具有非线性补偿功能的设备驱动器制造技术

LED的亮度由包括亮度控制模块(30)的驱动器控制，所述亮度控制模块使用PWM控制或电流控制中的一种或两种。探测器32测量所接收到的PWM信号占空比并产生数字PWM值。该数字PWM值被传递通过温度限制器模块(38)和曲线整形器模块(40)。自适应调光模块(42)操作以选择电流控制、PWM控制或其组合。在PWM控制中，自适应调光模块(42)产生数字信号，其被传递通过抖动模块(44)，然后由PWM发生器模块(46)转换为输出PWM信号(34)。抖动模块允许PWM信号在两个数字值之间抖动以仿真所述两个数字值之间中间的亮度水平。在电流模式中，来自自适应调光模块(42)的数字信号通过非线性补偿模块(48)。模块(48)允许数字电流信号被补偿以引入非线性特征，从而建立对数或指数变亮/变暗函数。

Device driver with nonlinear compensation function

The brightness of the LED is controlled by a drive comprising a brightness control module (30) that uses one or two of the PWM control or current control. The detector 32 measures the duty ratio of the received PWM signal and generates a digital PWM value. The digital PWM value is passed through the temperature limiter module (38) and the curve shaper module (40). An adaptive dimming module (42) is operated to select current control, PWM control, or combinations thereof. In the PWM control, an adaptive dimming module (42) generates a digital signal that is passed through the dither module (44) and then converted to an output PWM signal (34) by the PWM generator module (46). The dither module allows the PWM signal to dither between two digital values to simulate the median brightness level between the two digital values. In the current mode, the digital signals from the adaptive dimming module (42) are passed through the nonlinear compensation module (48). The module (48) allows digital current signals to be compensated to introduce nonlinear features so as to establish logarithmic or exponential dimming / darkening functions.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有非线性补偿功能的设备驱动器
本专利技术一般涉及具有非线性补偿功能的设备驱动器电路，具体地，涉及利用亮度控制的发光二极管(LED)驱动器电路。
技术介绍
