专利名称：控制器系统、集成电路及其方法
技术领域：
本发明的领域涉及一种用于控制多个照明元件阵列的控制器系统及其方法，并且更具体地涉及一种用于在电池供电的装置中控制多个照明元件阵列的控制器系统。
背景技术：
在诸如移动电话手机的电池供电的电子装置的领域中，已知这样的装置包括与例如可视显示器、键盘等结合的多个照明组件。在移动电话手机的情况下，例如，手机可以包括主显示背光组件和键盘背光组件这两者。此外，在“翻盖式”电话的情况下，其中主显示器通常位于铰接盖的内表面内，并且就本身而言当手机处于闭合构造时通常不能看见主显示器，用于显示较少的信息的较小尺寸的辅助显示器常常设置在铰接盖的外表面内，从而当手机处于闭合构造时该辅助显示器是可见的。因此，翻盖式手机可以进一步包括辅助显示器背光组件。通常，要求独立地激活背光组件，并且每个背光组件包括一个或多个照明元件，诸如发光二极管(LED)，其可以被连接为阵列。对于用于诸如移动电话手机的装置的背光组件有各种性能要求。例如，在不同的背光组件之间以及同一背光组件的照明元件之间常常要求均勻的照明。特别是在主显示器内的情况下，其要求同一阵列的所有照明元件被提供有良好匹配的电流。另外，为了增加装置的电池寿命，要求低功耗。用于不同照明阵列的独立亮度控制常常是想要的特征，这要求用于不同照明阵列的LED的电流源的独立编程。此夕卜，在背光组件中有时使用用于不同照明阵列的独立变暗功能性。然而，这些技术要求提供 LED的电流源的编程的精确电流线性。尝试解决以上性能要求中的一些或全部的已知的背光控制系统意在要求大的半导体管芯面积，特别是在使用并行驱动器并且用于驱动背光组件内的照明元件的独立电流源被并联地连接的情况下。另外，一些背光控制系统要求包括控制器系统的集成电路的高引脚数，特别是如果为背光组件中的每个照明元件提供单独电流源的情况。在一些控制器系统中，由于它们要求成本高的自感增多导致没有包括不同照明布置的单独电压控制模块的使用，这限制了用于照明控制器系统的可能的使用情况，特别是如果多于一个照明组件不能够被同时激活或者如果不同照明元件阵列的光度很不同。当不得不同时激活各个阵列之间具有不同数目LED的若干LED阵列时发生与现有照明控制器系统相关的另外问题。在该情况下使用已知的技术，将电流提供给LED阵列引起不想要的功率损耗。
发明内容
本发明提供了一种系统控制器、集成电路、包括这样的系统控制器的电池供电的装置及其方法，如所附权利要求中所描述的。在从属权利要求中阐述了本发明的具体实施例。本发明的这些和其他方面根据以下描述的实施例将变得清楚，并且参考以下描述的实施例解释本发明的这些和其他方面。
将仅借助于示例参考附图描述本发明的实施例、进一步的细节和方面。为了简化和清楚的目的示出附图中的元件并且不必按比例绘制。图1示出用于控制多个照明元件阵列的控制器系统的示例。图2示出诸如可以通过图1的控制器系统实施的分时周期的示例。图3至5示出了用于图2的分时周期的时序图的示例。图6示出用于控制多个照明元件阵列的方法的简化流程图的示例。
具体实施例方式现在将借助于示例描述本发明，在示例中本发明应用于电池供电的装置，诸如移动电话手机。然而，将理解的是，本发明可等同地应用于其他电子装置，并且特别地可应用于可替选的电池供电和/或手持电子装置，诸如，仅通过示例示出，个人数字助理(PDA)、音频和/或多媒体播放器、导航装置、便携式电视接收器等。此外，由于实施本发明的设备主要由本领域技术人员已知的电子组件和电路组成，电路细节将不在任何比如上所示的、考虑为必要的范围更大范围内被说明，以便于本发明的根本概念的理解和了解，并且以便没有模糊或者偏离本发明的教导。现在参考图1，示出了用于控制多个照明元件阵列120、130、140的控制器系统110 的示例，在示出的示例中，控制器系统Iio形成集成电路105的一部分。对于示出的示例， 控制器系统110和照明元件阵列120、130、140形成诸如移动电话手机100的电池供电的电子装置的一部分，并且更具体地，在示出的示例中，移动电话手机100为“翻盖式”电话手机。因此，电话手机100包括第一照明元件阵列120，其用于将背光提供给电话手机100的主显示器；第二照明元件阵列130，其用于将背光提供给电话手机100的辅助显示器；以及第三照明元件阵列140，其用于将背光提供给电话手机100的键盘。对于可替选的示例，照明元件阵列可以被提供用于要求诸如背光的照明的装置的替选组件。对于示出的示例，照明元件阵列120、130、140中的每一个包括串联连接的发光二极管(LED)的形式的多个照明元件。以该方式，同一阵列的所有照明元件基本上接收相同量的电流，并且因此同一阵列内的所有照明元件的亮度很好地匹配。对于替选的示例，照明阵列可以根据要求而包括任意适合的数目的一个或多个照明元件。移动电话手机100进一步包括用于示出的示例的例如为电池150的形式的电源， 其操作地经由电感器160和二极管170耦合到照明元件阵列120、130、140中的每一个。电容器180操作地耦合在二极管170与LED阵列120、130、140之间的连接与地之间。控制器系统110的电压控制模块112操作地耦合在电感器160和二极管170之间，如下面更详细描述的。二极管170的极性为使得基本上防止电流从电容器180通过电感器160和电压控制模块112回流。控制器系统110进一步包括阵列选择模块118，其用于从照明阵列120、130、140选择照明元件阵列。