TW201410066A - 直流調光型led驅動電路 - Google Patents

Abstract

一種直流調光型LED驅動電路，包括主電源降壓轉換器、待機電源降壓轉換器以及主機板微控器，其還包括：n條LED燈串，該主電源降壓轉換器的輸出經輸出濾波電路為該n條LED燈串供電；n個LED燈管電流控制電路，該n條LED燈串的輸出端與對應的LED燈管電流控制電路連接；一PWM信號轉直流調光電路，該PWM信號轉直流調光電路是將PWM調光信號轉換為一類比直流調光信號，並通過LED燈管電流控制電路來控制各LED燈串工作時電流大小。本發明的LED驅動電路轉換效率更好、設計成本更低，同時可消除現有因低頻的PWM調光產生畫面水紋波干擾及電源產品LED驅動異音等問題。

Description

直流調光型LED驅動電路

　　本發明是有關於一種可應用在液晶顯示產品發光二極體（Light-Emitting Diode，LED）燈管的LED驅動電路，且特別是有關於一種直流調光型LED驅動電路。

    請參見圖1，圖1為現有應用在液晶顯示產品LED燈管的LED驅動電路的電路方塊圖。市用交流電（90Vrms~264Vrms）經橋式整流電路（圖中未示）進行全波整流後再給功率因素校正（Power Factor Correction，PFC）電路（圖中未示）升壓後輸出一400V左右的直流電，該直流電經主電源降壓（buck）轉換器1”降壓後轉成24V直流電後再經升壓（boost）轉換器2”升壓後輸出一如100V左右的直流電Vled給LED燈管，LED燈管的各LED燈串LED1~LEDn輸出端分別獨立接一恒流源電路31”~3n”。各恒流源電路，以31”為例，通常採用如圖2所示架構，其採用如AZ432的三端並聯穩壓器U31作為LED燈管工作時的恒流控制，該AZ432的參考端（R端）為一固定基準比較電壓1.25V。該LED驅動電路的調光方式為低頻的脈寬調變（Pulse-Width Modulation，PWM）調光，亦稱為突發模式（burst-mode）調光，此突發模式調光頻率一般被設置在200Hz~1kHz左右。

    該現有的LED驅動電路採用PFC電路輸出的400V經主電源降壓轉換器1”降壓後輸出一24V直流電再經過升壓轉換器2”升壓後提供給LED燈管，這樣經過先降壓再升壓進行兩次的能量轉換後，會使LED電源板整體電源轉換效率變低，及設計成本上升問題。而且恒流源電路採用如AZ432的三端並聯穩壓器其價格較貴，一顆AZ432價格與內部集成2個運算放大器的LM358價格相當，另AZ432的基準比較電壓為較高的1.25V，當LED燈串LED1~LEDn輸出電流較大時，容易造成損耗在如圖2的電阻R33上的功耗增大，從而也影響到整個LED驅動電路的電源轉換效率。此外，採用低頻的PWM調光，容易造成畫面產生水紋波干擾，及工作時LED驅動電感等元件產生異音問題。

　　有鑑於此，本發明的目的在提供一種直流調光型LED驅動電路，可消除現有因採用低頻的PWM調光產生畫面水紋波干擾及電源產品LED驅動異音等問題，而且轉換效率更好、設計成本更低。

　　為達到上述目的，本發明提出一種直流調光型LED驅動電路，包括一主電源降壓轉換器、一待機電源降壓轉換器以及一主機板微控器，其特徵在於還包括：

　　n條LED燈串，該主電源降壓轉換器的輸出經一輸出濾波電路進行濾波後輸出一低電壓紋波的直流電作為該n條LED燈串供電輸入電壓；

　　n個LED燈管電流控制電路，該n條LED燈串的輸出端與該對應的n個LED燈管電流控制電路電性連接，用以控制各LED燈串工作時電流大小；

　　一參考電壓源產生電路，其接收由該待機電源降壓轉換器輸出的一待機供電電壓，並產生一參考電壓；

　　一PWM信號轉直流調光電路，其接收由該主機板微控器提供的一PWM調光信號及由該參考電壓源產生電路所輸出的該參考電壓並轉成一類比直流調光信號來提供給該n個LED燈管電流控制電路，該n個LED燈管電流控制電路依據該類比直流調光信號的直流電壓大小來控制各LED燈串工作時的電流大小，從而達到控制各LED燈串工作時的發光亮度大小；

　　一開關控制電路，其接收由該主機板微控器輸出的一開關信號及由該待機電源降壓轉換器輸出的該待機供電電壓，以輸出一控制電壓來控制該n個LED燈管電流控制電路的工作與否；

