專利名稱：應(yīng)用于背光模塊的電壓轉(zhuǎn)換器及其驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明相關(guān)于一種電壓轉(zhuǎn)換器及其驅(qū)動方法，尤指一種應(yīng)用于背光模塊的電壓轉(zhuǎn) 換器及其驅(qū)動方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(light-emitting diode, LED)具有低耗電、使用壽命長、色彩飽和度 高、反應(yīng)速度快、耐震、耐壓與體積小等多項優(yōu)點，因此常被用來做為液晶顯示器(liquid crystal display, IXD)、掃描儀、廣告燈箱，或筆記型計算機(jī)等電子設(shè)備中的背光光源。依 據(jù)產(chǎn)品實際需求，現(xiàn)有技術(shù)的背光模塊會選擇使用包含白光發(fā)光二極管的白光背光光源， 或是使用包含紅色、綠色及藍(lán)色(簡稱RGB)發(fā)光二極管的RGB背光光源。請參考圖1，圖1現(xiàn)有技術(shù)中一背光模塊的示意圖，顯示了一直流_直流電壓轉(zhuǎn)換 器100和一背光光源130。電壓轉(zhuǎn)換器100包含一升壓電路110和一脈沖寬度調(diào)變(pulse width modulation, PWM)電路120，可將一輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為一輸出電壓Vqut以驅(qū)動背光 光源130。背光光源130使用白色發(fā)光二極管Dwi Dwn來提供白色光源，再利用濾光片來 產(chǎn)生不同顏色。升壓電路110包含一電感L、一功率開關(guān)QN、一二極管D、電阻Rl和R2，以 及一輸出電容Co。功率開關(guān)QN是依據(jù)一控制信號NG來運(yùn)作，其作用在于控制電感L的充 放電路徑當(dāng)功率開關(guān)QN導(dǎo)通時，輸入電壓Vin會對電感L充電；當(dāng)功率開關(guān)QN關(guān)閉時，電 感L會透過導(dǎo)通的二極管D放電，將其內(nèi)存能量傳送至輸出電容Co，進(jìn)而提供背光光源130 運(yùn)作所需的輸出電壓VQUT。電阻Rl和R2組成一回授電路，可對輸出電壓Vqut分壓以提供一 相對應(yīng)的回授電壓VFB。升壓控制電路120再依據(jù)回授電壓Vfb來產(chǎn)生控制信號NG 當(dāng)輸出 電壓Vqut太高，PWM電路120會調(diào)整控制信號NG的責(zé)任周期(duty cycle)以減少功率開關(guān) QN的開啟時間；當(dāng)輸出電壓Vqut太低，升壓控制電路120會調(diào)整控制信號NG的責(zé)任周期以 增加功率開關(guān)QN的開啟時間?，F(xiàn)有技術(shù)的電壓轉(zhuǎn)換器100能依據(jù)輸出電壓Vtm的變化來 調(diào)整電感L的充電能量，因此能讓輸出電壓Vot維持恒定?，F(xiàn)有技術(shù)的背光模塊使用電壓 轉(zhuǎn)換器100來驅(qū)動白色背光光源130，其成本低廉且耗電量極小，但是影像的色彩飽和度相 當(dāng)?shù)?，無法提供高質(zhì)量影像。請參考圖2，圖2現(xiàn)有技術(shù)中一背光模塊的示意圖，顯示了一直流_直流電壓轉(zhuǎn)換 器200和一背光光源230。直流-直流電壓轉(zhuǎn)換器200包含一升壓電路110和一 PWM電路 120，可將一輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為一輸出電壓Vqut以驅(qū)動背光光源230。背光光源230使用紅 色發(fā)光二極管Dki DKn、綠色發(fā)光二極管Dei Den和藍(lán)色發(fā)光二極管Dbi DBn來分別提供 紅綠藍(lán)三色光源，因此不需要使用濾光片，而是直接以混色方式來提供高色彩飽和度的影 像。由于RGB發(fā)光二極管的特性不同(例如紅色發(fā)光二極管的壓降一般較其它兩種發(fā)光二 極管為低)，針對一特定值的輸出電壓Vot無法同時顯示兩種以上的顏色，且需要一段時間 才能在兩種顏色之間做變換，因此會影響畫面的視覺效果。請參考圖3，圖3現(xiàn)有技術(shù)中一背光模塊的示意圖，顯示了一直流_直流電壓轉(zhuǎn)換 器300和一背光光源330。直流-直流電壓轉(zhuǎn)換器300包含三組升壓電路111 113和三組PWM電路121 123，可將一輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為三組輸出電壓Vquti Vqut3以分別驅(qū)動背光光源330中的紅色發(fā)光二極管Dki DKn、綠色發(fā)光二極管Dei Den和藍(lán)色發(fā)光二極管 Dbi DBn，因此不需要使用濾光片，而是直接以混色方式來提供高色彩飽和度的影像。