[发明专利]用于LCD背光反向器脉宽调制调光期间过电压保护的系统

说明书

本发明内容总体上涉及用于控制负载的背光反向器带路。更具体地说，本发明内容涉及一种系统，用于在液晶显示器(LCD)背光反向器的脉宽调制(MWM)调光期间提供过电压保护。

控制负载，比如灯，的背光反向器电路要提供安全而有效的操作，通常要求过电压保护，其中可以包括开路保护。当一个或多个灯没有连接在LCD背光反向器的镇流器输出端时，如果不实施某种保护方法或系统，在该镇流器的输出端之间就会出现高电压，即发生了过电压的情况。该过电压的情况导致在镇流器的输出端出现比在灯连接到该镇流器的输出端时的额定输出电压高的输出电压。在过电压的情况下，如果有人接触镇流器，就可能受到伤害。此外，过电压的情况可能损坏镇流器部件，并且/或者导致镇流器进入一种意想不到的状态，并最终导致镇流器损坏。

灯驱动电路中的过电压保护在美国专利No.5,680,017、No.6,011,360和No.6,084,361中有描述，这些专利的内容在此引作参考。

现有技术中，如图1中的现有技术背光反向器所示，当检测到过电压状态时，即当控制器U2中的比较器经过比较，发现镇流器电路输出到灯的电压(该电压与输入控制器U2的电流成比例)大于阈值电压时，该比较器的一个输出就会激活一个单次计时器以计时一个触发时间段。

控制器U2的内部元件在美国专利No.5,680,017中有详细的描述。根据该描述，用于检测过电压状态的比较器可以包括能够检测最小过电压状态(OV)的比较器421、能够检测最大过电压状态(OVMAX)的比较器424、或能够检测“惊人”过电压状态(OVPANIC)的比较器427。输入电流送给比较器U2的VL针。

仍然参考美国专利No.5,680,017并结合参考美国专利No.6,011,360，单次计时器可以包括一个外部电容器，即在控制器U2外部，该电容器连接到第3针，该针叫做CP，还可以包括一个外部电阻，连接到第12针，该针叫做Rref。如果这些元件和电路用于，比如，图1所示的背光反向器的控制器U2，并且显示出在一个触发时间段的末尾存在过电压状态，则图1所示的背光反向器电路激活过电压保护。当过电压保护在满光输出期间被触发时，电路就转入备用模式，对灯J1、J2的输出降为0。

附带注意，当短路保护由图1所示的背光反向器触发时，就会通过切断控制器U2的电源电压chip_Vdd，以及分别示出到功率级模块PSM和PWM调光逻辑电路U3的控制信号S1和S2来关闭功率级模块。信号S1的振动至少要由控制器U2从PWM调光逻辑电路U3接收到的LampOn信号来控制。信号S3和S1分别驱动功率级模块PSM内部的一个功率开关的低侧和高侧。

信号S2使得PWM调光逻辑电路U3产生并发送信号S3到功率级模块PSM以控制功率级模块PSM。一旦控制器U2停止运行，就会停止产生信号S1和S3。于是，输出到灯J1、J2的电压就会降为0。

即使当灯连接到镇流器的输出时，为避免由于误触发而发生的关闭，单次计时器也是必要的，因为在由于误触发而发生关闭的情况下，可能会在很短的时间内出现尖峰或大的瞬态输出电压。一旦发生误触发，在一个触发时间段的末尾，就不会激活过电压保护，因为如果灯连接在镇流器的输出，那么在一个触发时间段的开头和末尾发生故障状态的可能性很小。

当如图1所示，脉宽调制(PWM)用于对LCD背光反向器进行调光时，即图示电路用于控制负载或灯时，就会出现这种常规过电压保护方案的缺陷。调光是通过以固定的频率接通和关断灯来实现的，而调光等级，即调光量是根据由PWM信号发生器GEN产生并送到PWM调光逻辑电路U3的PWM信号的占空比来确定的。如果固定的频率大约为170Hz，人们就不会感觉到不连续的接通和关断(即闪烁)，而由平均光输出感觉光的变化。

当单次计时器用于过电压保护时，一个触发时间段的长度，比如10毫秒到1秒，通常比PWM信号的周期，如大约5-6毫秒，长的多。因为在LCD背光反向器的PWM调光期间，灯由于固定的频率而不连续地接通和关断，所以即使当灯从镇流器的输出B1、B2拿走或断开时，由于不同的调光等级、操作频率等，也不可能在一个触发时间段的末尾检测到故障状态。这一问题在下面会参照图2A-2C进一步讨论。