CN103440848A - 背光驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种背光驱动电路，其包括升压电路（210）、恒流驱动芯片（220）以及与升压电路（210）耦接的LED串（240），所述背光驱动电路还包括侦测模块（230），其中，升压电路（210）将输入电压升压后提供给LED串（240）；侦测模块（230）接收外部的PWM调光信号并运算求得该外部的PWM调光信号的占空比，侦测模块（230）基于该外部的PWM调光信号的占空比与预设阈值的比较结果，判断是否产生控制信号给恒流驱动芯片（220），以使恒流驱动芯片（220）控制调节流经LED串（240）的电流。本发明的背光驱动电路即使在PWM调光信号的占空比很小时，也可正常工作。

Description

背光驱动电路
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，更具体地说，涉及一种用于液晶显示装置中的背光驱动电路。
背景技术
随着技术的不断进步，液晶显示装置的背光技术不断得到发展。传统的液晶显示装置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LED背光源中，需要通过专门的背光驱动电路来为LED串提供其正常发光的驱动电压。图1是一种现有技术的背光驱动电路的示意图。如图1所示，该背光驱动电路包括升压电路110、LED串120和恒流驱动芯片130。
升压电路110通过恒流驱动芯片130的控制，将输入电压Vin进行升压，以满足驱动LED串120的需要。输入电压Vin同时供给恒流驱动芯片130，以使恒流驱动芯片130正常工作。恒流驱动芯片130接收外部的脉宽调制（Pulse WidthModulation，PWM）调光信号，以控制流经LED串120的电流，使得LED串120正常发光。
具体而言，恒流驱动芯片130包括控制模块131和运算放大器132。控制模块131接收使能信号ENA，使得整个恒流驱动芯片130开始工作。控制模块131输出驱动信号给升压电路110的MOS晶体管Q1，其中，当MOS晶体管Q1导通时，电感L储能；当MOS晶体管Q1关断时，电感L释放能量，给LED串120提供满足其正常发光的电压。
运算放大器132的正相输入端接收一恒定电压V1，运算放大器132的负相输入端反馈电阻器RT的两端的电压，运算放大器132的输出端耦接到MOS晶体管Q2的栅极，运算放大器132将恒定电压V1和电阻器RT的两端的电压进行比较后，输出控制信号来控制调节MOS晶体管Q2的栅极和源极之间的电压差值，进而来决定流经LED串120的电流。流经LED串120的电流的占空比大小由PWM调光信号的占空比大小决定；当PWM调光信号为高电平时，运算放大器132对MOS晶体管Q2的控制调节有效，当PWM调光信号为低电平时，运算放大器132不能再控制MOS晶体管Q2，MOS晶体管Q2处于关断状态，LED串120中无电流流过。
然而，由于MOS晶体管Q2的栅极和源极之间存在寄生电容C，当在MOS晶体管Q2的栅极和源极外加电压时，会先给寄生电容C充电，当寄生电容C充满电后，外加电压仍存在时，MOS晶体管Q2才会导通。这样带来的问题是，PWM调光信号的频率固定以后，当其占空比很小时，意味着运算放大器132输出调节信号给MOS晶体管Q2的持续时间很短，导致MOS晶体管Q2的栅极和源极之间的寄生电容C的充电时间就很短，未能给寄生电容C充满电，进而MOS晶体管Q2不能处于完全导通状态，流经LED串120的电流就达不到预设电流（该预设电流是使LED串120正常发光的电流）；尤其在开机过程中，如果PWM调光信号的占空比太小，MOS晶体管Q2不能及时处于导通状态，恒流驱动芯片130可能会出现误判LED串120处于开路状态，影响整个背光驱动电路的正常工作。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种即使在PWM调光信号的占空比很小时，也不会出现工作异常的背光驱动电路。
