CN204887636U - Led升压驱动电路、led背光源和液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED升压驱动电路、LED背光源和液晶显示装置，其中该LED升压驱动电路包括电源输入端、变压器、开关模块、PWM控制集成电路、电压输出模块和电源输出端；变压器包括至少两初级线圈和至少两次级线圈，开关模块包括至少两电子开关，电压输出模块包括输出电容、电压调节电感和至少两输出二极管；PWM控制集成电路与电子开关连接，电源输入端依次经由每一初级线圈、每一电子开关接地，一输出二极管的阳极与一次级线圈对应连接；电压调节电感的第一端与输出二极管的阴极连接，第二端经由输出电容接地，且与电源输出端连接。本实用新型能够减小元器件应力，提高LED升压驱动电路的驱动能力。

Description

LED升压驱动电路、LED背光源和液晶显示装置

技术领域

本实用新型涉及背光驱动技术领域，尤其涉及一种LED升压驱动电路、LED背光源和液晶显示装置。

背景技术

如图1所示的LED升压驱动电路中，主要包括电感L01、L02，电容C01、C02，二极管D01、D02、D03，电子开关K和PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)控制集成电路IC1。其中电感L01、二极管D01和电容C01组成第一级升压单元，电感L02、二极管D02和电容C02组成第二级升压单元，两级升压单元通过二极管D03共用电子开关K。当电子开关K导通时，电感L01储能，输入的电压是输入电源提供的输入电压U1，电感L02也储能，输入的电压是电容C01两端的电压U_C01。

如图1所示，当电子开关K关断时，电感L01的储能叠加输入电压U1向电容C01放电，电容C01两端的电压U_C01提升，电感L02的储能叠加经提升后的电容C01两端的电压U_C01向电容C02放电，此时电容C02上的电压U_C02为经过两级升压单元升压后的输出电压。两级升压单元由于有二极管D03的存在工作互不干扰，若第一级升压单元的升压倍数最大为5倍，第二级升压单元的升压倍数最大也为5倍，则两个升压倍数相乘，最高可以将输入电压U1提升25倍，从而应用图1所示的LED升压驱动电路可以得到较高的升压比，满足高压单串灯条的驱动要求。

然而，由于图1所示的LED升压驱动电路采用的是BOOST方式的拓扑电路，因此输出功率较小，而且由于在电子开关K导通时先进行电感L01的储能，因此造成元器件应力较大，不适合高压大功率灯条的驱动要求。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种LED升压驱动电路，旨在减小元器件应力，提高LED升压驱动电路的驱动能力。

为了达到上述目的，本实用新型提供的LED升压驱动电路包括电源输入端、变压器、开关模块、PWM控制集成电路、电压输出模块和电源输出端；所述变压器包括至少两初级线圈和与所述初级线圈对应连接的至少两次级线圈，所述开关模块包括与所述初级线圈对应连接的至少两电子开关，所述电压输出模块包括输出电容、电压调节电感和与所述次级线圈对应连接的至少两输出二极管；

所述PWM控制集成电路分别与所述电子开关连接，以控制多个电子开关交替导通，所述电源输入端依次经由每一所述初级线圈、每一所述电子开关接地，一所述输出二极管的阳极与一所述次级线圈对应连接，所述电压调节电感的第一端与所述输出二极管的阴极连接，所述电压调节电感的第二端经由所述输出电容接地，且与所述电源输出端连接。

优选地，所述变压器包括两初级线圈，所述开关模块包括两电子开关，所述两初级线圈为第一初级线圈和第二初级线圈，所述两电子开关为第一电子开关和第二电子开关；

所述第一电子开关的第一端与所述PWM控制集成电路的第一控制信号输出端连接，所述第一电子开关的第二端与所述第一初级线圈的同名端连接，所述第一电子开关的第三端接地，所述第一初级线圈的异名端与所述电源输入端连接；

所述第二电子开关的第一端与所述PWM控制集成电路的第二控制信号输出端连接，所述第二电子开关的第二端与所述第二初级线圈的异名端连接，所述第二电子开关的第三端接地，所述第二初级线圈的同名端与所述电源输入端连接。

