CN203398989U - 一种平板电视电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于平板电视领域，公开了一种平板电视电源，该平板电视电源包括用于提高PF值的无源PFC电路，以及与所述无源PFC电路连接，用于控制LED的恒流以及检测调光信号对LED进行亮度的调节与控制的LED驱动电路。本实用新型与现有技术相比，由于无源PFC代替有源PFC，并与反激架构充分的融合，使得整个电路部分元件大为减少，成本大为降低，稳定性提高，制造成本降低。通过LED的背光采用高压直接驱动这样效率可以大大提升，温升大为降低，可以减少一级损耗，元器件的数量也减少了很多，成本也大幅降低。

Description

一种平板电视电源

技术领域

本实用新型属于平板电视领域，更具体地，涉及一种平板电视电源。

背景技术

为满足中国强制认证（China Compulsory Certification，缩写为CCC）对谐波电流要求，目前平板电视电源中采用有源功率因素矫正（power factorcorrection，PFC）电路的做法，它是通过一系列的功率控制使输入电流电压一致，提升“功率因数值”（简称PF值），此电路效率高，稳定性好，但缺点就是外围电路复杂，成本高，可靠性与加工测试成本增加等。而无源PFC电路常用在电脑电源中，电路简单，成本低，缺点就是PFC电感体积大，对整机振动可靠性影响大，PF值不高。平板电视中背光驱动一般采用低压方式，即反激电源通过变压器副边绕组整流得出一路电压来并通过斩波升压器（英文为BOOST）转换得到背光所需要的供电，优点在于线路成熟稳定，各个系统独立工作；缺点在于外围电路很多，成本很高，综合效率很低。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种平板电视电源，其目的在于将无源PFC电路和发光二极管（LightEmittingDiode，LED）背光源驱动电路结合使得平板电视电源结构简单、稳定可靠且成本低，由此解决现有技术中由于外围电路很多，成本很高，综合效率很低的技术问题。

本实用新型提供了一种平板电视电源，包括：用于提高PF值的无源PFC电路，以及与所述无源PFC电路连接，用于控制LED的恒流以及检测调光信号对LED进行亮度的调节与控制的LED驱动电路。

更进一步地，所述无源PFC电路包括：电感L4F、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容C2、变压器TIF和开关管Q1；第一二极管D1的阴极连接至变压器TIF初级绕组的一端，第一二极管D1的阳极用于连接至滤波单元的输出端，第二电容C2的一端连接至所述第一二极管D1的阴极，第二电容C2的另一端接地；第二二极管D2的阴极通过电感L4F连接至变压器TIF初级绕组的中心抽头，第二二极管D2的阳极用于连接至滤波单元的输出端；第一电容C1的一端连接至所述滤波单元的输出端，另一端接地；开关管Q1的第一端连接至变压器TIF初级绕组的另一端，开关管Q1的第二端接地，开关管Q1的控制端用于接收外部的控制信号并根据所述控制信号控制第一端与第二端之间的导通或截止。

更进一步地，所述第一电容C1薄膜电容器，所述第二电容C2为电解电容器。

更进一步地，所述LED驱动电路包括：第一整流模块、第二整流模块、第一吸收电路、第二吸收电路、第一滤波电路、第二滤波电路、比较器、光电耦合器U905、恒压电路、运算放大器U903、控制单元U901、电阻R915和负载R925；第一滤波电路的一端通过所述第一整流模块连接至变压器TIF的次级绕组中第一电感的一端；第一滤波电路的另一端用于连接LED正极；所述第一吸收电路与所述第一整流模块并联连接；电阻R915的一端用于连接LED正极，电阻R915的另一端连接至光电耦合器U905中发光二极管的阳极，发光二极管的阴极连接至运算放大器U903的一端，运算放大器U903的另一端接地；光电耦合器U905中三极管的一端通过控制单元U901连接至开关管Q1的控制端，三极管的另一端接地；恒压电路的一端用于连接所述LED正极，恒压电路的另一端连接至运算放大器U903的一端；比较器的一端用于连接LED正极，比较器的另一端连接至运算放大器U903的一端；第二滤波电路的一端通过第二整流模块连接至变压器TIF的次级绕组中第二电感的一端；第二滤波电路的另一端连接负载R925；变压器TIF的次级绕组中第二电感的另一端接地；第二吸收电路的一端连接至所述第二滤波电路的一端，第二吸收电路的另一端连接至变压器TIF的次级绕组中第一电感的另一端。