針對 圖3所示的升壓電路111 113和升壓控制電路121 123，其結(jié)構(gòu)和運(yùn)作和圖1所示的升 壓電路110和升壓控制電路120相同，在此不另加贅述。針對RGB發(fā)光二極管的特性差異， 現(xiàn)有技術(shù)的直流_直流電壓轉(zhuǎn)換器300使用三組升壓電路111 113來提供三組輸出電壓 Vouti Vott3，由于升壓電路111 113共需使用3組電感L，不但體積龐大且價格昂貴，因此 會增加生產(chǎn)成本，且難以達(dá)到微型化的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種應(yīng)用于背光模塊的電壓轉(zhuǎn)換器，其包括一電感，用來儲存一輸入 電壓的能量；一功率開關(guān)，其依據(jù)一開關(guān)控制信號來控制該電感的充電路徑；一第一電容， 用來儲存該電感的能量以提供一第一輸出電壓；一第二電容，用來儲存該電感的能量以提 供一第二輸出電壓；一第一開關(guān)，其依據(jù)一第一控制信號來控制該電感和該第一電容之間 的信號傳送路徑；一第二開關(guān)，其依據(jù)一第二控制信號來控制該電感和該第二電容之間的 信號傳送路徑；一第一回授電路，用來提供對應(yīng)于該第一輸出電壓的一第一回授電壓；一 第二回授電路，用來提供對應(yīng)于該第二輸出電壓的一第二回授電壓；以及一升壓控制電路， 其依據(jù)該第一回授電壓的準(zhǔn)位來產(chǎn)生該開關(guān)控制信號，依據(jù)該第一回授電壓和該開關(guān)控制 信號的準(zhǔn)位來產(chǎn)生該第一控制信號，以及依據(jù)該第一回授電壓、該第二回授電壓和該第一 控制信號的準(zhǔn)位來產(chǎn)生該第二控制信號。依照本發(fā)明較佳實施例所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中該升壓控制電路包括一誤差放大器，用來比較該第一回授電壓和一第一參考電壓的差異，并依此產(chǎn)生 一相對應(yīng)的第一比較信號；一第一比較器，其依據(jù)該第一比較信號和一第一斜波電壓的準(zhǔn)位來輸出一相對應(yīng) 的第一數(shù)字控制信號一開關(guān)控制單元，其依據(jù)該第一至第三回授電壓來產(chǎn)生該第一控制信號至第三控 制信號；以及一第一正反器，其依據(jù)該第一數(shù)字控制信號來產(chǎn)生該開關(guān)控制信號。依照本發(fā)明較佳實施例所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中該開關(guān)控制單元包括一第一電流源至一第三電流源，分別用來提供一第一充電電流至一第三充電電 流；一第四電容至一第六電容，分別串接至該第一電流源至該第三電流源，分別用來 儲存該第一充電電流至該第三充電電流的能量，并分別提供相對應(yīng)的一第二斜波電壓至一 第四斜波電壓；一第四開關(guān)至一第六開關(guān)，分別并聯(lián)于該第四電容至該第六電容，分別依據(jù)一第 四控制信號至一第六控制信號來控制該第四電容至該第六電容的充電路徑；一第二比較器，其依據(jù)該第二斜波電壓和一第二參考電位的準(zhǔn)位來輸出一相對應(yīng) 的第二數(shù)字控制信號；一第三比較器，其依據(jù)該第三斜波電壓和一第三參考電位的準(zhǔn)位來輸出一相對應(yīng)的第三數(shù)字控制信號；一第四比較器，其依據(jù)該第四斜波電壓和一第四參考電位的準(zhǔn)位來輸出一相對應(yīng) 的第四數(shù)字控制信號；一第二正反器，其依據(jù)一第七控制信號和該第二數(shù)字控制信號的準(zhǔn)位來輸出該第 一控制信號，其中該第四控制信號和該第七控制信號彼此反相；一第三正反器，其依據(jù)該第五控制信號和該第三數(shù)字控制信號的準(zhǔn)位來輸出該第 二控制信號以及一第四正反器，其依據(jù)該第六控制信號和該第四數(shù)字控制信號的準(zhǔn)位來輸出該第 三控制信號。依照本發(fā)明較佳實施例所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中該第四控制信號為該開關(guān)控制信 號，該第一控制信號和該第五控制信號彼此反相，而該第二控制信號和該第六控制信號彼 此反相。