CN106991978B - 一种基于llc的背光驱动控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明披露一种基于LLC的背光驱动控制电路，包括：一LLC谐振变换电路，用于驱动电流进行周期变换；一整流滤波电路，用于平衡LED灯条压差平衡；一控制电路，用于通过恒流反馈实现恒流反馈；两路LED灯条，用于提供LED背光光亮；所述LLC谐振变换电路、所述整流滤波电路、所述两路LED灯条和所述控制电路依次连接，并形成一循环回路；所述LLC谐振变换电路向两路LED灯条输入供电电流；通过获取流经采样电阻的电流以控制LLC谐振变换电路的输出占空比，进而控制输出至两路LED灯条的电压。

Description

一种基于LLC的背光驱动控制电路
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，尤其涉及一种基于LLC的背光驱动控制电路。
背景技术
随着LED发光效率的不断提高，越来越多的大尺寸LED电视机已采用2路或4路的LED灯条所构成的LED背光模组，以降低LED电视机的背光成本。
对于大尺寸2路灯条的背光方案，传统的应用是采用两路BOOST拓扑，实现灯串恒流调光控制。对于大尺寸4路灯条的背光方案，传统的应用是采用四路BOOST拓扑，实现灯串恒流调光控制。
然而，对于两路BOOST的***而言，背光部分至少需要的功率器件为：升压电感X2，升压MOSX2，肖特基二极管X2，输出高压电解X2。同样，对于四路BOOST的***而言，背光部分至少需要的功率器件为：升压电感X4，升压MOSX4，肖特基二极管X4，输出高压电解X4。由此，功率器件的增加，意味着***成本的上升。另外，功率器件的增加会导致损耗增加，进一步影响***的工作效率。且，电源板PCB面积需要增大，以支持更多数量的元器件。
有鉴于此，现有技术有待改进和提高。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于LLC的背光驱动控制电路，其通过省去BOOST架构，并采用LLC谐振直接驱动2路LED背光灯条方式，从而达到减少功率器件，提高工作效率，并降低***成本的效果。
本发明提供一种基于LLC的背光驱动控制电路，其包括：一LLC谐振变换电路，用于驱动电流进行周期变换；一整流滤波电路，用于平衡LED灯条压差平衡；一控制电路，用于通过恒流反馈实现恒流反馈；两路LED灯条，用于提供LED背光光亮；所述LLC谐振变换电路、所述整流滤波电路、所述两路LED灯条和所述控制电路依次连接，并形成一循环回路；所述LLC谐振变换电路向两路LED灯条输入供电电流；通过获取流经采样电阻的电流以控制LLC谐振变换电路的输出占空比，进而控制输出至两路LED灯条的电压。
在本发明的一实施例中，所述LLC谐振变换电路包括第一二极管、第一电容、第二二极管、隔离驱动变压器、LLC上下半桥MOS管、第二电容及LLC谐振变压器；所述第一二极管的正极接地，所述第一二极管的负极分别电性连接至所述第一电容的一端及控制电路输出端；所述第一电容的另一端电性连接至隔离驱动变压器的一端；所述第二二极管的正极接地，所述第二二极管的负极分别电性连接至隔离驱动变压器的一端及控制电路输出端；所述隔离驱动变压器的另一端电性连接至LLC上下半桥MOS管的一端；所述LLC上下半桥MOS管的另一端分别电性连接至LLC谐振变压器的一端及第二电容的一端；所述第二电容的另一端电性连接至LLC谐振变压器的一端；所述LLC谐振变压器的另一端电性连接至整流滤波电路输入端。
在本发明的一实施例中，所述LLC上下半桥MOS管包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第三二极管、第四二极管、第五电阻、第六电阻、LLC上半桥MOS管及LLC下半桥MOS管；第一电阻的一端电性连接至隔离驱动变压器的6脚，第一电阻的另一端分别电性连接至第三电阻的一端及第三二极管的负极；第二电阻的一端电性连接至隔离驱动变压器的4脚，第二电阻的另一端分别电性连接至第四电阻的一端及第四二极管的负极；第三电阻并联于第三二极管；第四电阻并联于第四二极管；第五电阻的一端分别电性连接至第三电阻的另一端、第三二极管正极及LLC上半桥MOS管的栅极，第五电阻的另一端分别电性连接至隔离驱动变压器的5脚、LLC上半桥MOS管的源极、LLC下半桥MOS管的漏极；第六电阻的一端分别电性连接至第四电阻的另一端、第四二极管正极及LLC下半桥MOS管的栅极，第六电阻的另一端分别电性连接至隔离驱动变压器的3脚、LLC下半桥MOS管的源极并接地；所述LLC上半桥MOS管的源极电性连接至LLC下半桥MOS管的漏极；所述LLC上半桥MOS管的漏极电性连接至PFC输出口。
