CN115311986A - 用于控制光源模块的控制器 - Google Patents

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林永霖
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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。控制器包括第一驱动端口、第二驱动端口及多个电流感应端口。第一驱动端口耦合于第一开关。第二驱动端口耦合于第二开关。多个电流感应端口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。控制器用于通过第一驱动端口，在第一离散时隙序列导通第一开关，以将来自电源转换器的电能传递至第一发光二极管阵列；还用于通过第二驱动端口，在第二离散时隙序列导通第二开关，以将来自电源转换器的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相互排斥。

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。该控制器包括第一驱动端口、第二驱动端口及多个电流感应端口。第一驱动端口耦合于第一开关，其中第一开关耦合于电源转换器与第一发光二极管阵列之间；第二驱动端口耦合于第二开关，其中第二开关耦合于电源转换器与第二发光二极管阵列之间；及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开关，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开关，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，及其中控制器用于通过第一驱动端口，在第一离散时隙序列导通第一开关，以将来自电源转换器的电能传递至第一发光二极管阵列；用于通过第二驱动端口，在第二离散时隙序列导通第二开关，以将来自电源转换器的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相互排斥。
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。控制器包括解码模块和残余图像消除模块。解码模块用于接收来自时序控制器的时序信号，并根据时序信号，产生开关信号以控制第一开关和第二开关，其中第一开关耦合于电源转换器和第一发光二极管阵列之间，第二开关耦合于电源转换器和第二发光二极管阵列之间；及残余图像消除模块耦合于解码模块，用于调节第一发光二极管阵列中各发光二极管串上的电压，以使第一发光二极管阵列中各发光二极管串上的电压低于阈值，还用于调节第二发光二极管阵列中各发光二极管串上的电压，以使第二发光二极管阵列中各发光二极管串上的电压低于阈值，其中，解码模块用于在第一离散时隙序列导通第一开关，还用于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相互排斥。
如前所述，本发明披露了用于控制光源模块的控制器。当光源模块中某一LED串不应被点亮时，控制器调节该LED串上的电压以使其低于导通阈值。因此，该LED串不会被无意地点亮，从而消除了显示设备上的残余图像现象。
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；
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；
图4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5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6所示为根据本发明一个实施例的控制器中的电压调节单元；
图7所示为根据本发明一个实施例的控制器中的电压调节单元；
图8所示为根据本发明一个实施例的控制器中的电压调节单元；
图9所示为根据本发明一个实施例的控制器中的电压调节单元；
图10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；
图11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；
图12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13所示为根据本发明一个实施例的控制器中的电压调节单元；
