CN105825820A - 一种背光驱动电路、背光模组及显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种背光驱动电路、背光模组及显示设备，涉及显示技术领域，用于减小或避免背光驱动电路在整个工作过程中的电磁干扰。该背光驱动电路包括：电压转换模块、控制模块、电感、续流模块、LED灯条以及接于LED灯条阴极的滤波模块；电压转换模块用于将电网电源的输出电压转换为背光驱动电压；LED灯条的阳极连接背光驱动电压输出端，LED灯条的阴极连接滤波模块的第一端；滤波模块用于吸收驱动电流中的浪涌电流；电感的第一端连接滤波模块的第二端，电感的第二端连接控制模块的第一端；控制模块用于控制其第一端和第二端导通或断开；续流模块用于导通电感的第二端和背光驱动电压输出端。本发明用于显示设备的制造。

Description

一种背光驱动电路、背光模组及显示设备

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种背光驱动电路、背光模组及显示设备。

背景技术

随着显示技术的不断发展，背光模组在各种显示设备上的应用已十分普遍。通常背光模组通过背光驱动电路接入电源电压并在脉冲宽度调制信号的控制下调整电源电压产生驱动电压，进而在驱动电压的驱动下发光。其中，背光驱动电路中在脉冲宽度调制信号的控制下调整电源电压产生驱动电压的电路为BUCK电路(别称：降压式变换电路)。

参照图1所示，现有的一种背光驱动电路包括：二极管D、三极管Q、电感L、电容C以及电阻R；其中，电容C并联在背光模组的背光光源11的两端，电感L连接于背光光源11与三极管Q的源极之间，三极管Q的漏极通过电阻R接地，三极管Q的栅极连接脉冲宽度调制信号输入端P,二极管D的阳极连接电感L与三极管Q之间，二极管D的阴极连接背光驱动电压输入端V。当三极管Q导通时，电流由电压输入端V流入后分别流经背光光源11、电感L、三极管Q以及电阻R，如图1中带箭头的实线所示；当三极管Q截止时，电流由电压输入端V流入后分别流经背光光源11、电感L以及二极管D，如图1中带箭头的虚线所示。其电流的理想波形图为：在三极管Q导通时；流经电感L以及三极管Q的电流线性上升，无电流流经二极管D；在三极管Q截止时；流经二极管D的电流线性上升，无电流流经三极管Q。然而，因为背光驱动电路在工作过程中三极管Q会高频的在导通和截止间切换以及存在漏感，所以三极管Q以及二极管D在导通和截止时会产生浪涌电流和尖峰电压浪涌电流，进而造成严重的电磁干扰源，影响背光驱动电路的电磁兼容性(英文全称：ElectroMagneticCompatibility，简称：EMC)。现有技术中为了抑制电磁干扰，提高背光驱动电路的电磁兼容性，通过在二极管D的阳极与电感L和三极管Q的连接点之间串联一个磁珠，吸收流经二极管D的电流中的浪涌电流，但是，通常背光驱动电路工作过程中三极管Q导通时间的占空比为75％，而这种方案只能吸收流经二极管D的电流中的浪涌电流，所以只能抑制25％以下的电磁干扰。

发明内容

本发明的实施例提供一种背光驱动电路、背光模组及显示设备，用于减小或避免背光驱动电路在整个工作过程中的电磁干扰。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种背光驱动电路，包括：电压转换模块、控制模块、电感、续流模块以及LED灯条，其特征在于，所述背光驱动电路还包括连接于所述LED灯条阴极的滤波模块；

所述电压转换模块连接电网电源以及背光驱动电压输出端，用于将所述电网电源的输出电压转换为背光驱动电压；

所述LED灯条的阳极连接所述背光驱动电压输出端，所述LED灯条的阴极连接所述滤波模块的第一端；

所述滤波模块用于吸收所述LED灯条的阴极流出的驱动电流中的浪涌电流；

所述电感的第一端连接所述滤波模块的第二端，所述电感的第二端连接所述控制模块的第一端；

所述控制模块的第二端接地，所述控制模块的控制端用于接收控制信号，所述控制模块用于根据所述控制信号控制所述控制模块的第一端和所述控制模块的第二端导通或断开；

所述续流模块连接所述电感的第二端和所述背光驱动电压输出端，用于在所述控制模块的第一端和所述控制模块的第二端的断开时，导通所述电感的第二端和所述背光驱动电压输出端。

