CN219644153U - 一种背光芯片保护电路、电路板、背光板以及显示设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种背光芯片保护电路、电路板、背光板以及显示设备。背光芯片保护电路包括第一开关器件和第一二极管，第一开关器件的控制端和第一二极管的阴极用于连接背光芯片的电源，第一二极管的阳极和第一开关器件的输入端用于连接背光芯片的LED控制引脚，第一开关器件的输出端用于连接LED灯条的负极。第一开关器件的控制端与输入端的电压差值大于预设的导通电压值时，第一开关器件的输入端和输出端导通。通过上述技术手段，解决了现有技术中LED灯条短路时背光芯片的内置调光MOS管的电压和电流超过安全规格的技术问题，保护背光芯片的内置调光MOS管不被损坏，提高背光芯片的安全性。

Description

一种背光芯片保护电路、电路板、背光板以及显示设备

技术领域

本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种背光芯片保护电路、电路板、背光板以及显示设备。

背景技术

目前大部分显示器采用LED(light-emittingdiode，发光二极管)灯条作为背光源，并通过背光芯片控制LED灯条的亮暗。

在现有技术中，LED灯条的正极连接电源，LED灯条的负极连接背光芯片的LED控制引脚，背光芯片内置调光MOS(MOSFET，场效应管)管来控制LED控制引脚输出高低电平信号。正常工作时，调光MOS管导通，LED控制引脚输出低电平信号，LED灯条导通并发光。但是在环境等影响因素下，LED灯条的正极与负极可能会出现短路现场，而LED灯条的正极与负极短路时，由于LED灯条的正极为高电压，LED灯条的负极会瞬间变为与正极同等电压的高电压，导致LED控制引脚的电压超过调光MOS管的耐压规格。而且LED灯条伴随着大电流的出现，大电流超出调光MOS管的冲击电流规格，调光MOS管短路烧毁，背光芯片失效，背光芯片的安全性较低。

实用新型内容

本申请提供一种背光芯片保护电路、电路板、背光板以及显示设备，在LED灯条的负极和背光芯片的LED控制引脚之间增设背光芯片保护电路，通过背光芯片保护电路在LED灯条短路时将LED控制引脚的电压钳位在背光芯片的电源电压，同时分走LED灯条短路时一部分的瞬态电流，解决了现有技术中LED灯条短路时背光芯片的内置调光MOS管的电压和电流超过安全规格的技术问题，保护背光芯片的内置调光MOS管不被损坏，提高背光芯片的安全性。

第一方面，本申请提供了一种背光芯片保护电路，包括第一开关器件和第一二极管，其中：

所述第一开关器件的控制端和所述第一二极管的阴极用于连接背光芯片的电源，所述第一二极管的阳极和所述第一开关器件的输入端用于连接所述背光芯片的LED控制引脚，所述第一开关器件的输出端用于连接LED灯条的负极；

其中，所述第一开关器件的控制端与输入端的电压差值大于预设的导通电压值时，所述第一开关器件的输入端和输出端导通。

第二方面，本申请提供了一种电路板，包括如第一方面所述的背光芯片保护电路。

第三方面，本申请提供了一种背光板，包括背光芯片、LED灯条和如第二方面所述的电路板，所述背光芯片的LED控制引脚和电源连接所述电路板的背光芯片保护电路，所述LED灯条的负极连接所述电路板的背光芯片保护电路，所述LED灯条的正极连接供电电源。

第四方面，本申请提供了一种显示设备，包括如第三方面所述的背光板。

在本申请中，背光芯片的内置调光MOS管导通时，LED控制引脚输出低电平信号，第一开关器件的输入端和输出端导通，LED灯条的负极接入低电平信号，LED灯条导通，LED灯条正常发光。当LED灯条短路时，LED灯条的负极瞬间变成与LED灯条的正极一样的高电压，LED控制引脚的电压跟随LED灯条的负极的电压上升而增加，LED控制引脚的电压增加使得第一开关器件的控制端和输入端的电压差值减小，当第一开关器件的控制端和输入端的电压差值减小至预设电压值时，第一开关器件的输入端和输出端断开，此时LED控制引脚的电压约等于背光芯片的电源电压，背光芯片的电源电压远小于内置调光芯片的MOS管的电压规格。随着第一开关器件的控制端和输入端的电压差值降低，第一开关器件的导通阻抗不断增大，大大降低了LED灯条短路时的瞬态电流。在第一开关器件的输入端和输出端断开之前，第一二极管导通并分走部分的瞬态电流，以使瞬态电流远小于内置调光MOS管的冲击电流规格，而且第一二极管导通后将LED控制引脚的电压钳位在背光芯片的电源电压。通过上述技术手段，解决了现有技术中LED灯条短路时背光芯片的内置调光MOS管的电压和电流超过安全规格的技术问题，保护背光芯片的内置调光MOS管不被损坏，提高背光芯片的安全性。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种背光芯片保护电路的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种背光板的结构示意图；

