一种背光驱动调节电路、芯片及方法与流程

本发明涉及背光驱动控制技术领域，特别涉及一种背光驱动调节电路、芯片及方法。

背景技术：

目前，led电视及其他液晶显示设备，背光模组驱动芯片主要采用两种调光方式，即模拟调光（analogdimming）方式和pwm（pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制）调光方式。

对于模拟调光方式，其控制的电压范围一般较小，导致其控制的灯条电流调节范围较小。随着实际应用中灯条电流的不断增大，背光模组在模拟调光达到最小电平时，灯条仍然保持较大的电流，背光亮度依然较高，很难满足模组由亮到暗的全范围控制。同时，如果将模拟调光的电平范围加宽，则会出现在背光模组较暗时的灯条色温和背光模组亮度较高时差别较大情况，不利于画质的一致性调试，因此在大尺寸显示设备中未能全面推广应用。

而pwm调光则是目前普遍采用的一种调光方式，广泛应用于led电视领域和其他大尺寸显示设备。在模组亮度控制时，通过调节pwm占空比，背光模组在由暗到亮控制的全范围内能实现较好的线性亮度控制。但是pwm调光存在以下问题：

第一，pwm调光方式灯条的光效较低；

第二，pwm调光存在调光电感的噪音问题，较模拟调光方式，恒流电感噪音较大；

第三，pwm调光频率与led玻璃场频之间的差拍干扰问题，会引起画面出现滚动干扰，且很难消除。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种背光驱动调节电路、芯片及方法，可以实现混合调光功能，提升电视等显示设备的画质和显示效果。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种背光驱动调节电路，包括：

用于对背光模组进行驱动控制的背光控制单元

用于设置分段调光电压的分段调光电压设置单元；

用于对调光脉冲信号进行调光算法控制的调光控制单元；

所述分段调光电压设置单元连接调光控制单元，所述调光控制单元连接背光控制单元。

所述的背光驱动调节电路中，所述背光驱动调节电路还包括分压单元，所述分压单元包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端输入参考电压，第一电阻的另一端分别连接第二电阻的一端和分段调光电压设置单元。

所述的背光驱动调节电路中，所述背光驱动调节电路还包括升压功率单元，所述升压功率单元包括升压电感、升压mos管、第一二极管、输出电容、第三电阻和第四电阻，所述升压电感的一端输入vin电压，升压电感的另一端分别连接升压mos管的漏极和第一二极管的正极，输出电容的一端连接第一二极管的负极并输出背光电压至背光模组，输出电容的另一端接地，升压mos管的栅极连接背光控制单元，升压mos管的源极连接第三电阻的一端和第四电阻的一端，第三电阻的另一端接地，第四电阻的另一端连接背光控制单元。

所述的背光驱动调节电路中，所述背光驱动调节电路还包括背光调节单元，所述背光调节单元包括调光mos管和第五电阻，调光mos管的栅极连接背光控制单元，调光mos管的源极连接背光控制单元和第五电阻的一端，第五电阻的另一端接地，调光mos管的漏极连接背光模组。

