CN102779486A - 一种负电压调节电流平衡的led驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种负电压调节电流平衡的LED驱动电路。其包括反激式电路、调压式变换器、LED灯条、电流镜钧流电路；反激式电路包括两路电源输出端，第一电源输出端供于LED，第二电源输出端供于调压式变换器；并由调压式变换器产生一负电压并连接电流镜钧流电路，电流镜钧流电路连接LED。本发明采用以上结构，利用调压式变换器产出的负电压和反激式电路输出的高电压一起驱动LED灯条。LED灯条直接由反激式电路的高电压直接驱动，不需要再经过一级直流转直流，大大提高了效率。利用调压式变换器产生一较低的负电压来做恒流调节用，由于调压式变换器产出的负电压较低，所以可以选用耐压较低及额定电流较低的器件，节省成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种负电压调节电流平衡的LED驱动电路。
背景技术
目前液晶显示器的LED应用通常将数个LED联成数组的灯条，因此需要较高的电压才能驱动LED灯条。然而在现有的LED灯条驱动电路中，如图1显示的电路架构图，多是先用反激式电路的结构输出12V的电压给液晶面板的T-CON芯片供电，此供电电压同时也经过一级BOOST变换器升压，将电压从12V升到比LED灯条两端稍高的电压，并分别接入各LED灯条的输入端，为LED灯条供电；各LED灯条的另一输入端连接电流镜源钧流电路。
随着现在液晶显示器的尺寸越来越大，其需求的LED灯条越来越多，同时需要LED两端的工作电压也变得较高，达100多伏，而给LED灯条供电的能量全部都是从12V低电压经过BOOST变换器升压得来的。而此BOOST变换器会增加损耗，使效率降低。此BOOST变换器的功率场效应晶体三极管及功率晶体二极管都需要选用较高耐压的器件，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提高液晶显示器LED背光驱动的效率，从而降低成本。
本发明采用以下电路架构，一种负电压调节电流平衡的LED驱动电路，其包括反激式电路、调压式变换器、LED灯条、电流镜钧流电路；所述反激式电路包括第一电源输出端、第二电源输出端，所述反激式电路的第一电源输出端分别连接LED灯条的第一输入端；所述反激式电路的第二电源输出端连接调压式变换器的第一输入端，并产生一负电压；所述调压式变换器还包括负电压输出端、第一输出端、第二输出端、第三输出端、第二输入端，所述的负电压输出端连接电流镜钧流电路的负电压输入端，所述调压式变换器的第一输出端连接电流镜钧流电路的第一输入端，所述的调压式变换器的第二输出端连接电流镜钧流电路的第二输入端，所述的调压式变换器的第三输出端连接电流镜钧流电路的第三输入端，所述的调压式变换器的第二输入端连接电流镜钧流电路的第一输出端；所述的电流源钧流电路的第二输出端连接LED灯条的第二输入端。
所述反激式电路的第一电源输出端连接变压器第一输出端、第一晶体二极管、第一滤波电容，所述变压器的第一输出端连接第一晶体二极管的正极，所述第一晶体二极管的负极连接第一滤波电容的正极，所述的第一滤波电容负极接地；所述反激式电路的第二电源输出端连接变压器第二输出端、第二晶体二极管、第二滤波电容，所述变压器的第二输出端连接第二晶体二极管的正极，所述第二晶体二极管的负极连接第二滤波电容的正极，所述的第二滤波电容负极接地。
所述的调压式变换器包括P型场效应晶体管、功率晶体二极管、电感、第三滤波电容和脉冲宽度调制控制器；所述P型场效应晶体管的源极连接到第二滤波电容的正极，P型场效应晶体管的漏极分别连接到功率晶体二极管的负极和电感的一端，所述电感的另一端接地，所述功率晶体二极管的正极连接到第三滤波电容的负极，所述第三滤波电容的正极接地，P型场效应晶体管的栅极连接到脉冲宽度调制控制器的栅极驱动端；所述的调压式变换器的第三输出端连接所述调压式变换器的第一输入端。
所述的电流镜钧流电路包括电流源和电流源驱动电路，所述的电流源与电流源驱动电路串联连接，所述的电流源分别与各LED灯条串联。