优选地，所述变压器包括两次级线圈，所述两次级线圈为第一次级线圈和第二次级线圈，所述两输出二极管为第一输出二极管和第二输出二极管；

所述第一次级线圈的异名端与所述第一电子开关的第二端连接，所述第一次级线圈的同名端与所述第一输出二极管的阳极连接；所述第二次级线圈的同名端与所述第二电子开关的第二端连接，所述第二次级线圈的异名端与所述第二输出二极管的阳极连接；所述第一输出二极管的阴极和所述第二输出二极管的阴极均与所述电压调节电感的第一端连接。

优选地，所述第一电子开关为第一NMOS管，第二电子开关为第二NMOS管；

所述第一电子开关的第一端为第一NMOS管的栅极，所述第一电子开关的第二端为第一NMOS管的漏极，所述第一电子开关的第三端为第一NMOS管的源极；

所述第二电子开关的第一端为第二NMOS管的栅极，所述第二电子开关的第二端为第二NMOS管的漏极，所述第二电子开关的第三端为第二NMOS管的源极。

本实用新型还提供一种LED背光源，该LED背光源包括LED灯条和LED升压驱动电路，所述LED升压驱动电路的电源输出端与所述LED灯条的正极连接；所述LED升压驱动电路包括电源输入端、变压器、开关模块、PWM控制集成电路、电压输出模块和电源输出端；所述变压器包括至少两初级线圈和与所述初级线圈对应连接的至少两次级线圈，所述开关模块包括与所述初级线圈对应连接的至少两电子开关，所述电压输出模块包括输出电容、电压调节电感和与所述次级线圈对应连接的至少两输出二极管；

所述PWM控制集成电路分别与所述电子开关连接，以控制多个电子开关交替导通，所述电源输入端依次经由每一所述初级线圈、每一所述电子开关接地，一所述输出二极管的阳极与一所述次级线圈对应连接，所述电压调节电感的第一端与所述输出二极管的阴极连接，所述电压调节电感的第二端经由所述输出电容接地，且与所述电源输出端连接。

本实用新型进一步还提供一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括LED背光源，该LED背光源包括LED灯条和LED升压驱动电路，所述LED升压驱动电路的电源输出端与所述LED灯条的正极连接；所述LED升压驱动电路包括电源输入端、变压器、开关模块、PWM控制集成电路、电压输出模块和电源输出端；所述变压器包括至少两初级线圈和与所述初级线圈对应连接的至少两次级线圈，所述开关模块包括与所述初级线圈对应连接的至少两电子开关，所述电压输出模块包括输出电容、电压调节电感和与所述次级线圈对应连接的至少两输出二极管；

所述PWM控制集成电路分别与所述电子开关连接，以控制多个电子开关交替导通，所述电源输入端依次经由每一所述初级线圈、每一所述电子开关接地，一所述输出二极管的阳极与一所述次级线圈对应连接，所述电压调节电感的第一端与所述输出二极管的阴极连接，所述电压调节电感的第二端经由所述输出电容接地，且与所述电源输出端连接。

本实用新型技术方案通过在LED升压驱动电路中的变压器设置多路次级线圈，多个电子开关交通导通，在电子开关导通时，变压器输出多路感应电压，降低了每一电子开关的工作时间，从而能够减小元器件应力。而且在一电子开关导通时，与该电子开关对应连接的初级线圈通电，与该初级线圈对应连接的次级线圈、其余初级线圈和次级线圈均产生感应电压，在每一PWM控制信号输出周期内，通过输出二极管整流后输出的感应电压叠加后再经过电压调节电感的平均化调节，使得电源输出端输出稳定的电源电压，同时，由于在一初级线圈通电时，其余初级线圈产生感应电压，增加了变压器的升压比，使得LED升压驱动电路输出功率大，从而提高了LED升压驱动电路的驱动能力，能够满足高压大功率灯条的驱动要求。

附图说明

图1为现有技术中LED升压驱动电路的电路结构示意图；

图2为本实用新型LED升压驱动电路较佳实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

本实用新型的目的、功能特点及优点的实现，将结合实施例，并参照附图作进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种LED升压驱动电路，可应用于驱动液晶显示器(如电视机)中LED灯条。

