CN102740562B - 电源控制电路、背光模组及液晶显示器件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液晶显示技术领域，提供了一种电源控制电路、背光模组及液晶显示器件。该电路包括设置于变压器交流侧的交流输入单元、整流桥和单级控制单元，以及设置于变压器直流侧的二极管、LC振荡电路、LED灯条、LED电流采样电阻和次级反馈信号单元；交流输入单元、整流桥和单级控制单元依次串联，二极管、LC振荡电路、LED灯条、LED电流采样电阻和次级反馈信号单元，次级反馈信号单元连接至单级PFC控制单元，向单级PFC控制单元提供次级反馈信号。本发明采用单级PFC控制单元直接控制次级的输出电流和电压，节省了初级的PFC控制单元、LLC控制单元和初级的大电解，降低了电路的控制复杂度，提高了电路稳定性和可靠性。

Description

电源控制电路、背光模组及液晶显示器件

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种电源控制电路、背光模组及液晶显示器件。

背景技术

按照电器能耗的国家标准，对于使用功率大于75瓦的设备，需要在进行设备的电源板设计时考虑谐波电流和功率因数的影响，对于液晶显示器件也同样如此。因此，现有技术中常见的LED显示器件的背光源电源板通常分为两级，图1展示了现有技术电源板的主要结构，其中，在初级侧需要增加PFC（PowerFactor Correction，功率因数校正）控制单元（一般包括PFC电感和PFC控制芯片），在次级侧需要增加待机控制单元和LLC控制单元这两个受控单元，待机控制单元负责输出待机电源，一般输出为5V或者12V；LLC控制单元进行功率谐振变换，输出LED输出所需要的电压，后续的LED控制单元对LED灯条实现恒流控制。

在实现本发明过程中，发明人发现，现有技术的电源板由于采用两级控制，需要多个控制单元协同工作，其控制方式复杂，设备成本高；此外，由于元件较多，电路受损几率较大，其复杂结构又导致电路可维护性差。

发明内容

（一）要解决的技术问题

针对上述缺点，本发明为了解决现有技术中LED背光电源板电路复杂难以控制的问题，提供了一种电源控制电路、背光模组及液晶显示器件。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种电源控制电路，所述电路包括设置于变压器交流侧的交流输入单元、整流桥和单级PFC控制单元，以及设置于变压器直流侧的二极管、LC振荡电路、LED灯条、LED电流采样电阻和次级反馈信号单元；其中，所述交流输入单元、整流桥和单级PFC控制单元依次串联，所述二极管、LC振荡电路、LED灯条、LED电流采样电阻依次串联，所述次级反馈信号单元连接至所述单级PFC控制单元，向所述单级PFC控制单元提供次级反馈信号。

另一方面，本发明还同时提供了一种背光模组，所述背光模组中包括如上所述的电源控制电路。

再一方面，本发明还同时提供了一种液晶显示器件，所述液晶显示器件包括如上所述的背光模组。

（三）有益效果

在本发明的技术方案中，由于采用单级PFC控制单元直接控制次级的输出电流和电压，可实现LED的恒流控制，因而比传统架构节省了初级的PFC控制单元、LLC控制单元和初级的大电解，从而降低了电路的控制复杂度，节省了设备成本，并提高了电路的稳定性和可靠性，使设备不易损坏且便于维护。

附图说明

图1为现有技术中背光源的电源板结构示意图；

图2为本发明的一个实施例中背光源的电源板的结构示意图；

图3为本发明的一个实施例中电源控制电路的电路结构示意图；

图4为本发明的一个优选实施例中电源控制电路中PFC芯片ZCD管脚的电路连接示意图；

图5为本发明的另一个优选实施例中电源控制电路的电路结构示意图；

图6为本发明的再一个优选实施例中电源控制电路的电路结构示意图；

图7为本发明的再一个优选实施例中考虑到地线布线的电源控制电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的实施例中，采用单级PFC控制单元直接控制次级的输出电流和电压，实现LED的恒流控制。具体地，传统的PFC控制单元设置在整流桥和初级大电解电容之间，在次级通过LLC控制单元进行进一步控制，而本发明的实施例如图2所示，在次级使用单级PFC控制单元使交流输入电流和输入电压为同频同相的正弦波，比传统架构节省了初级的PFC控制单元、LLC控制单元和初级的大电解。

再进一步参见图3，本发明的实施例中的LED背光源电源控制电路的具体结构包括：设置于变压器T801交流侧的交流输入单元L820、整流桥VB7和单级PFC控制单元，以及设置于变压器T801直流侧的二极管VD818、LC振荡电路、LED灯条、LED电流采样电阻和次级反馈信号单元；其中单级PFC控制单元接收次级反馈信号来控制交流输入的电流和电压。

