CN103001498B - 背光驱动的直流升压拓扑电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种背光驱动的直流升压拓扑电路，包括：直流电压输入端、直流电压输出端、耦合电感、场效应管、电路保护单元及一储能模块，该耦合电感包括：初级线圈及次级线圈，该初级线圈一端与直流电压输入端电性连接，另一端与场效应管电性连接，该储能模块包括第一电容及第一二极管，该次级线圈一端与第一电容电性连接，另一端与初级线圈的另一端及第一二极管电性连接，该第一二极管另一端与第一电容的另一端电性连接，该电路保护单元一端连接至第一二极管及第一电容的公共端，另一端连接至直流电压输出端，该场效应管另一端电性连接至地线。可将该拓扑电路的输出电压提高到现有技术的拓扑电路的数倍，能够提高拓扑电路的驱动能力。

Description

背光驱动的直流升压拓扑电路
技术领域
本发明涉及液晶面板背光驱动领域，尤其涉及一种背光驱动的直流升压拓扑电路。
背景技术
由于LED灯具有使用寿命长和节能等的优点，使得目前越来越多的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，并采用直流电源驱动。
现有技术中在液晶面板背光驱动的Converter DC-DC（直流转换）部分中通常采用BOOST拓扑电路来驱动LED灯，如图1所示，图1是现有技术中液晶面板背光驱动直流升压电路的结构示意图。该电路包括：直流电压输入端Vin、直流电压输出端Vout1、电感L1、二极管D1、电容C1、电阻R1、场效应晶体管Q1及三个LED灯D3、D5及D7。具体的，直流电压输入端Vin的正极与电感L1的一端连接，电感L1的另一端与二级管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与直流电压输出端Vout1连接，且与电容C1的一端连接，电容C1的另一端与直流电压输入端Vin的负极连接，场效应晶体管Q1的漏极接于电感和二极管D1的阳极之间，场效应晶体管Q1的源极接于电阻R1的一端，电阻R1的另一端接地，三个LED灯D3、D5及D7串联，接于直流电压输出端Vout1。
充电时，场效应晶体管Q1相当于导线，直流电压输入端Vin为电感L1储能，二极管D1防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感L1上的电流以一定比率线性增加，这个比率跟电感L1大小有关。随着电感L1电流增加，电感L1里存储了一些能量。放电时，场效应晶体管Q1相当于断路，由于电感L1的电流保持特性，流经电感L1的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已经断开，于是电感L1只能通过电路进行放电，即电感L1开始给电容C1充电，此时电压已经高于输入电压，进而驱动LED灯。
然而，传统的Boost拓扑中Duty=1-Vin/Vout1，由于Duty的最大值受到限制，从而该拓扑中Vout1最大值受到限制，这样使得Vout1的驱动能力有限，即LED颗粒的最大串联数受到限制，这样就会使液晶面板的LED背光的最大亮度受限。由此可知，如何提供有效的液晶面板背光驱动电路，提高液晶面板背光的最大亮度，是本申请的发明人以及从事此相关行业的技术领域者亟于改善的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种背光驱动的直流升压拓扑电路，能够提高拓扑电路的驱动能力，可以增加LED灯串联的数量，从而增加背光源的亮度。
为实现上述目的，本发明提供一种背光驱动的直流升压拓扑电路，包括：直流电压输入端、直流电压输出端、耦合电感、受脉冲宽度调制信号控制的场效应管、电路保护单元及一储能模块，所述耦合电感包括：初级线圈及次级线圈，所述初级线圈一端与直流电压输入端电性连接，另一端与场效应管电性连接，所述储能模块包括第一电容及第一二极管，所述次级线圈一端与第一电容电性连接，另一端与初级线圈的另一端及第一二极管电性连接，所述第一二极管另一端与第一电容的另一端电性连接，所述电路保护单元一端连接至第一二极管及第一电容的公共端，另一端连接至直流电压输出端，所述场效应管另一端电性连接至地线。
所述初级线圈具有第一同名端及第一异名端，所述第一同名端连接至直流电压输入端，所述第一异名端电性连接至场效应管及第一二极管，所述次级线圈包括第二同名端及第二异名端，所述第二同名端电性连接至第一二极管及初级线圈的第一异名端，所述第二异名端电性连接至第一电容。