对于示出的示例，控制器系统120的电压控制模块112包括升压转换器， 并且被布置为控制施加到照明阵列120、130、140的电压以将想要的电压施加在照明阵列的顶部上。对于示出的示例，阵列选择模块118将在选定照明阵列120、130、140(S卩，电流源114连接到的照明阵列120、130、140)和阵列选择模块118之间的连接处出现的电压反馈回到电压控制模块112。以此方式，电压控制模块112能够控制施加到选定照明阵列的电压以便于将在选定照明阵列120、130、140和阵列选择模块118之间的连接处出现的电压保持在想要的值。控制器系统110进一步包括布置为将电流提供给选定照明元件阵列的公共电流源114。使用公共电流源114有利于各个照明阵列120、130、140之间的亮度的良好匹配，由此为每个照明阵列120、130、140提供基本上精确的电流，只要在选定照明阵列120、 130,140和阵列选择模块118之间的连接处提供的电压超过阈值。控制器系统110进一步包括占空因数控制模块116，其布置为控制电流到选定照明元件阵列的提供。特别地，对于示出的示例，占空因数控制模块116布置为基于分时使阵列选择模块118顺序地选择照明元件阵列120、130、140，并且因此顺序地将照明元件阵列 120、130、140连接到公共电流源114。图2示出诸如可以由控制器系统110实施的分时周期200的示例，用于将照明阵列120、130、140顺序地连接到图1的公共电流源114。每个分时周期200被划分为两个时隙220、230，例如一个与用于主显示器的照明阵列120相关联，并且一个与用于图1的键盘的照明阵列140相关联。在240处还一般性地示出了下一个分时周期的第一时隙。对于示出的示例，分时周期200被划分为两个尺寸相等的时隙。然而，在其他示例中，分时周期200 可以可替选地被划分为不同持续时间的时隙。此外，对于示出的示例，分时周期200划分为与将进行照明的照明阵列的数目相等的数目的时隙，即在该示例中为两个，一个用于驱动用于主显示器的照明阵列120，并且一个用于驱动用于键盘的照明阵列140。在其他示例中，分时周期200内的时隙的数目不需要等于将进行照明的照明阵列的数目，并且可以划分为更多或更少的时隙。例如，分时周期200可以划分为三个时隙，并且第一照明阵列可以使用两个时隙来驱动，而第二照明阵列可以使用单个时隙来驱动。例如，在每个分时周期期间，用于键盘的照明阵列140可以借助于单个时隙来驱动，而用于主显示器的照明阵列120 可以借助于两个时隙来驱动。进一步了解的是，一个或多个照明阵列可以在不连续的分时周期中进行驱动，例如，可以每隔分时周期进行驱动。为了避免察觉到闪烁，分时的周期的重复速率布置为大于人眼察觉闪烁的速率， 例如，50Hz的量级。另外，周期的重复速率被布置为由于屏幕重复速率的相互调制影响而导致的特定速率，因为背光重复速率必须大于屏幕重复速率加上人眼能够确定的闪烁的速率的总和。根据一些示例，分时的周期的重复速率可以大于50Hz+200Hz，例如处于256Hz的区域中。根据一些示例，在选定照明阵列120、130、140和阵列选择模块118之间的连接处出现的电压由电压控制模块112独立于照明阵列120、130、140到公共电流源114的连接而控制，其中电压控制模块112以比分时周期200的重复速率大得多的重复速率(例如2MHz) 使通过电感器160和二极管170提供到电容器180的电流脉冲化。电容器180上的电压等于在选定照明阵列120、130、140和阵列选择模块118之间的连接处调节的电压(反馈电压)加上选定照明阵列上的电压的总和。例如，这等于反馈电压加上选定阵列X LED的串联的多个LED阈值电压。通过将脉冲宽度调制应用于电感器电流，升压转换器112能够断言在选定照明阵列120、130、140和阵列选择模块118之间的连接处的想要的平均电压，从而LED阵列电流是精确的。根据一些示例，电流源114可以布置为改变通过选定照明阵列120、130、140的电流。例如，电流源114可以包括可编程电流源，其布置为以可通过3比特控制信号配置的3mA 的步长来提供从OA直到例如21mA的范围内的电流。另外，分配给选定照明阵列的时隙期间的电流的“启用”时间或者占空因数可以由占空因数控制模块116调节。以该方式，可以使用两种不同的方法来控制和调节各个照明阵列120、130、140的每个时隙内的平均电流。现在参考图3，示出了分时周期200的时序图300的示例。再一次，对于示出的示例，分时周期200包括两个基本上相等的时隙220、230。每个时隙220、230被划分为尺寸相等的时间间隔，并且更特别地，对于示出的示例，每个时隙220、230被划分为三十二个时间间隔。在240处还一般性地示出了下一个分时周期的第一时隙，第一时隙240也被划分为三十二个时间间隔。图1的占空因数控制模块116被布置为对于每个分时周期200内的每个时隙220、230、240配置在310处一般性地示出的占空因数设定。用于每个时隙220、230、 240的占空因数设定310限定了在各个时隙220、230、240期间通过电流源114提供到相应的照明阵列120、130、140的电流的“启用”时间或者占空因数。因此，对于示出的示例，占空因数设定310限定了电流被提供给相应的照明阵列的各个时隙内的时间间隔的数目。