CN104640330A - 发光二极管驱动器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管驱动器及其控制方法，该发光二极管驱动器包含一功率开关、一逻辑单元及一脉冲调整信号产生器。该功率开关用以控制一发光二极管电压端点的充电位准，其导通或截止由一脉宽调制信号控制；该逻辑单元耦接于该功率开关的一控制端，用以产生一频率控制信号；该脉冲调整信号产生器耦接于该逻辑单元，用以根据该频率控制信号产生一操作脉冲，及根据该操作脉冲更新该脉宽调制信号。当该脉宽调制信号的占空比小于一脉宽调制门槛时，该操作脉冲具有一第一频率；当该脉宽调制信号的占空比大于该脉宽调制门槛时，该操作脉冲具有大于该第一频率的一第二频率。

Description

发光二极管驱动器及其控制方法
技术领域
本发明关于一种发光二极管驱动器，尤指一种具有逻辑单元以产生频率控制信号的发光二极管驱动器。
背景技术
现有技术调整液晶显示器的背光(backlight)亮度时，分析使用者指令、影像数据及环境光源以产生亮度信号，并将亮度信号传送至发光二极管驱动器(LED driver)以调整背光。其中，分析环境光源例如采用日光可读性增强技术(sunlight readability enhancement；SRE)，以使检测到环境较亮时可提高亮度；分析影像数据例如采用内容调制亮度控制技术(content adaptivebrightness control；CABC)，以根据欲显示的影像数据进行亮度与对比的最佳化调整。发光二极管驱动器可采用脉频调制(PFM)技术或脉宽调制(PWM)技术控制亮度。脉频调制技术将发光二极管显示器的开关的控制信号的占空比(duty cycle)固定，仅调整控制信号的频率；脉宽调制技术将控制信号的频率固定，仅调整控制信号的占空比。脉频调制技术的重载效率差、噪声抑制差、输出涟波中等，仅轻载效率良好；而脉宽调制技术的重载效率佳、输出涟波小、噪声抑制良好，但轻载效率差。故本领域实欠缺兼顾发光二极管驱动器的重载效率、轻载效率、噪声抑制及输出涟波的解决方案。
发明内容
本发明的一实施例公开一种发光二极管驱动器，包含一功率开关、一逻辑单元及一脉冲调整信号产生器。该功率开关，用以控制一发光二极管电压端点的充电位准，该功率开关的导通或截止由一脉宽调制信号控制；该逻辑单元，耦接于该功率开关的一控制端，用以根据该脉宽调制信号的占空比产生一频率控制信号；该脉冲调整信号产生器，耦接于该逻辑单元，用以根据该频率控制信号产生一操作脉冲，及根据该操作脉冲更新该脉宽调制信号。其中当该脉宽调制信号的占空比小于一脉宽调制门槛时，该操作脉冲具有一第一频率；当该脉宽调制信号的占空比大于该脉宽调制门槛时，该操作脉冲具有一第二频率；且该第一频率小于该第二频率。
本发明的另一实施例公开一种发光二极管驱动器，包含一功率开关、一逻辑单元及一脉冲调整信号产生器。该功率开关，用以控制一发光二极管电压端点的充电位准，该功率开关的导通或截止由一脉宽调制信号控制；该逻辑单元，用以根据一亮度信号产生一频率控制信号；该脉冲调整信号产生器，耦接于该逻辑单元，用以根据该频率控制信号产生一操作脉冲，及根据该操作脉冲更新该脉宽调制信号。其中当该亮度信号对应的一负载值小于一亮度门槛时，该操作脉冲具有一第一频率；当该负载值大于该亮度门槛时，该操作脉冲具有一第二频率；且该第一频率小于该第二频率。
本发明的另一实施例公开一种发光二极管驱动器，包含一功率开关、一逻辑单元及一脉冲调整信号产生器。该功率开关，用以控制一发光二极管电压端点的充电位准，该功率开关的导通或截止由一脉宽调制信号控制；该逻辑单元，耦接于该功率开关的一控制端，用以根据该脉宽调制信号的占空比及一亮度信号产生一频率控制信号；该脉冲调整信号产生器，耦接于该逻辑单元，用以根据该频率控制信号产生一操作脉冲，及根据该操作脉冲更新该脉宽调制信号。其中当该脉宽调制信号的占空比小于一脉宽调制门槛时，该操作脉冲具有一第一频率；当该脉宽调制信号的占空比大于该脉宽调制门槛时，该操作脉冲具有一第二频率；且该第一频率小于该第二频率。
本发明的另一实施例公开一种发光二极管驱动器的控制方法，该发光二极管驱动器包含一逻辑单元及一脉冲调整信号产生器，该方法包含该脉冲调整信号产生器输出一脉宽调制信号以控制一功率开关；该逻辑单元根据该脉宽调制信号的一占空比产生一频率控制信号；该脉冲调整信号产生器接收该频率控制信号，且该脉冲调整信号产生器内的一振荡器根据该频率控制信号输出一操作脉冲；及该脉冲调整信号产生器根据该操作脉冲更新该脉宽调制信号。
