实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种LED驱动装置及背光装置,旨在提高LED驱动多种输出的兼容性。
为实现上述目的,本实用新型提供一种LED驱动装置,包括接入电源的LLC谐振开关及驱动该LLC谐振开关工作的LLC控制器,所述LED驱动装置还包括:
变压器,所述变压器包括初级线圈和次级线圈,所述次级线圈具有多个第一次级输出端和一第二次级输出端,各所述第一次级输出端的电压、电流输出等级不同;
整流滤波电路,该整流滤波电路的输入端对应与多个所述第一次级输出端和所述第二次级输出端连接,该整流滤波电路的输出端与LED负载连接;
谐振电感及谐振电容,该谐振电感和谐振电容的数量均与所述第一次级输出端的数量对应;各所述谐振电感并联连接于所述LLC谐振开关的输出端与所述初级线圈的输入端之间;各所述谐振电容并联连接于所述初级线圈的输出端与地之间;
第一联动开关,所述第一联动开关包括与所述多个第一次级输出端连接的多个输入端及与所述整流滤波电路连接的输出端;
第二联动开关,所述第二联动开关包括与所述LLC谐振开关的输出端连接的输入端及与所述多个谐振电感一一对应连接的多个输出端;
第三联动开关,所述第三联动开关包括与所述初级线圈的输出端连接的输入端及与所述多个谐振电容一一对应连接的多个输出端;
所述第一联动开关,用于根据所述LED负载大小相应控制对应电压、电流输出等级的第一次级输出端和所述第二次级输出端输出;
所述第二联动开关和第三联动开关与所述第一联动开关相互联动,以选择与对应电压、电流输出等级匹配的谐振电感和谐振电容。
优选地,所述次级线圈包括多个串联设置的子线圈,位于两端的其中一个线圈的自由端以及相邻两个线圈的公共连接端构成多个所述第一次级输出端,位于两端的其中另一个线圈的自由端为所述第二次级输出端。
优选地,所述LED负载包括第一LED支路和第二LED支路;所述整流滤波电路包括第一整流滤波单元及第二整流滤波单元,所述第一整流滤波单元和所述第二整流滤波单元均具有正向输入端、正向输出端、反向输入端及反向输出端,所述第一LED支路串联连接于所述第一整流滤波单元的正向输出端和反向输出端之间;所述第二LED支路串联连接于所述第二整流滤波单元的正向输出端和反向输出端之间;所述第一整流滤波单元的正向输入端与所述第二整流滤波单元的反向输入端及多个所述第一次级输出端互连,所述第一整流滤波单元的反向输入端与所述第二整流滤波单元的正向输入端及所述第二次级输出端互连。
优选地,所述第一LED支路包括第一LED灯条及第二LED灯条,所述第一整流滤波单元包括第一二极管及第二二极管;所述第一二极管的阳极为所述第一整流滤波单元的正向输入端,所述第一二极管的阴极依次经所述第一LED灯条及第二LED灯条与所述第二二极管的阳极连接,所述第二二极管的阴极为所述第一整流滤波单元的反向输入端;所述第一LED灯条和所述第二LED灯条的公共端接地。
优选地,所述第一整流滤波单元还包括第一滤波电容,所述第一滤波电容的正极与所述第一二极管和所述第一LED灯条的公共端连接,所述第一滤波电容的负极与所述第二二极管和所述第二LED灯条的公共端连接。
优选地,所述第二LED支路包括第三LED灯条及第四LED灯条;所述第二整流滤波单元包括第三二极管及第四二极管;所述第三二极管的阳极为所述第二整流滤波单元的正向输入端,所述第三二极管的阴极依次经所述第三LED灯条及所述第四LED灯条与所述第四二极管的阳极连接;所述第四二极管的阴极为所述第二整流滤波单元的反向输入端;所述第三LED灯条和所述第四LED灯条的公共端接地。
优选地,所述第二整流滤波单元还包括第二滤波电容,所述第二滤波电容的正极与所述第三二极管和所述第三LED灯条的公共端连接,所述第二滤波电容的负极与所述第四二极管和所述第四LED灯条的公共端连接。
优选地,所述LED驱动装置还包括用于对第一LED支路和第二LED支路进行均流控制的均流元件。
优选地,所述均流元件为电容。
