CN203673805U - 能降低emi辐射的背光升压电路和led背光驱动电路 - Google Patents

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本实用新型公开了能降低EMI辐射的背光升压电路和LED背光驱动电路,背光升压电路包括:DC-DC芯片和用于抑制DC-DC芯片产生的EMI辐射的RC吸收模块,所述RC吸收模块的一端连接DC-DC芯片的输出端,RC吸收模块的另一端接地。本实用新型通过在DC-DC芯片的输出端设置一RC吸收模块,使DC-DC芯片内部的寄生参数形成的振荡在最短的时间内衰减,降低了振铃的幅度,大幅降低了背光升压电路的EMI辐射。

Description

能降低EMI辐射的背光升压电路和LED背光驱动电路
技术领域
[0001] 本实用新型涉及LED背光控制技术,特别涉及一种能降低EMI辐射的背光升压电路和LED背光驱动电路。
背景技术
[0002]目前,转载设备一般使用7寸或8寸的TFT显示屏,显示屏的背光驱动电路通常使用DC-DC (直流-直流)升压电路。在DC-DC升压电路中均使用了 DC-DC升压芯片,而DC-DC升压芯片工作在开关状态,因此会产生很大的噪声和较强的EMI (ElectromagneticInterference,电磁干扰)福射。
[0003] 请参阅图1和图2,其中,图1为DC-DC升压芯片内部电路的原理图,图2为DC-DC升压芯片内部电路的等效电路图。升压芯片内部包括第一电容Cl、第二电容C2、电感L1、二极管Dl和MOS管Q1。图2中的第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第五电感L5均为DC-DC升压芯片内部PCB (Printed Circuit Board,印刷电路板)走线的寄生电感。第三电容C3和第四电容C4分别为MOS管Ql和二极管Dl的结电容。
[0004] DC-DC升压芯片的工作频率一般在100KHZ〜2MHZ,因此在DC-DC升压电路中的dV/dt和di/dt变化大。而且从图2的电路可知,PCB走线存在寄生参数,因此很容易在芯片内部的开关器件(如MOS管),以及DC-DC升压芯片的输出端产生较大的冲击电压、冲击电流、杂散噪声、以及振铃,由此产生很强的EMI辐射。
[0005] 以下结合图2,对DC-DC升压芯片产生EMI辐射的原因作详细描述:
[0006] 如图2所示,MOS管Ql在快速导通和截止的过程中会产生尖峰噪声和高频纹波,这将产生很强的辐射。MOS管Ql导通的瞬间,由于MOS管Ql的电压瞬间突变,会出现较大的浪涌电流造成尖峰噪声。当MOS管Ql由导通瞬间截止时,由于MOS管Ql的电流瞬间突变,PCB走线存在寄生电感(如第三电感L3、第四电感L4),会产生反向电动势E=L*di/dt,其值与MOS管Ql的漏极电流的变化率成正比、也与寄生电感成正比,这两个信号共同叠加在关断电压上,形成了 MOS管Ql的关断尖峰电压,从而形成辐射干扰。
[0007] 由图2可知,在MOS管Ql的附近存在LC回路,L为第三电感L3和第四电感L4之和,C为MOS管Ql的结电容(即第三电容C3),当MOS管Ql关断(即截止)时,就形成LC回路产生LC振荡,这个振荡电压叠加到MOS管Ql的漏极电压上,并在几十兆到几百兆范围内进行衰减振荡,产生了较强的EMI辐射,这体现在车载设备上就是电磁辐射和显示屏出现较大的纹波干扰。众所周知EMI辐射对人体有害,因此有必要将其影响尽可能降低。
实用新型内容
[0008] 鉴于上述现有技术的不足之处,本实用新型的目的在于提供一种能降低EMI辐射的背光升压电路和LED背光驱动电路,能降低背光升压电路的EMI辐射。
[0009] 为了达到上述目的,本实用新型采取了以下技术方案:
[0010] 一种能降低EMI辐射的背光升压电路,其包括=DC-DC芯片和用于抑制DC-DC芯片产生的EMI辐射的RC吸收模块,所述RC吸收模块的一端连接DC-DC芯片的输出端,RC吸收模块的另一端接地。
[0011] 所述的能降低EMI辐射的背光升压电路中,所述RC吸收模块包括第一电阻和第一电容,所述第一电阻的一端连接DC-DC芯片的输出端,第一电阻的另一端通过第一电容接地。
[0012] 所述的能降低EMI辐射的背光升压电路中,所述DC-DC芯片包括:电感、第二电容、第三电容、二极管和MOS管;所述电感的一端连接DC-DC芯片的输入端、还通过第二电容接地,所述电感的另一端连接MOS管的漏极和二极管的正极,所述MOS管的源极接地,MOS管的栅极连接DC-DC芯片的控制端,所述二极管的负极连接DC-DC芯片的输出端、还通过第三电容接地。
