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CN104821156A - 一种led背光驱动电路 - Google Patents

一种led背光驱动电路 Download PDF

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CN104821156A CN201510257809.7A CN201510257809A CN104821156A CN 104821156 A CN104821156 A CN 104821156A CN 201510257809 A CN201510257809 A CN 201510257809A CN 104821156 A CN104821156 A CN 104821156A
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Abstract

本发明公开了一种LED背光驱动电路、背光模组和显示装置，属于显示技术领域，可解决其中一路LED背光单元开路、LED背光驱动电路的输出电压升高时，短路侦测模块误侦测的技术问题。该LED背光驱动电路驱动LED背光电路，LED背光电路包括至少一路LED背光单元，LED背光驱动电路包括用于侦测LED背光单元的开路异常的开路侦测模块和用于侦测LED背光单元的短路异常的短路侦测模块、调节模块，调节模块用于当LED背光单元出现开路异常、LED背光驱动电路的输出电压端的输出电压上升时，断开短路侦测模块；当LED背光驱动电路断开出现开路异常的LED背光单元、输出电压端的输出电压下降时，接上短路侦测模块。本发明可用于液晶电视、液晶显示器、手机、平板电脑等显示装置。

Description

一种LED背光驱动电路
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体地说，涉及一种LED背光驱动电路。
背景技术
由于发光二极管(Light-Emitting Diode，简称LED)背光电路具有轻薄、功耗低、发光效率高、色彩表现力强等优点，目前LED背光电路已经成为背光技术发展的一个新趋势，液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD)等显示装置的背光电路也越来越多地选取LED背光电路。
每一个LED背光电路中设置有多路LED背光单元，每一路背光单元包括多个串联的LED。为了保证LED背光电路可以正常工作，驱动LED背光电路的LED背光驱动电路包括用于侦测LED背光单元的开路异常的开路侦测模块和用于侦测LED背光单元的短路异常的短路侦测模块。发明人发现，当其中一路LED背光单元发生开路后，LED背光驱动电路侦测到该路LED背光单元中没有电流通过。LED背光驱动电路向LED背光电路输出更高的输出电压，以确定是否为LED背光单元的差异性(例如阻抗变化)导致该路LED背光单元需要的工作电压升高。当LED背光驱动单元的输出电压升高到一定程度，就会导致短路侦测模块误侦测到其他未开路的LED背光单元发生短路，通知LED背光驱动电路切出短路侦测模块误侦测的LED背光单元，导致整个LED背光电路失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED背光驱动电路，可解决其中一路LED背光单元开路、LED背光驱动电路的输出电压升高时，短路侦测模块误侦测的技术问题。
本发明第一方面提供了一种LED背光驱动电路，用于驱动LED背光电路，所述LED背光电路包括至少一路LED背光单元，所述LED背光驱动电路包括用于侦测LED背光单元的开路异常的开路侦测模块和用于侦测LED背光单元的短路异常的短路侦测模块，还包括调节模块，所述调节模块用于当LED背光单元出现开路异常、所述LED背光驱动电路的输出电压端的输出电压上升时，断开短路侦测模块；当LED背光驱动电路断开出现开路异常的LED背光单元、输出电压端的输出电压下降时，接上短路侦测模块。
其中，所述调节模块的输入端与所述开路侦测模块的输入端连接，所述调节模块的输出端与所述短路侦测模块的输入端连接。
其中，所述开路侦测模块包括第一电阻、第二电阻和第一运算放大器，所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端连接所述LED背光驱动电路的输出电压端，所述第二电阻的另一端接地，所述第一运算放大器的反相输入端连接第一电压端，同相输入端连接所述第一电阻和所述第二电阻连接处。
其中，所述短路侦测模块包括第三电阻、第四电阻和第二运算放大器，所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端连接第二电压端，所述第四电阻的另一端接地，所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第三电阻和所述第四电阻连接处。
其中，所述调节模块包括第三运算放大器、第一开关管和第二开关管，所述第一开关管为n型开关管，所述第二开关管为p型开关管。
其中，所述第三运算放大器的同相输入端连接所述第一电阻和所述第二电阻连接处，反相输入端连接第三电压端，所述第三运算放大器的输出端连接所述第一开关管和所述第二开关管的第一端；所述第一开关管的第二端接地，第三端连接所述第二运算放大器的同相输入端；所述第二开关管的第二端连接所述第二运算放大器的同相输入端，第三端连接LED背光单元远离输出电压端的一端。
