CN106572565A - 二合一电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二合一电源，包括主控器、降压式变换单元和升压式变换单元；主控器集成了第一驱动单元和第二驱动单元；第一驱动单元的输入端与电源连接；第一驱动单元的输出端与降压式变换单元的输入端连接，用于驱动控制降压式变换单元，使降压式变换单元对电压进行降压变换后，给主板系统供电；第二驱动单元的输出端与升压式变换单元的输入端连接，用于驱动控制升压式变换单元，使升压式变换单元对电压进行升压变换后，给显示器背光单元供电。上述二合一电源，主控器集成了第一驱动单元和第二驱动单元，主控器能同时驱动控制降压式变换单元和升压式变换单元工作，同时分别为主板系统和显示器背光单元供电，使电路设计简单、集成度高，成本低。

Description

二合一电源

技术领域

本发明涉及电视机显示技术领域，特别是涉及二合一电源。

背景技术

目前，在液晶显示技术领域，广泛采用发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)背光源来代替传统的冷阴极萤光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)背光源，以提升显示效果。为了满足显示器行业对低成本的要求，当前的LED显示器背光单元中，通常采用LED背光二合一电源。此类电源可同时实现对LED背光模组的发光驱动、以及LED显示器背光单元内主板上各电路的供电。

在传统技术中，LED背光二合一电源普遍采用稳定可靠的传统的逆变器与标准的DC-DC模块电源。其中，逆变器主要用以将直流输入DC变换为所需直流电DC，对LED显示屏模组供电；标准的DC-DC模块电源，是利用直流-直流变换电路对电压进行降压变换后，向微处理器供电。由于逆变器与标准的DC-DC模块电源是两个独立的模块，电路的集成度低，电路结构复杂、产品成本高，而且在改变背光输出功率时，衍生版本过多，容易造成库存呆料。

发明内容

基于此，有必要针对电路的集成度低、电路结构复杂、成本高的问题，提供一种二合一电源。

一种二合一电源，可用于同时分别为主板系统和显示器背光单元供电，包括主控器、降压式变换单元和升压式变换单元；所述主控器集成了第一驱动单元和第二驱动单元；

所述第一驱动单元的输入端与电源连接；

所述第一驱动单元的输出端与降压式变换单元的输入端连接，用于驱动控制所述降压式变换单元，使所述降压式变换单元对电压进行降压变换后，给主板系统供电；

所述第二驱动单元的输出端与升压式变换单元的输入端连接，用于驱动控制所述升压式变换单元，使所述升压式变换单元对电压进行升压变换后，给显示器背光单元供电。

在其中一个实施例中，所述降压式变换单元包括第一电感和滤波电容；所述第一电感与所述滤波电容串联；所述滤波电容与主板系统连接；

所述第一驱动单元的输出端与第一电感连接，所述第一电感通过接收所述第一驱动单元输出的高低电平来控制所述滤波电容的充放电，实现对电压的降压变换，给主板系统供电。

在其中一个实施例中，若所述滤波电容的数量大于等于2时，则各滤波电容之间并联。

在其中一个实施例中，所述第一驱动单元与电源之间包括滤波电路，用于滤除纹波干扰和提供额外的电流；所述滤波电路包括第一电容和第二电容；所述第一电容与所述第二电容并联，所述第二电容的第一端与分别与电源、所述第一驱动单元的输入端连接，所述第二电容的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述升压式变换单元包括第二电感、N-MOS管、第一二极管和滤波电容；

所述N-MOS管的栅极经第一电阻与所述第二驱动单元的驱动端连接；

所述N-MOS管的漏极与分别与所述第二电感、第一二极管的正极连接；所述第一二极管的负极与滤波电容连接；所述N-MOS管的源极接地。

在其中一个实施例中，所述升压式变换单元还包括吸收电路，用于吸收电压尖峰；所述吸收电路包括第二电阻、第三电阻和第三电容；所述第二电阻、第三电阻并联，并联后的一端经第三电容接地；另一端与所述第一二极管的正极连接。

在其中一个实施例中，所述升压式变换单元还包括恒流控制电路，用于实现背光电流恒定输出，所述恒流控制电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻；

所述第二驱动单元的恒流控制端口经第四电阻、第八电阻与所述N-MOS管栅极连接；

所述第五电阻、第六电阻、第七电阻并联；所述第六电阻的第一端分别与第八电阻、所述N-MOS管的漏极、所述第一二极管的正极连接；所述第六电阻的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述二合一电源还包括负载检测电路，用于检测负载的电流值；所述负载检测电路包括第四电容、第九电阻、第十电阻和第二二极管；

