CN109526091B - 调光控制*** - Google Patents

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种调光控制***，包括发光取样模块取得发光体的发光亮度讯号传输到积分器模块，积分器模块积分发光亮度讯号产生直流型态的取样讯号，误差放大器模块接收取样讯号与外部的调光参考电压产生输出补偿电压讯号，比较器模块判断误差放大器的输出讯号是否达到转换的临界点,选择输出误差放大器输出的补偿电压或临界点电压，当作一控制参考讯号，控制参考讯号与有限峰值的周期性连续波输入讯号输入调光模块，调光模块产生调光讯号传输到电源转换模块，电源转换模块将控制参考讯号与调光讯号的周期同步，令调光控制***在发光体于中高亮度下控制类比调光，在低亮度时进入固定频率的数字调光，而且中间的转换不产生转换的间隙落差。

Description

调光控制***
技术领域
本发明涉及一种调光控制***，特别是指一种针对模拟调光与数字调光之间的转换，提供一个无闪烁控制方式的调光控制***。
背景技术
调光的方式可以分为模拟调光与数字调光，模拟调光的方式直接用稳定的电压或电流调整发光亮度，可视发光体的输出亮度是依据电压或电流模式，调整控制器输出的电压或电流；数字调光是在固定不变的电压或电流下，用PWM(Pulse Width Modulation)的方式去切割发光的时间比例，亮度是发光时间跟关闭时间的比例成正比。亦有整合型的调光控制方式，在高亮度至中亮度之间用模拟调光控制，在中低亮度以下使用数字调光方式。
因为模拟调光依赖发光讯号作为反馈，在低亮度时，反馈讯号太低会影响控制的稳定性跟精准度，一向不易掌控；甚且，模拟调光在高低辉度下会产生不同的色温，对于作为色彩要求严格的应用，并不适合在低辉度下使用模拟调光。而数字调光也有潜在的缺点，包括调光频率如果在音频范围内会造成人耳异音，如果调光频率太低，人眼会看到发光体闪烁。而且数字调光也容易造成电力线产生多次谐波与失真，不利于对PFC(Power FactorCorrection)跟THD(Total Harmonic Distortion)要求越来越严格的规格要求。所以整合成混合型的调光方式是在这两者中各取其优点解决方法，当然某些控制线路的架构亦因为其增益曲线无法在低亮度控制及效率间取得平衡，这种控制线路在低亮度时会强迫进入突发模式(burst mode)，但此种突发模式的频率是不可控制的，因其亮度越来越低频率也越来输低，进入人眼可见的闪烁速率也是不可避免的。
因此，便有业者开发出类似结合数字调光与模拟调光的技术，如中国台湾发明专利公报，公告号第I501006号「背光单元及其驱动方法」，其特征在于：一背光单元包含：一LED数组，系具有复数个LED；一电压产生单元，系用于产生一驱动电压以响应一切换讯号驱动这些LED；一放大单元，系用于反馈驱动电压并放大反馈的驱动电压以输出一放大讯号；一稳定器，系用于稳定放大讯号；一比较器，系用于比较放大讯号与一参考波形以施加切换讯号至电压产生单元；一第一切换单元，系用于响应来自一定时控制器之一PWM调光讯号切换LED数组之一电流；以及一第二切换单元，系用于响应PWM调光讯号，切换来自比较器的切换讯号；然，这一篇专利中，针对PWM调光的技术上，并没办法减少启动瞬间电压的不足，导致PWM调光动作时的误差偏大。