发光二极管(LED)具有许多应用，包括用于液晶显示器(LCD)的背光照明。典型的背光系统可以在所需要的亮度和实际光输出之间引入非线性。图1是来自典型的LED数据表的图，其示出了LED的正向电流与相对光通量之间的关系。能够看到，光通量输出不随正向电流线性增加。举例来说，对于20mA的正向电流，则相对光通量值为1，但是当电流增加4倍时(80mA)，通量值仅为3.5。除了LED本身引入非线性之外，还存在关于人眼感知的非线性的问题。图2包括从CharlesPoynton的文章“PerceptualUniformityofDigitalIImaging(数字成像的感知均匀性)”摘录的一组曲线，其描述了对各种光水平的非线性人类响应。在这些曲线中，标为0.01L*(T)的曲线是基于由国际照明委员会提供的人对亮度响应的CIE*L模型。从这些曲线能够看出，在较低光水平上，光的人感知变化急剧增加，而在较高光水平上，变得相对线性。对于许多LED驱动应用，LED线性性的严格控制是重要的。举例来说，在内容意识背光控制(CABC)的应用中(有时也称为内容自适应亮度控制)，LED背光照射亮度通过分析LCD内容而智能控制。尽管这种方法降低了功耗，但是LCD像素亮度必须由LED背光亮度的变化来精确匹配。背光系统中的非线性能够使得这种匹配更困难。在一些应用中，期望以一种使得LED以非线性方式变亮和变暗的方式控制背光照射。举例来说，满意的变暗动作能够通过以快速率开始且以慢得多速率结束将背光照明设备关闭而获得。其他用于背光照明控制的对数或指数函数有时是期望的。一种补偿非线性性和产生非线性的现有技术方法频繁使用查找表。利用此方法的问题是必须使用大量的查找表点以达到合理的补偿精度，因而使得编程相对困难而且需要增加的内存量。硬编码的查找表具有更高的空间效率但是提供较低应用灵活性。模拟解决方案一般不提供可编程性来支持多种曲线形状。存在对具有非线性补偿功能的LED驱动器和其他设备驱动电路的需要，这种驱动器和驱动电路能够提供精确补偿，能够容易地被重新编程并且其能够容易地实现多种补偿曲线。
技术实现思路
描述了用于补偿设备驱动器的设备和方法。描述了以电路实现的实施例，其用于提供驱动发光二级管(LED)的信号。能够使用相同的方法提供补偿以驱动其他设备。在一个示例实施例中，具有补偿功能的设备驱动器包括输入驱动器，其被配置以产生一系列未补偿驱动信号；补偿电路，其被连接以接收未补偿驱动信号并产生相应的补偿驱动信号，其中所述补偿电路能够储存定义单一补偿曲线的两个或更少的控制点，其中所述补偿电路利用控制点将补偿驱动信号转换为相应的补偿驱动信号；和输出驱动器，其被配置以利用补偿驱动信号驱动设备连接到输出驱动器。驱动器可以具有两个或更少的控制点，所述两个或更少的控制点包括单一控制点并且其中所述单一补偿曲线是二次贝塞尔曲线。单一控制点可以以xc和yc坐标对表达，未补偿驱动信号中的每一个能够以xi坐标表达，而补偿驱动信号中的每一个能够以yo坐标表达，并且其中所述补偿电路可以被配置以利用所述xc和yc坐标值计算yo的值。所述二次贝塞尔曲线可以是参数曲线，此处所述参数能够表达为值t，其中t的范围是从0到1。所述二次贝塞尔曲线还可以表达为xi＝2(1-t)txc+t2以及yo＝2(1-t)tyc+t2，并且其中所述补偿电路可以操作以针对给定的xi值使用xc计算参数t的值。所述补偿电路可以进一步操作以通过使用所计算的参数t值和yc值计算yo的值。将由设备驱动器驱动的设备可以包括至少一个发光二级管(LED)，并且未补偿驱动信号可以适于驱动所述至少一个LED，其中所述输出驱动器被配置以利用补偿驱动信号驱动至少一个LED。未补偿驱动信号可以是具有给定位精度的数字信号，并且补偿驱动信号是具有位精度的数字信号，它的位精度至少是所述给定位精度的位精度。补偿电路包括算术逻辑电路，其具有的数据路径宽度足以提供至少是所述给定位精度的位精度。在一个示例实施例中，具有补偿功能的发光二极管(LED)驱动器包括输入驱动器，其被配置以产生能够在给定驱动范围上变化的一系列未补偿驱动信号，其中所述未补偿驱动信号是具有给定位精度的数字信号；补偿电路，其被配置以根据整个给定驱动范围上的未补偿驱动信号产生补偿驱动信号，所述补偿电路能基于两个或更少的控制点得到所述补偿驱动信号，其中所述补偿驱动信号具有至少与所述未补偿信号的所述给定位精度一样大的位精度；和输出驱动器，其被配置以利用补偿驱动信号驱动至少一个LED。在一个示例实施例中，一种补偿设备驱动器的方法包括接收能够被表述为具有给定位分辨率的值xi的未补偿数字驱动信号；存储定义贝塞尔曲线的单一控制点，其中所述单一控制点能够表述为xc和yc坐标；补偿所述未补偿数字驱动信号以产生具有至少与所述给定位分辨率一样大的分辨率的补偿数字驱动信号yo，其中所述补偿通过利用所述xc和yc坐标实施；以及使用所述补偿数字驱动信号yo驱动所述设备。如上所述，贝塞尔曲线可以是包含参数的参数二次贝塞尔曲线，所述参数能够被表述为范围为0到1的值t。