第二方面，提供一种背光模组，包括第一方面所述的背光驱动电路。

第三方面，提供一种显示设备，包括第二方面所述的背光模组。

本发明实施例提供的背光驱动电路，包括电压转换模块、控制模块、电感、续流模块、LED灯条以及连接于LED灯条阴极的滤波模块；其中，电压转换模块能够将电网电源的输出电压转换为背光驱动电压，控制模块能够控制第一端和第二端导通或断开，电感的第一端连接滤波模块的第二端，电感的第二端连接控制模块的第一端，所以电感能够在控制模块的第一端与第二端导通导通时通过背光驱动电压输出端输出的驱动电流存储电能，在控制模块的第一端与第二端断开时通过存储的电能向LED灯条提供驱动电流，续流模块能够在控制模块的第一端和控制模块的第二端的断开时，导通电感的第二端和背光驱动电压输出端；又因为LED灯条的阳极连接背光驱动电压输出端，所以能够通过背光驱动电压输出端提供的驱动电流进行发光；所以上述实施例中首先可以保证背光组模组中的光源正常发光，其次本发明实施例提供背光驱动电路还包括连接于LED灯条阴极的滤波模块，且滤波模块可以吸收LED灯条的阴极流出的驱动电流中的浪涌电流，所以无论LED灯条通过电压转换模块提供的背光驱动电压进行发光还是通过电感存储的电能进行发光，滤波模块均可以对LED灯条的驱动电流中的浪涌电流进行吸收，所以本发明实施例可以减小或避免背光驱动电路在整个工作过程中的电磁干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中背光驱动电路的电路图；

图2为本发明实施例提供的背光驱动电路的示意性结构图；

图3为本发明实施例提供的另一种背光驱动电路示意性结构图；

图4为本发明实施例提供的一种背光驱动电路的电路图；

图5为本发明实施例提供的另一种背光驱动电路的电路图；

图6为本发明实施例提供的电感的等效电路图；

图7为本发明实施例提供的电感的阻抗随频率变化的示意图；

图8为本发明实施例提供的电感23和磁珠L的阻抗随频率变化的示意图；

图9为本发明实施例提供的对现有背光驱动电路进行模拟仿真实验获取的EMC的波形图；

图10为本发明实施例提供的背光驱动电路进行模拟仿真实验获取的EMC的波形图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所有实施例中采用的晶体管可以为薄膜晶体管或场效应管或其他特性相同的器件，根据在电路中的作用本发明的实施例所采用的晶体管主要为开关晶体管。由于这里采用的开关晶体管的源极、漏极是对称的，所以其源极、漏极是可以互换的。此外本发明实施例所采用的开关晶体管包括P型开关晶体管和N型开关晶体管两种，其中，P型开关晶体管在栅极为低电平时导通，在栅极为高电平时截止，N型开关晶体管为在栅极为高电平时导通，在栅极为低电平时截止。

本发明的实施例提供背光驱动电路，参照图2所示，该背光驱动电路包括：电压转换模块21、控制模块22、电感23、续流模块24、LED灯条25以及连接于LED灯条25阴极的滤波模块26。

