CN103500557B - 一种led背光驱动电路和液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种LED背光驱动电路和液晶显示装置。LED背光驱动电路包括LED灯条、驱动LED灯条的电压转换模块、控制电压转换模块的驱动芯片，所述驱动芯片包括采用热敏电阻的温度采集模块，与温度采集模块耦合的调节装置，与电压转换模块输出端耦合的电压保护模块；当温度超过预设的阈值时，所述热敏电阻控制温度采集模块输出保护信号，所述调节装置根据保护信号控制电压转换模块输出超过LED背光驱动电路过压保护阈值的驱动电压，所述电压保护模块启动过压保护机制。本发明方便设计、通用性好。

Description

一种LED背光驱动电路和液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，更具体的说，涉及一种LED背光驱动电路和液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置包括液晶面板和背光模组，现有的背光模组一般采用LED作为背光源，因此需要采用LED背光驱动电路来调节LED灯条的亮度。LED背光驱动电路包括驱动芯片，当背光模组的温度过高时，为了保护驱动芯片不被高温损坏，会在驱动芯片外部扩展一个热保护电路。如图1所示，热保护电路包括一个比较器P，比较器的同向输入端连接有固定不变的基准电压，反向输入端连接到一三级管Q的集电极，三级管的集电极和门极之间的电压在高温条件下会降低，当低于基准电压时，比较器输出过温保护信号OTP到驱动芯片10，控制LED灯条关断，从而实现驱动芯片的热保护。现有的热保护设计不灵活，通用性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种方便设计、通用性好的LED背光驱动电路和液晶显示装置。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种LED背光驱动电路，包括LED灯条、驱动LED灯条的电压转换模块、控制电压转换模块的驱动芯片，所述驱动芯片包括采用热敏电阻的温度采集模块，与温度采集模块耦合的调节装置，与电压转换模块输出端耦合的电压保护模块；
当温度超过预设的阈值时，所述热敏电阻控制温度采集模块输出保护信号，所述调节装置根据保护信号控制电压转换模块输出超过LED背光驱动电路过压保护阈值的驱动电压，所述电压保护模块启动过压保护机制。
进一步的，所述温度采集模块包括采用热敏电阻的分压单元，与分压单元耦合的比较器；
当温度超过预设的阈值时，所述热敏电阻控制分压单元输出相应的保护电压到比较器，比较器输出保护逻辑到调节装置。采用电阻分压，将温度变化转换成电压变化，方便电路采集温度数据。
进一步的，所述分压单元包括第一电阻，所述第一电阻一端耦合有第一基准电压，另一端分别耦合到所述热敏电阻和比较器的第一输入端；所述热敏电阻一端跟第一电阻串接，另一端耦合到LED背光驱动电路的接地端；所述比较器的第二输入端耦合有第二基准电压。
进一步的，所述调节装置包括与温度采集模块耦合的阻值可调的电阻模块，与电阻模块耦合的控制电压转换模块的控制模块；所述电阻模块的控制端耦合到所述温度采集模块；
当温度超过预设的阈值时，所述温度采集模块输出保护信号，所述电阻模块的阻值随之改变，控制模块控制电压转换模块输出超过LED背光驱动电路过压保护阈值的驱动电压。在电压一定的情况下，电阻模块可以灵活调整其输出电压，方便控制模块采集。
进一步的，所述电阻模块包括串接在电压转换模块输出端和接地端的第二电阻和第三电阻，所述第三电阻两端并联设置有第四电阻，所述第四电阻串接有可控开关，所述可控开关的控制端耦合到所述温度采集模块。此为一种具体的电阻模块，采用可控开关来控制并联电阻的投入或退出使用，实现阻值的调整。可控开关可以采用MOS管等可控半导体器件。
进一步的，所述控制模块包括运算放大器、与运算放大器耦合的频率和占空比调节模块，所述运算放大器的第一输入端耦合到所述第二电阻和第三电阻之间，其第二输入端耦合有第三基准电压；
当可控开关闭合时，所述运算放大器的第一输入端的电压下降，所述频率和占空比调节模块通过调节频率、占空比中的任意一种或两种增大电压转换模块的输出电压，使电压转换模块输出超过LED背光驱动电路过压保护阈值的驱动电压。此为一种采用频率、占空比来调整电压转换模块输出电压的方案。
进一步的，所述电压转换模块的输出端和接地端之间还串接有第五电阻和第六电阻，所述电压保护模块耦合到所述第五电阻和第六电阻之间。采用电阻分压来采集输出端的电压，方便电压保护模块采集。
进一步的，所述电压保护模块启动过压保护机制后关断电压转换模块。关断电压转换模块后，整个LED背光完全关闭，不再产生热量，有利于加速降温。
