CN103871371A - 一种led背光驱动电路、背光模组和液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种LED背光驱动电路、背光模组和液晶显示装置。所述LED背光驱动电路包括与市电直接连接的整流模块，与整流模块耦合、采用PWM控制的降压模块，与降压模块耦合的LED灯条。本发明取消了市电与整流模块的变压器，并且在需要高压驱动的场合也无须额外增加升压器件，无疑降低了整个电路的生产成本。

Description

一种LED背光驱动电路、背光模组和液晶显示装置

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、背光模组和液晶显示装置。

背景技术

液晶显示装置包括液晶面板和背光模组，所述背光模组包括LED背光驱动电路，现有的LED背光驱动电路都采用升压线路，如图1所示。输入24V直流电压由220V交流市电通过变压器T和桥式整流电路(AC/DC)整流后得到，LED恒流驱动芯片控制调压MOS管Q导通与关断，电感L完成储能和释能的过程，给LED灯条提供较高的直流电压，升压线路的输出电压Vo=Vin/(1-D)（D为MOS管驱动信号的占空比）。

采用升压线路无法升压的幅度有限，一般都在100V以内，如果需要进一步增大电压则需要额外扩充变压器等升压器件，造成成本上升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本的、能提高输出电压的LED背光驱动电路、背光模组和液晶显示装置。

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，包括与市电直接连接的整流模块，与整流模块耦合、采用PWM控制的降压模块，与降压模块耦合的LED灯条。

进一步的，所述整流模块包括全波整流桥。全波整流桥转换效率高，可以实现不间断的直流电能输出，可以将220V交流市电转换成约300V的直流电压，完全可以满足各种LED灯条的亮度需求。

进一步的，所述降压模块包括调压可控开关、电感、二极管以及调节调压可控开关占空比的监控单元；所述整流模块的正极通过调压可控开关和电感串接到所述LED灯条；所述二极管负极耦合到调压可控开关邻近电感的一端；正极耦合到整流模块的负极。此为一种具体的降压模块，包括由MOS管等可控开关组成的调压可控开关、电感和二极管，监控单元输出驱动信号给调压可控开关，调压可控开关导通时，二极管截止，输入电压同时给电感和LED灯条提供电压，电感储能；调压可控开关关断时，电感上产生反方向的感应电动势给LED灯条提供高电压，此时二极管导通形成回路，LED灯条所需的输出电压（即降压模块的输出电压）Vo=Vin*D（D为调压可控开关驱动信号的占空比）。整流模块直接将市电转换成直流电，该直流电的电压可以达到，甚至超过LED灯条最高亮度的要求而无须任何转换，完全能够满足各种ＬＥＤ灯条的电压需求；当LED灯条要降低亮度时，监控单元降低驱动信号的占空比即可实现，而占空比越低，流过可控开关的有效电流越小，可控开关的损耗也越低，因此降压模块的转换效率要比升压电路高，可以显著降低能耗，而且对于不同的输出电压需求，无须增加额外的器件。本发明取消了市电与整流模块的变压器，并且在需要高压驱动的场合也无须在降压模块端增加额外的升压器件，无疑降低了整个电路的生产成本。

进一步的，所述电感邻近LED灯条的一端与整流模块的负极之间还连接有电容。电容可以进行蓄能，以便在调压可控开关断开时，随同电感给LED灯条供电，维持LED灯条的亮度。具体工作过程为：调压可控开关导通时，二极管截止，输入电压同时给电感和LED灯条提供电压，电感储能，电解电容充电；调压可控开关关断时，电感上产生反方向的感应电动势，和电解电容一起给LED灯条提供高电压，此时二极管导通形成回路，LED灯条所需的输出电压（即降压模块的输出电压）Vo=Vin*D（D为调压可控开关驱动信号的占空比）。

进一步的，所述电容为电解电容。电解电容可以存储更多的电能，有利于稳定LED灯条的亮度。

进一步的，所述LED灯条至少有两串，每串LED灯条之间并联设置。此为多串LED灯条的拓展方案，以适应不同尺寸、不同亮度要求的液晶面板。

进一步的，所述LED灯条至少有两串，每串LED灯条之间并联设置；所述整流模块包括全波整流桥；所述降压模块包括调压可控开关、电感、电容、二极管以及调节调压可控开关占空比的监控单元；所述全波整流桥的正极通过调压可控开关和电感串接到所述LED灯条；所述二极管负极耦合到调压可控开关邻近电感的一端；正极耦合到全波整流桥的负极；所述电容串接在所述电感邻近LED灯条的一端与整流模块的负极之间，所述电容为电解电容。

