专利名称：适用于显示装置背光模块的可调亮度变电电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示装置的领域，特别涉及一种可调亮度变电电路，适用于显示装置的背光模块。
背景技术：
液晶显示(Liquid Crystal Display，以下简称LCD)面板愈来愈被应用在许多的电子装置，例如笔记型计算机的显示屏幕、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等信息产品，甚至航空仪器显示系统都采用了LCD技术。这类产品通常会在不同明暗程度的环境中使用，为了让显示在LCD屏幕上的图像拥有更佳的能见度，LCD显示装置需要一背光(backlight)源，也就是一位于LCD面板背面的光源。除了提供一背光源给LCD面板以外，还必须能够调整背光的强弱以使LCD屏幕上的图像在不同明暗程度的环境中依然清晰可见。
图1为传统的LCD背光模块中所采用的灯管变流器(lampinverter)100。如图所示，变流器100包括变压电路、降压式电源转换电路及脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，以下简称PWM)器。其中，变压电路由变压器T1的一次侧线圈、晶体管Q2、晶体管Q3和相关电阻R3、R4所构成，而电感L1、二极管D1以及晶体管Q1和相关电阻R1、R2则组成降压式电源转换电路(step-downbuck converter)，且直流电源输入至降压式电源转换电路。变压器T1一次侧的两端(第1、3脚)分别连接于晶体管Q2、晶体管Q3的集电极端，而其中央抽头端则连接于电感L1，变压器T1二次侧的第4脚连接至萤光(fluorescent)灯管LP的一端，而二次侧的第5脚则经由一反馈电阻CR连接至萤光灯管LP的另一端。灯管LP的亮度可以通过调整降压式电源转换电路来控制。
近年来LCD显示装置的需求日益增加，且降低制造成本的压力也随之逐日递增，虽然背光模块中所采用的灯管变流器占整体LCD显示装置成本并不高，但图1所示的传统变流器100需用到电感L1、二极管D1以及晶体管Q1组成的降压式电源转换电路，对制造成本而言仍是一项负担。并且，多数电子产品所使用的LCD面板两侧各用一支灯管作为背光源，由此，本发明提出一种可调亮度变电电路，可用一变压器驱动两支灯管。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于显示装置背光模块的可调亮度变电电路，其可调亮度明暗比达(dimming ratio)100∶1。
本发明的另一目的是提供一种可调亮度变电电路，能以最经济的方式驱动两支LCD背光模块中的灯管。
为了达到上述目的，本发明提供一种可调亮度变电电路，适用于显示装置背光模块。根据本发明的可调亮度变电电路包括一变压器(transformer)、一切换驱动装置、一调制控制装置、一脉冲串模式(burst mode)控制模块以及一线性模式(linear mode)控制模块。其中，变压器具有一次侧(primary)线圈及二次(secondary)侧线圈，一次侧线圈的中央抽头(center tap)端接收一直流电源，用于该二次侧线圈产生一交流输出电压并提供给显示装置背光模块。切换驱动装置具有第一开关装置连接至一次侧线圈的一端及第二开关装置连接至一次侧线圈的另一端，第一开关装置和第二开关装置以一推挽(push-pull)方式使得变压器将直流电源转换为交流输出电压。调制控制装置提供第一调制信号及第二调制信号用以分别控制第一和第二开关装置，而且，第一及第二调制信号具有第一工作周期(dutycycle)以轮流开启和关闭第一和第二开关装置。再者，脉冲串模式控制模块提供一脉冲串信号至调制控制装置以调制第一及第二调制信号，脉冲串信号具有一第二工作周期可以输出和抑制第一及第二调制信号。线性模式控制模块提供一直流调整电压至调制控制装置，使得调制控制装置根据直流调整电压以调制第一及第二调制信号之第一工作周期。