在本发明的一实施例中，所述整流滤波电路包括：第三电容、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第四电容及第五电容；所述第三电容的一端电性连接至LLC谐振变换电路的输出端，所述第三电容的另一端分别电性连接至第五二极管负极及第六二极管正极；所述第四电容的一端电性连接至第六二极管负极，并通过第一连接器电性连接至两路LED灯条，所述第四电容的另一端接地；所述第五电容的一端电性连接至第七二极管负极，并通过第二连接器电性连接至两路LED灯条，所述第五电容的另一端电性连接至第八二极管正极及通过第二连接器电性连接至两路LED灯条。
在本发明的一实施例中，所述第三电容为灯条压差平衡电容；所述第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管为输出桥式整流二极管；所述第四电容和第五电容为输出滤波电容。
在本发明的一实施例中，所述控制电路包括第七电阻和一控制器；所述第七电阻为电流采样电阻，第七电阻的一端电性连接至所述控制器的一端，并通过第一连接器电性连接至两路LED灯条，第七电阻的另一端接地；所述控制器的另一端电性连接至LLC谐振变换电路的输入端。
在本发明的一实施例中，所述控制器通过第七电阻上的电位获得LED电流值并调节控制器的输出信号，以进一步调节LLC谐振变换电路的输出。
本发明所述基于LLC的背光驱动控制电路通过优化背光驱动拓扑，并采用LLC谐振直接驱动2路LED背光灯条方式，以简化背光驱动架构，提高***工作效率，并降低***成本。
附图说明
图1为本发明一实施例的基于LLC的背光驱动控制电路的模块连接示意图；
图2为本发明所述实施例的基于LLC的背光驱动控制电路的具体实施电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的基于LLC的背光驱动控制电路的具体实施方式做详细说明。
参见图1和图2所示，本发明提供一种基于LLC(谐振转换电路)的背光驱动控制电路，其包括：一LLC谐振变换电路110，用于驱动电流进行周期变换；一整流滤波电路120，用于平衡LED灯条压差平衡；一控制电路140，用于通过恒流反馈实现恒流反馈；两路LED灯条130，用于提供LED背光光亮；所述LLC谐振变换电路110、所述整流滤波电路120、所述两路LED灯条130和所述控制电路140依次连接，并形成一循环回路；所述LLC谐振变换电路110向两路LED灯条130输入供电电流；通过获取流经采样电阻的电流以控制LLC谐振变换电路110的输出占空比，进而控制输出至两路LED灯条130的电压。
具体而言，在本发明的一实施例中，所述LLC谐振变换电路110中的第一电容C1根据控制电路140反馈的电流通过隔离驱动变压器TS1来驱动LLC上下半桥MOS管中的电流周期***替变换。当电流为正半周期时导通LLC上半桥MOS管M1；当电流为负半周期时导通LLC下半桥MOS管M2。以下将具体说明LLC谐振变换电路110的结构连接关系。
所述LLC谐振变换电路110包括第一二极管D1、第一电容C1、第二二极管D2、隔离驱动变压器TS1、LLC上下半桥MOS管、第二电容C2及LLC谐振变压器TS2；所述第一二极管D1的正极接地，所述第一二极管D1的负极分别电性连接至所述第一电容C1的一端及控制电路140输出端；所述第一电容C1的另一端电性连接至隔离驱动变压器TS1的一端(如图2中隔离驱动变压器TS1的1脚)；所述第二二极管D2的正极接地，所述第二二极管D2的负极分别电性连接至隔离驱动变压器TS1的一端(如图2中隔离驱动变压器TS1的2脚)及控制电路140输出端；所述隔离驱动变压器TS1的另一端(如图2中隔离驱动变压器TS1的5脚)电性连接至LLC上下半桥MOS管的一端；所述LLC上下半桥MOS管的另一端分别电性连接至LLC谐振变压器TS2的一端(如图2中隔离驱动变压器TS1的7脚)及第二电容C2的一端；所述第二电容C2的另一端电性连接至LLC谐振变压器TS2的一端(如图2中隔离驱动变压器TS1的8脚)；所述LLC谐振变压器TS2的另一端电性连接至整流滤波电路120输入端。在本实施例中，隔离驱动变压器TS1为1：1：1的变压器，第一二极管D1和第二二极管D2采用BAT54型二极管，第一电容C1为1μF的电容。
