CN112259042A - 用于控制光源模块的控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于控制光源模块的控制器。光源模块包括第一发光二极管阵列和第二发光二极管阵列。控制器包括电源输入端口、第一电源输出端口及第二电源输出端口。电源输入端口用于接收来自电源转换器的电能。第一电源输出端口耦合于第一发光二极管阵列。第二电源输出端口耦合于第二发光二极管阵列。控制器在第一离散时隙序列中通过第一电源输出端口将电能传递至第一发光二极管阵列，在第二离散时隙序列中通过第二电源输出端口将电能传递至第二发光二极管阵列，其中第一离散时隙序列和第二离散时隙序列互不重叠。本发明的控制器使得多个LED阵列可共享控制器中的同一组电流感应端口，即多个LED阵列由单个控制器控制，减少成本。

Description

用于控制光源模块的控制器
技术领域
本发明涉及控制器技术领域，尤其涉及一种用于控制光源模块的控制器。
背景技术
在发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)显示***中，如液晶显示(LiquidCrystal Display，LCD)电视机，控制器通常用于控制用来背光的多个LED串的功率。由于控制器仅有指定数量的控制引脚，所以该控制器仅可控制有限数量的LED串。为了控制更多数量的LED串，也需要更多数量的控制器，这也增加了该***的成本。
发明内容
本发明提供了一种用于控制光源模块的控制器。该光源模块包括第一发光二极管阵列和第二发光二极管阵列。第一发光二极管阵列包括第一组发光二极管串，第二发光二极管阵列包括第二组发光二极管串。该控制器包括电源输入端口、第一电源输入端口、第二电源输出端口及多个电流感应端口。电源输入端口用于接收来自电源转换器的电能。第一电源输出端口耦合于第一发光二极管阵列。第二电源输出端口耦合于第二发光二极管阵列。多个电流感应端口耦合于第一发光二极管阵列和第二发光二极管阵列，用于分别感应第一发光二极管阵列中每个发光二极管串的电流和第二发光二极管阵列中每个发光二极管串的电流。其中第一组发光二极管串的阳极连接第一共同节点，其中第一共同节点连接第一电源输出端口。其中第二组发光二极管串的阳极连接第二共同节点，其中第二共同节点连接第二电源输出端口。其中第一发光二极管阵列中的第一发光二极管串的阴极和第二发光二极管阵列中的第一发光二极管串的阴极均连接第三共同节点，其中第三共同节点连接多个电流感应端口中的第一电流感应端口。控制器在第一离散时隙序列中通过第一电源输出端口将电能传递至第一发光二极管阵列，在第二离散时隙序列中通过第二电源输出端口将电能传递至第二发光二极管阵列，其中第一离散时隙序列和第二离散时隙序列互不重叠。
本发明还提供了一种控制器。该控制器耦合于电源，用于控制包括第一发光二极管阵列和第二发光二极管阵列的光源模块。第一发光二极管阵列包括第一组发光二极管串，第二发光二极管阵列包括第二组发光二极管串。控制器包括开关模块和电流调节模块。开关模块耦合于第一发光二极管阵列和第二发光二极管阵列，用于选择性地向第一发光二极管阵列和第二发光二极管阵列传递电能。电流调节模块，分别耦合于第一发光二极管阵列和第二发光二极管阵列，用于线性调节第一发光二极管阵列中的每个发光二极管串的电流和第二发光二极管阵列中的每个发光二极管串的电流。开关模块包括第一开关和第二开关。第一开关耦合于电源和第一发光二极管阵列之间。第二开关耦合于电源和第二发光二极管阵列之间。其中控制器用于在第一离散时隙序列导通第一开关，在第二离散时隙序列导通第二开关，其中第一离散时隙序列和第二离散时隙序列互不重叠。其中第一组发光二极管串的阳极连接第一共同节点，其中第一共同节点连接控制器的第一电源输出端口，其中第一电源输出端口耦合于第一发光二极管阵列。其中第二组发光二极管串的阳极连接第二共同节点，其中第二共同节点连接控制器的第二电源输出端口，其中第二电源输出端口耦合于第二发光二极管阵列。及其中第一发光二极管阵列中的第一发光二极管串的阴极和第二发光二极管阵列中的第一发光二极管串的阴极均连接第三共同节点，其中第三共同节点连接控制器中多个电流感应端口中的第一电流感应端口，多个电流感应端口耦合于第一发光二极管阵列和第二发光二极管阵列，用于分别感应第一发光二极管阵列中每个发光二极管串的电流和第二发光二极管阵列中每个发光二极管串的电流。
