CN101430863B - Led背光源驱动电路 - Google Patents
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Abstract
一种LED背光源驱动电路，由用于输入/输出电源和控制信号的接口，用于将输入的12V直流电压转化成5V参考电压输出及为控制器供电的DC/DC转换器，用于根据亮度调节电压和开关控制电压控制升压驱动电路开通与关闭的控制器和升压驱动电路组成，升压驱动电路用于将输入的12V直流电压升高，以恒流驱动背光件LED，并根据控制器输出的控制信号开通或关闭驱动回路。本发明的驱动电路采用集PWM和PFM于一体的混合调节方式，使通过LED的电流最大值相同，表现出的色温和色坐标也不随电流有效值大小的改变而改变，具有电路结构简单、成本低廉、焊接调试方便、工作可靠等优点，LED驱动效率高达90％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED背光源驱动电路，尤其是涉及一种采用混合调节方式控制白光LED亮度的LED背光源驱动电路，本发明通过采用PFM和PWM混合调节方式控制LED驱动回路的导通与关闭时间，以达到调节LED亮度的目的。
背景技术
目前用于TFT背光的产品主要有采用CCFL管制作的背光套件和采用LED光源制作的背光套件，由于LED具有颜色再现能力好、寿命长等优点，已经得到了越来越多的应用，特别是在一些小型的背光场合如手机、PDA等。
目前市面上采用的LED背光源驱动电路在调节背光件LED亮度时通常采用以下两种方式：
1、采用恒定的恒流驱动电路，通过改变恒流驱动电流大小来改变LED的亮度。
2、采用PWM控制方式控制电流的通断时间比，从而改变电流的有效值，达到改变LED亮度的目的。
由于目前用于背光源中产生白光的LED基本上都是采用蓝光芯片加黄色荧光粉的技术来实现的，在该技术条件下，改变LED电流大小时LED表现出的色温和色坐标都是不同的，因此，在不同值的恒电流条件下，LED的显色情况是不同的。
同样，当采用PWM控制方式来改变LED电流的有效值时，在需要的亮度很低的情况下，PWM的占空比很小而使驱动电路导通时间很短时，驱动电路输出电流的最大值会随PWM占空比的变化而变化，也同样会表现出LED色温和色坐标的不同。
发明内容
本发明的目的是提供一种LED背光源驱动电路，该驱动电路采用混合调节方式，使通过LED的电流最大值相同，表现出的色温和色坐标也不随电流有效值大小的改变而改变。
为实现上述目的，本发明采用了集PWM和PFM于一体的混合调节方式。
本发明的LED背光源驱动电路包括有：
一个接口，用于输入/输出电源和控制信号，包括有5V参考电压输出、12V直流电压输入、亮度调节电压输入和开关控制电压输入；
一个DC/DC转换器，用于将输入的12V直流电压转化成5V参考电压输出及为控制器供电；
一个控制器，用于根据亮度调节电压和开关控制电压控制升压驱动电路的开通与关闭；
一个升压驱动电路，用于将输入的12V直流电压升高，以恒流驱动背光件LED，并根据所述控制器输出的控制信号开通或关闭驱动回路。
其中，所述的DC/DC转换器由集成电路U2和电容C7、C8组成，U2的1脚与所述接口的12V直流电压输入V2连接，2脚接地，3脚分别连接所述接口的5V参考电压输出V1和所述控制器，在U2的2脚与3脚之间并联有电容C7、C8。当U2的1脚输入12V直流电压时，3脚可以输出相对于2脚为5V的直流电压。其中的电容C7、C8起滤波作用。
所述的控制器为集成有至少2路10位A/D转换器的单片机，其输入端SC1和SC2分别与所述接口的亮度调节电压输入控制信号和开关控制电压输入控制信号连接，输出的控制信号SC3与升压驱动电路相连。电源采用由DC/DC变换器产生的5V直流电压，具有PFM和PWM两种调节方式，在要求背光件LED的亮度为其最高亮度的5～10％时，采用PFM方式调节，在背光件LED的亮度为其最高亮度的10～100％时，采用PWM方式调节。
