TWI805345B

TWI805345B - 用於控制光源模組的控制器

Info

Publication number: TWI805345B
Application number: TW111116560A
Authority: TW
Inventors: 胡榮; 永霖林; 藤田菅直人
Original assignee: 英屬開曼群島商凹凸科技國際股份有限公司
Priority date: 2021-05-06
Filing date: 2022-04-30
Publication date: 2023-06-11
Also published as: JP7105979B1; TW202244882A; JP2022173035A; CN115311986A

Abstract

本發明提供了一種用於控制光源模組的控制器。該控制器耦接於電源，用於控制包括第一發光二極體陣列和第二發光二極體陣列的光源模組。第一發光二極體陣列包括第一組發光二極體串，第二發光二極體陣列包括第二組發光二極體串。控制器包括解碼模組和殘餘圖像消除模組。解碼模組用於接收來自時序控制器的時序信號，並根據時序信號，產生開關信號以控制第一開關和第二開關，其中第一開關耦接於電源轉換器和第一發光二極體陣列之間，第二開關耦接於電源轉換器和第二發光二極體陣列之間；及殘餘圖像消除模組耦接於解碼模組，用於調節第一發光二極體陣列中各發光二極體串上的電壓，以使第一發光二極體陣列中各發光二極體串上的電壓低於臨限值，還用於調節第二發光二極體陣列中各發光二極體串上的電壓，以使第二發光二極體陣列中各發光二極體串上的電壓低於臨限值，其中，解碼模組用於在第一離散時隙序列導通第一開關，還用於在第二離散時隙序列導通第二開關，其中第一離散時隙序列和第二離散時隙序列相互排斥。當光源模組中某一LED串不應被點亮時，控制器調節該LED串上的電壓以使其低於導通臨限值。因此，該LED串不會被無意地點亮，從而消除顯示裝置上的殘餘圖像現象。

Description

用於控制光源模組的控制器

本發明係有關控制器技術領域，一種用於控制光源模組的控制器。

在發光二極體（Light-Emitting Diode，LED）顯示系統中，如液晶顯示（Liquid Crystal Display，LCD）電視機，控制器通常用於控制用來背光的多個LED串的功率。由於控制器僅有指定數量的控制引腳，所以該控制器僅可控制有限數量的LED串。為了控制更多數量的LED串，也需要更多數量的控制器，這也增加了該系統的成本。

本發明提供了一種用於控制光源模組的控制器。該光源模組包括第一發光二極體陣列和第二發光二極體陣列。第一發光二極體陣列包括第一組發光二極體串，第二發光二極體陣列包括第二組發光二極體串。該控制器包括第一驅動埠、第二驅動埠及多個電流感應埠。第一驅動埠耦接於第一開關，其中第一開關耦接於電源轉換器與第一發光二極體陣列之間；第二驅動埠耦接於第二開關，其中第二開關耦接於電源轉換器與第二發光二極體陣列之間；及多個電流感應埠耦接於第一發光二極體陣列和第二發光二極體陣列，用於分別感應第一發光二極體陣列中每個發光二極體串的電流和第二發光二極體陣列中每個發光二極體串的電流；其中第一組發光二極體串的陽極連接第一共同節點，其中第一共同節點連接第一開關，其中第二組發光二極體串的陽極連接第二共同節點，其中第二共同節點連接第二開關，其中第一發光二極體陣列中的第一發光二極體串的陰極和第二發光二極體陣列中的第一發光二極體串的陰極均連接第三共同節點，其中第三共同節點連接多個電流感應埠中的第一電流感應埠，及其中控制器用於透過第一驅動埠，在第一離散時隙序列導通第一開關，以將來自電源轉換器的電能傳遞至第一發光二極體陣列；用於透過第二驅動埠，在第二離散時隙序列導通第二開關，以將來自電源轉換器的電能傳遞至第二發光二極體陣列；其中第一離散時隙序列和第二離散時隙序列相互排斥。

本發明還提供了一種控制器。該控制器耦接於電源，用於控制包括第一發光二極體陣列和第二發光二極體陣列的光源模組。第一發光二極體陣列包括第一組發光二極體串，第二發光二極體陣列包括第二組發光二極體串。控制器包括解碼模組和殘餘圖像消除模組。解碼模組用於接收來自時序控制器的時序信號，並根據時序信號，產生開關信號以控制第一開關和第二開關，其中第一開關耦接於電源轉換器和第一發光二極體陣列之間，第二開關耦接於電源轉換器和第二發光二極體陣列之間；及殘餘圖像消除模組耦接於解碼模組，用於調節第一發光二極體陣列中各發光二極體串上的電壓，以使第一發光二極體陣列中各發光二極體串上的電壓低於臨限值，還用於調節第二發光二極體陣列中各發光二極體串上的電壓，以使第二發光二極體陣列中各發光二極體串上的電壓低於臨限值，其中，解碼模組用於在第一離散時隙序列導通第一開關，還用於在第二離散時隙序列導通第二開關，其中第一離散時隙序列和第二離散時隙序列相互排斥。

如前所述，本發明披露了用於控制光源模組的控制器。當光源模組中某一LED串不應被點亮時，控制器調節該LED串上的電壓以使其低於導通臨限值。因此，該LED串不會被無意地點亮，從而消除了顯示裝置上的殘餘圖像現象。

以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。儘管本發明透過這些實施方式進行闡述和說明，但需要注意的是本發明並不僅僅只局限於這些實施方式。相反地，本發明涵蓋後附申請專利範圍所定義的發明精神和發明範圍內的所有替代物、變體和等同物。在以下對本發明的詳細描述中，為了提供一個針對本發明的完全的理解，闡明瞭大量的具體細節。然而，本領域技術人員將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中，對於大家熟知的方案、流程、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明的主旨。

