CN102711316A - Led背光源驱动装置及使用其的液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED背光源驱动装置，包括多路LED灯条，还包括：多个恒流控制电路，用于分别给各LED灯条提供对应的恒流电流；芯片开关控制电路，用于生成相应的芯片开关控制信号，控制升压控制芯片的开和关；最小电流选取电路，用于选取所述多路LED灯条中的电流最小值，并将与所述电流最小值对应的反馈信号反馈给所述升压控制芯片；升压控制芯片，用于根据所述最小电流选取电路反馈的电流最小值生成相应的升压控制信号，实现各LED灯条阳极端的升压控制；升压电路，用于根据所述升压控制芯片的控制将输入电压升压后输出至各路LED灯条。本发明还公开了一种包含上述驱动装置的液晶显示装置。本发明的背光源驱动装置成本较低、性能可靠、便于推广使用。

Description

LED背光源驱动装置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LED背光源驱动装置及使用其的液晶显示装置。

背景技术

在液晶显示屏中，背光源是关系显示屏色彩显示的重要技术。目前的背光源电路实现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，有时候还需要多个LED芯片才能实现多路控制。因此，需要对现有的LED背光源驱动电路进行改进，找到一种使用简单模拟电路搭建并可以实现3D功能的背光源驱动电路。

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成本较低、性能可靠的LED背光源驱动装置及使用其的液晶显示装置。

(二)技术方案

为解决上述问题，一方面，本发明提供了一种LED背光源驱动装置，包括多路LED灯条，还包括：

多个恒流控制电路，分别电连接在各LED灯条的阴极端，用于分别在2D和3D状态下给各LED灯条提供对应的恒流电流；

芯片开关控制电路，用于根据输入的脉宽调制信号分别在2D和3D状态下生成相应的芯片开关控制信号，控制升压控制芯片的开和关；

最小电流选取电路，分别与LED灯条的阴极端电连接，用于选取所述多路LED灯条中的电流最小值，并将与所述电流最小值对应的反馈信号反馈给所述升压控制芯片；

升压控制芯片，用于根据所述最小电流选取电路反馈的电流最小值生成相应的升压控制信号，实现各LED灯条阳极端的升压控制；

升压电路，用于根据所述升压控制芯片的控制将输入电压升压后输出至各路LED灯条。

优选地，所述升压控制芯片为DC-DC芯片。

优选地，所述恒流控制电路包括：

第一三极管，基极接脉宽调制信号，受所述脉宽调制信号控制；

第二三极管，基极与所述第一三极管的集电极电连接，受所述第一三极管集电极电压的控制；

第三三极管，基极与所述第二三极管的集电极电连接，受所述第二三极管集电极电压的控制，集电极与对应LED灯条的阴极端电连接，射极串联第一电阻后接地；

三端可调分流基准源，阳极和参考极分别并联在所述第一电阻靠近和远离地的两端，阴极与所述第二三极管的集电极电连接；

第四三极管，基极接3D状态信号，受所述3D状态信号控制，其中，所述3D状态信号在3D状态时为高电平，在2D状态时为低电平；

第五三极管，基极与所述第四三极管的集电极电连接，受所述第四三极管集电极电压的控制；

第六三极管，基极与所述第五三极管的集电极电连接，受所述第五三极管集电极电压的控制，射极和集电极分别并联在所述第一电阻靠近和远离地的两端，其中集电极与所述第一电阻远离地的一端之间还串联有第二电阻。