中国台湾新型专利公报，公告号第M359771号「双调光背光源驱动装置」，其特征在于：一种双调光背光源驱动装置，接收一脉宽调变调光信号进行数字调光，此脉宽调变调光信号在一周期内包括一致能期间及一禁能期间，且其责任周期为一致能期间及一周期的比値。本创作驱动装置在致能期间将输入直流电压转换成输出交流电压以驱动背光源使其亮，并在禁能期间不驱动背光源使其暗；另外，在责任周期大于临界责任周期时，在致能期间依据反馈电压及第一电压値的差値使灯管电流大小固定为第一电流値，而且在侦测到责任周期小于或等于临界责任周期时，将第一电压値调整为第二电压値，在致能期间依据反馈电压及第二电压値的差値使灯管电流大小固定为第二电流値，且第二电流値小于第一电流値。因此，本创作以数字调光为基础，在责任周期小于或等于临界责任周期，即平均亮度低到某程度后，进一步以模拟调光方式降低灯管电流大小，使平均亮度进一步降低而提高亮度对比値；然这一篇专利，背光的控制在低亮度时因为PWM的on-time(动作时间)太短，对于发光开启时间受到限制，导致低亮度时产生非线性的问题，且这一篇专利虽然具有数字调光与模拟调光，但没有解决两者调光模式在切换时，产生阶梯式变化的问题。
以及，中国专利公报，公告号第CN106535412A号「一种端口共享的数字仿真调光电路」，其特征在于：本发明公开了一种端口共享的数字仿真调光电路，包括比较器模块、缓冲器模块、门逻辑模块；其中，比较器模块包括了第一、第二比较器A1和A2，第一比较器A1处理数字调光并通过缓冲器模块B1、B2和电容C控制第二比较器A2的使能端EN工作状态，第二比较器A2处理模拟调光，经两个比较器处理后的调光信号再通过门逻辑模块的或门or和与门and输出，本发明的有益效果为是整合了仿真调光与数字调光的输入接口，使得一个输入端口同时具有仿真和数字调光的功能，同时结构简单，节省了芯片面积与封装成本；然这一篇专利仅在输入调光讯号的模式具有数字与模拟两种模式，但实际上输出的控制讯号还是维持单一的数字PWM模式。
有鉴于习用有上述缺点，发明人乃针对前述缺点研究改进之道，终于有本发明产生。
发明内容
本发明主要目的在于，提供一种模拟调光与数字调光转换时不会产生闪烁的调光控制***。
本发明次要目的在于，提供一种用同一个补偿电压在中高亮度时控制模拟调光，在低亮度时进入固定频率的数字调光的调光控制***。
本发明再一目的在于，提供一种导入有限峰值的周期性连续波输入讯号，并使调光讯号同步周期性连续波输入讯号的调光控制***。
为达成上述目的及功效，本发明所实行的技术手段包括：
一发光取样模块，为取得一发光体的一发光亮度讯号；
一积分器模块，与前述发光取样模块电性连接，其接收并将发光亮度讯号积分后产生一直流型态的取样讯号；
一误差放大器模块，其具有与前述积分器模块电性连接，其接收取样讯号与外部提供的一调光参考电压，产生一输出讯号；
一比较器模块，判断误差放大器的输出讯号是否达到转换的临界点,选择输出误差放大器输出的补偿电压或临界点电压，当作一控制参考讯号；
一调光模块，其接收一有限峰值的周期性连续波输入讯号与前述控制参考讯号，产生一调光讯号；以及，
一电源转换模块，其分别与前述比较器模块、调光模块电性连接，电源转换模块将控制参考讯号与调光讯号的周期同步以输出一调光控制信号用以调整发光体的亮度；
藉此，前述比较器模块输出具补偿电压的控制参考讯号，控制参考讯号与有限峰值的周期性连续波输入讯号输入调光模块，调光模块产生调光讯号传输到电源转换模块，电源转换模块将控制参考讯号与调光讯号的周期同步，令调光控制***在发光体于中高亮度时控制模拟调光，在低亮度时进入固定频率的数字调光，而且中间的转换不产生转换的间隙落差。
为达成上述目的及功效，本发明所实行的技术手段包括：
依上述结构，所述比较器模块为正反馈控制，则电源转换模块将控制参考讯号箝位在调光讯号的正峰值，且调光讯号的正峰值为周期性连续波输入讯号的波峰电压。
