CN201726313U - 一种升压电路及具有该电路的液晶驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种升压电路及具有该电路的液晶驱动电路，包括一路电压输入端和多路电压输出端，所述电压输入端通过电感一方面连接多级均由二极管和电容组成的充放电电路，另一方面通过一切换开关的开关通路接地，所述切换开关的控制端接收控制器发出的开关控制信号；所述的多路电压输出端根据其输出电压的要求选择连接在其中一级充放电电路的电容的两端。该升压电路采用简单的分立元器件组建而成，不仅摆脱了对专用集成芯片的依赖，降低了成本，而且相比传统的采用多级反相器件组成的升压电路而言，其结构设计更加简洁，减少了电源驱动板的布线面积。将其应用于液晶显示屏的电源设计中，可以为液晶电视产品的超薄化设计提供便利。
Description
技术领域
本实用新型属于升压电路技术领域，具体地说，是涉及一种采用分立元器件组建的直流升压电路以及基于该升压电路所设计的液晶显示屏驱动电路，以生成液晶屏所需的驱动电压。
背景技术
在电视产品日新月异的时代，平板液晶电视机由于其重量轻、体积小、厚度薄等显著特点而日益受到消费者的广泛青睐。并且越来越多的消费者对产品的外观设计也提出了愈来愈高的要求，进而推动液晶电视产品的超薄化设计成为当前市场的主流。
电源驱动电路是液晶电视产品中很重要的一部分，所以设计高效低成本的驱动电路势必能大大降低整机成本，提高产品的市场竞争力。而现有的电源驱动电路主要通过两种设计方案实现：一种是利用多级反相器件组成的升压电路，参见图1所示的电路组建结构；这种设计方案需要使用的元器件数量较多，设计较复杂、成本较高，且占用PCB板的面积较大，因此不利于电视产品的超薄化设计。第二种设计方式是利用专用的集成升压芯片IC配合简单的外围电路组成升压电路，参见图2所示的电路组建结构；这种设计方案虽然使用的元器件数量较少，电路结构相对简洁，但是硬件成本较高，对于产品的市场竞争能力会造成较大的影响。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有采用分立元器件组建的升压电路结构复杂、需要占用较大PCB面积的问题，提供了一种结构简单的直流升压电路，提高了转换效率，节省了布线空间，满足了产品的超薄化设计需求。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种升压电路，包括一路电压输入端和多路电压输出端，所述电压输入端通过电感一方面连接多级均由二极管和电容组成的充放电电路，另一方面通过一切换开关的开关通路接地，所述切换开关的控制端接收控制器发出的开关控制信号；所述的多路电压输出端根据其输出电压的要求选择连接在其中一级充放电电路的电容的两端。
进一步的，所述充放电电路至少包括5级，且逐级依次连接，每一级中二极管的阴极连接该级电容的正极，后一级二极管的阳极连接前一级电容的正极；其中，第一级二极管的阳极连接所述的电感，第一级、第三级和第五级电容的负极接地，第二级和第四级电容的负极相连接。
又进一步的，所述充放电电路包括7级，其中，第六级电容的正极连接第二级电容的负极，第六级电容的负极分别与第六级二极管的阳极和第七级二极管的阴极相连接，所述第六级二极管的阴极和第七级二极管的阳极接地，同时第七级二极管的阳极连接第七级电容的正极。
优选的，在所述第一级电容的两端并联第一路电压输出端，输出与输入电压幅值相等的直流电压；在所述第五级电容的两端并联第二路电压输出端，输出三倍于所述输入电压幅值的直流电压；在所述第七级电容的两端并联第三路电压输出端，输出负极性的直流电压。
再进一步的，所述切换开关的控制端连接控制器的PWM信号输出端，接收控制器输出的PWM形式的开关控制信号。
更进一步的，在所述的多路电压输出端之前还各自连接有一路稳压电路。
