CN201667742U - 一种发光二极管led背光驱动装置及液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种发光二极管LED背光驱动装置和液晶显示器，所述LED背光驱动装置连接多路LED灯串，以驱动所述LED灯串发光；所述LED背光驱动装置包括：采样单元，连接所述LED灯串，采样每路LED灯串的电流，获得所述采样单元两端的电压差；控制单元，连接所述采样单元，接收每个采样单元两端的电压差，将所述电压差的最小值与基准电压进行比较，根据比较结果对输出的脉宽调制PWM信号的占空比进行调整；电压驱动单元，连接所述LED灯串和所述控制单元，接收所述控制单元输出的所述PWM信号，生成所述LED灯串的驱动电压。本实用新型LED背光驱动装置的LED驱动电压根据LED灯串压降进行调整，保证了LED驱动的高效率。

Description

一种发光二极管LED背光驱动装置及液晶显示器
技术领域
本实用新型涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种发光二极管LED背光驱动装置及液晶显示器。
背景技术
目前，小尺寸液晶电视的LED背光矩阵大多采用多串LED构成，每串10灯左右，该LED背光矩阵具有灯串多、电压低、电流小特点。现有LED背光驱动电路大多采用DC-DC(直流-直流)开关电源方式，DC-DC电路开关管开关瞬间会导致较大的dv/dt或者di/dt，产生了EMI(电磁干扰)；并且，开关工作方式需要较多电感储能续流，增加成本同时产生电流纹波。因此，现有的LED背光电路存在背光LED驱动电流纹波大，电磁干扰严重等问题。
图1为现有技术的一种LED背光电路原理图。如图1所示，现有技术的LED电流调整管工作在开关状态，电磁干扰严重，会使LED的工作电流出现三角波和纹波电路。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种发光二极管LED背光驱动装置和液晶显示器，以解决现有技术的LED背光驱动装置电流纹波大，电磁干扰严重等问题。
为了实现以上目的，本实用新型提供一种LED背光驱动装置，所述LED背光驱动装置连接多路LED灯串，以驱动所述LED灯串发光；所述LED背光驱动装置包括：采样单元，连接所述LED灯串，采样每路LED灯串的电流，获得所述采样单元两端的电压差；控制单元，连接所述采样单元，接收每个采样单元两端的电压差，将所述电压差的最小值与基准电压进行比较，根据比较结果对输出的脉宽调制PWM信号的占空比进行调整；电压驱动单元，连接所述LED灯串和所述控制单元，接收所述控制单元输出的所述PWM信号，生成所述LED灯串的驱动电压。
所述LED背光驱动装置还包括：恒流单元，连接所述LED灯串和所述控制单元，接收所述控制单元的电流调整信号，以提供给所述LED灯串恒定的工作电流。
所述控制单元具体包括：多路比较器，接收每个采样检测单元两端的电压差，选择所述电压差的最小值；误差放大器，将所述最小值与基准电压进行比较，生成比较结果；PWM控制器，当所述最小值低于所述基准电压时，提高所述PWM信号的占空比；反之，降低所述PWM信号的占空比。
所述采样单元为采样检测电阻，所述采样检测电阻一端接地，另一端与所述LED灯串串联。
所述恒流单元为与所述LED灯串串联的线性调整管。
所述电压驱动单元包括BOOST升压电路和/或BUCK降压电路。
为实现以上目的，本实用新型还提供一种液晶显示器，所述液晶显示器包括：LED背光驱动装置，所述LED背光驱动装置连接多路LED灯串，以驱动所述LED灯串发光；所述LED背光驱动装置包括：采样单元，连接所述LED灯串，采样每路LED灯串的电流，获得所述采样单元两端的电压差；控制单元，连接所述采样单元，接收每个采样单元两端的电压差，将所述电压差的最小值与基准电压进行比较，根据比较结果对输出的脉宽调制PWM信号的占空比进行调整；电压驱动单元，连接所述LED灯串和所述控制单元，接收所述控制单元输出的所述PWM信号，生成所述LED灯串的驱动电压。