更进一步地，所述第一吸收电路包括：电阻R920、电阻R921和电容C920；电阻R920和电容C920依次串联连接在变压器TIF的次级绕组中第一电感的一端与第一滤波电路的一端之间；电阻R921与电阻R920并联连接。

更进一步地，所述第一滤波电路包括：电容C924、电容C925、电容C926和电感L920；电感L920的一端作为所述第一滤波电路的一端，电感L920的另一端作为所述第一滤波电路的另一端；电容C924的一端与电感L920的一端连接，电容C924的另一端接地；电容C925与电容C924并联连接；电容C926的一端连接至电感L920的另一端，电容C926的另一端接地。

更进一步地，所述恒压电路包括依次串联连接在LED正极与地之间的电阻R916和电阻R917，所述电阻R916和电阻R917的串联连接端连接至所述运算放大器U903的一端。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于无源PFC代替有源PFC，并与反激架构充分的融合，使得整个电路部分元件大为减少，成本大为降低，稳定性提高，制造成本降低。通过LED的背光采用高压直接驱动这样效率可以大大提升，温升大为降低，可以减少一级损耗，元器件的数量也减少了很多，成本也大幅降低。

附图说明

图1是本实用新型提供的平板电视电源的结构框图；

图2是本实用新型提供的平板电视电源中无源PFC电路的具体电路图；

图3是本实用新型提供的平板电视电源中LED驱动电路的具体电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型采用无源PFC电路和反激直驱背光升压电路来实现给平板电视提供电源，与传统电路相比，简化改进，降低了成本提高了可靠性，并且提升了效率；具体地，无源PFC电路小型化，即在反激电路中变压器的抽头串入一个高频PFC电感，通过PFC电感中的高频电流跟随馒头波电压的变化来提高PF值；结合高压反激直接驱动背光LED，相比于传统线路少一级变换则可以大为提升效率，并且简单稳定可靠，具有成本优势；“电视”（television，缩写为TV）板卡的其他供电则由另外一个绕组整流滤波并“直流到直流转换器”（con direct current-direct current conversion，缩写为DC-DC）来提供多路，此供电性能稳定保护齐全。

如图1所示，本实用新型提供的平板电视电源包括依次连接的无源PFC电路1和LED驱动电路2，无源PFC电路1用于满足CCC中关于谐波电流的标准，加入此电路后PF值可以提升到0.9以上；LED驱动电路2用于控制LED的恒流以及检测调光信号对LED进行亮度的调节与控制。

在本实用新型中，无源PFC电路1的具体电路如图2所示，无源PFC电路包括：电感L4F、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容C2、变压器TIF和开关管Q1；第一二极管D1的阴极连接至变压器TIF的一端，第一二极管D1的阳极用于连接至滤波单元的输出端，第二电容C2的一端连接至所述第一二极管D1的阴极，第二电容C2的另一端接地；第二二极管D2的阴极通过电感L4F连接至变压器TIF的中心抽头，第二二极管D2的阳极用于连接至滤波单元的输出端；第一电容C1的一端连接至所述滤波单元的输出端，另一端接地；开关管Q1的第一端连接至变压器TIF的另一端，开关管Q1的第二端接地，开关管Q1的控制端用于接收外部的控制信号并根据所述控制信号控制第一端与第二端之间的导通或截止。