依照本發(fā)明較佳實施例所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中該開關(guān)控制單元另 包括一第五比較器，其依據(jù)該第一回授電壓和該第二參考電位的準(zhǔn)位來輸出一相對應(yīng) 的第五數(shù)字控制信號；一第六比較器，其依據(jù)該第二回授電壓和該第三參考電位的準(zhǔn)位來輸出一相對應(yīng) 的第六數(shù)字控制信號；一第七比較器，其依據(jù)該第三回授電壓和該第四參考電位的準(zhǔn)位來輸出一相對應(yīng) 的第七數(shù)字控制信號；其中該第二正反器另依據(jù)該第五數(shù)字控制信號的準(zhǔn)位來輸出該第一控制信號，該 第三正反器另依據(jù)該第六數(shù)字控制信號的準(zhǔn)位來輸出該第二控制信號，而該第四正反器另 依據(jù)該第七數(shù)字控制信號的準(zhǔn)位來輸出該第三控制信號。依照本發(fā)明較佳實施例所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中該開關(guān)控制單元另包括一第一或門，其依據(jù)該第二數(shù)字控制信號和該第五數(shù)字控制信號來選擇性地觸發(fā) 該第二正反器；一第二或門，其依據(jù)該第三數(shù)字控制信號和該第六數(shù)字控制信號來選擇性地觸發(fā) 該第三正反器；以及一第三或門，其依據(jù)該第四數(shù)字控制信號和該第七數(shù)字控制信號來選擇性地觸發(fā) 該第四正反器。依照本發(fā)明較佳實施例所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中該第二充電電流的值相關(guān)于該第 一回授電壓和該第二回授電壓的差值，且該第三充電電流的值相關(guān)于該第一回授電壓和該 第三回授電壓的差值。依照本發(fā)明較佳實施例所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中該功率開關(guān)、該第四開關(guān)至該第 六開關(guān)為N型金氧半導(dǎo)體晶體管開關(guān)，該第一開關(guān)至該第三開關(guān)為P型金氧半導(dǎo)體晶體管 開關(guān)。依照本發(fā)明較佳實施例所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中該第四控制信號為該開關(guān)控制信 號，該第一控制信號和該第五控制信號彼此反向，且該第二控制信號和該第六控制信號彼 此反向。依照本發(fā)明較佳實施例所述的電壓轉(zhuǎn)換器，上述該第一回授電路至該第三回授電路各包含復(fù)數(shù)個串接電阻。本發(fā)明另提供一種背光模塊的的驅(qū)動方法，其包括一儲能組件接收一輸入電壓以儲存相對應(yīng)的能量；接收該儲能組件內(nèi)存的能量以提供一第一輸出電壓和一第二輸出電 壓；依據(jù)一第一回授電壓來控制該輸入電壓和該儲能組件之間的信號傳送路徑，其中該第 一回授電壓相關(guān)于該第一輸出電壓的值；依據(jù)該第一回授電壓來控制該儲能組件和該第一 輸出電壓之間的信號傳送路徑；以及依據(jù)該第一回授電壓和一第二回授電壓來控制該儲能 組件和該第二輸出電壓之間的信號傳送路徑，其中該第二回授電壓相關(guān)于該第二輸出電壓 的值。


圖1 圖3為現(xiàn)有技術(shù)中背光模塊的示意圖；圖4為本發(fā)明中一背光模塊的示意圖；圖5a為本發(fā)明的背光模塊以定頻方式來運(yùn)作時的時序圖；圖5b為本發(fā)明的背光模塊以非定頻方式來運(yùn)作時的時序圖；圖6為本發(fā)明實施例中一開關(guān)控制單元的示意圖；圖7為本發(fā)明非定頻背光模塊運(yùn)作時的時序圖；圖8為本發(fā)明定頻背光模塊運(yùn)作時的時序圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明。請參考圖4，圖4為本發(fā)明中一背光模塊的示意圖，顯示了一直流_直流電壓轉(zhuǎn)換 器400和一背光光源430。電壓轉(zhuǎn)換器400包括一升壓電路410，以及一升壓控制電路420， 可將一輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為第一至第三輸出電壓Vquti Vqut3以分別驅(qū)動背光光源430中的 紅色發(fā)光二極管Dki Dsn、綠色發(fā)光二極管Dei Den和藍(lán)色發(fā)光二極管Dbi DBn，因此不需 要使用濾光片，而是直接以混色方式來提供高色彩飽和度的影像。同時，針對RGB發(fā)光二極 管的特性差異，本發(fā)明的電壓轉(zhuǎn)換器400使用升壓控制電路420來調(diào)整輸出電壓Votti Vtm3 的值，升壓電路410僅需使用一組電感L即能同時點亮兩串以上不同顏色的發(fā)光二極管，因 此能夠節(jié)省空間和降低生產(chǎn)成本。升壓電路410包括一電感L、一功率開關(guān)QN0、第一至第三開關(guān)QPl QP3、第一至 第六電阻Rl R6，以及第一至第三電容Cqi CQ3。