所述的电流源包括第二晶体三极管、第三晶体三极管、第四晶体三极管、第五晶体三极管、第六晶体三极管和第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻；所述的第六晶体三极管的发射极连接第五电阻的一端，第五电阻的另一端连接调压式变化器的第一输出端；第二晶体三极管的发射极与第一电阻连接；第三晶体三极管的发射极与第二电阻连接；第四晶体三极管的发射极与第三电阻连接；第五晶体三极管的发射极与第四电阻连接；所述的第二晶体三极管至第五晶体三极管并联连接，第一电阻至第五电阻并联连接，所述的第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻的阻值相同，所述的调压式变换器的负电压输出端连接至第五电阻。
所述的电流源驱动电路包括第七晶体三极管、第六电阻；所述的第七晶体三极管的基极连接到升降压变换器电路中的脉冲宽度调制控制器的comp端，第七晶体三极管(Q7)的集电极连接到升降压变换器电路的脉冲宽度调制控制器的第三输出端，第七晶体三极管的发射极连接第六电阻的一端，第六电阻的另一端同时连接电流源电路的第六晶体三极管的集电极、基极和第二晶体三极管、第三晶体三极管、第四晶体三极管、第五晶体三极管的基极。
所述的第五电阻之间的电压等于脉冲宽度调制控制器内部与其做比较的基准电压。
所述的LED灯条的第二输入端分别与电流源电路的第二晶体三极管、第三晶体三极管、第四晶体三极管、第五晶体三极管的集电极。
本发明采用以上结构，应用在液晶显示器或液晶电视领域内，利用调压式变换器产出一个较低的负电压和反激式电路结构输出的高电压一起驱动LED灯条。只有负电压部份的能量是从反激式电路第二电源输出端电压经调压式变换器取得，因此LED灯条由反激式电路第一电源输出的高电压直接驱动，不需要再经过一级直流转直流变换器，大大提高了效率。各LED灯条之间的电压差异不大，所以LED灯条恒流控制时所需要调节的电压不大。利用调压式变换器产生一较低的负电压来做恒流调节作用，由于调压式变换器产出的负电压较低，且只给LED灯条工作在0V至此负电压区间的LED供电，所以经过调压式变换器的功率三极管及功率二极管的电压及电流都较低，可以选用耐压较低及额定电流较低的器件，节省成本。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式为本发明做进一步说明。
图1为已知的LED驱动装置的电路示意图；
图2为本发明一种负电压调节电流平衡的LED驱动电路的实施例的示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明包括反激式电路1、调压式变换器2、LED灯条3、电流镜钧流电路4；所述反激式电路1包括第一电源输出端、第二电源输出端，所述反激式电路1的第一电源输出端分别连接LED灯条3的第一输入端；所述反激式电路1的第二电源输出端连接调压式变换器2的第一输入端，并产生一负电压；所述调压式变换器2还包括负电压输出端、第一输出端、第二输出端、第三输出端、第二输入端，所述的负电压输出端连接电流镜钧流电路4的负电压输入端，所述调压式变换器2的第一输出端连接电流镜钧流电路4的第一输入端，所述的调压式变换器2的第二输出端连接电流镜钧流电路4的第二输入端，所述的调压式变换器2的第三输出端连接电流镜钧流电路的第三输入端，所述的调压式变换器2的第二输入端连接电流镜钧流电路4的第一输出端；所述的电流源钧流电路4的第二输出端连接LED灯条3的第二输入端。
外部交流电压经整流滤波及功率因素较正后的母线电压即Vbus，给反激式电路1供电。变压器（T1）输出两组电压，一组经第一晶体二极管（D10）,第一滤波电容（C2）整流滤波后产出160V直流电压，连接LED灯条的第一输入端，为LED灯条供电；另一组经第二晶体二极管（D11），第二滤波电容（C3）整流滤波后产出12V直流电压，给后级调压式变换器（BUCK-BOOST）2供电。所述反激式电路1的第一电源输出端连接变压器(T1)第一输出端、第一晶体二极管(D10)、第一滤波电容(C2)，所述变压器(T1)的第一输出端连接第一晶体二极管(D10)的正极，所述第一晶体二极管（D10）的负极连接第一滤波电容（C2）的正极，所述的第一滤波电容（C2）负极接地；所述反激式电路的第二电源输出端连接变压器(T1)第二输出端、第二晶体二极管（D11）、第二滤波电容(C3)，所述变压器(T1)的第二输出端连接第二晶体二极管（D11）的正极，所述第二晶体二极管（D11）的负极连接第二滤波电容(C3)的正极，所述的第二滤波电容(C3)负极接地。
