專利名稱：自動調整電壓的背光控制電路及發光元件控制方法
技術領域：
本發明涉及一種背光控制電路(Backlight Control Circuit),特別是
指一種能自動調整發光二極管供應電壓、使耗能效率最佳化的背光控 制電路。
背景技術：
液晶顯示裝置中，以背光控制電路來控制發光二極管自液晶屏幕 背后發光，以令使用者得以觀看屏幕上的畫面。
請參閱圖1，此為發光二極管全并聯時，現有技術背光控制電路 之一例。如圖所示，此背光控制電路20中各發光二極管L1-LN上的電 流，分別由電流源CS1-CSN所控制。背光控制電路20包括一個最低 電壓選擇電路21，用以選擇所有發光二極管L1-LN之陰極端中，電壓 最低者，并在誤差放大器13中，將此選定電壓與參考電壓Vref比較， 藉此控制電壓供應電路11。藉由反饋控制機制，可將所有節點N11-N1N 中，電壓最低者，保持在參考電壓Vref的位準；如此，輸出電壓Vout 將受控制，而使所有的電流源電路都有足夠的工作電壓可以正常工作， 也使所有的發光二極管正常發亮。又，為防止電壓供應電路ll無限制 地拉高電壓(例如誤差放大電路13故障)，通常會在背光控制電路20 中增設一個過電壓保護電路12，其偵測輸出電壓Vout，并于輸出電壓 Vout過高時，發出訊號控制電壓供應電路11，使其停止拉高電壓(視 電路設計而定，可完全停止供應電壓，或將電壓保持在某一上限值； 在背光控制電路中， 一般采取第二種作法。)
過電壓保護電路U的一般作法如圖2所示，可從輸出電壓Vom 萃取分壓，將節點Vsense2處的電壓與預先設定的參考電壓Vovp比較，并根據比較結果來發出訊號控制電壓供應電路11。
上述全并聯作法中，如需要增加發光二極管數目，自然思及的方 法是串并聯并用，使用圖l所示已知的背光控制電路20，在每一條路
徑101-10N上設置等數目的發光二極管，而構成如圖3所示的發光二
極管串并聯電路。
以上所述的現有技術，其反饋控制機制的設計，主要是要使發光
二極管路徑101-10N中，電流量最低者，保持在某一設定值以上；理
想上，此一設定值，應該即是任一路徑上，欲使發光二極管正常工作，
所需的電流量最低值。其具體作法，是將發光二極管路徑101-10N中， 各節點N11-N1N中電壓最低者，保持在參考電壓Vref的位準。然而， 因各發光二極管元件在制造過程中的差異，造成各發光二極管元件的 實際壓降并不完全相等；因此，背光控制電路的設計者或制造者，為
了確保任一路徑上，發光二極管都能正常工作，通常會采比較保守的 方式，來設定參考電壓Vref的位準。換言之，由人為方式所設定的參 考電壓Vref,通常并不是該電路在實際使用狀況下的最理想值(最低 所需電壓)，而是較其為高。其所導致的缺點是，輸出電壓Vout也相應 增高，造成不必要的能量耗損。
發明內容
有鑒于此，本發明即針對上述現有技術之不足，提出一種能根據 發光二極管路徑間之差異，自動調整發光二極管供應電壓的背光控制 電路，以解決前述設定上的困擾，并達成最佳節能效果。
本發明之第二目的在提供一種發光元件的控制方法。
為達上述之目的，在本發明的其中一個實施例中，提供了一種背 光控制電路，包含電壓供應電路，其接受一輸入電壓，并受控于一 控制訊號而產生一輸出電壓；復數個節點，各節點處的電壓可代表一對應發光元件路徑上的電流值；以及高低電壓比較放大電路，根據該 復數節點間的電壓差異，產生上述控制訊號。
上述實施例中所述的電壓比較放大電路，可以將節點中最高與最 低電壓者加以比較，或將節點上的電壓兩兩相較；兩兩相較，可以是 交互比較，或單向比較。
此外，根據本發明的另一個實施例，也提供一種發光元件控制方 法，包含提供復數條發光元件并聯路徑；對該復數條發光元件路徑 的并聯節點供應輸出電壓；從各發光元件路徑中，各選取一節點；將 至少兩節點電壓加以比較；以及根據比較結果，控制上述輸出電壓。
上述節點電壓比較步驟中，可將節點中最高與最低電壓者加以比 較，或將節點上的電壓兩兩相較；兩兩相較，可以是交互比較，或單 向比較。
通過上述技術特征，本發明的有益效果表現在本發明提供一種 動態的平衡機制，若節點N1-NN中，最高電壓與最低電壓間的差異低 于設定值，即表示輸出電壓Vout還可下調，此時，背光控制電路即會 自動調降輸出電壓Vout，直到最高電壓與最低電壓間的差異等于設定 值為止。因此，本發明可達到節約能耗的目的，免除人為設定參考電 壓Vref時，對Vref值拿捏的困擾。