　　一LED燈管輸出電壓反饋控制電路，其接收由該參考電壓源產生電路所輸出的該參考電壓及由該開關控制電路所輸出的該控制電壓，並通過n個二極體分別偵測各LED燈串輸出端的最低電壓，該LED燈管輸出電壓反饋控制電路通過所偵測到最低的那一LED燈串輸出端電壓與該參考電壓源產生電路所輸出的該參考電壓做比較後輸出一反饋補償信號；以及

　　一輸出反饋控制電路，其偵測該輸出濾波電路的輸入端和輸出端電壓並根據該LED燈管輸出電壓反饋控制電路輸出的該反饋補償信號來決定該輸出反饋控制電路輸給該主電源降壓轉換器的反饋量大小，以達到控制該n條LED燈串輸入端電壓；其中n為大於或等於1的自然數。

　　在本發明一實施例中，該LED燈管電流控制電路包括：

　　一電晶體，其集極與該對應的LED燈串的輸出端電性連接；

　　一LED燈串電流取樣電阻，其一端接地；以及

　　一運算放大器，該電晶體的基極與該運算放大器的輸出端電性連接，該電晶體的射極與該運算放大器的反相輸入端及該LED燈串電流取樣電阻的另一端電性連接；該運算放大器的非反相輸入端與該PWM信號轉直流調光電路電性連接以接收該類比直流調光信號來控制該對應的LED燈串工作時的電流大小，該運算放大器的供電端接收由該開關控制電路輸出的該控制電壓作為該運算放大器供電輸入電壓，該開關控制電路根據該主機板微控器輸出的該開關信號來決定是否要為該運算放大器提供所需的供電輸入電壓，從而達到控制該LED燈管電流控制電路工作與否。

　　在本發明一實施例中，該電晶體用一金屬氧化物半導體場效電晶體來取代。

　　在本發明一實施例中，該參考電壓源產生電路包括：

　　一電晶體，其集極接收由該待機電源降壓轉換器輸出的該待機供電電壓；

　　一三端並聯穩壓器，其陰極端與該電晶體的基極電性連接，陽極端接地；

　　一電阻R51，電性連接在該電晶體的集極和基極之間；

　　一電阻R52，該電阻R52的一端與該電晶體的射極電性連接，另一端與該三端並聯穩壓器的參考端電性連接；

　　一電阻R53，該電阻R53的一端與該三端並聯穩壓器的參考端電性連接，另一端接地；以及

　　一電容C51，該電容C51的一端與該電晶體的射極電性連接，另一端接地。

　　在本發明一實施例中，該PWM信號轉直流調光電路為一負調光的PWM信號轉直流調光電路，其包括一電晶體Q81、一電容C81以及複數個電阻R81、R82、R83、R86、R87；該電阻R83的一端接收由該主機板微控器輸出的該PWM調光信號，該電阻R83的另一端與該電晶體Q81的基極電性連接；該電晶體Q81的射極接地，集極與該電阻R81、R82的一端電性連接；該電阻R82的另一端接收該參考電壓，該電阻R81的另一端與該電容C81的一端及該電阻R86的一端電性連接；該電阻R86的另一端與該電阻R87的一端電性連接，該電阻R87的另一端、該電容C81的另一端均接地。

　　在本發明一實施例中，該PWM信號轉直流調光電路為一正調光的PWM信號轉直流調光電路，其包括兩電晶體Q82、Q81、一電容C81以及複數個電阻R81、R82、R83、R84、R85、R86、R87，該電阻R85的一端接收由該主機板微控器輸出的該PWM調光信號，該電阻R85的另一端與該電晶體Q82的基極電性連接；該電阻R83、R84的一端與該電晶體Q82的集極電性連接，該電阻R83的另一端與該電晶體Q81的基極電性連接；該電晶體Q81的集極與該電阻R82、R81的一端電性連接；該電阻R84、R82的另一端接收該參考電壓；該電阻R81的另一端與該電容C81的一端及該電阻R86的一端電性連接；該電阻R86的另一端與該電阻R87的一端電性連接，該電阻R87的另一端、電容C81的另一端、電晶體Q81和Q82的射極均接地。

　　在本發明一實施例中，該開關控制電路包括：

　　一電阻R41，該電阻R41的一端接收由該主機板微控器輸出的該開關信號；

　　一電晶體Q41，其基極與該電阻R41的另一端電性連接，射極接地；以及

　　一電晶體Q42，其基極與該電晶體Q41的集極電性連接，射極接收由該待機電源降壓轉換器輸出的該待機供電電壓，集極根據該電阻R41接收的該開關信號通過該電晶體Q42來控制是否要將該待機供電電壓提供給該n個LED燈管電流控制電路及該LED燈管輸出電壓反饋控制電路內部的運算放大器。