图14所示为根据本发明一个实施例的控制器中的电压调节单元；
图15所示为根据本发明一个实施例的控制器中的电压调节单元；
图16所示为根据本发明一个实施例的控制器中的电压调节单元；
图17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；
图18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；
图19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20所示为根据本发明一个实施例的控制器中的电压调节单元；
图21所示为根据本发明一个实施例的控制器中的电压调节单元；
图22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；
图23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；及
图24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。
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。
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(也就是说，它们不会同时发生，它们在时间上无交叠)，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或禁能。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(例如，首先到一个LED阵列，再到另一个LED阵列，以此类推，一次只有一个LED阵列)，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。
图4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480的光源驱动电路400。与图1中具有相同标号的元件具有相似的功能。图4将结合图1介绍。图4所示的实施例与图1所示的实施例的不同主要在于图1中的开关模块130位于控制器180的内部，而图4中的开关模块130位于控制器480的外部。控制器480通过多个驱动端口DRVP1-DRVP4分别对应耦合于开关SW1-SW4。开关SW1耦合于电源转换器120与第一LED阵列A1之间。开关SW2耦合于电源转换器120与第二LED阵列A2之间。开关SW3耦合于电源转换器120与第三LED阵列A3之间。开关SW4耦合于电源转换器120与第四LED阵列A4之间。多个电流感应端口ISEN1-ISEN8耦合于该多个LED阵列A1-A4，用于感应LED阵列A1-A4中各LED串的电流大小。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连接开关SW1。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连接开关SW2。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连接开关SW3。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连接开关SW4。第一LED阵列A1中第一LED串的阴极，第二LED阵列A2中第一LED串的阴极，第三LED阵列A3中第一LED串的阴极及第四LED阵列A4中第一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。
控制器480用于通过第一驱动端口DRVP1，在第一离散时隙序列T11、T12、T13导通第一开关SW1，以将电能从电源转换器120传递至第一LED阵列A1。控制器480还用于通过第二驱动端口DRVP2，在第二离散时隙序列T21、T22、T23导通第二开关SW2，以将电能从电源转换器120传递至第二LED阵列A2。控制器480还用于通过第三驱动端口DRVP3，在第三离散时隙序列T31、T32、T33导通第三开关SW3，以将电能从电源转换器120传递至第三LED阵列A3。控制器480还用于通过第四驱动端口DRVP4，在第四离散时隙序列T41、T42、T43导通第四开关SW4，以将电能从电源转换器120传递至第四LED阵列A4。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。具体地，解码模块160用于接收来自时序控制器190的时序信号，并生成开关信号以如上所述的方式控制该多个开关SW1-SW4。