进一步的，所述温度采集模块包括分压单元，与分压单元耦合的比较器；所述分压单元包括第一电阻，所述第一电阻一端耦合有第一基准电压，另一端分别耦合有正温度系数的热敏电阻，并耦合到比较器的第一输入端；所述热敏电阻一端跟第一电阻串接，另一端耦合到LED背光驱动电路的接地端；所述比较器的第二输入端耦合有第二基准电压；
所述调节装置包括与温度采集模块耦合的阻值可调的电阻模块，与电阻模块耦合的控制电压转换模块的控制模块；
所述电阻模块包括串接在电压转换模块输出端和接地端的第二电阻和第三电阻，所述第三电阻两端并联设置有第四电阻，所述第四电阻串接有可控开关；所述可控开关耦合到比较器的输入端；
所述控制模块包括运算放大器、与运算放大器耦合的频率和占空比调节模块，所述运算放大器的第一输入端耦合到所述第二电阻和第三电阻之间，其第二输入端耦合有第三基准电压；
所述电压转换模块的输出端和接地端之间还串接有第五电阻和第六电阻，所述电压保护模块耦合到所述第五电阻和第六电阻之间；
当温度超过预设的阈值时，所述热敏电阻阻值下降，热敏电阻端电压和第二基准电压的大小关系反转，触发比较器输出保护信号，可控开关接收到保护信号后导通，将第四电阻和第三电阻并联，运算放大器的第一输入端的电压下降，频率和占空比调节模块从运算放大器的输出端检测到电压的变动，通过调节频率、占空比中的任意一种或两种增大电压转换模块的输出电压，使第六电阻的电压超过LED背光驱动电路过压保护阈值；所述电压保护模块启动过压保护机制后关断电压转换模块。
一种液晶显示装置，包括本发明所述的LED背光驱动电路。
经研究，三极管集电极和门极之间的阻值只有在温度较高的温度阈值（一般在150摄氏度左右），才会触发过温保护，这就增加了设计难度，应用范围有限，通用性差。由于三极管的温度阈值较高，而液晶显示装置的很多元器件的耐温值低于温度阈值，因此在驱动芯片过温保护之前，其它元器件就已经损坏，甚至自燃导致火灾，危及人身和财产安全。
本发明采用基于热敏电阻的温度采集模块，热敏电阻随温度变化，其阻值变化范围远大于三极管集电极和门极之间的阻值变化范围，因此本发明可以根据不同面板的需求来选择对应的热敏电阻阻值，方便设计、应用范围也更广。另外，采用热敏电阻以后，可以选用较低的温度作为阈值，有利于保护其它元器件不被高温损毁，更安全、更可靠。再者，本发明采用驱动芯片自带的电压保护模块来实现温度保护的功能，大幅简化了温度保护的电路，给开发人员提供更便利、更灵活的设计方案，成本也更低。
附图说明
图1是现有的过温保护电路；
图2是现有采用三极管的过温保护的温度、电压曲线；
图3是本发明的LED背光保护电路的原理示意图；
图4是本发明实施例LED背光保护电路的示意图。
其中：1、LED背光驱动电路；10、驱动芯片；20、温度采集模块；21、分压单元；30、调节装置；31、电阻模块；32、控制模块；33、频率和占空比调节模块；40、电压转换模块；50、LED灯条；60、电压保护模块；
P1：比较器；R1～R6：第一～六电阻；VR1：热敏电阻；VCC：第一基准电压；Vref：第二基准电压；Vref1：第三基准电压；OP：运算放大器。
具体实施方式
如图3所示，本发明公开一种液晶显示装置，液晶显示装置包括一种LED背光驱动电路。LED背光驱动电路1包括LED灯条50、驱动LED灯条的电压转换模块40、控制电压转换模块的驱动芯片10，所述驱动芯片包括采用热敏电阻的温度采集模块20，与温度采集模块耦合的调节装置30，与电压转换模块输出端耦合的电压保护模块；
当温度超过预设的阈值时，所述热敏电阻控制温度采集模块输出保护信号，所述调节装置根据保护信号控制电压转换模块输出超过LED背光驱动电路过压保护阈值的驱动电压，所述电压保护模块启动过压保护机制。
经研究，如图2所示，三极管集电极和门极之间的阻值只有在温度较高的温度阈值（一般在150摄氏度左右），才会触发过温保护，这就增加了设计难度，应用范围有限，通用性差。由于三极管的温度阈值较高，而液晶显示装置的很多元器件的耐温值低于温度阈值，因此在驱动芯片过温保护之前，其它元器件就已经损坏，甚至自燃导致火灾，危及人身和财产安全。
本发明采用基于热敏电阻的温度采集模块，热敏电阻随温度变化，其阻值变化范围远大于三极管集电极和门极之间的阻值变化范围，因此本发明可以根据不同面板的需求来选择对应的热敏电阻阻值，方便设计、应用范围也更广。另外，采用热敏电阻以后，可以选用较低的温度作为阈值，有利于保护其它元器件不被高温损毁，更安全、更可靠。再者，本发明采用驱动芯片自带的电压保护模块来实现温度保护的功能，大幅简化了温度保护的电路，给开发人员提供更便利、更灵活的设计方案，成本也更低。
