CN103280193A - 一种背光驱动电路、液晶显示装置和背光驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种背光驱动电路、液晶显示装置和背光驱动方法。背光驱动电路包括LED灯条、驱动LED灯条的电源模块、控制LED灯条和电源模块的恒流驱动芯片，所述恒流驱动芯片包括驱动电源模块的主控模块、调节LED灯条亮度的侦测模块，所述侦测模块的输入端耦合到所述LED灯条的负端，输出端连接有阻值可调的负荷模块，所述背光驱动电路还包括监测LED灯条负端电压的控制模块；当LED灯条负端电压大于或等于预设的阈值时，所述控制模块控制所述负荷模块降低阻值。本发明可以在LED灯珠短路时降低恒流驱动芯片的功率损耗、提高了电路的稳定性。

Description

一种背光驱动电路、液晶显示装置和背光驱动方法
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，更具体的说，涉及一种背光驱动电路、液晶显示装置和背光驱动方法。
背景技术
液晶显示装置包括液晶面板和背光模组，现有背光模组多采用LED作为光源，需采用LED背光驱动电路来驱动LED显示。如图1所示，现有的LED背光驱动电路包括LED灯条20、驱动LED灯条的电源模块10，控制电源模块和LED灯条的恒流驱动芯片30。恒流驱动芯片设有侦测模块32来调节LED灯条20的亮度。侦测模块32输入端连接到LED灯条的负端，输出端通过一设置电阻R接地。
当某一LED灯条中出现一颗LED短路时，会导致恒流驱动芯片温度上升，影响整个电路的稳定性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在LED短路后降低恒流驱动芯片功率损耗、提高电路稳定性的背光驱动电路、液晶显示装置和背光驱动方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种背光驱动电路，包括LED灯条、驱动LED灯条的电源模块、控制LED灯条和电源模块的恒流驱动芯片，所述恒流驱动芯片包括驱动电源模块的主控模块、调节LED灯条亮度的侦测模块，所述侦测模块的输入端耦合到所述LED灯条的负端，输出端连接有阻值可调的负荷模块，所述背光驱动电路还包括监测LED灯条负端电压的控制模块；
当LED灯条负端电压大于或等于预设的阈值时，所述控制模块控制所述负荷模块降低阻值。
进一步的，所述负荷模块包括N个并联设置的电阻，其中（N-1）个电阻串接有可控开关，当LED灯条负端电压大于或等于预设的阈值时，所述控制模块控制至少一个可控开关导通，其中N大于或等于2的自然数。此为一种具体的负荷模块电路。多个电阻并联设置，并通过可控开关来控制每个电阻是否投入使用，投入使用的电阻越多，并联后总的阻值就越小，因此，当LED灯条负端电压大于或等于预设的阈值时，控制模块控制至少一个可控开关导通就能降低负荷模块的阻值。
进一步的，所述负荷模块包括并联设置的第一电阻和第二电阻，第二电阻串接有第一可控开关，当LED灯条负端电压大于或等于预设的阈值时，所述控制模块控制第一可控开关导通。此为两个电阻并联的技术方案，由于只需要控制一个可控开关，控制方式简单，有利于降低开发难度和硬件成本。
进一步的，所述控制模块包括第一比较器和监控单元，所述第一比较器的第一输入端耦合有第一基准电压；第二输入端耦合到所述LED灯条的负端；输出端耦合到所述监控单元；当LED灯条负端电压大于或等于第一基准电压时，所述第一比较器输出的电压反转，所述监控单元控制所述负荷模块降低阻值；所述第一基准电压小于或等于所述预设的阈值。通过第一比较器可以快速判断LED灯条的负端电压是否超出阈值，当超过阈值时第一比较器的输出电压反转，比如原来输出的低电平信号，当LED灯条的负端电压超过阈值时，第一比较器的输出高电平信号。这样监控单元就可以根据第一比较器输出电压的变化判断出LED灯珠短路故障，进而控制负荷模块降低阻值。
