具有嵌入式反饋的串行照明接口的制作方法
【專利摘要】用于控制多個(gè)LED串的系統(tǒng)包括一組LED驅(qū)動(dòng)器IC，該組LED驅(qū)動(dòng)器IC的每個(gè)包括電流感應(yīng)反饋(CSFB)采樣鎖存器，用于存儲(chǔ)跨過受控的LED串的正向電壓降的數(shù)字表示。每個(gè)CSFB鎖存器耦合到串行照明接口(SLI)總線內(nèi)的寄存器，該串行照明接口起源并且終止于接口IC。隨著該SLI總線上的數(shù)據(jù)被移位到接口IC中，該接口IC選擇表示任意的受控LED串的最高正向電壓降的CSFB字，然后該CSFB字由接口IC使用以產(chǎn)生用于設(shè)置對(duì)于該受控的LED串的適當(dāng)?shù)碾娫措妷旱腃SFB信號(hào)。
【專利說明】具有嵌入式反饋的串行照明接口
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2011年12月8日提交的臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/568, 545的優(yōu)先權(quán)，通過 全部引用將其合并于此。
[0003] 本申請(qǐng)涉及以下申請(qǐng)，其每個(gè)通過全部引用合并于此：申請(qǐng)No. 13/346, 625,提交 于 2012 年 1 月 9 日，題為 Low Cost LED Driver with Integral Dimming Capability;申 請(qǐng) No. 13/346, 647,提交于 2012 年1 月 9 日，題為 Low Cost LED Driver with Improved Serial Bus〇

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件以及用于驅(qū)動(dòng)照明和顯示應(yīng)用中的LED的電路和方法。

【背景技術(shù)】
[0005] LED越來越多地用于替換照明應(yīng)用中的燈和燈泡，其包括在彩色液晶顯示器 (LCD)和高清晰度電視（HDTV)中提供白光作為背光。為了對(duì)彩色LCD面板進(jìn)行背光照明， LED串可以包括白色LED或者以可控的色溫來調(diào)整以產(chǎn)生白光的紅色、綠色以及藍(lán)色LED的 組合。盡管可以使用這些LED均勻地照明整個(gè)顯示器，但是通過采用LED的多個(gè)串，其中每 串被驅(qū)動(dòng)到不同的電流和與該特定LED串所照射的顯示器的該部分對(duì)應(yīng)的亮度水平，改進(jìn) 了顯示器的性能、對(duì)比度、可靠性和電源效率。術(shù)語"局部調(diào)光（dimming)"涉及有這樣的非 均勻背光亮度的背光系統(tǒng)。相比于采用均勻背光的LCD，功率節(jié)省可以高達(dá)50%。使用局 部調(diào)光，IXD對(duì)比率（contrast ratio)可以接近等離子體TV的對(duì)比率。
[0006] 為了控制從每個(gè)LED串發(fā)射的光的亮度和均勻性，必須采用特殊的電子驅(qū)動(dòng)器電 路來精確地控制LED電流和電壓。例如，串聯(lián)連接的一串"m"個(gè)白色LED需要等于近似 "m"的3. 1到3. 5 (通常是3. 3)倍的電壓來一致地操作。向LED串提供此所需電壓通常 需要稱為DC到DC轉(zhuǎn)換器或者開關(guān)模式電源（SMPS)的步升或者步降電壓轉(zhuǎn)換器和調(diào)壓器 (regulator)。當(dāng)從單個(gè)SMPS對(duì)多個(gè)LED串供電時(shí)，電源的輸出電壓必須超過任何一個(gè)LED 串所需的最高電壓。因?yàn)樗璧淖罡哒螂妷翰荒芟闰?yàn)地已知，LED驅(qū)動(dòng)器1C必須足夠智 能以使用反饋來動(dòng)態(tài)地調(diào)整電源電壓。如果需要兩個(gè)或多個(gè)電源電壓，則需要多于一個(gè)反 饋信號(hào)。
[0007] 在RGB背光照明的情況下，電壓反饋要求甚至更復(fù)雜，因?yàn)榧t色、綠色和藍(lán)色LED 具有顯著不同的正向電壓，并且不能夠共享公共電源軌（rail)。而是，RGB LED串需要三個(gè) 不同的電源電壓，分別是+V_、+V_和+V_，其每個(gè)具有單獨(dú)的反饋信號(hào)以將其相應(yīng)的電 源電壓動(dòng)態(tài)地調(diào)整到適當(dāng)?shù)碾娖?。例如，串?lián)的一串30個(gè)紅色LED需要超過66V的電源電 壓來恰當(dāng)?shù)夭僮?，?0個(gè)藍(lán)色LED可能需要超過96V的電源電壓，并且30個(gè)綠色LED需要 多于108V的電源電壓。
[0008] 除了向LED串提供適當(dāng)?shù)碾妷褐?，背光?qū)動(dòng)器還必須將每個(gè)串中傳導(dǎo)的電流 精確地控制到±2%的容限。準(zhǔn)確的電流控制是必須的，因?yàn)長(zhǎng)ED的亮度與流經(jīng)其的電 流成比例，并且任何實(shí)質(zhì)的串與串電流不匹配將表現(xiàn)作為L(zhǎng)CD的亮度的變化。除了控制電 流之外，局部調(diào)光需要對(duì)LED照射在定時(shí)和持續(xù)時(shí)間兩方面的精確脈沖控制，以便將每個(gè) 背光區(qū)域、區(qū)帶（zone)或區(qū)塊（tile)的亮度與LCD屏幕中的相應(yīng)圖像同步。
[0009] 另一復(fù)雜性在于，白色LED的色溫隨著電流而變化。作為例子，對(duì)于100%時(shí)間傳 導(dǎo)30mA的一串白色LED在殼度上理想地等同于以50%占空比而啟動(dòng)（pulse on)和關(guān)閉 (pulse off)的運(yùn)載60mA的相同LED串。但是，即使處于相同的亮度，色溫將不相同。因此 準(zhǔn)確地設(shè)置和維持每個(gè)串中的電流對(duì)于實(shí)現(xiàn)對(duì)彩色LCD面板實(shí)現(xiàn)均勻的白色背光是至關(guān) 重要的。
[0010] 在RGB背光照射的情況下，平衡電流甚至更復(fù)雜，因?yàn)榧t色、藍(lán)色和和綠色LED的 光度（luminosity)即光輸出或者亮度非常不同。例如，紅色LED對(duì)于相同的LED電流產(chǎn)生 比藍(lán)色LED更少的光。差別是可理解的，因?yàn)橛糜谥圃觳煌伾腖ED的半導(dǎo)體材料和制 造工藝實(shí)質(zhì)上不同。
[0011] 如在此【背景技術(shù)】部分中將示出的，對(duì)于局部調(diào)光的已知解決方案限制了顯示亮 度并且承受著高的方案成本。例如，將LED驅(qū)動(dòng)器控制電路與多通道的高電壓電流宿 (current sink)晶體管集成的早期嘗試是有問題的，因?yàn)長(zhǎng)ED串的正向電壓中的不匹配導(dǎo) 致過量的功耗以及過熱。通過降低LED電流以及限制串中的LED的數(shù)量（為了更好的通道 與通道電壓匹配）而最小化功耗的嘗試證明是不經(jīng)濟(jì)的，其需要更多的LED以及更大數(shù)量 的LED驅(qū)動(dòng)器的通道。因此，對(duì)于LED背光驅(qū)動(dòng)器的完全集成的方法已被限于小的顯示器 面板或者非常昂貴的"高端" HDTV。
[0012] 使用多芯片方法降低整體顯示背光成本的隨后的嘗試已經(jīng)犧牲了必要的特征、功 能甚至安全性。
[0013] 例如，圖1所示的用于驅(qū)動(dòng)LED的多芯片方案包括驅(qū)動(dòng)多個(gè)離散的電流宿D(zhuǎn)M0SFET 4和高電壓保護(hù)設(shè)備3的接口 1C 6。背光系統(tǒng)包括十六個(gè)LED串2A-2Q(統(tǒng)稱為L(zhǎng)ED串2)， 其中，每個(gè)LED串2A-2Q包含"m"個(gè)串聯(lián)的LED，其長(zhǎng)度范圍是從2到16個(gè)LED。（注意，在 串2A-2Q中字母"0"已省略以避免與數(shù)字0混淆。）每個(gè)LED串具有分別由離散的電流宿 DMOSFET 4A-4Q之一控制的電流。響應(yīng)于經(jīng)高速、昂貴的SPI總線接口 11傳送的來自背光 微控制器（μ C) 7的指令，接口 1C 6設(shè)置每個(gè)LED串中的電流。微控制器μ C 7接收來自 縮放器（scalar) 1C 8的視頻和圖像信息以便確定每個(gè)LED串所需的適當(dāng)?shù)恼彰魉健?br> [0014] 如所示，每個(gè)LED串2A-2Q由公共LED電源軌12供電，該公共LED電源軌12由開 關(guān)模式電源（SMPS) 9產(chǎn)生，具有響應(yīng)于來自接口 1C 6的經(jīng)反饋的電流感應(yīng)反饋（CSFB)信 號(hào)1而產(chǎn)生的電壓+V_。電源電壓隨著串聯(lián)的LED的數(shù)量"m"而變化，并且范圍可以是從 用于10個(gè)LED的35伏到高達(dá)用于40個(gè)LED的串的150伏。SMPS 9可以從AC干線或者替 換地從諸如+24V輸入的另一輸入供電。
[0015] SMPS 9通常包括以硬切換或者以準(zhǔn)諧振模式操作的回掃式（flyback)轉(zhuǎn)換器。正 向轉(zhuǎn)換器和Cuk轉(zhuǎn)換器盡管是可應(yīng)用的，但是對(duì)于服務(wù)于成本敏感的顯示器和TV市場(chǎng)而言 通常太昂貴并且不必要地復(fù)雜。在SMPS 9從+24V輸入供電的情況下，其操作取決于串聯(lián) 連接的LED的數(shù)量。如果LED串的正向電壓小于24V，例如少于7個(gè)LED的串聯(lián)連接，則可 以使用降壓型（buck)切換調(diào)壓器來實(shí)現(xiàn)SMPS 9。相反，如果LED串的正向電壓大于24V， 例如多于8個(gè)LED的串聯(lián)連接，則可以使用升壓型切換調(diào)壓器來實(shí)現(xiàn)SMPS 9。
[0016] 不管其輸入電壓如何，適當(dāng)產(chǎn)生CSFB信號(hào)10對(duì)于實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示器的LED背光的可 靠操作是至關(guān)重要的。如果反饋信號(hào)不正確，則LED電源電壓+VLED可能太高或太低。如 果LED電源電壓太高，則在電流宿D(zhuǎn)M0SFET4A-4Q中將發(fā)生過度的功耗。如果LED電源電壓 太低，則需要最高電流的LED串就算能照明也將不能以指定的水平來照明。
[0017] 為了實(shí)現(xiàn)CSFB功能，對(duì)LED串的正向電壓的準(zhǔn)確監(jiān)視需要對(duì)電流宿D(zhuǎn)M0SFET 4A-4Q的漏極的電訪問，這對(duì)于多芯片實(shí)現(xiàn)方式可能是特別有問題的，其會(huì)導(dǎo)致額外的封裝 管腳和添加的組件成本。
[0018] 使用離散的DM0SFET來實(shí)現(xiàn)電流宿D(zhuǎn)MOSFET 4A-4Q以避免過熱。可選地采用通常 是高電壓離散DM0SFET的額外的離散的DMOSFET 3A-3Q以箝位跨電流宿D(zhuǎn)M0SFET 4出現(xiàn)的 最大電壓，尤其是對(duì)于較高電壓、例如超過100V的操作。
[0019] 組件3A-3Q的每個(gè)是單獨(dú)的封裝中的離散的器件，需要其唯一的拾取-放置操作 以將其定位并安裝在其印刷電路板上。電流宿D(zhuǎn)MOSFET、箝位M0SFET (如果有的話）以及其 相關(guān)聯(lián)的LED串共同被稱為"通道（channel) "。
[0020] 每組離散的MOSFET 3A-3Q和DMOSFET 4A-4Q與其相應(yīng)的白色LED串對(duì)于η通道 LED驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)重復(fù)"η"次。例如，除了 SMPS模塊9之外，16通道背光系統(tǒng)需要34個(gè)組件， 艮Ρ，微控制器、高管腳計(jì)數(shù)（high-pin-count) LED接口 1C以及32個(gè)離散的M0SFET，以促進(jìn) 響應(yīng)于從縮放器1C 8產(chǎn)生的視頻信息的局部調(diào)光。該方案是復(fù)雜且昂貴的。
[0021] 在某些情況下，期望將LED電力劃分為多于一個(gè)電源，例如以降低任意一個(gè)電源 及其組件中的功耗，但是現(xiàn)有技術(shù)的LED接口 1C不能支持多個(gè)獨(dú)立的反饋信號(hào)。在RGB背 光照明顯示器的情況下，解決方案甚至更復(fù)雜且昂貴。因?yàn)楝F(xiàn)在的以及現(xiàn)有技術(shù)的LED驅(qū) 動(dòng)器和控制器僅包括每個(gè)集成電路的單個(gè)CSFB信號(hào)，因此獨(dú)立地調(diào)節(jié)三個(gè)不同的電源需 要三個(gè)單獨(dú)的LED接口 1C以及三個(gè)單獨(dú)的電源，使得如今的RGB背光照明解決方案驚人地 昂貴。
[0022] 在任一情況下，大量離散的組件的組裝，S卩，高構(gòu)建材料（Β0Μ)數(shù)量導(dǎo)致昂貴的 PCB組裝，由高管腳數(shù)封裝6的高封裝成本進(jìn)一步加劇這一現(xiàn)象。對(duì)于這樣的大量的管腳的 需要例示在圖2A中，其例示了對(duì)于LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)通道的更多電路細(xì)節(jié)。如所示，每 個(gè)通道包括"m"個(gè)串聯(lián)連接的LED21的串、具有集成的高電壓二極管23的級(jí)聯(lián)箝位MOSFET 22、電流宿MOSFET 24以及電流感應(yīng)I-精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路25。
[0023] 有源電流宿MOSFET 24是離散功率M0SFET，優(yōu)選是垂直的DM0SFET，其具有柵極、 源極和漏極連接。I-精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路25感應(yīng)電流宿MOSFET 24中的電流并為其提供 所需的柵極驅(qū)動(dòng)電壓以傳導(dǎo)精確量的電流。在正常操作中，電流宿M0SFET24在其飽和操作 模式中運(yùn)行，其獨(dú)立于其漏極到源極電壓而控制恒定水平的電流。由于漏極電壓和電流的 同時(shí)存在，在MOSFET 24中消耗功率。
[0024] 出于兩個(gè)目的而需要持續(xù)測(cè)量電流宿MOSFET 24的漏極電壓--為了檢測(cè)LED故 障電路27中的短路的LED的發(fā)生，以及為了促進(jìn)經(jīng)過CSFB電路26向系統(tǒng)的SMPS的反饋。 由CSFB電流26產(chǎn)生的信號(hào)對(duì)于將+VLED動(dòng)態(tài)地調(diào)整到適當(dāng)?shù)碾妷菏侵陵P(guān)重要的，其足夠 高以保證每個(gè)LED串被點(diǎn)亮并且足夠低以避免施加在電流宿D(zhuǎn)MOSFET 24上的導(dǎo)致不希望 的功耗的過量電壓。利用僅一個(gè)CSFB信號(hào)，不能從多于一個(gè)電源對(duì)LED供電，即不能將電 力需要一分為二以降低SMPS中的尺寸、成本和發(fā)熱。
[0025] 電流宿MOSFET 24需要到控制1C、特別是到用于電流測(cè)量的源極、用于對(duì)器件偏 壓的柵極以及用于故障和反饋感應(yīng)的漏極的三個(gè)連接。每個(gè)通道的這三個(gè)連接被繪出為 與離散到1C接口 28相交。甚至在圖2B中，其中級(jí)聯(lián)箝位MOSFET 22被刪除并且電流宿 MOSFET 24必須維持高電壓，其由HV集成二極管23所示，每個(gè)通道仍需要每個(gè)通道相交接 口 28的三個(gè)管腳。此每通道三個(gè)接口的需求說明了對(duì)于圖1所示的高管腳數(shù)接口 1C 6的 需要。對(duì)于十六個(gè)通道的驅(qū)動(dòng)器，每通道三個(gè)管腳的需要使用48個(gè)管腳來用于輸出。包括 SPI總線接口、模擬功能、電源以及更多，需要高代價(jià)的64或72管腳封裝。更嚴(yán)重的是，許 多TV印刷電路板組裝車間不能以小于0. 8或1. 27mm的任何管腳間距來焊接封裝。具有 0. 8_管腳間距的72管腳封裝需要14x14mm的塑料主體，以容納配合所有管腳所需的外圍 線性邊緣。
[0026] 圖1所示的多芯片結(jié)構(gòu)的一個(gè)顯著問題是，接口 1C 6中的溫度感應(yīng)電路僅可以檢 測(cè)接口 1C本身的溫度，其中不發(fā)生顯著的功耗。不幸地，在離散的電流宿D(zhuǎn)M0SFET 4中正 產(chǎn)生極高的熱量，其中溫度感應(yīng)是不可能的。不進(jìn)行溫度感應(yīng)，電流宿MOSFET 4A-4Q的任 意一個(gè)可能過熱，而系統(tǒng)不能檢測(cè)或修復(fù)此情況。
[0027] 總言之，如今的對(duì)于LCD面板的LED背光照明的具有局部調(diào)光能力的實(shí)現(xiàn)方式承 受著在成本、性能、特性和安全性方面的許多基本限制。
[0028] 高度集成的LED驅(qū)動(dòng)器解決方案需要以昂貴的高管腳數(shù)封裝來進(jìn)行封裝的昂貴 的大面積的管芯，并且將熱量集中于單個(gè)封裝中，由于電流宿MOSFET的線性操作導(dǎo)致的 功耗而將驅(qū)動(dòng)器限制到較低電流，并且由于LED正向電壓不匹配導(dǎo)致的功耗而造成較低電 壓，對(duì)于更大數(shù)量的串聯(lián)LED其進(jìn)一步加劇。
[0029] 將LED控制器與離散功率MOSFET組合的多芯片解決方案要求Β0Μ數(shù)，以及甚至更 高管腳數(shù)的封裝。幾乎是完全集成的LED驅(qū)動(dòng)器的管腳數(shù)量的三倍，十六通道解決方案可 能需要33到49個(gè)組件以及72管腳封裝，其有14mmxl4mm的大小。此外，離散MOSFET不提 供熱感應(yīng)或者針對(duì)過熱的保護(hù)。僅利用一個(gè)反饋信號(hào)，這些LED驅(qū)動(dòng)器在沒有包括另外的 接口 1C的情況下不能對(duì)兩個(gè)或更多LED電源供電，這添加了成本和復(fù)雜性。
[0030] 類似地，將這些現(xiàn)有LED驅(qū)動(dòng)器和接口 1C的使用擴(kuò)展到RGB背光照明需要甚至更 高的Β0Μ數(shù)，包括三個(gè)大的高管腳數(shù)封裝以及所有相關(guān)聯(lián)的離散MOSFET。