第1圖係根據本發明一個實施例的包括用於控制光源模組的控制器180的光源驅動電路100。第1圖的例子中，光源模組包括4個發光二極體（Light-Emitting Diode，LED）陣列A1、A2、A3及A4。其中每個LED陣列包括多個（如，8個）LED串。本實施例可作為下文討論的基礎，但是本實施例包括但不限於4個LED陣列和/或每一陣列有8個LED串。

控制器180接收來自電源轉換器120的電能。電源轉換器120耦接於控制器180和電源110之間。控制器180包括電源輸入埠PWIN、回饋埠FBOUT、多個電源輸出埠PWO1-PWO4及多個電流感應埠ISEN1-ISEN8。電源輸出埠的數量等於LED陣列的數量。電流感應埠的數量等於每個LED陣列中LED串的數量。控制器180包括開關模組130、回饋控制模組140、電流調節模組150及解碼模組160。

電源輸入埠PWIN，透過電源轉換器120耦接於電源110，用於接收來自電源轉換器120的電能。電源輸出埠PWO1-PWO4分別相對應地耦接於LED陣列A1-A4。控制器180用於透過電源輸出埠PWO1-PWO4，將電能在第一、第二、第三及第四離散時隙序列分別傳遞至LED陣列A1-A4。第一、第二、第三及第四離散時隙序列互不重疊，也就是說，它們在時間上無交疊。

具體地，開關模組130包括多個開關SW1-SW4。該多個開關SW1-SW4分別耦接於電源輸入埠PWIN和相對應的電源輸出埠之間。例如，第一開關SW1耦接於電源輸入埠PWIN和第一電源輸出埠PWO1之間，第二開關SW2耦接於電源輸入埠PWIN和第二電源輸出埠PWO2之間。請參考第3圖，控制器180用於在第一離散時隙序列T11、T12、T13導通第一開關SW1，在第二離散時隙序列T21、T22、T23導通第二開關SW2，在第三離散時隙序列T31、T32、T33導通第三開關SW3，及在第四離散時隙序列T41、T42、T43導通第四開關SW4。如第3圖中所示，第一、第二、第三及第四離散時隙序列互不重疊(也就是說，它們不會同時發生，它們在時間上無交疊)，彼此交錯。

請繼續參考第1圖，電流感應埠ISEN1-ISEN8分別對應耦接於LED陣列A1-A4，用於感應LED陣列A1-A4中每個LED串的電流大小，其方式將在下文介紹。電流調節模組150透過電流感應埠ISEN1-ISEN8耦接於LED陣列A1-A4，並用於線性調節LED陣列A1-A4中每個LED串的電流，具體情況將在第2圖中詳細介紹。

請繼續參考第1圖，回饋控制埠140用於根據光源模組的電能需求生成回饋信號FB以控制電源轉換器120，以使來自電源轉換器120的電能可滿足光源模組的電能需求。透過回饋埠FBOUT，回饋信號FB被提供至電源轉換器120。回饋控制模組140耦接於電流感應埠ISEN1-ISEN8，並根據電流感應埠ISEN1-ISEN8上的電壓，生成回饋信號FB。電流感應埠ISEN1-ISEN8上的電壓可指示光源模組的電能需求。具體地，回饋控制模組140選擇電流感應埠ISEN1-ISEN8上的電壓中的最小電壓，並將該最小電壓與預設電壓範圍相比較，以生成回饋信號FB。在回饋信號FB的控制下，電源轉換器120增加或減少電能以使該最小電壓處於該預設電壓範圍內。

解碼模組160用於接收來自時序控制器190（如，微控制單元）的時序信號，並根據該時序信號生成開關信號以控制開關模組130中的開關SW1-SW4。解碼模組160還用於生成多個控制信號以控制電流調節模組150。相應地，多個電流調節單元（如第2圖所示）根據相應的控制信號可單獨致能或禁能。例如，解碼模組160可透過串列外設介面（Serial Peripheral Interface，SPI）與時序控制器190通信。

LED陣列A1-A4被配置為分別接收來自電源輸出埠PWO1-PWO4的電能，並共用電流感應埠ISEN1-ISEN8。具體地，在第一LED陣列A1中各LED串的陽極連接共同節點N1，共同節點N1連接第一電源輸出埠PWO1。在第二LED陣列A2中各LED串的陽極連接共同節點N2，共同節點N2連接第二電源輸出埠PWO2。在第三LED陣列A3中各LED串的陽極連接共同節點N3，共同節點N3連接第三電源輸出埠PWO3。在第四LED陣列A4中各LED串的陽極連接共同節點N4，共同節點N4連接第四電源輸出埠PWO4。

另一方面，第一LED陣列A1中的第一LED串的陰極，第二LED陣列A2中的第一LED串的陰極，第三LED陣列A3中的第一LED串的陰極及第四LED陣列A4中的第一LED串的陰極均連接第一共同節點NC1。第一共同節點NC1連接電流感應埠ISEN1。因此，電流感應埠ISEN1感應每個LED陣列中的第一LED串上的電流。類似地，每個LED陣列中的第二LED串的陰極連接第二共同節點NC2（圖中未標出）。第二共同節點NC2連接電流感應埠ISEN2（圖中未標出）。以此類推，每個LED陣列中的最後一個（如，第8個）LED串的陰極連接對應的（如，第8個）共同節點NC8。該共同節點NC8連接電流感應埠ISEN8。

在電路運行過程中，如果開關SW1被導通，電流流經第一電源輸出埠PWO1、共同節點N1，到達第一LED陣列A1，而後透過共同節點NC1-NC8和電流感應埠ISEN1-ISEN8返回至控制器180。如果開關SW2被導通，電流流經第二電源輸出埠PWO2、共同節點N2，到達第二LED陣列A2，而後透過共同節點NC1-NC8和電流感應埠ISEN1-ISEN8返回至控制器180。控制器180的配置和電路100的結構使得LED陣列A1-A4可以共用同一組電流感應埠ISEN1-ISEN8。

