CN201689649U - 发光二极管驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于驱动复数个发光二极管灯串的发光二极管驱动电路，其包含复数个定电流电路与复数个短路保护电路。每个定电流电路的一晶体管与一检测电阻串联耦接于一相对应发光二极管灯串输出端与一地端之间，且在定电流电路正常工作时每个定电流电路的一回馈电路通过比较一参考电压与该检测电阻上产生的一检测电压以输出一信号控制流过该晶体管的电流大小以达到定电流控制。此外，每个短路保护电路耦接于一相对应发光二极管灯串输出端与一相对应定电流电路，用以于该相对应发光二极管灯串的输出端电压达到一预定电压时且当短路保护电路内部的短路信号产生电路输入端电压达到一预设电压时输出一短路信号使该相对应定电流电路的该晶体管截止，以关闭该相对应发光二极管灯串。

Description

发光二极管驱动电路

技术领域

本实用新型有关于一种发光二极管驱动电路，尤指一种具有短路保护功能的发光二极管驱动电路。

背景技术

现今的液晶显示产品已逐渐开始使用由发光二极管所组成的光源作为背光光源。请参阅图1，图1为一种现有的发光二极管驱动电路10的电路图。发光二极管驱动电路10是用以驱动复数个发光二极管灯串22，其中每一发光二极管灯串22均包含复数个串联耦接的发光二极管26。复数个发光二极管灯串22所组成的光源可应用于作为液晶显示产品的背光光源。每一发光二极管灯串22分别具有一输入端221以及一输出端223，所有发光二极管灯串22的输入端221均耦接一直流至直流(DC/DC)转换器24输出的一直流电压。发光二极管驱动电路10可侦测复数个发光二极管灯串22是否有短路，并在侦测到任一发光二极管灯串22发生短路时关闭所有发光二极管灯串22，以保护发光二极管驱动电路10及发生过短路的发光二极管灯串22内部电子组件不被继续损坏，以减少液晶显示产品安全隐患问题。

发光二极管驱动电路10包含一开关控制电路13、复数个定电流电路14与一短路保护电路15。每一定电流电路14耦接于一相对应发光二极管灯串22的输出端223与一地端16之间，短路保护电路15耦接于每一发光二极管灯串22的输出端223，开关控制电路13耦接于每一定电流电路14与短路保护电路15之间。开关控制电路13还耦接于一主板电路12以接收一调光控制信号Dim和一开关控制信号On/Off，调光控制信号Dim用于控制全部发光二极管灯串22的平均亮度，开关控制信号On/Off用于控制全部发光二极管灯串22的开启与关闭。

每一定电流电路14包含一晶体管141、一检测电阻143及一回馈电路145。晶体管141与检测电阻143串联耦接于相对应发光二极管灯串22的输出端223与地端16之间，回馈电路145用以在定电流电路14正常工作时根据流过相对应发光二极管灯串22的电流在检测电阻143上所产生的检测电压Vdet输出一信号来控制流过晶体管141的电流(在本例中为漏极-源极电流)大小，以达到相对应发光二极管灯串22的定电流控制。短路保护电路15包含复数个二极管151、一稳压二极管152与一短路信号产生电路153，其中稳压二极管152又称为齐纳(Zener)二极管。每一二极管151分别耦接于一相对应发光二极管灯串22的输出端223，复数个二极管151用以避免复数个发光二极管灯串22的输出端223的电压彼此干扰。稳压二极管152耦接于每一二极管151与短路信号产生电路153之间。

当复数个发光二极管灯串22有至少一个发光二极管26短路时，发生短路的相对应发光二极管灯串22的输出端223电压就会升高，当输出端223电压超过一预定电压时，稳压二极管152就会崩溃，且当短路信号产生电路153输入端电压达到一预设电压时，短路信号产生电路153内部晶体管导通，此时短路信号产生电路153输出端将输出一低准位信号(相当于输出一短路信号)将从主板电路12输出的开关控制信号On/Off拉为低准位，低准位的开关控制信号On/Off通过开关控制电路13输出一信号控制开关11截止，使得直流电压Vcc不再供电到所有定电流电路14，因此所有定电流电路14不工作，进而关闭所有发光二极管灯串22，此时液晶显示产品将无法显示画面。

