CN103106878A - Led背光源驱动电路及使用其的液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及LED背光源驱动电路及使用其的液晶显示装置，其中LED背光源驱动电路包括：下基准电路、驱动电路、上基准电路以及控制单元；下基准电路用于接收预设下基准源信号并输出相应的下基准驱动信号；驱动电路用于对多路LED灯条的电流进行采样，由采样电流得到采样信号后反馈给下基准电路，以使下基准电路对输出的下基准驱动信号进行动态调整，驱动电路对调整的下基准驱动信号进行放大以输出稳定的电压信号；上基准电路用于接收预设上基准源信号及稳定的电压信号，以输出不同的上基准电压；控制单元用于接收上基准电压，并生成相应的电压调整信号以调整多路LED灯条的输入电压。本发明采用低成本的器件就可以实现LED的2D功能与3D功能之间的切换。

Description

LED背光源驱动电路及使用其的液晶显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种LED背光源驱动电路及使用其的液晶显示装置。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，液晶显示装置的普及率越来越高。驱动电路用于给液晶显示装置的背光灯供电，例如液晶电视、液晶电脑等。液晶显示装置的背光灯主要为LED（Light Emitting Diode，发光二极管）灯条，并且大都为多路LED灯条，而且目前在显示装置LED灯条的2D显示功能与3D显示功能之间切换的趋势下，显示装置大都要求能够动态实现2D功能与3D功能之间的切换，具体表现为显示装置能够在使用者的要求下以2D或3D显示模式显示画面。

现有给LED灯条供电的背光源驱动电路大都采用专用的LED芯片，并利用LED芯片内部的检查电路实现2D与3D之间的转换，LED芯片成本较高。并且在现有背光源驱动电路中，有时候还需要多个LED芯片才能实现对多路LED灯条的控制，这样使得LED背光源驱动电路的成本进一步地增加，并且现有的LED背光源驱动电路的可靠性也较差。

发明内容

因此，本发明提供LED背光源驱动电路及使用其的液晶显示装置，以降低成本。

具体地，本发明实施例提出的一种LED背光源驱动电路，包括下基准电路、驱动电路、上基准电路以及控制单元；下基准电路，用于接收2D或3D工作状态下不同的预设下基准源信号，并根据预设下基准源信号输出相应的下基准驱动信号；驱动电路，用于对多路LED灯条的电流进行采样，由采样电流得到采样信号后反馈给下基准电路，以使下基准电路对输出的下基准驱动信号进行动态调整，驱动电路接收调整的下基准驱动信号，并对调整的下基准驱动信号进行放大以输出稳定的电压信号；上基准电路，通过驱动电路与下基准电路连接，用于接收2D或3D工作状态下不同的预设上基准源信号及驱动电路输出的稳定的电压信号，以输出2D或3D工作状态下不同的上基准电压；控制单元，与多路LED灯条及上基准电路连接，用于接收上基准电压，并生成相应的电压调整信号以动态调整多路LED灯条的输入电压。

另外，本发明实施例提出的一种液晶显示装置，包括上述的LED背光源驱动电路。

由上述实施例可知，本发明通过下基准电路根据预设下基准源信号输出相应的2D或3D时的下基准驱动信号给驱动电路。驱动电路对每一路LED灯条的电流进行采样，由采样电流得到采样信号后反馈给下基准电路，以使下基准电路对输出的下基准驱动信号进行动态调整，还接收调整的下基准驱动信号，并对调整的下基准驱动信号进行放大以输出稳定的电压信号给上基准电路。上基准电路输出2D或3D工作状态下不同的上基准电压给控制单元以使控制单元生成相应的电压调整信号以动态调整多路LED灯条的输入电压。从而本发明不需要专用的LED芯片，而仅采用低成本的器件就可以实现LED的2D功能与3D功能之间的切换，并驱动多路LED灯条，线路简单、可靠性高。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明实施例提出的LED背光源驱动电路的主要架构框图；

图2是本发明实施例提出的LED背光源驱动电路的具体电路图；

图3是在不同温度下三极管的集电极电流与放大倍数之间的关系曲线图；

图4是三极管的饱和压降与集电极电流之间的关系曲线图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的LED背光源驱动电路及使用其的液晶显示装置其具体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