在本实用新型中，无源PFC电路1中电感L4F为矫正电感L4F，是高频化的PFC电感；第一二极管D1和第二二极管D2是隔离二极管，能将L与C回路的电流只能往变压器的方向流动；第一电容C1为薄膜电容器，起到将整流后的波形稍微平滑的作用，电容的大小将关系到PF值的大小；第二电容C2为大电解电容器，起到正常工作时候的储能作用。

在普通的无源PFC电路中其PF值只能达到0.7-0.8，如果我们将交流输入线上串联的PFC矫正电感从改到反激电流中来，就可以使这个工频大电感缩小很多，频率提高则这个电感会小型化。主电路的反激拓扑工作在67KHZ，如果将PFC校正电感连接在反激变压器的中心抽头上，这样PFC电感叠加在高频开关电源上并参与其工作。为了其正常工作我们加入了两个隔离二极管D1与D2，这样我们可以看到分为两个支路，一个电容支路，一个电感支路，这两个支路一起叠加在反激变压器TIF上面。利用高频反激开关电源的特性与电感，电容的特性，将输入的电流校正成67KHZ的高频电流，消除大电解100HZ充电，67KHZ放电的特性，增加整流二极管的导通角，从而校正了PF值，降低了谐波电流。

在电源开机的瞬间，电流通过D1，对大电解电容器C2充电，形成于正常工作电流10-20倍的冲击电流，充电时间与C2的容量与输入电压有关，当电解上的电压达到输入电压的峰值时，充电截止。当C2充满电荷后，反激电路进入正常工作的状态。

一路的电流通过D2，L4F，T1F，Q1对地形成一个支路，由于电感L4F的感量较大，加上变压器T1F的一半线圈，使得电流线性上升，在Q1关断时达到一个顶峰，L4F上感应出一个左正右负的电动势。

另一个支路的电流通过电解电容器C2放电，通过T1F，Q1也形成一个电流支路。当Q1关断时，T1F中存储的能量通过次级向负载释放，而L4F中存储的能量只能通过T1F的上半线圈与电解形成一个放电的回路，L4F中形成一个左负右正的电动势，通过T1F上半线圈，C2，D2回到L4F，所以L4F将在Q1导通期间存储的能量在Q1截止时释放到电容中，以便下个导通时间到来时电解电容不需要通过D1向电网补充电荷。所以工作的支路有两条，在Q1导通时给变压器的气隙存储能量的同时也给LF4F存储能量，截止时主变压器T1F在释放能量的同时，D1的截止让电感LF4F正好可以补充大电解电容损失的能量。

电感L4F右端接变压器中点，为典型反激波形，在左端因为电感L4F的续流抢占了一定的占空比，所以电感L4F两端电压波形的占空比是不一样的，其占空比为续流时间加导通时间。所以利用电感在导通期间存储能量，Q1截止期间利用对C2补充电荷，这样使大电解C2在67KHZ的充电，与67KHZ的放电，不会有100HZ的大电流充电现象，增大了整流桥堆BD1的导通角度，抑制了高次谐波电流。

通过分析我们知道只要将输入电流进行整形，就能提升PF值，整个过程也叫做功率因数校正；但实际在国际规范中，通常以谐波电流THD来衡量校正整形的结果。

下面接下来分析本实用新型电流的工作过程，当反激电路在工作过程中，只要将标准的100HZ波动电压与反激动的工作波形通过电感叠加，就可以让电感电流跟随整流后100HZ脉动电压的变化，形成一个与脉动电压波形一样包烙的电流波形。如式：V(t)=L(di/dt)；L电感=磁链/电流=（磁通量×线圈匝数）/电流，对于给定线圈而言，电感值一定，即电流和磁链成正比关系，随增随减。d表示微观量，微分，d可看成Δ，di/dt可看成Δi/Δt，di表示后一时刻和前一时刻的电流差，那么中间时刻dt电流的变化率就是di/dt，di/dt实际上就是i-t(电流-时间变化线性关系)曲线的导数}；输入的脉动电压波形是时间的函数，而电压与电感电流的正比关系，就形成了电感电流跟随输入电压的变化，校正了电压与电流的相位，需要注意的是，需要加入隔离二极管阻止在谷底时其电流反向流过电感如D2。