进一步的，所述监控单元还包括耦合到所述侦测模块的PWM占空比调节组件，当LED灯条负端电压大于或等于预设的阈值时，所述PWM占空比调节组件降低输出信号的占空比。当负荷模块的阻值降低时，流经LED灯条的电流幅值会增加，其显示亮度随之增高；为了保证该LED灯条的亮度与其它正常的LED灯条的亮度接近，监控单元的PWM占空比调节组件同时输出占空比较小的PWM调光信号给恒流驱动芯片的侦测模块，使该LED灯条流过的电流平均值与其它LED灯条保持一致。
进一步的，所述侦测模块包括第二可控开关、与第二可控开关控制端耦合的第二比较器，所述第二可控开关串接在所述LED灯条负端和负荷模块之间；所述PWM占空比调节组件的输出端耦合到所述第二可控开关的控制端。此为一种具体的侦测模块电路，采用第二可控开关来控制流经LED灯条的有效电流。
进一步的，所述负荷模块包括并联设置的第一电阻和第二电阻，第二电阻串接有第一可控开关；
所述控制模块包括第一比较器和监控单元，所述第一比较器的第一输入端耦合有第一基准电压；第二输入端耦合到所述LED灯条的负端；输出端耦合到所述监控单元；所述第一基准电压小于或等于所述预设的阈值；
所述监控单元还包括耦合到所述侦测模块的PWM占空比调节组件，所述侦测模块包括第二可控开关、与第二可控开关控制端耦合的第二比较器，所述第二可控开关串接在所述LED灯条负端和负荷模块之间；所述PWM占空比调节组件的输出端耦合到所述第二可控开关的控制端；
当LED灯条负端电压大于或等于第一基准电压时，所述第一比较器输出的电压反转，所述监控单元控制所述第一可控开关导通，同时，所述PWM占空比调节组件降低输出信号的占空比。
负荷模块采用两个电阻并联设置，并通过第一可控开关来控制第二电阻是否投入使用，当LED灯条负端电压大于或等于预设的阈值时，控制模块控制第一可控开关导通，此时第二电阻投入使用，负荷模块的电阻值等于两个电阻并联后的阻值，该阻值小于第一可控开关断开时负荷模块的阻值（即第一电阻的阻值），采用两个电阻并联的技术方案，只需要控制一个可控开关，控制方式简单，有利于降低开发难度和硬件成本。
第一比较器可以快速判断LED灯条的负端电压是否超出阈值，当超过阈值时第一比较器的输出电压反转，比如原来输出的低电平信号，当LED灯条的负端电压超过阈值时，第一比较器的输出高电平信号。这样监控单元就可以根据第一比较器输出电压的变化判断出LED灯珠短路故障，进而控制负荷模块降低阻值。
当负荷模块的阻值降低时，流经LED灯条的电流幅值会增加，其显示亮度随之增高；为了保证该LED灯条的亮度与其它正常的LED灯条的亮度接近，监控单元的PWM占空比调节组件同时输出占空比较小的PWM调光信号给恒流驱动芯片的侦测模块，使该LED灯条流过的电流平均值与其它LED灯条保持一致。
一种液晶显示装置，包括本发明所述的背光驱动电路。
一种背光驱动电路的驱动方法，所述背光驱动电路包括LED灯条、驱动LED灯条的电源模块，控制LED灯条和电源模块的恒流驱动芯片，所述恒流驱动芯片包括驱动电源模块的主控模块、调节LED灯条亮度的侦测模块，所述侦测模块的输入端耦合到所述LED灯条的负端，输出端连接有阻值可调的负荷模块；
所述驱动方法包括步骤：
A、设定保护的阈值；
B、监测LED灯条负端电压；如果LED灯条负端电压大于或等于预设的阈值；降低负荷模块的阻值；否则，维持负荷模块的阻值。
进一步的，所述步骤B中还包括：在降低负荷模块的阻值的同时，降低侦测模块驱动信号的占空比，使流经该LED灯条的有效电流与其他正常的LED灯条保持一致。当负荷模块的阻值降低时，流经LED灯条的电流幅值会增加，其显示亮度随之增高；为了保证该LED灯条的亮度与其它正常的LED灯条的亮度接近，监控单元的PWM占空比调节组件同时输出占空比较小的PWM调光信号给恒流驱动芯片的侦测模块，使该LED灯条流过的电流平均值与其它LED灯条保持一致。