参照图2，图2为本实用新型LED升压驱动电路较佳实施例的电路结构示意图。

本实用新型较佳实施例中，如图2所示，本实用新型的LED升压驱动电路包括电源输入端IN、变压器10、开关模块20、PWM控制集成电路30、电压输出模块40和电源输出端OUT；所述变压器10包括至少两初级线圈(如图2中的P1、P2)和与所述初级线圈对应连接的至少两次级线圈(如图2中的S1、S2)，所述开关模块20包括与所述初级线圈对应连接的至少两电子开关(如图2中的Q1、Q2)，所述电压输出模块40包括输出电容C1、电压调节电感L1和与所述次级线圈对应连接的至少两输出二极管(如图2中的D1、D2)。

所述PWM控制集成电路30分别与所述电子开关连接，以控制多个电子开关交替导通，所述电源输入端IN依次经由每一所述初级线圈、每一所述电子开关接地，一所述输出二极管的阳极与一所述次级线圈对应连接，所述电压调节电感L1的一端与所述输出二极管的阴极连接，所述电压调节电感L1的另一端经由所述输出电容C1接地，且与所述电源输出端OUT连接。

在本实施例中，PWM控制集成电路30输出相位相反的PWM控制信号至开关模块20中的电子开关，控制多个电子开关交替导通，在一电子开关导通时，与该电子开关对应连接的初级线圈通电，即电源输入端IN依次经由与该电子开关对应连接的初级线圈、该电子开关接到地，形成变压器10的初级侧回路。由于变压器10的次级线圈与初级线圈连接，因此在一初级线圈通电时，与该初级线圈对应连接的次级线圈、其余初级线圈和次级线圈均产生感应电压，而且在与一初级线圈对应连接的次级线圈上产生的感应电压与在其余初级线圈和次级线圈上产生的感应电压反相，当在与一初级线圈对应连接的次级线圈上产生的感应电压是正电压，或者在其余初级线圈和次级线圈上产生的感应电压是正电压时，与次级线圈对应的输出二极管导通，该输出二极管对变压器10输出的感应电压进行整流后输出直流的感应电压。由此在一个PWM控制信号输出周期内，变压器10输出多路感应电压，在感应电压为正电压时，通过输出二极管整流输出。而且由于电压调节电感L1的调节作用，电压调节电感L1将多个电子开关交替导通而形成的感应电压在每一PWM控制信号输出周期内进行平均化调节，使得电源输出端OUT持续输出稳定的电源电压。

相对于现有技术，本实用新型的LED升压驱动电路中，变压器10设置多路次级线圈，多个电子开关交通导通，在电子开关导通时，变压器10输出多路感应电压，降低了每一电子开关的工作时间，从而能够减小元器件应力。而且在一电子开关导通时，与该电子开关对应连接的初级线圈通电，与该初级线圈对应连接的次级线圈、其余初级线圈和次级线圈均产生感应电压，在每一PWM控制信号输出周期内，通过输出二极管整流后输出的感应电压叠加后再经过电压调节电感L1的平均化调节，使得电源输出端OUT输出稳定的电源电压，同时，由于在一初级线圈通电时，其余初级线圈产生感应电压，增加了变压器的升压比，使得LED升压驱动电路输出功率大，从而提高了LED升压驱动电路的驱动能力，能够满足高压大功率灯条的驱动要求。

具体地，本实施例以变压器10包括两个初级线圈，开关模块20包括两个电子开关为例进行说明，如图2所示，所述两初级线圈为第一初级线圈P1和第二初级线圈P2，所述两电子开关为第一电子开关Q1和第二电子开关Q2。

所述第一电子开关Q1的第一端与所述PWM控制集成电路30的第一控制信号输出端连接，所述第一电子开关Q1的第二端与所述第一初级线圈P1的同名端连接，所述第一电子开关Q1的第三端接地，所述第一初级线圈P1的异名端与所述电源输入端IN连接。

所述第二电子开关Q2的第一端与所述PWM控制集成电路30的第二控制信号输出端连接，所述第二电子开关Q2的第二端与所述第二初级线圈P2的异名端连接，所述第二电子开关Q2的第三端接地，所述第二初级线圈P2的同名端与所述电源输入端IN连接。

具体地，本实施例以变压器10包括两个次级线圈，电压输出模块包括两个输出二极管为例进行说明，如图2所示，所述两次级线圈为第一次级线圈S1和第二次级线圈S2，所述两输出二极管为第一输出二极管D1和第二输出二极管D2。

