CN104766567A - 一种led背光驱动电路及其亮度调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种LED背光驱动电路，其包括主控芯片和单路LED恒流驱动电路，主控芯片输出PWM脉冲信号给单路LED恒流驱动电路以控制单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的时间，主控芯片进一步输出电压控制信号给单路LED恒流驱动电路以控制单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的大小，当需要调节背光的亮度时，主控芯片通过调节PWM脉冲信号的占空比来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的输出时间进行调节，主控芯片进一步通过调节输出电压控制信号来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的大小进行调节。 本发明的LED背光驱动电路具有能效高的优点。本发明还提供一种LED背光的亮度调节方法。
Description
技术领域
本发明涉及液晶电视领域，尤其涉及一种LED背光驱动电路及其亮度调节方法。
背景技术
目前使用LED灯作为背光的液晶电视与显示器都采用PWM（Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制）方式来调整背光的亮暗。调整背光的原理是保持LED驱动模块输出的最大电流不变，通过减少导通的时间来控制平均电流的大小，即通过导通时间来控制平均亮度，因为人眼具有一定的延时效应，只要PWM脉冲调试信号的频率大于人眼可分辨的范围，在采用PWM脉冲调整方式调整背光时，人眼就会产生背光亮度变化的感受。
如图1所示，为基于BOOST拓扑结构的单路LED恒流驱动电路，该芯片方案为凹凸公司的背光驱动芯片OZ9902C。图中VCC为输入电压，与电感L3的输入端相连接；电感L3的输出端与场效应管Q5的漏极、二极管D2的阳极相连；场效应管Q5的栅极与电阻R1相连，电阻R1的另一端与芯片OZ9902C的第15脚相连；场效应管Q5的源极与电阻R14相连，电阻R14的另一端接地；二极管D2的阴极与电容C9的正极相连；发光二极管LED1~LED4组成LED灯串负载，该LED灯串负载的输入端与电容C9的正极相连，输出端与场效应管Q6的漏极相连；场效应管Q6的栅极与LED驱动芯片OZ9902C的第11脚相连，场效应管Q6的源极与电阻R15相连，电阻R15的另一端接地。PWM信号与电视逻辑板主控芯片（MCU）相连。芯片OZ99002C的第4脚与电容C2、电阻R17的一端相连，电容C2的另一端接地，芯片OZ9902C通过电容C2滤波后输出电压为6V；电阻R17的一端与电阻R18相连，电阻R18的另一端接地，电阻R17与R18相接点与芯片OZ9902C的第7脚ADIM脚相连，该ADIM脚的电压设置输出电流的最大值，电流值的大小由计算公式： 计算得到，其中RISEN即为图1中R15，计算得到输出电流的最大值为固定值。
芯片OZ9902C的第6脚PWM脚与电视主板主芯片相连，电视主板主芯片输出PWM信号，用来调整背光的亮暗，图2所示为PWM调制状态下背光输出电流，此时最大电流为280mA,占空比为50%，即此时背光的发光亮度为LED灯在280mA电流状态下发光亮度的一半。
但是LED灯的亮度与电流不是成1：1的比例变化，图3为LED灯亮度与电流的关系曲线。假设此时LED负载通过的最大电流为280mA，单颗灯最大亮度为2lm(流明)，通过PWM调光方式将背光调至80%的亮度水平，即平均亮度为1.6lm(流明)，则此时通过LED负载的平均电流为224mA。通过图3曲线可知，若采用最大电流驱动方式，占空比为100%，亮度要达到1.6lm（流明）只需要210mA电流。电流相差14mA,电流约减小6.7%，由此可以得出结论：在相同的亮度条件下采用改变最大电流的方式可以节省约6.7%能耗。可见，单独通过PWM调光来控制LED背光亮度的方式能效较低。
发明内容
本发明提供一种可提高能效的LED液晶电视背光电路。
本发明还提供一种LED液晶电视背光电路的亮度控制方法。
为解决本发明的技术问题，本发明提一种LED背光驱动电路，其包括主控芯片和单路LED恒流驱动电路，主控芯片输出PWM脉冲信号给单路LED恒流驱动电路以控制单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的时间，主控芯片进一步输出电压控制信号给单路LED恒流驱动电路以控制单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的大小，当需要调节背光的亮度时，主控芯片通过调节PWM脉冲信号的占空比来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的输出时间进行调节，主控芯片进一步通过调节输出电压控制信号来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的大小进行调节。