经研究，电流幅值大小由连接到侦测模块的基准电压V和与串接在侦测模块和接地端的电阻阻值R决定的，流经LED灯条的电流大小I=V1/R。而侦测模块可以控制流经LED灯条电流的占空比，达到调节LED背光亮度的效果；电源模块输出的电压大小Vo与流过LED灯条的电流大小有关，LED灯条流过的电流幅值越大，LED灯条所需要的驱动电压Vo也越大。Vo=Vin/(1-D)，其中Vin是电源模块的输入电压，D为电源模块的占空比。
当某一LED灯条中出现一颗LED短路时，该LED灯条负端就会有多余的电压（约6V）加在侦测模块内部，导致恒流驱动芯片温度上升，影响整个电路的稳定性。本发明由于增加了控制模块和负荷模块，当LED灯条中的某个或多个LED灯珠出现短路时，其负端的电压将会上升，因此可以将一个或多个LED灯珠短路时，LED灯条的负端电压作为阈值，当控制模块监测到LED灯条负端电压大于或等于预设的阈值时，控制负荷模块降低阻值，根据I=V1/R，负荷模块的阻值降低，流过LED灯条的电流幅值增加，多余的电压就会均匀分配到剩余的各颗LED灯珠上，LED灯条负端电压就会减小，这样加载到侦测模块的电压也随之减小，芯片的发热量也会降低。因此，本发明可以在LED灯珠短路时降低恒流驱动芯片的功率损耗、提高了电路的稳定性。
附图说明
图1是一种现有背光驱动电路的原理示意图；
图2是本发明实施例一的背光驱动电路原理示意图；
图3是本发明实施例二的背光驱动电路原理示意图；
图4是本发明实施例三的背光驱动电路的驱动方法示意图。
其中：10、电源模块；20、LED灯条；30、恒流驱动芯片；31、主控模块；32、侦测模块；40、负荷模块；50、控制模块；51、监控单元；52、PWM占空比调节组件；R1：第一电阻；R2：第二电阻；Q1：第一可控开关；Q2：第二可控开关；OP1：第一比较器；OP2：第二比较器；VF1：第一基准电压；VF2：第二基准电压。
具体实施方式
本发明公开一种液晶显示装置，液晶显示装置包括液晶面板和背光模组，背光模组包括背光驱动电路。背光驱动电路包括LED灯条、驱动LED灯条的电源模块、控制LED灯条和电源模块的恒流驱动芯片，恒流驱动芯片包括驱动电源模块的主控模块、调节LED灯条亮度的侦测模块，侦测模块的输入端耦合到LED灯条的负端，输出端连接有阻值可调的负荷模块，背光驱动电路还包括监测LED灯条负端电压的控制模块；
当LED灯条负端电压大于或等于预设的阈值时，控制模块控制负荷模块降低阻值。
经研究，电流幅值大小由连接到侦测模块的基准电压V和与串接在侦测模块和接地端的电阻阻值R决定的，流经LED灯条的电流大小I=V1/R。而侦测模块可以控制流经LED灯条电流的占空比，达到调节LED背光亮度的效果；电源模块输出的电压大小Vo与流过LED灯条的电流大小有关，LED灯条流过的电流幅值越大，LED灯条所需要的驱动电压Vo也越大。Vo=Vin/(1-D)，其中Vin是电源模块的输入电压，D为电源模块的占空比。
当某一LED灯条中出现一颗LED短路时，该LED灯条负端就会有多余的电压（约6V）加在侦测模块内部，导致恒流驱动芯片温度上升，影响整个电路的稳定性。本发明由于增加了控制模块和负荷模块，当LED灯条中的某个或多个LED灯珠出现短路时，其负端的电压将会上升，因此可以将一个或多个LED灯珠短路时，LED灯条的负端电压作为阈值，当控制模块监测到LED灯条负端电压大于或等于预设的阈值时，控制负荷模块降低阻值，根据I=V1/R，负荷模块的阻值降低，流过LED灯条的电流幅值增加，多余的电压就会均匀分配到剩余的各颗LED灯珠上，LED灯条负端电压就会减小，这样加载到侦测模块的电压也随之减小，芯片的发热量也会降低。因此，本发明可以在LED灯珠短路时降低恒流驱动芯片的功率损耗、提高了电路的稳定性。