　　在本發明一實施例中，該LED燈管輸出電壓反饋控制電路包括一運算放大器OP71、一電晶體Q71、一電容C71以及複數個電阻R73、R72、R71；該運算放大器OP71的非反相輸入端接收該參考電壓，該電阻R73的一端與該運算放大器OP71的供電端接收由該開關控制電路輸出的該控制電壓，該電阻R73的另一端與該運算放大器OP71的反相輸入端、該電容C71的一端、該n個二極體電性連接，該電容C71的另一端與該電阻R72的一端電性連接，該電阻R72另一端與該運算放大器OP71的輸出端及該電晶體Q71的基極電性連接，該運算放大器OP71的接地端接地，該電晶體Q71的射極與該電阻R71的一端電性連接，該電阻R71的另一端接地，該電晶體Q71的集極輸出該反饋補償信號。

　　本發明相較於現有LED驅動電路，其轉換效率更好、設計成本更低，同時本發明可消除現有因採用低頻的PWM調光產生畫面水紋波干擾及電源產品LED驅動異音等問題。

    為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

　　請參見圖3，圖3為本發明LED驅動電路的一實施例電路方塊圖。本實施例提供一種直流調光型LED驅動電路，包括一主電源降壓（Buck）轉換器1、一待機電源降壓（Buck）轉換器2以及一主機板微控器（Micro Control Unit，MCU）3，其特徵在於還包括：

　　n條LED燈串LED1~LEDn，該主電源降壓轉換器1的輸出經一輸出濾波電路11進行濾波後輸出一低電壓紋波的直流電Vled作為該n條LED燈串LED1~LEDn供電輸入電壓；

　　n個LED燈管電流控制電路61~6n，該n條LED燈串LED1~LEDn的輸出端與該對應的n個LED燈管電流控制電路61~6n電性連接，用以控制各LED燈串LED1~LEDn工作時電流大小；

　　一參考電壓源產生電路5，其接收由該待機電源降壓轉換器2輸出的一待機供電電壓Vsb，並產生一穩定且較為精準的參考電壓Vref1；

　　一PWM信號轉直流調光電路8，其接收由該主機板微控器3提供的一PWM調光信號DIM及由該參考電壓源產生電路5所輸出的該參考電壓Vref1並轉成一類比直流調光信號Vdim來提供給該n個LED燈管電流控制電路61~6n，該n個LED燈管電流控制電路61~6n依據該類比直流調光信號Vdim的直流電壓大小來控制各LED燈串LED1~LEDn工作時的電流大小，從而達到控制各LED燈串LED1~LEDn工作時的發光亮度大小，最終達到控制液晶顯示畫面的整體最大亮度；

　　一開關控制電路4，其接收由該主機板微控器3輸出的一開關信號On/Off及由該待機電源降壓轉換器2輸出的該待機供電電壓Vsb，以輸出一控制電壓Vcon來控制該n個LED燈管電流控制電路61~6n的工作與否；

　　一LED燈管輸出電壓反饋控制電路7，其接收由該參考電壓源產生電路5所輸出的該參考電壓Vref1及由該開關控制電路4所輸出的該控制電壓Vcon，並通過n個二極體D71~D7n分別偵測各LED燈串LED1~LEDn輸出端的最低電壓，該LED燈管輸出電壓反饋控制電路7通過所偵測到最低的那一LED燈串輸出端電壓與該參考電壓源產生電路5所輸出的該參考電壓Vref1做比較後輸出一反饋補償信號；以及

　　一輸出反饋控制電路12，其偵測該輸出濾波電路11的輸入端和輸出端電壓並根據該LED燈管輸出電壓反饋控制電路7輸出的該反饋補償信號來決定該輸出反饋控制電路12輸給該主電源降壓轉換器1的反饋量大小，以達到合理的控制該n條LED燈串LED1~LEDn輸入端電壓；其中n為大於或等於1的自然數。