图1是本发明实施例提出的LED背光源驱动电路的主要架构框图。请参阅图1，本发明实施例的LED背光源驱动电路包括：下基准电路101、驱动电路102、上基准电路103以及控制单元104。

驱动电路102分别与下基准电路101以及上基准电路103连接，控制单元104与上基准电路103及多路LED灯条122的阳极端连接，上基准电路103还与多路LED灯条122的阴极端连接。多路LED灯条122中的各路LED灯条之间可以并联连接，并且每一路LED灯条可以包括一个或多个LED灯条，若为多个，则多个LED灯条之间可以串联连接。

下基准电路101，用于接收2D或3D工作状态下不同的预设下基准源信号，并根据预设下基准源信号输出相应的下基准驱动信号给驱动电路102。其中，预设下基准源信号可以根据多路LED灯条122所需要的电流而进行设定。

驱动电路102，用于对多路LED灯条每一路的电流进行采样，由采样电流得到采样信号后反馈给下基准电路101，以使下基准电路101对输出的下基准驱动信号进行动态调整，还接收调整的下基准驱动信号，并对调整的下基准驱动信号进行放大以输出稳定的电压信号给上基准电路103。

上基准电路103，用于接收2D或3D工作状态下不同的预设上基准源信号及驱动电路102输出的稳定的电压信号，以输出2D或3D工作状态下不同的上基准电压给控制单元。其中，预设上基准源信号也可以根据多路LED灯条122所需要的电流而进行设定。

控制单元104，用于接收此上基准电压，并生成相应的电压调整信号以动态调整多路LED灯条122的输入电压。

在本发明的实施例中，本发明通过下基准电路101根据预设下基准源信号输出相应的2D或3D时的下基准驱动信号给驱动电路102。驱动电路102对每一路LED灯条的电流进行采样，由采样电流得到采样信号后反馈给下基准电路101，以使下基准电路101对输出的下基准驱动信号进行动态调整，还接收调整的下基准驱动信号，并对调整的下基准驱动信号进行放大以输出稳定的电压信号给上基准电路103。上基准电路103输出2D或3D工作状态下不同的上基准电压给控制单元以使控制单元104生成相应的电压调整信号以动态调整多路LED灯条122的输入电压。从而本发明不需要专用的LED芯片，而仅采用低成本的器件就可以实现LED的2D功能与3D功能之间的切换，并驱动多路LED灯条，线路简单、可靠性高。

图2是本发明实施例提出的LED背光源驱动电路的具体电路图。图3是在不同温度下三极管的集电极电流与放大倍数之间的关系曲线图。图4是三极管的饱和压降与集电极电流之间的关系曲线图。请一并参阅图2至图4，本发明实施例的LED背光源驱动电路包括：上基准电路201、驱动电路202、下基准电路203以及控制单元204。多路LED灯条222中的各路LED灯条之间可以并联连接，并且每一路LED灯条可以包括一个或多个LED灯条，若为多个，则多个LED灯条之间可以串联连接。

上基准电路201包括：运算放大器U1。

具体地，运算放大器U1的同相输入端接收下基准源信号，运算放大器U1的反相输入端及输出端Out1均与驱动电路102电性连接，运算放大器U1的电源端与电源Vcc电性连接，运算放大器U1的接地端Gnd1接地。

运算放大器U1将反相输入端输入的采样信号与同相输入端接收的预设下基准源信号进行比较，根据比较结果对输出端Out1输出的下基准驱动信号进行动态调整，最终输出稳定的下基准驱动信号。

驱动电路202包括：三极管Q1（第一三极管）、三极管Q2（第二三极管），驱动电阻R1以及采样电阻R2。

具体地，三极管Q2的基极与运算放大器U1的输出端Out1电性连接，三极管Q2的发射极与三极管Q1的基极电性连接，三极管Q2的集电极通过驱动电阻R2与电源Vcc电性连接。

三极管Q1的集电极与每一路LED灯条的阴极端电性连接，三极管Q1的发射极串联采样电阻R2后接地，三极管Q1的基极与三极管Q2的发射极电性连接。

其中，三极管Q1可以为大功率的三极管，考虑到这种三极管的放大倍数一般都很小，在本实施例中通过增加一级驱动小三极管，例如三极管Q2，去驱动大功率三极管Q1满足LED灯条的恒流控制。在其它实施例中，也可以根据实际需要而省去三极管Q2，在省去三极管Q2时，三极管Q1的基极直接与运算放大器U1的输出端Out1电性连接。

