CN114170978A - 用于显示的背光led矩阵驱动装置及故障检测方法 - Google Patents

用于显示的背光led矩阵驱动装置及故障检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种背光LED矩阵驱动装置，所述驱动电路包括：电源单元、LED灯串、驱动控制器、ADC电压侦测电路和DAC电流控制电路；所述ADC电压侦测电路对LED灯串负端的电压值Vled进行侦测，并将测得的LED灯串负端的电压值Vled转变成电压数值编码；所述DAC电流控制电路将电流数值编码转换成模拟电压信号，从而控制LED灯串的电流值；所述驱动控制器通过输入DAC模块的电流数值编码与ADC采样模块输出的电压数值编码运算得到该LED灯串通道的实际工作功率值并判定LED灯串出现短路故障。

Description

用于显示的背光LED矩阵驱动装置及故障检测方法
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种用于显示的背光LED矩阵驱动装置及故障检测方法。
背景技术
液晶显示器(LCD)是现代显示面板中占比最大的一种屏显应用，LCD面板中应用的液晶材料本身是不能自发光的，需要通过背光源提供显示光。LED背光源具有节能、环保、高性能等优势被广泛应用在LCD显示面板中，LED背光源驱动电路的性能对LCD显示面板至关重要。
如图1-2所示，现有技术中的LED背光源驱动电路通过检测单元中的比较器电路对LED灯串负端的电压值，即驱动电压Vboost与LED灯串实际的电压差值进行侦测，再通过驱动芯片对LED灯串进行状态判断，包括对灯串短路、断路、电压偏差三种状态进行判断。目前检测单元通过比较器对LED灯串短路故障情况下的侦测是通过对比LED灯串负端的电压值Vled与设定的阈值电压进行比较，如若大于阈值电压，驱动芯片就会出发保护功能，关断LED灯串。短路情况下，关断LED灯串的目的在于，防止电路过热对背光源电路造成损伤。
但目前LED灯串保护机制还存在两个缺陷：一、LED背光源一般是由多条 LED灯串构成的阵列排布结构，由于显示面板画面的需要，每条LED灯串所通过的电流会不同。假设一条通道需要流经的电流较小，根据LED的电压-电流关系可知，Vled会因为灯串电压降低而相应增加，此时LED驱动电路没有过热问题，但却容易引起由Vled高于阈值电压而误触发LED灯串保护机制。同时，当一条LED灯串通道流经的电流很大，此时LED灯串负端的电压值Vled即使没有达到短路检测阈值电压，电路同样会有过热问题产生，而应用比较器电路无法判断此种情况，进而无法对电路进行恰当的保护。二、在LED灯串在工作时，若发生少数几颗LED短路，但如果流经此通道的电流依然较小，不会引发电路过热，因此在终端客户使用时不需要关断该整条LED灯串，使用者可以最大限度的使用此面板产品，可延长显示面板的使用寿命。但基于现有技术的LED灯串保护机制，依然会对该LED灯串进行关闭处理。
由此可见，现有技术中需要一种能够适用于更多工况的背光LED矩阵驱动装置故障检测方法，以满足与对LED灯串不同工况作出更为准确和适宜的处理。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种用于显示的背光LED矩阵驱动装置及故障检测方法。应用该驱动检测方法能够实现对LED灯串不同工况作出更为准确的处理。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种背光LED矩阵驱动装置，所述驱动电路包括：电源单元、LED灯串、驱动控制器、ADC电压侦测电路和DAC电流控制电路；
所述ADC电压侦测电路中包括ADC采样模块，所述ADC采样模块用于对 LED灯串负端的电压值Vled进行侦测，并将测得的LED灯串负端的电压值Vled转变成电压数值编码输出给驱动控制器；
所述DAC电流控制电路所述控制流经LED灯串的电流值；所述DAC电流控制电路中包括DAC模块，所述DAC模块将电流数值编码转换成模拟电压信号，并将模拟电压信号输入到运算放大器中，从而控制LED灯串的电流值；