第2圖所示為根據本發明一個實施例的包括用於控制光源模組的控制器180的光源驅動電路200。第2圖顯示了控制器180內部結構的詳細視圖。控制器180包括開關模組130、回饋控制模組140、電流調節模組150及解碼模組160。電流調節模組150包括多個電流調節單元230_1-230_8。該多個電流調節單元230_1-230_8分別對應耦接於電流感應埠ISEN1-ISEN8，並用於線性調節LED陣列A1-A4中的每個LED串的電流。每個電流調節單元根據控制信號PWM1-PWM8中相對應的控制信號獨立地致能和禁能。控制信號PWM1-PWM8可以是脈波寬度調變（Pulse Width Modulation，PWM）信號。

具體地，電流調節單元230_1-230_8分別對應包括放大器290_1-290_8。放大器290_1-290_8分別對應耦接於開關Q1-Q8。開關Q1-Q8分別與相對應的LED串串聯耦接。每個電流調節單元均具有類似結構。以電流調節單元230_1為例。放大器290_1的同相輸入端接收指示目標電流的參考信號ADJ1。放大器290_1的反相輸入端接收指示流經對應LED串的電流的大小的感應信號IS1。放大器290_1比較參考信號ADJ1與感應信號IS1以生成誤差信號EA1，並利用誤差信號EA1線性控制開關Q1以調節相對應的LED串的電流，以使該電流處於目標電流。開關Q1被線性控制是指開關Q1不是被完全導通或者被完全斷開，而是可被部分導通以使流經開關Q1的電流的大小可連續地（非離散地）、逐漸地被調節。

放大器290_1由控制信號PWM1控制。如果控制信號PWM1處於第一狀態（如，邏輯高），放大器290_1被致能，同時相對應的LED串參照上文所述被導通和被調節。如果控制信號PWM1處於第二狀態（如，邏輯低），放大器290_1被禁能，同時相對應的LED串被斷開。

在一實施例中，解碼模組160包括SPI解碼器210、PWM生成器220、數位類比轉換器（Digital-Analog Convertor，DAC）240及參考信號選擇單元250。SPI解碼器210從時序控制器（圖中未標出）接收時序信號，並解碼該時序信號。PWM生成器220耦接於SPI解碼器210，並根據該時序信號生成控制信號PWM1-PWM8。數位類比轉換器 240 耦接於SPI解碼器210，並生成參考信號ADJ1- ADJ8。參考信號選擇單元250或選擇參考信號ADJ1-ADJ8或選擇系統參考信號SYS_REF，並把所選擇的信號（如，ADJ1-ADJ8或SYS_REF）提供至相對應的放大器290_1-290_8。其中該系統參考信號SYS_REF也從SPI解碼器210生成。換句話說，或者放大器290_1的同相輸入端接收參考信號ADJ1，放大器290_2的同相輸入端接收參考信號ADJ2等，或者放大器290_1-290_8的同相輸入端都接收系統參考信號SYS_REF。進一步地，解碼模組160處理時序信號並向開關模組130提供開關信號。開關模組130利用開關信號控制開關SW1-SW4，在互不重疊的四個離散時隙序列中導通開關SW1-SW4。

如前所述，本發明包括用於控制光源模組的控制器。控制器用於向多個LED陣列選擇性的傳遞電能(例如，首先到一個LED陣列，再到另一個LED陣列，以此類推，一次只有一個LED陣列)，還用於調節該多個LED陣列中每個LED串的電流。控制器使得該多個LED陣列可共用控制器中的同一組電流感應埠。有利地是，多個LED陣列可由單個控制器控制，從而減少該系統的成本。更重要的是，多個LED陣列中的每個LED串可單獨被調節或被禁能，從而在顯示系統中允許靈活和精細的調光。

第4圖所示為根據本發明一個實施例的包括用於控制光源模組的控制器480的光源驅動電路400。與第1圖中具有相同標號的元件具有相似的功能。第4圖將結合第1圖介紹。第4圖所示的實施例與第1圖所示的實施例的不同主要在於第1圖中的開關模組130位於控制器180的內部，而第4圖中的開關模組130位於控制器480的外部。控制器480透過多個驅動埠DRVP1-DRVP4分別對應耦接於開關SW1-SW4。開關SW1耦接於電源轉換器120與第一LED陣列A1之間。開關SW2耦接於電源轉換器120與第二LED陣列A2之間。開關SW3耦接於電源轉換器120與第三LED陣列A3之間。開關SW4耦接於電源轉換器120與第四LED陣列A4之間。多個電流感應埠ISEN1-ISEN8耦接於該多個LED陣列A1-A4，用於感應LED陣列A1-A4中各LED串的電流大小。第一LED陣列A1中各LED串的陽極連接共同節點N1，共同節點N1連接開關SW1。第二LED陣列A2中各LED串的陽極連接共同節點N2，共同節點N2連接開關SW2。第三LED陣列A3中各LED串的陽極連接共同節點N3，共同節點N3連接開關SW3。第四LED陣列A4中各LED串的陽極連接共同節點N4，共同節點N4連接開關SW4。第一LED陣列A1中第一LED串的陰極，第二LED陣列A2中第一LED串的陰極，第三LED陣列A3中第一LED串的陰極及第四LED陣列A4中第一LED串的陰極均連接第一共同節點NC1。第一共同節點NC1連接電流感應埠ISEN1。因此，電流感應埠ISEN1感應每個LED陣列中的第一LED串上的電流。類似地，每個LED陣列中的第二LED串的陰極連接第二共同節點NC2（圖中未標出）。第二共同節點NC2連接電流感應埠ISEN2（圖中未標出）。以此類推，每個LED陣列中的最後一個（如，第8個）LED串的陰極連接對應的（如，第8個）共同節點NC8。該共同節點NC8連接電流感應埠ISEN8。