电压转换模块21连接电网电源e以及背光驱动电压输出端V，用于将电网电源e的输出电压转换为背光驱动电压；

LED灯条25的阳极连接背光驱动电压输出端V，LED灯条25的阴极连接滤波模块26的第一端；

滤波模块26用于吸收LED灯条26的阴极输出的驱动电流中的浪涌电流；

电感23的第一端连接滤波模块26的第二端，电感23的第二端连接控制模块22的第一端；

控制模块22的第二端接地，控制模块23的控制端S用于接收控制信号，控制模块22用于根据控制信号控制控制模块的第一端和控制模块的第二端导通或断开；

续流模块24连接电感23的第二端和背光驱动电压输出端V，用于在控制模块22的第一端和控制模块的第二端的断开时，导通电感23的第二端和背光驱动电压输出端V。

本发明实施例提供的背光驱动电路，包括电压转换模块、控制模块、电感、续流模块、LED灯条以及连接于LED灯条阴极的滤波模块；其中，电压转换模块能够将电网电源的输出电压转换为背光驱动电压，控制模块能够控制第一端和第二端导通或断开，电感的第一端连接滤波模块的第二端，电感的第二端连接控制模块的第一端，所以电感能够在控制模块的第一端与第二端导通导通时通过背光驱动电压输出端输出的驱动电流存储电能，在控制模块的第一端与第二端断开时通过存储的电能向LED灯条提供驱动电流，续流模块能够在控制模块的第一端和控制模块的第二端的断开时，导通电感的第二端和背光驱动电压输出端；又因为LED灯条的阳极连接背光驱动电压输出端，所以能够通过背光驱动电压输出端提供的驱动电流进行发光；所以上述实施例中首先可以保证背光组模组中的光源正常发光，其次本发明实施例提供背光驱动电路还包括连接于LED灯条阴极的滤波模块，且滤波模块可以吸收LED灯条的阴极流出的驱动电流中的浪涌电流，所以无论LED灯条通过电压转换模块提供的背光驱动电压进行发光还是通过电感存储的电能进行发光，滤波模块均可以对LED灯条的驱动电流中的浪涌电流进行吸收，所以本发明实施例可以减小或避免背光驱动电路在整个工作过程中的电磁干扰。同时还能解决控制单元开闭时所产生的脉冲尖峰。

进一步的，参照图3所示，上述背光驱动电路还包括：钳位二极管27；

钳位二极管27的阳极接地，钳位二极管27的阴极连接电感23的第一端；用于在控制单元21的第一端与第二端断开时将电感23的第一端的电压调节为钳位二极管27的阈值电压。

相比于图2所示背光驱动电路，本发明实施例中的背光驱动电路增加了二极管27，并在电感23第二端不接地时将电感23的第一端的电压调节为钳位二极管27的阈值电压，所以本发明实施例可以进一步在控制单元21的第一端与接地的第二端断开时调节LED灯条阴极的电压，使LED灯条阴极的电压稳定，进而进一步避免LED灯条产生电磁辐射。

具体的，以下参照图4所示背光驱动电路的电路图对上述实施例中各模块的具体结构进行详细说明。

上述图2或3所示的背光驱动电路中的控制模块22具体为一晶体管T1；

晶体管T1的源极连接电感23的第二端，晶体管T1的漏极接地，晶体管T1的栅极为控制模块23的控制端S。

优选的，晶体管T1可以为金属氧化物场效应晶体管(英文全称：metaloxidesemiconductor，简称：MOS管)。

上述图2或3所示的背光驱动电路中的续流模块24具体为第一二极管D1；

第一二极管D1的阳极连接电感23的第二端，第一二极管D1的阴极连接背光驱动电压输出端V。

上述图2或3所示的背光驱动电路中的滤波模块26具体为一磁珠L；

磁珠L的第一端连接LED灯条25的阴极，磁珠L的第二端连接电感23的第一端。

具体的，磁珠通常由立方晶格结构的亚铁磁性材料制作形成，其功能主要是消除存在于传输线电路中的射频噪声。磁珠具有很高的电阻率和磁导率，他等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随传输线路内电流频率变化。磁珠在低频段，电阻值很小，阻抗主要由电感的感抗构成，电感量较大，因此低频段下，磁珠是一个低损耗、高品质因数的电感。在高频段，随着频率升高，磁珠的磁导率降低，电感的电感值减小，因此阻抗主要由电阻成分构成，因此当高频信号通过磁珠时，电磁干扰被吸收并转换成热能的形式耗散掉。

