WO2014187004A1 - 一种led背光驱动电路、背光模组和液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种LED背光驱动电路(1)、背光模组和液晶显示装置。该背光驱动电路(1)包括与市电直接连接的整流模块(10),与整流模块(10)耦合并采用PWM控制的降压模块(20)和与降压模块(20)耦合的LED灯条(30)。

Description

【技术领域】
本发明涉及液晶显示领域, 更具体的说, 涉及一种 LED背光驱动电路、 背 光模组和液晶显示装置。
【背景技术】
液晶显示装置包括液晶面板和背光模组, 所述背光模组包括 LED背光驱动 电路, 现有的 LED背光驱动电路都采用升压线路, 如图 1所示。 输入 24V直流 电压由 220V交流市电通过变压器 T和桥式整流电路 (AC/DC)整流后得到, LED 恒流驱动芯片控制调压 MOS管 Q导通与关断, 电感 L完成储能和释能的过程, 给 LED灯条提供较高的直流电压,升压线路的输出电压 Vo=Vin/(l-D)( D为 MOS 管驱动信号的占空比)。
采用升压线路无法升压的幅度有限, 一般都在 100V以内, 如果需要进一步 增大电压则需要额外扩充变压器等升压器件, 造成成本上升。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本的、 能提高输出电压的 LED 背光驱动电路、 背光模组和液晶显示装置。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种 LED背光驱动电路, 包括与市电直接连接的整流模块, 与整流模块耦 合、 采用 PWM控制的降压模块, 与降压模块耦合的 LED灯条。
进一步的, 所述整流模块包括全波整流桥。 全波整流桥转换效率高, 可以 实现不间断的直流电能输出,可以将 220V交流市电转换成约 300V的直流电压, 完全可以满足各种 LED灯条的亮度需求。
进一步的, 所述降压模块包括调压可控开关、 电感、 二极管以及调节调压 可控开关占空比的监控单元; 所述整流模块的正极通过调压可控开关和电感串 接到所述 LED灯条; 所述二极管负极耦合到调压可控开关邻近电感的一端; 正 极耦合到整流模块的负极。 此为一种具体的降压模块, 包括由 MOS管等可控开 关组成的调压可控开关、 电感和二极管, 监控单元输出驱动信号给调压可控开 关, 调压可控开关导通时, 二极管截止, 输入电压同时给电感和 LED灯条提供 电压, 电感储能;调压可控开关关断时, 电感上产生反方向的感应电动势给 LED 灯条提供高电压, 此时二极管导通形成回路, LED灯条所需的输出电压 (即降 压模块的输出电压) Vo=Vin*D ( D为调压可控开关驱动信号的占空比)。 整流模 块直接将市电转换成直流电, 该直流电的电压可以达到, 甚至超过 LED灯条最 高亮度的要求而无须任何转换, 完全能够满足各种 L E D灯条的电压需求; 当 LED灯条要降低亮度时, 监控单元降低驱动信号的占空比即可实现, 而占空比 越低, 流过可控开关的有效电流越小, 可控开关的损耗也越低, 因此降压模块 的转换效率要比升压电路高, 可以显著降低能耗, 而且对于不同的输出电压需 求, 无须增加额外的器件。 本发明取消了市电与整流模块的变压器, 并且在需 要高压驱动的场合也无须在降压模块端增加额外的升压器件, 无疑降低了整个 电路的生产成本。