更具体地，对于图3中示出的示例，对于第一时隙220配置8/32的第一占空因数设定312，对于第二时隙230配置16/32的第二占空因数设定314，并且对于第三时隙240配置8/32的第三占空因数设定316。对于图3中示出的示例，控制器系统110被布置为使照明阵列中的两个，即主照明阵列120和键盘照明阵列140进行照明。因此，提供到要求的照明阵列中的每一个电流，即提供到图1的示出的示例照明阵列120和140中的每一个的电流在图3中按照包括主照明阵列120的主电流通道320和包括键盘照明阵列140的键盘电流通道340而示出。分时周期200的第一时隙220与主照明阵列120相关联。因此，参考图1的示例，占空因数控制模块116根据第一占空因数设定312在分时周期200的第一时隙220期间使阵列选择模块 118将电流源114连接到主照明阵列120。因此，对于示出的示例，如322处所示的，电流必须在三十二个时间间隔中的八个时间间隔期间施加到主通道320。分时周期200的第二时隙230与键盘照明阵列140相关联。因此，占空因数控制模块116根据第二占空因数设定 314在分时周期200的第二时隙230期间使阵列选择模块118将电流源114连接到键盘照明阵列140。因此，如342处所示的，电流必须在三十二个时间间隔中的十六个时间间隔期间施加到键盘通道340。作为下一分时周期的第一时隙的第三时隙MO与主照明阵列120 相关联。因此，占空因数控制模块116根据第三占空因数设定316在第三时隙240期间使阵列选择模块118将电流源114连接到主照明阵列120。因此，如在324处所示的，电流必须在三十二个时间间隔中的八个时间间隔期间被再次施加到主通道320。为了实现特定照明阵列的想要的亮度，要求将特定的平均电流在分时周期200上提供到该照明阵列。因为分配给给定的照明阵列的时隙代表了分时周期200的比率，因此， 专用时隙上的照明阵列上的要求的平均电流必须乘以该同一比率，以便提供在没有分时的情况下工作的仅一个照明阵列的相等的亮度。例如，在用于主显示器的照明阵列120要求例如9mA的平均电流以实现想要的亮度的情况下，用于相应时隙的要求的平均电流应该等于用于按由相应时隙占据的分时周期的比例而划分的分时周期200的要求的平均电流。因此，对于示出的示例，用于主通道320的时隙220占据分时周期200的一半。因此，用于时隙220的要求的平均电流等于通过一半划分的分时周期200的要求的平均电流(9mA)。因此，用于时隙220的要求的平均电流等于18mA。对于图3中示出的示例，如基于图1的每个相应的照明阵列120、140的要求而确定的用于每个时隙220、230、M0的要求的平均电流被配置为通道电流设定，并且分别在 352、3M、356处示出。对于每个时隙220、230、对0，占空因数控制模块116然后能够指示电流源114以提供足够的电流，从而在如由占空因数设定312、314、316限定的用于通道的电流启用时间期间施加到适当的电流通道320、330、340的电流足以根据各个通道电流设定 352,354,356提供要求的平均电流。例如，如图3中所示，第一(主)通道320的时隙220的要求的平均电流等于18mA。 由于仅在时隙220的三十二个时间间隔中的八个时间间隔期间提供电流，因此在分时周期 200期间的平均电流将等于(9*8/32) mA，其等于2. 25mA。因此，在一个示例中，电流源是可编程的，以允许照明阵列上的平均电流上的更多粒度，从而平均电流等于平均电流=N/32*电流源设定*M(仅当分时被激活时)其中，N是照明PWM可编程性，在一个示例中，电流源设定可以被视为DC可编程性(以6mA的步长从0至42mA)；M是当使用分时时的因子(当2个照明阵列处于1个分时周期中时为1/2)。因此，使用前述等式，当32/32被编程时，照明阵列上的最大平均电流能够为 21mA。在第一和第三时隙220、240期间，电压控制模块112在照明阵列的顶部上施加足以保持照明阵列和阵列选择模块118之间的连接处的想要的电压的电压，因此确保了驱动选定照明阵列，即主照明阵列120的足够电压。例如，可以要求在照明阵列内的每个LED上提供例如4V的电压。因此，对于图1中示出的示例，主照明阵列120包括串联连接的四个 LED，并且因此LED阵列要求在其上施加16V0X4V)的电压。为了确保电流源114操作，在该示例中需要0. 5V的额外电压。因此，需要通过电压控制模块112在照明阵列的顶部上施加16. 5V。对于第一和第三时隙220J40中的每一个内的三十二个时间间隔中的八个时间间隔，占空因数控制模块116指示阵列选择模块118操作地将主照明阵列120耦合到电流源114。以该方式，在图3的占空因数设定312期间，在第一和第三时隙220、240中的每一个期间，18mA的瞬时电流被提供到主电流通道320，并且因此(8/32*18*l/2)mA(等于2. 25mA) 的平均电流被提供到主电流通道320。对于图3的第二(键盘)电流通道340，例如，配置42mA的电流源设定，并且在用于相应的时隙230的三十二个时间间隔中的十六个时间间隔内提供该42mA的电流源设定。 因此，(16/32*42*1/2)mA (等于10.5mA)的平均电流被提供给键盘电流通道340。在第二时隙230期间，电压控制模块112在照明阵列的顶部上施加足以保持照明阵列和阵列选择模块118之间的连接处的想要的电压的电压，因此确保驱动选定照明阵列，即键盘照明阵列140的足够的电压。