其中，当需要调节背光的亮度在最大亮度的70%至100%之间时，主控芯片保持PWM脉冲信号的占空比为100%，通过调节输出电压控制信号来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的大小进行调节；当需要调节背光的亮度小于最大亮度的70%时，主控芯片控制单路LED恒流驱动电路保持输出的最大驱动电流，通过调节PWM脉冲信号的占空比来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的输出时间进行调节。
所述单路LED恒流驱动电路中，采用凹凸公司的背光驱动芯片OZ9902C。
所述单路LED恒流驱动电路中，芯片OZ9902C的第7脚ADIM脚与主控芯片相连；芯片OZ9902C的PWM信号控制引脚与主控芯片相连；输入电压VCC与电感L3的输入端相连接，电感L3的输出端与场效应管Q5的漏极、二极管D2的阳极相连；场效应管Q5的栅极与电阻R1相连，电阻R1的另一端与芯片OZ9902C的第15脚相连；场效应管Q5的源极与电阻R14相连，电阻R14的另一端接地；二极管D2的阴极与电容C9的正极相连；发光二极管LED1~LED4组成LED灯串负载，该LED灯串负载的输入端与电容C9的正极相连，输出端与场效应管Q6的漏极相连；场效应管Q6的栅极与芯片OZ9902C的第11脚相连，场效应管Q6的源极与电阻R15相连，电阻R15的另一端接地；芯片OZ99002C的第4脚与电容C2相连，电容C2的另一端接地。
一种LED背光的亮度调节方法，其中，当需要调节背光的亮度时，主控芯片通过调节PWM脉冲信号的占空比来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的输出时间进行调节以及通过调节输出电压控制信号来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的大小进行调节。
其中，当需要调节背光的亮度在最大亮度的70%至100%之间时，主控芯片保持PWM脉冲信号的占空比为100%，通过调节输出电压控制信号来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的大小进行调节；当需要调节背光的亮度小于最大亮度的70%时，主控芯片控制单路LED恒流驱动电路保持输出的最大驱动电流，通过调节PWM脉冲信号的占空比来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的输出时间进行调节。
与现有技术相比较，本发明的LED背光驱动电路及其亮度调节方法的调光方式由单一的PWM调光转换成电流最大值调光（模拟调光）与PWM调光（数字调光）相结合的方式，降低LED背光电路的功耗，提高了LED背光电路的能效。
附图说明
图1是现有技术的LED背光驱动电路的示意图。
图2是图1中的PWM脉冲的示意图。
图3是LED背光的驱动电流与亮度的关系曲线图。
图4是本发明的LED背光驱动电路的示意图。
图5是本发明的LED背光的亮度调节方法的示意图。
具体实施方式
本发明的背光驱动电路包括主控芯片和单路LED恒流驱动电路，主控芯片输出PWM脉冲信号给单路LED恒流驱动电路以控制单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的时间，主控芯片进一步输出电压控制信号给单路LED恒流驱动电路以控制单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的大小，当需要调节背光的亮度在最大亮度的70%至100%之间时，主控芯片保持PWM脉冲信号的占空比为100%，通过调节输出电压控制信号来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的大小进行调节；当需要调节背光的亮度小于最大亮度的70%时，主控芯片控制单路LED恒流驱动电路保持输出的最大驱动电流，通过调节PWM脉冲信号的占空比来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的输出时间进行调节。
如图4所示，所述单路LED恒流驱动电路采用基于背光驱动芯片OZ9902C的电路方案，其中，背光驱动芯片OZ9902C的第7脚ADIM脚与电视主板主芯片（MCU）相连，该引脚引入的是一个可变化的电压，可以方便的调整输出电流的最大值；芯片OZ9902C的PWM信号控制引脚与电视主板主芯片相连，以通过调节PWM的占空比来调节背光亮度。
所述单路LED恒流驱动电路中，VCC为输入电压，与电感L3的输入端相连接；电感L3的输出端与场效应管Q5的漏极、二极管D2的阳极相连；场效应管Q5的栅极与电阻R1相连，电阻R1的另一端与芯片OZ9902C的第15脚相连；场效应管Q5的源极与电阻R14相连，电阻R14的另一端接地；二极管D2的阴极与电容C9的正极相连；发光二极管LED1~LED4组成LED灯串负载，该LED灯串负载的输入端与电容C9的正极相连，输出端与场效应管Q6的漏极相连；场效应管Q6的栅极与LED驱动芯片OZ9902C的第11脚相连，场效应管Q6的源极与电阻R15相连，电阻R15的另一端接地。PWM信号控制引脚与电视主板主芯片相连。芯片OZ99002C的第4脚与电容C2相连，电容C2的另一端接地，OZ9902C通过电容C2滤波后输出电压为6V；背光驱动芯片OZ9902C的第7脚ADIM脚与电视主板主芯片相连，电视主板主芯片输出电压范围可以在一定的范围内变化，即ADIM脚的电压也相应的变化，此时通过ADIM脚设置的输出电流最大值也相应的变化，电流值的大小由计算公式：计算得到，其中RISEN即为图4中R15。
