CN202049714U - 发光二极管驱动系统 - Google Patents

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Abstract

一种发光二极管(LED)驱动系统，用于驱动多个LED串，包括多个主动限流电路及多个过压保护电路。主动限流电路包括第一开关元件及第二开关元件。第一开关元件控制极接收参考电压，第一电极连接LED串，第二电极经由第一电阻接地。第二开关元件控制极经由第二电阻连接第一开关元件第二电极，第一电极接收参考电压，第二电极接地。过压保护电路包括齐纳二极管、第三开关元件及第一电容。齐纳二极管阴极连接LED串，阳极连接第三电阻的一端。第三开关元件控制极连接第三电阻的另一端，第一电极接收参考电压，第二电极接地。第一电容连接于第三电阻的另一端与地之间。上述LED驱动系统的电流限制和过压保护实现容易，且成本较低。

Description

发光二极管驱动系统
技术领域
本实用新型涉及电源供应系统，尤其涉及一种发光二极管驱动系统。
背景技术
在高对比与环保要求下，发光二极管取代冷阴极荧光灯成为液晶显示屏背光源技术是时下的发展趋势。在液晶显示屏中，发光二极管一般采用多串并联的架构。在此架构下，为保证各串发光二极管的电流平衡，每串发光二极管均需连接一组电压和/或电流侦测电路及开关，来侦测电压和/或电流并反馈至脉冲宽度调制控制器，由脉冲宽度调制控制器控制输出至各串发光二极管的电压并调整各串发光二极管的开关，以调整电流。此架构及控制方法较为复杂，且造成产品成本的增加。
实用新型内容
有鉴于此，需提供一种发光二极管驱动系统，控制简单且具有较低的成本。
一种发光二极管驱动系统，用于驱动多个发光二极管串，包括转换器、控制器、多个主动限流电路及多个过压保护电路。转换器用于将外部电源信号转换为直流电源信号，驱动所述发光二极管串。控制器用于控制所述转换器。多个主动限流电路与所述多个发光二极管串一一对应相连，分别包括第一开关元件及第二开关元件。第一开关元件包括控制极、第一电极及第二电极，所述控制极接收参考电压，所述第一电极连接对应的发光二极管串，所述第二电极经由第一电阻接地。第二开关元件包括控制极、第一电极及第二电极，所述第二开关元件的控制极经由第二电阻连接所述第一开关元件的第二电极，所述第二开关元件的第一电极接收所述参考电压，所述第二开关元件的第二电极接地。多个过压保护电路与所述多个发光二极管串一一对应相连，分别包括齐纳二极管、第三开关元件及第一电容。齐纳二极管的阴极连接对应的发光二极管串，阳极连接第三电阻的一端。第三开关元件包括控制极、第一电极及第二电极，所述第三开关元件的控制极连接所述第三电阻的另一端，所述第三开关元件的第一电极接收所述参考电压，所述第三开关元件的第二电极接地。第一电容的一端连接所述第三电阻的另一端，另一端接地。
优选地，所述主动限流电路还包括热敏元件，与所述第一电阻并联。
优选地，所述热敏元件为负温度系数热敏电阻。
优选地，所述第一开关元件的控制极、所述第二开关元件的第一电极及所述第三开关元件的第一电极经由第四电阻接收所述参考电压。
优选地，所述第一开关元件及所述第二开关元件均为双极结型晶体管，所述第三开关元件为晶体管，所述第一开关元件、所述第二开关元件及所述第三开关元件的控制极均为基极，所述第一开关元件、所述第二开关元件及所述第三开关元件的第一电极均为集电极，所述第一开关元件、所述第二开关元件及所述第三开关元件的第二电极均为发射极。
优选地，所述转换器包括电感、第四开关元件及整流滤波电路。电感的一端接收所述外部电源信号。第四开关元件与所述电感的另一端相连，用于转换所述外部电源信号，包括控制极。整流滤波电路与所述第四开关元件相连并连接于所述电感的另一端与所述发光二极管串之间，用于将所述转换后的外部电源信号整流滤波为所述直流电源信号。
优选地，所述整流滤波电路包括第一二极管及第二电容。第一二极管的阳极连接所述电感的另一端，阴极连接所述发光二极管串。第二电容的一端连接所述第一二极管的阴极，另一端接地。
上述发光二极管驱动系统利用两个开关元件进行电流限制，利用齐纳二极管及开关元件进行过压保护，无需控制器进行控制，控制简单，实现容易，且成本较低。
附图说明
图1为本实用新型一实施方式中发光二极管驱动系统的示意图；
图2为本实用新型一实施方式中发光二极管驱动系统的具体电路图；
图3为本实用新型另一实施方式中发光二极管驱动系统的具体电路图；及
图4为本实用新型一实施方式中发光二极管驱动系统的转换器的具体电路图。
主要元件符号说明
发光二极管驱动系统    10、20
控制器                100
转换器                110
主动限流电路          120、220
过压保护电路          130
第一至第四开关元件    Q1、Q2、Q3、Q4
第一至第四电阻        R1、R2、R3、R4
齐纳二极管            ZD1
第一及第二电容        C1、C2
热敏元件              Rt1
电感                  L
二极管                D
外部电源信号          Vin
参考电压              Vcc
发光二极管串          S1
具体实施方式
图1为本实用新型一实施方式中发光二极管驱动系统10的示意图。在本实施方式中，发光二极管驱动系统10用于驱动多个发光二极管串S1，其包括控制器100、转换器110、多个主动限流电路120及多个过压保护电路130。其中，主动限流电路120、过压保护电路130及发光二极管串S1的数目相同，且主动限流电路120及过压保护电路130与发光二极管串S1一一对应连接。转换器110用于将外部电源信号Vin转换为直流电源信号，驱动发光二极管串S1。在本实施方式中，外部电源信号Vin为直流电源信号，转换器110将外部直流电源信号Vin转换为合适驱动发光二极管串S1的直流电源信号，并输出至发光二极管串S1的第一个发光二极管的阳极，其包括升压(boost)、降压(buck)、隔离型、非隔离型、半桥及全桥等架构。控制器100用于控制转换器110。