功率開關(guān)QNO可為一 N型金氧半導(dǎo)體 (N-type metal-oxide-semiconductor, NM0S)晶體管開關(guān)，可依據(jù)一開關(guān)控制信號NG來運(yùn) 作，其作用在于控制電感L的充電路徑；第一至第三開關(guān)QPl QP3可為P型金氧半導(dǎo)體( P-typemetal-oxide-semiconductor, PM0S)晶體管開關(guān)，可分別依據(jù)第一至第三控制信號 PGl PG3來運(yùn)作，其作用在于控制電感L的放電路徑。在本發(fā)明的電壓轉(zhuǎn)換器400中，在 同一時間開關(guān)QNO和QPl QP3中最多僅有其中一組開關(guān)為導(dǎo)通當(dāng)功率開關(guān)QNO為導(dǎo)通 而開關(guān)QPl QP3為關(guān)閉時，輸入電壓Vin會對電感L充電；在充電完成后，功率開關(guān)QNO會 被關(guān)閉，電感L可透過導(dǎo)通的開關(guān)QP1、QP2或QP3來放電，將其內(nèi)存能量分別傳送至電容 C01 > C02或CQ3，進(jìn)而提供背光光源430運(yùn)作所需的輸出電壓Vquti VQUT3。另一方面，電阻Rl 和R2形成一第一回授電路，可對第一輸出電壓Votti進(jìn)行分壓以提供一相對應(yīng)的第一回授電壓Vfbi ；電阻R3和R4形成一第二回授電路，可對第二輸出電壓Vqut2進(jìn)行分壓以提供一相對應(yīng)的第二回授電壓Vfb2 ；電阻R5和R6形成一第三回授電路，可對第三輸出電壓Vqut3進(jìn)行分 壓以提供一相對應(yīng)的第三回授電壓VFB3。升壓控制電路420包括一誤差放大器EA、一第一比較器CMP1、一第一正反器 (flip-flop) FFl，以及一開關(guān)控制單元600。升壓控制電路420可依據(jù)回授電壓Vfbi來產(chǎn)生 開關(guān)控制信號NG，同時依據(jù)回授電壓Vfbi Vfb3來產(chǎn)生控制信號PGl PG3，進(jìn)而控制開關(guān) QNO和QPl QP3導(dǎo)通和關(guān)閉的時間長短。本發(fā)明的電壓轉(zhuǎn)換器400采用單一電感多重輸出(single inductormulti-output, SIM0)的架構(gòu)，在一周期內(nèi)依序開啟開關(guān)QN0、QP1、QP2和QP3。當(dāng) 開關(guān)QNO導(dǎo)通時，電感L會儲存輸入電壓Vin的能量；在開關(guān)QNO關(guān)閉后，再依序開啟開關(guān) QPUQP2和QP3以將電感L儲存的能量依序供給輸出電壓Vquti VQUT3。在一特定周期T內(nèi)， 開關(guān)QNO、QP1、QP2和QP3的導(dǎo)通時間分別由TNO、TP1、TP2和TP3來表示。本發(fā)明依據(jù)對應(yīng)于輸出電壓Votti的回授電壓Vfbi來控制功率開關(guān)QN的關(guān)閉。誤 差放大器EA能比較回授電壓Vfbi和一第一參考電壓Vkefi的差值，再輸出一相對應(yīng)的比較電 壓\。第一比較器CMPl會將比較電壓\和一固定斜率的斜波電壓SAWl做比較，當(dāng)斜波電 壓SAWl的值達(dá)到比較電壓Vc時，第一比較器CMPl會輸出一高電位(邏輯1)的數(shù)字控制 信號VD1。第一正反器FFl可為一 RS正反器，當(dāng)其R端被邏輯1的信號觸發(fā)時，會于其Q端 輸出具除能電位的開關(guān)控制信號NG以關(guān)閉功率開關(guān)QN ；當(dāng)其S端被邏輯1的信號觸發(fā)時， 會于其Q端輸出具致能電位的開關(guān)控制信號NG以開啟功率開關(guān)QN(若功率開關(guān)QN為NMOS 晶體管開關(guān)，其致能電位為邏輯1，而其除能電位為邏輯0)。亦即，控制功率開關(guān)QN的開關(guān) 控制信號NG來自開關(guān)控制單元600。請參考第5a和5b圖，第5a和5b圖為本發(fā)明電壓轉(zhuǎn)換器400運(yùn)作時的時序圖。 第5a和5b圖說明了控制功率開關(guān)QNO的開啟和關(guān)閉的方法，顯示了比較電壓V。、斜波電壓 SAWl、開關(guān)控制信號NG、第一至第三控制信號PGl PG3，以及一脈沖信號NM0S_0N的波形。 在一周期T內(nèi)，開關(guān)QN0、QP1、QP2和QP3的導(dǎo)通時間分別由TN、TP1、TP2和Tp3來表示。圖5a 所示的驅(qū)動方法采用定頻方式來控制功率開關(guān)QNO的開啟，利用開關(guān)控制單元600提供固 定頻率的脈沖信號NM0S_0N，當(dāng)?shù)谝徽雌鱂Fl的S端被邏輯1的脈沖信號NM0S_0N觸發(fā) 時，其Q端輸出的開關(guān)控制信號NG由除能電位切換至致能電位，此時功率開關(guān)QNO會被導(dǎo) 通，而電感L開始充電。