基于上述升压电路结构，本实用新型又提供了一种采用所述升压电路设计的液晶驱动电路，利用多级均由二极管和电容组成的充放电电路，并在切换开关的开关作用下，将输入的直流电源转换为液晶屏所需的各路驱动电源，通过不同级的电容输出，从而以简单的电路结构满足了液晶屏的驱动要求。
进一步的，所述充放电电路至少包括5级，且逐级依次连接，每一级中二极管的阴极连接该级电容的正极，后一级二极管的阳极连接前一级电容的正极；其中，第一级二极管的阳极连接所述的电感，第一级、第三级和第五级电容的负极接地，第二级和第四级电容的负极相连接；在所述第一级电容的两端并联第一路电压输出端，以用于输出液晶屏中伽玛电路所需的参考电压，即Source电压；在所述第五级电容的两端并联第二路电压输出端，以用于向液晶屏的液晶分子阵列输出正极性的行扫描驱动电压，即正极性Gate电压。
再进一步的，所述充放电电路包括7级，其中，第六级电容的正极连接第二级电容的负极，第六级电容的负极分别与第六级二极管的阳极和第七级二极管的阴极相连接，所述第六级二极管的阴极和第七级二极管的阳极接地，同时第七级二极管的阳极连接第七级电容的正极；其中，在所述第七级电容的两端并联第三路电压输出端，以用于向液晶屏的液晶分子阵列输出负极性的行扫描驱动电压，即负极性Gate电压。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的升压电路采用简单的分立元器件组建而成，不仅摆脱了对专用集成芯片的依赖，降低了整机成本，而且相比传统的采用多级反相器件组成的升压电路而言，其结构设计更加简洁，使用元器件的数量少，减少了电源驱动板的布线面积，转换效率更高，电路运行稳定可靠。将其应用于液晶显示屏的电源设计中，用于产生液晶屏所需的驱动电源，不仅可以有效控制产品的整机成本，而且为液晶电视产品的超薄化设计提供了便利。
结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是现有采用多级反相器件组成的升压电路的一种电路设计原理图；
图2是现有采用专用集成升压芯片组建的一种升压电路的设计原理图；
图3是本实用新型所提出的升压电路的一种实施例的电路原理图；
图4是对图3所示升压电路进行改进后的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。
本实用新型为了降低硬件成本，简化电路设计，采用切换开关元件配合多级均由二极管和电容组成的充放电电路来设计直流升压电路，将通过电压输入端引入的直流电源经由电感传输至后级的充放电电路，并在电感与所述充放电电路之间的连线上进一步连接切换开关，即将切换开关的开关通路连接在电感与地之间，利用电子产品中现有的控制器来控制切换开关的通断，进而对各级充放电电路的充放电时序进行控制，以蓄能生成不同幅值的直流电压。将多路电压输出端根据与其连接的后级电路的供电要求，选择连接在其中一级充放电电路的电容的两端，以输出能够满足后级电路驱动要求的直流电压。
下面以液晶显示屏为例，通过一个具体的实施例来详细阐述所述升压电路的具体组建结构及其工作原理。
实施例一，对于目前的液晶显示屏来说，其驱动电压一般都包括三部分：Source电压、正极性Gate电压和负极性Gate电压。其中，Source电压为液晶屏中伽玛电路所需的参考电压；正极性Gate电压和负极性Gate电压为液晶分子阵列的行扫描驱动电压。本实施例的升压电路为了生成液晶屏所需的上述三路驱动电压，采用7级均由二极管和电容组成的充放电电路进行系统设计，通过改变切换开关的导通和关断状态以及通断频率，来有效准确地产生液晶屏面板所需的三种基本驱动电压。
参见图3所示，VIN为电压输入端，根据不同液晶屏负载所要求的带载能力不同，可以接入不同幅值的直流电压，比如3～5V或者10～12V等。电压输入端VIN的正极通过电感L一方面连接第一级充放电电路，另一方面通过切换开关S的开关通路接地。所述切换开关S的控制端可以连接控制器，接收控制器输出的开关控制信号，以对其通断状态进行切换。在本实施例中，所述控制器可以直接采用液晶显示屏中现有的控制器进行电路设计，利用控制器的GPIO口或者PWM接口输出所需的开关控制信号，比如PWM形式的开关控制信号，以控制切换开关S的开关频率或者通断时序。