控制器480用於透過第一驅動埠DRVP1，在第一離散時隙序列T11、T12、T13導通第一開關SW1，以將電能從電源轉換器120傳遞至第一LED陣列A1。控制器480還用於透過第二驅動埠DRVP2，在第二離散時隙序列T21、T22、T23導通第二開關SW2，以將電能從電源轉換器120傳遞至第二LED陣列A2。控制器480還用於透過第三驅動埠DRVP3，在第三離散時隙序列T31、T32、T33導通第三開關SW3，以將電能從電源轉換器120傳遞至第三LED陣列A3。控制器480還用於透過第四驅動埠DRVP4，在第四離散時隙序列T41、T42、T43導通第四開關SW4，以將電能從電源轉換器120傳遞至第四LED陣列A4。如第3圖中所示，第一、第二、第三及第四離散時隙序列互不重疊，彼此交錯。具體地，解碼模組160用於接收來自時序控制器190的時序信號，並生成開關信號以如上所述的方式控制該多個開關SW1-SW4。

由於開關SW1-SW4通常由包含寄生電容的金屬氧化物半導體（MOS）電晶體實現，當透過斷開開關SW1以關閉一個LED串（例如，第一LED陣列A1中的第一LED串）時，如果此時開關Q1（在第2圖所示的電流調節模組150中）為導通狀態，會產生流經開關SW1的寄生電容，經開關Q1流至地的尖峰電流。這樣的尖峰電流可短暫的點亮第一LED串。如果光源驅動電路400用於諸如電視機或電腦監視器之類的顯示裝置的背光驅動，這將在顯示裝置的螢幕上產生不期望的殘餘圖像。為了解決這個問題，在第5圖到第24圖中公開了根據本發明的各種實施例。

第5圖所示為根據本發明一個實施例的包括用於控制光源模組的控制器580的光源驅動電路500。與第4圖中具有相同標號的元件具有相似的功能。在第5圖所示的實施例中，控制器580包括多個放電埠DIS1-DIS4，各放電埠均耦接於相應的LED陣列中各LED串的陽極。例如，放電埠DIS1耦接於第一LED陣列A1中各LED串的陽極（如，共同節點N1）。放電埠DIS2耦接於第二LED陣列A2中各LED串的陽極（如，共同節點N2）等。控制器580包括殘餘圖像消除模組501。該殘餘圖像消除模組501耦接於解碼模組160，並用於調節每個LED陣列中每個LED串上的電壓以使其低於臨限值（該臨限值被稱為導通臨限值）。該導通臨限值的設置使得不會有LED串因為尖峰電流而被導通。該殘餘圖像消除模組501包括多個電壓調節單元，如作為示例的電壓調節單元511-514。電壓調節單元的數量可根據LED陣列的數量和每個LED陣列中LED串的數量決定。電壓調節單元511-514中的每一個均可被相應的致能信號單獨地致能或禁能。例如，調節單元511可由致能信號EN1控制。致能信號EN1是由解碼模組160（在第5圖中所示）產生的。電壓調節單元511-514分別相對應的耦接於該多個放電埠DIS1-DIS4。具體地，電壓調節單元511耦接於第一放電埠DIS1，並用於減小第一LED陣列A1中第一LED串的陽極上的電壓，以調節第一LED陣列A1中第一LED串上的電壓以使其低於臨限值。

第6圖所示為根據本發明一個實施例的控制器580中的電壓調節單元511。在第6圖所示的實施例中，電壓調節單元511包括放大器601和放電開關602。放電開關602耦接於放電埠DIS1與地之間。放大器601的同相輸入端接收第一電壓信號V1，放大器601的反相輸入端耦接於放電埠DIS1，放大器601的輸出端耦接於放電開關602。當被致能信號EN1致能時，放大器601調節第一LED陣列A1中第一LED串的陽極上的電壓以使其跟隨第一電壓信號V1，進而減小第一LED陣列A1中第一LED串上的電壓以使其低於導通臨限值。

第7圖所示為根據本發明一個實施例的控制器580中的電壓調節單元511。在第7圖所示的實施例中，電壓調節單元511包括比較器701和放電開關702。放電開關702耦接於放電埠DIS1與地之間。比較器701的同相輸入端接收第二電壓信號V2，比較器701的反相輸入端耦接於放電埠DIS1，比較器701的輸出端耦接於放電開關702。當被致能信號EN1致能時，比較器701比較第一LED陣列A1中第一LED串的陽極上的電壓與第二電壓信號V2。如果第一LED陣列A1中第一LED串的陽極上的電壓大於第二電壓信號V2，則比較器701導通放電開關702以導通從第一LED陣列A1中第一LED串的陽極經放電開關702流到地的放電電流，進而減小第一LED陣列A1中第一LED串上的電壓以使其低於導通臨限值。

第8圖所示為根據本發明一個實施例的控制器580中的電壓調節單元511。在第8圖所示的實施例中，電壓調節單元511包括放電開關802。放電開關802耦接於放電埠DIS1與地之間。當被致能信號EN1導通時，放電開關802導通從第一LED陣列A1中第一LED串的陽極流到地的放電電流，進而減小第一LED陣列A1中第一LED串上的電壓以使其低於導通臨限值。

第9圖所示為根據本發明一個實施例的控制器580中的電壓調節單元511。在第9圖所示的實施例中，電壓調節單元511包括電流鏡901。該電流鏡901的第一分支耦接於放電埠DIS1與地之間，第二分支耦接於電流源902與地之間。開關903耦接於電流鏡901，用於根據致能信號EN1致能或禁能電流鏡901。當被致能時，電流鏡901導通從第一LED陣列A1中第一LED串的陽極流經第一分支到地的放電電流，進而減小第一LED陣列A1中第一LED串上的電壓以使其低於導通臨限值。

