用于显示面板的开关电源的制作方法
【专利摘要】公开了一种用于显示面板的开关电源，包括：第一变换器，用于从第一输入电压产生第一输出电压和第二输出电压；第二变换器，用于将第一输出电压作为输入电压，并且产生第三输出电压；电压反馈环路，用于获得表征第一输出电压的第一电压反馈信号，并且将第一电压反馈信号与第一基准信号相比较，以获得第一补偿信号；电流反馈环路，用于获得表征流经背光源的电流的电流反馈信号，并且将电流反馈信号与第二基准信号相比较，以获得第二补偿信号；以及选择电路，用于选择第一补偿信号和第二补偿信号中数值较大的一个作为第三补偿信号，其中，第一变换器根据第三补偿信号控制第一开关管的动作以产生获得大致恒定的输出电压和/或输出电流。该开关电源可以提高转换效率并且减小尺寸和成本。
【专利说明】用于显示面板的开关电源
【技术领域】
[0001]本发明涉及显示【技术领域】，具体地，涉及用于显示面板的开关电源。
【背景技术】
[0002]在液晶显示面板中，液晶分子层位于背光源之前，液晶分子本身不发光。液晶分子层在电场作用下改变光线的透射或折射，从而在背光源的照射下显示图像。发光二极管(LED)由于其不含重金属汞，色彩还原好、响应速度快、节能安全寿命长、体积小等优点，已经成为背光源的主流技术。
[0003]液晶显示面板可以包括两个独立的电源，分别为主板和背光源供电。例如，用于主板供电的第一电源从例如220V的交流电产生12V的直流电压，用于背光源供电的第二电源从例如220V的交流电产生24V的直流电压。然而，两个独立的电源使用相对多的电子器件，例如各自的变压器，结果导致体积大和成本高。
[0004]采用单个电源提供显示面板所需的两路输出有利于减小电源的尺寸和制造成本。
[0005]为了采用单个电源提供两路输出，现有的显示面板电源典型地包括第一至第三变换器，其中第一变换器的两路输出分别作为第二变换器的第一输入电压和第三变换器的第二输入电压。第二变换器将第一输入电压降压变换为主板供电电压，第三变换器将第二输入电压升压变换为背光源供电电压。
[0006]在进一步改进的显示面板电源中，可以采用第一和第二变换器，其中第一变换器的两路输出电压之一提供主板供电电压和背光源供电电压之一，另一路输出电压则作为第二变换器的输入电压。第二变换器产生主板供电电压和背光源供电电压中的另一个。
[0007]上述现有的显示面板电源，在采用三个变换器的情形下采用了多个电感元件，从而在电源的体积和成本方面仍然是不利的。在采用两个变换器的情形下，在第一变换器由于负载发生变化时，可能对后级的第二变换器的工作状态和整个电源的转换效率产生不利的影响。例如，在第一变换器用于背光源供电时，第一变换器为调光进行的调整过程可能使得第二变换器的输入电压过低，从而不能产生主板所需的供电电压。
【发明内容】
[0008]有鉴于此，本发明提供了一种用于显示面板的开关电源，在减小尺寸的同时提高显示面板电源的转换效率，并且可以实现调光功能。
[0009]根据本发明，提供一种用于显示面板的开关电源，包括:第一变换器，用于从第一输入电压产生第一输出电压和第二输出电压，第二输出电压用于背光源的供电；第二变换器，用于将第一输出电压作为输入电压，并且产生第三输出电压；电压反馈环路，用于获得表征第一输出电压的第一电压反馈信号，并且将第一电压反馈信号与第一基准信号相比较，以获得第一补偿信号；电流反馈环路，用于获得表征流经背光源的电流的电流反馈信号，并且将电流反馈信号与第二基准信号相比较，以获得第二补偿信号；以及选择电路，用于选择第一补偿信号和第二补偿信号中数值较大的一个作为第三补偿信号，其中，第一变换器根据第三补偿信号控制第一开关管的动作以产生获得大致恒定的输出电压和/或输出电流。
[0010]优选地，第一变换器为反激式变换器，第二变换器为BUCK变换器。
[0011]优选地，所述选择电路包括第一二极管和第二二极管，其中第一二极管和第二二极管各自的阳极分别连接至电压反馈环路和电流反馈环路各自的输出端，第一二极管和第二二极管的阴极共同连接至公共节点，所述公共节点连接至第一变换器的补偿端。
[0012]优选地，所述开关电源还包括调光模块，所述调光模块包括模拟调光电路和PWM调光电路中的至少一个，所述模拟调光电路和所述PWM调光电路分别根据模拟调光信号和PWM调光信号调节背光源的亮度。
