CN102723871A - 升压电路、led背光驱动电源及电视机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种升压电路、LED背光驱动电源及电视机，其中升压电路包括直流电源输入端、直流电压输出端、电子开关、耦合电感、第一升压单元及第二升压单元；直流电源输入端用于输入待升压的直流电源；耦合电感用于配合电子开关、第一升压单元及第二升压单元对直流电源输入端的直流电源进行升压；直流电压输出端用于输出升压后的直流电压；直流电源输入端的正极与耦合电感的初级线圈的同名端连接，直流电源输入端的负极与电子开关的一端连接，电子开关的另一端与耦合电感的初级线圈的异名端连接，且与第二升压单元连接，第二升压单元还与第一升压单元连接，且与耦合电感的次级线圈连接。本发明升压电路提高了电路的升压比，降低了电路的成本。

Description

升压电路、LED背光驱动电源及电视机

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种升压电路、LED背光驱动电源及电视机。

背景技术

由于LED灯具有寿命长和节能等的优点，使得目前愈来愈多的LCD彩色电视机都采用LED灯作为其背光源。而由于LED灯的驱动方式是恒流驱动方式，因此，在LED灯的实际应用中，通常是采用串联的方式将多个LED灯连接在一起。现有技术中通常是采用图1和图2所示的升压电路来驱动LED灯的工作。

如图1所示，图1是现有技术中一种LED背光驱动电源中的升压电路的电路结构示意图。该电路包括直流电源输入端101、直流电压输出端102、电感L11、二极管D11、极性电容C11、电子开关K11、PWM控制集成电路IC1、电阻R11及电阻R12。其中，电阻R11和电阻R12构成PWM控制集成电路IC1的反馈电压取样电路103。具体地，直流电源输入端101的正极与电感L11的一端连接，电感L11的另一端与二极管D11的阳极连接，二极管D11的阴极与直流电压输出端102连接，且与极性电容C11的正极连接，极性电容C11的负极与直流电源输入端101的负极连接，电子开关K11的一端于电感L11和二极管D11的阳极之间，电子开关K11的另一端与直流电源输入端的负极连接，电子开关K11的控制端与PWM控制集成电路IC1的控制输出脚连接，电阻R11和电阻R12相互串联，一端与直流电压输出端102连接，另一端与极性电容C11的负极连接，PWM控制集成电路IC1的反馈电压输入脚FB连接于电阻R11和电阻R12之间。

图1所示电路，当电子开关K11闭合时，直流电源输入端101为电感L11储能；当电子开关K11断开时，电感L11的储能与直流电源输入端101的电压相叠加，叠加后的电压通过二极管D11对极性电容C11放电，从而将直流电源输入端101的低电压变成直流电压输出端102的高电压。本电路可以通过改变PWM控制集成电路IC1所输出的PWM信号的占空比来改变电路的升压倍数，通常情况下，其直流电压输出端102的输出电压是直流电源输入端101的电压的1.5-5倍，从而导致采用该电路来驱动LED灯时，最多只能驱动35颗相互串联LED灯，若要驱动140颗LED灯，则需要4串上述35颗的LED灯，而当该4串LED灯共用图1所示的升压电路时，由于各LED灯的电压有差异，使得后面的恒流部分的损耗较大，导致该电路的驱动效率不高。

如图2所示，图2是现有技术中另一种LED背光驱动电源中的升压电路的电路结构示意图。该电路包括电感L21、电感L22、极性电容C21、极性电容C22，二极管D21、二极管D22、二极管D23、电子开关K21、PWM控制集成电路IC2、电阻R21及电阻R22。其中，电阻R21和电阻R22构成PWM控制集成电路IC2的反馈电压取样电路203。具体地，直流电源输入端101的正极与电感L21的一端连接，电感L21的另一端与二极管D21的阳极连接，二极管D21的阴极与极性电容C21的正极连接，且与电感L22的一端连接，电感L22的另一端与二极管D22的阳极连接，二极管D22的阴极与直流电压输出端202连接，且与极性电容C22的正极连接，极性电容C22的负极与直流电源输入端201的负极连接，且与极性电容C21的负极连接，电子开关K21的一端连接于电感L22与二极管D22的阳极之间，电子开关K21的另一端与直流电源输入端201的负极连接，电子开关K21的控制端与PWM控制集成电路IC2的控制输出脚连接，二极管D23的阳极连接于电感L21与二极管D21的阳极之间，二极管D23的阴极与二极管D22的阳极连接，且经电子开关K21与直流电源输入端201的负极连接，电阻R21和电阻R22相互串联，一端与直流电压输出端202连接，另一端与极性电容C22的负极连接，PWM控制集成电路IC2的反馈电压输入脚FB连接于电阻R21和电阻R22之间。