本发明的控制器可向多个LED阵列选择性的传递电能，还可调节该多个LED阵列中每个LED串的电流。控制器使得该多个LED阵列可共享控制器中的同一组电流感应端口。多个LED阵列可由单个控制器控制，从而减少该***的成本。更重要的是，多个LED阵列中的每个LED串可单独被调节或被禁能，从而在显示***中允许灵活和精细的调光。
附图说明
以下通过结合本发明的一些实施例及其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。
图1所示为根据本发明一个实施例的包括用于控制光源模块的控制器的光源驱动电路；
图2所示为根据本发明一个实施例的包括用于控制光源模块的控制器的光源驱动电路；及
图3所示为根据本发明一个实施例的用于控制光源模块的控制器的时序图。
具体实施方式
以下将对本发明的实施例给出详细的说明。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖所附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、流程、元件和电路未作详细。描述，以便于凸显本发明的主旨。
图1所示为根据本发明一个实施例的包括用于控制光源模块的控制器180的光源驱动电路100。在图1的例子中，光源模块包括4个发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)阵列A1、A2、A3及A4。其中每个LED阵列包括多个(如，8个)LED串。本实施例可作为下文讨论的基础，但是本实施例包括但不限于4个LED阵列和/或每一阵列有8个LED串。
控制器180接收来自电源转换器120的电能。电源转换器120耦合于控制器180和电源110之间。控制器180包括电源输入端口PWIN、反馈端口FBOUT、多个电源输出端口PWO1-PWO4及多个电流感应端口ISEN1-ISEN8。电源输出端口的数量等于LED阵列的数量。电流感应端口的数量等于每个LED阵列中LED串的数量。控制器180包括开关模块130、反馈控制模块140、电流调节模块150及解码模块160。
电源输入端口PWIN，通过电源转换器120耦合于电源110，用于接收来自电源转换器120的电能。电源输出端口PWO1-PWO4分别相对应地耦合于LED阵列A1-A4。控制器180用于通过电源输出端口PWO1-PWO4，将电能在第一、第二、第三及第四离散时隙序列分别传递至LED阵列A1-A4。第一、第二、第三及第四离散时隙序列互不重叠，也就是说，它们在时间上无交叠(即，在时间上相互排斥)。
具体地，开关模块130包括多个开关SW1-SW4。该多个开关SW1-SW4分别耦合于电源输入端口PWIN和相对应的电源输出端口之间。例如，第一开关SW1耦合于电源输入端口PWIN和第一电源输出端口PWO1之间，第二开关SW2耦合于电源输入端口PWIN和第二电源输出端口PWO2之间。请参考图3，控制器180用于在第一离散时隙序列T11、T12、T13导通第一开关SW1，在第二离散时隙序列T21、T22、T23导通第二开关SW2，在第三离散时隙序列T31、T32、T33导通第三开关SW3，及在第四离散时隙序列T41、T42、T43导通第四开关SW4。如图3中所示，第一、第二、第三及第四离散时隙序列互不重叠，彼此交错。
请继续参考图1，电流感应端口ISEN1-ISEN8分别对应耦合于LED阵列A1-A4，用于感应LED阵列A1-A4中每个LED串的电流大小，其方式将在下文介绍。电流调节模块150通过电流感应端口ISEN1-ISEN8耦合于LED阵列A1-A4，并用于线性调节LED阵列A1-A4中每个LED串的电流，具体情况将在图2中详细介绍。
请继续参考图1，反馈控制端口140用于根据光源模块的电能需求生成反馈信号FB以控制电源转换器120，以使来自电源转换器120的电能可满足光源模块的电能需求。通过反馈端口FBOUT，反馈信号FB被提供至电源转换器120。反馈控制模块140耦合于电流感应端口ISEN1-ISEN8，并根据电流感应端口ISEN1-ISEN8上的电压，生成反馈信号FB。电流感应端口ISEN1-ISEN8上的电压可指示光源模块的电能需求。具体地，反馈控制模块140选择电流感应端口ISEN1-ISEN8上的电压中的最小电压，并将该最小电压与预设电压范围相比较，以生成反馈信号FB。在反馈信号FB的控制下，电源转换器120增加或减少电能以使该最小电压处于该预设电压范围内。
