CN110390913B - 驱动电路、背光系统以及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种驱动电路、背光系统以及显示装置，该驱动电路包括：开关管，开关管的第一通路端与开关节点相连，第二通路端与参考地相连；控制模块，与开关管的控制端相连，向开关管提供门电压以控制开关管的导通和关断；以及多个输出模块，每个输出模块分别与控制模块相连，以接收控制模块提供的相应输出控制信号，在门电压控制开关管关断时，多个输出模块在相应的输出控制信号的控制下交替导通，每个输出模块均与开关节点相连，每个输出模块分别在导通时将开关节点提供的驱动信号提供至相应的负载。该驱动电路利用多个输出模块将同一开关节点提供的驱动信号分别提供至不同的负载，每个负载的LED数量可以不一样，从而实现了一对多驱动的目的。

Description

驱动电路、背光系统以及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，更具体地，涉及一种驱动电路、背光系统以及显示装置。
背景技术
随着液晶显示(Liquid Crystal Display,LCD)技术的不断发展，LCD越来越普及，其中，背光系统是LCD中的重要组成部分。
图1示出了现有技术的背光系统的示意图。
如图1所示，驱动芯片12向升压电路11提供控制信号ctrl，升压电路11根据输入信号Vin与控制信号ctrl向一个灯串组提供驱动信号Vout。该灯串组由多个灯串10组成，其中，每个灯串10的输入端接收驱动信号Vout，每个灯串10的输出端与驱动芯片12上相应的反馈端(FB1至FB4中的一个)连接。
在图1所示的背光系统中，该驱动信号Vout驱动1个灯串组。由于Vout电压只有一个，且Vout电压决定于负载LED的数量，因此每个灯串10上串联的LED灯的数量必须相同，从而不能灵活设置LED灯的总数量。
发明内容
本发明针对现有技术中所存在的上述问题提供了一种驱动电路、背光系统以及显示装置，该驱动电路利用多个输出模块将同一开关节点提供的驱动信号分别提供至不同的负载，实现了一对多驱动的目的。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种驱动电路，包括驱动电源，所述驱动电源向开关节点提供驱动信号，还包括开关管，所述开关管的第一通路端与所述开关节点相连，所述开关管的第二通路端与参考地相连；控制模块，与所述开关管的控制端相连，向所述开关管提供门电压以控制所述开关管的导通和关断，所述控制模块还提供多个输出控制信号；以及多个输出模块，每个所述输出模块分别与所述控制模块相连，以接收相应的所述输出控制信号，在所述门电压控制所述开关管关断时，所述多个输出模块在相应的所述输出控制信号的控制下交替导通，每个所述输出模块均与所述开关节点相连，每个所述输出模块分别在导通时将所述开关节点提供的驱动信号提供至相应的负载。
优选地，每个所述输出模块包括晶体管与输出电容，所述晶体管的控制端与所述控制模块相连以接收相应的所述输出控制信号，所述晶体管的第一通路端与所述开关节点相连，并在所述晶体管的第二通路端将所述驱动信号提供至相应的所述负载，所述输出电容串联在所述晶体管的第二通路端与参考地之间。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种背光系统，驱动电源与多个灯串组，所述驱动电源向开关节点提供驱动信号，还包括：开关管，所述开关管的第一通路端与开关节点相连，所述开关管的第二通路端与参考地相连；控制模块，与所述开关管的控制端相连，向所述开关管提供门电压以控制所述开关管的导通和关断，所述控制模块还提供多个输出控制信号；以及多个输出模块，每个所述输出模块分别与所述控制模块相连，以接收相应的所述输出控制信号，在所述门电压控制所述开关管关断时，所述多个输出模块在相应的所述输出控制信号的控制下交替导通，每个所述输出模块均与所述开关节点相连，每个所述输出模块分别在导通时将所述开关节点提供的驱动信号提供至相应的所述灯串组，其中，每个所述灯串组包括至少一个灯串，每个灯串的输入端接收相应的所述输出模块提供的所述驱动信号，不同所述输出模块对应的所述灯串上的灯的个数不同和/或不同所述输出模块对应的所述灯串的串数不同。
优选地，每个所述输出模块包括晶体管与输出电容，所述晶体管的控制端与所述控制模块相连以接收相应的所述输出控制信号，所述晶体管的第一通路端与所述开关节点相连，并在所述晶体管的第二通路端将所述驱动信号提供至相应的所述灯串组，所述输出电容串联在所述晶体管的第二通路端与参考地之间。
