專利名稱：向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)制信號的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脈寬調(diào)制信號產(chǎn)生方法，特別涉及一種向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)制 信號的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，人眼對光強(qiáng)的感受是非線性的，即在弱光時，實際光強(qiáng)增加一倍，人眼的感 覺光強(qiáng)增強(qiáng)多于一倍；在強(qiáng)光時，實際光強(qiáng)增加一倍，人眼的感覺光強(qiáng)增強(qiáng)卻不足一倍，因 此需要進(jìn)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(jìn)行反伽瑪校正，經(jīng)過校正以后，使它的電-光轉(zhuǎn)換特性與CRT相近，經(jīng)灰度校 正后的顯示畫面會顯得紋理清晰，層次感強(qiáng)，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(diào)整LED顯 示屏的變換函數(shù)，另一個調(diào)整變換函數(shù)的原因是攝像機(jī)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(biāo)準(zhǔn)略有不同。當(dāng)Gamma值小于1時， 畫面會對比度失調(diào)，表現(xiàn)為缺乏層次感。
市面上通常是8位LED顯示系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中輸入是8位的三原色信號(即紅綠藍(lán))，輸 出是離散的紅綠藍(lán)8位或IO位信號。在典型的8位系統(tǒng)中，0表示黑，255表示白，其它顏 色在1到254之間。在LED等數(shù)字化的系統(tǒng)中，如果Gamma值使用3. 0較低灰度范圍，可見 的色彩數(shù)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(xiàn)出來，因為CRT的信號是模擬的，0—255存在無數(shù)級。顯 然，為了在LED顯示系統(tǒng)中更好的還原原始圖像，所以系統(tǒng)必須擁有更大深度的數(shù)據(jù)處理能 力。為此，現(xiàn)今常選擇每種顏色有4096個灰度表現(xiàn)。然而，對于向LED負(fù)載供電的開關(guān)電源 電路，其功率管的開關(guān)頻率若為100K,采用4096級灰度，則在LED負(fù)載上形成頻率為
/4G% 。^的低頻波，如果需要對此低頻波進(jìn)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(yīng)電容值c要非常大，即電容的體
積要非常大，這在實際實現(xiàn)中非常困難。
為了解決上述問題，在申請?zhí)枮?1807359.X中國專利中，提出了一種通過在整段時間內(nèi) 分布PWM脈沖來驅(qū)動數(shù)字顯示器的方法和裝置，其通過把時間T內(nèi)的脈沖所需長度處理成分布于該時間期間內(nèi)的一系列脈沖，即形成高頻平均脈沖。由其背景技術(shù)可見，其是預(yù)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(zhì)上是存儲它們的數(shù)字形式，T/2的 數(shù)字形式為01010101....01(共256位)；占空比為1/4 (即T/4)，則數(shù)字形式為
000100010001.....OOOl(共256位)......，當(dāng)需要某一占空比時，則將所存儲的占空比進(jìn)行
組合，例如，當(dāng)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(jìn)方法，即由邏輯器件產(chǎn)生不同占空比的脈沖信號，然后根據(jù) 需要將產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)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(shù)，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(yù)先存儲占空比脈沖，還是采用邏輯器件產(chǎn)生用于組合的單脈沖，在理論上是可以實現(xiàn) 組合的無限可能性，但在實際應(yīng)用中，考慮到成本等因素，往往只是進(jìn)行有限的組合，如此 難以實現(xiàn)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(lǐng)域技 術(shù)人員亟待解決的技術(shù)課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(diào)制信號的方法。
為了達(dá)到上述目的及其他目的，本發(fā)明提供的向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)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(shù)據(jù)的處理器與一能產(chǎn)生脈 寬調(diào)制信號的脈寬調(diào)制信號產(chǎn)生單元相連接；2)所述處理器根據(jù)外部輸入的所述負(fù)載當(dāng)前需 要顯示的亮度值和表示最大亮度的調(diào)光亮度初始值計算所述負(fù)載當(dāng)前的調(diào)光亮度值；3)所述 處理器根據(jù)所計算出的當(dāng)前調(diào)光亮度值及預(yù)設(shè)的用于表示所述負(fù)載的調(diào)光亮度值的二進(jìn)制數(shù) 據(jù)的總位數(shù)，計算出在二進(jìn)制數(shù)據(jù)中為1的數(shù)據(jù)位數(shù)目，然后對所述為1的數(shù)據(jù)位數(shù)目，采 用移位及減法操作獲得為1的數(shù)據(jù)位在二進(jìn)制數(shù)據(jù)中的平均分布方式，進(jìn)而形成用于表示當(dāng) 前調(diào)光亮度值的、且為1的數(shù)據(jù)位平均分布的二進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)；以及4)所述處理器將形成的 二進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)輸入所述脈寬調(diào)制信號產(chǎn)生單元，所述脈寬調(diào)制信號產(chǎn)生單元根據(jù)所述功率 管的要求及所述二進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)生成相應(yīng)高頻平均脈寬調(diào)制信號，以驅(qū)動所述功率管。