以下將通過具體實施例詳加說明，當更容易了解本發明之目的、 技術內容、特點及其所達成之功效。
圖1為現有技術的全并聯發光二極管電路與背光控制電路的示意 電路圖。
圖2為現有技術的過電壓保護電路的示意電路圖。
圖3為示意電路圖，為現有技術的串并聯發光二極管電路與背光 控制電路的一例。
圖4為本發明一實施例的背光控制電路的示意電路圖。
圖5舉例說明節點的設置位置。
圖6為高低電壓比較放大電路的其中一個實施例。
圖7為本發明另一實施例之背光控制電路的示意電路圖。
圖8為示意電路圖，用以說明低電流偵測電路的概念。
圖9舉例說明圖6所示實施例，加上低電流偵測電路與啟動電路
后的電路結構。
圖10說明高低電壓比較放大電路的另一個實施例。
圖11A說明高低電壓比較放大電路的另一個實施例。
圖11B說明積分器的典型作法。
圖12A說明高低電壓比較放大電路的另一個實施例。
圖12B說明低通濾波器的典型作法。
圖13A說明高低電壓比較放大電路的另一個實施例。
圖13B與圖13C說明電容充放電電路的兩種典型作法。
圖14A說明高低電壓比較放大電路的另一個實施例。
圖14B舉例說明圖14A實施例中，如何設置低電流偵測電路與啟
動電路。
圖15A說明高低電壓比較放大電路的另一個實施例。 圖15B舉例說明圖15A實施例中，如何設置低電流偵測電路與啟 動電路。
圖16舉例說明可用比較器取代誤差放大器。
圖17舉例說明用比較器取代誤差放大器時的另一種作法。
圖中符號說明 11電壓供應電路 12過電壓保護電路 13誤差放大電路 15訊號
20背光控制電路
21最低電壓選擇電路
22最高電壓選擇電路
29高低電壓比較放大電路
30背光控制電路
31-3N低電流偵測電路
101-10N發光二極管路徑
111-11N電壓比較路徑
130直流成份截取電路
131積分器
132低通濾波器
133電容充放電電路
C1-CN，C13比較器
CMP12， CMP21, CMP 23, CMP 32, CMP 13, CMP 31比較器
CS1-CSN電流源
EA， EA12, EA21， EA23， EA32, EA13, EA31誤差放大器
Gl與非門
G2與門
G3或門
L1-LN發光二極管
Nl-麗節點
N11-N1N節點
Q10，Q11-Q1N，Q20，Q21-Q2N晶體管
Sl偵測訊號
SW1， SW11-SW1N, SW21墨SW2N開關
UG1，UG2單位增益電路
VS電壓源
具體實施例方式
請參考圖4，其中以示意電路圖的方式顯示本發明的其中一個實
施例。如圖所示，在本實施例的背光控制電路30中，各條并聯發光二
極管路徑101-10N上分別設置有對應的電流源CS1-CSN (以電路方塊 表示)，以供控制對應路徑上的電流量。(發光二極管路徑101-10N， 意指自輸出電壓Vout的節點至接地的整條路徑。)與現有技術不同地， 在本實施例中，并非選擇節點N11-N1N中最低的電壓與參考電壓Vref 比較，而是使用高低電壓比較放大電路29;此高低電壓比較放大電路 29中，包含最低電壓選擇電路21和最高電壓選擇電路22，以及誤差 放大電路13。電壓t,匕較放大電路29的作用，是將可以代表發光二極管 路徑101-10N上之電流狀況的電壓訊號，進行高低比較。
代表電流狀況的電壓訊號，例如可從各電流源CS1-CSN中，選取 節點N1-NN，并萃取這些節點處的電壓，來代表發光二極管路徑 101-10N上之電流狀況。以電流源CS1為例，請參考圖5A與圖5B， 當電流源CS1以場效晶體管制作時，節點N1例如可選為其源極電壓； 當電流源CS1以雙載子晶體管制作時，節點N1例如可選為其射極電壓。 如圖所示，發光二極管路徑101上的電流iun，與流過電阻Rcsl上的 電流i,om大致相等，而節點N1的電壓，等于電阻Rcsl和電流in^的 乘積。因此，可萃取節點N1處的電壓，來代表發光二極管路徑101上 的電流狀況。當然，節點N1的選取位置，圖標僅為其中一例；亦可選 用其它位置，來達成等效的功能。