在周期T內(nèi)，在依序開啟開關(guān)QNO、QPU QP2和QP3后的額外時間 T0內(nèi)，所有開關(guān)皆為關(guān)閉，此時電感L的剩余能量會透過開關(guān)QPl QP3的寄生二極管來放 電。圖5b所示的驅(qū)動方法采用非定頻方式來控制功率開關(guān)QNO的開啟，在關(guān)閉開關(guān)QP3后 隨即開啟功率開關(guān)QN0，因此周期T即為最短循環(huán)時間。在定頻控制時，脈沖信號NM0S_0N 可由一固定頻率振蕩器(未繪示)來觸發(fā)；在非定頻控制時，脈沖信號NM0S_0N是由最后一 組開關(guān)的控制信號來觸發(fā)(例如PG3)。圖5a和圖5b所示的驅(qū)動方法皆采用相同方式來控制功率開關(guān)QN的關(guān)閉當(dāng)固定 斜率的斜波電壓SAWl達(dá)到比較電壓\的準(zhǔn)位時，第一正反器FFl的R端會被第一比較器 CMPl輸出的信號觸發(fā)，其Q端輸出的開關(guān)控制信號NG由致能電位切換至除能電位，此時功 率開關(guān)QN會被關(guān)閉，而電感L停止充電。如前所述，比較電壓\的值能反應(yīng)輸出電壓Vquti 的準(zhǔn)位若輸出電壓Votti低于預(yù)定值，相對應(yīng)的回授電壓Vfbi會變小，此時誤差放大器EA會調(diào)高比較電壓因此斜波電壓SAWl需較長時間才能達(dá)到比較電壓Vc的準(zhǔn)位，所以開關(guān) QNO的導(dǎo)通時間Tn也會變長，進(jìn)而透過增加電感L的充電時間來讓輸出電壓Voti上升至理 想準(zhǔn)位；若輸出電壓高于預(yù)定值，相對應(yīng)的回授電壓Vfbi會變大，此時誤差放大器EA會 調(diào)降比較電壓\，因此斜波電壓SAWl僅需較短時間就能達(dá)到比較電壓\的準(zhǔn)位，所以開關(guān) QNO的導(dǎo)通時間Tn也會變短，進(jìn)而透過減少電感L的充電時間來讓輸出電壓Votti下降至理 想準(zhǔn)位。請參考圖6和圖7，圖6為本發(fā)明實施例中開關(guān)控制單元600的示意圖，圖7為本 發(fā)明以非定頻方式來控制開關(guān)QPl QP3的開啟的時序圖，而圖8為本發(fā)明以定頻方式來 控制開關(guān)QPl QP3的開啟的時序圖。在圖6所示的實施例中，開關(guān)控制單元600包括第 一至第六比較電路601 606，第二至第四正反器FF2 FF4、第一至第三或門(OR gate) ORl 0R3，以及一振蕩器(未繪示)。第一或門ORl依據(jù)第一比較電路601傳來的數(shù)字控 制信號Vd2和第四比較電路604傳來的數(shù)字控制信號Vd5來選擇性地觸發(fā)第二正反器FF2的 R端；第二或門0R2依據(jù)第二比較電路602傳來的數(shù)字控制信號Vd3和第五比較電路605傳 來的數(shù)字控制信號Vd6來選擇性地觸發(fā)第三正反器FF3的R端；第三或門0R3依據(jù)第三比較 電路603傳來的數(shù)字控制信號Vd4和第六比較電路606傳來的數(shù)字控制信號Vd7來選擇性地 觸發(fā)第四正反器FF4的R端。首先說明第一至第三比較電路601 603的結(jié)構(gòu)和運(yùn)作。第一比較電路601包括 一第二比較器CMP2、一第四電容C4、一第四開關(guān)QN4，以及一第一電流源II。第二比較電路 602包括一第三比較器CMP3、一第五電容C5、一第五開關(guān)QN5，以及一第二電流源12。第三 比較電路603包括一第四比較器CMP4、一第六電容C6、一第六開關(guān)QN6，以及一第三電流源 13。開關(guān)QN4 QN6可為NMOS晶體管開關(guān)，可分別依據(jù)第四至第六控制信號來運(yùn)作，其作 用在于控制電容C4 C6的充電路徑。在此實施例中，第四控制信號采用開關(guān)控制信號NG， 第五控制信號采用第一控制信號PGl的反相信號兩 ,而第六控制信號采用第二控制信號 PG2的反相信號@。電流源Il為定電流源，電流源12的值相關(guān)于回授電壓Vfbi和Vfb2之
間的差值，而電流源13的值相關(guān)于回授電壓Vfbi和Vfb3之間的差值，其關(guān)系如下所示12 = Il+K (Vfb2-Vfbi)13 = 11+K(Vfb3-Vfb2)，其中 K 為一預(yù)定轉(zhuǎn)換倍數(shù)。