因此，对于图1中所示的示例，键盘照明阵列包括串联连接的六个LED，并且因此可以要求在其上施加MV(6X4V)的电压。为了确保电流源 114操作，在该示例中需要0. 5V的额外电压。因此，通过电压控制模块112在照明阵列的顶部上施加24. 5V。在图3的370中示出的是用于电流通道320、340中的每一个的有效电流372、374 的示例。用于电流通道320、340的有效电流372、374是在它们各个时隙的配置的时间间隔期间提供给各个照明阵列的电流，如上所述。各个电流通道320、340的要求的有效电流 372,374分别为2. 25mA和10. 5mA。对于主电流通道320的有效电流372，由于在各个时隙 220、240期间通过电压控制模块112施加的电压小于(或等于)前一时隙所要求的电压，因此由于在电容器180中存在可用电荷使得基本上立刻地实现要求的电流。然而，对于键盘电流通道340，要求电压控制模块112在选定照明阵列上施加显著更高的电压。结果，由于在362处示出的用于电压控制模块112增加选定照明阵列上的电压的上升时间使得在到达其要求的值的键盘电流通道340的有效电流374中存在在364处示出的延迟。结果，提供给键盘电流通道340的有效电流374将比实现用于键盘照明阵列140的要求的亮度所要求的电流小基本上等于在378处表示的阴影面积的量。这个曲线被示出为更好的高亮特定效果，并且因此没有按比例绘制。延迟362完全依赖于电压控制模块112以及使用的照明阵列之间的电压差(例如5V-16. 5V)的上升时间性能。根据进一步的示例，图1的占空因数控制模块116布置为在与施加到其的电压相关联的任何上升时间使提供给照明元件阵列120、130、140的电流得到补偿。例如，参考图 4，示出了其中施加到照明元件阵列的电流在与施加到其的电压相关联的上升时间得到补偿的分时周期200的时序图的示例。以图3相同的方式中，图4的分时周期200包括两个基本上相等的时隙220、230，其中每个时隙220、230被划分为三十二个时间间隔。在MO 处一般性地示出了下一个分时周期的第一时隙，第一时隙240也被划分为三十二个时间间隔。通过图1的占空因数控制模块116配置对于每个时隙220、230、240在310处再次一般性地示出的占空因数设定，并且该占空因数设定限定在各个时隙220、230、240期间通过电流源114提供给相应的照明阵列120、130、140的电流的占空因数(“启用”时间)。再次对于示出的示例，对于第一时隙220配置8/32的第一占空因数设定312，对于第二时隙230 配置16/32的第二占空因数设定314，并且假设对于时隙220没有占空因数设定改变，对于第三时隙M0，占空因数设定316将保持在8/32。因此，时隙240是下一分时周期的第一时隙。分时周期可以被无限重复，除非占空因数设定被重新编程。在编程信息没有任何改变的情况下，控制器不得不仅执行设置操作一次以使得背光系统100自主地工作。因此，对于第一时隙220和第三时隙MO中的每一个的三十二个时间间隔中的八个时间间隔期间，电流被施加到主通道320，如分别在322和3M处所示，并且对于该三十二个时间间隔中的十六个时间间隔期间，电流被施加到键盘通道340，如在342处所示。对于图4中示出的示例，控制器系统110再次被布置为使照明阵列中的两个，即主照明阵列120和键盘照明阵列140进行照明。因此，如基于相应的照明阵列120、140中的每一个的要求而确定的用于每个时隙220、230、M0的平均要求电流被配置为通道电流设定， 并且在352、354、356处示出。用于主通道的要求的最大平均电流等于9mA，该电流将在用于时隙220 J40中的每一个的三十二个时间间隔中的八个时间间隔期间提供，因此用于主通道的平均电流等于(8/32*18*l/2)mA，即等于2. 25mA。此外，在第一时隙220和第三时隙 240期间，电压控制模块112在照明阵列的顶部上施加足以保持照明阵列和阵列选择模块 118之间的连接处的想要的电压的电压，由此确保驱动选定照明阵列的足够的电压，例如对于主照明阵列120来说为16. 5V(4x4v+0. 5v)的电压。用于键盘通道340的要求的最大平均电流等于42mA，该电流将在第二时隙230的三十二个时间间隔中的十六个时间间隔期间提供，因此用于键盘通道的平均电流等于(16/32*42*1/2)-，即等于10.5·。因此，在第二时隙230期间，电压控制模块112在照明阵列的顶部上施加足以保持照明阵列和阵列选择模块118之间的连接处的想要的电压的电压，从而确保驱动键盘照明阵列140的足够的电压，例如24. 5V(6x4v+0. 5v)的电压。通过曲线360示出照明元件阵列120、140上的电压。如前所述，对于图4中所示的示例，占空因数控制模块116布置为在施加到其的电压的上升时间使提供给照明元件阵列120、130、140的电流得到补偿。特别对于图4中所示的示例，占空因数控制模块116布置为使要求补偿的照明阵列的电流通道的电流占空因数 (“启用”时间)延长。例如，占空因数控制模块116可以布置为在延长的时间段使阵列选择模块118将选定照明阵列连接到公共电流源114。因此，对于示出的示例，因为由于通过电压控制模块112施加的电压的上升时间导致在到达其要求的值的键盘电流通道340的有效电流374中存在延迟364，因此占空因数控制模块116使用于键盘电流通道340的占空因数延长，如在442处所示。