CN204119593U - 实现双路led驱动的单路boost恒流驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了实现双路LED驱动的单路BOOST恒流驱动电路，包括电压控制单元和开关单元，所述电压控制单元连接第一LED灯串和第二LED灯串，所述开关单元连接电压控制单元、第一LED灯串和第二LED灯串；通过电压控制单元检测第一LED灯串和第二LED灯串的电流，根据电流大小调整输出电压VOUT的大小，使LED灯串的电流保持在预设值范围内；由开关单元根据外部输入的PWM1信号和PWM2信号控制第一LED灯串和第二LED灯串交错亮灭，将两路LED灯串分开驱动并交错导通，实现了两路LED灯串的恒流驱动，既避免了两路LED灯串串联产生的高电压；又解决了两路LED灯串并联产生的电流不平衡问题。

Description

实现双路LED驱动的单路BOOST恒流驱动电路

技术领域

本实用新型涉及LED背光驱动技术领域，特别涉及一种实现双路LED驱动的单路BOOST恒流驱动电路。  

背景技术

目前、在LED液晶电视背光驱动、LED液晶显示器背光驱动设计时，常会遇到双侧入光的液晶模组光学方案，这种方案主要是在液晶模组的左右两侧或者上下两侧各设置一根LED灯条来实现双侧入光。为实现这两根LED灯串的恒流驱动，常采用以下三种驱动方案。 

驱动方案一：通过两个BOOST拓扑结构的LED恒流驱动电路来分别实现两串LED灯串的恒流驱动。如图1所示，虚线框内即是单路BOOST拓扑结构的LED恒流驱动电路。两个虚线框内电路结构完全一致，分别实现对第一LED灯串10和第二LED灯串20的恒流驱动。这种方式实现原理简单、可靠；缺点是采样了两套功率器件，成本高。 

驱动方案二：通过一个LED恒流驱动电路来驱动串联的两路LED灯串。如图2所示，即仅设置单路BOOST拓扑结构的LED恒流电路，其为电流反馈型BOOST升压电路，通过PWM1的高低电平变化来控制两路LED灯串的亮灭。其中，BOOST控制IC U1的ISEN脚为电压基准脚，该ISEN脚的电压值为0.5V，通过LED灯串的电流由公式 计算得到。电路工作原理如下，当流过LED灯串的电流小于设置值时，此时降落在电阻R1上的电压小于0.5V，则BOOST控制IC U1认为驱动电压不够，故将Driver脚的驱动占空比加大，输出电压由公式可知（D为Driver脚的驱动占空比），输出电压VOUT增加，即流过LED灯串的电流增加，同时流过采样电阻R1的电压升高，直到V_R1等于基准电压0.5V为止，当达到动态平衡后，通过LED灯串的电流为，为固定值，从而实现对LED灯串的恒流驱动。 

驱动方案一采用了两个相同的LED恒流驱动方案来分别实现两路恒流驱动，其工作原理与驱动方案二相同。与驱动方案一相比，驱动方案二的驱动电流不变，电压升高约为驱动方案一的两倍，即VOUT=VLED1+VLED2。驱动方案二的优点是电路结构简单，成本低；缺点是局限性大，当输入电压VIN较低而两路LED灯串串联的电压较高时，该电路中功率器件的选型较为困难。 

驱动方案三：通过一个LED恒流驱动电路来驱动并联的两路LED灯串。如图3所示，两路LED灯串并联后亦可采用单路BOOST拓扑结构的LED恒流电路驱动，其电路与驱动方案二相同，工作原理相同。但与启动方案一相比，该驱动方案三的驱动电压不变，电流升高为驱动方案一的两倍。该驱动方案三的优点是电路结构简单，成本低；缺点是当两路LED灯串电压不平衡时，通过两路LED灯串的电流不一致，从而导致两路LED灯串的亮度不一致，影响LED液晶电视模组的整体光学效果。 

因此有必要对现有技术进行改进。  

实用新型内容

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实现双路LED驱动的单路BOOST恒流驱动电路，以解决现有LED恒流驱动电路功率器件的选型较为困难、整体光学效果较差的问题。 

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案： 

一种实现双路LED驱动的单路BOOST恒流驱动电路，用于驱动第一LED灯串和第二LED灯串，其包括：

用于检测第一LED灯串和第二LED灯串的电流，根据电流大小调整输出电压大小，使所述电流保持在预设值范围内的电压控制单元；

用于根据外部输入的PWM1信号和PWM2信号控制第一LED灯串和第二LED灯串交错亮灭的开关单元；

所述电压控制单元连接第一LED灯串和第二LED灯串，所述开关单元连接电压控制单元、第一LED灯串和第二LED灯串。

所述的单路BOOST恒流驱动电路中，所述电压控制单元包括BOOST控制IC、电感、二极管、电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一开关管；所述BOOST控制IC的ISEN脚连接第一电阻的一端和开关单元，第一电阻的另一端接地，BOOST控制IC的CS脚连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接第一开关管的输出脚、还通过第三电阻接地，第一开关管的控制脚通过第四电阻连接BOOST控制IC的Driver脚，第一开关管的输入脚连接二极管的正极、还通过电感连接电压输入端，二极管的负极通过电容接地、还连接第一LED灯串和第二LED灯串。 