繼續參考第5圖，根據不同的時序方案，可在致能信號EN1處於第一電位（例如，邏輯高）時致能電壓調節單元511，或者在致能信號EN1處於第二電位（例如，邏輯低）時禁能電壓調節單元511。在一實施例中，電壓調節單元511可一直被致能。在另一實施例中，如第10圖所示，當第一開關SW1斷開時，電壓調節單元511可被致能。在另一實施例中，如第11圖所示，電壓調節單元511在時間間隔序列BBM中可被致能。時間間隔序列BBM是開關SW1-SW4互斥接通的四個離散時隙序列之間的間隔。換句話說，在時間間隔序列BBM中的每一個間隔，開關SW1-SW4中的任一個均不會被導通，同時電壓調節單元511被致能。

第12圖所示為根據本發明一個實施例的包括用於控制光源模組的控制器1280的光源驅動電路1200。與第4圖中具有相同標號的元件具有相似的功能。控制器1280包括耦接於電源轉換器120的電源埠VLEDIN。控制器1280還包括耦接於解碼模組160的殘餘圖像消除模組1201。該殘餘圖像消除模組1201用於調節每個LED陣列中每個LED串上的電壓以使其低於導通臨限值。該導通臨限值的設置使得不會有LED串因為尖峰電流而被導通。該殘餘圖像消除模組1201包括多個電壓調節單元，比如作為示例的電壓調節單元1211-1214。電壓調節單元的數量可根據LED陣列的數量和每個LED陣列中LED串的數量決定。電壓調節單元1211-1214中的每一個均可透過相應的致能信號單獨地致能或禁能。例如，調節單元1211可由致能信號EN1控制。致能信號EN1是由解碼模組160（在第5圖中所示）產生的。電壓調節單元1211-1214耦接於電源埠VLEDIN和多個電流感應埠ISEN1-ISEN8。具體地，電壓調節單元1211耦接於電源埠VLEDIN和電流感應埠ISEN1，並用於增加第一LED陣列A1中第一LED串的陰極上的電壓，以調節第一LED陣列A1中第一LED串上的電壓以使其低於臨限值。

第13圖所示為根據本發明一個實施例的控制器1280中的電壓調節單元1211。在第13圖所示的實施例中，電壓調節單元1211包括放大器1301和充電開關1302。充電開關1302耦接於電源埠VLEDIN與電流感應埠ISEN1之間。放大器1301的同相輸入端接收第三電壓信號V3，放大器1301的反相輸入端耦接於電流感應埠ISEN1，放大器1301的輸出端耦接於充電開關1302。當被致能信號EN1致能時，放大器1301調節第一LED陣列A1中第一LED串的陰極上的電壓以使其跟隨第三電壓信號V3，進而減小第一LED陣列A1中第一LED串上的電壓以使其低於導通臨限值。

第14圖所示為根據本發明一個實施例的控制器1280中的電壓調節單元1211。在第14圖所示的實施例中，電壓調節單元1211包括比較器1401和充電開關1402。充電開關1402耦接於電源埠VLEDIN與電流感應埠ISEN1之間。比較器1401的同相輸入端接收第四電壓信號V4，比較器1401的反相輸入端耦接於電流感應埠ISEN1，比較器1401的輸出端耦接於充電開關1402。當被致能信號EN1致能時，比較器1401比較第一LED陣列A1中第一LED串的陰極上的電壓與第四電壓信號V4。如果第一LED陣列A1中第一LED串的陰極上的電壓低於第四電壓信號V4，則比較器701導通充電開關1402以導通從電源埠VLEDIN經充電開關1402流到第一LED陣列A1中第一LED串的陰極的充電電流，進而減小第一LED陣列A1中第一LED串上的電壓以使其低於導通臨限值。

第15圖所示為根據本發明一個實施例的控制器1280中的電壓調節單元1211。在第15圖所示的實施例中，電壓調節單元1211包括充電開關1502。充電開關1502耦接於電源埠VLEDIN與電流感應埠ISEN1之間。當被致能信號EN1導通時，充電開關1502導通從電源埠VLEDIN流到第一LED陣列A1中第一LED串的陰極的充電電流，進而減小第一LED陣列A1中第一LED串上的電壓以使其低於導通臨限值。

第16圖所示為根據本發明一個實施例的控制器1280中的電壓調節單元1211。在第16圖所示的實施例中，電壓調節單元1211包括電流鏡1601。該電流鏡1601的第一分支耦接於電源埠VLEDIN與電流感應埠ISEN1之間，該電流鏡1601的第二分支耦接於電源埠VLEDIN與電流源1602之間。開關1603耦接於電流鏡1601，用於根據致能信號EN1致能或禁能電流鏡1601。當被致能時，電流鏡1601導通從電源埠VLEDIN經第一分支流到第一LED陣列A1中第一LED串的陰極的充電電流，進而減小第一LED陣列A1中第一LED串上的電壓以使其低於導通臨限值。

繼續參考第12圖，根據不同的時序方案，可在致能信號EN1處於第一電位（例如，邏輯高）時致能電壓調節單元1211，或者在致能信號EN1處於第二電位（例如，邏輯低）時禁能電壓調節單元1211。在一實施例中，如第17圖所示，電壓調節單元1211在時間間隔序列BBM中可被致能。時間間隔序列BBM是開關SW1-SW4互斥接通的四個離散時隙序列之間的間隔。換句話說，在時間間隔序列BBM中的每一個間隔，開關SW1-SW4中的任一個均不會被導通，同時電壓調節單元1211被致能。在另一實施例中，如第18圖所示，電壓調節單元1211在時間間隔序列BBM中可被致能，並且如果相應的控制信號PWM1（如第2圖所示）處於第二狀態（如，邏輯低），電壓調節單元1211也可被致能。

