CN102708805A - 多路led背光源驱动电路及使用其的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多路LED背光源驱动电路，包括多路LED灯条；多个恒流源电路，用于对每一路LED灯条的电流进行采样，并与自身基准源信号进行比较后对相应的LED灯条进行电流调整；2D/3D基准转换电路，用于根据输入的2D/3D信号，对所述恒流源电路的基准源信号进行基准值调整；多选电流电路，用于选择所述多路LED灯条的电流最小值，并将得到的电流最小值对应的信号反馈至LED控制单元；LED控制单元，将所述多选电流电路反馈的信号与设定的基准进行比较，生成相应的电压调整信号，对所述多路LED灯条的电压进行调整。本发明还公开了一种是应用上述驱动电路的液晶显示装置。本发明成本低、线路简单、可扩展性强。

Description

多路LED背光源驱动电路及使用其的液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及多路LED背光源驱动电路及使用其的液晶显示装置。
背景技术
目前所有的智能电视都需要多路LED背光技术，而且要求能动态实现2D～3D功能的切换。现有的背光源电路实现3D功能比较单一，一般是利用专用的发光二极管(LED)芯片实现3D功能，利用芯片内部检测电路实现2D和3D的转换，并通过调整脉冲宽度调制(PWM)占空比而改变灯条电流。此外，现有技术中背光源电路的保护电路也集成在所述LED芯片内部，使得LED芯片成本较高。并且现有技术中，有时候还需要多个LED芯片才能实现多路控制，如图1所示电路中，采用专用LED驱动芯片(LED IC 1和LED IC 2)对多路LED灯条进行驱动时，单个LED驱动芯片最多只能驱动8路LED灯条，如果对8路以上的LED灯条进行驱动时，需要使用多个LED驱动芯片，使得背光源的成本进一步增加，并且电路可靠性较差。因此，需要找到一种能在较低成本下实现动态切换2D-3D功能的多路LED驱动电路。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何提供一种多路LED背光源驱动电路及使用其的液晶显示装置，以通过较低的成本实现多路LED背光源的驱动。
(二)技术方案
为解决上述问题，一方面，本发明提供了一种多路LED背光源驱动电路，包括多路LED灯条，还包括：
多个恒流源电路，分别与所述多路LED灯条的阴极端电连接，用于对每一路LED灯条的电流进行采样，根据得到的采样信号与恒流源电路的基准源信号进行比较，根据比较结果对相应的LED灯条进行电流调整；
2D/3D基准转换电路，用于根据输入的2D/3D信号，对所述恒流源电路的基准源信号进行基准值调整；
多选电流电路，用于选择所述多路LED灯条的电流最小值，并将得到的电流最小值对应的信号反馈至LED控制单元；
LED控制单元，将所述多选电流电路反馈的信号与设定的基准进行比较，生成相应的电压调整信号，对所述多路LED灯条的电压进行调整。
优选地，所述背光源驱动电路还包括保护电路，用于对每一路LED灯条进行监测，在任一路LED灯条短路时生成使能保护信号给LED控制单元，控制所述LED控制单元停止工作。
优选地，所述恒流源电路包括：
第一NPN三极管，集电极与对应LED灯条的阴极端电连接，发射极串联第一LED采样电阻后接地；
运算放大器，同相输入端连接所述基准源信号，反相输入端与所述第一NPN三极管的发射极电连接，输出端与所述第一NPN三极管的基极电连接。
优选地，所述运算放大器的输出端和第一NPN三极管的基极通过第二NPN三极管电连接，其中所述第二NPN三极管的基极与所述运算放大器的输出端电连接，发射极与所述第二NPN三极管的基极电连接。