[0031] 具有局部調(diào)光的用于TV的成本有效且可靠的背光系統(tǒng)所需的是新的半導(dǎo)體芯片 組，其去除了離散的M0SFET，提供低的整體封裝成本，最小化熱量在任何組件內(nèi)的集中，促 進(jìn)過溫度檢測(cè)和熱保護(hù)，保護(hù)低電壓組件不受到高電壓的影響并針對(duì)短路LED進(jìn)行保護(hù)， 靈活地縮放以容納不同尺寸的顯示器，并且維持對(duì)LED電流和亮度的精確控制。
[0032] 理想地，靈活的解決方案將是可縮放的，以容納變化數(shù)量的通道、反饋信號(hào)、電源、 和不同尺寸的顯示面板，而不需要定制的集成電路。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0033] 根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包括接口集成電路（1C)，其將電流感應(yīng)反饋（CSFB)信號(hào)傳輸 到用于設(shè)置對(duì)于多個(gè)發(fā)光二級(jí)管（LED)串的單個(gè)電源電壓的開關(guān)模式電源（SMPS)。多個(gè) LED驅(qū)動(dòng)器1C控制LED串中的電流并且提供對(duì)于LED串的其他功能。
[0034] 每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C控制至少兩個(gè)LED串（通道）并且包括功能上鏈接到該LED驅(qū) 動(dòng)器1C中的鎖存器的串行照明接口（SLI)總線移位寄存器。鎖存器用于存儲(chǔ)控制LED串 中的電流的并且可以用于控制或監(jiān)視關(guān)于LED串的，諸如檢測(cè)LED串中的短路和開路以及 LED驅(qū)動(dòng)器1C中的過高溫度的其他功能的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C包括周期性地對(duì)跨過每個(gè)受控的LED串的正向電 壓降采樣的電路，以及用于存儲(chǔ)這樣的采樣的數(shù)字表示的CSFB采樣鎖存器。CSFB鎖存器可 以存儲(chǔ)由LED驅(qū)動(dòng)器1C控制的任意的LED串中的最高正向電壓降的數(shù)字表示。每個(gè)CSFB 鎖存器耦合到LED驅(qū)動(dòng)器1C的SLI總線移位寄存器內(nèi)的寄存器。在一些實(shí)施例中，通過感 應(yīng)在控制經(jīng)過LED串的電流的電流宿M0SFET處的電壓來檢測(cè)跨過LED串的正向電壓降。
[0036] LED驅(qū)動(dòng)器1C中的各個(gè)SLI總線移位寄存器以"菊鏈"布置通過SLI總線串聯(lián)連 接在一起，由此形成起源于并且終止于接口 1C的SLI總線。因此，在以串行方式將先前存 儲(chǔ)在SLI總線寄存器中的數(shù)據(jù)位推回到接口 1C的處理中，從接口 1C移除的數(shù)據(jù)位串行地 移動(dòng)經(jīng)過SLI總線移位寄存器以及連接它們的SLI總線并返回到接口 1C。
[0037] 在一些實(shí)施例中，SLI總線移位寄存器包含存儲(chǔ)從LED驅(qū)動(dòng)器1C內(nèi)的CSFB鎖存 器接收的CSFB數(shù)據(jù)的專用CSFB寄存器。類似地，SLI總線移位寄存器可以包含以一對(duì)一 關(guān)系與LED驅(qū)動(dòng)器1C內(nèi)的其他功能和采樣鎖存器鏈接的其他專用寄存器。
[0038] 可替換地，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C中的SLI總線移位寄存器包 括前綴（prefix)寄存器和數(shù)據(jù)寄存器，S卩，在SLI總線寄存器和LED驅(qū)動(dòng)器1C中的鎖存器 之間是一對(duì)一關(guān)系。CSFB鎖存器和LED驅(qū)動(dòng)器1C中的其他鎖存器由前綴寄存器中的數(shù)字 字（地址）標(biāo)識(shí)，允許存儲(chǔ)在CSFB鎖存器中的數(shù)據(jù)被復(fù)制到數(shù)據(jù)寄存器中。此結(jié)構(gòu)節(jié)省了 LED驅(qū)動(dòng)器1C上有價(jià)值的半導(dǎo)體"實(shí)際資源（real estate)"，從而極大地減小了成本。
[0039] 在任一實(shí)施例中，表示由LED驅(qū)動(dòng)器1C控制的任意LED串的最高正向電壓的數(shù)字 字可以被讀取并存儲(chǔ)到驅(qū)動(dòng)器1C的SLI總線移位寄存器內(nèi)的寄存器中。
[0040] 接口 1C包含能夠接收存儲(chǔ)在SLI總線移位寄存器中的CSFB數(shù)據(jù)，并從其中選擇 表示由該LED控制的任意LED串的最高正向電壓降的CSFB字的電路。然后由接口 1C使用 該字以產(chǎn)生SMPS模塊使用來設(shè)置用于所有受控的LED串的適當(dāng)?shù)碾娫措妷旱腃SFB信號(hào)。
[0041] 以預(yù)定間隔實(shí)行對(duì)LED驅(qū)動(dòng)器1C中的CSFB數(shù)據(jù)的采樣，在每個(gè)間隔之后數(shù)據(jù)再 次被移位到接口 1C，該接口 1C然后將新的SCFB信號(hào)發(fā)送到SMPS模塊，允許基于在受控的 LED串之間的新的最高正向電壓降來適當(dāng)?shù)卣{(diào)整電源電壓。
[0042] 此布置允許對(duì)于包含不同數(shù)量的LED串及其它參數(shù)的系統(tǒng)的靈活性和可縮放性。
[0043] 此布置該允許LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)容易地被劃分為由處于不同的電源電壓的不同SMPS 模塊供電的不同組的LED串。例如，這在顯示包含通常需要不同的電源電壓的紅色、綠色和 藍(lán)色LED的單獨(dú)的串時(shí)是有用的。在此情況下，接口 1C包含能夠分離分別與紅色、綠色和藍(lán) 色LED串有關(guān)的CSFB字，并將適當(dāng)?shù)腃SFB信號(hào)發(fā)送到提供用于不同LED串的電源電壓的 單獨(dú)的SMPS模塊的電路。在其中SLI總線移位寄存器包含專用SCFB寄存器的實(shí)施例中， 可以通過對(duì)接收的位的數(shù)量計(jì)數(shù)來進(jìn)行分離處理，以標(biāo)識(shí)該CSFB數(shù)據(jù)與哪個(gè)LED串有關(guān)。 在其中SLI移位寄存器包含前綴和數(shù)據(jù)寄存器的實(shí)施例中，前綴可以用于標(biāo)識(shí)該CSFB數(shù)據(jù) 與哪個(gè)LED串有關(guān)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0044] 圖1是使用離散的DM0SFET作為集成電路信宿和保護(hù)電壓箝位電路的用于LCD背 光照明的現(xiàn)有技術(shù)多通道LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的圖。
[0045] 圖2A是使用離散的電流宿D(zhuǎn)M0SFET和保護(hù)高電壓級(jí)聯(lián)箝位DM0SFET的單獨(dú)的LED 驅(qū)動(dòng)通道的示意圖。
[0046] 圖2B是使用離散的高電壓電流宿D(zhuǎn)M0SFET而沒有級(jí)聯(lián)箝位M0SFET的單獨(dú)的LED 驅(qū)動(dòng)通道的示意圖。
[0047] 圖3A是具有保護(hù)高電壓級(jí)聯(lián)箝位DM0SFET和寬（fat)SLI總線接口的、具有串行 總線控制的雙通道高電壓智能LED驅(qū)動(dòng)器的示意圖。
[0048] 圖3B是使用高電壓電流宿M0SFET而沒有級(jí)聯(lián)箝位M0SFET和寬SLI總線接口的、 具有串行總線控制的雙通道高電壓智能LED驅(qū)動(dòng)器的示意圖。
[0049] 圖3C是使用高電壓電流宿M0SFET而沒有級(jí)聯(lián)箝位M0SFET并且包括前綴復(fù)用的 SLI總線接口的、具有串行總線控制的雙通道高電壓智能LED驅(qū)動(dòng)器的示意圖。
[0050] 圖4A和4B例示使用智能LED驅(qū)動(dòng)器而沒有級(jí)聯(lián)箝位M0SFET并且包括SLI串行 總線控制的多通道LED背光系統(tǒng)的圖。
[0051] 圖5是圖4所示的系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖，其例示了明顯減少的構(gòu)件材料。
[0052] 圖6是例示具有嵌入式SLI總線控制的智能背光系統(tǒng)的、基于SLI總線的控制的 示意圖。
[0053] 圖7A是具有嵌入式CSFB反饋并且使用寬SLI總線接口和協(xié)議的、具有相應(yīng)的數(shù) 字控制和定時(shí)（DC&T)以及模擬控制和感應(yīng)（AC&S)電路的雙通道LED驅(qū)動(dòng)器的框圖。
[0054] 圖7B是具有嵌入式CSFB反饋并且使用前綴復(fù)用的SLI總線的、具有相應(yīng)的數(shù)字 控制和定時(shí)（DC&T)以及模擬控制和感應(yīng)（AC&S)電路的雙通道LED驅(qū)動(dòng)器的框圖。
[0055] 圖8是例示具有包括預(yù)加載和有效鎖存器以及嵌入式CSFB能力的相應(yīng)的三層 (three-tiered)寄存器-鎖存器架構(gòu)的多功能前綴復(fù)用SLI總線寄存器的框圖。
[0056] 圖9是例示SLI總線嵌入的CSFB信號(hào)從LED驅(qū)動(dòng)器1C到接口 1C的通信路徑的 簡(jiǎn)化圖。
[0057] 圖10A是具有保護(hù)高電壓級(jí)聯(lián)箝位DM0SFET和寬SLI總線的、具有SLI總線嵌入 式CSFB和串行總線控制的雙通道高電壓智能LED驅(qū)動(dòng)器的示意圖。
[0058] 圖10B是使用高電壓電流宿M0SFET而沒有級(jí)聯(lián)箝位M0SFET并且包括寬SLI總線 的、具有SLI嵌入式CSFB和串行總線控制的雙通道高電壓智能LED驅(qū)動(dòng)器的示意圖。
[0059] 圖10C是使用高電壓電流宿M0SFET而沒有級(jí)聯(lián)箝位M0SFET并且包括前綴復(fù)用的 SLI總線的、具有SLI總線嵌入式CSFB和串行總線控制的雙通道高電壓智能LED驅(qū)動(dòng)器的 示意圖。
[0060] 圖11A和11B例示了使用具有級(jí)聯(lián)箝位M0SFET和SLI總線嵌入式CSFB信號(hào)的智 能LED驅(qū)動(dòng)器的多通道LED背光系統(tǒng)。
[0061] 圖12例示了模擬CSFB電路的實(shí)施例。
[0062] 圖13例示了模擬到數(shù)字CSFB轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例。
[0063] 圖14例示了數(shù)字到模擬CSFB轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例。
[0064] 圖15是例示了對(duì)具有用于雙電源的嵌入式SLI總線控制的智能背光系統(tǒng)的基于 SLI總線的控制的示意圖。
[0065] 圖16是用于使用寬SLI總線協(xié)議來控制雙電源的接口 1C的框圖。
[0066] 圖17是用于使用前綴復(fù)用的SLI總線協(xié)議和前綴特定的CSFB信號(hào)來控制雙電源 的接口 1C的框圖。
[0067] 圖18是四倍CSFB SLI總線協(xié)議和使用單個(gè)SLI總線前綴的解碼系統(tǒng)的框圖。
[0068] 圖19是用于使用替換的四倍CSFB編碼的前綴復(fù)用的SLI總線協(xié)議來控制多個(gè)電 源的接口 1C的框圖。
[0069] 圖20是例示了具有對(duì)于每個(gè)驅(qū)動(dòng)器1C劃分有一個(gè)顏色的三電源的嵌入式SLI總 線控制的智能RGB背光系統(tǒng)的基于SLI總線的控制的示意圖。
[0070] 圖21是例示了具有對(duì)于每個(gè)驅(qū)動(dòng)器1C劃分有三顏色的三電源的嵌入式SLI總線 控制的智能RGB背光系統(tǒng)的基于SLI總線的控制的示意圖。
[0071] 圖22例示了集成八個(gè)電流宿D(zhuǎn)M0SFET和四個(gè)獨(dú)立的CSFB檢測(cè)電路以用于提供獨(dú) 立的反饋控制從而產(chǎn)生四個(gè)不同的電源電壓的八通道LED驅(qū)動(dòng)器。

【具體實(shí)施方式】
[0072] 如在【背景技術(shù)】部分中所述，對(duì)于TV和大屏幕LCD的現(xiàn)有背光解決方案是復(fù)雜、昂 貴且不靈活的。為了降低對(duì)于具有局部調(diào)光的LCD的背光系統(tǒng)的成本而不犧牲安全可靠的 操作，明顯需要全新的架構(gòu)，其至少去除了離散的M0SFET，最小化熱在任何組件內(nèi)的集中， 促進(jìn)過溫度檢測(cè)和熱保護(hù)，并且保護(hù)低電壓組件不受到高電壓影響。盡管僅僅達(dá)到這些目 標(biāo)可能不足以實(shí)現(xiàn)能夠達(dá)到家用消費(fèi)電子市場(chǎng)的需求成本目標(biāo)的真正成本有效的方案，但 是這樣的改進(jìn)是朝向?yàn)榱藢?shí)現(xiàn)低成本局部調(diào)光這樣的目標(biāo)所需的第一步驟。
[0073] 在此所述的本發(fā)明使能用于實(shí)現(xiàn)對(duì)于具有能量高效的局部調(diào)光能力的大屏幕LCD 和TV的安全和經(jīng)濟(jì)上可行的LED背光照明系統(tǒng)的新的成本有效且可縮放的架構(gòu)。在此公 開的新的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、功能劃分和架構(gòu)完全消除了在成本、功能和對(duì)于高管腳數(shù)封裝的 需要方面的上述問題。該新的架構(gòu)基于某些基礎(chǔ)前提，包括：
[0074] 1.對(duì)電流宿M0SFET的模擬控制、感應(yīng)、和保護(hù)應(yīng)該在功能上與其相關(guān)聯(lián)的電流宿 M0SFET集成在一起，而不是分離到另一 1C中。
[0075] 2.基本的調(diào)光、相位延遲功能、LED電流控制和通道特定功能應(yīng)該在功能上與它 們控制的電流宿M0SFET集成在一起，而不是分離到另一 1C中。
[0076] 3.系統(tǒng)定時(shí)、系統(tǒng)μ C主機(jī)協(xié)商和其他全局參數(shù)以及對(duì)于特定通道不唯一的功能 不應(yīng)該在功能上與電流宿M0SFET集成在一起。
[0077] 4.每個(gè)封裝的設(shè)備的集成的通道，S卩，電流宿M0SFET的數(shù)量應(yīng)該對(duì)于熱管理而優(yōu) 化以避免過熱，同時(shí)滿足指定的LED電流、電源電壓和LED正向電壓不匹配要求。
[0078] 5.與多通道LED驅(qū)動(dòng)器的通信以及對(duì)多通道LED驅(qū)動(dòng)器的控制應(yīng)該采用低管腳數(shù) 方法，理想地需要在某個(gè)接口 1C上以及在每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C上的總共不多于三個(gè)封裝管 腳。該通信方法應(yīng)該僅構(gòu)成驅(qū)動(dòng)器1C的管芯面積和成本的一小部分。
[0079] 6.接口和驅(qū)動(dòng)器1C中的功能集成的水平應(yīng)該被平衡以促進(jìn)與單層PCB組裝兼容 的低成本和低管腳數(shù)封裝。
[0080] 7.理想地，系統(tǒng)應(yīng)該靈活地縮放到任意數(shù)量的通道，而不需要對(duì)1C的重大重新設(shè) 計(jì)。
[0081] 圖1的傳統(tǒng)架構(gòu)，即，用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)離散功率M0SFET的集中的控制器不能滿足甚 至上述目標(biāo)中的一個(gè)，主要是因?yàn)槠湫枰獙?duì)于所有數(shù)字和模擬信息處理的控制的中心點(diǎn)或 "命令中心"。必要地，命令中心1C必須與其μ C主機(jī)進(jìn)行通信，并且直接感應(yīng)和驅(qū)動(dòng)每個(gè) 電流宿M0SFET。此高度的組件連接性要求大量的輸入和輸出線，使高管腳數(shù)封裝成為必需。
[0082] 分布式LED驅(qū)動(dòng)器架構(gòu)概況
[0083] 縣現(xiàn)有技術(shù)形成鮮明對(duì)比，以上設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（如果不是命令）描述了"分布式"系統(tǒng)， 即沒有對(duì)于中央控制的需要的系統(tǒng)。在所公開的分布式系統(tǒng)中，接口 1C將從主機(jī)μ C獲得 的信息翻譯為簡(jiǎn)單的串行通信協(xié)議，向連接到串行總線的任意數(shù)量的智能LED驅(qū)動(dòng)器"衛(wèi) 星" 1C來數(shù)字地發(fā)送指令。
[0084] 促進(jìn)上述標(biāo)準(zhǔn)的LED驅(qū)動(dòng)器的實(shí)現(xiàn)方式在Williams等人的題為"Low Cost LED Driver with Integral Dimming Capability" 的申請(qǐng) No. 13/346, 625 中描述，通過引用將 其全部?jī)?nèi)容合并于此。在Williams等人的題為"Low Cost LED Driver with Improved Serial Bus"的申請(qǐng)No. 13/346, 647中描述了 LED驅(qū)動(dòng)器的替換版本，也通過引用將其全部 內(nèi)容合并于此。
[0085] 在此重申這些申請(qǐng)的主要概念，其包括接口和LED驅(qū)動(dòng)器1C的硬件描述以及發(fā)明 的"串行照明接口"或SLI總線的幾個(gè)版本的操作--包含與控制LED照明特別相關(guān)的參 數(shù)的串行通信協(xié)議。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器ID響應(yīng)于其SLI總線數(shù)字指令，在沒有接口 1C的幫助的 情況下，本地地進(jìn)行諸如動(dòng)態(tài)精確LED電流控制、PWM亮度控制、相位延遲和故障檢測(cè)的所 有所需的LED驅(qū)動(dòng)器功能。當(dāng)以"菊鏈"連接回到接口 1C時(shí)，還可以將在任意的驅(qū)動(dòng)器1C 中發(fā)生的諸如開路LED、短路LED或過溫度故障的故障情況傳送回到接口 1C，并最終傳送回 到主機(jī)μ c。
