CN205213103U - 基于llc拓扑的驱动电源及显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于LLC拓扑的驱动电源及显示装置，该基于LLC拓扑的驱动电源包括用于给LED负载提供工作电压的变压器、用于驱动变压器工作的LLC谐振控制电路、用于对LED负载进行电压采样并反馈采样信号至LLC谐振控制电路的采样反馈电路及电压补偿电路，LLC谐振控制电路还根据反馈的电压采样信号调整变压器的输出电压；电压补偿电路的输入端与采样反馈电路连接，电压补偿电路的补偿端与LED负载连接；电压补偿电路用于在采样反馈电路采样到的电压值小于预设电压值时对LED负载进行电压补偿。本实用新型技术方案能够在LED负载电压较大时，对LED负载电压进行补偿以保证LED负载正常工作。

Description

基于LLC拓扑的驱动电源及显示装置

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，特别涉及一种基于LLC拓扑的驱动电源及显示装置。

背景技术

LED作为背光照明，需要高精度的恒压驱动电源以满足显示器件的亮度、色度及均匀性的要求，基于LLC拓扑的驱动电源凭借成本优势越来越多地用作驱动LED的电源。

由于LED的温度特性，不同的温度和电流工作条件下，LED负载的工作电压也会随之变化，但是基于LLC拓扑的驱动电源由于本身原理上的限制，其输出的电压范围比较窄，有时LED负载的工作电压会超出基于LLC拓扑的驱动电源的输出电压范围，使得基于LLC拓扑的驱动电源不能驱动LED负载正常工作。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种基于LLC拓扑的驱动电源，旨在提高电源输出电压范围，保证LED负载正常工作。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种基于LLC拓扑的驱动电源，该基于LLC拓扑的驱动电源包括用于给LED负载提供工作电压的变压器、用于驱动所述变压器工作的LLC谐振控制电路、用于对所述LED负载进行电压采样并反馈采样信号至所述LLC谐振控制电路的采样反馈电路、所述LLC谐振控制电路还根据反馈的所述电压采样信号调整所述变压器的输出电压；所述基于LLC拓扑的驱动电源还包括电压补偿电路，所述电压补偿电路的输入端与所述采样反馈电路连接，所述电压补偿电路的补偿端与所述LED负载连接；所述电压补偿电路，用于在所述采样反馈电路采样到的电压值小于预设电压值时，对所述LED负载进行电压补偿。

优选地，所述电压补偿电路包括电压比较电路及执行电路；所述电压比较电路的第一输入端输入一与所述预设电压值对应的电压基准信号，所述电压比较电路的第二输入端与所述采样反馈电路连接；所述电压比较电路的输出端与所述执行电路的受控端连接，所述电压补偿电路的补偿端与所述LED负载连接；其中，

所述电压比较电路，用于将所述采样反馈电路采样到的电压值与所述预设电压值进行比较，在所述采样反馈电路采样到的电压值低于所述预设电压值时输出第一电平信号；在所述采样反馈电路采样到的电压值高于所述预设电压值时输出第二电平信号；

所述执行电路，用于在所述电压比较电路输出第一电平信号时，对所述LED负载进行电压补偿；在所述电压比较电路输出第二电平信号时停止对所述LED负载进行电压补偿。

优选地，所述电压比较电路包括第一电压比较器；所述电压比较器的反相输入端为所述电压比较电路的第一输入端，所述电压比较器的同相输入端为所述电压比较电路的第二输入端；所述第一电压比较器的同相输入端与所述采样反馈电路的采样端连接，所述第一电压比较器的反相输入端输入所述电压基准信号。

优选地，所述执行电路包括第一电源、第一二极管及第一开关管；所述第一电源的输出端与所述第一二极管的阳极连接；所述第一二极管的阴极与所述第一开关管的输入端连接；其中，所述第一开关管的输入端为所述执行电路的补偿端，所述第一开关管的输出端接地，所述第一开关管的受控端与所述电压比较电路的输出端连接。

优选地，所述第一电源为恒压源。

优选地，所述采样反馈电路包括第一电阻；所述第一电阻的第一端为所述采样反馈电路的输出端，同时所述第一电阻的第一端还为所述采样反馈电路的采样端；所述第一电阻的第一端与所述LED负载连接，所述第一电阻的第一端还与所述LLC谐振控制电路的反馈端和所述电压补偿电路的输入端连接，所述第一电阻的第二端接地。

优选地，所述采样反馈电路还包括第一误差放大器及第一光耦；所述第一误差放大器的输入端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一误差放大器的输出端与所述第一光耦的输入端连接，所述第一光耦的输出端与所述LLC谐振控制电路的反馈端连接。