优选地，所述芯片开关控制电路包括：

第七三极管，基极接所述3D状态信号，受所述3D状态信号控制；

第八三极管，基极与所述第七三极管的集电极电连接，受所述第七三极管集电极电压的控制，射极接地，集电极输出所述芯片开关控制信号；

第一稳压二极管，串联在所述第八三极管的基极与第七三极管的集电极之间，其中，阴极端与所述第七三极管的集电极电连接，阳极端与所述第八三极管的基极电连接；

在所述第一稳压二极管的阴极端还连接有对所述第一三极管的集电极电压进行采样的采样信号。

优选地，所述最小电流选取电路包括：

多个第一二极管，阴极端分别与所述多路LED灯条的阴极端电连接；

第九三极管，基极与所述多个第一二极管的阳极端电连接，射极输出与所述电流最小值对应的反馈信号。

优选地，所述多个第一二极管的阈值电压与所述第九三极管基极与射极之间的阈值电压大小相等，相位相反。

优选地，所述升压控制芯片包括：

反馈脚，用于输入所述最小电流选取电路输出的反馈信号；

参考脚，用于输入与所述反馈信号进行比较的参考信号；

开关控制脚，用于输入所述芯片开关控制信号，控制所述升压控制芯片的开关；

输出脚，用于根据所述反馈信号和参考信号的比较结果输出相应的升压控制信号。

优选地，所述驱动装置还包括灯条短路保护电路，与各LED灯条的阴极端电连接，在任一路灯条短路时生成芯片开关控制信号，控制所述升压控制芯片关闭。

优选地，所述灯条短路保护电路包括：

多个第二二极管，阳极端分别与所述多路LED灯条的阴极端电连接；

第二稳压二极管，阴极端与所述多个第二二极管的阴极端电连接；

第十三极管，基极与所述第二稳压二极管的阳极端电连接，射极接地，集电极输出芯片开关控制信号。

另一方面，本发明还提供了一种液晶显示装置，包括权利要求1-9中任一项所述的LED背光源驱动装置。

(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：本技术方案的LED背光源驱动装置利用成本较低的普通升压控制芯片和模拟电路替代了现有昂贵的LED专用芯片实现了多路LED灯条的驱动，并且可以动态切换2D和3D状态，使得LED背光源驱动装置的成本低、效率高、性能可靠、扩展性好，便于大规模推广；

上述技术方案中的另一个技术方案具有如下的优点：本技术方案的液晶显示装置，通过使用了上述的LED背光源驱动装置，降低了液晶显示装置的成本。

附图说明

图1为根据本发明实施例一驱动装置的电路原理框图；

图2为根据本发明实施例二驱动装置中多路LED灯条的连接方式示意图；

图3为根据本发明实施例二驱动装置中一个恒流控制电路的示意图；

图4为根据本发明实施例二驱动装置中芯片开关控制电路的示意图；

图5为根据本发明实施例二驱动装置中最小电流选取电路的示意图；

图6为根据本发明实施例二驱动装置中的升压控制芯片的示意图；

图7为根据本发明实施例二驱动装置通过升压控制芯片对LED灯条进行升压控制的电路的示意图；

图8为根据本发明实施例三驱动装置的电路原理框图；

图9为根据本发明实施例四驱动装置中灯条短路保护电路的示意图。

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1所示，本实施例记载了一种LED背光源驱动装置，包括：

多路LED灯条，即图1中所示的LED灯条1至LED灯条N，其中N为自然数；

多个恒流控制电路，分别电连接在各LED灯条的阴极端，用于分别在2D和3D状态下给各LED灯条提供对应的恒流电流；

芯片开关控制电路，用于根据输入的脉宽调制信号分别在2D和3D状态下生成相应的芯片开关控制信号，控制升压控制芯片的开和关；

最小电流选取电路，分别与LED灯条的阴极端电连接，用于选取所述多路LED灯条中的电流最小值，并将与所述电流最小值对应的反馈信号反馈给所述升压控制芯片；

升压控制芯片，用于根据所述最小电流选取电路反馈的电流最小值生成相应的升压控制信号，实现各LED灯条阳极端的升压控制；

升压电路，用于根据所述升压控制芯片的控制将输入电压升压后输出至各路LED灯条。

如图1所示，输入的电压经过升压电路后输出至所述多路LED灯条，其中，升压电路采用现有技术中常用的升压电路结构，例如BOOST升压电路。各路LED灯条在输入的PWM信号和3D状态信号的控制下发光，其中当3D状态信号表示当前非3D状态——即为2D状态时，每一路LED灯条对应的PWM信号占空比相同，相位相同，当3D状态信号表示当前为3D状态时，每一路LED灯条对应的PWM信号占空比相同但是移相设置，即同一时刻仅有一路LED灯条工作。

本实施例通过最小电流选取电路采集各LED灯条中的电流最小值并反馈给升压控制芯片，升压控制芯片根据接收的电流最小值生成相应的升压控制信号来对升压电路输出的电压进行控制。同时芯片开关控制电路根据LED灯条的PWM信号电平的高低以及输入的3D状态信号电平的高低生成对应的芯片开关控制信号给所述升压控制芯片。

实施例二：

本实施例的LED背光源驱动装置的整体结构与实施例一相同，但是本实施例更为具体的对LED背光源驱动装置的各电路进行描述。其中：

如图2所示，本实施例中以6路LED灯条为例，各LED灯条的阳极端并联设置，阴极端分别用ISEN1～ISEN6表示。

如图3所示，以与LED灯条1电连接的恒流控制电路为例进行说明，所述恒流控制电路包括：

第一三极管V618，基极接第一路脉宽调制信号PWM1，受所述脉宽调制信号PWM1控制，射极接地，集电极通过电阻R663接电源(本实施例中为12V电源)；本实施例中通过一采样二极管VD603对所述第一三极管V618集电极的电压进行采样，得到采样信号D；