第19圖所示為根據本發明一個實施例的包括用於控制光源模組的控制器1980的光源驅動電路1900。與第4圖中具有相同標號的元件具有相似的功能。在第19圖所示的實施例中，控制器1980包括多個放電埠DIS1-DIS4，各放電埠均耦接於相應的LED陣列中各LED串的陽極。例如，放電埠DIS1耦接於第一LED陣列A1中各LED串的陽極（如，共同節點N1）。放電埠DIS2耦接於第二LED陣列A2中各LED串的陽極（如，共同節點N2）等。控制器1980包括殘餘圖像消除模組1901。該殘餘圖像消除模組1901耦接於解碼模組160，用於調節每個LED陣列中每個LED串上的電壓以使其低於導通臨限值。該導通臨限值的設置使得不會有LED串因為尖峰電流而被導通。該殘餘圖像消除模組1901包括多個電壓調節單元，比如作為示例的電壓調節單元1911-1914。電壓調節單元的數量可根據LED陣列的數量和每個LED陣列中LED串的數量決定。電壓調節單元1911-1914中的每一個均可透過相應的致能信號單獨地致能或禁能。例如，電壓調節單元1911可由致能信號EN1控制。致能信號EN1是由解碼模組160（在第5圖中所示）產生的。電壓調節單元1911-1914耦接於該多個放電埠DIS1-DIS4和該多個電流感應埠ISEN1-ISEN8。具體地，電壓調節單元1911耦接於第一放電埠DIS1和電流感應埠ISEN1，並用於使第一LED陣列A1中第一LED串短路，以調節第一LED陣列A1中第一LED串上的電壓以使其低於導通臨限值。

第2 0圖所示為根據本發明一個實施例的控制器1980中的電壓調節單元1911。在第20圖所示的實施例中，電壓調節單元1911包括開關2002。開關2002耦接於放電埠DIS1與電流感應埠ISEN1之間。當被致能信號EN1導通時，開關2002導通從第一LED陣列A1中第一LED串的陽極流到第一LED陣列A1中第一LED串的陰極的電流，進而減小第一LED陣列A1中第一LED串上的電壓以使其低於導通臨限值。

第2 1圖所示為根據本發明一個實施例的控制器1980中的電壓調節單元1911。在第2 1圖所示的實施例中，電壓調節單元1911包括電流鏡2101。該電流鏡2101的第一分支耦接於放電埠DIS1與電流感應埠ISEN1之間，該電流鏡2101的第二分支耦接於電流源2102和電流感應埠ISEN1之間。開關2103耦接於電流鏡2101，用於根據致能信號EN1致能或禁能電流鏡2101。當被致能時，電流鏡2101導通從第一LED陣列A1中第一LED串的陽極經第一分支流到第一LED陣列A1中第一LED串的陰極的電流，進而減小第一LED陣列A1中第一LED串上的電壓以使其低於導通臨限值。

繼續參考第19圖，根據不同的時序方案，可在致能信號EN1處於第一電位（例如，邏輯高）時致能電壓調節單元1911，或者在致能信號EN1處於第二電位（例如，邏輯低）時禁能電壓調節單元1911。在一實施例中，如第22圖所示，當第一開關SW1斷開時，電壓調節單元1911可被致能。在另一實施例中，如第23圖所示，電壓調節單元1911在時間間隔序列BBM可被致能。時間間隔序列BBM是開關SW1-SW4互斥接通的四個離散時隙序列之間的間隔。換句話說，在時間間隔序列BBM中的每一個間隔，開關SW1-SW4中的任一個均不會被導通，同時電壓調節單元1911被致能。

第24圖所示為根據本發明一個實施例的包括用於控制光源模組的控制器1980的光源驅動電路2400。與第19圖中具有相同標號的元件具有相似的功能。在第24圖所示的實施例中。該多個開關SW1-SW4均為p型金屬氧化物半導體（PMOS）電晶體。該多個驅動埠DRVP1-DRVP4中的每一個透過一個n型金屬氧化物半導體（NMOS）電晶體耦接於該多個開關SW1-SW4中相應開關的閘極。其中，該NMOS電晶體的閘極耦接於供電源（例如，透過埠PWIN耦接於電源轉換器120）。該多個放電埠DIS1-DIS4中的每一個均透過一個NMOS電晶體耦接於共同節點N1-N4中相應的共同節點。其中，該NMOS電晶體的閘極也耦接於供電源（例如，透過埠PWIN耦接於電源轉換器120）。利用這樣的結構，控制器1980可以與輸入電壓VLED超過控制器1980的容限電壓的光源模組一起工作。類似結構也可適用於第5圖所示的控制器580和第12圖所示的控制器1280。

在此使用之措辭和表達都是用於說明而非限制，使用這些措辭和表達並不將在此圖示和描述的特性之任何等同物（或部分等同物）排除在發明範圍之外，在申請專利範內可能存在各種修改。其它的修改、變體和替換物也可能存在。因此，申請專利範旨在涵蓋所有此類等同物。

100:光源驅動電路 110:電源 120:電源轉換器 130:開關模組 140:回饋控制模組 150:電流調節模組 160:解碼模組 180:控制器 190:時序控制器 200:光源驅動電路 210:SPI解碼器 220:PWM生成器 230_1-230_8:電流調節單元 240:數位類比轉換器 250:參考信號選擇單元 290_1-290_8:放大器 400:光源驅動電路 480:控制器 500:光源驅動電路 501:殘餘圖像消除模組 511-514:電壓調節單元 580:控制器 601:放大器 602:放電開關 701:比較器 702:放電開關 802:放電開關 901:電流鏡 902:電流源 903:開關 1200:光源驅動電路 1201:殘餘圖像消除模組 1211-1214:電壓調節單元 1280:控制器 1301:放大器 1302:充電開關 1401:比較器 1402:充電開關 1502:充電開關 1601:電流鏡 1602:電流源 1603:開關 1900:光源驅動電路 1901:殘餘圖像消除模組 1911-1914:電壓調節單元 1980 :控制器 2002:開關 2101:電流鏡 2102:電流源 2103:開關 2400:光源驅動電路