節點N1-NN上的電壓，分別輸入最低電壓選擇電路21和最高電 壓選擇電路22，以選取其中最高和最低的電壓，并在誤差放大電路13 中，將最高和最低的電壓加以比較，根據比較結果，輸出控制訊號15， 以控制電壓供應電路11。
圖4所示電路的更具體結構，其一例可參考圖6。圖中上方的電 路21，可將節點N1-NN中電壓最低者，通過單位增益電路UG1予以 輸出；下方的電路22，則可將節點N1-NN中電壓最高者，通過單位增 益電路UG2予以輸出。(需注意的是，視節點N1-NN的萃取電壓位準
而定，下方電路22中的晶體管Q21-Q2N，在某些場合中，可能需要以 低臨界值(low threshold voltage)的晶體管或耗乏型(depletion mode)晶 體管來制作。)此兩電路21、 22的輸出電壓，可在誤差放大電路13 中，以電壓源VS予以補償后，加以比較，并依據其比較結果，產生控 制訊號15。控制訊號15對電壓供應電路11的控制方式，例如可以是 當最高電壓選擇電路22的輸出，大于最低電壓選擇電路21的輸出加 上補償電壓VS時，控制訊號15即令電壓供應電路11升高輸出電壓 Vout;當最高電壓選擇電路22的輸出，低于最低電壓選擇電路21的 輸出加上補償電壓VS時，控制訊號15即令電壓供應電路11降低輸出 電壓Vout。如此即可控制最高電壓選擇電路22的輸出，非常接近或等 于最低電壓選擇電路21的輸出加上補償電壓VS。上述控制方式的具 體實現方式，例如可藉由在電壓供應電路11中設置脈寬調變電路(PWM, Pulse Width Modulation)、脈沖頻率調變電路(PFM， Pulse Frequency Modulation)、脈沖跳頻調變電路(PSM, Pulse Skipping Modulation)、線 性穩壓電路、或其它調變電路來達成；這些電路的詳細電路結構為本 技術領域者所已知，在此不予贅述。
上述誤差放大電路13中的電壓源VS，為在概念上便于了解而繪 示，代表一廣義的等效電位差；事實上，并不一定需要設置一個實體 的電壓源VS。例如，若在誤差放大器EA的輸入間，設計適當的輸入 電壓誤差值(Input offset voltage),即可等效達成電壓源VS的補償功能； 又或者，可通過適當的設計誤差放大器EA的增益，或調整控制訊號 15對電壓供應電路11的控制方式(例如調整回路調變增益(Modulation gain))，也同樣可產生所欲達成的反饋控制機制，而可省略設置電壓 源VS。又例如，當控制訊號15為模擬訊號時，可設計成，當該訊號 位于某一臨界值以上時，使電壓供應電路11升高輸出電壓Vout，而當 該訊號位于該臨界值以下時，使電壓供應電路11降低輸出電壓Vout， 甚至可在該訊號恰等于該臨界值時，使電壓供應電路11維持輸出電壓 Vout不變，等等。
以上圖4-圖6所述電路結構的操作功能與目的，說明如下。當輸出電壓Vout足以供應發光二極管與電流源CS1-CSN的需求，使各發 光二極管與電流源CS1-CSN正常工作時，各發光二極管路徑101-10N 上的電流量，彼此之間不致于有太大的差距，換言之，節點N1-NN彼 此之間，電壓不致于有太大的落差，其最高電壓與最低電壓間的差異， 會落在某一個合理的范圍內。當輸出電壓Vout不足以供應發光二極管 與電流源CS1-CSN的需求，以致發光二極管與電流源CS1-CSN無法 正常工作時，由于各電流源CS1-CSN不能獲得足夠的工作電壓而正常 工作，因此各發光二極管路徑101-10N上的電流量，彼此之間就出現 明顯差距，節點N1-NN彼此之間，其最高電壓與最低電壓間的差異， 也會擴大，而超出合理的范圍。是以，若將節點N1-NN中，最高電壓 與最低電壓間的差異，藉由誤差放大電路13與電壓供應電路11的反 饋控制機制，使其保持在一定范圍之內，即可確保各發光二極管與電 流源CS1-CSN正常工作，而使各發光二極管路徑101-10N上的電流量， 彼此間的差異保持在一定范圍之內。不但如此，更重要的是，在此種 控制方式下，所供應的輸出電壓Vout，會自動調整到各發光二極管與 電流源CS1-CSN正常工作時所需的最低電壓。詳言之，在本發明的動 態平衡機制下，若節點N1-NN中，最高電壓與最低電壓間的差異低于 設定值，即表示輸出電壓Vout還可下調，此時，背光控制電路30即 會自動調降輸出電壓Vout，直到最高電壓與最低電壓間的差異等于設 定值為止。因此，本發明可達到節約能耗的目的，免除人為設定參考 電壓Vref時，對Vref值拿捏的困擾。