这样的液晶显示产品可能会产生如下问题：第一，当人们在使用液晶彩电观看精彩节目时或在使用多媒体液晶显示器开会或学习时，突然因液晶面板中发光二极管灯串中的发光二极管短路而造成短路保护电路动作而使整个液晶面板画面不亮，可能会导致使用者对这样的液晶显示产品产生较大的抱怨。第二，由于液晶面板出现故障通常无法在液晶显示产品设计厂家做维修，而通常要送到液晶面板原厂去做维修，而有些液晶面板产地在国外，因而就会造成维修周期很长，若超过保修期则使用者需要花费较高的维修费，这些让使用者无法接受。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种发光二极管驱动电路，用来侦测复数个发光二极管灯串各自是否有短路，且可依据侦测结果仅关闭发生短路的发光二极管灯串，因此液晶显示产品仍可显示画面(虽然其画面亮度可能有所下降或不是很均匀)。

本实用新型提出一种用于驱动复数个发光二极管灯串的发光二极管驱动电路，其包含复数个定电流电路与复数个短路保护电路。每个定电流电路的一晶体管与一检测电阻串联耦接于一相对应发光二极管灯串的一输出端与一地端之间，且在定电流电路正常工作时每个定电流电路的一回馈电路通过比较一参考电压与该检测电阻上产生的一检测电压以输出一信号控制流过该晶体管的电流大小，以达到相对应发光二极管灯串的定电流控制。此外，每个短路保护电路耦接于一相对应发光二极管灯串的一输出端与一相对应定电流电路，用以于该相对应发光二极管灯串有至少一发光二极管发生短路导致其输出端电压达到一预定电压且当短路保护电路内部的短路信号产生电路输入端电压达到一预设电压时，输出一短路信号使该相对应定电流电路的该晶体管截止，以关闭该相对应发光二极管灯串，且同时可保持其它未发生短路的发光二极管灯串正常工作。

为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为一种现有的发光二极管驱动电路的电路图。

图2为本实用新型的发光二极管驱动电路的较佳实施例的电路图。

图3为进一步说明图2所示定电流电路及短路保护电路的电路图。

【主要组件符号说明】

　　10：驱动电路                11：开关

　　12：主板电路                13：开关控制电路

　　14：定电流电路              141：晶体管

　　143：检测电阻               145：回馈电路

　　15：短路保护电路            151：二极管

　　152：稳压二极管             153：短路信号产生电路

　　16：地端                    20：发光二极管驱动电路

　　22：发光二极管灯串          221：输入端

　　223：输出端                 24：DC/DC转换器

　　26：发光二极管              28：定电流电路

　　30：晶体管                     301：晶体管30的第一端

　　302：晶体管30的第二端                303：晶体管30的控制端

　　32：检测电阻                321：检测电阻32的第一端

　　322：检测电阻32的第二端                  34：回馈电路

　　36：短路保护电路            38：稳压二极管

　　381：稳压二极管38的阳极端                382：稳压二极管38的阴极端

　　40：短路信号产生电路    42：并联稳压器

　　421：并联稳压器42的阳极端                422：并联稳压器42的阴极端

　　423：并联稳压器42的参考端                44：第一电阻

　　441：第一电阻44的第一端                  442：第一电阻44的第二端

　　46：第二电阻                461：第二电阻46的第一端

　　461：第二电阻46的第二端                  48：电容

　　481：电容48的第一端               482：电容48的第二端

　　50：开关                    501：开关50的第一端

　　502：开关50的第二端               503：开关50的控制端

　　52：开关控制电路            54：主板电路

　　56：开关                    561：开关56的第一端

　　562：开关56的第二端               563：开关56的控制端

58：并联稳压器42的内部误差放大器            

581：并联稳压器42的内部误差放大器58的正输入端

582：并联稳压器42的内部误差放大器58的负输入端             

   583：并联稳压器42的内部误差放大器58的输出端

　　60：并联稳压器42的内部参考电压源            62：并联稳压器42的内部晶体管

621：并联稳压器42的内部晶体管62的第一端           

   622：并联稳压器42的内部晶体管62的第二端

　　623：并联稳压器42的内部晶体管62的控制端               64：电阻

　　Vcc：直流电压               Vdet：检测电压

　　Vref：参考电压              Dim：调光控制信号

　　On/Off：开关控制信号。

具体实施方式

请参阅图2，图2为本实用新型的发光二极管驱动电路20的较佳实施例的电路图。一般来说，发光二极管驱动电路20可应用于使用由发光二极管所组成的光源作为背光光源的液晶显示产品。发光二极管驱动电路20用以驱动由复数个发光二极管灯串22所组成的光源，其中每一发光二极管灯串22均包含复数个串联耦接的发光二极管26。每个发光二极管灯串22分别具有一输入端221以及一输出端223，所有发光二极管灯串22的输入端221均耦接一直流至直流(DC/DC)转换器24输出的一直流电压。