由于开关SW1-SW4通常由包含寄生电容的金属氧化物半导体(MOS)晶体管实现，当通过断开开关SW1以关闭一个LED串(例如，第一LED阵列A1中的第一LED串)时，如果此时开关Q1(在图2所示的电流调节模块150中)为导通状态，会产生流经开关SW1的寄生电容，经开关Q1流至地的尖峰电流。这样的尖峰电流可短暂的点亮第一LED串。如果光源驱动电路400用于诸如电视机或计算机监视器之类的显示设备的背光驱动，这将在显示设备的屏幕上产生不期望的残余图像。为了解决这个问题，在图5到图24中公开了根据本发明的各种实施例。
图5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580的光源驱动电路500。与图4中具有相同标号的元件具有相似的功能。在图5所示的实施例中，控制器580包括多个放电端口DIS1-DIS4，各放电端口均耦合于相应的LED阵列中各LED串的阳极。例如，放电端口DIS1耦合于第一LED阵列A1中各LED串的阳极(如，共同节点N1)。放电端口DIS2耦合于第二LED阵列A2中各LED串的阳极(如，共同节点N2)等。控制器580包括残余图像消除模块501。该残余图像消除模块501耦合于解码模块160，并用于调节每个LED阵列中每个LED串上的电压以使其低于阈值(该阈值被称为导通阈值)。该导通阈值的设置使得不会有LED串因为尖峰电流而被导通。该残余图像消除模块501包括多个电压调节单元，如作为示例的电压调节单元511-514。电压调节单元的数量可根据LED阵列的数量和每个LED阵列中LED串的数量决定。电压调节单元511-514中的每一个均可被相应的使能信号单独地使能或禁能。例如，调节单元511可由使能信号EN1控制。使能信号EN1是由解码模块160(在图5中所示)产生的。电压调节单元511-514分别相对应的耦合于该多个放电端口DIS1-DIS4。具体地，电压调节单元511耦合于第一放电端口DIS1，并用于减小第一LED阵列A1中第一LED串的阳极上的电压，以调节第一LED阵列A1中第一LED串上的电压以使其低于阈值。
图6所示为根据本发明一个实施例的控制器580中的电压调节单元511。在图6所示的实施例中，电压调节单元511包括放大器601和放电开关602。放电开关602耦合于放电端口DIS1与地之间。放大器601的同相输入端接收第一电压信号V1，放大器601的反相输入端耦合于放电端口DIS1，放大器601的输出端耦合于放电开关602。当被使能信号EN1使能时，放大器601调节第一LED阵列A1中第一LED串的阳极上的电压以使其跟随第一电压信号V1，进而减小第一LED阵列A1中第一LED串上的电压以使其低于导通阈值。
图7所示为根据本发明一个实施例的控制器580中的电压调节单元511。在图7所示的实施例中，电压调节单元511包括比较器701和放电开关702。放电开关702耦合于放电端口DIS1与地之间。比较器701的同相输入端接收第二电压信号V2，比较器701的反相输入端耦合于放电端口DIS1，比较器701的输出端耦合于放电开关702。当被使能信号EN1使能时，比较器701比较第一LED阵列A1中第一LED串的阳极上的电压与第二电压信号V2。如果第一LED阵列A1中第一LED串的阳极上的电压大于第二电压信号V2，则比较器701导通放电开关702以导通从第一LED阵列A1中第一LED串的阳极经放电开关702流到地的放电电流，进而减小第一LED阵列A1中第一LED串上的电压以使其低于导通阈值。
图8所示为根据本发明一个实施例的控制器580中的电压调节单元511。在图8所示的实施例中，电压调节单元511包括放电开关802。放电开关802耦合于放电端口DIS1与地之间。当被使能信号EN1导通时，放电开关802导通从第一LED阵列A1中第一LED串的阳极流到地的放电电流，进而减小第一LED阵列A1中第一LED串上的电压以使其低于导通阈值。
图9所示为根据本发明一个实施例的控制器580中的电压调节单元511。在图9所示的实施例中，电压调节单元511包括电流镜901。该电流镜901的第一分支耦合于放电端口DIS1与地之间，第二分支耦合于电流源902与地之间。开关903耦合于电流镜901，用于根据使能信号EN1使能或禁能电流镜901。当被使能时，电流镜901导通从第一LED阵列A1中第一LED串的阳极流经第一分支到地的放电电流，进而减小第一LED阵列A1中第一LED串上的电压以使其低于导通阈值。