解码模块160用于接收来自时序控制器190(如，微控制单元)的时序信号，并根据该时序信号生成开关信号以控制开关模块130中的开关SW1-SW4。解码模块160还用于生成多个控制信号以控制电流调节模块150。相应地，多个电流调节单元(如图2所示)根据相应的控制信号可单独使能和禁能。例如，解码模块160可通过串行外设接口(SerialPeripheral Interface，SPI)与时序控制器190通信。
LED阵列A1-A4被配置为分别接收来自电源输出端口PWO1-PWO4的电能，并共享电流感应端口ISEN1-ISEN8。具体地，在第一LED阵列A1中各LED串的阳极连接共同节点N1，共同节点N1连接第一电源输出端口PWO1。在第二LED阵列A2中各LED串的阳极连接共同节点N2，共同节点N2连接第二电源输出端口PWO2。在第三LED阵列A3中各LED串的阳极连接共同节点N3，共同节点N3连接第三电源输出端口PWO3。在第四LED阵列A4中各LED串的阳极连接共同节点N4，共同节点N4连接第四电源输出端口PWO4。
另一方面，第一LED阵列A1中的第一LED串的阴极，第二LED阵列A2中的第一LED串的阴极，第三LED阵列A3中的第一LED串的阴极及第四LED阵列A4中的第一LED串的阴极均连接第一共同节点NC1。第一共同节点NC1连接电流感应端口ISEN1。因此，电流感应端口ISEN1感应每个LED阵列中的第一LED串上的电流。类似地，每个LED阵列中的第二LED串的阴极连接第二共同节点NC2(图中未标出)。第二共同节点NC2连接电流感应端口ISEN2(图中未标出)。以此类推，每个LED阵列中的最后一个(如，第8个)LED串的阴极连接对应的(如，第8个)共同节点NC8。该共同节点NC8连接电流感应端口ISEN8。
在电路运行过程中，如果开关SW1被导通，电流流经第一电源输出端口PWO1、共同节点N1，到达第一LED阵列A1，而后通过共同节点NC1-NC8和电流感应端口ISEN1-ISEN8返回至控制器180。如果开关SW2被导通，电流流经第二电源输出端口PWO2、共同节点N2，到达第二LED阵列A2，而后通过共同节点NC1-NC8和电流感应端口ISEN1-ISEN8返回至控制器180。控制器180的配置和电路100的结构使得LED阵列A1-A4可以共享同一组电流感应端口ISEN1-ISEN8。
图2所示为根据本发明一个实施例的包括用于控制光源模块的控制器180的光源驱动电路200。图2显示了控制器180内部结构的详细视图。控制器180包括开关模块130、反馈控制模块140、电流调节模块150及解码模块160。
电流调节模块150包括多个电流调节单元230_1-230_8。该多个电流调节单元230_1-230_8分别对应耦合于电流感应端口ISEN1-ISEN8，并用于线性调节LED阵列A1-A4中的每个LED串的电流。每个电流调节单元根据控制信号PWM1-PWM8中相对应的控制信号独立地使能和禁能。控制信号PWM1-PWM8可以是脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号。
具体地，电流调节单元230_1-230_8分别对应包括放大器290_1-290_8。放大器290_1-290_8分别对应耦合于开关Q1-Q8。开关Q1-Q8分别与相对应的LED串串联耦合。每个电流调节单元均具有类似结构。以电流调节单元230_1为例。放大器290_1的同相输入端接收指示目标电流的参考信号ADJ1。放大器290_1的反相输入端接收指示流经对应LED串的电流的大小的感应信号IS1。放大器290_1比较参考信号ADJ1与感应信号IS1以生成误差信号EA1，并利用误差信号EA1线性控制开关Q1以调节相对应的LED串的电流，以使该电流处于目标电流。开关Q1被线性控制是指开关Q1不是被完全导通或者被完全断开，而是可被部分导通以使流经开关Q1的电流的大小可连续地(非离散地)、逐渐地被调节。
放大器290_1由控制信号PWM1控制。如果控制信号PWM1处于第一状态(如，逻辑高)，放大器290_1被使能，同时相对应的LED串参照上文所述被导通和被调节。如果控制信号PWM1处于第二状态(如，逻辑低)，放大器290_1被禁能，同时相对应的LED串被断开。