发光二极管驱动电路20包含有复数个定电流电路28，其中每个定电流电路28包含一晶体管30、一检测电阻32及一回馈电路34。晶体管30与检测电阻32串联耦接于一相对应发光二极管灯串22的输出端223与一地端之间，且在定电流电路28正常工作时回馈电路34通过比较一参考电压(Vref，将于图3有进一步描述)与检测电阻32上产生的一检测电压Vdet输出一信号，藉以控制流过晶体管30的电流(在本例中为漏-源极电流)大小，以达到相对应发光二极管灯串22的定电流控制。发光二极管驱动电路20另包含有复数个短路保护电路36，每个短路保护电路36包含有一稳压二极管38及一短路信号产生电路40。稳压二极管38耦接于相对应发光二极管灯串22的输出端223与短路信号产生电路40之间，且短路信号产生电路40耦接于稳压二极管38与相对应定电流电路28之间。短路保护电路36用以于相对应发光二极管灯串22的输出端223的电压达到一预定电压时，藉由其稳压二极管38的崩溃且当短路保护电路36内部的短路信号产生电路40输入端电压达到一预设电压时，经由短路信号产生电路40输出一短路信号，藉以使相对应定电流电路28的晶体管30截止，进而关闭相对应发光二极管灯串22以达到保护作用。

请参阅图3，图3为进一步说明图2所示定电流电路28及短路保护电路36的电路图。首先，针对定电流电路28进一步说明，定电流电路28的晶体管30具有一第一端301、一第二端302及一控制端303。检测电阻32具有一第一端321及一第二端322。回馈电路34可包含一并联稳压器42，其具有一阳极端421、一阴极端422及一参考端423。并联稳压器42例如是TL431集成电路，其内部电路示意图如图所示包含一误差放大器58、一参考电压源60及一晶体管62，其中误差放大器58具有一正输入端581、一负输入端582及一输出端583，晶体管62具有一第一端621、一第二端622及一控制端623。其耦接关系如下，晶体管30的第一端301耦接于相对应发光二极管灯串22的输出端223，晶体管30的第二端302耦接于检测电阻32的第一端321与并联稳压器42的参考端423，检测电阻32的第二端322耦接于该地端，并联稳压器42的阴极端422耦接于晶体管30的控制端303，且并联稳压器42的阳极端421耦接于该地端。其中晶体管30是可为一N沟道MOS管。误差放大器58的正输入端581耦接于并联稳压器42的参考端423，误差放大器58的负输入端582耦接于参考电压源60输出的参考电压Vref，误差放大器58的输出端583耦接于晶体管62的控制端623，晶体管62的第一端621耦接于并联稳压器42的阴极端422，晶体管62的第二端622耦接于并联稳压器42的阳极端421。在定电流电路28正常工作时，误差放大器58通过并联稳压器42的参考端423接收检测电阻32上产生的检测电压Vdet，再藉由比较其内部提供的参考电压Vref与接收的检测电压Vdet两者差异以输出信号控制流过晶体管62的电流(在本例中为集电极-发射极电流)大小，进而达到控制晶体管30的控制端303电压大小来控制流过晶体管30的电流(在本例中为漏极-源极电流)大小，以达到相对应发光二极管灯串22的定电流控制。

再者，针对短路保护电路36进一步说明，短路保护电路36的短路信号产生电路40包含有一第一电阻44、一第二电阻46、一电容48及一开关50。稳压二极管38具有一阳极端381及一阴极端382。第一电阻44具有一第一端441及一第二端442。第二电阻46具有一第一端461及一第二端462。电容48具有一第一端481及一第二端482。开关50具有一第一端501、一第二端502及一控制端503。其中开关50是可为一半导体开关，例如一NPN晶体管。其耦接关系如下，稳压二极管38的阴极端382耦接于相对应发光二极管灯串22的输出端223，稳压二极管38的阳极端381耦接于第一电阻44的第一端441，且第一电阻44的第二端442耦接于开关50的控制端503、电容48的第一端481与第二电阻46的第一端461。此外，开关50的第二端502耦接于电容48的第二端482、第二电阻46的第二端462与该地端，且开关50的第一端501耦接于相对应定电流电路28的晶体管30的控制端303与并联稳压器42的阴极端422。