主动限流电路120、过压保护电路130分别与发光二极管串S1一一对应相连。在本实施方式中，一个主动限流电路120、一个过压保护电路130分别连接一个发光二极管串S1的最后一个发光二极管的阴极。图2为本实用新型一实施方式中发光二极管驱动系统10的具体电路图。如图2所示，每个主动限流电路120包括第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第一电阻R1及第二电阻R2。第一开关元件Q1包括控制极、第一电极及第二电极，所述控制极接收参考电压Vcc，所述第一电极连接对应的发光二极管串S1，所述第二电极经由第一电阻R1接地。
第二开关元件Q2包括控制极、第一电极及第二电极，第二开关元件Q2的控制极经由第二电阻R2连接第一开关元件Q1的第二电极，第二开关元件Q2的第一电极接收参考电压Vcc，第二开关元件Q2的第二电极接地。
过压保护电路130包括齐纳二极管ZD1、第三电阻R3、第三开关元件Q3及第一电容C1。齐纳二极管ZD1的阴极连接对应的发光二极管串S1，阳极连接第三电阻R3的一端。第三开关元件Q3包括控制极、第一电极及第二电极，第三开关元件Q3的控制极连接第三电阻R3的另一端，第三开关元件Q3的第一电极接收参考电压Vcc，第三开关元件Q3的第二电极接地。第一电容C1一端连接第三电阻R3的另一端，另一端接地。
在本实施方式中，第一开关元件Q1的控制极、第二开关元件Q2的第一电极及第三开关元件Q3的第一电极经由第四电阻R4接收参考电压Vcc。
在本实施方式中，第一开关元件Q1及第二开关元件Q2均为双极结型晶体管，第三开关元件Q3为三极管，第一开关元件Q1、第二开关元件Q2及第三开关元件Q3的控制极均为基极，第一开关元件Q1、第二开关元件Q2及第三开关元件Q3的第一电极均为集电极，第一开关元件Q1、第二开关元件Q2及第三开关元件Q3的第二电极均为发射极。在本实用新型的另一实施方式中，第一开关元件Q1及第二开关元件Q2为三极管或金属氧化物半导体场效应晶体管，第三开关元件Q3为双极结型晶体管或金属氧化物半导体场效应晶体管。
在本实施方式中，当流经发光二极管串S1的电流正常时，第一开关元件Q1导通，第二开关元件Q2截止。当流经发光二极管串S1的电流增大，第一电阻R1上的分压增大，当增大到大于第二开关元件Q2的导通电压时，第二开关元件Q2导通。因而，参考电压Vcc经由第四电阻R4接地，从而第一开关元件Q1的基极电压降低，使得第一开关元件Q1截止，从而切断发光二极管串S1的回路，以限制电流。如此，无需控制器100，即可限制增大的电流，保护发光二极管串S1。
当发光二极管串S1正常工作时，第三开关元件Q3截止。当过压时，齐纳二极管ZD1反向击穿，且第三电阻R3及第一电容C1上的分压增加，使得第三开关元件Q3导通。因而，参考电压Vcc经由第四电阻R4接地，从而第一开关元件Q1的基极电压降低，使得第一开关元件Q1截止。如此，无需控制器100，即可进行过压保护，保护发光二极管串S1。
图3所示为本实用新型另一实施方式中发光二极管驱动系统20的具体电路图。在本实施方式中，发光二极管驱动系统20与图2中发光二极管驱动系统10的区别在于主动限流电路具体电路不同，其余架构均相同，此处不再详述。图3中的主动限流电路220与图2中的主动限流电路120的区别在于还包括热敏元件Rt1，与第一电阻R1并联。因为第一开关元件Q1与第二开关元件Q2的导通电压随温度增加而降低，因而，在第一电阻R1上并联热敏元件Rt1进行温度补偿。在本实施方式中，热敏元件Rt1为负温度系数热敏电阻，其电阻随温度升高而降低，与第一电阻R1并联后，总电阻减小。从而流经发光二极管串S1的电流超过预定值时，才使第二开关元件Q2导通，进行限流，避免流经发光二极管串S1的电流未达到预定值时，第二开关元件Q2即导通，产生误动作。
在图1至图3中，参考电压Vcc由额外的电压源提供。在另一实施方式中，参考电压Vcc也可直接由转换器110提供。
图4所示为本实用新型一实施方式中转换器110的具体电路图。在本实施方式中，转换器110为升压架构，包括电感L、第四开关元件Q4及整流滤波电路。整流滤波电路包括第一二极管D及第二电容C2。电感L一端接收外部电源信号Vin，另一端连接整流滤波电路的第一二极管D的阳极。第四开关元件Q4与电感L的另一端相连，用于转换外部电源信号Vin，包括控制极、第一电极及第二电极。第四开关元件Q4的控制极连接控制器100，第一电极连接电感L的另一端，第二电极接地。在本实施方式中，第四开关元件Q4为金属氧化物半导体场效应管，控制极为栅极，第一电极为漏极，第二电极为源极。
整流滤波电路与第四开关元件Q4相连并连接于电感L的另一端与发光二极管串S1之间，用于将转换后的外部电源信号整流滤波为所述直流电源信号。第一二极管D1阳极连接电感L的另一端，阴极连接发光二极管串S1。第二电容C2一端连接第一二极管D1的阴极，另一端接地。在本实用新型的另一实施方式中，转换器110还包括降压、隔离型、非隔离型、半桥及全桥等架构。控制器100用于产生并输出控制信号至转换器110的第四开关元件Q4的控制极，以控制第四开关元件Q4的开关，从而进行外部电源信号的转换。
发光二极管驱动系统10利用两个开关元件Q1及Q2进行电流限制，利用齐纳二极管ZD1及开关元件Q3进行过压保护，无需控制器进行控制，控制简单，实现容易，且成本较低。