根据本发明的一方面，提供了一种背光驱动电路，包括升压电路、恒流驱动芯片以及与升压电路耦接的LED串，所述背光驱动电路还包括侦测模块，其中，升压电路将输入电压升压后提供给LED串；侦测模块接收外部的PWM调光信号并运算求得该外部的PWM调光信号的占空比，侦测模块基于该外部的PWM调光信号的占空比与预设阈值的比较结果，判断是否产生控制信号给恒流驱动芯片，以使恒流驱动芯片控制调节流经LED串的电流。
此外，当所述外部的PWM调光信号的占空比小于所述预设阈值时，所述侦测模块截断该外部的PWM调光信号并且产生占空比为所述预设阈值的PWM调光信号给恒流驱动芯片；或者，当所述外部的PWM调光信号的占空比小于所述预设阈值时，所述侦测模块截断该外部的PWM调光信号并且输出低电平信号给恒流驱动芯片的使能信号输入端。
此外，所述升压电路包括电感器、整流二极管、电容器和第一MOS晶体管，其中，电感器的一端用于接收输入电压，电感器的另一端耦接到整流二极管的正极，整流二极管的负极耦接到LED串的正端，电容器的一端耦接到整流二极管的负极和LED串的正端之间，第一MOS晶体管的漏极耦接到电感器的另一端和整流二极管之间，第一MOS晶体管的源极电性接地，第一MOS晶体管的栅极耦接到恒流驱动芯片。
此外，所述LED串包括串联的多个LED、第二MOS晶体管和电阻器，其中，第二MOS晶体管的漏极耦接到串联的多个LED的负极，第二MOS晶体管的源极耦接到电阻器的一端，电阻器的另一端电性接地，第二MOS晶体管的栅极耦接到恒流驱动芯片。
此外，所述恒流驱动芯片包括控制模块和运算放大器，所述控制模块设置有使能信号输入端，其中，控制模块接收输入电压和由使能信号输入端输入的使能信号，并且控制模块还分别耦接到升压电路和串联的多个LED的负极，运算放大器的正相输入端接收一恒定电压，运算放大器的负相输入端耦接到第二MOS晶体管的源极和电阻器的一端之间，运算放大器的输出端耦接到第二MOS晶体管的栅极。
此外，所述侦测模块的一端接收外部的PWM调光信号，并且所述侦测模块的另一端耦接到运算放大器的输出端；或者所述侦测模块的一端接收外部的PWM调光信号，并且所述侦测模块还分别耦接到运算放大器的输出端和使能信号输入端。
本发明的背光驱动电路，在PWM调光信号的占空比很小时，可自身产生占空比为所述预设阈值的PWM调光信号或者产生低电平信号给恒流驱动芯片，以使LED串正常发光或者使恒流驱动芯片停止工作，进而使得背光驱动电路正常工作。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是一种现有技术的背光驱动电路的示意图。
图2是根据本发明的实施例1的背光驱动电路的示意图。
图3是根据本发明的实施例2的背光驱动电路的示意图。
具体实施方式
现在对本发明的实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同部件。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本发明。在附图中，为了清晰起见，可以夸大层和区域的厚度。在下面的描述中，为了避免公知结构和/或功能的不必要的详细描述所导致的本发明构思的混淆，可省略公知结构和/或功能的不必要的详细描述。
实施例1
图2是根据本发明的实施例1的背光驱动电路的示意图。
如图2所示，根据本发明的实施例1的背光驱动电路包括升压电路210、恒流驱动芯片220、侦测模块230以及与升压电路210耦接的LED串240。
升压电路210通过恒流驱动芯片220的控制，将接收的输入电压Vin进行升压，并输出满足LED串240正常发光的电压。此外，输入电压Vin还供给恒流驱动芯片220，以作为恒流驱动芯片220的工作电压。侦测模块230接收外部的脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）调光信号并对该PWM调光信号进行运算，得到该PWM调光信号的占空比，侦测模块230基于接收到的PWM调光信号的占空比与预设阈值的比较结果，判断是否产生控制信号给恒流驱动芯片220，以使恒流驱动芯片220控制流经LED串240的电流。
具体而言，升压电路210包括电感器L、整流二极管D、电容器C1和第一金属氧化物半导体（MOS）晶体管Q1。电感器L的一端用于接收输入电压Vin，电感器L的另一端耦接到整流二极管D的正极，整流二极管D的负极耦接到LED串240的正端，电容器C1的一端耦接到整流二极管D的负极和LED串240的正端之间，第一MOS晶体管Q1的漏极耦接到电感器L的另一端和整流二极管D之间，第一MOS晶体管Q1的源极电性接地，第一MOS晶体管Q1的栅极耦接到恒流驱动芯片220。