图中，10、背光芯片保护电路；20、背光芯片；30、LED灯条；R1、第一电阻；R2、第二电阻；Q1、第一开关器件；Q2、第二开关器件；D1、第一二极管；D2、第二二极管；E1、电解电容；L1、第一电感；VCC、背光芯片的电源；LED_IC、LED控制引脚；SGND、地；VIN、供电电源。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本申请具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在一实施例中，LED灯条的正极连接电源，LED灯条的负极连接背光芯片的LED控制引脚，背光芯片内置调光MOS(MOSFET，场效应管)管来控制LED控制引脚输出高低电平信号。正常工作时，调光MOS管导通，LED控制引脚输出低电平信号，LED灯条导通并发光。在LED灯条短路时，LED灯条的负极变成和正极一样的高电压且产生较大的瞬态电流，高电压和大电流作用于背光芯片的LED控制引脚上，使得调光MOS管受到电压和电流超过耐压规格和冲击电流规格，调光MOS管极大概率出现短路烧毁的问题，调光MOS管短路烧毁后背光芯片失效导致LED灯条无法继续正常发光，显示设备的背光板出现严重故障。

为解决上述问题，本实施例提供了一种背光芯片保护电路，保护背光芯片的内置调光MOS管不被损坏，提高背光芯片的安全性。

图1给出了本申请实施例提供的一种背光芯片保护电路的结构示意图。如图1所示，背光芯片保护电路10包括第一开关器件Q1和第一二极管D1。第一开关器件Q1的控制端和第一二极管D1的阴极用于连接背光芯片20的电源VCC，第一二极管D1的阳极和第一开关器件Q1的输入端用于连接背光芯片20的LED控制引脚LED_IC，第一开关器件Q1的输出端用于连接LED灯条30的负极。第一开关器件Q1的控制端与输入端的电压差值大于预设的导通电压值时，第一开关器件Q1的输入端和输出端导通。

在本实施例中，导通电压值小于背光芯片20的电源VCC电压，例如背光芯片20的电源VCC电压一般为3V～5V，此时可以采用导通电压值为1V～2.5V的第一开关器件Q1。本实施例采用的第一开关器件Q1的电压规格大于LED灯条30的正极接入的电压，第一开关器件Q1的耐冲击电流与瞬态功率的能力较强，LED灯条30的短路不会损坏第一开关器件Q1。

示例性的，当背光芯片20正常工作时，背光芯片20的内置调光MOS管导通，背光芯片20的LED控制引脚LED_IC输出低电平信号，即第一开关器件Q1的输入端接入低电平信号。第一开关器件Q1的控制端接入背光芯片20的电源VCC电压，第一开关器件Q1的控制端与输入端的电压差值大于第一开关器件Q1的导通电压值，此时第一开关器件Q1的输出端和输入端导通。第一开关器件Q1导通后，LED灯条30的负极接入LED控制引脚LED_IC输出的低电平信号，此时LED灯条30的正极接入高电压，而LED灯条30的负极接入低电压，LED灯条30内形成从正极到负极的电流，即LED灯条30导通并发光。本实施例增设背光芯片保护电路10也不会影响背光芯片20正常驱动LED灯条30发光，保证LED灯条30和背光芯片20的工作可靠性。

当LED灯条30的正极与负极短路时，LED灯条30的负极瞬间变成与LED正极同等电压的高电压，由于LED控制引脚LED_IC与LED灯条30的负极是接通的，LED控制引脚LED_IC的电压随着LED灯条30的负极电压的增大而增大。当LED控制引脚LED_IC增大时，第一开关器件Q1的控制端与输入端的电压差值逐渐降低，当第一开关器件Q1的控制端与输入端的电压差值降低至第一开关器件Q1的导通电压值时，第一开关器件Q1的输出端和输入端断开。而且在第一开关器件Q1断开之前，LED控制引脚LED_IC的电压大于背光芯片20的电源VCC电压，即第一二极管D1的阳极电压大于阴极电压，第一二极管D1导通，第一二极管D1将LED控制引脚LED_IC的电压钳位在背光芯片20的电源VCC电压。当第一开关器件Q1断开后，LED控制引脚LED_IC的电压约等于背光芯片20的电源VCC电压。因此在LED灯条30发生短路之后，即使第一开关器件Q1的断开响应速度存在延时，通过第一二极管D1也能将LED控制引脚LED_IC的电压钳位在背光芯片20的电源VCC电压，保证LED控制引脚LED_IC的电压远小于内置调光MOS管的电压规格，保护内置调光MOS管不被损坏。

