专利名称：一种手机显示屏背光驱动控制装置及方法
技术领域：
本发明涉及移动通信终端功耗控制方法，尤其涉及手机显示屏背光驱动控制装置及方法。
背景技术：
目前液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)作为手机一种显示屏幕，其技术不断推陈出新。从黑白屏幕到彩色屏幕，从先期的扭曲向列相LCD(TN-LCD)，到后来的薄膜晶体管IXD(TFT-IXD)，逐渐被推出。而且，手机的IXD显示屏幕也不断变大，从最初的1. 4 寸到后来的4寸多的大屏幕。但是，由于手机是由锂电池供电，其电池容量是很有限的。如果能够降低LCD的功耗，则能提高手机的待机时间，提高手机的整体用户满意度。手机的LCD彩屏需要高亮度的白光发光二极管(LED，Light Emitting Diode)去点亮。通常，白光LED需要有稳定的输入工作电压或恒定的工作电流，如果工作电压下降， 便会影响白光LED的亮度，使得颜色不鲜明而导致LCD彩屏的显示效果不理想。白光LED 的电源不能直接接到电池上，因为电池一开始供电，电压就会随时间递减，这会影响电池为白光LED供电的效果。而LCD的背光驱动采用低压差线性稳压器(LDO)作为驱动，其工作效率又往往比较低。因此，需要针对现有的采用高亮度的白光LED的手机LCD彩屏的电池供电及背光驱动的诸多问题提供一种手机LCD背光驱动的控制方法，能够有效地改善LCD背光的发光效率，以降低手机LCD的功耗，从而从整体上提高手机的待机时间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种手机显示屏背光驱动控制装置及方法，能够提高手机LCD背光的发光效率，从而降低手机LCD的功耗。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种手机显示屏背光驱动控制装置，包括 显示屏背光驱动电路和控制模块，其中，显示屏背光驱动电路包括依次连接在电源电压正负两端的一个电感、一个二极管和一电容，该控制装置还包括连接在所述电感与所述二极管正端的连接点和电源电压负端之间的第一开关管；所述二极管的负端作为驱动电压正端连接到多个白光二极管的正端；所述控制模块输出的驱动电压负端连接到所述多个白光二极管的负端，该控制模块的第一输出端口用于控制第一开关管的开通或关断。进一步地，所述控制模块在上电时控制输出驱动电压，点亮所述白光二极管；当控制所述驱动电压负端输出使所述白光二极管处于全亮状态时，采用脉宽调制模式控制所述第一开关管以固定开关频率开通或关断，使所述显示屏背光驱动电路工作在电流断续状态，所述固定开关频率采用主时钟信号的分频信号。进一步地，
所述控制模块当控制所述驱动电压负端输出使所述白光二极管处于半亮状态时， 采用脉冲频率调制模式控制所述第一开关管以变化的开关频率开通或关断，使所述显示屏背光驱动电路工作在低功耗状态，所述低功耗状态是指所述第一开关管在开关周期内开通时间变短以及关断时间变长。进一步地，当控制所述驱动电压负端输出使所述白光二极管处于全熄状态时，控制将所述固定开关频率从所述主时钟信号的分频信号切换到睡眠时钟的分频信号，且采用脉冲频率调制模式控制所述第一开关管开通或关断，使所述显示屏背光驱动电路处于空载低功耗状态，所述空载低功耗状态是指所述第一开关管在开关周期内主要处于关断状态。进一步地，所述显示屏背光驱动电路还包括连接在所述电源电压正端与所述电感之间的第
二开关管；所述控制模块在所述开机时通过控制所述第二开关开通在所述驱动电压正端输出正驱动电压，在所述驱动电压负端输出负驱动电压，点亮所述白光二极管；当控制所述驱动电压负端输出使所述白光二极管处于全熄状态时，通过输出的第二输出端口控制关断所述第二开关管，同时在所述驱动电压负端输出负驱动电压为0V，使所述显示屏背光驱动电路处于空载低功耗状态，所述空载低功耗状态是指关断输出驱动电压。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种手机显示屏背光驱动控制方法，包括手机在上电时控制所述显示屏背光驱动电路输出背光驱动电压，点亮白光二极管；当控制所述白光二极管处于不同工作状态时，采用相应的控制策略控制所述显示屏背光驱动电路的工作。