所述第四电容、第九电阻、第十电阻和第二二极管并联；所述第二二极管的正极分别与负载的反馈输入端、所述第二驱动单元的电流监测端口连接；所述第二二极管的负极接地。

在其中一个实施例中，所述二合一电源还包括保护电路，用于采集输出电压值，起到过压或欠压保护的作用；所述保护电路包括第五电容和第十二电阻；

所述第五电容与第十二电阻并联，所述第五电容的第一端分别与所述第二驱动单元的电压输出端口、经第十三电阻与负载的输入端口连接；所述第五电容的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述二合一电源还包括补偿电路，用于补偿升压式变换单元工作过程中的产生差异的驱动波形；所述补偿电路包括第六电容和第十四电阻，所述第六电容和第十四电阻串联；所述第二驱动单元的补偿端口经第六电容、第十四电阻接地。

上述二合一电源，由于设有集第一驱动单元和第二驱动单元为一体的主控器，整合了原有的微处理器电源和逆变器，同一个主控器能同时驱动控制降压式变换单元和升压式变换单元工作，分别输出降压变换后的电压，给主板系统供电；输出升压变换后的电压，给显示器背光单元供电。由于主控器集成了第一驱动单元和第二驱动单元使得电路设计简单、集成度高，同时也节约了成本。

附图说明

图1为二合一电源模块图；

图2为第一驱动单元驱动降压式变换电路图；

图3为第二驱动单元驱动升压式变换电路图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示的为二合一电源模块图，二合一电源10包括主控器100、降压式变换单元110和升压式变换单元120；主控器100为控制芯片U19，控制芯片U19包括两个功能模块：第一驱动单元(U19A)102和第二驱动单元(U19B)104。主控器100的输入端与电源20连接；第一驱动单元102的输出端与降压式变换单元110的输入端连接，用于驱动控制降压式变换单元110，使降压式变换单元110对电压进行降压变换后，给主板系统30供电。在本实施例中，电源20的电压为12伏。

第二驱动单元104的输出端与升压式变换单元120的输入端连接，用于驱动控制升压式变换单元120，使升压式变换单元120对电压进行升压变换后，给显示器背光单元40供电。

图2为第一驱动单元驱动降压式变换电路原理图，第一驱动单元U19A的pin3(降压驱动引脚)与降压式变换单元110的输入端连接。降压式变换单元110包括第一电感L1和滤波电容，此处的滤波电容的数量可以根据实际的情况而定，若滤波电容为多个，则各滤波电容并联连接；在本实施例中滤波电容包括C6(470μF)、C7(100nF)、C8(10μF)、C9(10μF)，其中电容C6为电解电容，电容C6、C7、C8、C9并联。第一电感L1的第一端与第一驱动单元U19A的pin3(降压驱动引脚)连接，第一电感L1的第二端与第六电容C6的第一端连接，第六电容C6的第一端还与主板系统30连接，第六电容C6的第二端接地。

第一驱动单元U19A的pin14(控制开关引脚)，电源20经电阻R17与第一驱动单元U19A的pin14连接，当第一驱动单元U19A的pin14为高电平时，驱动降压式变换单元110工作。

通过第一驱动单元U19A的pin3(降压驱动引脚)输出一个特定频率的高低电平，当输出高电平时，电路通过第一电感L1对滤波电容C7、C8、C9进行充电；当输出低电平时，电容C7、C8、C9对负载进行放电，通过控制输出高低电平的时间来实现对电压的降压变换，即将输入的电压12V变为输出时的5V，实现给主板系统30供电。

进一步地，第一驱动单元U19A的输入端口与电源20之间还连接一滤波电路130，滤波电路130包括第一电容C1、第二电容C2，第一电容C1与第二电容C2并联，且第二电容C2的第一端分别与电源20、第一驱动单元U19A连接，第二电容C2的第二端接地。该滤波电路130在电路中，主要起两个作用：其一，可以滤除一些前端带来的纹波干扰；其二，当后端出现瞬间大电流，电源20无法满足后端瞬态电流需求时，可以依靠第一电容C1和第二电容C2放电来充电，起到续流的作用。

图3为第二驱动单元驱动升压式变换单元电路原理图，第二驱动单元U19B的与升压式变换单元120的输入端连接。升压式变换单元120包括第二电感L2、N-MOS管Q1、第一二极管D1和滤波电容，此处的滤波电容的数量可以根据实际的情况而定，若滤波电容为多个，则各滤波电容并联连接；在本实施例中滤波电容包括C11(47μF)、C12(47μF)、C13(100nF)，其中滤波电容C11、C12为电解电容，滤波电容C11、C12、C13并联。