　　請繼續參見圖3，市用交流電經橋式整流電路（圖中未示）進行全波整流後再給PFC電路（圖中未示）升壓後輸出一400V左右的直流電，該直流電經主電源降壓轉換器1轉換後再經輸出濾波電路11進行濾波後輸出一低電壓紋波的直流電Vled作為LED燈管的輸入供電電壓，LED燈管中各LED燈串LED1~LEDn的輸出端分別接一LED燈管電流控制電路61~6n的610端~6n0端，LED燈管電流控制電路61~6n作用是用來控制各LED燈串LED1~LEDn工作時的電流大小，從而達到控制各LED燈串LED1~LEDn工作時的發光亮度大小，最終達到控制液晶顯示畫面的整體最大亮度。開關控制電路4從403端接收由主機板微控器3輸出的開關信號On/Off，同時從402端接收由待機電源降壓轉換器2輸出的待機供電電壓Vsb（通常為5V直流電），並從401端輸出控制電壓Vcon，通過611端~6n1端來控制LED燈管電流控制電路61~6n工作與否，及通過702端來同時控制LED燈管輸出電壓反饋控制電路7工作與否。參考電壓源產生電路5從501端接收由待機電源降壓轉換器2輸出的待機供電電壓Vsb，並從502端輸出參考電壓Vref1。PWM信號轉直流調光電路8從801端接收由主機板微控器3輸出的PWM調光信號DIM，同時從802端接收參考電壓Vref1，從803端輸出類比直流調光信號Vdim，並通過612端~6n2端分別提供給LED燈管電流控制電路61~6n來調節各LED燈串LED1~LEDn電流大小。LED燈管輸出電壓反饋控制電路7從701端接收參考電壓Vref1，從702端接收開關控制電路4輸出的控制電壓Vcon，從703端分別通過二極體D71~D7n來偵測對應的LED燈串LED1~LEDn輸出端中最低的那一LED燈串的輸出電壓，並從704端輸出反饋補償信號通過601端給輸出反饋控制電路12。輸出反饋控制電路12分別從602端、603端偵測輸出濾波電路11輸入端與輸出端的電壓，並同時依據LED燈管輸出電壓反饋控制電路7中704端輸出的反饋補償信號來決定輸出反饋控制電路12的604端輸出給主電源降壓轉換器1的反饋量大小，以便控制並輸出一合理的電壓給LED燈管工作，即：通過LED燈管輸出電壓反饋控制電路7中704端輸出反饋補償信號給輸出反饋控制電路12，確保LED燈管中的所有LED燈串LED1~LEDn在工作時的電流均能被正常的控制，同時讓降落在LED燈管電流控制電路61~6n內部電晶體集極與射極（或汲極與源極）之間的壓降更低更合理，使所有LED燈管電流控制電路61~6n內部電晶體溫度更低，使電源整體轉換效率更高。

　　為了讓一般技術人員更好的理解本發明，下面對各電路進行簡單介紹。

　　請參見圖4a，圖4a為圖3中LED燈管電流控制電路61的一實施例具體電路圖。NPN雙載子接面電晶體Q61的集極（610端）與對應的LED燈串LED1的輸出端電性連接，電晶體Q61的基極與運算放大器OP61的輸出端電性連接，電晶體Q61的射極與運算放大器OP61的反相輸入端及LED燈串電流取樣電阻R61的一端電性連接，電阻R61的另一端接地，運算放大器OP61的非反相輸入端（612端）與PWM信號轉直流調光電路8的803端電性連接以接收從803端輸出的類比直流調光信號Vdim，運算放大器OP61的供電端（611端）接收開關控制電路4從401端輸出的控制電壓Vcon作為運算放大器OP61供電輸入電壓，運算放大器OP61的接地端接地。根據運算放大器虛短特點：V+=V-（V+為OP61非反相輸入端電壓；V-為OP61反相輸入端電壓），而V+=Vdim，故V-=Vdim，且LED燈串LED1工作時的電流大小為ILED1=V-/R61=Vdim/R61，即：當PWM信號轉直流調光電路8從803端輸出的類比直流調光信號Vdim的電壓準位變大時，LED燈串LED1工作時的電流ILED1也變大，液晶顯示畫面的整體最大亮度將變亮；當PWM信號轉直流調光電路8從803端輸出的類比直流調光信號Vdim的電壓準位變小時，LED燈串LED1工作時的電流ILED1也變小，液晶顯示畫面的整體最大亮度將變暗。

　　請參見圖4b，圖4b為圖3中LED燈管電流控制電路61的另一實施例具體電路圖，其與圖4a的區別是將NPN雙載子接面電晶體Q61用N通道金屬氧化物半導體場效電晶體（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET）來取代，此時MOS電晶體Q61的汲極（610端）與LED燈串LED1的輸出端電性連接，MOS電晶體Q61的閘極與運算放大器OP61的輸出端電性連接，MOS電晶體Q61的源極與運算放大器OP61的反相輸入端電性連接。

　　請參見圖5，圖5為圖3中參考電壓源產生電路5的一實施例具體電路圖。NPN電晶體Q51的集極（501端）接收由待機電源降壓轉換器2輸出的待機供電電壓Vsb（通常為5V直流電），電晶體Q51的基極與三端並聯穩壓器U51的陰極端（K端）電性連接，在電晶體Q51的集極與基極之間接一電阻R51，該電阻R51為電晶體Q51的基極與三端並聯穩壓器U51的陰極端提供一偏置電壓，電晶體Q51的射極（502端）與電阻R52及電容C51的一端電性連接，電晶體Q51的射極輸出參考電壓Vref1，電阻R52另一端與三端並聯穩壓器U51的參考端（R端）及電阻R53的一端電性連接，三端並聯穩壓器U51的陽極端（A端）、電阻R53的另一端及電容C51的另一端均接地。若三端並聯穩壓器U51採用型號如AZ432，由於AZ432的參考端（R端）為一1.25V的電壓，故Vref1=1.25V×(R52+R53)/R53。