當(dāng)開關(guān)控制信號NG切換至除能電位后，正反器FF2的S端會被一第七控制信號 (采用開關(guān)控制信號NG的反相信號^)觸發(fā)，因此其Q端輸出的控制信號PGl會切換至致 能電位以開啟開關(guān)QP1。此時開關(guān)QN4會被關(guān)閉，電流源11可對電容C4充電以提供一固定 斜率的第二斜波電壓SAW2。當(dāng)?shù)诙辈妷篠AW2的準(zhǔn)位高于一第二參考電壓Vkef2時，比 較器CMP2會輸出具致能電位的信號以觸發(fā)正反器FF2的R端，而正反器FF2于Q端輸出的 控制信號PGl會切換至除能電位以關(guān)閉開關(guān)QP1。換而言的，電容C4的充電時間就是開關(guān) QPl的導(dǎo)通時間TP1，而第二斜波電壓SAW2能反應(yīng)回授電壓Vfbi的準(zhǔn)位。本發(fā)明接著依據(jù)回授電壓Vfbi和Vfb2的值來決定是否開啟開關(guān)QP2以及開啟時間 長短。在關(guān)閉開關(guān)QPl后，開關(guān)QN5會被第五控制信號M關(guān)閉，而電流源12開始對電容 C5充電以提供一具特定斜率的第三斜波電壓SAW3。假設(shè)在開關(guān)QPl關(guān)閉后輸出電壓Vqut2 并未達(dá)到預(yù)定值，亦即(Vfb2-Vfbi)的值較小，而電流源12對電容C5的充電電流會變?nèi)酰尩?三斜波電壓SAW3較慢才能達(dá)到第三參考電壓Vkef3的準(zhǔn)位，因此能增加開關(guān)QP2的導(dǎo)通時間TP2，如此電感L能透過開關(guān)QP2供應(yīng)較多能量，以讓輸出電壓Vott2上升至預(yù)定值。同理，本發(fā)明接著依據(jù)回授電壓Vfbi和Vfb3的值來決定是否開啟開關(guān)QP3以及開 啟時間長短。在關(guān)閉開關(guān)QP2后，開關(guān)QN3會被第六控制信號@關(guān)閉，而電流源13開始 對電容C6充電以提供一具特定斜率的第四斜波電壓SAW4。假設(shè)在開關(guān)QP2關(guān)閉后輸出電 壓Vott3超過預(yù)定值，亦即(Vfb3-Vfbi)的值較大，而電流源13對電容C6的充電電流會變強(qiáng)， 讓第四斜波電壓SAW4較快地達(dá)到第四參考電壓Vkef4的準(zhǔn)位，因此能減少開關(guān)QP3的導(dǎo)通時 間TP3，如此電感L能透過開關(guān)QP3供應(yīng)較少能量，以讓輸出電壓Vqut3下降至預(yù)定值。另一方面，若比較電路601 603因制程原因而不匹配，造成輸出電壓Vquti Vqut3 中其中一組總是過高，此時本發(fā)明能利用比較電路604 606來加以補(bǔ)償。第四比較電路 604包括一第五比較器CMP5，其兩輸入端分別接收第一回授電壓Vfbi和第二參考電壓VKEF2， 而其輸出端耦接至第一或門0R1。第五比較電路605包括一第六比較器CMP6，其兩輸入端 分別接收第二回授電壓Vfb2和第三參考電壓VKEF3，而其輸出端耦接至第二或門0R2。第六比 較電路606包括一第七比較器CMP7，其兩輸入端分別接收第三回授電壓Vfb3和第四參考電 壓VKEF4，而其輸出端耦接至第三或門0R3。舉例來說，在功率開關(guān)QNO關(guān)閉后而斜波電壓SAW2尚未達(dá)到參考電壓Vkef2的準(zhǔn)位 前，若回授電壓Vfbi已高于參考電SVkef2，此時第四比較電路604會觸發(fā)第二正反器FF2的 R端，進(jìn)而提早關(guān)閉第一開關(guān)QPl，因此能減少 供給至輸出電壓Votti的能量；在功率開關(guān)QNO 關(guān)閉后而斜波電壓SAW3尚未達(dá)到參考電壓Vkef3的準(zhǔn)位前，若回授電壓Vfb2已高于參考電壓 Vkef3，此時第二比較電路602會觸發(fā)第三正反器FF3的R端，進(jìn)而提早關(guān)閉第二開關(guān)QP2，因 此能減少供給至輸出電壓Vot2的能量；在功率開關(guān)QNO關(guān)閉后而斜波電壓SAW4尚未達(dá)到 參考電壓Vkef4的準(zhǔn)位前，若回授電壓Vfb3已高于參考電壓Vkef4，此時第三比較電路603會觸 發(fā)第四正反器FF4的R端，進(jìn)而提早關(guān)閉第三開關(guān)QP3，因此能減少供給至輸出電壓Vqut3的 能量°換而言之，在功率開關(guān)QNO關(guān)閉后，若斜波電壓SAW2已經(jīng)達(dá)到參考電壓Vkef2的準(zhǔn) 位或是當(dāng)回授電壓Vfbi高于參考電壓Vkef2時，代表輸出電壓Voti已達(dá)到預(yù)定值，此時本發(fā)明 并不會開啟開關(guān)QPl ；若斜波電壓SAW3已經(jīng)達(dá)到參考電壓Vkef3的準(zhǔn)位或是當(dāng)回授電壓Vfb2 高于參考電壓Vkef3時，代表輸出電壓Vott2已達(dá)到預(yù)定值，此時本發(fā)明并不會開啟開關(guān)QP2 ； 若斜波電壓SAW4已經(jīng)達(dá)到參考電壓Vkef4的準(zhǔn)位或是當(dāng)回授電壓Vfb3高于參考電壓Vkef4時， 代表輸出電壓Vtm3已達(dá)到預(yù)定值，此時本發(fā)明并不會開啟開關(guān)QP3。