CN103415118B - 背光驱动电路、电子装置及背光驱动方法 - Google Patents

背光驱动电路、电子装置及背光驱动方法 Download PDF

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Abstract

一种背光驱动电路(1)，包括输出PWM信号的LED恒流驱动芯片(10)、电源接口(20)、变压单元(30)、第一、第二、第三开关单元(50、60、70)及电平转换单元(40)。变压单元(30)包括初级线圈(31)和次级线圈(32)。第一开关单元(50)与电源接口(20)与初级线圈(31)连接。第二开关单元(60)与次级线圈(32)、第一LED串(21)构成第一电流回路(LP1)。第一、第二开关单元(50、60)接收PWM信号而导通截止。第三开关单元(70)与初级线圈(31)、第二LED串(22)构成第二电流回路(LP2)。电平转换单元将PWM信号进行电平转换后输出至第三开关单元(70)。本发明还提供一电子装置及背光驱动方法，本发明可驱动多个LED灯而无需增大输出电压。

Description

背光驱动电路、电子装置及背光驱动方法
技术领域
本发明涉及一种驱动电路，特别涉及一种背光驱动电路及具有该背光驱动电路的电子装置及背光驱动方法。
背景技术
目前，LED(light-emittingdiode，发光二极管)作为手机、电视、电脑灯电子装置背光光源已经越来越普遍。一般，随着外界环境的变化，LED发光亮度需要经常性进行手动或自动调整，众所周知，LED为通过背光驱动电路驱动，背光驱动电路改变输出至LED的电压而改变LED的亮度。如图1所示，目前的背光驱动电路1’包括LED恒流驱动芯片10’、电源接口20’、电感L以及MOS管Q。其中，该电源接口20’用于接入电源电压Vin。该LED恒流驱动芯片10’用于输出PWM(脉宽调制)信号控制MOS管Q周期性的导通截止。其中，当MOS管Q导通时，输入电压加在电感L两端，电感L电流上升，储存能量；当MOS管Q关断/截止时，电感L两端产生反向感应电动势，与输入电压Vin串联，一起向LED模组2’提供较高的输出电压Vout。其中Vout＝Vin/(1-D)，D为LED恒流驱动芯片10’输出的PWM信号的占空比。
然而，现有技术中，输出电压Vout只由PWM信号的占空比D决定，当LED模组2’中包括的串联的LED灯的数目越多时，需要的输出电压Vout也越大才能驱动该些LED灯，从而占空比D的值也需要较大。当占空比D的值较大时，MOS管Q在一个周期内的导通时间很长，因为电感L上的电流线性上升，所以MOS管Q以及电感L上流过的电流会很大，整个电路的功率损耗大，且元器件工作温度高而容易损坏。
发明内容
本发明提供一种背光驱动电路、电子装置及背光驱动方法，能够以较低的输出电压驱动包括多个LED灯的LED模组。
一种背光驱动电路，用于驱动LED模组的发光，该背光驱动电路包括LED恒流驱动芯片、电源接口，该电源接口用于接入电源电压，该LED恒流驱动芯片包括一控制端，该LED恒流驱动芯片通过该控制端输出PWM信号；该LED模组包括第一LED串和第二LED串，其中，该背光驱动电路还包括变压单元、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元以及电平转换单元。该变压单元包括初级线圈以及次级线圈。该第一开关单元电连接于该电源接口以及该变压单元的初级线圈之间。该第二开关单元与该变压单元的次级线圈、第一LED串构成一第一电流回路。该第三开关单元，与该变压单元的初级线圈、该第二LED串构成一第二电流回路。该电平转换单元连接于该LED恒流驱动芯片的控制端以及该第三开关单元之间，用于将该控制端输出PWM信号进行电平转换而将电平转换后的PWM信号输出至该第三开关单元而控制该第三开关单元周期性地导通或截止。其中，该第一开关单元、第二开关单元还均与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，用于接收该控制端输出的PWM信号而周期性地导通或截止，其中，在一个PWM信号的周期内，该第一开关单元、第二开关单元导通时，该第三开关单元截止，该第一开关单元、第二开关单元截止时，该第三开关单元导通。