所述驱动控制器通过输入DAC模块的电流数值编码与ADC采样模块输出的电压数值编码运算得到该LED灯串通道的实际工作功率值，当实际工作功率大于阈值功率值时判定LED灯串出现短路故障。
在一个实施例中，所述ADC电压侦测电路包括第一控制MOS管1、ADC采样模块2、第一电阻3、第二电阻4和第三电阻5。所述第一电阻3一端连接于 LED灯串负端，另一端连接第一控制MOS管1的漏极，所述第一控制MOS管1 的源极连接第二电阻4的一端，第二电阻4的另一端连接第三电阻5的一端，第三电阻5的另一端接地。所述第一控制MOS管1的栅极连接PWM控制信号，所述ADC采样模块2对第二电阻4和第三电阻5之间的电势进行采样。
在一个实施例中，所述DAC电流控制电路包括第二控制MOS管6、放大器 7、DAC模块8和第四电阻9，所述第二控制MOS管6的漏极连接于LED灯串负端，所述第二控制MOS管6的源极连接于第四电阻9的一端，第四电阻9的另一端接地。所述所述第二控制MOS管6的栅极连接于放大器7的反向输入端，放大器7的正向输入端连接于DAC模块8。
在一个实施例中，所述DAC模块的的LSB为0.02mA；所述ADC采样模块的LSB为12mV。
在一个实施例中，所述实际工作功率值表示为电流数值编码×电压数值编码×0.02mA×12mV。
本发明的另一方面还在于提供一种背光LED矩阵驱动装置的故障检测方法，所述方法包括：
使用ADC电压侦测电路中对LED灯串负端的电压值Vled进行侦测，并将测得的LED灯串负端的电压值Vled转变成电压数值编码输出给驱动控制器；所述 ADC电压侦测电路中包括ADC采样模块；
使用所述DAC电流控制电路所述控制流经LED灯串的电流值；所述DAC 电流控制电路中包括DAC模块，所述DAC模块将电流数值编码转换成模拟电压信号，并将模拟电压信号输入到运算放大器中，从而控制LED灯串的电流值；
根据输入DAC模块的电流数值编码与ADC采样模块输出的电压数值编码运算得到该LED灯串通道的实际工作功率值，当实际工作功率大于阈值功率值时判定LED灯串出现短路故障。
在一个实施例中，所述ADC电压侦测电路包括第一控制MOS管1、ADC采样模块2、第一电阻3、第二电阻4和第三电阻5。所述第一电阻3一端连接于 LED灯串负端，另一端连接第一控制MOS管1的漏极，所述第一控制MOS管1 的源极连接第二电阻4的一端，第二电阻4的另一端连接第三电阻5的一端，第三电阻5的另一端接地。所述第一控制MOS管1的栅极连接PWM控制信号，所述ADC采样模块2对第二电阻4和第三电阻5之间的电势进行采样。
在一个实施例中，所述DAC电流控制电路包括第二控制MOS管6、放大器 7、DAC模块8和第四电阻9，所述第二控制MOS管6的漏极连接于LED灯串负端，所述第二控制MOS管6的源极连接于第四电阻9的一端，第四电阻9的另一端接地。所述所述第二控制MOS管6的栅极连接于放大器7的反向输入端，放大器7的正向输入端连接于DAC模块8。
在一个实施例中，所述DAC模块的的LSB为0.02mA；所述ADC采样模块的LSB为12mV。
在一个实施例中，所述实际工作功率值表示为电流数值编码×电压数值编码×0.02mA×12mV。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：
1.本发明中使用了ADC采用模块对LED灯串负端的电压值进行了精准采用，从而更为直观准确的获得了LED灯串的负端电压值。
2.本发明中使用LED灯串负端电压值的电压数值编码与驱动LED灯串的电流数值编码进行运算得到了LED灯串的实际工作功率值，从而更为准确的判断 LED灯串的工作状态，更进一步的从其实际工作功率值判断其是否处于短路状态。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是现有技术中的背光LED矩阵驱动装置结构示意图；
图2是现有技术中的一种背光LED矩阵驱动装置结构图；
图3是本发明的一实施例的背光LED矩阵驱动装置结构示意图。