第二三极管V623，基极与所述第一三极管V618的集电极电连接，受所述第一三极管V618集电极电压的控制，射极接地，集电极经过电阻R660之后接电源；

第三三极管V608，基极与所述第二三极管V623的集电极电连接，受所述第二三极管V623集电极电压的控制，集电极与对应LED灯条的阴极端ISEN1电连接，射极串联第一电阻R612后接地；

三端可调分流基准源TL431L，其阳极和参考极分别并联在所述第一电阻R612靠近和远离地的两端，阴极与所述第二三极管V623的集电极电连接；本实施例中，在其阴极和参考极之间还并联有相互串联设置的电容C626和电阻R627。

为了实现2D和3D的动态转换，本实施例中，所述恒流控制电路还包括：

第四三极管V604，基极接3D状态信号3D_En，受所述3D状态信号3D_En控制，射极接地，集电极经一电阻R677后接电源；在本实施例中中，所述3D状态信号3D_En在3D状态时为高电平，在2D状态时为低电平；

第五三极管V645，基极与所述第四三极管V604的集电极电连接，受所述第四三极管V604集电极电压的控制，射极接地，集电极通过电阻R741连接电源；

第六三极管V625，基极与所述第五三极管V645的集电极电连接，受所述第五三极管V645集电极电压的控制，射极和集电极分别并联在所述第一电阻R612靠近和远离地的两端，其中集电极与所述第一电阻R612远离地的一端之间还串联有第二电阻R626。

工作时：

当工作在2D状态下时，所述3D状态信号3D_En为低电平，第四三极管V604截止，第四三极管V604集电极为高电平，导致第五三极管V645导通，第五三极管V645集电极为低电平，导致第六三极管V625截止。

此时，当所述脉宽调制信号PWM1为高电平时，所述第一三极管V618导通，其集电极为低电平，因此采样信号D和第二三极管V623的基极输入都为低电平；第二三极管V623截止，其集电极为高电平，使得受其控制的第三三极管V608导通并工作于线性放大状态。所述第三三极管V608的集电极电流Ic通过所述第一电阻R612上的电压决定。

由图3可以看出，所述第一电阻R612上的电压由所述三端可调分流基准源TL431L阳极和参考极之间的电压决定，在本实施例选用所述三端可调分流基准源TL431L阳极和参考极之间的基准电压为1.25V，此时所述第三三极管V608集电极上的电流Ic＝1.25/第一电阻R612的阻值。

正常工作时，所述第三三极管V608的集电极电流Ic保持在上面设定的值；若第三三极管V608的集电极电流Ic忽然增大，所述三端可调分流基准源TL431L的参考电压大于基准电压1.25V，所述三端可调分流基准源TL431L的电流增大，其阴极电位降低，则流过电阻R664的电流(即第三三极管V608基极电流IB)减小，再根据Ic＝βIB使得Ic减小，形成负反馈。反之，若第三三极管V608的集电极电流Ic忽然减小，经过上述的负反馈后会调整所述集电极电流Ic增大。

当PWM1为低电平时，第一三极管V618截止，采样信号D为高电平，第二三极管V623导通，第三三极管V608截止，所述三端可调分流基准源TL431L也截止，LED灯条中没有电流，这样便实现了2D调光功能。

当工作在3D状态下时，所述3D状态信号3D_En为高电平，此时第四三极管V604导通，第五三极管V645截止，第六三极管V625导通。此时所述第三三极管V608的集电极电流Ic通过所述第一电阻R612和第二电阻R626上的电压决定。即第三三极管V608集电极上的电流Ic＝1.25/第一电阻R612和第二电阻R626并联后的总阻值，实现了电流加倍。3D状态下的调光方式与2D状态下相同。

如图4所示和图7，在本实施例中，所述芯片开关控制电路包括：

第七三极管V606，基极接所述3D状态信号3D_En，受所述3D状态信号3D_En控制，射极接地，集电极通过电阻R724连接电源；

第八三极管V622，基极与所述第七三极管V606的集电极电连接，受所述第七三极管V606集电极电压的控制，射极接地，集电极通过电阻R609后接参考电压，并且所述集电极输出所述芯片开关控制信号COM；本实施例中，将所述第八三极管V622的集电极通过电容C613接地，以对所述芯片开关控制信号COM进行缓起通过二极管VD845连接到升压控制芯片的开关控制脚COMP(如图7所示)；当电容C613充电，达到控制芯片开关控制脚COMP电压达到启动状态时，芯片开始工作，当电容C613放电结束，将控制芯片开关控制脚COMP电压拉低，控制芯片停止工作。