此外，可调亮度变电电路还包括一启动频率控制模块，根据一启动信号改变调制控制装置所提供的第一和第二调制信号的振荡频率，能够在显示装置背光模块开启时，提升交流输出电压至一启动电压值，然后在显示装置背光模块点亮之后，调整调制控制装置的第一和第二调制信号的振荡频率，使交流输出电压回复至正常工作电压值。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易见，以下列举一优选实施例，并结合附图，作详细说明如下图1是背光模块中灯管所采用的传统变电电路的电路示意图；图2是根据本发明LCD背光模块的可调亮度变电电路的简单示意图；图3是根据本发明优选实施例的电路示意图；图4a-4f是说明调制控制装置内部振荡产生的三角波与输出的调制信号波形示意图；图5a-5c是说明脉冲串模式控制模块比较一三角波与一直流电压所输出的脉冲串信号波形示意图；以及图6a-6d是说明调制控制装置通过脉冲串信号输出和抑制施加于切换驱动装置的调制信号波形示意图。
具体实施例方式
参考图2，根据本发明LCD背光模块的可调亮度变电电路200包括变压器T10、切换驱动装置210、调制控制装置220、脉冲串模式控制模块230、线性模式控制模块240以及启动频率控制模块250。直流电源VDC经由一旁路电容C10施加于变压器T10一次侧线圈的中央抽头(第2脚)，切换驱动装置210的第一开关装置S10和第二开关装置S20分别连接至变压器T10一次侧线圈的两端(第1、3脚)，第一开关装置S10和第二开关装置S20以推挽方式轮流地开启、关闭使得变压器T10在二次侧线圈将直流电源VDC转换为交流输出电压。变压器T10二次侧线圈的两端(第4、5脚)分别驱动灯管LP1、LP2且并联一电容C20作为滤波电容。二极管D10、D20以及D30、D40作为LP1、LP2上的电压整流电路，以保护灯管不会被过大的输出电压损坏。反馈电路270则将接点F的信号反馈给调制控制装置220。
调制控制装置220提供第一调制信号222及第二调制信号224用以分别控制第一和第二开关装置S10、S20，使第一和第二开关装置以推挽方式轮流开启和关闭。调制控制装置220以PWM控制电路为最佳，且第一和第二开关装置S10、S20可以是任何的开关装置，例如晶体管。由于变压器T10在二次侧线圈所产生的交流输出电压大小与一次侧线圈的直流电源VDC施加时间的长短与频率约成正比，举例来说，控制第一和第二开关装置S10、S20的第一和第二调制信号222、224频率愈高产生的交流输出电压愈大，而以80％工作周期的第一和第二调制信号222、224控制第一和第二开关装置S10、S20所产生的交流输出电压，将大于30％工作周期的第一和第二调制信号222、224控制第一和第二开关装置S10、S20所产生的交流输出电压。
脉冲串模式控制模块230提供一脉冲串信号232至PWM控制电路220以调制第一及第二调制信号222、224，脉冲串信号232为一周期性的脉冲，可以输出和抑制第一及第二调制信号222、224。线性模式控制模块240则提供一直流调整电压242至PWM控制电路220，PWM控制电路220可以根据直流调整电压242以调制第一及第二调制信号222、224的工作周期。
此外，由于点亮灯管需要较高的启动电压，可调亮度变电电路200还包括一启动频率控制模块250，接收由光感测电路260所提供的启动信号262。在显示装置背光模块开启时，由于光感测电路260感测不到足够之亮度，因此发出启动信号262，而启动频率控制模块250根据启动信号262，提高PWM控制电路220所提供的第一和第二调制信号222、224的频率，结果提升交流输出电压至一启动电压值以点亮灯管LP1、LP2。然后，在显示装置背光模块点亮之后，光感测电路260收到启动信号262，而启动频率控制模块250调整第一和第二调制信号222、224的频率，使交流输出电压回复至正常工作电压值。