优选地，所述LLC谐振控制电路包括谐振控制器、第一电容、第二电源、第二开关管及第三开关管；所述谐振控制器的第一控制端与所述第二开关管的受控端连接，所述谐振控制器的第二控制端与所述第三开关管的受控端连接，所述谐振控制器的反馈端与所述第一光耦的输出端连接，其中所述谐振控制器的反馈端为所述LLC谐振控制电路的反馈端；所述第二开关管的输入端与所述第二电源输出端连接，所述第二开关管的输出端与所述第三开关管的输入端连接；所述第三开关管的输出端接地；所述变压器初级绕组的第一端与所述第二开关管的输出端和第三开关管的输入端的公共端点连接，所述变压器初级绕组的第二端经所述第一电容接地。

本实用新型还提出一种显示装置，所述显示装置包括LED负载及如上所述的任意一项所述的基于LLC拓扑的驱动电源，所述基于LLC拓扑的驱动电源与所述LED负载电连接；所述基于LLC拓扑的驱动电源包括用于给LED负载提供工作电压的变压器、用于驱动所述变压器工作的LLC谐振控制电路、用于对所述LED负载进行电压采样并反馈采样信号至所述LLC谐振控制电路的采样反馈电路、所述LLC谐振控制电路还根据反馈的所述电压采样信号调整所述变压器的输出电压；所述基于LLC拓扑的驱动电源还包括电压补偿电路，所述电压补偿电路的输入端与所述采样反馈电路连接，所述电压补偿电路的补偿端与所述LED负载连接；所述电压补偿电路，用于在所述采样反馈电路采样到的电压值小于预设电压值时，对所述LED负载进行电压补偿。

本实用新型技术方案通过设置用于给LED负载提供工作电压变压器、用于驱动所述变压器工作的LLC谐振控制电路、用于对所述LED负载进行电压采样并反馈采样信号至所述LLC谐振控制电路的采样反馈电路及电压补偿电路，实现了一种基于LLC拓扑的驱动电源，通过将采样反馈电路采样到的电压与预设电压进行比较，并在采样到的电压小于预设电压时，对所述LED负载进行电压补偿，即实现在LED负载电压超出变压器提供的电压时，通过电压补偿电路对LED负载进行电压补偿，从而驱动电源满足LED负载电压变化的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型基于LLC拓扑的驱动电源较佳实施例的结构框图；

图2为本实用新型基于LLC拓扑的驱动电源较佳实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	变压器	Q2	第二开关管
200	谐振控制电路	Q3	第三开关管
				300	采样反馈电路	R1	第一电阻
400	电压补偿电路	U1	电压比较器
				410	电压比较电路	U2	误差放大器
420	执行电路	U3	第一光耦
				D1	第一二极管	U4	谐振控制器
D2	第二二极管	VCC1	第一电源
				D3	第三二极管	VCC2	第二电源
D4	第四二极管	C1	第一电容
				D5	第五二极管	C2	第二电容
Q1	第一开关管	C3	第三电容
						C4	第四电容

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种基于LLC拓扑的驱动电源。

参照图1，在本实用新型实施例中，该基于LLC拓扑的驱动电源包括用于给LED负载提供工作电压的变压器100、用于驱动所述变压器工作的LLC谐振控制电路200、用于对所述LED负载进行电压采样并反馈采样信号至所述LLC谐振控制电路的采样反馈电路300，所述LLC谐振控制电路200还根据反馈的所述电压采样信号调整所述变压器100的输出电压；所述基于LLC拓扑的驱动电源还包括电压补偿电路400，所述电压补偿电路400的输入端与所述采样反馈电路300连接，所述电压补偿电路400的补偿端与所述LED负载连接。

所述电压补偿电路400，用于在所述采样反馈电路300采样到的电压值小于预设电压值时，对所述LED负载进行电压补偿；在所述采样反馈电路300采样到的电压值大于预设电压值时，所述采样反馈电路300可以对所述LED负载进行电压补偿也可以不补偿。在本实施例中，在所述采样反馈电路300采样到的电压值大于预设电压值时，停止对所述LED负载进行电压补偿。

需要说明的是，所述采样反馈电路300输出端输出的电压值与负载电压相关联，随着LED负载电压的变化而变化，在所述采样反馈电路300输出的电压值低于所述预设电压值时，此时LED负载所需电压超过了基于LLC拓扑的驱动电源输出电压范围，所述电压补偿电路400对所述LED负载进行电压补偿，使得基于LLC拓扑的驱动电源输出电压增大，满足了LED负载所需电压；在所述采样反馈电路300输出的电压值高于所述预设电压值时，此时基于LLC拓扑的驱动电源输出电压能够满足LED负载所需电压，所述电压补偿电路400对所述LED负载停止进行电压补偿。