进一步地，当控制所述白光二极管处于全亮状态时，采用脉宽调制模式控制所述显示屏背光驱动电路工作在电流断续状态，所述脉宽调制模式的固定开关频率采用主时钟信号的分频信号。进一步地，当控制所述白光二极管处于半亮状态时，采用脉冲频率调制模式控制所述显示屏背光驱动电路工作在低功耗状态，所述低功耗状态是指所述所述显示屏背光驱动电路的电流开通时间短以及关断时间长。进一步地，当控制所述白光二极管处于全熄状态时，控制将所述脉宽调制模式的固定开关从所述主时钟信号的分频信号切换到睡眠时钟的分频信号，且采用脉冲频率调制模式控制所述显示屏背光驱动电路处于空载低功耗状态，所述空载低功耗状态是指所述第一开关管在开关周期内主要处于关断状态。进一步地，当控制所述白光二极管处于全熄状态时，控制所述显示屏背光驱动电路关断输出所述背光驱动电压，使所述显示屏背光驱动电路处于空载低功耗状态，所述空载低功耗状态是指关断输出驱动电压。本发明采用DC-DC的升压(boost)电路，针对IXD全亮、半亮和完全熄灭的时候， 分别采用不同的控制策略控制LCD驱动电路，以有效地降低LCD的工作电流和待机电流，大幅减小手机LCD的功耗，从而提高手机的续航能力。
图1为本发明的手机显示屏背光驱动的控制装置实施例电路框图；图2为图2所示的控制流程中控制IXD背光在全亮时刻工作波形；图3为图2所示的控制流程中控制LCD背光在半亮时刻工作波形；图4为图2所示的控制流程中控制IXD背光在全灭时刻工作波形；图5为本发明的手机显示屏背光驱动的控制方法实施例流程图。
具体实施例方式以下结合附图和优选实施例对本发明的技术方案进行详细地阐述。以下例举的实施例仅用于说明和解释本发明，而不构成对本发明技术方案的限制。如图1所示，是本发明提供的手机显示屏背光驱动控制装置一实施例，该装置包括LCD背光驱动电路和控制模块，其中IXD背光驱动电路包括依次连接在电源电压Vin正负两端电感L、二极管D和电容 Cout，还包括连接在电感L与二极管D正端的连接点和Vin负端的开关管Tl、连接在Vin正端和电感之间的开关管T2 ；二极管D的负端作为驱动电压正端Vled+连接到三个白光二极管LEDl 3的正端；控制模块主要由手机控制模块构成，输出的Vled-端连接到白光二极管LEDl 3 的负端，两个通用输出端口 GPI01、GPI02分别连接到开关管T1、T2的栅极，并从发光二极管 LEDl 3的正端分别作为电压反馈信号Vf和电流反馈信号If引入到该控制模块，该控制模块具有主时钟、睡眠时钟信号输入端。手机开机后，控制模块控制闭合开关管Τ2，电源电压Vin经升压电路得到Vled+输出电压；与此同时，控制模块输出VLED-端作为白光二极管的负极，形成的电压差点亮白光
二极管。控制模块通过电流反馈采用恒流源驱动白光二极管发光。可分别设置不同的驱动电流大小，确定白光二极管不同的发光亮度等级LCD背光在白光二极管两端的电压差为 3V左右时处于全亮状态，在电压差下降到2. 7V时处于半亮状态，在该电压差为0. 56V时为全熄状态；在每一个发光亮度等级下均采用恒流源方式驱动，以保证LCD背光亮度的均勻性。控制模块分别通过输出端口 GPIOl、GPI02输出的电压信号Vgl (t)、Vg2 (t)，分别调节开关管Tl、T2的开关频率来控制上述三种状态下LCD的背光驱动。在IXD背光处于全亮状态下，通过以固定开关频率控制开关管Tl的导通或关断， 来采用脉宽调制(PWM，Pulse Wide Modulation)控制模式控制升压电路工作在断续状态 (DCM，在该模式下电流会降到为0的状态)下，固定开关频率采用主时钟信号(19. 2MHz)的 24分频信号(800KHz)，其工作波形如图2所示的Vsw电压波形。在控制开关管Tl开通状态下，储存在电感L的能量释放；在流过电感L的电流为零时控制关断开关管Tl，从而使得开关管Tl的开关损耗为0。在LCD背光处于半亮状态下，控制模块采用脉冲频率调制(PFW，Pulse Frequency Modulation)的控制模式控制升压电路工作在低功耗状态，其波形如图3所示的Vsw电压波形。