用于主动波纹消除的方法和设备与流程

用于主动波纹消除的方法和设备相关专利申请的交叉引用本申请要求由KarlRichardVolk和JasonAllenWortham于2012年2月23日提出的序列号为No.61/602507、名称为“MethodandApparatusforActiveRippleCancellation”的美国临时申请的优先权，通过参考将该申请整体合并于此。技术领域本发明涉及电池DC-供电系统中的噪声消除，更特别地，涉及在噪声敏感子系统上的主系统电源轨AC波纹效应的主动消除系统、装置和方法。本发明还涉及在所述系统中显示背光。

背景技术：
典型的电池供电系统对于由整个系统内部的动态负载和/或子系统产生的噪声来说是敏感的。例如，在负载开启或关闭，或者改变它们的功率水平时，在一最近信号或者向多个负载提供电力的系统电源轨上可能产生一波纹电流或者电压。例如核心处理器、RF电源放大器、音频放大器等有源部件代表了这些系统内的波纹的潜在来源。这个波纹在电池供电系统中可以特别大，因为电池往往具有高源阻抗。与AC波纹相关联的多个潜在问题发生在主系统轨上。波纹电压和波纹电流可以将噪声耦合到典型设备内的多个噪声敏感子系统中并且导致源阻抗中增加的RMS损失，所述源阻抗包括电池电阻、接触电阻、断开FET、电池电流感测电阻器、迹线电阻，等等。这降低了效率，增加了热耗散，并且对于带电池的系统而言，减小了电池运行时间。波纹产生的主要问题是其导致需要最低限度工作电压的系统提前终止。例如，智能电话在它们的电池或者系统电压降落到大概为3.4V的最低限度电压时终止操作。大电压波纹非常有助于更快地达到有用的操作范围的这个更低端，从而导致过早终止并且减小了有效电池运行时间。

技术实现要素：
本发明的各实施例用于主动波纹消除。特别地，本发明的某些实施例用于消除由在具有共享主系统电源轨的电池供电LED背光应用中存在动态负载电流而导致的AC波纹噪声。在某些实施例中，LED驱动器的输出电流被调制为与由动态系统负载导致的波纹极性相反，从而在主系统电源轨上最小化或者消除总的系统波纹，并且因而，防止干扰波纹敏感子系统。在各实施例中，波纹信号在电源轨上被感测到并且被用于动态的调整LED驱动器的输出电流，从而调整LED阵列的发光。发明的某些实施例利用滤波器网络来防止LED驱动器响应于落入可视频率范围之内的波纹调制LED电流，从而防止LED背光显示器中的闪烁。滤波后的信号与参考信号结合并且用于在主系统电源轨上以与波纹相反的极性调制驱动器输入信号为，从而主动消除一些或者所有波纹。在一个实施例中，个体滤波器被独立地调整为电池运行时间的函数。本发明的某些特征和优点已经在此被一般性地描述；然而，鉴于此处的附图、说明书和权利要求，在此介绍的额外的特征、优点和实施例对于本领域普通技术人员来说将会是显而易见的。相应地，应当理解本发明的范围并不限于在本