继续参考图5，根据不同的时序方案，可在使能信号EN1处于第一电平(例如，逻辑高)时使能电压调节单元511，或者在使能信号EN1处于第二电平(例如，逻辑低)时禁能电压调节单元511。在一实施例中，电压调节单元511可一直被使能。在另一实施例中，如图10所示，当第一开关SW1断开时，电压调节单元511可被使能。在另一实施例中，如图11所示，电压调节单元511在时间间隔序列BBM中可被使能。时间间隔序列BBM是开关SW1-SW4互斥接通的四个离散时隙序列之间的间隔。换句话说，在时间间隔序列BBM中的每一个间隔，开关SW1-SW4中的任一个均不会被导通，同时电压调节单元511被使能。
图12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1280的光源驱动电路1200。与图4中具有相同标号的元件具有相似的功能。控制器1280包括耦合于电源转换器120的电源端口VLEDIN。控制器1280还包括耦合于解码模块160的残余图像消除模块1201。该残余图像消除模块1201用于调节每个LED阵列中每个LED串上的电压以使其低于导通阈值。该导通阈值的设置使得不会有LED串因为尖峰电流而被导通。该残余图像消除模块1201包括多个电压调节单元，比如作为示例的电压调节单元1211-1214。电压调节单元的数量可根据LED阵列的数量和每个LED阵列中LED串的数量决定。电压调节单元1211-1214中的每一个均可通过相应的使能信号单独地使能或禁能。例如，调节单元1211可由使能信号EN1控制。使能信号EN1是由解码模块160(在图5中所示)产生的。电压调节单元1211-1214耦合于电源端口VLEDIN和多个电流感应端口ISEN1-ISEN8。具体地，电压调节单元1211耦合于电源端口VLEDIN和电流感应端口ISEN1，并用于增加第一LED阵列A1中第一LED串的阴极上的电压，以调节第一LED阵列A1中第一LED串上的电压以使其低于阈值。
图13所示为根据本发明一个实施例的控制器1280中的电压调节单元1211。在图13所示的实施例中，电压调节单元1211包括放大器1301和充电开关1302。充电开关1302耦合于电源端口VLEDIN与电流感应端口ISEN1之间。放大器1301的同相输入端接收第三电压信号V3，放大器1301的反相输入端耦合于电流感应端口ISEN1，放大器1301的输出端耦合于充电开关1302。当被使能信号EN1使能时，放大器1301调节第一LED阵列A1中第一LED串的阴极上的电压以使其跟随第三电压信号V3，进而减小第一LED阵列A1中第一LED串上的电压以使其低于导通阈值。
图14所示为根据本发明一个实施例的控制器1280中的电压调节单元1211。在图14所示的实施例中，电压调节单元1211包括比较器1401和充电开关1402。充电开关1402耦合于电源端口VLEDIN与电流感应端口ISEN1之间。比较器1401的同相输入端接收第四电压信号V4，比较器1401的反相输入端耦合于电流感应端口ISEN1，比较器1401的输出端耦合于充电开关1402。当被使能信号EN1使能时，比较器1401比较第一LED阵列A1中第一LED串的阴极上的电压与第四电压信号V4。如果第一LED阵列A1中第一LED串的阴极上的电压低于第四电压信号V4，则比较器701导通充电开关1402以导通从电源端口VLEDIN经充电开关1402流到第一LED阵列A1中第一LED串的阴极的充电电流，进而减小第一LED阵列A1中第一LED串上的电压以使其低于导通阈值。
图15所示为根据本发明一个实施例的控制器1280中的电压调节单元1211。在图15所示的实施例中，电压调节单元1211包括充电开关1502。充电开关1502耦合于电源端口VLEDIN与电流感应端口ISEN1之间。当被使能信号EN1导通时，充电开关1502导通从电源端口VLEDIN流到第一LED阵列A1中第一LED串的阴极的充电电流，进而减小第一LED阵列A1中第一LED串上的电压以使其低于导通阈值。
图16所示为根据本发明一个实施例的控制器1280中的电压调节单元1211。在图16所示的实施例中，电压调节单元1211包括电流镜1601。该电流镜1601的第一分支耦合于电源端口VLEDIN与电流感应端口ISEN1之间，该电流镜1601的第二分支耦合于电源端口VLEDIN与电流源1602之间。开关1603耦合于电流镜1601，用于根据使能信号EN1使能或禁能电流镜1601。当被使能时，电流镜1601导通从电源端口VLEDIN经第一分支流到第一LED阵列A1中第一LED串的阴极的充电电流，进而减小第一LED阵列A1中第一LED串上的电压以使其低于导通阈值。