第一稳压二极管VZ603，串联在所述第八三极管V622的基极与第七三极管V606的集电极之间，其中，阴极端与所述第七三极管V606的集电极电连接，阳极端与所述第八三极管V622的基极电连接；

在所述第一稳压二极管VZ603的阴极端还连接有对所述第一三极管V618的集电极电压进行采样的采样信号D。

由于在2D状态下，输入的脉宽调制信号PWM有高有低，需要防止脉宽调制信号PWM为低电平时候，升压电路输出电压一直升高，因此需要通过所述芯片开关控制电路关闭升压控制芯片。其工作原理如下：

2D状态下时，3D状态信号3D_En为低，第七三极管V606截止，此时当脉宽调制信号PWM(包括PWM1)为高电平时，采样信号D为低电平，第八三级管截止，芯片开关控制信号为高电平，升压控制芯片工作；

当PWM为低电平时，采样信号D为高电平，第八三级管V622导通，芯片开关控制信号COM为低电平，升压控制芯片关闭，升压电路不输出；

3D状态下，每一路PWM调光信号是移相控制(在一个周期内，6路PWM分别为高电平)，需要保证升压控制芯片一直是工作的，3D-EN为高电平，采样信号D为低电平，关闭第八三级管V622，升压控制芯片一直工作。

如图5所示，本实施例中所述最小电流选取电路包括：

多个第一二极管VD860、VD858、VD857、VD883、VD882及VD859，阴极端分别与所述多路LED灯条的阴极端ISEN1～ISEN6电连接；

第九三极管V936，基极与所述多个第一二极管的阳极端电连接，射极输出与所述电流最小值对应的反馈信号ISENSE。

所述多个第一二极管的阈值电压(约为0.7V)与所述第九三极管V936基极与射极之间的阈值电压大小相等，相位相反。此时所述反馈信号ISENSE的值即为电流值最小的LED灯条阴极端处的电压值。

如图6所示，本实施例中，所述升压控制芯片为常见的DC-DC芯片，主要包括：

反馈脚FB，用于输入所述最小电流选取电路输出的反馈信号；

参考脚VREF，用于输入与所述反馈信号进行比较的参考信号；

开关控制脚COMP，用于输入所述芯片开关控制信号，控制所述升压控制芯片的开关；

输出脚OUT，用于根据所述反馈信号和参考信号的比较结果输出相应的升压控制信号。

如图7所示，所述DC-DC的反馈脚接所述反馈信号ISENSE，开关控制脚COMP通过隔离二极管VD845连接缓起后的芯片开关控制信号COM，输出脚OUT连接升压电路对输入的电压进行控制得到LED灯条(图7中仅示出一路LED灯条)上的电压VOUT。

实施例三：

如图8所示，本实施例中其它部分与实施例一相同，但是添加了灯条短路保护电路，所述灯条短路保护电路与各LED灯条的阴极端电连接，在任一路灯条短路时生成芯片开关控制信号COM，控制所述升压控制芯片关闭。

实施例四：

如图9所示，本实施例中其它部分与实施例二相同，但是添加了实施例三所述的灯条保护电路，其具体包括：

多个第二二极管VD925、VD926、VD927，阳极端分别与所述多路LED灯条的阴极端ISEN1～ISEN6电连接；

第二稳压二极管VZ803，阴极端与所述多个第二二极管VD925、VD926、VD927的阴极端电连接；

第十三极管V944，基极通过电阻R963与所述第二稳压二极管的阳极端电连接，射极接地，集电极输出芯片开关控制信号COM。

驱动装置正常工作的时候，所述第二稳压二极管VZ803不导通，芯片开关控制信号COM为高电平，使得升压控制芯片的开关控制脚COMP悬空；当任何一路LED灯条短路时，都会导致该LED灯条阴极端的电压升高，第二稳压二极管VZ803被击穿后流过电流导通，第十三极管V944基极流过电流，集电极和发射极导通，将芯片开关控制信号COM为低电平，即将升压控制芯片的开关控制脚COMP脚接地，升压控制芯片停止工作，起到保护LED灯条作用。

实施例五：

一种液晶显示装置，包括上述任一个实施例中所述的LED背光源驱动装置。

上述实施例中的LED背光源驱动装置利用成本较低的普通升压控制芯片和模拟电路替代了现有昂贵的LED专用芯片实现了多路LED灯条的驱动，并且可以动态切换2D和3D状态，使得LED背光源驱动装置的成本低、效率高、性能可靠、扩展性好，便于大规模推广。

