專利名稱：向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方法
技術領域：
本發明涉及一種脈寬調制信號產生方法，特別涉及一種向功率管提供高頻平均脈寬調制 信號的方法。
背景技術：
眾所周知，人眼對光強的感受是非線性的，即在弱光時，實際光強增加一倍，人眼的感 覺光強增強多于一倍；在強光時，實際光強增加一倍，人眼的感覺光強增強卻不足一倍，因 此需要進行亮度非線性處理，使肉眼感受到均勻的灰度變化。因此為保證LED大屏幕色彩完 整還原，必須進行反伽瑪校正，經過校正以后，使它的電-光轉換特性與CRT相近，經灰度校 正后的顯示畫面會顯得紋理清晰，層次感強，亮度柔和，明暗過渡平緩。
由于人眼對光的感覺是非線性的，而LED的特性曲線是基本線性的，因此必須調整LED顯 示屏的變換函數，另一個調整變換函數的原因是攝像機固有的Gamma特性為0.45,圖像是通 過CRT的Gamma值來校正的，大約為2. 2-2. 5,各國電視標準略有不同。當Gamma值小于1時， 畫面會對比度失調，表現為缺乏層次感。
市面上通常是8位LED顯示系統，在此系統中輸入是8位的三原色信號(即紅綠藍)，輸 出是離散的紅綠藍8位或IO位信號。在典型的8位系統中，0表示黑，255表示白，其它顏 色在1到254之間。在LED等數字化的系統中，如果Gamma值使用3. 0較低灰度范圍，可見 的色彩數量減少了，許多相近的灰度合并了，即某一范圍的輸入信號被放到同一輸出值上， 這種色彩的損失不會在CRT上表現出來，因為CRT的信號是模擬的，0—255存在無數級。顯 然，為了在LED顯示系統中更好的還原原始圖像，所以系統必須擁有更大深度的數據處理能 力。為此，現今常選擇每種顏色有4096個灰度表現。然而，對于向LED負載供電的開關電源 電路，其功率管的開關頻率若為100K,采用4096級灰度，則在LED負載上形成頻率為
/4G% 。^的低頻波，如果需要對此低頻波進行濾波，采用如圖1所示的濾波電容，
則濾波電容的阻抗要非常小，即2"25" 相應電容值c要非常大，即電容的體
積要非常大，這在實際實現中非常困難。
為了解決上述問題，在申請號為01807359.X中國專利中，提出了一種通過在整段時間內 分布PWM脈沖來驅動數字顯示器的方法和裝置，其通過把時間T內的脈沖所需長度處理成分布于該時間期間內的一系列脈沖，即形成高頻平均脈沖。由其背景技術可見，其是預先由EPR0M 存儲T/2, T/4, T/8...T/2"n的8種占空比脈沖波形，實質上是存儲它們的數字形式，T/2的 數字形式為01010101....01(共256位)；占空比為1/4 (即T/4)，則數字形式為
000100010001.....OOOl(共256位)......，當需要某一占空比時，則將所存儲的占空比進行
組合，例如，當需要的占空比為5T/8時，由T/2+T/8=5T/8組合形成。但是，由于EPR0M價 格昂貴，所以該專利提出一改進方法，即由邏輯器件產生不同占空比的脈沖信號，然后根據 需要將產生的脈沖信號進行組合以獲得所需的高頻平均脈沖，如此可避免采用EPROM，有效降 低成本。
然而，上述專利中所公開的技術，都是通過組合的方式來形成高頻平均脈沖，無論是采用 EPROM預先存儲占空比脈沖，還是采用邏輯器件產生用于組合的單脈沖，在理論上是可以實現 組合的無限可能性，但在實際應用中，考慮到成本等因素，往往只是進行有限的組合，如此 難以實現真正意義上的平均，同時也難免會影響到精度。
由上所述，如何提供一種操作簡便且真正平均的P麗脈沖以利于濾波，實已成為本領域技 術人員亟待解決的技術課題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種簡單實用的向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方法。
為了達到上述目的及其他目的，本發明提供的向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方 法，包括步驟1)將一具有計算、移位及減法功能且能接收外部數據的處理器與一能產生脈 寬調制信號的脈寬調制信號產生單元相連接；2)所述處理器根據外部輸入的所述負載當前需 要顯示的亮度值和表示最大亮度的調光亮度初始值計算所述負載當前的調光亮度值；3)所述 處理器根據所計算出的當前調光亮度值及預設的用于表示所述負載的調光亮度值的二進制數 據的總位數，計算出在二進制數據中為1的數據位數目，然后對所述為1的數據位數目，采 用移位及減法操作獲得為1的數據位在二進制數據中的平均分布方式，進而形成用于表示當 前調光亮度值的、且為1的數據位平均分布的二進制亮度數據；以及4)所述處理器將形成的 二進制亮度數據輸入所述脈寬調制信號產生單元，所述脈寬調制信號產生單元根據所述功率 管的要求及所述二進制亮度數據生成相應高頻平均脈寬調制信號，以驅動所述功率管。
