CN102665347A - 一种高效的LED Light Bar驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高效的LEDLightBar驱动电路，其特征在于：包括LLC电源变换器的半桥驱动，所述半桥驱动的输出端连接有一由整数个初级串联的变压器组成的回路；每个变压器的次级第一端各串接一个隔直电容且经一LED电压差异平衡电路为一LED灯组供电，所述的LED灯组由第一LED串和第二LED串并联组成，所述LED灯组的输出端连接有一调光控制电路，所述调光控制电路的输出端经一电源驱动控制电路与所述的LLC电源变换器连接。本发明采用主电源电路输出直接驱动各LEDLightBar，省去传统架构之主电源电路输出再经一级DC/DC升压变换器再去驱动各LED灯串。

Description

一种高效的LED Light Bar驱动电路
技术领域
本发明涉及一种高效的LED Light Bar驱动电路。
背景技术
目前液晶显示器的LED Light Bar的驱动电路，多是先用Flyback结构的输出12V的电压给液晶面板的T-CON供电，此12V同时也经过一级BOOST变换器升压，将电压从12V升到比LED Light Bar稍高的电压，接各LED Light Bar串的正板，给LED Light Bar串供电；各LED Light Bar串的负端接恒流源钧流。
而现在大尺寸显示器，其LED Light Bar的工作电压较高，达100多伏，而给LED Light Bar供电的能量全部都是从24V低电压经过BOOST升压得来的。请参照图1，图1是现有的LED供电电路，其包括flyback电路输出24V电压经一BOOST变换器升压后为LED串电路供电，该LED串电路的输出设置有电流镜均衡电路。该电路中BOOST变换器会增加损耗，使效率降低，而且BOOST升压电压成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效的LED Light Bar驱动电路，一种高效的LED Light Bar驱动电路，其特征在于：包括LLC电源变换器的半桥驱动，所述半桥驱动的输出端连接有一由整数个初级串联的变压器组成的回路；每个变压器的次级第一端各串接一个隔直电容且经一LED电压差异平衡电路为一LED灯组供电，所述的LED灯组由第一LED串和第二LED串并联组成，所述LED灯组的输出端连接有一调光控制电路，所述调光控制电路的输出端经一电源驱动控制电路与所述的LLC电源变换器连接。
在本发明一实施例中，所述的LED电压差异平衡电路包括：
一第一二极管，其正极与所述隔直电容的输出端连接，负极与所述第二LED串的输入端连接；
一第二二极管，其正极与所述变压器的次级第二端连接，负极与所述第一LED串的输入端连接；
一第三二极管，其正极接地，负极与所述的第一二极管的正极连接；
一第四二极管，其正极接地，负极与所述的第二二极管的正极连接；
一第一电容，其正极与所述第二LED串的输入端连接，负极接地；以及
一第二电容，其正极与所述第一LED串的输入端连接，负极接地。
在本发明一实施例中，所述的调光控制电路包括：
一第一功率开关管，其漏极与所述LED灯组的输出端连接，栅极由一PWM调光信号经一第一电阻控制；
一采样电阻，其第一端与所述第一功率开关管的源极连接，第二端接地；
一放大电路，其输入端与所述采样电阻的第一端连接，用以将采样电阻采集的电流放大；
一光耦驱动电路，所述的放大电路的输出端经该光耦驱动电路驱动一光耦反馈给所述电源驱动控制电路，所述的光耦驱动电路的控制端还连接有所述PWM调光信号。
在本发明一实施例中，所述的整数个变压器都是采用型号相同的变压器。
在本发明一实施例中，所述半桥驱动的输出端是经一漏感与所述变压器连接，该漏感集成于所述变压器内。
 