优选地，所述2D/3D基准转换电路包括：
第三NPN三极管，基极连接所述2D/3D信号，发射极接地，集电极串联第一电阻后与基准源信号输出端电连接；
第二电阻，并联在所述第三NPN三极管的发射极和所述基准源信号输出端之间；
第四NPN三极管，集电极连接电源，发射极串联第三电阻后与所述基准源信号输出端电连接；
三端可调分流基准源，阴极通过第四电阻连接电源，同时阴极还与所述第四NPN三极管的基极电连接，参考极和阳极分别并联在所述第三电阻靠近和远离第四NPN三极管的两端。
优选地，所述多选电流电路包括：
多个第一二极管，阴极端分别与所述多个LED灯条的阴极端电连接；
第五NPN三极管，基极与所述多个第一二极管的阳极端电连接，发射极通过第五电阻接地，所述与电流最小值对应的信号在所述第五NPN三极管的发射极处采集。
优选地，所述LED控制单元包括：
控制芯片，将所述多选电流电路反馈的信号与控制芯片内部设定的基准进行比较，生成相应的电压调整信号给升压电路；
升压电路，根据所述控制芯片的电压调整信号对输入的电压进行调整后输往所述多路LED灯条。
优选地，所述控制芯片为PWM控制芯片。
优选地，所述保护电路包括：
开始微分电路，连接在2D/3D脉宽调制信号输入端与第六NPN三极管的基极之间；
第六NPN三极管，集电极通过第五电阻后接所述2D/3D脉宽调制信号输入端，发射极接地，在发射极和集电极之间并联有第六电阻；
PNP三极管，发射极与所述第六NPN三极管的集电极电连接，发射极与使能保护信号输出端连接；
采样二极管，阴极端与对应LED灯条的阴极端连接，阳极端与所述PNP三极管的基极电连接。
另一方面，本发明还提供了一种液晶显示装置，包括上述的多路LED背光源驱动电路。
(三)有益效果
上述技术方案中的一个技术方案具有如下的优点：本技术方案通过结构简单、价格低廉的器件实现了LED灯条在2D和3D状态之间的动态控制；无需增加控制芯片即可实现更多路LED灯条的驱动；可以使用价格较低的普通PWM控制芯片代替专用的LED芯片；降低了多路LED背光源驱动电路的成本，便于驱动电路向更多路LED灯条扩展。
上述技术方案中的另一个技术方案具有如下的优点：本技术方案通过采用上述结构简单、成本低的多路LED背光源装置，也降低了液晶显示装置的成本。
附图说明
图1为现有技术多路LED背光源驱动电路的电路结构示意图；
图2为根据本发明实施例一多路LED背光源驱动电路的原理结构框图；
图3为根据本发明实施例二背光源驱动电路恒流源电路的结构示意图；
图4为根据本发明实施例二背光源驱动电路2D/3D基准转换电路的结构示意图；
图5为根据本发明实施例二背光源驱动电路多选电流电路和LED控制单元的结构示意图；
图6为根据本发明实施例三多路LED背光源驱动电路的原理结构框图；
图7为根据本发明实施例三背光源驱动电路保护电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。
实施例一：
如图2所示，本实施例记载了一种多路LED背光源驱动电路，包括：
多路LED灯条；
多个恒流源电路，分别与所述多路LED灯条的阴极端电连接，用于对每一路LED灯条的电流进行采样，根据得到的采样信号与恒流源电路的基准源信号进行比较，根据比较结果对相应的LED灯条进行电流调整；本实施例中，通过设置对应的恒流源电路可以给任意多路LED灯条进行恒流控制，使得LED灯条的数量的扩展更加容易，成本也较低；
2D/3D基准转换电路，用于根据输入的2D/3D信号，对所述恒流源电路的基准源信号进行基准值调整；实现在输入与2D状态对应的2D/3D信号时，2D/3D基准转换电路将所述基准源信号切换为与2D状态对应；同样，在输入与3D状态对应的2D/3D信号时，2D/3D基准转换电路将所述基准源信号切换为与3D状态对应；这样就实现了2D～3D的动态切换；
