CN103269549A - Led背光驱动电路及电子装置 - Google Patents

Abstract

一种LED背光驱动电路，用于驱动LED模组的发光，该LED背光驱动电路包括LED恒流驱动芯片、电压输入、输出端、变压单元及第一、第二开关单元。变压单元根据一变压因子进行变压。第一开关单元与变压单元电连接于电压输入端以及输出端之间。第二开关单元连接于变压单元以及地之间。该第一、第二开关单元与恒流驱动芯片均连接，用于接收恒流驱动芯片输出的PWM信号而周期性的导通截止；通过LED恒流驱动芯片输出的PWM信号以及变压单元的变压作用，输出端的输出电压和电压输入端输入的电源电压的比值与PWM信号的占空比及变压单元的变压因子均相关。本发明还提供一种电子装置，本发明的LED背光驱动电路以及电子装置，能够在允许范围内调整占空比而增大输出电压。

Description

LED背光驱动电路及电子装置

技术领域

本发明涉及一种驱动电路，特别涉及一种LED背光驱动电路。

背景技术

目前，LED(light-emitting diode，发光二极管)作为手机、电视、电脑等电子装置背光光源已经越来越普遍。一般，随着外界环境的变化，LED发光亮度需要经常性进行手动或自动调整，众所周知，LED为通过背光驱动电路驱动，LED背光驱动电路改变输出至LED的电压而改变LED的亮度。如图1所示，目前的LED背光驱动电路1’包括LED恒流驱动芯片10’、电压输入端20’、电感L以及MOS管Q。其中，该电压输入端20’用于接入电源电压Vin。该LED恒流驱动芯片10’用于输出PWM(脉宽调制)信号控制MOS管Q1周期性的导通截止。其中，当MOS管Q1导通时，输入电压加在电感L两端，电感L电流上升，储存能量；当MOS管Q关断/截止时，电感L两端产生反向感应电动势，与输入电压Vin串联，一起向LED模组2’提供较高的输出电压Vout。其中Vout＝Vin/(1-D)，D为LED恒流驱动芯片10’输出的PWM信号的占空比。

然而，现有技术中，输出电压Vout只由PWM信号的占空比D决定，当LED模组2’需要的输出电压Vout较高时，占空比D的值较大，MOS管Q在一个周期内的导通时间很长，因为电感L上的电流线性上升，所以MOS管Q以及电感L上流过的电流会很大，整个电路的功率损耗大，且元器件工作温度高而容易损坏。因此，现有技术中，为了保护元器件以及降低电路损耗，占空比D只能在一预定值下，使得现有技术中的输出电压Vout的范围有限而在一定情况下难以满足驱动LED模组2’发出高亮度的需求。

发明内容

本发明提供一种LED背光驱动电路，能够在合理范围内调节PWM信号的占空比而实现较大的输出电压改变，从而增大了输出电压的范围。

一种LED背光驱动电路，用于驱动LED模组的发光，该LED背光驱动电路包括LED恒流驱动芯片、电压输入端以及输出端，该电压输入端用于接入电源电压，该输出端与LED模组的正极输入端连接，该LED恒流驱动芯片包括一控制端，该LED恒流驱动芯片通过该控制端输出PWM信号；其中，该LED背光驱动电路还包括变压单元、第一开关单元以及第二开关单元。该变压单元包括一变压输入端以及一变压输出端，该变压单元具有一预设的变压因子，该变压单元用于根据该变压因子对变压输入端以及变压输出端的电压进行变压。该第一开关单元与该变压单元电连接于该电压输入端以及该输出端之间。该第二开关单元连接于该变压单元以及地之间。其中，该第一开关单元以及第二开关单元与该恒流驱动芯片的控制端均连接，用于接收该恒流驱动芯片的控制端输出的具有一定占空比的PWM信号而周期性的导通或截止。

其中，该变压单元包括初级线圈以及次级线圈，该变压单元的变压因子为N1/N2，其中，N1为该初级线圈的线圈匝数，N2为次级线圈的线圈匝数；该初级线圈与次级线圈串联于该第一开关单元以及该输出端之间，该初级线圈与次级线圈的同名端均为靠近该第一开关单元的一端；该第二开关单元连接于该初级线圈与次级线圈的连接节点以及地之间，其中，该第二开关单元与地连接的一端还通过一正向连接的二极管与该初级线圈连接该第一开关单元的一端连接。

其中，该第一开关单元为第一MOS管，第一MOS管的栅极与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，漏极与该电压输入端连接，源极与该初级线圈的同名端连接；第二开关单元为第二MOS管，该第二MOS管的栅极与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，漏极与该初级线圈与次级线圈的连接节点连接，源极接地。