下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。
如图4所示，LED背光驱动电路1包括LED灯条50、驱动LED灯条50的电压转换模块40、控制电压转换模块40的驱动芯片10，所述驱动芯片10包括采用热敏电阻VR1的温度采集模块20，与温度采集模块20耦合的调节装置30，与电压转换模块40输出端耦合的电压保护模块60。
温度采集模块20包括分压单元21，与分压单元21耦合的比较器P1；所述分压单元21包括第一电阻R1，所述第一电阻R1一端耦合有第一基准电压VCC，另一端分别耦合有正温度系数的热敏电阻VR1，并耦合到比较器P1的第一输入端；所述热敏电阻VR1一端跟第一电阻R1串接，另一端耦合到LED背光驱动电路1的接地端；所述比较器P1的第二输入端耦合有第二基准电压Vref。在电压一定的情况下，电阻模块31可以灵活调整其输出电压，方便控制模块32采集温度数据。
所述调节装置30包括与温度采集模块20耦合的阻值可调的电阻模块31，与电阻模块31耦合的控制电压转换模块40的控制模块32；
所述电阻模块31包括串接在电压转换模块40输出端和接地端的第二电阻R2和第三电阻R3，所述第三电阻R3两端并联设置有第四电阻R4，所述第四电阻R4串接有可控开关；所述可控开关耦合到比较器P1的输出端。采用可控开关来控制并联电阻的投入或退出使用，实现阻值的调整。可控开关可以采用MOS管等可控半导体器件。
所述控制模块32包括运算放大器、与运算放大器耦合的频率和占空比调节模块33，所述运算放大器的第一输入端耦合到所述第二电阻R2和第三电阻R3之间，其第二输入端耦合有第三基准电压Vref1。
所述电压转换模块40的输出端和接地端之间还串接有第五电阻R5和第六电阻R6，所述电压保护模块60耦合到所述第五电阻R5和第六电阻R6之间。采用电阻分压来采集输出端的电压，方便电压保护模块60采集。
当温度超过预设的阈值时，所述热敏电阻VR1阻值下降，热敏电阻VR1端电压和第二基准电压Vref的大小关系反转，触发比较器P1输出保护信号，可控开关接收到保护信号后导通，将第四电阻R4和第三电阻R3并联，运算放大器的第一输入端的电压下降，频率和占空比调节模块33从运算放大器的输出端检测到电压的变动，通过调节频率、占空比中的任意一种或两种增大电压转换模块40的输出电压，使第六电阻R6的电压超过LED背光驱动电路1过压保护阈值；所述电压保护模块60启动过压保护机制后关断电压转换模块40。
本发明的保护的原理为在IC内部加入正温度系数定值热敏电阻VR1（比如：在环境温度25度下为定值），当温度逐渐升高，热敏电阻VR1的值增加，比较器P1的第一输入端的电压就会增加，当该电压大于第二输入端的第二基准电压Vref的电压时，比较器P1反转，打开可控开关，使第四电阻R4和第三并联，降低运算放大器第一输入端的电压值，并和第三基准电压Vref1的值比较，把比较结果送入频率和占空比调节模块33，频率和占空比调节模块33调整电压转换模块40，使其输出电压升高/降低，通过第五电阻R5和第六电阻R6去侦测是否达到驱动芯片10的过压/欠压保护阈值，通过电压保护模块60的过压/欠压保护功能来实现过温（OTP）保护。
例如：假如设置第一电阻R1的电压值为a值，热敏电阻VR1对应的热保护为70度时，热敏电阻VR1的电压值为b值（等于第二基准电压Vref的电压值），第三基准电压Vref1的值为C值，当驱动芯片10的温度从环境温度25度升高时，热敏电阻VR1的阻值变大，那么热敏电阻VR1的电压就会增大，当驱动芯片10的温度升高到70度时，热敏电阻VR1的电压已经从a值变换到b值，当温度继续升高那么热敏电阻VR1的电压继续增大，电压值必然会大于b值，那么比较器P1就会反转，比较器P1反转后，可控开关导通，使第四电阻R4和第三电阻R3并联，这样将会影响到运算放大器的第一输入端电压，必然使运算放大器的第一输入端电压小于c值，运算放大器的第一输入端电压和c值的差值送到频率调整和占空比调节模块，控制电压转换模块40的输出电压增加，那么第五电阻R5和第六电阻R6的电压就会增加，并把增加的电压值送到电压保护模块60模块，进行过压/欠压保护，这样就可以利用驱动芯片10现有的电压保护功能实现过温保护了。选用第一电阻R1阻值不同，其对应保护的过温保护的温度值也不同，动作原理如上一样，因此本发明能灵活、方便的设置过温保护的阈值。
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LED背光驱动电路，其特征在于，包括LED灯条、驱动LED灯条的电压转换模块、控制电压转换模块的驱动芯片，所述驱动芯片包括采用热敏电阻的温度采集模块，与温度采集模块耦合的调节装置，与电压转换模块输出端耦合的电压保护模块；
