CN102222490B - 背光源驱动电路及电视机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种利用初级半桥谐振电路直接驱动控制灯条电路的背光源驱动电路，包括初级谐振电路、次级灯条电路以及起光耦反馈作用的光隔离反馈电路，其中，初级谐振电路依据接收到的外部电压以及所述光隔离反馈电路反馈的电流信号产生驱动脉冲信号，并根据该驱动脉冲信号向所述次级灯条电路提供所需的工作电压；光隔离反馈电路实时采样所述次级灯条电路中负载的电流，并将该电流信号反馈至所述初级谐振电路。本发明利用初级半桥谐振电路直接点亮并控制背光源，使用光耦做次级到初级的反馈控制。将驱动电路进行简化设计，省去了次级侧LED驱动芯片的使用，减小了整个系统的器件数量。

Description

背光源驱动电路及电视机

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器背光源技术领域，尤其涉及一种背光源驱动电路及电视机。

背景技术

LED作为背光源已广泛应用于液晶电视。目前，中、大尺寸LED液晶电视背光源至少有两路甚至更多灯条。电源驱动方式为一路升压电路驱动一路LED灯条，通过取样每路灯条的电流实现各路灯条电流相等，以满足电视画面显示要求。多路灯条一般为低压24V输入，采用此种方式一般需要较多芯片和外围元器件，成本较高。

当前，42寸、46寸LED液晶电视有两路或者更多路灯条，采用的供电架构及驱动方式如图1。

电源供电部分，由PFC电源、半桥谐振控制电路、LLC谐振控制及能量传递电路构成，通过开关变压器产生12V和100V的电压输出，用以给次级供电电路6。

驱动电路部分，用驱动芯片控制，图1中仅显示了一个芯片(驱动控制芯片)控制的两路，多路灯条的用同样的驱动控制芯片与驱动控制芯片的电路完全相同。每路灯条都使用Boost升压的拓扑方式，需要一个升压MOS管(V3，V5)和一颗调光MOS管(V4，V6)，并且每路输出都需要电解电容(C5，C6)满足LED正常工作。该部分需要专门的驱动芯片配合Boost拓扑外围电路，器件较多。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种利用初级半桥谐振电路直接驱动控制灯条电路的背光源驱动电路及电视机。

为达到上述目的，本发明所述一种背光源驱动电路，包括初级谐振电路、次级灯条电路以及起光耦反馈作用的光隔离反馈电路，其中，

初级谐振电路，依据接收到的外部电压以及所述光隔离反馈电路反馈的电流信号产生驱动脉冲信号，并根据该驱动脉冲信号向所述次级灯条电路提供所需的工作电压；

光隔离反馈电路，实时采样所述次级灯条电路中负载的电流，并将该电流信号反馈至所述初级谐振电路；

其中，所述光隔离反馈电路包括光耦合器、并联稳压集成电路、第三电阻、第四电阻以及采样电阻，其中，

光耦合器，其第一输入端连接第三电阻的一端；其第二输入端连接并联稳压集成电路的阴极端；其第一输出端接地；其第二输出端连接所述半桥谐振控制芯片的电流反馈信号输入端；

并联稳压集成电路，其参考端连接采样电阻的一端以及连接第一灯条的阴极；其阳极端连接采样电阻的另一端以及连接第二灯条的阳极；

第三电阻，其另一端连接Vin电源以及连接第四电阻的一端；

第四电阻，其另一端连接所述并联稳压集成电路的参考端。

优选地，所述初级谐振电路包括半桥谐振控制电路、LLC谐振控制及能量传递电路和整流滤波电路，其中，

半桥谐振控制电路，接收外部电压以及所述电流采样电路实时采集的所述次级灯条电路中的电流信号生成相应的驱动脉冲信号并输出；

LLC谐振控制及能量传递电路，接收所述半桥谐振控制电路输出的驱动脉冲信号，并将接收的外部电压谐振后输送到所述整流滤波电路中；

整流滤波电路，接收谐振后的电压，并将该电压进行整流及滤波后传输到次级灯条电路中。

优选地，所述次级灯条电路由多个灯条串联构成。

优选地，所述整流滤波电路中的整流电路采用全桥整流方式或半桥整流方式均可。

优选地，所述外部电源由PFC电源控制。

一种电视机，至少包括液晶显示屏以及背光源装置，所述背光源装置至少包括背光源模组以及背光源驱动电路，所述背光源驱动电路为上述任意所述的背光源驱动电路。

本发明的有益效果为：

本发明通过从初级获得的能量经过整流电路和滤波电路后，直接给次级灯条电路供电而发光。而整个灯条电路当中的电流，由光隔离反馈电路控制，并经过光耦合器反馈给初级的半桥谐振控制电路控制芯片。芯片依据电流的大小，通过降低开关频率和减小驱动脉冲占空比使传递给LED的能量降低，或者提高开关频率和增大驱动脉冲的占空比使传递给LED的能量升高，从而实现LED的恒流控制。本发明所述背光源驱动电路由于采用了闭环控制，其更易实现对电路中负载的稳定驱动，且电路实现更加简单容易。