其中，第一二极管D1和第二二极管D2为优选元件。由于控制电路140的两路驱动通过隔离驱动变压器TS1、第一电容C1而电性连接至LLC上半桥MOS管M1和LLC下半桥MOS管M2，且因LC谐振的危险因素的存在而可能造成驱动电压过高。因此，在本实施例中，设置有第一二极管D1和第二二极管D2，从而限制LLC上半桥MOS管M1和LLC下半桥MOS管M2的栅极驱动电压，进而保证整个电路的安全稳定性。
在本实施例中，所述LLC上下半桥MOS管包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第三二极管D3、第四二极管D4、第五电阻R5、第六电阻R6、LLC上半桥MOS管M1及LLC下半桥MOS管M2；第一电阻R1的一端电性连接至隔离驱动变压器TS1的6脚，第一电阻R1的另一端分别电性连接至第三电阻R3的一端及第三二极管D3的负极；第二电阻R2的一端电性连接至隔离驱动变压器TS1的4脚，第二电阻R2的另一端分别电性连接至第四电阻R4的一端及第四二极管D4的负极；第三电阻R3并联于第三二极管D3；第四电阻R4并联于第四二极管D4；第五电阻R5的一端分别电性连接至第三电阻R3的另一端、第三二极管D3正极及LLC上半桥MOS管M1的栅极，第五电阻R5的另一端分别电性连接至隔离驱动变压器TS1的5脚、LLC上半桥MOS管M1的源极、LLC下半桥MOS管M2的漏极；第六电阻R6的一端分别电性连接至第四电阻R4的另一端、第四二极管D4正极及LLC下半桥MOS管M2的栅极，第六电阻R6的另一端分别电性连接至隔离驱动变压器TS1的3脚、LLC下半桥MOS管M2的源极并接地；所述LLC上半桥MOS管M1的源极电性连接至LLC下半桥MOS管M2的漏极；所述LLC上半桥MOS管M1的漏极电性连接至PFC输出口(即PFC OUT)。其中，在本实施例中，第三二极管D3和第四二极管D4为1N4148型二极管；LLC上半桥MOS管M1和LLC下半桥MOS管M2为12N60型MOS管；第一电阻R1和第二电阻R2为10欧的电阻，第三电阻R3和第四电阻R4为47欧的电阻，第五电阻R5和第六电阻R6为10K欧的电阻；第二电容C2为33nF/1000V的电容。
在上述LLC上下半桥MOS管中，第三电阻R3、第四电阻R4、第三二极管D3、第四二极管D4形成一放电电路。在现有技术中，如果在LLC上下半桥MOS管关断时，LLC上下半桥MOS管的栅极和源极有寄生电容(Cgs)，于是，LLC上下半桥MOS管的栅极电压不会迅速降低至零，还存在一段时间进行导通。而在本发明实施例中，由于设置有放电电路，因此，LLC上下半桥MOS管的栅极和源极的寄生电容通过第三二极管D3和第四二极管D4进行放电，从而降低误导通的风险。
继续参见图所示，所述整流滤波电路120包括：第三电容C3、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、第四电容C4及第五电容C5；所述第三电容C3的一端电性连接至LLC谐振变换电路110的输出端，所述第三电容C3的另一端分别电性连接至第五二极管D5负极及第六二极管D6正极；所述第四电容C4的一端电性连接至第六二极管D6负极，并通过第一连接器CON1电性连接至第一路LED灯条(图未示)，所述第四电容C4的另一端接地；所述第五电容C5的一端电性连接至第七二极管D7负极，并通过第二连接器CON2电性连接至第二路LED灯条(图未示)，所述第五电容C5的另一端电性连接至第八二极管D8正极及通过第二连接器CON2电性连接至第二路LED灯条。其中，在本实施例中，第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5为1μF/250V的电容；第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7和第八二极管D8为600V/4A型二极管。
