CN116189606A - 一种驱动电路、显示装置以及驱动电路的控制方法 - Google Patents

一种驱动电路、显示装置以及驱动电路的控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种驱动电路、显示装置以及驱动电路的控制方法，其中，驱动电路包括：驱动单元和控制单元，驱动单元用于驱动负载；控制单元连接所述驱动单元和所述负载，用于判断所述负载的状态，响应于所述负载的功率大于预设功率，确定所述负载为重载状态，则利用第一控制方式控制所述驱动单元；以及响应于所述负载的功率小于所述预设功率，确定所述负载为轻载状态，则利用第二控制方式控制所述驱动单元。以此在改善现有LLC控制方式因轻载频率过高带来的电磁干扰问题同时，不增加外置漏感情况下，增加输出电压的范围，降低设计成本，使电源设计小，集成度高。

Description

一种驱动电路、显示装置以及驱动电路的控制方法
技术领域
本申请涉及显示控制技术领域，尤其是涉及一种驱动电路、显示装置以及驱动电路的控制方法。
背景技术
目前显示装置要求高能效，无频闪。众所周知，LLC(谐振半桥电路)拓扑虽然可以满足高能效，但输出电压范围不宽，这直接影响到随着输出电压电流同时变化的功率变化。另外，无频闪需求要求用模拟调光(DC)取代传统数字调光模式，但这变向使LED输出电压电流双重变化。
目前常规LLC拓扑通过调频方式(PFM)来实现电压输出的调节，而随着目前客户市场要求LED电压范围越来越宽，这使得传统控制方式(PFM)LLC已经无法满足设计需求了。
发明内容
本申请提供一种驱动电路、显示装置以及驱动电路的控制方法，能够增加输出电压的范围，降低设计成本。
为解决上述技术问题，本申请提供的第一个技术方案为：提供一种驱动电路，包括：驱动单元，所述驱动单元用于驱动负载；控制单元，连接所述驱动单元和所述负载，用于判断所述负载的状态，响应于所述负载的功率大于预设功率，确定所述负载为重载状态，则利用第一控制方式控制所述驱动单元；以及响应于所述负载的功率小于所述预设功率，确定所述负载为轻载状态，则利用第二控制方式控制所述驱动单元。
其中，所述第一控制方式为脉冲频率调制，所述第二控制方式为脉冲宽度调制。
其中，所述驱动单元包括：第一开关组和第二开关组；响应于所述负载为重载状态，所述控制单元输出第一控制信号控制所述第一开关组，以及输出第二控制信号控制所述第二开关组；所述第一控制信号与所述第二控制信号波形互补且对称。
其中，响应于所述负载为轻载状态，所述控制单元输出第三控制信号控制所述第一开关组，以及输出第四控制信号控制所述第二开关组；其中，所述第三控制信号的高电平期间处于所述第四控制信号的低电平期间，且所述第四控制信号的上升沿与所述第三控制信号的下降沿的时间差等于所述第四控制信号的下降沿与所述第三控制信号的上升沿的时间差。
其中，所述第一开关组包括第一开关，所述第二开关组包括第二开关，所述第一开关和所述第二开关串联在基准电压和地电压之间，且所述第一开关的控制端和所述第二开关的控制端连接所述控制单元；或者所述第一开关组包括第一开关和第四开关，所述第二开关组包括第二开关和第三开关；其中，所述第一开关与所述第二开关串联在基准电压和地电压之间，所述第三开关和所述第四开关串联在所述基准电压和地电压之间，且所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端、第三开关的控制端以及第四开关的控制端连接所述控制单元。
其中，所述第一控制信号与所述第二控制信号的频率相同，且所述频率关联所述驱动电路的输出大小；所述第三控制信号的频率与所述第四控制信号的频率相同，且所述第三控制信号与所述第四控制信号的开通时间关联所述驱动电路的输出大小。
其中，所述第三控制信号的频率与所述第四控制信号的频率小于150KHZ。
其中，所述控制单元为数字芯片。
其中，所述负载的功率基于所述控制单元输出至所述负载的电流信号和/或电压信号确定。
为解决上述技术问题，本申请提供的第二个技术方案为：提供一种显示装置，包括：上述任一项所述的驱动电路以及与所述驱动电路连接的负载。
为解决上述技术问题，本申请提供的第三个技术方案为：提供一种驱动电路的控制方法，包括：确定所述负载的状态；响应于所述负载的功率大于预设功率，确定所述负载为重载状态，则利用第一控制方式控制所述驱动单元；以及响应于所述负载的功率小于所述预设功率，确定所述负载为轻载状态，则利用第二控制方式控制所述驱动单元。
