CN113556847A - Led电源电路和背光系统 - Google Patents

Abstract

一种LED电源电路和背光系统，LED电源电路通过调光信号直接调节输入到电压控制电路的反馈端的电压大小，进而能直接控制LED背光模块的电压来控制LED背光模块的显示，能实现不同灰阶等级的控制。

Description

LED电源电路和背光系统

技术领域

本申请属于开关电源技术领域，尤其涉及一种LED电源电路和背光系统。

背景技术

目前LED驱动电源可以把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光，通常情况下，LED驱动电源的输入包括高压工频交流、低压直流、高压直流、低压高频交流等，而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。

恒流驱动电路输出的电流是恒定的，而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化，负载阻值小，输出电压就低，负载阻值越大，输出电压也就越高。使用时，需要注意的要点包括：1、恒流电路可承受负载短路，但严禁负载完全开路；2、恒流驱动电路驱动LED是较为理想的，但相对而言价格较高；3、应注意所使用最大承受电流及电压值，它限制了LED的使用数量。

恒压驱动电路，当电路中的各项参数确定以后，输出的电压是固定的，而输出的电流却随着负载的增减而变化。使用时，需要注意的要点包括：1、稳压电路可承受负载开路，但严禁负载完全短路；2、以恒压驱动电路驱动LED，每串LED需要加上合适的电阻方可使每串LED显示亮度平均，调试交复杂；3、亮度会受整流而来的电压变化影响。

发明内容

本申请的目的在于提供一种LED电源电路和背光系统，旨在解决传统的LED驱动电源调光复杂，限制了灰阶等级的控制的问题。

本申请实施例的第一方面提了一种LED电源电路，包括：

背光控制电路，用于接收调光信号，并基于所述调光信号输出调光电压；

采样电路，与所述背光控制电路连接，用于获取采样电压，所述调光电压用于调节与所述采样电压关联的反馈电压；

电压控制电路，其反馈引脚接收所述反馈电压，所述电压控制电路用于根据所述反馈电压的变化调节输出的控制信号；

电压变换电路，与所述电压控制电路和LED背光模块连接，所述电压变换电路接收直流电，并根据所述控制信号的变化调节将直流电进行电压变换后输出到所述LED背光模块的电压，以控制所述LED背光模块的显示。

本申请实施例的第二方面提了一种背光系统，包括LED背光模块，还包括上述的LED电源电路

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的LED电源电路通过调光信号直接调节输入到电压控制电路的反馈引脚的电压大小，进而能直接控制LED背光模块的电压来控制LED背光模块的显示，能实现不同灰阶等级的控制。

附图说明

图1为本申请第一实施例提供的背光系统的结构示意图；

图2为图1所示的LED电源电路中采样电路的第一种结构示意图；

图3为图2所示的采样电路的第一种示例电路原理图；

图4为图2所示的采样电路的第二种示例电路原理图；

图5为图2所示的采样电路的第三种示例电路原理图；

图6为图1所示的LED电源电路中采样电路的第二种结构示意图；

图7为图6所示的采样电路的第一种示例电路原理图；

图8为本申请第二实施例提供的背光系统的结构示意图；

图9为本申请第三实施例提供的背光系统的结构示意图；

图10为本申请第四实施例提供的背光系统的结构示意图；

图11为本申请第五实施例提供的背光系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，本申请实施例提供的背光系统，包括LED背光模块和LED电源电路10，LED电源电路10包括电压变换电路11、采样电路12、电压控制电路13及背光控制电路14。

背光控制电路14用于接收调光信号，并基于调光信号输出调光电压；采样电路12与背光控制电路14连接，用于获取采样电压，调光电压用于调节与采样电压关联的反馈电压V_FB；电压控制电路13的反馈引脚接收与反馈电压V_FB，电压控制电路14用于根据反馈电压V_FB的变化调节输出的控制信号；电压变换电路11与电压控制电路13和LED背光模块连接，电压变换电路13接收直流电，并根据控制信号的变化调节将直流电进行电压变换后输出到LED背光模块的电压Vout，以控制LED背光模块的显示。

