CN201718080U - 发光二极管背光源驱动系统 - Google Patents

发光二极管背光源驱动系统 Download PDF

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Abstract

一种发光二极管背光源驱动系统，用于驱动发光二极管阵列，包括升压电源转换电路、多通道定电流驱动电路、控制器、分压电路及补偿电压产生电路。多通道定电流驱动电路控制流经发光二极管阵列的电流，并输出调节电压至控制器，以调节升压电源转换电路的输出电压。分压电路对升压电源转换电路的输出电压分压，并产生反馈电压至控制器。补偿电压产生电路根据模式选择信号产生补偿电压，以改变反馈电压。控制器根据反馈电压及调节电压，控制升压电源转换电路的输出电压。上述发光二极管背光源驱动系统通过补偿电压来改变反馈电压，使多通道定电流驱动电路的调节电压的调整范围减小，调整的精确度变高，真正调至最佳值进而达到效率最佳化。

Description

发光二极管背光源驱动系统
技术领域
本实用新型涉及背光源驱动系统，特别涉及一种发光二极管背光源驱动系统。
背景技术
在高对比与环保要求下，发光二极管取代冷阴极荧光灯成为液晶显示屏背光源技术是时下的发展趋势。在液晶显示屏中，发光二极管一般采用多区域或多串并联的架构。在此架构下，多采用直流/直流转换器加多通道定电流驱动器的方式驱动发光二极管工作。为达到最佳的转换效率，多通道定电流驱动器输出一个调整电压，用于调整直流/直流转换器的输出电压。然而，为了配合画面达到不同亮度输出，发光二极管的驱动电流需操作在几个不同的设定值，多通道定电流驱动器输出的调整电压需调整的范围也相应变大，而这将影响转换效率。
实用新型内容
有鉴于此，需提供一种发光二极管背光源驱动系统，在调节发光二极管的驱动电流时使效率最佳化。
一种发光二极管背光源驱动系统，用于驱动至少一个发光二极管阵列，所述发光二极管阵列包括多个并联的发光二极管串。所述发光二极管背光源驱动系统包括至少一个升压电源转换电路、至少一个多通道定电流驱动电路、至少一个控制器、至少一个分压电路及补偿电压产生电路。所述升压电源转换电路用于将直流电源信号升压，以驱动所述发光二极管阵列。所述控制器用于控制所述升压电源转换电路。所述多通道定电流驱动电路用于控制流经所述发光二极管阵列的电流，并输出调节电压至所述控制器，以调节所述升压电源转换电路的输出电压。所述分压电路用于对所述升压电源转换电路的输出电压分压，并产生反馈电压至所述控制器。所述补偿电压产生电路与所述分压电路相连，用于根据至少一个模式选择信号产生补偿电压，以改变所述反馈电压。其中，所述控制器根据所述反馈电压及所述调节电压，控制所述升压电源转换电路的输出电压。
优选地，所述分压电路包括第一电阻、第二电阻及第三电阻。所述第二电阻与所述第一电阻依次串联于所述升压电源转换电路的输出端与地之间。所述第三电阻一端接收所述调节电压，一端连接于所述第一电阻与所述第二电阻之间。
优选地，所述反馈电压为所述第二电阻上的电压。
优选地，所述补偿电压产生电路包括第一开关元件、第二开关元件、第四电阻及第五电阻。所述第一开关元件包括控制端、输入端及输出端，所述控制端接收第一模式选择信号，所述输入端接地。所述第二开关元件包括控制端、输入端及输出端，所述控制端接收第二模式选择信号，所述输入端接地。所述第四电阻一端连接所述第一开关元件的输出端。所述第五电阻一端连接所述第二开关元件的输出端，另一端连接至所述第四电阻的另一端，并连接至所述第一电阻与所述第二电阻之间。
优选地，所述第一开关元件与所述第二开关元件均为N型金属氧化物半导体场效应管，所述控制端均为栅极，所述输入端均为源极，所述输出端均为漏极。
优选地，所述发光二极管背光源驱动系统驱动多个发光二极管阵列，且每个发光二极管阵列对应一个所述升压电源转换电路、一个所述多通道定电流驱动电路、一个所述控制器及一个所述分压电路。
优选地，所述补偿电压产生电路包括第三开关元件、第四开关元件、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻及电压随耦器。所述第三开关元件包括控制端、输入端及输出端，所述控制端接收第一模式选择信号，所述输入端接地。所述第四开关元件包括控制端、输入端及输出端，所述控制端接收第二模式选择信号，所述输入端接地。所述第六电阻一端连接所述第三开关元件的输出端。所述第七电阻一端连接所述第四开关元件的输出端，另一端连接至所述第六电阻的另一端。所述第九电阻与所述第八电阻串联于参考电压与地之间，所述第九电阻与所述第八电阻的公共节点连接至所述第六电阻与所述第七电阻的另一端。所述电压随耦器正向输入端连接至所述第八电阻与所述第九电阻之间，输出端连接至每一个分压电路的第一电阻与第二电阻之间。
优选地，所述第三开关元件与所述第四开关元件均为N型金属氧化物半导体场效应管，所述控制端均为栅极，所述输入端均为源极，所述输出端均为漏极。