[0013]优选地，所述模拟调光电路提供所述第二基准信号，通过改变所述第二基准信号的数值使得第一变换器的输出电流与第二基准信号相对应，从而实现背光源的调光。
[0014]优选地，所述开关电源还包括与背光源串联的第二开关管，其中所述PWM调光电路通过周期性地导通和断开第二开关管来实现背光源的调光。
[0015]优选地，所述开关电源还包括调光模式检测电路，用于判断外部调光信号是模拟调光信号还是PWM调光信号，如果外部调光信号是模拟调光信号，则将外部调光信号提供至所述模拟调光电路，如果外部调光信号是PWM调光信号，则将外部调光信号提供至所述PWM调光电路。
[0016]优选地，所述PWM调光电路根据PWM调光信号产生调光控制信号，所述PWM调光信号与所述调光控制信号同步。
[0017]优选地，根据所述调光控制信号产生使能信号，从而在调光控制信号的高电平期间使能电流反馈环路并且禁用电压反馈环路，在调光控制信号的低电平期间禁用电流反馈环路并且使能电流反馈环路。
[0018]优选地，所述电压反馈环路包括电压控制模块，所述电压控制模块将第一电压反馈信号与第一基准信号相比较，以获得第一补偿信号。
[0019]优选地，所述电压控制模块包括:第一基准信号产生电路，用于产生第一基准信号；比较器，用于将第一电压反馈信号与第一基准信号相比较；采样保持电路，用于接收比较器输出的比较信号，并且在PWM调光信号的低电平期间获取比较信号，以及在PWM调光信号的高电平期间保持比较信号；以及补偿电路，用于补偿比较信号以产生第一补偿信号，其中，所述第一基准信号产生电路根据第一电压反馈信号动态调节第一基准信号的数值。
[0020]优选地，所述基准信号保持电路包括:第一电容；第一电阻和第二电阻组成的分压网络；以及第一开关，其中第一开关在所述PWM调光信号的高电平期间将第一电压反馈信号提供给第一电容，在所述PWM调光信号的低电平期间将第一电容上的电压提供给分压网络，在第一电阻和第二电阻的中间节点获得第一基准信号。
[0021]优选地，所述第二变换器包括:第三开关管，连接在用于接收第一输出电压的输入端和用于连接外部电感的输出端之间；续流管，连接在输出端和地之间；比较器，用于将表征第三输出电压的第二电压反馈信号与第三基准信号相比较，以产生误差信号；以及开关信号产生电路，用于根据误差信号控制第三开关管和续流管的导通和断开，以维持第三输出电压大致恒定。
[0022]优选地，所述开关电源还包括第二基准信号产生电路，第二基准信号产生电路包括第一基准信号源和第二基准信号源，第一基准信号源提供的基准信号大于第基准信号源提供的基准信号，第二基准信号产生电路在重载时选择第一基准信号源提供第三基准信号，在轻载时选择第二基准信号源提供第三基准信号。
[0023]优选地，将第二变换器、电压反馈环路、电流反馈环路、选择电路和调光模块集成在一个芯片中。
[0024]根据本发明的开关电源只需要采用两个变换器。不仅可以去除例如BOOST拓扑结构的第三变换器，而且可以去除相应的电感等外围电子器件。由于去除第三变换器，直接驱动背光源，因此可以提高电源的转换效率。由于去除某些电子器件，因此可以减小电源所占用的PCB面积和成本。
[0025]在优选的实施例中，上述开关电源包括兼容模拟调光和PWM调光的调光模块。在PWM调光中，采用PWM调光信号控制电压反馈环路和电流反馈环路的使能和禁用，使得第一变换器可以兼顾第二变换器的输入电压的需求和背光源的驱动和调光需求，并且进一步提高电源的转换效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:
[0027]图1为根据现有技术的显示面板电源的示意性电路图；
[0028]图2为根据本发明的实施例的用于显示面板的开关电源的示意性框图；
[0029]图3为根据本发明的实施例的用于显示面板的电源驱动装置的示意性框图；
[0030]图4为在本发明的用于显示面板的电源驱动装置中使用的电压控制模块的示意性电路图；
[0031]图5为图4所示的电压控制模块的工作波形图；
[0032]图6为在本发明的用于显示面板的电源驱动装置中使用的基准信号产生模块的不意性电路图。
【具体实施方式】
