脉冲宽度调制装置和具有该装置的用于驱动光源的装置

摘要

提供了脉冲宽度调制(PWM)装置和包括PWM装置的光源驱动装置。PWM装置包括分压部分、电容器部分、第一运算放大器、第一减噪部分和第二运算放大器。分压部分分压并输出输入电压。电容器部分通过输入电流充电或放电以提供充电电压。第一运算放大器根据比较从分压部分输出的分压后的电压和从电容器部分输出的充电电压的结果来工作。第一减噪部分消除分压后的电压的高频噪声。第二运算放大器通过调光控制信号将由电容器部分生成的信号转换成脉冲宽度调制信号，其中第一运算放大器工作在开集模式。

权利要求

1.一种脉冲宽度调制装置，包括：

分压部分，分压并输出输入电压；

电容器部分，通过输入电流充电或放电以提供充电电压；

第一运算放大器，根据比较从所述分压部分输出的分压后的电压和从所述电容器部分输出的充电电压的结果工作；

第一减噪部分，去除分压后的电压中的高频噪声；

第二运算放大器，通过调光控制信号，将从所述电容器部分生成的信号转换成脉冲宽度调制信号，其中所述第一运算放大器工作在开集模式。

2.根据权利要求1所述的脉冲宽度调制装置，其中所述分压部分连接到所述第一运算放大器的输出端以形成反馈路径。

3.根据权利要求1所述的脉冲宽度调制装置，其中所述分压部分根据所述第一运算放大器是高状态还是低状态将与方波脉冲相对应的分压后的电压提供给所述第一运算放大器。

4.根据权利要求1所述的脉冲宽度调制装置，其中所述电容器部分连接到所述第一运算放大器的反相端和所述第二运算放大器的同相端。

5.根据权利要求1所述的脉冲宽度调制装置，其中所述电容器部分包括至少一个电容器以输出三角波信号。

6.根据权利要求1所述的脉冲宽度调制装置，其中所述第一减噪部分包括至少一个电容器，该电容器的一端连接到所述分压部分，该电容器的另一端接地。

7.根据权利要求1所述的脉冲宽度调制装置，其中所述第一减噪部分使从所述分压部分输出的分压后的电压的边沿变圆。

8.根据权利要求1所述的脉冲宽度调制装置，包括在所述第二运算放大器的输出端处形成的第二减噪部分，该第二减噪部分从所述脉冲宽度调制信号去除高频噪声。

9.根据权利要求8所述的脉冲宽度调制装置，其中所述第二减噪部分包括至少一个一端接地的电容器。

10.一种脉冲宽度调制装置，包括：

三角波发生电路，通过比较第一电压和充电的电容器部分的第二电压来输出三角波信号，所述第一电压是通过从所述三角波发生电路的输入电压去除高频噪声而生成的；以及脉冲宽度调制电路，根据调光控制信号将从所述三角波发生电路输出的所述三角波信号转换成脉冲宽度调制信号，其中所述三角波发生电路包括运算放大器，所述第一电压被分压并输入到该运算放大器的同相端，并且所述第二电压输入到该运算放大器的反相端，并且其中该运算放大器工作在开集模式。

11.根据权利要求10所述的脉冲宽度调制装置，其中所述脉冲宽度调制电路包括从所述脉冲宽度调制信号中去除高频噪声的第二减噪部分。

12.根据权利要求10所述的脉冲宽度调制装置，其中所述脉冲宽度调制电路包括将预定的基电压提供给所述调光控制信号的电压的调光电压控制部分。

说明书

脉冲宽度调制装置和具有该装置的用于驱动光源的装置

技术领域

[0001] 实施例涉及脉冲宽度调制装置和包括脉冲宽度调制装置的光源驱动装置。

背景技术

[0002] 冷阴极荧光灯(CCFL)、外部电极荧光灯(EEFL)和发光二极管(LED)可用作液晶显示器(LCD)面板的光源。

[0003] 使用逆变器电路来驱动如CCFL和EEFL的光源。逆变器电路将直流(DC)电压转换成交流(AC)电压，然后将交流电压升高至数百伏以向灯提供高交流电压。

[0004] 逆变器电路可使用调光功能(dimming function)来调节如LCD面板的面板的亮度。即通过调光控制信号将在逆变器电路中生成的三角信号转换成脉冲宽度调制(PWM)信号。