[0086] 盡管在以上兩個(gè)引用的申請(qǐng)中公開的基本架構(gòu)是類似的，但是它們的SLI總線協(xié) 議和物理接口的實(shí)現(xiàn)不同。在第一個(gè)申請(qǐng)中所述的"寬（fat) "SLI總線協(xié)議中，采用長(zhǎng)的 數(shù)字字來在單個(gè)SLI總線廣播中將所有的控制參數(shù)加載到每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器中，S卩，用于每個(gè) 驅(qū)動(dòng)器1C的每個(gè)寄存器的所有數(shù)據(jù)一次（at once)從接口 1C移除到SLI總線上。在第二 個(gè)申請(qǐng)中所述的替換版本中，即，發(fā)明"前綴復(fù)用的" SLI總線協(xié)議中，使用多個(gè)SLI總線廣 播向特定功能鎖存器引導(dǎo)較小的數(shù)字字。
[0087] 不管采用的SLI總線協(xié)議如何，每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C包括模擬電流感應(yīng)反饋（CSFB) 輸入和輸出管腳（CSFBI和CSFB0)，它們以菊鏈與其他驅(qū)動(dòng)器1C的CSFBI和CSFB0以及接 口 1C連接，以向高電壓開關(guān)模式電源（SMPS)提供反饋，動(dòng)態(tài)地調(diào)整為L(zhǎng)ED串供電的電壓。 模擬CSFB信號(hào)需要在每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C上的兩個(gè)封裝管腳。不管集成通道的數(shù)量如何， 每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C僅輸出單個(gè)CSFB信號(hào)。
[0088] 通過SLI總線，每個(gè)衛(wèi)星LED驅(qū)動(dòng)器-1C與中央配對(duì)（companion)接口 1C通信，解 釋來自視頻/圖形處理器或縮放器1C的SPI總線命令，并將其接收到的SPI總線信息翻譯 為SLI總線命令。與其翻譯響應(yīng)一樣，此接口 1C將參考電壓提供給確保良好的電流匹配所 需的所有LED驅(qū)動(dòng)器1C，產(chǎn)生Vsync和灰度時(shí)鐘（GSC)脈沖以同步其操作，并監(jiān)視每個(gè)LED 驅(qū)動(dòng)器1C的潛在故障。其還使用芯片上運(yùn)算跨導(dǎo)放大器（0ΤΑ)促進(jìn)模擬電壓CSFB信號(hào)到 模擬電流CSFB信號(hào)的電壓到電流轉(zhuǎn)化。模擬CSFB信號(hào)需要在接口 1C上的兩個(gè)封裝管腳 (CSFBI和ICSFB)，CSFBI管腳用于接收來自LED驅(qū)動(dòng)器1C的電壓CSFB信號(hào)，并且ICSFB管 腳用于將電流CSFB信號(hào)傳輸?shù)絊MPS。
[0089] 因此，通過重新劃分LED背光系統(tǒng)的功能使得精確電流控制和調(diào)光、故障檢測(cè)和 CSFB感應(yīng)和反饋與高電壓電流宿M0SFET集成，而不是集成在系統(tǒng)接口 1C中，從而可以去除 高管腳數(shù)封裝，并且實(shí)現(xiàn)可縮放的分布式系統(tǒng)。
[0090] 具有集成的調(diào)光、故障檢測(cè)和CSFB反饋的LED驅(qū)動(dòng)器
[0091] 具有SLI總線通信的本發(fā)明的LED驅(qū)動(dòng)器1C 51的實(shí)現(xiàn)方式示出在圖3A中，其包 括：具有集成的電流宿D(zhuǎn)MOSFET 55A和55B的雙通道驅(qū)動(dòng)器、具有集成的高電壓二極管58A 和58B的級(jí)聯(lián)箝位DMOSFET 57A和57B、用于準(zhǔn)確的電流控制的I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路56A 和56B、模擬控制和感應(yīng)電路60、以及數(shù)字控制和定時(shí)電路59。芯片上偏壓電源和調(diào)解器 62對(duì)1C供電。
[0092] LED驅(qū)動(dòng)器1C 51提供對(duì)250mA LED驅(qū)動(dòng)器的兩個(gè)通道的完整控制，其具有150V 阻擋能力和±2%的絕對(duì)電流準(zhǔn)確度，12位的PWM亮度控制、12位的PWM相位控制，8位的 電流控制，對(duì)于LED開路和LED短路情況的故障檢測(cè)、以及過溫度檢測(cè)，所有通過高速SLI 總線而控制，并且通過公共Vsync和灰度時(shí)鐘（GSC)信號(hào)與其他驅(qū)動(dòng)器同步。盡管所示的 特定例子例示了額定在150V阻擋能力的級(jí)聯(lián)箝位DMOSFET 57A和57B，但是根據(jù)需要這些 器件可以針對(duì)操作而從100V到300V來定大小。驅(qū)動(dòng)器1C的250mA額定電流通過兩個(gè)LED 串52A和52B中的封裝的功耗和正向電壓的不匹配而設(shè)置。
[0093] 在操作中，LED驅(qū)動(dòng)器1C 51在其串行輸入SI管腳上接收數(shù)據(jù)流，其被饋送到SLI 總線移位寄存器61的輸入。數(shù)據(jù)被以由接口 1C(未示出）提供的串行時(shí)鐘SCK信號(hào)設(shè)置 的速率來設(shè)定時(shí)鐘。該數(shù)據(jù)的最大時(shí)鐘速率取決于用于實(shí)現(xiàn)移位寄存器61的CMOS技術(shù)， 但是甚至使用〇. 5 μ m線寬工藝和晶圓制造也可實(shí)現(xiàn)以10MHz進(jìn)行的操作。只要SCK信號(hào) 繼續(xù)運(yùn)行，數(shù)據(jù)將移位到移位寄存器61中并且最終在其到串行菊鏈中的下一 LED驅(qū)動(dòng)器1C 的路徑上退出串行輸出管腳S0。
[0094] 在意圖用于驅(qū)動(dòng)器1C 51的數(shù)據(jù)到達(dá)移位寄存器61中之后，SCK信號(hào)暫時(shí)被發(fā)送 該數(shù)據(jù)的接口 1C停止。使用"寬" SLI總線協(xié)議，用于控制LED驅(qū)動(dòng)器1C參數(shù)的所有串行 數(shù)據(jù)一次被移位到SLI總線移位寄存器61中，S卩，數(shù)據(jù)被移位到菊鏈中的每個(gè)驅(qū)動(dòng)器1C中 的移位寄存器61中。即使必須改變僅一個(gè)參數(shù)，所有數(shù)據(jù)也被重寫到移位寄存器61中。其 后，Vsync脈沖將來自移位寄存器61的數(shù)據(jù)鎖存到該數(shù)字定時(shí)和控制（DC&T)電路59內(nèi)所 包含的鎖存器中，以及模擬控制和感應(yīng)AC&S電路60內(nèi)包含的鎖存器中，這些鎖存器包括觸 發(fā)器（flip flop)或靜態(tài)RAM。同樣在Vsync脈沖時(shí)，先前被寫到AC&S電路60內(nèi)的故障鎖 存器中的任何數(shù)據(jù)將被復(fù)制到SLI總線移位寄存器61的適當(dāng)?shù)奈恢小?br> [0095] 串行時(shí)鐘SCK信號(hào)的恢復(fù)將移動(dòng)移位寄存器61內(nèi)的讀取和寫入位通過菊鏈而進(jìn) 入下一 1C中。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，菊鏈形成連接回到接口 1C的環(huán)路。將新數(shù)據(jù)發(fā)送到 菊鏈中最終推動(dòng)存在于移位寄存器中的現(xiàn)有數(shù)據(jù)經(jīng)過環(huán)路并最終回到接口 1C。以此方式， 接口 1C可以與設(shè)置LED串亮度和定時(shí)的各個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C通信，并且各個(gè)驅(qū)動(dòng)器1C可以 將各自的故障情況傳送回到接口 1C。
[0096] 使用此定時(shí)鐘方案，可以以高速移位數(shù)據(jù)經(jīng)過大量驅(qū)動(dòng)器1C而不影響LED電流或 引起閃爍，因?yàn)閷?duì)電流宿D(zhuǎn)MOSFET 55A和55B的電流和定時(shí)控制僅在每個(gè)新的Vsync脈沖 時(shí)改變。Vsync可以從60Hz到960Hz變化，灰度時(shí)鐘頻率成比例地縮放，通常是Vsync頻 率的4096倍。因?yàn)楫?dāng)與SLI總線時(shí)鐘SCK頻率相比時(shí)Vsync較低，在1kHz以下，所以接口 1C具有修改和重新發(fā)送數(shù)據(jù)，后者在給定的垂直同步脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)多次詢問故障鎖存器 的靈活性。
[0097] 以Vysnc脈沖開始，DC&T電路59產(chǎn)生兩個(gè)PWM脈沖以切換I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電 路56A和56B的輸出，從而在適當(dāng)?shù)南辔谎舆t之后開啟和關(guān)閉，以及對(duì)于適當(dāng)?shù)拿}沖寬度 持續(xù)時(shí)間或者占空因子D開啟和關(guān)閉。I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路56A和56B分別感應(yīng)電流宿 MOSFET 55A和55B中的電流，并提供適當(dāng)?shù)臇艠O驅(qū)動(dòng)電壓以在每個(gè)電流宿M0SFET被每個(gè)I 精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路提供的PWM脈沖使能的時(shí)間期間維持目標(biāo)電流。I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電 路的操作因此是"選通"放大器的操作，該選通放大器被數(shù)字地脈沖開啟和關(guān)閉，但是將LED 中的電流控制為模擬參數(shù)。
[0098] 由Vref信號(hào)以及由Iset電阻器54的值對(duì)所有LED驅(qū)動(dòng)器1C全局地設(shè)置峰值電 流。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，Vref信號(hào)由接口 1C產(chǎn)生，或者其可以作為來自SMPS的輔助輸 出而被提供。
[0099] 任何一個(gè)LED串中的具體電流可以由包括8到12位的字的Dot鎖存器通過SLI總 線進(jìn)一步控制，該Dot鎖存器在256到4096個(gè)不同的步驟中分別將電流宿MOSFET的電流 調(diào)整到峰值電流值的從0%到100%的百分比。以此方式，使用新公開的架構(gòu)，模擬電流模 式數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器或者"電流DAC"的功能的、對(duì)LED電流的精確數(shù)字控制是可能的。在 LCD背光照明應(yīng)用中，此特征可以用于校準(zhǔn)背光亮度，用于改進(jìn)背光均勻性或者用于操作在 3D模式下。
[0100] 如所示，流經(jīng)LED串52A的電流由電流宿D(zhuǎn)MOSFET 55A和相應(yīng)的I精確柵極驅(qū)動(dòng) 器電路56A控制。類似地，流經(jīng)LED串52B的電流由電流宿D(zhuǎn)MOSFET 55B以及相應(yīng)的I精 確柵極驅(qū)動(dòng)器電路56B控制。施加在電流宿D(zhuǎn)MOSFET 55A和55B上的最大電壓由級(jí)聯(lián)箝位 DMOSFET 57A和57B限制。只要LED的數(shù)量"m"不是太大，電壓+VLED就不會(huì)超過PN二極 管58A和58B的擊穿電壓，并且電流宿MOSFET上的最大電壓將被限制到大約10V，即，在由 偏壓電路62施加在級(jí)聯(lián)箝位DMOSFET 57A和58B上的柵極偏壓以下的一個(gè)閾值電壓。偏 壓電路62還產(chǎn)生5伏的Vcc電源，以使用線性電壓調(diào)壓器和濾波電容器53從24V VIN輸 入操作其內(nèi)部電路。
[0101] 電流宿D(zhuǎn)MOSFET 55A和55B上的漏極電壓也由AC&S電路60監(jiān)視，并且與來自SLI 總線移位寄存器61的存儲(chǔ)在其SLED寄存器中的過電壓值比較。如果該漏極電壓在編程的 值以下，則LED串正在正常操作。但是，如果電壓升高在規(guī)定值以上，則一個(gè)或多個(gè)LED短 路，并且檢測(cè)并記錄對(duì)于該特定通道的故障。同樣，如果I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路不能維持所 需的電流，即，LED串正運(yùn)行在"欠流（undercurrent) "下，這意味著LED故障為開路（fail open)，并且電路連續(xù)性丟失。然后該通道關(guān)斷，其CSFB信號(hào)被忽略，并且報(bào)告故障?？梢?通過針對(duì)飽和情況來監(jiān)視電流宿D(zhuǎn)MOSFET來進(jìn)行感應(yīng)此"欠流"，其意味著I精確柵極驅(qū)動(dòng) 器電路正在盡可能"以全導(dǎo)通"來驅(qū)動(dòng)電流宿D(zhuǎn)MOSFET的柵極，或者可替換地通過監(jiān)視跨過 I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路的輸入端的電壓降來進(jìn)行感應(yīng)此"欠流"。當(dāng)在I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電 路的輸入端處的電壓下降得太低時(shí)，發(fā)生欠流情況，由此指示開路LED故障。
[0102] 如果檢測(cè)到過溫度情況，則報(bào)告故障，并且該通道被留下繼續(xù)導(dǎo)通并且導(dǎo)電，直到 接口 1C發(fā)送關(guān)斷該通道的命令。但是，如果溫度繼續(xù)升高到危險(xiǎn)水平，AC&S電路60將獨(dú) 立地禁用該通道，并且報(bào)告該故障。不管故障性質(zhì)如何、是短路LED、開路LED還是過溫度， 只要發(fā)生故障，AC&S電路60內(nèi)的開路漏極MOSFET將激活并拉低FLT管腳，用信號(hào)通知主 機(jī)μ C已經(jīng)發(fā)生故障情況。
[0103] AC&S電路60還包括模擬電流感應(yīng)反饋（CSFB)信號(hào)，其反映在兩個(gè)電流宿 DMOSFET 55Α和55Β的漏極處以及在CSFBI輸入管腳處的電壓，以確定這三個(gè)電壓中的哪個(gè) 最低，并將該電壓傳遞到CSFB0輸出管腳。以此方式，最低的電流宿MOSFET源電壓以及因 此的具有最高正向電壓降的LED串被傳遞到下一驅(qū)動(dòng)器1C的輸入并最終回到接口 1C，該接 口 1C響應(yīng)地產(chǎn)生CSFB信號(hào)，SMPS使用該CSFB信號(hào)向該LED串的電源軌提供正確的+V_。 集成的電流感應(yīng)反饋功能使用每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C上的兩個(gè)管腳（CSFBI和CSFB0)，并且不 管LED驅(qū)動(dòng)器1C 51中集成的通道數(shù)量如何，在CSFB0管腳上僅輸出一個(gè)模擬信號(hào)。
[0104] 以上述方式，可以實(shí)現(xiàn)具有集成的調(diào)光和故障檢測(cè)能力的LED驅(qū)動(dòng)器IC51，而不 需要中央接口 1C。
[0105] 滿足以上準(zhǔn)則的LED驅(qū)動(dòng)器65的替換實(shí)現(xiàn)方式示出在圖3B中。被集成在LED驅(qū) 動(dòng)器1C 66中的LED驅(qū)動(dòng)器65是具有集成的電流宿D(zhuǎn)MOSFET但是沒有級(jí)聯(lián)箝位0SFET的雙 通道驅(qū)動(dòng)器。替代地，電流宿D(zhuǎn)MOSFET 72A和72B包含集成的高電壓二極管73A和73B，它 們被設(shè)計(jì)為當(dāng)DMOSFET 72A和72B處于截止條件時(shí)維持高電壓。通常，這樣的設(shè)計(jì)最適合 于在100V以下的操作，但是根據(jù)需要其可以擴(kuò)展到150V。如在圖3A的LED驅(qū)動(dòng)器1C 51 中那樣，I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路71A和71B促進(jìn)由模擬控制和感應(yīng)電路70以及數(shù)字控制和 定時(shí)電路74控制的準(zhǔn)確的電流控制。芯片上偏壓電源和調(diào)壓器69對(duì)LED驅(qū)動(dòng)器1C 66供 電，在此情況下，從Vcc而不是像在驅(qū)動(dòng)器1C 51中那樣的從24V輸入。除了缺少級(jí)聯(lián)箝位 DMOSFET之外，驅(qū)動(dòng)器1C 66與驅(qū)動(dòng)器1C 50類似地操作，通過其的SLI總線75而被控制。
[0106] LED驅(qū)動(dòng)器1C 66包括使用兩個(gè)管腳的集成的電流感應(yīng)反饋功能，并且不管集成 的通道數(shù)量如何，僅輸出一個(gè)模擬信號(hào)CSFB0。
[0107] 使用前綴復(fù)用的SLI總線的發(fā)明的LED驅(qū)動(dòng)器80的實(shí)現(xiàn)方式示出在圖3C中。LED 驅(qū)動(dòng)器80是雙通道驅(qū)動(dòng)器并且形成在LED驅(qū)動(dòng)器1C 81上。LED驅(qū)動(dòng)器包括：具有集成的 高電壓二極管88A和88B的電流宿D(zhuǎn)MOSFET 87A和87B、I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路86A和86B、 模擬控制和感應(yīng)（AC&S)電路85、以及數(shù)字控制和定時(shí)（DC&T)電路89。芯片上偏壓電源和 調(diào)壓器84從Vcc輸入對(duì)LED驅(qū)動(dòng)器1C 81供電。