依上述结构，所述比较器模块为负反馈控制，则电源转换模块将控制参考讯号箝位在调光讯号的负峰值，且调光讯号的负峰值为周期性连续波输入讯号的波谷电压。
依上述结构，所述周期性连续波输入讯号为周期稳定的锯齿波或三角波，且所述的有限峰值为补偿电压的电压范围内。
依上述结构，所述误差放大器模块、比较器模块与调光模块之间共同电性连接一补偿电容，该补偿电容产生补偿电压。
依上述结构，所述调光模块连接一去耦电容，且去耦电容上的电压为前述有限峰值的周期性连续波输入讯号。
为使本发明的上述目的、功效及特征可获得更具体的了解，依各附图说明如下：
附图说明
图1是本发明较佳实施例的方框图。
图2是本发明再一较佳实施例的方框图。
图3是本发明又一较佳实施例的方框图。
图4是图2的动作波形图。
图5是图3的动作波形图。
具体实施方式
请参阅图1所示，是本发明较佳实施例的方框图，可知本发明的***主要包括：
一发光取样模块2，为取得一发光体1的一发光亮度讯号。
一积分器模块3，与前述发光取样模块2电性连接，其接收并将发光亮度讯号积分后产生一直流型态的取样讯号。
一误差放大器模块4，其与前述积分器模块3电性连接，其接收取样讯号与外部提供的一调光参考电压，产生一输出讯号。
一比较器模块5，与前述误差放大器模块4电性连接，其判断误差放大器模块4的输出讯号是否达到转换的临界点，选择输出误差放大器输出补偿电压或临界点电压，当作一控制参考讯号。
一调光模块6，其接收一有限峰值的周期性连续波输入讯号与前述控制参考讯号，产生一调光讯号，以及，调光模块6连接一去耦电容9，且去耦电容9上的电压为前述有限峰值的周期性连续波输入讯号，应注意的是，所述周期性连续波输入讯号为周期稳定的锯齿波、三角波或弦波，且「有限峰值」为前述补偿电压的电压范围内。
一电源转换模块7，其分别与前述比较器模块5、调光模块6电性连接，电源转换模块7将控制参考讯号与调光讯号的周期同步以输出一调光控制信号用以调整发光体的亮度。
而前述补偿电压，系来自于一补偿电容8，所述补偿电容8为误差放大器模块4、比较器模块5与调光模块6之间共同电性连接。
藉此，前述比较器模块5输出具补偿电压的控制参考讯号，控制参考讯号与有限峰值的周期性连续波输入讯号输入调光模块6，调光模块6产生调光讯号传输到电源转换模块7，电源转换模块7将控制参考讯号与调光讯号的周期同步，令调光控制***在发光体1于中高亮度时控制模拟调光，在低亮度时进入固定频率的数字调光，而且中间的转换不产生转换的间隙落差。
请参阅图2、图4所示，是本发明再一较佳实施例的方块图与动作波形图，本实施例在于说明，本发明的比较器模块5在正反馈的实施态样，在图中可以看出，补偿电容8上的补偿电压(VEA)越低，即误差放大器模块4的输出讯号电压越低，代表电源转换模块7的输出功率越低，当补偿电压(VEA)低到临近去耦电容9上的周期性连续波输入讯号(Vc)的波峰(VP)时，电源转换模块7将控制参考讯号箝位在周期性连续波输入讯号(Vc)与补偿电压(VEA)第一个接触点的负峰值，即波谷(VV)，但外部的输入电压仍然要随着调光参考电压改变，当外部的输入电压高于周期性连续波输入讯号的波谷(VV)，低于周期性连续波输入讯号的波峰(VP)之间时，会产生一个PWM控制讯号型态的数字调光讯号T2。此时电源转换模块7将控制参考讯号与调光讯号的周期同步，即电源转换模块7的输出就变成随着PWM控制讯号同步的ON/OFF相间的控制方式。而电源转换模块7在ON的区间，所使用的控制讯号为波谷(VV)。