本发明的另一实施例公开一种发光二极管驱动器的控制方法，该发光二极管驱动器包含一逻辑单元及一脉冲调整信号产生器，该方法包含该脉冲调整信号产生器输出一脉宽调制信号以控制一功率开关；该逻辑单元根据该脉宽调制信号的一占空比及一亮度信号产生一频率控制信号；该脉冲调整信号产生器接收该频率控制信号，且该脉冲调整信号产生器内的一振荡器根据该频率控制信号输出一操作脉冲；及该脉冲调整信号产生器根据该操作脉冲更新该脉宽调制信号。
本发明的另一实施例公开一种发光二极管驱动器的控制方法，该发光二极管驱动器包含一逻辑单元及一脉冲调整信号产生器，该方法包含该脉冲调整信号产生器输出一脉宽调制信号以控制一功率开关；该逻辑单元根据一亮度信号产生一频率控制信号；该脉冲调整信号产生器接收该频率控制信号，且该脉冲调整信号产生器内的一振荡器根据该频率控制信号输出一操作脉冲；及该脉冲调整信号产生器根据该操作脉冲更新该脉宽调制信号。
附图说明
图1为本案一实施例的发光二极管驱动器、电感及发光二极管单元的示意图。
图2为图1的发光二极管单元、电感及发光二极管驱动器的内部的示意图。
图3为图1及图2的逻辑单元的内部示意图。
图4为本案另一实施例的发光二极管驱动器、电感及发光二极管单元的示意图。
图5为图4的发光二极管单元、电感及发光二极管驱动器的内部的示意图。
图6为图4的逻辑单元的内部示意图。
图7为本案另一实施例的发光二极管驱动器、电感及发光二极管单元的示意图。
图8为图7的电感、发光二极管单元及发光二极管驱动器的内部的示意图。
图9为图7及图8的逻辑单元的内部示意图。
图10为图7及图8的发光二极管驱动器设置于***的示意图。
图11本案另一实施例的发光二极管单元、电感及发光二极管驱动器的内部的示意图。
图12为本案一实施例中发光二极管驱动器的控制方法的流程图。
图13为对应于图12的控制方法的信号波形示意图。
图14为本案另一实施例中发光二极管驱动器的控制方法的流程图。
图15为对应于图14的控制方法的脉宽调制信号的频率规划图。
图16为对应于图14的控制方法的信号波形示意图。
图17为本案一实施例的负载及消耗功率对照曲线示意图。
其中，附图标记：
100、500、800、1100  发光二极管驱动器
BL1  发光二极管单元                 SW1  功率开关
L1、L2、L3  逻辑单元                DD1、DD2  脉冲调整信号产生器
VLED  发光二极管电压端点            Ix  电流源
W1  操作脉冲                        Osc1  振荡器
Comp1  比较器                       Lch1  锁存器
Dr1、Dr2  驱动单元
Vfb  反馈信号
Vfb’  处理后反馈信号
VPWM  脉宽调制信号
VBR  亮度信号
BUF1  缓冲器
Fx、Fx2  处理单元
CS1  电流抽取器
Vsink  控制信号
Vsinka  模拟控制信号
Icontrol  调整信号
Vx  操作电压
T1  时脉产生器
Cnt1  脉宽调制计数器
Cnt2  计数脉冲计数器
Cnt3  亮度信号计数器
Cal1、Cal2、Cal3  运算单元
PWM1  脉宽调制计数值
BR1  亮度信号计数值
Wc1  计数脉冲计数值
Wc   计数脉冲
Hys  磁滞单元
Div1、Div2  除法单元
Cpt1、Cpt2  比较单元
Fs1、Fs2、Fs3  频率设定单元
Vfreq  频率控制信号
Vfreq’ 输出的频率控制信号
S1   ***
U1   使用者接收单元
I1   影像数据单元
D1   环境光源检测器
A1   分析单元
i1   使用者指令信号
i2   影像数据信号
i3   环境光源信号
I2C  内部整合电路介面
M1   记忆单元
R1至Rn  暂存器
EC   误差放大器
SW2  同步开关
Da   二极管
Ca   电容
DAC  数字转模拟转换器
Vref 参考位准
1200、1400  控制方法
1210至1280、1410至1494  步骤
VIN  输入电压
ta、tb、t1、t2、t3  时段
1710、1720  曲线
VIN  输入电压
Lx   电感
具体实施方式