在一实施例中，解码模块160包括SPI解码器210、PWM生成器220、数模转换器(Digital-Analog Convertor，DAC)240及参考信号选择单元250。SPI解码器210从时序控制器(图中未标出)接收时序信号，并解码该时序信号。PWM生成器220耦合于SPI解码器210，并根据该时序信号生成控制信号PWM1-PWM8。DAC 240耦合于SPI解码器210，并生成参考信号ADJ1-ADJ8。参考信号选择单元250或选择参考信号ADJ1-ADJ8或选择***参考信号SYS_REF，并把所选择的信号(如，ADJ1-ADJ8或SYS_REF)提供至相对应的放大器290_1-290_8。其中该***参考信号SYS_REF也从SPI解码器210生成。换句话说，或者放大器290_1的同相输入端接收参考信号ADJ1，放大器290_2的同相输入端接收参考信号ADJ2等，或者放大器290_1-290_8的同相输入端都接收***参考信号SYS_REF。进一步地，解码模块160处理时序信号并向开关模块130提供开关信号。开关模块130利用开关信号控制开关SW1-SW4，在互不重叠的四个离散时隙序列中导通开关SW1-SW4。
如前所述，本发明包括用于控制光源模块的控制器。控制器用于向多个LED阵列选择性的传递电能，还用于调节该多个LED阵列中每个LED串的电流。控制器使得该多个LED阵列可共享控制器中的同一组电流感应端口。有利地是，多个LED阵列可由单个控制器控制，从而减少该***的成本。更重要的是，多个LED阵列中的每个LED串可单独被调节或被禁能，从而在显示***中允许灵活和精细的调光。
上文具体实施方式和附图仅为本发明的常用实施例。显然，在不脱离权利要求书所界定的本发明精神和发明范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露的实施例仅用于说明而非限制，本发明的范围由所附权利要求及其合法等同物界定，而不限于此前的描述。

Claims (11)

1.一种控制器，用于控制包括第一发光二极管阵列和第二发光二极管阵列的光源模块，其中所述第一发光二极管阵列包括第一组发光二极管串，所述第二发光二极管阵列包括第二组发光二极管串，所述控制器包括：
电源输入端口，用于接收来自电源转换器的电能；
第一电源输出端口，耦合于所述第一发光二极管阵列；
第二电源输出端口，耦合于所述第二发光二极管阵列；
多个电流感应端口，耦合于所述第一发光二极管阵列和所述第二发光二极管阵列，用于分别感应所述第一发光二极管阵列中每个发光二极管串的电流和所述第二发光二极管阵列中每个发光二极管串的电流；
其中所述第一组发光二极管串的阳极连接第一共同节点，其中所述第一共同节点连接所述第一电源输出端口，
其中所述第二组发光二极管串的阳极连接第二共同节点，其中所述第二共同节点连接所述第二电源输出端口，
其中所述第一发光二极管阵列中的第一发光二极管串的阴极和所述第二发光二极管阵列中的第一发光二极管串的阴极均连接第三共同节点，其中所述第三共同节点连接所述多个电流感应端口中的第一电流感应端口，
其中所述控制器在第一离散时隙序列中通过所述第一电源输出端口将所述电能传递至所述第一发光二极管阵列，在第二离散时隙序列中通过所述第二电源输出端口将所述电能传递至所述第二发光二极管阵列，其中所述第一离散时隙序列和所述第二离散时隙序列互不重叠。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述控制器包括：
多个电流调节单元，耦合于所述多个电流感应端口，并由多个控制信号控制，用于线性调节所述第一发光二极管阵列中的每个发光二极管串的电流和所述第二发光二极管阵列中的每个发光二极管串的电流，其中所述多个电流调节单元中的每个电流调节单元均根据所述多个控制信号中相应的一个控制信号单独使能和禁能，
其中所述多个电流调节单元中的每个电流调节单元均包括放大器，所述放大器耦合于与相对应的发光二极管串串联的开关，并用于通过比较指示流经相对应的发光二极管串的电流的感应信号与指示目标电流的参考信号来线性控制所述开关；及
其中所述多个控制信号是多个脉冲宽度调制信号，其中当所述多个控制信号中的一个控制信号处于第一状态时，与所述一个控制信号相对应的发光二极管串被通电，当所述一个控制信号处于第二状态时，与所述一个控制信号相对应的发光二极管串被断电。
3.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述控制器还包括解码模块，所述解码模块用于接收来自时序控制器的时序信号，并根据所述时序信号生成所述多个控制信号。