[0005] 然而，由于逆变器电路的噪声或集成电路(IC)的偏差，PWM信号可能失真或不稳定地生成。因此，逆变器电路的输出被影响以产生如LCD面板上的画面抖动的闪烁现象。

发明内容

[0006] 技术问题

[0007] 实施例提供去除混合在输入直流(DC)电压中的高频噪声的脉冲宽度调制(PWM)装置以及包括该脉冲宽度调制装置的光源驱动装置。

[0008] 实施例提供去除混合在输入直流电压和PWM信号中的高频噪声的脉冲宽度调制装置以及包括该脉冲宽度调制装置的光源驱动装置。

[0009] 实施例提供通过去除混合在输入直流(DC)电压中的高频噪声来防止LCD面板上的闪烁现象的PWM装置以及包括该PWM装置的光源驱动装置。

[0010] 技术方案

[0011] 实施例提供一种脉冲宽度调制装置，该脉冲宽度调制装置包括分压以输出输入电压的分压部分、通过输入电流来充电或放电以提供充电电压的电容器部分、根据比较从分压部分输出的分压后的电压和从电容器部分输出的充电电压的结果工作的第一运算放大器、去除分压后的电压的高频噪声的第一减噪部分，以及通过调光控制信号将由电容器部分生成的信号转换成脉冲宽度调制信号的第二运算放大器，其中第一运算放大器工作在开集模式。

[0012] 实施例提供一种脉冲宽度调制装置，该脉冲宽度调制装置包括通过比较第一电压和充电的电容器部分的第二电压来输出三角波信号的三角波发生电路，其中第一电压是通过从输入电压中去除高频噪声而生成的，还包括根据调光控制信号，将从三角波发生电路输出的三角波信号转换成脉冲宽度调制信号的脉冲宽度调制电路，其中三角波发生电路包括运算放大器，第一电压被分压并输入到运算放大器的同相端，并且第二电压输入到运算放大器的反相端，并且其中运算放大器工作在开集模式。

[0013] 有益效果

[0014] 根据实施例的脉冲宽度调制(PWM)装置和包括PWM装置的光源驱动装置稳定地提供PWM信号以稳定系统并提高产品的可靠性。

[0015] 另外，根据实施例的PWM装置和包括PWM装置的光源驱动装置在整个范围内控制PWM信号的占空比。

[0016] 另外，根据实施例的PWM装置和包括PWM装置的光源驱动装置防止LCD面板上的闪烁现象。

附图说明

[0017] 图1为示出根据实施例的光源驱动装置的图；

[0018] 图2为示出图1的脉冲宽度调制部分的框图；

[0019] 图3为示出图2所示的脉冲宽度调制部分的电路图；

[0020] 图4为示出图3所示的电路的工作的电路图；

[0021] 图5为示出图3所示的第一运算放大器的反相端和同相端的电压波形的图；

[0022] 图6为示出从图3所描绘的脉冲宽度调制部分去除高频噪声的图；

[0023] 图7为示出图3所示的第二运算放大器的输入和输出波形的图；以及[0024] 图8为示出根据实施例与三角波相对应的脉冲宽度调制信号输出的图。

具体实施方式

[0025] 在下文，将参考附图更充分说明实施例。

[0026] 图1是示出根据实施例的光源驱动装置100的图。

[0027] 参考图1，光源驱动装置100根据脉冲宽度调制(PWM)信号将输入直流(DC)功率转换成交流(AC)功率。此后，光源驱动装置100控制提供给光源200的驱动电压以调节光源200的接通-断开以及亮度。另外，光源驱动装置100感测与流过光源200的电流相关的电压并基于感测的电压控制光源200。

[0028] 在这里，光源200包括如冷阴极荧光灯和外部电极荧光灯的多个荧光灯。另外，光源200可包括多个发光二极管(LED)。另外，光源200可包括荧光灯和LED。

[0029] 光源驱动装置100包括PWM部分110、控制部分140、切换部分150以及变压器160。

[0030] PWM部分110输出PWM信号。控制部分140根据PWM信号控制电流使得电流持续地流过光源200。转换单元150使用控制部分140的控制信号将输入电压转换成与频率相对应的AC电压并将该AC电压提供给变压器160。

[0031] 变压器160基于匝数比将由切换部分150提供的AC电压升高到高电压并将该高电压提供给光源200。因此，光源200被接通。当光源是LED时，可去除变压器160。