在一个开关周期内，控制开关管Tl的开通时间变短，关断时间变长；一方面大部分时间开关管Tl均为关断，升压电路没有电流流过；另一方面在每个开关周期的关断时间内，开关管Tl释放完能量电流为0的状态较长，使得LCD背光功耗非常小；再有，开关管Tl可实现零电流开通，使得升压电路工作在DCM状态，使得开关损耗很小，整个背光电路在半亮状态的效率就提高了，其整体损耗也降低了。LCD背光处于全熄状态下工作波形如图4所示的Vsw电压波形，可以采用以下两种方案之一来降低LCD背光的功耗方案1IXD背光完全熄灭时，IXD背光驱动电路工作在空载状态下，这时手机由于工作时钟已由主时钟切换到睡眠时钟(32. 768KHz)而处于待机状态，控制升压电路的开关频率切换到睡眠时钟的分频频率，且工作在PFM工作模式下。由此，IXD背光驱动电路中的开关管 Tl因大部分时间被关断，升压电路处于DCM工作模式，流过开关管Tl的电流为零，开关损耗为0 ；而且在下一个开关周期开关管Tl开通时可实现零电流开通，开关损耗为0，从而大大提高了 IXD背光驱动的效率。方案2在IXD背光全灭的情况下，控制模块可通过GPIOl输出端口控制开关管T2关断， 从而关断Vled+端的输出电压；同时控制Vled-端的输出电压为0V，这样可使得IXD背光驱动电路负载输出电压为0V，完全处于空载状态，彻底地关闭LCD背光的驱动电源，使得消耗在LCD背光的功耗为0，从而降低手机的待机功耗。实际上，本发明利用开关管T2来控制接通或关断Vled+端的输出电压，使得IXD 背光驱动电路完全处于空载状态。本发明针对上述装置实施例，相应地还提供了手机显示屏背光驱动控制方法实施例，其流程如图5所示，是在手机上电过程中控制模块触发开关管Tl闭合后执行的，包括如下步骤110 控制在白光二极管两端分别产生驱动电压；即控制IXD背光驱动电路中的开关管T2开通、开关管Tl关断，通过升压电路输出 Vled+端电压，同时控制输出Vled-端电压。120 白光二极管LEDl 3两端产生电压差而被点亮；130 依据IXD背光状态采取不同的控制模式，包括以下各模式1301 在白光二极管处于全亮状态(两端电压差为3V时)下，采用PWM控制模式控制升压电路工作在DCM状态，且采用主时钟信号的分频信号作为驱动PFM模式的固定开关频率；1302 在白光二极管处于半亮状态(两端电压差为2. 7V时)下，采用PFM控制模式控制升压电路工作在低功耗状态；1303 在白光二极管处于全熄状态(两端电压差为0.56V时)下，采用PFM控制模式控制升压电路工作在低功耗状态，且采用睡眠时钟信号的分频信号作为驱动PFM模式的开关频率，和/或控制背光驱动负载处于空载状态。本发明通过在IXD背光处于全亮状态采用PWM控制方式及电流反馈环控制模式， 使得升压电路电流工作在DCM状态，并实现开关的零电流开启，降低了开关损耗。在LCD背光处于半亮的状态时，采用PFM的控制方式调节输出负载的电压，使得升压电路工作在低功耗状态下。在LCD背光处于全熄状态通过调节PFM模式下的占空比和开关频率，使得开关在相同的开关周期下大部分时间处于关断状态，从而大幅度的降低开关损耗，使在负载为空载时最大幅度地降低损耗。同时也可以控制关断负载电压的输出，降低手机的待机功以上所述仅为本发明的实例而已，可以适用于所有直板、滑盖、翻盖等手机，而且也用应用在LCD串联、并联驱动电路，并可以根据本发明的技术方案及其构思进行相应的等同改变或替换，而所有这些改变或替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种手机显示屏背光驱动控制装置，包括显示屏背光驱动电路和控制模块，其中，显示屏背光驱动电路包括依次连接在电源电压正负两端的一个电感、一个二极管和一电容，其特征在于，还包括连接在所述电感与所述二极管正端的连接点和电源电压负端之间的第一开关管；所述二极管的负端作为驱动电压正端连接到多个白光二极管的正端；所述控制模块输出的驱动电压负端连接到所述多个白光二极管的负端，该控制模块的第一输出端口用于控制第一开关管的开通或关断。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块在上电时控制输出驱动电压，点亮所述白光二极管；当控制所述驱动电压负端输出使所述白光二极管处于全亮状态时，采用脉宽调制模式控制所述第一开关管以固定开关频率开通或关断，使所述显示屏背光驱动电路工作在电流断续状态，所述固定开关频率采用主时钟信号的分频信号。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块当控制所述驱动电压负端输出使所述白光二极管处于半亮状态时，采用脉冲频率调制模式控制所述第一开关管以变化的开关频率开通或关断，使所述显示屏背光驱动电路工作在低功耗状态，所述低功耗状态是指所述第一开关管在开关周期内开通时间变短以及关断时间变长。