其中，该输出端的输出电压与电源电压的关系表达式为：Vout＝Vin*(1+N2/N1)*D/(1-D)，其中Vout为输出电压，Vin为电源电压，N2/N1为变压单元的次级线圈的线圈匝数与初级线圈的线圈匝数之比，D为该LED恒流驱动芯片输出的PWM信号的占空比。

其中，该LED背光驱动电路还包括储能电容，该储能电容连接于该输出端与地之间，该储能电容在第一、第二MOS管截止时储能，而在第一、第二MOS管导通时为LED模组供电。

一种电子装置，包括LED背光驱动电路以及LED模组，该LED背光驱动电路用于驱动LED模组的发光，该LED背光驱动电路包括LED恒流驱动芯片、电压输入端以及输出端，该电压输入端用于接入电源电压，该输出端与LED模组的正极输入端连接，该LED恒流驱动芯片包括一控制端，该LED恒流驱动芯片通过该控制端输出PWM信号；其中，该LED背光驱动电路还包括变压单元、第一开关单元以及第二开关单元。该变压单元包括一变压输入端以及一变压输出端，该变压单元具有一预设的变压因子，该变压单元用于根据该变压因子对变压输入端以及变压输出端的电压进行变压。该第一开关单元与该变压单元电连接于该电压输入端以及该输出端之间。该第二开关单元连接于该变压单元以及地之间。其中，该第一开关单元以及第二开关单元与该恒流驱动芯片的控制端均连接，用于接收该恒流驱动芯片的控制端输出的具有一定占空比的PWM信号而周期性的导通或截止。

其中，该变压单元包括初级线圈以及次级线圈，该变压单元的变压因子为N1/N2，其中，N1为该初级线圈的线圈匝数，N2为次级线圈的线圈匝数；该初级线圈与次级线圈串联于该第一开关单元以及该输出端之间，该初级线圈与次级线圈的同名端均为靠近该第一开关单元的一端；该第二开关单元连接于该初级线圈与次级线圈的连接节点以及地之间，其中，该第二开关单元与地连接的一端还通过一正向连接的二极管与该初级线圈连接该第一开关单元的一端连接。

其中，该第一开关单元为第一MOS管，第一MOS管的栅极与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，漏极与该电压输入端连接，源极与该初级线圈的同名端连接；第二开关单元为第二MOS管，该第二MOS管的栅极与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，漏极与该初级线圈与次级线圈的连接节点连接，源极接地。

其中，该输出端的输出电压与电源电压的关系表达式为：Vout＝Vin*(1+N2/N1)*D/(1-D)，其中Vout为输出电压，Vin为电源电压，N2/N1为变压单元的次级线圈的线圈匝数与初级线圈的线圈匝数之比，D为该LED恒流驱动芯片输出的PWM信号的占空比。

其中，该LED背光驱动电路还包括储能电容，该储能电容连接于该输出端与地之间，该储能电容在第一、第二MOS管截止时储能，而在第一、第二MOS管导通时为LED模组供电。

本发明的LED背光驱动电路，能够在合理范围内调节PWM信号的占空比而实现较大的输出电压改变，增大了输出电压的范围。

附图说明

图1是现有技术中LED背光驱动电路的电路架构图。

图2是本发明一实施方式中具有LED背光驱动电路的电子装置的电路架构图。

具体实施方式

请参阅图2，为本发明具有LED背光驱动电路1的电子装置100的电路架构图。电子装置100包括该LED背光驱动电路1以及LED模组2。该LED背光驱动电路1用于驱动LED模组2的发光。

该LED背光驱动电路1包括LED恒流驱动芯片10、电压输入端20、变压单元30、第一开关单元40、第二开关单元50以及输出端60。其中，该电压输入端20用于接入电源电压Vin。该输出端60用于与LED模组2的正极输入端V+连接。其中，该电压输入端20可与一电池或一连接市电的电源适配器连接而获得该电源电压Vin。

该LED恒流驱动芯片10控制端101，该控制端与该第一开关单元40以及第二开关单元50连接，该LED恒流驱动芯片10用于通过该控制端101输出具有一定占空比D的PWM(脉宽调制)信号S1而控制第一开关单元40以及第二开关单元50周期性的同时导通或截止。

该第一开关单元40与该变压单元30电连接于该电压输入端20以及该输出端60之间。该第二开关单元50连接于该变压单元30以及地之间。

该变压单元30具有一变压输入端31以及一变压输出端32，该变压输出端31与该第一开关单元40电连接，该变压输出端32与该输出端30电连接。

该变压单元30具有一变压因子，该变压单元30用于根据该变压因子对变压输入端以及变压输出端的电压进行变压。

其中，通过该LED恒流驱动芯片输出的具有一定占空比D的PWM信号S1以及该变压单元30的变压作用，该输出端60输出的电压Vout和该电压输出入段20输入的电源电压Vin的比值与该占空比D以及该变压单元30的变压因子均相关。