[0032] 控制部分140是逆变器控制部分。控制部分140接收流过光源200的电流反馈并控制切换部分150使得电流持续地流过光源200。

[0033] PWM部分110包括三角波发生电路120和PWM电路130。三角波发生电路120去除方波脉冲的高频噪声。此后，三角波发生电路120比较无高频噪声的方波脉冲和充电电压，从而生成具有恒定周期的三角波信号。通过去除包括在方波脉冲边沿内的高频噪声，三角波信号的上顶点电势和下顶点电势(vertex potential)不抖动。

[0034] PWM电路130根据调光控制信号将三角波信号转换成PWM信号。PWM信号的占空比根据调光控制信号的水平而变化。

[0035] 在这里，调光控制信号根据DC电压的上或下而变化。PWM信号的占空比通过比较可变调光控制信号的电压水平和三角波而变化。当占空比为100％调光时，调光控制信号的电压移到三角波信号的顶点以产生100％接通和0％断开。具有恒定的顶点电势的三角波信号防止PWM信号失真或不稳定地生成。

[0036] 根据实施例的光源驱动装置100可控制液晶显示器设备的光单元，控制如荧光灯和LED的光源200。

[0037] 图2为示出根据实施例的PWM部分110的框图。

[0038] 参考图2，PWM部分110包括三角波发生电路120和PWM电路130。三角波发生电路120包括分压部分111、电容器部分112、第一运算放大器113以及第一减噪部分114。PWM电路130包括调光电压控制部分121、第二运算放大器122和第二减噪部分123。

[0039] 输入的DC电压Vcc和反馈电压被分压成电压S1。分压部分111将电压S1输出到第一运算放大器113的同相端(+)以改变参考电压。通过分压部分111输入的电流被连接到第一运算放大器113的反相端(-)的电容器部分112充电或放电。电容器部分112输出三角波信号，该三角波信号的端点匹配第一运算放大器113的同相端(+)的改变的参考电压的低水平和高水平。当高于在分压部分111中分压后的电压S1的电压被充电时，电容器部分112执行放电操作。当低于分压后的电压S1的电压被充电时，电容器部分112执行充电操作。

[0040] 第一运算放大器113比较分压部分111的分压后的电压S1和电容器部分112的电压S2以在低状态或高状态下工作。当第一运算放大器113在高状态下工作时，将从第一运算放大器113输出的高电压通过反馈路径提供给分压部分111。当第一运算放大器113在低状态下工作时，第一运算放大器113的输出端变为接地状态。

[0041] 将分压部分111的分压后的电压S1提供给第一运算放大器113的同相端(+)，其中分压后的电压S1的水平是根据电容器部分112的充电周期或放电周期的方波脉冲。

[0042] 第一减噪部分114去除包括在提供给分压部分111的电压中，即输入电压和反馈电压的分压后的电压S1中的高频噪声。在这里，由于包括在第一运算放大器113中的晶体管、寄生电容、切换速度的延迟等，在反馈电压中包括高频噪声。通过第一减噪部分114去除高频噪声。

[0043] 提供给第一运算放大器113的电压S2通过电容器部分112的充电和放电操作被转换成三角波信号。三角波信号被提供为第二运算放大器122的同相端(+)的输入电压。第二运算放大器122比较输入到同相端(+)的三角波信号和输入到反相端(-)的调光控制信号Vbr以输出PWM信号。

[0044] 在这里，用于调光控制或亮度控制的调光控制信号Vbr是从电子仪器(set)(例如，控制部分)提供的可变DC电压。

[0045] 调光电压控制部分121将预定基电压加到调光控制信号Vbr上并将包括预定基电压的调光控制信号Vbr输出到第二运算放大器122的反相端(-)。调光控制部分121升高预定基电压以扩展从电子仪器提供的调光控制信号Vbr的DC电压范围。也就是说，例如，当从电子仪器提供的调光控制信号Vbr的电压范围为0V-3V时，增加范围为1V-2V的基电压使得1V-5V的调光控制信号Vbr被提供给反相端(-)。

[0046] 在这里，第二运算放大器122根据加到预定三角波信号上的可变水平的调光控制信号Vbr输出可变占空比的PWM信号。

[0047] 在第二运算放大器122的输出端形成第二减噪部分123。第二减噪部分123去除包括在PWM信号中的高频噪声，然后PWM信号被提供给控制部分140。因此，更精确的PWM信号被提供给控制部分140。