[0108] LED驅(qū)動(dòng)器80提供對(duì)250mA LED驅(qū)動(dòng)器的兩個(gè)通道的完整控制，其具有150V阻擋 能力和±2%的絕對(duì)電流準(zhǔn)確度，12位的PWM亮度控制，12位的PWM相位控制，8位的電流控 制，對(duì)于LED開路和LED短路情況的故障檢測(cè)，以及過溫度檢測(cè)，所有都通過高速SLI總線 而被控制，并且通過公共Vsync和灰度時(shí)鐘（GSC)信號(hào)與其他驅(qū)動(dòng)器同步。盡管所示的特 定例子例示了額定在150V阻擋能力的電流宿D(zhuǎn)M0SFET，但是根據(jù)需要這些器件可以針對(duì)操 作而從100V到300V來定大小。器件的250mA額定電流通過在被驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)LED串中的封 裝的功耗和正向電壓的不匹配而設(shè)置。在100V額定以上，將高電壓級(jí)聯(lián)箝位DMOSFET (未 示出）與電流宿D(zhuǎn)MOSFET 87A和87B串聯(lián)地集成是有利的，由此電流宿MOSFET 87A和87B 不需要在箝位電壓以上，即，在12V以上的操作。
[0109] 在操作中，LED驅(qū)動(dòng)器1C 81接收在其串行輸入SI管腳上的數(shù)據(jù)流，并將其饋送 到前綴復(fù)用的SLI總線移位寄存器90的輸入。該數(shù)據(jù)以由未示出的接口 1C提供的串行時(shí) 鐘SCK信號(hào)設(shè)置的速率來設(shè)定時(shí)鐘。該數(shù)據(jù)的最大時(shí)鐘速率取決于用于實(shí)現(xiàn)移位寄存器90 的CMOS技術(shù)，但是甚至使用0. 5μπι線寬工藝和晶圓制造也可實(shí)現(xiàn)以10MHz的操作。只要 SCK信號(hào)繼續(xù)運(yùn)行，數(shù)據(jù)將移位到移位寄存器90中并且最終在其到串行菊鏈中的下一器件 的路徑上退出到串行輸出管腳SO。
[0110] 在對(duì)應(yīng)于特定驅(qū)動(dòng)器1C的數(shù)據(jù)到達(dá)移位寄存器90中之后，SCK信號(hào)暫時(shí)被發(fā)送數(shù) 據(jù)的接口 1C停止。解碼器91解釋要控制的功能鎖存器和通道，并指導(dǎo)復(fù)用器92將SLI總線 接口 90內(nèi)的數(shù)據(jù)寄存器連接到數(shù)字控制和定時(shí)（DC&T)電路89或模擬控制和感應(yīng)（AC&S) 電路85內(nèi)的適當(dāng)?shù)墓δ苕i存器。
[0111] 其后，Vsync脈沖將來自SLI總線90中的數(shù)據(jù)移位寄存器的數(shù)據(jù)鎖存到DC&T電 路89或AC&S電路85內(nèi)所包含的鎖存器中，這些鎖存器包括觸發(fā)器或靜態(tài)RAM。在解碼器 指示SLI總線詢問AC&S電路85內(nèi)的故障鎖存器的情況下，則在Vsyn脈沖時(shí)，先前被寫到 AC&S電路85內(nèi)的故障鎖存器中的任何數(shù)據(jù)將被復(fù)制到SLI總線移位寄存器90的適當(dāng)?shù)奈?中。
[0112] 串行時(shí)鐘SCK信號(hào)的恢復(fù)將移動(dòng)移位寄存器90內(nèi)的讀取和寫入位通過菊鏈而進(jìn) 入下一 1C中。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，菊鏈形成連接回到發(fā)送數(shù)據(jù)的接口 1C的環(huán)路。將新 數(shù)據(jù)發(fā)送到菊鏈中最終推動(dòng)存在于移位寄存器中的現(xiàn)有數(shù)據(jù)經(jīng)過環(huán)路并最終回到接口 1C。 以此方式，接口 1C可以與各個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C通信，用于設(shè)置LED串亮度和定時(shí)，并且各個(gè) 驅(qū)動(dòng)器1C可以將各自的故障情況傳送回到接口 1C。
[0113] 使用此定時(shí)鐘方案，可以以高速移位數(shù)據(jù)經(jīng)過大量驅(qū)動(dòng)器1C，而不影響LED電流 或引起閃爍，因?yàn)閷?duì)電流宿D(zhuǎn)MOSFET 87A和87B的電流和定時(shí)控制僅在每個(gè)新的Vsync脈 沖時(shí)改變。Vsync可以從60Hz到960Hz變化，灰度時(shí)鐘頻率成比例地縮放，其通常是Vsync 頻率的4096倍。因?yàn)楫?dāng)與串行時(shí)鐘SCK信號(hào)的頻率相比時(shí)Vsync較低，在1kHz以下，所以 接口 1C具有修改和重新發(fā)送數(shù)據(jù)，以及在連續(xù)的Vsync脈沖之間的間隔內(nèi)多次詢問故障鎖 存器的靈活性。
[0114] 因?yàn)樵谇熬Y復(fù)用的或者"窄的" SLI總線協(xié)議中，SLI數(shù)據(jù)總線90內(nèi)的數(shù)據(jù)寄存器 不足夠大到從單個(gè)SLI總線字或數(shù)據(jù)分組寫到DC&T電路89和AC&S電路85內(nèi)的所有功能 鎖存器，所以接口 1C必須發(fā)送多個(gè)SLI總線分組到驅(qū)動(dòng)器1C，以加載所有鎖存器。當(dāng)所有 功能鎖存器第一次初始化時(shí)的啟動(dòng)時(shí)，或者當(dāng)必須同時(shí)改變多于一個(gè)功能鎖存器中的數(shù)據(jù) 時(shí)，出現(xiàn)此情況。如果允許控制I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路86A和86B的數(shù)據(jù)經(jīng)過幾個(gè)Vsync 時(shí)段在多個(gè)步驟中逐漸改變，例如，首先改變?chǔ)垫i存器，然后改變D鎖存器，等等，則觀看者 可能能夠分辨出步驟改變作為視頻圖像中的閃爍或者噪聲。圍繞此潛在問題的幾個(gè)發(fā)明的 解決方案在上述的 Williams 等人的題為 "Low Cost LED Driver with Improved Serial Bus，'的申請(qǐng) No. 13/346, 647 中的部分"Simultaneously Loading Multiple Functional Latches"中公開。
[0115] 在已經(jīng)加載了功能鎖存器數(shù)據(jù)之后，以下一 Vysnc脈沖開始，DC&T電路89產(chǎn)生兩 個(gè)PWM脈沖以切換I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路86A和86B的輸出在適當(dāng)?shù)南辔谎舆t之后開啟和 關(guān)閉，以及對(duì)于適當(dāng)?shù)拿}沖寬度持續(xù)時(shí)間或者占空因子D開啟和關(guān)閉。I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電 路86A和86B分別感應(yīng)電流宿M0SFET 87A和87B中的電流，并提供適當(dāng)?shù)臇艠O驅(qū)動(dòng)電壓以 在電流宿M0SFET 87A和87B被來自I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路86A和86B的PWM脈沖使能的 時(shí)間期間維持目標(biāo)電流。I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路的操作因此類似于"選通"放大器的操作， 該選通放大器數(shù)字地脈沖開啟和關(guān)閉，但是將LED中的電流控制為模擬參數(shù)。
[0116] 由Vref信號(hào)以及由Iset電阻器82的值而全局地設(shè)置所有LED驅(qū)動(dòng)器電路中的 峰值電流。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，Vref信號(hào)由接口 1C產(chǎn)生，或者其可以作為來自SMPS的輔 助輸出而被提供。在一個(gè)替換實(shí)施例中，可以去除通道特定的Dot校正，并且可以調(diào)制Vref 以促進(jìn)對(duì)LED電流的全局電流控制。
[0117] 在能夠進(jìn)行通道特定的Dot校正的驅(qū)動(dòng)器中，任何一個(gè)LED串中的電流可以由優(yōu) 選包括8到12位的字的Dot鎖存器通過SLI總線而控制，該Dot鎖存器在256到4096個(gè) 不同的步驟中分別將電流宿M0SFET的電流調(diào)整到峰值電流值的從0%到100%的百分比。 以此方式，使用新公開的架構(gòu)，模擬電流模式數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器或者"電流DAC"的功能的、 對(duì)LED電流的精確數(shù)字控制是可能的。在LCD背光照明應(yīng)用中，此特征可以用于校準(zhǔn)背光 亮度，用于改進(jìn)背光均勻性，或者用于操作在3D模式下。
[0118] 在以上引用的 Williams 等人的題為 "Low Cost LED Driver with Integral Dimming Capability"的申請(qǐng)No. 13/346, 625中詳細(xì)討論了 I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路86A和 86B以及AC&S電路85的結(jié)構(gòu)和操作。
[0119] 如所示，流經(jīng)LED串83A的電流由電流宿D(zhuǎn)M0SFET 87A和相應(yīng)的I精確柵極驅(qū)動(dòng) 器電路86A控制。類似地，流經(jīng)LED串83B的電流由電流宿D(zhuǎn)M0SFET87B以及相應(yīng)的I精確 柵極驅(qū)動(dòng)器電路86B控制。沒有級(jí)聯(lián)箝位M0SFET，施加在電流宿D(zhuǎn)M0SFET 87A和87V上的 最大電壓被限制到在高電壓二極管88A和88B的擊穿電壓以下來操作。偏壓電路84從5V Vcc輸入產(chǎn)生內(nèi)部芯片偏壓。
[0120] 電流宿D(zhuǎn)M0SFET 87A和87B上的漏極電壓也由AC&S電路85監(jiān)視并且與來自SLI 總線90的存儲(chǔ)在其SLED寄存器中的過電壓值比較。如果該漏極電壓在編程的值以下，則 LED串正在正常操作。但是，如果電壓升高在規(guī)定值以上，則一個(gè)或多個(gè)LED短路，并且檢 測(cè)并記錄對(duì)于該特定通道的故障。同樣，如果I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路不能維持所需的電流， 艮P，LED串正運(yùn)行在"欠流"下，這意味著LED故障開路，并且電路連續(xù)性丟失。然后該通道 關(guān)斷，其CSFB信號(hào)被忽略，并且報(bào)告故障。可以通過針對(duì)飽和情況來監(jiān)視電流宿D(zhuǎn)M0SFET 來進(jìn)行感應(yīng)此"欠流"，其意味著I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路正在盡可能"以全導(dǎo)通"來驅(qū)動(dòng)電流 宿D(zhuǎn)M0SFET的柵極，或者可替換地通過監(jiān)視跨過I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路的輸入端的電壓降 來進(jìn)行感應(yīng)此"欠流"。當(dāng)在I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路的輸入端處的電壓下降得太低時(shí)，發(fā)生 欠流情況，由此檢測(cè)開路LED故障。
[0121] 如果檢測(cè)到過溫度情況，則報(bào)告故障，并且該通道被留下繼續(xù)導(dǎo)通并導(dǎo)電，直到接 口 1C發(fā)送關(guān)斷該通道的命令。但是，如果溫度繼續(xù)升高到危險(xiǎn)水平，則AC&S電路85將獨(dú) 立地禁用通道并且報(bào)告該故障。不管故障性質(zhì)如何、是短路LED、開路LED還是過溫度，只要 發(fā)生故障，AC&S電路85內(nèi)的開路漏極M0SFET將激活并拉低FLT管腳，用信號(hào)通知主機(jī)μ C 已經(jīng)發(fā)生故障情況。
[0122] AC&S電路85還包括模擬電流感應(yīng)反饋（CSFB)信號(hào)，其反映在兩個(gè)電流宿 DM0SFET 87Α和87Β的漏極處以及在CSFBI輸入管腳處的電壓，以確定這三個(gè)電壓中的哪 個(gè)最低，并將該電壓傳遞到CSFB0輸出管腳。以此方式，最低的電流源電壓以及因此具有最 高正向電壓降的LED串被傳遞到下一 LED驅(qū)動(dòng)器的輸入并最終回到SMPS以向電源軌供電 +V_。集成在LED驅(qū)動(dòng)器IC 81中的集成的電流感應(yīng)反饋功能使用兩個(gè)管腳，并且不管集 成的通道數(shù)量如何，僅輸出一個(gè)模擬信號(hào)CSFBO。
[0123] 以上述方式，可以實(shí)現(xiàn)具有集成的調(diào)光和故障檢測(cè)能力的兩通道LED驅(qū)動(dòng)器81， 而不需要中央接口 1C。
[0124] SLI總線接口 1C和系統(tǒng)應(yīng)用
[0125] 圖4中的系統(tǒng)100例示了以本公開指定的方式實(shí)現(xiàn)的具有局部調(diào)光的用于LED背 光照明的分布式系統(tǒng)的應(yīng)用。該圖例示了接口 IC101，其驅(qū)動(dòng)由公共SMPS 108供電的具有 集成的調(diào)光和故障檢測(cè)的一系列LED驅(qū)動(dòng)器IC81A-81H。
[0126] LED驅(qū)動(dòng)器IC 81A-81H的每個(gè)（有時(shí)在此單獨(dú)稱為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)器1C 81)可以包括 圖3所示的采用前綴復(fù)用的SLI總線協(xié)議的設(shè)備，或者替換地可以包括諸如圖3A和3B所 示的設(shè)備的采用寬總線協(xié)議的設(shè)備。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器1C 81可以類似地并入如圖3B和3C所 示的高電壓電流宿D(zhuǎn)M0SFET，或者替換地可以集成諸如圖3A所示的級(jí)聯(lián)箝位保護(hù)的電流宿 DM0SFET。在系統(tǒng)10中，例示了 LED驅(qū)動(dòng)器1C 81而沒有復(fù)用器92和解碼器91 (圖3C所 示），其中，應(yīng)該理解，這樣的功能在需要時(shí)，即，只要利用了前綴復(fù)用的SLI總線協(xié)議時(shí)則 被嵌入在SLI總線接口 90內(nèi)。
[0127] 包括三個(gè)數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)、一個(gè)數(shù)字故障信號(hào)、以及一個(gè)模擬參考電壓的五個(gè)公共 信號(hào)線107將接口 1C 90連接到每個(gè)驅(qū)動(dòng)器1C 81。定時(shí)和控制電路124產(chǎn)生與經(jīng)過SPI 總線接口 122接收的來自A主機(jī)μ C(未示出）的數(shù)據(jù)同步的Vsync和GSC信號(hào)。定時(shí)和 控制電路124還監(jiān)視FLT中斷線以立即檢測(cè)潛在的問題。參考電壓源125全局地向系統(tǒng)提 供參考電壓以便確保良好的通道與通道電流匹配。偏壓供應(yīng)電路126從由SMPS 108產(chǎn)生 的固定的+24V電源軌110所供應(yīng)的VIN電壓對(duì)接口 1C 101供電。偏壓供應(yīng)電路126還產(chǎn) 生調(diào)壓的電源電壓Vcc以對(duì)LED驅(qū)動(dòng)器81A-81H供電，該電源電壓Vcc優(yōu)選是5V。Vcc電 源電壓通過電容器102濾波。
[0128] 在此例子中，每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器81A-81H包括：包含電流宿M0SFET87A-87Q的高電壓 電流控制的兩個(gè)通道，其具有集成的HV二極管88A-88Q、I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路86A-86Q、 DC&T電路89A-89H、AC&S電路85A-85H、以及串行SLI總線接口移位寄存器90A-90H。盡管 LED驅(qū)動(dòng)器1C 81類似于圖3B所示的驅(qū)動(dòng)器1C 66而缺少級(jí)聯(lián)箝位電路，但是除了 24VVIN 電源而不是Vcc被用于對(duì)LED驅(qū)動(dòng)器1C供電以及對(duì)級(jí)聯(lián)箝位DM0SFET的柵極偏壓之外，該 系統(tǒng)配置與圖3A所示的LED驅(qū)動(dòng)器1C 51同樣好地工作。
[0129] 在所示的例子中，包括連接LED驅(qū)動(dòng)器81的線113A-1131的SLI總線113包括菊 鏈，其中接口 1C 101內(nèi)的SLI電路123的S0串行輸出經(jīng)由線113A連接到LED驅(qū)動(dòng)器81A 的SI輸入，LED驅(qū)動(dòng)器81A的S0輸出經(jīng)由線113B連接到LED驅(qū)動(dòng)器81B (未示出）的SI 輸入，等等。SLI總線113H連接到系統(tǒng)100中所示的最后的LED驅(qū)動(dòng)器81H的SI輸入。LED 驅(qū)動(dòng)器81H的SO輸出轉(zhuǎn)而經(jīng)由線1131連接到接口 1C 101內(nèi)的SLI電路123的SI輸入。 以此方式，SLI總線113A-113I(統(tǒng)稱為SLI總線113)形成從接口 1C 101發(fā)源、行進(jìn)經(jīng)過 每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器IC 81A-81H(統(tǒng)稱為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)器1C 81)并回到其自身的完整環(huán)路。將數(shù) 據(jù)移出接口 1C 101的S0管腳同時(shí)將相等長(zhǎng)度的位串返回到接口 1C 101的SI管腳。
