夠的電能發光。

盲目的讓升壓器12持續輸出電能,將可能使驅動電壓VOUT不斷的提高。在本發明的一實施例中,第3圖中的轉換器控制單元108透過接腳OVP與分壓電阻101與103偵測驅動電壓VOUT。一但驅動電壓VOUT過高 (超過一個預設的保護電壓值),轉換器控制單元108將使控制信號SDRV為邏輯上的0,停止對LED模組LED1~LED4供電,以預防過高的驅動電壓VOUT對一些電子元件造成損傷。此時,電流控制單元106依然依據PWM調光信號DIMPWM來控制驅動電流ILED1~ILED4。換言之,在一實施例中,一旦驅動電壓VOUT過高,強制供電時間TPUMP將不允許出現;而當驅動電壓VOUT下降到一安全值後,強制供電時間TPUMP可以再度出現,以避免閃爍的問題。

在第4圖中,當持守信號SHOLD為1時,因為運算轉導放大器142與補償電容23之間為開路,所以選擇信號SSEL可以為任意值,都不會對補償電壓VCOM產生影響。舉例來說,在第5A圖與第5B圖中的起始時間TSTARTUP內,選擇信號SSEL並不限定於邏輯上的0,也可以是邏輯上的1。

在另一個實施例中,當時間位於最短供電時間TMIN-ON內時,第4圖中的運算轉導放大器142之正端不是接0.4V,而是接0.8V。因此,迴路時間TLOOP位於最短供電時間TMIN-ON內的部分,封閉迴圈將使最小回饋電壓VFBMIN往0.8V逼近;迴路時間TLOOP位於最短供電時間TMIN-ON外的部分,封閉迴圈將使最小回饋電壓VFBMIN往0.4V逼近。

在一些本發明之實施例中,每次的供電時間TPOWER-ON並非一定要大於等於最短供電時間TMIN-ON。舉例來說,本發明的一些實施例中,就算發光時間TDIM-ON還沒有到最短供電時間TMIN-ON,強制供電時間TPUMP不一定會加入,而是會額外參考一些條件。

第7圖顯示用來產生供電信號SPOWER、持守信號SHOLD、選擇信號SSEL的另一方法流程圖900,也可以適用於第4圖中的狀態控制單元160。相較於第6圖,第7圖中的方法流程圖900額外增加了步驟902與904。 步驟902接續於步驟812,兩者均執行於迴路時間TLOOP時。步驟902檢查最小回饋電壓VFBMIN是否小於0.4V,並據以決定紀錄R。如果步驟902所檢查的結果,最小回饋電壓VFBMIN小於0.4V,這意味了當下之驅動電壓VOUT可能不足以驅動LED模組LED1~LED4;反之,當下之驅動電壓VOUT還足夠來驅動LED模組LED1~LED4

步驟904接續於步驟810,用以決定是否執行強制供電時間TPUMP之動作的步驟814。如果步驟904中,紀錄R指出先前迴路時間TLOOP中的最小回饋電壓VFBMIN小於0.4V,步驟814才會執行,開始強制供電時間TPUMP,使供電時間TPOWER-ON延長到最短供電時間TMIN-ON。如此,可以消除驅動電壓VOUT不足的問題。相反的,如果步驟904中,紀錄R指出先前迴路時間TLOOP中的最小回饋電壓VFBMIN不小於0.4V,步驟820接續,而814不會執行,供電時間TPOWER-ON馬上結束。此時,供電時間TPOWER-ON就會比最短供電時間TMIN-ON短。

第7圖中的方法流程圖900可以依照迴路時間TLOOP中的偵測結果,來決定強制供電時間TPUMP是否加入。相較於第6圖中的方法流程800,方法流程900可能獲得比較高的電能轉光能之轉換效率,也可能避免驅動電壓VOUT過高事件發生。

除了最小回饋電壓VFBMIN之外,還有其他信號可以用來辨識驅動電壓VOUT是否足夠來驅動LED模組LED1~LED4。舉例來說,在迴路時間TLOOP內,如果第3圖中的接腳GAT1~GAT4之中有任何一個,其電壓過高(超過一個預設安全值),也可以表示當下驅動電壓VOUT並不足夠來驅動所有LED模組LED1~LED4。接腳GAT1~GAT4上的電壓,也就是電流控制器 CD1~CD4內之NMOS的閘端控制電壓,此處的NMOS可視為一電流控制元件。

以上所述僅為本發明之較佳實施例,凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾,皆應屬本發明之涵蓋範圍。

800‧‧‧方法流程圖

802、804、806、808、810、812、814、816、818、820‧‧‧步驟

DIMON‧‧‧調光狀態信號

SHOLD‧‧‧持守信號

SPOWER‧‧‧供電信號

TMIN-ON‧‧‧最短供電時間

TPOWER-ON‧‧‧供電時間

TSTARTUP‧‧‧起始時間

VFBMIN‧‧‧最小回饋電壓

Claims (17)