此外，為便利說明，仍以誤差放大電路13中設有電壓源VS為例。 此電壓源的值，可根據發光二極管正常工作時可容許的亮度差異規格， 來加以設定，亦即，電壓源VS的值，在概念上，即等于前述最高電壓 與最低電壓間的差異設定值；亦即VS所對應代表的電流差異，即是各 發光二極管路徑間可容許的最大電流差異值的規格。因此，如有必要， 甚至可將該電壓源VS由集成電路的外部設定(例如以外接電阻來設 定)，以便利調整。
上述電路中，如有任何一條發光二極管路徑101-10N發生故障，
例如故障斷路，則該路徑上將無電流流通，造成最低電壓選擇電路21
必然會選擇斷路路徑上的對應節點，而輸出零或接近于零的電壓。此
時，誤差放大電路13將不斷送出錯誤的控制訊號15，使整體背光控制 電路30將無法正常工作。
此項問題，可通過設置低電流偵測電路，偵測各條發光二極管路 徑101-10N上是否發生電流過低或無電流的狀況，來予以解決。有關 低電流偵測電路的細節，請參考本案申請人于同日申請的另一同名申 請案；因非本案重點，在此僅舉一例作概略說明。
如圖7所示，背光控制電路30中，可更包括有低電流偵測電路 (Under Current Detection, UCD) 31-3N。此低電流偵測電路31-3N的作 用是偵測各條發光二極管并聯路徑101-10N上，是否發生電流過低或 無電流的狀況。當未發生電流過低或無電流狀況時，發光二極管并聯 路徑101-10N上代表電流狀況的電壓訊號，會通過低電流偵測電路 31-3N,傳遞至對應的電壓比較路徑111-11N,使高低電壓比較放大電 路29得以取得這些電壓訊號。當發光二極管路徑101-10N上有一條或 多條路徑電流過低或無電流時，低電流偵測電路即排除對應的電壓比 較路徑(111-11N中之一個或多個)，使其不成為高低電壓比較放大電路 29的有效輸入，亦即使高低電壓比較放大電路29不會接受這些電壓比 較路徑(111-11N中之一個或多個)上的電壓訊號。
以低電流偵測電路31為例，上述概念可參照圖8，當更易于了解。 路徑101上的電流狀況i^，可將其轉換成電壓訊號；例如，萃取節點 Nl處的電壓，即是其中一種方式(其它還有多種方式，可參閱前述本 案申請人于同日申請的另一同名申請案)。該電壓訊號可在比較器C1 中，與設定之參考電壓Vuc進行比較；其比較結果S1即代表對電流狀 況的偵測結果，該偵測訊號S1可供控制開關SW1，以在路徑101上的
電流過低或無電流時，切斷開關SW1。(當然，視開關SW1的設計而 定，比較器C1的輸出可能需要予以反相。)需注意的是，本圖僅供說 明概念，事實上開關的位置，未必需要設置在路徑111上；只要能達 到等效目的即可(同樣請參閱前述本案申請人于同日申請的另一同名 申請案)。
通過設置上述低電流偵測電路31-3N，若任何一條發光二極管路 徑101-10N發生斷路故障或空接(floating)，例如假設發光二極管路徑 101發生斷路故障，則由于路徑111被切斷，因此最低電壓選擇電路 21僅會從路徑112-llN之中，選擇最低的電壓訊號，輸入誤差放大電 路13。此時，雖然路徑101上的所有發光二極管無法工作，但電壓供 應電路11仍然能夠針對正常工作的其余發光二極管來供應適當的電 壓，并不至于無必要地拉高輸出電壓Vout，以致降低供電效率、甚或 燒壞電路。此外，當本發明之背光控制電路供給發光二極管的芯片接 腳數目超過需求時，可簡單地將多余的接腳空接或接地，并不會多耗 費能量，與該接腳接觸的元件也不需要使用高壓元件。
除以上所述外，在本發明的背光控制電路30中，若發光二極管路 徑101-10N的任一條或多條上沒有電流，其對應電壓比較路徑111-11N 即被排除不成為高低電壓比較放大電路29的有效輸入。但在電路啟動 時，有可能因為所有發光二極管路徑101-10N上均沒有電流，致使所 有的電壓比較路徑111-llN都不成為高低電壓比較放大電路29的有效 輸入。此時，有可能造成電壓供應電路11不能啟動供電。如欲謹慎避 免此種誤動作，根據本發明，有多種作法可行，例如可以提供啟動遮 蔽電路，根據系統中與啟動有關的訊號，如啟動重置(poweronreset)訊 號或軟啟動(soft start)訊號等等，來產生遮蔽訊號，以遮蔽所有或部份 低電流偵測電路31-3N的偵測訊號S1-SN;或藉由邏輯電路的設計， 使得當所有低電流偵測電路31-3N都同時偵測到低電流狀況時，即強 迫電壓供應電路11開始供電；或提供啟動電路，以確保背光控制電路 30啟動后可以正常工作。以上所述啟動遮蔽電路、邏輯電路、或啟動