[0033]以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
[0034]为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
[0035]图1为根据现有技术的用于显示面板的开关电源的示意性电路图。该用于显示面板的开关电源包括三个变换器。第一变换器为反激变换器，并且提供两路输出，分别作为第二变换器的输入电压Vinl和第三变换器的输入电压Vin2。第二变换器为BUCK变换器，用于产生主板供电电压Vout。第三变换器为B00SST变换器，用于产生背光源供电电压Vied。
[0036]外部交流电压Vac (—般为交流市电)经过整流桥U1整流、输入电容Cin滤波之后，作为第一变换器的输入电压VinO。可选地，在外部交流电压Vac和整流桥U1的一个输入端之间连接电阻R10，以限制电流，从而在内部短路和过载时提供附加的保护。
[0037]第一变换器100包括变压器T。变压器具有一个原边绕组L1和三个副边绕组L2至L4，用于传递能量和信号反馈。变压器的原边绕组L1的第一端以及副边绕组L2至L4各自的第二端为同名端，变压器的原边绕组L1的第二端以及副边绕组L2至L4各自的第一端为同名端。
[0038]在原边侧，所述变压器T的原边绕组L1的第一端接收输入电压VinO。开关管M0的漏极连接至所述变压器T的原边绕组L1的第二端，源极经由电阻R12接地。原边控制电路110的驱动端DRV向开关管M0的栅极提供驱动电压，使得开关管M0周期性地导通和断开。
[0039]可选地，在所述变压器T的原边绕组L1的两端之间可以连接由电阻R11、电容C11和二极管D11组成的尖峰吸收电路。二极管D11的阳极连接至原边绕组L1的第二端。电阻R11和电容C11并联连接在二极管D11的阴极和原边绕组L1的第一端之间。在开关管M0的断开期间，二极管D11和电阻R11起到钳位电路的作用，从而防止开关管M0由于过压而损坏。
[0040]在副边侧，所述变压器T的副边绕组L2和L3用于能量传递，副边绕组L4用于供电和信号反馈。
[0041]所述变压器T的副边绕组L2的第一端连接二极管D1的阳极，第二端接地。在二极管D1的阴极和地之间连接电容C1，从而在电容C1的两端产生输出电压，作为第二变换器200的输入电压Vinl。
[0042]所述变压器T的副边绕组L3的第一端连接二极管D2的阳极，第二端接地。在二极管D2的阴极和地之间连接电容C2，从而在电容C2的两端产生输出电压，作为第三变换器300的输入电压Vin2。
[0043]所述变压器T的副边绕组L4的第一端连接至二极管D12的阳极。在二极管D12的阴极和地之间连接电容C12，从而在电容C12的两端产生原边控制电路的供电电压Vccl。此外，在副边绕组L4的第一端和第二端之间连接由电阻R13和R14组成的分压网络，并且在电阻R13和R14的中间节点产生过零检测(Z⑶)信号。
[0044]在开关管M0导通时，变压器T的原边绕组L1承受正电压VinO，电感电流从零开始线性上升。当该电流达到控制电压时，开关管M0关断。
[0045]在开关管M0关断时，副边二极管D1续流，等效到副边绕组承受负电压。此时原边电感电流线性下降。在连续导通(CCM)模式下，电感电流还未减小达到0时，开关管M0即再次导通。在非连续导通模式(DCM)模式下，直至电感电流至0，开关管M0才再次导通。在准谐振模式，开关管M0在其源漏电压波形的谷底才再次导通。
[0046]在工作中，原边控制电路110产生期望频率和占空比的驱动信号，控制开关管M0周期性地导通和断开，以维持输出电压和/或输出电流基本恒定。
[0047]此外，在副边侧，电阻R1和R2串联连接在输入电压Vin2和地之间。在电阻R1和R2的中间节点，获得用于表征输入电压Vin2的电压反馈信号FB。进一步地，电阻Rl、R2、基准源U2和光耦U3组成反馈环路。
[0048]基准源U2例如是可以商业获得的型号为TL431的基准源。根据电压反馈信号FB产生相应的输出电压，从而驱动光耦U3产生精确的补偿信号。该补偿信号提供至原边控制电路110的补偿端C0MPV。
