CN101605415B - 发光二极管驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发光二极管驱动电路，其包括一发光二极管驱动芯片，一脉宽调制信号处理模块和至少一发光二极管；该发光二极管驱动芯片驱动该至少一发光二极管，该脉宽调制信号处理模块用于判断驱动该发光二极管驱动芯片的脉宽调制信号为高频还是低频信号，并通过不同电路路径提供给该发光二极管驱动芯片对该至少一发光二极管进行调光。该发光二极管驱动电路设计灵活度较高，开发成本较低。

Description

发光二极管驱动电路

技术领域

本发明涉及一种发光二极管驱动电路。

背景技术

液晶显示器具有轻薄，低耗电及辐射少等特点，并被广泛用于各种电子设备中。由于液晶显示器中的液晶分子本身并不发光，因此液晶显示器需借助一背光模块发光来实现图像显示。背光模块中通常采用冷阴极射线管(cold cathode fluorescent lamp，CCFL)或发光二极管作为其发光的光源。

采用发光二极管作为光源时，通常需要一驱动芯片驱动该发光二极管调光，其中，调光方式主要有直流调光及脉宽调制(pulsewidth modulation，PWM)信号调光。脉宽调制信号调光又可分为低频脉宽调制信号调光及高频脉宽调制信号调光。应用同一驱动芯片需要不同的外围电路相配合实现低频或高频脉宽调制信号调光。

请参阅图1，其是一种现有技术的采用低频脉宽调制信号调光的发光二极管驱动电路的电路结构示意图。该发光二极管驱动电路10包括一发光二极管驱动芯片11、一升压电路13、一发光二极管14和一反馈电路15。该发光二极管驱动芯片11通过该升压电路13为该发光二极管14提供驱动电压。该发光二极管14通过该反馈电路15为该发光二极管驱动芯片11提供反馈信号。

该发光二极管驱动芯片11包括一工作电压输入端111、一使能控制端113、一开关输出端112和一反馈输入端114。该升压电路13包括一电感131、一二极管132和一电容133。该电感131跨接在该发光二极管驱动芯片11的工作电压输入端111和开关输出端112之间。该开关输出端112与该二极管132的正极电连接，该二极管132的负极与该发光二极管14的正极电连接，且该二极管132的负极通过该电容133接地。该反馈电路15包括一电阻151，该发光二极管14的负极与该反馈输入端114电连接，并通过该电阻151接地。

该工作电压输入端111接收一5V工作电压Vi。该使能控制端113接收一低频脉宽调制信号，当该脉宽调制信号为高电平时，该开关输出端112输出一脉宽为D的脉宽调制信号，当该脉宽调制信号为低电平时，该发光二极管驱动芯片11不工作，该开关输出端112无信号输出。当该使能控制端113接收的低频脉宽调制信号变化时，该开关输出端112输出的脉宽调制信号的脉宽D变化。该开关输出端112输出的脉宽为D的脉宽调制信号用于控制该升压电路13，该升压电路为该发光二极管14提供工作电压Vo，且Vo＝Vi/(1-D)。该反馈输入端114接收该反馈电路15的反馈信号，调整该开关输出端112输出的脉宽调制信号的脉宽D，使得该发光二极管14稳定发光。

请参阅图2，其是一种现有技术的采用高频脉宽调制信号调光的发光二极管驱动电路的电路结构示意图。该发光二极管驱动电路20包括一发光二极管驱动芯片21、一滤波电路22、一升压电路23、一发光二极管24和一反馈电路25。该发光二极管驱动芯片21通过该升压电路23为该发光二极管24提供驱动电压。该发光二极管24通过该反馈电路25为该发光二极管驱动芯片21提供反馈信号。

该发光二极管驱动芯片21包括一工作电压输入端211、一使能控制端213、一开关输出端212和一反馈输入端214。该升压电路23包括一电感231、一二极管232和一电容233。该电感231跨接在该发光二极管驱动芯片21的工作电压输入端211和开关输出端212之间。该开关输出端212与该二极管232的正极电连接，该二极管232的负极与该发光二极管24的正极电连接，且该二极管232的负极通过该电容233接地。

该反馈电路25包括一第一电阻251和一第二电阻252。该发光二极管24的负极通过该第二电阻252与该反馈输入端214电连接，并通过该第一电阻251接地。

该滤波电路22包括一第三电阻221、一第四电阻223和一第二电容222。该第三电阻221和第四电阻223串联后与该反馈输入端214电连接。该第三电阻221和第四电阻223的串联节点通过该第二电容222接地。一高频脉宽调制信号通过该滤波电路22滤波后成为一直流信号提供给该反馈输入端。