进一步的, 所述电感邻近 LED灯条的一端与整流模块的负极之间还连接有 电容。 电容可以进行蓄能, 以便在调压可控开关断开时, 随同电感给 LED灯条 供电, 维持 LED灯条的亮度。 具体工作过程为: 调压可控开关导通时, 二极管 截止, 输入电压同时给电感和 LED灯条提供电压, 电感储能, 电解电容充电; 调压可控开关关断时,电感上产生反方向的感应电动势,和电解电容一起给 LED 灯条提供高电压, 此时二极管导通形成回路, LED灯条所需的输出电压 (即降 压模块的输出电压) Vo=Vin*D ( D为调压可控开关驱动信号的占空比)。
进一步的, 所述电容为电解电容。 电解电容可以存储更多的电能, 有利于 稳定 LED灯条的亮度。
进一步的, 所述 LED灯条至少有两串, 每串 LED灯条之间并联设置。 此为 多串 LED灯条的拓展方案, 以适应不同尺寸、 不同亮度要求的液晶面板。 进一步的, 所述 LED灯条至少有两串, 每串 LED灯条之间并联设置; 所述 整流模块包括全波整流桥; 所述降压模块包括调压可控开关、 电感、 电容、 二 极管以及调节调压可控开关占空比的监控单元; 所述全波整流桥的正极通过调 压可控开关和电感串接到所述 LED灯条; 所述二极管负极耦合到调压可控开关 邻近电感的一端; 正极耦合到全波整流桥的负极; 所述电容串接在所述电感邻 近 LED灯条的一端与整流模块的负极之间, 所述电容为电解电容。
全波整流桥转换效率高, 可以实现不间断的直流电能输出, 可以将 220V交 流市电转换成约 300V的直流电压, 完全可以满足各种 LED灯条的亮度需求。
降压模块包括由 MOS管等可控开关组成的调压可控开关、 电感和二极管, 监控单元输出驱动信号给调压可控开关, 调压可控开关导通时, 二极管截止, 输入电压同时给电感和 LED灯条提供电压, 电感储能, 电解电容充电; 调压可 控开关关断时, 电感上产生反方向的感应电动势, 和电解电容一起给 LED灯条 提供高电压, 此时二极管导通形成回路, LED灯条所需的输出电压 (即降压模 块的输出电压) Vo=Vin*D ( D为调压可控开关驱动信号的占空比)。 电容可以进 行蓄能, 以便在调压可控开关断开时, 随同电感给 LED灯条供电, 维持 LED灯 条的亮度, 而电解电容可以存储更多的电能, 有利于稳定 LED灯条的亮度。
220V交流市电通过桥式整流电路后为约 300V的直流电压, 再通过降压模 块得到 LED灯条所需要的电压,不需要做设计变更就可以得到 0 ~ 300V的输出 电压。
进一步的, 所述 LED背光驱动电路包括恒流驱动芯片, 所述监控单元集成 在所述恒流驱动芯片中, 所述恒流驱动芯片还包括调光可控开关和比较器, 所 述调光可控开关输入端耦合到所述 LED灯条的负极, 其输出端通过一分压电阻 耦合到 LED背光驱动电路的接地端;所述比较器的同向输入端连接有基准电压; 反向输入端连接到所述调光可控开关的输出端。
采用恒流驱动芯片可以对每一串灯条进行单独的调光控制, 而监控单元集 成到恒流驱动芯片中也能提高电路的集成度, 有利于实现液晶显示装置的轻薄 化。
一种背光模组, 包括本发明所述的 LED背光驱动电路。
一种液晶显示装置, 包括本发明所述的背光模组。
经研究, 根据升压线路的计算公式: Vo=Vin/(l-D), 当 LED灯条需要的电 压 Vo较高时, MOS管驱动信号的占空比 D也会增大, 意味着在一个周期内调 压可控开关的导通时间增加, MOS管中流过的电流较大, 会产生功率损耗而发 热, 导致能耗升高。 本发明由于采用了与市电直接连接的整流模块, 这样整流 模块可以输出一个较高的直流电压, 该直流电压可以达到, 甚至超过 LED灯条 最高亮度的要求而无须任何转换, 完全能够满足各种 L E D灯条的电压需求; 当 LED灯条要降低亮度时, 只需要通过降压模块来降低整流模块的输出电压即 可, 降压模块只需要调低占空比就能降低输出电压, 而且占空比越低, 流过降 压模块的有效电流越小, 降压模块的损耗也越低, 因此降压模块的转换效率要 比升压电路高, 可以显著降低能耗, 而且对于不同的输出电压需求, 无须增加 额外的器件。 本发明取消了市电与整流模块的变压器, 并且在需要高压驱动的 场合也无须额外增加升压器件, 无疑降低了整个电路的生产成本。