除此之外，发光二极管驱动电路20另可包含一开关控制电路52。开关控制电路52耦接于一开关56的控制端563，开关56的第一端561耦接于一直流电压Vcc，开关56的第二端562通过一电阻64耦接于复数个定电流电路28的422端和303端，且开关控制电路52还耦接于一主板电路54，其中开关56是可为一PNP晶体管。当开关控制电路52控制开关56导通时，直流电压Vcc通过一电阻64提供偏压通过422端给并联稳压器42及通过303端给晶体管30，使得定电流电路28得以正常工作。主板电路54输出一开关控制信号On/Off和用于突发模式(burst mode)调光的一调光控制信号Dim给开关控制电路52，其中开关控制信号On/Off和调光控制信号Dim的关系及作用是：第一，当从主板电路54输出的开关控制信号On/Off为高准位信号输入到开关控制电路52时且当从主板电路54输出的调光控制信号Dim输入到开关控制电路52时，开关控制电路52根据调光控制信号Dim的责任周期(duty cycle)来控制开关56的导通时间与关断时间的比例，以控制相对应发光二极管灯串22正常工作时间与关闭时间的比例，进而控制相对应发光二极管灯串22提供液晶面板画面的平均亮度。第二，当从主板电路54输出的开关控制信号On/Off为低准位信号输入到开关控制电路52时，无论是否有无调光控制信号Dim输入到开关控制电路52，开关56都将关断。

需要说明的是，假设每一灯串22由n个发光二极管26按顺序串联组成(n为大于1的整数)，每一发光二极管26正向导通电压为Vf，因此每一灯串22的输入端221电压V221和输出端223电压V223关系为：V223=V221-n×Vf。此外，在晶体管30导通正常工作时，相对应灯串22中的每一发光二极管26导通电压例如约为Vf=3.0V~3.2V，而在晶体管30截止时，相对应灯串22中的每一发光二极管26存在例如约为Vf=2.0V~2.4V的临界崩溃导通电压。当这些灯串22当中的第i个灯串有m个发光二极管出现短路时(m为大于或等于1的整数)，第i个灯串输出端电压为V223=V221-(n-m)×Vf，即第i个灯串输出端电压上升且上升的电压为m×Vf，短路保护电路36侦测的是灯串输出端223最大值电压，而由于晶体管30截止时其对应的发光二极管正向电压Vf(=2.0V~2.4V)较晶体管30导通时其对应的发光二极管正向电压Vf(=3.0V~3.2V)小，使得晶体管30在截止时灯串输出端223的电压较晶体管导通时大得多，故通常保护电路36侦测的是晶体管30截止时电压，当上升的电压达到某一值时，稳压二极管38导通，此时有一电流流过电阻44及46，且在电阻46第一端产生一分压，当此电压大于晶体管50的导通电压时，晶体管50导通，因晶体管50的第一端501与并联稳压器42阴极端422及晶体管30的控制端303相连接，故并联稳压器42阴极端422及晶体管30的控制端303被接为低准位致使定电流电路28被停止工作，进而控制相对应灯串22被保护而不工作，而其它灯串22未受其相对应短路保护电路36保护仍可正常工作。因此，短路保护电路36可设置为相对应灯串22有m个发光二极管短路时，相对应短路保护电路36开始做保护动作，而此灯串22只有m-1个发光二极管短路时，此灯串22仍可正常工作。

综上所述，本实用新型的发光二极管驱动电路20是可用以侦测各发光二极管灯串22的输出端223电压是否达到一预定电压，并依据侦测结果执行相对应的短路保护功能。当其中一发光二极管灯串22的输出端223电压未超过该预定电压时，发光二极管驱动电路20驱动前述发光二极管灯串22正常工作；反之当其中一发光二极管灯串22的输出端223电压超过该预定电压时，其会造成相对应短路保护电路36的稳压二极管38发生崩溃，且当短路保护电路36内部的短路信号产生电路40输入端电压达到一预设电压时导致前述短路保护电路36的短路信号产生电路40输出短路信号使相对应定电流电路28的晶体管30截止，藉以关闭前述发光二极管灯串22以执行短路保护功能，此时其它发光二极管灯串22仍不受影响而可继续正常工作。