图1为本案一实施例的发光二极管驱动器100、电感Lx及发光二极管单元BL1的示意图。电感Lx耦接于输入电压VIN及发光二极管电压端点VLED。发光二极管驱动器100包含功率开关SW1、逻辑单元L1及脉冲调整信号产生器DD1，用以控制发光二极管单元BL1的显示亮度。功率开关SW1用以控制发光二极管电压端点VLED的充电位准，功率开关SW1的导通或截止由脉宽调制信号VPWM控制，功率开关SW1可耦接于电流源Ix。逻辑单元L1耦接于功率开关SW1的控制端，用以根据脉宽调制信号VPWM的占空比(duty cycle)产生频率控制信号Vfreq。脉冲调整信号产生器DD1耦接于逻辑单元L1，用以根据频率控制信号Vfreq产生操作脉冲W1，及根据操作脉冲W1更新脉宽调制信号VPWM。其中当脉宽调制信号VPWM的占空比小于脉宽调制门槛时，操作脉冲W1具有第一频率；当脉宽调制信号VPWM的占空比大于脉宽调制门槛时，操作脉冲W1具有第二频率；且第一频率小于第二频率。根据本案实施例，图1所示的输入电压VIN可例如为(但不限于)电池供电的4.5伏特、或变压器供电的21伏特。电感Lx用以储能，其电感值可根据设计需求采用适宜的电感值，例如(但不限于)4.7微亨利(uH)或10微亨利等。
图2为图1的发光二极管单元BL1、电感Lx及发光二极管驱动器100的内部的示意图。电感Lx耦接于输入电压VIN及发光二极管电压端点VLED。图2中，脉冲调整信号产生器DD1更包含振荡器Osc1、比较器Comp1、锁存器Lch1、及驱动单元Dr1。振荡器Osc1用以根据频率控制信号Vfreq输出操作脉冲W1。比较器Comp1耦接于振荡器Osc1，用以根据操作脉冲W1及反馈信号Vfb产生脉宽调制信号VPWM。锁存器Lch1耦接于振荡器Osc1及比较器Comp1，用以根据操作脉冲W1控制脉宽调制信号VPWM的输出。驱动单元Dr1耦接于锁存器Lch1，用以输出脉宽调制信号VPWM至功率开关SW1。举例而言，振荡器Osc1可根据频率控制信号Vfreq将操作脉冲W1的频率设定为1.2百万赫兹(MHz)、600仟赫兹(KHz)或450仟赫兹，以使脉宽调制信号VPWM相对应地具有1.2百万赫兹(MHz)、600仟赫兹(KHz)或450仟赫兹的频率。比较器Comp1则可根据操作脉冲W1及反馈信号Vfb以将脉宽调制信号VPWM的占空比设为例如85％、80％或25％等不同数值的占空比。上述的操作脉冲W1的频率及脉宽调制信号VPWM的占空比仅为举例，而非用以限制本案产生的波形其特性的范围。脉宽调制信号VPWM的占空比可对应于输入电压，举例而言，当脉宽调制信号VPWM的占空比为85％(大于50％)，可对应至输入电压为4.5伏特(电池供电)；当脉宽调制信号VPWM的占空比为33％(小于50％)，可对应至输入电压为21伏特(变压器供电)。
由图2可见，驱动单元Dr1可包含缓冲器BUF1及处理单元Fx，其中缓冲器BUF1可接收脉宽调制信号VPWM再将之输出至功率开关SW1的控制端，处理单元Fx可根据脉宽调制信号VPWM产生控制信号Vsink。驱动单元Dr1可更包含电流抽取器(current sink)CS1，控制信号Vsink可例如为电流抽取信号。电流抽取器CS1的节点具有操作电压Vx，电流抽取器CS1可根据控制信号Vsink产生调整信号Icontrol以控制背光面板的发光二极管单元BL1的显示亮度，及根据操作电压Vx产生上述的反馈信号Vfb，图2的实施例的操作电压Vx及反馈信号Vfb取于同一节点(node)，然而图2仅为示意图，使用者亦可另将操作电压Vx经处理后求得反馈信号Vfb。举例而言，背光面板的发光二极管单元BL1可为发光二极管串，调整信号Icontrol可为流经发光二极管单元BL1的电流，电流值越高则亮度越亮，故调整信号Icontrol可控制显示亮度。
图3为图1及图2的逻辑单元L1的内部示意图。由图3可见，逻辑单元L1可包含时脉产生器T1、脉宽调制计数器Cnt1、计数脉冲计数器Cnt2及运算单元Cal1。时脉产生器T1用以产生计数脉冲Wc。脉宽调制计数器Cnt1可计数(count)脉宽调制信号VPWM的脉冲(pulse)以产生脉宽调制计数值PWM1。计数脉冲计数器Cnt2可计数计数脉冲Wc的脉冲以产生计数脉冲计数值Wc1。运算单元Cal1可根据脉宽调制计数值PWM1及计数脉冲计数值Wc1产生频率控制信号Vfreq。其中计数脉冲Wc可为具有固定频率的脉冲。运算单元Cal1可具有磁滞(hysteresis)单元Hys、除法单元Div1、比较单元Cpt1及频率设定单元Fs1。磁滞单元Hys可用以消除噪声；除法单元Div1可将脉宽调制计数值PWM1及计数脉冲计数值Wc1相除；比较单元Cpt1可判断除法单元Div1的运算结果；及频率设定单元Fs1可根据比较单元Cpt1的比较结果产生频率控制信号Vfreq。频率设定单元Fs1可例如具有预设的查询表(lookup table)或设定程序以根据比较单元Cpt1的比较结果产生频率控制信号Vfreq。图3所示的逻辑单元L1的内部架构仅为举例，用以举例说明逻辑单元L1根据脉宽调制信号VPWM的占空比产生频率控制信号Vfreq的一种实施样态，并非用以限制本案的逻辑单元L1的内部架构。