其中，所述第一开关管为n型的金属-氧化物-半导体场效应晶体管，所述第二开关管为p型的金属-氧化物-半导体场效应晶体管。
其中，所述LED背光驱动电路还包括LED恒流驱动电路，所述LED恒流驱动电路包括驱动信号控制模块，所述驱动信号控制模块连接金属氧化物半导体场效应晶体管场效应晶体管的栅极，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的源极接地，漏极连接所述LED背光驱动电路的输出电压端。
其中，所述LED恒流驱动电路还包括电流控制模块，所述电流控制模块连接各路LED背光单元、所述开路侦测模块的输出端、所述短路侦测模块的输出端和驱动信号控制模块，所述电流控制模块根据所述开路侦测模块的输出端、所述短路侦测模块的输出端的输出信号，控制所述驱动信号控制模块驱动所述金属氧化物半导体场效应晶体管开关、控制各路LED单元的连接或断开。
其中，所述LED背光驱动电路的输入电压端和所述金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极之间设置有电感，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极和所述输出电压端之间设置有二极管，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极连接所述二极管的正极，所述输出电压端连接所述二极管的负极。
本发明带来了以下有益效果：本发明实施例提供了一种LED背光驱动电路，该LED背光驱动电路包括调节模块，该调节模块有利于降低LED背光驱动电路的设计难度，同时解决其中一路LED背光单元开路、LED背光驱动电路的输出电压升高时，短路侦测模块误侦测的技术问题。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：
图1是现有技术中的LED背光驱动电路的结构示意图；
图2是本发明实施例中的LED背光驱动电路的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
如图1所示，现有技术中的LED背光驱动电路设置有LED恒流驱动电路。LED恒流驱动电路内的驱动信号控制模块连接金属氧化物半导体场效应晶体管(Meta Oxid Semiconductor，简称MOS)M1的栅极，MOS管M1的源极接地，MOS管M1的漏极连接通过一二极管D1连接至LED背光驱动电路的输出电压端Vout，该二极管D1的正极连接MOS管M1的漏极，负极连接输出电压端Vout，防止输出电压端Vout的电流向输入电压端Vin逆流。
驱动信号控制模块通过开启MOS管M1，向一端连接MOS管M1的漏极、另一端连接输出电压端Vout的电感L1连续供电一段时间，使输出电压端Vout的输出电压达到令LED背光电路中的各路LED背光单元点亮的高电压。
为了侦测LED背光电路的异常状况，LED背光驱动电路会设置有侦测LED背光单元的开路异常的开路侦测模块、用于侦测LED背光单元的短路异常的短路侦测模块。
另外，LED恒流驱动电路中还设置有电流控制模块，电流控制模块连接各路LED背光单元、开路侦测模块的输出端、短路侦测模块的输出端和驱动信号控制模块，电流控制模块根据开路侦测模块的输出端、短路侦测模块的输出端的输出信号，控制驱动信号控制模块驱动MOS管M1开关、控制各路LED单元的连接或断开。具体的，每一路LED单元远离输出电压端Vout的一端(下文称为负端)都通过一MOS管、电阻接地，各LED单元的MOS管受控于电流控制模块。电流控制模块可通过对各LED单元的MOS管输出对应的电信号，来决定LED单元的连接或断开。图1和图2中仅完整画出一路LED单元的MOS管和电阻，其余路LED单元与这一路LED单元的连接情况相同，在此不再赘述。
如图1所示，现有技术中的开路侦测模块包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一运算放大器A1。其中，第一电阻R1的一端和第二电阻R2的一端连接，第一电阻R1的另一端连接LED背光驱动电路的输出电压端Vout，第二电阻R2的另一端接地；第一运算放大器A1的反相输入端连接第一电压端Va，同相输入端连接第一电阻R1和第二电阻R2连接处。
而短路侦测模块包括第三电阻R3、第四电阻R4和第二运算放大器A2。其中，第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端连接，第三电阻R3的另一端连接第二电压端Vc，第四电阻R4的另一端接地。第二运算放大器A2的反相输入端连接第三电阻R3和第四电阻R4连接处，同相输入端连接LED背光单元的负端。
该开路侦测模块的开路保护电压值为根据LED背光单元所需电压、LED背光驱动电路中的元器件的耐压值等因素设定的，开路保护电压值应大于LED背光单元所需电压、小于LED驱动电路中的元器件的耐压值。如图1所示，选定第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值之后，即可得到开路保护电压值为 V b = V a R 2 × ( R 1 + R 2 ) .