所述初级线圈具有Np匝线圈，所述次级线圈具有Ns匝线圈，Ns/Np＞1。
所述直流电压输出端的电压为Vout2，所述Vout2的电压值由Ns/Np确定，且与Ns/Np成正比。
所述第一二极管具有第一阳极及第一阴极，所述第一阳极电性连接至初级线圈的第一异名端、次级线圈的同名端及场效应管，所述第一阴极电性连接至第一电容及电路保护单元。
所述场效应管具有：一栅极、一源极及一漏极，所述漏极与初级线圈的第一异名端、次级线圈的第二同名端及第一二极管的第一阳极电性连接，所述源极电性连接至地线，所述栅极用于外接控制源，进而施加脉冲宽度调制信号于该场效应管上。
所述电路保护单元包括：第二二极管、第一电阻及第二电容，所述第二二极管具有第二阳极及第二阴极，所述第一电阻与第二电容串联后，一端接于第二二极管的第二阳极，另一端接于第二二极管的第二负极，所述第二二极管的第二阳极与第一二极管的第一阴极电性连接，所述第二二极管的第二阴极与直流电压输出端电性连接。
所述背光驱动的直流升压拓扑电路还包括一第三电容，所述第三电容一端与直流电压输出端电性连接，另一端连接至地线。
所述背光驱动的直流升压拓扑电路还包括一第二电阻，所述第二电阻一端电性连接至场效应管的源极，另一端与地线电性连接。
本发明的有益效果：本发明背光驱动的直流升压拓扑电路通过耦合电感的耦合作用，可将该拓扑电路的输出电压提高到现有技术的拓扑电路的数倍，能够提高拓扑电路的驱动能力，可以增加LED灯串联的数量，从而增加背光源的亮度。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
附图中，
图1为现有液晶面板背光驱动直流升压电路的结构示意图；
图2为本发明背光驱动的直流升压拓扑电路的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图2，本发明提供一种背光驱动的直流升压拓扑电路，包括：直流电压输入端10、直流电压输出端60、耦合电感20、受脉冲宽度调制信号控制的场效应管Q、电路保护单元40及一储能模块70，所述耦合电感20包括：初级线圈22及次级线圈24，所述初级线圈22一端与直流电压输入端10电性连接，另一端与场效应管Q电性连接，所述储能模块70包括第一电容C2及第一二极管D2，所述次级线圈24一端与第一电容C2电性连接，另一端与初级线圈22的另一端及第一二极管D2电性连接，所述第一二极管D2另一端与第一电容C2的另一端电性连接，所述电路保护单元40一端连接至第一二极管D2及第一电容C2的公共端，另一端连接至直流电压输出端60，所述场效应管Q另一端电性连接至地线。利用耦合电感20的耦合作用来提高该直流升压拓扑电路的驱动能力，从而可以增加该直流升压拓扑电路驱动的LED数量，提高背光源的亮度。
所述初级线圈22具有第一同名端1及第一异名端2，所述第一同名端1连接至直流电压输入端10，所述第一异名端2电性连接至场效应管Q及第一二极管D2，所述次级线圈24包括第二同名端3及第二异名端4，所述第二同名端3电性连接至第一二极管D2及初级线圈22的第一异名端2，所述第二异名端4电性连接至第一电容C2。所述初级线圈22具有Np匝线圈，所述次级线圈24具有Ns匝线圈，两者比值Ns/Np＞1，通过增大两者的比值可以增大该直流升压拓扑电路的驱动能力。所述Ns/Np的比值根据实际需要设定。
所述直流电压输出端的电压为Vout2，所述Vout2的电压值由Ns/Np确定，且与Ns/Np成正比，结合背景技术，经过耦合电感的耦合作用，所述电压Vout2=Vout1*Ns/Np，由此可见，该直流升压拓扑电路的输出电压Vout2由初级线圈22及次级线圈24两者所具有的线圈匝数比Ns/Np的值决定，欲增加该直流升压拓扑电路的驱动能力，增加Ns/Np的比值即可实现。
所述第一二极管D2具有第一阳极及第一阴极，所述第一阳极电性连接至初级线圈22的第一异名端2、次级线圈24的同名端3及场效应管Q，所述第一阴极电性连接至第一电容C2及电路保护单元40。所述场效应管Q具有：一栅极g、一源极d及一漏极s，所述漏极d与初级线圈22的第一异名端2、次级线圈24的第二同名端3及第一二极管D2的第一阳极电性连接，所述源极s电性连接至地线，所述栅极g用于外接控制源30，进而施加脉冲宽度调制信号于该场效应管Q上，控制该场效应管Q的导通或截止。