多选电流电路，用于选择所述多路LED灯条的电流最小值，并将得到的电流最小值对应的信号反馈至LED控制单元；
LED控制单元，将所述多选电流电路反馈的信号与设定的基准进行比较，生成相应的电压调整信号，对所述多路LED灯条的电压进行调整。
实施例二：
本实施例包括了实施例一记载的驱动电路，但是对各电路的记载更为具体，其中：
如图3所示，本实施例中，所述恒流源电路包括：
第一NPN三极管Q1，集电极与对应LED灯条的阴极端电连接，发射极串联第一LED采样电阻R1后接地；
运算放大器，同相输入端连接所述基准源信号，反相输入端与所述第一NPN三极管Q1的发射极电连接，输出端与所述第一NPN三极管Q1的基极电连接。
工作时，所述第一LED采样电阻R1采集LED灯条上的电流，当LED灯条的电流有变化的时候，运算放大器会动态的调整输出，进而对所述LED灯条上的电流进行调整。
所述第一NPN三极管Q1一般为大功率的三极管，考虑到这种三极管放大倍数一般都很小，在本实施例中还可以增加一级驱动小三极管去驱动大功率三极管满足LED灯条的恒流控制。
具体通过下面的方式实现：所述运算放大器的输出端和第一NPN三极管Q1的基极通过第二NPN三极管Q2电连接，其中所述第二NPN三极管Q2的基极与所述运算放大器的输出端电连接，发射极与所述第二NPN三极管Q2的基极电连接，集电极通过驱动电阻R2接电源Vcc。
如图4所示，在本实施例中，所述2D/3D基准转换电路包括：
第三NPN三极管Q3，基极连接所述2D/3D信号，发射极接地，集电极串联第一电阻R3后与基准源信号输出端电连接；
第二电阻R4，并联在所述第三NPN三极管Q3的发射极和所述基准源信号输出端之间；
第四NPN三极管Q4，集电极连接电源，发射极串联第三电阻R6后与所述基准源信号输出端电连接；
三端可调分流基准源，阴极通过第四电阻R5连接电源，同时阴极还与所述第四NPN三极管Q4的基极电连接，参考极和阳极分别并联在所述第三电阻R6靠近和远离第四NPN三极管Q4的两端。
在本实施例中，所述三端可调分流基准源为TL431L器件，第四电阻R5为所述三端可调分流基准源TL431L提供了一个偏置电流，满足三端可调分流基准源TL431L的正常工作要求，这里第四电阻R5的阻值可以选择的比较大一些。第三电阻R6用于决定恒流源电流的大小，三端可调分流基准源TL431L的参考极和阳极之间的电压为一个预设的电压定值，因此所述第三电阻R6上的电流为所述电压定值与第三电阻R6的阻值之间的比值。在本实施例中，所述第三电阻R6上的电流一般要大于所述三端可调分流基准源TL432L偏置电流的5倍以上。
例如，在本实施例中，所述三端可调分流基准源TL431L参考极和阳极之间的电压为2.5V，需要所述第三电阻R6上的阻值为10mA，则所述第三电阻R6上的电流值为250欧姆。
当处于3D状态下时，所述2D/3D信号为低电平，此时所述第三NPN三极管Q3截止，所述基准源信号输入端的电压值为所述第三电阻R6上的电流值乘以所述第二电阻R4的阻值。
当处于2D状态下时，所述2D/3D信号为高电平，此时所述第三NPN三极管Q3导通，此时所述基准源信号输入端的电压值为所述第三电阻R6上的电流值乘以所述第一电阻R3和第二电阻R4并联后的阻值。若所述第一电阻R3和第二电阻R4的阻值相等，则并联后的阻值为第二电阻R4值R4阻值的一半，即基准源信号输出端的电压为3D状态下的一半。可以看出，本实施例的带载能力高，电路简单，可靠性高。
如图5所示，本实施例中，所述多选电流电路包括：
多个第一二极管D7、D8、D9，阴极端分别与所述多个LED灯条的阴极端电连接，采集各LED灯条的电流；