本发明利用初级半桥谐振电路直接点亮并控制背光源，使用光耦做次级到初级的反馈控制。将大功率LED背光源的驱动电路进行了简化设计，省去了次级侧LED驱动芯片的使用，大大减小了整个系统的器件使用数量。

附图说明

图1是现有技术中背光源驱动电路的示意图；

图2是本发明实施例所述背光源驱动电路的示意图；

图3是图2中第一MOS管V1的实验波形图；

图4是图2中第二MOS管V2的实验波形图；

图5是图2中第一灯条的实验波形图；

图6是图2中第二灯条的实验波形图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

如图2所示，本发明实施例所述一种背光源驱动电路，包括初级谐振电路、次级灯条电路4以及起光耦反馈作用的光隔离反馈电路，其中，

初级谐振电路，依据接收到的外部电压以及所述光隔离反馈电路反馈的电流信号产生驱动脉冲信号，并根据该驱动脉冲信号向所述次级灯条电路4提供所需的工作电压；

光隔离反馈电路5，实时采样所述次级灯条电路中负载的电流，并将该电流信号反馈至所述初级谐振电路。

作为本发明进一步的实施例，所述初级谐振电路包括半桥谐振控制电路1、LLC谐振控制及能量传递电路2和整流滤波电路3，其中，

半桥谐振控制电路1，接收外部电压以及接收所述光隔离反馈电路实时采集的所述灯条电路中的电流信号生成相应的驱动脉冲信号并输出；

LLC谐振控制及能量传递电路2，接收所述半桥谐振控制电路输出的驱动脉冲信号，并将接收的外部电压谐振后输送到所述整流滤波电路中；

整流滤波电路3，接收谐振后的电压，并将该电压进行整流及滤波后传输到次级灯条电路中。

作为本发明更进一步的实施例，所述次级灯条电路由多个灯条串联构成，接收整流滤波后的电压进行发光。

本发明的工作原理为：打开开关后，PFC电源开始提供高压直流电压。半桥谐振控制芯片经相关电阻的分压作用获得一个使芯片正常工作的电平，使芯片开始正常工作并输出交替驱动脉冲信号，进而控制两个MOS管的交替导通。MOS管的交替导通配合电容和开关变压器构成LLC谐振电路，将从PFC电源获取的能量传递到次级灯条电路。从初级获得的能量经过整流电路和滤波电路后，直接给次级灯条电路供电而发光。而整个灯条电路当中的电流，由光隔离反馈电路控制，并经过光耦合器反馈给初级的半桥谐振控制电路控制芯片。芯片依据电流的大小，通过降低开关频率和减小驱动脉冲占空比使传递给LED的能量降低，或者提高开关频率和增大驱动脉冲的占空比使传递给LED的能量升高，从而实现LED的恒流控制。

下面结合一具体实施例对本发明所述背光源驱动电路做详细的说明。

如图2所示，所述半桥谐振控制电路包括半桥谐振控制芯片N1、第一电阻R1以及第二电阻R2，其中，

半桥谐振控制芯片，其第五引脚Mlower、第六引脚HB以及第七引脚Mupper均连接所述LLC谐振控制及能量传递电路；其第四引脚FB(电流反馈信号输入端)连接光隔离反馈电路；其第二引脚VCC连接VCC电源；

第一电阻，其输入端连接外部电压的输出端，其输出端连接第二电阻的输入端以及所述半桥谐振控制芯片的第一引脚BO；

第二电阻，其输出端接地以及连接所述半桥谐振控制芯片的第三引脚GND。

第一引脚BO接于第一电阻和第二电阻之间，以获取合适的电压使芯片得以启动工作。第二引脚VCC连接VCC电源，给芯片供电。

所述LCC谐振控制及能量传递电路包括第一MOS管V1、第二MOS管V2、电容C1以及开关变压器T1，其中，

第一MOS管，其漏极连接外部电源的输出端，其栅极连接所述半桥谐振控制芯片的第七引脚Mupper，其源极分别与所述开关变压器一组线圈的上端、第二MOS管的漏极以及所述半桥谐振控制芯片的第六引脚HB连接；