图4是本发明的一实施例的背光LED矩阵驱动装置结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图3-4对本发明作进一步地详细说明。
根据图3所示，本发明的用于显示装置的背光LED矩阵驱动装置包括电源单元、LED灯串、ADC电压侦测电路和DAC电流控制电路。
本实施例中，ADC电压侦测电路用于对LED灯串负端的电压值Vled进行侦测，将得到Vled准确的测量值，所述ADC电压侦测电路中的ADC采样模块可将测得的LED灯串负端的电压值Vled转变成电压数值编码输出给驱动控制器，进而判断LED灯串的工作状态。
同时，驱动控制器根据需求通过DAC电流控制电路控制流经LED灯串的电流值。在本实施例中根据实际需求利用接口协议将LED灯串所需要的电流写入到驱动控制器的内部寄存器中，内部寄存器与DAC模块相连接，将电流数值编码转换成模拟电压信号，并将模拟电压信号输入到运算放大器中，从而控制LED灯串的电流值。
通过输入DAC模块的电流数值编码与ADC采样模块输出的电压数值编码，所述驱动控制器通过运算得到该LED灯串通道的驱动功率值，进而根据驱动功率值判定驱动电路是否需要关断。
本实施例中，所述ADC电压侦测电路包括第一控制MOS管1、ADC采样模块2、第一电阻3、第二电阻4和第三电阻5。所述第一电阻3一端连接于LED 灯串负端，另一端连接第一控制MOS管1的漏极，所述第一控制MOS管1的源极连接第二电阻4的一端，第二电阻4的另一端连接第三电阻5的一端，第三电阻5的另一端接地。所述第一控制MOS管1的栅极连接PWM控制信号，所述 ADC采样模块2对第二电阻4和第三电阻5之间的电势进行采样。
本实施例中，所述DAC电流控制电路包括第二控制MOS管6、放大器7、 DAC模块8和第四电阻9，所述第二控制MOS管6的漏极连接于LED灯串负端，所述第二控制MOS管6的源极连接于第四电阻9的一端，第四电阻9的另一端接地。所述所述第二控制MOS管6的栅极连接于放大器7的反向输入端，放大器7的正向输入端连接于DAC模块8。
本实施例中第一控制MOS管1和第二控制MOS管6均为NMOS管，在其他实施例中还可以使用双极性晶体管作为控制器件，例如使用NPN型三极管或 PNP型三极管，采用集电极作为输入端，发射极作为输出端。
本实施例中，由ADC采样模块输出所测得的电压数值编码，且LED灯串的正常工作电流值已通过协议配置在驱动控制器的内部寄存器中。内部寄存器与DAC模块相连接，将电流数值编码转换成模拟电压信号，并将模拟电压信号输入到运算放大器中，从而控制LED灯串的电流值。由电压数值编码和电流数值编码即可获得LED灯串的实际工作功率P。通过对该实际工作功率P的监测即可获知 LED灯串的是否工作于短路状态。
本实施例中设定当实际工作功率P大于阈值功率Ptarget时，芯片判断LED灯串出现短路状态，对LED灯串进行关断。
如当设定Ptarget为150mW，DAC模块的电流数值编码CODE1的配比为 20mA@10bit，即DAC模块的LSB为0.02mA。ADC采样模块的电压数值编码 CODE2的配比为12V@10bit,即ADC采样模块的LSB为12mV时。
实际工作功率P的表达式为：
实际工作功率P＝电流数值编码CODE1×电压数值编码 CODE2×0.02mA×12mV；
当实际工作功率P大于150mW时，即当电流数值编码CODE1×电压数值编码CODE2＞625000时，此时芯片系统判断灯串短路，灯串被关闭。
以上所述，仅为本发明的具体实施案例，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术的技术人员在本发明所述的技术规范内，对本发明的修改或替换，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种背光LED矩阵驱动装置，其特征在于，所述驱动电路包括：电源单元、LED灯串、驱动控制器、ADC电压侦测电路和DAC电流控制电路；
所述ADC电压侦测电路中包括ADC采样模块，所述ADC采样模块用于对LED灯串负端的电压值Vled进行侦测，并将测得的LED灯串负端的电压值Vled转变成电压数值编码输出给驱动控制器；