从而，增加了该LED背光驱动电路1输出的电压Vout的范围。

其中，该LED背光驱动电路1还包括一整流单元70，该整流单元70连接于变压单元30的变压输出端32以及该输出端60之间，该整流单元70用于将变压单元30的变压输出端32输出的电压进行整流而得到该输出电压Vout而为LED模组2供电。

具体的，如图2所示，该变压单元30包括初级线圈FW以及次级线圈SW，该变压单元30的变压因子即为该初级线圈FW的线圈匝数N1与次级线圈SW的线圈匝数N2之比，即N1/N2。

该初级线圈FW与次级线圈SW串联于该第一开关单元40以及该输出端60之间。该初级线圈FW与次级线圈SW的同名端在同一端，具体的都在靠近该第一开关单元40的一端。

该第二开关单元50连接于该初级线圈FW与次级线圈SW的连接节点P以及地之间。

其中，该LED背光驱动电路1还包括一二极管D0，该第二开关单元50与地连接的一端还通过该正向连接的二极管D0与该初级线圈FW连接该第一开关单元40的一端连接。

在本实施方式中，该第一开关单元40以及第二开关单元50分别为MOS管Q1以及MOS管Q2。其中，MOS管Q1的栅极与该LED恒流驱动芯片10的控制端101连接，漏极与该电压输入端20连接，源极与该初级线圈FW的同名端连接。

该MOS管Q2的栅极同样与该LED恒流驱动芯片10的控制端101连接，漏极与该连接节点P连接，源极接地。

该LED恒流驱动芯片10通过该控制端101输出该PWM信号S1至该MOS管Q1以及MOS管Q2的栅极，而同时控制该MOS管Q1以及MOS管Q2周期性地导通截止。

其中，该整流单元70包括一整流二极管D1，该整流二极管D1正向连接于该次级线圈SW以及该输出端60之间。

其中，当MOS管Q1和Q2导通时，电源电压Vin加载于在变压单元30的初级线圈FW两端，初级线圈FW中电流上升，储存能量。由于初级线圈FW的线圈匝数为N1，次级线圈的线圈匝数为N2，则，次级线圈SW中通过线圈匝数比而传递产生的电压为Vin*N2/N1。此时，次级线圈SW通过该导通的MOS管Q2接地而不输出电压。从另一方面来说，此时次级线圈SW的同名端电压为正、另一端电压为负，此时整流二极管D1处于反向截止状态而截断三变压单元30提供的电压。

当MOS管Q1和Q2截止时，变压单元30的初级线圈FW产生反向感应电动势VL1，次级线圈SW通过线圈匝数比传递产生的电压VL1*N2/N1。此时初级线圈FW以及次级线圈SW的同名端电压均为负，而非同名端电压均为正，从而，初级线圈FW以及次级线圈SW的提供的电压串联而为LED模组2提供电压。

在本电路中，该输出电压Vout与电源电压Vin的关系表达式为：Vout＝Vin*(1+N2/N1)*D/(1-D)。

从而，可以得到输出电压Vout与PWM信号S1的占空比D以及变压单元30的次级线圈SW、初级线圈FW的线圈匝数比N2/N1有关。易知，当选择线圈匝数比N2/N1较大的次级线圈SW以及初级线圈时，PWM信号S1的占空比D的变化即使很小，也会导致Vout变化很大。例如，设N2/N1＝1000，那么占空比D变化0.1，也会导致100倍的输出电压Vout变化。

从而，本发明的LED背光驱动电路1可以通过PWM占空比D在允许范围内的微弱变化，得到变化范围较大的输出电压Vout。

本实施方式中，该LED背光驱动电路1还包括储能电容C1，该储能电容C1连接于该输出端60与地之间，该储能电容C1在当MOS管Q1和Q2截止/断开时储能，而在MOS管Q1和Q2导通/闭合时，也即变压单元30无电压输出时为LED模组2供电。

其中，在本实施方式中，该MOS管Q1、Q2具体为NMOS管。在其他实施方式中，该MOS管Q1、Q2可为NPN三极管代替。

在本实施方式中，该LED模组2包括有多个串联的发光二级管D组成的一LED串，在其他实施方式中，该LED模组2可包括多个并联的LED串。

其中，如图2所示的LED背光驱动电路1中还包括其他电路元件，由于与本发明主要改进无关，故未加描述。

其中，该电子装置100为显示器、电视机、平板电脑、手机等电子装置。

以上具体实施方式对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (10)

1.一种LED背光驱动电路，用于驱动LED模组的发光，该LED背光驱动电路包括LED恒流驱动芯片、电压输入端以及输出端，该电压输入端用于接入电源电压，该输出端与LED模组的正极输入端连接，该LED恒流驱动芯片包括一控制端，该LED恒流驱动芯片通过该控制端输出PWM信号；其特征在于，该LED背光驱动电路还包括：

