用於顯示面板的開關電源的製作方法
2023-10-25 12:35:32
用於顯示面板的開關電源的製作方法
【專利摘要】公開了一種用於顯示面板的開關電源，包括：第一變換器，用於從第一輸入電壓產生第一輸出電壓和第二輸出電壓；第二變換器，用於將第一輸出電壓作為輸入電壓，並且產生第三輸出電壓；電壓反饋環路，用於獲得表徵第一輸出電壓的第一電壓反饋信號，並且將第一電壓反饋信號與第一基準信號相比較，以獲得第一補償信號；電流反饋環路，用於獲得表徵流經背光源的電流的電流反饋信號，並且將電流反饋信號與第二基準信號相比較，以獲得第二補償信號；以及選擇電路，用於選擇第一補償信號和第二補償信號中數值較大的一個作為第三補償信號，其中，第一變換器根據第三補償信號控制第一開關管的動作以產生獲得大致恆定的輸出電壓和/或輸出電流。該開關電源可以提高轉換效率並且減小尺寸和成本。
【專利說明】用於顯示面板的開關電源
【技術領域】
[0001]本發明涉及顯示【技術領域】，具體地，涉及用於顯示面板的開關電源。
【背景技術】
[0002]在液晶顯示面板中，液晶分子層位於背光源之前，液晶分子本身不發光。液晶分子層在電場作用下改變光線的透射或折射，從而在背光源的照射下顯示圖像。發光二極體(LED)由於其不含重金屬汞，色彩還原好、響應速度快、節能安全壽命長、體積小等優點，已經成為背光源的主流技術。
[0003]液晶顯示面板可以包括兩個獨立的電源，分別為主板和背光源供電。例如，用於主板供電的第一電源從例如220V的交流電產生12V的直流電壓，用於背光源供電的第二電源從例如220V的交流電產生24V的直流電壓。然而，兩個獨立的電源使用相對多的電子器件，例如各自的變壓器，結果導致體積大和成本高。
[0004]採用單個電源提供顯示面板所需的兩路輸出有利於減小電源的尺寸和製造成本。
[0005]為了採用單個電源提供兩路輸出，現有的顯示面板電源典型地包括第一至第三變換器，其中第一變換器的兩路輸出分別作為第二變換器的第一輸入電壓和第三變換器的第二輸入電壓。第二變換器將第一輸入電壓降壓變換為主板供電電壓，第三變換器將第二輸入電壓升壓變換為背光源供電電壓。
[0006]在進一步改進的顯示面板電源中，可以採用第一和第二變換器，其中第一變換器的兩路輸出電壓之一提供主板供電電壓和背光源供電電壓之一，另一路輸出電壓則作為第二變換器的輸入電壓。第二變換器產生主板供電電壓和背光源供電電壓中的另一個。
[0007]上述現有的顯示面板電源，在採用三個變換器的情形下採用了多個電感元件，從而在電源的體積和成本方面仍然是不利的。在採用兩個變換器的情形下，在第一變換器由於負載發生變化時，可能對後級的第二變換器的工作狀態和整個電源的轉換效率產生不利的影響。例如，在第一變換器用於背光源供電時，第一變換器為調光進行的調整過程可能使得第二變換器的輸入電壓過低，從而不能產生主板所需的供電電壓。
【發明內容】
[0008]有鑑於此，本發明提供了一種用於顯示面板的開關電源，在減小尺寸的同時提高顯示面板電源的轉換效率，並且可以實現調光功能。
[0009]根據本發明，提供一種用於顯示面板的開關電源，包括:第一變換器，用於從第一輸入電壓產生第一輸出電壓和第二輸出電壓，第二輸出電壓用於背光源的供電；第二變換器，用於將第一輸出電壓作為輸入電壓，並且產生第三輸出電壓；電壓反饋環路，用於獲得表徵第一輸出電壓的第一電壓反饋信號，並且將第一電壓反饋信號與第一基準信號相比較，以獲得第一補償信號；電流反饋環路，用於獲得表徵流經背光源的電流的電流反饋信號，並且將電流反饋信號與第二基準信號相比較，以獲得第二補償信號；以及選擇電路，用於選擇第一補償信號和第二補償信號中數值較大的一個作為第三補償信號，其中，第一變換器根據第三補償信號控制第一開關管的動作以產生獲得大致恆定的輸出電壓和/或輸出電流。
[0010]優選地，第一變換器為反激式變換器，第二變換器為BUCK變換器。
[0011]優選地，所述選擇電路包括第一二極體和第二二極體，其中第一二極體和第二二極體各自的陽極分別連接至電壓反饋環路和電流反饋環路各自的輸出端，第一二極體和第二二極體的陰極共同連接至公共節點，所述公共節點連接至第一變換器的補償端。
[0012]優選地，所述開關電源還包括調光模塊，所述調光模塊包括模擬調光電路和PWM調光電路中的至少一個，所述模擬調光電路和所述PWM調光電路分別根據模擬調光信號和PWM調光信號調節背光源的亮度。