一种背光驱动调节芯片，所述背光驱动调节芯片包括芯片本体，所述芯片本体上集成有如以上任意一项所述的背光驱动调节电路。

一种背光驱动调节方法，包括以下步骤：

设置分段调光电压的值；

接收主板发送的调光脉冲信号并得到调光脉冲信号的占空比；

根据分段调光电压的值和调光脉冲信号的占空比，选择背光模组的调光方式，调节并驱动背光模组。

所述的背光驱动调节方法中，所述设置分段调光电压的步骤具体包括：

获取固定的参考电压；

对参考电压进行分压后得到分段调光电压，对分段调光电压进行比较器阵列及算法控制后得到不同的调光区间。

所述的背光驱动调节方法中，所述根据分段调光电压的值和调光脉冲信号的占空比，选择背光模组的调光方式，调节并驱动背光模组的步骤具体包括：

当分段调光电压小于a伏时，若调光脉冲信号的占空比小于a%，调光方式为pwm调光方式；若调光脉冲信号的占空比大于a%，调光方式为模拟调光方式；

当分段调光电压大于a伏且小于b伏时，若调光脉冲信号的占空比小于b%，调光方式为pwm调光方式；若调光脉冲信号的占空比大于b%，调光方式为模拟调光方式；

当分段调光电压大于b伏且小于c伏时，若调光脉冲信号的占空比小于c%，调光方式为pwm调光方式；若调光脉冲信号的占空比大于c%，调光方式为模拟调光方式；

当分段调光电压大于c伏时，若调光脉冲信号的占空比小于d%，调光方式为pwm调光方式；若调光脉冲信号的占空比大于d%，调光方式为模拟调光方式；

选择背光模组的调光方式后，调节并驱动背光模组；

其中，0<a<b<c<d<100，0<a<b<c。

所述的背光驱动调节方法中，所述接收主板发送的调光脉冲信号并得到调光脉冲信号的占空比的步骤具体包括：

接收主板发送的调光脉冲信号；

对调光脉冲信号进行直流变换得到对应调光脉冲信号的占空比的直流转换电压。

所述的背光驱动调节方法中，所述对调光脉冲信号进行直流变换得到对应调光脉冲信号的占空比的直流转换电压的步骤具体包括：

当脉冲调光信号的占空比为100%时，对应的直流转换电压为a1；

当脉冲调光信号的占空比为50%时，对应的直流转换电压为0.5a1；

当脉冲调光信号的占空比为d%时，对应的直流转换电压为a2；

当脉冲调光信号的占空比为c%时，对应的直流转换电压为a3；

当脉冲调光信号的占空比为b%时，对应的直流转换电压为a4；

当脉冲调光信号的占空比为a%时，对应的直流转换电压为a5；

当脉冲调光信号的占空比为0%时，对应的直流转换电压为0；

其中，0<a<b<c<d<100,0<a5<a4<a3<a2<a1。

相较于现有技术，本发明提供的一种背光驱动调节电路、芯片及方法，其中所述背光驱动调节电路包括：用于对背光模组进行驱动控制的背光控制单元；用于设置分段调光电压的分段调光电压设置单元；用于对调光脉冲信号进行调光算法控制的调光控制单元；所述分段调光电压设置单元连接调光控制单元，所述调光控制单元连接背光控制单元。本发明通过背光驱动调节电路、芯片及方法实现了混合调光功能，解决了单一pwm调光方式存在调光电感的噪音问题，又消除了因差拍干扰导致画面出现滚动干扰的问题，有效的提升了电视及其他显示设备的画质和显示效果。

附图说明

图1为本发明提供的一种背光驱动调节电路的电路原理图。

图2为本发明提供的一种背光驱动调节方法的流程图。

图3为本发明提供的一种背光驱动调节方法中步骤s100的流程图。

图4为本发明提供的一种背光驱动调节方法中步骤s200的流程图。

图5为本发明提供的一种背光驱动调节方法中步骤s220的流程图。

图6为本发明提供的一种背光驱动调节方法中步骤s300的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种背光驱动调节电路、芯片及方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，为本发明提供的背光驱动调节电路的电路原理图，同时本发明还提供一种背光驱动调节芯片，所述背光驱动调节芯片包括芯片本体100，所述背光驱动调节电路全部或部分集成在芯片本体100上，所述背光驱动调节电路包括：

用于对背光模组进行驱动控制的背光控制单元10；

用于设置分段调光电压的分段调光电压设置单元20；

用于对调光脉冲信号进行调光算法控制的调光控制单元30；

所述分段调光电压设置单元连接调光控制单元30，所述调光控制单元30连接背光控制单元10，所述背光控制单元10连接背光模组40。

其中，所述背光驱动调节芯片基于背光恒流控制芯片内核，在原有的背光控制单元10的基础上增加了分段调光电压设置单元20和调光控制单元30，组成模拟调光和pwm调光比例可设置的调光芯片设计方案，即将原有的芯片的pwm调光模式改为cpwm（混合调光功能）调光模式。

所述芯片本体100上设置有cpwm引脚，主板发送的调光脉冲信号可以通过定义的cpwm引脚送入芯片本体100中。同时，所述芯片本体100上还设置有adim引脚和vref引脚，以及在芯片本体100的外围设置有分压单元50（也可集成在芯片本体100上），所述分压单元50用于对vref引脚上的参考电压进行分压后送入adim引脚。

在具体的实施例中，所述分压单元50包括第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1的一端连接vref引脚，第一电阻r1的另一端分别连接第二电阻r2的一端和adim引脚，第二电阻r2的另一端接地。

其中，vref引脚上的vref电压为背光驱动调节芯片内部固定的参考电压，adim引脚上的adim电压通过芯片本体100内部的vref电压经过分压单元50后得到。分段调光电压设置单元20包括多个比较器形成的比较器阵列（本实施例中包括第一比较器u1、第二比较器u2和第三比较器u3），adim电压经过分段调光电压设置单元20内部的比较器阵列后（将输入的adim电压信号与一系列的参考电压进行比较）并通过调光控制单元30进行算法控制，可得到不同的调光挡位，对应不同的外部输入cpwm信号占空比的控制阈值。

在进一步的实施例中，所述芯片本体100上还设置有分别与调光控制电路中的背光控制单元10连接的dri引脚和isw引脚，芯片本体100的外围设置有boost升压功率单元60，boost升压功率单元60连接背光模组40（本实施例中背光模组40由led背光灯条组成）并为背光模组40提供背光电压。