【附图说明】
图 1是现有的一种 LED背光驱动电路的原理示意图;
图 2是本发明 LED背光驱动电路的原理框图;
图 3是本发明实施例 LED背光驱动电路的原理示意图。
【具体实施方式】
本发明公开了一种液晶显示装置, 液晶显示装置包括液晶面板, 以及跟液晶 面板提供光源的背光模组,背光模组包括 LED背光驱动电路。如图 2所示, LED 背光驱动电路 1包括与市电直接连接的整流模块 10, 与整流模块 10耦合、 采用 PWM控制的降压模块 20 , 与降压模块 20直接耦合的 LED灯条 30。 所述市电即工频交流电(AC )。 世界各国的常用交流电工频频率有 50Hz (赫 兹)与 60Hz (赫兹)两种, 民用交流电压分布由 100V至 380V不等。 机房一般 引入三相 380V, 50HZ的市电作为电源, 但是设备的电源整流模块用的是单相 220V的电压。 全世界市电有不相同的电压标准, 如中国一般为 220V (伏), 日 本为 110V (伏), 美国为 110V (伏)。
经研究, 根据升压线路的计算公式: Vo=Vin/(l-D), 当 LED灯条需要的电压 Vo较高时, MOS管驱动信号的占空比 D也会增大, 意味着在一个周期内调压 可控开关的导通时间增加, MOS管中流过的电流较大,会产生功率损耗而发热, 导致能耗升高。 本发明由于采用了与市电直接连接的整流模块, 这样整流模块 可以输出一个较高的直流电压, 该直流电压可以达到, 甚至超过 LED灯条最高 亮度的要求而无须任何转换, 完全能够满足各种 LED灯条的电压需求; 当 LED 灯条要降低亮度时, 只需要通过降压模块来降低整流模块的输出电压即可, 降 压模块只需要调低占空比就能降低输出电压, 而且占空比越低, 流过降压模块 的有效电流越小, 降压模块的损耗也越低, 因此降压模块的转换效率要比升压 电路高, 可以显著降低能耗, 而且对于不同的输出电压需求, 无须增加额外的 器件。 本发明取消了市电与整流模块的变压器, 并且在需要高压驱动的场合也 无须额外增加升压器件, 无疑降低了整个电路的生产成本。
下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。
如图 2、 3所示, LED背光驱动电路包括与市电直接连接的整流模块 10, 与 整流模块 10耦合的降压模块 20, 与降压模块 20耦合的 LED灯条 30。 整流模 块 10包括全波整流桥; LED灯条 30可以如图 3所示为单串, 也可以采用多串 LED灯条并联。 全波整流桥转换效率高, 可以实现不间断的直流电能输出, 可 以将 220V交流市电转换成约 300V的直流电压,完全可以满足各种 LED灯条的 亮度需求。 多串 LED灯条 30并联设置, 可以根据不同尺寸、 不同亮度要求的 液晶面板灵活拓展 LED灯条 30的数量。
降压模块 20包括调压可控开关 Ql、 电感 Ll、 电容 Cl、 二极管 D1以及调 节调压可控开关 Ql 占空比的监控单元 41; 全波整流桥的正极通过调压可控开 关 Q1和电感 L1 串接到 LED灯条 30; 二极管 D1负极耦合到调压可控开关 Q1 邻近电感 L1 的一端; 正极耦合到全波整流桥的负极; 电容 C1 串接在电感 L1 邻近 LED灯条 30的一端与全波整流桥的负极之间, 电容 C1为电解电容 Cl。