图2所示电路中，电感L21、二极管D21和极性电容C21组成第一级升压单元，电感L22、二极管D22和极性电容C22组成第二级升压单元，该两级升压单元通过二极管D23共用一个电子开关K21，第二级升压单元的供电由第一级升压单元来提供。应用本升压电路可以得到比图1所示电路更高的升压比，使得电视机的LED背光驱动电源中采用该升压电路后，可以减少电视机背光源中的LED灯的串数，从而提高其驱动效率。但是，图2所示电路存在以下缺陷：需要使用两个分立的电感（L21及L22），使得电子开关K21流过了该两个电感的电流，由于该电路是反激式工作方式（电子开关K21在关断期间为负载LED灯供电），因此，该电路相对于正激式工作方式，其流过的电流要大，又由于电子开关K21与高电压的直流电压输出端202直接相连，使得电子开关K21需要能够承受很高的电压，即该电路所选用的电子开关必须是耐高压和大电流的开关器件，而耐高压和大电流的开关器件的成本较高，从而导致整个电路的成本上升。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种升压电路，旨在提高电路的升压比，以及降低电路的成本。

为了达到上述目的，本发明提出一种升压电路，该升压电路包括直流电源输入端、直流电压输出端、电子开关、耦合电感、第一升压单元及第二升压单元，其中：

所述直流电源输入端，用于输入待升压的直流电源；

所述耦合电感，用于配合所述电子开关、第一升压单元及第二升压单元对所述直流电源输入端的直流电源进行升压；

所述直流电压输出端，用于输出升压后的直流电压；

所述直流电源输入端的正极与所述耦合电感的初级线圈的同名端连接，所述直流电源输入端的负极与所述电子开关的一端连接，所述电子开关的另一端与所述耦合电感的初级线圈的异名端连接，且与所述第二升压单元连接，所述第二升压单元还与所述第一升压单元连接，且与所述耦合电感的次级线圈连接。

优选地，所述第一升压单元包括第一二极管及第一极性电容，所述第一二极管的阳极与所述耦合电感的次级线圈的异名端连接，所述第一二极管的阴极与所述直流电压输出端连接，且与所述第一极性电容的正极连接，所述第一极性电容的负极与所述耦合电感的次级线圈的同名端连接。

优选地，所述第二升压单元包括第二二极管和第二极性电容，所述第二二极管的阴极与所述耦合电感的次级线圈的异名端连接，所述第二二极管的阳极分别与所述第二极性电容的负极连接及所述直流电源输入端的负极连接，且经所述电子开关与所述耦合电感的初级线圈的异名端连接，所述第二极性电容的正极与所述耦合电感的次级线圈的同名端连接，且与所述第一升压单元中的第一极性电容的负极连接。

优选地，还包括：

第三二极管，用于释放所述耦合电感的初级线圈的漏感；所述第三二极管的阳极与所述耦合电感的初级线圈的异名端连接，所述第三二极管的阴极与所述第二升压单元中的第二极性电容的正极连接。

本发明还提出一种LED背光驱动电源，所述LED背光驱动电源包括升压电路，所述升压电路包括直流电源输入端、直流电压输出端、电子开关、耦合电感、第一升压单元及第二升压单元，其中：

所述直流电源输入端，用于输入待升压的直流电源；

所述耦合电感，用于配合所述电子开关、第一升压单元及第二升压单元对所述直流电源输入端的直流电源进行升压；

所述直流电压输出端，用于输出升压后的直流电压；

所述直流电源输入端的正极与所述耦合电感的初级线圈的同名端连接，所述直流电源输入端的负极与所述电子开关的一端连接，所述电子开关的另一端与所述耦合电感的初级线圈的异名端连接，且与所述第二升压单元连接，所述第二升压单元还与所述第一升压单元连接，且与所述耦合电感的次级线圈连接。

本发明还提出一种电视机，所述电视机包括LED背光驱动电源，所述LED背光驱动电源包括升压电路，所述升压电路包括直流电源输入端、直流电压输出端、电子开关、耦合电感、第一升压单元及第二升压单元，其中：

所述直流电源输入端，用于输入待升压的直流电源；

所述耦合电感，用于配合所述电子开关、第一升压单元及第二升压单元对所述直流电源输入端的直流电源进行升压；

所述直流电压输出端，用于输出升压后的直流电压；

所述直流电源输入端的正极与所述耦合电感的初级线圈的同名端连接，所述直流电源输入端的负极与所述电子开关的一端连接，所述电子开关的另一端与所述耦合电感的初级线圈的异名端连接，且与所述第二升压单元连接，所述第二升压单元还与所述第一升压单元连接，且与所述耦合电感的次级线圈连接。