其中，该第一开关单元、第二开关单元以及第三开关单元分别为第一、第二、第三NMOS管，该第一NMOS管的源极与该电源接口连接，漏极与该初级线圈的同名端连接，栅极与该LED恒流驱动芯片的控制端连接；该第二NMOS管的源极与该次级线圈的同名端连接，漏极与该第一LED串的正极输入端连接，栅极与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，该次级线圈的非同名端与该第一LED串的负极端连接，从而，该第二NMOS管、该次级线圈以及该第一LED串构成该第一电流回路；该第三NMOS管的漏极与该初级线圈的同名端连接，源极与该第二LED串的负极端连接，栅极与该电平转换单元连接，该初级线圈的非同名端与该第二LED串的正极输入端连接，从而，该第三NMOS管、该初级线圈以及该第二LED串构成该第二电流回路。
其中，该电平转换单元为一比较器，该比较器包括反相输入端、正相输入端以及输出端，该反相输入端与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，该正相输入端与一参考电压连接，该输出端与该第三NMOS管的栅极连接，其中，该参考电压大于该PWM信号中的低电平且小于该PWM信号中的高电平。
其中，该第一LED串的负极端与该第二LED串的正极输入端连接并接地，该初级线圈的非同名端与该次级线圈的非同名端连接并接地。
一种电子装置，包括一背光驱动电路以及一LED模组，该背光驱动电路用于驱动LED模组的发光，该背光驱动电路包括LED恒流驱动芯片、电源接口，该电源接口用于接入电源电压，该LED恒流驱动芯片包括一控制端，该LED恒流驱动芯片通过该控制端输出PWM信号；该LED模组包括第一LED串和第二LED串，其中，该背光驱动电路还包括变压单元、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元以及电平转换单元。该变压单元包括初级线圈以及次级线圈。该第一开关单元电连接于该电源接口以及该变压单元的初级线圈之间。该第二开关单元与该变压单元的次级线圈、第一LED串构成一第一电流回路。该第三开关单元，与该变压单元的初级线圈、该第二LED串构成一第二电流回路。该电平转换单元连接于该LED恒流驱动芯片的控制端以及该第三开关单元之间，用于将该控制端输出PWM信号进行电平转换而将电平转换后的PWM信号输出至该第三开关单元而控制该第三开关单元周期性地导通或截止。其中，该第一开关单元、第二开关单元还均与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，用于接收该控制端输出的PWM信号而周期性地导通或截止，其中，在一个PWM信号的周期内，该第一开关单元、第二开关单元导通时，该第三开关单元截止，该第一开关单元、第二开关单元截止时，该第三开关单元导通。
其中，该第一开关单元、第二开关单元以及第三开关单元分别为第一、第二、第三NMOS管，该第一NMOS管的源极与该电源接口连接，漏极与该初级线圈的同名端连接，栅极与该LED恒流驱动芯片的控制端连接；该第二NMOS管的源极与该次级线圈的同名端连接，漏极与该第一LED串的正极输入端连接，栅极与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，该次级线圈的非同名端与该第一LED串的负极端连接，从而，该第二NMOS管、该次级线圈以及该第一LED串构成该第一电流回路；该第三NMOS管的漏极与该初级线圈的同名端连接，源极与该第二LED串的负极端连接，栅极与该电平转换单元连接，该初级线圈的非同名端与该第二LED串的正极输入端连接，从而，该第三NMOS管、该初级线圈以及该第二LED串构成该第二电流回路。
其中，该电平转换单元为一比较器，该比较器包括反相输入端、正相输入端以及输出端，该反相输入端与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，该正相输入端与一参考电压连接，该输出端与该第三NMOS管的栅极连接，其中，该参考电压大于该PWM信号中的低电平且小于该PWM信号中的高电平。
其中，该第一LED串的负极端与该第二LED串的正极输入端连接并接地，该初级线圈的非同名端与该次级线圈的非同名端连接并接地。
一种背光驱动方法，用于驱动一LED模组的发光，该LED模组包括第一LED串以及第二LED串，该方法包括：控制由该第一LED串与一变压单元的次级线圈组成的第一电流回路导通并控制由该第二LED串与变压单元的初级线圈组成的第二电流回路截止；为初级线圈提供电源电压，而使得该次级线圈感应该电源电压电压而产生感应电动势而驱动该第一LED串发光；控制第一电流回路截止并控制第二电流回路导通；以及初级线圈产生反向感应电动势而驱动第二LED串发光。
本发明的背光驱动电路、电子装置及背光驱动方法，能在不增大PWM信号的占空比的前提下驱动包括更多串联LED灯的LED模组。
附图说明
图1是现有技术中背光驱动电路的电路架构图。
图2是本发明一实施方式中背光驱动电路的电路架构图。
图3是本发明一实施方式中电子装置的模块架构图。
图4是本发明一实施方式中背光驱动方法的流程图。