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LED背光源驱动装置，包括多路LED灯条，其特征在于，还包括：

多个恒流控制电路，分别电连接在各LED灯条的阴极端，用于分别在2D和3D状态下给各LED灯条提供对应的恒流电流；

芯片开关控制电路，用于根据输入的脉宽调制信号分别在2D和3D状态下生成相应的芯片开关控制信号，控制升压控制芯片的开和关；

最小电流选取电路，分别与LED灯条的阴极端电连接，用于选取所述多路LED灯条中的电流最小值，并将与所述电流最小值对应的反馈信号反馈给所述升压控制芯片；

升压控制芯片，用于根据所述最小电流选取电路反馈的电流最小值生成相应的升压控制信号，实现各LED灯条阳极端的升压控制；

升压电路，用于根据所述升压控制芯片的控制将输入电压升压后输出至各路LED灯条。

2.根据权利要求1所述的LED背光源驱动装置，其特征在于，所述升压控制芯片为DC-DC芯片。

3.根据权利要求1所述的LED背光源驱动装置，其特征在于，所述恒流控制电路包括：

第一三极管，基极接脉宽调制信号，受所述脉宽调制信号控制；

第二三极管，基极与所述第一三极管的集电极电连接，受所述第一三极管集电极电压的控制；

第三三极管，基极与所述第二三极管的集电极电连接，受所述第二三极管集电极电压的控制，集电极与对应LED灯条的阴极端电连接，射极串联第一电阻后接地；

三端可调分流基准源，阳极和参考极分别并联在所述第一电阻靠近和远离地的两端，阴极与所述第二三极管的集电极电连接；

第四三极管，基极接3D状态信号，受所述3D状态信号控制，其中，所述3D状态信号在3D状态时为高电平，在2D状态时为低电平；

第五三极管，基极与所述第四三极管的集电极电连接，受所述第四三极管集电极电压的控制；

第六三极管，基极与所述第五三极管的集电极电连接，受所述第五三极管集电极电压的控制，射极和集电极分别并联在所述第一电阻靠近和远离地的两端，其中集电极与所述第一电阻远离地的一端之间还串联有第二电阻。

4.根据权利要求2所述的LED背光源驱动装置，其特征在于，所述芯片开关控制电路包括：

第七三极管，基极接所述3D状态信号，受所述3D状态信号控制；

第八三极管，基极与所述第七三极管的集电极电连接，受所述第七三极管集电极电压的控制，射极接地，集电极输出所述芯片开关控制信号；

第一稳压二极管，串联在所述第八三极管的基极与第七三极管的集电极之间，其中，阴极端与所述第七三极管的集电极电连接，阳极端与所述第八三极管的基极电连接；

在所述第一稳压二极管的阴极端还连接有对所述第一三极管的集电极电压进行采样的采样信号。

5.根据权利要求1所述的LED背光源驱动装置，其特征在于，所述最小电流选取电路包括：

多个第一二极管，阴极端分别与所述多路LED灯条的阴极端电连接；

第九三极管，基极与所述多个第一二极管的阳极端电连接，射极输出与所述电流最小值对应的反馈信号。

6.根据权利要求5所述的LED背光源驱动装置，其特征在于，所述多个第一二极管的阈值电压与所述第九三极管基极与射极之间的阈值电压大小相等，相位相反。

7.根据权利要求1所述的LED背光源驱动装置，其特征在于，所述升压控制芯片包括：

反馈脚，用于输入所述最小电流选取电路输出的反馈信号；

参考脚，用于输入与所述反馈信号进行比较的参考信号；

开关控制脚，用于输入所述芯片开关控制信号，控制所述升压控制芯片的开关；

输出脚，用于根据所述反馈信号和参考信号的比较结果输出相应的升压控制信号。

8.根据权利要求1所述的LED背光源驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还包括灯条短路保护电路，与各LED灯条的阴极端电连接，在任一路灯条短路时生成芯片开关控制信号，控制所述升压控制芯片关闭。

9.根据权利要求8所述的LED背光源驱动装置，其特征在于，所述灯条短路保护电路包括：

多个第二二极管，阳极端分别与所述多路LED灯条的阴极端电连接；

第二稳压二极管，阴极端与所述多个第二二极管的阴极端电连接；

第十三极管，基极与所述第二稳压二极管的阳极端电连接，射极接地，集电极输出芯片开关控制信号。

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LED背光源驱动装置。

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