图4为本案另一实施例的发光二极管驱动器500、电感Lx及发光二极管单元BL1的示意图。电感Lx耦接于输入电压VIN。发光二极管驱动器500包含功率开关SW1、逻辑单元L2及脉冲调整信号产生器DD1。功率开关SW1可用以控制发光二极管电压端点VLED的充电位准，功率开关SW1的导通或截止由脉宽调制信号VPWM控制，功率开关SW1可耦接于电流源Ix。逻辑单元L2可根据亮度信号VBR产生频率控制信号Vfreq。脉冲调整信号产生器DD1耦接于该逻辑单元L2且可根据频率控制信号Vfreq产生操作脉冲W1，及根据操作脉冲W1更新脉宽调制信号VPWM。其中当亮度信号VBR对应的负载值小于亮度门槛时，操作脉冲W1具有第三频率；当负载值大于亮度门槛时，操作脉冲W1具有第四频率；且第三频率小于第二频率。举例而言，第三频率F3可例如为800仟赫兹，且第四频率可例如为1.2百万赫兹。根据本案实施例，图4所示的输入电压VIN可例如为(但不限于)电池供电的4.5伏特、或变压器供电的21伏特。电感Lx用以储能，其电感值可根据设计需求采用适宜的电感值，例如(但不限于)4.7微亨利(uH)或10微亨利等。
图5为图4的电感Lx、发光二极管单元BL1及发光二极管驱动器500的内部的示意图。脉冲调整信号产生器DD1及其包含的振荡器Osc1、比较器Comp1、锁存器Lch1及驱动单元Dr1的操作原理同于图2的叙述，故不赘述。图5的逻辑单元L2与图2的逻辑单元L1相异在于逻辑单元L2并非根据脉宽调制信号VPWM的占空比、而系根据亮度信号VBR产生频率控制信号Vfreq。
图6为图4的逻辑单元L1的内部示意图。由图6可见，逻辑单元L1可包含时脉产生器T1、亮度信号计数器Cnt3、计数脉冲计数器Cnt2及运算单元Cal2。时脉产生器T1用以产生计数脉冲Wc。亮度信号计数器Cnt3可计数亮度信号VBR的脉冲以产生亮度信号计数值BR1。计数脉冲计数器Cnt2可计数计数脉冲Wc的脉冲以产生计数脉冲计数值Wc1。运算单元Cal2可根据亮度信号计数值BR1及计数脉冲计数值Wc1产生频率控制信号Vfreq。其中计数脉冲Wc可为具有固定频率的脉冲。运算单元Cal2可具有磁滞(hysteresis)单元Hys、除法单元Div2、比较单元Cpt2及频率设定单元Fs2。磁滞单元Hys可用以消除噪声；除法单元Div2可将亮度信号计数值BR1及计数脉冲计数值Wc1相除；比较单元Cpt2可判断除法单元Div2的运算结果；及频率设定单元Fs2可根据比较单元Cpt2的比较结果产生频率控制信号Vfreq。频率设定单元Fs2可例如具有预设的查询表或设定程序以根据比较结果产生频率控制信号Vfreq。图6所示的逻辑单元L2的内部架构仅为举例，用以举例说明逻辑单元L2根据亮度信号VBR产生频率控制信号Vfreq的一种实施样态，并非用以限制本案的逻辑单元L2的内部架构。
图7为本案另一实施例的发光二极管驱动器800、电感Lx及发光二极管单元BL1的示意图。电感Lx耦接于输入电压VIN及发光二极管电压端点VLED。发光二极管驱动器800包含功率开关SW1、逻辑单元L3及脉冲调整信号产生器DD2。功率开关SW1可控制发光二极管电压端点VLED的充电位准，功率开关SW1的导通或截止由脉宽调制信号VPWM控制，可耦接于电流源Ix。逻辑单元L3可耦接于功率开关SW1的控制端，用以根据脉宽调制信号VPWM的占空比及亮度信号VBR产生频率控制信号Vfreq。脉冲调整信号产生器D1可耦接于逻辑单元L3，可根据频率控制信号Vfreq产生操作脉冲W1，及根据操作脉冲W1更新脉宽调制信号VPWM。其中当脉宽调制信号VPWM的占空比小于脉宽调制门槛时，操作脉冲W1具有第一频率；当脉宽调制信号VPWM的占空比大于脉宽调制门槛时，操作脉冲W1具有第二频率；且第一频率小于第二频率。根据本案实施例，图7所示的输入电压VIN可例如为(但不限于)电池供电的4.5伏特、或变压器供电的21伏特。电感Lx用以储能，其电感值可根据设计需求采用适宜的电感值，例如(但不限于)4.7微亨利(uH)或10微亨利等。