[0049]原边控制电路110根据来自副边绕组L3的电压Vin2的反馈信号和来自副边绕组L4的过零检测信号控制开关管M0的导通和断开，从而使得电压Vin2满足供电要求。第一变换器100的两路输出电压Vinl和Vin2成比例关系。选择副边绕组L2和L3的匝数，使得在电压Vin2满足供电要求的同时，电压Vin也能满足供电要求。
[0050]第二变换器200接收输入电压Vinl，并且在输出端连接电感L1和Coutl组成的低通滤波网络。电容Coutl还作为输出电容，在其两端提供输出电压Vout，用于主板供电。
[0051]第二变换器200的内部包括开关管和续流管，与外部的电感L1和电容Coutl—起组成BUCK拓扑结构。开关管在PWM信号的控制下周期性地导通和断开，以维持输出电压Vout基本恒定。
[0052]第三变换器300接收输入电压Vin2，并且在输入端串联电感L2，在输出端连接输出电容Cout2。在电容Cout2的两端提供输出电压Vied，用于背光源供电。
[0053]第三变换器300的内部包括开关管和续流管，与外部的电感L2和电容Cout2—起组成BOOST拓扑结构。开关管在PWM信号的控制下周期性地导通和断开，以维持输出电压Vout基本恒定。
[0054]在图1中，将背光源示出为LED灯串。在LED灯串和地之间串联连接开关管Ml和采样电阻Rs。采样电阻Rs向第三变换器提供电流反馈信号，以维持恒定的输出电流，使得LED灯串在点亮时的亮度恒定。开关管在PWM信号的控制下周期性地导通和断开，通过改变LED灯串的点亮和熄灭时间来改变流经LED灯串的平均电流，以获得所需的背光亮度。
[0055]上述根据现有技术的显示面板在第一变换器提供两路输出电压的基础上，采用第二变换器降压以提供主板供电电压，以及采用第三变换器升压以提供背光源供电电压。然而，级联的变换器降低了电源的转换效率。
[0056]此外，第二变换器和第三变换器使用各自的电感和二极管，并且在反馈环路中使用附加的基准源，从而导致电路占用较多的PCB面积和制造成本的增加。
[0057]图2为根据本发明的实施例的用于显示面板的开关电源的示意性框图。该用于显示面板的开关电源包括两个变换器，其中第一变换器兼用于向第二变换器提供输入电压和直接为背光源供电，第二变换器将输入电压进一步变换为主板供电电压。
[0058]第一变换器100包括第一输出端0UT1，用于提供电压Vinl，第二输出端0UT2，用于提供电压Vin2，以及补偿端C0MPV，用于从反馈环路接收补偿信号。第一变换器100的第一输出端0UT1为第二变换器200提供输入电压，第二输出端0UT2直接为背光源供电。在图2中采用的第一变换器100中的电路结构的其他方面与图1所示的第一变换器100相同，因此不赘述第一变换器100的细节。
[0059]第二变换器200接收输入电压Vinl，并且在输出端连接电感L1和Coutl组成的低通滤波网络。电容Coutl还作为输出电容，在其两端提供输出电压Vout，用于主板供电。
[0060]第二变换器200的内部包括开关管和续流管，与外部的电感L1和电容Coutl—起组成BUCK拓扑结构。开关管在PWM信号的控制下周期性地导通和断开，以维持输出电压Vout基本恒定。
[0061]电阻R1和R2串联连接在输入电压Vinl和地之间。在电阻R1和R2的中间节点，获得用于表征输入电压Vinl的电压反馈信号FBI。电压控制模块500用于用于将电压反馈信号FBI与第一基准信号REF1进行误差计算，并生成第一误差补偿信号C0MP1。
[0062]在LED灯串和地之间连接采样电阻Rs。采样电阻Rs提供用于表征流经LED灯串的电流的电流反馈信号ISEN。电流控制模块600用于用于将电流反馈信号ISEN与第二基准信号REF2进行误差计算，并生成第一误差补偿信号COMP2。
[0063]如图2所示，二极管D3的阳极连接至电压控制模块500，二极管D4的阳极连接至电流控制模块600，以及二极管D3和D4的阴极连接至公共节点。二极管D3和D4组成选择电路，将第一误差补偿信号COMP1和第二误差补偿信号COMP2中较大的一个选择提供给缓冲器B2的输入端。缓冲器B2产生第三误差补偿信号COMP3，其输出端连接至第一变换器100的补偿端COMPV。
[0064]第三误差补偿信号COMP3可以经过一个光耦传递至第一变换器100的原边控制电路110中去。