  1. 一種調光控制方法,包含有:提供一調光狀態信號,其為一第一邏輯值時,表示至少一發光元件應該要被驅動發光,其為一第二邏輯值時,表示該發光元件應不發光;當該調光狀態信號為該第一邏輯值時,提供一封閉迴圈,並使一電源轉換器對該等發光元件供電,以提供該發光元件發光所需之電能,並使該封閉迴圈之一信號趨近於一預設值,其中該電源轉換器持續供電的時間為一供電時間;比較該供電時間以及一最短供電時間;以及當該調光狀態信號轉態為該第二邏輯值,且該供電時間尚未超過該最短供電時間時,持續使該電源轉換器對該發光元件供電,以使該供電時間不短於該最短供電時間。
  2. 如申請專利範圍第1項之調光控制方法,其中,持續使該電源轉換器對該發光元件供電之該步驟,包含有:使該封閉迴圈開路;提供一定電流對一補償電容充放電,以改變該補償電容之一補償電壓;以及依據該補償電壓,使該電源轉換器對該發光元件供電。
  3. 如申請專利範圍第1項之調光控制方法,另包含有:當該調光狀態信號轉態為該第二邏輯值,且該供電時間超過該最短供電時間時,使該封閉迴圈開路,並停止該電源轉換器對該發光元件供電。
  4. 如申請專利範圍第1項之調光控制方法,另包含有:接收一數位調光信號;依據該數位調光信號,產生數個通道致能信號,以分別控制數個發光元件;以及依據該等通道致能信號,來產生該調光狀態信號。
  5. 如申請專利範圍第4項之調光控制方法,另包含有:將該數位調光信號延遲,以產生該等通道致能信號其中之一。
  6. 如申請專利範圍第1項之調光控制方法,另包含有:當該調光狀態信號轉態為該第一邏輯值後的一起始時間內,使該封閉迴圈開路,並使該電源轉換器對該發光元件供電;其中,該封閉時間短於該最短供電時間。
  7. 如申請專利範圍第6項之調光控制方法,於該起始時間內,一補償電容之一補償電壓大致保持不變。
  8. 如申請專利範圍第1項之調光控制方法,另包含有:當該調光狀態信號為該第一邏輯值時,偵測驅動該發光元件之一驅動信號,據以提供一紀錄;當該調光狀態信號轉態為該第二邏輯值,該發光時間不超過該預設之最短供電時間,且該紀錄為一第一值時,持續使該電源轉換器對該發光元件供電;以及當該調光狀態信號轉態為該第二邏輯值,該發光時間不超過該預設之最短供電時間,且該紀錄為一第二值時,停止該電源轉換器對該發光元件供電。
  9. 如申請專利範圍第8項之調光控制方法,其中,該驅動信號係代表為該發光元件之一端電壓。
  10. 如申請專利範圍第8項之調光控制方法,其中,該驅動信號係為一電流控制元件之一控制電壓。
  11. 如申請專利範圍第1項之調光控制方法,另包含有:偵測該電源轉換器所輸出之一驅動電壓;以及當該驅動電壓超過一預設值時,停止該電源轉換器對該發光元件供電。
  12. 如申請專利範圍第1項之調光控制方法,其中,該發光元件包含有一LED元件。
  13. 如申請專利範圍第1項之調光控制方法,其中,提供該封閉迴圈之該步驟,係操作於一迴路時間;持續使該電源轉換器對該發光元件供電之該步驟,係操作於一強制供電時間;該強制供電時間緊接於該迴路時間。
  14. 一種背光控制器,包含有:一電流控制單元,依據一PWM調光信號來產生一調光狀態信號,並控制至少一發光元件之一驅動電流,其中,該調光狀態信號為一第一邏輯值時,表示該驅動電流應不為0,該調光狀態信號為一第二邏輯值時,表示該驅動電流應為0;以及一轉換器控制單元,可控制一電源轉換器,使其對該發光元件供電;其中,當該調光狀態信號為該第一邏輯值時,該轉換器控制單元提供一封閉迴圈,並使該電源轉換器對該等發光元件供電,以提供該發光元件發光所需之電能;該電源轉換器持續供電的一時間為一供電時間; 該轉換器控制單元比較該供電時間以及一最短供電時間;以及當該調光狀態信號轉態為該第二邏輯值,且該供電時間尚未超過該最短供電時間時,該轉換器控制單元持續使該電源轉換器對該發光元件供電,以使該供電時間不短於該最短供電時間。
  15. 如申請專利範圍第14項之背光控制器,其中,該轉換器控制單元提供該封閉迴圈,該背光控制器操作於一迴路時間;當該轉換器控制單元持續使該電源轉換器對該發光元件供電時,該背光控制器操作於一強制供電時間;該強制供電時間緊接於該迴路時間。
  16. 如申請專利範圍第15項之背光控制器,其中,於該強制供電時間,該轉換器控制單元提供一定電流對一補償電容充放電,以改變該補償電容之一補償電壓,以使該電源轉換器對該發光元件供電功率增加。
  17. 如申請專利範圍第15項之背光控制器,其中,當操作於該迴路時間時,依據驅動該發光元件之一驅動信號,該轉換器控制單元提供一紀錄;當該調光狀態信號轉態為該第二邏輯值,該發光時間不超過該預設之最短供電時間,且該紀錄為一第一值時,該轉換器控制單元使該背光控制器操作於該強制供電時間;以及當該調光狀態信號轉態為該第二邏輯值,該發光時間不超過該預設之最短供電時間,且該紀錄為一第二值時,該轉換器控制單元停止該電源轉換器對該發光元件供電。
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