对于Source电压可以通过第一级充放电电路产生并输出，如图3所示，将第一级充放电电路中的二极管D1的阳极连接电感L，阴极连接该级电容C1的正极，电容C1的负极接地。在所述电容C1的两端并联第一路电压输出端VOUT1，以输出液晶屏所需的Source电压。
对于正极性Gate电压可以通过五级充放电电路产生并输出，如图3所示，即在由二极管D1和电容C1组成的第一级充放电电路的基础上，再逐级连接4级所述的充放电电路。其中，每一级充放电电路中的二极管的阴极连接该级电容的正极，后一级二极管的阳极连接前一级电容的正极，且第二级电容C2和第四级电容C4的负极相连接，第三级电容C3和第五级电容C5的负极接地。在第五级电容C5的两端并联第二路电压输出端VOUT2，以输出液晶屏所需的正极性Gate电压。
对于负极性Gate电压可以在上述五级充放电电路的基础上再额外增加两级连接方式略有不同的充放电电路来产生并输出，如图3所示，即在所述第二级电容C2的负极依次连接第六级和第七级充放电电路。其中，第六级充放电电路中的电容C6的正极连接第二级电容C2的负极，第六级电容C6的负极分别与第六级二极管D6的阳极和第七级二极管D7的阴极相连接；所述第六级二极管D6的阴极和第七级二极管D7的阳极接地，同时第七级二极管D7的阳极连接第七级电容C7的正极。在第七级电容C7的两端并联第三路电压输出端VOUT3，以输出液晶屏所需的负极性Gate电压。
下面结合图3所示的升压电路结构，简要阐述一下该电路的工作原理。
在每一个切换周期中，当切换开关S受控闭合时，前5级充放电电路中的二极管D1、D3、D5截止，D2、D4开始导通。此时，第一级电容C1将通过二极管D2对第二级电容C2进行充电，使电容C2上的电压充电至近似于电压输出端VOUT1所要求的电压幅值(记为输出电压V0)上；而第三级电容C3则将其储存的电荷通过二极管D4对第四级电容C4充电，使电容C4上的电压充电至近似于两倍的输出电压V0。而当切换开关S受控断开时，则停止对电容C2和C4充电，同时二极管D2和D4进入截止状态，而二极管D1、D3和D5则开始导通。此时，通过电压输入端VIN引入的直流电压通过二极管D1开始对第一级电容C1充电；第二级电容C2通过二极管D3开始对第三级电容C3进行充电，使电容C3被充电至近似于两倍的V0；而第四级电容C4则通过导通的二极管D5对第五级电容C5充电，使电容C5被充电至近似于三倍的输出电压V0，这样便可以通过电压输出端VOUT2向液晶屏输出较大幅值的正极性Gate电压。
至于产生负极性Gate电压的电路部分，其工作原理与产生正极性Gate电压的部分相似。当切换开关S受控断开时，由于第二级电容C2处于放电状态，从而使得第六级二极管D6导通，第六级电容C6被充电至输出电压V0的大小。而当切换开关S受控闭合时，则第二级电容C2停止对电容C6进行充电，此时二极管D6为截止状态，而二极管D7则进入导通状态，并且电容C6将经由二极管D7对第七级电容C7进行充电，使电容C7上的电压近似于负的输出电压V0，这样即可通过电压输出端VOUT3输出液晶屏所需的负极性Gate电压，配合电压输出端VOUT2输出的正极性Gate电压，即可满足液晶分子阵列的行扫描驱动要求。
以要求10～12V的Source电压、30V左右的正极性Gate电压、以及-10～-12V的负极性Gate电压的液晶显示面板为例，此时应该选择10～12V的直流电源接入到所述升压电路的电压输入端VIN，进而通过各级充放电电路进行电压转换后，通过三路电压输出端VOU1-VOUT3输出液晶屏所需的上述三路驱动电压。当然，对于带载能力较小的液晶显示屏来说，则可以选择小幅值的直流电源输入到所述升压电路的电压输入端VIN即可。
当然，对于带载能力更高的液晶显示屏来说，只需在图3所示电路的基础上再级联更多级数的充放电电路，即可获得更高幅值的驱动电压，本实施例在此不再进行展开说明。
