CN204316778U - Led驱动电路、背光电路、led背光液晶电视 - Google Patents
Led驱动电路、背光电路、led背光液晶电视 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种LED驱动电路、背光电路、LED背光液晶电视，包括：交流到直流转换模块，提供电压输出到一个或多个LED；LED驱动模块，连接至一个或多个LED，在交流到直流转换模块的输出电压低于或高于一个或多个LED在额定电流下的正常工作电压的情况下，LED驱动模块的反馈输出电压变化；以及反馈模块，连接至LED驱动模块的反馈输出和交流到直流转换模块的电压调节点，根据LED驱动模块的反馈输出电压，使交流到直流转换模块的输出电压增大或减小。本实用新型具有减少元件数量、提高效率、降低成本、减少发热、减低噪声、简化滤波器等多方面的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED（Light Emitting Diode：发光二极管）驱动电路，并且特别涉及LED驱动电路中用于实现在交流到直流（AC-DC）转换模块与LED驱动模块之间联动的反馈电路、以及包括该LED驱动电路的背光电路、LED背光液晶电视。
背景技术
近年来，在液晶电视等领域中，LED照明得到了迅速发展。在LED照明电路中，需要适当地设置LED灯条的驱动电压，以便实现LED灯条的高效驱动。
图1示出了现有的LED驱动电路。如图1所示，现有的LED驱动电路包括：交流到直流（AC-DC）转换模块、直流到直流（DC-DC）升压模块以及LED驱动模块。
如图1所示，AC-DC转换模块将交流输入的电压转换为某个固定电压，例如24伏特（V）。然后，采用DC-DC升压电路来升高到驱动LED所需的电压，例如，50V、60V、78V等。取决于LED电视的尺寸等参数，对于不同厂商和型号的驱动LED所需的电压是不同的。由此，通过设置DC-DC升压模块的晶体管的开关频率等，可以采用标准模块来适配不同尺寸的LED电视。
在现有的LED驱动电路中，存在着两个反馈环路。即，用于AC-DC转换模块的反馈环路（FB1）和用于DC-DC转换模块的反馈环路（FB2）。
在反馈环路FB1中，可以设置电压参考点（或称为电压调节点）的电压Vref，并通过该Vref利用电阻R4、R5和R6来调节AC-DC转换模块的输出电压。通过这样的调节，可以将该AC-DC转换模块的输出电压稳定在目标电压，例如24V。
在反馈电路FB2中，可以检测LED灯条（一个或多个LED）的阴极电压，并将该阴极电压反馈给DC-DC升压模块，从而通过DC-DC升压模块改变该晶体管的开关占空比等改变DC-DC升压输出电压来适当地驱动LED灯条。
然而，在上述现有的LED驱动电路中，存在着很多问题。例如，由于所采用的DC-DC升压模块中包含了电感，存在着占用较大的面积、发热增大、产生噪音、元件数量增多等问题。另外，DC-DC升压模块中元件的功耗损失较大，使得整体电路的效率下降。
实用新型内容
本实用新型有鉴于上述情况而做出。
在本实用新型的一个实施例中，提供了一种LED驱动电路，包括：交流到直流转换模块，提供输出电压到一个或多个LED；LED驱动模块，连接至一个或多个LED，在交流到直流转换模块的输出电压低于或高于一个或多个LED在额定电流下的正常工作电压的情况下，LED驱动模块的反馈输出电压变化；以及反馈模块，连接至LED驱动模块的反馈输出和交流到直流转换模块的电压调节点，根据LED驱动模块的反馈输出电压，调节交流到直流转换模块的输出电压。
在本实用新型的另一个实施例中，在交流到直流转换模块的输出电压低于一个或多个LED在额定电流下的正常工作电压的情况下，反馈模块使交流到直流转换模块的输出电压增加；或者在交流到直流转换模块的输出电压超过一个或多个LED在额定电流下的正常工作电压的情况下，反馈模块使交流到直流转换模块的输出电压减小。
在本实用新型的又一个实施例中，提供了一种背光电路，包括：一个或多个LED；以及上述LED驱动电路，用于驱动该一个或多个LED。
在本实用新型的又一个实施例中，提供了一种LED背光液晶电视，包括：液晶显示面板；以及上述背光电路。