[0013]優選地，所述模擬調光電路提供所述第二基準信號，通過改變所述第二基準信號的數值使得第一變換器的輸出電流與第二基準信號相對應，從而實現背光源的調光。
[0014]優選地，所述開關電源還包括與背光源串聯的第二開關管，其中所述PWM調光電路通過周期性地導通和斷開第二開關管來實現背光源的調光。
[0015]優選地，所述開關電源還包括調光模式檢測電路，用於判斷外部調光信號是模擬調光信號還是PWM調光信號，如果外部調光信號是模擬調光信號，則將外部調光信號提供至所述模擬調光電路，如果外部調光信號是PWM調光信號，則將外部調光信號提供至所述PWM調光電路。
[0016]優選地，所述PWM調光電路根據PWM調光信號產生調光控制信號，所述PWM調光信號與所述調光控制信號同步。
[0017]優選地，根據所述調光控制信號產生使能信號，從而在調光控制信號的高電平期間使能電流反饋環路並且禁用電壓反饋環路，在調光控制信號的低電平期間禁用電流反饋環路並且使能電流反饋環路。
[0018]優選地，所述電壓反饋環路包括電壓控制模塊，所述電壓控制模塊將第一電壓反饋信號與第一基準信號相比較，以獲得第一補償信號。
[0019]優選地，所述電壓控制模塊包括:第一基準信號產生電路，用於產生第一基準信號；比較器，用於將第一電壓反饋信號與第一基準信號相比較；採樣保持電路，用於接收比較器輸出的比較信號，並且在PWM調光信號的低電平期間獲取比較信號，以及在PWM調光信號的高電平期間保持比較信號；以及補償電路，用於補償比較信號以產生第一補償信號，其中，所述第一基準信號產生電路根據第一電壓反饋信號動態調節第一基準信號的數值。
[0020]優選地，所述基準信號保持電路包括:第一電容；第一電阻和第二電阻組成的分壓網絡；以及第一開關，其中第一開關在所述PWM調光信號的高電平期間將第一電壓反饋信號提供給第一電容，在所述PWM調光信號的低電平期間將第一電容上的電壓提供給分壓網絡，在第一電阻和第二電阻的中間節點獲得第一基準信號。
[0021]優選地，所述第二變換器包括:第三開關管，連接在用於接收第一輸出電壓的輸入端和用於連接外部電感的輸出端之間；續流管，連接在輸出端和地之間；比較器，用於將表徵第三輸出電壓的第二電壓反饋信號與第三基準信號相比較，以產生誤差信號；以及開關信號產生電路，用於根據誤差信號控制第三開關管和續流管的導通和斷開，以維持第三輸出電壓大致恆定。
[0022]優選地，所述開關電源還包括第二基準信號產生電路，第二基準信號產生電路包括第一基準信號源和第二基準信號源，第一基準信號源提供的基準信號大於第基準信號源提供的基準信號，第二基準信號產生電路在重載時選擇第一基準信號源提供第三基準信號，在輕載時選擇第二基準信號源提供第三基準信號。
[0023]優選地，將第二變換器、電壓反饋環路、電流反饋環路、選擇電路和調光模塊集成在一個晶片中。
[0024]根據本發明的開關電源只需要採用兩個變換器。不僅可以去除例如BOOST拓撲結構的第三變換器，而且可以去除相應的電感等外圍電子器件。由於去除第三變換器，直接驅動背光源，因此可以提高電源的轉換效率。由於去除某些電子器件，因此可以減小電源所佔用的PCB面積和成本。
[0025]在優選的實施例中，上述開關電源包括兼容模擬調光和PWM調光的調光模塊。在PWM調光中，採用PWM調光信號控制電壓反饋環路和電流反饋環路的使能和禁用，使得第一變換器可以兼顧第二變換器的輸入電壓的需求和背光源的驅動和調光需求，並且進一步提高電源的轉換效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]通過以下參照附圖對本發明實施例的描述，本發明的上述以及其他目的、特徵和優點將更為清楚，在附圖中:
[0027]圖1為根據現有技術的顯示面板電源的示意性電路圖；
[0028]圖2為根據本發明的實施例的用於顯示面板的開關電源的示意性框圖；
[0029]圖3為根據本發明的實施例的用於顯示面板的電源驅動裝置的示意性框圖；
[0030]圖4為在本發明的用於顯示面板的電源驅動裝置中使用的電壓控制模塊的示意性電路圖；
[0031]圖5為圖4所示的電壓控制模塊的工作波形圖；
[0032]圖6為在本發明的用於顯示面板的電源驅動裝置中使用的基準信號產生模塊的不意性電路圖。