二次贝塞尔曲线可以表述为xi＝2(1-t)txc+t2以及yo＝2(1-t)tyc+t2；并且所述补偿可以进一步包括针对给定的xi值使用xc计算参数t的值。所述补偿还可以包括通过使用所计算的参数t值和yc值而计算yo的值。附图说明图1是示出正向电流相对于相对光通量的典型LED图。图2是光亮度人视觉响应的模型示图，其示出了该响应是非线性的。图3是根据本专利技术的一个方面，利用非线性补偿电路的LED背光驱动器集成电路产品的方框图。图4是利用非线性补偿电路的在图3电路中使用的示例性亮度控制模块的示意图。图5是在图3的电路中的非线性补偿电路中使用的类型的参数二次贝塞尔曲线的示例。图6A示出类似于图2的人视觉响应的示例性未补偿曲线，而图6B示出用于补偿图6A的曲线的相应的二次贝塞尔曲线。图7是控制用于生成补偿驱动输出的算术逻辑的状态机。图8示出用于执行算术运算以生成补偿驱动输出的逻辑资源。图9的流程图示出图7中的状态机如何控制用于生成补偿驱动输出的图8中的逻辑。具体实施方式图3是LED背光驱动器集成电路产品20以及相关的外部组件的方框图。提供的开关升压型DC-DC转换器用于生成可变输出电压Vout。所包括的内部低压差(LDO)线性稳压器23用于提供内部驱动器电路组件的工作电压。Vout被施加到位于六个LED组LED1-LED6的最外部的LED的阳极。每一组LED能够驱动一个或更多个串联连接的LED。余量(headroom，馀量)控制模块24感测LED驱动电压并使DC-DC转换器调节Vout的值以适应具有最大正向电压加上小电压余量的LED模块。因此，升压的输出电压Vout足够大，以允许适当的LED驱动，但不是太大而浪费功率。LED电流槽模块26包括六个独立的数字控制的电流槽，用于精确控制通过每一个LED组的驱动电流。故障检测模块28操作以检测各种故障，比如开路LED，以及过流和过压状况。LED的亮度由允许各种亮度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备驱动器电路，其适合用于驱动具有针对驱动信号的非线性响应的设备，所述设备驱动器电路包括：驱动器输入电路，其被配置以产生和设备非线性响应曲线关联的未补偿驱动信号(x

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.06 US 13/267,1561.一种设备驱动器电路，其适合用于驱动具有针对驱动信号的非线性响应的设备，所述设备驱动器电路包括：驱动器输入电路，其被配置以产生和设备非线性响应曲线关联的未补偿驱动信号(xi)；补偿电路，其被配置以接收所述未补偿驱动信号(xi)并基于具有关联的补偿设备驱动曲线的参数二次贝塞尔函数B(t)产生相应的补偿驱动信号(yo)，其中B(t)的特征在于：分别对应于所述补偿设备驱动曲线上的(xi，yo)的最小和最大值的固定开始点和固定结束点，和预定控制点P1，其特征在于用于根据B(t)产生所述补偿驱动信号(yo)的坐标(xc，yc)，参数t，其范围对应于从0到1的标准化值；所述补偿电路包括使参数函数和输出函数具体化的补偿算术逻辑，参数函数算术逻辑响应于至少(xi)和(xc)而根据B(t)产生所述补偿设备驱动曲线上的相应参数t值；和输出函数算术逻辑响应于至少得到的参数t值和(yc)而根据B(t)产生所述相应的补偿驱动信号(yo)；以及驱动器输出电路，其被配置以基于所述补偿驱动信号(yo)驱动所述设备。2.如权利要求1所述的电路，其中所述参数二次贝塞尔函数是具有两个控制点P1和P2的三次函数。3.如权利要求1所述的电路，其中所述参数二次贝塞尔函数能够表达为xi＝2(1-t)txc+t2以及yo＝2(1-t)tyc+t2。4.如权利要求3所述的电路，其中所述参数函数算术逻辑包括一次乘法、一次加法、一次开平方、一次减法和一次除法；和其中所述输出函数算术逻辑包括两次乘法、一次移位和一次加法。5.如权利要求1所述的电路，其中所述设备是至少一个发光二极管，即至少一个LED，其中所述未补偿驱动信号是用于驱动所述至少一个LED的正向电流，并且其中所述设备非线性响应曲线对应于针对LED发光的人类感知响应。6.如权利要求1所述的电路，其中所述未补偿驱动信号(xi)和所述补偿驱动信号(yo)是具有相同的位精度的数字信号。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：D·J·芬索尔，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US