监控单元 41输出驱动信号给调压可控开关 Q1 , 调压可控开关 Q1导通时, 二极管 D1截止,输入电压同时给电感 L1和 LED灯条提供电压, 电感 L1储能, 电解电容 C1充电; 调压可控开关 Q1关断时, 电感 L1上产生反方向的感应电 动势, 和电解电容 C1一起给 LED灯条 30提供高电压, 此时二极管 D1导通形 成回路, LED灯条 30所需的输出电压(即降压模块 20的输出电压) Vo=Vin*D ( D为调压可控开关 Ql驱动信号的占空比)。 电容 C1可以进行蓄能, 以便在调 压可控开关 Q1断开时, 随同电感 L1给 LED灯条 30供电, 维持 LED灯条 30 的亮度,而电解电容 C1可以存储更多的电能,有利于稳定 LED灯条 30的亮度。
LED背光驱动电路包括恒流驱动芯片 40, 监控单元 41集成在恒流驱动芯片 40中, 恒流驱动芯片 40还包括调光可控开关 Q2和比较器 OP1 , 调光可控开关 Q2输入端耦合到 LED灯条 30的负极,其输出端通过一分压电阻 R1耦合到 LED 背光驱动电路的接地端; 比较器 OP1的同向输入端连接有基准电压 VF;反向输 入端连接到调光可控开关 Q2的输出端。
采用恒流驱动芯片 40可以对每一串灯条进行单独的调光控制, 而监控单元 41集成到恒流驱动芯片 40中也能提高电路的集成度,有利于实现液晶显示装置 的轻薄化。
本实施方式中, 220V交流市电通过桥式整流电路后为约 300V的直流电压, 再通过降压模块得到 LED灯条所需要的电压,不需要做设计变更就可以得到 0 ~ 300V的输出电压。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明, 不能 认定本发明的具体实施只局限于这些说明。 对于本发明所属技术领域的普通技 术人员来说, 在不脱离本发明构思的前提下, 还可以做出若干筒单推演或替换, 都应当视为属于本发明的保护范围

Claims

权利要求
1. 一种 LED背光驱动电路, 所述 LED背光驱动电路包括与市电直接连接 的整流模块, 与整流模块耦合、 采用 PWM控制的降压模块, 与降压模块耦合的 LED灯条。
2. 如权利要求 1所述的 LED背光驱动电路, 其中, 所述降压模块包括调压 可控开关、 电感、 二极管以及调节调压可控开关占空比的监控单元; 所述整流 模块的正极通过调压可控开关和电感串接到所述 LED灯条; 所述二极管负极耦 合到调压可控开关邻近电感的一端; 正极耦合到整流模块的负极。
3. 如权利要求 2所述的 LED背光驱动电路, 其中, 所述电感邻近 LED灯 条的一端与整流模块的负极之间还连接有电解电容。
4.如权利要求 1所述的 LED背光驱动电路, 其中, 所述整流模块包括全波 整流桥。
5. 如权利要求 3所述的 LED背光驱动电路, 其中, 所述降压模块包括调压 可控开关、 电感、 二极管以及调节调压可控开关占空比的监控单元; 所述整流 模块的正极通过调压可控开关和电感串接到所述 LED灯条; 所述二极管负极耦 合到调压可控开关邻近电感的一端; 正极耦合到整流模块的负极; 所述电感邻 近 LED灯条的一端与整流模块的负极之间还连接有电容。
6. 如权利要求 5所述的 LED背光驱动电路, 其中, 所述电容为电解电容。
7. 如权利要求 1所述的 LED背光驱动电路, 其中, 所述 LED灯条至少有 两串, 每串 LED灯条之间并联设置。