第二MOS管，其栅极连接所述半桥谐振控制芯片的第五引脚Mlower，其源极接地并与所述电容的一端连接；

电容，其另一端连接所述开关变压器一组线圈的下端；

开关变压器，其另一组线圈连接整流滤波电路。

LLC谐振控制及能量传递电路通过第一MOS管和第二MOS管的交替导通，将PFC电源提供的高压直流电的能量通过开关变压器T1传递到次级灯条电路中，用于次级灯条电路中灯条的工作电压，供灯条发光。

所述整流滤波电路中的整流电路由整流二极管构成，采用全桥整流方式或半桥整流方式均可(图中未画出)。

所述整流滤波电路中的滤波电路由电容构成(图中未画出)。

所述灯条电路包括第一灯条和第二灯条，其中，

第一灯条，其阳极连接整流滤波电路的正压输出端，其阴极连接所述光隔离反馈电路；

第二灯条，其阳极连接所述光隔离反馈电路，其阴极连接整流滤波电路的负压输出端。

其中，对于灯条的个数不作限制，根据液晶显示屏的需求而定。所有灯条为串联连接，只需一个控制端进行控制，与以往的一对一控制方式相比，省去了较多芯片和外围元器件的使用。

所述光隔离反馈电路包括光耦合器N2、并联稳压集成电路N3、第三电阻R3、第四电阻R4以及采样电阻R5，其中，

光耦合器，其第一输入端(第一引脚)连接第三电阻的一端；其第二输入端(第二引脚)连接并联稳压集成电路的阴极端(第三引脚)；其第一输出端(第三引脚)接地；其第二输出端(第四引脚)连接所述半桥谐振控制芯片的第四引脚FB(电流反馈信号输入端)；

并联稳压集成电路，其参考端(第一引脚)连接采样电阻的一端以及连接第一灯条的阴极；其阳极端(第二引脚)连接采样电阻的另一端以及连接第二灯条的阳极；

第三电阻，其另一端连接Vin电源以及连接第四电阻的一端；

第四电阻，其另一端连接所述并联稳压集成电路的参考端。

半桥谐振控制芯片的第四引脚FB接光耦合器的第四引脚，以接收从次级通过光耦合器反馈回来的信号，然后调整芯片的工作频率以及驱动脉冲信号的占空比来控制初级向次级的能量传递。第三电阻起到给光耦合器分压的作用，第四电阻起到给并联稳压集成电路分压的作用。

所述并联稳压集成电路通过第一引脚检测采样电阻上的压降。当采样电阻超出并联稳压集成电路的参考电压时，使得其第三引脚端的电流增大，从而流经光耦合器的第一引脚和第二引脚端的电流也会增大，这种变化趋势被光耦合器反馈到半桥谐振控制芯片的第四引脚FB上。芯片依据第四引脚FB端的电流增大情况，降低开关频率和减少驱动脉冲占空比使传递给灯条电路中的能量降低，从而降低灯条中的电流。反之，当采样电阻低于并联稳压集成电路的参考电压时，使得其第三引脚端的电流减小，从而流经光耦合器的第一引脚和第二引脚端的电流也会减小，这种变化趋势被光耦合器反馈到半桥谐振控制芯片的第四引脚FB上。芯片依据第四引脚FB端的电流减小情况，提高开关频率和增加驱动脉冲占空比使传递给灯条电路中的能量增加，从而提高灯条中的电流。直到采样电阻两端的压降稳定为并联稳压集成电路的参考电压，达到一个平衡，实现恒流控制。

所述外部电源由开关PFC电源控制，减少对市电的干扰，提升电压的有效利用功率，提供稳定的高压直流电压。

对于所述背光源驱动电路的驱动方法，有所说明，其驱动方法包括一下步骤：

步骤1、接收外部电压以及电路反馈的电流信号产生起到控制作用的驱动脉冲信号；

步骤2、受控于所述驱动脉冲信号传递给灯条电路所需的工作电压；

步骤3、实时监测并采样灯条电路中的工作电流情况，依据采样到的电流信号产生相应的驱动脉冲信号，重新返回至步骤2。

作为该驱动方法的进一步的解释，步骤1具体实现如下：

1.1、所述半桥谐振控制芯片接收外部电压以及电路反馈的电流信号产生高电平脉冲信号和低电平脉冲信号。

作为该驱动方法的进一步的解释，步骤2具体实现如下：

2.1、高电平脉冲电压信号与低电平脉冲电压信号协同作用于两个MOS管(图3和图4分别为第一MOS管V1和第二MOS管V2的实验波形图)，使其交替控制，产生谐振电压信号；