所述的单路BOOST恒流驱动电路中，所述开关单元包括第五电阻、第六电阻、第二开关管和第三开关管；所述第二开关管的控制脚通过第五电阻连接第一控制端，第二开关管的输出脚连接第三开关管的输出脚和第一电阻的一端，第二开关管的输入脚连接第一LED灯串，第三开关管的控制脚通过第六电阻连接第二控制端，第三开关管的输入脚连接第二LED灯串。 

所述的单路BOOST恒流驱动电路中，所述第二开关管、第三开关管为NMOS管。 

所述的单路BOOST恒流驱动电路中，所述第二开关管、第三开关管为NPN三极管。 

相较于现有技术，本实用新型提供的一种实现双路LED驱动的单路BOOST恒流驱动电路，通过电压控制单元检测第一LED灯串和第二LED灯串的电流，根据电流大小调整输出电压VOUT的大小，使LED灯串的电流保持在预设值范围内；由开关单元根据外部输入的PWM1信号和PWM2信号控制第一LED灯串和第二LED灯串交错亮灭，将两路LED灯串分开驱动并交错导通，实现了两路LED灯串的恒流驱动，既避免了两路LED灯串串联产生的高电压；又解决了两路LED灯串并联产生的电流不平衡问题。 

附图说明

图1为现有实现双路LED驱动的单路BOOST恒流驱动电路的电路图。 

图2为现有实现双路LED驱动的单路BOOST恒流驱动电路的电路图。 

图3为现有实现双路LED驱动的单路BOOST恒流驱动电路的电路图。 

图4为本实用新型实现双路LED驱动的单路BOOST恒流驱动电路的电路图。 

图5为本实用新型PWM1信号和PWM2信号的驱动波形示意图。 

具体实施方式

本实用新型提供一种实现双路LED驱动的单路BOOST恒流驱动电路，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。 

本实用新型提供的实现双路LED驱动的单路BOOST恒流驱动电路通过增加开关管将两路LED灯串分开驱动并交错导通，实现了两路LED灯串的恒流驱动，既避免了两路LED灯串串联产生的高电压；又避免了两路LED灯串并联产生的电流不平衡问题。请参阅图4，所述单路BOOST恒流驱动电路包括电压控制单元110和开关单元120，所述电压控制单元110连接第一LED灯串10和第二LED灯串20，所述开关单元120连接电压控制单元110、第一LED灯串10和第二LED灯串20。所述电压控制单元110用于检测第一LED灯串10和第二LED灯串20的电流，根据电流大小调整输出电压VOUT的大小，使LED灯串的电流保持在预设值范围内。所述开关单元120用于根据外部输入的PWM1信号和PWM2信号控制第一LED灯串和第二LED灯串交错亮灭，所述PWM1信号和PWM2信号的相位相反。即PWM1信号为高电平时，PWM2信号为低电平，第一LED灯串点亮，第二LED灯串熄灭。PWM1信号为低电平时，PWM2信号为高电平，第一LED灯串熄灭，第二LED灯串点亮。 

其中，所述第一LED灯串10、第二LED灯串20分别由多个串联的LED灯组成，如图4所示的4个LED灯串联。 

所述电压控制单元110包括BOOST控制IC U1、电感L1、二极管D1、电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第一开关管Q1，其电路结构如图4所示；所述BOOST控制IC U1的ISEN脚连接第一电阻R1的一端和开关单元120，第一电阻R1的另一端接地，BOOST控制IC U1的CS脚连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接第一开关管Q1的输出脚oa、还通过第三电阻R3接地，第一开关管Q1的控制脚ca通过第四电阻R4连接BOOST控制IC U1的Driver脚，第一开关管Q1的输入脚ia连接二极管D1的正极、还通过电感L1连接电压输入端(用于输入一输入电压VIN)，二极管D1的负极通过电容C1接地、还连接第一LED灯串10和第二LED灯串20。所述电压控制单元110为现有技术，此处对其工作原理不作详述。 

本实施例的主要改进点在于：对第一LED灯串10和第二LED灯串20分开驱动，由开关单元120实现。则所述开关单元120包括第五电阻R5、第六电阻R6、第二开关管Q2和第三开关管Q3；所述第二开关管Q2的控制脚cb通过第五电阻R5连接第一控制端（用于输入PWM1信号），第二开关管Q2的输出脚ob连接第三开关管Q3的输出脚oc和第一电阻R1的一端，第二开关管Q2的输入脚ib连接第一LED灯串10，第三开关管Q3的控制脚cc通过第六电阻R6连接第二控制端（用于输入PWM2信号），第三开关管Q3的输入脚ic连接第二LED灯串20。 