8. 如权利要求 1所述的 LED背光驱动电路, 其中, 所述 LED灯条至少有 两串, 每串 LED灯条之间并联设置; 所述整流模块包括全波整流桥; 所述降压 模块包括调压可控开关、 电感、 电容、 二极管以及调节调压可控开关占空比的 监控单元; 所述全波整流桥的正极通过调压可控开关和电感串接到所述 LED灯 条; 所述二极管负极耦合到调压可控开关邻近电感的一端; 正极耦合到全波整 流桥的负极; 所述电容串接在所述电感邻近 LED灯条的一端与整流模块的负极 之间, 所述电容为电解电容。
9. 如权利要求 8所述的 LED背光驱动电路, 其中, 所述 LED背光驱动电 路包括恒流驱动芯片, 所述监控单元集成在所述恒流驱动芯片中, 所述恒流驱 动芯片还包括调光可控开关和比较器, 所述调光可控开关输入端耦合到所述 LED灯条的负极,其输出端通过一分压电阻耦合到 LED背光驱动电路的接地端; 所述比较器的同向输入端连接有基准电压; 反向输入端连接到所述调光可控开 关的输出端。
10. 一种背光模组, 包括 LED背光驱动电路, 所述 LED背光驱动电路包括 与市电直接连接的整流模块, 与整流模块耦合、 采用 PWM控制的降压模块, 与 降压模块耦合的 LED灯条。
11. 如权利要求 10所述的背光模组, 其中, 所述降压模块包括调压可控开 关、 电感、 二极管以及调节调压可控开关占空比的监控单元; 所述整流模块的 正极通过调压可控开关和电感串接到所述 LED灯条; 所述二极管负极耦合到调 压可控开关邻近电感的一端; 正极耦合到整流模块的负极。
12. 如权利要求 11所述的背光模组, 其中, 所述电感邻近 LED灯条的一端 与整流模块的负极之间还连接有电解电容。
13.如权利要求 9所述的背光模组, 其中, 所述整流模块包括全波整流桥。
14. 如权利要求 12所述的背光模组, 其中, 所述降压模块包括调压可控开 关、 电感、 二极管以及调节调压可控开关占空比的监控单元; 所述整流模块的 正极通过调压可控开关和电感串接到所述 LED灯条; 所述二极管负极耦合到调 压可控开关邻近电感的一端; 正极耦合到整流模块的负极; 所述电感邻近 LED 灯条的一端与整流模块的负极之间还连接有电容。
15. 如权利要求 14所述的背光模组, 其中, 所述电容为电解电容。
16. 如权利要求 10所述的背光模组, 其中, 所述 LED灯条至少有两串, 每 串 LED灯条之间并联设置。
17. 如权利要求 10所述的背光模组, 其中, 所述 LED灯条至少有两串, 每 串 LED灯条之间并联设置; 所述整流模块包括全波整流桥; 所述降压模块包括 调压可控开关、 电感、 电容、 二极管以及调节调压可控开关占空比的监控单元; 所述全波整流桥的正极通过调压可控开关和电感串接到所述 LED灯条; 所述二 极管负极耦合到调压可控开关邻近电感的一端; 正极耦合到全波整流桥的负极; 所述电容串接在所述电感邻近 LED灯条的一端与整流模块的负极之间, 所述电 容为电解电容。
18. 如权利要求 17所述的背光模组, 其中, 所述背光模组包括恒流驱动芯 片, 所述监控单元集成在所述恒流驱动芯片中, 所述恒流驱动芯片还包括调光 可控开关和比较器, 所述调光可控开关输入端耦合到所述 LED灯条的负极, 其 输出端通过一分压电阻耦合到背光模组的接地端; 所述比较器的同向输入端连 接有基准电压; 反向输入端连接到所述调光可控开关的输出端。
19. 一种液晶显示装置, 包括背光模组; 所述背光模组包括 LED背光驱动 电路, 所述 LED背光驱动电路包括与市电直接连接的整流模块, 与整流模块耦 合、 采用 PWM控制的降压模块, 与降压模块耦合的 LED灯条。
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