本申请的有益效果，区别于现有技术的情况，本申请通过在负载处于重载状态时，利用第一方式驱动，在负载处于轻载状态时，利用第二方式驱动。以此在改善现有LLC控制方式因轻载频率过高带来的电磁干扰问题同时，不增加外置漏感情况下，增加输出电压的范围，降低设计成本，使电源设计小，集成度高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本申请驱动电路的一实施例的结构示意图；
图2为图1中驱动单元的一实施例的结构示意图；
图3为重载状态下的第一控制信号和第二控制信号的时序图；
图4为轻载状态下的第三控制信号和第四控制信号的时序图；
图5为图1中驱动单元的另一二实施例的结构示意图；
图6为图1中驱动单元的又一实施例的结构示意图；
图7为本申请显示装置的一实施例的结构示意图；
图8为本申请驱动电路的控制方法一实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
目前谐振半桥电路LLC是利用传统的脉冲频率调制PFM模式进行控制的，为了满足宽输出范围，LLC工作频率范围很宽，衍生了EMI问题，即电磁干扰问题。现有技术中，为了使输出电压范围更宽，并且降低EMI问题，将LLC的工作频率范围变窄，但是需要增加更多的漏感。由于显示行业要求产品薄、体积小、高度集成化。目前通用集成漏感式变压器，在线径、挡墙、骨架结构等因素确定后，漏感固定，为了满足更宽输出，需增加外置漏感，这样变向增加电源的尺寸，增加了设计难度，并且增加了设计成本。因此目前绝大多数方案已经无法满足设计需求。
有鉴于此，本申请提出了一种驱动电路，该驱动电路能够增加输出电压的范围，缩小了电源尺寸，降低了设计成本。
请参见图1，图1为本申请驱动电路的一实施例的结构示意图，具体包括：驱动单元11以及控制单元12。
其中，驱动单元11用于驱动负载。控制单元12连接驱动单元11和负载，用于判断负载的状态，响应于负载的功率大于预设功率，确定负载为重载状态，则利用第一控制方式控制驱动单元11；以及响应于负载的功率大于预设功率，确定负载为轻载状态，则利用第二控制方式控制驱动单元11。
在一实施例中，第一控制方式为脉冲频率调制，第二控制方式为脉冲宽度调制。其中，脉冲频率调制又被称为PFM，脉冲宽度调制又被称为PWM。
具体的，负载的功率基于控制单元11输出至负载的电流信号和/或电压信号确定。且轻载和重载的界定可以根据不同的设计需求范围，进行自适应调整，根据不同的设计范围，不同的电压与电流的组合，待负载设计增益曲线与我们当前电压电流组合吻合时，即进入相应的轻载PWM状态或者重载PFM状态。以此在改善现有LLC控制方式因轻载频率过高带来的电磁干扰问题，且同时在不增加外置漏感情况下，增加输出电压的范围，降低设计成本，使电源设计小，集成度高。
其中，本实施例的驱动单元11为谐振半桥电路，负载为LED。或者，在另一实施例中，驱动单元11也可以为谐振全桥电路。
请结合图2，图2为本申请驱动单元的一实施例的结构示意图，该驱动单元11可以驱动2路LED。
本实施例中，驱动单元11为谐振半桥电路。其包括第一开关组和第二开关组。其中，第一开关组包括第一开关QH1，第二开关组包括第二开关QH3，第一开关QH1和第二开关QH3串联在基准电压，例如电源电压386V和地电压之间，且第一开关QH1的控制端和第二开关QH3的控制端连接控制单元12。
本实施例中，控制单元12确定负载的状态，响应于负载为重载状态，控制单元12输出第一控制信号DRVH1控制第一开关组，也即第一开关QH1，以及输出第二控制信号DRVL1控制第二开关组，也即第二开关QH3。第一控制信号DRVH1与第二控制信号DRVL1波形互补且对称。
具体请参见图3，图3为重载状态下的第一控制信号与第二控制信号的时序图。
第一控制信号DRVH1与第二控制信号DRVL1波形互补且对称。也就是说，在第一控制信号DRVH1为高电平期间，第二控制信号DRVL1为低电平期间，在第一控制信号DRVH1为低电平期间，第二控制信号DRVL1为高电平期间。