相较于先前技术，本实用新型的发光二极管驱动电路是分别侦测复数个发光二极管灯串的输出端电压是否达到该预定电压，以决定是否要停止相对应定电流电路的工作来关闭具有短路发光二极管的该发光二极管灯串。因此本实用新型的发光二极管驱动电路只会于其中一个发光二极管灯串短路时停止其相对应定电流电路的工作，藉以关闭该个发光二极管灯串以达到保护作用。虽然此时液晶显示产品会因用来作为背光光源的发光二极管灯串的数量减少而使得其画面亮度有所下降或画面亮度不是很均匀，但使用者仍可继续使用该液晶显示产品，这样的液晶显示产品更符合终端客户的利益并可减少客户的抱怨，而不会有先前技术中因其中一发光二极管灯串短路而造成所有发光二极管灯串皆同时被强迫关闭的缺点。

虽然本实用新型的实施例揭露如上所述，然并非用以限定本实用新型，任何具有本实用新型所属技术领域的通常知识者，均可依本实用新型的实施例所揭露的内容，对本实用新型的形状、结构或特征做些许的变更。因此，本实用新型所主张的保护范围，须视本说明书所附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (7)

1. 一种发光二极管驱动电路，用于驱动复数个发光二极管灯串，每个发光二极管灯串均包含复数个串联耦接的发光二极管，每个发光二极管灯串均具有一输入端与一输出端，该复数个发光二极管灯串的输入端均耦接一直流电压，其特征在于，该发光二极管驱动电路包含有：

复数个定电流电路，其中每个定电流电路均包含一晶体管、一检测电阻及一回馈电路，该晶体管与该检测电阻串联耦接于一相对应发光二极管灯串的输出端与一地端之间，且该回馈电路通过比较一参考电压与该检测电阻上产生的一检测电压以输出一信号控制流过该晶体管的电流大小以达到该相对应发光二极管灯串的定电流控制；以及

复数个短路保护电路，其中每个短路保护电路耦接于一相对应发光二极管灯串的输出端与一相对应定电流电路，用以于该相对应发光二极管灯串的输出端电压达到一预定电压时且当该短路保护电路内部的一短路信号产生电路的输入端电压达到一预设电压时输出一短路信号使该相对应定电流电路的该晶体管截止，以关闭该相对应发光二极管灯串。

2.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，在每个定电流电路中，该晶体管具有一第一端、一第二端及一控制端，该检测电阻具有一第一端及一第二端，该回馈电路包含一并联稳压器，该并联稳压器具有一阳极端、一阴极端及一参考端，该晶体管的第一端耦接于该相对应发光二极管灯串的输出端，该晶体管的第二端耦接于该检测电阻的第一端与该并联稳压器的参考端，该检测电阻的第二端耦接于该地端，该并联稳压器的阴极端耦接于该晶体管的控制端，且该并联稳压器的阳极端耦接于该地端。

3. 根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于：其中该晶体管为N沟道MOS管。

4. 根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于：其中每个短路保护电路均还包含有一稳压二极管，该稳压二极管耦接于该相对应发光二极管灯串的输出端与该短路信号产生电路，用以于该相对应发光二极管灯串的输出端电压达到该预定电压时经由该短路信号产生电路输出该短路信号使该相对应定电流电路的该晶体管截止。

5. 根据权利要求4所述的发光二极管驱动电路，其特征在于：其中在每个短路保护电路中，该短路信号产生电路包含有一第一电阻、一第二电阻、一电容及一开关，该稳压二极管具有一阳极端及一阴极端，该第一电阻具有一第一端及一第二端，该第二电阻具有一第一端及一第二端，该电容具有一第一端及一第二端，该开关具有一第一端、一第二端及一控制端，该稳压二极管的阴极端耦接于该相对应发光二极管灯串的输出端，该稳压二极管的阳极端耦接于该第一电阻的第一端，该第一电阻的第二端耦接于该开关的控制端、该电容的第一端与该第二电阻的第一端，该开关的第二端耦接于该电容的第二端、该第二电阻的第二端与该地端，且该开关的第一端耦接于该相对应定电流电路的该晶体管的控制端。

6. 根据权利要求5所述的发光二极管驱动电路，其特征在于：其中该开关为NPN型晶体管。

7. 根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其特征在于，还包含：

一开关控制电路，耦接于该主板电路，用以根据从一主板电路输出的一开关控制信号通过该复数个定电流电路来开启或关闭尚未被短路保护电路所关闭的发光二极管灯串，及根据从该主板电路输出的一调光控制信号通过该复数个定电流电路来调整尚未被短路保护电路所关闭的发光二极管灯串的平均亮度。

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