【具體實施方式】
[0033]以下結合附圖對本發明的幾個優選實施例進行詳細描述，但本發明並不僅僅限於這些實施例。本發明涵蓋任何在本發明的精神和範圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。
[0034]為了使公眾對本發明有徹底的了解，在以下本發明優選實施例中詳細說明了具體的細節，而對本領域技術人員來說沒有這些細節的描述也可以完全理解本發明。
[0035]圖1為根據現有技術的用於顯示面板的開關電源的示意性電路圖。該用於顯示面板的開關電源包括三個變換器。第一變換器為反激變換器，並且提供兩路輸出，分別作為第二變換器的輸入電壓Vinl和第三變換器的輸入電壓Vin2。第二變換器為BUCK變換器，用於產生主板供電電壓Vout。第三變換器為B00SST變換器，用於產生背光源供電電壓Vied。
[0036]外部交流電壓Vac (—般為交流市電)經過整流橋U1整流、輸入電容Cin濾波之後，作為第一變換器的輸入電壓VinO。可選地，在外部交流電壓Vac和整流橋U1的一個輸入端之間連接電阻R10，以限制電流，從而在內部短路和過載時提供附加的保護。
[0037]第一變換器100包括變壓器T。變壓器具有一個原邊繞組L1和三個副邊繞組L2至L4，用於傳遞能量和信號反饋。變壓器的原邊繞組L1的第一端以及副邊繞組L2至L4各自的第二端為同名端，變壓器的原邊繞組L1的第二端以及副邊繞組L2至L4各自的第一端為同名端。
[0038]在原邊側，所述變壓器T的原邊繞組L1的第一端接收輸入電壓VinO。開關管M0的漏極連接至所述變壓器T的原邊繞組L1的第二端，源極經由電阻R12接地。原邊控制電路110的驅動端DRV向開關管M0的柵極提供驅動電壓，使得開關管M0周期性地導通和斷開。
[0039]可選地，在所述變壓器T的原邊繞組L1的兩端之間可以連接由電阻R11、電容C11和二極體D11組成的尖峰吸收電路。二極體D11的陽極連接至原邊繞組L1的第二端。電阻R11和電容C11並聯連接在二極體D11的陰極和原邊繞組L1的第一端之間。在開關管M0的斷開期間，二極體D11和電阻R11起到鉗位電路的作用，從而防止開關管M0由於過壓而損壞。
[0040]在副邊側，所述變壓器T的副邊繞組L2和L3用於能量傳遞，副邊繞組L4用於供電和信號反饋。
[0041]所述變壓器T的副邊繞組L2的第一端連接二極體D1的陽極，第二端接地。在二極體D1的陰極和地之間連接電容C1，從而在電容C1的兩端產生輸出電壓，作為第二變換器200的輸入電壓Vinl。
[0042]所述變壓器T的副邊繞組L3的第一端連接二極體D2的陽極，第二端接地。在二極體D2的陰極和地之間連接電容C2，從而在電容C2的兩端產生輸出電壓，作為第三變換器300的輸入電壓Vin2。
[0043]所述變壓器T的副邊繞組L4的第一端連接至二極體D12的陽極。在二極體D12的陰極和地之間連接電容C12，從而在電容C12的兩端產生原邊控制電路的供電電壓Vccl。此外，在副邊繞組L4的第一端和第二端之間連接由電阻R13和R14組成的分壓網絡，並且在電阻R13和R14的中間節點產生過零檢測(Z⑶)信號。
[0044]在開關管M0導通時，變壓器T的原邊繞組L1承受正電壓VinO，電感電流從零開始線性上升。當該電流達到控制電壓時，開關管M0關斷。
[0045]在開關管M0關斷時，副邊二極體D1續流，等效到副邊繞組承受負電壓。此時原邊電感電流線性下降。在連續導通(CCM)模式下，電感電流還未減小達到0時，開關管M0即再次導通。在非連續導通模式(DCM)模式下，直至電感電流至0，開關管M0才再次導通。在準諧振模式，開關管M0在其源漏電壓波形的谷底才再次導通。
[0046]在工作中，原邊控制電路110產生期望頻率和佔空比的驅動信號，控制開關管M0周期性地導通和斷開，以維持輸出電壓和/或輸出電流基本恆定。
[0047]此外，在副邊側，電阻R1和R2串聯連接在輸入電壓Vin2和地之間。在電阻R1和R2的中間節點，獲得用於表徵輸入電壓Vin2的電壓反饋信號FB。進一步地，電阻Rl、R2、基準源U2和光耦U3組成反饋環路。
[0048]基準源U2例如是可以商業獲得的型號為TL431的基準源。根據電壓反饋信號FB產生相應的輸出電壓，從而驅動光耦U3產生精確的補償信號。該補償信號提供至原邊控制電路110的補償端C0MPV。
