TWI430239B

TWI430239B - 應用於背光源的操作電路及其相關方法

Info

Publication number: TWI430239B
Application number: TW100117654A
Authority: TW
Inventors: Shu Min Lin; Jyi Si Lo; Ying Hsi Lin
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2014-03-11
Also published as: US9060399B2; TW201248596A; US20120293084A1

Description

應用於背光源的操作電路及其相關方法

本發明係有關於一種應用於一背光源的操作電路，由指一種應用於發光二極體背光源的操作電路。

請參考第1圖，第1圖為習知背光模組控制系統100的示意圖。如第1圖所示，背光模組控制系統100包含有複數個發光二極體串110_1~110_4、複數個電流控制電路120_1~120_4、一最小電壓選擇器130以及一升壓電路140，其中每一個發光二極體串110_1~110_4包含有複數個發光二極體，且每一個電流控制電路120_1~120_4分別包含有一放大器122_1~122_4、一電晶體M1~M4以及一電阻R。

每顆發光二極體間都存在製程上的差異，因此發光二極體串110_1~110_4在操作時會具有不同的跨壓，為了確保每一個發光二極體串110_1~110_4在操作時均會具有足夠的跨壓，習知背光模組控制系統100會以最小電壓選擇器130自節點N1~N4上之電壓值V_DET1 ~V_DET4 中選擇一最小電壓值，升壓電路140再依據該最小電壓值以決定發光二極體串110_1~110_4之供應電壓Vo的電壓準位。換句話說，背光模組控制系統100會依據發光二極體串110_1~110_4中跨壓最大的那一路來決定發光二極體串110_1~110_4的供應電壓Vo，以使得每一個發光二極體串110_1~110_4均能有足夠的跨壓來進行正常的操作。

然而，依照上述的機制，若是發光二極體串110_1~110_4中有任一路發生斷路(open)的情形，則該路所對應的V_DET 電壓將永遠為0，此時升壓電路140會因為最小電壓選擇器130所輸出之V_MIN 為0而一直推升供應電壓Vo，最後會導致供應電壓Vo的電壓準住過高而將過電壓保護(over voltage protection)機制啟動，進而關閉整個背光模組控制系統100的操作，造成控制機制的失敗。

因此，本發明的目的之一在於提供一種應用於一背光源的操作電路，其可以解決因為發光二極體斷路而造成控制機制失敗的問題。

依據本發明一實施例，一種應用於一背光源的操作電路包含有複數個電流控制電路、複數個開關、一最小電壓選擇器、一供應電壓產生電路以及一控制單元。該複數個電流控制電路分別藉由複數個端點以耦接於複數個發光元件；該最小電壓選擇器分別藉由該複數個開關耦接於該複數個端點，且用來接收來自該複數個端點中至少一部分端點的電壓值，並自其中選擇一最小電壓值；該供應電壓產生電路依據該最小電壓值以產生該複數個發光元件之一供應電壓；該控制單元根據該複數個發光元件是否發生斷路，以決定導通或斷開該複數個開關。

依據本發明另一實施例，一種應用於一背光源的操作方法，該背光源包含有複數個發光元件，每一發光元件包含有至少一發光單元，該操作方法包含有：提供複數個電流控制電路，分別藉由複數個端點以耦接於該複數個發光元件；提供複數個開關，分別耦接於該複數個端點；將一供應電壓升壓到大於該複數個發光元件所需的一跨壓；判斷該複數個發光元件中是否有發光元件產生斷路，並據以決定該複數個開關的導通狀態；接收來自開關為導通狀態之複數個端點中的電壓值，並自其中選擇一最小電壓值；依據該最小電壓值以調整該複數個發光元件之一供應電壓。

請參考第2圖，第2圖為依據本發明一實施例之應用於一背光源的操作電路200的示意圖，其中該背光源包含有複數個發光元件，且每一發光元件包含有至少一發光單元，於本實施例中，每一發光單元係為一發光二極體，該些發光元件即為發光二極體串210_1~210_k。如第2圖所示，操作電路200包含有複數個電流控制電路220_1~220_k、兩個電阻R₁ 與R₂ 、一控制單元230、複數個開關SW1~SWk、一最小電壓選擇器250以及一供應電壓產生電路，於本實施例中，供應電壓產生電路係以升壓電路260實現，其中，電流控制電路220_1~220_k分別經由端點N1~Nk耦接到發光二極體串210_1~210_k，每一個電流控制電路220_1~220_4分別包含有放大器222_1~222_k、一電晶體M1~Mk以及一電阻R，且控制單元230包含有一第一比較器232以及複數個第二比較器240_1~240_k。