[0013] 所述的能降低EMI辐射的背光升压电路中,所述DC-DC芯片还包括:第一寄生电感、第二寄生电感、第三寄生电感、第四寄生电感、第一结电容和第二结电容;所述第一寄生电感串联在所述电感的另一端和二极管的正极之间,第二寄生电感串联在所述电感的另一端和MOS管的漏极之间,第三寄生电感的一端连接MOS管的源极,第三寄生电感的另一端接地,所述第四寄生电感串联在二极管的负极和DC-DC芯片的输出端之间;所述第一结电容的一端连接MOS管的漏极,第一结电容的另一端连接MOS管的源极;所述第二结电容与所述二极管并联。
[0014] 所述的能降低EMI辐射的背光升压电路中,所述第一电阻的阻值小于100欧姆。
[0015] 所述的能降低EMI辐射的背光升压电路中,所述第一电容为PF级电容。
[0016] 一种LED背光驱动电路,用于驱动LED,其包括储能电感、整流二极管和上述的背光升压电路,所述储能电感的一端连接VCC_IN供电端和背光升压电路的输入端,所述储能电感的另一端连接背光升压电路的输出端和整流二极管的正极,所述整流二极管的负极连接LED的正极,所述背光升压电路的反馈端连接LED的负极。
[0017] 相较于现有技术,本实用新型提供的能降低EMI辐射的背光升压电路和LED背光驱动电路,通过在DC-DC芯片的输出端设置一 RC吸收模块,使DC-DC芯片内部的寄生参数形成的振荡在最短的时间内衰减,降低了振铃的幅度,大幅降低了背光升压电路的EMI辐射。
附图说明
[0018] 图1为DC-DC升压芯片内部电路的原理图。
[0019] 图2为DC-DC升压芯片内部电路的等效电路图。
[0020] 图3为本实用新型背光升压电路的电路原理图。
[0021] 图4为本实用新型背光升压电路的等效电路图。
[0022] 图5为图4的等效变换电路图。
[0023] 图6为现有背光升压电路中DC-DC芯片的MOS管漏极振铃波形示意图。
[0024] 图7为本实用新型的背光升压电路中DC-DC芯片的MOS管漏极振铃波形示意图。
[0025] 图8为现有背光升压电路的EMI辐射波形示意图。
[0026] 图9为本实用新型背光升压电路的EMI辐射波形示意图。
[0027] 图10为本实用新型LED背光驱动电路的结构框图。[0028] 图11为本实用新型LED背光驱动电路的电路图。
具体实施方式
[0029] 本实用新型提供一种能降低EMI辐射的背光升压电路和LED背光驱动电路,为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
[0030] EMI辐射一般通过抑制干扰源、控制辐射路径、对设备屏蔽这三方面来降低EMI辐射,本实用提供的能降低EMI辐射的背光升压电路,通过在DC-DC芯片的输出端连接一个RC吸收模块,使DC-DC芯片内的寄生参数形成的振荡在最短的时间内衰减,通过抑制干扰源的方式降低了 EMI的幅度。
[0031] 请参阅图3,其为本实用新型背光升压电路的电路原理图。如图3所示,本实用新型提供的能降低EMI辐射的背光升压电路,包括=DC-DC芯片Ul和RC吸收模块101,所述RC吸收模块101的一端连接DC-DC芯片Ul的输出端,RC吸收模块101的另一端接地,用于抑制DC-DC芯片Ul产生的EMI辐射。
[0032] 其中,所述RC吸收模块101包括第一电阻Rl和第一电容Cl,所述第一电阻Rl的一端连接DC-DC芯片Ul的输出端,第一电阻Rl的另一端通过第一电容Cl接地。所述第一电阻Rl用于吸收DC-DC芯片Ul产生的振铃电压,第一电容Cl为振铃电压频率提供最小的阻抗路径,同时第一电容Cl的容值大小决定振铃频率的抑制范围。
[0033] 请继续参阅图3,所述DC-DC芯片Ul包括:电感L1、第二电容C2、第三电容C3、二极管Dl和MOS管Ql。所述电感LI为储能电感,该电感LI的一端连接DC-DC芯片Ul的输入端(该输入端为DC-DC芯片Ul的输入管脚)、还通过第二电容C2接地,所述电感LI的另一端连接MOS管Ql的漏极和二极管Dl的正极,所述MOS管Ql的源极接地,MOS管Ql的栅极连接DC-DC芯片Ul的控制端(该控制端为DC-DC芯片Ul的使能管脚,通过PWM (PulseWidth Modulation,脉宽调制)信号控制DC-DC芯片Ul内部的MOS管Ql导通与截止),所述二极管Dl的负极连接DC-DC芯片Ul的输出端(该输出端为DC-DC芯片Ul的输出管脚,该输出管脚输出的信号一般为开关信号)、还通过第三电容C3接地。此时,所述吸收模块相当于与MOS管Ql的漏极和源极并联。