调光电压调节采样电路12的参数输出的采样电压，以调节达到输出到电压控制电路13的反馈引脚的反馈电压V_FB，和/或调节采样电路12输出端到电压控制电路13的反馈引脚之间的链路的电压，以调节达到输出到电压控制电路13的反馈引脚的反馈电压V_FB。电压控制电路13根据反馈引脚的反馈电压V_FB的变化实现对电压变换电路11输出到LED背光模块的电压Vout的调节以控制LED背光模块的显示，这样就能实现不同灰阶等级的控制。

在一些实施例中，采样电路12是连接在电压控制电路13和背光控制电路14之间的，采样电路12输出的采样信号直接作为反馈电压V_FB输入到电压控制电路13的反馈引脚。本实施例中，背光控制电路14是对采样电路12的本身等效电阻进行调节，改变采样电路12对电压Vout的分压比例，以调节输出的采样电压，最终实现调节电压控制电路13的反馈引脚的反馈电压V_FB。这些实施例下，背光控制电路14根据调光信号调节采样电路12的等效阻值以调节反馈电压V_FB。等效阻值的改变意味着分压输出的采样电压/反馈电压V_FB的改变。

在一些实施例中，请参阅图2，采样电路12包括第一分压模块121和等效阻值可调的可调分压模块122，所述第一分压模块121的一端连接所述电压变换电路11的输出，所述第一分压模块121的另一端作为所述采样电路12的输出，且与所述可调分压模块122的一端连接，所述可调分压模块122另一端接地。可调分压模块122的等效阻值调意味着采样电路12的等效阻值可调，也即意味着分压比例可调，那么背光控制电路14控制可调分压模块122的等效阻值变化时，即能控制采样电路12输出的反馈电压V_FB的变化，最终实现对LED背光模块的显示控制。

在其中一个实施例中，请参阅图3和图4，可调分压模块122包括至少一个电阻，多个所述电阻串联和/并联连接，每个所述电阻上并联一个导电开关，所述导电开关受所述背光控制电路14控制其导通或关断。请参阅图3，可调分压模块122上的多个电阻R1、R2、R4、R6、R7、R8并联连接，各个电阻上分别并联一个作为导电开关的MOS管Q1～Q16，各个MOS管的栅极与背光控制电路14连接，受背光控制电路14的控制信号IN控制以将相应的电阻短路或接入到可调分压模块122中，以调节可调分压模块122的等效电阻。请参阅图4，可调分压模块122上的多个电阻R17、R15、R13、R11、R16串联连接，各个电阻上分别并联一个作为导电开关的MOS管Q7～Q10，各个MOS管的栅极与背光控制电路14连接，受背光控制电路14的控制信号IN控制以将相应的电阻短路或接入到可调分压模块122中，以调节可调分压模块122的等效电阻。在其他实施例中，导电开关还可以三极管、IGBT等。

背光控制电路14根据外部输入的调光信号输出调节电压来改变采样电路12的串或并联的电阻数来实现对于采样电路12的控制，改变采样电压值，也就是改变电压控制电路13的反馈引脚接收到的反馈电压V_FB来实现改变电压变换电路11的输出电压Vout，从而实现对于LEDLED背光模块显示的控制。

在其中一个实施例中，请参阅图5，可调分压模块122包括数字电位器U1。数字电位器受U1所述背光控制电路14的控制信号IN控制以调整其等效电阻。背光控制电路14根据外部用户输入的调光信号输出调光电压来改变集成数字电位器来控制电压控制电路13的反馈引脚的反馈电压V_FB，实现对LED背光模块的输入电压Vout的控制，从而实现LED背光模块显示的控制。