電阻R1及R2分壓發光二極體串210_1~210_k的供應電壓Vo，產生分壓值Vo_div，第一比較器232將分壓值Vo_div與一第一參考值V_ref1 進行比較，以產生一比較訊號ENX，第一參考值V_ref1 之設定可參考系統廠所提供之發光二極體串210_1~210_k之總跨壓值，在一較佳實施例中，將第一參考值V_ref1 設定的略低於經R1、R2分壓後的該總跨壓值。在此一設定下，當分壓值Vo_div大於第一參考值V_ref1 ，表示供應電壓Vo已經大於點亮發光二極體串210_1~210_k所需的跨壓，每路發光二極體串都有足夠的跨壓而能正常操作，此時第一比較器232所輸出之比較訊號ENX為“1”，致能第二比較器240_1~240_k；反之，若是分壓值Vo_div未大於第一參考值V_ref1 ，表示發光二極體串210_1~210_k可能無足夠的跨壓而無法正常操作，此時，第一比較器232所輸出之比較訊號ENX會為“0”，不致能第二比較器240_1~240_k。

在第二比較器240_1~240_k被致能的情況下，第二比較器240_1~240_k會對比較放大器222_1~222_k的複數個回授電壓V_FB1 ~V_FBk 與一第二參考值V_ref2 進行比較，以判斷發光二極體串210_1~210_k中是否有發光二極體串發生斷路，藉以分別產生開關控制訊號EN1~ENk，改變開關SW1~SWk的導通狀態。舉例來說，若是發光二極體串210_1產生斷路，則端點N1的電壓準位V_DET1 以及回授電壓V_FB1 都會是0V，因此，第二比較器240_1所輸出的開關控制訊號EN1為”0”，使得開關SW1開路(open)而不導通；若是發光二極體串210_1未發生斷路，則其端點N1的電壓準位V_DET1 與回授電壓V_FB1 都會是一大於0V的值(由於放大器222_1的輸入端點為虛接地(virtual ground)，因此回授電壓V_FB1 會等於參考電壓V_ref0 )，此時第二比較器240_1所輸出的開關控制訊號EN1為”1”，使開關SW2關上(close)而導通。在一較佳實施例中，將第二參考值V_ref2 設定為1V，藉由判斷回授電壓V_FB1 ~V_FBk 的電壓準位是否小於第二參考值V_ref2 便可以判斷哪一個發光二極體串210_1~210_k有發生斷路。在其他實施例中，可以將第二參考值V_ref2 設定為介於參考電壓V_ref0 和0V間的任意值。

在其他實施例中，可將第一參考值Vref1設定的略高於經電阻R1、R2分壓後的該總跨壓值，換言之，只在供應電壓Vo被升壓後才致能第二比較器240_1~240_k，並在第二比較器240_1~240_k未致能期間，將開關SW1~SWk維持在導通的狀態；在第二比較器240_1~240_k被致能後，才根據開關控制訊號EN1~ENk去切換開關SW1~SWk。

如前所述，藉由開關控制訊號EN1~ENk控制開關SW1~SWk的導通與否，最小電壓選擇器250接收來自端點N1~Nk中至少一部分的電壓值V_DET1 ~V_DETk ，例如若是發光二極體串210_1發生了斷路，此時開關控制訊號EN1將會為”0”，使得開關SW1不導通，因此最小電壓選擇器250不會接收到電壓值V_DET1 ，而其他未發生斷路的發光二極體串210_2~210_k的開關控制訊號EN2~ENk皆為”1”，使得開關SW2~SWk導通，因此最小電壓選擇器250將只接收到電壓值V_DET2 ~V_DETk ，得以正確選擇最小電壓值V_MIN 並提供給升壓電路260，因而避免操作電路200發生誤操作，得以正確進行升壓以調整供應電壓Vo的電壓準位。