此外，在上述实施例中的基础上本领域技术人员很可能想到用电感来代替上述实施例中的磁珠，但相比于电感，磁珠具有更好的高频滤波特性，在高频时呈现阻性，能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高调频滤波效果，因此优选的，上述滤波模块由磁珠形成。

可选的，参照图5所示，背光驱动电路还包括：一电容C；

电容C的第一极连接背光驱动电压输出端V，电容C的第二极连接电感23的第一端。

进一步可选的，上述背光驱动电路还包括：稳压模块27；

稳压模块27连接背光驱动电压输出端V，用于稳定电压转换模块21输出的背光驱动电压。

示例性的，稳压模块27具体可以为电容，其中，电容的第一极连接背光驱动电压输出端V，电容的第二极接地。

以下以晶体管T1为栅极高电平时导通、低电平时截止的N型晶体管对上述图5所示的背光驱动电路的工作原理进行说明。

当控制信号高电平时，晶体管T1的栅极高电平时，晶体管T1导通，电感23的第二端通过晶体管T1接地，此时背光驱动电压输出端V、LED灯条25、磁珠L、电感23、晶体管T1以及大地形成电流回路，背光驱动电压输出端V向LED灯条25输入驱动电流，且电流依次流过LED灯条25、磁珠L、电感23、晶体管T1，最终流入大地，同时电容C充电。此阶段中电感23中的电流增大，由于电感阻碍电流变化的特性，电感23相当于一个电源，且电感23的第一端相当于电源正极，为高电平；电感23的第二端相当于电源负极，为低电平，所以此阶段中，第一二极管D1的阳极电压低于阴极电压，第一二极管D1截止，电感23的第二端与背光驱动电压输出端V开路。第二二极管D2的阳极电压低于阴极电压，第二二极管D2截止，电感23的第一端不接地。此阶段中电感23还在阻碍电流变化的同时进行充电。因为此阶段中LED灯条25的驱动电压需要流过磁珠L，所以磁珠L可以对驱动电路中的浪涌电流进行吸收，并转换成热能的形式耗散掉。

当控制信号低电平时，晶体管T1的栅极低电平，晶体管T1截止，电感23的第二端不接地。电感23中的电流减小，由于电感阻碍电流变化的特性，电感23相当于一个电源，且电感23的第一端相当于电源负极，为低电平；电感23的第二端相当于电源正极，为高电平，所以此阶段中第一二极管D1的阳极电压高于阴极电压，第一二极管D1导通；LED灯条25、电感23、磁珠L、第一二极管D1形成电流回路，电感23和电容C开始释放上一阶段中存储的电能，通过LED灯条25、电感23、磁珠L、第一二极管D1形成电流回路向LED灯条提供驱动电流。因为此阶段中LED灯条25的驱动电压需要流过磁珠L，所以磁珠L可以对驱动电流中的浪涌电流进行吸收，并转换成热能的形式耗散掉。此外，第二二极管D2的阳极电压高于阴极电压，第二二极管D2导通，所以此阶段中电感23第一端的电压为第二二极管D2的阈值电压，所以可以使LED灯条25的阴极的电位稳定。

由上述背光驱动电路的工作原理可以看出，无论在晶体管T1导通，背光驱动电压输出端V输出驱动电流时，还是在晶体管T1截止，电感23输出驱动电流时，驱动电流均需流经磁珠L，所以上述实施例提供的背光驱动电路可以在背光驱动电路的整个工作过程中对驱动电流中的浪涌电流进行吸收，进而减小或避免电磁干扰。

此外，在现有技术提供的背光驱动电路中，由于磁珠连接于二极管和三极管之间，所以在三极管Q关断时产生的电压尖峰还可能造成三极管Q的损坏。而在本发明实施例提供的背光驱动电路中，第一二极管D1以及晶体管T1均没有直接与磁珠L连接，所以在晶体管T1关断时，晶体管T1的源极和漏极之间不会出现较高的尖峰电压，所以可以避免晶体管T1的损坏，进而保证背光驱动电路的可靠性。