在本实施例中，所述第三电容C3可以为灯条压差平衡电容；所述第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8为输出桥式整流二极管；所述第四电容C4和第五电容C5为输出滤波电容。
在此电路中，由于设置有第三电容C3，因此通过该电容来平衡两路LED灯条130的电压差。当两路LED灯条130的电压完全一样时，第三电蓉充放电平衡，第三电容C3上的电压为零；当两路LED灯条130有电压差时，若第二路LED灯条的电压大于第一路LED灯条时，则第三电容C3电压为左负右正，则在导通第一路LED灯条时，同时储能于灯条压差平衡第三电容C3中，在导通第二路LED灯条时，灯条压差平衡第三电容C3同时释放能量；当第二路LED灯条的电压小于第一路LED灯条时，则第三电容C3为左正右负，则在导通第一路LED灯条时，灯条压差平衡第三电容C3同时释放能量，在导通第二路LED灯条时，同时储能于灯条压差平衡第三电容C3中。
所述控制电路140包括第七电阻R7和一控制器141；所述第七电阻R7为电流采样电阻，第七电阻R7的一端电性连接至所述控制器141的一端，并通过第一连接器CON1电性连接至两路LED灯条130，第七电阻R7的另一端接地；所述控制器141的另一端电性连接至LLC谐振变换电路110的输入端。
进一步，结合图1和图2将对本实施例中的电路实现恒流控制的工作原理进行解释。
当LLC谐振变压器TS2处于正半周期时，电流由变压器的一端(如图2中LLC谐振变压器TS2的7脚)输入，次级电流由其另一端(如图2中LLC谐振变压器TS2的10脚)输出，导通第七二极管D7，给第五电容C5充电，同时通过第一连接器导通第一LED灯条，而此时第三电容C3放电并流回LLC谐振变压器TS2的另一端(如图2中LLC谐振变压器TS2的9脚)。当LLC谐振变压器TS2处于负半周期时，次级电流由LLC谐振变压器TS2的另一端(如图2中LLC谐振变压器TS2的9脚)流出，给第三电容C3充电，同时流经第六二极管D6给第四电容C4充电，并通过第二连接器导通第二LED灯条，流经第二LED灯条的电流经过第七电阻R7到地后，经过第八二极管D8回到LLC谐振变压器TS2的另一端(如图2中LLC谐振变压器TS2的10脚)，形成一周期环路，该周期环路实现了第一LED灯条和第二LED灯条。也就是说，在一个周期内，LLC谐振变压器TS2的正半周期和负半周期的电流一样，因而只需对其中一路LED灯条的电流进行采样，即可保证另一路LED灯条有同样的恒定电流。且，由于本发明所述电路未采用BOOST进行升压，因此不会产生严重的损耗即成本高的问题。
根据上文所述，所述控制器141通过第七电阻R7上的电位获得LED电流值并调节控制器141的输出信号，以进一步调节LLC谐振变换电路110的输出。也就是说，当通过检测第七电阻R7上电压值，所述控制器141相应地改变LLC谐振变化电路的输出，以改变整个环路的增益，实现LED的恒流。当采样电阻(即第七电阻R7)上所获得的电压大于一预设阈值时，所述控制器141输出一信号，以使隔离驱动变压器TS1的输出占空比降低；当采样电阻上所获得的电压小于或等于时，所述控制器141输出另一信号，以使隔离驱动变压器TS1的输出占控比升高。亦即，所述隔离驱动变压器TS1的输出占空比是受到控制器141的控制。
当隔离驱动变压器TS1的输出占空比发生改变时，LLC谐振变压器TS2的输出电压也相应地进行了微调改变。其中，LLC谐振变压器TS2通过其设置的初级匝数(NP)、次级匝数(NS)及漏感(LR，其寄生于LLC谐振变压器TS2中，并通过初次级绕组的耦合来调节)来改变LLC谐振变压器TS2输出至两路LED灯条130的电压。
另外，通过上述实施方式来有效地解决现有技术中两路BOOST拓扑恒流调光控制***所存在的问题。本发明上述实施方式基于相同的工作原理也同样适用于四路LED背光驱动控制电路，具体方案在此不再赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于LLC的背光驱动控制电路，其特征在于，包括：
一LLC谐振变换电路，用于驱动电流进行周期变换；
一整流滤波电路，用于平衡LED灯条压差平衡；
一控制电路，用于通过恒流反馈实现恒流反馈；
两路LED灯条，用于提供LED背光光亮；
所述LLC谐振变换电路、所述整流滤波电路、所述两路LED灯条和所述控制电路依次连接，并形成一循环回路；