其中，所述第二开关管Q2、第三开关管Q3为NMOS管，则第二开关管Q2、第三开关管Q3的控制脚分别为NMOS管的栅极，输出脚为NMOS管的源极，输入脚为NMOS管的漏极。进一步实施例中，所述第二开关管Q2、第三开关管Q3还可以采用NPN三极管；则所述控制脚为NPN三极管的基极，输出脚为NPN三极管的发射极，输入脚为NPN三极管的集电极。 

基于PWM1信号和PWM2信号互相错相180°，且最大占空比为50%。PWM1信号和PWM2信号的驱动波形如图5所示。当PWM1信号为高电压时，PWM2信号为零电压，第二开关管Q2导通，第三开关管Q3截止。此时，电压控制单元110（即BOOST控制IC U1、电感L1、二极管D1、电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一开关管Q1）、第二开关管Q2、第五电阻R5、第一LED灯串10组成单路BOOST拓扑结构的恒流驱动电路。在第二开关管Q2导通的时间内，流过第一LED灯串10的电流与流过第一电阻R1的电流相同。流过第一电阻R1的电流由公式决定。 

当PWM1信号由高电压转换成零电压时，PWM2信号由零电压转换成高电压，第二开关管Q2截止，第三开关管Q3导通。此时，电压控制单元110、第三开关管Q3、第六电阻R6、第二LED灯串20组成单路BOOST拓扑结构的恒流驱动电路。同理，在第三开关管Q3导通的时间内，流过第二LED灯串20的电流与流过第一电阻R1的电流相同，同样由公式计算所得。 

综合第二开关管Q2、第三开关管Q3的工作原理，在一个周期内两者导通时间各占一半，故通过第一LED灯串10或第二LED灯串20的平均电流为。若将第一电阻R1的阻值减小一倍，则流过的电流则相应的增加一倍，即可保证第一LED灯串10与第二LED灯串20所流过的平均电流与现有技术要求的电流的预设值相同。在流过灯串的电流相同的条件下，两个LED灯串的亮度也基本一致，从而实现了两路LED灯串的平衡。 

综上所述，本实用新型提供的一种实现双路LED驱动的单路BOOST恒流驱动电路，采用图4所示的单路BOOST拓扑结构的驱动方案来实现两路LED灯串驱动。相比于现有的驱动方案一，本实施例减少了一路BOOST拓扑结构，大大降低了成本。相比于现有的驱动方案二，本实施例中输出电压VOUT约等于单个LED灯串电压，功率器件的选型较为方便，局限性降低。相比于现有的驱动方案三，本实施例增加了一个调光的第三开关管，使第一LED灯串与第二LED灯串分别通过PWM1信号和PWM2信号来控制其亮灭，使第一LED灯串与第二LED灯串交错导通，不会相互影响，从而解决了驱动方案三中两个LED灯串之间存在电压差会导致流过的LED灯串的电流不相等的问题，实现光平衡效果。 

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 (5)

1.一种实现双路LED驱动的单路BOOST恒流驱动电路，用于驱动第一LED灯串和第二LED灯串，其特征在于，包括：

用于检测第一LED灯串和第二LED灯串的电流，根据电流大小调整输出电压大小，使所述电流保持在预设值范围内的电压控制单元；

用于根据外部输入的PWM1信号和PWM2信号控制第一LED灯串和第二LED灯串交错亮灭的开关单元；

所述电压控制单元连接第一LED灯串和第二LED灯串，所述开关单元连接电压控制单元、第一LED灯串和第二LED灯串。

2.根据权利要求1所述的单路BOOST恒流驱动电路，其特征在于，所述电压控制单元包括BOOST控制IC、电感、二极管、电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一开关管；所述BOOST控制IC的ISEN脚连接第一电阻的一端和开关单元，第一电阻的另一端接地，BOOST控制IC的CS脚连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接第一开关管的输出脚、还通过第三电阻接地，第一开关管的控制脚通过第四电阻连接BOOST控制IC的Driver脚，第一开关管的输入脚连接二极管的正极、还通过电感连接电压输入端，二极管的负极通过电容接地、还连接第一LED灯串和第二LED灯串。

3.根据权利要求2所述的单路BOOST恒流驱动电路，其特征在于，所述开关单元包括第五电阻、第六电阻、第二开关管和第三开关管；所述第二开关管的控制脚通过第五电阻连接第一控制端，第二开关管的输出脚连接第三开关管的输出脚和第一电阻的一端，第二开关管的输入脚连接第一LED灯串，第三开关管的控制脚通过第六电阻连接第二控制端，第三开关管的输入脚连接第二LED灯串。

4.根据权利要求3所述的单路BOOST恒流驱动电路，其特征在于，所述第二开关管、第三开关管为NMOS管。

5.根据权利要求3所述的单路BOOST恒流驱动电路，其特征在于，所述第二开关管、第三开关管为NPN三极管。