还需要说明的是，上述实施例中还可以采用栅极高电平时截止、低电平时导通的P型晶体管，若采用P型晶体挂，则需要将控制信号输入端的控制信号调整为与采用N型晶体管时相位相反的控制信号即可。

以下，进一步对上述实施例中磁珠对驱动电流中的浪涌电流的吸收原理进行详细说明。

首先，参照图6所示，图为电感L的等效电路模型，包括一电感L1、一电容C1以及一电阻R1。其中，电感L1与电阻R1串联后再与电容C1并联。

电路模型中电容C1在电路中对交流电引起的阻碍作用为：

$Z_C=\frac{1}{j2\mathrm{\π}\·f\·C}=\frac{1}{j\mathrm{\ω}\·C};$

其中，C为电容C1的容值；f为频率；j为电流密度；ω为角频率，即电感L的容抗

电路模型中电感L1在电路中共同对交流电引起的阻碍作用为：

Z_L＝j2π·f·L＝jω·L；

其中，L为电感L1的电感量；f为频率；j为电流密度；ω为角频率，即电感L的感抗Z_L＝jω·L。

电路模型中电阻R1、电容C1和电感L1在电路中共同对交流电引起的阻碍作用为：

$Z_{HFL}=(R+j\mathrm{\ω}L)//\frac{1}{jwC}=\frac{R+j\mathrm{\ω}L}{j\mathrm{\ω}C\·(R+j\mathrm{\ω}L)+1}$

其中，R为电阻R1的阻值；C为电容C1的容值；L为电感L1的电感量；f为频率；j为电流密度；ω为角频率，即电感L的阻抗；//表示电路中的并联求值。则电感L的阻抗 $Z_{HFL}=\frac{R+j\mathrm{\ω}L}{j\mathrm{\ω}C\·(R+j\mathrm{\ω}L)+1}.$

由上述电感的容抗、电抗以及阻抗的计算公司可以得出：随着频率f增加，电感L的电感感抗Z_L增大，电感L的电感容抗Z_C减小。当频率f大于谐振频率f₀以后，电感会呈现出电容性。具体的参照图7所示，图7为电感频率与阻抗Z_HFL的变化曲线图。在频率0≤f≤f₀的区间内，电感呈现电感特性，且随着频率f增大，电感的阻抗Z_HFL逐渐增大，且在f＝f₀阻抗Z_HFL达到最大值；当f>f₀时，电感呈现电容性，电感的阻抗Z_HFL随频率f增大而减小。

进一步的，参照图8所示，图8为本发明实施例中的电感23和磁珠L的阻抗随频率变化的曲线图。其中实线表示电感23的阻抗随频率变化的趋势，虚线表示磁珠L的阻抗随频率变化的趋势。电感23的阻抗在频率为300KHZ时达到最大，在频率超过300KHZ时呈现电容性，阻抗逐渐减小；而磁珠L的阻抗在频率为200MHZ时才达到最大。所以上述实施例中的磁珠L可以吸收高频的浪涌电流，而电感23可以对浪涌电流进行传导，并不将其转换为磁能并存储。

再进一步的，参照图9、10所示，图9为对现有背光驱动电路进行模拟仿真实验后得出的EMC波形图；图10为对本发明的实施例提供的背光驱动电路进行模拟仿真实验后得出的EMC波形图。对现有背光驱动电路以及本发明实施提供的背光驱动电路的模拟仿真实验波形图进行对比可知，本发明实施例中明显减小了浪涌电流，所以本发明可以较小或避免背光驱动电路中的电磁干扰。