结果，在时隙230期间的较长时间段内，电流被提供给键盘电流通道340。因此，提供给键盘电流通道340的有效电流延长了与延伸442成比例的量到占空因数，如470的474处所示。例如，占空因数控制模块116可以布置为使占空因数延长基本上等于由上升时间362导致的延迟364的量。因此，通过适当地配置占空因数延长的量，键盘电流通道340的持续时间增加以补偿由电压控制模块112的上升时间362引起的在378 处示出的电流的缺失，以增加选定照明阵列的顶部上的电压。以该方式，提供给键盘电流通道340的有效电流374被补偿足以提供所要求的电流以实现用于键盘照明阵列140的想要的亮度。因此，控制器系统110能够提供关于PWM占空因数设定的精确独立亮度，并且获得用于可靠的变暗功能性的精确的电流线性。往回参考图1，并且根据本发明的一些示例，控制器系统110进一步包括电流计模块115，对于示出的示例，该电流计模块115位于阵列选择器模块118和电流源114之间。 电流计模块115布置为检测流过选定照明元件阵列的电流，只要该电流被提供给照明阵列，以便于将检测到的电流的指示提供给占空因数控制模块116。以该方式，占空因数控制模块116能够从由电流计模块115执行的电流测量检测是否对于任何时隙在有效电流中存在延迟，并且如果检测到这样的延迟，则确定这样的延迟的长度。因此，占空因数控制模块 116接下来能够使在下一分时周期的相应时隙内提供的电流基于接收到的检测电流的指示被补偿，并且特别地能够考虑确定的这样的延迟的长度来动态地配置补偿量。现在参考图5，示出了根据替选示例的其中在施加到其的电压的上升时间补偿施加到照明元件阵列的电流的分时周期200的时序图500的示例。以与图3和图4相同的方式，图5的分时周期200包括两个基本上相等的时隙220、230，其中每个时隙220、230划分为三十二个时间间隔。在240处一般性地示出了下一分时周期的第一时隙，第一时隙MO 也被划分为三十二个时间间隔。用于每个时隙220、230、240的在510处一般性示出的占空因数设定由图1的占空因数控制模块116配置，并且该占空因数设定限定在各个时隙220、 230、240期间通过电流源114提供给相应的照明阵列的电流的占空因数(启用时间)。对于图5中示出的示例，对于第一时隙220配置8/32的第一占空因数设定512，对于第二时隙 230配置31/32的第二占空因数设定514，并且对于第三时隙240配置8/32的第三占空因数设定516。对于图5中所示的示例，控制器系统110布置为在图3和图4的替选模式中操作， 从而控制器系统Iio布置为使辅助照明阵列130和键盘照明阵列140进行照明。因此，在第一和第三时隙220 J40中的每一个内的三十二个时间间隔中的八个时间间隔期间，电流被施加到包括辅助照明阵列130的辅助电流通道530，如532和534处分别示出的，并且在三十二个时间间隔中的三十一个时间间隔期间施加到键盘电流通道讨0，如542处所示。如基于用于每个相应的照明阵列130、140的要求确定的每个时隙220、230、M0 的平均要求电流被配置为通道电流设定，并且在552、554、556处分别示出的。用于辅助通道530的要求的最大平均电流等于9mA，该电流将在第一时隙220和第三时隙MO中的每一个的三十二个时间间隔中的八个时间间隔期间提供，因此用于辅助通道的平均电流等于 (8/32*18*1/2)mA，即等于2. 25mA。此外，在第一时隙220和第三时隙240期间，电压控制模块112在照明阵列的顶部上施加足以保持照明阵列和阵列选择模块118之间的连接处的想要的电压的电压，因此确保了精确地驱动选定照明阵列的电流源上的足够的电压，例如对于辅助照明阵列130，为8. 5v(2x4v+0. 5v)的电压。用于键盘通道MO的要求的最大平均电流等于21mA，这在用于第二时隙230的三十二个时间间隔中的三十一个时间间隔期间提供，因此用于键盘通道的平均电流等于(31/32*42*1/2)1^，即等于20.34·。因此，在第二时隙230期间，电压控制模块112在照明阵列的顶部上施加足以保持照明阵列和阵列选择模块118之间的连接处的想要的电压的电压，因此确保驱动键盘照明阵列140的电流源上的足够的电压。通过曲线560示出照明元件阵列上的电压。对于电流通道530的有效电流572，由于在它们各个时隙期间由电压控制模块112 施加的电压小于(或等于)前一时隙所要求的电压，因此基本上立即实现要求的电流。然而，对于键盘电流通道M0，要求电压控制模块112在选定照明阵列140上施加显著更高的电压。结果，由于用于电压控制模块112增加选定照明阵列上的电压的上升时间，导致对于到达其要求的值的键盘电流通道M0，在曲线570的有效电流574中存在564处示出的延迟。图1的占空因数控制模块116被布置为在施加到其的电压的上升时间使提供给照明元件阵列120、130、140的电流被补偿。因此，对于示出的示例，对于在第二时隙230内提供给键盘电流通道MO的电流要求补偿。然而，对于在图5中所示的示例，用于第二时隙 230的占空因数被配置为使得键盘电流通道540包括用于时隙230的三十二个时间间隔中的三十一个时间间隔的电流“启用”时间。由于上升时间引起的延迟大于与一个时间间隔相等的时间段，因此未使用的时间间隔(对于该示例包括单个时间间隔)不足以使得占空因数被延长以补偿延迟，而没有侵入到下一时隙(即，第三时隙M0)中的延长。