本实用新型通过上述LED驱动电路、背光电路和LED背光液晶电视，省略了现有的DC-DC升压模块，从而减少了元件的数量，并且减少了匹配损失，提高了电源利用效率。此外，通过省略电感元件，减少了发热和芯片面积，有利于节约成本。另外，通过将反馈电路进行整合，还降低了电路的噪声，也减少或简化了相应的滤波器。另外，本实用新型对现有电路的改动较小。
附图说明
通过参照附图来描述本实用新型的实施例，在附图中，类似的附图标记表示类似的元件。
图1是示出现有的LED驱动电路的示意图。
图2是示出本实用新型所提出的LED驱动电路的一个示范性实施例的示意图。
附图标记说明
R4~R10 电阻；Q1 晶体管；C2~C3 电容器；LED1~LEDn 发光二极管（LED）；N1 电压调节点。
具体实施方式
以下，使用具体实施例来描述本实用新型的示范性实施方式。然而，应当意识到，本实用新型并不限于以下所描述的实施例，而是还包括一些本领域技术人员能够想到的其它变形方式。
本实用新型中使用的“连接”（也可称“耦合”）一词指两个元件之间的连接，既包括两个元件之间的直接连接，也包括经由第三元件的两个元件之间的间接连接。
另外，在本实用新型中，对“一个实施例”或者“在一个实施例中”的提及可以指相同的实施例，也可以指不同的实施例。
另外，在本实用新型中，对“包含”或“包括”的提及应当理解为包含但不限于，即，除了包含或包括所提及的事项以外，还可以包含或包括一个或者多个未提及的其它事项。
本实用新型提出了一种在一定范围内可根据LED灯条工作电压自动调节AC-DC输出电压的新型反馈电路。采用该反馈电路，可以省略升压电路的电感、升压晶体管（MOSFET）、肖特基二极管和滤波电容器，降低成本。
实施例1
首先，参照图2来描述本实用新型的示范性实施例1。
图2是示出本实用新型所提出的LED驱动电路的一个示范性实施例的示意图。
（LED驱动电路的结构）
如图2所示，示范性LED驱动电路包括：交流到直流（AC-DC）转换模块、LED驱动模块、以及反馈模块。
AC-DC转换模块直接将输出电压VOUT提供给一个或多个LED（LED1~LEDn）。
LED驱动模块连接至一个或多个LED（LED1~LEDn），在AC-DC转换模块所输出的电压不足以驱动该一个或多个LED时，该LED驱动模块的反馈输出电压VFB增加。
另外，应注意，LED驱动模块对AC-DC转换模块所输出的电压是否能够驱动该一个或多个LED得检测可以通过检测一个或多个LED的电压、电流或者检测LED的发光状况等来进行。
另外，应注意，也可以使得在AC-DC转换模块所输出的电压不足以驱动一个或多个LED时，该LED驱动模块的输出电压减小。
反馈模块的一端连接至LED驱动模块，另一端连接至AC-DC转换模块的电压调节点N1，并且根据LED驱动模块的反馈输出电压VFB，使AC-DC转换模块的输出电压VOUT增加。
如图2所示，该反馈模块包含晶体管Q1。晶体管Q1优选工作在放大区或恒流区。在一个实施例中，在LED驱动模块的反馈输出电压VFB增加的情况下，晶体管Q1的等效电阻减小。在另一个实施例中，取决于晶体管类型和实际需要，也可以在LED驱动模块的反馈输出电压VFB减少的情况下，晶体管Q1的等效电阻减少。
晶体管Q1可以是双极型晶体管（BJT）或者场效应管（FET）。在一个实施例中，该晶体管Q1是N型晶体管。
在一个实施例中，如图2所示，晶体管Q1是NPN型双极晶体管，其基极b连接至LED驱动模块的输出，发射极e连接至接地，集电极c连接至电压调节点N1。
在一个实施例中，晶体管Q1是N型场效应晶体管（NMOS），其栅极连接至LED驱动模块的输出，源极连接至接地，漏极连接至电压调节点N1。
此外，晶体管Q1也可以是P型晶体管。在晶体管Q1是PNP型双极晶体管时，其基极连接至LED驱动模块的输出，集电极连接至接地，发射极连接至电压调节点N1。在晶体管Q1是PMOS的情况下，其栅极连接至LED驱动模块的输出，漏极连接至接地，源极连接至电压调节点N1。
为了更好匹配设计要求，反馈电路还可以包括电阻R7，该电阻R7连接在晶体管Q1与电压调节点N1之间，即，此时晶体管Q1经由该电阻R7间接连接至电压调节点N1。
在一个实施例中，当晶体管Q1是N型晶体管的情况下，电阻R7的一端连接于晶体管Q1的集电极（BJT）或漏极（FET），另一端连接至电压调节点N1。