[0065]在第一变换器100的补偿端COMPV接收的第三误差补偿信号COMP3表征电压Vinl时，原边控制电路110根据电压反馈信号FBI和第一基准信号REF1控制开关管M0来控制由原边传递至副边的能量，从而维持Vinl稳定为设定的值。在第一变换器100的补偿端COMPV接收的第三误差补偿信号COMP3表征流经LED灯串的电流时，原边控制电路110根据电流反馈信号ISEN和第二基准信号REF2，控制流过LED灯串的电流恒定为设定的值，其中，第二基准信号REF2根据该设定值以及Rs的值来设定。
[0066]根据该实施例的用于显示面板的开关电源包括串联在LED灯串和采样电阻Rs之间的开关管M1，以及用于向开关管Ml提供驱动信号IDRV的调光模块800。在模拟调光中，调光模块800例如提供电流控制模块600中的第二基准信号REF2，并通过改变第二基准信号REF2的大小，从而改变第一变换器输出端OUT2的输出电压Vin2，从而改变流经LED灯串的电流I.，以获得所需的背光亮度。在PWM调光中，调光模块800例如向开关管Ml提供PWM驱动信号，通过改变LED灯串的点亮和熄灭时间来改变LED灯串的亮度。
[0067]开关管Ml是本领域中用作功率开关的晶体管，例如是选自场效应晶体管和双极晶体管中的一种。开关管Ml不限于已知的功率开关，还可以包括将来开发的功率晶体管。
[0068]根据该实施例的用于显示面板的开关电源只需要采用两个变换器。不仅可以去除例如BOOST拓扑结构的第三变换器，而且可以去除相应的电感等外围电子器件。由于去除第三变换器，直接驱动LED灯串，因此可以提高电源的转换效率。由于去除某些电子器件，因此可以减小电源所占用的PCB面积和成本。
[0069]图3为根据本发明的实施例的用于显示面板的电源驱动装置的示意性框图。该电源驱动装置包括图2所示的第二变换器、电压反馈环路和电流反馈环路以及调光模块。电压反馈环路包括电压控制模块500，电流反馈环路包括电流控制模块600。
[0070]第二变换器200接收输入电压Vinl，并且在输出端Vo连接电感L1和Coutl组成的低通滤波网络。电容Coutl还作为输出电容，在其两端提供输出电压Vout，用于主板供电。
[0071]第二变换器200包括开关信号产生电路210。例如采用电阻分压网络从主板供电电压获取电压反馈信号FB2。在第二变换器200中，比较器cpl将电压反馈信号FB2与第三基准信号REF3相比较，获得误差信号。开关信号产生电路210根据误差信号输出PWM信号，经由缓冲器B5提供用于开关管M21的驱动信号，经由缓冲器B6提供用于续流管M22的驱动信号。开关管M21的周期性地导通和断开，以维持输出电压Voutl为期望的主板供电电压。
[0072]如上所述，电阻R1和R2串联连接在输入电压Vinl和地之间。在电阻R1和R2的中间节点，获得用于表征第二变换器200的输入电压Vinl的电压反馈信号FBI。电压控制模块500用于用于将电压反馈信号FBI与第一基准信号REF1进行误差计算，并生成第一误差补偿信号COMP1。
[0073]在LED灯串和地之间连接采样电阻Rs。采样电阻Rs提供用于表征流经LED灯串的电流的电流反馈信号ISEN。电流控制模块600用于用于将电流反馈信号ISEN与第二基准信号REF2进行误差计算，并生成第二误差补偿信号COMP2。
[0074]在图3所示的实施例中，二极管D3和D4组成选择电路。选择电路将第一误差补偿信号COMP1和第二误差补偿信号COMP2中较大的一个选择提供给缓冲器B2的输入端。缓冲器B2产生第三误差补偿信号COMP3。在替代地的实施例中，可以由比较器和开关组成选择电路。比较器将第一误差补偿信号COMP1和第二误差补偿信号COMP2相比较，并且根据比较结果控制开关的动作，从而选择第一误差补偿信号COMP1和第二误差补偿信号COMP2中较大的一个。
[0075]优选地，该电源驱动装置还包括调光模块800。调光模块800进一步包括调光模式检测电路810、模拟调光电路820、PWM调光电路830、反相器B3、缓冲器B1和B4。