本发明提出的升压电路，由于当电子开关闭合时，耦合电感中次级线圈所产生的感应电压通过第一升压单元中的第一二极管为第一极性电容充电，而当电子开关断开时，耦合电感中初级线圈所储存的电能将通过其次级线圈产生一个反向的电压来释放，该反向的电压通过第二升压单元中的第二二极管为第二极性电容充电，由于第一极性电容和第二极性电容是串连的，从而提高了本发明的升压比。并且，由于在电子开关的断开期间，耦合电感中初级线圈的漏感能量还能通过电路中的第三二极管为第二极性电容充电，从而释放了耦合电感中初级线圈的漏感能量。同时，由于本发明升压电路中直流电压输出端所输出的一部分电能是在电子开关的闭合期间传递到耦合电感的次级，因此本发明升压电路相对于现有技术中的升压电路，流过其电子开关的电流要更小；又由于电子开关断开时，其不与电路的直流电压输出端直接相连，使得电子开关所承受的电压要更低，从而使得本发明实现了开关器件的低成本化。而且由于本发明采用一个耦合电感替代了现有技术中升压电路中两个分立的电感，从而进一步地降低了电路的成本。

附图说明

图1是现有技术中一种LED背光驱动电源中的升压电路的电路结构示意图；

图2是现有技术中另一种LED背光驱动电源中的升压电路的电路结构示意图；

图3是本发明升压电路较佳实施例的电路结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图3是本发明升压电路较佳实施例的电路结构示意图。

参照图3，本发明升压电路包括直流电源输入端301、直流电压输出端302、电子开关K1、耦合电感TR1、第一升压单元303及第二升压单元304。

其中，直流电源输入端301，用于输入待升压的直流电源；

耦合电感TR1，用于配合电子开关K1、第一升压单元303及第二升压单元304对直流电源输入端301的直流电源进行升压；

直流电压输出端302，用于输出升压后的直流电压；

具体地，直流电源输入端301的正极与耦合电感TR1的初级线圈的同名端连接，直流电源输入端301的负极与电子开关K1的一端连接，电子开关K1的另一端与耦合电感TR1的初级线圈的异名端连接，且与第二升压单元304连接，第二升压单元304还与第一升压单元303连接，且与耦合电感TR1的次级线圈连接。

其中，上述第一升压单元303包括第一二极管D1及第一极性电容C1。其中，第一二极管D1的阳极与耦合电感TR1的次级线圈的异名端连接，第一二极管D1的阴极与直流电压输出端302连接，且与第一极性电容C1的正极连接，第一极性电容C1的负极与耦合电感TR1的次级线圈的同名端连接。

上述第二升压单元304包括第二二极管D2和第二极性电容C2。其中，第二二极管D2的阴极与耦合电感TR1的次级线圈的异名端连接，第二二极管D2的阳极分别与第二极性电容C2的负极连接及，且与直流电源输入端301的负极连接，且及经电子开关K1与耦合电感TR1的初级线圈的异名端连接，第二极性电容C2的正极与耦合电感TR1的次级线圈的同名端连接，且与第一升压单元303中的第一极性电容C1的负极连接。

另外，本发明实施例中的升压电路，还包括用于释放耦合电感TR1的初级线圈的漏感的第三二极管D3，第三二极管D3的阳极与耦合电感TR1的初级线圈的异名端连接，第三二极管D3的阴极与第二升压单元304中的第二极性电容C2的正极连接。

本发明升压电路的工作原理具体描述如下：

当电子开关K1闭合时，耦合电感TR1的初级线圈接到直流电源输入端301的正极和负极之间，从而使得直流电源输入端301的电能储存在耦合电感TR1的初级线圈中，同时，耦合电感TR1的次级线圈会产生一个感应电压，该感应电压通过第一升压单元303中的第一二极管D1为第一极性电容C1充电；

当电子开关K1断开时，耦合电感TR1中初级线圈所储存的电能将通过其次级线圈产生一个反向的电压来释放，该反向的电压通过第二升压单元304中的第二二极管D2为第二极性电容C2充电，由于第一极性电容C1和第二极性电容C2是串连的，从而保证了本发明升压电路的高升压比。