因此，对于图5中所示的示例，图1的占空因数控制模块116布置为使来自公共电流源114的电流在与照明元件阵列关联的分时周期200内的时隙开始之前被提供给要求补偿的照明元件阵列。例如，占空因数控制模块116可以布置为使阵列选择模块118在其关联的时隙的开始之前将要求补偿的照明阵列连接到公共电流源114。因此，对于图5中所示的示例，由于键盘电流通道540要求电流补偿，占空因数控制模块116在其关联的时隙230 开始之前使电流被提供给该电流通道M0，如545处占空因数的延长所示的。不可能的是， 对于示出的示例，前一电流通道，即辅助电流通道530需要补偿，由于时隙220不具有上升时间。因此，电流能够被提供给键盘电流通道M0，以便于在电压上升时间得到补偿，而没有与另一电流通道的电流供应干扰。另外，由于图1的电压控制模块112布置为将选定照明阵列和阵列选择模块118 之间的连接处出现的电压保持在想要的值，因此电压控制模块112将自动地反应以在来自公共电流源114的电流在各个时隙开始之前提供给要求补偿的照明元件阵列时提供照明阵列上要求的电压。因此，并且如输出电压560所示的，键盘照明阵列240上的电压的上升时间562出现在第二时隙230开始之前。因此，键盘电流通道540的有效电流中的延迟564 出现在各时隙230的开始之前。结果，键盘电流通道MO的有效电流精确地等于编程的平均电流，如570的576处所示。因此，提供给键盘电流通道MO的有效电流574在各个时隙230开始之前得到补偿，如576处一般性地示出的。因此，通过适当地配置在其关联的时隙开始之前将多少倍的电流提供给要求补偿的电流通道，提供给该电流通道的电流可以精确地得到补偿，以便于在电压控制模块112增加各个照明阵列上的电压的上升时间得到补偿。以该方式，提供给该电流通道的有效电流可以得到足够的补偿以提供所要求的电流以实现用于各个照明阵列的想要的亮度。因此，控制器系统110能够以精确的电流线性提供独立的亮度和变暗功能性，即使在相关联的时隙的未使用的时间间隔不足以使得实现下述效果占空因数被延长来补偿延迟同时这样的延长没有侵入到下一时隙中，并且由此与到与下一时隙相关联的电流通道的电流供应干扰。在进一步的示例中，可以在以与关于图5描述的相同的方式开始循环之前执行循环延长。在该进一步的示例中，让我们假设前一时隙的占空因数很长从而其影响上升时间。 在该情况下，电压控制模块可能没有在循环开始之前提供足够的电压。因此，在下一分时周期中，再次补偿需要被实施。在进一步的示例中，在开始循环(以与图5相同的方式)之前执行的占空因数延长之后，通道可以被再次编程为新的占空因数设定或者电流设定。可替选地，在一个示例中，可以以替选的方式补偿电流，例如，通过移除前次开始并且改变时间延长的量来减少前一开始延迟。现在参考图6，示出了用于控制多个照明元件阵列的方法的简化流程的示例。图6 的方法可以例如通过诸如图1的控制器系统Iio的控制器系统实施。该方法在步骤605处开始，其中开始分时周期内的时隙N。接下来，在步骤610，占空因数计数器变量(Dcy)、间隔计数器变量、强制升压变量和占空因数报告错误变量(iast_zeroes)均通过被设置为等于零来初始化。该方法然后前进至步骤615，其中等待下一占空因数步骤，并且间隔计数器在前进至步骤620之前递增。对于示出的示例，在步骤620中确定间隔计数器变量是否包括等于“32”的值，其表示已经到达时隙N的末端。在该流程示例中，占空因数分辨率被设置为“32”个相等间隔。然而，在其他示例中，占空因数分辨率可以被设置为其他值(例如，对于更高的占空因数步进分辨率，设置“64”)。为了数字实施间隔，时隙中的占空因数步进被选择为“ 2 ”的幂以能够使用同步二进制计数器。如果间隔计数器变量包括不等于32的值，其表示没有到达时隙N的末端，则方法前进至步骤625。在步骤625中，确定间隔计数器变量是否包括等于用于说明示例的 [32-DCRJ的值，其中DC&包括用于下一时隙(N+1)的占空因数报告。如果间隔计数器变量不包括等于[32-DCiy的值，则方法前进至步骤630，其中强制升压变量设置为1，从而使电压控制模块启动以便获得在其时隙的开始为精确的与下一时隙(N+1)关联的电流通道。 以该方式，施加到其的电压的上升时间得到补偿。方法然后前进至步骤635。往回参考步骤 625，如果间隔计数器变量不包括等于[32-DCiy的值，则方法直接前进到步骤635，其与电流计的监视有关。在步骤635处，进行与电流是否等于期望的程序电流(例如，COMP变量是否等于 “1”)的确定。如果在步骤635中电流不等于期望的程序电流，则流程往回循环到步骤615。 因此，在电流不等于期望的程序电流的第一确定之后，知道的是要求补偿。如果在步骤635 中电流不等于期望的程序电流，例如COMP变量等于“ 1 ”，则流程前进至步骤640，其中占空因数(Dcy)计数器递增。因此，一旦在步骤635中确定为“是”，间隔计数器具有用于占空因数延长的要求的信息。在步骤645中，进行关于占空因数(DCy)计数器是否已经到达占空因数设定的确定。在一个示例中，占空因数设定可以由主机控制器编程。如果在步骤645中，占空因数 (DCy)计数器还没有到达占空因数设定，则流程循环回到步骤615。如果在步骤645中，占空因数(DCy)计数器已经能够到达占空因数设定，则流程移动到步骤650，其中LED驱动器停止并且lastjeroes被设置为“32-间隔计数器”的值。