参考图3并结合图4a-4d、图5a-5c和图6a-6d以进一步说明本发明的可调亮度变电电路200。PWM控制电路220包括PWM产生电路226以及驱动晶体管Q10、Q20与相关电阻R10、R20，驱动晶体管Q10、Q20的基极分别接到PWM产生电路226的输出端322、324，驱动晶体管Q10、Q20的发射极则输出第一及第二调制信号222、224以分别控制第一和第二开关装置S10、S20。如图3优选实施例所示，PWM产生电路226接收由电阻R30-R38、电容C30-C34构成的反馈电路270所提供的反馈信号，来调整输出端322、324上的脉冲信号。由于PWM控制电路220为本领域的技术人员所熟知，在此将不再赘述其详细原理。
线性模式控制模块240所提供的直流调整电压242可以如图3所示由电阻R40与可变电阻VR分压供应电源Vcc来产生。参考第4a图，PWM产生电路226比较内部产生的三角波400与直流调整电压242的位准410的结果，在驱动晶体管Q10的基极产生一脉冲420(还在驱动晶体管Q20的基极产生另一脉冲)，如图4b所示，脉冲420即为脉冲宽度调制信号(Pulse-Width Modulation，PWM)，脉冲420的工作周期随直流调整电压242的位准而变化。图4c、4d中的脉冲430、440则用以举例说明分别产生在驱动晶体管Q10、Q20发射极上具有40％工作周期的第一及第二调制信号222、224，而图4e、4f中的脉冲430’、440’则用来说明具有10％工作周期的第一及第二调制信号222、224。使用者希望调整LCD背光模块的亮度时，能够调整可变电阻VR便可改变直流调整电压242，进而线性地调制第一及第二调制信号222、224的工作周期。在本实施例中，第一及第二调制信号222、224的频率范围在40KHz-60KHz之间。
图4a中，PWM产生电路226内部所产生三角波400的频率可由PWM产生电路226外接的电阻值、电容值决定。因此，如图3优选实施例所示，启动频率控制模块250可由开关装置S50、电容C50以及电阻R50、R52所构成，由于灯管启动时需要较高的启动电压，所以需要提高PWM的启动频率，所以当启动信号262发出时，关上开关装置S50造成电阻R50与电阻R52并联，降低了PWM产生电路226外接的电阻值，结果提高PWM产生电路226内部所产生三角波410的频率，也由此提高了第一及第二调制信号222、224的频率。当启动信号262收到时，打开开关装置S50，使得PWM产生电路226外接的电阻值、电容值回复正常，由此调整第一及第二调制信号222、224回到正常频率。
脉冲串模式控制模块230可以包括一比较器330，参考图5a，脉冲串模式控制模块230根据比较器330的两个输入端332、334上的三角波500与直流输入电压位准510而产生脉冲串信号232，如第5b图所示脉冲串信号232的波形520，其工作周期随直流位准510而变化，图5c中的波形530则用以举例说明具有50％工作周期的脉冲串信号232。使用者可以改变比较器330的两个输入端332、334上的三角波频率或直流输入电压位准，以调整LCD背光模块的亮度。图6a说明PWM产生电路226通过脉冲串信号232输出和抑制施加于切换驱动装置210的调制信号波形示意图，图6a、6b中波形600代表脉冲串信号232，图6a、6c中波形610代表未经脉冲串信号232调制的第一(第二)调制信号222(224)，图6a、6d中波形620则代表了经脉冲串信号232调制的结果，如图所示，当脉冲串信号232为高准位时，PWM产生电路226可使得驱动晶体管Q10(Q20)输出第一(第二)调制信号222(224)至切换驱动装置210，而当脉冲串信号232为低准位时，PWM产生电路226则使得驱动晶体管Q10(Q20)抑制第一(第二)调制信号222(224)。如此一来，根据本发明的可调亮度变电电路，其可调亮度明暗比至少能达到100∶1，而且为使点亮的灯管不会有闪烁现象，脉冲串信号232的频率范围在200Hz-400Hz之间。
综合以上所述，本发明公开了一种适用于显示装置背光模块的可调亮度变电电路，能以最经济的方式驱动两支LCD背光模块中的灯管，并且具有至少100∶1的可调亮度明暗比。