[0130] SLI電路123產(chǎn)生需要的SLI總線串行時(shí)鐘SCK信號(hào)。因?yàn)長(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)器1C 81沒 有芯片地址，所以通過SLI總線113定時(shí)鐘的位的數(shù)量必須恰當(dāng)?shù)嘏c被驅(qū)動(dòng)的器件的數(shù)量 相關(guān)。被驅(qū)動(dòng)的器件的數(shù)量以及因此的通過SLI總線113定時(shí)鐘的位的數(shù)量可以通過對(duì) SPI總線接口 112中的數(shù)據(jù)交換進(jìn)行編程的軟件或者通過對(duì)接口 1C 101的硬件修改而調(diào) 整。以此方式，系統(tǒng)100內(nèi)的通道的數(shù)量可以靈活的變化以匹配顯示器的大小。經(jīng)過SLI 總線113移位的、S卩，在總線113上廣播的位的數(shù)量取決于所采用的SLI總線協(xié)議以及SLI 總線移位寄存器90A-90H中的位的總數(shù)。例如，"寬" SLI總線協(xié)議需要每個(gè)雙通道LED驅(qū) 動(dòng)器的72到88位，而前綴復(fù)用的SLI總線明顯更小，例如需要每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C的固定 的32位，而不管集成到每個(gè)驅(qū)動(dòng)器1C中的通道的數(shù)量如何。
[0131] 當(dāng)使用硬件接口 1C 101來控制SLI總線通信時(shí)，修改SLI總線電路123中的寄存 器以移出更少或更多的位需要在接口 1C 101的制造或設(shè)計(jì)中的修改。替換的方法涉及用 使用軟件來調(diào)整驅(qū)動(dòng)器以在菊鏈中容納更少或更多的LED驅(qū)動(dòng)器的可編程接口 1C替代接 □ 1C 101。
[0132] 被傳遞到SMPS 108的電流感應(yīng)反饋（CSFB)信號(hào)由模擬菊鏈產(chǎn)生，LED驅(qū)動(dòng)器1C 81H上的CSFBI輸入管腳經(jīng)由線1121聯(lián)系于Vcc，LED驅(qū)動(dòng)器IC112H的CSFB0輸出管腳經(jīng) 由線113H連接到LED驅(qū)動(dòng)器81G的CSFBI輸入管腳，等等，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器1C包括一個(gè)CSFBI 輸入管腳和一個(gè)CSFB0輸出管腳。最后，線112B將LED驅(qū)動(dòng)器IC 81B的CSFB0輸出管腳 連接到LED驅(qū)動(dòng)器IC 81A的CSFBI輸入管腳，進(jìn)而將其CSFB0輸出管腳經(jīng)過線112A連接 到接口 1C 101的CSFBI輸入管腳。CSFB信號(hào)只要經(jīng)過驅(qū)動(dòng)具有比先前的串更高的正向電 壓降Vf的LED串的驅(qū)動(dòng)器1C，其電壓就下降。
[0133] 作為菊鏈，沒有一條具有一個(gè)特定電壓的公共線，而是CSFB電壓在該鏈中從第一 個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C級(jí)聯(lián)到最后一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C，最后的線112A上的CSFB電壓表示在整個(gè) LED陣列中具有最高Vf的LED串。運(yùn)算跨導(dǎo)放大器0ΤΑ 127將線112A上的最終的CSFB信 號(hào)轉(zhuǎn)換為在接口 1C 101的ICSFB管腳處的電流感應(yīng)反饋（CSFB)信號(hào)，其經(jīng)由線111被傳 遞到SMPS 108。響應(yīng)于該CSFB信號(hào)，SMPS 108將電源軌109上的+'ED電壓驅(qū)動(dòng)到用于無 閃爍照明的最佳電壓，而沒有過多的功耗。
[0134] 在系統(tǒng)100中，由接口 1C 101和CSFB菊鏈112Α-1121生成CSFB信號(hào)111的僅僅 單個(gè)值以驅(qū)動(dòng)SMPS 108。在需要多于一個(gè)+V_電源電壓的系統(tǒng)中，例如，在較大的較高電 流照明的顯示器或者具有RGB背光照明的顯示器中，需要多于一個(gè)接口 1C 101來對(duì)多于 一個(gè)SMPS供電。例如，通過對(duì)于不同顏色的LED重復(fù)整個(gè)系統(tǒng)100,即，一個(gè)系統(tǒng)用于紅色 LED，一個(gè)系統(tǒng)用于藍(lán)色LED，并且第三系統(tǒng)用于綠色LED，本架構(gòu)可以擴(kuò)展到多個(gè)SMPS解決 方案，盡管成本相對(duì)較高。這樣，接口 1C 101的三個(gè)實(shí)例將共同經(jīng)由共享的SPI總線與公 共背光μ C和縮放器1C通信，否則將獨(dú)立地操作。不幸的是，這樣的方法也將互聯(lián)導(dǎo)線的 數(shù)量加為三倍，使PCB設(shè)計(jì)極大地復(fù)雜化。
[0135] 圖5是系統(tǒng)100的簡(jiǎn)化框圖，其例示了使用具有SLI串行總線控制的智能LED驅(qū) 動(dòng)器并且去除了高管腳數(shù)封裝接口 1C的明顯減少的構(gòu)建材料。如所示，十六個(gè)串的LED 83A-83Q僅由八個(gè)小的LED驅(qū)動(dòng)器81A-81H驅(qū)動(dòng)，其所有都響應(yīng)于主機(jī)μ C7和縮放器IC 8 而由接口 IC 101-SLI總線113A-113I控制。與包括32個(gè)離散的M0SFET和72管腳接口 IC 的圖1相比，新架構(gòu)的系統(tǒng)成本極大地降低。利用明顯更少的組件，也增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性。
[0136] 系統(tǒng)100還容易部署，因?yàn)閮H在接口 1C 101和衛(wèi)星LED驅(qū)動(dòng)器81A-81H之間使用 SLI總線協(xié)議。μ C7和接口 1C 101或縮放器1C 8之間的通信仍使用更復(fù)雜的較高開銷 SPI總線來通信。在一些系統(tǒng)中，接口 IC 101、微控制器7和中間SPI總線接口可以去除， 替代地可以將算法控制移入縮放器8中以促進(jìn)完全在軟件控制下的完全可縮放的系統(tǒng)。
[0137] 如所示，系統(tǒng)100中僅存在兩個(gè)模擬信號(hào)，在線107之一上的公共Vref，以及在線 113A-113I上的菊鏈鏈接的CSFB信號(hào)，其中，模擬反饋電壓CSFB或者可選的模擬反饋電流 ICSFB信號(hào)控制SMPS 108的+V_。在SMPS 108需要模擬電流而不是電壓以用于其反饋輸 入的情況下，需要接口 1C 101將在其CSFBI管腳處的模擬反饋電壓轉(zhuǎn)換為線111上的模擬 反饋電流ICSFB信號(hào)。運(yùn)算跨導(dǎo)放大器或0ΤΑ--集成在混合信號(hào)接口 1C 101內(nèi)的專門的 精確模擬電路進(jìn)行此功能。利用少的模擬信號(hào)并且沒有具有高阻抗輸入的離散DM0SFET，系 統(tǒng)100相對(duì)不受噪聲影響。
[0138] 采用源自線112A-112I上的CSFB信號(hào)的經(jīng)由接口 1C 101提供的單個(gè)CSFB信號(hào) 來控制系統(tǒng)100中的SMPS 108,接口 1C 101被限于與單個(gè)SMPS108-起來操作。僅具有 單個(gè)電源和反饋信號(hào)，背光模塊的最大功率被限于處理SMPS 108的能力的功率。在高功 率水平，變得期望將電源"劃分"為多個(gè)電源以便維持較高的轉(zhuǎn)換器效率以及更為冷卻的操 作。在所示的配置中，不能在沒有增加接口 1C 101的數(shù)量到等于所使用的開關(guān)模式電源的 數(shù)量的情況下，提供多個(gè)ICSFB信號(hào)。
[0139] 此外，限于單個(gè)+V_電源，LED串的電壓不匹配的統(tǒng)計(jì)范圍隨著串的數(shù)量而增加， 導(dǎo)致LED驅(qū)動(dòng)器IC 81A-81H中的較高功耗、SMPS 108所需的較高的傳遞的功率、較高的發(fā) 熱、以及較低的整體背光系統(tǒng)效率。
[0140] 系統(tǒng)100中的單個(gè)CSFB信號(hào)還阻止其在RGB背光模塊中的應(yīng)用，除非整個(gè)系統(tǒng)增 加三倍，一個(gè)系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)紅色LED的串，另一個(gè)系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)綠色LED的串，并且第三系 統(tǒng)用于藍(lán)色LED。
[0141] 即使具有到SMPS 108的單個(gè)CSFB線11，每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器IC 81A-81H仍必須將 其十六個(gè)管腳中的兩個(gè)專用于模擬CSFBI和CSFB0信號(hào)，其減少了否則可用于增加 LED驅(qū) 動(dòng)器通道的數(shù)量、用于并入新的特征或者可用于使用來降低封裝的熱電阻的封裝管腳的數(shù) 量。
[0142] 需要的是去除專用于每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C上的CSFB功能的兩個(gè)管腳所需的，并且 對(duì)于去除這兩個(gè)管腳有益的支持多個(gè)CSFB信號(hào)的手段。
[0143] 具有SLI總線嵌入式CSFB的LED背光照明系統(tǒng)
[0144] 為了重申，圖5所示的系統(tǒng)100例示了線112A-1121上的電流感應(yīng)反饋信號(hào)將LED 驅(qū)動(dòng)器IC 81連接到接口 IC 101，并最終經(jīng)過線111到SMPS 108。電流感應(yīng)反饋或CSFB 的功能是測(cè)量跨過每個(gè)LED串82的電壓，確定哪個(gè)串具有最高的正向電壓，并控制-'^輸 出對(duì)所有LED串供電的一個(gè)電源軌109以確保+V_足夠用于每個(gè)串操作在指定的并且恒 定水平的電流。
[0145] 此方法的一個(gè)缺點(diǎn)是模擬CSFB信號(hào)需要每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C上的兩個(gè)管腳，這在 16管腳的封裝上浪費(fèi)了管腳的八分之一--這些管腳可以投入于改進(jìn)熱電阻、添加功能、 或者增加驅(qū)動(dòng)器中的通道的數(shù)量。使用模擬CSFB信號(hào)的另一個(gè)缺點(diǎn)是沒有促進(jìn)支持對(duì)于 RGB和多個(gè)SMPS背光系統(tǒng)的幾個(gè)CSFB信號(hào)的便利的手段。
[0146] 因?yàn)镾LI總線113上的信號(hào)還將相同的LED驅(qū)動(dòng)器1C互連到接口 IC101，所以 CSFB信號(hào)可以數(shù)字地嵌入在SLI總線信號(hào)中，去除了對(duì)于線112A-112H上的模擬CSFB信號(hào) 的需要。在此公開這樣做的益處。
[0147] 圖6例示了具有嵌入的CSFB的LED背光系統(tǒng)170。與先前所述的系統(tǒng)100相比， 需要改變以將CSFB信號(hào)嵌入到SLI總線中的僅有的組件是LED驅(qū)動(dòng)器IC 174H-174H(有 時(shí)在此稱為驅(qū)動(dòng)器1C 174)和接口 1C 171。這樣，LED驅(qū)動(dòng)器1C 174包括模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換 器，以將電壓反饋轉(zhuǎn)換為數(shù)字等效物并將該信息嵌入在SLI總線數(shù)據(jù)流161內(nèi)。數(shù)字SLI 總線協(xié)議內(nèi)的此嵌入的CSFB信號(hào)隨后被接口 1C 171內(nèi)包含的DAC或者數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換回到模擬信號(hào)。這樣，嵌入在SLI總線協(xié)議和接口內(nèi)的CSFB功能有益地消除了對(duì)于模 擬CSFB信號(hào)和專用的封裝管腳的需要。
[0148] 如所述，嵌入的CSFB功能被實(shí)施以控制單個(gè)SMPS和+V_電源軌。發(fā)明的嵌入的 CSFB方法可以容易地被修改以控制用于較高功率背光系統(tǒng)或者用于RGB背光照明應(yīng)用的 多個(gè)電源。稍后在本申請(qǐng)中描述本發(fā)明的此替換實(shí)施例。
[0149] 應(yīng)該注意到，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，接口 1C 171可以去除，并且其功能可以 重新分布到系統(tǒng)內(nèi)的其他組件中。例如，調(diào)光、相位控制、點(diǎn)校正和故障管理的數(shù)字功能可 以在μ C7內(nèi)或者在縮放器IC8內(nèi)進(jìn)行，而模擬Vref可以在SMPS 108內(nèi)產(chǎn)生，添加到μ C7 中或者由小的離散1C提供。同樣，在SLI總線161上的CSFB信號(hào)的數(shù)字表示到線160上 的模擬CSFB反饋信號(hào)的轉(zhuǎn)換可以集成到SMPS 108中，添加到μ C7中或者由小的離散1C 提供，可能還在同一小1C內(nèi)，例如在8管腳封裝內(nèi)集成了運(yùn)算跨導(dǎo)放大器和Vref。
[0150] 為了將CSFB信號(hào)嵌入到SLI總線161中，可以采用不同的SLI總線協(xié)議。一個(gè)這 樣的協(xié)議、所謂的"寬" SLI總線協(xié)議和硬件涉及包含用于每個(gè)通道和每個(gè)SLI總線傳輸中 的每個(gè)功能的所有參數(shù)信息的相對(duì)長(zhǎng)的數(shù)字字。在此稱為"前綴復(fù)用的"SLI總線的第二協(xié) 議將SLI總線命令的大小降低到固定程度，落日32位，并促進(jìn)僅更新那些改變的參數(shù)而不 需要在每次需要特定更新時(shí)重新廣播用于每個(gè)通道和功能的所有參數(shù)數(shù)據(jù)。在以下部分中 描述這兩個(gè)SLI總線協(xié)議和每個(gè)版本中的SLI總線嵌入的CSFB功能的實(shí)現(xiàn)方式。
[0151] 將嵌入的CSFB實(shí)現(xiàn)到寬SLI總線協(xié)議&接口中
[0152] 具有SLI總線嵌入的CSFB功能的LED驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式示出在圖7A中。包 括在LED驅(qū)動(dòng)器1C 200中的是包含移位寄存器220A、221A、222A、220B、221B、222B、223、224 和225的SLI總線移位寄存器201、數(shù)字控制和定時(shí)（DC&T)電路202、和模擬控制和感應(yīng) (AC&S)電路203。所示的例子是雙通道驅(qū)動(dòng)器，但是可以以類似的方式實(shí)現(xiàn)其他數(shù)量的通 道。
[0153] LED驅(qū)動(dòng)器1C 200是混合信號(hào)，其組合了數(shù)字和模擬信號(hào)，包括數(shù)字SLI移位寄存 器201，其通過幾個(gè)通常是12位寬的并行的數(shù)據(jù)總線連接到數(shù)字DC&T電路202,并且還通 過范圍從4位到12位寬的各種并行數(shù)據(jù)總線連接到模擬AC&S電路203。
[0154] DC&T電路202的輸出以通過Vsync和GSK灰度時(shí)鐘信號(hào)同步的精確的定時(shí)數(shù)字 地切換I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路206A和206B以及電流宿D(zhuǎn)M0SFET205A和205B開啟和關(guān)閉。 電流宿D(zhuǎn)MOSFET 205A和205B響應(yīng)于來自AC&S電路203的模擬信號(hào)而控制未示出的兩個(gè) LED串中的電流Ι?ΕΜ和1_，其進(jìn)而控制由I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路206A和206B輸出的柵 極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)是模擬的，使用具有反饋的放大器以確保電流宿D(zhuǎn)MOSFET 205Α 和205B的每個(gè)中的導(dǎo)電電流是也由AC&T電路203提供的參考電流Iref的固定倍數(shù)。
[0155] 盡管LED驅(qū)動(dòng)器1C系統(tǒng)200僅包括電流宿D(zhuǎn)MOSFET 205A和205B，但是該電路與 如圖3A所示的級(jí)聯(lián)箝位的LED驅(qū)動(dòng)器輸出或者如圖3B和圖3C例示的高電壓電流宿版本兼 容。為了實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)箝位的版本，兩個(gè)高電壓N溝道DMOSFET與電流宿D(zhuǎn)MOSFET 205A和205B 串聯(lián)，其源極端聯(lián)系于電流宿D(zhuǎn)MOSFET的漏極端，并且起漏極端聯(lián)系于相應(yīng)的被驅(qū)動(dòng)的LED 串的陽極。
[0156] 電流宿D(zhuǎn)MOSFET 205A和205B的漏極電壓和源極電壓兩者被用于通過LED檢測(cè)電 路215監(jiān)視LED串的狀態(tài)，特別是源極電壓被用于檢測(cè)開路LED串，而漏極電壓用于檢測(cè)短 路LED。故障設(shè)置鎖存器224可以用于編程用于檢測(cè)短路LED的電壓水平。