该工作电压输入端211接收一5V工作电压Vi。该使能控制端213接收同样的5V电压Vi，该开关输出端212输出一脉宽为D的脉宽调制信号。该开关输出端212输出的脉宽为D的脉宽调制信号用于控制该升压电路23，该升压电路23为该发光二极管24提供工作电压Vo，且Vo＝Vi/(1-D)。该反馈输入端214接收该反馈电路25的反馈信号，调整该开关输出端212输出的脉宽调制信号的脉宽D，使得该发光二极管24稳定发光。当该滤波电路22接收的高频脉宽调制信号的脉宽变化时，其提供给该反馈输入端214的直流信号变化，相应的该开关输出端212输出的脉宽调制信号的脉宽D调整，从而提供给该发光二极管24的电压变化，实现对该发光二极管24的亮度调整。

上述两种发光二极管驱动电路10、20采用相同的发光二极管驱动芯片11、21，然而根据不同的客户需求，针对采用低频脉宽调制信号及高频脉宽调制信号，需要使用不同的外围电路。且每一种外围电路对应的发光二极管驱动电路只可以处理低频脉宽调制信号及高频脉宽调制信号之一种，使得开发端和客户端的设计不够灵活，因而增加了开发成本。

发明内容

为了解决现有技术发光二极管驱动电路设计灵活度不高，开发成本较高的问题，有必要提供一种设计灵活度较高，开发成本较低的发光二极管驱动电路。

一种发光二极管驱动电路，其包括一发光二极管驱动芯片，一脉宽调制信号处理模块和至少一发光二极管；该发光二极管驱动芯片驱动该至少一发光二极管，该脉宽调制信号处理模块用于判断驱动该发光二极管驱动芯片的脉宽调制信号为高频还是低频信号，并通过不同电路路径提供给该发光二极管驱动芯片对该至少一发光二极管进行调光。

一种发光二极管驱动电路，其包括一发光二极管驱动模块和一脉宽调制信号处理模块，该发光二极管驱动模块和该脉宽调制信号处理模块集成于一集成芯片中，该脉宽调制信号处理模块包括一第一电路路径和一第二电路路径，在高频脉宽调制信号模式下，高频脉宽调制信号通过该第一电路路径提供给该发光二极管驱动模块，在低频脉宽调制信号模式下，低频脉宽调制信号通过该第二电路路径提供给该发光二极管驱动模块。

相较于现有技术，上述发光二极管驱动电路采用一脉宽调制信号处理模块，其可以分别选择不同的电路路径处理该低频脉宽调制信号及高频脉宽调制信号，使得该发光二极管驱动电路可以同时接收低频脉宽调制信号或高频脉宽调制信号，使得发光二极管驱动电路设计灵活度提高，开发成本降低。

附图说明

图1是一种现有技术的低频发光二极管驱动电路的电路结构示意图。

图2是一种现有技术的高频发光二极管驱动电路的电路结构示意图。

图3是本发明高低频发光二极管驱动电路的电路结构示意图。

图4是图3中脉宽调制信号处理模块的电路结构示意图。

具体实施方式

请参阅图3，其是本发明发光二极管驱动电路的电路结构示意图。该发光二极管驱动电路30可以采用高频或低频脉宽调制信号驱动发光二极管工作。该发光二极管驱动电路30包括一发光二极管驱动芯片31、一脉宽调制信号处理模块32、一升压电路33、一发光二极管34和一反馈电路35。该发光二极管驱动芯片31与该脉宽调制信号处理模块32集成于一芯片中构成一发光二极管驱动集成芯片36。

该发光二极管驱动芯片31通过该升压电路33为该发光二极管34提供驱动电压。高频或低频脉宽调制信号通过该脉宽调制信号处理模块32提供给该发光二极管驱动芯片31。该发光二极管34通过该反馈电路35为该发光二极管驱动芯片31提供反馈信号。

该发光二极管驱动芯片31包括一工作电压输入端311，一开关输出端312，一使能控制端313和一反馈输入端314。该升压电路33包括一电感331、一二极管332和一第一电容333。该电感331跨接在该发光二极管驱动芯片31的工作电压输入端311和开关输出端312之间。该开关输出端312与该二极管332的正极电连接，该二极管332的负极与该发光二极管34的正极电连接，且该二极管232的负极通过该第一电容333接地。

该反馈电路35包括一第一电阻351和一第二电阻352。该发光二极管34的负极通过该第二电阻352与该反馈输入端314电连接，并通过该第一电阻351接地。

请一起参阅图4，该脉宽调制信号处理模块32包括一比较电路321、一滤波电路322和一第一场效应晶体管323。该比较电路321用于判断所接收的脉宽调制信号是高频还是低频，若是低频，则直接提供给该使能控制端313，若是高频，则通过该滤波电路322滤波后提供给反馈输入端314。一电源通过该第一场效应晶体管323提供一5V电压到该使能控制端313。