第五NPN三极管Q5，基极与所述多个第一二极管D7、D8、D9的阳极端电连接，发射极通过第五电阻R12接地，所述与电流最小值对应的信号在所述第五NPN三极管Q5的发射极处采集。
通过上面的电路结构，可以采集各LED灯条中的电流最小值，并将其反馈至LED控制单元。
如图5所示，本实施例中，所述LED控制单元包括：
控制芯片，将所述多选电流电路反馈的信号与控制芯片内部设定的基准进行比较，生成相应的电压调整信号给升压电路；
升压电路，根据所述控制芯片的电压调整信号对输入的电压进行调整后输往所述多路LED灯条。
由图5可以看出在本实施例中，所述控制芯片可以不为专用的LED芯片，而是采用普通的PWM控制芯片，这样可以大大降低驱动电路的成本。所述PWM控制芯片将经反馈脚FB输入的反馈信号与基准脚VREF输入的参考信号生成的基准进行比较，并生成相应的电压调整信号，由输出脚Dri输出。
本实施例中的升压电路为常见的Boost升压电路，包括电感L3和器件Q36，在所述PWM控制芯片输出脚Dri输出的电压调整信号的控制下对输入的电压进行升压，并输出到各LED灯条的阳极端。
实施例三：
如图6所示，本实施例记载的多路LED背光源驱动电路除了包含了实施例一的内容以外，还包括保护电路，用于对每一路LED灯条进行监测，在任一路LED灯条短路时生成使能保护信号给LED控制单元，控制所述LED控制单元停止工作。
实施例四：
本实施例中包括了实施例三的内容，但是更为具体的，本实施例中所述保护电路的结构如图7所示，包括：
开始微分电路，连接在2D/3D脉宽调制(PWM)信号输入端与第六NPN三极管Q6的基极之间；
第六NPN三极管Q6，集电极通过第五电阻后接所述2D/3D脉宽调制信号输入端，发射极接地，在发射极和集电极之间并联有第六电阻；
PNP三极管Q7，发射极与所述第六NPN三极管Q6的集电极电连接，发射极与使能保护信号输出端连接；
采样二极管，阴极端与对应LED灯条的阴极端连接，阳极端与所述PNP三极管Q7的基极电连接。
由于每一路LED灯条由一个2D/3D PWM信号控制，在本实施例中，2D/3DPWM信号发出的波形如图7。
本实施例中，所述开始微分电路由第一电容C1、第二电容C2和第七电阻R14组成，其中第一电容C1和第二电容C2并联后串联在所述2D/3D脉宽调制信号输入端和第六NPN三极管Q6的基极之间，第七电阻R14并联在所述第六NPN三极管Q6的基极和发射极之间。所述开始微分电路的作用是在所述2D/3DPWM信号上边沿跳变时保持所述第六NPN三极管Q6的集电极处(即A点处)电压为低，得到A点电压的波形如图7所示。
各LED灯条正常工作时，采样二极管对LED灯条电流进行采样得到阳极端D1点的电压始终高于所述A点处的电压，PNP三极管Q7截止；当LED灯条短路时，D1点的电压为低，使得PNP三极管Q7导通，使能保护信号输出端发出使能信号，使控制芯片得到保护。本实施例保护电路除了起到短路的保护的作用以外，还有一个优点是能自动的重启，即当LED灯条的短路问题解决后，D1点电压即恢复高电平，PNP三极管Q7不再工作，可以设置每个周期的保护时间，对LED灯条进行精密保护。
实施例五：
本实施例记载了一种液晶显示装置，包括实施例一至四中任一个所述的多路LED背光源驱动电路。
上述实施例以低成本的器件实现动态LED的2D-3D转换功能并驱动更多路LED灯条，线路简单，可扩展性强。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种多路LED背光源驱动电路，包括多路LED灯条，其特征在于，还包括：