具体实施方式
请参阅图2，为本发明背光驱动电路1的电路架构图。该背光驱动电路1用于驱动LED模组2的发光。其中，该LED模组2包括第一LED串21以及第二LED串22。该第一LED串21以及该第二LED串22首尾相连而形成该包括多个串联LED灯D的LED模组2。
该背光驱动电路1包括LED恒流驱动芯片10、电源接口20、变压单元30、电平转换单元40、第一开关单元50、第二开关单元60以及第三开关单元70。其中，该电源接口20用于接入电源电压Vin。其中，该电源接口20可与一电池或一连接市电的电源适配器连接而获得该电源电压Vin。
该变压单元30包括初级线圈31以及次级线圈32。
该第一开关单元50电连接于该电源接口20以及该变压单元30的初级线圈31之间。
该第二开关单元60与该变压单元30的次级线圈32以及该第一LED串21构成一第一电流回路LP1。该第三开关单元70与该变压单元30的初级线圈31以及该第二LED串22构成一第二电流回路LP2。
该LED恒流驱动芯片10包括控制端101，该控制端101与该第一开关单元50、第二开关单元60以及该电平转换单元40均连接，该LED恒流驱动芯片10用于通过该控制端101输出具有一定占空比D的PWM(脉宽调制)信号S1而控制第一开关单元50以及第二开关单元60周期性地同时导通或截止。
该电平转换单元40用于接收该LED恒流驱动芯片10的控制端101输出的PWM信号S1而将该PWM信号S1进行电平反转，即，将该PWM信号S1中的高电平转换为低电平，而将PWM信号S1中的低电平转换为高电平。
该电平转换单元40还与该第三开关单元70连接，用于将该进行了电平转换后的PWM信号S1输出至该第三开关单元70而控制该第三开关单元70周期性地截止或导通。其中，在一个PWM信号S1的周期内，该第一开关单元50、第二开关单元60导通时，该第三开关单元70截止，该第一开关单元50、第二开关单元60截止时，该第三开关单元70导通。
其中，当该LED恒流驱动芯片10输出的PWM信号S1控制第一开关单元50以及第二开关单元60导通时，该电源接口20接入的电源电压Vin通过该导通的第一开关单元50而提供给该变压单元30的初级线圈31。该次级线圈32感应该电压输入端31的电压而产生感应电动势，从而，与该次级线圈32、该第二开关单元60构成一第二电流回路的该第一LED串21在该次级线圈32输出的感应电动势的驱动下而发光。
当该LED恒流驱动芯片10输出的PWM信号S1控制第一开关单元50以及第二开关单元60截止时，由于该电平转换单元40对该PWM信号S1进行电平转换，该电平转换单元40输出的进行了电平转换后的PWM信号S1控制该第三开关单元70导通。此时，该初级线圈31产生反向感应电动势，由于该第三开关单元70导通，从而，与该初级线圈31、该第三开关单元70构成一第一电流回路的该第二LED串22在该初级线圈31产生的反向感应电动势的驱动下而发光。
从而，在本实施方式中，在该PWM信号S1的一个周期内，该第一LED串21以及该第二LED串22分别被驱动发光。从而，该电源接口20接入的电源电压Vin被转换为两个在同一时间电平相反的开关电源信号而分别提供给该第一LED串21以及该第二LED串22。由于该LED模组20被分开为第一LED串21以及第二LED串22分别供电，降低了该LED模组20所需的驱动电压，即，降低了PWM信号S1的占空比，从而，有效地保护了元件。
具体的，如图2所示，该第一开关单元50、第二开关单元60以及第三开关单元70分别为NMOS管Q1、Q2、Q3。该第一LED串21包括正极输入端211以及负极端212，该第二LED串22包括正极输入端221以及负极端222。该第一LED串21的负极端与该第二LED串22的正极输入端221连接，从而该第一LED串21与该第二LED串22首尾连接而构成该LED模组20。
该NMOS管Q1的源极与栅极分别与该电源接口20以及该初级线圈31的同名端连接，栅极与该LED恒流驱动芯片10的控制端101连接。其中，该变压单元30为变压器。
第一LED串21的正极输入端211连接，栅极与该LED恒流驱动芯片10的控制端101连接，该次级线圈32的非同名端与该第一LED串21的负极端212连接。从而，该NMOS管Q2、该次级线圈32以及该第一LED串21构成该第一电流回路LP1。
该NMOS管Q3的漏极与源极分别与该初级线圈31的同名端以及该第二LED串22的负极端222连接，栅极与该电平转换单元40连接，该初级线圈31的非同名端与该第二LED串22的正极输入端221连接。从而，该NMOS管Q3、该初级线圈31以及该第二LED串构成该第二电流回路LP2。