電路之詳細電路結構，可參閱前述本案申請人于同日申請的另一同名 申請案。
為便利了解起見，以下仍舉一例說明。請參閱圖9，此為圖6所 示實施例，加上低電流偵測電路與啟動電路后的電路結構(但為簡化
圖面起見，省略了誤差放大電路13)。在本實施例中，各比較器C1-CN 分別根據對應節點N1-NN上的低電流狀況，而產生偵測訊號，以切斷 對應的開關SW11-SW1N和SW21-SW2N。(切斷開關SW11-SW1N， 即等效于切斷節點N1-NN到晶體管Q11-Q1N柵極的路徑并將柵極電壓 拉高；切斷開關SW21:SW2N，即等效于切斷節點N1-NN到晶體管 Q21-Q2N柵極的路徑并將柵極電壓拉低。)在電路啟動階段，當所有 比較器C1-CN都同時偵測到低電流狀況時，藉由與非門Gl和與門G2 的作用，可使晶體管Q10和Q20仍然導通，因此，單位增益電路UG1 和UG2仍可輸出訊號供誤差放大電路13 (未示出)進行比較，以產生 控制訊號15，令電壓供應電路11供應電壓，此時UG1將跟隨Gl輸出 低電壓，UG2將跟隨G2輸出高電壓，所產生的控制訊號15，將令電 壓供應電路11使輸出電壓Vout升高，直到電路脫離啟動狀態，亦即 至少有一發光二極管路徑101-10N脫離低電流狀態為止。
圖9實施例中，各比較器C1-CN和對應的開關SW11-SW1N和 SW21-SW2N，即構成前述之低電流偵測電路31-3N，而與非門Gl和 晶體管QIO，構成對最低電壓選擇電路21的啟動電路；與門G2和晶 體管Q20，構成對最高電壓選擇電路22的啟動電路。需強調的是，圖 9僅為舉例說明眾多可能實施態樣的其中一種，而非表示其為唯一實施 方式。
此外，以上說明中，是假設在正常情況下，除了啟動階段外，低 電流偵測電路31-3N不會同時產生偵測訊號。但事實上，也有極小的 可能，所有低電流偵測電路31-3N都同時產生偵測訊號，且正確表示 所有路徑101-10N都發生問題。其原因很可能因為是輸出電壓Vout本身發生問題，例如不慎將輸出電壓端短路接地，或路徑101-10N上的 負載過高超過負荷。此時，電壓供應電路11往輸出電壓Vout方向的 電流量將會大增。故，可藉由偵測是否發生此一過量電流狀態，來判 定輸出電壓端是否短路或過載；若發生過量電流狀態，即可關閉電壓
供應電路11，或限制其供應電流之上限，或關閉整個背光控制電路， 或先關閉后再重新啟動背光控制電路。其作法，例如可從電壓供應電 路ll的輸出端萃取電流，連接至一電阻，并將電阻上的跨壓與設定的 參考電壓比較，或直接取功率元件或開關元件上的跨壓來代表電流大 小并與設定的參考電壓比較，以偵測是否發生此一過量電流狀態，等
等；熟悉本技術者，當可思及各種作法，在此不予贅述。
圖4和圖6所示實施例中，使用誤差放大電路13 ，根據節點N1-NN 中電壓最高者與電壓最低者的比較結果，以產生控制訊號15。但誤差 放大電路13，僅為可行作法之一，而非唯一作法。例如，請參閱圖10， 亦可使用比較器C13，根據最高電壓與最低電壓的比較結果，以產生數 字控制訊號15，并使用數字方式來控制電壓供應電路11升高或降低輸 出電壓Vout。舉例而言，可在電壓供應電路11中設置脈沖頻率調變電 路(PFM， Pulse Frequency Modulation)、或脈沖跳頻調變電路(PSM, Pulse Skipping Modulation)等等，藉由控制此等調變電路，來控制輸出電壓 Vout的供應。
為避免波動噪聲造成干擾，如圖所示，比較器C13以采用磁滯比 較器為佳，但如使用一般比較器，亦屬可行。
又，請參閱圖IIA，如不欲使用數字方式來控制電壓供應電路11， 亦可將比較器C13的輸出，轉化成模擬訊號；圖標為轉化方式的其中 一種，可以將比較器C13的輸出，通過積分器131轉化成模擬訊號， 并與參考電壓Vrefl比較，以產生控制訊號15。圖11B所示為積分器
的典型電路結構。