往回参考步骤620，如果间隔计数器变量包括等于32的值，从而表示已经到达时隙N的末端，则方法前进至步骤655。在步骤655中，进行关于lastjeroes变量的最后比特(对应于LSB(最低有效比特))(其又对应于时隙的末端处电流的缺失)是否等于零值。 如果lastjeroes变量的最后比特等于零，并且占空因数报告大于零，则占空因数报告被设置为前一占空因数报告减去lastjeroes值，如步骤665中所示。如果lastjeroes变量的最后比特不等于零，则占空因数报告被设置为前一占空因数报告加上(占空因数设定减去占空因数计数器值)减去“1”，如步骤660处所示。流程在670处结束。事实上，步骤655至665管理强制升压的优化，例如，在存在设置变化(占空因数或者电流设定)的情况下。值得注意的是，这些步骤使得图5中的延长545对于变化来说是过时的。基于零计算，可以确定是否需要图5的延长M5。此外，零计算使得可以确定是否能够在考虑的时隙中实现补偿(基于功率损耗优化)。该动态操作允许系统防止在前一通道被没有理由地激活的同时操作电流升压转换。在前面的描述中，已经参考本发明的实施例的具体示例描述了本发明。然而，将清楚的是，在不偏离如所附权利要求中阐述的本发明的更宽泛的精神和范围的情况下，可以在其中进行各种修改和变化。例如，连接可以是适合于经由中间装置将信号传输到各个节点、单元或装置或者从其传输信号的任何类型的连接。因此，除非暗示或者另有说明，否则连接可以例如为直接连接或者间接连接。如这里所讨论的导体可以参考性地示出或者描述为单个导体、多个导体、单向导体或者双向导体。然而，不同的实施例可以改变导体的实施。例如，可以使用分离的单向导体而不是双向导体，并且反之亦然。此外，多个导体可以被替换为将多个信号串行或者以时分复用的方式传输多个信号的单个导体。类似地，携带多个信号的单个导体可以被分离为携带这些信号的子集的各种不同的导体。因此，存在传输信号的很多选择。因为实施本发明的设备主要由本领域技术人员已知的电子组件和电路组成，因此如上所示的仅在认为必要的任何更大的程度范围中，将不描述电路细节，以便于本发明的潜在构思的理解和了解并且以便不妨碍或者模糊本发明的教导。尽管已经关于特定的导电类型或者电势的极性描述了本发明，但是本领域技术人员理解的是，导电类型和电势极性可以是相反的。应理解的是，这里描述的架构仅是示例性的，并且事实上，能够实施很多其他的实现相同功能的架构。在简要但是明确的意义上，实现相同功能的组件的布置被有效地“相关联”使得实现想要的功能。因此，这里组合为实现特定功能性的任何两个组件能够被视为彼此“相关联”，使得实现想要的功能性，而与中间组件或者架构无关。类似地，这样关联的任何两个组件也能够视为彼此“操作地连接”或者“操作地耦合”以实现想要的功能。同样地，例如，在一个实施例中，控制器系统110的示出的元件是位于单个集成电路上或者同一装置内的电路。可替选地，控制器系统110可以包括任何数目的分离的集成电路或者彼此互连的分离的装置。例如，电流源可以与占空因数控制模块位于同一集成电路上或者分离的集成电路上，或者位于与控制器系统110的其他元件分立地分离的另一周边或者从电路内。此外，例如，控制器110或者其部分可以是物理电路的代码表示或者软件表示，或者可转换为物理电路的逻辑表示。因此，控制器系统110或者其部分可以以任何适合类型的硬件描述语言来实施。此外，本领域技术人员将了解的是，上面描述的操作的功能性之间的边界仅是示例性的。多操作的功能性可以组合为单个操作，和/或单个操作的功能性可以分布在额外的操作中。此外，替选实施例可以包括特定操作的多种情况，并且操作的顺序可以在各种其他实施例中改变。此外，本发明不限于以非可编程硬件实施的单元或者物理装置，而是也可以以可编程装置或单元来实施，其能够通过根据适合的程序代码操作来执行想要的装置功能。此夕卜，装置可以物理地分布在多个设备上，同时功能性地操作为单个装置。此外，功能性地形成分离装置的装置可以集成在单个物理装置中。其他修改、变化和改变也是可能的。因此， 将在示例性而不是限制性的意义来理解描述和附图。在附图中，括号内之间的任何附图标记将不应被理解为限制权利要求。词语“包括”没有排除除了权利要求中列出的元件或步骤之外的其他元件或步骤的存在。此外，如在此使用的术语“一”或“一个”被限定为一个或者多于一个。此外，权利要求中的诸如“至少一个”和“一个或多个”引导语的使用不应被理解为表示通过不定冠词“a”或者“an”引导的另一权利要求元素将包含这样引导的权利要求元素的任何特定的权利要求限制到仅包含一个这样的元件的发明，即使当同一权利要求包括“一个或多个”或者“至少一个”的引导语以及不定冠词时。对于定冠词的使用也是如此。除非另有所述，诸如“第一”和“第二” 的术语用于任意地区分这样的术语描述的元素。因此，这些术语不需要意在表示这样的元素的时间或其他优先顺序。仅仅的在相互不同的权利要求中详述了特定的措施的事实不表示不能够使用这些措施的组合。
权利要求