所述第一次级线圈S1的异名端与所述第一电子开关Q1的第二端连接，所述第一次级线圈S1的同名端与所述第一输出二极管D1的阳极连接；所述第二次级线圈S2的同名端与所述第二电子开关Q2的第二端连接，所述第二次级线圈S2的异名端与所述第二输出二极管D2的阳极连接；所述第一输出二极管D1的阴极和所述第二输出二极管D2的阴极均与所述电压调节电感L1的第一端连接。

具体地，所述第一电子开关Q1为第一NMOS管，第二电子开关Q2为第二NMOS管。

所述第一电子开关Q1的第一端为第一NMOS管的栅极，所述第一电子开关Q1的第二端为第一NMOS管的漏极，所述第一电子开关Q1的第三端为第一NMOS管的源极。

所述第二电子开关Q2的第一端为第二NMOS管的栅极，所述第二电子开关Q2的第二端为第二NMOS管的漏极，所述第二电子开关Q2的第三端为第二NMOS管的源极。

本实用新型LED升压驱动电路的工作原理具体描述如下：

如图2所示，PWM控制集成电路30通过第一控制信号输出端输出第一PWM控制信号至第一电子开关Q1的第一端(即第一NMOS管的栅极)，同时，PWM控制集成电路30通过第二控制信号输出端输出与第一PWM控制信号相位相反且占空比相同的第二PWM控制信号至第二电子开关Q2的第一端(即第二NMOS管的栅极)，从而第一电子开关Q1和第二电子开关Q2交替导通。

当第一电子开关Q1导通时，变压器10的第一初级线圈P1通电，电源输入端IN、变压器10的第一初级线圈P1、第一电子开关Q1与地形成变压器10的初级侧回路，第一初级线圈P1的同名端为负。此时，变压器10的第一次级线圈S1、第一输出二极管D1、电压调节电感L1、输出电容C1与地形成变压器10的一次级侧回路，第一次级线圈S1产生感应电压，且第一次级线圈S1同名端为负，从而第一输出二极管D1截止；同时，变压器10的第二初级线圈P2、第二次级线圈S2、第二输出二极管D2、电压调节电感L1、输出电容C1与地形成变压器10的另一次级侧回路，变压器10的第二初级线圈P2和第二次级线圈S2均产生感应电压，且第二初级线圈P2的异名端和第二次级线圈S2的异名端均为正，从而第二输出二极管D2导通，第二输出二极管D2对第二初级线圈P2和第二次级线圈S2产生的感应电压进行整流后输出直流的感应电压。

同理，当第二电子开关Q2导通时，变压器10的第二初级线圈P2通电，电源输入端IN、变压器10的第二初级线圈P2、第二电子开关Q2与地形成变压器10的初级侧回路，第二初级线圈P2的同名端为正。此时，变压器10的第二次级线圈S2、第二输出二极管D2、电压调节电感L1、输出电容C1与地形成变压器10的一次级侧回路，第二次级线圈S2产生感应电压，且第二次级线圈S2的异名端为负，从而第二输出二极管D2截止；同时，变压器10的第一初级线圈P1、第一次级线圈S1、第一输出二极管D1、电压调节电感L1、输出电容C1与地形成变压器10的另一次级侧回路，变压器10的第一初级线圈P1和第一次级线圈S1均产生感应电压，且第一初级线圈P1的同名端和第一次级线圈S1的同名端均为正，从而第一输出二极管D1导通，第一输出二极管D1对第一初级线圈P1和第一次级线圈S1产生的感应电压进行整流后输出直流的感应电压。

由图2可知，假设电源输入端IN输入的电压为Vin，变压器10中第一初级线圈P1、第二初级线圈P2、第一次级线圈S1、第二次级线圈S2的匝数分别为N1、N2、N3、N4，且N1＝N2，N3＝N4，则变压器10的升压比n＝N3/N1＝N4/N2，A点处的电压(即经第一输出二极管D1整流后输出的感应电压与经第二输出二极管D2整流后输出的感应电压的叠加电压)Vd＝(n+2)Vin。