所述液晶显示器的LED背光驱动装置还包括：恒流单元，连接所述LED灯串和所述控制单元，接收所述控制单元的电流调整信号，以提供给所述LED灯串恒定的工作电流。
所述液晶显示器的LED背光驱动装置的控制单元具体包括：多路比较器，接收每个采样检测单元两端的电压差，选择所述电压差的最小值；误差放大器，将所述最小值与基准电压进行比较，生成比较结果；PWM控制器，当所述最小值低于所述基准电压时，提高所述PWM信号的占空比；反之，降低所述PWM信号的占空比。
所述液晶显示器的LED背光驱动装置的采样单元为采样检测电阻，所述采样检测电阻一端接地，另一端与所述LED灯串串联。
本实用新型的LED背光驱动装置和液晶显示器采用动态BOOST技术控制LED驱动电压，采用线性恒流调整管来调整LED电流。LED驱动电压根据LED灯串压降进行调整，保证了LED驱动的高效率，也使得线性恒流调整管的损耗最低；线性恒流调整管工作在线性区，不工作在开关状态，LED驱动部分电磁干扰小，LED电流纹波几乎没有。
附图说明
图1为现有技术的一种LED背光电路原理图；
图2为本实用新型实施例LED背光驱动装置10的功能框图之一；
图2a为本实用新型实施例LED背光驱动装置10的功能框图之二；
图3为本实用新型实施例LED背光驱动装置10的控制单元102的细化功能框图；
图4为本实用新型实施例LED背光驱动装置10的电路原理图；
图5为本实用新型实施例的LED背光驱动装置的一种实际电路图；
图6为对本实用新型实施例的LED驱动装置进行波形检测的界面图之一；
图7为对本实用新型实施例的LED驱动装置进行波形检测的界面图之二。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的LED背光驱动电路使用动态BOOST(升压)电路提供背光LED驱动电压、线性恒流电路控制LED电流，来共同驱动小尺寸液晶电视LED背光。普通BOOST输出电压值是固定的，本实用新型的动态BOOST电路的输出电压会根据负载变化进行调整。
图2为本实用新型LED背光驱动装置10的功能框图之一。如图2所示，该LED背光驱动装置10连接多路LED灯串20，以驱动LED灯串20发光；该LED背光驱动装置10包括：采样单元101，连接LED灯串20，采样每路LED灯串20的电流，获得采样单元101两端的电压差；控制单元102，连接采样单元101，接收每个采样单元101两端的电压差，将电压差的最小值与基准电压进行比较，根据比较结果对输出的脉宽调制PWM信号的占空比进行调整；电压驱动单元103，连接LED灯串20和控制单元102，接收控制单元102输出的PWM信号，生成LED灯串20的驱动电压。
图2a为本实用新型LED背光驱动装置10的功能框图之二，如图2a所示，为了实现LED的恒流，本实用新型的LED背光驱动装置10还包括：恒流单元104，连接LED灯串20和所述控制单元102，接收控制单元102的电流调整信号，以提供给LED灯串20恒定的工作电流。
优选地，本实用新型的采样单元为采样检测电阻，所述采样检测电阻一端接地，另一端与每一路LED灯串串联。
优选地，本实用新型的恒流单元为与所述LED灯串串联的线性调整管。
优选地，本实用新型的电压驱动单元包括BOOST升压电路和/或BUCK降压电路。如果输入电压低于LED驱动电压，则可以采用BOOST升压电路对LED驱动电压进行调整；如果输入电压高于LED驱动电压，则可以采用BUCK降压电路对LED驱动电压进行调整。
本实用新型的LED背光驱动电路通过动态BOOST电路提供LED矩阵驱动电压，每串LED灯都串接检测电阻来采样LED工作电流，将每串LED的检测电阻所检测到的电压值与误差放大器基准电压进行比较，获取检测电阻两端电压最小值(该最小值即对应了LED灯串压降的最大值)，并将该最低值与基准电压进行比较，如果高于基准电压则减小PWM信号的占空比，以降低LED驱动电压；否则，增加PWM信号的占空比，以增加LED驱动电压。