[0048] 图3是示出根据实施例的PWM部分110的电路图。图4是示出图3所示的电路的工作的电路图。

[0049] 参考图3和4，分压部分111包括第一、第二、第三和第四电阻器R1、R2、R3、和R4。第一减噪部分114包括至少一个第三电容器C3。电容器部分112包括第一和第二电容器C1和C2。第一和第二运算放大器113和122可形成集成电路118。调光电压控制部分121包括多个电阻器R11、R12和R13。第二减噪部分123包括至少一个第六电容器C6。

[0050] 分压部分111使用第一、第二、第三和第四电阻器R1、R2、R3、和R4将输入DC电压Vcc和反馈电压分压成分压后的电压S1，并将分压后的电压S1输出到第一运算放大器113的同相端(+)。在分压部分111，输入的DC电压Vcc被提供给第一电阻器R1的一端和第三电阻器R3的一端。第一电阻器R1的另一端连接到接地的第二电阻器R2和第三电容器C3。第三电容器C3用作第一减噪部分114。

[0051] 第一电阻器R1的一端连接到第三电阻器R3。第四电阻器R4在第一电阻器R1的另一端和第三电阻器之间。另外，第一电阻器R1的另一端通过集成电路118的第三引脚连接到第一运算放大器113的同相端(+)。

[0052] 第一运算放大器113的输出端在第三和第四电阻器R3和R4之间以形成反馈路径。

[0053] 第一运算放大器113的反相端(-)连接到电容器部分112。在电容器部分112中，第一电容器C1并联连接到第二电容器C2，且第一和第二电容器C1和C2的一端连接到接地端GND。第一和第二电容器C1和C2的一端通过集成电路118的第二引脚连接到第一运算放大器113的反相端(-)并通过集成电路118的第五引脚连接到第二运算放大器122的同相端(+)。

[0054] 调光控制信号Vbr通过调光电压控制部分121输入到第二运算放大器122的反相端(-)。调光控制信号Vbr经由调光电压控制部分121的第十一电阻器R11，通过集成电路118的第六引脚输入到第二运算放大器122的反相端(-)。第十一电阻器R11的一端并联连接到第十二电阻器R12、第五电容器C5和连接到输入DC电压Vcc的第十三电阻器。第十二电阻器R12和第五电容器C5接地。通过提供给第十三电阻器R13的输入DC电压Vcc将调光控制信号的电压升高到预定水平。

[0055] 第二运算放大器122的输出端经由集成电路118的第七引脚通过第十四电阻器R14输出PWM信号。

[0056] 在这里，第二减噪部分123的第六电容器C6去除包括在PWM信号中的高频噪声以将PWM信号稳定地发送到图1所示的控制部分140。

[0057] 同时，当三角波发生电路120工作时，输入DC电压Vcc输入到第一运算放大器113(I1)，且第一运算放大器113通过反馈路径输出高电压。

[0058] 在这里，电容器部分112的第一和第二电容器C1和C2开始从零状态使用输入电流充电。电容器部分112的第一和第二电容器C1和C2使用流过第三电阻器R3、第五电阻器R5和第六电阻器R6的输入电流(I2)充电。充电电压S2被提供为第一运算放大器113的反相端(-)的参考电压。

[0059] 输入到第一和第三电阻器R1和R3的输入DC电压Vcc和反馈电压通过电阻R1//(R3+R4)被分压成电压S1。电压S1被提供给第一运算放大器113的同相端(+)。

[0060] 第一运算放大器113比较输入到同相端(+)的分压后的电压S1和输入到反相端(-)的充电电压S2。当分压后的电压S1大于充电电压S2时，第一运算放大器113输出同相放大电压。从第一运算放大器113输出的高电压通过第四电阻器R4输入到同相端(+)。

[0061] 在这里，当充电电压S2的水平大于分压后的电压S1的水平时，第一运算放大器113的输出端接地。第一和第二电容器C1和C2的充电电压S2经由第五和第六电阻器R5和R6通过第一运算放大器113的接地端V-放电(I4)。