[0049]原邊控制電路110根據來自副邊繞組L3的電壓Vin2的反饋信號和來自副邊繞組L4的過零檢測信號控制開關管M0的導通和斷開，從而使得電壓Vin2滿足供電要求。第一變換器100的兩路輸出電壓Vinl和Vin2成比例關係。選擇副邊繞組L2和L3的匝數，使得在電壓Vin2滿足供電要求的同時，電壓Vin也能滿足供電要求。
[0050]第二變換器200接收輸入電壓Vinl，並且在輸出端連接電感L1和Coutl組成的低通濾波網絡。電容Coutl還作為輸出電容，在其兩端提供輸出電壓Vout，用於主板供電。
[0051]第二變換器200的內部包括開關管和續流管，與外部的電感L1和電容Coutl—起組成BUCK拓撲結構。開關管在PWM信號的控制下周期性地導通和斷開，以維持輸出電壓Vout基本恆定。
[0052]第三變換器300接收輸入電壓Vin2，並且在輸入端串聯電感L2，在輸出端連接輸出電容Cout2。在電容Cout2的兩端提供輸出電壓Vied，用於背光源供電。
[0053]第三變換器300的內部包括開關管和續流管，與外部的電感L2和電容Cout2—起組成BOOST拓撲結構。開關管在PWM信號的控制下周期性地導通和斷開，以維持輸出電壓Vout基本恆定。
[0054]在圖1中，將背光源示出為LED燈串。在LED燈串和地之間串聯連接開關管Ml和採樣電阻Rs。採樣電阻Rs向第三變換器提供電流反饋信號，以維持恆定的輸出電流，使得LED燈串在點亮時的亮度恆定。開關管在PWM信號的控制下周期性地導通和斷開，通過改變LED燈串的點亮和熄滅時間來改變流經LED燈串的平均電流，以獲得所需的背光亮度。
[0055]上述根據現有技術的顯示面板在第一變換器提供兩路輸出電壓的基礎上，採用第二變換器降壓以提供主板供電電壓，以及採用第三變換器升壓以提供背光源供電電壓。然而，級聯的變換器降低了電源的轉換效率。
[0056]此外，第二變換器和第三變換器使用各自的電感和二極體，並且在反饋環路中使用附加的基準源，從而導致電路佔用較多的PCB面積和製造成本的增加。
[0057]圖2為根據本發明的實施例的用於顯示面板的開關電源的示意性框圖。該用於顯示面板的開關電源包括兩個變換器，其中第一變換器兼用於向第二變換器提供輸入電壓和直接為背光源供電，第二變換器將輸入電壓進一步變換為主板供電電壓。
[0058]第一變換器100包括第一輸出端0UT1，用於提供電壓Vinl，第二輸出端0UT2，用於提供電壓Vin2，以及補償端C0MPV，用於從反饋環路接收補償信號。第一變換器100的第一輸出端0UT1為第二變換器200提供輸入電壓，第二輸出端0UT2直接為背光源供電。在圖2中採用的第一變換器100中的電路結構的其他方面與圖1所示的第一變換器100相同，因此不贅述第一變換器100的細節。
[0059]第二變換器200接收輸入電壓Vinl，並且在輸出端連接電感L1和Coutl組成的低通濾波網絡。電容Coutl還作為輸出電容，在其兩端提供輸出電壓Vout，用於主板供電。
[0060]第二變換器200的內部包括開關管和續流管，與外部的電感L1和電容Coutl—起組成BUCK拓撲結構。開關管在PWM信號的控制下周期性地導通和斷開，以維持輸出電壓Vout基本恆定。
[0061]電阻R1和R2串聯連接在輸入電壓Vinl和地之間。在電阻R1和R2的中間節點，獲得用於表徵輸入電壓Vinl的電壓反饋信號FBI。電壓控制模塊500用於用於將電壓反饋信號FBI與第一基準信號REF1進行誤差計算，並生成第一誤差補償信號C0MP1。
[0062]在LED燈串和地之間連接採樣電阻Rs。採樣電阻Rs提供用於表徵流經LED燈串的電流的電流反饋信號ISEN。電流控制模塊600用於用於將電流反饋信號ISEN與第二基準信號REF2進行誤差計算，並生成第一誤差補償信號COMP2。
[0063]如圖2所示，二極體D3的陽極連接至電壓控制模塊500，二極體D4的陽極連接至電流控制模塊600，以及二極體D3和D4的陰極連接至公共節點。二極體D3和D4組成選擇電路，將第一誤差補償信號COMP1和第二誤差補償信號COMP2中較大的一個選擇提供給緩衝器B2的輸入端。緩衝器B2產生第三誤差補償信號COMP3，其輸出端連接至第一變換器100的補償端COMPV。