而由于D2的截止作用，在脉动电压波形的电压谷底，C2的电荷是不能通过电感反向对地形成电流，在谷底主要依靠电容的电荷来维持电源的正常工作，所以电容上的电压也同样是跟脉动电压波形的电压高低随时间而变的。在谷顶的时候，由于D2导通，Q1截止期间，L4F通过T1F到C2形成续流回路，给大电解充电其电解上电位也会高。

本电路唯一的缺点是电解电容上面的纹波电压大，因为100HZ的变化是跟随输入来变化的。在输出端纹波电压也会较一般的反激电路大。这一缺点可以采用只做单路输出的电路可以通过反馈环来对100HZ纹波电压进行抑制，加以实现。

在本实用新型中，LED驱动电路2的具体电路如图3所示，LED驱动电路2包括：第一整流模块20、第二整流模块24、第一吸收电路21、第二吸收电路25、第一滤波电路22、第二滤波电路26、比较器、光电耦合器U905、恒压电路23、运算放大器U903、控制单元U901、电阻R915和负载R925；第一滤波电路22的一端通过所述第一整流模块20连接至变压器TIF的次级绕组中第一电感的一端；第一滤波电路22的另一端用于连接LED正极；所述第一吸收电路21与所述第一整流模块20并联连接；电阻R915的一端用于连接LED正极，电阻R915的另一端连接至光电耦合器U905中发光二极管的阳极，发光二极管的阴极连接至运算放大器U903的一端，运算放大器U903的另一端接地；光电耦合器U905中三极管的一端通过控制单元U901连接至开关管Q1的控制端，三极管的另一端接地；恒压电路23的一端用于连接LED正极，恒压电路23的另一端连接至运算放大器U903的一端；比较器LM358的一端用于连接LED正极，比较器LM358的另一端连接至运算放大器U903的一端；第二滤波电路26的一端通过第二整流模块24连接至变压器TIF的次级绕组中第二电感的一端；第二滤波电路26的另一端连接负载R925；变压器TIF的次级绕组中第二电感的另一端接地；第二吸收电路25的一端连接至所述第二滤波电路26的一端，第二吸收电路25的另一端连接至变压器TIF的次级绕组中第一电感的另一端。

其中，第一整流模块20包括并联连接的二极管D920和二极管D921，阳极并联连接端连接至变压器TIF的次级绕组中第一电感的一端，阴极并联连接端连接至第一滤波电路22的一端。

第一吸收电路21包括：电阻R920、电阻R921和电容C920；电阻R920和电容C920依次串联连接在变压器TIF的次级绕组中第一电感的一端与第一滤波电路22的一端之间；电阻R921与电阻R920并联连接。

第一滤波电路22包括：电容C924、电容C925、电容C926和电感L920；电感L920的一端作为所述第一滤波电路22的一端，电感L920的另一端作为第一滤波电路22的另一端；电容C924的一端与电感L920的一端连接，电容C924的另一端接地；电容C925与电容C924并联连接；电容C926的一端连接至电感L920的另一端，电容C926的另一端接地。

恒压电路23包括依次串联连接在LED正极与地之间的电阻R916和电阻R917，电阻R916和电阻R917的串联连接端连接至运算放大器U903的一端。

第二整流模块24包括并联连接的二极管D922和二极管D923，阳极并联连接端连接至变压器TIF的次级绕组中第二电感的一端，阴极并联连接端连接至第二滤波电路26的一端。

第二吸收电路25包括：电阻R922、电阻R923和电容C922；电阻R922和电容C922依次串联连接在变压器TIF的次级绕组中第一电感的另一端与第二滤波电路26的一端之间；电阻R923与电阻R922并联连接。

第二滤波电路26包括：电容C928、电容C930和电感L922；电感L922的一端作为第二滤波电路26的一端，电感L922的另一端作为第二滤波电路26的另一端；电容C928的一端与电感L922的一端连接，电容C928的另一端接地；电容C930的一端连接至电感L922的另一端，电容C930的另一端接地。