本实用新型还提供一种背光装置,包括如上所述的LED驱动装置,该LED驱动装置包括接入电源的LLC谐振开关及驱动该LLC谐振开关工作的LLC控制器,所述LED驱动装置还包括:变压器,所述变压器包括初级线圈和次级线圈,所述次级线圈具有多个第一次级输出端和一第二次级输出端,各所述第一次级输出端的电压、电流输出等级不同;整流滤波电路,该整流滤波电路的输入端对应与多个所述第一次级输出端和所述第二次级输出端连接,该整流滤波电路的输出端与LED负载连接;谐振电感及谐振电容,该谐振电感和谐振电容的数量均与多个所述第一次级输出端的数量对应;各所述谐振电感并联连接于所述LLC谐振开关的输出端与所述初级线圈的输入端之间;各所述谐振电容并联连接于所述初级线圈的输出端与地之间;第一联动开关,所述第一联动开关包括与所述多个第一次级输出端连接的多个输入端及与所述整流滤波电路连接的输出端;第二联动开关,所述第二联动开关包括与所述LLC谐振开关的输出端连接的输入端及与所述多个谐振电感一一对应连接的多个输出端;第三联动开关,所述第三联动开关包括与所述初级线圈的输出端连接的输入端及与所述多个谐振电容一一对应连接的多个输出端;所述第一联动开关,用于根据所述LED负载大小相应控制对应电压、电流输出等级的第一次级输出端和所述第二次级输出端输出;所述第二联动开关和第三联动开关与所述第一联动开关相互联动,以选择与对应电压、电流输出等级匹配的谐振电感和谐振电容。
本实用新型通过设置LLC控制器来控制LLC谐振开关将直流电源转换成方波的交流电压后,在通过谐振电感、谐振电容及变压器将该交流电压处理后,输出至整流滤波电路,经过再次转换成直流电压后,为LED支路提供合适的电压,以点亮各LED灯;其中,通过设置联动开关,针对不同规格的LED负载选择对应的谐振电感、对应的谐振电容以及对应匝数的变压器次级线圈,以使LLC谐振电源工作在最佳状态,满足不同规格的LED负载的驱动电流及驱动电压的需求,提高LED驱动装置的兼容性。
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。
本实用新型提供一种LED驱动装置。
参照图1,该LED驱动装置包括接入电源Vi的LLC谐振开关12及驱动该LLC谐振开关12工作的LLC控制器11,所述LED驱动装置还包括:
变压器TR,所述变压器TR包括初级线圈Np和次级线圈Ns,所述次级线圈Ns具有多个第一次级输出端和一个第二次级输出端,各所述第一次级输出端的电压、电流输出等级不同。
整流滤波电路,该整流滤波电路的输入端对应与多个所述第一次级输出端和所述第二次级输出端连接,该整流滤波电路的输出端与LED负载连接。
谐振电感Lr及谐振电容Cr,该谐振电感Lr和谐振电容Cr的数量均与所述第一次级输出端的数量对应;各所述谐振电感Lr并联连接于所述LLC谐振开关12的输出端与所述初级线圈Np的输入端之间;各所述谐振电容Cr并联连接于所述初级线圈Np的输出端与地之间。
第一联动开关K1,所述第一联动开关K1包括与所述多个第一次级输出端连接的多个输入端及与所述整流滤波电路连接的输出端。
第二联动开关K2,所述第二联动开关K2包括与所述LLC谐振开关12的输出端连接的输入端及与所述多个谐振电感Lr一一对应连接的多个输出端;
第三联动开关K3,所述第三联动开关K3包括与所述初级线圈Np的输出端连接的输入端及与所述多个谐振电容Cr一一对应连接的多个输出端。
所述第一联动开关K1,用于根据所述LED负载大小相应控制对应电压、电流输出等级的第一次级输出端和所述第二次级输出端输出。
所述第二联动开关K2和第三联动开关K3与所述第一联动开关K1相互联动,以选择与对应电压、电流输出等级匹配的谐振电感Lr和谐振电容Cr。
本实施例中,LLC控制器11通过控制LLC谐振开关12的互补导通来将输入的直流电源转换成方波的交流电压后输出。
谐振电感Lr具体为第一电感LK1、第二电感LK2及第三电感LK3;谐振电容Cr具体为第一电容C1、第二电容C2及第三电容C3;变压器TR、谐振电容Cr及谐振电感Lr组成的谐振电路用于调节输出电压的大小;谐振电容Cr和谐振电感Lr构成的谐振网络用于决定谐振电路的谐振频率,同时,谐振网络造成的相移在电压与电流之间形成延时,从而实现零电压开关,进而降低谐振开关自身的能源损耗,使得电源Vi更加节能。需要说明的是,第一电感LK1、第二电感LK2及第三电感LK3的电感大小,第一电容C1、第二电容C2及第三电容C3的电容大小,以及次级线圈匝数的大小根据实际要驱动的多款屏进行预先配置,以在开关切换选择对应的电感、电容及线圈时能够驱动对应的屏。
整流滤波电路将经变压器TR处理后的方波的交流电压经整流、滤波处理后转换成直流电压以为LED负载供能。
通过第二联动开关K2和第三联动开关K3与第一联动开关K1相互联动,多个联动开关分别与变压器TR次级线圈Ns的多个第一次级输出端、谐振电感Lr及谐振电容Cr对应连接,针对不同规格的LED负载选择对应的谐振电感Lr、对应的谐振电容Cr以及对应匝数的变压器T1次级线圈Ns,以使LLC谐振电源工作在最佳状态。