[0064]第三誤差補償信號COMP3可以經過一個光耦傳遞至第一變換器100的原邊控制電路110中去。
[0065]在第一變換器100的補償端COMPV接收的第三誤差補償信號COMP3表徵電壓Vinl時，原邊控制電路110根據電壓反饋信號FBI和第一基準信號REF1控制開關管M0來控制由原邊傳遞至副邊的能量，從而維持Vinl穩定為設定的值。在第一變換器100的補償端COMPV接收的第三誤差補償信號COMP3表徵流經LED燈串的電流時，原邊控制電路110根據電流反饋信號ISEN和第二基準信號REF2，控制流過LED燈串的電流恆定為設定的值，其中，第二基準信號REF2根據該設定值以及Rs的值來設定。
[0066]根據該實施例的用於顯示面板的開關電源包括串聯在LED燈串和採樣電阻Rs之間的開關管M1，以及用於向開關管Ml提供驅動信號IDRV的調光模塊800。在模擬調光中，調光模塊800例如提供電流控制模塊600中的第二基準信號REF2，並通過改變第二基準信號REF2的大小，從而改變第一變換器輸出端OUT2的輸出電壓Vin2，從而改變流經LED燈串的電流I.，以獲得所需的背光亮度。在PWM調光中，調光模塊800例如向開關管Ml提供PWM驅動信號，通過改變LED燈串的點亮和熄滅時間來改變LED燈串的亮度。
[0067]開關管Ml是本領域中用作功率開關的電晶體，例如是選自場效應電晶體和雙極電晶體中的一種。開關管Ml不限於已知的功率開關，還可以包括將來開發的功率電晶體。
[0068]根據該實施例的用於顯示面板的開關電源只需要採用兩個變換器。不僅可以去除例如BOOST拓撲結構的第三變換器，而且可以去除相應的電感等外圍電子器件。由於去除第三變換器，直接驅動LED燈串，因此可以提高電源的轉換效率。由於去除某些電子器件，因此可以減小電源所佔用的PCB面積和成本。
[0069]圖3為根據本發明的實施例的用於顯示面板的電源驅動裝置的示意性框圖。該電源驅動裝置包括圖2所示的第二變換器、電壓反饋環路和電流反饋環路以及調光模塊。電壓反饋環路包括電壓控制模塊500，電流反饋環路包括電流控制模塊600。
[0070]第二變換器200接收輸入電壓Vinl，並且在輸出端Vo連接電感L1和Coutl組成的低通濾波網絡。電容Coutl還作為輸出電容，在其兩端提供輸出電壓Vout，用於主板供電。
[0071]第二變換器200包括開關信號產生電路210。例如採用電阻分壓網絡從主板供電電壓獲取電壓反饋信號FB2。在第二變換器200中，比較器cpl將電壓反饋信號FB2與第三基準信號REF3相比較，獲得誤差信號。開關信號產生電路210根據誤差信號輸出PWM信號，經由緩衝器B5提供用於開關管M21的驅動信號，經由緩衝器B6提供用於續流管M22的驅動信號。開關管M21的周期性地導通和斷開，以維持輸出電壓Voutl為期望的主板供電電壓。
[0072]如上所述，電阻R1和R2串聯連接在輸入電壓Vinl和地之間。在電阻R1和R2的中間節點，獲得用於表徵第二變換器200的輸入電壓Vinl的電壓反饋信號FBI。電壓控制模塊500用於用於將電壓反饋信號FBI與第一基準信號REF1進行誤差計算，並生成第一誤差補償信號COMP1。
[0073]在LED燈串和地之間連接採樣電阻Rs。採樣電阻Rs提供用於表徵流經LED燈串的電流的電流反饋信號ISEN。電流控制模塊600用於用於將電流反饋信號ISEN與第二基準信號REF2進行誤差計算，並生成第二誤差補償信號COMP2。
[0074]在圖3所示的實施例中，二極體D3和D4組成選擇電路。選擇電路將第一誤差補償信號COMP1和第二誤差補償信號COMP2中較大的一個選擇提供給緩衝器B2的輸入端。緩衝器B2產生第三誤差補償信號COMP3。在替代地的實施例中，可以由比較器和開關組成選擇電路。比較器將第一誤差補償信號COMP1和第二誤差補償信號COMP2相比較，並且根據比較結果控制開關的動作，從而選擇第一誤差補償信號COMP1和第二誤差補償信號COMP2中較大的一個。
[0075]優選地，該電源驅動裝置還包括調光模塊800。調光模塊800進一步包括調光模式檢測電路810、模擬調光電路820、PWM調光電路830、反相器B3、緩衝器B1和B4。