虽然本发明已按具体实施例公开如上，但是这仅为了便于说明本发明的技术内容，而并非将本发明狭义地限定于该实施例，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围情况下，可以做一些变动与修改，因此本发明的保护范围当以所附的权利要求的界定为准。
权利要求
1.一种适用于显示装置背光模块的可调亮度变电电路，包括一变压器，具有一次侧线圈及二次侧线圈，该一次侧线圈的中央抽头端接收一直流电源，用以在该二次侧线圈产生一交流输出电压并提供给该显示装置背光模块；一切换驱动装置，具有第一开关装置连接至该一次侧线圈的一端及第二开关装置连接至该一次侧线圈的另一端，该第一开关装置和该第二开关装置以推挽方式使得该变压器将该直流电源转换为该交流输出电压；一调制控制装置，提供第一调制信号及第二调制信号用以分别控制该第一开关装置和该第二开关装置，该第一及该第二调制信号具有第一工作周期以轮流开启和关闭该第一开关装置和该第二开关装置；一脉冲串模式控制模块，提供一脉冲串信号至该调制控制装置以调制该第一调制信号及该第二调制信号，该脉冲串信号具有一第二工作周期以输出和抑制该第一调制信号及该第二调制信号；以及一线性模式控制模块，提供一直流调整电压至该调制控制装置，使得该调制控制装置根据该直流调整电压以调制该第一及该第二调制信号的该第一工作周期。
2.如权利要求1所述的可调亮度变电电路，还包括一启动频率控制模块，该启动频率控制模块根据一启动信号改变上述调制控制装置所提供的上述第一及上述第二调制信号的一振荡频率，用以在上述显示装置背光模块开启时，提升上述交流输出电压至一启动电压值。
3.如权利要求2所述的可调亮度变电电路，其中上述启动频率控制模块在上述显示装置背光模块点亮之后，调整上述调制控制装置的上述第一及上述第二调制信号的上述振荡频率，使得上述交流输出电压回复至正常工作电压值。
4.如权利要求1所述的可调亮度变电电路，其中上述调制控制装置为脉冲宽度调制控制电路。
5.如权利要求4所述的可调亮度变电电路，其中上述脉冲宽度调制控制电路根据上述线性模式控制模块提供的上述直流调整电压的位准，改变上述第一及上述第二调制信号的上述第一工作周期，以调制上述第一及上述第二调制信号的脉冲宽度。
6.如权利要求5所述的可调亮度变电电路，其中上述脉冲宽度调制控制电路提供的上述第一及上述第二调制信号具有周期性的一振荡频率。
7.如权利要求6所述的可调亮度变电电路，其中上述第一及上述第二调制信号的上述振荡频率范围在40KHz-60KHz之间。
8.如权利要求1所述的可调亮度变电电路，其中上述脉冲串模式控制模块可调整上述脉冲串信号的上述第二工作周期，以调制上述脉冲串信号的脉冲宽度，使得上述第一调制信号及上述第二调制信号的输出和抑制的时间长短得以控制。
9.如权利要求8所述的可调亮度变电电路，其中上述脉冲串模式控制模块提供的脉冲串信号具有周期性的一脉冲频率。
10.如权利要求9所述的可调亮度变电电路，其中上述脉冲串信号的上述脉冲频率范围在200Hz-400Hz之间。
11.如权利要求1所述的可调亮度变电电路，其中上述切换驱动装置的上述第一及上述第二开关装置为晶体管。
全文摘要
一种适用于显示装置背光模块的可调亮度变电电路，包括一变压器、一切换驱动装置、一调制控制装置、一脉冲串模式控制模块以及一线性模式控制模块。变压器一次侧线圈的中央抽头端接收一直流电源并在二次侧线圈产生一交流输出电压。切换驱动装置的第一开关装置和第二开关装置分别连接至一次侧线圈的两端，且第一和第二开关装置以推挽方式使得变压器将直流电源转换为交流输出电压。调制控制装置提供第一调制信号及第二调制信号分别控制第一和第二开关装置。脉冲串模式控制模块提供一脉冲串信号至调制控制装置以输出和抑制第一及第二调制信号。此外，线性模式控制模块提供一直流电压，使调制控制装置根据此直流电压调制第一及第二调制信号。
文档编号G09G3/36GK1431646SQ02101619
公开日2003年7月23日 申请日期2002年1月10日 优先权日2002年1月10日
发明者何连任, 谢景昌, 许鸿章 申请人:达方电子股份有限公司