在供應電壓Vo之分壓值Vo_div不大於第一參考值V_ref1 期間，例如當操作電路200剛剛被開啟時，代表供應電壓Vo還小於發光二極體串210_1~210_k中的跨壓，發光二極體串210_1~210_k還無足夠的跨壓，此時開關SW1~SWk為斷開狀態，最小電壓選擇器250不會接收任何來自端點N1~Nk的電壓值V_DET1 ~V_DETk ，亦不會輸出最小電壓值V_MIN ，此時升壓電路260亦不會接收到最小電壓值V_MIN 。在本實施例中，升壓電路260可內建一快速升壓機制(圖中未示)，以在未接收到最小電壓值V_MIN 時加速提升供應電壓Vo，直到分壓值Vo_div大於第一參考值V_ref1 後，發光二極體串斷路判斷機制被啟動，最小電壓選擇器250開始提供最小電壓值V_MIN ，此時升壓電路260依據該最小電壓值V_MIN 來調整供應電壓Vo。

此外，雖然於第2圖所示之實施例中，第二比較器240_1~240_k係分別針對回授電壓V_FB1 ~V_FBk 與第二參考值V_ref2 進行比較，以分別產生開關控制訊號EN1~ENk。然而，於本發明之另一實施例中，第二比較器240_1~240_k亦可分別對端點N1~Nk上的電壓值V_DET1 ~V_DETk 與第二參考值V_ref2 進行比較，以產生開關控制訊號EN1~ENk，這些設計上的變化均應隸屬於本發明的範疇。

請參考第3圖，第3圖為依據本發明一實施例之一種應用於一背光源的操作方法的流程圖，其中該背光源包含有複數個發光元件，每一發光元件包含有至少一發光單元。參考第2、3圖，流程敘述如下：步驟300：提供複數個電流控制電路，分別藉由複數個端點以耦接於該複數個發光元件。

步驟302：提供複數個開關，分別耦接於該複數個端點。

步驟304：將一供應電壓升壓到大於該複數個發光元件所需的一跨壓。

步驟306：判斷該複數個發光元件中是否有發光元件產生斷路，並據以決定該複數個開關的導通狀態。

步驟308：接收來自開關為導通狀態之複數個端點中的電壓值，並自其中選擇一最小電壓值。

步驟310：依據該最小電壓值以調整該供應電壓。

簡要歸納本發明，於本發明之應用於一背光源的操作電路與相關方法中，可以偵測哪一個發光二極體串有產生斷路，以及在進行最小電壓選擇時不使用該產生斷路的發光二極體串所對應的電壓值，以使得操作電路可以精確地決定出發光二極體串的供應電壓。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100‧‧‧背光模組控制系統

110_1~110_4、210_1~210_k‧‧‧發光二極體串

120_1~120_4、220_1~220_k‧‧‧電流控制電路

122_1~122_4、222_1~222_k‧‧‧放大器

130、250‧‧‧最小電壓選擇器

140、260‧‧‧升壓電路

200‧‧‧操作電路

230‧‧‧控制單元

232‧‧‧第一比較器

240_1~240_k‧‧‧第二比較器

M1~Mk‧‧‧電晶體

R、R₁ 、R₂ ‧‧‧電阻

SW1~SWk‧‧‧開關

300~310‧‧‧步驟

第1圖為習知背光模組控制系統的示意圖；第2圖為依據本發明一實施例之應用於一背光源的操作電路的示意圖；以及第3圖為依據本發明一實施例之一種應用於一背光源的操作方法的流程圖。