全波整流桥转换效率高，可以实现不间断的直流电能输出，可以将220V交流市电转换成约300V的直流电压，完全可以满足各种LED灯条的亮度需求。

降压模块包括由MOS管等可控开关组成的调压可控开关、电感和二极管，监控单元输出驱动信号给调压可控开关，调压可控开关导通时，二极管截止，输入电压同时给电感和LED灯条提供电压，电感储能，电解电容充电；调压可控开关关断时，电感上产生反方向的感应电动势，和电解电容一起给LED灯条提供高电压，此时二极管导通形成回路，LED灯条所需的输出电压（即降压模块的输出电压）Vo=Vin*D（D为调压可控开关驱动信号的占空比）。电容可以进行蓄能，以便在调压可控开关断开时，随同电感给LED灯条供电，维持LED灯条的亮度，而电解电容可以存储更多的电能，有利于稳定LED灯条的亮度。

220V交流市电通过桥式整流电路后为约300V的直流电压，再通过降压模块得到LED灯条所需要的电压，不需要做设计变更就可以得到0～300V的输出电压。

进一步的，所述LED背光驱动电路包括恒流驱动芯片，所述监控单元集成在所述恒流驱动芯片中，所述恒流驱动芯片还包括调光可控开关和比较器，所述调光可控开关输入端耦合到所述LED灯条的负极，其输出端通过一分压电阻耦合到LED背光驱动电路的接地端；所述比较器的同向输入端连接有基准电压；反向输入端连接到所述调光可控开关的输出端。

采用恒流驱动芯片可以对每一串灯条进行单独的调光控制，而监控单元集成到恒流驱动芯片中也能提高电路的集成度，有利于实现液晶显示装置的轻薄化。

一种背光模组，包括本发明所述的LED背光驱动电路。

一种液晶显示装置，包括本发明所述的背光模组。

经研究，根据升压线路的计算公式：Vo=Vin/(1-D)，当LED灯条需要的电压Vo较高时，MOS管驱动信号的占空比D也会增大，意味着在一个周期内调压可控开关的导通时间增加，MOS管中流过的电流较大，会产生功率损耗而发热，导致能耗升高。本发明由于采用了与市电直接连接的整流模块，这样整流模块可以输出一个较高的直流电压，该直流电压可以达到，甚至超过LED灯条最高亮度的要求而无须任何转换，完全能够满足各种ＬＥＤ灯条的电压需求；当LED灯条要降低亮度时，只需要通过降压模块来降低整流模块的输出电压即可，降压模块只需要调低占空比就能降低输出电压，而且占空比越低，流过降压模块的有效电流越小，降压模块的损耗也越低，因此降压模块的转换效率要比升压电路高，可以显著降低能耗，而且对于不同的输出电压需求，无须增加额外的器件。本发明取消了市电与整流模块的变压器，并且在需要高压驱动的场合也无须额外增加升压器件，无疑降低了整个电路的生产成本。

附图说明

图1是现有的一种LED背光驱动电路的原理示意图；

图2是本发明LED背光驱动电路的原理框图；

图3是本发明实施例LED背光驱动电路的原理示意图。

其中：10、整流模块；20、降压模块；30、LED灯条；40、恒流驱动芯片；41、监控单元。

具体实施方式

本发明公开了一种液晶显示装置，液晶显示装置包括液晶面板，以及跟液晶面板提供光源的背光模组，背光模组包括LED背光驱动电路。如图2所示，LED背光驱动电路包括与市电直接连接的整流模块10，与整流模块10耦合、采用PWM控制的降压模块20，与降压模块20直接耦合的LED灯条30。

经研究，根据升压线路的计算公式：Vo=Vin/(1-D)，当LED灯条需要的电压Vo较高时，MOS管驱动信号的占空比D也会增大，意味着在一个周期内调压可控开关的导通时间增加，MOS管中流过的电流较大，会产生功率损耗而发热，导致能耗升高。本发明由于采用了与市电直接连接的整流模块，这样整流模块可以输出一个较高的直流电压，该直流电压可以达到，甚至超过LED灯条最高亮度的要求而无须任何转换，完全能够满足各种ＬＥＤ灯条的电压需求；当LED灯条要降低亮度时，只需要通过降压模块来降低整流模块的输出电压即可，降压模块只需要调低占空比就能降低输出电压，而且占空比越低，流过降压模块的有效电流越小，降压模块的损耗也越低，因此降压模块的转换效率要比升压电路高，可以显著降低能耗，而且对于不同的输出电压需求，无须增加额外的器件。本发明取消了市电与整流模块的变压器，并且在需要高压驱动的场合也无须额外增加升压器件，无疑降低了整个电路的生产成本。