   本发明采用主电源电路输出直接驱动各LED Light Bar，省去传统架构的主电源电路输出再经一级DC/DC升压变换器再去驱动各LED Light Bar。这样可以节省一级DC/DC变换器电路的成本，减少电路元器件，增加可靠性。而且采用变压器初级串联来钧衡各LED Light Bar之间的电流，每个变压器的次级各串接一个隔直电容来调节各LED Light Bar之间的电压差，使变压器的伏秒值保持平衡，并且使同一个变压器驱动的两条LED Light Bar电流钧衡。此外，调光电路中，在PWM Dimming高电平时，电路正常驱动LED Light Bar；当PWM Dimming低电平时，通过切断反馈电路，使初级反馈调节的电容停止放电，从而使其电压在此期间维持不变，从而使LLC变换器的工作频率维持稳定。从而避免变换器在PWM Dimming调光过程中的工作频率随负载的来回变化，使调光时LED Light Bar的电流响应更快，提高画面的质量。
附图说明
图1是现有液晶显示器LED Light Bar的驱动电路。
图2是本发明实施例的电路结构原理示意图。
图3是单个变压器经LED电压差异平衡电路为两条LED串供电的电路结构示意图。
图4是调光控制电路的电路连接原理示意图。
图5是本发明实施例具体的电路连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
请参照图2，本实施例提供一种高效的LED Light Bar驱动电路，其包括LLC电源变换器的半桥驱动，所述半桥驱动的输出端连接有一由整数个初级串联的变压器组成的回路；每个变压器的次级第一端各串接一个隔直电容且经一LED电压差异平衡电路为一LED灯组供电，所述的LED灯组由第一LED串和第二LED串并联组成，所述LED灯组的输出端连接有一调光控制电路，所述调光控制电路的输出端经一电源驱动控制电路与所述的LLC电源变换器连接。
请参照图3，图3是单个变压器经LED电压差异平衡电路为两条LED串供电的电路结构示意图。所述的LED电压差异平衡电路包括：一第一二极管D951，其正极与所述隔直电容C953的输出端连接，负极与所述第二LED串的输入端连接；一第二二极管D952，其正极与所述变压器的次级第二端连接，负极与所述第一LED串的输入端连接；一第三二极管D948，其正极接地，负极与所述的第一二极管D951的正极连接；一第四二极管D949，其正极接地，负极与所述的第二二极管D952的正极连接；一第一电容C931，其正极与所述第二LED串的输入端连接，负极接地；以及一第二电容C954，其正极与所述第一LED串的输入端连接，负极接地。
请参照图4，图4是调光控制电路的电路连接原理示意图。该调光控制电路包括：一第一功率开关管，其漏极与所述LED灯组的输出端连接，栅极由一PWM调光信号经一第一电阻控制；一采样电阻，其第一端与所述第一功率开关管的源极连接，第二端接地；一放大电路，其输入端与所述采样电阻的第一端连接，用以将采样电阻采集的电流放大；一光耦驱动电路，所述的放大电路的输出端经该光耦驱动电路驱动一光耦反馈给所述电源驱动控制电路，所述的光耦驱动电路的控制端还连接有所述PWM调光信号。
 请参照图5，图5是本发明实施例具体的电路连接示意图。为了让一般技术人员更好的理解本发明，下面结合该电路图对各部分电路做具体的工作原理说明：
1、LLC电源变换器
市电交流电压经整流滤波及功率因素较正后的母线电压即B+，给LLC变换器供电。Q919、Q920、L911、T904、T905、C928组成LLC变换器主回路，其中L911可以集成到T904和T905中，即用T904和T905的漏感代替；Q919、Q920组成LLC变换器的半桥驱动电路，在电源驱动控制电路的驱动下，上下桥臂按照相同的占空比接近50%切换；T904和T905是相同规格的变压器，是LLC变换器的主变压器，每个变压器驱动两条LED Light Bar，如果要驱动更多的LED Light Bar，可以依次再串联相同的变压器。由于T904、T905串联，所以流过T904和T905初级的电流相同；由于T904、T905的规格相同，且正常工作时各LED Light Bar两端的电压差异不大，所以依变压器匝比映射到各变压器初级的电压差异也不大，所以励磁电流基本一致。变压器的励磁电感越大，由LED Light Bar电压差异引起的励磁电流差异就越小，各LED Light Bar之间的电流钧衡就会越好。所以T904及T905的励磁电感只要选择适当，就会减少由各LED Light Bar工作电压差异引起的电流不平衡。
2、LED Light Bar电压差异平衡电路
由于LLC变换器的工作频率不同，二次侧整流电路的工作模式也不同，当LLC变换器的工作频率高于其串联谐振频率时，二次侧整流滤波电路工作于CCM模式(电流连续模式)，当LLC变换器的工作频率等于其串联谐振频率时，二次侧整流滤波电路工作于BCM模式（BCM/CRM临界模式：当MOS开通的时候，电感电流刚好过零）, 当LLC变换器的工作频率小于其串联谐振频率时，二次侧整流滤波电路工作于DCM模式（DCM断续模式：当MOS开通的时候，电感电流已经过零）。如果工作于CCM、BCM模式时，每个工作周期分如下所述之Mode1及Mode3。如果工作于DCM模式时，每个工作周期分如下所述的Mode1、Mode2及Mode3。
以T904驱动的LED Light Bar模块为例：
（a）  Mode1:D949、D951导通，D948、D952截止，电流从T904的12 PIN流出经C953再经D951对C954充电，以及给LED_String2供电，同时C953也会充电，其电位是左边负右边正。假设流经T904二次侧的电流为Is_p(t)，且其导通时间为T1。
（b）  Mode2：D949、D951、D948、D952全部截止，C954给LED_String2供电，C931给LED_String1供电。
（c）  Mode3：D949、D951截止，D948、D952导通，电流从T904的Pin8流出经D952对C931充电，且给LED_String1供电，再经D948，再经C953回到T904的Pin12。同时C953放电。假设流经T904二次侧的电流为Is_n(t)，且其导通时间为T2。
当Q919导通，Q920截止时，T904二次侧电压Pin12正，Pin8负，假如其电压为Vp；当Q920导通，Q919截止时，T904二次侧电压Pin12负，Pin8正，假如其电压为Vn；假如C953上的直流电压为V_C953，左边负右边正；C931两端的电压为V_C931；C954两端的电压为V_C954。假设LLC变换器工作周期为Ts则:
Figure 2012101416886100002DEST_PATH_IMAGE002
Figure 2012101416886100002DEST_PATH_IMAGE004
因为C953的充放电的电量平衡，所以Io_LED_String1=Io_LED_String2
当工作在Mode1时：
当工作在Mode3时：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
因为Q919及Q920做半桥对称的ON/OFF，所以：
所以当LED_String1和LED_String2工作电压有差异时，C953既可以自动调节其上面的直流偏压，又可以使T904二次侧的伏秒值平衡。在稳态时C953的充电及放电的电量相等，所以C953还可以使同一变压器驱动的两条LED Light Bar的电流平衡。
3、调光控制电路
各LED Light Bar的负端都连接到Q922的D极，Q922的S极连接电流检测电阻R983，G极通过R984连接PWM_Dimming调光信号。R983检测的电流信号经UIA LM324放大后再经R991及Q928之ec极到IC916 TL431的R端，作为反馈信号给LLC控制器。R986连接Q928 E极及5V，做为Q928的偏置；Q928的B极经过R987连接到Q927的C极，Q927的E极接地，B极经R988连接到PWM_Dimming调光信号。
当PWM_Dimming为高电平时，Q922、Q927及Q928都饱和导通，R983检测到的LED Light Bar电流经U1A L324放大后经R911连结到IC916 TL431的R端，做为反馈信号，再经光耦IC915给LLC控制器IC914，用来调节输出电压。
当PWM_Dimming为低电平时，Q922、Q927及Q928都截止，IC916的基准端无反馈信号，TL431的K极电压升高，光耦IC915截止，C923上的电压保持不变，LLC控制器IC914的工作频率保持不变。
当PWM_Dimming再次为高电平时，LLC变换器以同样的工作频率工作。使LED Light Bar的电流迅速达到设定的值。
4、LED Light Bar串电路
每个变压器输出的两个正电压分别接两条LED Light Bar的正极，所有LED Light Bar的负端连接到Q922的D极，做为PWM_Dimming调光及电流检测用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。 

