CN105263224A - 一种无电感buck型恒流驱动装置及电视机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无电感BUCK型恒流驱动装置及电视机，其与LED灯串连接，所述恒流驱动装置包括：前级电路、过零检测电路、输出整流电路和恒流控制电路；所述输出整流电路对前级电路的输出电压进行整流后生成供电电压；过零检测电路检测所述输出电压过零时，控制恒流控制电路关断内置的MOS管来降低LED灯串电流；恒流控制电路还根据LED灯串的采样电压导通所述MOS管来升高LED灯串电流；通过检测过零来控制恒流控制电路内置MOS管的导通与截止时间，实现恒流驱动，同时降低开关损耗，提升转换效率；减少了现有的电感和滤波电容，简化了电路结构，节省了成本。

Description

一种无电感BUCK型恒流驱动装置及电视机

技术领域

本发明涉及恒流驱动领域，特别涉及一种无电感BUCK型恒流驱动装置及电视机。

背景技术

目前需要恒流驱动的LED灯的设备很多，对LED发光强度一致性要求较高。以LED电视机为例，其背光LED灯由于制程及工艺限制，目前不能做到导通压降完全一致，要保证发光强度一致必须通过特殊的驱动装置做恒流处理。现有常采用的BUCK模式的恒流源驱动电路如图1所示，其中的电感、MOS管、二极管等是必要的元器件。这种电路虽然能够满足恒流要求，但成本却比较高昂；且现有的BUCK模式的恒流源驱动电路在任何时间MOS管都可能导通（不局限于过零点时），属于硬开关方式，损耗相应较大。另外，较多的元器件需要更多的生产过程，不利于节能环保。

因此，有必要对现有技术进行改进。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种无电感BUCK型恒流驱动装置及电视机，以解决现有BUCK型恒流驱动装置元器件多、成本较高、转换效率低的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种无电感BUCK型恒流驱动装置，与LED灯串连接，包括前级电路，还包括：过零检测电路、输出整流电路和恒流控制电路；

所述输出整流电路对前级电路的输出电压进行整流后生成供电电压；过零检测电路检测所述输出电压过零时，控制恒流控制电路关断内置的MOS管来降低LED灯串电流；恒流控制电路还根据LED灯串的采样电压导通所述MOS管来升高LED灯串电流。

所述的无电感BUCK型恒流驱动装置中，所述输出整流电路包括第一二极管和第二二极管；所述第一二极管的正极连接前级电路中变压器的第一输出绕组的第1脚和过零检测电路，第一二极管的负极连接第二二极管的负极和恒流控制电路，第二二极管的正极连接所述第一输出绕组的第3脚。

所述的无电感BUCK型恒流驱动装置中，所述过零检测电路包括第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的一端连接所述变压器的第一输出绕组的第1脚和第一二极管的正极；第一电阻的另一端连接恒流控制电路、还通过第二电阻接地。

所述的无电感BUCK型恒流驱动装置中，所述恒流控制电路包括MOS管、第一电容、第三电阻和控制芯片；

所述MOS管的漏极连接LED灯串的负极、并通过第一电容连接第一二极管的负极、第二二极管的负极和LED灯串的正极，MOS管的栅极连接控制芯片的驱动端，MOS管的源极接地连接控制芯片的检测端、还通过第三电阻接地；控制芯片的输入端连接第一电阻的另一端。

所述的无电感BUCK型恒流驱动装置中，所述MOS管为NMOS管，第三电阻为采样电阻。

一种电视机，包括如上所述的无电感BUCK型恒流驱动装置。

相较于现有技术，本发明提供的无电感BUCK型恒流驱动装置及电视机，通过输出整流电路对前级电路的输出电压进行整流后生成供电电压；过零检测电路检测所述输出电压过零时，控制恒流控制电路关断内置的MOS管来降低LED灯串电流；恒流控制电路还根据LED灯串的采样电压导通所述MOS管来升高LED灯串电流；通过检测过零来控制恒流控制电路的导通与关断时间，实现恒流驱动，同时降低开关损耗，提升转换效率；减少了现有的电感和滤波电容，简化了电路结构，节省了成本。