图8为图7的电感Lx、发光二极管单元BL1及发光二极管驱动器800的内部的示意图。电感Lx耦接于输入电压VIN及发光二极管电压端点VLED。脉冲调整信号产生器DD2及其包含的振荡器Osc1、比较器Comp1、锁存器Lch1的操作原理同于图2的叙述，故不赘述。驱动单元Dr2包含的处理单元Fx2则可根据脉宽调制信号VPWM及亮度信号VBR产生控制信号Vsink。图8的逻辑单元L3与图2的逻辑单元L1相异在于逻辑单元L3可根据脉宽调制信号VPWM的占空比及亮度信号VBR产生频率控制信号Vfreq。
图9为图7及图8的逻辑单元L3的内部示意图。由图9可见，逻辑单元L3可包含时脉产生器T1、亮度信号计数器Cnt3、计数脉冲计数器Cnt2、脉宽调制计数器Cnt1及运算单元Cal3。运算单元Cal3包含磁滞单元Hys、除法单元Div1、除法单元Div2、比较单元Cpt1、比较单元Cpt2及频率设定单元Fs3。其中时脉产生器T1、亮度信号计数器Cnt3、计数脉冲计数器Cnt2、脉宽调制计数器Cnt1及运算单元Cal3。运算单元Cal3包含磁滞单元Hys、除法单元Div1、除法单元Div2、比较单元Cpt1及比较单元Cpt2的操作原理系同于图3及图6的叙述，故不再重述。频率设定单元Fs3可根据比较单元Cpt1及比较单元Cpt2的比较结果产生频率控制信号Vfreq。频率设定单元Fs3可例如具有预设的查询表或设定程序以根据比较结果产生频率控制信号Vfreq。因此，逻辑单元L3可根据亮度信号VBR及脉宽调制信号VPWM的占空比产生频率控制信号Vfreq。
图10为图7及图8的发光二极管驱动器800设置于***S1的示意图。***S1包含使用者接收单元U1、影像数据单元I1、环境光源检测器D1、分析单元A1、发光二极管驱动器800及背光模块BL。使用者接收单元U1可根据接收使用者指令产生使用者指令信号i1，影像数据单元I1可根据欲显示的影像数据产生影像数据信号i2，环境光源检测器D1可根据其检测的环境光源产生环境光源信号i3，分析单元A1可分析使用者指令信号i1、影像数据信号i2及环境光源信号i3以产生亮度信号VBR，并将亮度信号VBR传至发光二极管驱动器800。发光二极管驱动器800包含逻辑单元L1、脉冲调整信号产生器DD2、电流抽取器CS1及功率开关SW1，其中逻辑单元L1可根据亮度信号VBR及脉宽调制信号VPWM的占空比产生频率控制信号Vfreq。脉冲调整信号产生器DD2可根据反馈信号Vfb决定脉宽调制信号VPWM的占空比，及根据频率控制信号Vfreq决定脉宽调制信号VPWM的频率。电流抽取器CS1可根据可根据控制信号Vsink产生调整信号Icontrol以控制背光面板的发光二极管单元BL1的显示亮度，及根据操作电压Vx产生反馈信号Vfb以传送至脉冲调整信号产生器DD2。
图11本案另一实施例的发光二极管单元BL1、电感Lx及发光二极管驱动器1100的内部示意图。电感Lx耦接于输入电压VIN及发光二极管电压端点VLED。发光二极管驱动器1100的操作原理同于图8的发光二极管驱动器800，然较之发光二极管驱动器800，发光二极管驱动器1100更包含内部整合电路介面(Inter-Integrated Circuit；I2C)I2C、记忆单元M1、一组暂存器R1至Rn、误差放大器(error amplifier)EC、同步开关SW2、数字转模拟转换器DAC、二极管Da及电容Ca。图11中，频率控制信号Vfreq可先透过内部整合电路介面(Inter-Integrated Circuit；I2C)I2C传送至记忆单元M1及一组暂存器R1至Rn，以使输出的频率控制信号Vfreq’具有n位元(b-bit)的讯息，经处理单元Fx处理后，产生的控制信号Vsink可对应地具有n位元的讯息，例如控制信号Vsink可为10位元(10-bit)的数字信号，当控制信号Vsink传至电流抽取器CS1之前，可先以数字转模拟转换器DAC将控制信号Vsink转换为模拟控制信号Vsinka，用以控制电流抽取器CS1。此外，前述的反馈信号Vfb传送至比较器Comp1之前，可采用误差放大器EC将反馈信号Vfb与参考位准Vref比较，藉此放大反馈信号Vfb以产生处理后反馈信号Vfb’，用以输入比较器Comp1以设定脉宽调制信号VPWM的占空比。二极管Da用以防止电流倒流。电容Ca可充电及稳压。同步开关SW2可由脉宽调制信号VPWM控制传送处理后反馈信号Vfb’至脉冲调整信号产生器DD2的时点。
图12为本案一实施例中发光二极管驱动器的控制方法1200的流程图。控制方法1200可例如搭配图2所示的发光二极管驱动器100，控制方法1200包含：
步骤1210：脉冲调整信号产生器DD1输出脉宽调制信号VPWM以控制功率开关SW1；