为了进一步稳定通过各路电压输出端VOU1-VOUT3输出的驱动电压幅值，本实施例优选在各路电压输出端VOU1-VOUT3之前再增加一路稳压电路，如图4所示，以对通过升压电路输出的各路驱动电压进行稳压处理，进而达到提高液晶显示屏工作性能的目的。
本实用新型的升压电路结构简单，使用元器件数量较少，且可靠性高，成本较低，可以根据后级电路的不同用电需求输出所要求的不同驱动电压，以满足不同用电负载的工作需求，尤其适合应用在液晶电视产品的电路设计中，以利于平板电视的超薄化设计。
当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种升压电路，包括一路电压输入端和多路电压输出端，其特征在于：所述电压输入端通过电感一方面连接多级均由二极管和电容组成的充放电电路，另一方面通过一切换开关的开关通路接地，所述切换开关的控制端接收控制器发出的开关控制信号；所述的多路电压输出端根据其输出电压的要求选择连接在其中一级充放电电路的电容的两端。
2.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于：所述充放电电路至少包括5级，且逐级依次连接，每一级中二极管的阴极连接该级电容的正极，后一级二极管的阳极连接前一级电容的正极；其中，第一级二极管的阳极连接所述的电感，第一级、第三级和第五级电容的负极接地，第二级和第四级电容的负极相连接。
3.根据权利要求2所述的升压电路，其特征在于：所述充放电电路包括7级，其中，第六级电容的正极连接第二级电容的负极，第六级电容的负极分别与第六级二极管的阳极和第七级二极管的阴极相连接，所述第六级二极管的阴极和第七级二极管的阳极接地，同时第七级二极管的阳极连接第七级电容的正极。
4.根据权利要求2所述的升压电路，其特征在于：在所述第一级电容的两端并联第一路电压输出端，第五级电容的两端并联第二路电压输出端。
5.根据权利要求3所述的升压电路，其特征在于：在所述第七级电容的两端并联第三路电压输出端。
6.根据权利要求1所述的升压电路，其特征在于：所述切换开关的控制端连接控制器的PWM信号输出端，接收控制器输出的PWM形式的开关控制信号。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的升压电路，其特征在于：在所述的多路电压输出端之前还各自连接有一路稳压电路。
8.一种液晶驱动电路，包括电压输入端和用于产生液晶屏所需驱动电源的升压电路，其特征在于：在所述升压电路中包括多路用于输出所述驱动电源的电压输出端，所述电压输入端通过电感一方面连接多级均由二极管和电容组成的充放电电路，另一方面通过一切换开关的开关通路接地，所述切换开关的控制端接收控制器发出的开关控制信号；所述的多路电压输出端根据其所需输出的驱动电源的要求选择连接在其中一级充放电电路的电容的两端。
9.根据权利要求8所述的液晶驱动电路，其特征在于：所述充放电电路至少包括5级，且逐级依次连接，每一级中二极管的阴极连接该级电容的正极，后一级二极管的阳极连接前一级电容的正极；其中，第一级二极管的阳极连接所述的电感，第一级、第三级和第五级电容的负极接地，第二级和第四级电容的负极相连接；在所述第一级电容的两端并联第一路电压输出端，用于输出液晶屏中伽玛电路所需的参考电压；在所述第五级电容的两端并联第二路电压输出端，用于向液晶屏的液晶分子阵列输出正极性的行扫描驱动电压。
10.根据权利要求9所述的液晶驱动电路，其特征在于：所述充放电电路包括7级，其中，第六级电容的正极连接第二级电容的负极，第六级电容的负极分别与第六级二极管的阳极和第七级二极管的阴极相连接，所述第六级二极管的阴极和第七级二极管的阳极接地，同时第七级二极管的阳极连接第七级电 容的正极；其中，在所述第七级电容的两端并联第三路电压输出端，用于向液晶屏的液晶分子阵列输出负极性的行扫描驱动电压。
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