所述的升压驱动电路由集成电路U1，用于软启动的电容C2，用于电源滤波的电容C1，用于开关补偿的电容C5、C6和电阻R2，用于存储能量及升压的电感L1和二极管D1，用于空负载保护的二极管D2、D3和电阻R1、R3，用于负载电流检测的电阻R4，用于输出电源滤波的电容C3、C4组成。C6与R2串联后和C5并联接在U1的1脚和地之间，U1的6脚、7脚连接并接地，3脚串联C2后接地，4脚连接所述控制器的输出端SC3，5脚连接所述接口的12V直流电压输入V2，L1连接在U1的5脚和8脚之间，C1接在U1的5脚与地之间，U1的8脚通过D1与输出端V3相连，2脚通过D2与V3相连，通过R3和D3与输出端V4相连，R1的一端与V3相连，另一端接在R3和D3的中间，C3接在V3与地之间，C4接在V3和V4之间，R4接在V4与地之间。其输出端V3、V4与背光件LED相连，用于驱动背光件LED。
本发明的LED背光源驱动电路具有电路结构简单、成本低廉、焊接调试方便、工作可靠等优点，LED驱动效率高达90％以上，且LED在调节亮度时表现出的色温一致性优于采用恒定的恒流驱动方式。
附图说明
图1是LED背光源驱动电路的结构框图。
图2是图1中DC/DC转换器2的电路图。
图3是图1中升压驱动电路4的电路图。
具体实施方式
本发明的LED背光源驱动电路如图1所示，由用于输入/输出电源和控制信号的接口1，用于将输入的12V直流电压转化成5V参考电压输出及为控制器3供电的DC/DC转换器2，用于根据亮度调节电压和开关控制电压控制升压驱动电路开通与关闭的控制器3和升压驱动电路4组成，升压驱动电路4用于将输入的12V直流电压升高，以恒流驱动背光件LED5，并根据控制器3输出的控制信号开通或关闭驱动回路。
图2是图1中DC/DC转换器2的电路图。
DC/DC转换器2包括用于电压变换的集成电路U2(7805)和用于电源滤波的电容C7、C8。12V直流电压通过接口1输入给DC/DC转换器2，该12V直流电压V2经过集成电路U2变换成5V直流电压，一方面为LED背光源驱动电路提供一个稳定的5V直流电压输出V5，另一方面为控制器3提供一个稳定的工作电压V1，该电路中的电容C7、C8用于对集成电路U2输出的5V直流电压进行滤波。
图3是图1中升压驱动电路4的电路图。
升压驱动电路4包括用于升压控制的集成电路U1(AMC3202)，用于为集成电路U1提供软启动的电容C2，用于为集成电路U1提供开环补偿的电容C5、C6和电阻R2，用于给输入电源滤波的电容C1，用于升压存储能量的电感L1、用于升压检测功能的二极管D1、D2、D3和电阻R1、R3、R4，用于输出电源滤波的电容C3、C4。当集成电路U1的控制端SC3为高电平时，U1通过控制其8脚与地的导通与关闭，在8脚产生一个经升压的电压，该电压通过二极管D1、背光件LED5、电阻R4形成一个回路电流，该电流在电阻R4上产生的电压经过二极管D3、电阻R3反馈到U1的2脚，通过检测U1的2脚电压来控制其8脚对地的导通与关闭的时间比例，并通过滤波电容C3和C4对输出电流滤波后，产生一个稳定的输出电流来驱动背光件LED5。当集成电路U1的控制端SC3输入低电平时，U1不工作，升压驱动电路4输出电流为零。当在集成电路U1的控制端SC3输入一个高低电平交替变化的控制信号时，U1便会在SC3为高时正常输出，在SC3为低时关闭输出，从而在输出端产生一个断续的输出电流。当在集成电路U1控制端SC3加一个高低电平比例稳定的控制信号时，便会使升压驱动电路输出一个平均值恒定的驱动电流。
控制器3采用内部包含有2路以上A/D转换器的单片机来实现。V1为该控制器工作时需要的电源电压，输入的控制信号SC1为亮度调节电压输入，SC2为开关控制电压输入，输出的控制信号SC3与升压驱动电路4的控制端相连。