[0076]调光模式检测电路810接收外部的调光信号Vdim，并且判断外部调光信号Vdim是模拟调光信号还是PWM调光信号。模拟调光信号还是PWM调光信号均可为PWM信号。根据判断结果，调光模式检测电路810启动模拟调光电路820和PWM调光电路830中的一个。可选地，可以同时向模拟调光电路820提供模拟调光信号，向PWM调光电路830提供PWM调光信号，从而同时启动模拟调光电路820和PWM调光电路830。在此情形下，调光模式检测电路810可以省略。因此，本申请提供的电源驱动装置可进行模拟调光或PWM调光或二者同时进行的混合调光。
[0077]当外部调光信号Vdim为模拟调光信号时，模拟调光电路启动，且根据外部调光信号Vdim输出一基准信号Qa到电流控制模块600中作为所述第二基准信号REF2，基准信号Qa的大小随外部调光信号Vdim的占空比变化，既使得第二基准信号REF2随模拟调光信号变化，从而改变第一变换器输出端OUT2的输出电压Vin2以及改变流经LED灯串的电流ILED，从而获得所需的背光亮度。
[0078]当外部调光信号Vdim为PWM调光信号时，PWM调光电路830启动，并根据外部调光信号Vdim向开关管Ml输出与PWM调光信号同步的调光控制信号PWMC，该信号可经由缓冲器B1输出开关管Ml的驱动信号IDRV，以控制Ml的导通和关断。在PWMC信号的高电平期间，开关管Ml导通。在PWMC信号的低电平期间，开关管Ml断开。从而通过改变LED灯串的点亮和熄灭时间比率来改变的亮度。
[0079]此外，在PWM调光过程中，在PWM调光控制信号PWMC为低电平期间，LED灯串的供电回路断开，相当于流过LED串的电流为零，但此时无需调节流过LED的电流，只需通过电压控制模块500来稳定第一变换器100的第一输出电压，因此在此期间需要使电流控制模块600不工作，只有电压控制模块500工作。在PWM调光控制信号PWMC为高电平期间，需要以调节流过LED的电流为主，因此在此期间需要使电流控制模块600工作，而电压控制模块500不工作。为实现这一功能，可根据PWM调光控制信号PWMC生成电压控制模块500与电流控制模块600的使能信号，例如可通过反相器B3和缓冲器B4分别接收PWM调光控制信号PWMC，以分别生成电压控制模块500的使能信号S/H1以及电流控制模块600的信号S/H2。在PWM调光控制信号PWMC的高电平期间，反相器B3输出的使能信号S/H1无效，缓冲器B4输出的使能信号S/H2有效，仅电流控制模块600工作并且输出第二补偿信号COMP2。相应地，第三补偿信号COMP3与电流反馈信号ISEN相对应，并且提供至第一变换器100的补偿端COMPV。结果，在第二 PWM信号的高电平期间，第一变换器100主要维持合适的输出电压Vin2，以满足为背光源供电和调光的需求。
[0080]在PWM调光控制信号PWMC的低电平期间，反相器B3输出的使能信号S/H1有效，缓冲器B4输出的使能信号S/H2无效，仅电压控制模块500工作并且输出第一补偿信号COMP1。相应地，第三补偿信号COMP3与电压反馈信号FBI相对应，并且提供至第一变换器100的补偿端COMPV。结果，在第二 PWM信号的低电平期间，第一变换器100主要维持合适的输出电压Vinl，以满足为为主板供电的需求。
[0081]优选地，该电源驱动装置还包括I2C总线接口电路710。I2C总线接口电路710从外部接收时钟信号SCL和数据信号SDA，并且产生一基准信号，当电源驱动装置中无模拟调光电路或模拟调光电路未启动时，以该基准信号作为所述第二基准信号REF2。I2C总线接口电路710向电流控制电路600提供第二基准信号REF2，从而可以方便地根据外部控制信号改变背光源供电电压。
[0082]根据该实施例的用于显示面板的电源驱动装置兼容模拟调光和PWM调光。在PWM调光时，利用PWM调光信号产生电压控制模块500和电流控制模块600的使能信号，使得第一变换器100可以兼顾第二变换器200的输入电压的需求和LED灯串的驱动和调光需求，并且进一步提高电源的转换效率。由于采用括I2C总线接口电路710，因此可以简化外围电路的设计。可以将第二变换器、电压和电流反馈环路以及调光模块集成在一个芯片中，从而可以进一步减小电源所占用的PCB面积和成本。