变压单元，包括一变压输入端以及一变压输出端，该变压单元具有一预设的变压因子，该变压单元用于根据该变压因子对变压输入端以及变压输出端的电压进行变压；

第一开关单元，与该变压单元电连接于该电压输入端以及该输出端之间；以及

第二开关单元，连接于该变压单元以及地之间；

其中，该第一开关单元以及第二开关单元与该恒流驱动芯片的控制端均连接，用于接收该恒流驱动芯片的控制端输出的具有一定占空比的PWM信号而周期性的导通或截止。

2.如权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，该变压单元包括初级线圈以及次级线圈，该变压单元的变压因子为N1/N2，其中，N1为该初级线圈的线圈匝数，N2为次级线圈的线圈匝数；该初级线圈与次级线圈串联于该第一开关单元以及该输出端之间，该初级线圈与次级线圈的同名端均为靠近该第一开关单元的一端；该第二开关单元连接于该初级线圈与次级线圈的连接节点以及地之间，其中，该第二开关单元与地连接的一端还通过一正向连接的二极管与该初级线圈连接该第一开关单元的一端连接。

3.如权利要求2所述的LED背光驱动电路，其特征在于，该第一开关单元为第一MOS管，第一MOS管的栅极与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，漏极与该电压输入端连接，源极与该初级线圈的同名端连接；第二开关单元为第二MOS管，该第二MOS管的栅极与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，漏极与该初级线圈与次级线圈的连接节点连接，源极接地。

4.如权利要求2所述的LED背光驱动电路，其特征在于，该输出端的输出电压与电源电压的关系表达式为：Vout＝Vin*(1+N2/N1)*D/(1-D)，其中Vout为输出电压，Vin为电源电压，N2/N1为变压单元的次级线圈的线圈匝数与初级线圈的线圈匝数之比，D为该LED恒流驱动芯片输出的PWM信号的占空比。

5.如权利要求3所述的LED背光驱动电路，其特征在于，该LED背光驱动电路还包括储能电容，该储能电容连接于该输出端与地之间，该储能电容在第一、第二MOS管截止时储能，而在第一、第二MOS管导通时为LED模组供电。

6.一种电子装置，包括LED背光驱动电路以及LED模组，该LED背光驱动电路用于驱动LED模组的发光，该LED背光驱动电路包括LED恒流驱动芯片、电压输入端以及输出端，该电压输入端用于接入电源电压，该输出端与LED模组的正极输入端连接，该LED恒流驱动芯片包括一控制端，该LED恒流驱动芯片通过该控制端输出PWM信号；其特征在于，该LED背光驱动电路还包括：

变压单元，包括一变压输入端以及一变压输出端，该变压单元具有一预设的变压因子，该变压单元用于根据该变压因子对变压输入端以及变压输出端的电压进行变压；

第一开关单元，与该变压单元电连接于该电压输入端以及该输出端之间；以及

第二开关单元，连接于该变压单元以及地之间；

其中，该第一开关单元以及第二开关单元与该恒流驱动芯片的控制端均连接，用于接收该恒流驱动芯片的控制端输出的具有一定占空比的PWM信号而周期性的导通或截止。

7.如权利要求6所述的电子装置，其特征在于，该变压单元包括初级线圈以及次级线圈，该变压单元的变压因子为N1/N2，其中，N1为该初级线圈的线圈匝数，N2为次级线圈的线圈匝数；该初级线圈与次级线圈串联于该第一开关单元以及该输出端之间，该初级线圈与次级线圈的同名端均为靠近该第一开关单元的一端；该第二开关单元连接于该初级线圈与次级线圈的连接节点以及地之间，其中，该第二开关单元与地连接的一端还通过一正向连接的二极管与该初级线圈连接该第一开关单元的一端连接。

8.如权利要求7所述的电子装置，其特征在于，该第一开关单元为第一MOS管，第一MOS管的栅极与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，漏极与该电压输入端连接，源极与该初级线圈的同名端连接；第二开关单元为第二MOS管，该第二MOS管的栅极与该LED恒流驱动芯片的控制端连接，漏极与该初级线圈与次级线圈的连接节点连接，源极接地。

9.如权利要求7所述的电子装置，其特征在于，该输出端的输出电压与电源电压的关系表达式为：Vout＝Vin*(1+N2/N1)*D/(1-D)，其中Vout为输出电压，Vin为电源电压，N2/N1为变压单元的次级线圈的线圈匝数与初级线圈的线圈匝数之比，D为该LED恒流驱动芯片输出的PWM信号的占空比。

10.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于，该LED背光驱动电路还包括储能电容，该储能电容连接于该输出端与地之间，该储能电容在第一、第二MOS管截止时储能，而在第一、第二MOS管导通时为LED模组供电。

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