附图说明

图1为现有BUCK型恒流驱动装置的电路图；

图2为本发明实施例提供的无电感BUCK型恒流驱动装置的结构框图；

图3为本发明实施例提供的无电感BUCK型恒流驱动装置的电路图；

图4为本发明实施例提供的无电感BUCK型恒流驱动装置中输出电压和驱动信号的波形示意图。

具体实施方式

本发明提供一种无电感BUCK型恒流驱动装置及电视机，适用于需要恒流驱动的各类电视机、显示器、广告设备、照明设备以及电教设备等。所述无电感BUCK型恒流驱动装置去掉了现有电路中的电感和输入滤波用的铝电解电容。通过检测前级输出变压器的过零点（应力最小点）来控制MOS管的导通与关断时间，从而实现恒流驱动，同时还能降低开关损耗，提升转换效率。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请同时参阅图2和图3，本发明实施例提供的无电感BUCK型恒流驱动装置输出LED灯串电压来驱动LED灯串，其包括前级电路10、输出整流电路20、过零检测电路30和恒流控制电路40。所述输出整流电路20对前级电路10的输出电压进行整流后生成供电电压；过零检测电路30检测所述输出电压过零时，控制恒流控制电路40关断内置的MOS管来降低LED灯串电流；恒流控制电路40还根据LED灯串的采样电压导通LED灯串电流，使LED灯串电流稳定在预设范围内，从而实现LED灯串的恒流驱动。

本实施例中，所述前级电路10为LCC谐振变换器，包括第一开关管Qa、第二开关管Qb、滤波电容C和变压器T1；所述第一开关管Qa的源极连接第二开关管Qb的漏极、还通过滤波电容C连接变压器T1的初级绕组的一端，第一开关管Qa的漏极连接电源Vs的正极，第二开关管Qb的源极连接电源Vs的负极和所述初级绕组的另一端；变压器T1的第一输出绕组的第1脚（即前级电路的输出端）、第2脚均连接过零检测电路30，所述第一输出绕组的第3脚连接输出整流电路20。前级电路10为现有技术，此处对其工作原理不作赘述。前级电路10的变压器T1的第一输出绕组的第1脚输出所述输出电压V1。

输出电压V1通过输出整流电路20整流后生成供电电压V2给恒流控制电路40。所述输出整流电路20包括第一二极管D1和第二二极管D2；所述第一二极管D1的正极连接变压器T1的第一输出绕组的第1脚和过零检测电路30，第一二极管D1的负极连接第二二极管D2的负极和恒流控制电路40，第二二极管D2的正极连接所述第一输出绕组的第3脚。

本实施例的改进点是在检测输出电压V1过零时对应调整LED灯串电流。输出电压V1实际上为类似正弦波，输出电压V1从零出发，根据正弦波的轨迹，升到正向峰值，然后下降到零点，再继续下降到负向峰值，然后上升至零点，继续下一个循环。输出电压V1的过零点，即是该电压到零点的时候就是过零点（应力最小点），如图4所示的线段a（a1、a2、a3表示不同的过零点，实际上过零点的线段很短，图4为过零点的放大效果）。

本实施例中，通过过零检测电路30来检测输出电压V1的过零点。所述过零检测电路30包括第一电阻R1和第二电阻R2；所述第一电阻R1的一端连接变压器T1的第一输出绕组的第1脚1和第一二极管D1的正极；第一电阻R1的另一端连接恒流控制电路40、还通过第二电阻R2接地。通过第一电阻R1和第二电阻R2的分压，即可检测输出电压V1的过零点。

每检测到一个过零点，就控制恒流控制电路40调整一次LED灯串电流，具体是控制MOS管Q1的导通与关断。本实施例中，所述恒流控制电路40包括MOS管Q1、第一电容C1、第三电阻R3和控制芯片U1。所述MOS管Q1的漏极连接LED灯串的负极、并通过第一电容C1连接第一二极管D1的负极、第二二极管D2的负极和LED灯串的正极，MOS管Q1的栅极连接控制芯片U1的驱动端DRV，MOS管的源极接地连接控制芯片U1的检测端ISNS、还通过第三电阻R3接地；控制芯片U1的输入端SYNC连接第一电阻R1的另一端。