技术实现要素：
部分中公开的特定实施例。附图说明将参考本发明实施例，其示例可以在附图中示出。这些附图意图是说明性的，而非限制性的。尽管利用这些实施例对本发明进行了一般性的描述，但是应当理解的是这并不是旨在将本发明的范围限制为这些特定实施例。图1是在主系统电源轨上的便携的、具有AC波纹的电池驱动系统的一般示图。图2示出使用电压参考块来稳定输出电压、电流或者功率的现有技术背光调整电路。图3是根据本发明的各实施例的说明性的主动波纹消除电路的示意图。图4是根据本发明的各实施例的主动波纹消除电路的示例性方块图。图5是根据本发明的各实施例的典型滤波器特性。图6示出根据本发明的各实施例的被应用到LED背光的波纹消除电路。图7是根据本发明的各实施例的用于波纹消除的说明性的过程的流程图。图8和图9示出取自示波器的实验数据，用于展示使用LED背光驱动器的主动波纹消除(ARC)的益处。图10示出展示采用以及不采用使能的主动波纹消除(ARC)的电池电量耗尽的实验数据。具体实施方式在下面的说明中，为解释目的，阐述了具体的细节以便提供对本发明的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以不采用这些细节来实施。本领域技术人员将会认识到，下面所描述的本发明的实施例可以采用各种方式和使用各种装置来执行。本领域技术人员还会认识到，额外的修改、应用和实施例在其范围之内，本发明能够提供效用的其他领域也是这样。从而，下面描述的实施例用于说明本发明具体实施例并且旨在避免使本发明难于理解。说明书中提及“一个实施例”或“一实施例”意味着结合该实施例所描述的特定特征、结构、特性或者功能包括在本发明的至少一个实施例中。位于说明书各处的短语“在一个实施例中”，“在一实施例中”或者其他类似短语未必都指代同一实施例。此外，附图中部件之间或者方法步骤之间的连接并不限制为直接实现的连接。替代地，附图中示出的部件之间或者方法步骤之间的连接可以被修改或者通过在那里增加中间部件或者方法步骤而被改变，这并不背离本发明的教导。图1一般性地示出了具有用于向主系统电源轨供电的电池的便携式系统。多个子系统和负载被附接到电源轨上，其中的一些产生耦合到轨上的波纹同时一些对于所产生的波纹是敏感的。典型的电池供电电路可以划分为多个子系统，每一个代表一独立负载。在最常见的情况下，主系统电源轨提供电压和电流给这些独立负载中的每一个。在便携式装置中，主系统电源轨电压通常是电池电压。在非便携式装置中，其通常是一稳定电压，例如5V或3.3V。一些负载，例如微处理器核，通过将电压转换到合适范围的额外的调节器连接到主系统电源轨上。主系统电源轨上的总负载可以是非常动态的。负载可能需要高的可变电流或电压，特别是当开启或者关闭的时候。动态负载导致主系统电源轨经历电流和电压波纹。电流波纹简单而言是全部动态负载电流的总和。电压波纹是由通过在主系统电源的输出(例如，调节器或者电池)中的有限源电阻的电流波纹产生的。在电池供电主系统轨中，源阻抗是多个电阻的总和，所述多个电阻包括电池电阻、电池保护MOSFET导通电阻、电池保护电流感测电阻、电池端子接触电阻、电池断开开关电阻、电池电量库仑计数器(batteryfuel-gaugecoulombcounter)感测电阻、PCB迹线电阻，等等。所有这些电阻可以被结合在一起成为一个主系统电源轨源电阻，RSOURCE。当电流波纹通过RSOURCE时，主系统电源电压根据欧姆定律经历电压波纹，dV＝dI·RSOURCE。主系统电源轨上不期望有波纹的原因有多种。首先，因为主系统电源轨被所有子系统所共享，由动态负载产生的电压波纹在所有其他负载的电源输入上出现，其他负载中的一些对波纹和噪声非常敏感。因此，由动态负载产生的波纹能够被耦合到波纹敏感负载上。尽管低压差(LDO)线性调节器能够滤除波纹从而阻止其耦合到子系统上，LDO仅具有有限的波纹滤除能力，以至于一些波纹仍然会通过。期望具有在主系统电源轨上减小电压波纹的系统，并且因此，减少了对高敏感性子系统的干扰。与主系统电源轨上的电流波纹相关联的增加的RMS电流进一步导致RSOURCE中增加的I2R损失。在电池供电系统中，这会导致更短的电池运行时间。因此，期望具有减小主系统电源轨上的电流和电压波纹的系统以减小I2R热量，并且因而延长电池运行时间。进一步地，当多个动态负载同时在高峰值负载下操...