可以理解的是,由于第一联动开关K1的输入端、第二联动开关K2的输出端及第三联动开关K3的输出端互为联动,也即当LED灯驱动电压及驱动电流一定时,通过第一联动开关K1来选择适应LED灯驱动电压及驱动电流的第一次级输出端,第一联动开关K1的输入端、第二联动开关K2的输出端及第三联动开关K3的输出端互为联动,故通过第二联动开关K2的输出端选择相应的电感以及通过第三联动开关K3的输出端来选择相应的电容,从而满足不同电压和电流情况下的灯条驱动,这样,满足了不同规格的LED负载的驱动电流及驱动电压的需求,进而提高了LED驱动装置的兼容性。
在一优选实施例中,所述次级线圈Ns包括多个串联设置的子线圈,位于两端的其中一个线圈的自由端以及相邻两个线圈的公共连接端构成多个所述第一次级输出端,位于两端的其中另一个线圈的自由端为所述第二次级输出端。
本实施例中,各子线圈分别为第一子线圈N1、第二子线圈N2及第三子线圈N3,各第一次级输出端对应的子线圈的匝数不同,所述多个第一次级输出端分别用于输出不同的电压,以适应对LED灯在不同电压和电流的情况下的驱动。
上述实施例中,整流滤波电路可预先设置为多路,以匹配更多规格的LED背光装置,为了便于理解,本实施例,以驱动两路LED负载为例进行详细说明。其中,两路LED负载为第一LED支路和第二LED支路。则对应地,所述整流滤波电路包括第一整流滤波单元21及第二整流滤波单元22;所述第一整流滤波单元21和所述第二整流滤波单元22均具有正向输入端、正向输出端、反向输入端及反向输出端,所述第一LED支路串联连接于所述第一整流滤波单元21的正向输出端和反向输出端之间;所述第二LED支路串联连接于所述第二整流滤波单元22的正向输出端和反向输出端之间;所述第一整流滤波单元21的正向输入端与所述第二整流滤波单元22的反向输入端及多个所述第一次级输出端互连,所述第一整流滤波单元21的反向输入端与所述第二整流滤波单元22的正向输入端及所述第二次级输出端互连。
本实施例中,在LLC控制器11控制LLC谐振开关12将直流电压转换成方波的交流电压后,谐振电容Cr、谐振电感Lr及变压器TR组成的谐振电路将交流电压进行转换后输出,当输出电压为正半周时,第一整流滤波单元21工作,使得第一LED支路得电导通,第一LED支路上的LED灯条点亮工作;当输出电压为负半周时,第一整流滤波单元21工作,使得第二LED支路得电导通,第二LED支路上的LED灯条点亮工作。
在一优选实施例中,所述第一LED支路包括第一LED灯条LB1及第二LED灯条LB2,所述第一整流滤波单元21包括第一二极管D1及第二二极管D2;所述第一二极管D1的阳极为所述第一整流滤波单元21的正向输入端,所述第一二极管D1的阴极依次经所述第一LED灯条LB1及第二LED灯条LB2与所述第二二极管D2的阳极连接,所述第二二极管D2的阴极为所述第一整流滤波单元21的反向输入端;所述第一LED灯条LB1和所述第二LED灯条LB2的公共端接地。
本实施例中,各LED灯分别采用多个发光二极管串联连接组成等,数量不限。
具体地,当变压器输出电压为正半周时,次级线圈Ns的第一次级输出端的电流为正,第一LED支路经第六电容获得电压,此时二极管D1、D2导通,对应的二极管D1、D2将次级线圈Ns输出的电压经整流后输出,提供给第一LED灯条LB1和第二LED灯条LB2以驱动第一LED灯条LB1及第二LED灯条LB2点亮。
进一步地,所述第一整流滤波单元21还包括第一滤波电容,所述第一滤波电容的正极与所述第一二极管D1和所述第一LED灯条的公共端连接,所述第一滤波电容的负极与所述第二整流元D2件和所述第二LED灯条的公共端连接。
本实施例中,第一滤波电容优选采用第四电容C4,第四电容C4用于对经第一二极管D1及第二二极管D2整流后的直流电压进行滤波处理,同时第四电容C4起到均流的作用,保证流经各灯条的电流相等。
在一优选实施例中,所述第二LED支路包括第三LED灯条LB3及第四LED灯条LB4;所述第二整流滤波单元21包括第三二极管D3及第四二极管D4;所述第三二极管D3的阳极为所述第二整流滤波单元22的正向输入端,所述第三二极管D3的阴极与所述第三LED灯条LB3的输入端连接;所述第三LED灯条LB3的输出端与所述第四LED灯条LB4的输入端连接;所述第四LED灯条LB4的输出端与所述第四整流元D4件的输入端连接;所述第四整流元D4件的为所述第二整流滤波单元22的反向输入端;所述第三LED灯条LB3和所述第四LED灯条LB4的公共端接地。