[0157] 電流宿D(zhuǎn)MOSFET 205A和205B的漏極電壓還通過CSFB電路218A使用來確定具有 最高LED電壓降的通道，S卩，具有最低的漏極電壓的DMOSFET。CSFB電路218A向模擬到數(shù) 字（A/D)轉(zhuǎn)換器218B輸出等于電流宿D(zhuǎn)MOSFET 205A和205B的漏極電壓中的較低者的電 壓，并且A/D轉(zhuǎn)換器218B將此較低漏極電壓轉(zhuǎn)換為其等效的數(shù)字值，將其存儲(chǔ)在SLI總線 移位寄存器201中的CSFB移位寄存器223中。盡管可以持續(xù)地更新CSFB電壓，但是正常 地，對(duì)于控制對(duì)LED串供電的相對(duì)低帶寬的SMPS來說這是不是必須的。在許多情況下每個(gè) Vsync脈沖一個(gè)采樣是足夠的。
[0158] 在操作中，數(shù)據(jù)以時(shí)鐘速率SCK通過串行輸入管腳SI被按時(shí)鐘輸入（clock in)到 SI移位寄存器201中。這包括將數(shù)據(jù)移位到用于通道A和通道B的PWM準(zhǔn)時(shí)數(shù)據(jù)的12位 數(shù)據(jù)寄存器220A和220B中、用于通道A和通道B的相位延遲數(shù)據(jù)的12位數(shù)據(jù)寄存器221A 和221B中、用于通道A和通道B的"點(diǎn)"當(dāng)前數(shù)據(jù)的12位數(shù)據(jù)寄存器222A和222B中、以 及包括用于Fit設(shè)置的8位寄存器224和用于Fit狀態(tài)的4位寄存器225的用于故障信息 的12位中。另外，對(duì)于具有嵌入的CSFB的驅(qū)動(dòng)器，SLI總線移位寄存器201還包括包含A/ D轉(zhuǎn)換器218A輸出的字的4位寄存器223,其表示LED驅(qū)動(dòng)器IC200的CSFB電壓輸出。在 新數(shù)據(jù)按時(shí)鐘輸入時(shí)，在這些寄存期內(nèi)的數(shù)據(jù)從S0管腳按時(shí)鐘輸出。暫停SCK信號(hào)將數(shù)據(jù) 靜態(tài)地保持在移位寄存器內(nèi)。術(shù)語"通道A"和"通道B"是任意的，并且僅用于標(biāo)識(shí)輸出以 及其在SLI數(shù)據(jù)流中的相應(yīng)數(shù)據(jù)。
[0159] 在接收到Vsync脈沖之后，來自PWM A寄存器220A的數(shù)據(jù)被加載到D鎖存器211A 中，并且來自相位A寄存器221A的數(shù)據(jù)被加載到鎖存器&計(jì)數(shù)器A電路210A的Φ鎖存器 212A中。同時(shí)，來自PWM B寄存器220B的數(shù)據(jù)被加載到D鎖存器211B中，并且來自相位B 寄存器221B的數(shù)據(jù)被加載到鎖存器&計(jì)數(shù)器B電路210B的Φ鎖存器212B中。在接收到 在GSC灰度時(shí)鐘上的隨后的時(shí)鐘信號(hào)之后，兩個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)其Φ鎖存器212A和212B中的脈 沖的數(shù)量計(jì)數(shù)，其后分別使電流能夠在I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路206A和206V中流動(dòng)，使連接 到該特定通道的LED串照明。在D鎖存器220A和220B中存儲(chǔ)的脈沖數(shù)量的持續(xù)時(shí)間中， 通道保持使能并導(dǎo)電。其后，輸出被切換為關(guān)閉并且等待下一 Vsync脈沖以重復(fù)此過程。 DC&T電路202因此根據(jù)SLI總線數(shù)據(jù)將兩個(gè)PWM脈沖同步。
[0160] 還與Vsync脈沖同步，存儲(chǔ)在Dot A和Dot B鎖存器222A和222B中的數(shù)據(jù)被復(fù)制 至丨JD/A轉(zhuǎn)換器213A和213B中，設(shè)置DMOSFET 205A和205B中的電流。如所示，D/A轉(zhuǎn)換器 213A和213B是提供Iref的精確分?jǐn)?shù)部分以設(shè)置LED串中的電路的離散電路?？商鎿Q地， 在優(yōu)選實(shí)施例中，I精確柵極驅(qū)動(dòng)器電路213A和213B并入使用二進(jìn)制加權(quán)的可調(diào)電流鏡， 并且能夠設(shè)置所希望的最大電流的分?jǐn)?shù)部分。表示最大通道電流的參考電流Iref由Rset 電阻器204和偏壓電路217中的Vref輸入而設(shè)置。
[0161] 故障檢測(cè)包括LED集成電路215比較電流宿D(zhuǎn)MOSFET 205A和205B的源極和漏極 電壓與存儲(chǔ)在故障鎖存器214中的值，這些值在每個(gè)Vsync脈沖處從Fit設(shè)置寄存器224 復(fù)制。溫度檢測(cè)電路216監(jiān)視LED驅(qū)動(dòng)器1C的溫度。任何故障立即觸發(fā)開路漏極M0SFET 219,以導(dǎo)通并且拉低FLT線，產(chǎn)生中斷。該故障信息還在接下來的Vsync脈沖時(shí)從故障鎖 存器214被寫到Fit狀態(tài)寄存器225中。
[0162] 對(duì)于具有嵌入的SCFB的LED驅(qū)動(dòng)器，表示對(duì)于LED驅(qū)動(dòng)器1C 200的CSFB值的數(shù) 字?jǐn)?shù)據(jù)從A/D轉(zhuǎn)換器218的輸出被復(fù)制到SLI總線移位寄存器201中的CSFB寄存器223,與 Vsync脈沖同步。盡管能夠比每個(gè)Vsync脈沖一次更經(jīng)常第刷新CSFB數(shù)據(jù)，但是對(duì)使用寬 SLI總線協(xié)議而言，沒有特定的方便的定時(shí)脈沖指示將數(shù)據(jù)從A/D轉(zhuǎn)換器218B復(fù)制到CSFB 寄存器223中。沒有另外的專用的控制管腳，必須使用定時(shí)器進(jìn)行CSFB寫入操作，但是因 為GSC和SCK時(shí)鐘信號(hào)可以在正常操作中開始和停止，所以沒有簡(jiǎn)單的方式來執(zhí)行CSFB值 的重復(fù)采樣（oversampling)
[0163] 在以上引用的 Williams 等人的題為 "Low Cost LED Driver with Integral Dimming Capability"的申請(qǐng)No. 13/346, 625中進(jìn)一步詳述了點(diǎn)功能和數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換的 實(shí)現(xiàn)方式。該申請(qǐng)還包括故障和LED集成電路214和215、參考電流源217和電流感應(yīng)反饋 (CSFB)電路218的詳細(xì)的電路實(shí)現(xiàn)方式示例。因而，在此不重復(fù)這些組件的細(xì)節(jié)。
[0164] 以所述的方式，使用串行數(shù)據(jù)總線來控制多個(gè)LED串中的電流的幅度、定時(shí)和持 續(xù)時(shí)間，以及控制LED串中的故障情況的檢測(cè)以及報(bào)告故障情況的發(fā)生，并且使用嵌入的 CSFB信息控制+V_電源電壓。SLI協(xié)議是靈活的，僅需要經(jīng)過串行總線發(fā)送的數(shù)據(jù)匹配于 所控制的硬件，特別是發(fā)送到每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C的位的數(shù)量匹配于該LED驅(qū)動(dòng)器1C所需 要的位（通常給定的LED驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)中的每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C需要相同數(shù)量的位），并且在 每個(gè)Vsync時(shí)段期間發(fā)送的位的總數(shù)等于每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C需要的位的數(shù)量乘以LED驅(qū) 動(dòng)器1C的數(shù)量。
[0165] 例如，在圖7A中，包括點(diǎn)校正、故障設(shè)置和故障報(bào)告以及CSFB信息的一個(gè)通道的 寬SLI總線協(xié)議包括每個(gè)雙通道驅(qū)動(dòng)器1C的88位，S卩，每個(gè)通道或LED串44位。如果控 制16串LED的八個(gè)雙通道驅(qū)動(dòng)器1C通過單個(gè)SLI總線環(huán)路連接，則在每個(gè)Vsync時(shí)段期間 移出接口 1C并經(jīng)過SLI總線的位的總數(shù)等于8乘以88,或704位，其少于千位。如果SLI 總線被定時(shí)鐘在10MHz，則可以經(jīng)過每個(gè)驅(qū)動(dòng)器1C并且到每個(gè)通道地，將整個(gè)數(shù)據(jù)流定時(shí) 鐘在70. 4微秒或者每通道4. 4微秒內(nèi)。
[0166] 盡管串行數(shù)據(jù)總線以"電子"數(shù)據(jù)速率，S卩，使用MHz時(shí)鐘和每秒兆位數(shù)據(jù)的速率 而通信，但是用于控制改變IXD顯示器面板上的圖像的Vsync或者"幀"速率以慢得多的步 伐而出現(xiàn)，因?yàn)槿搜鄄荒芨兄越咏娮訑?shù)據(jù)速率的任何速率改變圖像。盡管大多數(shù)人意 識(shí)不到以60Hz幀速率，S卩，每秒16圖像幀的閃爍，然而僅僅是使用直接比較，在A與B比較 的情況下，對(duì)于許多人來說，120Hz的TV圖像看起來比60HZ的TV更"清晰"。以甚至更高 的Vsync速率，例如240Hz和更高的速率，僅"玩家"和視頻顯示器"專家"聲稱看到任何改 進(jìn)，主要表明為降低的運(yùn)動(dòng)模糊。在電子數(shù)據(jù)速率和相對(duì)慢的視頻幀速率之間存在這樣大 的差別，這使得串行總線通信對(duì)于背光驅(qū)動(dòng)器是可能的。
[0167] 例如，在60Hz的情況下，每個(gè)Vsync時(shí)段消耗16. 7毫秒，這是比將所有數(shù)據(jù)發(fā)送 到所有驅(qū)動(dòng)器1C所需的時(shí)間更長(zhǎng)的量值量級(jí)。即使在以8X掃描速率且以960Hz的3D模 式運(yùn)行的大多數(shù)高級(jí)TV中，每個(gè)Vsync/時(shí)段消耗1. 04毫秒，意味著可以實(shí)時(shí)地控制達(dá)236 個(gè)通道。該通道數(shù)量極大地超過了對(duì)于即使最大的HDTV的LED驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)需求。
[0168] 在圖7A的移位寄存器201中所示的每個(gè)雙通道"寬"協(xié)議88位使得接口 1C能夠 在每個(gè)Vsync時(shí)段期間一次寫入或讀取每個(gè)通道的每個(gè)寄存器中的所有數(shù)據(jù)。術(shù)語"寬"指 用于控制每個(gè)通道的數(shù)據(jù)字的內(nèi)容。寬協(xié)議要求對(duì)于給定的LED驅(qū)動(dòng)器1C中的每個(gè)變量 和每個(gè)寄存器的數(shù)據(jù)被包括在從接口 1C傳輸?shù)皆揕ED驅(qū)動(dòng)器1C的數(shù)據(jù)的每個(gè)分組中，即 使與對(duì)于該LED驅(qū)動(dòng)器1C的先前數(shù)據(jù)分組相比什么都未改變也是如此。
[0169] 如果使用減少的數(shù)據(jù)協(xié)議，即每通道需要更少位的協(xié)議，則向每個(gè)通道發(fā)送數(shù)據(jù) 花費(fèi)甚至更少的時(shí)間。因?yàn)閷拝f(xié)議由于相對(duì)慢的Vsync刷新速率而沒有定時(shí)限制，所以不 存在數(shù)據(jù)速率的益處。然而，在串形通信協(xié)議中使用更少的位確實(shí)減小LED驅(qū)動(dòng)器1C中的 數(shù)字移位寄存器和數(shù)據(jù)鎖存器的大小，減小LED驅(qū)動(dòng)器1C的面積以及降低整體系統(tǒng)成本。
[0170] 例如，使用64位而不是對(duì)于圖7A中的LED驅(qū)動(dòng)器1C 200所示的88位數(shù)據(jù)集的 具有嵌入的CSFB的SLI總線的替代的雙通道數(shù)據(jù)協(xié)議也是可能的。這樣的數(shù)據(jù)集可以包 括用于PWM亮度占空因子的12位、用于相位延遲的12位、用于故障設(shè)置的8位、以及用于 故障狀態(tài)的4位和用于CSFB數(shù)據(jù)的一個(gè)通道的4位，由此未包括12位點(diǎn)校正數(shù)據(jù)。這樣， 在此實(shí)現(xiàn)方式中，對(duì)每個(gè)LED串的單獨(dú)的通道電流設(shè)置和亮度校準(zhǔn)是不可用的。
[0171] 在IXD面板制造中，許多制造商認(rèn)為電子地校準(zhǔn)顯示器的均勻亮度太昂貴并且因 此在商業(yè)上不實(shí)際。仍可以通過調(diào)整面板的電流設(shè)置電阻器、比如在LED驅(qū)動(dòng)器1C 200中 示出的設(shè)置電阻器204的值來校準(zhǔn)全局顯示器亮度，但是通過微控制器或接口 1C不能控制 背光亮度中的亮度均勻性。替代地，面板制造商人工地將其LED供應(yīng)品"分類"為具有類似 亮度和色溫的LED庫(kù)（bin)。
[0172] 應(yīng)該注意到，從SLI總線協(xié)議移除Dot數(shù)據(jù)不阻止顯示整體的顯示亮度控制或校 準(zhǔn)。調(diào)整系統(tǒng)的全局參考電壓Vref仍可以進(jìn)行全局調(diào)光或者全局電流控制。例如，在LED 驅(qū)動(dòng)器1C 200中，調(diào)整Vref的值影響由Iref產(chǎn)生器217產(chǎn)生的參考電流Iref。如果Vref 電壓由所有LED驅(qū)動(dòng)器1C共享，則調(diào)整此電壓將獨(dú)立于PWM調(diào)光控制而均勻地影響每個(gè)驅(qū) 動(dòng)器1C以及面板的整體亮度。
[0173] 將CSFB功能嵌入到SLI總線中不限于寬SLI總線協(xié)議。相反，使用前綴復(fù)用的 SLI總線協(xié)議和接口更方便實(shí)現(xiàn)更大靈活性和更高CSFB反饋樣本速率。
[0174] 這樣，經(jīng)過串行總線發(fā)送長(zhǎng)的數(shù)字字或指令的限制和缺點(diǎn)可以通過使用被添加到 串行照明接口總線協(xié)議中并嵌入在每個(gè)SLI總線通信中的"寄存器地址"或"前綴"而克服。 當(dāng)與用于解碼和復(fù)用SLI總線數(shù)據(jù)的電路組合時(shí)，嵌入的前綴信息使得數(shù)據(jù)能夠僅被路由 到特定目標(biāo)的功能鎖存器。
[0175] 在前綴復(fù)用的SLI總線協(xié)議和接口中實(shí)現(xiàn)嵌入的CSFB
[0176] 通過特別將數(shù)據(jù)僅發(fā)送到需要更新的鎖存器，"前綴復(fù)用的"或者"窄" SLI總線架 構(gòu)避免了重復(fù)且不必要地重新發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、尤其是重新發(fā)送保持恒定或不經(jīng)常改變的冗 余數(shù)據(jù)的需要。在操作中，在初始設(shè)置之后，僅正改變的鎖存器被重寫。
[0177] 包含固定數(shù)據(jù)的寄存器僅在系統(tǒng)第一次被初始化時(shí)被寫入一次，其后不需要從接 口 1C經(jīng)過SLI總線的隨后的通信。因?yàn)閮H更新正改變的鎖存器，所以跨過SLI總線發(fā)送的 數(shù)據(jù)量極大地降低。此發(fā)明方法提供了相比于寬SLI總線方法不同的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即：
[0178] ?集成SLI總線移位寄存器所需的位的數(shù)量極大地降低，節(jié)省了管芯面積并降低 了成本，尤其是在較小的（例如兩個(gè)通道）LED驅(qū)動(dòng)器1C中。
[0179] ?以任何給定的時(shí)鐘速率的SLI總線的有效帶寬增加，因?yàn)椴恢貜?fù)地發(fā)送冗余數(shù) 據(jù)。
[0180] ?可以用固定字長(zhǎng)度和功能來標(biāo)準(zhǔn)化SLI總線協(xié)議而不損失通用性。
[0181] 前綴復(fù)用的SLI總線的例子示出在圖7B的示意電路圖中所示的LED驅(qū)動(dòng)器1C 230的實(shí)施例中。除了可替換的LED驅(qū)動(dòng)器1C 230之外，圖7B還示出了包含16位前綴 寄存器232和16位數(shù)據(jù)寄存器233的SLI總線移位寄存器231、以及前綴解碼器和復(fù)用器 (mux)電路234。數(shù)據(jù)寄存器231中的數(shù)據(jù)被路由到分別在鎖存器&計(jì)數(shù)器A 210A和鎖存 器&計(jì)數(shù)器B 210B中的D鎖存器211A和211B以及Φ鎖存器212A和212B、數(shù)字控制和定 時(shí)（DC&T)電路203中的D/A轉(zhuǎn)換器213A和213B之一、或者在模擬控制和感應(yīng)（AC&S)電 路203中的故障鎖存器電路214。根據(jù)前綴寄存器232中包含的路由方向，通過前綴解碼器 和復(fù)用器電路234進(jìn)行這些數(shù)據(jù)傳送。因此前綴解碼器&復(fù)用器電路234解碼前綴寄存器 232中存儲(chǔ)的16位數(shù)據(jù)字并將數(shù)據(jù)寄存器233中存儲(chǔ)的16位數(shù)據(jù)223復(fù)用到適當(dāng)?shù)腄、Φ 或Dot鎖存器DC&T電路202或AC&S電路203中。
[0182] 在故障鎖存器電路214的情況下，復(fù)用器234雙向操作，允許存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)寄存器 233中的數(shù)據(jù)被寫到故障鎖存器電路214中，或者相反，允許存儲(chǔ)在故障鎖存器電路214中 的數(shù)據(jù)被寫到數(shù)據(jù)寄存器233中。類似地，取決于存儲(chǔ)在前綴寄存器232中的前綴碼，包含 在A/D轉(zhuǎn)換器218B內(nèi)的CSFB數(shù)據(jù)由復(fù)用器234引導(dǎo)被寫到數(shù)據(jù)寄存器233中。
[0183] 盡管在寬SLI總線協(xié)議的情況下，與Vysnc脈沖同步地在功能鎖存器和SLI總線 寄存器之間復(fù)制數(shù)據(jù)，但是在前綴復(fù)用的SLI總線中，一些功能不需要與Vsync脈沖同步， 尤其是在從故障鎖存器214讀回故障信息和從A/D轉(zhuǎn)換器218B讀回CSFB數(shù)據(jù)的情況下。 替代地，數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要從LED驅(qū)動(dòng)器1C被"拉"到SLI總線中并且由接口 1C檢查，即 使是在比每個(gè)Vsync脈沖一次更高的數(shù)據(jù)速率下也是如此。