[0076]調光模式檢測電路810接收外部的調光信號Vdim，並且判斷外部調光信號Vdim是模擬調光信號還是PWM調光信號。模擬調光信號還是PWM調光信號均可為PWM信號。根據判斷結果，調光模式檢測電路810啟動模擬調光電路820和PWM調光電路830中的一個。可選地，可以同時向模擬調光電路820提供模擬調光信號，向PWM調光電路830提供PWM調光信號，從而同時啟動模擬調光電路820和PWM調光電路830。在此情形下，調光模式檢測電路810可以省略。因此，本申請提供的電源驅動裝置可進行模擬調光或PWM調光或二者同時進行的混合調光。
[0077]當外部調光信號Vdim為模擬調光信號時，模擬調光電路啟動，且根據外部調光信號Vdim輸出一基準信號Qa到電流控制模塊600中作為所述第二基準信號REF2，基準信號Qa的大小隨外部調光信號Vdim的佔空比變化，既使得第二基準信號REF2隨模擬調光信號變化，從而改變第一變換器輸出端OUT2的輸出電壓Vin2以及改變流經LED燈串的電流ILED，從而獲得所需的背光亮度。
[0078]當外部調光信號Vdim為PWM調光信號時，PWM調光電路830啟動，並根據外部調光信號Vdim向開關管Ml輸出與PWM調光信號同步的調光控制信號PWMC，該信號可經由緩衝器B1輸出開關管Ml的驅動信號IDRV，以控制Ml的導通和關斷。在PWMC信號的高電平期間，開關管Ml導通。在PWMC信號的低電平期間，開關管Ml斷開。從而通過改變LED燈串的點亮和熄滅時間比率來改變的亮度。
[0079]此外，在PWM調光過程中，在PWM調光控制信號PWMC為低電平期間，LED燈串的供電迴路斷開，相當於流過LED串的電流為零，但此時無需調節流過LED的電流，只需通過電壓控制模塊500來穩定第一變換器100的第一輸出電壓，因此在此期間需要使電流控制模塊600不工作，只有電壓控制模塊500工作。在PWM調光控制信號PWMC為高電平期間，需要以調節流過LED的電流為主，因此在此期間需要使電流控制模塊600工作，而電壓控制模塊500不工作。為實現這一功能，可根據PWM調光控制信號PWMC生成電壓控制模塊500與電流控制模塊600的使能信號，例如可通過反相器B3和緩衝器B4分別接收PWM調光控制信號PWMC，以分別生成電壓控制模塊500的使能信號S/H1以及電流控制模塊600的信號S/H2。在PWM調光控制信號PWMC的高電平期間，反相器B3輸出的使能信號S/H1無效，緩衝器B4輸出的使能信號S/H2有效，僅電流控制模塊600工作並且輸出第二補償信號COMP2。相應地，第三補償信號COMP3與電流反饋信號ISEN相對應，並且提供至第一變換器100的補償端COMPV。結果，在第二 PWM信號的高電平期間，第一變換器100主要維持合適的輸出電壓Vin2，以滿足為背光源供電和調光的需求。
[0080]在PWM調光控制信號PWMC的低電平期間，反相器B3輸出的使能信號S/H1有效，緩衝器B4輸出的使能信號S/H2無效，僅電壓控制模塊500工作並且輸出第一補償信號COMP1。相應地，第三補償信號COMP3與電壓反饋信號FBI相對應，並且提供至第一變換器100的補償端COMPV。結果，在第二 PWM信號的低電平期間，第一變換器100主要維持合適的輸出電壓Vinl，以滿足為為主板供電的需求。
[0081]優選地，該電源驅動裝置還包括I2C總線接口電路710。I2C總線接口電路710從外部接收時鐘信號SCL和數據信號SDA，並且產生一基準信號，當電源驅動裝置中無模擬調光電路或模擬調光電路未啟動時，以該基準信號作為所述第二基準信號REF2。I2C總線接口電路710向電流控制電路600提供第二基準信號REF2，從而可以方便地根據外部控制信號改變背光源供電電壓。
[0082]根據該實施例的用於顯示面板的電源驅動裝置兼容模擬調光和PWM調光。在PWM調光時，利用PWM調光信號產生電壓控制模塊500和電流控制模塊600的使能信號，使得第一變換器100可以兼顧第二變換器200的輸入電壓的需求和LED燈串的驅動和調光需求，並且進一步提高電源的轉換效率。由於採用括I2C總線接口電路710，因此可以簡化外圍電路的設計。可以將第二變換器、電壓和電流反饋環路以及調光模塊集成在一個晶片中，從而可以進一步減小電源所佔用的PCB面積和成本。
[0083]圖4為在本發明的用於顯示面板的電源驅動裝置中使用的電壓控制模塊500的示意性電路圖。圖5為圖4所示的電壓控制模塊的工作波形圖。電壓控制模塊500包括動態自適應基準信號產生電路510、運算放大器EA1、採樣保持電路520和補償電路530。
