CN104507216A - Led驱动电路及使用其的液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种LED驱动电路及使用其的液晶显示装置，其中，LED驱动电路包括：驱动模块、分频模块、信号采集模块、信号处理模块以及调光控制模块，驱动模块用于采样流经多路LED的电流，根据采样的电流产生第一开关信号，根据第一开关信号生成相应稳定的输出电压以提供给多路LED；分频模块用于根据第一开关信号而产生第二开关信号；信号采集模块用于获得PWM控制信号的占空比；信号处理模块用于根据PWM控制信号的占空比，将分频模块所产生的第二开关信号转换为调光信号，并将调光信号提供给调光控制模块以调整多路LED的亮暗。本发明通过提高调光信号的频率，使得产生的声音超出了人耳能听到的范围，因此能够较佳地消除噪音。

Description

LED驱动电路及使用其的液晶显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种LED驱动电路及使用其的液晶显示装置。

背景技术

LED(发光二极管，light emitting diode)是一种近年来应用广泛的固态半导体器件，其可以直接将电能转化为光能。LED具有发光效率高、体积小、功耗低、使用寿命长、安全可靠和环保节能等特点，因此，逐渐被应用在液晶显示器的背光源中。但是，由于LED本身特性决定了其驱动电源不能采用与普通白炽灯相同的供电电源，以免电压波动导致电流增大而将LED损坏，因此必须采用LED驱动电路以充分满足LED工作所需的驱动要求，从而最大限度地发挥LED的性能，减少故障率。

现有的LED驱动电路通常包括PWM调光控制模块、电容等部件。PWM调光控制模块接收一控制信号，并根据此控制信号输出脉宽调变(PWM)信号，通过调整PWM信号的责任周期(duty cycle)即可达到调节LED亮暗的目的。通常在现有的LED驱动电路中，PWM调光控制模块实际输出的PWM信号的频率范围一般介于100Hz～20kHz之间，而这个频率范围是人耳能听到的，PWM信号是一个交流信号，并且调节LED亮暗时电容会不断的被充放电，而电容一般采用贴片陶瓷电容，贴片陶瓷电容的结构为叠层结构，该结构在被充放电时会随之产生震动，从而形成噪音。

发明内容

本发明提供一种LED驱动电路及使用其的液晶显示装置，以解决由于现有的LED驱动电路调节LED亮暗时会产生噪音等问题。

本发明提供了一种LED驱动电路，该LED驱动电路包括：驱动模块、分频模块、信号采集模块、信号处理模块以及调光控制模块，其中，驱动模块，分别与分频模块以及多路LED电性连接，用于采样流经多路LED的电流，根据采样的电流产生第一开关信号，根据第一开关信号生成相应稳定的输出电压以提供给多路LED；分频模块，还与信号处理模块电性连接，用于根据驱动模块所产生的第一开关信号而产生第二开关信号，并将第二开关信号提供给信号处理模块；信号采集模块，与信号处理模块电性连接，用于接收一PWM控制信号，获得PWM控制信号的占空比，并将PWM控制信号的占空比提供给信号处理模块；信号处理模块，还与调光控制模块电性连接，用于根据PWM控制信号的占空比，将分频模块所产生的第二开关信号转换为调光信号，并将调光信号提供给调光控制模块，其中，调光信号的频率等于第二开关信号的频率，调光信号的占空比等于PWM控制信号的占空比；调光控制模块，还与多路LED电性连接，用于根据调光信号调整多路LED的亮暗。

在本发明较佳的实施例中，驱动模块、分频模块、信号采集模块、信号处理模块以及调光控制模块集成在同一块IC芯片上。

在本发明较佳的实施例中，第一开关信号的频率介于600KHz至1MHz之间。

在本发明较佳的实施例中，第二开关信号的频率小于第一开关信号的频率，第二开关信号的频率介于30KHz至50KHz之间。

在本发明较佳的实施例中，驱动模块包括：升压单元及控制单元；控制单元用于采样流经多路LED的电流，根据采样的电流产生第一开关信号，并将第一开关信号提供给升压单元和分频模块，升压单元用于根据控制单元产生的第一开关信号生成相应稳定的输出电压以提供给多路LED。