[0184] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，前綴復(fù)用的SLI總線協(xié)議包括32位字，S卩，長(zhǎng)度上是4字 節(jié)，其提供在尋址大量功能鎖存器的靈活性以及維持短的字線長(zhǎng)度和小的SLI總線移位寄 存器大小之間的良好平衡的折衷。在所示的例子中，SLI總線前綴寄存器232是16位長(zhǎng)度， SLI總線數(shù)據(jù)寄存器233也是16位長(zhǎng)度，其促進(jìn)了具有高達(dá)65536種組合的變量被唯一地 寫入或從65536個(gè)不同的功能鎖存器之一讀取。
[0185] 為了靈活性和可擴(kuò)展性，以32位設(shè)計(jì)前綴復(fù)用的SLI總線協(xié)議。盡管促進(jìn)了大量 的組合，但是不需要使用所有存儲(chǔ)在SLI總線寄存器中的數(shù)據(jù)。如果需要更少的鎖存器和 通道，則僅需要解碼前綴的少量位以尋址所需數(shù)量的功能鎖存器。同樣，如果要求少于16 位的精度，則在SLI總線中的數(shù)據(jù)寄存器中可以使用更小數(shù)量的位，并且將其復(fù)用到目標(biāo) 功能鎖存器。例如，如果SLI總線數(shù)據(jù)寄存器233中包含的數(shù)據(jù)PWM亮度占空因子，則12位 的數(shù)據(jù)可以比復(fù)用并且被加載的到D鎖存器211A中，同時(shí)如果在SLI總線數(shù)據(jù)寄存器233 中包含的數(shù)據(jù)表示LED電流"Dot"設(shè)置，則D/A轉(zhuǎn)換器213A內(nèi)的Dot鎖存器僅需要8位。 從A/D轉(zhuǎn)換器和鎖存器218B讀取并被寫到SLI總線數(shù)據(jù)寄存器233中的CSFB數(shù)據(jù)可以僅 由4位的字構(gòu)成。
[0186] 因此，在前綴復(fù)用的SLI總線中，數(shù)據(jù)由接口 1C重復(fù)地寫到SLI總線移位寄存器 231中，然后以順序的方式一次一個(gè)字地被復(fù)用到幾個(gè)功能鎖存器211-214之一。同樣，只 要接口 1C請(qǐng)求時(shí)，從鎖存器214和218B復(fù)制數(shù)據(jù)，并以順序的方式經(jīng)過菊鏈中的移位寄存 器移位并回到接口 1C。在圖7B所示的LED驅(qū)動(dòng)器1C 200中，一個(gè)SLI總線數(shù)據(jù)寄存器233 扇出到七個(gè)不同的功能鎖存器中，并且從兩個(gè)功能鎖存器讀回?cái)?shù)據(jù)。
[0187] 前綴復(fù)用的SLI總線230與圖7A所示的寬SLI總線是鮮明的對(duì)比，其中，SLI總 線移位寄存器201中的每個(gè)寄存器具有與LED驅(qū)動(dòng)器1C中的功能鎖存器的一對(duì)一的對(duì)應(yīng) 性，例如，SLI總線PWM A寄存器220A對(duì)應(yīng)于D鎖存器211A，SLI總線相位A寄存器221A 對(duì)應(yīng)于Φ鎖存器212A，等等。此一對(duì)一對(duì)應(yīng)性使得將寬SLI字線架構(gòu)縮放到具有更多通道 的LED驅(qū)動(dòng)器1C是有問題并且成本高的。
[0188] 前綴復(fù)用的SLI總線的扇出能力因此提供了用于實(shí)現(xiàn)多通道LED驅(qū)動(dòng)器的、比寬 SLI總線協(xié)議更通用的更低成本的方法。出于此以及本公開中稍后將考慮的其他原因，發(fā)明 的前綴復(fù)用的SLI總線表示改進(jìn)的串行照明接口總線協(xié)議、架構(gòu)和物理接口。
[0189] 前綴解碼器和復(fù)用器234可以以各種方式實(shí)現(xiàn)，如在以上引用的Williams等人的 題為"Low Cost LED Driver with Improved Serial Bus"的申請(qǐng) No. 13/346, 647 中所述。 一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式示出在圖8的框圖中，其中SLI總線移位寄存器231中的16位前綴寄存器被 細(xì)分為兩個(gè)8位寄存器，S卩，通道寄存器232C和功能寄存器232F。數(shù)據(jù)寄存器233保持不 改變。如所示，前綴解碼器251具有兩個(gè)輸出線，其包括用于選擇正控制哪個(gè)LED通道255 的通道選擇輸出線254,以及用于控制正詢問哪個(gè)功能鎖存器，S卩，正向其寫入或從其讀取 的功能鎖存器的功能選擇輸出線252。
[0190] 在所示的例子中，前綴解碼器251用線254上的通道選擇信號(hào)來選擇多個(gè)通道255 之一，然后用線252上的功能選擇信號(hào)來選取要控制的功能。為了改變功能256的操作，復(fù) 用器253然后將來自數(shù)據(jù)寄存器233的數(shù)據(jù)寫到預(yù)加載鎖存器258中。該數(shù)據(jù)被保留在該 預(yù)加載鎖存器258中，直到出現(xiàn)Vsync脈沖，在此時(shí)數(shù)據(jù)從該預(yù)加載鎖存器258被復(fù)制到有 效鎖存器257中，由此改變模擬或數(shù)字功能258的操作條件，例如，D、Φ、Dot等等。有效鎖 存器257中的數(shù)據(jù)保持不改變直到出現(xiàn)下一 Vsync脈沖。
[0191] 可以通過將數(shù)據(jù)寫到預(yù)加載鎖存器261中，與Vsync脈沖同步地將數(shù)據(jù)復(fù)制到有 效鎖存器260中，由此改變所選通道的操作條件，從而以類似的方式改變控制功能259?？?替換地，鎖存器260中的數(shù)據(jù)可以從控制功能259寫入并以規(guī)則的間隔被加載，S卩，采樣到 預(yù)加載鎖存器216中。隨著解碼器251選擇相應(yīng)的通道和功能，在該預(yù)加載鎖存器261中 包含的數(shù)據(jù)然后被復(fù)制到SLI總線移位寄存器231的數(shù)據(jù)寄存器233中。
[0192] 以此方式，可以實(shí)時(shí)地獨(dú)立地控制LED驅(qū)動(dòng)器1C內(nèi)的任意數(shù)量的通道，S卩，任意數(shù) 量的LED串，其促進(jìn)經(jīng)過共享的SLI總線移位寄存器231對(duì)每個(gè)控制功能256、259以及其 他的功能進(jìn)行精確調(diào)整，而不需要大的移位寄存器或長(zhǎng)的數(shù)字字。
[0193] 如圖8所示，可以采用相同的SLI總線移位寄存器231和前綴復(fù)用的SLI總線協(xié) 議來嵌入CSFB功能。CSFB信號(hào)262, S卩，A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出以規(guī)則的間隔被采樣并寫 入到采樣鎖存器263中。在一些實(shí)施例中，A/D轉(zhuǎn)換器和采樣鎖存器是相同的單元的部分， 如同圖7B所示的A/D轉(zhuǎn)換器218B那樣。以此方式，對(duì)于給定通道和LED驅(qū)動(dòng)器1C的CSFB 的最當(dāng)前的值不斷存在（ever-present)于采樣鎖存器263中。只要解碼器251選擇了相 應(yīng)的通道并且選擇了 CSFB功能時(shí)，包含在采樣鎖存器263中的數(shù)據(jù)然后就被復(fù)制到SLI總 線移位寄存器231的數(shù)據(jù)寄存器233中。像任何其他功能那樣，通過適當(dāng)?shù)牟⑶蚁鄳?yīng)的前 綴碼來選擇CSFB數(shù)據(jù)。包括表1中的前綴碼作為用于解碼的例子：
[0194]表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種產(chǎn)生用于發(fā)光二級(jí)管（LED)串的電源電壓的方法，包括： 檢測(cè)LED串的正向電壓； 產(chǎn)生表示所述LED串的所述正向電壓的數(shù)字字；以及 使用所述數(shù)字字產(chǎn)生用于所述LED串的電源電壓。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，包括將所述數(shù)字字轉(zhuǎn)換為模擬電流感應(yīng)反饋（CSFB)信號(hào) 以及使用所述CSFB信號(hào)產(chǎn)生用于所述LED串的電源電壓。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述LED串是一組LED串的一部分，所述方法還包 括： 檢測(cè)所述組中的任意一個(gè)LED串的最高正向電壓； 產(chǎn)生表示任意一個(gè)LED串的最高正向電壓的數(shù)字電流感應(yīng)反饋（CSFB)字；以及 使用所述CSFB字來產(chǎn)生用于所述LED串的組中的每個(gè)LED串的電源電壓。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，還包括將所述CSFB字存儲(chǔ)在串行照明接口（SLI)總線 中，并將所述CSFB字沿所述SLI總線移位到接口集成電路（1C)。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，還包括將所述CSFB字轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并將所述模擬信號(hào) 傳遞到開關(guān)模式電源（SMPS)。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，還包括使用所述SMPS以產(chǎn)生用于所述LED串的組中的每 個(gè)LED串的所述電源電壓。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中檢測(cè)所述LED串的正向電壓包括檢測(cè)連接到所述 LED串的晶體管的一端處的電壓。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述晶體管與所述LED串在串聯(lián)路徑中連接，所述檢 測(cè)所述LED串的正向電壓包括檢測(cè)在所述晶體管和所述LED串之間的所述串連路徑中的一 端處的電壓。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，包括在SLI總線中存儲(chǔ)表示在所述LED串的組中的每個(gè) LED串的相應(yīng)功能的值的數(shù)字字，并且使用表示在所述LED的組中的每個(gè)LED串的所述相應(yīng) 功能的值的所述數(shù)字字來控制所述功能。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述功能包括所述LED串中的電流的幅度。
11. 如權(quán)利要求3所述的方法，包括產(chǎn)生用于第二組LED串的第二電源電壓，所述方法 包括： 檢測(cè)第二組中的任意一個(gè)LED串的最高正向電壓； 產(chǎn)生表示所述第二組中的任意一個(gè)LED串的最高正向電壓的第二數(shù)字電流感應(yīng)反饋 (CSFB)字；以及 使用所述第二CSFB字以產(chǎn)生用于所述第二組LED串中的每個(gè)LED串的電源電壓。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中將所述CSFB字存儲(chǔ)在SLI總線中包括將所述CSFB 字存儲(chǔ)在所述SLI總線中的第一數(shù)據(jù)寄存器中，所述方法還包括將所述第二CSFB字存儲(chǔ)在 所述SLI總線中的第二數(shù)據(jù)寄存器中，所述第一和第二數(shù)據(jù)寄存器在所述SLI總線中串聯(lián) 連接。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中以第一速率進(jìn)行將所述CSFB字存儲(chǔ)在所述第一數(shù) 據(jù)寄存器中并將所述第二CSFB字存儲(chǔ)在所述第二數(shù)據(jù)寄存器中，所述方法還包括以第二 速率將所述CSFB字和所述第二CSFB字沿所述SLI總線移位，所述第二速率大于所述第一 速率。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中將所述CSFB字存儲(chǔ)在所述第一數(shù)據(jù)寄存器中并將 所述第二CSFB字存儲(chǔ)在所述第二數(shù)據(jù)寄存器中同時(shí)進(jìn)行。
15. 如權(quán)利要求11所述的方法，包括產(chǎn)生用于第三組LED串的第三電源電壓，所述方法 包括： 檢測(cè)所述第三組中的任意一個(gè)LED串的最高正向電壓； 產(chǎn)生表示所述第三組中的任意一個(gè)LED串的所述最高正向電壓的第三數(shù)字電流感應(yīng) 反饋（CSFB)字；以及 使用所述第三CSFB字產(chǎn)生用于所述第三組LED串中的每個(gè)LED串的電源電壓，所述第 一組包括紅色LED，所述第二組包括綠色LED，并且所述第三組包括藍(lán)色LED。
16. -種產(chǎn)生用于發(fā)光二級(jí)管（LED)串的電源電壓的方法，包括： 將表示所述LED串的正向電壓的值的存儲(chǔ)位置的地址加載到前綴寄存器中； 將表示所述正向電壓的所述值的數(shù)字字從所述存儲(chǔ)位置復(fù)制到數(shù)據(jù)寄存器；以及 使用所述數(shù)字字以產(chǎn)生用于LED串的電源電壓。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，包括將所述數(shù)字字轉(zhuǎn)換為模擬電流感應(yīng)反饋（CSFB)信 號(hào)，并使用所述CSFB信號(hào)以產(chǎn)生用于LED串的電源電壓。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述LED串是一組LED串的一部分，所述方法還包 括： 檢測(cè)所述組中的任意一個(gè)LED串的最高正向電壓； 產(chǎn)生表示任意一個(gè)LED串的最高正向電壓的數(shù)字電流感應(yīng)反饋（CSFB)字；以及 使用所述CSFB字來產(chǎn)生用于所述LED串的組中的每個(gè)LED串的電源電壓。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述前綴寄存器和所述數(shù)據(jù)寄存器在串行照明接 口（SLI)總線中串聯(lián)連接，所述方法還包括將所述地址和所述數(shù)字字沿所述SLI總線移位 到接口集成電路（1C)。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，還包括將所述數(shù)字字轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并將所述模擬信 號(hào)傳遞到開關(guān)模式電源（SMPS)。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，還包括使用所述SMPS以產(chǎn)生用于所述LED串的組中的 每個(gè)LED串的所述電源電壓。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中檢測(cè)所述LED串的正向電壓包括檢測(cè)連接到所述 LED串的晶體管的一端處的電壓。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述晶體管與所述LED串在串聯(lián)路徑中連接，所述 檢測(cè)所述LED串的正向電壓包括檢測(cè)在所述晶體管和所述LED串之間的所述串連路徑中的 一端處的電壓。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述晶體管與所述LED串在串聯(lián)路徑中連接，所述 檢測(cè)所述LED串的正向電壓包括檢測(cè)在所述晶體管和所述LED串之間的所述串連路徑中的 一端處的電壓。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，包括： 在所述SLI總線中的第二數(shù)據(jù)寄存器中存儲(chǔ)表示所述LED串的組中的LED串的功能的 值的第二數(shù)字字； 在所述SLI總線中的第二前綴寄存器中存儲(chǔ)表示所述功能的值的存儲(chǔ)位置的第二地 址；以及 使用所述第二數(shù)字字來控制所述功能。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述功能包括所述LED串的電流的幅度。
27. 如權(quán)利要求16所述的方法，包括： 將表示第二LED串的第二正向電壓的值的第二存儲(chǔ)位置的第二地址加載到第二前綴 寄存器中； 將表示所述第二LED串的所述正向電壓的所述值的第二數(shù)字字從所述第二存儲(chǔ)位置 復(fù)制到第二數(shù)據(jù)寄存器； 將所述數(shù)字字與所述第二數(shù)字字比較，以確定所述正向電壓和所述第二正向電壓中的 較高者；以及 使用表示所述正向電壓和所述第二正向電壓中的較高者的數(shù)字字來產(chǎn)生用于LED串 的電源電壓。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述前綴寄存器和所述數(shù)據(jù)寄存器以及所述第二 前綴寄存器和所述第二數(shù)據(jù)寄存器在串行照明接口（SLI)總線中串聯(lián)連接，所述方法還包 括將所述地址和所述第二地址以及所述數(shù)字字和所述第二數(shù)字字沿所述SLI總線移位到 接口集成電路（1C)。
29. 如權(quán)利要求28所述的方法，其中以第一速率進(jìn)行將所述CSFB字復(fù)制到所述第一數(shù) 據(jù)寄存器以及將所述第二CSFB字復(fù)制到所述第二數(shù)據(jù)寄存器，并且以第二速率進(jìn)行將所 述CSFB字和所述第二CSFB字沿所述SLI總線移位，所述第二速率大于所述第一速率。
30. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中將所述CSFB字復(fù)制到所述第一數(shù)據(jù)寄存器并將所 述第二CSFB字復(fù)制到所述第二數(shù)據(jù)寄存器同時(shí)進(jìn)行。
