CN103761943B - 一种显示器中的单串过功率保护装置及光源驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示器中的单串过功率保护装置及光源驱动电路。该装置包括：电压检测单元，输入连接在单串灯条电路中的一电阻两端，以获取其上的端电压；积分单元，输入一端连接在电压检测单元的输出上，用于对获取的端电压进行积分变换；比较单元，连接在积分单元的输出上，用于将经过积分变换的电压与参考电压进行比较，以在经过积分变换的电压高于参考电压的情况下输出有效的过电压信号；锁定单元，与比较单元相连，用于根据有效的过电压信号来锁定输出待机信号。根据本发明的保护装置可以避免单串LightBar上的电流过高而引起过热从而导致影响整个背光模块的问题，对LCD显示器起到更好的保护作用。

Description

一种显示器中的单串过功率保护装置及光源驱动电路
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体说，涉及一种显示器中的单串过功率保护装置及光源驱动电路。
背景技术
在液晶显示器（LCD）的背光模块中，灯条是关键部件。现行的LCD背光模块组件大多采用多串LightBar。多个发光二极管（LED）规则地分布在条形基座上从而构成发光二极管灯条（LightBar）。现有的灯条通常对称地设置在液晶显示器的上下两侧或左右两侧，甚或是液晶显示器的四周。
然而，在背光驱动的升压转换器（Converter）中，并没有针对LightBar的单串电路添加过功率保护的线路，而是只设置了总输入过流或过压保护电路。这会带来一些风险，如图1a和1b所示。如果MOSFET（图1a）或者BJT（图1b）击穿，就会导致LightBar的电流不受控制，从而导致晶体管损坏一路的电流非常大。同时，由于现行的设置都会比正常工作的电流略大，在只有一串工作异常时并不能检测出此问题。
此外，LightBar中功率过大的串可能会导致此区域亮度过高、LightBar温度过高、烧坏膜片等问题。
因此需要设计一套合理的针对每一串发光二极管电路进行过功率保护的方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种能够在单串灯条电流或电压过高的情况下对其它部件进行保护的装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于用于单串发光二极管灯条的过功率保护装置，该装置包括：
电压检测单元，其输入连接在单串灯条电路中的一电阻两端，以获取其上的端电压；
积分单元，其输入一端连接在所述电压检测单元的输出上，用于对所获取的端电压进行积分变换；
比较单元，其连接在所述积分单元的输出上，用于将经过积分变换的电压与系统参数确定的参考电压进行比较，以在经过积分变换的电压高于所述参考电压的情况下输出有效的过电压信号；
锁定单元，其与所述比较单元相连，用于根据所述有效的过电压信号来锁定输出待机信号，其中，在操作周期中，一旦出现有效的过电压信号，所述锁定单元将所述待机信号保持到经历重新启动之后。
根据本发明的一个实施例，所述积分单元为差动输入型积分单元，其另一输入端与积分参考电压产生单元连接，以基于积分参考电压对所获取的端电压进行积分变换，其中所述积分参考电压产生单元包括比例放大单元，用于对所获取的端电压进行比例放大。
根据本发明的一个实施例，在所述比例放大单元的输出上还连接有第一和第二开关单元，所述第一开关单元和所述第二开关单元在同一时间周期里处于不同的开关状态。
根据本发明的一个实施例，所述第一开关单元和所述第二开关单元为场效应Mosfet管，其控制端分别输入频率相同而高低电平状态相反的脉冲序列。
根据本发明的一个实施例，所述脉冲信号的频率与调光频率有关。