其中，所述功率管為開關(guān)恒流源電路中的功率管，所述開關(guān)恒流源電路用于驅(qū)動能發(fā)光 的負(fù)載，較佳的，所述負(fù)載為LED。
較佳的，所述移位操作為右移。
4較佳的，所述總位數(shù)為4096位。
較佳的，所述功率管控制信號產(chǎn)生單元為復(fù)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(jī)，其通過總線接收外部數(shù)據(jù)。
較佳的，所述高頻平均脈寬調(diào)制信號的周期為微秒級。
綜上所述，本發(fā)明的向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)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(diào)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(fā)光負(fù)載。


圖1為現(xiàn)有LED濾波電路圖。
圖2為本發(fā)明的向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)制信號的方法所應(yīng)用的開關(guān)恒流源電路示 意圖。
圖3為本發(fā)明的向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)制信號的方法的操作流程示意圖。
圖4為本發(fā)明的向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)制信號的方法中形成為1的數(shù)據(jù)位平均分
布的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的流程示意圖。
圖5為本發(fā)明的向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)制信號的方法中所形成的二進(jìn)制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
示意圖。
具體實施例方式
以下將通過具體實施例來對本發(fā)明的向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)制信號的方法進(jìn)行詳 細(xì)說明。
請參閱圖2，其為本發(fā)明所應(yīng)用的開關(guān)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(fù)載LED3、以及采樣電阻4，為了濾波，還設(shè)置有與負(fù)載 相并聯(lián)的濾波電容6，此外，還設(shè)有與負(fù)載3相連接用于檢測過流信號的光耦7，與負(fù)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(xù)流二極管5。
在所述開關(guān)恒流源電路中，當(dāng)功率管l的柵極輸入P麗信號時，當(dāng)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(fù)載LED供電，當(dāng)PMH言號為低電平時，功率管1斷開， 由電感2通過續(xù)流二極管5向負(fù)載LED供電，隨著PWM信號的占空比的不同，可對負(fù)載LED 的亮度進(jìn)行控制。此外，通過濾波電容6對負(fù)載LED端的高頻濾波，可在負(fù)載LED上得到一個直流電流，從而可從根本上解決負(fù)載LED高頻閃爍的問題。
請參見圖3，為向所述開關(guān)恒流源電路的功率管提供高頻平均P麗信號，本發(fā)明的向功率 管提供高頻平均脈寬調(diào)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(shù)據(jù)的處理器與一能產(chǎn)生脈寬調(diào) 制信號的脈寬調(diào)制信號產(chǎn)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(jī)與一復(fù)雜可編程邏輯器件(即CPLD)相連接，由于其連接方式已為本領(lǐng)域技術(shù)
人員所熟悉，故在此不再詳述。
第二步所述處理器根據(jù)所述負(fù)載當(dāng)前需要顯示的亮度值和表示最大亮度的調(diào)光亮度初 始值計算所述負(fù)載當(dāng)前的調(diào)光亮度值。在本實施例中，可由處理器根據(jù)負(fù)載3的電流由0上 升至過流值(即光耦由0跳變?yōu)?)時所需要的時間、負(fù)載3的過流值、及負(fù)載3的額定電流 值來確定所述調(diào)光亮度初始值，例如，若處理器記錄的時間為Xl,負(fù)載3的過流值為350mA， 額定電流值為300mA，則所述調(diào)光亮度初始值即為XI* 300/350，而當(dāng)需要顯示的亮度值為 Y時，所述處理器計算出的當(dāng)前的調(diào)光亮度值即為(XI* 300/350) *Y。
第三步所述處理器根據(jù)所計算出的當(dāng)前調(diào)光亮度值及預(yù)設(shè)的用于表示所述負(fù)載的調(diào)光 亮度值的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的總位數(shù)，計算出在二進(jìn)制數(shù)據(jù)中為1的數(shù)據(jù)位數(shù)目，然后對所述為1 的數(shù)據(jù)位數(shù)目，采用移位及減法操作獲得為1的數(shù)據(jù)位在二進(jìn)制數(shù)據(jù)中的平均分布方式，進(jìn) 而形成用于表示當(dāng)前調(diào)光亮度值的、且為1的數(shù)據(jù)位平均分布的二進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)。在本實施 例中，采用4096位數(shù)據(jù)來表示負(fù)載3的亮度。例如，當(dāng)計算出的當(dāng)前調(diào)光亮度值為0.002197 時，由于9/4096=0. 002197，故所述單片機(jī)計算出為1的數(shù)據(jù)位的數(shù)目為9,然后，所述單片 機(jī)對1001進(jìn)行移位(例如右移)后，變?yōu)?100，然后進(jìn)行減法操作，即1001-0100=0101， 由此可知在4096位的二進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)中，前2048位中有0100個為1的數(shù)據(jù)位，后2048位 中有0101個為1的數(shù)據(jù)位，接著再對0100和0101分別進(jìn)行右移和減法操作，可知每1024 位中有0010個為1的數(shù)據(jù)位，接著再對各0010進(jìn)行移位，由此可知每512位中有1個為1 的數(shù)據(jù)位，如圖4所示，進(jìn)而可形成相應(yīng)的表示當(dāng)前調(diào)光亮度值的平均分布的二進(jìn)制數(shù)據(jù)， 如圖5所示。