在一些实施例中，请参阅图6，采样电路12包括第一分压模块121、第二分压模块123及可调增益放大电路124，所述第一分压模块121的一端连接所述电压变换电路11的输出，所述第一分压模块121的另一端与所述第二分压模块123的一端、所述可调增益放大电路124的输入端连接，所述第二分压模块123的另一端接地，所述可调增益放大电路124的调节端连接所述背光控制电路14，所述可调增益放大电路124的输出端作为所述采样电路12的输出。

可调增益放大电路124的实施例请参见图7，背光控制电路14根据外部用户输入的调光信号输出控制信号A、B、C控制选择开关1242来改变可调增益放大电路124的反馈电阻矩阵中实际接入电阻数(即改变反馈电阻矩阵的等效阻值)来实现运算放大器电路的直流输出增益的调节，从而改变采样电压值，也就是改变电压控制电路13反馈引脚的反馈电压V_FB来实现改变电压变换电路11的输出电压Vout，从而实现对于LED背光模组显示的控制。在上述图2-5、7对应的实施例中，背光控制电路14的控制信号IN、A、B、C的输出和改变是在接收的调光信号的驱动下输出和改变的。

在一些实施例中，背光控制电路14还可以通过对采样电路12输出端到电压控制电路13的反馈引脚之间的链路的电压进行调节，调节后再输送到电压控制电路13的反馈引脚，同样能控制电压控制电路13输出电压Vout的变化而实现调光。

请参阅图6，LED电源电路10还包括比较电路15，所述比较电路15的一输入端与所述采样电路12的输出端连接以接入其输出的采样电压，所述比较电路15的另一输入端接基准电压V_REF，所述比较电路15的输出端与所述电压控制电路13连接，调光电压用于调节所述基准电压V_REF以调节比较电路15输出到电压控制电路13的反馈引脚的反馈电压V_FB。可选的，比较电路15比如是电压比较器。

在其中一个实施例中，请参阅图8，基准电压V_REF由所述背光控制电路14提供。在其中一个实施例中，请参阅图9，LED电源电路10还包括基准电路16，基准电路16独立于所述背光控制电路14，背光控制电路14根据所述调光信号输出调光电压调节所述基准电路16所输出的基准电压V_REF的大小。

这些实施例中，是通过改变比较电路15的基准电压V_REF，从而改变比较电路15输出到电压控制电路13反馈引脚的反馈电压V_FB来控制LED背光模块的输入电压Vout，从而实现对于LED背光模组显示的控制。

在其中一个实施例中，请参阅图10，LED电源电路10还包括可控电压输出电路17，所述可控电压输出电路17连接在所述电压控制电路13和所述背光控制电路14之间，可控电压输出电路17基于所述调光电压和采样电压调节输出到所述电压控制电路13反馈引脚的反馈电压V_FB。

可控电压输出电路17可以为电流源电路或电压源电路，或者为一电位器。本实施例中，通过背光控制电路14中的控制器设计AD电路连接采样电路12的输出端，对LED输入电压Vout进行采样，如需要调节电压变换电路11的输出Vout，则通过背光控制电路14中的控制器可以根据AD电路采集得到的采样电压为基准和所需要设置的LED亮度计算得出来的LED显示设备所需要的LED输入电压Vout，计算得出需要可控电压输出电路17输出的电压控制电路13反馈引脚的反馈电压V_FB，然后通过可控电压输出电路17把调整后的反馈电压V_FB输给电压控制电路13，电压控制电路13根据反馈电压V_FB对电压变换电路11进行闭环控制调整，从而实现LED显示设备的控制。

在其中一个实施例中，请参阅图11，LED电源电路10还包括用于提供所述直流电的整流电路18，所述电压控制电路13与所述整流电路18连接，所述电压控制电路13还用于根据其反馈引脚接收的电压信号的变化调节整流电路18输出直流电的电压大小，以调节输出到LED背光模块电压Vout来控制LED背光模块的显示。整流电路18可以为推挽电路，半桥整流电路或全桥整流电路。在一些实施例中，所述电压控制电路13和背光控制电路14集成在同一芯片中。在一些实施例中，电压控制电路13包括恒压驱动芯片或数字控制芯片。