所述电路保护单元40包括：第二二极管D4、第一电阻R4及第二电容C4，所述第二二极管D4具有第二阳极及第二阴极，所述第一电阻R4与第二电容C4串联后，一端接于第二二极管D4的第二阳极，另一端接于第二二极管D4的第二负极，所述第二二极管D4的第二阳极与第一二极管D2的第一阴极电性连接，所述第二二极管D4的第二阴极与直流电压输出端60电性连接。
本发明背光驱动的直流升压拓扑电路还包括一第三电容C6，所述第三电容C6一端与直流电压输出端60电性连接，另一端连接至地线，对直流电压输出端60的输出电压进行滤波，进而可以使得直流电压输出端输出的电压平稳。
本发明背光驱动的直流升压拓扑电路还包括一第二电阻R2，所述第二电阻R2一端电性连接至场效应管Q的源极s，另一端与地线电性连接，该第二电阻R2在电路中起到限流的作用，当控制源30输出高电平时，所述场效应管Q导通，所述直流电压输入端10、耦合电感20的初级线圈22、场效应管Q及第二电阻R2形成一回路，所述第二电阻R2在该回路中起到限流的作用，进而保护电路。
接通控制源30及直流电压输入端10，当控制源30输出高电平时，所述场效应管Q导通，第一、第二二极管D2、D4都不导通，所述直流电压输入端10、耦合电感20的初级线圈22、场效应管Q及第二电阻R2形成一回路，耦合电感20的初级线圈22储存能量；当控制源输30出低电平时，所述场效应管Q截止，并经过耦合电感20的耦合，通过第二二极管D4向直流电压输出端60输出直流电压Vout2，这就等效于在经过技术背景所述的直流电压升压到Vout1之后，在经过变压器的耦合作用，使得Vout2=Vout1*Ns/Np，而Ns/Np的根据实际需要设定，即Vout2的驱动能力为Vout1的Ns/Np倍。
综上所述，本发明提供一种背光驱动的直流升压拓扑电路，通过耦合电感的耦合作用，可将该拓扑电路的输出电压提高到现有技术的拓扑电路的数倍，能够提高拓扑电路的驱动能力，可以增加LED灯串联的数量，从而增加背光源的亮度。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种背光驱动的直流升压拓扑电路，其特征在于，包括：直流电压输入端、直流电压输出端、耦合电感、受脉冲宽度调制信号控制的场效应管、电路保护单元及一储能模块，所述耦合电感包括：初级线圈及次级线圈，所述初级线圈一端与直流电压输入端电性连接，另一端与场效应管的一端电性连接，所述储能模块包括第一电容及第一二极管，所述次级线圈一端与第一电容的一端电性连接，另一端与初级线圈的另一端及第一二极管的一端电性连接，所述第一二极管另一端与第一电容的另一端电性连接，所述电路保护单元一端连接至第一二极管及第一电容的公共端，另一端连接至直流电压输出端，所述场效应管另一端电性连接至地线；
所述初级线圈具有第一同名端及第一异名端，所述第一同名端连接至直流电压输入端，所述第一异名端电性连接至场效应管及第一二极管，所述次级线圈包括第二同名端及第二异名端，所述第二同名端电性连接至第一二极管及初级线圈的第一异名端，所述第二异名端电性连接至第一电容；
所述第一二极管具有第一阳极及第一阴极，所述第一阳极电性连接至初级线圈的第一异名端、次级线圈的同名端及场效应管，所述第一阴极电性连接至第一电容及电路保护单元；
所述场效应管具有：一栅极、一源极及一漏极，所述漏极与初级线圈的第一异名端、次级线圈的第二同名端及第一二极管的第一阳极电性连接，所述源极电性连接至地线，所述栅极用于外接控制源，进而施加脉冲宽度调制信号于该场效应管上；
所述电路保护单元包括：第二二极管、第一电阻及第二电容，所述第二二极管具有第二阳极及第二阴极，所述第一电阻与第二电容串联后，一端接于第二二极管的第二阳极，另一端接于第二二极管的第二阴极，所述第二二极管的第二阳极与第一二极管的第一阴极电性连接，所述第二二极管的第二阴极与直流电压输出端电性连接。
2.如权利要求1所述的背光驱动的直流升压拓扑电路，其特征在于，所述初级线圈具有Np匝线圈，所述次级线圈具有Ns匝线圈，Ns/Np＞1。
3.如权利要求2所述的背光驱动的直流升压拓扑电路，其特征在于，所述直流电压输出端的电压为Vout2，所述Vout2的电压值由Ns/Np确定，且与Ns/Np成正比。
4.如权利要求1所述的背光驱动的直流升压拓扑电路，其特征在于，所述背光驱动的直流升压拓扑电路还包括一第三电容，所述第三电容一端与直流电压输出端电性连接，另一端连接至地线。
5.如权利要求1所述的背光驱动的直流升压拓扑电路，其特征在于，还包括一第二电阻，所述第二电阻一端电性连接至场效应管的源极，另一端与地线电性连接。
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