第1圖係根據本發明一個實施例的包括用於控制光源模組的控制器的光源驅動電路。第2圖係根據本發明另一個實施例的包括用於控制光源模組的控制器的光源驅動電路。第3圖係根據本發明一個實施例的用於控制光源模組的控制器的時序圖。第4圖係根據本發明一個實施例的包括用於控制光源模組的控制器的光源驅動電路。第5圖係根據本發明一個實施例的包括用於控制光源模組的控制器的光源驅動電路。第6圖係根據本發明另一個實施例的控制器中的電壓調節單元。第7圖係根據本發明另一個實施例的控制器中的電壓調節單元。第8圖係根據本發明另一個實施例的控制器中的電壓調節單元。第9圖係根據本發明另一個實施例的控制器中的電壓調節單元。第10圖係根據本發明一個實施例的用於控制光源模組的控制器的時序圖。第11圖係根據本發明一個實施例的用於控制光源模組的控制器的時序圖。第12圖係根據本發明另一個實施例的包括用於控制光源模組的控制器的光源驅動電路。第13圖係根據本發明另一個實施例的控制器中的電壓調節單元。第14圖係根據本發明另一個實施例的控制器中的電壓調節單元。第15圖係根據本發明另一個實施例的控制器中的電壓調節單元。第16圖係根據本發明另一個實施例的控制器中的電壓調節單元。第17圖係根據本發明一個實施例的用於控制光源模組的控制器的時序圖。第18圖係根據本發明一個實施例的用於控制光源模組的控制器的時序圖。第19圖係根據本發明另一個實施例的包括用於控制光源模組的控制器的光源驅動電路。第20圖係根據本發明另一個實施例的控制器中的電壓調節單元。第21圖係根據本發明另一個實施例的控制器中的電壓調節單元。第22圖係根據本發明一個實施例的用於控制光源模組的控制器的時序圖。第23圖係根據本發明一個實施例的用於控制光源模組的控制器的時序圖。第24圖係根據本發明另一個實施例的包括用於控制光源模組的控制器的光源驅動電路。