其中，该第一LED串21的负极端212与该第二LED串22的正极输入端221连接后还接地。从而，该初级线圈31的非同名端还与该次级线圈32的非同名端相连并接地。
该电平转换单元40为一比较器A1，该比较器A1包括反相输入端41、正相输入端42以及输出端43。该反相输入端41与该LED恒流驱动芯片10的控制端101连接。该正相输入端42与一参考电压Vref连接，该输出端43与该NMOS管Q2的栅极连接。
其中，该参考电压Vref大于该PWM信号S1中的低电平且小于该PWM信号S1中的高电平，即，该参考电压Vref大于该PWM信号S1为低电平时的电压但小于该PWM信号S1为高电平时的电压。
从而，当该PWM信号S1为高电平而控制该NMOS管Q1以及NMOS管Q3导通时，该电源接口20通过该导通的NMOS管Q1为该初级线圈31供电，该次级线圈32感应该初级线圈31的电压而产生感应电动势，且该感应电动势为次级线圈32同名端为正、非同名端为负的感应电动势，由于此时NMOS管Q3导通，从而该次级线圈32产生的感应电动势为该第一LED串21供电。
此时，该比较器A1比较该反相输入端41接收的该PWM信号S1的高电平高于该参考电压Vref而输出一低电平信号，从而控制该NMOS管Q2截止，该第二LED串22所处的电流回路截断，此时该第二LED串22不发光。
而当该PWM信号S1为低电平时，该NMOS管Q1以及NMOS管Q3相应截止，此时，该初级线圈31中产生一反向感应电动势，即初级线圈31同名端为负，初级线圈31的非同名端为正。同时，该比较器A1比较该反相输入端41接收的该PWM信号S1的低电平低于该参考电压Vref而输出一高电平信号，从而控制该NMOS管Q2导通，该第二LED串22所处的电流回路导通。此时初级线圈31中产生的反向感应电动势驱动该第二LED串22发光。
其中，在其他实施方式中，该NMOS管Q1、Q2、Q3可为NPN三极管代替。
其中，如图2所示的背光驱动电路1中还包括其他电路元件，由于与本发明主要改进无关，故未加描述。
请参阅图3，为本发明中为具有该背光驱动电路1的电子装置100的示意图，该电子装置100包括该背光驱动电路1、该LED模组2以及其他必要元件。其中，该电子装置100可为手机、平板电脑、显示器或电视机等电子装置。
请参阅图4，为本发明背光驱动方法的流程图。该背光驱动方法用于驱动LED模组2的发光，该LED模组2包括第一LED串21以及第二LED串22，该第一LED串21与一变压单元30的次级线圈32组成第一电流回路LP1，该第二LED串22与变压单元30的初级线圈31组成第二电流回路LP2。首先，控制由该第一LED串21与变压单元30的次级线圈32组成的第一电流回路LP1导通并控制由该第二LED串22与变压单元30的初级线圈31组成的第二电流回路LP2截止(S401)。
为初级线圈31提供电源电压，而使得该次级线圈32感应该电源电压电压而产生感应电动势而驱动该第一LED串21发光(S402)。
控制第一电流回路LP1截止并控制第二电流回路LP2导通(S403)。
初级线圈31产生反向感应电动势而驱动该第二电流回路LP2中的第二LED串22发光(S404)。
具体的，该背光驱动方法为应用于如图2所示的背光驱动电路1中。
以上具体实施方式对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (6)

1.一种背光驱动电路，用于驱动LED模组的发光，该背光驱动电路包括LED恒流驱动芯片、电源接口，该电源接口用于接入电源电压，该LED恒流驱动芯片包括一控制端，该LED恒流驱动芯片通过该控制端输出PWM信号；该LED模组包括第一LED串和第二LED串，其特征在于，该背光驱动电路还包括：
变压单元，包括初级线圈以及次级线圈；
第一开关单元，电连接于该电源接口以及该变压单元的初级线圈之间；
第二开关单元，与该变压单元的次级线圈、第一LED串构成一第一电流回路；
第三开关单元，与该变压单元的初级线圈、第二LED串构成一第二电流回路；以及
电平转换单元，连接于该LED恒流驱动芯片的控制端以及该第三开关单元之间，用于将该控制端输出PWM信号进行电平转换而将电平转换后的PWM信号输出至该第三开关单元而控制该第三开关单元周期性地导通或截止；
其中，该第一开关单元、第二开关单元还均与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，用于接收该控制端输出的PWM信号而周期性地导通或截止，其中，在一个PWM信号的周期内，该第一开关单元、第二开关单元导通时，该第三开关单元截止，该第一开关单元、第二开关单元截止时，该第三开关单元导通；
在该PWM信号的一个周期内，该第一LED串以及该第二LED串分别被驱动发光；