根据本发明的一个实施例，所述锁定单元包括第一晶体管和第二晶体管，其中所述第一晶体管为NPN型，所述第二晶体管为PNP型，所述第一晶体管的基极连接所述比较单元的输出的同时连接所述第二晶体管的集电极，所述第一晶体管的集电极连接所述第二晶体管的基极，所述第二晶体管的发射极经过上拉电阻连接电源Vcc端。
根据本发明的一个实施例，所述锁定单元还包括第三和第四开关单元，所述第三开关单元的控制端连接在所述第二晶体管的发射极上以使其开关状态受发射极上的信号的控制，所述第三开关单元的两个输出端分别连接电源Vcc和地，所述第四开关单元的控制端连接所述第三开关单元中与电源Vcc连接的输出端，所述第四开关单元的输出端分别连接升压转换器的启用端和地，当输入所述升压转换器的启用端的信号为低电平时，使升压转换器进入待机状态，当输入所述升压转换器的启用端的信号为高电平时，使升压转换器正常工作。
根据本发明的一个实施例，所述比例放大单元配置成用于将输入的端电压放大两倍。
根据本发明的一个实施例，所述脉冲信号的频率与调光频率相同，以使所述积分变换电路可基于输入的积分参考电压将积分结果归零。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种显示器中的光源驱动电路，其包括：
若干灯条；
如上所述的单串过功率保护装置，其与所述若干灯条中的每一个上的电压采集单元连接，以检测其上的电压，并根据电压值来输出锁定待机信号；
升压转换器和驱动IC，其与所述灯条的输入端连接，用于提供所述灯条的驱动电压，并接收所述单串过功率保护装置发出的锁定待机信号以确定自身是否需要处于待机状态。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1a和图1b是现有技术中发光二极管灯条的电路示意图；
图2显示了根据本发明的一个实施例的用于BarLight单串的过功率保护电路原理图；
图3是根据本发明的一个实施例的端电压、积分参考电压以及积分电压的时序图；
图4详细显示了根据本发明一个实施例的过功率保护电路中锁定单元的电路原理图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
如图2所示，其显示了根据本发明的一个实施例的用于BarLight单串的过功率保护装置的电路原理图。该过功率保护装置包括电压检测单元201、积分单元202、比较单元203和锁定单元204。
电压检测单元201输入一端连接在单串灯条电路中串联的一电阻（如图1a或1b中的R1.....R2N+1）两端，以获取其上的端电压V1－V2。通过给定电阻R1.....R2N+1的阻值，可测得流过的单串灯条电路的电流。
在本实施例中，电压检测单元201包括由一放大器1和相应电阻构成的减法电路。在该放大器的两差分输入端以及反馈回路上设置阻值相同的电阻，即R2N1＝R2N2＝R2N3＝R2N4。根据运放公式，可得放大器1的输出V2N＋5为V1－V2。在单串灯条电路中，端电压V1－V2的时序图如图3所示。
积分单元202的输入一端连接在电压检测单元201的输出上，用于对所获取的端电压V1－V2进行积分变换，得到积分后的电压输出V2N＋4。如图3所示，由于回路上电容器的作用，积分单元的输出缓慢爬升到一值。此处，设置积分单元有利于消除V1－V2中的尖峰，从而避免直接过电流保护产生的误操作。例如，在V1－V2的值或者说单串灯条电路的电流在短时间里有突变时（如3D扫描时、全亮、PWM调光），积分单元202的输出并不存在此突变。因此，当例如3D扫描时，本过功率保护装置不会产生误操作。
根据本发明的实施例，并如图2所示，积分单元202为差动输入型积分单元，其另一输入端与积分参考电压产生单元205连接，以基于积分参考电压V2N＋1对所获取的端电压V1－V2进行周期性的积分变换，其中积分参考电压产生单元205包括比例放大单元205a。比例放大单元205对所获取的端电压进行比例放大。