在本实施例中，第一控制信号DRVH1的上升沿与第二控制信号DRVL1的下降沿时间重叠，且第一控制信号DRVH1的下降沿与第二控制信号DRVL1的上升沿时间重叠。具体的，如图3所示，第一控制信号DRVH1的高电平持续时间ton1、低电平持续时间toff1、第二控制信号DRVL1的高电平持续时间ton2、低电平持续时间toff2相等，也即ton1＝ton2＝toff1＝toff2。
本实施例中，第一控制信号DRVH1与第二控制信号DRVL1的频率f相同，且频率f关联驱动电路的输出大小。因此，为了达到预定输出状态，可以通过调节频率f的大小实现。
在控制单元12确定负载的状态为轻载时，即响应于负载为轻载状态，控制单元12输出第三控制信号DRVH2控制第一开关组即第一开关QH1，以及输出第四控制信号DRVL2控制第二开关组即第二开关QH3。
其中，第三控制信号DRVH2的高电平期间处于第四控制信号DRVL2的低电平期间，且第四控制信号DRVL2的上升沿与第三控制信号DRVH2的下降沿的时间差等于第四控制信号DRVL2的下降沿与第三控制信号DRVH2的上升沿的时间差。
具体请参见图4，图4为轻载状态下的第三控制信号和第四控制信号的时序图。
本实施例中，第三控制信号DRVH2的频率f2与第四控制信号DRVL2的频率f1相同，即f2＝f1。第三控制信号DRVH2与第四控制信号DRVL2的开通时间关联驱动电路的输出大小。其中，第三控制信号DRVH2与第四控制信号DRVL2的开通时间可以为高电平持续时间或者低电平持续时间，具体根据第一开关QH1和第二开关QH2的类型确定。本申请以第三控制信号DRVH2与第四控制信号DRVL2的开通时间为高电平持续时间为例进行说明，因此，在轻载状态下可以通过调节第三控制信号DRVH2的高电平持续时间ton1与第四控制信号DRVL2的高电平持续时间ton2来调节驱动电路的输出。需要说明的是，本实施例中，无论如何调节都要保持ton1＝ton2，且toff1＝toff2。
进一步的，本实施例中，第三控制信号DRVH2与第四控制信号DRVL2不同时为高电平，但是可以同时为低电平。具体的，第四控制信号DRVL2的上升沿与第三控制信号DRVH2的下降沿的时间差t1等于第四控制信号DRVL2的下降沿与第三控制信号DRVH2的上升沿的时间差t2，即t1＝t2。
需要说明的是，第三控制信号DRVH2的频率f2与第四控制信号DRVL2的频率f1为固定频率，可以根据实际需要选取合适的值，具体不做限定。
本申请的驱动电路，在负载处于重载时，利用脉冲频率调制PFM的方式进行驱动。在负载处于轻载时，利用脉冲宽度调制PWM的方式进行驱动。
具体的，现有技术在轻载时仍使用PFM的方式进行驱动，由于LLC的增益随着轻载深度会导致工作频率增大，此时频率太大会覆盖到电磁干扰能够捕捉到的频率点，加大电磁干扰的整改难度。而使用PWM的驱动方式，能偶选取合适的频率点，例如选取第三控制信号的频率f2与第四控制信号的频率f1小于150KHZ。以此常规滤波器件很容易降基波分量，乃至高次谐波滤除。
本实施例的驱动电路，QH1在0时刻受脉冲宽度为△t的信号控制，在QH1为高电平时，QH3保持低电平，直到T/2时刻，QH3为脉冲宽度为△t高电平，此时QH1保持电平(△t/T＜50％)。QH1与QH3在任何时刻不可能同时为高电平。该控制方式由于QH1、QH3驱动对称且脉冲宽度相同，谐振腔内正负半周电流值大小相同、X轴对称(如图3)，反应到QH1与QH3的电流也是相同，对于如图2使用多路LED均流电路的每路LED(LED1、LED2)的纹波电流是相同的，避免因纹波电流值不同而造成LED光效的差异，达到最佳的控制效果。
由于LLC的增益随着输出负载的降低，工作频率随之变高，由于轻载进入PWM模式，可能存在硬开关情况，为了提高整体***在轻载情况下的良好效率，本申请专以使用数字IC(MCU，DSP等)，也即设置控制单元12为数字芯片。
在轻负载情况下使用较低的固定频率，以降低功率器件的开关损耗，从而提高整机***效率，同时改善电磁干扰问题。轻负载频率选取较低值时，由于在PFM与PWM临界处，频率跳跃变化，该位置我们需要软件上做好平稳过渡，确保临界处PEM的增益与PWM的增益重合，避免造成输出在切换过程中的上冲以及下冲。在满足整机轻载效率的前提且EMI性能能够满足，轻载频率也可以选用PFM与PWM临界位置PFM的工作频率，该方式可以不用考虑PFM与PWM过渡时刻由于PWM降频率时临界位置增益处理不当，造成的上冲以及下冲问题。当PWM为PFM与PWM临界位置工作频率时，可以选用模拟IC，亦可选用数字IC。