31. 如權(quán)利要求18所述的方法，包括產(chǎn)生用于第二組LED串的第二電源電壓，所述方法 包括： 檢測(cè)第二組中的任意一個(gè)LED串的最高正向電壓； 產(chǎn)生表示所述第二組中的任意一個(gè)LED串的最高正向電壓的第二數(shù)字電流感應(yīng)反饋 (CSFB)字；以及 使用所述第二CSFB字以產(chǎn)生用于所述第二組LED串中的每個(gè)LED串的電源電壓。
32. 如權(quán)利要求31所述的方法，包括使用所述第二組中的任意一個(gè)LED串的所述最高 正向電壓的第二存儲(chǔ)位置的第二地址來確定第二CSFB字將被使用以產(chǎn)生用于所述第二組 LED串中的每個(gè)LED串的電源電壓。
33. 如權(quán)利要求32所述的方法，包括： 將所述第二地址加載到第二前綴寄存器中；以及 將所述第二CSFB字復(fù)制到第二數(shù)據(jù)寄存器。
34. 如權(quán)利要求33所述的方法，其中所述前綴寄存器、所述數(shù)據(jù)寄存器、所述第二前綴 寄存器和所述第二數(shù)據(jù)寄存器在串行照明接口（SLI)總線中串聯(lián)連接，所述方法還包括將 所述地址、所述CSFB字、所述第二地址和所述第二CSFB字沿所述SLI總線移位。
35. 如權(quán)利要求31所述的方法，包括產(chǎn)生用于第三組LED串的第三電源電壓，所述方法 包括： 檢測(cè)所述第三組中的任意一個(gè)LED串的最高正向電壓； 產(chǎn)生表示所述第三組中的任意一個(gè)LED串的所述最高正向電壓的第三數(shù)字電流感應(yīng) 反饋（CSFB)字；以及 使用所述第三CSFB字產(chǎn)生用于所述第三組LED串中的每個(gè)LED串的電源電壓，所述第 一組包括紅色LED，所述第二組包括綠色LED，并且所述第三組包括藍(lán)色LED。
36. 如權(quán)利要求35所述的方法，包括使用所述第三組中的任意一個(gè)LED串的所述最高 正向電壓的第三存儲(chǔ)位置的第三地址來確定第三CSFB字將被使用以產(chǎn)生用于所述第三組 LED串中的每個(gè)LED串的電源電壓。
37. 如權(quán)利要求36所述的方法，包括： 將所述第三地址加載到第三前綴寄存器中；以及 將所述第三CSFB復(fù)制到第三數(shù)據(jù)寄存器。
38. 如權(quán)利要求33所述的方法，其中所述前綴寄存器、所述數(shù)據(jù)寄存器、所述第二前綴 寄存器、所述第二數(shù)據(jù)寄存器、所述第三前綴寄存器和所述第三數(shù)據(jù)寄存器在串行照明接 口（SLI)總線中串聯(lián)連接，所述方法還包括將所述地址、所述CSFB字、所述第二地址、所述 第二CSFB字、所述第三地址和所述第三CSFB字沿所述SLI總線移位。
39. -種發(fā)光二級(jí)管（LED)驅(qū)動(dòng)器集成電路（1C)，包括： 用于連接到LED串的端子； 用于檢測(cè)所述LED串的正向電壓的部件； 耦合到用于檢測(cè)的所述部件的模擬到數(shù)字（A/D)轉(zhuǎn)換器；以及 耦合到所述A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)寄存器。
40. 如權(quán)利要求39所示的LED驅(qū)動(dòng)器1C，包括連接到所述端子的晶體管，用于檢測(cè)的 所述部件包括連接到所述晶體管的一端的電路。
41. 如權(quán)利要求40所述的LED驅(qū)動(dòng)器1C，還包括： 用于連接到第二LED串的端子； 用于檢測(cè)所述第二LED串的正向電壓的第二部件；以及 電流感應(yīng)反饋（CSFB)電路，其具有分別連接到用于檢測(cè)的所述第一和第二部件的第 一和第二輸入端，所述CSFB電路用于比較由用于檢測(cè)的所述第一部件檢測(cè)到的第一正向 電壓和由用于檢測(cè)的所述第二部件檢測(cè)到的第二正向電壓，所述CSFB電路的輸出端耦合 到所述A/D轉(zhuǎn)換器。
42. 如權(quán)利要求41所述的LED驅(qū)動(dòng)器1C，其中所述CSFB電路適配為提供代表所述第 一和第二正向電壓中的較高者的輸出電壓。
43. -種發(fā)光二級(jí)管（LED)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括： 第一 LED驅(qū)動(dòng)器集成電路（1C)，其連接到第一 LED串，所述第一 LED驅(qū)動(dòng)器1C包括用 于檢測(cè)所述第一 LED串中的第一正向電壓的第一部件、耦合到用于檢測(cè)的所述第一部件的 第一模擬到數(shù)字（A/D)轉(zhuǎn)換器、以及耦合到所述第一 A/D轉(zhuǎn)換器的第一數(shù)據(jù)寄存器；以及 第二LED驅(qū)動(dòng)器1C，其連接到第二LED串，所述第二LED驅(qū)動(dòng)器1C包括用于檢測(cè)所述 第二LED串中的第二正向電壓的第二部件、耦合到用于檢測(cè)的所述第二部件的第二模擬到 數(shù)字（A/D)轉(zhuǎn)換器、以及耦合到所述第二A/D轉(zhuǎn)換器的第二數(shù)據(jù)寄存器。
44. 如權(quán)利要求43所示的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述第一 LED驅(qū)動(dòng)器1C連接到第三LED 串，所述第一 LED驅(qū)動(dòng)器1C還包括用于檢測(cè)所述第三LED串中的第三正向電壓的第三部 件，以及具有分別連接到用于檢測(cè)的所述第一部件和第三部件的第一輸入端和第二輸入端 的第一電流感應(yīng)反饋（CSFB)電路，所述第一 CSFB電路用于比較由用于檢測(cè)的所述第一部 件檢測(cè)到的第一正向電壓和由用于檢測(cè)的所述第三部件檢測(cè)到的第三正向電壓，所述第一 CSFB電路的輸出端耦合到所述第一 A/D轉(zhuǎn)換器。
45. 如權(quán)利要求44所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述第二LED驅(qū)動(dòng)器1C連接到第四LED 串，所述第二LED驅(qū)動(dòng)器1C還包括用于檢測(cè)所述第四LED串中的第四正向電壓的第四部 件，以及具有分別連接到用于檢測(cè)的所述第二部件和第四部件的第一輸入端和第二輸入端 的第二電流感應(yīng)反饋（CSFB)電路，所述第二CSFB電路用于比較由用于檢測(cè)的所述第二部 件檢測(cè)到的第二正向電壓和由用于檢測(cè)的所述第四部件檢測(cè)到的第四正向電壓，所述第二 CSFB電路的輸出端耦合到所述第二A/D轉(zhuǎn)換器。
46. 如權(quán)利要求45所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述第一和第二數(shù)據(jù)寄存器在串行照明 接口（SLI)總線中串聯(lián)連接，所述SLI總線具有連接到接口管芯的輸入和輸出端。
47. 如權(quán)利要求46所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述SLI總線的所述輸出端耦合到數(shù)字 幅度比較器，所述數(shù)字幅度比較器耦合到最低CSFB寄存器。
48. 如權(quán)利要求47所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述數(shù)字幅度比較器適配為比較存儲(chǔ)在 所述最低CSFB寄存器中的第一 CSFB字與從所述SLI總線輸出的第二CSFB字，并且如果所 述第二CSFB表示比第一 CSFB字更高的正向電壓降，則用所述第二CSFB字替代在所述最低 CSFB寄存器中的所述第一 CSFB字。
49. 如權(quán)利要求48所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述最低CSFB寄存器耦合到數(shù)字到模擬 (D/A)轉(zhuǎn)換器。
50. 如權(quán)利要求49所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述D/A轉(zhuǎn)換器耦合到電源，所述電源 耦合到用于所述第一、第二、第三和第四LED串的電壓供應(yīng)線。
51. 如權(quán)利要求50所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還包括耦合在所述D/A轉(zhuǎn)換器和所述電源之 間的運(yùn)算放大器。
52. 如權(quán)利要求51所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述電源包括開關(guān)模式電源。
53. -種發(fā)光二級(jí)管（LED)驅(qū)動(dòng)器集成電路（1C)，包括： 用于連接到LED串的端子； 用于檢測(cè)所述LED串的正向電壓的部件； 耦合到用于檢測(cè)的所述部件的模擬到數(shù)字（A/D)轉(zhuǎn)換器； 耦合到所述A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)寄存器；以及 iu綴寄存器。
54. 如權(quán)利要求53所述的LED驅(qū)動(dòng)器1C，包括耦合在所述A/D轉(zhuǎn)換器和所述數(shù)據(jù)寄存 器之間的復(fù)用器。
55. 如權(quán)利要求54所述的LED驅(qū)動(dòng)器1C，包括耦合在所述前綴寄存器和所述復(fù)用器之 間的解碼器。
56. 如權(quán)利要求55所述的LED驅(qū)動(dòng)器1C，包括耦合在所述A/D轉(zhuǎn)換器和所述復(fù)用器之 間的鎖存器。
57. 如權(quán)利要求56所述的LED驅(qū)動(dòng)器1C，包括連接到所述端子的晶體管，用于檢測(cè)的 所述部件包括連接到所述晶體管的一端的電路。
58. 如權(quán)利要求57所述的LED驅(qū)動(dòng)器1C，還包括： 用于連接到第二LED串的端子； 用于檢測(cè)所述第二LED串的正向電壓的第二部件；以及 電流感應(yīng)反饋（CSFB)電路，其具有分別連接到用于檢測(cè)的所述第一部件和第二部件 的第一輸入端和第二輸入端，所述CSFB電路用于比較由用于檢測(cè)的所述第一部件檢測(cè)到 的第一正向電壓和由用于檢測(cè)的所述第二部件檢測(cè)到的第二正向電壓，所述CSFB電路的 輸出端耦合到所述A/D轉(zhuǎn)換器。
59. 如權(quán)利要求58所述的LED驅(qū)動(dòng)器1C，其中所述CSFB電路適配為提供代表所述第 一正向電壓和第二正向電壓中的較高者的輸出電壓。
60. -種發(fā)光二級(jí)管（LED)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括多個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器集成電路（1C)，每個(gè)所述 LED驅(qū)動(dòng)器1C連接到多個(gè)LED串，并且每個(gè)所述LED驅(qū)動(dòng)器1C包括： 用于檢測(cè)每個(gè)所述LED串的正向電壓的部件； 電流感應(yīng)反饋（CSFB)電路，其耦合到用于檢測(cè)的所述部件，所述CSFB電路用于傳遞代 表所述LED串的各個(gè)正向電壓中的最高者的輸出信號(hào)，所述CSFB電路的輸出端耦合到模擬 到數(shù)字（A/D)轉(zhuǎn)換器； 耦合到所述A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)寄存器；以及 耦合到所述數(shù)據(jù)寄存器的前綴寄存器。
61. 如權(quán)利要求60所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中每個(gè)所述LED驅(qū)動(dòng)器1C還包括連接在所 述A/D轉(zhuǎn)換器和所述數(shù)據(jù)寄存器之間的復(fù)用器。
62. 如權(quán)利要求61所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中每個(gè)所述LED驅(qū)動(dòng)器1C還包括連接到所 述前綴寄存器和所述復(fù)用器的解碼器。
63. 如權(quán)利要求62所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中每個(gè)所述LED驅(qū)動(dòng)器1C還包括連接在所 述A/D轉(zhuǎn)換器和所述復(fù)用器之間的采樣鎖存器。
64. 如權(quán)利要求63所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述前綴寄存器和所述數(shù)據(jù)寄存器在串 行照明接口（SLI)總線中串聯(lián)連接。
65. 如權(quán)利要求64所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述SLI總線的第一端連接到接口 1C的 輸入端。
66. 如權(quán)利要求65所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中通過電壓供應(yīng)線對(duì)所述LED串供電。
67. 如權(quán)利要求66所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述接口 1C包括最低CSFB寄存器，所述 最低CSFB寄存器用于保持表示由所述數(shù)據(jù)寄存器的任意一個(gè)中存儲(chǔ)的字表示的最高正向 電壓的CSFB字。
68. 如權(quán)利要求67所述的LED驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中所述最低CSFB寄存器的輸出端耦合到 電源，所述電源在所述電壓供應(yīng)線上供應(yīng)電壓。
69. 如權(quán)利要求68所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還包括連接在所述最低CSFB寄存器和所述電 源之間的數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器。
70. 如權(quán)利要求69所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述接口 1C進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)寄存器和幅 度比較器，所述幅度比較器用于比較在所述接口 1C的所數(shù)據(jù)寄存器中存儲(chǔ)的字與在所述 接口 1C的所述數(shù)據(jù)寄存器中先前存儲(chǔ)的字，并且僅在所述接口 1C的所述數(shù)據(jù)寄存器中存 儲(chǔ)的所述字比在所述接口 1C的所述數(shù)據(jù)寄存器中先前存儲(chǔ)的字表示更高的正向電壓時(shí)， 才將在所述接口 1C的所述數(shù)據(jù)寄存器中存儲(chǔ)的所述字寫入最低CSFB寄存器中。
71. 如權(quán)利要求70所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述接口 1C還包括連接在所述接口 1C 的所述數(shù)據(jù)寄存器和所述幅度比較器之間的復(fù)用器。
72. 如權(quán)利要求71所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述接口 1C還包括前綴寄存器和解碼 器，所述接口 1C的所述前綴寄存器連接到所述接口 1C的所述解碼器，并且所述接口 1C的 所述解碼器連接到所述接口 1C的所述復(fù)用器。
73. 如權(quán)利要求60所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括另外的至少一組LED串和另外的至少一 組LED驅(qū)動(dòng)器1C，另外的LED串的組的數(shù)量等于另外的LED驅(qū)動(dòng)器1C的組的數(shù)量，在所述 另外的至少一組中的每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器1C包括用于檢測(cè)所述LED驅(qū)動(dòng)器1C連接到的LED串 中的最高正向電壓，并將代表所述最高正向電壓的字存儲(chǔ)在所述LED驅(qū)動(dòng)器1C內(nèi)的數(shù)據(jù)寄 存器中的部件，所述另外的至少一組LED驅(qū)動(dòng)器1C的每個(gè)中的所述數(shù)據(jù)寄存器在至少一個(gè) 另外的SLI總線中串聯(lián)連接。
74. 如權(quán)利要求73所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)另外的SLI總線連接到所 述接口 1C。
75. 如權(quán)利要求74所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述接口 1C包括檢測(cè)代表在所述另外的 至少一組LED串中的最高正向電壓的字、并且響應(yīng)于代表在所述另外的至少一組LED串中 的所述最高正向電壓的所述字而產(chǎn)生用于另外的至少一個(gè)電源的控制信號(hào)的部件。
76. 如權(quán)利要求75所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述另外的至少一個(gè)電源提供在另外的 至少一個(gè)電壓供應(yīng)線上的另外的至少一個(gè)電源電壓。
77. 如權(quán)利要求76所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述另外的至少一個(gè)電壓供應(yīng)線連接到 所述另外的至少一組LED串。
78. 如權(quán)利要求77所述的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述多個(gè)LED串包括紅色LED，另外的第 一組LED串包括綠色LED，并且另外的第二組LED包括藍(lán)色LED。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK104115564SQ201280069410
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月8日
【發(fā)明者】R.K.威廉斯, K.迪安杰羅, D.A.布朗 申請(qǐng)人:先進(jìn)模擬科技公司