如图5所示，背光亮度调节控制流程如下：与背光驱动芯片OZ9902C第7脚ADIM脚相连的电视主板主芯片的引脚输出电压范围为0.5V至1.5V，因为LED灯在最大电流值变化时，LED灯的色温也会相应的变化，故输出电流的最大值的变化范围需要控制在70%~100%的范围内。即在接收到的调节背光的指令在70%至100%之间时（含70%），通过调节输出电流的最大值也来调整，ADIM脚的电压变化范围为1.05V~1.50V；当接收到的调节背光的指令小于70%时，把最大电流控制在70%的水平同时调整PWM信号来控制，即ADIM脚的电压控制为1.05V，PWM信号则根据所需调整的背光亮度做相应的调整。通过上述设计方案可以使得液晶电视在相同的背光亮度的情况下背光功耗减小6.7%左右。
与现有技术相比较，本发明的LED背光驱动电路及其亮度调节方法的调光方式由单一的PWM调光转换成电流最大值调光（模拟调光）与PWM调光（数字调光）相结合的方式，降低LED背光电路的功耗，提高了LED背光电路的能效。
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 (6)
1.一种LED背光驱动电路，其特征在于，包括主控芯片和单路LED恒流驱动电路，主控芯片输出PWM脉冲信号给单路LED恒流驱动电路以控制单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的时间，主控芯片进一步输出电压控制信号给单路LED恒流驱动电路以控制单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的大小，当需要调节背光的亮度时，主控芯片通过调节PWM脉冲信号的占空比来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的输出时间进行调节，主控芯片进一步通过调节输出电压控制信号来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的大小进行调节。
2. 根据权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，当需要调节背光的亮度在最大亮度的70%至100%之间时，主控芯片保持PWM脉冲信号在最大脉冲宽度，通过调节输出电压控制信号来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的大小进行调节；当需要调节背光的亮度小于最大亮度的70%时，主控芯片控制单路LED恒流驱动电路保持输出的最大驱动电流，通过调节PWM脉冲信号的脉冲宽度来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的输出时间进行调节。
3.根据权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述单路LED恒流驱动电路中，采用凹凸公司的背光驱动芯片OZ9902C。
4.根据权利要求3所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述单路LED恒流驱动电路中，芯片OZ9902C的第7脚ADIM脚与主控芯片相连；芯片OZ9902C的PWM信号控制引脚与主控芯片相连；输入电压VCC与电感L3的输入端相连接，电感L3的输出端与场效应管Q5的漏极、二极管D2的阳极相连；场效应管Q5的栅极与电阻R1相连，电阻R1的另一端与芯片OZ9902C的第15脚相连；场效应管Q5的源极与电阻R14相连，电阻R14的另一端接地；二极管D2的阴极与电容C9的正极相连；发光二极管LED1~LED4组成LED灯串负载，该LED灯串负载的输入端与电容C9的正极相连，输出端与场效应管Q6的漏极相连；场效应管Q6的栅极与芯片OZ9902C的第11脚相连，场效应管Q6的源极与电阻R15相连，电阻R15的另一端接地；芯片OZ99002C的第4脚与电容C2相连，电容C2的另一端接地。
5. 一种LED背光的亮度调节方法，其特征在于，当需要调节背光的亮度时，主控芯片通过调节PWM脉冲信号的占空比来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的输出时间进行调节以及通过调节输出电压控制信号来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的大小进行调节。
6. 根据权利要求5所述的LED背光的亮度调节方法，其特征在于，当需要调节背光的亮度在最大亮度的70%至100%之间时，主控芯片保持PWM脉冲信号的占空比为100%，通过调节输出电压控制信号来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的大小进行调节；当需要调节背光的亮度小于最大亮度的70%时，主控芯片控制单路LED恒流驱动电路保持输出的最大驱动电流，通过调节PWM脉冲信号的占空比来对单路LED恒流驱动电路输出的驱动电流的输出时间进行调节。
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