[0062] 在这里，尽管电容器部分112包括第一和第二电容器C1和C2以进行精细调整，然而可使用一个电容器。

[0063] 当充电电压S2的水平大于分压后的电压S1的水平时，第一运算放大器113的输出端为接地端V-以产生放电操作。在这里，分压后的电压S1的水平(低水平)由第一和第二电阻器R1和R2确定。引入到第三电阻器R3中的电流流到第一和第四引脚，即第一运算放大器113的接地端V-。当第一和第二电容器C1和C2放电时，第一运算放大器113的反相端(-)的电压S2低于使用第一和第二电阻器R1和R2的同相端(+)的分压后的电压S1。在这里，第一运算放大器113的输出端输出同相放大电压。电压S1的水平(高水平)由并联电阻器[(R1//(R3+R4))]和第二电阻器R2确定且大于由第一和第二电阻器R1和R2所确定的低水平。在这里，第一和第二电容器C1和C2不再通过第一运算放大器113的输出端放电并开始重新充电直到电压S2的水平大于分压后的电压S1的电平。当第一运算放大器113的反相端(-)的电压S2大于同相端(+)的分压后的电压S1时，第一运算放大器113的输出端为接地端V-以产生放电操作。如上所述，第一和第二电容器C1和C2被轮流充电或放电。

[0064] 在这里，第一运算放大器113的反相端(-)的节点电压由并联电阻器R4//R1//R2确定。当被充电的第一和第二电容器C1和C2的电压S2的水平低于分压后的电压S1的水平时，第一运算放大器113的输出端，即第一和第四引脚开路(opened)(当第一运算放大器113开路时，第一运算放大器113的输出端的高电压受第三和第四电阻器R3和R4影响)。
第一运算放大器113将输入到同相端(+)的分压后的电压S1转换成同相放大电压。

[0065] 在这里，分压后的电压S1的高频噪声被第一减噪部分114的第三电容器C3去除。即如图6所示，方波脉冲的上升和下降沿E1、E2、E3和E4的噪声被去除，使得各边沿变圆。

[0066] 如上所述，参考图5，在方波脉冲周期内分压后的电压S1被输入到第一运算放大器113的同相端(+)。通过电容器部分112的充电和放电操作三角波信号被输入到第二运算放大器122的同相端(+)。可根据分压电阻的大小和/或电容器的电容调整三角波脉冲的周期。

[0067] 如上所述，第一运算放大器113工作在开集(open-collector)模式，在该模式中通过比较输入到同相端(+)的分压后的电压S1和输入到反相端(-)的电压S2，输出端开路或接地。即第一运算放大器113是开集。当反相端(-)的电压S2大于同相端(+)的分压后的电压S1时，输出端接地。当同相端(+)的分压后的电压S1大于反相端(-)的电压S2时，输出端开路。

[0068] 电压S2的三角信号根据电容器部分112的充电周期或放电周期输入到第二运算放大器122的同相端(+)。

[0069] 参考图7，通过调光控制信号Vbr输入到第二运算放大器122的同相端(+)的电压S2的三角信号转换成PWM信号。调光控制信号Vbr是输入到第二运算放大器122的反相端(-)的电压，该电压包括被调光电压控制部分121加上的基极电压。

[0070] 使用调光电压控制部分121的第十一、第十二和第十三电阻器R11、R12和R13的具有预定DC电压水平的调光控制信号Vbr输入到第二运算放大器122的反相端(-)。

[0071] 将输入到第二运算放大器122的反相端(-)的调光控制信号Vbr与输入到同相端(+)的三角信号进行比较，然后根据比较结果输出PWM信号。另外，当调光控制信号Vbr的电压被升高或降低时，PWM信号的占空比对应于调光控制信号Vbr的变化的电压而变化。

[0072] 在这里，如图8所示，当输入到第二运算放大器122的反相端(-)的调光控制信号Vbr形成在电压S2的三角信号的上顶点上时，输出PWM信号。

[0073] 在这里，通过去除在三角波发生电路120中所生成的方波脉冲的高频噪声，去除三角信号的抖动现象(部分A)。因此可防止对应于三角信号A的PWM信号的输出误差。

[0074] 另外，可使用调光控制信号Vbr在整个范围内控制PWM信号的占空比。因此有可能使用切换部分150容易地控制光源200。另外防止了LCD面板的闪烁现象。

[0075] 工业应用

[0076] 根据实施例的脉冲宽度调制(PEM)装置和包括该PWM装置的光源驱动装置稳定地提供PWM信号以稳定系统并提高产品的可靠性。

[0077] 另外，根据实施例的PWM装置和包括该PWM装置的光源驱动装置在整个范围内控制PWM信号的占空比。

[0078] 另外，根据实施例的PWM装置和包括该PWM装置的光源驱动装置防止LCD面板上的闪烁现象。

[0079] 将根据实施例的光源驱动装置提供给液晶显示设备的光单元，控制如荧光灯和LED的光源。