继续参考图12，根据不同的时序方案，可在使能信号EN1处于第一电平(例如，逻辑高)时使能电压调节单元1211，或者在使能信号EN1处于第二电平(例如，逻辑低)时禁能电压调节单元1211。在一实施例中，如图17所示，电压调节单元1211在时间间隔序列BBM中可被使能。时间间隔序列BBM是开关SW1-SW4互斥接通的四个离散时隙序列之间的间隔。换句话说，在时间间隔序列BBM中的每一个间隔，开关SW1-SW4中的任一个均不会被导通，同时电压调节单元1211被使能。在另一实施例中，如图18所示，电压调节单元1211在时间间隔序列BBM中可被使能，并且如果相应的控制信号PWM1(如图2所示)处于第二状态(如，逻辑低)，电压调节单元1211也可被使能。
图19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1980的光源驱动电路1900。与图4中具有相同标号的元件具有相似的功能。在图19所示的实施例中，控制器1980包括多个放电端口DIS1-DIS4，各放电端口均耦合于相应的LED阵列中各LED串的阳极。例如，放电端口DIS1耦合于第一LED阵列A1中各LED串的阳极(如，共同节点N1)。放电端口DIS2耦合于第二LED阵列A2中各LED串的阳极(如，共同节点N2)等。控制器1980包括残余图像消除模块1901。该残余图像消除模块1901耦合于解码模块160，用于调节每个LED阵列中每个LED串上的电压以使其低于导通阈值。该导通阈值的设置使得不会有LED串因为尖峰电流而被导通。该残余图像消除模块1901包括多个电压调节单元，比如作为示例的电压调节单元1911-1914。电压调节单元的数量可根据LED阵列的数量和每个LED阵列中LED串的数量决定。电压调节单元1911-1914中的每一个均可通过相应的使能信号单独地使能或禁能。例如，电压调节单元1911可由使能信号EN1控制。使能信号EN1是由解码模块160(在图5中所示)产生的。电压调节单元1911-1914耦合于该多个放电端口DIS1-DIS4和该多个电流感应端口ISEN1-ISEN8。具体地，电压调节单元1911耦合于第一放电端口DIS1和电流感应端口ISEN1，并用于使第一LED阵列A1中第一LED串短路，以调节第一LED阵列A1中第一LED串上的电压以使其低于导通阈值。
图20所示为根据本发明一个实施例的控制器1980中的电压调节单元1911。在图20所示的实施例中，电压调节单元1911包括开关2002。开关2002耦合于放电端口DIS1与电流感应端口ISEN1之间。当被使能信号EN1导通时，开关2002导通从第一LED阵列A1中第一LED串的阳极流到第一LED阵列A1中第一LED串的阴极的电流，进而减小第一LED阵列A1中第一LED串上的电压以使其低于导通阈值。
图21所示为根据本发明一个实施例的控制器1980中的电压调节单元1911。在图21所示的实施例中，电压调节单元1911包括电流镜2101。该电流镜2101的第一分支耦合于放电端口DIS1与电流感应端口ISEN1之间，该电流镜2101的第二分支耦合于电流源2102和电流感应端口ISEN1之间。开关2103耦合于电流镜2101，用于根据使能信号EN1使能或禁能电流镜2101。当被使能时，电流镜2101导通从第一LED阵列A1中第一LED串的阳极经第一分支流到第一LED阵列A1中第一LED串的阴极的电流，进而减小第一LED阵列A1中第一LED串上的电压以使其低于导通阈值。
继续参考图19，根据不同的时序方案，可在使能信号EN1处于第一电平(例如，逻辑高)时使能电压调节单元1911，或者在使能信号EN1处于第二电平(例如，逻辑低)时禁能电压调节单元1911。在一实施例中，如图22所示，当第一开关SW1断开时，电压调节单元1911可被使能。在另一实施例中，如图23所示，电压调节单元1911在时间间隔序列BBM可被使能。时间间隔序列BBM是开关SW1-SW4互斥接通的四个离散时隙序列之间的间隔。换句话说，在时间间隔序列BBM中的每一个间隔，开关SW1-SW4中的任一个均不会被导通，同时电压调节单元1911被使能。
图24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1980的光源驱动电路2400。与图19中具有相同标号的元件具有相似的功能。在图24所示的实施例中。该多个开关SW1-SW4均为p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。该多个驱动端口DRVP1-DRVP4中的每一个通过一个n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管耦合于该多个开关SW1-SW4中相应开关的栅极。其中，该NMOS晶体管的栅极耦合于供电源(例如，通过端口PWIN耦合于电源转换器120)。该多个放电端口DIS1-DIS4中的每一个均通过一个NMOS晶体管耦合于共同节点N1-N4中相应的共同节点。其中，该NMOS晶体管的栅极也耦合于供电源(例如，通过端口PWIN耦合于电源转换器120)。利用这样的结构，控制器1980可以与输入电压VLED超过控制器1980的容限电压的光源模块一起工作。类似结构也可适用于图5所示的控制器580和图12所示的控制器1280。