所述DAC电流控制电路所述控制流经LED灯串的电流值；所述DAC电流控制电路中包括DAC模块，所述DAC模块将电流数值编码转换成模拟电压信号，并将模拟电压信号输入到运算放大器中，从而控制LED灯串的电流值；
所述驱动控制器通过输入DAC模块的电流数值编码与ADC采样模块输出的电压数值编码运算得到该LED灯串通道的实际工作功率值，当实际工作功率大于阈值功率值时判定LED灯串出现短路故障。
2.如权利要求1所述的背光LED矩阵驱动装置，其特征在于，所述ADC电压侦测电路包括第一控制MOS管1、ADC采样模块2、第一电阻3、第二电阻4和第三电阻5；所述第一电阻3一端连接于LED灯串负端，另一端连接第一控制MOS管1的漏极，所述第一控制MOS管1的源极连接第二电阻4的一端，第二电阻4的另一端连接第三电阻5的一端，第三电阻5的另一端接地；所述第一控制MOS管1的栅极连接PWM控制信号，所述ADC采样模块2对第二电阻4和第三电阻5之间的电势进行采样。
3.如权利要求1所述的背光LED矩阵驱动装置，其特征在于，所述DAC电流控制电路包括第二控制MOS管6、放大器7、DAC模块8和第四电阻9，所述第二控制MOS管6的漏极连接于LED灯串负端，所述第二控制MOS管6的源极连接于第四电阻9的一端，第四电阻9的另一端接地；所述所述第二控制MOS管6的栅极连接于放大器7的反向输入端，放大器7的正向输入端连接于DAC模块8。
4.如权利要求1所述的背光LED矩阵驱动装置，其特征在于，所述DAC模块的LSB为0.02mA；所述ADC采样模块的LSB为12mV。
5.如权利要求4所述的背光LED矩阵驱动装置，其特征在于，所述实际工作功率值表示为电流数值编码×电压数值编码×0.02mA×12mV。
6.一种背光LED矩阵驱动装置的故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：
使用ADC电压侦测电路中对LED灯串负端的电压值Vled进行侦测，并将测得的LED灯串负端的电压值Vled转变成电压数值编码输出给驱动控制器；所述ADC电压侦测电路中包括ADC采样模块；
使用所述DAC电流控制电路所述控制流经LED灯串的电流值；所述DAC电流控制电路中包括DAC模块，所述DAC模块将电流数值编码转换成模拟电压信号，并将模拟电压信号输入到运算放大器中，从而控制LED灯串的电流值；
根据输入DAC模块的电流数值编码与ADC采样模块输出的电压数值编码运算得到该LED灯串通道的实际工作功率值，当实际工作功率大于阈值功率值时判定LED灯串出现短路故障。
7.如权利要求6所述的背光LED矩阵驱动装置的故障检测方法，其特征在于，所述ADC电压侦测电路包括第一控制MOS管1、ADC采样模块2、第一电阻3、第二电阻4和第三电阻5；所述第一电阻3一端连接于LED灯串负端，另一端连接第一控制MOS管1的漏极，所述第一控制MOS管1的源极连接第二电阻4的一端，第二电阻4的另一端连接第三电阻5的一端，第三电阻5的另一端接地；所述第一控制MOS管1的栅极连接PWM控制信号，所述ADC采样模块2对第二电阻4和第三电阻5之间的电势进行采样。
8.如权利要求6所述的背光LED矩阵驱动装置的故障检测方法，所述DAC电流控制电路包括第二控制MOS管6、放大器7、DAC模块8和第四电阻9，所述第二控制MOS管6的漏极连接于LED灯串负端，所述第二控制MOS管6的源极连接于第四电阻9的一端，第四电阻9的另一端接地；所述所述第二控制MOS管6的栅极连接于放大器7的反向输入端，放大器7的正向输入端连接于DAC模块8。
9.如权利要求6所述的背光LED矩阵驱动装置的故障检测方法，所述DAC模块的的LSB为0.02mA；所述ADC采样模块的LSB为12mV。
10.如权利要求9所述的背光LED矩阵驱动装置的故障检测方法，所述实际工作功率值表示为电流数值编码×电压数值编码×0.02mA×12mV。
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