其中，所述功率管為開關恒流源電路中的功率管，所述開關恒流源電路用于驅動能發光 的負載，較佳的，所述負載為LED。
較佳的，所述移位操作為右移。
4較佳的，所述總位數為4096位。
較佳的，所述功率管控制信號產生單元為復雜可編程邏輯器件。
較佳的，所述處理器為具有總線接口的單片機，其通過總線接收外部數據。
較佳的，所述高頻平均脈寬調制信號的周期為微秒級。
綜上所述，本發明的向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方法通過簡單的移位及減法 操作即可獲得高頻平均脈寬調制信號，方法簡單實用，尤其適用于需要通過濾波來避免閃光 的發光負載。
圖1為現有LED濾波電路圖。
圖2為本發明的向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方法所應用的開關恒流源電路示 意圖。
圖3為本發明的向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方法的操作流程示意圖。
圖4為本發明的向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方法中形成為1的數據位平均分
布的二進制數據的流程示意圖。
圖5為本發明的向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方法中所形成的二進制數據結構
示意圖。
具體實施例方式
以下將通過具體實施例來對本發明的向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方法進行詳 細說明。
請參閱圖2，其為本發明所應用的開關恒流源電路示意圖，其包括受PWM信號控制的功率 管(T2) 1，與所述功率管相連接的負載LED3、以及采樣電阻4，為了濾波，還設置有與負載 相并聯的濾波電容6，此外，還設有與負載3相連接用于檢測過流信號的光耦7，與負載3及 功率管1相連接的電感2，與電感2和光耦7相連接的續流二極管5。
在所述開關恒流源電路中，當功率管l的柵極輸入P麗信號時，當P觀信號為高電平時， 功率管1閉合，電源通過功率管l向負載LED供電，當PMH言號為低電平時，功率管1斷開， 由電感2通過續流二極管5向負載LED供電，隨著PWM信號的占空比的不同，可對負載LED 的亮度進行控制。此外，通過濾波電容6對負載LED端的高頻濾波，可在負載LED上得到一個直流電流，從而可從根本上解決負載LED高頻閃爍的問題。
請參見圖3，為向所述開關恒流源電路的功率管提供高頻平均P麗信號，本發明的向功率 管提供高頻平均脈寬調制信號的方法主要包括以下步驟
第一步將一具有計算、移位及減法功能且能接收外部數據的處理器與一能產生脈寬調 制信號的脈寬調制信號產生單元相連接。例如，將一具有計算、移位及減法功能、且有總線 接口的單片機與一復雜可編程邏輯器件(即CPLD)相連接，由于其連接方式已為本領域技術
人員所熟悉，故在此不再詳述。
第二步所述處理器根據所述負載當前需要顯示的亮度值和表示最大亮度的調光亮度初 始值計算所述負載當前的調光亮度值。在本實施例中，可由處理器根據負載3的電流由0上 升至過流值(即光耦由0跳變為1)時所需要的時間、負載3的過流值、及負載3的額定電流 值來確定所述調光亮度初始值，例如，若處理器記錄的時間為Xl,負載3的過流值為350mA， 額定電流值為300mA，則所述調光亮度初始值即為XI* 300/350，而當需要顯示的亮度值為 Y時，所述處理器計算出的當前的調光亮度值即為(XI* 300/350) *Y。
第三步所述處理器根據所計算出的當前調光亮度值及預設的用于表示所述負載的調光 亮度值的二進制數據的總位數，計算出在二進制數據中為1的數據位數目，然后對所述為1 的數據位數目，采用移位及減法操作獲得為1的數據位在二進制數據中的平均分布方式，進 而形成用于表示當前調光亮度值的、且為1的數據位平均分布的二進制亮度數據。在本實施 例中，采用4096位數據來表示負載3的亮度。例如，當計算出的當前調光亮度值為0.002197 時，由于9/4096=0. 002197，故所述單片機計算出為1的數據位的數目為9,然后，所述單片 機對1001進行移位(例如右移)后，變為0100，然后進行減法操作，即1001-0100=0101， 由此可知在4096位的二進制亮度數據中，前2048位中有0100個為1的數據位，后2048位 中有0101個為1的數據位，接著再對0100和0101分別進行右移和減法操作，可知每1024 位中有0010個為1的數據位，接著再對各0010進行移位，由此可知每512位中有1個為1 的數據位，如圖4所示，進而可形成相應的表示當前調光亮度值的平均分布的二進制數據， 如圖5所示。