优选地，还包括驱动芯片，所述驱动芯片包括控制单元，所述控制单元与所述控制模块相连，所述控制单元通过总线接口接收外部控制信号并根据所述外部控制信号控制所述控制模块产生所述门电压与所述多个输出控制信号。
优选地，所述驱动芯片具有多个反馈端，每个所述灯串的输出端与相应的所述反馈端相连。
优选地，所述驱动芯片具有多个过压保护端，所述背光系统还包括多个采样电阻，每个所述采样电阻分别串联在相应的所述灯串的输入端与相应的所述过压保护端之间。
优选地，所述控制模块与所述开关管封装在所述驱动芯片内部；或者所述控制模块、所述开关管以及所述多个输出模块中的所述晶体管封装在所述驱动芯片内部。
优选地，多个所述输出模块的导通时间之比与相应的所述灯串组的串数之比相同。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种显示装置，包括如上所述的背光系统。
根据本发明实施例提供的驱动电路、背光系统以及显示装置，通过利用开关管的通断使电感在开关节点产生驱动信号，并利用多个输出模块将同一开关节点提供的驱动信号分别提供至不同的负载，实现了一对多驱动的目的，与现有技术相比，本发明实施例的驱动电路、背光系统以及显示装置，在实现一对多驱动的同时，降低了电感的数量，减少了封装面积，节省了成本。
进一步地，在输出模块中，采用晶体管代替传统二极管用于整流，可以提高输出效率。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的特征和优点将更为清楚。
图1示出了现有技术的背光系统的示意图。
图2示出了本发明实施例的驱动电路的结构示意。
图3示出了本发明实施例的背光系统的示意图。
图4示出了图3中背光系统的信号波形示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
图2示出了本发明实施例的驱动电路的结构示意。
如图2所示，本发明实施例的驱动电路包括：输入电源、开关管Q0、控制模块110以及多个输出模块，其中，输入电源包括输入电容C0与电感L1。为方便描述，图2中仅示出了两个输出模块，分别为第一输出模块121与第二输出模块122。然而，本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对输出模块的数量进行其他设置。
在本实施例中，输入电源向开关节点LX提供驱动信号，具体的，输入电容C0串联在电感L1的第一端与参考地之间。电感L1的第一端接收供电电压VIN。开关管Q0的第一通路端与电感L1的第二端相连于开关节点LX，开关管Q0的第二通路端与参考地相连。控制模块110提供控制开关管Q0导通与关断的门电压Vgs0，从而控制升压电路。控制模块110还提供输出控制信号(包括Vgs1与Vgs2)。
第一输出模块121包括晶体管Q1与输出电容C1，晶体管Q1与控制端接收输出控制信号Vgs1，晶体管Q1的第一通路端与开关节点LX相连，并在晶体管Q1的第二通路端将驱动信号VOUT1提供至相应的负载，输出电容C1串联在晶体管Q1的第二通路端与参考地之间。
第二输出模块122包括晶体管Q2与输出电容C2，晶体管Q2与控制端接收输出控制信号Vgs2，晶体管Q2的第一通路端与开关节点LX相连，并在晶体管Q2的第一通路端将驱动信号VOUT2提供至相应的负载，输出电容C2串联在晶体管Q2的第二通路端与参考地之间。
在门电压Vgs0控制开关管Q0关断时，第一输出模块121与第二输出模块122在输出控制信号Vgs1与Vgs2的控制下交替导通。第一输出模块121与第二输出模块122分别在导通时将开关节点LX提供的驱动信号提供至相应的负载。
在本实施例中，开关管Q0为NMOS管，开关管的控制端为NMOS管的栅极，开关管的第一通路端为NMOS管的漏极，开关管的第二通路端为NMOS管的源极。晶体管Q1与晶体管Q2为PMOS管，晶体管的控制端为PMOS管的栅极，晶体管的第一通路端为PMOS管的源极，晶体管的第二通路端为PMOS管的漏极，两个晶体管交替打开与关闭从而得到两个不同的输出电压，且晶体管在升压电路中代替传统二极管起到整流作用，提高升压电路效率。输入电容C0可视为两个并联的等效电容。在本实施例中，输入电容C0与输出电容C1、C2起到稳压作用，不限制电容容值大小，主要根据实际电路负载大小以及纹波大小需求调整容值，电感L1的感值也是根据实际应用电流大小以及开关频率做计算并选择。
然而，本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对开关管Q0、晶体管Q1以及晶体管Q2的种类以及上述参数的取值进行其他设置。