　　請參見圖6a和圖6b，本發明的PWM信號轉直流調光電路8可以採用負調光或正調光的PWM信號轉直流調光電路。請先參見圖6a，圖6a為圖3中負調光的PWM信號轉直流調光電路8的一實施例具體電路圖。電阻R83的一端（801端）接收由主機板微控器3輸出的PWM調光信號DIM，電阻R83的另一端與NPN電晶體Q81的基極電性連接，電晶體Q81的射極接地，電晶體Q81的集極與電阻R81、R82的一端電性連接，電阻R82的另一端（802端）接收參考電壓Vref1，電阻R81的另一端與電容C81的一端及電阻R86的一端電性連接，電阻R86的另一端（803端）與電阻R87的一端電性連接，電阻R87的另一端、電容C81的另一端均接地。PWM信號轉直流調光電路8輸出經其電阻、電容進行RC濾波後再經過分壓電阻R86、R87分壓後的類比直流調光信號Vdim給LED燈管電流控制電路61~6n的運算放大器OP61~OP6n的非反相輸入端來控制各LED燈串LED1~LEDn工作時的電流大小，其中，電阻R86、R87的阻值遠大於電阻R81、R82。當801端為高準位信號時，電晶體Q81導通，此時電容C81上的一部分電荷通過電阻R81洩放到地，電阻R81和電容C81組成一放電常數t=R81×C81；當801端為低準位信號時，電晶體Q81截止，此時802端的參考電壓Vref1將通過電阻R81、R82向電容C81充電，電阻R81、R82和電容C81組成一充電常數t=(R81+R82)×C81。若801端接收的PWM調光信號DIM的工作週期（工作週期D=Thigh/T，Thigh為PWM調光信號的高準位信號持續時間，T為PWM調光信號的週期）增大，則電容C81放電時間變長，充電時間變短，此時803端輸出的類比直流調光信號Vdim的電壓準位變低，各LED燈串LED1~LEDn工作電流將減小；若801端接收的PWM調光信號DIM的工作週期減小，則電容C81放電時間變短，充電時間變長，此時803端輸出的類比直流調光信號Vdim的電壓準位變高，各LED燈串LED1~LEDn工作電流將增大。

　　請再參見圖6b，圖6b為圖3中正調光的PWM信號轉直流調光電路8的一實施例具體電路圖，其比圖6a多兩電阻R84、R85及NPN電晶體Q82，即：當801端為高準位信號時，電晶體Q82導通，電晶體Q82導通時將電晶體Q81的基極電壓拉低，使得電晶體Q81截止，此時802端的參考電壓Vref1將通過電阻R81、R82向電容C81充電，電阻R81、R82和電容C81組成一充電常數t=(R81+R82)×C81；當801端為低準位信號時，電晶體Q82截止，電晶體Q82截止時電晶體Q81的基極電壓升高，使得電晶體Q81導通，此時電容C81上的一部分電荷通過電阻R81洩放到地，電阻R81和電容C81組成一放電常數t=R81×C81。若801端接收的PWM調光信號DIM的工作週期增大，則電容C81充電時間變長，放電時間變短，此時803端輸出的類比直流調光信號Vdim的電壓準位變高，各LED燈串LED1~LEDn工作電流將增大；若801端接收的PWM調光信號DIM的工作週期減小，則電容C81充電時間變短，放電時間變長，此時803端輸出的類比直流調光信號Vdim的電壓準位變低，各LED燈串LED1~LEDn工作電流將減小。

　　請參照圖7，圖7為圖3中開關控制電路4的一實施例具體電路圖。電阻R41的一端（403端）接收由主機板微控器3輸出的開關信號On/Off，電阻R41的另一端與NPN電晶體Q41的基極電性連接，電晶體Q41的射極接地，電晶體Q41的集極與PNP電晶體Q42的基極電性連接，電晶體Q42的射極（402端）接收由待機電源降壓轉換器2輸出的待機供電電壓Vsb（通常為5V直流電），電晶體Q42的集極（401端）根據403端接收的開關信號On/Off通過電晶體Q42來控制是否要將待機供電電壓Vsb提供給LED燈管電流控制電路61~6n內部的運算放大器OP61~OP6n的611~6n1供電端以及LED燈管輸出電壓反饋控制電路7內部的運算放大器OP71的702供電端（後面會有描述）。