本实用新型技术方案通过设置用于给LED负载提供工作电压变压器100、用于驱动所述变压器工作的LLC谐振控制电路200、用于对所述LED负载进行电压采样并反馈采样信号至所述LLC谐振控制电路的采样反馈电路300及电压补偿电路400，实现了一种基于LLC拓扑的驱动电源，通过将采样反馈电路300采样到的电压与预设电压进行比较，并在采样到的电压小于预设电压时，对所述LED负载进行电压补偿，即实现在LED负载电压超出变压器100提供的电压时，通过电压补偿电路对LED负载进行电压补偿，从而驱动电源满足LED负载电压变化的要求。

进一步地，参照图2，所述电压补偿电路400包括电压比较电路410及执行电路420；所述电压比较电路410的第一输入端输入一与所述预设电压对应的基准电压Vb，所述电压比较电路410的第二输入端与所述采样反馈电路300的输出端连接；所述电压比较电路410的输出端与所述执行电路420的受控端连接，所述电压补偿电路400的补偿端与所述LED负载连接；其中，

所述电压比较电路410，用于将所述采样反馈电路300采集到的电压值与所述预设电压值Vb进行比较，在所述采样反馈电路300采样到的电压值低于所述预设电压值Vb时输出第一电平信号；在所述采样反馈电路300采样到的电压值高于所述预设电压值Vb时输出第二电平信号；所述执行电路420，用于在所述电压比较电路410输出第一电平信号时，对所述LED负载进行电压补偿；在所述电压比较电路410输出第二电平信号时停止对所述LED负载进行电压补偿。

在本实施例中，所述第一电平信号为低电平信号，所述第二电平信号为高电平信号。

具体地，所述执行电路420包括第一电源VCC1、第一二极管D1及第一开关管Q1；所述第一电源VCC1的输出端与所述第一二极管D1的阳极连接；所述第一二极管D1的阴极与所述第一开关管Q1的输入端连接；其中，所述第一开关管Q1的输入端为所述电压补偿电路400的补偿端，所述第一开关管Q1的输出端接地，所述第一开关管Q1的受控端与所述电压比较电路410的输出端连接。

需要说明的是，所述第一电源VCC1为恒压源。在本实施例中，所述第一开关管Q1采用MOS管实现，在电压比较电路410输出低电平时，所述第一开关管Q1断开，所述LED灯负载输出端与恒压源接通，由此提高了LED负载输出端的电压，从而使得变压器T1(即图1中的变压器100)输出电压也提高。例如恒压源为20v，变压器T1输出电压最大值为120v时，当LED灯负载输出端与恒压源接通，将变压器T1输出最大电压提高到140v。

在所述采样反馈电路300输出端输出的电压值高于所述基准电压Vb时，电压比较电路410输出高电平，第一开关管Q1导通，此时LED负载输出端接地，则LED负载输出端电压为0v，此时变压器T1正常输出。

具体地，所述电压比较电路410包括第一电压比较器U1；所述第一电压比较器U1的同相输入端与所述采样反馈电路300的输出端连接，所述第一电压比较器U1的反相输入端接入基准电压Vb。其中，所述第一电压比较器U1的同相输入端为所述电压比较电路410的第二输入端，所述第一电压比较器U1的反相输入端为所述电压比较电路410的第一输入端，基准电压Vb的大小可根据LED负载所需最大电压而设定。

在本实施例中，所述采样反馈电路300采用电阻实现对LED负载电压的采样。具体地，所述采样反馈电路300包括第一电阻R1；所述第一电阻R1的第一端为所述采样反馈电路300的输出端，同时所述第一电阻R1的第一端也为第一电阻R1的采样端。所述第一电阻R1的第一端与所述LED负载连接，同时所述第一电阻R1的第一端还与所述LLC谐振控制电路200的反馈端和所述电压补偿电路400的输入端连接，所述第一电阻R1的第二端接地。

进一步地，所述采样反馈电路300还包括第一误差放大器U2及第一光耦U3；所述第一误差放大器U2的输入端与所述第一电阻R1的第一端连接，所述第一误差放大器U2的输出端与所述第一光耦U3的输入端连接，所述第一光耦U3的输出端与所述LLC谐振控制电路200的反馈端连接。