请参见图5，图5为图1中驱动单元的另一实施例的结构示意图。本申请的驱动单元11还可以是驱动4路LED的LLC电路，本实施中，在负载处于重载时，控制单元12输出第一控制信号DRVH1控制第一开关QH1，以及输出第二控制信号DRVL1控制第二开关QH3。第一控制信号DRVH1与第二控制信号DRVL1波形如上述图3所示，在此不再赘述。在负载处于轻载时，控制单元12输出第三控制信号DRVH2控制第一开关QH1，以及输出第四控制信号DRVL2控制第二开关QH3。第三控制信号DRVH2与第四控制信号DRVL2波形如上述图4所示，在此不再赘述。
请参见图6，图6为图1中驱动单元的又一实施例的结构示意图。本申请的驱动单元11还可以是驱动2路LED的全桥LLC电路。本实施例中，第一开关组包括第一开关QH1和第四开关QH4，第二开关组包括第二开关QH3和第三开关QH2；其中，第一开关QH1与第二开关QH3串联在基准电压例如电源电压385V和地电压之间，第三开关QH2和第四开关QH4串联在基准电压例如电源电压385V和地电压之间，且第一开关QH1的控制端、第二开关QH3的控制端、第三开关QH2的控制端以及第四开关QH4的控制端连接控制单元12。
本实施例中，在负载处于重载时，控制单元12输出第一控制信号DRVH1控制第一开关QH1和第四开关QH4，以及输出第二控制信号DRVL1控制第二开关QH3和第三开关QH2。第一控制信号DRVH1与第二控制信号DRVL1波形如上述图3所示，在此不再赘述。在负载处于轻载时，控制单元12输出第三控制信号DRVH2控制第一开关QH1和第四开关QH4，以及输出第四控制信号DRVL2控制第二开关QH3和第三开关QH2。第三控制信号DRVH2与第四控制信号DRVL2波形如上述图4所示，在此不再赘述。
具体的，本申请的驱动电路通过轻载更改LLC的控制方式为PWM，固定频率，通过调节PWM的占空比，来调节输出，PWM的频率可以选取较低的值，在改善现有LLC控制方式因轻载频率过高带来的电磁干扰问题同时，不增加外置漏感情况下，增加输出电压的范围，降低设计成本，使电源设计小，集成度高。
请参见图7，图7为本申请显示装置的一实施例的结构示意图，显示装置具体包括：驱动电路71以及连接驱动电路71的负载72。在本申请的显示装置中，驱动电路71中的控制单元12检测负载的状态，在负载处于重载状态时，控制单元12利用脉冲频率调制对驱动单元11进行驱动，进而控制负载发光。在重载处于轻载状态时，控制单元12利用脉冲宽度调制对驱动单元11进行驱动，进而控制负载发光。
本申请的显示装置，在改善现有LLC控制方式因轻载频率过高带来的电磁干扰问题同时，不增加外置漏感情况下，增加输出电压的范围，降低设计成本，使电源设计小，集成度高。
请参见图8，图8为本申请驱动电路的控制方法一实施例的流程示意图，具体包括：
步骤S81：确定负载的状态。
步骤S82：响应于负载的功率大于预设功率，确定负载为重载状态，则利用第一控制方式控制驱动单元；以及响应于负载的功率小于预设功率，确定负载为轻载状态，则利用第二控制方式控制驱动单元。
在一实施例中，第一控制方式为脉冲频率调制，第二控制方式为脉冲宽度调制。
本实施例中，确定负载的状态，响应于负载为重载状态，输出第一控制信号DRVH1控制第一开关组，也即第一开关QH1，以及输出第二控制信号DRVL1控制第二开关组，也即第二开关QH3。第一控制信号DRVH1与第二控制信号DRVL1波形互补且对称，具体请参见图3。
在确定负载的状态为轻载时，即响应于负载为轻载状态，输出第三控制信号DRVH2控制第一开关组即第一开关QH1，以及输出第四控制信号DRVL2控制第二开关组即第二开关QH3。
其中，第三控制信号DRVH2的高电平期间处于第四控制信号DRVL2的低电平期间，且第四控制信号DRVL2的上升沿与第三控制信号DRVH2的下降沿的时间差等于第四控制信号DRVL2的下降沿与第三控制信号DRVH2的上升沿的时间差，具体请参见图4。