所述的调压式变换器2包括P型场效应晶体管(Q1)、功率晶体二极管（D1）、电感（L1）、第三滤波电容（C4）和脉冲宽度调制（PWM）控制器21；所述P型功率场效应晶体管(Q1)的源极连接到第二滤波电容(C3)的正极，P型功率场效应晶体管(Q1)的漏极分别连接到功率晶体二极管（D1）的负极和电感（L1）的一端，所述电感（L1）的另一端接地，所述功率晶体二极管（D1）的正极连接到第三滤波电容（C4）的负极，所述第三滤波电容（C4）的正极接地，P型功率场效应晶体管(Q1)的栅极连接到脉冲宽度调制控制器的栅极驱动端；所述的调压式变换器2的第三输出端连接所述调压式变换器的第一输入端。当P型场效应晶体管（Q1）导通时，第二晶体二极管（D11）输出的12V电压经P型场效应晶体管（Q1）的漏极给电感（L1）充电，当P型场效应晶体管（Q1）截止时，电感（L1）经P型场效应晶体管（Q1），第三滤波电容（C4）续流，功率二极管（D1）导通，同时对第三滤波电容（C4）充电。假设P型场效应晶体管（Q1）导通的占空比为D，则第三滤波电容（C4）两端的电压为
Iled即流过LED灯条3的总电流，IQ6即流过第六晶体二极管的平均电流，流过功率二极管（D1）的平均电流ID1＝Iled-IQ6。脉冲宽度调制（PWM）控制器21通过检测电流镜钧流电路中的电流来控制占空比，使LED灯条的总电流恒定。
所述的电流镜钧流电路包括电流源和电流源驱动电路，所述的电流源与电流源驱动电路串联连接，所述的电流源分别与各LED灯条3串联。
所述的电流源包括第二晶体三极管(Q2)、第三晶体三极管(Q3)、第四晶体三极管(Q4)、第五晶体三极管(Q5)、第六晶体三极管(Q6)和第一电阻（R1）、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)；所述的第六晶体三极管(Q6)的发射极连接第五电阻(R5)的一端，第五电阻(R5)的另一端连接调压式变换器2的第一输出端；第二晶体三极管(Q2)的发射极与第一电阻(R1)连接；第三晶体三极管(Q3)的发射极与第二电阻(R2)连接；第四晶体三极管(Q4)的发射极与第三电阻(R3)连接；第五晶体三极管(Q5)的发射极与第四电阻(R4)连接；所述的第二晶体三极管(Q2)至第五晶体三极管(Q5)并联连接，第一电阻(R1)至第五电阻(R5)并联连接，所述的第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)的阻值相同，所述的调压式变换器2的负电压输出端连接至第五电阻(R5)。IQ2=IQ3=IQ4=IQ5，流过第六晶体三极管(Q6)的平均电流
而第五电阻（R5）两端的电压等于脉冲宽度调制（PWM）控制器21内部与其做比较的基准电压Vref，所以只要设定第五电阻（R5）的阻值，就可以设定各LED灯条3的电流。
所述的电流源驱动电路包括第七晶体三极管（Q7）、第六电阻(R6)；所述的第七晶体三极管(Q7)的基极连接到升降压变换器电路中的脉冲宽度调制控制器的comp端，第七晶体三极管(Q7)的集电极连接到升降压变换器电路的脉冲宽度调制控制器的第三输出端(Vcc)，第七晶体三极管（Q7）的发射极连接第六电阻(R6)的一端，第六电阻(R6)的另一端同时连接电流源电路的第六晶体三极管(Q6)的集电极、基极和第二晶体三极管(Q2)、第三晶体三极管(Q3)、第四晶体三极管(Q4)、第五晶体三极管(Q5)的基极。
所述的第五电阻(R5)之间的电压等于脉冲宽度调制控制器21内部与其做比较的基准电压。
所述的LED灯条3的第二输入端分别与电流源电路的第二晶体三极管（Q2）、第三晶体三极管（Q3）、第四晶体三极管（Q4）、第五晶体三极管（Q5）的集电极。
以上实施例，是本发明的优选实施方式，有关技术领域的人员，在不脱离本发明原理的前提下，做出若干改进，推演或替换，这些改进和替换也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种负电压调节电流平衡的LED驱动电路，其特征在于：其包括反激式电路、调压式变换器、LED灯条、电流镜钧流电路；所述反激式电路包括第一电源输出端、第二电源输出端，所述反激式电路的第一电源输出端分别连接LED灯条的第一输入端；所述反激式电路的第二电源输出端连接调压式变换器的第一输入端，并产生一负电压；所述调压式变换器还包括负电压输出端、第一输出端、第二输出端、第三输出端、第二输入端，所述的负电压输出端连接电流镜钧流电路的负电压输入端，所述调压式变换器的第一输出端连接电流镜钧流电路的第一输入端，所述的调压式变换器的第二输出端连接电流镜钧流电路的第二输入端，所述的调压式变换器的第三输出端连接电流镜钧流电路的第三输入端，所述的调压式变换器的第二输入端连接电流镜钧流电路的第一输出端；所述的电流源钧流电路的第二输出端连接LED灯条的第二输入端。