下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
如图2所示，本实施方式的背光驱动电路包括LED灯条20、驱动LED灯条20的电源模块10、控制LED灯条20和电源模块10的恒流驱动芯片30，恒流驱动芯片30包括驱动电源模块10的主控模块31、调节LED灯条20亮度的侦测模块32，侦测模块32的输入端耦合到LED灯条20的负端，输出端连接有阻值可调的负荷模块40，背光驱动电路还包括监测LED灯条20负端电压的控制模块50。图2中示出了多条LED灯条20，当有多条LED灯条20时，也可以有多个对应的负荷模块40及控制模块50进行控制。图中仅用一条LED灯条20对应的负荷模块40及控制模块50为例进行论述，应当了解，图中每条LED灯条20都可以对应一同样结构的负荷模块40及控制模块50。
负荷模块40包括并联设置的第一电阻R1和第二电阻R2，第二电阻R2串接有第一可控开关Q1。控制模块50包括第一比较器OP1和监控单元51，监控单元51可以选用单片机在内的各种控制芯片；第一比较器OP1的第一输入端耦合有第一基准电压VF1；第二输入端耦合到LED灯条20的负端；输出端耦合到监控单元51；当LED灯条20负端电压大于或等于第一基准电压VF1时，第一比较器OP1输出的电压反转，监控单元51控制第一可控开关Q1导通；第一基准电压VF1小于或等于预设的阈值，第一基准电压VF1可以采用电路中常用的供电电压，如5V、12V等。
负荷模块40采用两个电阻并联设置，并通过第一可控开关Q1来控制第二电阻R2是否投入使用，当LED灯条20负端电压大于或等于预设的阈值（第一基准电压VF1）时，控制模块50的监控单元51控制第一可控开关Q1导通，此时第二电阻R2投入使用，负荷模块40的电阻值等于两个电阻并联后的阻值，该阻值小于第一可控开关Q1断开时负荷模块40的阻值（即第一电阻R1的阻值）。
第一比较器OP1可以快速判断LED灯条20的负端电压是否超出阈值，当超过阈值时第一比较器OP1的输出电压反转，比如原来输出的低电平信号，当LED灯条20的负端电压超过阈值时，第一比较器OP1的输出高电平信号。这样监控单元51就可以根据第一比较器OP1输出电压的变化判断出LED灯珠短路故障，进而控制负荷模块40降低阻值。
本实施方式采用两个电阻并联的技术方案，只需要控制一个可控开关，控制方式简单，有利于降低开发难度和硬件成本。当然，本发明的负荷模块40不局限了两个电阻并联，还可以采用更多数量的电阻并联，即负荷模块40包括N个并联设置的电阻，其中（N-1）个电阻串接有可控开关，当LED灯条20负端电压大于或等于预设的阈值时，只要控制至少一个可控开关导通，就能达到降低负荷模块40阻值的目的，投入使用的电阻越多，并联后总的阻值就越小。其中N大于或等于2的自然数。
实施例二
如图3所示，本实施方式的背光驱动电路包括LED灯条20、驱动LED灯条20的电源模块10、控制LED灯条20和电源模块10的恒流驱动芯片30，恒流驱动芯片30包括驱动电源模块10的主控模块31、调节LED灯条20亮度的侦测模块32，侦测模块32的输入端耦合到LED灯条20的负端，输出端连接有阻值可调的负荷模块40，背光驱动电路还包括监测LED灯条20负端电压的控制模块50。图3中示出了多条LED灯条20，当有多条LED灯条20时，也可以有多个对应的负荷模块40及控制模块50进行控制。图中仅用一条LED灯条20对应的负荷模块40及控制模块50为例进行论述，应当了解，图中每条LED灯条20都可以对应一同样结构的负荷模块40及控制模块50。
负荷模块40包括并联设置的第一电阻R1和第二电阻R2，第二电阻R2串接有第一可控开关Q1。