本实施例中，三极管Q1、Q2作为电子开关和放大器件使用，在其他实施例中，也可用其他器件进行替换，如场效应管等。

采样电阻R2，对每一路LED灯条的电流进行采样，由采样电流得到采样信号（例如采样电压）后反馈给运算放大器U1的反相输入端以使运算放大器U1将采样信号与预设下基准源信号进行比较，根据比较结果对输出的下基准驱动信号进行动态调整。

下基准电路203包括：运算放大器U2。

具体地，运算放大器U2的同相输入端接收预设上基准源信号，运算放大器U2的反相输入端与驱动电路102的三极管Q1的集电极电性连接，运算放大器U2的输出端Out2与控制单元104电性连接，运算放大器U2的电源端连接电源V，运算放大器U2的接地端Gnd2接地。

运算放大器U2，将采集的三极管Q1集电极的电压与接收的预设上基准源信号进行比较，根据比较结果输出稳定的上基准电压。

控制单元204包括：控制芯片P1以及升压单元220。

控制芯片P1，与运算放大器U2的输出端Out2及升压单元220电性连接，其将上基准电路203输出的2D或3D工作状态下不同的上基准电压与控制芯片P1接收的预设参考信号进行比较，生成相应的电压调整信号给升压单元220。

控制芯片P1可以为普通的PWM控制芯片，由于不是采用专用的LED芯片，这样可以大大降低成本。

PWM控制芯片包括输入引脚FB、参考引脚VREF、输出引脚Dri等，PWM控制芯片的输入引脚FB与运算放大器U2的输出端Out2电性连接，PWM控制芯片的参考引脚VREF接收预设参考信号，PWM控制芯片的输出引脚Dri与升压单元220电性连接。

PWM控制芯片的输入引脚FB接收上基准电路203输出的2D或3D工作状态下不同的上基准电压，PWM控制芯片将上基准电路203输出的2D或3D工作状态下不同的上基准电压与PWM控制芯片的参考引脚VREF接收的预设参考信号进行比较，并生成相应的电压调整信号，由输出引脚Dri输出。例如PWM控制芯片可以周期性的输出电压，对应于多路LED灯条的亮暗变化。

升压单元220，与PWM控制芯片及每一路LED灯条222的阳极端电性连接，其根据控制芯片P1输出的电压调整信号动态调整输往多路LED灯条222的输入电压。升压单元220在此具有升压的作用，在其他实施方式中，若PWM控制芯片输出的电压能够满足LED灯条222的需要，则也可以根据实际需要而省去升压单元220。

本实施例的升压单元220为现有的Boost升压电路，在此不再赘述。

下面通过举例详细说明在2D或3D工作状态下LED背光源驱动电路的工作过程：

2D或3D工作状态下，运算放大器U1的同相输入端接收的预设下基准源信号的电压设定值是依据液晶显示屏所需要的电流，即多路LED灯条222的每一路所需要的电流而进行设定的，假设2D时LED灯条222需要的电流为100mA，而3D时LED灯条222需要的电流为400mA，因为采样电阻R2是不变的，并且2D或3D工作状态下，三极管Q1及Q2均处于放大状态，此时流过三极管Q1集电极的电流（即LED灯条222上的电流）约等于流过三极管Q1发射极的电流，所以在3D时，下基准源信号的电压设定值要为2D时的4倍。假设2D时，采样电阻R2=5欧姆，2D时，下基准源信号的电压设定值约为5欧姆*100mA=0.5V，那么3D时，下基准源信号的电压设定值约为5欧姆*400mA=2V。

由于流过三极管Q1集电极的电流（即LED灯条222上的电流）约等于流过三极管Q1发射极的电流，则可以认为采样电阻R2是采集LED灯条222上的电流，当LED灯条222上的电流有变化的时候，反馈给运算放大器U1的反相输入端的由采样电流得到的采样信号（例如采样电压）也会有变化，运算放大器U1将采样电压与预设下基准源信号进行比较，根据比较结果会动态的调整输出的下基准驱动信号，进而对LED灯条222上的电流进行调整以实现恒流驱动。