该控制器3根据亮度调节电压输入SC1的电压，经过一系列的计算，在控制器的输出端SC3输出一定的控制信号来控制升压驱动电路4的导通与关闭的时间比例。当输入的控制信号SC1的电压在其最大值的5～10％范围时，令控制器输出端SC3输出一高电平时间固定为0.5ms的控制信号，其低电平随输入的控制信号SC1电压大小而变化，此时即采用PFM控制方式，通过计算改变输出控制信号SC3的低电平时间，令升压驱动电路4输出电流的有效值与输入的控制信号SC1的电压成比例变化。当输入的控制信号SC1电压在其最大值的10～100％时，此时采用PWM控制方式，具体的实施方法是，通过计算，令SC3输出的高电平与低电平的时间和固定为5ms，通过改变高电平与低电平的比例，来控制升压驱动电路4的导通与关闭，进而使升压驱动电路4输出电流的有效值与输入的控制信号SC1的电压值成正比变化。
控制器3根据输入的开关控制电压SC2控制驱动电路是否关闭和开通，当开关控制电压低于0.8V时，令控制器输出端SC3输出低电平，当开关控制电压高于2.4V时，令控制器输出端SC3的状态由亮度调节电压控制，借此功能来完成背光件LED5的关闭和开通。
Claims (4)
1.一种LED背光源驱动电路，包括有：
接口(1)，用于输入/输出电源和控制信号，包括有：(a)5V参考电压输出、(b)12V直流电压输入、(c)亮度调节电压输入和(d)开关控制电压输入；
DC/DC转换器(2)，用于将输入的12V直流电压转化成5V参考电压输出及为控制器(3)供电；
控制器(3)，用于根据亮度调节电压和开关控制电压控制升压驱动电路(4)的开通与关闭；
升压驱动电路(4)，用于将输入的12V直流电压升高，恒流驱动背光件LED(5)，并根据所述控制器(3)输出的控制信号开通或关闭驱动回路；
其中，所述的控制器(3)具有PFM和PWM两种调节方式，当要求背光件LED(5)的亮度为其最高亮度的5～10％时，采用PFM方式调节，当要求背光件LED(5)的亮度为其最高亮度的10～100％时，采用PWM调节方式。
2.根据权利要求1所述的LED背光源驱动电路，其特征是所述的DC/DC转换器(2)由型号7805的集成电路U2和电容C7、C8组成，U2的1脚与所述接口(1)的12V直流电压输入V2连接，2脚接地，3脚分别连接所述接口(1)的5V参考电压输出V1和所述控制器(3)，在U2的2脚与3脚之间并联有电容C7、C8。
3.根据权利要求1所述的LED背光源驱动电路，其特征是所述的控制器(3)为集成有至少2路10位A/D转换器的单片机，其输入端SC1与所述接口(1)的亮度调节电压输入控制信号连接，输入端SC2与所述接口(1)的开关控制电压输入控制信号连接，输出的控制信号SC3与升压驱动电路(4)相连。
4.根据权利要求1所述的LED背光源驱动电路，其特征是所述的升压驱动电路(4)由型号为AMC3202的集成电路U1，二极管D1、D2、D3，电感L1，电容C1、C2、C3、C4、C5、C6，电阻R1、R2、R3、R4组成，C6与R2串联后和C5并联接在U1的1脚和地之间，U1的6脚、7脚连接并接地，3脚串联C2后接地，4脚连接所述控制器(3)的输出端SC3，5脚连接所述接口(1)的12V直流电压输入V2，L1连接在U1的5脚与8脚之间，C1接在U1的5脚与地之间，U1的8脚通过D1与输出端V3相连，2脚通过D2与V3相连，通过R3和D3与输出端V4相连，R1的一端与V3相连，另一端接在R3和D3的中间，C3接在V3与地之间，C4接在V3和V4之间，R4接在V4与地之间，所述的输出端V3、V4连接背光件LED(5)。
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