[0083]图4为在本发明的用于显示面板的电源驱动装置中使用的电压控制模块500的示意性电路图。图5为图4所示的电压控制模块的工作波形图。电压控制模块500包括动态自适应基准信号产生电路510、运算放大器EA1、采样保持电路520和补偿电路530。
[0084]动态自适应基准信号产生电路510包括电容C51、单刀双掷开关S51、以及由电阻R51和R52组成的分压网络。当调光信号Vdim为PWM调光信号时，单刀双掷开关S51在PWM调光信号的控制下切换。在PWM调光信号的高电平期间，开关S51切换至B，使得用于表征第二变换器200的输入电压Vinl的电压反馈信号FBI给电容C51充电。在PWM调光信号的低电平期间，开关S51切换至A，使得电容C51上的电压经分压形后作为基准信号REF1提供给运算放大器EA1的同相输入端。运算放大器EA1的反相输入端接收电压反馈信号FBI。由于基准信号REF1取决于电压反馈信号FB1，因而该基准信号REF1根据电压反馈信号FBI自动动态调节。如图5所示的波形图，C51的电压越来越高，则REF1越来越高，使得输入电压Vin可很快稳定。因而，该电压控制模块500可以第一变换器100的工作稳定性。
[0085]采样保持电路520包括开关S52。开关S52的第一端连接至运算放大器EA1的输出端，第二端连接至补偿电路530。补偿电路包括串联连接在开关S52的第二端和地之间的电阻R53和电容C52。在开关S52的第二端产生第一补偿电压COMP1。当调光信号Vdim为PWM调光信号时，开关S52在PWM调光信号的控制下切换。在PWM调光信号为高电平时，开关S52断开，从而在开关S52的第二端保持电压。在PWM调光信号为低电平时，开关S52闭合，开关S52的第二端上的电压不需要从零开始变化，而是从先前的保持值开始变化。因而，该电压控制模块500可以提高动态响应速度。
[0086]此外，由于用于表征第二变换器200的输入电压Vinl的电压反馈信号FBI作为电压基准源，因此不需要采用诸如TL431之类的外部基准源，进一步减少了外围电子器件。
[0087]图6为在本发明的用于显示面板的电源驱动装置中使用的基准信号产生模块的示意性电路图。基准信号产生模块220作为第二变换器200的一部分，用于产生第三基准信号REF3。基准信号产生模块220包括第一基准信号源REFa和第二基准信号源REFb，分别经由开关S21和S22连接至公共节点。在公共节点处产生第三基准信号REF3。第一基准信号源REFa的基准信号大于第二基准信号源REFb的基准信号。
[0088]采用附加的模式检测电路来检测第二变换器200的负载状态，以获得负载状态信号。模式检测电路可以位于如图3所示的电源驱动装置的外部，并且经由I2C总线接口电路710提供至电源驱动装置内部的第二变换器200。替代地，模式检测电路可以位于如图3所示的电源驱动装置的内部。
[0089]开关S21和S22分别由负载状态信号及其非信号控制。当负载状态信号指示非轻载时，开关S21导通，S22断开，使得第一基准信号源REFa提供第三基准信号REF3。当负载状态信号指示轻载时，开关S21断开，S22导通，使得第二基准信号源REFb提供第三基准信号 REF3。
[0090]在第二变换器200进入轻载状态时，由于第二基准信号源REFb提供数值较小的第三基准信号REF3，从而可以提高第二变换器200的转换效率。
[0091]依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属【技术领域】技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【权利要求】
1.一种用于显示面板的开关电源，包括: 第一变换器，用于从第一输入电压产生第一输出电压和第二输出电压，第二输出电压用于背光源的供电； 第二变换器，用于将第一输出电压作为输入电压，并且产生第三输出电压； 电压反馈环路，用于获得表征第一输出电压的第一电压反馈信号，并且将第一电压反馈信号与第一基准信号相比较，以获得第一补偿信号； 电流反馈环路，用于获得表征流经背光源的电流的电流反馈信号，并且将电流反馈信号与第二基准信号相比较，以获得第二补偿信号；以及 选择电路，用于选择第一补偿信号和第二补偿信号中数值较大的一个作为第三补偿信号， 其中，第一变换器根据第三补偿信号控制第一开关管的动作以产生获得大致恒定的输出电压和/或输出电流。