N-MOS管Q1的栅极经第一电阻R1与第二驱动单元U19B的pin16(升压驱动引脚)连接；N-MOS管Q1的漏极与经第二电感L2与电源20连接，还与第一二极管D1的正极连接，第一二极管D1的负极经滤波电容接地。其中，电源20经电容C14接地；第一二极管D1的负极及滤波电容还与负载VCC_LED连接，即用于给背光显示屏40供电，N-MOS管Q1的源极经恒流控制电路124接地。

当第二驱动单元通过pin16(升压驱动引脚)输出驱动信号时，由于在电路中增加了第一二极管D1，当N-MOS管Q1导通时，电解电容C11、C12就不会通过N-MOS管Q1放电；当N-MOS管Q1截止时，电源20通过第二电感L2、第一二极管D1导通，对电解电容C11、C12进行充电，进而实现对电压进行升压变换后，给显示器背光单元40供电。

吸收电路122用于吸收电压尖峰，吸收电路122包括第二电阻R2、第三电阻R3和第三电容C3；第二电阻R2、第三电阻R3并联；第二电阻R2的第一端与第一二极管D1的正极连接；第二电阻R2的第二端经第三电容C3与恒流控制电路124连接后接地。

恒流控制电路124用于实现背光电流的恒定输出，恒流控制电路124包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7；第二驱动单元U19B的pin15(恒流控制引脚)经第四电阻R4、第八电阻R8与N-MOS管Q1栅极连接；第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7并联；第六电阻R6的第一端分别与第八电阻R8、N-MOS管Q1的漏极、第一二极管D1的正极连接；第六电阻R6的第二端接地。

在对背光输出的功率进行调节时，实际上输出电流的大小取决于流过N-MOS管Q1的电流大小，此时，通过第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7对流过N-MOS管Q1的电流进行采样，再通过第四电阻R4反馈到第二驱动单元U19B的pin15(恒流控制引脚)，在第二驱动单元U19B内部的参考电压进行比较处理，反过来控制第二驱动单元U19B的pin16(升压驱动引脚)输出的PWM驱动信号的占空比，进而实现背光电流的恒定输出控制。可以通过第二驱动单元U19B来控制调节PWM占空比大小，实现背光电流恒定输出。通过计算及软件对第二驱动单元U19B的参数进行配置，进而调整背光输出功率，减小了客户端的使用难度。同时，当用户对不同显示器背光单元进行配置时，只需要对控制第二驱动单元U19B的软件进行参数的修改，而不需要使用传统的各种衍生版来实现配置背光显示屏，使得配置背光显示屏的过程更加便利，减少衍生版的数量，同时也可以节约成本。

此外，如图1所示，二合一电源10还包括负载检测电路140，用于检测负载的电流值，当显示器背光单元40出现异常时，通过该负载检测电路140就可以对出现的异常做相应的处理，避免异常对第二驱动单元104造成不必要的损害。负载检测电路140包括第四电容C4、第九电阻R9、第十电阻R10和第二二极管D2；第四电容C4、第九电阻R9、第十电阻R10和第二二极管并联D2；第二二极管D2的正极分别与显示器背光单元40的反馈输入端、第二驱动单元U19B的pin13(电流监测引脚)连接；第二二极管D2的负极接地。

二合一电源10还包括保护电路150，用于采集输出电压值，起到过压或欠压保护的作用；保护电路150包括第五电容C5和第十二电阻R12。第五电容C5与第十二电阻R12并联，第五电容C5的第一端分别与所述第二驱动单元U19B的pin10(电压输出引脚)、经第十三电阻R13与显示器背光单元40的输入端口连接；第五电容C5的第二端接地。

通过第十二电阻R12、第十三电阻R13对显示器背光单元40采样并计算后，设定过压保护的电压值为60V，当输出电压超过60V时，输出的驱动信号，进而起到过压保护的作用；当输出电压短路，第二驱动单元U19B pin16(升压驱动引脚)检测到0V的反馈电压时，也会断开第二驱动单元U19B的pin16(升压驱动引脚)输出的驱动信号，起到欠压保护的作用。

二合一电源还包括补偿电路160，用于补偿升压式变换单元120工作过程中的产生差异的驱动波形。补偿电路160包括第六电容C6和第十四电阻R14，第六电容C6和第十四电阻R16串联；第二驱动单元U19B的pin6(补偿引脚)经第六电容C6、第十四电阻R14接地。