[0084]動態自適應基準信號產生電路510包括電容C51、單刀雙擲開關S51、以及由電阻R51和R52組成的分壓網絡。當調光信號Vdim為PWM調光信號時，單刀雙擲開關S51在PWM調光信號的控制下切換。在PWM調光信號的高電平期間，開關S51切換至B，使得用於表徵第二變換器200的輸入電壓Vinl的電壓反饋信號FBI給電容C51充電。在PWM調光信號的低電平期間，開關S51切換至A，使得電容C51上的電壓經分壓形後作為基準信號REF1提供給運算放大器EA1的同相輸入端。運算放大器EA1的反相輸入端接收電壓反饋信號FBI。由於基準信號REF1取決於電壓反饋信號FB1，因而該基準信號REF1根據電壓反饋信號FBI自動動態調節。如圖5所示的波形圖，C51的電壓越來越高，則REF1越來越高，使得輸入電壓Vin可很快穩定。因而，該電壓控制模塊500可以第一變換器100的工作穩定性。
[0085]採樣保持電路520包括開關S52。開關S52的第一端連接至運算放大器EA1的輸出端，第二端連接至補償電路530。補償電路包括串聯連接在開關S52的第二端和地之間的電阻R53和電容C52。在開關S52的第二端產生第一補償電壓COMP1。當調光信號Vdim為PWM調光信號時，開關S52在PWM調光信號的控制下切換。在PWM調光信號為高電平時，開關S52斷開，從而在開關S52的第二端保持電壓。在PWM調光信號為低電平時，開關S52閉合，開關S52的第二端上的電壓不需要從零開始變化，而是從先前的保持值開始變化。因而，該電壓控制模塊500可以提高動態響應速度。
[0086]此外，由於用於表徵第二變換器200的輸入電壓Vinl的電壓反饋信號FBI作為電壓基準源，因此不需要採用諸如TL431之類的外部基準源，進一步減少了外圍電子器件。
[0087]圖6為在本發明的用於顯示面板的電源驅動裝置中使用的基準信號產生模塊的示意性電路圖。基準信號產生模塊220作為第二變換器200的一部分，用於產生第三基準信號REF3。基準信號產生模塊220包括第一基準信號源REFa和第二基準信號源REFb，分別經由開關S21和S22連接至公共節點。在公共節點處產生第三基準信號REF3。第一基準信號源REFa的基準信號大於第二基準信號源REFb的基準信號。
[0088]採用附加的模式檢測電路來檢測第二變換器200的負載狀態，以獲得負載狀態信號。模式檢測電路可以位於如圖3所示的電源驅動裝置的外部，並且經由I2C總線接口電路710提供至電源驅動裝置內部的第二變換器200。替代地，模式檢測電路可以位於如圖3所示的電源驅動裝置的內部。
[0089]開關S21和S22分別由負載狀態信號及其非信號控制。當負載狀態信號指示非輕載時，開關S21導通，S22斷開，使得第一基準信號源REFa提供第三基準信號REF3。當負載狀態信號指示輕載時，開關S21斷開，S22導通，使得第二基準信號源REFb提供第三基準信號 REF3。
[0090]在第二變換器200進入輕載狀態時，由於第二基準信號源REFb提供數值較小的第三基準信號REF3，從而可以提高第二變換器200的轉換效率。
[0091]依照本發明的實施例如上文所述，這些實施例並沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的具體實施例。顯然，根據以上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取並具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬【技術領域】技術人員能很好地利用本發明以及在本發明基礎上的修改使用。本發明僅受權利要求書及其全部範圍和等效物的限制。
【權利要求】
1.一種用於顯示面板的開關電源，包括: 第一變換器，用於從第一輸入電壓產生第一輸出電壓和第二輸出電壓，第二輸出電壓用於背光源的供電； 第二變換器，用於將第一輸出電壓作為輸入電壓，並且產生第三輸出電壓； 電壓反饋環路，用於獲得表徵第一輸出電壓的第一電壓反饋信號，並且將第一電壓反饋信號與第一基準信號相比較，以獲得第一補償信號； 電流反饋環路，用於獲得表徵流經背光源的電流的電流反饋信號，並且將電流反饋信號與第二基準信號相比較，以獲得第二補償信號；以及 選擇電路，用於選擇第一補償信號和第二補償信號中數值較大的一個作為第三補償信號， 其中，第一變換器根據第三補償信號控制第一開關管的動作以產生獲得大致恆定的輸出電壓和/或輸出電流。