[0034] 请一并参阅图4,其为本实用新型背光升压电路的等效电路图。所述的DC-DC芯片Ul还包括:第一寄生电感L11、第二寄生电感L12、第三寄生电感L13、第四寄生电感L14、第一结电容Cll和第二结电容C12 ;其中,第一寄生电感L11、第二寄生电感L12、第三寄生电感L13、第四寄生电感L14、第一结电容Cll和第二结电容C12为DC-DC芯片Ul内部PCB走线产生的寄生参数。
[0035] 所述第一寄生电感Lll串联在电感LI的另一端和二极管Dl的正极之间,第二寄生电感L12串联在电感LI的另一端和MOS管Ql的漏极之间,第三寄生电感L13的一端连接MOS管Ql的源极,第三寄生电感L13的另一端接地,所述第四寄生电感L14串联在二极管Dl的负极和DC-DC芯片Ul的输出端之间;所述第一结电容Cll的一端连接MOS管Ql的漏极,第一结电容Cll的另一端连接MOS管Ql的源极;所述第二结电容C12与所述二极管Dl并联。此时,所述RC吸收模块相当于并联在所述DC-DC芯片内部的第一结电容Cll的两端,即RC吸收模块的一端连接所述MOS管Ql的漏极,RC吸收模块的另一端连接所述MOS管Ql的源极,其等效交换电路图如图5所示。
[0036] 本实施例通过在MOS管Ql的漏极和源极并联一个由第一电阻Rl和第一电容Cl串联组成的RC吸收模块101后,使DC-DC芯片Ul内部的第二寄生电感L12、第三寄生电感L13和第一结电容Cll形成的振荡电路参数条件被破坏,通过抑制干扰源的方式,来大幅降低EMI干扰。
[0037] 从图2可知,在没有DC-DC芯片的外围电路中没有增加第一电阻和第一电容时,第二寄生电感L3、第三寄生电感L4和第一结电容C3与电源一起构成一个闭合的回路,在MOS管Ql的漏极和源极从导通变成关断时,由第二寄生电感L3、第三寄生电感L4和第一结电容C3形成的LC振荡电路产生振铃,并且在MOS管Ql关断瞬间,第二寄生电感L3两端的电压极性反向而产生反向电动势,与MOS管Ql漏极电压叠加形成尖峰脉冲,从而产生EMI辐射。
[0038] 从图4和图5可知,在DC-DC芯片Ul外围电路中增加第一电阻Rl和第一电容Cl后,使第二寄生电感L12、第三寄生电感L13和第一结电容Cll形成的振荡电路参数条件被破坏。此时MOS管Ql的漏极输出产生的冲击电压和振铃通过由第一电阻R1、第一电容Cl和MOS管Ql的漏极与源极之间的第一结电容Cll形成的回路进行消耗衰减,从而改善了 MOS管Ql的漏极输出波形,降低EMI辐射。从图6和图7可知,在增加了 RC吸收模块101后,MOS管Ql漏极处上升沿的振铃波形几乎没有了,对应的EM辐射强度也显示降低了。如图8所示,在未增加第一电阻Rl和第一电容Cl时,EMI辐射基本超过30dB,有部分频段的EMI辐射甚至超过40dB。在背光升压电路中增加第一电阻Rl和第一电容Cl后,EMI辐射强度基本降到30dB以下,符合车载电子产品国家标准的要求。
[0039] 本实用新型通过引入RC回路,可以将DC-DC芯片Ul内部的LC回路调整到临界阻尼状态,使DC-DC芯片Ul内部的寄生参数形成的振荡能在最短的时间内衰减,降低振铃的幅度。
[0040] 具体实施时,第一电阻Rl的取值大小决定了振铃电压的吸收程度,第一电容Cl为振铃电压频率提供最小的阻抗路径,同时第一电容Cl的大小决定了振铃频率的抑制范围。在实际应用时,第一电容Cl的容值和第一电阻Rl的阻值都不能过大。第一电容Cl的容量越大,其在一个开关周期内存储的能量越多,会造成第一电阻Rl的功耗增加。本实施例中,所述第一电阻Rl的阻值小于100欧姆,所述第一电容Cl为PF级电容,其具体取值需满足:第一电容Cl的充电时间为振铃的上半周期时间,可以抑制振铃的上升幅度;第一电容Cl的放电时间为振铃的下半周期时间,可以抑制振铃的下降幅度。
[0041] 本实用新型还相应提供一种LED背光驱动电路,用于驱动LED,该LED背光驱动电路,可应用于车载设备的7寸或8寸的TFT (Thin Film Transistor ,薄膜场效应晶体管)显示屏的背光驱动,可大幅降低背光驱动电路给车载设备等显示设备带来的EMI辐射,同时降低噪声、防止其对显示屏的干扰,使车载电子产品符合国家标准的要求,提升用户体验效果。
[0042] 请参阅图10和图11,其中,图10为本实用新型LED背光驱动电路的结构框图,图11为本实用新型LED背光驱动电路的电路图。
[0043] 如图10和图11所示,本实用新型的LED背光驱动电路包括储能电感L、整流二极管D和背光升压电路10,所述储能电感L的一端连接VCC_IN供电端和背光升压电路10的输入端,所述储能电感L的另一端连接背光升压电路10的输出端和整流二极管D的正极,所述整流二极管D的负极连接LED的正极,所述背光升压电路10的反馈端连接LED的负极。电流从VCC_IN供电端输入,进入背光升压电路10中,背光升压电路10输出的开关信号经过整流二极管D进入LED中,驱动LED点亮。从LED处输出的反馈信号输入背光升压电路10中,并由背光升压电路10根据反馈信号调整驱动电压和驱动电流,调整LED的亮度。由于所述背光升压电路10的电路结构、工作原理和其作用在上文均已进行了详细描述,此处不再赘述。