Claims (5)

1. 一种高效的LED Light Bar驱动电路，其特征在于：包括LLC电源变换器的半桥驱动，所述半桥驱动的输出端连接有一由整数个初级串联的变压器组成的回路；每个变压器的次级第一端各串接一个隔直电容且经一LED电压差异平衡电路为一LED灯组供电，所述的LED灯组由第一LED串和第二LED串并联组成，所述LED灯组的输出端连接有一调光控制电路，所述调光控制电路的输出端经一电源驱动控制电路与所述的LLC电源变换器连接。
2.根据权利要求1所述的高效的LED Light Bar驱动电路，其特征在于：所述的LED电压差异平衡电路包括：
一第一二极管，其正极与所述隔直电容的输出端连接，负极与所述第二LED串的输入端连接；
一第二二极管，其正极与所述变压器的次级第二端连接，负极与所述第一LED串的输入端连接；
一第三二极管，其正极接地，负极与所述的第一二极管的正极连接；
一第四二极管，其正极接地，负极与所述的第二二极管的正极连接；
一第一电容，其正极与所述第二LED串的输入端连接，负极接地；以及
一第二电容，其正极与所述第一LED串的输入端连接，负极接地。
3.根据权利要求1所述的高效的LED Light Bar驱动电路，其特征在于：所述的调光控制电路包括：
一第一功率开关管，其漏极与所述LED灯组的输出端连接，栅极由一PWM调光信号经一第一电阻控制；
一采样电阻，其第一端与所述第一功率开关管的源极连接，第二端接地；
一放大电路，其输入端与所述采样电阻的第一端连接，用以将采样电阻采集的电流放大；
一光耦驱动电路，所述的放大电路的输出端经该光耦驱动电路驱动一光耦反馈给所述电源驱动控制电路，所述的光耦驱动电路的控制端还连接有所述PWM调光信号。
4.根据权利要求1所述的高效的LED Light Bar驱动电路，其特征在于：所述的整数个变压器都是采用型号相同的变压器。
5.根据权利要求4所述的高效的LED Light Bar驱动电路，其特征在于：所述半桥驱动的输出端是经一漏感与所述变压器连接，该漏感集成于所述变压器内。
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