在本发明较佳的实施例中，升压单元包括电感、第一电容、第一开关及二极管，电感的一端接收输入电压，电感的另一端分别与第一开关的第一端和二极管的阳极端电性连接，二极管的阴极端与控制单元和每一路LED的阳极端电性连接，二极管的阴极端还通过第一电容后接地，第一开关的第二端串联第一电阻后接地，第一开关的第三端与控制单元电性连接，分频模块连接于控制单元和第一开关的第三端之间的节点，控制单元还与调光控制模块和第一开关的第二端电性连接，调光控制模块还与每一路LED的阴极端电性连接，还通过第二电阻后接地。

在本发明较佳的实施例中，第一开关为场效应管，第一开关的第一端、第二端和第三端分别为场效应管的漏极、源极和栅极。

在本发明较佳的实施例中，输入电压介于4.5伏特至24伏特之间，二极管为肖特基二极管。

在本发明较佳的实施例中，驱动模块还包括第二电容，第二电容的一端电性连接电感，第二电容的另一端接地。

本发明还提供了一种液晶显示装置，其包括上述的LED驱动电路。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过信号处理模块根据PWM控制信号的占空比，将分频模块所产生的第二开关信号转换为频率高于PWM控制信号的频率的调光信号，以使得调光控制模块根据高频率的调光信号调整多路LED的亮暗。解决了由于调节LED亮暗时会产生噪音等问题，本发明实施例提高了调光信号的频率，因此调节LED亮暗时外围电路的其它声音产生部件例如电容充放电的频率也相应提高，声音产生部件，例如电容所产生的声音超出了人耳能听到的范围，所以能够较佳地消除噪音。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的LED驱动电路的主要架构框图；

图2是本发明第二实施例提供的LED驱动电路的具体电路图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的LED驱动电路其具体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

第一实施例

请参考图1，图1示出了本发明第一实施例提供的LED驱动电路的主要架构框图。所述LED驱动电路，包括：驱动模块101、分频模块103、信号采集模块105、信号处理模块107以及调光控制模块109。

驱动模块101分别与分频模块103以及多路LED111的阳极端电性连接，分频模块103还与信号处理模块107电性连接，调光控制模块109与信号处理模块107和多路LED111的阴极端电性连接。信号处理模块107还与信号采集模块105电性连接。多路LED111中的各路LED之间可以并联连接，并且每一路LED可以包括一个或多个LED，若为多个，则多个LED之间可以串联连接。其中，驱动模块101、分频模块103、信号采集模块105、信号处理模块107以及调光控制模块109可以集成在同一块IC芯片113上。

驱动模块101，用于采样流经多路LED111的电流，根据采样的电流产生第一开关信号，根据第一开关信号生成相应的输出电压以提供给多路LED111。

其中，此第一开关信号的频率可以介于600KHz至1MHz之间。

分频模块103，用于根据驱动模块101所产生的第一开关信号而产生第二开关信号，并将第二开关信号提供给信号处理模块207。

其中，此第二开关信号的频率小于第一开关信号的频率，例如第二开关信号的频率可以介于30KHz至50KHz之间，即其位于人耳所能听到的频率范围之外。

信号采集模块105，用于接收一PWM控制信号PWMI，获得PWM控制信号PWMI的占空比，并将PWM控制信号PWMI的占空比提供给信号处理模块107。

其中，PWM控制信号PWMI是控制多路LED111工作时所需的控制信号，在本实施例中，其可以通过PWM控制电路而产生。其中，PWM控制信号PWMI的占空比可以根据多路LED111所需要的控制信号的占空比而进行相应设定，例如若多路LED111所需要的控制信号的占空比为50％，则PWM控制电路产生的PWM控制信号PWMI的占空比就设定为50％。