步骤1220：脉宽调制信号VPWM的占空比是否小于脉宽调制门槛？若是，进入步骤1230；若否，进入步骤1260；
步骤1230：逻辑单元L1产生对应于第一频率的频率控制信号Vfreq；
步骤1240：脉冲调整信号产生器DD1接收对应于第一频率的频率控制信号Vfreq，脉冲调整信号产生器DD1内的振荡器Osc1根据对应于第一频率的频率控制信号Vfreq输出具有第一频率的操作脉冲W1。
步骤1250：脉冲调整信号产生器DD1根据具有第一频率的操作脉冲W1更新脉宽调制信号VPWM。
步骤1260：逻辑单元L1产生对应于第二频率的频率控制信号Vfreq；
步骤1270：脉冲调整信号产生器DD1接收对应于第二频率的频率控制信号Vfreq，脉冲调整信号产生器DD1内的振荡器Osc1根据对应于第一频率的频率控制信号Vfreq输出具有第二频率的操作脉冲W1；
步骤1280：脉冲调整信号产生器DD1根据具有第二频率的操作脉冲W1更新脉宽调制信号VPWM。
控制方法1200所述的脉宽调制门槛可例如为50％，第一频率小于第二频率，例如第一频率可为450仟赫兹、第二频率可为1.2百万赫兹。
图13对应于图12的控制方法的信号波形示意图。由图13可见，当亮度信号VBR的占空比保持为50％不变，若从时段ta进入时段tb，亦即脉宽调制信号VPWM的占空比由85％(高于脉宽调制门槛，即50％)下降至33％(低于脉宽调制门槛)，则脉宽调制信号VPWM的频率从1.2百万赫兹被调降为450仟赫兹。脉宽调制信号VPWM的占空高于脉宽调制门槛，可对应至输入电压VIN为4.5伏特(电池供电)；当脉宽调制信号VPWM低于脉宽调制门槛，可对应至输入电压VIN为21伏特(变压器供电)。
图14为本案另一实施例中发光二极管驱动器的控制方法1400的流程图。控制方法1400可例如搭配图8所示的发光二极管驱动器800，控制方法1400包含：
步骤1410：脉冲调整信号产生器DD2输出脉宽调制信号VPWM以控制功率开关SW1；
步骤1420：脉宽调制信号VPWM的占空比是否小于脉宽调制门槛？若是，进入步骤1430；若否，进入步骤1460；
步骤1430：逻辑单元L3产生对应于第一频率的频率控制信号Vfreq；
步骤1432：脉冲调整信号产生器DD2接收对应于第一频率的频率控制信号Vfreq，脉冲调整信号产生器DD2内的振荡器Osc1根据对应于第一频率的频率控制信号Vfreq输出具有第一频率的操作脉冲W1。
步骤1434：脉冲调整信号产生器DD2根据具有第一频率的操作脉冲W1更新脉宽调制信号VPWM。
步骤1460：亮度信号VBR对应的负载值是否大于第一亮度门槛？若否，进入步骤1470；若是，进入步骤1490；
步骤1470：亮度信号VBR对应的负载值是否大于第二亮度门槛？若否，进入步骤1472；若是，进入步骤1480；
步骤1472：逻辑单元L3产生对应于第二频率的频率控制信号Vfreq；
步骤1474：脉冲调整信号产生器DD2接收对应于第二频率的频率控制信号Vfreq，脉冲调整信号产生器DD2内的振荡器Osc1根据对应于第二频率的频率控制信号Vfreq输出具有第二频率的操作脉冲W1。
步骤1476：脉冲调整信号产生器DD2根据具有第三频率的操作脉冲W1更新脉宽调制信号VPWM。
步骤1480：逻辑单元L3产生对应于第三频率的频率控制信号Vfreq；
步骤1482：脉冲调整信号产生器DD2接收对应于第三频率的频率控制信号Vfreq，脉冲调整信号产生器DD2内的振荡器Osc1根据对应于第三频率的频率控制信号Vfreq输出具有第三频率的操作脉冲W1。
步骤1484：脉冲调整信号产生器DD2根据具有第三频率的操作脉冲W1更新脉宽调制信号VPWM。
步骤1490：逻辑单元L3产生对应于第四频率的频率控制信号Vfreq；
步骤1492：脉冲调整信号产生器DD2接收对应于第四频率的频率控制信号Vfreq，脉冲调整信号产生器DD2内的振荡器Osc1根据对应于第四频率的频率控制信号Vfreq输出具有第四频率的操作脉冲W1；
步骤1494：脉冲调整信号产生器DD2根据具有第四频率的操作脉冲W1更新脉宽调制信号VPWM。
控制方法1400所述的第一频率至第四频率可例如为450仟赫兹、600仟赫兹、800仟赫兹、及1.2百万赫兹。其中脉宽调制门槛可例如为50％、第一亮度门槛可例如对应至70％的亮度信号占空比、第二亮度门槛可例如对应至40％的亮度信号占空比。亮度信号VBR可对应于发光二极管驱动器的负载，步骤1420中，若脉宽调制信号VPWM的占空比小于脉宽调制门槛，为轻载；步骤1460中，若亮度信号VBR对应的负载值大于第一亮度门槛，则为极重载；步骤1470中，若亮度信号VBR对应的负载值不大于第二亮度门槛，则为中载、若亮度信号VBR对应的负载值大于第二亮度门槛，则为重载。