由上述可知，在每一PWM控制信号输出周期内，第一电子开关Q1和第二电子开关Q2交替导通，变压器10在第一电子开关Q1或第二电子开关Q2导通时均输出感应电压。

在LED升压驱动电路中，电压调节电感L1起到电压调节作用，从而在每一PWM控制信号输出周期内，由于电压调节电感L1的调节作用，电压调节电感L1将由于第一电子开关Q1和第二电子开关Q2交替导通而形成的感应电压在整个PWM控制信号输出周期内进行平均化调节，即电压调节电感L1将经第一输出二极管D1、第二输出二极管D2整流后输出的直流感应电压在整个PWM控制信号输出周期内进行平均化调节。假设PWM控制集成电路30输出的第一PWM控制信号和第二PWM控制信号的占空比均为D，则B点处的电压Vout＝Vd*D＝(n+2)Vin*D，即电源输出端OUT输出的电源电压为经电压调节电感L1对整个PWM控制信号输出周期内A点处的电压进行平均化调节后所得的电压Vout，从而在第一电子开关Q1或第二电子开关Q2导通时，电源输出端OUT都持续输出稳定的电源电压，而且输出功率大，能够驱动高压大功率的LED灯条。

本实用新型还提供一种LED背光源，该LED背光源包括LED灯条和LED升压驱动电路，所述LED升压驱动电路的电源输出端与所述LED灯条的正极连接，该LED升压驱动电路的具体结构参照上述实施例，由于本实用新型LED背光源采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

本实用新型进一步还提供一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括LED背光源，该LED背光源的具体结构参照上述实施例，由于本实用新型液晶显示装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

应当说明的是，本实用新型的各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域的技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种LED升压驱动电路，其特征在于，包括电源输入端、变压器、开关模块、PWM控制集成电路、电压输出模块和电源输出端；所述变压器包括至少两初级线圈和与所述初级线圈对应连接的至少两次级线圈，所述开关模块包括与所述初级线圈对应连接的至少两电子开关，所述电压输出模块包括输出电容、电压调节电感和与所述次级线圈对应连接的至少两输出二极管；

所述PWM控制集成电路分别与所述电子开关连接，以控制多个电子开关交替导通，所述电源输入端依次经由每一所述初级线圈、每一所述电子开关接地，一所述输出二极管的阳极与一所述次级线圈对应连接，所述电压调节电感的第一端与所述输出二极管的阴极连接，所述电压调节电感的第二端经由所述输出电容接地，且与所述电源输出端连接。

2.如权利要求1所述的LED升压驱动电路，其特征在于，所述变压器包括两初级线圈，所述开关模块包括两电子开关，所述两初级线圈为第一初级线圈和第二初级线圈，所述两电子开关为第一电子开关和第二电子开关；

所述第一电子开关的第一端与所述PWM控制集成电路的第一控制信号输出端连接，所述第一电子开关的第二端与所述第一初级线圈的同名端连接，所述第一电子开关的第三端接地，所述第一初级线圈的异名端与所述电源输入端连接；

所述第二电子开关的第一端与所述PWM控制集成电路的第二控制信号输出端连接，所述第二电子开关的第二端与所述第二初级线圈的异名端连接，所述第二电子开关的第三端接地，所述第二初级线圈的同名端与所述电源输入端连接。

3.如权利要求2所述的LED升压驱动电路，其特征在于，所述变压器包括两次级线圈，所述两次级线圈为第一次级线圈和第二次级线圈，所述两输出二极管为第一输出二极管和第二输出二极管；

所述第一次级线圈的异名端与所述第一电子开关的第二端连接，所述第一次级线圈的同名端与所述第一输出二极管的阳极连接；所述第二次级线圈的同名端与所述第二电子开关的第二端连接，所述第二次级线圈的异名端与所述第二输出二极管的阳极连接；所述第一输出二极管的阴极和所述第二输出二极管的阴极均与所述电压调节电感的第一端连接。

4.如权利要求2或3所述的LED升压驱动电路，其特征在于，所述第一电子开关为第一NMOS管，第二电子开关为第二NMOS管；

所述第一电子开关的第一端为第一NMOS管的栅极，所述第一电子开关的第二端为第一NMOS管的漏极，所述第一电子开关的第三端为第一NMOS管的源极；

所述第二电子开关的第一端为第二NMOS管的栅极，所述第二电子开关的第二端为第二NMOS管的漏极，所述第二电子开关的第三端为第二NMOS管的源极。

5.一种LED背光源，包括LED灯条，其特征在于，还包括如权利要求1至4中任意一项所述的LED升压驱动电路，所述LED升压驱动电路的电源输出端与所述LED灯条的正极连接。

6.一种液晶显示装置，其特征在于，包括如权利要求5所述的LED背光源。