信号处理模块107，用于根据PWM控制信号PWMI的占空比，将分频模块103所产生的第二开关信号转换为调光信号，并将调光信号提供给调光控制模块109。

其中，调光信号的频率等于第二开关信号的频率，例如50KHz。调光信号的占空比等于PWM控制信号PWMI的占空比。如此，相较于现有技术，本发明实施例通过提高了调光信号的频率，由此，也相应提高了调节LED亮暗时其它部件(例如外围电路中的电容)充放电的频率，从而将电容充放电而产生的声音提升到人耳所能听到的频率范围之外(大于20KHz)，具体地，本发明实施例将调光信号用于对LED进行调光，控制LED的开启与关闭，由于调光信号的占空比与PWM控制信号PWMI相同，所以采用调光信号的调光效果与采用PWM控制信号PWMI直接进行调光的效果一致，但调光信号的频率高于PWM控制信号的频率，调节LED亮暗时电容充放电的频率也相应提高，电容所产生的噪音超出了人耳能听到的范围，所以能够很好地规避开调光噪音的问题。

调光控制模块109，用于根据调光信号调整多路LED111的亮暗。

因为调光信号是PWM信号，其具有一定的占空比，又称为责任周期(dutycycle)，通过设定不同的责任周期即可控制多路LED111的启动或关闭，进而可达到调整多路LED111的亮暗的目的。

如上所述，本实施例提供的LED驱动电路，通过信号处理模块107根据PWM控制信号PWMI的占空比，将分频模块103所产生的第二开关信号转换为频率高于PWM控制信号的频率的调光信号，以使得调光控制模块109根据高频率的调光信号调整多路LED111的亮暗。解决了由于调节LED亮暗时会产生噪音等问题，本发明实施例提高了调光信号的频率，因此调节LED亮暗时外围电路的其它声音产生部件例如电容充放电的频率也相应提高，声音产生部件，例如电容所产生的声音超出了人耳能听到的范围，所以能够较佳地消除噪音。

第二实施例

请参考图2，其示出了本发明第二实施例提供的LED驱动电路的具体电路图。图2是在图1的基础上改进而来的。其与图1所示的LED驱动电路相似，其不同之处在于，本实施例的LED驱动电路是图1所示的LED驱动电路的详细电路图。所述LED驱动电路包括：驱动模块101、分频模块103、信号采集模块105、信号处理模块107以及调光控制模块109。多路LED111中的各路LED之间可以并联连接，并且每一路LED可以包括一个或多个LED，若为多个，则多个LED之间可以串联连接。

其中，驱动模块101包括：电感L1，电容C2(第一电容)，二极管D1、控制单元1011、以及场效应管(又称为Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)Q1(第一开关)此外，驱动模块101还可以包括起滤波作用的电容C1(第二电容)。

具体地，电感L1的一端接收输入电压V1，还通过电容C1后接地，电感L1的另一端分别与场效应管Q1的漏极(第一端)和二极管D1的阳极端电性连接，二极管D1的阴极端与控制单元1011和每一路LED111的阳极端电性连接，二极管D1的阴极端还通过电容C2后接地。场效应管Q1的源极(第二端)串联第一电阻R1后接地，场效应管Q1的栅极(第三端)与控制单元1011电性连接。分频模块103连接于控制单元1011和场效应管Q1的栅极之间的节点。控制单元1011还与调光控制模块109和场效应管Q1的源极电性连接。调光控制模块109还与每一路LED111的阴极端电性连接，还通过第二电阻R2后接地。

本实施例中，场效应管Q1作为电子开关使用，在其它实施例中，也可用其它器件进行替换，例如三极管等。输入电压V1可以介于4.5伏特至24伏特之间。二极管D1可以采用肖特基二极管。