1.一种控制器系统(110)，用于控制多个照明元件阵列(120、130、140)，所述控制系统 (110)包括阵列选择模块(118)，所述阵列选择模块(118)用于选择照明元件阵列(120、130、 140)；电压控制模块(112)，所述电压控制模块(112)操作地耦合到所述阵列选择模块(118) 并且被布置为将电压至少施加到选定照明元件阵列(120、130、140)；公共电流源(114)，所述公共电流源(114)被布置为将电流提供给所述选定照明元件阵列(120、130、140)；以及占空因数控制模块(116)，所述占空因数控制模块(116)操作地耦合到所述阵列选择模块(118)并且被布置为控制分时周期(200)上从公共电流源(114)到所述选定照明元件阵列(120、130、140)的电流的比率，其中，所述占空因数模块(116)布置为根据分时周期(200)使所述阵列选择模块(118)顺序地选择所述照明元件阵列(120、 130、140)，根据所述分时周期O00)的各个占空因数设定(312、314、316)，使来自所述公共电流源(114)的电流提供给所述选定照明元件阵列(120、130、140)；以及在施加到其的电压的上升时间，使被提供给所述选定照明元件阵列(120、130、140)的电流得到补偿。
2.根据权利要求1所述的控制器系统(110)，其中，所述控制器系统(110)进一步包括电流计模块(115)，所述电流计模块(11 被布置为检测多个分时周期中流过所述选定照明元件阵列(120、130、140)的电流。
3.根据权利要求2所述的控制器系统(110)，其中，所述电流计模块(11 被布置为将检测电流的指示提供给所述占空因数控制模块(116)。
4.根据权利要求3所述的控制器系统(110)，其中，所述占空因数控制模块(116)被布置为基于接收到的检测电流的指示来产生在随后时隙周期内被提供给所述选定照明元件阵列(120、130、140)的电流。
5.根据权利要求1所述的控制器系统(110)，其中，所述占空因数控制模块(116)被进一步布置为使与要求补偿的照明元件阵列(120、130、140)相对应的时隙O20、230、240)的占空因数延长。
6.根据权利要求2所述的控制器系统(110)，其中，所述占空因数控制模块(116)被进一步布置为使所述占空因数延长了与和施加到所述选定照明元件阵列(120、130、140)的电压的上升时间相关联的延迟相等的量。
7.根据权利要求2所述的控制器系统(110)，其中，所述占空因数控制模块(116)被进一步布置为使所述阵列选择模块(118)在延长的时间段内将要求补偿的照明元件阵列 (120、130、140)连接到所述公共电流源(114)。
8.根据权利要求1所述的控制器系统(110)，其中，所述占空因数控制模块(116)被进一步布置为在与所述照明元件阵列(120、130、140)相关联的分时周期Ο00)内的时隙 (220,230,240)开始之前，使来自所述公共电流源(114)的电流提供给要求补偿的照明元件阵列(120、130、140)。
9.根据权利要求8所述的控制器系统(110)，其中，所述占空因数控制模块(116)被进一步布置为在与照明元件阵列(120、130、140)相关联的分时周期O00)内的时隙Q20、 230,240)开始之前，使来自所述公共电流源(114)的电流提供给照明元件阵列(120、130、 140)，该照明元件阵列(120、130、140)要求补偿与施加到照明元件阵列(120、130、140)的电压上升时间相关联的延迟相等的时间量。
10.根据权利要求8所述的控制器系统(110)，其中，所述占空因数控制模块(116)被进一步布置为在与所述照明元件阵列(120、130、140)相关联的分时周期O00)内的时隙 (220,230,240)开始之前，使所述阵列选择模块(118)将要求补偿的照明元件阵列(120、 130,140)连接到公共电流源(114)。
11.一种集成电路(105)，包括根据权利要求1所述的控制器系统(110)。
12.—种电池供电的装置(100)，包括根据权利要求1所述的控制器系统(110)。
13.一种用于控制多个照明元件阵列的方法(600)，所述方法包括下述步骤根据分时周期顺序地选择所述照明元件阵列，并且根据各个占空因数设定将电流提供给选定照明元件阵列；将电压至少施加到选定照明元件阵列；以及在施加到其的电压的上升时间，补偿提供给所述选定照明元件阵列的电流(655、660、 665)。
全文摘要
一种控制器系统(110)控制多个照明元件阵列(120、130、140)。该控制系统(110)包括阵列选择模块(118)，其用于选择照明元件阵列(120、130、140)；电压控制模块(112)，其布置为将电压施加到至少选定照明元件阵列(120、130、140)；公共电流源(114)，其布置为将来自公共电流源(114)的电流提供给选定照明元件阵列(120、130、140)；以及占空因数控制模块(116)，其布置为控制分时周期(200)中的电流与选定照明元件阵列(120、130、140)的比率。占空因数模块(116)布置为根据分时周期(200)使阵列选择模块(118)顺序地选择照明元件阵列(120、130、140)，根据各个占空因数设定(312、314、316)使来自公共电流源(114)的电流提供给选定照明元件阵列(120、130、140)；以及在施加到其的电压的上升时间使提供给选定照明元件阵列(120、130、140)的电流进行补偿以便相对于编程设定是精确的。
文档编号H05B33/08GK102474930SQ200980160434
公开日2012年5月23日 申请日期2009年8月18日 优先权日2009年8月18日
发明者劳伦特·博尔德斯, 卡尔·沃耶瓦达, 奥利维尔·蒂科, 戴维·施卢埃特 申请人:飞思卡尔半导体公司