本发明再一实施例提供一种背光模组，该背光模组包括上述任一实施例提供的背光驱动电路。

本发明实施例提供的背光模组中的背光驱动电路，包括电压转换模块、控制模块、电感、续流模块、LED灯条以及连接于LED灯条阴极的滤波模块；其中，电压转换模块能够将电网电源的输出电压转换为背光驱动电压，控制模块能够控制第一端和第二端导通或断开，电感的第一端连接滤波模块的第二端，电感的第二端连接控制模块的第一端，所以电感能够在控制模块的第一端与第二端导通导通时通过背光驱动电压输出端输出的驱动电流存储电能，在控制模块的第一端与第二端断开时通过存储的电能向LED灯条提供驱动电流，续流模块能够在控制模块的第一端和控制模块的第二端的断开时，导通电感的第二端和背光驱动电压输出端；又因为LED灯条的阳极连接背光驱动电压输出端，所以能够通过背光驱动电压输出端提供的驱动电流进行发光；所以上述实施例中首先可以保证背光组模组中的光源正常发光，其次本发明实施例提供背光驱动电路还包括连接于LED灯条阴极的滤波模块，且滤波模块可以吸收LED灯条的阴极流出的驱动电流中的浪涌电流，所以无论LED灯条通过电压转换模块提供的背光驱动电压进行发光还是通过电感存储的电能进行发光，滤波模块均可以对LED灯条的驱动电流中的浪涌电流进行吸收，所以本发明实施例可以减小或避免背光驱动电路在整个工作过程中的电磁干扰。

本发明再一实施例提供一种显示设备，该显示设备包括上述实施例提供的背光模组。具体的，显示装置可以为：电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种背光驱动电路，包括：电压转换模块、控制模块、电感、续流模块以及LED灯条，其特征在于，所述背光驱动电路还包括连接于所述LED灯条阴极的滤波模块；

所述电压转换模块连接电网电源以及背光驱动电压输出端，用于将所述电网电源的输出电压转换为背光驱动电压；

所述LED灯条的阳极连接所述背光驱动电压输出端，所述LED灯条的阴极连接所述滤波模块的第一端；

所述滤波模块用于吸收所述LED灯条的阴极流出的驱动电流中的浪涌电流；

所述电感的第一端连接所述滤波模块的第二端，所述电感的第二端连接所述控制模块的第一端；

所述控制模块的第二端接地，所述控制模块的控制端用于接收控制信号，所述控制模块用于根据所述控制信号控制所述控制模块的第一端和所述控制模块的第二端导通或断开；

所述续流模块连接所述电感的第二端和所述背光驱动电压输出端，用于在所述控制模块的第一端和所述控制模块的第二端的断开时，导通所述电感的第二端和所述背光驱动电压输出端。

2.根据权利要1所述的所述的背光驱动电路，其特征在于，所述电路还包括：钳位二极管；

所述钳位二极管的阳极接地，所述钳位二极管的阴极连接所述电感的第一端；用于在所述控制模块的第一端和所述控制模块的第二端断开时，将所述电感的第一端的电压调节为所述钳位二极管的阈值电压。

3.根据权利要求1或2所述的背光驱动电路，其特征在于，所述控制模块具体为一晶体管；

所述晶体管的源极连接所述电感的第二端，所述晶体管的漏极接地，所述晶体管的栅极为所述控制模块的控制端。

4.根据权利要求3所述的背光驱动电路，其特征在于，所述晶体管为金属氧化物场效应晶体管。

5.根据权利要求1或2所述的背光驱动电路，其特征在于，所述背光驱动电路还包括：一电容；

所述电容的第一极连接所述背光驱动电压输出端，所述电容的第二极连接所述电感的第一端。

6.根据权利要求1或2所述的背光驱动电路，其特征在于，所述续流模块具体为第一二极管；

所述第一二极管的阳极连接所述电感的第二端，所述第一二极管的阴极连接所述背光驱动电压输出端。

7.根据权利要求1或2所述的背光驱动电路，其特征在于，所述滤波模块具体为一磁珠；

所述磁珠的第一端连接所述LED灯条的阴极，所述磁珠的第二端连接所述电感的第一端。

8.根据权利要求1或2所述的背光驱动电路，其特征在于，所述背光驱动电路还包括：稳压模块；

所述稳压模块连接所述背光驱动电压输出端，用于稳定所述电压转换模块输出的背光驱动电压。

9.一种背光模组，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的背光驱动电路。

10.一种显示设备，其特征在于，包括权利要求9所述的背光模组。