第一运算放大器A1的反相输入端连接第一电压端Va，只要其同相输入端获得的电压值小于第一电压端Va输出的电压值Va，第一运算放大器A1的输出信号都为低电平(0伏)。当某一LED背光单元出现开路异常时，LED背光驱动电路中的电流控制模块检测到该LED背光单元中无电流流过。此时，电流控制模块向驱动信号控制模块发送信号，令其打开MOS管M1，使电感L1充电，提高输出电压端Vout的输出电压至开路保护电压值Vb，以排除LED背光单元的差异性(例如阻抗变化)导致该路LED背光单元需要的工作电压升高的可能性。
与开路侦测模块类似的，短路侦测模块同样设定有一个短路保护电压值Vd。短路保护电压值Vd由第三电阻R3和第四电阻R4对第二电压端Vc分压来确定，有当某一LED背光单元出现短路异常时，LED背光单元的负端多出的剩余电压值Ve超过短路保护电压值Vd时，短路侦测模块的第二运算放大器A2的输出信号由原本的低电平(0伏)跳变为高电平(3.3伏)。电流控制模块检测到第二运算放大器A2的输出信号发生跳变时，断开对出现短路异常的LED背光单元的控制。
在此前提下，当某一LED背光单元出现开路异常时，由于LED背光驱动电路的输出电压端Vout的输出电压由正常值Vout提高到开路保护电压值Vb的过程中，其他仍正常工作的LED背光单元的负端会多出剩余电压值Ve。若剩余电压值Ve上升至大于LED背光驱动电路的短路保护电压值Vd时，将会导致其他正常工作的LED背光单元被LED恒流驱动电路断开，导致整个LED背光电路无法工作，显示装置无法正常显示。
现有技术中，为了避免以上异常状况的出现，在选取各电阻R1、R2、R3、R4的电阻值，以及设计开路保护电压值Vb、短路保护电压值Ve的时候，需要充分考虑LED背光单元的电流与电压特性，以及各LED之间、LED背光单元之间的特性差异性，增大了保护功能的设计难度。
为了降低LED背光驱动电路的设计难度，同时解决其中一路LED背光单元开路、LED背光驱动电路的输出电压升高时，短路侦测模块误侦测的技术问题。本发明实施例提供了一种LED背光驱动电路，如图2所示，该LED背光驱动电路除了包括开路侦测模块和短路侦测模块之外，还包括调节模块。该调节模块的输入端与开路侦测模块的输入端连接，输出端与短路侦测模块的输入端连接。调节模块可在LED背光单元出现开路异常、LED背光驱动电路的输出电压端Vout的输出电压上升时，断开短路侦测模块；另外，在LED背光单元的开路异常得到解决或该LED背光单元被LED背光驱动电路断开、输出电压端Vout的输出电压下降时，将短路侦测模块连接回LED背光驱动电路中，对各路LED背光单元的短路情况进行侦测，保证LED背光驱动电路可以正常工作。
该调节模块包括第三运算放大器A3、第一开关管Q1和第二开关管Q2，其中，第一开关管Q1为n型开关管，第二开关管Q2为p型开关管。具体的，第一开关管Q1可为n型的MOS管，第二开关管Q2可为p型的MOS管。
如图2所示，第三运算放大器A3的同相输入端连接第一电阻R1和第二电阻R2连接处，反相输入端连接第三电压端Vf，第三运算放大器A3的输出端连接第一开关管Q1和第二开关管Q2的第一端。第一开关管Q1的第二端接地，第三端连接第二运算放大器A2的同相输入端；第二开关管Q2的第二端连接第二运算放大器A2的同相输入端，第三端连接LED背光单元的负端。其中，第一端为栅极，第二端可为漏极，第三端可为源极；或者，第一端为栅极，第二端为源极，第三端为漏极。
显然，为了配合调节模块，短路侦测模块需要做一些改动。具体的，短路侦测模块的第二运算放大器A2的同相输入端不再直接连接LED背光单元的负端，而是通过第二开关管Q2连接至LED背光单元的负端。