控制单元1011，采样流经多路LED111的电流，根据采样的电流产生第一开关信号，并将第一开关信号提供给由场效应管Q1、电容C2和电感L1组成的升压单元。

电感L1、二极管D1、场效应管Q1构成升压单元。升压单元，用于根据控制单元1011产生的第一开关信号生成相应稳定的输出电压以提供给多路LED111。升压单元在此具有升压的作用，其升压过程详见后续的详细描述。本实施例的升压单元为Boost升压电路。

下面通过举例详细说明在LED驱动电路控制LED亮暗的工作过程：

控制单元1011采样流经多路LED111的电流，根据采样的电流产生第一开关信号，并将第一开关信号提供给由场效应管Q1、电容C2和电感L1组成的升压单元，升压单元的工作过程也就是电感L1的充放电过程，在电感L1充电过程中，第一开关信号控制场效应管Q1导通，场效应管Q1处可以用导线代替，这时，输入电压V1流过电感L1，二极管D1防止电容C2对地放电，由于输入电压V1是直流电，所以流经电感L1上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感L1的自感系数大小有关，随着流经电感L1电流的增加，电感L1被充电，并将电能转换为磁场能储存起来。当场效应管Q1截止时，由于电感L1的电流保持特性，流经电感L1的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而电感L1经过场效应管Q1的电路已断开，于是电感L1只能通过新的电路将储存的磁场能转换为电场能进行放电，且这个能量在和输入电压V1叠加后通过二极管D1和电容C2的滤波后得到平滑的直流电压提供给LED111，由于这个电压是输入电压V1和电感L1的磁场能转换为电能的叠加后形成的，所以提供给LED111的电压高于输入电压V1，既升压过程完成。上述升压过程就是电感L1的能量传递过程。充电时，电感L1吸收能量，放电时电感L1放出能量。如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流，并且这个通断的过程不断重复，就可以在电容C2两端持续得到高于输入电压V1的电压，在此过程中电容C2也会被不断的充放电，但其充放电的频率是由调光信号的频率而决定的，电感L1放电时就会给电容C2充电。

控制单元1011还将根据采样的电流产生第一开关信号提供给分频模块103。分频模块103根据驱动模块101所产生的第一开关信号而产生第二开关信号，并将第二开关信号提供给信号处理模块207，其中第二开关信号的频率可以为50KHz。信号采集模块105接收PWM控制信号PWMI，获得PWM控制信号PWMI的占空比，并将PWM控制信号PWMI的占空比提供给信号处理模块107。信号处理模块107根据PWM控制信号PWMI的占空比，将分频模块103所产生的第二开关信号转换为调光信号，并将调光信号提供给调光控制模块109。其中，调光信号的频率等于第二开关信号的频率，例如50KHz。调光控制模块109，用于根据调光信号调整多路LED111的亮暗。

二极管D1主要起隔离作用，即在场效应管Q1导通时，二极管D1的阳极电压比阴极电压低，此时二极管D1反偏截止，使电感L1的储能过程不影响输出端电容C2对LED111的正常供电；在场效应管Q1截止时，两种叠加后的能量通过二极管D1向LED111供电，此时二极管D1正向导通，要求其正向压降越小越好，尽量使更多的能量供给到LED111。

本实施例将调光信号用于对LED111进行调光，由于调光信号的占空比与PWM控制信号PWMI相同，所以采用调光信号的调光效果与采用PWM控制信号PWMI直接进行调光的效果一致，但调光信号的频率高于PWM控制信号的频率，调节LED亮暗时电容C2充放电的频率也相应提高，电容C2所产生的声音超出了人耳能听到的范围，所以能够很好地规避开调光噪音的问题。