优选地，所述补偿电压产生电路包括微处理器，所述微处理器接收第一模式选择信号与第二模式选择信号，产生所述补偿电压并将所述补偿电压叠加至所述第二电阻上。
上述发光二极管背光源驱动系统利用补偿电压产生电路产生合适的补偿电压来改变分压电路的反馈电压，以改变升压电源转换电路的输出电压设定点，从而使多通道定电流驱动电路的调节电压的调整范围减小，调整精确度变高，可真正调至最佳值进而达到效率最佳化。
附图说明
图1为本实用新型一实施方式中发光二极管背光源驱动系统的示意图；
图2为本实用新型第一实施方式中发光二极管背光源驱动系统的电路图；
图3为本实用新型第二实施方式中发光二极管背光源驱动系统的电路图；及
图4为本实用新型第三实施方式中发光二极管背光源驱动系统的电路图。
主要元件符号说明
发光二极管背光源驱动系统      10
升压电源转换电路              100、101
多通道定电流驱动电路          110、111
控制器                        120、121
分压电路                      130、131
补偿电压产生电路              140、140’
微处理器                      140”
发光二极管阵列      20、21
发光二极管串        200、210
直流电源信号        Vin
输出电压            Vout
反馈电压            Vp
调节电压            Vo
参考电压            Vcc
补偿电压            Voffset
第一至第十一电阻    R1～R11
第一至第四开关      Q1～Q4
具体实施方式
图1为本实用新型一实施方式中发光二极管背光源驱动系统10的示意图。在本实施方式中，发光二极管背光源驱动系统10用于驱动至少一个发光二极管阵列20，其包括至少一个升压电源转换电路100、至少一个多通道定电流驱动电路110、至少一个控制器120、至少一个分压电路130及补偿电压产生电路140。在本实施方式中，发光二极管阵列20包括多个相互并联的发光二极管串200，每个发光二极管串200包括多个相互串联的发光二极管。在本实施方式中，升压电源转换电路100、多通道定电流驱动电路110、控制器120、分压电路130与发光二极管阵列20的数目相同，即每个发光二极管阵列20对应一个升压电源转换电路100、一个多通道定电流驱动电路110、一个控制器120及一个分压电路130。
升压电源转换电路100用于将直流电源信号Vin升压，并输出电压Vout以驱动发光二极管阵列20。控制器120用于控制升压电源转换电路100。多通道定电流驱动电路110用于控制发光二极管阵列20的电流，并输出调节电压Vo至控制器120，以调节升压电源转换电路100的输出电压Vout，从而控制发光二极管阵列20的电流恒定，不会产生闪烁。
分压电路130用于对升压电源转换电路100的输出电压Vout分压，并产生反馈电压Vp至控制器120。补偿电压产生电路140与分压电路130相连，用于根据至少一个模式选择信号产生补偿电压Voffset，以改变反馈电压Vp。在本实施方式中，控制器120根据反馈电压Vp及调节电压Vo，控制升压电源转换电路100的输出电压Vout。模式选择信号可由开关/按钮等方式输入。
在本实施方式中，为了配合画面达到不同亮度输出，发光二极管阵列20的驱动电流需操作在几个不同的设定值，例如，驱动电流分别为30mA、60mA、90mA及120mA，则升压电源转换电路100的输出电压Vout分别为27V、30V、33V、36V。若发光二极管阵列20的驱动电流需改变，例如，从30mA到60mA，通过输入对应的模式选择信号，使补偿电压产生电路140产生合适的补偿电压Voffset，以改变分压电路130的反馈电压Vp，从而改变升压电源转换电路100的输出电压Vout设定点，例如，从27V至29V。如此，则多通道定电流驱动电路110的调节电压Vo的调整范围仅为1V，相较于未增加补偿电压产生电路140前的3V，调整范围变小，因而精确度较高，可真正调至最佳值进而达到效率最佳化，并降低多通道定电流驱动电路110的温度。在本实施方式中，假设模式选择信号的个数为N，驱动电流设定值个数为M，则M＝2N。
在本实施方式中，分压电路130利用电阻进行分压，如图2至图4所示，分压电路130包括第一至第三电阻R1、R2及R3。第一电阻R1及第二电阻R2依次串联于升压电源转换电路100的输出端与地之间，反馈电压Vp为第二电阻上R2的电压。第三电阻R3一端接收调节电压Vo，一端连接于第一电阻R1与第二电阻R2之间。在本实用新型的其它实施方式中，分压电路130也可利用电容或二极管等实现。