所述变压器交流侧还连接有与所述单级PFC控制单元并联的采样电阻，所述采样电阻通过MOS管连接至所述变压器；其中，所述单级PFC控制单元的Dri管脚连接所述MOS管的栅极、CS管脚和GND管脚分别连接所述采样电阻的两端，所述MOS管的源极连接所述变压器、漏极和衬底同时连接所述采样电阻；所述MOS管的源漏极间还并联有一稳压二极管。

以上仅仅是对本发明的实施方式的整体描述，该实施方式降低了电源电路的设备成本和复杂度，使得电路控制更易实现，但该实施方式仍有进一步改进的空间，下面将结合各附图里的更优选的实施例来对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1

对于图3的实施例，由于单级PFC控制单元也是采用普通的PFC芯片实现，而图3的实施例在初级侧已经没有大电解，开机时，上电冲击电流非常大（通过对电路的采样分析，开机瞬间的PFC的MOS管的电流冲击已经超过20A），过大的冲击电流很易对电子元件造成损害。

发明人继续从原理上分析开机冲击问题，发现大部分都是PFC芯片的ZCD（ZERO CURRENT DETECTION，零电流检测）管脚导致，因为PFC芯片的ZCD脚信号都是电压信号，稍微的干扰就会引起很大的电流和电压尖峰。因此本发明更优选的实施例1中把ZCD的电压信号改变成电流信号，从而解决了开机瞬间的电流冲击问题。

该优选的实施例1中ZCD管脚的电路连接如图4所示，其中ZCD管脚（C点）同时连接第二三极管Q2和第三三极管Q3的集电极，第二三极管Q2和第三三极管Q3的发射极接地；第三三极管Q3的集电极通过电阻R44连接VCC管脚并同时通过电容C41连接第四三极管Q4的基极，所述第四三极管Q4的集电极与所述第二三极管的基极（B点）连接、发射极接地，并且所述第四三极管Q4的基极与发射极之间还并联有电阻R45；第二三极管Q2的基极通过电阻R43连接VCC管脚并同时与第一三极管Q1的集电极连接，所述第一三极管Q1的发射极接地、基极经过电阻R41后与电压输入端A点连接。本实施例通过多个三极管对电路中的电压进行调整，使得电路中DRI信号和A点的信号相位完全相反，从而将A点的电压信号变成电流信号，提高了电路的抗干扰能力，又由于C点的ZCD信号跟A点基本一致，只是稍微延迟了一点时间（延迟时间是由电容C1和R5的大小决定的），通过该优选实施方式有效消除了电路中的开机冲击（通过对电路的采样分析，开机瞬间的最大冲击电流降为4.6A，大大减小了电流冲击对元件的损害）。

实施例2

此外，在本发明图3的实施例中，由于交流电的输入电压范围较宽，变压器通常不能饱和，但在电压比较高的情况下，比如开关机的瞬间，变压器又极易饱和，因此若是长时间使用开关机次数较多后很容易造成器件的损坏，电路可靠性降低。

为解决高压下变压器饱和的问题，本发明一个优选的实施例中在电路中并联接入三个串联的电阻R2、R3和R4，如图5所示，在所述变压器交流侧，所述采样电阻与所述单级PFC控制单元的CS管脚间接有第一电阻R1，所述单级PFC控制单元的CS管脚和GND管脚间接有与所述采样电阻和第一电阻R1并联的第二电阻R2，所述单级PFC控制单元的CS管脚与所述整流桥的输出端接有串联的第三电阻R3和第四电阻R4，所述第三电阻R3和第四电阻R4与所述变压器并联。当电压比较高时，R3上的电压就比较高，相应的R2上的电压也比较高，由于表示为R2上电压与R1上的电压之和的CS点电压为芯片设定值（即该点电压固定），因此当R2上电压增大时，R1上电压就会减小，从而通过采样电阻就可以限制变压器里的电流，解决了高压饱和的问题；而该优选实施例在低压的情况下对系统工作完全无影响。

通过对电路的采样分析，开机瞬间的电流普遍被限定在4A左右，实现了对变压器的限流，大大减小了开机电流对器件的损害；此外，由于电流减小，变压器的尺寸也可以相应减小，实现了器件的小型化。

实施例3

在本发明图3的实施例中，在宽电压范围内，如果要使得输出稳定、负载的加载和卸载实时性好，需要电路中不能出现过压现象；同时如果要将LED电流正确反馈到初级PFC，需要能兼容不同放大倍数的光耦，实现生产的稳定、可靠。要实现以上功能，对单级PFC调整部分有更进一步的要求：首先需要次级有合适的静态工作点，若工作点过高，会导致大负载工作时MOS管电压波形不正常、分叉；若工作点过低，会导致瞬间加负载和卸负载时，输出过压；此外，若静态工作点不合适，次级调整回路也会工作不稳定。