该比较电路321包括一比较器3211、一第二场效应晶体管3212和一第三场效应晶体管3213。该比较器3211包括一脉宽调制信号输入端3214、一参考信号端3215和一控制信号输出端3216。该脉宽调制信号输入端3214同时电连接到该第二场效应晶体管3212和该第三场效应晶体管3213的源极，该控制信号输出端3216同时电连接到该第二场效应晶体管3212、该第三场效应晶体管3213和第一场效应晶体管323的栅极。该第一场效应晶体管323的源极接一5V电压。该第一场效应晶体管323和该第二场效应晶体管3212的漏极电连接到该使能控制端313，该第三场效应晶体管3213的漏极电连接到该滤波电路322的输入端。该第一、第三场效应晶体管323、3213为N型沟道场效应晶体管，该第二场效应晶体管3212为P型沟道场效应晶体管。

当输入脉宽调制信号为低频时(针对该发光二极管驱动芯片31，1M赫兹以下视为低频，1M赫兹以上视为高频)，该控制信号输出端3216输出一高电平，当输入脉宽调制信号为高频时，该控制信号输出端3216输出一低电平。该控制信号输出端3216用于控制该第一场效应晶体管323、该第二场效应晶体管3212和该第三场效应晶体管3213的截止和导通。当该控制信号输出端3216输出为高电平，则仅该第二场效应晶体管3212导通。当该控制信号输出端3216输出为低电平，该第一场效应晶体管323和该第三场效应晶体管3213同时导通，且该第二场效应晶体管3212截止。

该滤波电路322包括一第三电阻3221、一第四电阻3223和一第二电容3222。该第三电阻3221和第四电阻3223串联后与该反馈输入端314电连接。该第三电阻3221和第四电阻3223的串联节点通过该第二电容3222接地。高频脉宽调制信号通过该滤波电路322滤波后成为一直流信号提供给该反馈输入端314。

该发光二极管驱动电路30工作时，高频或低频脉宽调制信号输入该比较器3211的脉宽调制信号输入端3214，与一预设的参考脉宽调制信号的频率(1M赫兹)比较，当该脉宽调制信号的频率小于该预设的参考脉宽调制信号的频率时，则该开关控制信号输出端3216输出一高电平将该第二场效应晶体管3212导通，从而该低频脉宽调制信号通过该第二场效应晶体管3212输入到该使能控制端313，以控制该发光二极管驱动芯片31对该发光二极管34调光。该发光二极管驱动电路30工作于低频模式。该低频模式的工作原理如下：

提供一5V工作电压Vi到该工作电压输入端311以驱动该发光二极管驱动芯片31。一低频脉宽调制信号输入到该使能控制端313，该开关输出端312输出一占空比为D的脉宽调制信号。该脉宽调制信号控制该升压电路33向该发光二极管34提供所需的驱动电压Vo，其中该驱动电压Vo的值可由公式Vo＝Vi/(1-D)得出，其中Vi为5V。当该低频脉宽调制信号的占空比变化时，该开关输出端312输出的脉宽调制信号的占空比D相应变化，改变了提供给该发光二极管34的电压，从而调节该发光二极管34的亮度。

当该脉宽调制信号的频率大于该预设的参考脉宽调制信号的频率时，该开关控制信号输出端3216输出一低电平，该第一场效应晶体管323和该第三场效应晶体管3213导通。从而该高频脉宽调制信号通过该第三场效应晶体管3213，并通过该滤波电路322滤波后输入到该反馈输入端314，且一5V电压通过该第一场效应晶体管323提供给该使能控制端313，此时该发光二极管驱动电路30工作于高频模式。该高频模式的工作原理如下：

提供一5V电压到该工作电压输入端311以驱动该发光二极管驱动芯片31，该工作电压输入端311与该使能控制端313可采用同一5V电压源供电。该开关输出端312输出一占空比为D的脉宽调制信号，该脉宽调制信号控制该升压电路33向该发光二极管34提供所需的驱动电压Vo，其中该驱动电压Vo的值可由公式Vo＝Vi/(1-D)得出，Vi为5V。一高频脉宽调制信号通过该第三场效应晶体管3213和该滤波电路322滤波后成为一直流信号，提供给该反馈输入端314，改变该开关输出端312输出的脉宽调制信号的占空比D。当该高频脉宽调制信号的占空比变化时，其提供给该反馈输入端314的直流信号变化，该开关输出端312输出的脉宽调制信号的占空比D相应变化，改变了提供给该发光二极管34的电压，从而调节该发光二极管34的亮度。

相较于现有技术，上述发光二极管驱动电路30将高频模式和低频模式整合于该发光二极管驱动集成芯片36中，从而可以在高频或低频两种频率的脉宽调制信号下工作，不需要为该发光二极管驱动芯片31分别设计不同的外围电路，提高了该发光二极管驱动电路30的灵活度，从而降低了开发成本。对于该发光二极管驱动集成芯片36而言，因为集成了高频和低频两种模式，可以满足不同客户的需求。