2.2、该谐振电压信号经整流及滤波作用后产生次级灯条电路所需的工作电压，供电路中的灯条发光(图5和图6分别是第一灯条和第二灯条的实验波形图)。

作为该驱动方法的进一步的解释，步骤3具体实现如下：

3.1、实时检测及采样灯条电路中的工作电流情况，并向所述半桥谐振控制芯片传输电流信号；

3.2、依据采样到的电流信号得出所述采样电阻的端电压，比较该端电压与基准电压，再根据比较后的结果进行控制。如：

端电压等于基准电压，控制芯片则输出与原输出频率相同的驱动脉冲信号；

端电压大于基准电压，控制芯片则降低输出的驱动脉冲信号的频率；

端电压小于基准电压，控制芯片则升高输出的驱动脉冲信号的频率；

3.3、步骤3.2产生的驱动脉冲信号，返回步骤2.1、2.2实现相应控制。

对于步骤3.2进行详细解释，可知：

当采样电阻超出并联稳压集成电路的参考电压时，使得其第三引脚端的电流增大，从而流经光耦合器的第一引脚和第二引脚端的电流也会增大，这种变化趋势被光耦合器反馈到半桥谐振控制芯片的第四引脚FB上。芯片依据第四引脚FB端的电流增大情况，降低开关频率和减少驱动脉冲占空比使传递给灯条电路中的能量降低，从而降低灯条中的电流。反之，当采样电阻低于并联稳压集成电路的参考电压时，使得其第三引脚端的电流减小，从而流经光耦合器的第一引脚和第二引脚端的电流也会减小，这种变化趋势被光耦合器反馈到半桥谐振控制芯片的第四引脚FB上。芯片依据第四引脚FB端的电流减小情况，提高开关频率和增加驱动脉冲占空比使传递给灯条电路中的能量增加，从而提高灯条中的电流。直到采样电阻两端的压降稳定为并联稳压集成电路的参考电压，达到一个平衡，实现恒流控制。

一种电视机，至少包括液晶显示屏以及背光源装置，所述背光源装置至少包括背光源模组以及背光源驱动电路，所述背光源驱动电路为任意一所述的背光源驱动电路。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种背光源驱动电路，其特征在于，包括初级谐振电路、次级灯条电路以及起光耦反馈作用的光隔离反馈电路，其中，

初级谐振电路，依据接收到的外部电压以及所述光隔离反馈电路反馈的电流信号产生驱动脉冲信号，并根据该驱动脉冲信号向所述次级灯条电路提供所需的工作电压；

光隔离反馈电路，实时采样所述次级灯条电路中负载的电流，并将该电流信号反馈至所述初级谐振电路；

其中，所述光隔离反馈电路包括光耦合器、并联稳压集成电路、第三电阻、第四电阻以及采样电阻，其中，

光耦合器，其第一输入端连接第三电阻的一端；其第二输入端连接并联稳压集成电路的阴极端；其第一输出端接地；其第二输出端连接半桥谐振控制芯片的电流反馈信号输入端；

并联稳压集成电路，其参考端连接采样电阻的一端以及连接第一灯条的阴极；其阳极端连接采样电阻的另一端以及连接第二灯条的阳极；

第三电阻，其另一端连接Vin电源以及连接第四电阻的一端；

第四电阻，其另一端连接所述并联稳压集成电路的参考端；

所述初级谐振电路包括含有半桥谐振控制芯片的半桥谐振控制电路、LLC谐振控制及能量传递电路和整流滤波电路，其中，

半桥谐振控制电路，接收外部电压以及所述光隔离反馈电路实时采集的所述次级灯条电路中的电流信号生成相应的驱动脉冲信号并输出；

LLC谐振控制及能量传递电路，接收所述半桥谐振控制电路输出的驱动脉冲信号，并将接收的外部电压谐振后输送到所述整流滤波电路中；

整流滤波电路，接收谐振后的电压，并将该电压进行整流及滤波后传输到次级灯条电路中。

2.根据权利要求1所述的背光源驱动电路，其特征在于，所述次级灯条电路由多个灯条串联构成。

3.根据权利要求1所述的背光源驱动电路，其特征在于，所述整流滤波电路中的整流电路采用全桥整流方式或半桥整流方式均可。

4.根据权利要求2所述的背光源驱动电路，其特征在于，所述次级灯条电路包括第一灯条和第二灯条，其中，

第一灯条，其阳极连接整流滤波电路的正压输出端，其阴极连接所述光隔离反馈电路；

第二灯条，其阳极连接所述光隔离反馈电路，其阴极连接整流滤波电路的负压输出端。

5.一种电视机，至少包括液晶显示屏以及背光源装置，所述背光源装置至少包括背光源模组以及背光源驱动电路，其特征在于，所述背光源驱动电路为权利要求1-4中任意一权利要求所述的背光源驱动电路。