在本实用新型中，比较器可以采用型号为LM358的芯片，LM358用来检测LED电流并进行放大处理；U903实际也是一个运算放大器对LM358的恒流信号进行放大，同时R916/7的检测电压信号也进行放大，U905A/B是光电耦合器将信号传送给初级的控制IC；U901初级控制IC；D920/1LED部分的整流二极管将交流信号整成直流；C924/5电解电容器将直流波形平滑滤波。

本实用新型将LED背光采用高压直接驱动的方式来应用，直接采用恒压恒流的方式对反激的环路进行控制；变压器副边绕组直接出来灯条所要的电压，在输出端通过稳压源U903来恒压，LED负通过一个比较器（LM358等）来恒流，C924、C925、L920和C926组成一个π型滤波电路。R916、R917组成恒压电路，R915限制稳压源U903电压电流。其中稳压源U903可以采用型号为TL431的可控精密稳压源。D920和D921起整流作用，R920、R921和C920为吸收尖峰的作用，主环路的控制主要是恒流的控制方式，而电压则根据背光的灯珠来决定；第二绕组直接整流出来一个电压（约为20V，此电压主要跟随背光的LED灯珠来决定，以及变压器的匝数比来决定），主要给TV主板提供需要的电压，如功放，主板，T-CON，高频头等，这几路电压均通过DC-DC来完成；在LED背光调光时，只能调整到最大亮度的40-50%左右，则20V的电压会因为背光的PWM调光而提供的能量不足，只能通过LC进行最大限度的保持输出的最高峰值电压，由于功放的功率不会降低，所以输出的电压会因为能量不够而降低到12V左右，所以需要通过TV板卡来最调光DUTY进行锁定。图中D922和D923起整流作用，R922、R923和C922起吸收尖峰的作用，C922、L922和C930组成一个π型滤波电路，R925为负载电阻，作用有一个电流流过可以稳定工作状态。

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型技术采用新的方法来提高PFC值，用一种电感电容并联型的无源PFC电路来代替传统的IC控制型BOOST升压电路，此新型电路结合反激一起工作，将传统的一大堆有源PFC电路去掉，可以大大简化电路架构。

本实用新型在整流后波形的峰底采用电容高频供电，在波行的峰顶一是电容高频充电二是电感高频充电储能，在67K的频率中在DUTY关断的使用电感与变压器一起向次级释放能量；此方法能符合CCC对电源的8%谐波要求。

本实用新型的次级部分采用的方法为：并非传统的整流出来一个24V/48V电压给背光升压，而是直接整流驱动背光，反馈环路的控制电路中采用恒流恒压的控制方式，输出的电压是跟随灯珠的多少与温度来变化的；此方法效率高，成本也降低了。

本实用新型与现有技术相比，采用无源PFC代替有源PFC，并与反激架构充分的融合，节省了一级专业的PFC线路，使得整个电路部分元件大为减少，成本大为降低，稳定性提高，制造成本降低；而且可以做到新能源之星标准的低待机功耗的要求。通过LED的背光采用高压直接驱动这样效率可以大大提升，温升大为降低，次级则采用恒流恒压的方式加以控制，主回路只控制LED的部分，反馈环路稳定可靠也极其简单稳定；相比之前的低压升压型的恒流IC，可以减少一级损耗，元器件的数量也减少了很多，成本也大幅降低；因为出来的电压路数少，在变压器的选型方面也方便很多，不用另外去开新的变压器骨架模具。另外TV板卡的其他电压采用主变压器出一个绕组整流出来一个电压，在此基础上采用DC-DC分出来多路的电压，这样做的优势是，多路电压并不影响主回路的稳定性，每个电压是独立控制反馈稳定性高/效率高/温升低/保护性能齐全/可靠性高；而且还有一个好处就是可以再传统多路反激的基础上省去5V/12V/24V的切换MOS，直接利用DC-DC的IC使能脚即可。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种平板电视电源，其特征在于，包括：用于提高PF值的无源PFC电路，以及与所述无源PFC电路连接，用于控制LED的恒流以及检测调光信号对LED进行亮度的调节与控制的LED驱动电路。