具体的，所述升压功率单元60包括升压电感l1、升压mos管q1、第一二极管d1、输出电容c2、第三电阻r3和第四电阻r4，所述升压电感l1的一端输入主板的vin电压，升压电感l1的另一端分别连接升压mos管q1的漏极和第一二极管d1的正极，第一二极管d1的负极连接输出电容c2的一端和背光模组，输出电容c2的另一端接地，升压mos管q1的栅极连接芯片本体100的dri引脚，升压mos管q1的源极连接第三电阻r3的一端和第四电阻r4的一端，第三电阻r3的另一端接地，第四电阻r4的另一端连接芯片本体100的isw端。

所述dri引脚为升压mos管q1的驱动引脚，所述isw引脚为功率环路电流检测引脚，芯片本体100通过dri引脚控制升压mos管q1通断，从而控制boost升压功率单元60工作，使输入的vin电压升压为背光模组需要的背光电压。所述isw引脚为功率环路电流检测引脚，所述第三电阻r3和第四电阻r4为电流采样电阻。

同时，所述芯片本体100上还设置有adri引脚和isen引脚，芯片本体100的外围还设置有背光调节单元70，所述背光调节单元70包括调光mos管q2和第五电阻r5。调光mos管q2的栅极连接adri引脚，调光mos管q2的源极连接isen引脚和第五电阻r5的一端，第五电阻r5的另一端接地，调光mos管q2的漏极连接背光模组。

所述adri引脚为调光mos管q2的驱动引脚，所述isen引脚为升压电路功率检测电流引脚。所述调光mos管q2结合调光控制单元30，组成调光控制电路，用于调节背光模组的电流的大小；所述第五电阻r5为电流采样电阻。当然，除了设置在芯片本体100的外围，调光mos管q2和第五电阻r5也可集成于芯片本体100内。

并且，所述芯片本体100上还设置有lpf引脚，lpf引脚通过电容c2接地。所述lpf引脚为低通滤波器引脚，用于对输入的调光脉冲信号cpwm进行直流变换，得到直流电平信号。cpwm信号不同的占空比下对应不同的电平值，经调光控制单元30电路输出至背光控制电路中，作为调光mos管q2的调节参考电压。

此外，本发明还提供一种背光驱动调节方法，请参阅图2，为所述背光驱动调节方法的流程图，所述背光驱动调节方法包括以下步骤：

s100、选择并设置分段调光电压；

s200、接收主板发送的调光脉冲信号；

s300、根据分段调光电压的值和调光脉冲信号的占空比，选择背光模组的调光方式，调节并驱动背光模组。

具体的，请参阅图3，所述步骤s100包括：

s110、获取固定的参考电压；

s120、对参考电压进行分压后得到分段调光电压，对分段调光电压进行比较器阵列及算法控制后得到不同的调光区间。

通过背光驱动调节芯片的adim引脚功能，即adim脚电压通过内部的参考电压vref经分压单元50分压得到，经分段调光电压设置单元20的比较器阵列后与调光控制单元30进行算法控制，得到不同的adim电压设置，对应不同的外部输入cpwm信号占空比的控制，从而选择设置模拟调光和pwm调光的分段调光档位。

并且背光驱动调节芯片的分段调光挡位可以根据需要灵活进行设置，如设置的某一调光档位a%，在调光脉冲信号的占空比为0-a%时，采用pwm调光方式控制模组背光；在调光脉冲信号的占空比为﹥a%时，采用模拟调光，从而实现混合调光功能。

具体的，请参阅图4，所述步骤s200包括：

s210、接收主板发送的调光脉冲信号；

s220、对调光脉冲信号进行直流变换得到对应调光脉冲信号的占空比的直流转换电压。

在调光控制芯片中，可通过lpf引脚对输入的调光脉冲信号cpwm进行直流变换，得到直流电平信号。cpwm信号在不同的占空比下对应不同的电平值，经调光控制单元30输出至背光控制单元10中，作为调光mos管q2的调节参考电压。

具体的，请参阅图5，所述步骤s220包括：

s221、当脉冲调光信号的占空比为100%时，对应的直流转换电压为a1伏；

s222、当脉冲调光信号的占空比为50%时，对应的直流转换电压为0.5a1伏；

s223、当脉冲调光信号的占空比为d%时，对应的直流转换电压为a2伏；

s224、当脉冲调光信号的占空比为c%时，对应的直流转换电压为a3伏；

s225、当脉冲调光信号的占空比为b%时，对应的直流转换电压为a4伏；

s226、当脉冲调光信号的占空比为a%时，对应的直流转换电压为a5伏；

s227、当脉冲调光信号的占空比为0%时，对应的直流转换电压为0伏；

其中，0<a<b<c<d<100，0<a5<a4<a3<a2<a1；脉冲调光信号的占空比与对应的直流转换电压为线性对应关系。

之后，直流转换电压vlpf再经过调光控制单元30变换后，输出背光调节单元70的isen的调节电压即vadj，vadj的电压值为vlpf的电压值的1/h，其中h为预设的常数。通过将vadj送入背光控制单元10中，isen通过vadj进行调整，进而通过背光调节单元70调节背光模组40的电流的大小，最终实现控制整机背光亮度。