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2、3所示，LED背光驱动电路包括与市电直接连接的整流模块10，与整流模块10耦合的降压模块20，与降压模块20耦合的LED灯条30。整流模块10包括全波整流桥；LED灯条30可以如图3所示为单串，也可以采用多串LED灯条并联。全波整流桥转换效率高，可以实现不间断的直流电能输出，可以将220V交流市电转换成约300V的直流电压，完全可以满足各种LED灯条的亮度需求。多串LED灯条30并联设置，可以根据不同尺寸、不同亮度要求的液晶面板灵活拓展LED灯条30的数量。

降压模块20包括调压可控开关Q1、电感L1、电容C1、二极管D1以及调节调压可控开关Q1占空比的监控单元41；全波整流桥的正极通过调压可控开关Q1和电感L1串接到LED灯条30；二极管D1负极耦合到调压可控开关Q1邻近电感L1的一端；正极耦合到全波整流桥的负极；电容C1串接在电感L1邻近LED灯条30的一端与全波整流桥的负极之间，电容C1为电解电容C1。

监控单元41输出驱动信号给调压可控开关Q1，调压可控开关Q1导通时，二极管D1截止，输入电压同时给电感L1和LED灯条提供电压，电感L1储能，电解电容C1充电；调压可控开关Q1关断时，电感L1上产生反方向的感应电动势，和电解电容C1一起给LED灯条30提供高电压，此时二极管D1导通形成回路，LED灯条30所需的输出电压（即降压模块20的输出电压）Vo=Vin*D（D为调压可控开关Q1驱动信号的占空比）。电容C1可以进行蓄能，以便在调压可控开关Q1断开时，随同电感L1给LED灯条30供电，维持LED灯条30的亮度，而电解电容C1可以存储更多的电能，有利于稳定LED灯条30的亮度。

LED背光驱动电路包括恒流驱动芯片40，监控单元41集成在恒流驱动芯片40中，恒流驱动芯片40还包括调光可控开关Q2和比较器OP1，调光可控开关Q2输入端耦合到LED灯条30的负极，其输出端通过一分压电阻R1耦合到LED背光驱动电路的接地端；比较器OP1的同向输入端连接有基准电压VF；反向输入端连接到调光可控开关Q2的输出端。

采用恒流驱动芯片40可以对每一串灯条进行单独的调光控制，而监控单元41集成到恒流驱动芯片40中也能提高电路的集成度，有利于实现液晶显示装置的轻薄化。

本实施方式中，220V交流市电通过桥式整流电路后为约300V的直流电压，再通过降压模块得到LED灯条所需要的电压，不需要做设计变更就可以得到0～300V的输出电压。

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，所述LED背光驱动电路包括与市电直接连接的整流模块，与整流模块耦合、采用PWM控制的降压模块，与降压模块耦合的LED灯条。

2.如权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述整流模块包括全波整流桥。

3.如权利要求1或2所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述降压模块包括调压可控开关、电感、二极管以及调节调压可控开关占空比的监控单元；所述整流模块的正极通过调压可控开关和电感串接到所述LED灯条；所述二极管负极耦合到调压可控开关邻近电感的一端；正极耦合到整流模块的负极。

4.如权利要求3所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述电感邻近LED灯条的一端与整流模块的负极之间还连接有电容。

5.如权利要求4所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述电容为电解电容。

6.如权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述LED灯条至少有两串，每串LED灯条之间并联设置。

7.如权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述LED灯条至少有两串，每串LED灯条之间并联设置；所述整流模块包括全波整流桥；所述降压模块包括调压可控开关、电感、电容、二极管以及调节调压可控开关占空比的监控单元；所述全波整流桥的正极通过调压可控开关和电感串接到所述LED灯条；所述二极管负极耦合到调压可控开关邻近电感的一端；正极耦合到全波整流桥的负极；所述电容串接在所述电感邻近LED灯条的一端与整流模块的负极之间，所述电容为电解电容。

8.如权利要求7所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述LED背光驱动电路包括恒流驱动芯片，所述监控单元集成在所述恒流驱动芯片中，所述恒流驱动芯片还包括调光可控开关和比较器，所述调光可控开关输入端耦合到所述LED灯条的负极，其输出端通过一分压电阻耦合到LED背光驱动电路的接地端；所述比较器的同向输入端连接有基准电压；反向输入端连接到所述调光可控开关的输出端。

9.一种背光模组，包括如权利要求1～8任一所述的LED背光驱动电路。

10.一种液晶显示装置，包括如权利要求9所述的背光模组。

Images