本实用新型的LED驱动电压由LED灯串中压降最高的一串决定，能够保证每个LED灯串都得到足够的驱动电压。并且，每串LED串接调整管控制LED灯工作电流，实现了LED恒流控制。由于线性调节LED工作电流，LED电流纹波几乎没有、电磁干扰小。
图3为本实用新型LED背光驱动装置10的控制单元102的细化功能框图。如图3所示，选择控制单元102具体包括：多路比较器301，接收每个采样检测单元两端的电压差，选择所述电压差的最小值；误差放大器302，将所述最小值与基准电压进行比较，生成比较结果；PWM控制器303，当所述最小值低于所述基准电压时，提高所述PWM信号的占空比；反之，降低所述PWM信号的占空比。
图4为本实用新型LED背光驱动装置10的电路原理图。如图4所示，检测电阻R串接LED灯串，检测电阻R采样电压值送入多路选择控制单元，经过多路比较器的比较选取电压值最小值，将电压最小值送入误差放大器与基准电压比较，决定PWM驱动信号占空比，最终输出PWM信号给LED电压驱动电路来调整LED驱动电压。
图4的多路选择控制单元可以为一个集成的芯片，同时完成上述的比较、选择、控制、输出等功能；在实际电路中，也可以采用多个独立的元件来共同实现上述功能。只要是基于本实用新型原理的其他结构变形均在权利要求的保护范围之内。
本实用新型的LED背光驱动装置10选取采样电压最小值(即LED灯串压降最高的一串)来决定LED驱动电压，会导致到其他灯串驱动电压偏高，电流增大。为了解决这个问题，图4的电路中，每串LED灯串还串接线性调整管Q1，线性调整管Q1工作在共基极放大状态，可以降低施在LED灯串两端的电压，控制LED工作电流。
可选地，本原理图的线性调整管采用PNP三极管，构建电路使三极管工作在共基极放大状态，三极管共基极电路理论上输入电阻无穷大、具有恒流特性，LED灯串工作电流即三极管Ie电流，Ie电流由Ib电流决定，调整Ib电流恒定即可保证LED电流恒定。本实用新型的多路选择控制单元还连接线性调整管Q1，由多路选择控制单元向线性调整管Q1输出电流调整控制信号以调整Ib电流恒定，进而实现LED的恒流。
图5为本实用新型的LED背光驱动装置的一种实际电路图，该图以3个LED灯串为例来进行说明。该电路图主要包括以下部分：电压采样和线性恒流部分501、控制处理部分502、电压驱动部分503；为了描述方便，电路图中还标出了与该背光驱动装置连接的LED灯串504。
如图5所示，采样电阻R913将采样电压值输入isen1、isen2和isen3，控制处理部分502对这三个电压值进行比较选择其中一个最小的电压值(管脚sstcmp的信号)，将该最小的电压值与基准电压进行比较，并控制输出的PWM信号的占空比；PWM信号由drv_10管脚输出给电压驱动部分503，由电压驱动部分503生成LED灯串504的驱动电压Vout。
由于本实用新型选取采样电压最小值(即LED灯串压降最高的一串)来决定LED驱动电压，会导致到其他灯串驱动电压偏高，电流增大。图5的电路中，每串LED灯串还串接线性调整管V808，该线性调整管V808通过管脚comp1、comp2、comp3接收电流调整信号以实现LED恒流。
图6为对本实用新型的LED驱动装置进行波形检测的界面图之一，该界面图为LED背光驱动装置启动时的波形。图7为对本实用新型的LED驱动装置进行波形检测的界面图之二，该界面图为PWM调光时的波形。界面图中四个通道的信号分别是：CH1为VOUT，即LED灯串的驱动电压；CH2为SSTCMP，即多个检测电阻的采样电压最小值；CH3为ISEN值(图6、7中以ISEN1为例)，即采样电阻的采样电压值，它反映了LED灯串的压降；CH4为DRV，即PWM信号。从图6、7的ISEN1信号可以看出：LED工作电流恒定，基本上无三角纹波。