如前所述，本发明披露了用于控制光源模块的控制器。当光源模块中某一LED串不应被点亮时，控制器调节该LED串上的电压以使其低于导通阈值。因此，该LED串不会被无意地点亮，从而消除了显示设备上的残余图像现象。
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 (25)

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：
第一驱动端口，耦合于第一开关，其中所述第一开关耦合于电源转换器与所述第一发光二极管阵列之间；
第二驱动端口，耦合于第二开关，其中所述第二开关耦合于所述电源转换器与所述第二发光二极管阵列之间；及
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开关，
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开关，
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，及
其中所述控制器用于通过所述第一驱动端口，在第一离散时隙序列导通所述第一开关，以将来自所述电源转换器的电能传递至所述第一发光二极管阵列；以及用于通过所述第二驱动端口，在第二离散时隙序列导通所述第二开关，以将来自所述电源转换器的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相互排斥。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述控制器还包括电压调节单元，所述电压调节单元耦合于所述第一发光二极管阵列中所述第一发光二极管串，用于调节所述第一发光二极管阵列中所述第一发光二极管串上的电压，以使所述第一发光二极管阵列中所述第一发光二极管串上的电压低于阈值。
3.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述控制器还包括耦合于所述第一共同节点的第一放电端口，其中，所述电压调节单元耦合于所述第一放电端口，并用于减小所述第一发光二极管阵列中所述第一发光二极管串的阳极上的电压，以使所述第一发光二极管阵列中所述第一发光二极管串上的电压低于所述阈值。
4.根据权利要求3所述的控制器，其中，所述电压调节单元包括：
放电开关，耦合于所述第一放电端口和地之间；及
放大器，其中，所述放大器的同相输入端接收第一电压信号，所述放大器的反相输入端耦合于所述第一放电端口，所述放大器的输出端耦合于所述放电开关。
5.根据权利要求3所述的控制器，其中，所述电压调节单元包括：
放电开关，耦合于所述第一放电端口与地之间；及
比较器，其中，所述比较器的同相输入端接收第二电压信号，所述比较器的反相输入端耦合于所述第一放电端口，所述比较器的输出端耦合于所述放电开关。
6.根据权利要求3所述的控制器，其中，所述电压调节单元包括放电开关，所述放电开关耦合于所述第一放电端口与地之间。
7.根据权利要求3所述的控制器，其中，所述电压调节单元包括电流镜，所述电流镜的第一分支耦合于所述第一放电端口与地之间，所述电流镜的第二分支耦合于电流源与地之间。
8.根据权利要求3所述的控制器，其中，当所述第一开关为断开状态时，所述电压调节单元被使能。
9.根据权利要求3所述的控制器，其中，所述电压调节单元在所述第一离散时隙序列与所述第二离散时隙序列之间的时间间隔序列被使能，其中所述第一开关和所述第二开关在所述时间间隔序列中为断开状态。
10.根据权利要求3所述的控制器，其中，所述第一开关包括p型金属氧化物半导体晶体管，其中所述第一驱动端口通过第一n型金属氧化物半导体晶体管耦合于所述p型金属氧化物半导体晶体管的栅极，其中所述第一放电端口通过第二n型金属氧化物半导体晶体管耦合于所述第一共同节点，其中所述第一n型金属氧化物半导体晶体管的栅极和所述第二n型金属氧化物半导体晶体管的栅极均耦合于电源。
11.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述控制器还包括耦合于所述电源转换器的电源端口，其中所述电压调节单元耦合于所述电源端口和所述第一电流感应端口，并用于增加所述第一发光二极管阵列中所述第一发光二极管串的阴极上的电压，以使所述第一发光二极管阵列中所述第一发光二极管串上的电压低于所述阈值。