在比例放大单元205a的输出上还连接有第一和第二开关单元QN1，QN2。其中，QN1的一端连接放大单元205的输出以接收放大的电压信号V2N＋2，QN2的一端接地。QN1和QN2的另一端共同连接在积分单元202上。第一开关单元QN1和第二开关单元QN2在同一时间周期里处于不同的开关状态。也就是说，在同一时间里，QN1和QN2只有一个是导通的。如图3所示为输出的积分参考电压V2N＋1的波形。
第一开关单元QN1和第二开关单元QN2为场效应Mosfet管，其控制端分别输入频率相同而状态相反的脉冲序列。在这里，脉冲信号的频率与调光频率有关。
如图2所示，将比例放大单元205a配置成用于将输入的端电压放大两倍，V2N+2＝2（V1－V2）。为了在两个周期内将V2N＋4积分为零，这里设置提供给第一开关单元QN1和第二开关单元QN2的控制端的脉冲信号的频率与调光频率相同。然而，本发明并不限于此，比例放大单元205a放大倍数可以根据实际应用而不同，相应地，提供给第一开关单元QN1和第二开关单元QN2的控制端的脉冲信号的频率与调光频率相同或有关。
这样设置之后，在规定时间里，积分结果不会超过系统设定的参考电压Vref。
再次参考图2，比较单元203连接在积分单元202的输出上，用于将经过积分变换的电压与系统参数确定的参考电压Vref进行比较，以在经过积分变换的电压高于参考电压Vref的情况下输出有效的过电压信号。有效的过电压信号在图中用V2N＋3表示，当其为例如高电平时，表示单串LightBar中的电流超过额定值。
这时，与比较单元203相连的锁定单元204用于根据此有效的过电压信号V2N＋3来锁定输出待机信号。其中，在操作周期中，一旦出现有效的过电压信号如高电平的V2N＋3，锁定单元204将待机信号BLON1保持到经历重新启动之后。
根据本发明的一个实施例，并如图2所示，锁定单元204包括第一晶体管T6和第二晶体管T10，其中第一晶体管为NPN型，第二晶体管为PNP型，第一晶体管T6的基极连接述比较单元的输出的同时连接第二晶体管的集电极，第一晶体管T6的集电极连接第二晶体管T10的基极，第二晶体管T10的发射极经过上拉电阻R2N11连接电源Vcc端。
锁定单元204还包括第三和第四开关单元QN3，QN4。其中，第三开关单元QN3的控制端连接在第二晶体管T10的发射极上以使其开关状态受发射极上的信号的控制，第三开关单元QN3的两个输出端分别连接电源Vcc和地，第四开关单元QN4的控制端连接第三开关单元QN3中与电源Vcc连接的输出端，第四开关单元QN4的输出端分别连接升压转换器（Converter）的启用端和地，当输入升压转换器的启用端的待机信号BLON1为低电平时，使升压转换器进入待机状态。当输入升压转换器的启用端的待机信号BLON1为高电平时，使升压转换器正常工作。
具体地说，如图4所示，第三和第四开关单元QN3，QN4设置为Mosfet场效应管。当V2N＋3为高电平（即V1-V2的积分值V2N＋4超过Vref）时，晶体管T6和T10均导通，QN3的门极电压由锁死线路钳位在低电平，因此，根据增强型器件的特点，开关QN3保持截止断开状态，而QN4为闭合导通状态，因此BLON1信号为低电平。BLON1信号传送到转换器的启用端，因此使其处于待机状态。
然而，一旦V1-V2的值超过参考电压值，由T6和T10构成的锁死线路可以将比较单元203的输出锁定在有效的过电压状态，即使后来V1-V2的积分值V2N＋4恢复为小于参考电压，该锁死线路会一直输出使BLON1为低电平的状态。只有在经历了重新开关机之后，升压转换器才可以正常工作。如上的设置可使过功率保护装置提供发光二极管灯条稳定的保护功能。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种显示器中的光源驱动电路，其包括：
若干灯条；
如上所述的单串过功率保护装置，其与所述若干灯条中的每一个上的电压采集单元连接，以检测其上的电压，并根据电压值来输出锁定待机信号；