本实用新型还提供一种液晶显示器，该液晶显示器包括前述的LED背光驱动装置。由于LED背光驱动装置的原理已进行了详细说明，此处不再展开描述。
本实用新型的LED背光驱动装置和液晶显示器采用动态BOOST技术控制LED驱动电压，采用线性恒流调整管来调整LED电流。LED驱动电压根据LED灯串压降进行调整，保证了LED驱动的高效率，也使得线性恒流调整管的损耗最低；线性恒流调整管工作在线性区，不工作在开关状态，LED驱动部分电磁干扰小，LED电流纹波几乎没有。
以上实施例仅用以说明本实用新型实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种发光二极管LED背光驱动装置，所述LED背光驱动装置连接多路LED灯串，以驱动所述LED灯串发光；其特征在于，所述LED背光驱动装置包括：
采样单元，连接所述LED灯串，采样每路LED灯串的电流，获得所述采样单元两端的电压差；
控制单元，连接所述采样单元，接收每个采样单元两端的电压差，将所述电压差的最小值与基准电压进行比较，根据比较结果对输出的脉宽调制PWM信号的占空比进行调整；
电压驱动单元，连接所述LED灯串和所述控制单元，接收所述控制单元输出的所述PWM信号，生成所述LED灯串的驱动电压。
2.根据权利要求1所述的LED背光驱动装置，其特征在于，所述LED背光驱动装置还包括：
恒流单元，连接所述LED灯串和所述控制单元，接收所述控制单元的电流调整信号，以提供给所述LED灯串恒定的工作电流。
3.根据权利要求1所述的LED背光驱动装置，其特征在于，所述控制单元具体包括：
多路比较器，接收每个采样检测单元两端的电压差，选择所述电压差的最小值；
误差放大器，将所述最小值与基准电压进行比较，生成比较结果；
PWM控制器，当所述最小值低于所述基准电压时，提高所述PWM信号的占空比；反之，降低所述PWM信号的占空比。
4.根据权利要求1所述的LED背光驱动装置，其特征在于，
所述采样单元为采样检测电阻，所述采样检测电阻一端接地，另一端与所述LED灯串串联。
5.根据权利要求2所述的LED背光驱动装置，其特征在于，
所述恒流单元为与所述LED灯串串联的线性调整管。
6.根据权利要求1所述的LED背光驱动装置，其特征在于，
所述电压驱动单元包括BOOST升压电路和/或BUCK降压电路。
7.一种液晶显示器，其特征在于，所述液晶显示器包括：LED背光驱动装置，所述LED背光驱动装置连接多路LED灯串，以驱动所述LED灯串发光；所述LED背光驱动装置包括：
采样单元，连接所述LED灯串，采样每路LED灯串的电流，获得所述采样单元两端的电压差；
控制单元，连接所述采样单元，接收每个采样单元两端的电压差，将所述电压差的最小值与基准电压进行比较，根据比较结果对输出的脉宽调制PWM信号的占空比进行调整；
电压驱动单元，连接所述LED灯串和所述控制单元，接收所述控制单元输出的所述PWM信号，生成所述LED灯串的驱动电压。
8.根据权利要求7所述的液晶显示器，其特征在于，所述LED背光驱动装置还包括：
恒流单元，连接所述LED灯串和所述控制单元，接收所述控制单元的电流调整信号，以提供给所述LED灯串恒定的工作电流。
9.根据权利要求7所述的液晶显示器，其特征在于，所述LED背光驱动装置的控制单元具体包括：
多路比较器，接收每个采样检测单元两端的电压差，选择所述电压差的最小值；
误差放大器，将所述最小值与基准电压进行比较，生成比较结果；
PWM控制器，当所述最小值低于所述基准电压时，提高所述PWM信号的占空比；反之，降低所述PWM信号的占空比。
10.根据权利要求7所述的液晶显示器，其特征在于，
所述LED背光驱动装置的采样单元为采样检测电阻，所述采样检测电阻一端接地，另一端与所述LED灯串串联。
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