第四步所述處理器將形成的二進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)輸入脈寬調(diào)制信號產(chǎn)生單元(即CPLD)，所 述脈寬調(diào)制信號產(chǎn)生單元根據(jù)所述功率管的要求及所述二進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)生成相應(yīng)高頻平均脈 寬調(diào)制信號(即PWM信號)，以驅(qū)動所述功率管(即功率管l)。在本實施例中，所述脈寬調(diào)制 信號產(chǎn)生單元產(chǎn)生的是微妙級的高頻平均脈寬調(diào)制信號。
6綜上所述，本發(fā)明的向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)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(shù)據(jù)位真正平均分布的二進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)，進(jìn)而生成高頻平均PWM信號以 驅(qū)動相應(yīng)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(fù)載。
上述實施例僅列示性說明本發(fā)明的原理及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此項技 術(shù)的人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對上述實施例進(jìn)行修改。因此，本發(fā)明的權(quán) 利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
1.一種向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)制信號的方法，其中，所述功率管為開關(guān)恒流源電路中的功率管，所述開關(guān)恒流源電路用于驅(qū)動能發(fā)光的負(fù)載，所述向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)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(shù)據(jù)的處理器與一能產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號的脈寬調(diào)制信號產(chǎn)生單元相連接；2)所述處理器根據(jù)外部輸入的所述負(fù)載當(dāng)前需要顯示的亮度值和表示最大亮度的調(diào)光亮度初始值計算所述負(fù)載當(dāng)前的調(diào)光亮度值；3)所述處理器根據(jù)所計算出的當(dāng)前調(diào)光亮度值及預(yù)設(shè)的用于表示所述負(fù)載的調(diào)光亮度值的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的總位數(shù)，計算出在二進(jìn)制數(shù)據(jù)中為1的數(shù)據(jù)位數(shù)目，然后對所述為1的數(shù)據(jù)位數(shù)目，采用移位及減法操作獲得為1的數(shù)據(jù)位在二進(jìn)制數(shù)據(jù)中的平均分布方式，進(jìn)而形成用于表示當(dāng)前調(diào)光亮度值的、且為1的數(shù)據(jù)位平均分布的二進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)；4)所述處理器將形成的二進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)輸入所述脈寬調(diào)制信號產(chǎn)生單元，所述脈寬調(diào)制信號產(chǎn)生單元根據(jù)所述功率管的要求及所述二進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)生成相應(yīng)高頻平均脈寬調(diào)制信號，以驅(qū)動所述功率管。
2. 如權(quán)利要求l所述的向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)制信號的方法，其特征在于所述 移位操作為右移。
3. 如權(quán)利要求1所述的向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)制信號的方法，其特征在于所述 總位數(shù)為4096位。
4. 如權(quán)利要求l所述的向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)制信號的方法，其特征在于所述 高頻平均脈寬調(diào)制信號的周期為微秒級。
5. 如權(quán)利要求l所述的向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)制信號的方法，其特征在于所述功率管控制信號產(chǎn)生單元為復(fù)雜可編程邏輯器件。
6. 如權(quán)利要求l所述的向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)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(jī)，其通過總線接收外部數(shù)據(jù)。
7. 如權(quán)利要求1所述的向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)制信號的方法，其特征在于所述 負(fù)載為LED。
全文摘要
本發(fā)明提供一種向功率管提供高頻平均脈寬調(diào)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(shù)據(jù)的處理器與一能產(chǎn)生PWM信號的脈寬調(diào)制信號產(chǎn)生單元相連接，然后由處理器根據(jù)外部輸入的亮度值和表示最大亮度的調(diào)光亮度初始值計算當(dāng)前的調(diào)光亮度值，接著再根據(jù)預(yù)設(shè)的用于表示負(fù)載調(diào)光亮度值的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的總位數(shù)，計算出在二進(jìn)制數(shù)據(jù)中為1的數(shù)據(jù)位數(shù)目，然后采用移位及減法操作獲得為1的數(shù)據(jù)位在二進(jìn)制數(shù)據(jù)中的平均分布方式，進(jìn)而形成用于表示當(dāng)前調(diào)光亮度值的、且為1的數(shù)據(jù)位平均分布的二進(jìn)制亮度數(shù)據(jù)，并由脈寬調(diào)制信號產(chǎn)生單元根據(jù)功率管的要求生成相應(yīng)高頻平均脈寬調(diào)制信號，以驅(qū)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(yōu)先權(quán)日2009年7月8日
發(fā)明者韜 李, 前 王, 賀前華 申請人:華南理工大學(xué)