Claims (7)

1.一种发光二极管驱动系统，用于驱动多个发光二极管串，其特征在于，所述发光二极管驱动系统包括：
转换器，用于将外部电源信号转换为直流电源信号，驱动所述发光二极管串；
控制器，用于控制所述转换器；
多个主动限流电路，与所述多个发光二极管串一一对应相连，分别包括：
第一开关元件，包括控制极、第一电极及第二电极，所述控制极接收参考电压，所述第一电极连接对应的发光二极管串，所述第二电极经由第一电阻接地；及
第二开关元件，包括控制极、第一电极及第二电极，所述第二开关元件的控制极经由第二电阻连接所述第一开关元件的第二电极，所述第二开关元件的第一电极接收所述参考电压，所述第二开关元件的第二电极接地；及
多个过压保护电路，与所述多个发光二极管串一一对应相连，分别包括：
齐纳二极管，阴极连接对应的发光二极管串，阳极连接第三电阻的一端；
第三开关元件，包括控制极、第一电极及第二电极，所述第三开关元件的控制极连接所述第三电阻的另一端，所述第三开关元件的第一电极接收所述参考电压，所述第三开关元件的第二电极接地；及
第一电容，一端连接所述第三电阻的另一端，另一端接地。
2.如权利要求1所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，所述主动限流电路还包括热敏元件，与所述第一电阻并联。
3.如权利要求2所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，所述热敏元件为负温度系数热敏电阻。
4.如权利要求1所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，所述第一开关元件的控制极、所述第二开关元件的第一电极及所述第三开关元件的第一电极经由第四电阻接收所述参考电压。
5.如权利要求1所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，所述第一开关元件及所述第二开关元件均为双极结型晶体管，所述第三开关元件为晶体管，所述第一开关元件、所述第二开关元件及所述第三开关元件的控制极均为基极，所述第一开关元件、所述第二开关元件及所述第三开关元件的第一电极均为集电极，所述第一开关元件、所述第二开关元件及所述第三开关元件的第二电极均为发射极。
6.如权利要求1所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，所述转换器包括：
电感，一端接收所述外部电源信号；
第四开关元件，与所述电感的另一端相连，用于转换所述外部电源信号，包括控制极；及
整流滤波电路，与所述第四开关元件相连并连接于所述电感的另一端与所述发光二极管串之间，用于将所述转换后的外部电源信号整流滤波为所述直流电源信号。
7.如权利要求6所述的发光二极管驱动系统，其特征在于，所述整流滤波电路包括：
第一二极管，阳极连接所述电感的另一端，阴极连接所述发光二极管串；及
第二电容，一端连接所述第一二极管的阴极，另一端接地。
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