其中，MOS管Q1为NMOS管，第三电阻R3为采样电阻。

请继续参阅图1至图4，本实施例的无电感BUCK型恒流驱动装置与现有电路相比较，减少了BUCK电感、输入滤波的两个铝电解电容。利用变压器T1第一输出绕组的漏感特征取代现有的BUCK电感，通过第一电阻R1和第二电阻R2的分压来检测输出电压V1的波形。在变压器T1的第一输出绕组的第1脚输出高电压时，控制芯片U1输出高电平的驱动信号Vg1导通MOS管Q1，LED灯串电流上升。在变压器T1的第一输出绕组的第1脚过零时（即检测到输出电压V1输出过零点时），控制芯片U1输出低电平的驱动信号Vg1关断（截止）MOS管Q1，使得MOS管Q1实现零损耗关断，在MOS管Q1关断时LED灯串电流下降。这样能最大程度降低MOS管Q1的电应力，实现MOS管的零损耗关断，使在过零点关断时功率最小，功耗也最少。MOS管Q1关断后，第三电阻R3对LED灯串采样，控制芯片U1通过检测第三电阻R3上的采样电压的大小，即可判断是否需要导通MOS管Q1使LED灯串电流升高。也即是说，每当输出电压V1出现一个过零点a时，驱动信号Vg1就变为低电平控制MOS管Q1关断（截止），驱动信号Vg1控制MOS管Q1的关断时间为（T-Ton），导通时间Ton。MOS管Q1何时导通（即驱动信号Vg1何时变为高电平），由控制芯片U1根据第三电阻R3上的采样信号幅度来决定。如控制芯片U1判断采样信号幅度小于预设值时，即可控制驱动信号Vg1占空比变大。一个开关周期T开始于一个过零点，结束于下一个过零点的前一时刻。在一个开关周期T内，通过恒流MOS管的导通占空比实现恒定电流输出，即可完成一次恒流驱动调整。

综上所述，本发明提供的无电感BUCK型恒流驱动装置，利用变压器输出绕组的漏感特征取代现有的BUCK电感，通过检测前级LLC电路中变压器输出绕组的波形，在前级开关电路（第一开关管Qa和第二开关管Qb）产生的输出电压出现过零点时关断MOS管，并结合占空比控制的恒流技术，既能实现恒流控制，又能拥有较高的转换效率；其减少了电路中元器件的数量与种类，降低了产品成本的同时提升生产效率、节能减排。在多通道的应用中只需要将控制电路部分以并联的形式增加即可，整体效果更佳明显。

基于上述实施例提供的无电感BUCK型恒流驱动装置，本发明还提供一种电视机，所述电视机包括上述无电感BUCK型恒流驱动装置，由于所述电视机的恒流驱动原理及特点在上述实施例中已详细阐述，在此不再赘述。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种无电感BUCK型恒流驱动装置，与LED灯串连接，包括前级电路，其特征在于，还包括：过零检测电路、输出整流电路和恒流控制电路；

所述输出整流电路对前级电路的输出电压进行整流后生成供电电压；过零检测电路检测所述输出电压过零时，控制恒流控制电路关断内置的MOS管来降低LED灯串电流；恒流控制电路还根据LED灯串的采样电压导通所述MOS管来升高LED灯串电流。

2.根据权利要求1所述的无电感BUCK型恒流驱动装置，其特征在于，所述输出整流电路包括第一二极管和第二二极管；所述第一二极管的正极连接前级电路中变压器的第一输出绕组的第1脚和过零检测电路，第一二极管的负极连接第二二极管的负极和恒流控制电路，第二二极管的正极连接所述第一输出绕组的第3脚。

3.根据权利要求2所述的无电感BUCK型恒流驱动装置，其特征在于，所述过零检测电路包括第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的一端连接所述变压器的第一输出绕组的第1脚和第一二极管的正极；第一电阻的另一端连接恒流控制电路、还通过第二电阻接地。

4.根据权利要求3所述的无电感BUCK型恒流驱动装置，其特征在于，所述恒流控制电路包括MOS管、第一电容、第三电阻和控制芯片；

所述MOS管的漏极连接LED灯串的负极、并通过第一电容连接第一二极管的负极、第二二极管的负极和LED灯串的正极，MOS管的栅极连接控制芯片的驱动端，MOS管的源极接地连接控制芯片的检测端、还通过第三电阻接地；控制芯片的输入端连接第一电阻的另一端。

5.根据权利要求4所述的无电感BUCK型恒流驱动装置，其特征在于，所述MOS管为NMOS管，第三电阻为采样电阻。

6.一种电视机，其特征在于，包括如权利要求1-5任意一项所述的无电感BUCK型恒流驱动装置。