对于本发明实施例提供的LED背光驱动电路而言，当某路LED背光单元出现开路异常时，LED背光驱动电路中的电流控制模块检测到LED背光单元中无电流流过。电流控制模块向驱动信号控制模块发送信号，令其打开MOS管M1，使电感L1充电，提高输出电压端Vout的输出电压。由于LED背光驱动电路中设置有调节模块，调节模块的第三运算放大器A3的反相输入端连接的第三电压端Vf输出的电压值小于这一电压值0.2至0.5V，其中Vout为输出电压端Vout在各LED背光单元正常工作时的输出电压值。第三电压端Vf所输出的电压值如此设定，是为了避免输出电压端的输出电压上升后且调节模块发挥作用之前，其他仍然正常工作的LED背光单元的负端的剩余电压值Ve大于短路侦测模块的短路保护电压Vd，导致短路侦测模块误侦测的情况出现。
当输出电压端Vout的输出电压上升时，第三运算放大器A3的正相输入端接入的电压值跟随上升。当正相输入端接入的电压值达到这一电压值时，此时第三运算放大器A3的输出信号由原先的低电平(0伏)跳转为高电平(3.3伏)，使得第一开关管Q1由断开变为导通，同时第二开关管Q2由导通变为断开，导致短路侦测模块的第二运算放大器A2的正相输入端与LED背光单元的连接断开，连接至地。则第二运算放大器A2的正相输入端接入的电压值为0V，始终小于短路保护电压值Vd，第二运算放大器A2的输出电压值始终为低电平，电流控制模块仍然令驱动信号控制模块提高输出电压端Vout的输出电压。
若输出电压端Vout的输出电压继续上升，导致开路侦测模块的第一运算放大器A1的正相输入端接入的电压值超过开路保护电压Vb时，第一运算放大器A1的输出信号由低电平(0伏)跳变为高电平(3.3伏)，电流控制模块可断开出现开路异常的LED背光单元。同时驱动信号控制模块在电流控制模块的驱动下，减少MOS管M1的导通时间，降低输出电压端Vout的输出电压值至正常值。
输出电压端Vout的输出电压值下降的过程中，调节模块的第三运算放大器A3的输出信号由高电平(3.3伏)回到低电平(0伏)，使得第一开关管Q1断开、第二开关管Q2导通，短路侦测模块的第二运算放大器A2的正相输入端重新连接至各路LED背光单元的负端，侦测各路LED背光单元的短路情况。
当有LED背光单元出现短路异常时，输出电压端Vout的输出电压值不变，短路的LED背光单元的负端会多出因短路异常导致的剩余电压值Ve。当此剩余电压值Ve大于短路保护电压Vd时，短路侦测模块的第二运算放大器A2的输出信号由低电平(0伏)跳转为高电平(3.3伏)，使得电流控制模块可以将短路异常的LED背光单元断开，其他LED背光单元仍正常工作。
以上，本发明实施例提供了一种LED背光驱动电路，该LED背光驱动电路包括调节模块，该调节模块有利于降低LED背光驱动电路的设计难度，同时解决其中一路LED背光单元开路、LED背光驱动电路的输出电压升高时，短路侦测模块误侦测的技术问题。
进一步的，本发明实施例还提供了一种LED背光模组，该背光模组除了包括上述的LED背光驱动电路、LED背光电路之外，还包括导光板、扩散片等结构，为显示装置提供显示所需的光。
更进一步的，本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述的LED背光模组，可为液晶电视、液晶显示器、手机、平板电脑等显示装置。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种LED背光驱动电路，用于驱动LED背光电路，所述LED背光电路包括至少一路LED背光单元，其特征在于，所述LED背光驱动电路包括用于侦测LED背光单元的开路异常的开路侦测模块和用于侦测LED背光单元的短路异常的短路侦测模块，还包括调节模块，
所述调节模块用于当LED背光单元出现开路异常、所述LED背光驱动电路的输出电压端的输出电压上升时，断开短路侦测模块；当LED背光驱动电路断开出现开路异常的LED背光单元、输出电压端的输出电压下降时，接上短路侦测模块。