当温度超过预设的阈值时，所述热敏电阻控制温度采集模块输出保护信号，所述调节装置根据保护信号控制电压转换模块输出超过LED背光驱动电路过压保护阈值的驱动电压，所述电压保护模块启动过压保护机制。
2.如权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述温度采集模块包括采用热敏电阻的分压单元，与分压单元耦合的比较器；
当温度超过预设的阈值时，所述热敏电阻控制分压单元输出相应的保护电压到比较器，比较器输出保护信号到调节装置。
3.如权利要求2所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述分压单元包括第一电阻，所述第一电阻一端耦合有第一基准电压，另一端分别耦合到所述热敏电阻和比较器的第一输入端；所述热敏电阻一端跟第一电阻串接，另一端耦合到LED背光驱动电路的接地端；所述比较器的第二输入端耦合有第二基准电压。
4.如权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述调节装置包括与温度采集模块耦合的阻值可调的电阻模块，与电阻模块耦合的控制电压转换模块的控制模块；所述电阻模块的控制端耦合到所述温度采集模块；
当温度超过预设的阈值时，所述温度采集模块输出保护信号，所述电阻模块的阻值随之改变，控制模块控制电压转换模块输出超过LED背光驱动电路过压保护阈值的驱动电压。
5.如权利要求4所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述电阻模块包括串接在电压转换模块输出端和接地端的第二电阻和第三电阻，所述第三电阻两端并联设置有第四电阻，所述第四电阻串接有可控开关，所述可控开关的控制端耦合到所述温度采集模块。
6.如权利要求5所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述控制模块包括运算放大器、与运算放大器耦合的频率和占空比调节模块，所述运算放大器的第一输入端耦合到所述第二电阻和第三电阻之间，其第二输入端耦合有第三基准电压；
当可控开关闭合时，所述运算放大器的第一输入端的电压下降，所述频率和占空比调节模块通过调节频率、占空比中的任意一种或两种增大电压转换模块的输出电压，使电压转换模块输出超过LED背光驱动电路过压保护阈值的驱动电压。
7.如权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述电压转换模块的输出端和接地端之间还串接有第五电阻和第六电阻，所述电压保护模块耦合到所述第五电阻和第六电阻之间。
8.如权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述电压保护模块启动过压保护机制后关断电压转换模块。
9.如权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述温度采集模块包括分压单元，与分压单元耦合的比较器；所述分压单元包括第一电阻，所述第一电阻一端耦合有第一基准电压，另一端分别耦合有正温度系数的热敏电阻，并耦合到比较器的第一输入端；所述热敏电阻一端跟第一电阻串接，另一端耦合到LED背光驱动电路的接地端；所述比较器的第二输入端耦合有第二基准电压；
所述调节装置包括与温度采集模块耦合的阻值可调的电阻模块，与电阻模块耦合的控制电压转换模块的控制模块；
所述电阻模块包括串接在电压转换模块输出端和接地端的第二电阻和第三电阻，所述第三电阻两端并联设置有第四电阻，所述第四电阻串接有可控开关；所述可控开关耦合到比较器的输入端；
所述控制模块包括运算放大器、与运算放大器耦合的频率和占空比调节模块，所述运算放大器的第一输入端耦合到所述第二电阻和第三电阻之间，其第二输入端耦合有第三基准电压；
所述电压转换模块的输出端和接地端之间还串接有第五电阻和第六电阻，所述电压保护模块耦合到所述第五电阻和第六电阻之间；
当温度超过预设的阈值时，所述热敏电阻阻值下降，热敏电阻端电压和第二基准电压的大小关系反转，触发比较器输出保护信号，可控开关接收到保护信号后导通，将第四电阻和第三电阻并联，运算放大器的第一输入端的电压下降，频率和占空比调节模块从运算放大器的输出端检测到电压的变动，通过调节频率、占空比中的任意一种或两种增大电压转换模块的输出电压，使第六电阻的电压超过LED背光驱动电路过压保护阈值；所述电压保护模块启动过压保护机制后关断电压转换模块。
10.一种液晶显示装置，包括如权利要求1～9任一所述的LED背光驱动电路。
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