2.根据权利要求1所述的一种负电压调节电流平衡的LED驱动电路，其特征在于：所述反激式电路的第一电源输出端连接变压器(T1)第一输出端、第一晶体二极管(D10)、第一滤波电容(C2)，所述变压器(T1)的第一输出端连接第一晶体二极管(D10)的正极，所述第一晶体二极管（D10）的负极连接第一滤波电容（C2）的正极，所述的第一滤波电容（C2）负极接地；所述反激式电路的第二电源输出端连接变压器(T1)第二输出端、第二晶体二极管（D11）、第二滤波电容(C3)，所述变压器(T1)的第二输出端连接第二晶体二极管（D11）的正极，所述第二晶体二极管（D11）的负极连接第二滤波电容(C3)的正极，所述的第二滤波电容(C3)负极接地。
3.根据权利要求1所述的一种负电压调节电流平衡的LED驱动电路，其特征在于：所述的调压式变换器包括P型场效应晶体管(Q1)、功率晶体二极管（D1）、电感（L1）、第三滤波电容（C4）和脉冲宽度调制控制器；所述P型场效应晶体管(Q1)的源极连接到第二滤波电容(C3)的正极，P型场效应晶体管(Q1)的漏极分别连接到功率晶体二极管（D1）的负极和电感（L1）的一端，所述电感（L1）的另一端接地，所述功率晶体二极管（D1）的正极连接到第三滤波电容（C4）的负极，所述第三滤波电容（C4）的正极接地，P型场效应晶体管(Q1)的栅极连接到脉冲宽度调制控制器的栅极驱动端；所述的调压式变换器的第三输出端连接所述调压式变换器的第一输入端。
4.根据权利要求1所述的一种负电压调节电流平衡的LED驱动电路，其特征在于：所述的电流镜钧流电路包括电流源和电流源驱动电路，所述的电流源与电流源驱动电路串联连接，所述的电流源分别与各LED灯条串联。
5.根据权利要求1或4所述的一种负电压调节电流平衡的LED驱动电路，其特征在于：所述的电流源包括第二晶体三极管(Q2)、第三晶体三极管(Q3)、第四晶体三极管(Q4)、第五晶体三极管(Q5)、第六晶体三极管(Q6)和第一电阻（R1）、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)；所述的第六晶体三极管(Q6)的发射极连接第五电阻(R5)的一端，第五电阻(R5)的另一端连接调压式变化器的第一输出端；第二晶体三极管(Q2)的发射极与第一电阻(R1)连接；第三晶体三极管(Q3)的发射极与第二电阻(R2)连接；第四晶体三极管(Q4)的发射极与第三电阻(R3)连接；第五晶体三极管(Q5)的发射极与第四电阻(R4)连接；所述的第二晶体三极管(Q2)至第五晶体三极管(Q5)并联连接，第一电阻(R1)至第五电阻(R5)并联连接，所述的第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)的阻值相同，所述的调压式变换器的负电压输出端连接至第五电阻(R5)。
6.根据权利要求1或4所述的一种负电压调节电流平衡的LED驱动电路，其特征在于：所述的电流源驱动电路包括第七晶体三极管（Q7）、第六电阻(R6)；所述的第七晶体三极管(Q7)的基极连接到升降压变换器电路中的脉冲宽度调制控制器的comp端，第七晶体三极管(Q7)的集电极连接到升降压变换器电路的脉冲宽度调制控制器的第三输出端(Vcc)，第七晶体三极管（Q7）的发射极连接第六电阻(R6)的一端，第六电阻(R6)的另一端同时连接电流源电路的第六晶体三极管(Q6)的集电极、基极和第二晶体三极管(Q2)、第三晶体三极管(Q3)、第四晶体三极管(Q4)、第五晶体三极管(Q5)的基极。
7.根据权利要求1、3或4所述的一种负电压调节电流平衡的LED驱动电路，其特征在于：所述的第五电阻(R5)之间的电压等于脉冲宽度调制控制器内部与其做比较的基准电压。
8.根据权利要求1所述的一种负电压调节电流平衡的LED驱动电路，其特征在于：所述的LED灯条的第二输入端分别与电流源电路的第二晶体三极管（Q2）、第三晶体三极管（Q3）、第四晶体三极管（Q4）、第五晶体三极管（Q5）的集电极。
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| PB01 | Publication | ||
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| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20121114 |