4.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述控制器还包括：
反馈端口，用于根据所述光源模块的电能需求，输出反馈信号至所述电源转换器以调整来自所述电源转换器的电能；及
反馈控制模块，耦合于所述反馈端口，用于根据所述多个电流感应端口上的电压生成所述反馈信号。
5.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述控制器还包括：
第一开关，耦合于所述电源输入端口和所述第一电源输出端口之间；及
第二开关，耦合于所述电源输入端口和所述第二电源输出端口之间；
其中所述控制器在所述第一离散时隙序列导通所述第一开关，在所述第二离散时隙序列导通所述第二开关。
6.根据权利要求5所述的控制器，其中，所述控制器还包括解码模块，所述解码模块用于接收来自时序控制器的时序信号，并根据所述时序信号生成开关信号以控制所述第一开关和所述第二开关。
7.一种控制器，耦合于电源，用于控制包括第一发光二极管阵列和第二发光二极管阵列的光源模块，其中所述第一发光二极管阵列包括第一组发光二极管串，所述第二发光二极管阵列包括第二组发光二极管串，所述控制器包括：
开关模块，耦合于所述第一发光二极管阵列和所述第二发光二极管阵列，用于选择性地向所述第一发光二极管阵列和所述第二发光二极管阵列传递电能；及
电流调节模块，分别耦合于所述第一发光二极管阵列和所述第二发光二极管阵列，用于线性调节所述第一发光二极管阵列中的每个发光二极管串的电流和所述第二发光二极管阵列中的每个发光二极管串的电流，
其中所述开关模块包括：
第一开关，耦合于所述电源和所述第一发光二极管阵列之间；及
第二开关，耦合于所述电源和所述第二发光二极管阵列之间；
其中所述控制器用于在第一离散时隙序列导通所述第一开关，在第二离散时隙序列导通所述第二开关，其中所述第一离散时隙序列和所述第二离散时隙序列互不重叠；
其中所述第一组发光二极管串的阳极连接第一共同节点，其中所述第一共同节点连接所述控制器的第一电源输出端口，其中所述第一电源输出端口耦合于所述第一发光二极管阵列；
其中所述第二组发光二极管串的阳极连接第二共同节点，其中所述第二共同节点连接所述控制器的第二电源输出端口，其中所述第二电源输出端口耦合于所述第二发光二极管阵列；及
其中所述第一发光二极管阵列中的第一发光二极管串的阴极和所述第二发光二极管阵列中的第一发光二极管串的阴极均连接第三共同节点，其中所述第三共同节点连接所述控制器中多个电流感应端口中的第一电流感应端口，所述多个电流感应端口耦合于所述第一发光二极管阵列和所述第二发光二极管阵列，用于分别感应所述第一发光二极管阵列中每个发光二极管串的电流和所述第二发光二极管阵列中每个发光二极管串的电流。
8.根据权利要求7所述的控制器，其中，所述控制器还包括解码模块，所述解码模块用于接收来自时序控制器的时序信号，并根据所述时序信号生成开关信号以控制所述第一开关和所述第二开关。
9.根据权利要求7所述的控制器，其中，所述电流调节模块包括：
多个电流调节单元，用于线性调节所述第一发光二极管阵列中每个发光二极管串的电流和所述第二发光二极管阵列中每个发光二极管串的电流，其中所述多个电流调节单元中的每个电流调节单元均根据所述多个控制信号中相应的一个控制信号单独使能和禁能；
其中所述多个电流调节单元中的每个电流调节单元包括放大器，所述放大器耦合于与相对应的发光二极管串串联的开关，并用于通过比较指示流经相对应的发光二极管串的电流的感应信号与指示目标电流的参考信号来线性控制所述开关；及
其中所述多个控制信号是多个脉冲宽度调制信号，当所述多个控制信号中的一个控制信号处于第一状态时，与所述一个控制信号相对应的发光二极管串被通电，当所述控制信号处于第二状态时，与所述一个控制信号相对应的发光二极管串被断电。
10.根据权利要求9所述的控制器，其中，所述控制器还包括解码模块，所述解码模块用于接收来自时序控制器的时序信号，并根据所述时序信号生成所述多个控制信号。
11.根据权利要求7所述的控制器，其中，所述控制器还包括反馈控制模块，所述反馈控制模块用于根据所述多个电流感应端口上的电压生成反馈信号以控制耦合于所述电源与所述控制器之间的电源转换器。
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