100:光源驅動電路

110:電源

120:電源轉換器

130:開關模組

140:回饋控制模組

150:電流調節模組

160:解碼模組

190:時序控制器

Claims

一種控制器，用於控制包括第一發光二極體陣列和第二發光二極體陣列的一光源模組，其中，該第一發光二極體陣列包括第一組發光二極體串，該第二發光二極體陣列包括第二組發光二極體串，該控制器包括：一第一驅動埠，耦接第一開關，其中該第一開關耦接於一電源轉換器與該第一發光二極體陣列之間；一第二驅動埠，耦接第二開關，其中，該第二開關耦接於該電源轉換器與該第二發光二極體陣列之間；及多個電流感應埠，耦接該第一發光二極體陣列和該第二發光二極體陣列，用於分別感應該第一發光二極體陣列中每個發光二極體串的電流和該第二發光二極體陣列中每個發光二極體串的電流；其中，該第一組發光二極體串的陽極連接第一共同節點，其中該第一共同節點連接該第一開關，其中，該第二組發光二極體串的陽極連接第二共同節點，其中該第二共同節點連接該第二開關，其中，該第一發光二極體陣列中的第一發光二極體串的陰極和該第二發光二極體陣列中的第一發光二極體串的陰極均連接第三共同節點，其中該第三共同節點連接該多個電流感應埠中的第一電流感應埠，及其中，該控制器用於透過該第一驅動埠，在第一離散時隙序列導通該第一開關，以將來自該電源轉換器的電能傳遞至該第一發光二極體陣列；用於透過該第二驅動埠，在第二離散時隙序列導通該第二開關，以將來自該電源轉換器的電能傳遞至該第二發光二極體陣列；其中該第一離散時隙序列和該第二離散時隙序列相互排斥。
如請求項1之控制器，其中，該控制器還包括一電壓調節單元，該電壓調節單元耦接該第一發光二極體陣列中該第一發光二極體串，用於調節該第一發光二極體陣列中該第一發光二極體串上的電壓，以使該第一發光二極體陣列中該第一發光二極體串上的該電壓低於閾值。
如請求項2之控制器，其中，該控制器還包括耦接該第一共同節點的第一放電埠，其中，該電壓調節單元耦接該第一放電埠，並用於減小該第一發光二極體陣列中該第一發光二極體串的陽極上的電壓，以使該第一發光二極體陣列中該第一發光二極體串上的該電壓低於該閾值。
如請求項3之控制器，其中，該電壓調節單元包括：一放電開關，耦接於該第一放電埠和地之間；及一放大器，其中，該放大器的同相輸入端接收第一電壓信號，該放大器的反相輸入端耦接該第一放電埠，該放大器的輸出端耦接該放電開關。
如請求項3之控制器，其中，該電壓調節單元包括：一放電開關，耦接於該第一放電埠與地之間；及一比較器，其中，該比較器的同相輸入端接收第二電壓信號，該比較器的反相輸入端耦接該第一放電埠，該比較器的輸出端耦接該放電開關。
如請求項3之控制器，其中，該電壓調節單元包括一放電開關，該放電開關耦接於該第一放電埠與地之間。
如請求項3之控制器，其中，該電壓調節單元包括一電流鏡，該電流鏡的第一分支耦接於該第一放電埠與地之間，該電流鏡的第二分支耦接於電流源與地之間。
如請求項3之控制器，其中，當該第一開關為斷開狀態時，該電壓調節單元被致能。
如請求項3之控制器，其中，該電壓調節單元在該第一離散時隙序列與該第二離散時隙序列之間的時間間隔序列被致能，其中該第一開關和該第二開關在該時間間隔序列中為斷開狀態。
如請求項3之控制器，其中，該第一開關包括p型金屬氧化物半導體電晶體，其中，該第一驅動埠透過第一n型金屬氧化物半導體電晶體耦接該p型金屬氧化物半導體電晶體的閘極，其中，該第一放電埠透過第二n型金屬氧化物半導體電晶體耦接該第一共同節點，其中，該第一n型金屬氧化物半導體電晶體的閘極和該第二n型金屬氧化物半導體電晶體的閘極均耦接電源。
如請求項2之控制器，其中，該控制器還包括耦接該電源轉換器的一電源埠，其中，該電壓調節單元耦接該電源埠和該第一電流感應埠，並用於增加該第一發光二極體陣列中該第一發光二極體串的陰極上的電壓，以使該第一發光二極體陣列中該第一發光二極體串上的該電壓低於該閾值。
如請求項11之控制器，其中，該電壓調節單元包括：一充電開關，耦接於該電源埠和該第一電流感應埠之間；及一放大器，其中，該放大器的同相輸入端接收第三電壓信號，該放大器的反相輸入端耦接該第一電流感應埠，該放大器的輸出端耦接該充電開關。
如請求項11之控制器，其中，該電壓調節單元包括：一充電開關，耦接於該電源埠和該第一電流感應埠之間；及一比較器，該比較器的同相輸入端接收第四電壓信號，該比較器的反相輸入端耦接該第一電流感應埠，該比較器的輸出端耦接該充電開關。
如請求項11之控制器，其中，該電壓調節單元包括一充電開關，該充電開關耦接於該電源埠與該第一電流感應埠之間。
如請求項11之控制器，其中，該電壓調節單元包括一電流鏡，該電流鏡的第一分支耦接於該電源埠與該第一電流感應埠之間，該電流鏡的第二分支耦接於該電源埠與電流源之間。
如請求項11之控制器，其中，該電壓調節單元在該第一離散時隙序列與該第二離散時隙序列之間的時間間隔序列被致能，其中該第一開關和該第二開關在該時間間隔序列中為斷開狀態。
如請求項2之控制器，其中，該控制器還包括耦接該第一共同節點的第一放電埠，其中，該電壓調節單元耦接該第一放電埠和該第一電流感應埠，並用於使該第一發光二極體陣列中該第一發光二極體串短路，以使該第一發光二極體陣列中該第一發光二極體串上的該電壓低於該閾值。
如請求項17之控制器，其中，該電壓調節單元包括耦接於該第一放電埠和該第一電流感應埠之間的一開關。
如請求項17之控制器，其中，該電壓調節單元包括一電流鏡，該電流鏡的第一分支耦接於該第一放電埠和該第一電流感應埠之間，該電流鏡的第二分支耦接於電流源和該第一電流感應埠之間。
如請求項17之控制器，其中，當該第一開關為斷開狀態時，該電壓調節單元被致能。
如請求項17之控制器，其中，該電壓調節單元在該第一離散時隙序列與該第二離散時隙序列之間的時間間隔序列被致能，其中該第一開關和該第二開關在該時間間隔序列中為斷開狀態。
一種控制器，耦接電源，用於控制包括第一發光二極體陣列和第二發光二極體陣列的一光源模組，其中，該第一發光二極體陣列包括第一組發光二極體串，該第二發光二極體陣列包括第二組發光二極體串，該控制器包括：一解碼模組，用於接收來自一時序控制器的一時序信號，並根據該時序信號，產生一開關信號以控制第一開關和第二開關，其中，該第一開關耦接於電源轉換器和該第一發光二極體陣列之間，該第二開關耦接於該電源轉換器和該第二發光二極體陣列之間；及一殘餘圖像消除模組，耦接該解碼模組，用於調節該第一發光二極體陣列中各發光二極體串上的電壓，以使該第一發光二極體陣列中各發光二極體串上的該電壓低於閾值，還用於調節該第二發光二極體陣列中各發光二極體串上的電壓，以使該第二發光二極體陣列中各發光二極體串上的該電壓低於該閾值，其中，該解碼模組用於在第一離散時隙序列導通該第一開關，還用於在第二離散時隙序列導通該第二開關，其中該第一離散時隙序列和該第二離散時隙序列相互排斥。
如請求項22之控制器，其中，該殘餘圖像消除模組包括電壓調節單元，該電壓調節單元耦接該第一發光二極體陣列中第一發光二極體串的陽極，其中，該電壓調節單元用於減小該第一發光二極體陣列中該第一發光二極體串的該陽極上的電壓，以使該第一發光二極體陣列中該第一發光二極體串上的電壓低於該閾值。
如請求項22之控制器，其中，該殘餘圖像消除模組包括一電壓調節單元，該電壓調節單元耦接該第一發光二極體陣列中第一發光二極體串的陰極，其中，該電壓調節單元用於增加該第一發光二極體陣列中該第一發光二極體串的該陰極上的電壓，以使該第一發光二極體陣列中該第一發光二極體串上的電壓低於該閾值。
如請求項22之控制器，其中，該殘餘圖像消除模組包括一電壓調節單元，該電壓調節單元耦接該第一發光二極體陣列中第一發光二極體串，其中，該電壓調節單元用於使該第一發光二極體陣列中第一發光二極體串短路，以使該第一發光二極體陣列中該第一發光二極體串上的電壓低於該閾值。