或者，請參閱圖12A，亦可將比較器C13的輸出，通過低通濾波
器132轉化成模擬訊號，并與參考電壓Vrefl比較，以產生控制訊號 15。圖12B所示為低通濾波器132的典型電路結構。
又或者，請參閱圖13A，亦可將比較器C13的輸出，通過電容充 放電電路133轉化成模擬訊號，并與參考電壓Vrefl比較，以產生控制 訊號15。圖13B與圖13C所示為電容充放電電路133的兩種電路結構 示例。
除此之外，尚有其它各種轉化方式，不另贅述；需注意的是，上 述圖11-圖13各例中的參考電壓Vrefl，為一不影響整體電路規格的參 考電壓，其可用值范圍很大；其并非設定發光二極管路徑的最低供應 電壓，故并無說明現有技術時所提及的設定困擾。
在以上所述各實施例中，根據節點N1-NN中電壓最高者與電壓最 低者的比較結果，以直接或間接產生控制訊號15。將最高電壓與最低 電壓予以比較，是本發明概念下，最為直接的作法；但在相同概念下， 亦有其它各種等效變化的可能。這些可能作法，都應屬于本發明之范 圍內；茲舉數例加以說明。
請參閱圖14A，此為高低電壓比較放大電路29的另一種實施型態。 為便于說明，假設并聯的發光二極管路徑總數是三條。在本實施例中， 并非將節點N1-N3中電壓最高者與電壓最低者進行比較，而是將節點 Nl-N3處的電壓，兩兩互相比較。誤差放大器EA12和EA21分別以節 點N1處的電壓和節點N2處的電壓為正負(負正)輸入；誤差放大器 EA23和EA32分別以節點N2處的電壓和節點N3處的電壓為正負(負 正)輸入；誤差放大器EA13和EA31分別以節點N1處的電壓和節點 N3處的電壓為正負(負正)輸入。若節點數目為N，則總共需要N(N-1) 個誤差放大器(其中N為節點數目)。所有誤差放大器EA12、 EA21、 EA23、 EA32、 EA13、 EA31的輸出，輸入最高電壓選擇電路22，以選擇其中誤差最大者，并在誤差放大器EA中，與參考電壓Vref2比較， 以產生控制訊號15。此實施例的作法，同樣可根據節點N1-NN電壓間 的最大差異，來達成自動調整輸出電壓Vout的功能。
圖14A所示電路中，同樣可設置低電流偵測電路與啟動電路。舉 例言之，如圖14B所示，可在電路中設置比較器C1-C3和對應的開關， 構成低電流偵測電路，并使用與門G2，其輸出作為最高電壓選擇電路 22的另一輸入，以構成啟動電路。由于第14A與14B圖電路中并無最 低電壓選擇電路21，故并不需要開關SW11-SW1N、與非門G1、和晶 體管QIO (以上說明，請對照圖14B與圖9。)如前所述，低電流偵測 電路與啟動電路有多種作法，例如，比較器Cl-C3的輸出，可作為各 對應誤差放大器的致能輸入，取代控制其輸出路徑上的開關等等。各 種變化，在此不一一贅述；這些變化均應屬于本發明的范圍。
請再參閱圖15A，此為高低電壓比較放大電路29的另一種實施型 態。同樣地，為便于說明，假設并聯的發光二極管路徑總數是三條。 在本實施例中，為節省電路元件，僅將節點Nl-N3處的電壓，兩兩作 單向比較。亦即，誤差放大器EA12以節點N1處的電壓為正輸入，節 點N2處的電壓為負輸入；誤差放大器EA23以節點N2處的電壓為正 輸入，節點N3處的電壓為負輸入；誤差放大器EA31節點N3處的電 壓為正輸入，節點Nl處的電壓為負輸入。與第14A圖相較，電路中省 略了誤差放大器EA21、 EA32、和EA13。若節點數目為N，則總共需 要N個誤差放大器。所有誤差放大器EA12、 EA23、 EA31的輸出，輸 入最高電壓選擇電路22，以選擇其中誤差最大者，并在誤差放大器EA 中，與參考電壓Vref3比較，以產生控制訊號15。此實施例的作法， 雖非比較最高與最低電壓，但同樣可根據節點N1-NN電壓間的差異， 來達成自動調整輸出電壓Vout的功能。但需注意的是，由于僅單向比 較節點N1-NN中任兩個的電壓(例如，Nl與N2比較時，Nl永遠為 正端)，因此，參考電壓Vref3，需設定為節點N1-NN中最高電壓與 最低電壓間的可容許差異規格之1/(N-l)的對應值，故N1-NN中直接比較的兩兩間誤差容許度(tolerance)降低為規格之1/(N-1)，其中N為節點數目。
圖15A所示電路中，同樣可設置低電流偵測電路與啟動電路，如 圖15B所示。對照圖14B可見，在圖15B中，可進一步省略若干開關 元件。