控制模块50包括第一比较器OP1和监控单元51，监控单元51可以选用单片机在内的各种控制芯片；第一比较器OP1的第一输入端耦合有第一基准电压VF1；第二输入端耦合到LED灯条20的负端；输出端耦合到监控单元51；第一基准电压VF1小于或等于预设的阈值，第一基准电压VF1可以采用电路中常用的供电电压，如5V、12V等。
监控单元51还包括耦合到侦测模块32的PWM占空比调节组件52，侦测模块32包括第二可控开关Q2、与第二可控开关Q2控制端耦合的第二比较器OP2，第二比较器OP2的同向输入端耦合有第二基准电压V2；其反向输入端耦合到第二可控开关Q2的输出端。
第二可控开关Q2串接在LED灯条20负端和负荷模块40之间；PWM占空比调节组件52的输出端耦合到第二可控开关Q2的控制端。
当LED灯条20负端电压大于或等于第一基准电压VF1时，第一比较器OP1输出的电压反转，监控单元51控制第一可控开关Q1导通，同时，PWM占空比调节组件52降低输出信号的占空比，使流经该LED灯条20的有效电流与其他正常的LED灯条20保持一致。
负荷模块40采用两个电阻并联设置，并通过第一可控开关Q1来控制第二电阻R2是否投入使用，当LED灯条20负端电压大于或等于预设的阈值时，控制模块50控制第一可控开关Q1导通，此时第二电阻R2投入使用，负荷模块40的电阻值等于两个电阻并联后的阻值，该阻值小于第一可控开关Q1断开时负荷模块40的阻值（即第一电阻R1的阻值），采用两个电阻并联的技术方案，只需要控制一个可控开关，控制方式简单，有利于降低开发难度和硬件成本。
第一比较器OP1可以快速判断LED灯条20的负端电压是否超出阈值，当超过阈值时第一比较器OP1的输出电压反转，比如原来输出的低电平信号，当LED灯条20的负端电压超过阈值时，第一比较器OP1的输出高电平信号。这样监控单元51就可以根据第一比较器OP1输出电压的变化判断出LED灯珠短路故障，进而控制负荷模块40降低阻值。
当负荷模块40的阻值降低时，流经LED灯条20的电流幅值会增加，其显示亮度随之增高；为了保证该LED灯条20的亮度与其它正常的LED灯条20的亮度接近，监控单元51的PWM占空比调节组件52同时输出占空比较小的PWM调光信号给恒流驱动芯片30的侦测模块32，使该LED灯条20流过的电流平均值与其它LED灯条20保持一致。
本实施方式采用两个电阻并联的技术方案，只需要控制一个可控开关，控制方式简单，有利于降低开发难度和硬件成本。当然，本发明的负荷模块40不局限了两个电阻并联，还可以采用更多数量的电阻并联，即负荷模块40包括N个并联设置的电阻，其中（N-1）个电阻串接有可控开关，当LED灯条20负端电压大于或等于预设的阈值时，只要控制至少一个可控开关导通，就能达到降低负荷模块40阻值的目的，投入使用的电阻越多，并联后总的阻值就越小。其中N大于或等于2的自然数。
如图4所示，本发明还公开了一种背光驱动电路的驱动方法，背光驱动电路包括LED灯条、驱动LED灯条的电源模块，控制LED灯条和电源模块的恒流驱动芯片，恒流驱动芯片包括驱动电源模块的主控模块、调节LED灯条亮度的侦测模块，侦测模块的输入端耦合到LED灯条的负端，输出端连接有阻值可调的负荷模块；
驱动方法包括步骤：
A、设定保护的阈值；
B、监测LED灯条负端电压；如果LED灯条负端电压大于或等于预设的阈值；降低负荷模块的阻值；否则，维持负荷模块的阻值。
当负荷模块的阻值降低时，流经LED灯条的电流幅值会增加，其显示亮度随之增高；为了保证该LED灯条的亮度与其它正常的LED灯条的亮度接近，步骤B中还包括：在降低负荷模块的阻值的同时，降低侦测模块驱动信号的占空比，使流经该LED灯条的有效电流与其他正常的LED灯条保持一致。
