CN116312402A - 一种mini LED背光驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种mini LED背光驱动方法，该方法通过将m位灰度数据D与n位全局电流值Io做乘法运算，暂存m+n位积结果；将积结果与预先设定的n位通道电流值In做除法运算，然后将商作为输出的灰度数据送到灰度数据模块暂存，同时输出n位余数到选择器和PWM信号产生器；再通过PWM信号产生器结合振荡器输出的时钟周期信号生成PWM信号，同时根据n位余数判断是否加入尾脉冲信号来控制恒流开关的实现LED恒定电流峰值的PWM灰度控制。本发明可以有效的降低芯片电流输出端口的功耗，改善LED驱动***发热大的问题。实现在不影响LED显示效果、不增加成本的情况下降低驱动芯片的损耗，提高电源利用率。

Description

一种mini LED背光驱动方法

技术领域

本发明涉及LED驱动技术领域，具体地说，是涉及一种mini LED背光驱动方法。

背景技术

LED（发光二极管）显示逐渐由mini LED（次毫米发光二极管）向macro LED（微发光二极管）发展，但是仍然存在成本和技术问题。目前mini LED驱动显示技术已经趋向成熟，但是点间距仍然过大，仍然不能满足像电视一样近距离观看的需求。而OLED（有机发光二极管）由于成本高，很难向大屏幕的显示屏上普及。因此用mini LED做矩阵式背光结合液晶显示，即可使液晶显示屏具有高对比度、广色域的优点，实现接近OLED的显示效果，而且成本相对OLED大幅下降。同时mini LED矩阵式背光的技术加入使液晶显示的待机功耗大幅降低。因此液晶电视机逐渐开始普及矩阵式mini LED背光。

目前mini LED背光驱动技术分为AM（主动矩阵式）和PM（被动矩阵式）。AM驱动技术的特点是非扫描式，驱动芯片直接调整电流大小来驱动LED灯珠。PM驱动技术的特点是扫描式驱动，一般采用LED灯和驱动芯片分离的方案。同时为简化驱动，降低成本，一般驱动芯片集成更多电流输出端。多个电流输出端需要分别连接到多个LED灯串的负极上，如图1所示，由于芯片电流输出端到LED灯珠的距离不同，就会出现线阻不同的情况。图1中的R1、R2、…、Ra、…、Rn-1和Rn为等效布线阻抗，可以知道LED灯串a离LED驱动芯片最近，等效布线阻抗Ra最小，LED灯串1离LED驱动芯片最远，因而等效布线阻抗R1最大。由于LED灯串是均匀分布于液晶显示屏背部，比较分散，而一颗LED驱动芯片可以驱动多个LED灯串，从而不可避免的产生布线阻抗差异问题。可以知道等效布线阻抗与实际布线相关，不是固定值，得根据实际情况去调整优化。现有技术采用固定统一的LED驱动电流，即各个LED灯串在工作时的电流相同，这样不同的布线阻抗会产生不同的压降，导致布线阻抗大的灯串其总压降大，布线阻抗小的灯串其总压降小，从而驱动芯片的电流输出端口的电压参差不同，但***必须保证最差的能正常工作，即压降最大的灯串可以正常恒流驱动，所以压降小的灯串其剩余电压就落在了驱动芯片上，产生过多功耗，引起较大发热。由布线长短知道R1>R2>Ra，因此在LED打开时，驱动芯片的电流输出端口电压分别如图2所示，电流输出端口o1电压最低，o2次之，oa最高。驱动芯片的电流输出端口电压需大于一设定值才可以保证恒流驱动，所以为保证布线阻抗最大的LED灯串可以正常工作，需要提高LED电源电压，使得压降最大的灯串o1电压高于设定值。这时布线阻抗小的LED灯串a总压降最小，剩余电压就会落到对应的电流输出端口oa上，较高的剩余电压导致该电流输出端口oa的功耗增加，多个线阻小的灯串会导致芯片出现较大功耗，芯片发热严重。因此现有的PM驱动技术普遍存在驱动芯片发热大的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种mini LED背光驱动方法，主要解决现有的PM驱动技术普遍存在的驱动芯片发热大的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种mini LED背光驱动方法，包括以下步骤：

S1，芯片工作时从存储提取出m位灰度数据D首先与预先设定的n位全局电流值Io做乘法运算，暂存m+n位积结果；

S2，将积结果与预先设定的n位通道电流值In做除法运算，然后将商作为输出的灰度数据送到灰度数据模块暂存，同时输出n位余数到选择器和PWM信号产生器；

S3，灰度数据模块暂存的灰度数据输入PWM信号产生器，PWM信号产生器结合振荡器输出的时钟周期信号生成PWM信号，同时判断n位余数是否为0，如果为0则不输出尾脉冲信号，如果不为0，则在PWM信号中加入1个单位脉冲宽度的尾脉冲信号；