除以上所述外，若采取類似圖10-13所示的方式，以比較器來取 代誤差放大器，則亦可構成如圖16或圖17所示的電路；其中，各比 較器可以是磁滯或一般比較器(在此電壓源VS已等效安置在各比較器 中，請參考圖IO)，又，圖17中之直流成份截取電路130，可以是前述 積分器131、低通濾波器132、電容充放電電路133、或其它等效電路。
圖16或圖17中，當然也可采取與圖15A相似的概念，僅將節點 Nl-N3處的電壓，兩兩作單向比較，亦即省略比較器CMP21、 CMP32、 和CMP13。除此之外，亦同樣可設置低電流偵測電路與啟動電路；例 如，可在偵測到某一節點所在路徑處于低電流狀況時，關閉對應比較 器的輸出，以構成低電流偵測電路，并令所有低電流偵測電路的偵測 訊號，通過一個與門，使用該與門的輸出，作為或門G3的另一輸入， 以構成啟動電路。上述內容，熟悉本技術者當可舉一反三，不另繪示。
以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述，僅為使熟悉 本技術者易于了解本發明的內容而已，并非用來限定本發明之權利范 圍。如前所述，對于熟悉本技術者，當可在本發明精神內，立即思及 各種等效變化。例如，所有實施例中所示直接連接的兩元件，可在其 間插入不影響訊號意義的電路，例如延遲電路等等。在圖標中雖然以 背光控制電路為單獨一顆集成電路，但也可拆成不只一顆集成電路， 或進一步在其內整合與其它電路元件。又，本發明未必僅能運用于串 并聯發光元件電路，亦可用于全并聯電路；雖然所示發光元件為發光二極管，但也可以是其它發光元件，如有機發光二極管；所述背光控制電路，可以不一定是控制背光，而可以是任何照明，等等。故凡依本發明之概念與精神所為之均等變化或修飾，均應包括于本發明之申請專利范圍內。
權利要求
1.一種自動調整電壓的背光控制電路，包含電壓供應電路，其接受一輸入電壓，并受控于一控制訊號而產生一輸出電壓；復數個節點，各節點處的電壓可代表一對應發光元件路徑上的電流值；以及高低電壓比較放大電路，根據該復數節點間的電壓差異，產生上述控制訊號。
2. 如權利要求l所述的背光控制電路，其中該高低電壓比較放大 電路根據該復數節點中最高與最低電壓間的差異，產生上述控制訊號。
3. 如權利要求l所述的背光控制電路，其中該高低電壓比較放大 電路根據該復數節點中，兩兩互相比較后，電壓差異最大者，產生上 述控制訊號。
4. 如權利要求l所述的背光控制電路，其中該高低電壓比較放大 電路根據該復數節點中，兩兩單向比較后，電壓差異最大者，產生上 述控制訊號。
5. 如權利要求l所述的背光控制電路，其中該高低電壓比較放大 電路包括最低電壓選擇電路，與所述復數節點電連接； 最高電壓選擇電路，與所述復數節點電連接；以及 誤差放大電路，其輸入端分別與上述最低電壓選擇電路和最高電 壓選擇電路電連接，其輸出端產生前述控制訊號。
6. 如權利要求5所述的背光控制電路，其中該誤差放大電路包括 有一個誤差放大器，此誤差放大器的其中一個輸入端與一個電壓源電連接，該電壓源和所述最低電壓選擇電路電連接。
7. 如權利要求5所述的背光控制電路，其中該最低電壓選擇電路包括一個電流源，和至少復數個并聯的PMOS晶體管，各晶體管的源 極端與該電流源電連接，柵極端與所述復數節點電連接。
8. 如權利要求5所述的背光控制電路，其中該最高電壓選擇電路 包括一個電流源，和至少復數個并聯的NMOS晶體管，各晶體管的源 極端與該電流源電連接，柵極端與所述復數節點電連接。
9. 如權利要求l所述的背光控制電路，其中該高低電壓比較放大 電路包括最低電壓選擇電路，與所述復數節點電連接； 最高電壓選擇電路，與所述復數節點電連接；以及 比較器電路，其輸入端分別與上述最低電壓選擇電路和最高電壓 選擇電路電連接。
10. 如權利要求9所述的背光控制電路，其中該比較器電路之輸 出端產生前述控制訊號。
11. 如權利要求9所述的背光控制電路，其中該比較器電路之輸 出訊號，轉化成模擬訊號后，與一參考電壓比較，而產生前述控制訊 號。
12. 如權利要求ll所述的背光控制電路，其中該比較器電路之輸 出訊號，由以下電路之一，將其轉化成模擬訊號積分器、低通濾波 器、或電容充放電電路。
