CN103400553B - Led背光驱动电路以及液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED背光驱动电路，包括：升压电路，用于将输入电压转换成所需要的输出电压并提供给LED串；跟随电路，连接到所述LED串的负端，用于监测LED串的负端的电压并根据该负端电压来产生一跟随电压耦合到基准电压模块中；基准电压模块，连接有一参考电压,并且，所述基准电压模块与所述跟随电路连接，所述基准电压模块根据所述跟随电路产生的跟随电压来调整所述输出电压；本发明能够根据LED串的负端电压，即LED串上压降的大小来调节输出电压，使输出电压随LED串上的压降变化而进行调整。本发明还公开了具备上述LED背光驱动电路的液晶显示器。

Description

LED背光驱动电路以及液晶显示器

技术领域

本发明涉及一种LED背光驱动电路，特别是一种能够对输出电压进行调节的LED背光驱动电路，以及具备该LED背光驱动电路的液晶显示器。

背景技术

随着技术的不断进步，液晶显示设备的背光技术不断得到发展。传统的液晶显示设备的背光源采用冷阴极荧光灯（CCFL）。但是由于CCFL背光源存在色彩还原能力较差、发光效率低、放电电压高、低温下放电特性差、加热达到稳定灰度时间长等缺点，当前已经开发出使用LED背光源的背光源技术；在液晶显示设备中，LED背光源与液晶显示面板相对设置，以使LED背光源提供显示光源给液晶显示面板，其中，LED背光源包括至少一个LED串，每个LED串包括串联的多个LED。在制造或者装配LED背光源的过程中,由于工艺上的差异,导致LED串上的电压超出或小于预定的规格。

附图1是现有的一种用于液晶显示器的LED背光源的驱动电路的电路图。如图1所示，该LED背光源驱动电路包括升压电路110、LED串120、基准电压模块130以及电压控制模块150；所述升压电路110由电压控制模块150进行控制，将输入电压转换成所需要的输出电压并提供给LED串120。在驱动电压不变的情况下,当LED串120的电压超过正常范围内时,即LED串120上的压降过大,如果不对驱动电压进行调整，则驱动电压可能低于LED串120上的电压，从而LED串120不能工作；当LED串120的电压低于正常范围内时,即LED串120上的压降过小,如果不对驱动电压进行调整，则驱动电压可能远大于LED串120上的电压，从而导致LED串120的负端的电压过高，电路的损耗增加，导致效率变差。显然，如图1所示的驱动电路并不具备使输出电压随着LED串120上的压降变化而进行调整的功能。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明能够根据LED串上压降的大小来调节输出电压，使输出电压随着LED串上的压降变化而进行调整，为发光二极管提供合适的驱动电压。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种LED背光驱动电路，包括：

升压电路，用于将输入电压转换成所需要的输出电压并提供给LED串；

跟随电路，连接到所述LED串的负端，用于监测LED串的负端的电压并根据该负端电压来产生一跟随电压耦合到基准电压模块中；

基准电压模块，连接有一参考电压,并且，所述基准电压模块与所述跟随电路连接，所述基准电压模块根据所述跟随电路产生的跟随电压来调整所述输出电压。

其中，当跟随电路监测到LED串的负端电压小于规格值时,所述跟随电路产生第一跟随电压耦合到基准电压模块中,所述基准电压模块根据所述第一跟随电压来增大所述输出电压；当跟随电路监测到LED串的负端电压大于规格值时,所述跟随电路产生第二跟随电压耦合到基准电压模块中,所述基准电压模块根据所述第二跟随电压来减小所述输出电压。

优选地，所述跟随电路包括比较电路和电压控制电路，所述比较电路用于监测LED串的负端的电压并产生一控制信号，所述电压控制电路根据所述控制信号来产生一跟随电压耦合到所述基准电压模块中。

优选地，所述比较电路包括第一比较器和第二比较器；其中，第一比较器的反相输入端接收第一基准电压，第二比较器的同相输入端接收第二基准电压，第一比较器的同相输入端和第二比较器的反相输入端相连再连接到LED串的负端；第一比较器和第二比较器的输出端的产生的信号控制所述电压控制电路产生一跟随电压耦合到所述基准电压模块中，其中，第一基准电压大于第二基准电压。