S4，将尾脉冲信号输入到选择器，尾脉冲信号有效时选择n位余数输出一对应电流，否则在PWM信号期间输出n位通道电流值；

S5，恒流开关开启实现LED恒定电流峰值的PWM灰度控制。

进一步地，在所述步骤S4中，所述n位通道电流值和n位余数输出的电流值分别接到S1-Sn的n路开关上，通过选择器选择对应的参考电流输出。

进一步地，n位全局电流值Io和n位通道电流值In是在芯片正常工作前设定；其中，每一个电流输出通道都有一个对应的n位通道电流值In，而且都可以独立设定。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的LED背光驱动方法，通过乘法器和除法器对灰度数据的处理，按照本发明的规定的规则增加部分电流输出端口的电流值，降低其对应输出端口的电压，同时相应的降低其灰度数据值，减小PWM的脉冲宽度，这样可以有效的降低芯片电流输出端口的功耗，改善LED驱动***发热大的问题。实现在不影响LED显示效果、不增加成本的情况下降低驱动芯片的损耗，提高电源利用率。

附图说明

图1为现有技术中mini LED驱动电路示意图。

图2为现有技术中mini LED驱动电路中mini LED驱动端口电压图。

图3为本发明方法的流程图。

图4为实现本发明方法的一种电路框图。

图5为本发明-实施例中余数不为0时PWM控制信号与尾脉冲信号图。

图6为本发明-实施例中余数为0时PWM控制信号图。

图7为本发明-实施例中输出效果对比图。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

如图3所示，本发明公开的一种mini LED背光驱动方法，该方法为一种增加部分电流输出端口的电流值，同时相应的降低灰度数据的不改变LED灰度的驱动方法。该方法中，芯片工作时从存储提取出m位灰度数据D首先与预先设定的n位全局电流值Io做乘法运算，暂存m+n位积结果。然后再将积结果与预先设定的n位通道电流值In做除法运算，然后将商送到灰度数据模块暂存，同时输出n位余数到选择器。灰度数据的数值结合振荡器信号在PWM信号产生器中生成PWM信号输出，同时判断n位余数是否为0，如果为0则不输出尾脉冲信号，如果不为0，则在PWM信号的适当位置加入1个单位脉冲宽度的尾脉冲信号。同时尾脉冲信号输入到选择器，用于选择n位余数或n位通道电流值输出，尾脉冲信号有效时选择n位余数输出，否则在PWM信号期间输出n位通道电流值。

在本实施例中，n位全局电流值Io和n位通道电流值In是在芯片正常工作前设定，其中每一个电流输出通道都有一个对应的n位通道电流值In，而且都可以独立设定。n位全局电流值Io是一个设置所有通道默认输出电流值。单个LED灯串的最大亮度由最大灰度值Dmax乘上n位全局电流值Io来决定。如12位灰度值Dmax=4095，5位全局电流值Io设为26个单位电流I，则单个LED灯串最大亮度为4095*T0*26*I/T，其中T0为PWM单位脉冲宽度，T为一帧画面显示时间即画面刷新周期。由于单位电流I、单位脉冲宽度T0和画面刷新周期T都是定值，所以LED灯串最大亮度由最大灰度值和全局电流值设定。而且在LED灯串进行灰度显示时全局电流值固定不变，LED灯串的灰度完全由灰度数据来决定，芯片会实时存储每一帧画面的灰度数据。

如图4所示，为本发明方法实际应用的一个电路原理框图，灰度数据D和n位全局电流值Io输入到乘法器。除法器接收乘法器的输出和n位通道电流值In的输入，输出的商结果给灰度数据模块，同时输出余数到选择器和PWM信号产生器。PWM产生器根据灰度数据的数据和振荡器信号产生PWM信号，同时结合余数信息判断是否产生1个脉冲宽度的尾脉冲信号。其中余数为0则不产生尾脉冲信号，余数不为0则在设定位置产生尾脉冲信号。PWM产生器的尾脉冲信号同时输出到选择器，无尾脉冲信号时选择n位通道电流值输出，n位通道电流值分别接到S1-Sn的n路开关上，选择对应的参考电流输出。如5位通道电流值为26，对应二进制为11010，则会使S5、S4和S2的开关闭上，选择16I、8I和2I电流输出，总电流为26个单位电流I。PWM信号控制恒流开关闭合时，则将26I电流输出到LED，实现LED灯串的亮度控制。当有尾脉冲信号时，则会控制选择器输出n位余数，该n位余数分别接到S1-Sn的n路开关上，选择对应的参考电流输出。尾脉冲信号同时加到PWM信号上，控制恒流开关闭合，输出n位余数的电流值输出驱动LED。