图2所示为本实用新型第一实施方式中发光二极管背光源驱动系统10的具体电路图。在本实施方式中，补偿电压产生电路140包括第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第四电阻R4及第五电阻R5。第一开关元件Q1与第二开关元件Q2分别包括控制端、输入端及输出端，所述控制端分别接收第一模式选择信号及第二模式选择信号，所述输入端接地，所述输出端分别对应连接第四电阻R4的一端与第五电阻R5的一端。第四电阻R4与第五电阻R5的另一端相互连接，并共同连接至分压电路130的第一电阻R1与第二电阻R2之间。在本实施方式中，第一开关元件Q1与第二开关元件Q2均为N型金属氧化物半导体场效应管，所述控制端均为栅极，所述输入端均为源极，所述输出端均为漏极。第四电阻R4与第五电阻R5的阻值不同。
通过向第一开关元件Q1与第二开关元件Q2输入第一模式选择信号与第二模式选择信号，控制第一开关元件Q1与第二开关元件Q2的导通与截止，从而切换分压电路130的第二电阻R2的并联电阻，从而改变反馈电压Vp。
第一模式选择信号与第二模式选择信号为逻辑高低电平信号，例如，逻辑高电平信号为5V，逻辑低电平信号为0V。若第一模式选择信号与第二模式选择信号其中至少一个为逻辑高电平信号，则第一开关元件Q1与第二开关元件Q2至少一个导通，因而第四电阻R4与第五电阻R5至少一个与第二电阻R2并联，使得第一电阻R1上的分压变大，使得反馈电压Vp较小。若第一模式选择信号与第二模式选择信号均为逻辑低电平信号，则第一开关元件Q1与第二开关元件Q2均截止，无电阻与第二电阻R2并联，此时反馈电压Vp较大。如此，可根据不同的驱动电流需求，输入对应的模式选择信号，改变反馈电压Vp，从而对应改变升压电源转换电路100的输出电压Vout的设定点，降低多通道定电流驱动电路110的调节电压Vo的调整范围。
在图2中，发光二极管阵列20数量为一个，利用第一实施方式中的补偿电压产生电路140实现容易，且电路简单。
图3所示为本实用新型第二实施方式中发光二极管背光源驱动系统10的具体电路图。在本实施方式中，发光二极管背光源驱动系统10用于驱动多个发光二极管阵列20、21，其中图3中只示出两个进行说明。发光二极管阵列20对应升压电源转换电路100、多通道定电流驱动电路110、控制器120及分压电路130，发光二极管阵列21对应升压电源转换电路101、多通道定电流驱动电路111、控制器121及分压电路131，且电路架构与连接关系同图2中的相同，此处不再赘述。发光二极管背光源驱动系统10包括补偿电压产生电路140’，补偿电压产生电路140’包括第三开关元件Q3、第四开关元件Q4、第六电阻R6及第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9及电压随耦器1400。第三开关元件Q3、第四开关元件Q4、第六电阻R6及第七电阻R7的连接关系同图2中补偿电压产生电路140的连接关系相同，此处不再赘述。第八电阻R8与第九电阻R9串联于参考电压Vcc与地之间，且公共节点连接至第六电阻R6与第七电阻R7的另一端。电压随耦器1400的正向输入端连接至第八电阻R8与第九电阻R9之间，输出端经由第十电阻R10连接至每一组分压电路130、131的第一电阻R1与第二电阻R2之间，用于输出补偿电压Voffset。电压随耦器1400用于稳定其补偿电压Voffset，使其补偿电压Voffset不因负载而改变。
在本实施方式中，通过输入第一模式选择信号与第二模式选择信号，控制第三开关Q3与第四开关Q4的导通截止，以改变与第九电阻R9的并联电阻，从而改变第九电阻R9的分压，即改变电压随耦器1400输出的补偿电压Voffset。如此，通过改变补偿电压Voffset，来改变分压电路130的反馈电压Vp，从而改变升压电源转换电路100的输出电压Vout的设定点，降低多通道定电流驱动电路110的调节电压Vo的调整范围。本实施方式中的补偿电压产生电路140’可稳定其补偿电压Voffset，适合于有多个发光二极管阵列20的情况。
图4所示为本实用新型第三实施方式中发光二极管背光源驱动系统10的具体电路图。在本实施方式中，发光二极管背光源驱动系统10与图2的区别在于，补偿电压产生电路由微处理器140”实现。微处理器140”接收第一模式选择信号与第二模式选择信号，相应产生补偿电压Voffset并通过第十一电阻R11将补偿电压Voffset叠加至第二电阻R2上。本实施方式中的补偿电压产生电路140”应用于设计时有用到单芯片的设计中。
上述发光二极管背光源驱动系统10利用补偿电压产生电路140产生合适的补偿电压Voffset来改变分压电路130的反馈电压Vp，以改变升压电源转换电路100的输出电压Vout设定点，从而使多通道定电流驱动电路110的调节电压Vo的调整范围减小，调整精确度变高，可真正调至最佳值进而达到效率最佳化，且可降低多通道定电流驱动电路110的温度。