图15为对应于图14的控制方法1400的脉宽调制信号VPWM的频率规划图。由图15可知，根据本案实施例，可根据脉宽调制信号VPWM的占空比、及亮度信号对应的负载值，调整脉宽调制信号VPWM的频率，其为阶梯状的四段频率。上述图14及图15所示的阶梯状的四段频率仅为举例，研发人员可根据需求，设定脉宽调制门槛及亮度门槛的数值、个数及先后顺序(例如亦可先判断亮度信号VBR对应的负载值是否大于亮度门槛)，以达成多段频率的调整。
图16为对应于图14的控制方法1400的信号波形示意图。图16中，时段t1中，因脉宽调制信号VPWM的占空比为85％，大于脉宽调制门槛(例如为50％)，故输入电压VIN为4.5伏特(电池供电)，然而亮度信号VBR的占空比为85％，大于第一亮度门槛(例如为70％)，对应于极重载，故调整脉宽调制信号VPWM的频率为1.2百万赫兹；时段t2中，因脉宽调制信号VPWM的占空比为80％，大于脉宽调制门槛(例如为50％)，故输入电压VIN为4.5伏特(电池供电)，然而亮度信号VBR的占空比为30％，小于第二亮度门槛(例如为40％)，对应于中载，故调整脉宽调制信号VPWM的频率为600仟赫兹；时段t3中，因脉宽调制信号VPWM的占空比为25％，小于脉宽调制门槛(例如为50％)，故输入电压VIN为21伏特(变压器供电)，亮度信号VBR的占空比为30％，小于第二亮度门槛(例如为40％)，对应于轻载，故调整脉宽调制信号VPWM的频率为450仟赫兹。
图17为本案一实施例的负载及消耗功率对照曲线示意图。图17的横轴为负载，其可对应于上述的亮度信号，纵轴为量测所得的消耗功率。图17所示的实施例为输入电压VIN为21伏特(变压器供电)。曲线1710为现有技术的消耗功率曲线，曲线1720为采用本案实施例的发光二极管驱动器量得的消耗功率曲线。现有技术中，当采用脉宽调制(PWM)技术，控制信号的频率为固定(例如为1.2百万赫兹)、无法调整。然经采用本案实施例的发光二极管驱动器，当负载并非极重载时，频率可自动调整，例如曲线1720为工作于450仟赫兹。图17中，当负载为90毫安培(mA)时，功率消耗可由264.86毫瓦(mW)降至223.29毫瓦，减少41.57毫瓦，达15.69％。
本案实施例的发光二极管驱动器及控制方法，相较于现有技术，不仅可调整控制信号如脉宽调制信号VPWM的占空比，亦可根据负载及输入电压调整其频率，因此轻载效率、重载效率、输出涟波、噪声抑制的表现可均为良好，消耗功率可有效降低，对现有技术的脉频调制技术及脉宽调制技术难以克服的问题已提供解决方案，对于本领域实有助益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请权利要求保护范围所做的均等变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种发光二极管驱动器，其特征在于，包含：
一功率开关，用以控制一发光二极管电压端点的充电位准，该功率开关的导通或截止由一脉宽调制信号控制；
一逻辑单元，耦接于该功率开关的一控制端，用以根据该脉宽调制信号的占空比产生一频率控制信号；及
一脉冲调整信号产生器，耦接于该逻辑单元，用以根据该频率控制信号产生一操作脉冲，及根据该操作脉冲更新该脉宽调制信号；
其中当该脉宽调制信号的占空比小于一脉宽调制门槛时，该操作脉冲具有一第一频率；当该脉宽调制信号的占空比大于该脉宽调制门槛时，该操作脉冲具有一第二频率；且该第一频率小于该第二频率。
2.如权利要求1的发光二极管驱动器，其特征在于，该逻辑单元包含：
一时脉产生器，用以产生一计数脉冲；
一脉宽调制计数器，用以根据该脉宽调制信号产生一脉宽调制计数值；及
一运算单元，用以根据该计数脉冲及该脉宽调制计数值产生该频率控制信号。
3.如权利要求1所述的发光二极管驱动器，其特征在于：
该脉冲调整信号产生器另用以根据一反馈信号调整该脉宽调制信号的占空比，及根据该脉宽调制信号及一亮度信号产生一控制信号；
该发光二极管驱动器另包含一电流抽取器，具有一操作电压，该电流抽取器用以根据该控制信号产生一调整信号以控制一背光面板的显示亮度，及根据该操作电压产生该反馈信号。
4.一种发光二极管驱动器，其特征在于，包含：
一功率开关，用以控制一发光二极管电压端点的充电位准，该功率开关的导通或截止由一脉宽调制信号控制；
一逻辑单元，用以根据一亮度信号产生一频率控制信号；及