在一些其他实施例中，驱动电路还包括保险丝F1，与电感L1串联，以保护驱动电路。优选地，根据实际应用，在保险丝F1与电感L1之间串联磁珠，用于滤波。
图3示出了本发明实施例的背光系统的示意图。
如图3所示，本发明实施例的背光系统包括：多个灯串组、驱动电路、多个采样电阻以及驱动芯片200，其中，驱动电路包括：输入电源、开关管Q0、控制模块110以及多个输出模块，其中，输入电源包括输入电容C0与电感L1。为方便描述，图3中仅示出了两个输出模块，分别为第一输出模块121与第二输出模块122。然而，本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对输出模块的数量进行其他设置。
在本实施例中，输入电源向开关节点LX提供驱动信号，具体的，输入电容C0串联在电感L1的第一端与参考地之间。电感L1的第一端接收供电电压VIN。开关管Q0的第一通路端与电感L1的第二端相连于开关节点LX，开关管Q0的第二通路端与参考地相连。控制模块110控制开关管Q0导通与关断的门电压Vgs0，从而控制升压电路。控制模块110还提供输出控制信号(包括Vgs1与Vgs2)。
第一输出模块121包括晶体管Q1与输出电容C1。输出电容C1串联在晶体管Q1的第二通路端与参考地之间。晶体管Q1与控制端接收输出控制信号Vgs1，晶体管Q1的第一通路端与开关节点LX相连，并在晶体管Q1的第二通路端将驱动信号VOUT1提供至一个灯串组。该灯串组包括至少一个第一灯串101，其中，每个第一灯串101的输入端接收第一输出模块121提供的驱动信号VOUT1，输出端连接至驱动芯片200的反馈端(FB1至FB4中的一个)。采样电阻R1串联在第一灯串101的输入端与驱动芯片200的过压保护端OPV1之间。
在一些具体的实施例中，第一灯串101的串数设置为4串，每个第一灯串101包括10个串联的LED灯。
然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对第一灯串101的串数以及每个第一灯串101上串联的LED灯的个数进行其他设置，例如第一灯串101的串数设置为5串。
第二输出模块122包括晶体管Q2与输出电容C2。输出电容C2串联在晶体管Q2的第二通路端与参考地之间。晶体管Q2与控制端接收输出控制信号Vgs2，晶体管Q2的第一通路端与开关节点LX相连，并在晶体管Q2的第二通路端将驱动信号VOUT2提供至另一个灯串组。该灯串组包括至少一个第二灯串102，其中，每个第二灯串102的输入端接收第二输出模块122提供的驱动信号VOUT2，输出端连接至驱动芯片200的反馈端FB5。采样电阻R2串联在第二灯串102的输入端与驱动芯片200的过压保护端OPV2之间。
在一些具体的实施例中，第二灯串102的串数设置为1串，第二灯串102包括11个串联的LED灯。
然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对第二灯串102的串数以及每个第二灯串102上串联的LED灯的个数进行其他设置，例如第二灯串102的串数设置为两串。此外，反馈端的数量可以根据第一灯串101与第二灯串102的总串数进行设置。
驱动芯片200包括控制模块110相连的控制单元220。控制单元220通过总线接口210接收外部控制信号(SDA与SCL)并根据外部控制信号控制模块110产生门电压Vgs0与输出控制信号Vgs1、Vgs2。其中，控制模块110、开关管Q0以及晶体管Q1、Q2封装在驱动芯片200内部，以减少PCB的面积。或者控制模块110与开关管Q0封装在驱动芯片200内部，晶体管Q1、Q2置于驱动芯片200外部，以减少封装芯片的面积。
在门电压Vgs0控制开关管Q0关断时，第一输出模块121与第二输出模块122在输出控制信号Vgs1与Vgs2的控制下交替导通。第一输出模块121与第二输出模块122分别在导通时将开关节点LX提供的驱动信号提供至相应的灯串组。
在本实施例中，开关管Q0为NMOS管，开关管的控制端为NMOS管的栅极，开关管的第一通路端为NMOS管的漏极，开关管的第二通路端为NMOS管的源极。晶体管Q1与晶体管Q2为PMOS管，晶体管的控制端为PMOS管的栅极，晶体管的第一通路端为PMOS管的源极，晶体管的第二通路端为PMOS管的漏极，两个晶体管交替打开与关闭从而得到两个不同的输出电压，且晶体管在升压电路中代替传统二极管起到整流作用，提高升压电路效率。输入电容C0可视为两个并联的等效电容。在本实施例中，输入电容C0与输出电容C1、C2起到稳压作用，不限制电容容值大小，主要根据实际电路负载大小以及纹波大小需求调整容值，电感L1的感值也是根据实际应用电流大小以及开关频率做计算并选择。