12.根据权利要求11所述的控制器，其中，所述电压调节单元包括：
充电开关，耦合于所述电源端口和所述第一电流感应端口之间；及
放大器，其中所述放大器的同相输入端接收第三电压信号，所述放大器的反相输入端耦合于所述第一电流感应端口，所述放大器的输出端耦合于所述充电开关。
13.根据权利要求11所述的控制器，其中，所述电压调节单元包括：
充电开关，耦合于所述电源端口和所述第一电流感应端口之间；及
比较器，所述比较器的同相输入端接收第四电压信号，所述比较器的反相输入端耦合于所述第一电流感应端口，所述比较器的输出端耦合于所述充电开关。
14.根据权利要求11所述的控制器，其中，所述电压调节单元包括充电开关，所述充电开关耦合于所述电源端口与所述第一电流感应端口之间。
15.根据权利要求11所述的控制器，其中，所述电压调节单元包括电流镜，所述电流镜的第一分支耦合于所述电源端口与所述第一电流感应端口之间，所述电流镜的第二分支耦合于所述电源端口与电流源之间。
16.根据权利要求11所述的控制器，其中，所述电压调节单元在所述第一离散时隙序列与所述第二离散时隙序列之间的时间间隔序列被使能，其中所述第一开关和所述第二开关在所述时间间隔序列中为断开状态。
17.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述控制器还包括耦合于所述第一共同节点的第一放电端口，其中所述电压调节单元耦合于所述第一放电端口和所述第一电流感应端口，并用于使所述第一发光二极管阵列中所述第一发光二极管串短路，以使所述第一发光二极管阵列中所述第一发光二极管串上的电压低于所述阈值。
18.根据权利要求17所述的控制器，其中，所述电压调节单元包括耦合于所述第一放电端口和所述第一电流感应端口之间的开关。
19.根据权利要求17所述的控制器，其中，所述电压调节单元包括电流镜，所述电流镜的第一分支耦合于所述第一放电端口和所述第一电流感应端口之间，所述电流镜的第二分支耦合于电流源和所述第一电流感应端口之间。
20.根据权利要求17所述的控制器，其中，当所述第一开关为断开状态时，所述电压调节单元被使能。
21.根据权利要求17所述的控制器，其中，所述电压调节单元在所述第一离散时隙序列与所述第二离散时隙序列之间的时间间隔序列被使能，其中所述第一开关和所述第二开关在所述时间间隔序列中为断开状态。
22.一种控制器，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：
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产生开关信号以控制第一开关和第二开关，其中所述第一开关耦合于电源转换器和所述第一发光二极管阵列之间，所述第二开关耦合于所述电源转换器和所述第二发光二极管阵列之间；及
残余图像消除模块，耦合于所述解码模块，用于调节所述第一发光二极管阵列中各发光二极管串上的电压，以使所述第一发光二极管阵列中各发光二极管串上的电压低于阈值，还用于调节所述第二发光二极管阵列中各发光二极管串上的电压，以使所述第二发光二极管阵列中各发光二极管串上的电压低于所述阈值，
其中，所述解码模块用于在第一离散时隙序列导通所述第一开关，还用于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相互排斥。
23.根据权利要求22所述的控制器，其中，所述残余图像消除模块包括电压调节单元，所述电压调节单元耦合于所述第一发光二极管阵列中第一发光二极管串的阳极，其中，所述电压调节单元用于减小所述第一发光二极管阵列中所述第一发光二极管串的阳极上的电压，以使所述第一发光二极管阵列中所述第一发光二极管串上的电压低于所述阈值。
24.根据权利要求22所述的控制器，其中，所述残余图像消除模块包括电压调节单元，所述电压调节单元耦合于所述第一发光二极管阵列中第一发光二极管串的阴极，其中，所述电压调节单元用于增加所述第一发光二极管阵列中所述第一发光二极管串的阴极上的电压，以使所述第一发光二极管阵列中所述第一发光二极管串上的电压低于所述阈值。
25.根据权利要求22所述的控制器，其中，所述残余图像消除模块包括电压调节单元，所述电压调节单元耦合于所述第一发光二极管阵列中第一发光二极管串，其中，所述电压调节单元用于使所述第一发光二极管阵列中所述第一发光二极管串短路，以使所述第一发光二极管阵列中所述第一发光二极管串上的电压低于所述阈值。
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