本發(fā)明依據(jù)第一回授電壓Vfbi來控制主回路，不論是定頻還是非定頻控制，皆能依 據(jù)第一輸出電壓Voti來調(diào)整開關(guān)控制信號NG，以讓輸出電壓Votti維持在預(yù)定值。針對輸出 電壓Voti Vott3的個別輸出路徑，本發(fā)明依據(jù)回授電壓Vfbi Vfb3的差值來控制開關(guān)QPl QP3的開啟時間，以讓輸出電壓Votti Vott3維持在預(yù)定值。由于僅需使用一組電感，本發(fā)明 不但能減少背光模塊的體積和降低生產(chǎn)成本，亦能依據(jù)針對RGB發(fā)光二極管的特性差異來 同時且快速地驅(qū)動不同顏色的RGB背光光源。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與 修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
一種應(yīng)用于背光模塊的電壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包括一電感，用來儲存一輸入電壓的能量；一功率開關(guān)，其依據(jù)一開關(guān)控制信號來控制該電感的充電路徑；一第一電容，用來儲存該電感的能量以提供一第一輸出電壓；一第二電容，用來儲存該電感的能量以提供一第二輸出電壓；一第三電容，用來儲存該電感的能量以提供一第三輸出電壓；一第一開關(guān)，其依據(jù)一第一控制信號來控制該電感和該第一電容之間的信號傳送路徑；一第二開關(guān)，其依據(jù)一第二控制信號來控制該電感和該第二電容之間的信號傳送路徑；一第三開關(guān)，其依據(jù)一第三控制信號來控制該電感和該第三電容之間的信號傳送路徑；一第一回授電路，用來提供對應(yīng)于該第一輸出電壓的一第一回授電壓；一第二回授電路，用來提供對應(yīng)于該第二輸出電壓的一第二回授電壓；一第三回授電路，用來提供對應(yīng)于該第三輸出電壓的一第三回授電壓；以及，一升壓控制電路，其依據(jù)該第一回授電壓的準(zhǔn)位來產(chǎn)生該開關(guān)控制信號，依據(jù)該第一回授電壓和該開關(guān)控制信號的準(zhǔn)位來產(chǎn)生該第一控制信號，依據(jù)該第一回授電壓、該第二回授電壓和該第一控制信號的準(zhǔn)位來產(chǎn)生該第二控制信號，以及依據(jù)該第一回授電壓、該第三回授電壓和該第二控制信號的準(zhǔn)位來產(chǎn)生該第三控制信號。
2.如權(quán)利要求1所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該升壓控制電路包括一誤差放大器，用來比較該第一回授電壓和一第一參考電壓的差異，并依此產(chǎn)生一相 對應(yīng)的第一比較信號；一第一比較器，其依據(jù)該第一比較信號和一第一斜波電壓的準(zhǔn)位來輸出一相對應(yīng)的第 一數(shù)字控制信號一開關(guān)控制單元，其依據(jù)該第一至第三回授電壓來產(chǎn)生該第一控制信號至第三控制信 號；以及一第一正反器，其依據(jù)該第一數(shù)字控制信號來產(chǎn)生該開關(guān)控制信號。
3.如權(quán)利要求2所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該開關(guān)控制單元包括 一第一電流源至一第三電流源，分別用來提供一第一充電電流至一第三充電電流；一第四電容至一第六電容，分別串接至該第一電流源至該第三電流源，分別用來儲存 該第一充電電流至該第三充電電流的能量，并分別提供相對應(yīng)的一第二斜波電壓至一第四 斜波電壓；一第四開關(guān)至一第六開關(guān)，分別并聯(lián)于該第四電容至該第六電容，分別依據(jù)一第四控 制信號至一第六控制信號來控制該第四電容至該第六電容的充電路徑；一第二比較器，其依據(jù)該第二斜波電壓和一第二參考電位的準(zhǔn)位來輸出一相對應(yīng)的第 二數(shù)字控制信號；一第三比較器，其依據(jù)該第三斜波電壓和一第三參考電位的準(zhǔn)位來輸出一相對應(yīng)的第 三數(shù)字控制信號；一第四比較器，其依據(jù)該第四斜波電壓和一第四參考電位的準(zhǔn)位來輸出一相對應(yīng)的第四數(shù)字控制信號；一第二正反器，其依據(jù)一第七控制信號和該第二數(shù)字控制信號的準(zhǔn)位來輸出該第一控 制信號，其中該第四控制信號和該第七控制信號彼此反相；一第三正反器，其依據(jù)該第五控制信號和該第三數(shù)字控制信號的準(zhǔn)位來輸出該第二控 制信號以及一第四正反器，其依據(jù)該第六控制信號和該第四數(shù)字控制信號的準(zhǔn)位來輸出該第三控 制信號。