优选地，所述电压控制电路包括第一场效应晶体管和第二场效应晶体管；其中，第一场效应晶体管的栅极与第二场效应晶体管的栅极分别连接到所述比较电路，根据所述比较电路产生的控制信号来选择控制第一场效应晶体管的栅极与第二场效应晶体管的栅极导通或截止；第一场效应晶体管的漏极接收第三基准电压，第二场效应晶体管的漏极接收第四基准电压；第一场效应晶体管和第二场效应晶体管的源极分别与第六电阻器和第七电阻器连接，然后再相互连接形成所述电压控制电路的输出端，所述电压控制电路的输出端耦合到所述基准电压模块中，其中，第三基准电压大于参考电压,参考电压大于第四基准电压。

优选地，所述电压控制电路包括第一场效应晶体管和第二场效应晶体管；其中，第一场效应晶体管的栅极与第一比较器的输出端连接，通过第一比较器的输出信号来选择控制第一场效应晶体管导通或截止；第二场效应晶体管的栅极与第二比较器的输出端连接，通过第二比较器的输出信号来选择控制第二场效应晶体管导通或截止；第一场效应晶体管的漏极接收第三基准电压，第二场效应晶体管的漏极接收第四基准电压；第一场效应晶体管和第二场效应晶体管的源极分别与第六电阻器和第七电阻器连接，然后再相互连接形成所述电压控制电路的输出端，所述电压控制电路的输出端耦合到所述基准电压模块中，其中，第三基准电压大于参考电压,参考电压大于第四基准电压。

优选地，所述基准电压模块包括串联的第四电阻器和第五电阻器,第四电阻器的一端与所述升压电路的输出端连接，另一端与第五电阻器连接，第五电阻器的另一端与地电性连接，并且，在第四电阻器和第五电阻器之间连接有一参考电压，所述参考电压与第四电阻器和第五电阻器协动，可以实现对所述输出电压进行调整。

优选地，所述第四电阻器和/或第五电阻器为可变电阻器。

优选地，所述LED背光驱动电路还包括电压控制模块，所述电压控制模块控制所述升压电路，以使升压电路将输入电压转换成所需要的输出电压提供给LED串并实现恒流驱动所述LED串。

本发明的另一方面是提供一种液晶显示器，所述液晶显示器包括LED背光源，其中，所述LED背光源采用如上所述的LED背光驱动电路。

本发明能够监测LED串的负端电压，判断LED串上的压降超过或小于规格值，当LED串上的压降超过规格值时，通过跟随电路产生第一跟随电压耦合到基准电压模块中,所述基准电压模块根据第一跟随电压来增大输出电压；当LED串上的压降小于规格值时，通过跟随电路产生第二跟随电压耦合到基准电压模块中,所述基准电压模块根据第二跟随电压来减小输出电压。即本发明能够根据LED串上压降的大小来调节输出电压，使输出电压随着LED串上的压降变化而进行调整，为发光二极管提供合适的驱动电压。

附图说明

图1是现有的一种用于液晶显示器的LED背光源的驱动电路的电路图。

图2是本发明一具体实施例中的LED背光驱动电路的连接模块图。

图3是本发明一具体实施例中的LED背光驱动电路的电路图。

图4是本发明一具体实施例中的跟随电路的连接模块图。

图5是本发明一具体实施例中的跟随电路的电路图。

具体实施方式

下面将对结合附图用实施例对本发明做进一步说明。

图2是本发明一具体实施例中的LED背光驱动电路的连接模块图。

参阅图2，本实施例中的LED背光驱动电路包括一升压电路110，用于将输入电压Vin转换成所需要的输出电压Vout并提供给LED串120；跟随电路140，连接到所述LED串120的负端，用于监测LED串120的负端的电压并根据该负端电压来产生一跟随电压耦合到基准电压模块130中；基准电压模块130，连接有一参考电压Vfb,并且，所述基准电压模块130与所述跟随电路140连接，所述基准电压模块130根据所述跟随电路140产生的跟随电压来调整输出电压Vout，达到调节输出电压Vout的目的。

其中,当跟随电路140监测到LED串120的负端电压LED-小于规格值时,即LED串120上的压降大于规格值,此时跟随电路140产生第一跟随电压耦合到基准电压模块130中,所述基准电压模块130根据所述跟随电路140产生的第一跟随电压来增大输出电压Vout；当跟随电路140监测到LED串120的负端电压LED-大于规格值时,即LED串120上的压降小于规格值,此时跟随电路140产生第二跟随电压耦合到基准电压模块130中,所述基准电压模块130根据所述跟随电路140产生的第二跟随电压来减小输出电压Vout。