LED串240包括串联的多个LED、第二MOS晶体管Q2和电阻器RT。第二MOS晶体管Q2的漏极耦接到串联的多个LED的负极，第二MOS晶体管Q2的源极耦接到电阻器RT的一端，电阻器RT的另一端电性接地，第二MOS晶体管Q2的栅极耦接到恒流驱动芯片220。
恒流驱动芯片220包括控制模块222和运算放大器223。控制模块222接收输入电压Vin及由其设置的使能信号输入端221输入的使能信号ENA（这里，使能信号ENA为高电平信号），以使整个恒流驱动芯片220工作，并且控制模块222还分别耦接到升压电路210的第一MOS晶体管Q1的栅极和LED串240的串联的多个LED的负极，以向第一MOS晶体管Q1的栅极提供具有一定开关频率的驱动信号，进而控制升压电路210的工作；运算放大器223的正相输入端用于接收一恒定电压V1，运算放大器223的负相输入端反馈电阻器RT的两端的电压，运算放大器223的输出端耦接到第二MOS晶体管Q2的栅极；在运算放大器223将恒定电压V1和电阻器RT的两端的电压进行比较后，输出调节信号来控制调节第二MOS晶体管Q2的栅极和源极之间的电压差值，进而来决定流经LED串240的电流。
这里，要说明的是，输入到控制模块222的使能信号输入端221的使能信号ENA可为高电平信号或低电平信号，当使能信号ENA是高电平信号时，可使恒流驱动芯片220工作；当使能信号ENA是低电平信号时，使恒流驱动芯片220停止工作。
侦测模块230的一端用于接收外部的PWM调光信号，其另一端耦接到运算放大器223的输出端。本实施例中，侦测模块230可例如是单片微型计算机(SingleChip Microcomputer)等微控制单元(Micro Control Unit，MCU)，其具体工作过程是：侦测模块230通过运算求得接收到的外部的PWM调光信号的占空比，并将求得的外部的PWM调光信号的占空比与其内部设置的预设阈值作比较；当外部的PWM调光信号的占空比小于预设阈值时，侦测模块230将该外部的PWM调光信号截断，其自身输出占空比为该预设阈值的PWM调光信号到第二MOS晶体管Q2的栅极，以保证第二MOS晶体管Q2的处于完全导通状态，使得流经LED串240的电流能够达到预设电流（该预设电流是使LED串240正常发光的电流），进而使得LED串240正常发光，当外部的PWM调光信号的占空比不小于该预设阈值时，侦测模块230对外部的PWM调光信号不作任何处理，该未作任何处理的外部的PWM调光信号输出到第二MOS晶体管Q2的栅极，可使得第二MOS晶体管Q2处于完全导通状态，流经LED串240的电流能够达到预设电流，LED串240能够正常发光。
由此，通过增加侦测模块230，可以将施加到第二MOS晶体管Q2的栅极上的PWM调光信号的占空比维持在所述预设阈值之上，运算放大器223输出调节信号给第二MOS晶体管Q2的持续时间足够长，使得第二MOS晶体管Q2的栅极和源极之间的寄生电容C的充电时间足够长，能够给寄生电容C充满电，进而第二MOS晶体管Q2处于完全导通状态，流经LED串240的电流就可达到预设电流，LED串240正常发光。即使在开机过程中，如果外部的PWM调光信号的占空比太小，经由侦测模块230的作用，也可将第二MOS晶体管Q2完全导通，LED串240正常发光，恒流驱动芯片220就不会误判LED串240处于开路状态，进而整个背光驱动电路可正常工作。
这里，需要说明的是，侦测模块230内部设置的所述预设阈值是保证第二MOS晶体管Q2的栅极和源极之间的寄生电容C充满电，并且第二MOS晶体管Q2完全导通，流经LED串240的电流就可达到预设电流，满足整个背光驱动电路正常工作的PWM调光信号的最小占空比值。
实施例2
图3是根据本发明的实施例2的背光驱动电路的示意图。
如图3所示，根据本发明的实施例2的背光驱动电路包括升压电路210、恒流驱动芯片220、侦测模块230以及与升压电路210耦接的LED串240。