升压转换器和驱动IC，其与所述灯条的输入端连接，用于提供所述灯条的驱动电压，并接收所述单串过功率保护装置发出的锁定待机信号以确定自身是否需要处于待机状态。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种显示器中的单串过功率保护装置，其特征在于，包括：
电压检测单元（201），其输入连接在单串灯条电路中的一电压采集元件两端，以获取其上的端电压；
积分单元（202），其输入一端连接在所述电压检测单元（201）的输出上，用于对所获取的端电压进行积分变换；
比较单元（203），其连接在所述积分单元（202）的输出上，用于将经过积分变换的电压与系统参数确定的参考电压进行比较，以在经过积分变换的电压高于所述参考电压的情况下输出有效的过电压信号；
锁定单元（204），其与所述比较单元（203）相连，用于根据所述有效的过电压信号来锁定输出待机信号，其中，
所述积分单元（202）为差动输入型积分单元，其另一输入端与积分参考电压产生单元（205）连接，以基于积分参考电压对所获取的端电压进行积分变换，其中所述积分参考电压产生单元包括比例放大单元，用于对所获取的端电压进行比例放大。
2.如权利要求1所述的单串过功率保护装置，其特征在于，在所述比例放大单元的输出上还连接有第一和第二开关单元（QN1，QN2），所述第一开关单元（QN1）和所述第二开关单元（QN2）在同一时间周期里处于不同的开关状态。
3.如权利要求2所述的单串过功率保护装置，其特征在于，所述第一开关单元（QN1）和所述第二开关单元（QN2）为场效应Mosfet管，其控制端分别输入频率相同而高低电平状态相反的脉冲序列。
4.如权利要求3所述的单串过功率保护装置，其特征在于，所述脉冲序列的频率与调光频率有关。
5.如权利要求1-4中任一项所述的单串过功率保护装置，其特征在于，所述锁定单元（204）包括第一晶体管（T6）和第二晶体管（T10），其中所述第一晶体管为NPN型，所述第二晶体管为PNP型，所述第一晶体管的基极连接所述比较单元的输出的同时连接所述第二晶体管的集电极，所述第一晶体管的集电极连接所述第二晶体管（T10）的基极，所述第二晶体管（T10）的发射极经过上拉电阻（R2N11）连接电源Vcc端。
6.如权利要求5所述的单串过功率保护装置，其特征在于，所述锁定单元（204）还包括第三和第四开关单元（QN3，QN4），所述第三开关单元（QN3）的控制端连接在所述第二晶体管（T10）的发射极上以使其开关状态受发射极上的信号的控制，所述第三开关单元（QN3）的两个输出端分别连接电源Vcc和地，所述第四开关单元（QN4）的控制端连接所述第三开关单元（QN3）中与电源Vcc连接的输出端，所述第四开关单元（QN4）的两个输出端分别连接升压转换器的启用端和地，当输入所述升压转换器的启用端的信号为低电平时，使升压转换器进入待机状态，当输入所述升压转换器的启用端的信号为高电平时，使升压转换器正常工作。
7.如权利要求4所述的单串过功率保护装置，其特征在于，所述比例放大单元配置成用于将输入的端电压放大两倍；脉冲序列的频率与调光频率相同，以使所述积分单元基于输入的积分参考电压将积分结果归零。
8.如权利要求5所述的单串过功率保护装置，其特征在于，在操作周期中，一旦出现有效的过电压信号，所述锁定单元（204）将所述待机信号保持到经历重新启动之后。
9.一种显示器中的光源驱动电路，其特征在于，包括：
若干灯条；
如权利要求1-8中任一项所述的单串过功率保护装置，其与所述若干灯条中的每一个上的电压采集单元连接，以检测其上的电压，并根据电压值来输出锁定待机信号；
升压转换器和驱动IC，其与所述灯条的输入端连接，用于提供所述灯条的驱动电压，并接收所述单串过功率保护装置发出的锁定待机信号以确定自身是否需要处于待机状态。
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