具体地，以在2D工作状态下为例，当LED灯条222上的电流未达到100mA时，由于运算放大器U1的同相输入端的电压设定为0.5V，采样电阻R2采集LED灯条222上的电流乘以采样电阻R2的阻值，可以得出运算放大器U1的反相输入端的电压小于0.5V，由此，运算放大器U1的输出端Out1就输出较高电压，例如2.5V，这样，就会使三极管Q2的基极电流增大，三极管Q2的发射极电流也随着增大（Ic=BIb），使也处于放大状态的三极管Q1的发射极电流增大，进而反馈给运算放大器U1的反相输入端的电压增大（最终达到和同相输入端的电压相等），这样，运算放大器U1最终会输出较稳定的电压（例如1V~2V）。

反之，当LED灯条222上的电流大于100mA时，由于运算放大器U1的同相输入端的电压设定为0.5V，采样电阻R2采集LED灯条222上的电流乘以采样电阻R2的阻值，可以得出运算放大器U1的反相输入端的电压大于0.5V，由此，运算放大器U1的输出端Out1就输出较低电压，例如0.9V，这样，就会使三极管Q2的基极电流减小，三极管Q2的发射极电流也随着减小（Ic=βIb），使也处于放大状态的三极管Q1的发射极电流减小，进而反馈给运算放大器U1的反相输入端的电压减小（最终达到和同相输入端的电压相等），这样，运算放大器U1最终会输出较稳定的电压（例如1V~2V）。以上是以在2D工作状态下为例进行说明的，在3D工作状态下也是相似的工作过程，运算放大器U1最终也会输出较稳定的电压（例如2V~3V）。

因为运算放大器U2与三极管Q1的集电极连接，运算放大器U2接收的上基准源信号的电压设定的不合理，会导致三极管Q1工作不正常。因此上基准源信号的电压设定的原则如下：在2D时，上基准源信号的电压设定值需大于三极管的饱和导通压降，但是不能太大。一般在2D时，即LED灯条222上的电流为100mA时，三极管的饱和导通压降大约为0.3~0.5V，此时设置的压降一定要有余量，要设定比2D时的下基准源信号的电压设定值高0.7V，才能使LED灯条222上的电流达到100mA，如上所述，在2D时，下基准源信号的电压设定值为0.5V，那么2D时，上基准源信号的电压设定值大约为1.2V，但也不能设定得太高或太低，太高的话，会增加三极管的损耗，太低的话，会导致三极管工作不正常。

在3D时，因为LED灯条222上的电流较大（为400mA），需要研究三极管的工作曲线，如图3所示，在三极管集电极电流较大的情况下，随着集电极电流的增加，三极管的放大倍数会逐渐减小。所以在三极管Q1前端增加了一个驱动小三极管Q2，目的就是在3D时，电流较大时，能够保证三极管Q1的正常工作。

在大电流时，三极管的饱和导通压降比小电流时要大，如图4所示，当三极管Q1的集电极的电流Ic达到400mA时，集电极与发射极之间的压差VCE（饱和导通压降）就需要到达0.8V~1.0，所以此时下基准源信号的电压设定值要比饱和压降再增大0.5V或0.5V以上，由此可以得出在3D时，上基准源信号的电压设定值为2+1.5=3.5V，这样才能保证正常工作。

这样，因为运算放大器U1的输出端Out1输出稳定电压，运算放大器U2的反相输入端采集到的三极管Q1的集电极上的电压也是稳定的电压信号（在2D时约为1.2V，而在3D时约为3.5V），运算放大器U2的同相输入端接收的上基准源信号的电压设定值在2D时为1.2V，在3D时为3.5V，那么，运算放大器U2的输出端Out2输出的上基准电压将维持在恒定的状态（例如2D时为3~4V，在3D时为5~6V），PWM控制芯片根据运算放大器U2的输出端Out2输出的2D或3D工作状态下不同的上基准电压与PWM控制芯片的参考引脚VREF接收的预设参考信号进行比较，并由输出引脚Dri周期性的输出电压。

升压单元220，根据PWM控制芯片输出的周期性电压动态调整输往多路LED灯条222的输入电压，从而使流经LED灯条222的电流达到动态平衡，即达到2D时的100mA或3D时的400mA。