第四步所述處理器將形成的二進制亮度數據輸入脈寬調制信號產生單元(即CPLD)，所 述脈寬調制信號產生單元根據所述功率管的要求及所述二進制亮度數據生成相應高頻平均脈 寬調制信號(即PWM信號)，以驅動所述功率管(即功率管l)。在本實施例中，所述脈寬調制 信號產生單元產生的是微妙級的高頻平均脈寬調制信號。
6綜上所述，本發明的向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方法通過簡單的移位及減法 操作即可形成為1的數據位真正平均分布的二進制亮度數據，進而生成高頻平均PWM信號以 驅動相應的功率管，此法簡單實用，尤其對于需要通過濾波來消除閃爍感的LED負載。
上述實施例僅列示性說明本發明的原理及功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此項技 術的人員均可在不違背本發明的精神及范圍下，對上述實施例進行修改。因此，本發明的權 利保護范圍，應如權利要求書所列。
權利要求
1.一種向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方法，其中，所述功率管為開關恒流源電路中的功率管，所述開關恒流源電路用于驅動能發光的負載，所述向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方法的特征在于包括步驟1)將一具有計算、移位及減法功能且能接收外部數據的處理器與一能產生脈寬調制信號的脈寬調制信號產生單元相連接；2)所述處理器根據外部輸入的所述負載當前需要顯示的亮度值和表示最大亮度的調光亮度初始值計算所述負載當前的調光亮度值；3)所述處理器根據所計算出的當前調光亮度值及預設的用于表示所述負載的調光亮度值的二進制數據的總位數，計算出在二進制數據中為1的數據位數目，然后對所述為1的數據位數目，采用移位及減法操作獲得為1的數據位在二進制數據中的平均分布方式，進而形成用于表示當前調光亮度值的、且為1的數據位平均分布的二進制亮度數據；4)所述處理器將形成的二進制亮度數據輸入所述脈寬調制信號產生單元，所述脈寬調制信號產生單元根據所述功率管的要求及所述二進制亮度數據生成相應高頻平均脈寬調制信號，以驅動所述功率管。
2. 如權利要求l所述的向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方法，其特征在于所述 移位操作為右移。
3. 如權利要求1所述的向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方法，其特征在于所述 總位數為4096位。
4. 如權利要求l所述的向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方法，其特征在于所述 高頻平均脈寬調制信號的周期為微秒級。
5. 如權利要求l所述的向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方法，其特征在于所述功率管控制信號產生單元為復雜可編程邏輯器件。
6. 如權利要求l所述的向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方法，其特征在于所述處理器為具有總線接口的單片機，其通過總線接收外部數據。
7. 如權利要求1所述的向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方法，其特征在于所述 負載為LED。
全文摘要
本發明提供一種向功率管提供高頻平均脈寬調制信號的方法，首先將一具有計算、移位及減法功能且能接收外部數據的處理器與一能產生PWM信號的脈寬調制信號產生單元相連接，然后由處理器根據外部輸入的亮度值和表示最大亮度的調光亮度初始值計算當前的調光亮度值，接著再根據預設的用于表示負載調光亮度值的二進制數據的總位數，計算出在二進制數據中為1的數據位數目，然后采用移位及減法操作獲得為1的數據位在二進制數據中的平均分布方式，進而形成用于表示當前調光亮度值的、且為1的數據位平均分布的二進制亮度數據，并由脈寬調制信號產生單元根據功率管的要求生成相應高頻平均脈寬調制信號，以驅動功率管，此法簡單實用。
文檔編號G09G3/32GK101609636SQ20091004094
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月8日 優先權日2009年7月8日
發明者韜 李, 前 王, 賀前華 申請人:華南理工大學