2.根据权利要求1所述的开关电源，其中，第一变换器为反激式变换器，第二变换器为BUCK变换器。
3.根据权利要求1所述的开关电源，其中，所述选择电路包括第一二极管和第二二极管，其中第一二极管和第二二极管各自的阳极分别连接至电压反馈环路和电流反馈环路各自的输出端，第一二极管和第二二极管的阴极共同连接至公共节点，所述公共节点连接至第一变换器的补偿端。
4.根据权利要求2所述的开关电源，还包括调光模块，所述调光模块包括模拟调光电路和PWM调光电路中的至少一个，所述模拟调光电路和所述PWM调光电路分别根据模拟调光信号和PWM调光信号调节背光源的亮度。
5.根据权利要求4所述的开关电源，其中，所述模拟调光电路提供所述第二基准信号，通过改变所述第二基准信号的数值使得第一变换器的输出电流与第二基准信号相对应，从而实现背光源的调光。
6.根据权利要求4所述的开关电源，还包括与背光源串联的第二开关管，其中所述PWM调光电路通过周期性地导通和断开第二开关管来实现背光源的调光。
7.根据权利要求4所述的开关电源，还包括调光模式检测电路，用于判断外部调光信号是模拟调光信号还是PWM调光信号，如果外部调光信号是模拟调光信号，则将外部调光信号提供至所述模拟调光电路，如果外部调光信号是PWM调光信号，则将外部调光信号提供至所述PWM调光电路。
8.根据权利要求4所述的开关电源，其中，所述PWM调光电路根据PWM调光信号产生调光控制信号，所述PWM调光信号与所述调光控制信号同步。
9.根据权利要求8所述的开关电源，其中，根据所述调光控制信号产生使能信号，从而在调光控制信号的高电平期间使能电流反馈环路并且禁用电压反馈环路，在调光控制信号的低电平期间禁用电流反馈环路并且使能电流反馈环路。
10.根据权利要求4所述的开关电源，其中，所述电压反馈环路包括电压控制模块，所述电压控制模块将第一电压反馈信号与第一基准信号相比较，以获得第一补偿信号。
11.根据权利要求10所述的开关电源，其中，所述电压控制模块包括: 第一基准信号产生电路，用于产生第一基准信号； 比较器，用于将第一电压反馈信号与第一基准信号相比较； 采样保持电路，用于接收比较器输出的比较信号，并且在PWM调光信号的低电平期间获取比较信号，以及在PWM调光信号的高电平期间保持比较信号；以及补偿电路，用于补偿比较信号以产生第一补偿信号， 其中，所述第一基准信号产生电路根据第一电压反馈信号动态调节第一基准信号的数值。
12.根据权利要求11所述的开关电源，其中，所述基准信号保持电路包括: 第一电容； 第一电阻和第二电阻组成的分压网络；以及 第一开关， 其中第一开关在所述PWM调光信号的高电平期间将第一电压反馈信号提供给第一电容，在所述PWM调光信号的低电平期间将第一电容上的电压提供给分压网络， 在第一电阻和第二电阻的中间节点获得第一基准信号。
13.根据权利要求2所述的开关电源，其中，所述第二变换器包括: 第三开关管，连接在用于接收第一输出电压的输入端和用于连接外部电感的输出端之间； 续流管，连接在输出端和地之间； 比较器，用于将表征第三输出电压的第二电压反馈信号与第三基准信号相比较，以产生误差信号；以及 开关信号产生电路，用于根据误差信号控制第三开关管和续流管的导通和断开，以维持第三输出电压大致恒定。
14.根据权利要求13所述的开关电源，还包括第二基准信号产生电路，第二基准信号产生电路包括第一基准信号源和第二基准信号源，第一基准信号源提供的基准信号大于第基准信号源提供的基准信号，第二基准信号产生电路在重载时选择第一基准信号源提供第三基准信号，在轻载时选择第二基准信号源提供第三基准信号。
15.根据权利要求4所述的开关电源，其中将第二变换器、电压反馈环路、电流反馈环路、选择电路和调光模块集成在一个芯片中。
【文档编号】G09G3/32GK104467424SQ201410852246
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月31日 优先权日:2014年12月31日
【发明者】马云亮, 张凌栋 申请人:矽力杰半导体技术(杭州)有限公司