2.根据权利要求1所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述调节模块的输入端与所述开路侦测模块的输入端连接，所述调节模块的输出端与所述短路侦测模块的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述开路侦测模块包括第一电阻、第二电阻和第一运算放大器，
所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端连接所述LED背光驱动电路的输出电压端，所述第二电阻的另一端接地，所述第一运算放大器的反相输入端连接第一电压端，同相输入端连接所述第一电阻和所述第二电阻连接处。
4.根据权利要求3所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述短路侦测模块包括第三电阻、第四电阻和第二运算放大器，
所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端连接第二电压端，所述第四电阻的另一端接地，所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第三电阻和所述第四电阻连接处。
5.根据权利要求4所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述调节模块包括第三运算放大器、第一开关管和第二开关管，所述第一开关管为n型开关管，所述第二开关管为p型开关管。
6.根据权利要求5所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述第三运算放大器的同相输入端连接所述第一电阻和所述第二电阻连接处，反相输入端连接第三电压端，所述第三运算放大器的输出端连接所述第一开关管和所述第二开关管的第一端；
所述第一开关管的第二端接地，第三端连接所述第二运算放大器的同相输入端；
所述第二开关管的第二端连接所述第二运算放大器的同相输入端，第三端连接LED背光单元远离输出电压端的一端。
7.根据权利要求6所述的LED背光驱动电路，其特征在于，
所述第一开关管为n型的金属-氧化物-半导体场效应晶体管，所述第二开关管为p型的金属-氧化物-半导体场效应晶体管。
8.根据权利要求7所述的LED背光驱动电路，其特征在于，还包括LED恒流驱动电路，所述LED恒流驱动电路包括驱动信号控制模块，所述驱动信号控制模块连接金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的源极接地，漏极连接所述LED背光驱动电路的输出电压端。
9.根据权利要求8所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述LED恒流驱动电路还包括电流控制模块，所述电流控制模块连接各路LED背光单元、所述开路侦测模块的输出端、所述短路侦测模块的输出端和驱动信号控制模块，所述电流控制模块根据所述开路侦测模块的输出端、所述短路侦测模块的输出端的输出信号，控制所述驱动信号控制模块驱动所述金属氧化物半导体场效应晶体管场效应晶体管开关、控制各路LED单元的连接或断开。
10.根据权利要求9所述的LED背光驱动电路，其特征在于，
所述LED背光驱动电路的输入电压端和所述金属氧化物半导体场效应晶体管场效应晶体管的漏极之间设置有电感，所述金属氧化物半导体场效应晶体管场效应晶体管的漏极和所述输出电压端之间设置有二极管，所述金属氧化物半导体场效应晶体管场效应晶体管的漏极连接所述二极管的正极，所述输出电压端连接所述二极管的负极。
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