4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，当控制所述驱动电压负端输出使所述白光二极管处于全熄状态时，控制将所述固定开关频率从所述主时钟信号的分频信号切换到睡眠时钟的分频信号，且采用脉冲频率调制模式控制所述第一开关管开通或关断，使所述显示屏背光驱动电路处于空载低功耗状态，所述空载低功耗状态是指所述第一开关管在开关周期内主要处于关断状态。
5.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述显示屏背光驱动电路还包括连接在所述电源电压正端与所述电感之间的第二开关管；所述控制模块在所述开机时通过控制所述第二开关开通在所述驱动电压正端输出正驱动电压，在所述驱动电压负端输出负驱动电压，点亮所述白光二极管；当控制所述驱动电压负端输出使所述白光二极管处于全熄状态时，通过输出的第二输出端口控制关断所述第二开关管，同时在所述驱动电压负端输出负驱动电压为0V，使所述显示屏背光驱动电路处于空载低功耗状态，所述空载低功耗状态是指关断输出驱动电压。
6.一种利用权利要求1所述的装置实现手机显示屏背光驱动控制方法，包括手机在上电时控制所述显示屏背光驱动电路输出背光驱动电压，点亮白光二极管；当控制所述白光二极管处于不同工作状态时，采用相应的控制策略控制所述显示屏背光驱动电路的工作。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，当控制所述白光二极管处于全亮状态时，采用脉宽调制模式控制所述显示屏背光驱动电路工作在电流断续状态，所述脉宽调制模式的固定开关频率采用主时钟信号的分频信号。
8.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，当控制所述白光二极管处于半亮状态时，采用脉冲频率调制模式控制所述显示屏背光驱动电路工作在低功耗状态，所述低功耗状态是指所述所述显示屏背光驱动电路的电流开通时间短以及关断时间长。
9.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，当控制所述白光二极管处于全熄状态时，控制将所述脉宽调制模式的固定开关从所述主时钟信号的分频信号切换到睡眠时钟的分频信号，且采用脉冲频率调制模式控制所述显示屏背光驱动电路处于空载低功耗状态，所述空载低功耗状态是指所述第一开关管在开关周期内主要处于关断状态。
10.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，当控制所述白光二极管处于全熄状态时，控制所述显示屏背光驱动电路关断输出所述背光驱动电压，使所述显示屏背光驱动电路处于空载低功耗状态，所述空载低功耗状态是指关断输出驱动电压。
全文摘要
本发明公开了一种手机显示屏背光驱动控制装置及方法，能够提高手机LCD背光的发光效率，从而降低手机LCD的功耗。所述装置包括连接在电感与二极管正端的连接点和电源电压负端之间的第一开关管；二极管的负端作为驱动电压正端连接到多个白光二极管的正端；控制模块输出的驱动电压负端连接到多个白光二极管的负端，控制模块的第一输出端口用于控制第一开关管的开通或关断。所述方法包括手机在上电时控制所述显示屏背光驱动电路输出背光驱动电压，点亮白光二极管；当控制所述白光二极管处于不同工作状态时，采用相应的控制策略控制所述显示屏背光驱动电路的工作。通过采用不同控制策略控制LCD驱动电路，有效降低LCD工作电流和待机电流。
文档编号H04M1/73GK102594951SQ20111000126
公开日2012年7月18日 申请日期2011年1月5日 优先权日2011年1月5日
发明者张双文 申请人:中兴通讯股份有限公司