升压电路210通过恒流驱动芯片220的控制，将接收的输入电压Vin进行升压，并输出满足LED串240正常发光的电压。此外，输入电压Vin还供给恒流驱动芯片220，以作为恒流驱动芯片220的工作电压。侦测模块230接收外部的脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）调光信号并对该PWM调光信号进行运算，得到该PWM调光信号的占空比，侦测模块230基于接收到的PWM调光信号的占空比与预设阈值的比较结果，判断是否产生控制信号给恒流驱动芯片220，以使恒流驱动芯片220控制流经LED串240的电流。
具体而言，升压电路210包括电感器L、整流二极管D、电容器C1和第一金属氧化物半导体（MOS）晶体管Q1。电感器L的一端用于接收输入电压Vin，电感器L的另一端耦接到整流二极管D的正极，整流二极管D的负极耦接到LED串240的正端，电容器C1的一端耦接到整流二极管D的负极和LED串240的正端之间，第一MOS晶体管Q1的漏极耦接到电感器L的另一端和整流二极管D之间，第一MOS晶体管Q1的源极电性接地，第一MOS晶体管Q1的栅极耦接到恒流驱动芯片220。
LED串240包括串联的多个LED、第二MOS晶体管Q2和电阻器RT。第二MOS晶体管Q2的漏极耦接到串联的多个LED的负极，第二MOS晶体管Q2的源极耦接到电阻器RT的一端，电阻器RT的另一端电性接地，第二MOS晶体管Q2的栅极耦接到恒流驱动芯片220。
恒流驱动芯片220包括控制模块222和运算放大器223。控制模块222接收输入电压Vin及由其设置的使能信号输入端221输入的使能信号ENA（这里，使能信号ENA为高电平信号），以使整个恒流驱动芯片220工作，并且控制模块222还分别耦接到升压电路210的第一MOS晶体管Q1的栅极和LED串240的串联的多个LED的负极，以向第一MOS晶体管Q1的栅极提供具有一定开关频率的驱动信号，进而控制升压电路210的工作；运算放大器223的正相输入端用于接收一恒定电压V1，运算放大器223的负相输入端反馈电阻器RT的两端的电压，运算放大器223的输出端耦接到第二MOS晶体管Q2的栅极；在运算放大器223将恒定电压V1和电阻器RT的两端的电压进行比较后，输出调节信号来控制调节第二MOS晶体管Q2的栅极和源极之间的电压差值，进而来决定流经LED串240的电流。
这里，要说明的是，输入到控制模块222的使能信号输入端221的使能信号ENA可为高电平信号或低电平信号，当使能信号ENA是高电平信号时，可使恒流驱动芯片220工作；当使能信号ENA是低电平信号时，使恒流驱动芯片220停止工作。
侦测模块230的一端用于接收外部的PWM调光信号，其另一端耦接到运算放大器223的输出端，并且侦测模块230还耦接到控制模块的使能信号输入端221。本实施例中，侦测模块230可例如是单片微型计算机(Single ChipMicrocomputer)等微控制单元(Micro Control Unit，MCU)，其具体工作过程是：侦测模块230通过运算求得接收到的外部的PWM调光信号的占空比，并将求得的外部的PWM调光信号的占空比与其内部设置的预设阈值作比较；当外部的PWM调光信号的占空比小于预设阈值时，侦测模块230将PWM调光信号截断，其自身输出低电平信号到恒流驱动芯片220的使能信号输入端221作为恒流驱动芯片的使能信号，使恒流驱动芯片220停止工作，即恒流驱动芯片220控制流经LED串240的电流为零，进而使得整个背光驱动电路停止工作，避免LED串240由于PWM调光信号的占空比小而出现的闪烁现象。当外部的PWM调光信号的占空比不小于该预设阈值时，侦测模块230对外部的PWM调光信号不作任何处理，该未作任何处理的外部的PWM调光信号输出到第二MOS晶体管Q2的栅极，可使得第二MOS晶体管Q2处于完全导通状态，流经LED串240的电流能够达到预设电流，LED串240能够正常发光。
由此，当在开机过程中，如果外部的PWM调光信号的占空比太小，经由侦测模块230的作用，将恒流驱动芯片220直接关断，恒流驱动芯片220就不会误判LED串240处于开路状态。
这里，需要说明的是，侦测模块230内部设置的所述预设阈值是保证第二MOS晶体管Q2的栅极和源极之间的寄生电容C充满电，并且第二MOS晶体管Q2完全导通，流经LED串240的电流就可达到预设电流，满足整个背光驱动电路正常工作的PWM调光信号的最小占空比值。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (10)