　　請參見圖8，圖8為圖3中LED燈管輸出電壓反饋控制電路7、輸出反饋控制電路12、輸出濾波電路11的一實施例具體電路圖。LED燈管輸出電壓反饋控制電路7的運算放大器OP71的非反相輸入端（701端）接收參考電壓Vref1，電阻R73的一端與運算放大器OP71的供電端（702端）接收由開關控制電路4輸出的控制電壓Vcon，電阻R73的另一端與運算放大器OP71的反相輸入端、電容C71的一端、703端（二極體D71~D7n的陽極端）電性連接，電容C71的另一端與電阻R72的一端電性連接，電阻R72的另一端與運算放大器OP71的輸出端及NPN電晶體Q71的基極電性連接，運算放大器OP71的接地端接地，電晶體Q71的射極與電阻R71的一端電性連接，電阻R71的另一端接地，電晶體Q71的集極與輸出反饋控制電路12的反饋分壓電阻R121和R122的一端電性連接，電阻R121的另一端接地，電阻R122的另一端與輸出濾波電路11的輸入端電性連接。其中，電容C71、電阻R72及運算放大器OP71組成一積分電路，電容C71、電阻R72電性連接在運算放大器OP71的輸出端與反相輸入端之間組成一深度負反饋電路，根據運算放大器的V+=V-，V+=Vref1，則運算放大器OP71的反相輸入端電壓V-=Vref1，故降落在LED燈管電流控制電路內部電晶體集極對地（或MOS電晶體汲極對地）之間的最小壓降為：Vref1-Vfi，Vfi為二極體D7i（1≦i≦n）正向導通電壓，即：第i串LED燈串LEDi（1≦i≦n）對應的LED燈管電流控制電路6i（1≦i≦n）中的電晶體Q6i（1≦i≦n）集極對地之間電壓Vci=Vref1-Vfi（或MOS電晶體汲極對地電壓Vdi=Vref1-Vfi），而其集極對射極之間電壓Vcei=Vci-Vdim=Vref1-Vfi-Vdim（或MOS電晶體汲極對源極之間電壓Vdsi=Vdi-Vdim=Vref1-Vfi-Vdim）。

　　圖9為圖3所示LED驅動電路的一實施例具體電路圖，其採用圖4a所示的LED燈管電流控制電路、圖5所示的參考電壓源產生電路、圖6b所示正調光的PWM信號轉直流調光電路、圖7所示的開關控制電路、圖8所示的LED燈管輸出電壓反饋控制電路、輸出反饋控制電路、輸出濾波電路。本發明LED驅動電路有如下特點：

　　1、PFC電路輸出的400V直流電經過主電源降壓轉換器轉換後直接給LED燈管的各LED燈串。

　　2、採用運算放大器來控制各LED燈串工作電流。

　　3、將主機板微控器（MCU）提供給LED燈管驅動的PWM調光信號通過PWM信號轉直流調光電路轉換後轉成類比直流調光信號來調節各LED燈串工作時的電流。

　　4、通過由運算放大器設計成一具有頻率補償的積分反饋電路（即：LED燈管輸出電壓反饋控制電路）來偵測各LED燈串輸出端電壓來調節及控制LED燈管輸入端電壓，使降落在LED燈管電流控制電路內部電晶體集極與射極（或汲極與源極）之間的壓降更加合理，即：通過該反饋電路來控制LED燈管輸入端電壓，確保所有LED燈串在工作時的電流均能被正常的控制，同時讓降落在LED燈管電流控制電路內部電晶體集極與射極（或汲極與源極）之間的壓降更低，使所有LED燈管電流控制電路內部電晶體溫度更低，使電源整體轉換效率更高。

　　5、通過一開關控制電路來控制各LED燈管電流控制電路是否要工作，該開關控制電路可在液晶顯示產品在全暗的畫面時可直接關掉所有LED燈串，以達到更大的動態對比率（Dynamic Contrast Ratio，DCR）。

　　雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用於限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1”．．．主電源降壓轉換器