由于电路的设计都是基于理论值，但是实际应用中，各种元器件存在的细微差异，所以电路上会需要一些补偿电路160，其主要因为当外接的MOS管、电感等器件时对升压驱动电路(即pin16)的驱动波形会造成的差异时，对其进行补偿。

另外，INV_ON信号是通过第二驱动单元U19B控制背光电路的开/关信号；当这个pin9(调光引脚)为高电平时背光电路开启；INV_ADJ是通过第二驱动单元U19B控制背光电路输出的功率，即：背光所需要的电流大小，在pin11(调光引脚)输入一个PWM波形，通过第二驱动单元U19B来调整PWM波形的占空比来实现输出背光电流大小的变化。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种二合一电源，可用于同时分别为主板系统和显示器背光单元供电，包括主控器、降压式变换单元和升压式变换单元；所述主控器集成了第一驱动单元和第二驱动单元；

所述第一驱动单元的输入端与电源连接；

所述第一驱动单元的输出端与降压式变换单元的输入端连接，用于驱动控制所述降压式变换单元，使所述降压式变换单元对电压进行降压变换后，给主板系统供电；

所述第二驱动单元的输出端与升压式变换单元的输入端连接，用于驱动控制所述升压式变换单元，使所述升压式变换单元对电压进行升压变换后，给显示器背光单元供电。

2.根据权利要求1所述的二合一电源，其特征在于，所述降压式变换单元包括第一电感和滤波电容；所述第一电感与所述滤波电容串联；所述滤波电容与主板系统连接；

所述第一驱动单元的输出端与第一电感连接，所述第一电感通过接收所述第一驱动单元输出的高低电平来控制所述滤波电容的充放电，实现对电压的降压变换，给主板系统供电。

3.根据权利要求2所述的二合一电源，其特征在于，若所述滤波电容的数量大于等于2时，则各滤波电容之间并联。

4.根据权利要求1所述的二合一电源，其特征在于，所述第一驱动单元与电源之间包括滤波电路，用于滤除纹波干扰和提供额外的电流；所述滤波电路包括第一电容和第二电容；所述第一电容与所述第二电容并联，所述第二电容的第一端与分别与电源、所述第一驱动单元的输入端连接，所述第二电容的第二端接地。

5.根据权利要求1所述的二合一电源，其特征在于，所述升压式变换单元包括第二电感、N-MOS管、第一二极管和滤波电容；

所述N-MOS管的栅极经第一电阻与所述第二驱动单元的驱动端连接；

所述N-MOS管的漏极与分别与所述第二电感、第一二极管的正极连接；所述第一二极管的负极与滤波电容连接；所述N-MOS管的源极接地。

6.根据权利要求5所述的二合一电源，其特征在于，所述升压式变换单元还包括吸收电路，用于吸收电压尖峰；所述吸收电路包括第二电阻、第三电阻和第三电容；所述第二电阻、第三电阻并联，并联后的一端经第三电容接地；另一端与所述第一二极管的正极连接。

7.根据权利要求5所述的二合一电源，其特征在于，所述升压式变换单元还包括恒流控制电路，用于实现背光电流恒定输出，所述恒流控制电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻；

所述第二驱动单元的恒流控制端口经第四电阻、第八电阻与所述N-MOS管栅极连接；

所述第五电阻、第六电阻、第七电阻并联；所述第六电阻的第一端分别与第八电阻、所述N-MOS管的漏极、所述第一二极管的正极连接；所述第六电阻的第二端接地。

8.根据权利要求1所述的二合一电源，其特征在于，所述二合一电源还包括负载检测电路，用于检测负载的电流值；所述负载检测电路包括第四电容、第九电阻、第十电阻和第二二极管；

所述第四电容、第九电阻、第十电阻和第二二极管并联；所述第二二极管的正极分别与负载的反馈输入端、所述第二驱动单元的电流监测端口连接；所述第二二极管的负极接地。

9.根据权利要求1所述的二合一电源，其特征在于，所述二合一电源还包括保护电路，用于采集输出电压值，起到过压或欠压保护的作用；所述保护电路包括第五电容和第十二电阻；

所述第五电容与第十二电阻并联，所述第五电容的第一端分别与所述第二驱动单元的电压输出端口、经第十三电阻与负载的输入端口连接；所述第五电容的第二端接地。

10.根据权利要求5所述的二合一电源，其特征在于，所述二合一电源还包括补偿电路，用于补偿升压式变换单元工作过程中的产生差异的驱动波形；所述补偿电路包括第六电容和第十四电阻，所述第六电容和第十四电阻串联；所述第二驱动单元的补偿端口经第六电容、第十四电阻接地。