本发明能够根据LED串120的负端的电压，即LED串120上压降的大小来调节输出电压Vout，使输出电压Vout随LED串120上的压降变化而进行调整，为LED串120提供合适的驱动电压。

如图2所示，本实施例中的LED背光驱动电路除了以上的结构之外,还包括一电压控制模块150，所述电压控制模块150用于控制升压电路110，以使升压电路110能够将输入电压Vin转换成所需要的输出电压Vout提供给LED串120并实现恒流驱动所述LED串120。

图3是本发明一具体实施例中的LED背光驱动电路的电路图。

参阅图3，本实施例的LED背光驱动电路具体包括升压电路110、LED串120、基准电压模块130、跟随电路140以及电压控制模块150。

所述升压电路110包括电感器111、整流二极管112、第三场效应晶体管113和第一电阻器114，所述电感器111的一端接收所述输入的直流电压Vin，电感器111的另一端连接到整流二极管112的正端并连接到第三场效应晶体管113的漏极，第三场效应晶体管113的栅极连接到电压控制模块150，由电压控制模块150的信号来控制第三场效应晶体管113导通或截止，第三场效应晶体管113的源极通过第一电阻器114与地电性连接；整流二极管112的负端形成所述升压电路110的输出端连接到所述LED串120。

所述电压控制模块150包括控制芯片U1、第四场效应晶体管151以及第八电阻器152；其中，所述第四场效应晶体管151的漏极与LED串120的负端连接，第四场效应晶体管151的源极与第八电阻器152的一端相连，第八电阻器152的另一端与地电性连接；所述控制芯片U1通过引脚S1连接到第四场效应晶体管151的源极，用于监测第八电阻器152上的电压，所述控制芯片U1通过引脚G1连接到第四场效应晶体管151的栅极，用于控制第四场效应晶体管151导通或截止，所述控制芯片U1通过引脚ISEN连接到所述升压电路110中的第三场效应晶体管113的源极，用于检测流过第三场效应晶体管113的源极的电流，所述控制芯片U1通过引脚GATE连接到第三场效应晶体管113的栅极，通过引脚GATE产生的控制信号来控制第三场效应晶体管113导通或截止，所述控制芯片U1的引脚FB连接到所述基准电压模块130中的基准电压Vfb的连接端点。所述控制芯片U1通过监测第八电阻器152上的电压、第三场效应晶体管113的源极的电流以及基准电压模块130中的基准电压Vfb的连接端点电压的变化，产生一控制信号通过引脚GATE来控制第三场效应晶体管113导通或截止，进而控制升压电路110，以使升压电路110能够将输入电压Vin转换成所需要的输出电压Vout提供给LED串120并实现恒流驱动所述LED串120。

所述基准电压模块130包括串联的第四电阻器131（R4）和第五电阻器132（R5）,其中，第四电阻器131的一端与整流二极管112的负端连接，另一端与第五电阻器132连接，第五电阻器132的另一端与地电性连接，并且，在第四电阻器131和第五电阻器132之间连接有一参考电压Vfb，所述参考电压Vfb与第四电阻器131和第五电阻器132协动，可以实现对输出电压Vout进行调整，并且参考电压Vfb与第四电阻器131和第五电阻器132之间的连接端点还连接到所述控制芯片U1的引脚FB。

作为一种优选的方案，第四电阻器131和/或第五电阻器132为可变电阻器。

如前所述，跟随电路140是用于监测LED串120的负端的电压并根据该负端电压来产生一跟随电压耦合到基准电压模块130中，以使输出电压Vout随LED串120上的压降变化而进行调整，为LED串120提供合适的驱动电压的目的。图4为本发明一具体实施例中的跟随电路140的连接模块图；其具体的电路图参阅图5，所述跟随电路140包括比较电路1401和电压控制电路1402，所述比较电路1401包括第一比较器145和第二比较器146，所述电压控制电路1402包括第一场效应晶体管143和第二场效应晶体管144；其中，第一比较器145的反相输入端（-）接收一基准电压Vref1，第二比较器146的同相输入端（+）接收一基准电压Vref2，第一比较器145的同相输入端（+）和第二比较器146的反相输入端（-）相连再连接到LED串120的负端；第一比较器145的输出端连接到第一场效应晶体管143的栅极，通过第一比较器145的输出信号Output1来选择控制第一场效应晶体管143导通或截止；第二比较器146的输出端连接到第二场效应晶体管144的栅极，通过第二比较器146的输出信号Output2来选择控制第二场效应晶体管144导通或截止；第一场效应晶体管143的漏极接收一基准电压Vref3，源极通过第六电阻器141（R6）连接到所述基准电压模块130的第四电阻器131和第五电阻器132之间；第二场效应晶体管144的漏极接收一基准电压Vref4，源极通过第七电阻器142（R7）连接到所述基准电压模块130的第四电阻器131和第五电阻器132之间，其中，Vref1>Vref2,Vref3>Vfb>Vref4。