如上所述，本实施例提供的LED驱动电路，通过信号处理模块107根据PWM控制信号PWMI的占空比，将分频模块103所产生的第二开关信号转换为频率高于PWM控制信号的频率的调光信号，以使得调光控制模块109根据高频率的调光信号调整多路LED111的亮暗，还通过控制单元1011产生的第一开关信号，控制升压单元生成相应稳定的输出电压以提供给多路LED111。解决了由于调节LED亮暗时会产生噪音等问题，本发明实施例提高了调光信号的频率，因此调节LED亮暗时外围电路的其它声音产生部件例如电容C2充放电的频率也相应提高，声音产生部件，例如电容C2所产生的声音超出了人耳能听到的范围，所以能够很好地规避开调光噪音的问题。

本发明实施例还提出一种使用此LED驱动电路的液晶显示装置，其包括图1及图2中所述的任一LED驱动电路。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路包括：驱动模块、分频模块、信号采集模块、信号处理模块以及调光控制模块，其中，

所述驱动模块，分别与所述分频模块以及多路LED电性连接，用于采样流经多路LED的电流，根据采样的电流产生第一开关信号，根据所述第一开关信号生成相应稳定的输出电压以提供给所述多路LED；

所述分频模块，还与所述信号处理模块电性连接，用于根据所述驱动模块所产生的第一开关信号而产生第二开关信号，并将所述第二开关信号提供给所述信号处理模块；

所述信号采集模块，与所述信号处理模块电性连接，用于接收一PWM控制信号，获得所述PWM控制信号的占空比，并将所述PWM控制信号的占空比提供给所述信号处理模块；

所述信号处理模块，还与所述调光控制模块电性连接，用于根据所述PWM控制信号的占空比，将所述分频模块所产生的第二开关信号转换为调光信号，并将所述调光信号提供给所述调光控制模块，其中，所述调光信号的频率等于所述第二开关信号的频率，所述调光信号的占空比等于所述PWM控制信号的占空比；

所述调光控制模块，还与所述多路LED电性连接，用于根据所述调光信号调整所述多路LED的亮暗。

2.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述驱动模块、所述分频模块、所述信号采集模块、所述信号处理模块以及所述调光控制模块集成在同一块IC芯片上。

3.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一开关信号的频率介于600KHz至1MHz之间。

4.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第二开关信号的频率小于所述第一开关信号的频率，所述第二开关信号的频率介于30KHz至50KHz之间。

5.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述驱动模块包括：升压单元及控制单元；所述控制单元用于采样流经所述多路LED的电流，根据采样的电流产生所述第一开关信号，并将所述第一开关信号提供给所述升压单元和所述分频模块，所述升压单元用于根据所述控制单元产生的第一开关信号生成相应稳定的输出电压以提供给所述多路LED。

6.根据权利要求5所述的LED驱动电路，其特征在于，所述升压单元包括电感、第一电容、第一开关及二极管，所述电感的一端接收输入电压，所述电感的另一端分别与所述第一开关的第一端和所述二极管的阳极端电性连接，所述二极管的阴极端与所述控制单元和每一路LED的阳极端电性连接，所述二极管的阴极端还通过所述第一电容后接地，所述第一开关的第二端串联第一电阻后接地，所述第一开关的第三端与所述控制单元电性连接，所述分频模块连接于所述控制单元和所述第一开关的第三端之间的节点，所述控制单元还与所述调光控制模块和所述第一开关的第二端电性连接，所述调光控制模块还与每一路LED的阴极端电性连接，还通过第二电阻后接地。

7.根据权利要求6所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一开关为场效应管，所述第一开关的第一端、第二端和第三端分别为所述场效应管的漏极、源极和栅极。

8.根据权利要求6所述的LED驱动电路，其特征在于，所述输入电压介于4.5伏特至24伏特之间，所述二极管为肖特基二极管。

9.根据权利要求6所述的LED驱动电路，其特征在于，所述驱动模块还包括第二电容，所述第二电容的一端电性连接所述电感，所述第二电容的另一端接地。

10.一种液晶显示装置，其特征在于，其包括权利要求1-9中任一项所述的LED驱动电路。