然而，本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对开关管Q0、晶体管Q1以及晶体管Q2的种类以及上述参数的取值进行其他设置。
在一些其他实施例中，驱动电路还包括保险丝F1，与电感L1串联，以保护驱动电路。优选地，根据实际应用，在保险丝F1与电感L1之间串联磁珠，用于滤波。
图4示出了图3中背光系统的信号波形示意图。下面将结合图3与图4对本发明实施例的背光系统的工作过程进行详细说明。
如图3与图4所示，驱动信号VOUT1需要驱动4串第一灯串101，驱动信号VOUT2需要驱动1串第二灯串102，因此可设置第一输出模块121的导通时间占用电感放电时间的80％，第二输出模块122的导通时间占用电感放电时间的20％，其中，占用电感放电时间为对应控制开关管Q0的关断时间，由于在本实施例中，开关管Q0为NMOS，因此占用电感放电时间对应门电压Vgs0的低电平时间。
在本实施例中，多个输出模块的导通时间之比与相应的灯串组的串数之比相同，在具体的实施例中，第一输出模块121的导通时间与第二输出模块122的导通时间之比和第一灯串组101的串数与第二灯串组102之比相同，均为4:1。
然而本发明实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对分配占比进行调整。
在t1时段，门电压Vgs0由高电平信号变为低电平信号，开关管M0关断，电感L1开始对负载进行放电，开关节点LX的电压由V1升高至V2。第一输出控制信号Vgs1为高电平信号，晶体管Q1关断，第一驱动信号VOUT1的电压为V4。第二输出控制信号Vgs2为高电平信号，晶体管Q2关断，第二驱动信号VOUT2的电压为V7。
在t2时段，门电压Vgs0保持为低电平信号，开关节点LX的电压保持为V2。第一输出控制信号Vgs1由高电平信号变为低电平信号，晶体管Q1导通，第一驱动信号VOUT1的电压由V4升高至V5，同时向输出电容C1充电。第二输出控制信号Vgs2保持为高电平信号，晶体管Q2关断，第二驱动信号VOUT2的保持电压为V7。
在t3时段，门电压Vgs0保持为低电平信号，开关节点LX的电压保持为V2。第一输出控制信号Vgs1由低电平信号变为高电平信号，晶体管Q1关断，输出电容C1放电，第一驱动信号VOUT1的电压缓慢下降。第二输出控制信号Vgs2保持为高电平信号，晶体管Q2关断，第二驱动信号VOUT2的保持电压为V7。在后续周期中，当第一驱动信号VOUT1的电压下降至V6时，第一输出控制信号Vgs1由高电平信号再次变为低电平信号，第一驱动信号VOUT1的电压再次上升至V5。
在t4时段，第二输出控制信号Vgs2由高电平信号变为低电平信号，晶体管Q2导通，第二驱动信号VOUT2的电压由V7升高至V8，同时向输出电容C2充电。门电压Vgs0保持为低电平信号，开关节点LX的电压由V2上升至V3。第一输出控制信号Vgs1保持为高电平信号，晶体管Q1关断，输出电容C1继续放电，第一驱动信号VOUT1的电压继续缓慢下降。
在t5时段，第二输出控制信号Vgs2由低电平信号变为高电平信号，晶体管Q2关断，输出电容C2放电，第二驱动信号VOUT2的电压缓慢下降。在后续周期中，当第二驱动信号VOUT2的电压下降至V9时，第二输出控制信号Vgs2由高电平信号再次变为低电平信号，第二驱动信号VOUT2的电压再次上升至V8。
在t6时段，门电压Vgs0由低电平信号变为高电平信号，开关管Q0导通，电感L1进行储能。之后，重复上述周期，实现对由第一灯串101组成的灯串组与由第二灯串102组成的灯串组进行分时控制。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括如上所述的背光系统。
根据本发明实施例提供的驱动电路、背光系统以及显示装置，通过利用开关管的通断使电感在开关节点产生驱动信号，并利用多个输出模块将同一开关节点提供的驱动信号分别提供至不同的负载，实现了一对多驱动的目的，与现有技术相比，本发明实施例的驱动电路与背光系统，在实现一对多驱动的同时，降低了电感的数量，减少了封装面积，节省了成本。
进一步地，由于可以根据需要灵活设计不同输出模块对应的灯串上串联的灯的个数以及每个灯串组的灯串串数，提高了背光设计的多样性。