2.如权利要求1所述的平板电视电源，其特征在于，所述无源PFC电路包括：电感L4F、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容C2、变压器TIF和开关管Q1；

第一二极管D1的阴极连接至变压器TIF初级绕组的一端，第一二极管D1的阳极用于连接至滤波单元的输出端，第二电容C2的一端连接至所述第一二极管D1的阴极，第二电容C2的另一端接地；

第二二极管D2的阴极通过电感L4F连接至变压器TIF初级绕组的中心抽头，第二二极管D2的阳极用于连接至滤波单元的输出端；

第一电容C1的一端连接至所述滤波单元的输出端，另一端接地；

开关管Q1的第一端连接至变压器TIF初级绕组的另一端，开关管Q1的第二端接地，开关管Q1的控制端用于接收外部的控制信号并根据所述控制信号控制第一端与第二端之间的导通或截止。

3.如权利要求2所述的平板电视电源，其特征在于，所述第一电容C1薄膜电容器，所述第二电容C2为电解电容器。

4.如权利要求2或3任一项所述的平板电视电源，其特征在于，所述LED驱动电路包括：

第一整流模块（20）、第二整流模块（24）、第一吸收电路（21）、第二吸收电路（25）、第一滤波电路（22）、第二滤波电路（26）、比较器、光电耦合器U905、恒压电路（23）、运算放大器U903、控制单元U901、电阻R915和负载R925；

第一滤波电路（22）的一端通过所述第一整流模块（20）连接至变压器TIF的次级绕组中第一电感的一端；第一滤波电路（22）的另一端用于连接LED正极；

所述第一吸收电路（21）与所述第一整流模块（20）并联连接；

电阻R915的一端用于连接LED正极，电阻R915的另一端连接至光电耦合器U905中发光二极管的阳极，发光二极管的阴极连接至运算放大器U903的一端，运算放大器U903的另一端接地；光电耦合器U905中三极管的一端通过控制单元U901连接至开关管Q1的控制端，三极管的另一端接地；

恒压电路（23）的一端用于连接所述LED正极，恒压电路（23）的另一端连接至运算放大器U903的一端；

比较器的一端用于连接LED正极，比较器的另一端连接至运算放大器U903的一端；

第二滤波电路（26）的一端通过第二整流模块（24）连接至变压器TIF的次级绕组中第二电感的一端；第二滤波电路（26）的另一端连接负载R925；变压器TIF的次级绕组中第二电感的另一端接地；

第二吸收电路（25）的一端连接至所述第二滤波电路（26）的一端，第二吸收电路（25）的另一端连接至变压器TIF的次级绕组中第一电感的另一端。

5.如权利要求4所述的平板电视电源，其特征在于，所述第一吸收电路（21）包括：电阻R920、电阻R921和电容C920；电阻R920和电容C920依次串联连接在变压器TIF的次级绕组中第一电感的一端与第一滤波电路（22）的一端之间；电阻R921与电阻R920并联连接。

6.如权利要求4所述的平板电视电源，其特征在于，所述第一滤波电路（22）包括：电容C924、电容C925、电容C926和电感L920；

电感L920的一端作为所述第一滤波电路（22）的一端，电感L920的另一端作为所述第一滤波电路（22）的另一端；

电容C924的一端与电感L920的一端连接，电容C924的另一端接地；

电容C925与电容C924并联连接；

电容C926的一端连接至电感L920的另一端，电容C926的另一端接地。

7.如权利要求4所述的平板电视电源，其特征在于，所述恒压电路（23）包括依次串联连接在LED正极与地之间的电阻R916和电阻R917，所述电阻R916和电阻R917的串联连接端连接至所述运算放大器U903的一端。

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