本发明的其他变形实施方式中，该发光二极管34也可为多个。该三个场效应晶体管323、3121、3213也可为双极晶体管。

Claims (9)

1.一种发光二极管驱动电路，其包括一发光二极管驱动芯片和至少一发光二极管，该发光二极管驱动芯片驱动该至少一发光二极管，其中，该发光二极管驱动芯片包括一使能控制端及一反馈输入端；其特征在于：该发光二极管驱动电路进一步包括一脉宽调制信号处理模块，该脉宽调制信号处理模块用于判断驱动该发光二极管驱动芯片的脉宽调制信号为高频还是低频信号，并通过不同电路路径提供给该发光二极管驱动芯片对该发光二极管进行调光，其中，该脉宽调制信号处理模块包括一比较器、一第一晶体管、一第二晶体管、一第三晶体管和一滤波电路，该比较器的输出信号控制该三晶体管，该比较器的输入端经由该第二晶体管电连接至该发光二极管驱动芯片的该使能控制端，同时该比较器的输入端经由该第三晶体管和该滤波电路电连接至该发光二极管驱动芯片的该反馈输入端。

2.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于:该发光二极管驱动芯片的该使能控制端用于接收控制工作信号，该发光二极管驱动芯片包括一开关输出端用于控制驱动该发光二极管和一反馈输入端接收反馈信号，该脉宽调制信号处理模块包括一低频脉宽调制信号传输电路路径和一高频脉宽调制信号传输电路路径，当该脉宽调制信号处理模块判断驱动该发光二极管驱动芯片的信号为低频时，该低频脉宽调制信号通过该低频脉宽调制信号传输电路路径提供到该使能控制端，当该脉宽调制信号处理模块判断驱动该发光二极管驱动芯片的信号为高频时，该高频脉宽调制信号通过该高频脉宽调制信号传输电路路径提供到反馈输入端。

3.如权利要求2所述的发光二极管驱动电路，其特征在于:该发光二极管驱动电路进一步包括一升压电路，该开关输出端控制该升压电路为该发光二极管提供所需的驱动电压。

4.如权利要求3所述的发光二极管驱动电路，其特征在于:该发光二极管驱动电路进一步包括一反馈电路，该发光二极管通过该反馈电路为该反馈输入端提供反馈信号。

5.如权利要求4所述的发光二极管驱动电路，其特征在于:该比较器包括一参考信号端，该比较器接收的脉宽调制信号与一参考脉宽调制信号的频率比较，若为低频信号，该比较器输出一高电压控制该第二晶体管导通，该低频脉宽调制信号通过该第一晶体管提供到该发光二极管驱动芯片的使能控制端，若为高频信号，该比较器输出一低电压控制该第一和第三晶体管导通，该高频脉宽调制信号通过该第三晶体管提供到该发光二极管驱动芯片的反馈输入端，同时一恒定电压通过该第一晶体管提供给该使能控制端。

6.如权利要求5所述的发光二极管驱动电路，其特征在于:该发光二极管驱动芯片进一步包括一工作电压输入端，该升压电路包括一电感、一二极管和一电容，该电感跨接于该发光二极管驱动芯片的工作电压输入端和开关输出端之间，该二极管的正极与该开关输出端电连接，负极与该至少一发光二极管的正极电连接，且负极通过该电容接地。

7.如权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于:该发光二极管驱动芯片和该脉宽调制信号处理模块集成于一集成电路中。

8.一种发光二极管驱动电路，其包括一发光二极管驱动芯片和一脉宽调制信号处理模块，其中，该发光二极管驱动芯片包括一使能控制端及一反馈输入端；其特征在于：该发光二极管驱动芯片和该脉宽调制信号处理模块集成于一积体芯片中，该脉宽调制信号处理模块包括一第一电路路径和一第二电路路径，在低频脉宽调制信号模式下，低频脉宽调制信号经由该第一电路路径提供给该发光二极管驱动芯片，在高频脉宽调制信号模式下，高频脉宽调制信号经由该第二电路路径提供给该发光二极管驱动芯片，其中，该脉宽调制信号处理模块包括一比较器，一第一晶体管，一第二晶体管，一第三晶体管和一滤波电路，该比较器的输出信号控制该三晶体管，该比较器的输入端经由该第二晶体管电连接至该发光二极管驱动芯片的使能控制端，同时该比较器的输入端经由该第三晶体管和该滤波电路电连接至该发光二极管驱动芯片的反馈输入端。

9.如权利要求8所述的发光二极管驱动电路，其特征在于:该低频脉宽调制信号模式对应的该第一电路路径电连接到该使能控制端，该高频脉宽调制信号模式对应的该第二电路路径电连接到反馈输入端。

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