因此，当补偿电压(VEA)还没与周期性连续波输入讯号(Vc)接触前，电源转换电路7输出的调光控制讯号T是模拟型态的模拟调光讯号T1，在这个阶段下，是模拟调光控制的状态；当补偿电压(VEA)还没与周期性连续波输入讯号(Vc)接触的时候，调光控制讯号T的电压锋值会被箝位在周期性连续波输入讯号(Vc)的波谷(VV)；调光控制讯号T的电压峰值固定之后，调光控制讯号T周期会因为电源转换模块7同步控制参考讯号与调光讯号的周期，产生PWM控制讯号型态的数字调光讯号T2，在这个阶段下，是数字调光控制的状态，而在图4中更可以清楚看出，在模拟调光讯号T1转换为数字调光讯号T2的过程中，并不是直接转进行模拟转述位的动作，而是渐进式的转换，而可以达到模拟调光与数字调光转换时不会产生闪烁的调光控制***。
综合以上所述，本发明的调光控制***确实达成利用同一个补偿电压在中高亮度时控制模拟调光，在低亮度时进入固定频率的数字调光，而且中间的转换过程不产生闪烁(转换的间隙落差)。实为一具新颖性及进步性的发明，爰依法提出申请发明专利；惟上述说明的内容，仅为本发明的较佳实施例说明，举凡依本发明的技术手段与范畴所延伸的变化、修饰、改变或等效置换者，皆应落入本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种调光控制***，其特征在于：包括：
一发光取样模块，为取得一发光体的一发光亮度讯号；
一积分器模块，与前述发光取样模块电性连接，其接收并将发光亮度讯号积分后产生一直流型态的取样讯号；
一误差放大器模块，其具有与前述积分器模块电性连接，其接收取样讯号与外部提供的一调光参考电压，产生一输出讯号；
一比较器模块，与前述误差放大器模块电性连接，其判断误差放大器模块的输出讯号是否达到转换的临界点，选择输出误差放大器输出补偿电压或临界点电压，当作一控制参考讯号；
一调光模块，其接收一有限峰值的周期性连续波输入讯号与前述控制参考讯号，产生一调光讯号；以及，
一电源转换模块，其分别与前述比较器模块、调光模块电性连接，电源转换模块将控制参考讯号与调光讯号的周期同步以输出一调光控制信号用以调整发光体的亮度；
当前述比较器模块输出具补偿电压的控制参考讯号，控制参考讯号与有限峰值的周期性连续波输入讯号输入调光模块，调光模块产生调光讯号传输到电源转换模块，电源转换模块将控制参考讯号与调光讯号的周期同步，令调光控制***在发光体于中高亮度时控制模拟调光，在低亮度时进入固定频率的数字调光，而且中间的转换不产生转换的间隙落差。
2.根据权利要求1项所述调光控制***，其特征在于：所述比较器模块为正反馈控制，则电源转换模块将控制参考讯号箝位在调光讯号的正峰值。
3.根据权利要求2项所述调光控制***，其特征在于：所述调光讯号的正峰值为周期性连续波输入讯号的波峰电压。
4.根据权利要求1项所述调光控制***，其特征在于：所述比较器模块为负反馈控制，则电源转换模块将控制参考讯号箝位在调光讯号的负峰值。
5.根据权利要求4项所述调光控制***，其特征在于：所述调光讯号的负峰值为周期性连续波输入讯号的波谷电压。
6.根据权利要求1项所述调光控制***，其特征在于：所述周期性连续波输入讯号为周期稳定的锯齿波、三角波或弦波，且所述的有限峰值为补偿电压的电压范围内。
7.根据权利要求1项所述调光控制***，其特征在于：所述误差放大器模块、比较器模块与调光模块之间共同电性连接一补偿电容，所述补偿电容产生补偿电压。
8.根据权利要求1项所述调光控制***，其特征在于：所述调光模块连接一去耦电容，且去耦电容上的电压为前述有限峰值的周期性连续波输入讯号。
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