本申请的驱动电路的控制方法，负载的功率基于控制单元11输出至负载的电流信号和/或电压信号确定。且轻载和重载的界定可以根据不同的设计需求范围，进行自适应调整，根据不同的设计范围，不同的电压与电流的组合，待负载设计增益曲线与我们当前电压电流组合吻合时，即进入相应的轻载PWM状态或者重载PFM状态。具体的，在负载处于重载时，利用脉冲频率调制PFM的方式进行驱动。在负载处于轻载时，利用脉冲宽度调制PWM的方式进行驱动。以此在改善现有LLC控制方式因轻载频率过高带来的电磁干扰问题同时，不增加外置漏感情况下，增加输出电压的范围，降低设计成本，使电源设计小，集成度高。
以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种驱动电路，其特征在于，包括：
驱动单元，所述驱动单元用于驱动负载；
控制单元，连接所述驱动单元和所述负载，用于判断所述负载的状态，响应于所述负载的功率大于预设功率，确定所述负载为重载状态，则利用第一控制方式控制所述驱动单元；以及响应于所述负载的功率小于所述预设功率，确定所述负载为轻载状态，则利用第二控制方式控制所述驱动单元。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第一控制方式为脉冲频率调制，所述第二控制方式为脉冲宽度调制。
3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动单元包括：第一开关组和第二开关组；
响应于所述负载为重载状态，所述控制单元输出第一控制信号控制所述第一开关组，以及输出第二控制信号控制所述第二开关组；
所述第一控制信号与所述第二控制信号波形互补且对称。
4.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，响应于所述负载为轻载状态，所述控制单元输出第三控制信号控制所述第一开关组，以及输出第四控制信号控制所述第二开关组；
其中，所述第三控制信号的高电平期间处于所述第四控制信号的低电平期间，且所述第四控制信号的上升沿与所述第三控制信号的下降沿的时间差等于所述第四控制信号的下降沿与所述第三控制信号的上升沿的时间差。
5.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述第一开关组包括第一开关，所述第二开关组包括第二开关，所述第一开关和所述第二开关串联在基准电压和地电压之间，且所述第一开关的控制端和所述第二开关的控制端连接所述控制单元；或者
所述第一开关组包括第一开关和第四开关，所述第二开关组包括第二开关和第三开关；其中，所述第一开关与所述第二开关串联在基准电压和地电压之间，所述第三开关和所述第四开关串联在所述基准电压和地电压之间，且所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端、第三开关的控制端以及第四开关的控制端连接所述控制单元。
6.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述第一控制信号与所述第二控制信号的频率相同，且所述频率关联所述驱动电路的输出大小；
所述第三控制信号的频率与所述第四控制信号的频率相同，且所述第三控制信号与所述第四控制信号的开通时间关联所述驱动电路的输出大小。
7.根据权利要求6所述的驱动电路，其特征在于，所述第三控制信号的频率与所述第四控制信号的频率小于150KHZ。
8.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述控制单元为数字芯片。
9.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述负载的功率基于所述控制单元输出至所述负载的电流信号和/或电压信号确定。
10.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括上述权利要求1～9任一项所述的驱动电路以及与所述驱动电路连接的负载。
11.一种驱动电路的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
确定所述负载的状态；
响应于所述负载的功率大于预设功率，确定所述负载为重载状态，则利用第一控制方式控制所述驱动单元；以及响应于所述负载的功率小于所述预设功率，确定所述负载为轻载状态，则利用第二控制方式控制所述驱动单元。
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