2”．．．升壓轉換器

31”~3n”．．．恒流源電路

1．．．主電源降壓轉換器

2．．．待機電源降壓轉換器

3．．．主機板微控器

4．．．開關控制電路

5．．．參考電壓源產生電路

61~6n．．．LED燈管電流控制電路

7．．．LED燈管輸出電壓反饋控制電路

8．．．PWM信號轉直流調光電路

11．．．輸出濾波電路

12．．．輸出反饋控制電路

401~403、501、502、601~604、610~6n0、611~6n1、612~6n2、701~704、801~803．．．端

C1、C2、C12、C51、C71、C81、C111、C112．．．電容

D1、D51~D5n、D71~D7n．．．二極體

L1、L11．．．電感

LED1~LEDn．．．LED燈串

OP61~OP6n、OP71．．．運算放大器

Q1、Q31、Q41、Q42、Q51、Q61~Q6n、Q71、Q81、Q82．．．電晶體

R1、R31~R33、R41、R51~R53、R61~R6n、R71~R73、R81~R87、R121~R124．．．電阻

U31、U51、U121．．．三端並聯穩壓器

A．．．陽極端

K．．．陰極端

R．．．參考端

U122．．．光耦合器

ILED1．．．LED燈串工作電流

Vcon．．．控制電壓

Vdim．．．類比直流調光信號

Vled．．．供電輸入電壓

Vref1．．．參考電壓

Vsb．．．待機供電電壓

DIM．．．PWM調光信號

On/Off．．．開關信號

　　圖1為現有LED驅動電路的電路方塊圖。

　　圖2為圖1中恒流源電路的具體電路圖。

　　圖3為本發明LED驅動電路的一實施例電路方塊圖。

　　圖4a和圖4b為圖3中LED燈管電流控制電路的兩實施例具體電路圖。

　　圖5為圖3中參考電壓源產生電路的一實施例具體電路圖。

　　圖6a為圖3中負調光的PWM信號轉直流調光電路的一實施例具體電路圖。

　　圖6b為圖3中正調光的PWM信號轉直流調光電路的一實施例具體電路圖。

　　圖7為圖3中開關控制電路的一實施例具體電路圖。

　　圖8為圖3中LED燈管輸出電壓反饋控制電路、輸出反饋控制電路、輸出濾波電路的一實施例具體電路圖。

　　圖9為圖3所示LED驅動電路的一實施例具體電路圖。

1．．．主電源降壓轉換器

2．．．待機電源降壓轉換器

3．．．主機板微控器

4．．．開關控制電路

5．．．參考電壓源產生電路

61~6n．．．LED燈管電流控制電路

7．．．LED燈管輸出電壓反饋控制電路

8．．．PWM信號轉直流調光電路

11．．．輸出濾波電路

12．．．輸出反饋控制電路

401~403、501~502、601~604、610~6n0、611~6n1、612~6n2、701~704、801~803．．．端

D71~D7n．．．二極體

LED1~LEDn．．．LED燈串

Vcon．．．控制電壓

Vdim．．．類比直流調光信號

Vled．．．供電輸入電壓

Vref1．．．參考電壓

Vsb．．．待機供電電壓

DIM．．．PWM調光信號

On/Off．．．開關信號

Claims (8)