200．．．操作電路

210_1~210_k．．．發光二極體串

220_1~220_k．．．電流控制電路

222_1~222_k．．．放大器

230．．．控制單元

232．．．第一比較器

240_1~240_k．．．第二比較器

250．．．最小電壓選擇器

260．．．升壓電路

M1~Mk．．．電晶體

R、R₁ 、R₂ ．．．電阻

SW1~SWk．．．開關

Claims

一種應用於一背光源的操作電路，該背光源包含有複數個發光元件，每一發光元件包含有至少一發光單元，該操作電路包含有：複數個電流控制電路，分別經由複數個端點耦接於該複數個發光元件；複數個開關，分別耦接於該複數個端點；一最小電壓選擇器，分別耦接於該複數個開關，用來接收來自該複數個端點中至少一部分端點的電壓值並自其中選擇一最小電壓值；一供應電壓產生電路，耦接於該最小電壓選擇器，依據該最小電壓值以產生該複數個發光元件之一供應電壓；以及一控制單元，耦接於該複數個開關與該供應電壓產生電路，根據該供應電壓以及該複數個電流控制電路中對應於該複數個端點的複數個電壓值，以判斷該複數個發光元件是否發生斷路，以決定導通或斷開該複數個開關；其中該控制單元包含有：複數個第二比較器，分別將該複數個端點的電壓值與一第二參考值相比較，以分別產生複數個開關控制訊號；以及一第一比較器，根據該供應電壓是否大於一第一參考值，決定是否致能該複數個第二比較器；其中，該複數個開關控制訊號係用以斷開或導通該複數個開關。
如申請專利範圍第1項所述之操作電路，其中該複數個電壓值係分別為該複數個端點上的電壓值。
如申請專利範圍第1項所述之操作電路，其中該複數個電壓值係分別為該複數個電流控制電路中之複數個回授電壓值。
如申請專利範圍第1項所述之操作電路，其中每一發光單元係為一發光二極體，以及每一發光元件係為一發光二極體串。
一種應用於一背光源的操作方法，該背光源包含有複數個發光元件，每一發光元件包含有至少一發光單元，該操作方法包含有：提供複數個電流控制電路，分別藉由複數個端點以耦接於該複數個發光元件；提供複數個開關，分別耦接於該複數個端點；將一供應電壓升壓到大於該複數個發光元件的一跨壓；依據該供應電壓以及該複數個電流控制電路中對應於該複數個端點的複數個電壓值，以判斷該複數個發光元件中是否有發光元件產生斷路，並據以決定該複數個開關的導通狀態；接收來自開關為導通狀態之複數個端點中的電壓值，並自其中選擇一最小電壓值；以及依據該最小電壓值以調整該複數個發光元件之一供應電壓；其中判斷該複數個發光元件中是否有發光元件產生斷路，並據以決定該複數個開關的導通狀態的步驟包含有：當該供應電壓之一分壓值大於一第一參考值時，依據該複數個電壓值來判斷該複數個發光元件中是否有發光元件產生斷路，並據以決定該複數個開關的導通狀態；以及當該供應電壓之該分壓值不大於該第一參考值時，斷開該複數個開關，不接收來自該複數個端點的所有電壓值。
如申請專利範圍第5項所述之操作方法，其中該複數個電壓值係分別為該複數個端點上的電壓值。
如申請專利範圍第5項所述之操作方法，其中該複數個電壓值係分別為該複數個電流控制電路中之複數個回授電壓值。
如申請專利範圍第5項所述之操作方法，其中判斷該複數個發光元件中是否有發光元件產生斷路，並據以決定該複數個開關的導通狀態的步驟包含有：當該供應電壓之該分壓值大於該第一參考值，判斷該複數個電壓值中對應於一特定端點之一特定電壓值大於該第二參考值時，將該複數個開關中對應於該特定端點的一特定開關控制為導通；以及接收來自該複數個端點中至少一部分端點的電壓值，並自其中選擇該最小電壓值的步驟包含有：接收到來自該特定開關控制為導通的端點電壓值。
如申請專利範圍第8項所述之操作方法，其中判斷該複數個發光元件中是否有發光元件產生斷路，並據以決定該複數個開關的導通狀態的步驟包含有：判斷該供應電壓之該分壓值是否大於該第一參考值，以產生一比較訊號；提供複數個第二比較器，其中該複數個第二比較器依據該比較訊號來決定是否致能，當該比較訊號表示該供應電壓是大於該第一參考值時，該複數個第二比較器被致能；以及當該比較訊號表示該供應電壓是不大於該第一參考值時，該複數個第二比較器未致能；其中當該複數個第二比較器致能時，該複數個第二比較器分別比較該複數個電壓值以及該第二參考值，以分別產生複數個開關控制訊號來控制該複數個開關。
如申請專利範圍第5項所述之操作方法，其中每一發光單元係為一發光二極體，以及每一發光元件係為一發光二極體串。