本实施例中,所述LED串120是包含一个以上LED灯121。

下面将对如图3所示的LED背光驱动电路的工作过程进行详细的说明。

(a)、当LED串120的电压在正常范围内时,即LED串120上的压降正常,LED串120的负端电压LED-与基准电压Vref1和Vref2的关系为：Vref1>LED->Vref2，此时第一比较器145的输出信号Output1为低电平，第一场效应晶体管143截止，第二比较器146的输出信号Output2为低电平，第二场效应晶体管144截止，输出电压Vout不受跟随电路140的影响，输出电压为： $\mathrm{Vout}=\mathrm{Vfb}*\frac{R4}{R5}+\mathrm{Vfb};$

(b)、当LED串120的电压超过正常范围内时,即LED串120上的压降过大,如果不对输出电压Vout进行调整，则输出电压Vout可能低于LED串120的电压，从而导致LED串120不能工作。在连接跟随电路140之后，LED串120的负端电压LED-与基准电压Vref1和Vref2的关系为：Vref1>Vref1>LED-，此时第一比较器145的输出信号Output1为低电平，第一场效应晶体管143截止，第二比较器146的输出信号Output2为高电平，第二场效应晶体管144导通，此时跟随电路140将连接于第二场效应晶体管144漏极的基准电压Vref4耦合到基准电压模块130中，并且，由于Vfb>Vref4，此时输出电压为： $\mathrm{Vout}=\mathrm{Vfb}*\frac{R4}{R5}+\mathrm{Vfb}+(\mathrm{Vfb}-\mathrm{Vref}4)*\frac{R4}{R6},$ 即在LED串120上的压降过大时，通过跟随电路140增加了输出电压Vout，防止输出电压Vout可能低于LED串120的电压而导致LED串120不能工作的情况；

(c)、当LED串120的电压低于正常范围内时,即LED串120上的压降过小,如果不对输出电压Vout进行调整，则输出电压Vout可能远大于LED串120的电压，从而导致LED串120的负端的电压过高，电路的损耗增加，导致效率变差。连接跟随电路140之后，LED串120的负端电压LED-与基准电压Vref1和Vref2的关系为：LED->Vref1>Vref2，此时第一比较器145的输出信号Output1为高电平，第一场效应晶体管143导通，第二比较器146的输出信号Output2为低电平，第二场效应晶体管144截止，此时跟随电路140将连接于第一场效应晶体管143漏极的基准电压Vref3耦合到基准电压模块130中，并且，由于Vref3>Vfb，此时输出电压为： $\mathrm{Vout}=\mathrm{Vfb}*\frac{R4}{R5}+\mathrm{Vfb}-(\mathrm{Vref}3-\mathrm{Vfb})*\frac{R4}{R7},$ 即在LED串120上的压降过小时，通过跟随电路140减小了输出电压Vout，防止输出电压Vout可能远大于LED串120的电压，从而导致LED串120负端的电压过高，电路的损耗增加，导致效率变差的情况。

综合以上，本发明能够监测LED串的负端电压，判断LED串上的压降超过或小于规格值，当LED串上的压降超过规格值时，通过跟随电路产生第一跟随电压耦合到基准电压模块中,所述基准电压模块根据第一跟随电压来增大输出电压Vout；当LED串上的压降小于规格值时，通过跟随电路产生第二跟随电压耦合到基准电压模块中,所述基准电压模块根据第二跟随电压来减小输出电压Vout。即本发明能够根据LED串上压降的大小来调节输出电压Vout，使输出电压Vout随着LED串上的压降变化而进行调整，为发光二极管提供合适的驱动电压。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种LED背光驱动电路，其特征在于，包括：