为了获得合适的静态工作点，把次级光耦的电流正确反馈到初级PFC控制单元，本发明进一步提供了优选的实施例3。参见图6，在该优选的实施例3中，所述光电耦合器的第三脚通过第五电阻接地，所述单级PFC控制单元的FB管脚通过第七电阻接地，所述单级PFC控制单元的VCC管脚同时连接所述光电耦合器的第四脚和第八电阻，所述第八电阻的另一端连接所述单级PFC控制单元的FB管脚，此外，所述第八电阻的另一端还通过第六电阻连接所述光电耦合器的第三脚。由于在次级反馈信号单元的光耦的第三脚对地接一个电阻R10，使电流大部分都通过R10对地消耗，通过电阻R4和R3的分压先给芯片提供一个偏置电压，大约0.5V左右，芯片启动后通过光耦偏置，实现对输出的调节，R10对地电流和调整芯片输出的电流比例大约为100：1。通过图6的优选实施例3，光耦输出的A点和MOS管的电流和电压都得到了有效地调整，电路获得了合适的静态工作点。

考虑到实施例3中的电路有多处需要与地线连接，为了在电路中合理设置地线走线，实施3更优选的地线布置方式如图7所示，其中，在所述整流桥的输出和地之间还并联有一个电容C31，用于滤除交流线的高频噪声。图7中地线接入点共有五处，分别用A1,B1,C1,D1,E1表示，地线总的走线原则是：全部地线在芯片地C1处交汇，其中，交流输入、整流桥和滤波电容C31的共用地端A1连接采样电阻地端B1后接到芯片地C1，ZCD地D1和光耦调整地E1则分别独立地接到芯片地E1，通过该实施方式优化了电路的走线布局，使电路实现更清晰明确。

最后，本发明还提供了一种液晶显示器件，采用上述背光源的电源控制电路进行控制，所述显示器件可以为：液晶面板、电子纸、OLED面板、液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等具有任何显示功能的产品或部件。

综上所述，本发明的技术方案中，由于采用单级PFC控制单元直接控制次级的输出电流和电压，可实现LED的恒流控制，因而比传统架构节省了初级的PFC控制单元、LLC控制单元和初级的大电解，从而降低了电路的控制复杂度，节省了设备成本，并提高了电路的稳定性和可靠性，使设备不易损坏且便于维护。

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，本发明的实际保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种电源控制电路，其特征在于，所述电路包括：

设置于变压器交流侧的交流输入单元、整流桥和单级PFC控制单元，以及设置于变压器直流侧的二极管、LC振荡电路、LED灯条、LED电流采样电阻和次级反馈信号单元；其中，所述交流输入单元、整流桥和单级PFC控制单元依次串联，所述二极管、LC振荡电路、LED灯条、LED电流采样电阻和次级反馈信号单元，所述次级反馈信号单元连接至所述单级PFC控制单元，向所述单级PFC控制单元提供次级反馈信号；其中，所述单级PFC控制单元的ZCD管脚与所述变压器之间连接有4个三极管；ZCD管脚同时连接第二三极管和第三三极管的集电极，第二三极管和第三三极管的发射极接地；第三三极管的集电极通过第九电阻连接VCC管脚并同时通过电容连接第四三极管的基极，所述第四三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接、发射极接地，并且所述第四三极管的基极与发射极之间还并联有第十电阻；第二三极管的基极通过第十一电阻第三连接VCC管脚并同时与第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的发射极接地、基极经过第十二电阻后与电压输入端连接。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述变压器交流侧还连接有与所述单级PFC控制单元并联的采样电阻，所述采样电阻通过MOS管连接至所述变压器；其中，所述单级PFC控制单元的Dri管脚连接所述MOS管的栅极、CS管脚和GND管脚分别连接所述采样电阻的两端，所述MOS管的源极连接所述变压器、漏极和衬底同时连接所述采样电阻；所述MOS管的源漏极间还并联有一稳压二极管。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述次级反馈信号单元包括一光电耦合器。

4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，在所述变压器交流侧，所述采样电阻与所述单级PFC控制单元的CS管脚间接有第一电阻，所述单级PFC控制单元的CS管脚和GND管脚间接有与所述采样电阻和第一电阻并联的第二电阻，所述单级PFC控制单元的CS管脚与所述整流桥的输出端接有串联的第三电阻和第四电阻，所述第三电阻和第四电阻与所述变压器并联。

5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述光电耦合器的第三脚通过第五电阻接地，所述单级PFC控制单元的FB管脚通过第七电阻接地，所述单级PFC控制单元的VCC管脚同时连接所述光电耦合器的第四脚和第八电阻，所述第八电阻的另一端连接所述单级PFC控制单元的FB管脚，此外，所述第八电阻的另一端还通过第六电阻连接所述光电耦合器的第三脚。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，在所述整流桥的输出和地之间还并联有一个电容。

7.一种背光模组，其特征在于，所述背光模组中包括如权利要求1-6中任一项所述的电源控制电路。

8.一种液晶显示器件，其特征在于，所述液晶显示器件包括如权利要求7所述的背光模组。

9.根据权利要求8所述的液晶显示器件，其特征在于，所述液晶显示器件为液晶电视。