图5所示为本发明方法的一个输出示例，设12位灰度数据为2200（二进制10001001 1000），5位全局电流值26（二进制11010），经过乘法器后输出57200（二进制0 11011111 0111 0000）。其中一个5位通道电流值29（二进制11101）经过除法器后输出商1972（二进制0111 1011 0100）存进灰度数据模块，余数为12（二进制01100）。则PWM信号产生器将运算后的灰度数据值1972，产生均匀的PWM脉冲信号输出，同时由于余数不为0，则产生一尾脉冲信号，该尾脉冲信号的脉冲宽度为固定的1个单位脉冲宽度，幅度则为余数产生的电流值，如余数12，则会输出12I的电流值。其中图示的尾脉冲信号放置在一帧图像的结束处，但不局限于一帧图像的结束处，其放置位置可根据需要做任意调整。尾脉冲信号放置在一帧图像的任意位置都在本发明保护中。可以知道原设定的LED亮度为2200*26=57200，经过本实施例的电路后输出为1972*29+12=57200，LED的亮度不变。但是本实施例将设定输出通道的电流由26个单位电流增加到29个单位电流，增加的电流会让LED灯串和线阻上的压降增加，达到降低驱动芯片电流输出端口电压的目的，从而可以降低驱动芯片的功耗。让LED背光***效率更高，发热更低，散热更均匀。

图6所示为本发明方法的另一个输出示例，设12位灰度数据为2262（二进制10001101 0110），5位全局电流值26（二进制11010），经过乘法器后输出58812（二进制0 11100101 1011 1100）。其中一个5位通道电流值29（二进制11101）经过除法器后输出商2028（二进制0111 1110 1100）存进灰度数据模块，余数为0。PWM产生器将运算后的灰度数据值2028，均匀产生PWM脉冲信号输出，同时由于余数为0，则不产生尾脉冲信号，均匀输出电流幅度为29的2028个单位脉冲宽度的脉冲。

图7所示为本发明的输出效果图，图中分别展示了不同输出端口的电压信号与电流信号，由图1知道，R1>R2>Ra，所以现有技术输出会如图2所示，oa输出端口在工作时电压最高，让驱动芯片产生大量热量。采用本发明的技术后，可以通过设定oa输出端口的通道电流增大，如图7的Ioa所示，电流增大后oa工作时的电压就会下降，如图7的oa所示，降低到与o1输出端口接近的电压幅度。可以知道输出端口的电流增加了一个比例In/Io,同时PWM脉冲占空比降低了相同比例（灰度数据D*I0/In），输出端口的平均电流为电流幅度乘上PWM占空比，即输出端口的平均电流不变，可以知道输出端口的电压明显下降了，而平均电流不变，从而芯片输出端口功耗得到了明显的降低，从而实现驱动芯片降低功耗的目的。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种mini LED背光驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，芯片工作时从存储提取出m位灰度数据D首先与预先设定的n位全局电流值Io做乘法运算，暂存m+n位积结果；

S2，将积结果与预先设定的n位通道电流值In做除法运算，然后将商作为输出的灰度数据送到灰度数据模块暂存，同时输出n位余数到选择器和PWM信号产生器；

S3，灰度数据模块暂存的灰度数据输入PWM信号产生器，PWM信号产生器结合振荡器输出的时钟周期信号生成PWM信号，同时判断n位余数是否为0，如果为0则不输出尾脉冲信号，如果不为0，则在PWM信号中加入1个单位脉冲宽度的尾脉冲信号；

S4，将尾脉冲信号输入到选择器，尾脉冲信号有效时选择n位余数输出一对应电流，否则在PWM信号期间输出n位通道电流值；

S5，恒流开关开启实现LED恒定电流峰值的PWM灰度控制。

2.根据权利要求1所述的一种mini LED背光驱动方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述n位通道电流值和n位余数输出的电流值分别接到S1-Sn的n路开关上，通过选择器选择对应的参考电流输出。

3.根据权利要求2所述的一种mini LED背光驱动方法，其特征在于，n位全局电流值Io和n位通道电流值In是在芯片正常工作前设定；其中，每一个电流输出通道都有一个对应的n位通道电流值In，而且都可以独立设定。

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