该第一开关单元、第二开关单元以及第三开关单元分别为第一、第二、第三NMOS管，该第一NMOS管的源极与该电源接口连接，漏极与该初级线圈的同名端连接，栅极与该LED恒流驱动芯片的控制端连接；该第二NMOS管的源极与该次级线圈的同名端连接，漏极与该第一LED串的正极输入端连接，栅极与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，该次级线圈的非同名端与该第一LED串的负极端连接，从而，该第二NMOS管、该次级线圈以及该第一LED串构成该第一电流回路；该第三NMOS管的漏极与该初级线圈的同名端连接，源极与该第二LED串的负极端连接，栅极与该电平转换单元连接，该初级线圈的非同名端与该第二LED串的正极输入端连接，从而，该第三NMOS管、该初级线圈以及该第二LED串构成该第二电流回路。
2.如权利要求1所述的背光驱动电路，其特征在于，该电平转换单元为一比较器，该比较器包括反相输入端、正相输入端以及输出端，该反相输入端与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，该正相输入端与一参考电压连接，该输出端与该第三NMOS管的栅极连接，其中，该参考电压大于该PWM信号中的低电平且小于该PWM信号中的高电平。
3.如权利要求1所述的背光驱动电路，其特征在于，该第一LED串的负极端与该第二LED串的正极输入端连接并接地，该初级线圈的非同名端与该次级线圈的非同名端连接并接地。
4.一种电子装置，包括一背光驱动电路以及一LED模组，该背光驱动电路用于驱动LED模组的发光，该背光驱动电路包括LED恒流驱动芯片、电源接口，该电源接口用于接入电源电压，该LED恒流驱动芯片包括一控制端，该LED恒流驱动芯片通过该控制端输出PWM信号；该LED模组包括第一LED串和第二LED串，其特征在于，该背光驱动电路还包括：
变压单元，包括初级线圈以及次级线圈；
第一开关单元，电连接于该电源接口以及该变压单元的初级线圈之间；
第二开关单元，与该变压单元的次级线圈、第一LED串构成一第一电流回路；
第三开关单元，与该变压单元的初级线圈、第二LED串构成一第二电流回路；以及
电平转换单元，连接于该LED恒流驱动芯片的控制端以及该第三开关单元之间，用于将该控制端输出PWM信号进行电平转换而将电平转换后的PWM信号输出至该第三开关单元而控制该第三开关单元周期性地导通或截止；
其中，该第一开关单元、第二开关单元还均与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，用于接收该控制端输出的PWM信号而周期性地导通或截止，其中，在一个PWM信号的周期内，该第一开关单元、第二开关单元导通时，该第三开关单元截止，该第一开关单元、第二开关单元截止时，该第三开关单元导通；
在该PWM信号的一个周期内，该第一LED串以及该第二LED串分别被驱动发光；
该第一开关单元、第二开关单元以及第三开关单元分别为第一、第二、第三NMOS管，该第一NMOS管的源极与该电源接口连接，漏极与该初级线圈的同名端连接，栅极与该LED恒流驱动芯片的控制端连接；该第二NMOS管的源极与该次级线圈的同名端连接，漏极与该第一LED串的正极输入端连接，栅极与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，该次级线圈的非同名端与该第一LED串的负极端连接，从而，该第二NMOS管、该次级线圈以及该第一LED串构成该第一电流回路；该第三NMOS管的漏极与该初级线圈的同名端连接，源极与该第二LED串的负极端连接，栅极与该电平转换单元连接，该初级线圈的非同名端与该第二LED串的正极输入端连接，从而，该第三NMOS管、该初级线圈以及该第二LED串构成该第二电流回路。
5.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于，该电平转换单元为一比较器，该比较器包括反相输入端、正相输入端以及输出端，该反相输入端与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，该正相输入端与一参考电压连接，该输出端与该第三NMOS管的栅极连接，其中，该参考电压大于该PWM信号中的低电平且小于该PWM信号中的高电平。
6.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于，该第一LED串的负极端与该第二LED串的正极输入端连接并接地，该初级线圈的非同名端与该次级线圈的非同名端连接并接地。
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