本实施例中,当变压器输出电压为负半周时,次级线圈Ns的第二次级输出端的电流为正,第二LED支路获得电压,此时二极管D3、D4导通,对应的二极管D3、D4将次级线圈Ns输出的电压经整流后输出,提供给第三LED灯条LB3和第四LED灯条LB4以驱动第三LED灯条LB3及第四LED灯条LB4点亮。
进一步地,所述第二整流滤波单元22还包括第二滤波电容,所述第二滤波电容的正极与所述第三二极管D3和所述第三LED灯条LB3的公共端连接,所述第二滤波电容的负极与所述第四二极管D4和所述第四LED灯条LB4的公共端连接。
本实施例中,第二滤波电容优选采用第五电容C5,第五电容C5用于对经第三二极管D3及第四二极管D4整流后的直流电压进行滤波处理,第五电容C5起到均流的作用,保证流经各灯条的电流相等。
基于上述实施例,所述LED驱动装置还进一步包括用于对多路所述LED支路进行均流控制的均流元件。
本实施例中,该均流元件优选采用电容实现,如图1所示的第六电容C6,均流元件利用安秒平衡特性来实现流经与之相连的各LED支路的电流相等,由于第六电容C6的通交隔直作用,使得流经各LED灯条的电流相等。
上述实施例中,所述LLC谐振开关12可采用第一驱动开关Q1及第二驱动开关Q2。
具体地,所述第一驱动开关Q1的受控端与所述LLC控制器11的第一控制端连接,所述第一驱动开关Q1的输入端接所述电源Vi;所述第一驱动开关Q1的输出端与所述第二驱动开关Q2的输入端的公共端为所述LLC谐振开关12的输出端;所述第二驱动开关Q2的受控端与所述LLC控制器11的第二控制端连接,所述第二驱动开关Q2的输出端接地。
其中,所述第一驱动开关Q1及所述第二驱动开关Q2优选为MOSFET。
工作时,LLC控制器11通过控制两个MOSFET的互补导通与截止,来驱动变压器T1将输入的直流电压转换成方波的交流电压后输出至由谐振电感Lr、谐振电容Cr及变压器组成的谐振电路,再转换为合适的驱动电压,最后经整流滤波后输出至各LED灯条为各LED灯条通道提供能量,从而驱动LED灯条工作。
当LLC控制器11输出PWM控制信号控制两个MOSFET互补导通从而使变压器T1次级输出在正半周时,次级线圈Ns的第一输出端N1的电流为正,此时,通过次级线圈Ns输出电源电压至第一LED支路,以驱动第一LED支路工作。
当LLC控制器11输出PWM控制信号控制两个MOSFET互补导通从而使变压器T1次级输出在负半周时,次级线圈Ns的第四端的电流为正,此时,通过次级线圈Ns输出电源电压至第二LED支路,以驱动第二LED支路工作。
需要说明的是,LLC谐振电源中,通过次级线圈Ns输出电流的正半周及负半周为对称结构,也即正半周及负半周的电流幅度是相等的。根据均流元件的平衡作用,也即电容的安秒平衡特性,在一个周期内,流经第六电容C6的平均电流为零。在第六电容C6的作用下,使得流经第一二极管D1与第四二极管D4电流相等,又因为第一二极管D1与第二二极管D2、第一LED灯条LB1及第二LED灯条LB2为串联连接关系,同时,第三二极管D3与第四二极管D4、第三LED灯条LB3及第四LED灯条LB4为串联连接关系,故流经第一LED支路的电流和第二LED支路的电流也相等,这样,使得流经每一LED灯条的电流都相等,从而实现了对各LED灯条均流的目的,同时,通过设置三级联动开关,来选择不同的谐振电感Lr、不同的谐振电容Cr以及不同的变压器T1的次级线圈Ns输出以使LLC谐振电源工作在最佳状态,实现了在不同规格的LED灯情况下,满足不同的LED灯驱动电流及驱动电压的输出,提高了LED驱动的兼容性。
本实用新型还提出一种背光装置,该背光装置包括上述LED驱动装置;所述LED驱动装置的详细结构可参照上述实施例,此处不再赘述;可以理解的是,由于在本实用新型背光装置中使用了上述LED驱动装置,因此,本实用新型背光装置的实施例包括上述LED驱动装置全部实施例的全部技术方案,且所达到的技术效果也完全相同,在此不再赘述。
以上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,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。