多个恒流源电路，分别与所述多路LED灯条的阴极端电连接，用于对每一路LED灯条的电流进行采样，根据得到的采样信号与恒流源电路的基准源信号进行比较，根据比较结果对相应的LED灯条进行电流调整；
2D/3D基准转换电路，用于根据输入的2D/3D信号，对所述恒流源电路的基准源信号进行基准值调整；
多选电流电路，用于选择所述多路LED灯条的电流最小值，并将得到的电流最小值对应的信号反馈至LED控制单元；
LED控制单元，将所述多选电流电路反馈的信号与设定的基准进行比较，生成相应的电压调整信号，对所述多路LED灯条的电压进行调整。
2.根据权利要求1所述的多路LED背光源驱动电路，其特征在于，所述背光源驱动电路还包括保护电路，用于对每一路LED灯条进行监测，在任一路LED灯条短路时生成使能保护信号给LED控制单元，控制所述LED控制单元停止工作。
3.根据权利要求1所述的多路LED背光源驱动电路，其特征在于，所述恒流源电路包括：
第一NPN三极管，集电极与对应LED灯条的阴极端电连接，发射极串联第一LED采样电阻后接地；
运算放大器，同相输入端连接所述基准源信号，反相输入端与所述第一NPN三极管的发射极电连接，输出端与所述第一NPN三极管的基极电连接。
4.根据权利要求3所述的多路LED背光源驱动电路，其特征在于，所述运算放大器的输出端和第一NPN三极管的基极通过第二NPN三极管电连接，其中所述第二NPN三极管的基极与所述运算放大器的输出端电连接，发射极与所述第二NPN三极管的基极电连接。
5.根据权利要求1所述的多路LED背光源驱动电路，其特征在于，所述2D/3D基准转换电路包括：
第三NPN三极管，基极连接所述2D/3D信号，发射极接地，集电极串联第一电阻后与基准源信号输出端电连接；
第二电阻，并联在所述第三NPN三极管的发射极和所述基准源信号输出端之间；
第四NPN三极管，集电极连接电源，发射极串联第三电阻后与所述基准源信号输出端电连接；
三端可调分流基准源，阴极通过第四电阻连接电源，同时阴极还与所述第四NPN三极管的基极电连接，参考极和阳极分别并联在所述第三电阻靠近和远离第四NPN三极管的两端。
6.根据权利要求1所述的多路LED背光源驱动电路，其特征在于，所述多选电流电路包括：
多个第一二极管，阴极端分别与所述多个LED灯条的阴极端电连接；
第五NPN三极管，基极与所述多个第一二极管的阳极端电连接，发射极通过第五电阻接地，所述与电流最小值对应的信号在所述第五NPN三极管的发射极处采集。
7.根据权利要求1所述的多路LED背光源驱动电路，其特征在于，所述LED控制单元包括：
控制芯片，将所述多选电流电路反馈的信号与控制芯片内部设定的基准进行比较，生成相应的电压调整信号给升压电路；
升压电路，根据所述控制芯片的电压调整信号对输入的电压进行调整后输往所述多路LED灯条。
8.根据权利要求7所述的多路LED背光源驱动电路，其特征在于，所述控制芯片为PWM控制芯片。
9.根据权利要求2所述的多路LED背光源驱动电路，其特征在于，所述保护电路包括：
开始微分电路，连接在2D/3D脉宽调制信号输入端与第六NPN三极管的基极之间；
第六NPN三极管，集电极通过第五电阻后接所述2D/3D脉宽调制信号输入端，发射极接地，在发射极和集电极之间并联有第六电阻；
PNP三极管，发射极与所述第六NPN三极管的集电极电连接，发射极与使能保护信号输出端连接；
采样二极管，阴极端与对应LED灯条的阴极端连接，阳极端与所述PNP三极管的基极电连接。
10.一种液晶显示装置，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的多路LED背光源驱动电路。
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