1. 一種直流調光型LED驅動電路，包括一主電源降壓轉換器、一待機電源降壓轉換器以及一主機板微控器，其特徵在於還包括：
   　　n條LED燈串，該主電源降壓轉換器的輸出經一輸出濾波電路進行濾波後輸出一低電壓紋波的直流電作為該n條LED燈串供電輸入電壓；
   　　n個LED燈管電流控制電路，該n條LED燈串的輸出端與該對應的n個LED燈管電流控制電路電性連接，用以控制各LED燈串工作時電流大小；
   　　一參考電壓源產生電路，其接收由該待機電源降壓轉換器輸出的一待機供電電壓，並產生一參考電壓；
   　　一PWM信號轉直流調光電路，其接收由該主機板微控器提供的一PWM調光信號及由該參考電壓源產生電路所輸出的該參考電壓並轉成一類比直流調光信號來提供給該n個LED燈管電流控制電路，該n個LED燈管電流控制電路依據該類比直流調光信號的直流電壓大小來控制各LED燈串工作時的電流大小，從而達到控制各LED燈串工作時的發光亮度大小；
   　　一開關控制電路，其接收由該主機板微控器輸出的一開關信號及由該待機電源降壓轉換器輸出的該待機供電電壓，以輸出一控制電壓來控制該n個LED燈管電流控制電路的工作與否；
   　　一LED燈管輸出電壓反饋控制電路，其接收由該參考電壓源產生電路所輸出的該參考電壓及由該開關控制電路所輸出的該控制電壓，並通過n個二極體分別偵測各LED燈串輸出端的最低電壓，該LED燈管輸出電壓反饋控制電路通過所偵測到最低的那一LED燈串輸出端電壓與該參考電壓源產生電路所輸出的該參考電壓做比較後輸出一反饋補償信號；以及
   　　一輸出反饋控制電路，其偵測該輸出濾波電路的輸入端和輸出端電壓並根據該LED燈管輸出電壓反饋控制電路輸出的該反饋補償信號來決定該輸出反饋控制電路輸給該主電源降壓轉換器的反饋量大小，以達到控制該n條LED燈串輸入端電壓；其中n為大於或等於1的自然數。
2. 如申請專利範圍第1項所述之直流調光型LED驅動電路，其中，該LED燈管電流控制電路包括：
   　　一電晶體，其集極與該對應的LED燈串的輸出端電性連接；
   　　一LED燈串電流取樣電阻，其一端接地；以及
   　　一運算放大器，該電晶體的基極與該運算放大器的輸出端電性連接，該電晶體的射極與該運算放大器的反相輸入端及該LED燈串電流取樣電阻的另一端電性連接；該運算放大器的非反相輸入端與該PWM信號轉直流調光電路電性連接以接收該類比直流調光信號來控制該對應的LED燈串工作時的電流大小，該運算放大器的供電端接收由該開關控制電路輸出的該控制電壓作為該運算放大器供電輸入電壓，該開關控制電路根據該主機板微控器輸出的該開關信號來決定是否要為該運算放大器提供所需的供電輸入電壓，從而達到控制該LED燈管電流控制電路工作與否。
3. 如申請專利範圍第2項所述之直流調光型LED驅動電路，其中，該電晶體用一金屬氧化物半導體場效電晶體來取代。
4. 如申請專利範圍第1項所述之直流調光型LED驅動電路，其中，該參考電壓源產生電路包括：
   　　一電晶體，其集極接收由該待機電源降壓轉換器輸出的該待機供電電壓；
   　　一三端並聯穩壓器，其陰極端與該電晶體的基極電性連接，陽極端接地；
   　　一電阻R51，電性連接在該電晶體的集極和基極之間；
   　　一電阻R52，該電阻R52的一端與該電晶體的射極電性連接，另一端與該三端並聯穩壓器的參考端電性連接；
   　　一電阻R53，該電阻R53的一端與該三端並聯穩壓器的參考端電性連接，另一端接地；以及
   　　一電容C51，該電容C51的一端與該電晶體的射極電性連接，另一端接地。
5. 如申請專利範圍第1項所述之直流調光型LED驅動電路，其中，該PWM信號轉直流調光電路為一負調光的PWM信號轉直流調光電路，其包括一電晶體Q81、一電容C81以及複數個電阻R81、R82、R83、R86、R87；該電阻R83的一端接收由該主機板微控器輸出的該PWM調光信號，該電阻R83的另一端與該電晶體Q81的基極電性連接；該電晶體Q81的射極接地，集極與該電阻R81、R82的一端電性連接；該電阻R82的另一端接收該參考電壓，該電阻R81的另一端與該電容C81的一端及該電阻R86的一端電性連接；該電阻R86的另一端與該電阻R87的一端電性連接，該電阻R87的另一端、該電容C81的另一端均接地。
6. 如申請專利範圍第1項所述之直流調光型LED驅動電路，其中，該PWM信號轉直流調光電路為一正調光的PWM信號轉直流調光電路，其包括兩電晶體Q82、Q81、一電容C81以及複數個電阻R81、R82、R83、R84、R85、R86、R87，該電阻R85的一端接收由該主機板微控器輸出的該PWM調光信號，該電阻R85的另一端與該電晶體Q82的基極電性連接；該電阻R83、R84的一端與該電晶體Q82的集極電性連接，該電阻R83的另一端與該電晶體Q81的基極電性連接；該電晶體Q81的集極與該電阻R82、R81的一端電性連接；該電阻R84、R82的另一端接收該參考電壓；該電阻R81的另一端與該電容C81的一端及該電阻R86的一端電性連接；該電阻R86的另一端與該電阻R87的一端電性連接，該電阻R87的另一端、電容C81的另一端、電晶體Q81和Q82的射極均接地。
7. 如申請專利範圍第1項所述之直流調光型LED驅動電路，其中，該開關控制電路包括：
   　　一電阻R41，該電阻R41的一端接收由該主機板微控器輸出的該開關信號；
   　　一電晶體Q41，其基極與該電阻R41的另一端電性連接，射極接地；以及
   　　一電晶體Q42，其基極與該電晶體Q41的集極電性連接，射極接收由該待機電源降壓轉換器輸出的該待機供電電壓，集極根據該電阻R41接收的該開關信號通過該電晶體Q42來控制是否要將該待機供電電壓提供給該n個LED燈管電流控制電路及該LED燈管輸出電壓反饋控制電路內部的運算放大器。
8. 如申請專利範圍第1項所述之直流調光型LED驅動電路，其中，該LED燈管輸出電壓反饋控制電路包括一運算放大器OP71、一電晶體Q71、一電容C71以及複數個電阻R73、R72、R71；該運算放大器OP71的非反相輸入端接收該參考電壓，該電阻R73的一端與該運算放大器OP71的供電端接收由該開關控制電路輸出的該控制電壓，該電阻R73的另一端與該運算放大器OP71的反相輸入端、該電容C71的一端、該n個二極體電性連接，該電容C71的另一端與該電阻R72的一端電性連接，該電阻R72另一端與該運算放大器OP71的輸出端及該電晶體Q71的基極電性連接，該運算放大器OP71的接地端接地，該電晶體Q71的射極與該電阻R71的一端電性連接，該電阻R71的另一端接地，該電晶體Q71的集極輸出該反饋補償信號。