反馈电路还包括电阻R4、R5和R6。电阻R4、R5串联连接在AC-DC的输出电压VOUT和电压调节点N1之间，另外，电阻R6连接在电压调节点N1和接地之间。
另外，应注意，电阻R4、R5和R6在数量上不受限制，即，可以在AC-DC的输出电压VOUT和电压调节点N1之间以及在电压调节点N1和接地之间分别设置一个或者多个电阻。
反馈电路还可以包括电阻R8和电容器C3，电阻R8一端连接至LED驱动模块的输出，另一端连接于电容器C3；电容器C3一端连接于电阻R8，另一端连接至接地。电容器C3和电阻R8一起用于设置反馈模块的补偿和输出响应速度。
反馈电路还可以包括电阻R9、R10和电容器C2。电阻R9一端连接至晶体管Q1的基极（BJT）或栅极（FET），另一端连接于接地；电阻R10一端连接至晶体管Q1的基极（BJT）或栅极（FET），另一端连接于LED反馈模块的输出；电容器C2一端连接至晶体管Q1的基极（BJT）或栅极（FET），另一端连接于接地。电阻R9、R10和电容器C2形成了一个滤波电路，使驱动晶体管Q1的电压Vb成为一个平稳的电压。
（LED驱动电路的动作）
在本实用新型的LED驱动电路启动后，首先，利用TL431设置电压调节点N1的初始参考电压，并且与R4、R5和R6一起设定AC-DC转换模块的初始输出电压VOUT，使得该初始输出电压VOUT略低于LED灯条（即，一个或多个LED）在额定电流情况下的正向导通电压。
由于在起始阶段，AC-DC转换模块的初始输出电压达不到LED灯条在额定电流下的正常工作电压，所以LED灯条负端的电压小于LED驱动芯片的检测电压，芯片内部的负反馈电路使得其平均输出电压VFB升高。
这样，随着该反馈输出电压VFB的升高，VFB对晶体管Q1的驱动能力增强，晶体管Q1的等效电阻RQ1的阻值减小，晶体管Q1与电阻R7的串联电阻（R7+RQ1）也减小。
因为晶体管Q1和电阻R7与电阻R6并联，因此，并联电阻为：
因此，。
所以此时，AC-DC转换模块的输出电压VOUT为：
当VOUT增加到满足LED灯条在额定电流下的正常工作电压，并使LED灯条负端电压达到芯片的检测电压值时，LED驱动模块的反馈输出电压VFB保持稳定不再升高。此时，电路即处于正常工作状态。
在该示范性实施例1中，通过省略现有技术中的DC-DC升压模块，从而减少了元件的数量，并且减少了匹配损失，提高了电源利用效率。
此外，通过省略电感元件，减少了发热和芯片面积，有利于节约成本。
另外，通过将反馈电路进行整合，还降低了电路的噪声，也减少或简化了相应的滤波器。
另外，本实用新型的大部分电路利用了现有技术中的电路，因此，对现有电路的改动较小。即，以较小的改动得到了显著的技术效果。
实施例2
上述实施例1通过在AC-DC转换模块的输出电压达不到LED灯条在额定电流下的正常工作电压的情况下，通过本实用新型所提出的反馈模块使得AC-DC转换模块的输出电压增加。
另外，也可以修改上述电路使得在AC-DC转换模块的输出电压高于LED灯条在额定电流下的正常工作电压的情况下，通过本实用新型所提出的反馈模块使得AC-DC转换模块的输出电压减小。
在本实用新型的实施例2中，提供一种LED驱动电路，包括：交流到直流（AC-DC）转换模块，提供电压输出VOUT到一个或多个LED；LED驱动模块，连接至一个或多个LED，在AC-DC转换模块的输出电压高于一个或多个LED在额定电流下的正常工作电压的情况下，LED驱动模块的反馈输出电压增加或减小；以及反馈模块，连接至LED驱动模块的反馈输出和AC-DC转换模块的电压调节点，根据LED驱动模块的反馈输出电压，使AC-DC转换模块的输出电压VOUT减小。
另外，在一个实施例中，在LED驱动模块的反馈输出电压VFB减小的情况下，晶体管Q1的等效电阻增加。在另一个实施例中，取决于晶体管类型和实际需要，也可以在LED驱动模块的反馈输出电压VFB增加的情况下，晶体管Q1的等效电阻增加。
实施例3
上述实施例1和实施例2所描述的LED驱动电路，可以应用于多种场合，例如，可以应用于LED液晶电视的背光源或者可以用于公交站台的广告板等。
在本实用新型的实施例3中，提供了一种背光电路，其包括一个或多个LED；以及实施例1或实施例2中的LED驱动电路，用于驱动该一个或多个LED。
另外，还提供了一种采用该背光电路的LED背光液晶电视，其包括液晶显示面板；以及上述的背光电路。