本发明实施例还提出一种使用此LED背光源驱动电路的显示装置，其包括图1及图2中所述的任一LED背光源驱动电路。

在本发明的实施例中，本发明通过下基准电路201根据预设下基准源信号输出相应的2D或3D时的下基准驱动信号给驱动电路202。驱动电路202对每一路LED灯条的电流进行采样，由采样电流得到采样信号后反馈给下基准电路201，以使下基准电路201对输出的下基准驱动信号进行动态调整，还接收调整的下基准驱动信号，并对调整的下基准驱动信号进行放大以输出稳定的电压信号给上基准电路203。上基准电路203输出2D或3D工作状态下不同的上基准电压给控制单元以使控制单元204生成相应的电压调整信号以动态调整多路LED灯条222的输入电压。从而本发明不需要专用的LED芯片，而仅采用低成本的器件就可以实现LED的2D功能与3D功能之间的切换，并驱动多路LED灯条，线路简单、可靠性高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种LED背光源驱动电路，其特征在于，包括：

下基准电路，用于接收2D或3D工作状态下不同的预设下基准源信号，并根据预设下基准源信号输出相应的下基准驱动信号；

驱动电路，用于对多路LED灯条的电流进行采样，由采样电流得到采样信号后反馈给该下基准电路，以使该下基准电路对输出的该下基准驱动信号进行动态调整，该驱动电路接收调整的下基准驱动信号，并对该调整的下基准驱动信号进行放大以输出稳定的电压信号；

上基准电路，通过该驱动电路与该下基准电路连接，用于接收2D或3D工作状态下不同的预设上基准源信号及该驱动电路输出的稳定的电压信号，以输出2D或3D工作状态下不同的上基准电压；以及

控制单元，与该多路LED灯条及该上基准电路连接，用于接收该上基准电压，并生成相应的电压调整信号以动态调整该多路LED灯条的输入电压。

2.根据权利要求1所述的LED背光源驱动电路，其特征在于，该上基准电路包括：

运算放大器，该运算放大器的同相输入端接收下基准源信号，该运算放大器的反相输入端及输出端均与该驱动电路电性连接，该运算放大器的电源端与电源电性连接，该运算放大器的接地端接地。

3.根据权利要求1所述的LED背光源驱动电路，其特征在于，该驱动电路包括：

第一三极管，该第一三极管的集电极与每一路LED灯条的阴极端电性连接，该第一三极管的发射极串联采样电阻后接地，该第一三极管的基极与该下基准电路电性连接。

4.根据权利要求3所述的LED背光源驱动电路，其特征在于，该驱动电路还包括：

第二三极管，该第二三极管的基极与该下基准电路电性连接，该第二三极管的集电极通过驱动电阻与电源电性连接，该第二三极管的发射极与该第一三极管的基极电性连接。

5.根据权利要求1所述的LED背光源驱动电路，其特征在于，该上基准电路包括：

运算放大器，该运算放大器的同相输入端接收预设上基准源信号，该运算放大器的反相输入端与该驱动电路电性连接，该运算放大器的输出端与该控制单元电性连接，该运算放大器的电源端连接电源，该运算放大器的接地端接地。

6.根据权利要求1所述的LED背光源驱动电路，其特征在于，该控制单元包括：

控制芯片，与该上基准电路电性连接，其将该上基准电路输出的2D或3D工作状态下不同的上基准电压与该控制芯片接收的预设参考信号进行比较，生成相应的电压调整信号。

7.根据权利要求6所述的LED背光源驱动电路，其特征在于，该控制单元还包括：

升压单元，与该控制芯片及该多路LED灯条的阳极端电性连接，其根据该控制芯片输出的电压调整信号动态调整输往该多路LED灯条的输入电压。

8.根据权利要求7所述的LED背光源驱动电路，其特征在于，该控制芯片为PWM控制芯片，该升压单元为Boost升压电路。

9.根据权利要求1所述的LED背光源驱动电路，其特征在于，该预设下基准源信号及该预设上基准源信号根据多路LED灯条所需要的电流而进行设定。

10.一种液晶显示装置，其特征在于，其包括权利要求1-9中任一项所述的LED背光源驱动电路。

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