本发明的所有可控开关可以选用MOS管等可控的半导体开关器件。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种背光驱动电路，包括LED灯条、驱动LED灯条的电源模块、控制LED灯条和电源模块的恒流驱动芯片，所述恒流驱动芯片包括驱动电源模块的主控模块、调节LED灯条亮度的侦测模块，其特征在于，所述侦测模块的输入端耦合到所述LED灯条的负端，侦测模块的输出端连接有阻值可调的负荷模块，所述背光驱动电路还包括监测LED灯条负端电压的控制模块；
当LED灯条负端电压大于或等于预设的阈值时，所述控制模块控制所述负荷模块降低阻值。
2.如权利要求1所述的背光驱动电路，其特征在于，所述负荷模块包括N个并联设置的电阻，其中（N-1）个电阻串接有可控开关，当LED灯条负端电压大于或等于预设的阈值时，所述控制模块控制至少一个可控开关导通，其中N大于或等于2的自然数。
3.如权利要求1所述的背光驱动电路，其特征在于，所述负荷模块包括并联设置的第一电阻和第二电阻，第二电阻串接有第一可控开关，当LED灯条负端电压大于或等于预设的阈值时，所述控制模块控制第一可控开关导通。
4.如权利要求1～3任一所述的背光驱动电路，其特征在于，所述控制模块包括第一比较器和监控单元，所述第一比较器的第一输入端耦合有第一基准电压；第二输入端耦合到所述LED灯条的负端；输出端耦合到所述监控单元；当LED灯条负端电压大于或等于预设的阈值时，所述第一比较器输出的电压反转，所述监控单元控制所述负荷模块降低阻值；所述第一基准电压小于或等于所述预设的阈值。
5.如权利要求4所述的背光驱动电路，其特征在于，所述监控单元还包括耦合到所述侦测模块的PWM占空比调节组件，当LED灯条负端电压大于或等于预设的阈值时，所述PWM占空比调节组件降低输出信号的占空比。
6.如权利要求5所述的背光驱动电路，其特征在于，所述侦测模块包括第二可控开关、与第二可控开关控制端耦合的第二比较器，所述第二可控开关串接在所述LED灯条负端和负荷模块之间；所述PWM占空比调节组件的输出端耦合到所述第二可控开关的控制端。
7.如权利要求1所述的背光驱动电路，其特征在于，所述负荷模块包括并联设置的第一电阻和第二电阻，第二电阻串接有第一可控开关；
所述控制模块包括第一比较器和监控单元，所述第一比较器的第一输入端耦合有第一基准电压；第二输入端耦合到所述LED灯条的负端；输出端耦合到所述监控单元；所述第一基准电压小于或等于所述预设的阈值；
所述监控单元还包括耦合到所述侦测模块的PWM占空比调节组件，所述侦测模块包括第二可控开关、与第二可控开关控制端耦合的第二比较器，所述第二可控开关串接在所述LED灯条负端和负荷模块之间；所述PWM占空比调节组件的输出端耦合到所述第二可控开关的控制端；
当LED灯条负端电压大于或等于第一基准电压时，所述第一比较器输出的电压反转，所述监控单元控制所述第一可控开关导通，同时，所述PWM占空比调节组件降低输出信号的占空比。
8.一种液晶显示装置，包括如权利要求1～7任一所述的背光驱动电路。
9.一种背光驱动电路的驱动方法，所述背光驱动电路包括LED灯条、驱动LED灯条的电源模块，控制LED灯条和电源模块的恒流驱动芯片，所述恒流驱动芯片包括驱动电源模块的主控模块、调节LED灯条亮度的侦测模块，所述侦测模块的输入端耦合到所述LED灯条的负端，输出端连接有阻值可调的负荷模块；
所述驱动方法包括步骤：
A、设定保护的阈值；
B、监测LED灯条负端电压；如果LED灯条负端电压大于或等于预设的阈值；降低负荷模块的阻值；否则，维持负荷模块的阻值。
10.如权利要求9所述的背光驱动电路的驱动方法，其特征在于，所述步骤B中还包括：在降低负荷模块的阻值的同时，降低侦测模块驱动信号的占空比，使流经该LED灯条的有效电流与其他正常的LED灯条保持一致。
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