需要说明的是，第一误差放大器U2用于将第一电阻R1输出电压信号进行放大并经第一光耦U3进行信号隔离后，输入至LLC谐振控制电路200以对输出电压进行调节，通过设置第一误差放大器U2和第一光耦U3使得LLC谐振控制电路对变压器输出电压的调整更精准、稳定。

具体地，所述LLC谐振控制电路200包括谐振控制器U4、第一电容C1、第二电源VCC2、第二开关管Q2及第三开关管Q3；所述谐振控制器U4的第一控制端与所述第二开关管Q2的受控端连接，所述谐振控制器U4的第二控制端与所述第三开关管Q3的受控端连接，所述谐振控制器U4的反馈端与所述第一光耦U3的输出端连接，其中所述谐振控制器U4的反馈端为所述LLC谐振控制电路200的反馈端；所述第二开关管Q2的输入端与所述第二电源VCC2输出端连接，所述第二开关管Q2的输出端与所述第三开关管Q3的输入端连接；所述第三开关管Q3的输出端接地；所述变压器T1初级绕组的第一端与所述第二开关管Q2的输出端和第三开关管Q3的输入端的公共端点连接，所述变压器T1初级绕组的第二端经所述第一电容C1接地。

其中，谐振控制器U4通过控制第二开关管Q2及第三开关管Q3的通断，将所述第二电源VCC2的电压进行转换后输出。该LLC谐振控制电路200采用电源技术领域比较常见且成熟的技术，该LLC谐振控制电路200具有成本低，能够实现零电压开关，有效降低了基于LLC拓扑的驱动电源的损耗。

在本实施例中，所述LED负载包括第一灯串LED1、第二灯串LED2、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4及第五二极管D5；其中，所述第二二极管D2的阳极接地，所述第二二极管D2的阴极与所述变压器T1的输出绕组的第一端连接；所述第三二极管D3的阳极与所述变压器T1的输出绕组的第一端连接，所述第三二极管D3的阴极与所述第一灯串LED1的输入端连接；所述第二电容C2的第一端与所述第三二极管D3的阴极连接，所述第二电容C2的第二端接地；所述第二二极管D2、第三二极管D3及第二电容C2组成第一灯串LED1的整流滤波电路；第一灯串LED1的输入端与变压器T1输出绕组的第一端连接，第一灯串LED1的输出端为所述LED负载的输出端，第一灯串LED1的输出端与第一电阻R1的第一端连接。

所述第四电容C4的第一端与所述变压器T1的输出端绕组的第二端连接，所述第四电容C4的第二端与所述第五二极管D5的阳极连接；所述第四二极管D4的阳极接地，所述第四二极管D4的阴极与所述第四电容C4的第二端连接；所述第三电容C3的第一端与所述第五二极管D5的阴极连接，所述第三电容C3的第二端接地；所述第五二极管D5的阴极还与第二灯串LED2的输入端连接；所述第二灯串LED2输出端与所述电压补偿电路400的补偿端连接。

需要说明的是，由于流过第四电容C4的正向和负向电流大小相等，使得流过第二二极管D2、第三二极管D3的电流大小相等，同样流过第四二极管D4、第五二极管D5的电流大小相等；当第五二极管D5导通时，第二二极管D2、第五二极管D5、第四电容C4及变压器T1的输出绕组管为串联关系，因此第五二极管D5与第二二极管D2电流相等，即第五二极管D5与第三二极管D3电流相等，输出电流分别经第二电容C2、第三电容C3滤波后分别为第一灯串LED1和第二灯串LED2提供电流，因此第一灯串LED1和第二灯串LED2电流相等，第一灯串LED1及第二灯串LED2的电压也就相等。

综上，第一电阻R1对第一灯串LED1输出电压进行采样，第一电阻R1的第一端输出采样电压至第一电压比较器U1的同相输入端；在第一电压比较器U1同相输入端输入电压对应的电压值高于基准电压值Vb时，此时无需对LED负载进行电压补偿，第一电压比较器U1输出高电平控制第一开关管Q1导通，第二灯串LED2输出端接地；在第一电阻R1的第一端输出电压超过基准电压Vb时，基于LLC拓扑的驱动电源输出电压不能满足LED负载实际正常工作所需的电压，电压比较电路410输出低电平，第一开关管Q1断开，此时第二灯串LED2的输出端经第五二极管D5与所述第一电源VCC1输出端连接，此时第一电源VCC1对第二灯串LED2进行电压补偿，由于第一灯串LED1及第二灯串LED2的两端电压相等，即此时第一电源VCC1提高了第一灯串LED1及第二灯串LED2两端电压，从而提高了基于LLC拓扑的驱动电源输出电压范围，满足了LED负载实际所需的工作电压。