一脉冲调整信号产生器，耦接于该逻辑单元，用以根据该频率控制信号产生一操作脉冲，及根据该操作脉冲更新该脉宽调制信号；
其中当该亮度信号对应的一负载值小于一亮度门槛时，该操作脉冲具有一第一频率；当该负载值大于该亮度门槛时，该操作脉冲具有一第二频率；且该第一频率小于该第二频率。
5.如权利要求4的发光二极管驱动器，其特征在于，该逻辑单元包含：
一时脉产生器，用以产生一计数脉冲；
一亮度信号计数器，用以根据该亮度信号产生一亮度信号计数值；及
一运算单元，用以根据该计数脉冲及该亮度信号计数值产生该频率控制信号。
6.一种发光二极管驱动器，其特征在于，包含：
一功率开关，用以控制一发光二极管电压端点的充电位准，该功率开关的导通或截止由一脉宽调制信号控制；
一逻辑单元，耦接于该功率开关的一控制端，用以根据该脉宽调制信号的占空比及一亮度信号产生一频率控制信号；及
一脉冲调整信号产生器，耦接于该逻辑单元，用以根据该频率控制信号产生一操作脉冲，及根据该操作脉冲更新该脉宽调制信号；
其中当该脉宽调制信号的占空比小于一脉宽调制门槛时，该操作脉冲具有一第一频率；当该脉宽调制信号的占空比大于该脉宽调制门槛时，该操作脉冲具有一第二频率；且该第一频率小于该第二频率。
7.如权利要求6的发光二极管驱动器，其特征在于，该逻辑单元包含：
一时脉产生器，用以产生一计数脉冲；
一脉宽调制计数器，用以根据该脉宽调制信号产生一脉宽调制计数值；
一亮度信号计数器，用以根据该亮度信号产生一亮度信号计数值；及
一运算单元，用以根据该计数脉冲、该脉宽调制计数值及该亮度信号计数值产生该频率控制信号。
8.如权利要求4或6所述的发光二极管驱动器，其特征在于：
该脉冲调整信号产生器另用以根据一反馈信号更新该脉宽调制信号的占空比，及根据该脉宽调制信号及该亮度信号产生一控制信号；
该发光二极管驱动器另包含一电流抽取器，具有一操作电压，该电流抽取器用以根据该控制信号产生一调整信号以控制一背光面板的显示亮度，及根据该操作电压产生该反馈信号。
9.如权利要求1、4及6中任一项所述的发光二极管驱动器，其特征在于，该脉冲调整信号产生器包含：
一振荡器，用以根据该频率控制信号输出该操作脉冲；
一比较器，耦接于该振荡器，用以根据该操作脉冲及一反馈信号产生该脉宽调制信号；
一锁存器，耦接于该振荡器及该比较器，用以根据该操作脉冲控制该脉宽调制信号的输出；及
一驱动单元，耦接于该锁存器，用以输出该脉宽调制信号至该功率开关。
10.一种发光二极管驱动器的控制方法，该发光二极管驱动器包含一逻辑单元及一脉冲调整信号产生器，其特征在于，该方法包含：
该脉冲调整信号产生器输出一脉宽调制信号以控制一功率开关；
该逻辑单元根据该脉宽调制信号的一占空比产生一频率控制信号；
该脉冲调整信号产生器接收该频率控制信号，且该脉冲调整信号产生器内的一振荡器根据该频率控制信号输出一操作脉冲；及
该脉冲调整信号产生器根据该操作脉冲更新该脉宽调制信号。
11.一种发光二极管驱动器的控制方法，该发光二极管驱动器包含一逻辑单元及一脉冲调整信号产生器，其特征在于，该方法包含：
该脉冲调整信号产生器输出一脉宽调制信号以控制一功率开关；
该逻辑单元根据该脉宽调制信号的一占空比及一亮度信号产生一频率控制信号；
该脉冲调整信号产生器接收该频率控制信号，且该脉冲调整信号产生器内的一振荡器根据该频率控制信号输出一操作脉冲；及
该脉冲调整信号产生器根据该操作脉冲更新该脉宽调制信号。
12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，当该占空比小于一脉宽调制门槛时，该操作脉冲具有一第一频率；当该占空比大于该脉宽调制门槛时，该操作脉冲具有一第二频率；其中该第一频率小于该第二频率。
13.一种发光二极管驱动器的控制方法，该发光二极管驱动器包含一逻辑单元及一脉冲调整信号产生器，其特征在于，该方法包含：
该脉冲调整信号产生器输出一脉宽调制信号以控制一功率开关；
该逻辑单元根据一亮度信号产生一频率控制信号；
该脉冲调整信号产生器接收该频率控制信号，且该脉冲调整信号产生器内的一振荡器根据该频率控制信号输出一操作脉冲；及
该脉冲调整信号产生器根据该操作脉冲更新该脉宽调制信号。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，当该亮度信号对应的一负载值小于一亮度门槛时，该操作脉冲具有一第一频率；当该负载值大于该亮度门槛时，该操作脉冲具有一第二频率；其中该第一频率小于该第二频率。
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