进一步地，在输出模块中，采用晶体管代替传统二极管用于整流，可以提高输出效率。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用已限制本发明，任何熟悉本专业的技术人员，再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作出些许变更或修饰等，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。

Claims (10)

1.一种驱动电路，其特征在于，包括：
驱动电源，所述驱动电源包括电感，所述电感的第一端接收供电电压，所述电感的第二端向开关节点提供驱动信号；
开关管，所述开关管的第一通路端与所述开关节点相连，所述开关管的第二通路端与参考地相连；
控制模块，与所述开关管的控制端相连，向所述开关管提供门电压以控制所述开关管的导通和关断，所述控制模块还提供多个输出控制信号；以及
多个输出模块，每个所述输出模块分别与所述控制模块相连，以接收相应的所述输出控制信号，
在所述门电压控制所述开关管关断使所述电感进行放电的过程中，所述多个输出模块在相应的所述输出控制信号的控制下交替导通，至少两个所述输出模块的导通时间占所述电感的放电时间的比例不同，每个所述输出模块均与所述开关节点相连，每个所述输出模块分别在导通时将所述驱动信号提供至相应的负载。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，每个所述输出模块包括晶体管与输出电容；
所述晶体管的控制端与所述控制模块相连以接收相应的所述输出控制信号，所述晶体管的第一通路端与所述开关节点相连，并在所述晶体管的第二通路端将所述驱动信号提供至相应的所述负载；
所述输出电容串联在所述晶体管的第二通路端与参考地之间。
3.一种背光系统，其特征在于，包括：
驱动电源与多个灯串组，所述驱动电源包括电感，所述电感的第一端接收供电电压，所述电感的第二端向开关节点提供驱动信号；
开关管，所述开关管的第一通路端与所述开关节点相连，所述开关管的第二通路端与参考地相连；
控制模块，与所述开关管的控制端相连，向所述开关管提供门电压以控制所述开关管的导通和关断，所述控制模块还提供多个输出控制信号；以及
多个输出模块，每个所述输出模块分别与所述控制模块相连，以接收相应的所述输出控制信号，
在所述门电压控制所述开关管关断使所述电感进行放电的过程中，所述多个输出模块在相应的所述输出控制信号的控制下交替导通，至少两个所述输出模块的导通时间占所述电感的放电时间的比例不同，每个所述输出模块均与所述开关节点相连，每个所述输出模块分别在导通时将所述驱动信号提供至相应的所述灯串组；
其中，每个所述灯串组包括至少一个灯串，每个灯串的输入端接收相应的所述输出模块提供的所述驱动信号；
不同所述输出模块对应的所述灯串上的灯的个数不同和/或不同所述输出模块对应的所述灯串的串数不同。
4.根据权利要求3所述的背光系统，其特征在于，每个所述输出模块包括晶体管与输出电容；
所述晶体管的控制端与所述控制模块相连以接收相应的所述输出控制信号，所述晶体管的第一通路端与所述开关节点相连，并在所述晶体管的第二通路端将所述驱动信号提供至相应的所述灯串组；
所述输出电容串联在所述晶体管的第二通路端与参考地之间。
5.根据权利要求4所述的背光系统，其特征在于，还包括驱动芯片，所述驱动芯片包括控制单元，所述控制单元与所述控制模块相连；
所述控制单元通过总线接口接收外部控制信号并根据所述外部控制信号控制所述控制模块产生所述门电压与所述多个输出控制信号。
6.根据权利要求5所述的背光系统，其特征在于，所述驱动芯片具有多个反馈端，每个所述灯串的输出端与相应的所述反馈端相连。
7.根据权利要求6所述的背光系统，其特征在于，所述驱动芯片具有多个过压保护端；
所述背光系统还包括多个采样电阻，每个所述采样电阻分别串联在相应的所述灯串的输入端与相应的所述过压保护端之间。
8.根据权利要求6所述的背光系统，其特征在于，所述控制模块与所述开关管封装在所述驱动芯片内部；
或者所述控制模块、所述开关管以及所述多个输出模块中的所述晶体管封装在所述驱动芯片内部。
9.根据权利要求3-8任一所述的背光系统，其特征在于，多个所述输出模块的导通时间之比与相应的所述灯串组的串数之比相同。
10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求3-9任一所述的背光系统。
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