2.根據權利要求1所述的開關電源，其中，第一變換器為反激式變換器，第二變換器為BUCK變換器。
3.根據權利要求1所述的開關電源，其中，所述選擇電路包括第一二極體和第二二極體，其中第一二極體和第二二極體各自的陽極分別連接至電壓反饋環路和電流反饋環路各自的輸出端，第一二極體和第二二極體的陰極共同連接至公共節點，所述公共節點連接至第一變換器的補償端。
4.根據權利要求2所述的開關電源，還包括調光模塊，所述調光模塊包括模擬調光電路和PWM調光電路中的至少一個，所述模擬調光電路和所述PWM調光電路分別根據模擬調光信號和PWM調光信號調節背光源的亮度。
5.根據權利要求4所述的開關電源，其中，所述模擬調光電路提供所述第二基準信號，通過改變所述第二基準信號的數值使得第一變換器的輸出電流與第二基準信號相對應，從而實現背光源的調光。
6.根據權利要求4所述的開關電源，還包括與背光源串聯的第二開關管，其中所述PWM調光電路通過周期性地導通和斷開第二開關管來實現背光源的調光。
7.根據權利要求4所述的開關電源，還包括調光模式檢測電路，用於判斷外部調光信號是模擬調光信號還是PWM調光信號，如果外部調光信號是模擬調光信號，則將外部調光信號提供至所述模擬調光電路，如果外部調光信號是PWM調光信號，則將外部調光信號提供至所述PWM調光電路。
8.根據權利要求4所述的開關電源，其中，所述PWM調光電路根據PWM調光信號產生調光控制信號，所述PWM調光信號與所述調光控制信號同步。
9.根據權利要求8所述的開關電源，其中，根據所述調光控制信號產生使能信號，從而在調光控制信號的高電平期間使能電流反饋環路並且禁用電壓反饋環路，在調光控制信號的低電平期間禁用電流反饋環路並且使能電流反饋環路。
10.根據權利要求4所述的開關電源，其中，所述電壓反饋環路包括電壓控制模塊，所述電壓控制模塊將第一電壓反饋信號與第一基準信號相比較，以獲得第一補償信號。
11.根據權利要求10所述的開關電源，其中，所述電壓控制模塊包括: 第一基準信號產生電路，用於產生第一基準信號； 比較器，用於將第一電壓反饋信號與第一基準信號相比較； 採樣保持電路，用於接收比較器輸出的比較信號，並且在PWM調光信號的低電平期間獲取比較信號，以及在PWM調光信號的高電平期間保持比較信號；以及補償電路，用於補償比較信號以產生第一補償信號， 其中，所述第一基準信號產生電路根據第一電壓反饋信號動態調節第一基準信號的數值。
12.根據權利要求11所述的開關電源，其中，所述基準信號保持電路包括: 第一電容； 第一電阻和第二電阻組成的分壓網絡；以及 第一開關， 其中第一開關在所述PWM調光信號的高電平期間將第一電壓反饋信號提供給第一電容，在所述PWM調光信號的低電平期間將第一電容上的電壓提供給分壓網絡， 在第一電阻和第二電阻的中間節點獲得第一基準信號。
13.根據權利要求2所述的開關電源，其中，所述第二變換器包括: 第三開關管，連接在用於接收第一輸出電壓的輸入端和用於連接外部電感的輸出端之間； 續流管，連接在輸出端和地之間； 比較器，用於將表徵第三輸出電壓的第二電壓反饋信號與第三基準信號相比較，以產生誤差信號；以及 開關信號產生電路，用於根據誤差信號控制第三開關管和續流管的導通和斷開，以維持第三輸出電壓大致恆定。
14.根據權利要求13所述的開關電源，還包括第二基準信號產生電路，第二基準信號產生電路包括第一基準信號源和第二基準信號源，第一基準信號源提供的基準信號大於第基準信號源提供的基準信號，第二基準信號產生電路在重載時選擇第一基準信號源提供第三基準信號，在輕載時選擇第二基準信號源提供第三基準信號。
15.根據權利要求4所述的開關電源，其中將第二變換器、電壓反饋環路、電流反饋環路、選擇電路和調光模塊集成在一個晶片中。
【文檔編號】G09G3/32GK104467424SQ201410852246
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月31日 優先權日:2014年12月31日
【發明者】馬雲亮, 張凌棟 申請人:矽力傑半導體技術(杭州)有限公司