此外，请参阅图6，所述步骤s300具体包括：

s310、当分段调光电压小于a伏时，若调光脉冲信号的占空比小于a%，调光方式为pwm调光方式；若调光脉冲信号的占空比大于a%，调光方式为模拟调光方式；

s320、当分段调光电压大于a伏且小于b伏时，若调光脉冲信号的占空比小于b%，调光方式为pwm调光方式；若调光脉冲信号的占空比大于b%，调光方式为模拟调光方式；

s330、当分段调光电压大于b伏且小于c伏时，若调光脉冲信号的占空比小于c%，调光方式为pwm调光方式；若调光脉冲信号的占空比大于c%，调光方式为模拟调光方式；

s340、当分段调光电压大于c伏时，若调光脉冲信号的占空比小于d%，调光方式为pwm调光方式；若调光脉冲信号的占空比大于d%，调光方式为模拟调光方式；

s350、选择背光模组的调光方式后，调节并驱动背光模组；

其中，a<b<c<d，a<b<c。a、b、c、d以及a、b、c的值可以根据实际需要进行设置，使得背光驱动调节芯片具有若干个调光挡位。

当cpwm引脚输入的调光脉冲信号分别在100%~d%/c%/b%/a%时，背光驱动调节芯片工作在模拟调光方式。且在模拟调光方式下，调光的最大占空比是100%。此时，模拟调光的isen调节电压是vadj（vlpf/h）。当cpwm信号的输入占空比小于d%/c%/b%/a%时，调光占空比从100%开始，随着cpwm信号的占空比的降低而减小，isen的调节电压从模拟调光进入到pwm调光。

请结合图1，调光控制单元30输出的dim信号为内部调光信号，其频率固定为fdim(一般选取大于20khz，大于人耳所能识别的噪音范围)。当外部的cpwm信号的占空比低于d%/c%/b%/a%时，该恒流芯片工作在pwm模式下，随着外部调光信号cpwm占空比的减小，内部调光信号的占空比开始从100%逐渐减小，从而控制模组背光的亮度调节。

采用本发明的背光驱动调节方法后可达到以下效果：

1）实现背光模组的调光全范围控制，避免模拟调光模式下调节范围的限制；

2）在模拟调光范围内，有效提高背光模组的光效；在pwm调光范围内，保证背光模组的调光范围的线性度；

3）解决单一pwm调光存在调光电感的噪音问题；

4）消除了pwm调光频率引起和led玻璃场频之间的差拍干扰，导致画面出现滚动干扰问题，提升电视及其他显示设备的画质和显示效果。

并且，使用本发明提供的设计方案后，外接主板的软件不需调整，方案兼容性强；来自外部的pwm信号不需外接rc电路转为adim信号，直接通过cpwm脚送入芯片中进行处理，可靠性更高。

因此，本发明提出一种在不改变主板输出的调光脉冲信号的调光频率的条件下，通过恒流方案的设计来实现模拟调光和pwm调光相结合的分段混合调光，利用各自调光的优点实现led背光模组的调光全范围控制。该分段式混合调光技术既提高了pwm调光方式下背光模组的光效，解决了单一pwm调光方式存在调光电感的噪音问题，又消除了pwm调光频率引起和led玻璃场频之间的差拍干扰，导致画面出现滚动干扰问题，对提升电视及其他显示设备的画质和显示效果具有普遍的应用价值。同时，通过应用本发明的技术方案提高了电视等显示设备的显示效果和画面品质，具有重要的推广价值。

综上所述，本发明提供了一种背光驱动调节电路、芯片及方法，其中所述背光驱动调节电路包括：用于对背光模组进行驱动控制的背光控制单元；用于设置分段调光电压的分段调光电压设置单元；用于对调光脉冲信号进行调光算法控制的调光控制单元；所述分段调光电压设置单元连接调光控制单元，所述调光控制单元连接背光控制单元。本发明通过背光驱动调节电路、芯片及方法实现了混合调光功能，解决了单一pwm调光方式存在调光电感的噪音问题，又消除了因差拍干扰导致画面出现滚动干扰的问题，有效的提升了电视及其他显示设备的画质和显示效果。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。