升压电路(110)，用于将输入电压转换成所需要的输出电压并提供给LED串(120)；

跟随电路(140)，连接到所述LED串(120)的负端，用于监测LED串(120)的负端电压并根据该负端电压来产生一跟随电压耦合到基准电压模块(130)中；

基准电压模块(130)，连接有一参考电压,并且，所述基准电压模块(130)与所述跟随电路(140)连接，所述基准电压模块(130)根据所述跟随电路(140)产生的跟随电压来调整所述输出电压；其中，当跟随电路(140)监测到LED串(120)的负端电压小于规格值时,所述跟随电路(140)产生第一跟随电压耦合到基准电压模块(130)中,所述基准电压模块(130)根据所述第一跟随电压来增大所述输出电压；当跟随电路(140)监测到LED串(120)的负端电压大于规格值时,所述跟随电路(140)产生第二跟随电压耦合到基准电压模块(130)中,所述基准电压模块(130)根据所述第二跟随电压来减小所述输出电压。

2.根据权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述跟随电路(140)包括比较电路(1401)和电压控制电路(1402)，所述比较电路(1401)用于监测LED串(120)的负端的电压并产生一控制信号，所述电压控制电路(1402)根据所述控制信号来产生一跟随电压耦合到所述基准电压模块(130)中。

3.根据权利要求2所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述比较电路(1401)包括第一比较器(145)和第二比较器(146)；

其中，第一比较器(145)的反相输入端接收第一基准电压，第二比较器(146)的同相输入端接收第二基准电压，第一比较器(145)的同相输入端和第二比较器(146)的反相输入端相连再连接到LED串(120)的负端；第一比较器(145)和第二比较器(146)的输出端的产生的信号控制所述电压控制电路(1402)产生一跟随电压耦合到所述基准电压模块(130)中，

其中，第一基准电压大于第二基准电压。

4.根据权利要求2所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述电压控制电路(1402)包括第一场效应晶体管(143)和第二场效应晶体管(144)；

其中，第一场效应晶体管(143)的栅极与第二场效应晶体管(144)的栅极分别连接到所述比较电路(1401)，根据所述比较电路(1401)产生的控制信号来选择控制第一场效应晶体管(143)的栅极与第二场效应晶体管(144)的栅极导通或截止；第一场效应晶体管(143)的漏极接收第三基准电压，第二场效应晶体管(144)的漏极接收第四基准电压；第一场效应晶体管(143)和第二场效应晶体管(144)的源极分别与第六电阻器(141)和第七电阻器(142)连接，然后再相互连接形成所述电压控制电路(1402)的输出端，所述电压控制电路(1402)的输出端耦合到所述基准电压模块(130)中，

其中，第三基准电压大于参考电压,参考电压大于第四基准电压。

5.根据权利要求3所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述电压控制电路(1402)包括第一场效应晶体管(143)和第二场效应晶体管(144)；

其中，第一场效应晶体管(143)的栅极与第一比较器(145)的输出端连接，通过第一比较器(145)的输出信号来选择控制第一场效应晶体管(143)导通或截止；第二场效应晶体管(144)的栅极与第二比较器(146)的输出端连接，通过第二比较器(146)的输出信号来选择控制第二场效应晶体管(144)导通或截止；第一场效应晶体管(143)的漏极接收第三基准电压，第二场效应晶体管(144)的漏极接收第四基准电压；第一场效应晶体管(143)和第二场效应晶体管(144)的源极分别与第六电阻器(141)和第七电阻器(142)连接，然后再相互连接形成所述电压控制电路(1402)的输出端，所述电压控制电路(1402)的输出端耦合到所述基准电压模块(130)中，

其中，第三基准电压大于参考电压,参考电压大于第四基准电压。

6.根据权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述基准电压模块(130)包括串联的第四电阻器(131)和第五电阻器(132)；其中，第四电阻器(131)的一端与所述升压电路(110)的输出端连接，另一端与第五电阻器(132)连接，第五电阻器(132)的另一端与地电性连接，并且，在第四电阻器(131)和第五电阻器(132)之间连接有一参考电压，所述参考电压与第四电阻器(131)和第五电阻器(132)协动，可以实现对所述输出电压进行调整。

7.根据权利要求6所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述第四电阻器(131)和/或第五电阻器(132)为可变电阻器。

8.根据权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述LED背光驱动电路还包括电压控制模块(150)，所述电压控制模块(150)控制所述升压电路(110)，以使所述升压电路(110)将输入电压转换成所需要的输出电压提供给LED串(120)并实现恒流驱动所述LED串(120)。

9.一种液晶显示器，包括LED背光源，其特征在于，所述LED背光源采用如权利要求1-8任一所述的LED背光驱动电路。