[0044] 综上所述,本实用新型提供的能降低EMI辐射的背光升压电路和LED背光驱动电路,通过在DC-DC芯片的输出端设置一 RC吸收模块,使DC-DC芯片内部的寄生参数形成的振荡在最短的时间内衰减,降低了振铃的幅度,大幅降低了背光升压电路的EMI辐射。
[0045] 可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种能降低EMI辐射的背光升压电路,其特征在于,包括=DC-DC芯片和用于抑制DC-DC芯片产生的EMI辐射的RC吸收模块,所述RC吸收模块的一端连接DC-DC芯片的输出端,RC吸收模块的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的能降低EMI辐射的背光升压电路,其特征在于,所述RC吸收模块包括第一电阻和第一电容,所述第一电阻的一端连接DC-DC芯片的输出端,第一电阻的另一端通过第一电容接地。
3.根据权利要求2所述的能降低EMI辐射的背光升压电路,其特征在于,所述DC-DC芯片包括:电感、第二电容、第三电容、二极管和MOS管;所述电感的一端连接DC-DC芯片的输入端、还通过第二电容接地,所述电感的另一端连接MOS管的漏极和二极管的正极,所述MOS管的源极接地,MOS管的栅极连接DC-DC芯片的控制端,所述二极管的负极连接DC-DC芯片的输出端、还通过第三电容接地。
4.根据权利要求3所述的能降低EMI辐射的背光升压电路,其特征在于,所述DC-DC芯片还包括:第一寄生电感、第二寄生电感、第三寄生电感、第四寄生电感、第一结电容和第二结电容;所述第一寄生电感串联在所述电感的另一端和二极管的正极之间,第二寄生电感串联在所述电感的另一端和MOS管的漏极之间,第三寄生电感的一端连接MOS管的源极,第三寄生电感的另一端接地,所述第四寄生电感串联在二极管的负极和DC-DC芯片的输出端之间;所述第一结电容的一端连接MOS管的漏极,第一结电容的另一端连接MOS管的源极;所述第二结电容与所述二极管并联。
5.根据权利要求2所述的能降低EMI辐射的背光升压电路,其特征在于,所述第一电阻的阻值小于100欧姆。
6.根据权利要求2所述的能降低EMI辐射的背光升压电路,其特征在于,所述第一电容为PF级电容。
7.—种LED背光驱动电路,用于驱动LED,其特征在于,包括储能电感、整流二极管和如权利要求1-6任意一项所述的背光升压电路,所述储能电感的一端连接VCC_IN供电端和背光升压电路的输入端,所述储能电感的另一端连接背光升压电路的输出端和整流二极管的正极,所述整流二极管的负极连接LED的正极,所述背光升压电路的反馈端连接LED的负极。
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Address before: 518052 Guangdong city of Shenzhen province Nanshan District Hing Road two No. 6 Wuhan University B815 Shenzhen research building (real Qianhai settled in Shenzhen City, Secretary of Commerce Co. Ltd.)

Patentee before: Folda car Networking (Shenzhen) Co. Ltd.

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Address after: No.23, 136 Yuhai East Road, Hangzhou Bay New District, Ningbo City, Zhejiang Province

Patentee after: Fu Zhi Yi Internet of vehicles (Ningbo) Co.,Ltd.

Address before: 518052 Room 201, building A, No. 1, Qian Wan Road, Qianhai Shenzhen Hong Kong cooperation zone, Shenzhen, Guangdong (Shenzhen Qianhai business secretary Co., Ltd.)

Patentee before: FUERDA IOV (SHENZHEN) Co.,Ltd.