请注意，对于上述实施例1-3中的LED驱动电路中的模块的划分，也可以有其它的划分方法。例如，也可以将LED驱动模块并入到反馈模块中，或者也可以将电阻R4、R5和R6等划分到AC-DC转换模块中。模块划分仅仅在形式上和称呼上的不同，并不实质影响本文描述的实施例。上述实施例1-3中的模块划分仅仅是为了描述的方便，并不作为本实用新型范围的限制。
虽然以上以实施例1-3为例描述了本实用新型的优选实施方式。但是本领域的技术人员应当意识到，可以对以上各个实施例进行组合和变更，而不背离本实用新型的精神和范围。本实用新型的范围由权利要求书限定。
Claims (10)
1. 一种LED驱动电路，其特征在于，包括：
交流到直流转换模块，提供输出电压到一个或多个LED；
LED驱动模块，连接至所述一个或多个LED，在所述交流到直流转换模块的输出电压低于或高于所述一个或多个LED在额定电流下的正常工作电压的情况下，所述LED驱动模块的反馈输出电压变化；以及
反馈模块，连接至所述LED驱动模块的反馈输出和所述交流到直流转换模块的电压调节点，根据所述LED驱动模块的反馈输出电压，调节所述交流到直流转换模块的输出电压。
2. 根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，
在所述交流到直流转换模块的输出电压低于所述一个或多个LED在额定电流下的正常工作电压的情况下，所述反馈模块使所述交流到直流转换模块的输出电压增加；或者
在所述交流到直流转换模块的输出电压高于所述一个或多个LED在额定电流下的正常工作电压的情况下，所述反馈模块使所述交流到直流转换模块的输出电压减小。
3. 根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述反馈模块还包括：
第一电阻，一端连接于所述交流到直流转换模块的输出，另一端连接于所述电压调节点；以及
第二电阻，一端连接于所述电压调节点，另一端连接于接地。
4. 根据权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，所述反馈模块包括：
晶体管，一端连接于所述LED驱动模块的反馈输出，一端连接于所述电压调节点，一端连接至接地，在所述LED驱动模块的反馈输出电压变化的情况下，所述晶体管的等效电阻变化。
5. 根据权利要求4所述的LED驱动电路，其特征在于，
所述晶体管是NPN双极型晶体管，基极连接至所述LED驱动模块的输出，发射极连接至接地，集电极连接至所述电压调节点；或者
所述晶体管是PNP双极型晶体管，基极连接至所述LED驱动模块的输出，集电极连接至接地，发射极连接至所述电压调节点；或者
所述晶体管是N型场效应晶体管，栅极连接至所述LED驱动模块的输出，源极连接至接地，漏极连接至所述电压调节点；或者
所述晶体管是P型场效应晶体管，栅极连接至所述LED驱动模块的输出，漏极连接至接地，源极连接至所述电压调节点。
6. 根据权利要求5所述的LED驱动电路，其特征在于，所述反馈模块还包括：
第三电阻，一端连接于所述NPN双极型晶体管的集电极或者所述PNP双极型晶体管的发射极或者所述N型场效应晶体管的漏极或者所述P型场效应晶体管的源极，另一端连接于所述电压调节点。
7. 根据权利要求5所述的LED驱动电路，其特征在于，所述反馈模块还包括：
第三电阻，一端连接于所述LED驱动模块的反馈输出，另一端连接至第一电容器；以及
所述第一电容器，一端连接于所述第三电阻，另一端连接至接地。
8. 根据权利要求5所述的LED驱动电路，其特征在于，所述反馈模块还包括：
第三电阻，一端连接至所述双极型晶体管的基极或者所述场效应晶体管的栅极，另一端连接至接地；
第四电阻，一端连接至所述双极型晶体管的基极或者所述场效应晶体管的栅极，另一端连接至所述LED驱动模块的反馈输出；以及
第一电容器，一端连接至所述双极型晶体管的基极或者所述场效应晶体管的栅极，另一端连接至接地。
9. 一种背光电路，其特征在于，包括：
一个或多个LED；以及
权利要求1~8的任一项所述的LED驱动电路，用于驱动所述一个或多个LED。
10. 一种LED背光液晶电视，其特征在于，包括：
液晶显示面板；以及
权利要求9所述的背光电路。
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