通过设计数字控制芯片的数字程控电源来实现LED背光模块的显示调节，数字电压控制电路对于LED电源电路10的输入和输出进行精确控制，可以实现高稳定性的电压输出，同时也可以控制LED电源电路10的输入电流。在输入端对于整流电路18的控制，则可以提高电源效率，减小输出电压纹波，提高电源的系统稳定性，提高电源的控制性。在一些情况下，数字控制芯片对电源输出控制相比模拟控制芯片(比如恒压驱动芯片)对电源输出控制更加精准，提高电压的可控范围，提高LED显示设备的显示的稳定性，提高了LED显示设备的显示的可调节性。数字控制芯片可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED电源电路，其特征在于，包括：

背光控制电路，用于接收调光信号，并基于所述调光信号输出调光电压；

采样电路，与所述背光控制电路连接，用于获取采样电压，所述调光电压用于调节与所述采样电压关联的反馈电压；

电压控制电路，其反馈引脚接收所述反馈电压，所述电压控制电路用于根据所述反馈电压的变化调节输出的控制信号；

电压变换电路，与所述电压控制电路和LED背光模块连接，所述电压变换电路接收直流电，并根据所述控制信号的变化调节将直流电进行电压变换后输出到所述LED背光模块的电压，以控制所述LED背光模块的显示。

2.如权利要求1所述的LED电源电路，其特征在于，所述采样电路与所述电压控制电路和所述背光控制电路连接，所述调光电压用于调节所述采样电路的等效阻值以调节输出到所述电压控制电路的反馈引脚的反馈电压。

3.如权利要求2所述的LED电源电路，其特征在于，所述采样电路包括第一分压模块和可调分压模块，所述第一分压模块的一端连接所述电压变换电路的输出，所述第一分压模块的另一端作为所述采样电路的输出，且与所述可调分压模块的一端连接，所述可调分压模块另一端接地。

4.如权利要求3所述的LED电源电路，其特征在于，所述可调分压模块包括至少一个电阻，多个所述电阻串联和/并联连接，每个所述电阻上并联一个导电开关，所述导电开关受所述背光控制电路控制其导通或关断。

5.如权利要求2所述的LED电源电路，其特征在于，所述采样电路包括第一分压模块、第二分压模块及可调增益放大电路，所述第一分压模块的一端连接所述电压变换电路的输出端，所述第一分压模块的另一端与所述第二分压模块的一端、所述可调增益放大电路的输入端连接，所述第二分压模块的另一端接地，所述可调增益放大电路的调节端连接所述背光控制电路，所述可调增益放大电路的输出端作为所述采样电路的输出。

6.如权利要求1所述的LED电源电路，其特征在于，还包括比较电路，所述比较电路的一输入端与所述采样电路的输出端连接以接入其输出的采样电压，所述比较电路的另一输入端接基准电压，所述比较电路的输出端与所述电压控制电路的反馈引脚连接，所述调光电压用于调节所述基准电压以调节所述比较电路输出到所述电压控制电路的反馈引脚的反馈电压。

7.如权利要求6所述的LED电源电路，其特征在于，还包括基准电路，所述背光控制电路根据所述调光信号调节所述基准电路所输出的基准电压的大小。

8.如权利要求1所述的LED电源电路，其特征在于，还包括可控电压输出电路，所述可控电压输出电路连接在所述电压控制电路的反馈引脚连和所述背光控制电路之间，所述可控电压输出电路基于所述调光电压和所述采样电压调节输出到所述电压控制电路的反馈引脚的反馈电压。

9.如权利要求1所述的LED电源电路，其特征在于，还包括用于提供所述直流电的整流电路，所述电压控制电路与所述整流电路连接，所述电压控制电路还用于根据其反馈引脚接收的电压信号的变化调节直流电的电压，以调节输出到LED背光模块电压以控制LED背光模块的显示。

10.一种背光系统，包括LED背光模块，其特征在于，还包括权利要求1至9任一项所述的LED电源电路。

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