并且，在电子开关K1的断开期间，耦合电感TR1中初级线圈的漏感能量还能通过电路中的第三二极管D3为第二升压单元304中的第二极性电容C2充电，从而释放了耦合电感TR1中初级线圈的漏感能量，从而可以用第二升压单元304中第二极性电容C2两端电压来钳位电子开关K1的过电压，从而解决了耦合电感TR1中初级线圈的漏感能量在电子开关K1的过电压问题。

同时，本发明升压电路中直流电压输出端302所输出的一部分电能是在电子开关K1的闭合期间传递到耦合电感TR1次级的，从而使得本发明升压电路相对于现有技术中的升压电路，流过其电子开关K1的电流要更小；又由于电子开关K1断开时，其不与电路的直流电压输出端302直接相连，因耦合电感TR1变比的关系，使得电子开关K1所承受的电压要更低，从而使得本发明实现了开关器件的低成本化。

而且，本发明采用一个耦合电感TR1替代了现有技术中升压电路中的两个分立的电感，减小了电感元件的体积，从而使得本发明进一步地降低了电路的成本。

本发明提出的升压电路，由于当电子开关闭合时，耦合电感中次级线圈所产生的感应电压通过第一升压单元中的第一二极管为第一极性电容充电，而当电子开关断开时，耦合电感中初级线圈所储存的电能将通过其次级线圈产生一个反向的电压来释放，该反向的电压通过第二升压单元中的第二二极管为第二极性电容充电，由于第一极性电容和第二极性电容是串连的，从而提高了本发明的升压比。并且，由于在电子开关的断开期间，耦合电感中初级线圈的漏感能量还能通过电路中的第三二极管为第二极性电容充电，从而释放了耦合电感中初级线圈的漏感能量。同时，由于本发明升压电路中直流电压输出端所输出的一部分电能是在电子开关的闭合期间传递到耦合电感的次级，因此本发明升压电路相对于现有技术中的升压电路，流过其电子开关的电流要更小；又由于电子开关断开时，其不与电路的直流电压输出端直接相连，使得电子开关所承受的电压要更低，从而使得本发明实现了开关器件的低成本化。而且由于本发明采用一个耦合电感替代了现有技术中升压电路中两个分立的电感，从而进一步地降低了电路的成本。

本发明还提出一种LED背光驱动电源，该LED背光驱动电源包括升压电路，其升压电路的电路结构与上面实施例所述的升压电路的电路结构相同，此处不再赘述。

本发明还提出一种电视机，该电视机包括LED背光驱动电源，其LED背光驱动电源包括升压电路，该升压电路的电路结构与上面实施例所述的升压电路的电路结构相同，此处不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种升压电路，其特征在于，包括直流电源输入端、直流电压输出端、电子开关、耦合电感、第一升压单元及第二升压单元，其中：

所述直流电源输入端，用于输入待升压的直流电源；

所述耦合电感，用于配合所述电子开关、第一升压单元及第二升压单元对所述直流电源输入端的直流电源进行升压；

所述直流电压输出端，用于输出升压后的直流电压；

所述直流电源输入端的正极与所述耦合电感的初级线圈的同名端连接，所述直流电源输入端的负极与所述电子开关的一端连接，所述电子开关的另一端与所述耦合电感的初级线圈的异名端连接，且与所述第二升压单元连接，所述第二升压单元还与所述第一升压单元连接，且与所述耦合电感的次级线圈连接。

2.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于，所述第一升压单元包括第一二极管及第一极性电容，所述第一二极管的阳极与所述耦合电感的次级线圈的异名端连接，所述第一二极管的阴极与所述直流电压输出端连接，且与所述第一极性电容的正极连接，所述第一极性电容的负极与所述耦合电感的次级线圈的同名端连接。

3.根据权利要求2所述的升压电路，其特征在于，所述第二升压单元包括第二二极管和第二极性电容，所述第二二极管的阴极与所述耦合电感的次级线圈的异名端连接，所述第二二极管的阳极分别与所述第二极性电容的负极连接及所述直流电源输入端的负极连接，且经所述电子开关与所述耦合电感的初级线圈的异名端连接，所述第二极性电容的正极与所述耦合电感的次级线圈的同名端连接，且与所述第一升压单元中的第一极性电容的负极连接。

4.根据权利要求3所述的升压电路，其特征在于，还包括：

第三二极管，用于释放所述耦合电感的初级线圈的漏感；所述第三二极管的阳极与所述耦合电感的初级线圈的异名端连接，所述第三二极管的阴极与所述第二升压单元中的第二极性电容的正极连接。

5.一种LED背光驱动电源，其特征在于，包括权利要求1-4中任一项所述的升压电路。

6.一种电视机，包括LED背光驱动电源，其特征在于，所述LED背光驱动电源为权利要求5所述的LED背光驱动电源。

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