Claims (9)

1.一种发光二极管背光源驱动系统，用于驱动至少一个发光二极管阵列，所述发光二极管阵列包括多个并联的发光二极管串，其特征在于，所述发光二极管背光源驱动系统包括：
至少一个升压电源转换电路，用于将直流电源信号升压，以驱动所述发光二极管阵列；
至少一个控制器，用于控制所述升压电源转换电路；
至少一个多通道定电流驱动电路，用于控制流经所述发光二极管阵列的电流，并输出调节电压至所述控制器，以调节所述升压电源转换电路的输出电压；
至少一个分压电路，用于对所述升压电源转换电路的输出电压分压，并产生反馈电压至所述控制器；及
补偿电压产生电路，与所述分压电路相连，用于根据至少一个模式选择信号产生补偿电压，以改变所述反馈电压；
其中，所述控制器根据所述反馈电压及所述调节电压，控制所述升压电源转换电路的输出电压。
2.如权利要求1所述的发光二极管背光源驱动系统，其特征在于，所述分压电路包括：
第一电阻；
第二电阻，与所述第一电阻依次串联于所述升压电源转换电路的输出端与地之间；及
第三电阻，一端接收所述多通道定电流驱动电路输出的调节电压，一端连接于所述第一电阻与所述第二电阻之间。
3.如权利要求2所述的发光二极管背光源驱动系统，其特征在于，所述反馈电压为所述第二电阻上的电压。
4.如权利要求3所述的发光二极管背光源驱动系统，其特征在于，所述补偿电压产生电路包括：
第一开关元件，包括控制端、输入端及输出端，所述控制端接收第一模式选择信号，所述输入端接地；
第二开关元件，包括控制端、输入端及输出端，所述控制端接收第二模式选择信号，所述输入端接地；
第四电阻，一端连接所述第一开关元件的输出端；及
第五电阻，一端连接所述第二开关元件的输出端，另一端连接至所述第四电阻的另一端，并连接至所述第一电阻与所述第二电阻之间。
5.如权利要求4所述的发光二极管背光源驱动系统，其特征在于，所述第一开关元件与所述第二开关元件均为N型金属氧化物半导体场效应管，所述控制端均为栅极，所述输入端均为源极，所述输出端均为漏极。
6.如权利要求3所述的发光二极管背光源驱动系统，其特征在于，所述发光二极管背光源驱动系统驱动多个发光二极管阵列，且每个发光二极管阵列对应一个所述升压电源转换电路、一个所述多通道定电流驱动电路、一个所述控制器及一个所述分压电路。
7.如权利要求6所述的发光二极管背光源驱动系统，其特征在于，所述补偿电压产生电路包括：
第三开关元件，包括控制端、输入端及输出端，所述控制端接收第一模式选择信号，所述输入端接地；
第四开关元件，包括控制端、输入端及输出端，所述控制端接收第二模式选择信号，所述输入端接地；
第六电阻，一端连接所述第三开关元件的输出端；及
第七电阻，一端连接所述第四开关元件的输出端，另一端连接至所述第六电阻的另一端；
第八电阻；
第九电阻，与所述第八电阻串联于参考电压与地之间，所述第九电阻与所述第八电阻的公共节点连接至所述第六电阻与所述第七电阻的另一端；及
电压随耦器，正向输入端连接至所述第八电阻与所述第九电阻之间，输出端连接至每一个分压电路的第一电阻与第二电阻之间。
8.如权利要求7所述的发光二极管背光源驱动系统，其特征在于，所述第三开关元件与所述第四开关元件均为N型金属氧化物半导体场效应管，所述控制端均为栅极，所述输入端均为源极，所述输出端均为漏极。
9.如权利要求3所述的发光二极管背光源驱动系统，其特征在于，所述补偿电压产生电路包括微处理器，所述微处理器接收第一模式选择信号与第二模式选择信号，产生所述补偿电压并将所述补偿电压叠加至所述第二电阻上。
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