所述LLC谐振变换电路向两路LED灯条输入供电电流；通过获取流经采样电阻的电流以控制LLC谐振变换电路的输出占空比，进而控制输出至两路LED灯条的电压；
所述LLC谐振变换电路包括第一二极管、第一电容、第二二极管、隔离驱动变压器、LLC上下半桥MOS管、第二电容及LLC谐振变压器；
所述第一二极管的正极接地，所述第一二极管的负极分别电性连接至所述第一电容的一端及控制电路输出端；
所述第一电容的另一端电性连接至隔离驱动变压器的一端；
所述第二二极管的正极接地，所述第二二极管的负极分别电性连接至隔离驱动变压器的一端及控制电路输出端；
所述隔离驱动变压器的另一端电性连接至LLC上下半桥MOS管的一端；
所述LLC上下半桥MOS管的另一端分别电性连接至LLC谐振变压器的一端及第二电容的一端；
所述第二电容的另一端电性连接至LLC谐振变压器的一端；
所述LLC谐振变压器的另一端电性连接至整流滤波电路输入端；
所述LLC上下半桥MOS管包括：第三电阻、第三二极管、第四电阻和第四二极管，所述第三电阻与所述第三二极管并联后电性连接至隔离驱动变压器的另一端，所述第四电阻和所述第四二极管并联后电性连接至所述隔离驱动变压器的另一端；其中所述第三电阻、所述第三二极管、所述第四电阻和所述第四二极管形成放电电路；
所述第一二极管和第二二极管用于限制所述LLC上下半桥MOS管的栅极驱动电压；
所述控制电路包括第七电阻和一控制器；所述第七电阻为采样电阻，第七电阻的一端电性连接至所述控制器的一端，并通过第一连接器电性连接至两路LED灯条，第七电阻的另一端接地；所述控制器的另一端电性连接至LLC谐振变换电路的输入端；
所述控制器通过第七电阻上的电位获得LED电流值，并获得第七电阻上的电压，当所述电压大于一预设阈值时，调节控制器的输出信号，使隔离驱动变压器的输出占空比降低；当所述电压小于或等于预设阈值时，调节控制器的输出信号，以使隔离驱动变压器的输出占空比升高，进而调节LLC谐振变换电路的输出。
2.根据权利要求1所述的背光驱动控制电路，其特征在于，所述LLC上下半桥MOS管包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第三二极管、第四二极管、第五电阻、第六电阻、LLC上半桥MOS管及LLC下半桥MOS管；
第一电阻的一端电性连接至隔离驱动变压器的第6管脚，第一电阻的另一端分别电性连接至第三电阻的一端及第三二极管的负极；
第二电阻的一端电性连接至隔离驱动变压器的第4管脚，第二电阻的另一端分别电性连接至第四电阻的一端及第四二极管的负极；
第三电阻并联于第三二极管；第四电阻并联于第四二极管；
第五电阻的一端分别电性连接至第三电阻的另一端、第三二极管正极及LLC上半桥MOS管的栅极，第五电阻的另一端分别电性连接至隔离驱动变压器的第5管脚、LLC上半桥MOS管的源极、LLC下半桥MOS管的漏极；
第六电阻的一端分别电性连接至第四电阻的另一端、第四二极管正极及LLC下半桥MOS管的栅极，第六电阻的另一端分别电性连接至隔离驱动变压器的第3管脚、LLC下半桥MOS管的源极并接地；
所述LLC上半桥MOS管的源极电性连接至LLC下半桥MOS管的漏极；
所述LLC上半桥MOS管的漏极电性连接至PFC输出口。
3.根据权利要求1所述的背光驱动控制电路，其特征在于，所述整流滤波电路包括：第三电容、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第四电容及第五电容；
所述第三电容的一端电性连接至LLC谐振变换电路的输出端，所述第三电容的另一端分别电性连接至第五二极管负极及第六二极管正极；
所述第四电容的一端电性连接至第六二极管负极，并通过第一连接器电性连接至两路LED灯条，所述第四电容的另一端接地；
所述第五电容的一端电性连接至第七二极管负极，并通过第二连接器电性连接至两路LED灯条，所述第五电容的另一端电性连接至第八二极管正极及通过第二连接器电性连接至两路LED灯条。
4.根据权利要求3所述的背光驱动控制电路，其特征在于，所述第三电容为灯条压差平衡电容；所述第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管为输出桥式整流二极管；所述第四电容和第五电容为输出滤波电容。
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