4.如權(quán)利要求3所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該第四控制信號為該開關(guān)控制信號， 該第一控制信號和該第五控制信號彼此反相，而該第二控制信號和該第六控制信號彼此反 相。
5.如權(quán)利要求3所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該開關(guān)控制單元另包括一第五比較器，其依據(jù)該第一回授電壓和該第二參考電位的準(zhǔn)位來輸出一相對應(yīng)的第 五數(shù)字控制信號；一第六比較器，其依據(jù)該第二回授電壓和該第三參考電位的準(zhǔn)位來輸出一相對應(yīng)的第 六數(shù)字控制信號；一第七比較器，其依據(jù)該第三回授電壓和該第四參考電位的準(zhǔn)位來輸出一相對應(yīng)的第 七數(shù)字控制信號；其中該第二正反器另依據(jù)該第五數(shù)字控制信號的準(zhǔn)位來輸出該第一控制信號，該第三 正反器另依據(jù)該第六數(shù)字控制信號的準(zhǔn)位來輸出該第二控制信號，而該第四正反器另依據(jù) 該第七數(shù)字控制信號的準(zhǔn)位來輸出該第三控制信號。
6.如權(quán)利要求5所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該開關(guān)控制單元另包括一第一或門，其依據(jù)該第二數(shù)字控制信號和該第五數(shù)字控制信號來選擇性地觸發(fā)該第 二正反器；一第二或門，其依據(jù)該第三數(shù)字控制信號和該第六數(shù)字控制信號來選擇性地觸發(fā)該第 三正反器；以及一第三或門，其依據(jù)該第四數(shù)字控制信號和該第七數(shù)字控制信號來選擇性地觸發(fā)該第 四正反器。
7.如權(quán)利要求3所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該第二充電電流的值相關(guān)于該第一 回授電壓和該第二回授電壓的差值，且該第三充電電流的值相關(guān)于該第一回授電壓和該第 三回授電壓的差值。
8.如權(quán)利要求3所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該功率開關(guān)、該第四開關(guān)至該第六開 關(guān)為N型金氧半導(dǎo)體晶體管開關(guān)，該第一開關(guān)至該第三開關(guān)為P型金氧半導(dǎo)體晶體管開關(guān)。
9.如權(quán)利要求8所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該第四控制信號為該開關(guān)控制信號， 該第一控制信號和該第五控制信號彼此反向，且該第二控制信號和該第六控制信號彼此反 向。
10.如權(quán)利要求3所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該第一回授電路至該第三回授電路 各包含復(fù)數(shù)個串接電阻。
11.如權(quán)利要求1所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該第一回授電路至該第三回授電路 各包含復(fù)數(shù)個串接電阻。
12. —種驅(qū)動一背光模塊的方法，其特征在于，包括 一儲能組件接收一輸入電壓以儲存相對應(yīng)的能量；接收該儲能組件內(nèi)存的能量以提供一第一輸出電壓、一第二輸出電壓，和一第三輸出 電壓；依據(jù)一第一回授電壓來控制該輸入電壓和該儲能組件之間的信號傳送路徑，其中該第 一回授電壓相關(guān)于該第一輸出電壓的值；依據(jù)該第一回授電壓來控制該儲能組件和該第一輸出電壓之間的信號傳送路徑； 依據(jù)該第一回授電壓和一第二回授電壓來控制該儲能組件和該第二輸出電壓之間的 信號傳送路徑，其中該第二回授電壓相關(guān)于該第二輸出電壓的值；以及依據(jù)該第一回授電壓和一第三回授電壓來控制該儲能組件和該第三輸出電壓之間的 信號傳送路徑，其中該第三回授電壓相關(guān)于該第三輸出電壓的值。
全文摘要
應(yīng)用于背光模塊的電壓轉(zhuǎn)換器使用單一電感來儲存一輸入電壓的能量，再依此輸出復(fù)數(shù)組輸出電壓。首先依據(jù)第一組輸出電壓的值來控制電感的充電路徑，以讓第一組輸出電壓維持恒定。接著分別依據(jù)其它組輸出電壓和第一組輸出電壓之間的差異來控制電感至其它組輸出電壓的放電路徑，以讓其它組輸出電壓皆能維持恒定。
文檔編號H02M3/155GK101834525SQ20101017272
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月5日
發(fā)明者劉家麟, 李菱, 楊耀沂, 莫啟能, 陳契霖, 陳科宏 申請人:華映視訊(吳江)有限公司;中華映管股份有限公司