本实用新型还提出一种显示装置，所述显示装置包括LED负载及如上所述的基于LLC拓扑的驱动电源，所述基于LLC拓扑的驱动电源与所述LED负载电连接。该基于LLC拓扑的驱动电源的具体结构参照上述实施例，由于本显示装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于LLC拓扑的驱动电源，包括用于给LED负载提供工作电压的变压器、用于驱动所述变压器工作的LLC谐振控制电路、用于对所述LED负载进行电压采样并反馈采样信号至所述LLC谐振控制电路的采样反馈电路、所述LLC谐振控制电路还根据反馈的所述电压采样信号调整所述变压器的输出电压；其特征在于，所述基于LLC拓扑的驱动电源还包括电压补偿电路，所述电压补偿电路的输入端与所述采样反馈电路连接，所述电压补偿电路的补偿端与所述LED负载连接；所述电压补偿电路，用于在所述采样反馈电路采样到的电压值小于预设电压值时，对所述LED负载进行电压补偿。

2.如权利要求1所述的基于LLC拓扑的驱动电源，其特征在于，所述电压补偿电路包括电压比较电路及执行电路；所述电压比较电路的第一输入端输入一与所述预设电压值对应的基准电压，所述电压比较电路的第二输入端与所述采样反馈电路连接；所述电压比较电路的输出端与所述执行电路的受控端连接，所述电压补偿电路的补偿端与所述LED负载连接；其中，

所述电压比较电路，用于将所述采样反馈电路采样到的电压值与所述预设电压值进行比较，在所述采样反馈电路采样到的电压值低于所述预设电压值时输出第一电平信号；在所述采样反馈电路采样到的电压值高于所述预设电压值时输出第二电平信号；

所述执行电路，用于在所述电压比较电路输出第一电平信号时，对所述LED负载进行电压补偿；在所述电压比较电路输出第二电平信号时停止对所述LED负载进行电压补偿。

3.如权利要求2所述的基于LLC拓扑的驱动电源，其特征在于，所述电压比较电路包括第一电压比较器；所述电压比较器的反相输入端为所述电压比较电路的第一输入端，所述电压比较器的同相输入端为所述电压比较电路的第二输入端；所述第一电压比较器的同相输入端与所述采样反馈电路的采样端连接，所述第一电压比较器的反相输入端输入所述电压基准信号。

4.如权利要求2所述的基于LLC拓扑的驱动电源，其特征在于，所述执行电路包括第一电源、第一二极管及第一开关管；所述第一电源的输出端与所述第一二极管的阳极连接；所述第一二极管的阴极与所述第一开关管的输入端连接；其中，所述第一开关管的输入端为所述执行电路的补偿端，所述第一开关管的输出端接地，所述第一开关管的受控端与所述电压比较电路的输出端连接。

5.如权利要求4所述的基于LLC拓扑的驱动电源，其特征在于，所述第一电源为恒压源。

6.如权利要求1-5任意一项所述的基于LLC拓扑的驱动电源，其特征在于，所述采样反馈电路包括第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述LED负载连接，所述第一电阻的第一端还与所述LLC谐振控制电路的反馈端和所述电压补偿电路的输入端连接，所述第一电阻的第二端接地。

7.如权利要求6所述的基于LLC拓扑的驱动电源，其特征在于，所述采样反馈电路还包括第一误差放大器及第一光耦；所述第一误差放大器的输入端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一误差放大器的输出端与所述第一光耦的输入端连接，所述第一光耦的输出端与所述LLC谐振控制电路的反馈端连接。

8.如权利要求7所述的基于LLC拓扑的驱动电源，其特征在于，所述LLC谐振控制电路包括谐振控制器、第一电容、第二电源、第二开关管及第三开关管；所述谐振控制器的第一控制端与所述第二开关管的受控端连接，所述谐振控制器的第二控制端与所述第三开关管的受控端连接，所述谐振控制器的反馈端与所述第一光耦的输出端连接，其中所述谐振控制器的反馈端为所述LLC谐振控制电路的反馈端；所述第二开关管的输入端与所述第二电源输出端连接，所述第二开关管的输出端与所述第三开关管的输入端连接；所述第三开关管的输出端接地；所述变压器初级绕组的第一端与所述第二开关管的输出端和第三开关管的输入端的公共端点连接，所述变压器初级绕组的第二端经所述第一电容接地。

9.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括LED负载及如权利要求1-8任意一项所述的基于LLC拓扑的驱动电源，所述基于LLC拓扑的驱动电源与所述LED负载电连接。