13. 如權利要求9所述的背光控制電路，其中該比較器電路包括 有一個比較器，此比較器的其中一個輸入端與一個電壓源電連接，該電壓源和所述最低電壓選擇電路電連接。
14. 如權利要求1所述的背光控制電路，其中該高低電壓比較放 大電路包括復數個誤差放大器，各誤差放大器之兩輸入端分別與所述復數節 點中的兩個電連接；以及最高電壓選擇電路，其輸入端與各誤差放大器的輸出電連接，其 輸出端產生前述控制訊號。
15. 如權利要求14所述的背光控制電路，其中該復數節點的數目 為N，復數誤差放大器的數目為N(N-1)。
16. 如權利要求14所述的背光控制電路，其中該復數節點的數目 為N，復數誤差放大器的數目為N。
17. 如權利要求1所述的背光控制電路，其中該高低電壓比較放 大電路包括復數個比較器，各比較器之兩輸入端分別與所述復數節點中的兩 個電連接；以及或門電路，其輸入端與各比較器之輸出電連接。
18. 如權利要求n所述的背光控制電路，其中該或門電路的輸出 端產生前述控制訊號。
19. 如權利要求17所述的背光控制電路，其中該或門電路的輸出 訊號，轉化成模擬訊號后，與一參考電壓比較，而產生前述控制訊號。
20. 如權利要求19所述的背光控制電路，其中該或門電路的輸出 訊號，由以下電路之一，將其轉化成模擬訊號積分器、低通濾波器、 或電容充放電電路。
21. 如權利要求1所述的背光控制電路，包含至少一個低電流偵 測電路，用以偵測至少一個上述發光元件路徑是否處于低電流狀態， 當發生該低電流狀態時，即發出排除訊號，用以排除對應的節點電壓， 使其不成為高低電壓比較放大電路的有效輸入。
22. 如權利要求21所述的背光控制電路，包含啟動電路，以確保 電路啟動時，不因低電流偵測電路之排除訊號而誤動作。
23. 如權利要求1所述的背光控制電路，其中在各發光元件路徑 上包括一個電流源，該電流源中包括一個場效晶體管，且所述節點為 該場效晶體管的源極。
24. 如權利要求1所述的背光控制電路，其中在各發光元件路徑 上包括一個電流源，該電流源中包括一個雙載子晶體管，且所述節點 為該雙載子晶體管的射極。
25. —種發光元件控制方法，包含(A) 提供復數條發光元件并聯路徑；(B) 對該復數條發光元件路徑的并聯節點供應輸出電壓；(C) 從各發光元件路徑中，各選取一節點；(D) 將至少兩節點電壓加以比較；以及(E) 根據(D)之比較結果，控制上述輸出電壓。
26. 如權利要求25所述的發光元件控制方法，其中，步驟(E)包括: 將各節點中電壓最高者與最低者加以比較。
27. 如權利要求25所述的發光元件控制方法，其中，步驟(D)包括: 將各節點電壓兩兩互相加以比較，根據差異最大者，控制上述輸出電 壓。
28. 如權利要求25所述的發光元件控制方法，其中，步驟(D)包括將各節點電壓兩兩單向加以比較，根據差異最大者，控制上述輸出電 壓。
29. 如權利要求25所述的發光元件控制方法，還包含偵測至少 一條發光元件路徑，是否處于低電流或無電流狀態。
30. 如權利要求29所述的發光元件控制方法，還包含當偵測到 所有發光元件路徑均處于低電流或無電流狀態時，令電路正常啟動。
31. 如權利要求25所述的發光元件控制方法，其中在各發光元件 路徑上包括一個電流源，該電流源中包括一個場效晶體管，且所述節 點為該場效晶體管的源極。
32. 如權利要求25所述的發光元件控制方法，其中在各發光元件 路徑上包括一個電流源，該電流源中包括一個雙載子晶體管，且所述 節點為該雙載子晶體管的射極。
全文摘要
本發明提出一種自動調整電壓的背光控制電路，包含電壓供應電路，其接受一輸入電壓，并受控于一控制訊號而產生一輸出電壓；復數個節點，各節點處的電壓可代表一對應發光元件路徑上的電流值；以及高低電壓比較放大電路，根據該復數節點間的電壓差異，產生上述控制訊號。本發明提供一種自動調整動態的平衡機制，背光控制電路會自動調降輸出電壓Vout，直到最高電壓與最低電壓間的差異等于設定值為止。因此，本發明可達到節約能耗的目的，免除人為設定參考電壓Vref時，對Vref值拿捏的困擾。
文檔編號H05B33/02GK101175346SQ200610143918
公開日2008年5月7日 申請日期2006年11月2日 優先權日2006年11月2日
發明者劉景萌 申請人:立锜科技股份有限公司