1.一种背光驱动电路，包括升压电路（210）、恒流驱动芯片（220）以及与升压电路（210）耦接的LED串（240），其特征在于，所述背光驱动电路还包括侦测模块（230），
其中，升压电路（210）将输入电压升压后提供给LED串（240）；侦测模块（230）接收外部的PWM调光信号并运算求得该外部的PWM调光信号的占空比，侦测模块（230）基于该外部的PWM调光信号的占空比与预设阈值的比较结果，判断是否产生控制信号给恒流驱动芯片（220），以使恒流驱动芯片（220）控制调节流经LED串（240）的电流。
2.根据权利要求1所述的背光驱动电路，其特征在于，当所述外部的PWM调光信号的占空比小于所述预设阈值时，所述侦测模块（230）截断该外部的PWM调光信号并且产生占空比为所述预设阈值的PWM调光信号给恒流驱动芯片（220）。
3.根据权利要求1所述的背光驱动电路，其特征在于，当所述外部的PWM调光信号的占空比小于所述预设阈值时，所述侦测模块（230）截断该外部的PWM调光信号并且输出低电平信号给恒流驱动芯片（220）的使能信号输入端（221）。
4.根据权利要求2或3所述的背光驱动电路，其特征在于，所述升压电路（210）包括电感器、整流二极管、电容器和第一MOS晶体管，
其中，电感器的一端用于接收输入电压，电感器的另一端耦接到整流二极管的正极，整流二极管的负极耦接到LED串（240）的正端，电容器的一端耦接到整流二极管的负极和LED串（240）的正端之间，第一MOS晶体管的漏极耦接到电感器的另一端和整流二极管之间，第一MOS晶体管的源极电性接地，第一MOS晶体管的栅极耦接到恒流驱动芯片（220）。
5.根据权利要求2所述的背光驱动电路，其特征在于，所述LED串（240）包括串联的多个LED、第二MOS晶体管和电阻器，
其中，第二MOS晶体管的漏极耦接到串联的多个LED的负极，第二MOS晶体管的源极耦接到电阻器的一端，电阻器的另一端电性接地，第二MOS晶体管的栅极耦接到恒流驱动芯片（220）。
6.根据权利要求3所述的背光驱动电路，其特征在于，所述LED串（240）包括串联的多个LED、第二MOS晶体管和电阻器，
其中，第二MOS晶体管的漏极耦接到串联的多个LED的负极，第二MOS晶体管的源极耦接到电阻器的一端，电阻器的另一端电性接地，第二MOS晶体管的栅极耦接到恒流驱动芯片（220）。
7.根据权利要求5所述的背光驱动电路，其特征在于，所述恒流驱动芯片（220）包括控制模块（222）和运算放大器（223），所述控制模块（222）设置有使能信号输入端（221），
其中，控制模块（222）接收输入电压和由使能信号输入端（221）输入的使能信号，并且控制模块（222）还分别耦接到升压电路（210）和串联的多个LED的负极，运算放大器（223）的正相输入端接收一恒定电压，运算放大器（223）的负相输入端耦接到第二MOS晶体管的源极和电阻器的一端之间，运算放大器（223）的输出端耦接到第二MOS晶体管的栅极。
8.根据权利要求6所述的背光驱动电路，其特征在于，所述恒流驱动芯片（220）包括控制模块（222）和运算放大器（223），所述控制模块（222）设置有使能信号输入端（221），
其中，控制模块（222）接收输入电压和由使能信号输入端（221）输入的使能信号，并且控制模块（222）还分别耦接到升压电路（210）和串联的多个LED的负极，运算放大器（223）的正相输入端接收一恒定电压，运算放大器（223）的负相输入端耦接到第二MOS晶体管的源极和电阻器的一端之间，运算放大器（223）的输出端耦接到第二MOS晶体管的栅极。
9.根据权利要求7所述的背光驱动电路，其特征在于，所述侦测模块（230）的一端接收外部的PWM调光信号，并且所述侦测模块（230）的另一端耦接到运算放大器（223）的输出端。
10.根据权利要求8所述的背光驱动电路，其特征在于，所述侦测模块（230）的一端接收外部的PWM调光信号，并且所述侦测模块（230）还分别耦接到运算放大器（223）的输出端和使能信号输入端（221）。
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