LED灯条30的正极与负极短路时，LED灯条30会产生较大的瞬态电流。当第一开关器件Q1的控制端与输入端的电压差值随着LED控制引脚LED_IC的电压增大而降低时，第一开关器件Q1的输入端和输出端之间的导通阻抗不断增大，从而降低了短路产生的瞬态电流。而且第一二极管D1导通后，由于电流会从阻抗低的通路流通，即第一二极管D1的通路会分走部分的瞬态电流，使得LED控制引脚LED_IC流入的瞬态电流大大降低且远小于内置调光MOS管的冲击电流规格，保护内置调光MOS管不被损坏。

在一实施例中，参考图1，第一开关器件Q1为N型场效应管，N型场效应管的栅极为第一开关器件Q1的控制端，N型场效应管的源极为第一开关器件Q1的输入端，N型场效应管的漏极为第一开关器件Q1的输出端。示例性的，N型场效应管的栅极与源极的电压差值为N型场效应管的驱动电压。在LED控制引脚LED_IC输出低电平信号时，N型场效应管的驱动电压大于N型场效应管的导通电压值，N型场效应管导通，使得LED灯条30的负极接入LED控制引脚LED_IC输出的低电平信号，LED灯条30导通发光。在LED灯条30短路之后，N型场效应管的驱动电压随着控制引脚的电压增大而降低，当N型场效应管的驱动电压降低至导通电压值时，N型场效应管断开，此时驱动电压等于背光芯片20的电源VCC电压与LED控制引脚LED_IC的电压的差值，故LED控制引脚LED_IC的电压约等于背光芯片20的电源VCC电压，LED控制引脚LED_IC的电压远小于内置调光MOS管的电压规格。随着N型场效应管的驱动电压的降低，N型场效应管的导通阻抗不断上升，大大降低了LED灯条30短路时产生的瞬态电流，再配合上第一二极管D1的分流作用，使得LED控制引脚LED_IC的电流远小于内置调光MOS管的冲击电流规格。

需要说明的，第一开关器件Q1除了可以采用MOS管以外，还可以采用双极型晶体管，MOS管和双极型晶体管作为行业内通用的开关器件，成本优势明显且电路结构简单，消耗的电源功率极低，基本不影响电源的效率及待机功耗，节省环保。

在一实施例中，参考图1，背光芯片保护电路10还包括第一电阻R1，第一电阻R1的第一端用于连接背光芯片20的电源VCC，第一电阻R1的第二端用于连接第一开关器件Q1的控制端。示例性的，当第一开关器件Q1采用N型场效应管时，背光芯片20的电源VCC电压经过第一电阻R1后被第一电阻R1分流然后作用于N型场效应管的控制端。可理解，如果不通过第一电阻R1对背光芯片20的电源VCC电压进行分流，那么大电流直接作用于N型场效应管的控制端，N型场效应管容易被烧毁。因此第一电阻R1可以对N型场效应管的电流进行限流，提高N型场效应管的工作安全性，提高电路可靠性。

在一实施例中，参考图1，背光芯片保护电路10还包括第二电阻R2，第二电阻R2的第一端用于连接第一开关器件Q1的控制端，第二电阻R2的第一端用于背光芯片20的LED控制引脚LED_IC。示例性的，当第一开关器件Q1采用N型场效应管时，第二电阻R2可看作N型场效应管的驱动电压钳位电阻，其与第一二极管D1一同作用而将LED控制引脚LED_IC的电压钳位在背光芯片20的电源VCC电压，防止N型场效应管出现误动作而发生损坏，保证N型场效应管的工作安全性，提高电路可靠性。

在上述实施例的基础上，本实施例还提供了一种电路板，电路板包括上述实施例描述的背光芯片保护电路10。示例性的，电路板包括一整块板卡或多块拼接板卡，板卡上设置有背光芯片保护电路10。电路板采用上述实施例描述的背光芯片保护电路10后，可以有效保护背光芯片20的内置调光MOS管不被损坏，提高背光板的安全性。

在上述实施例的基础上，图2是本申请实施例提供的一种背光板的结构示意图。如图2所示，背光板包括背光芯片20、LED灯条30和上述实施例所述的电路板。背光芯片20的LED控制引脚LED_IC和电源连接电路板的背光芯片保护电路10，LED灯条30的负极连接电路板的背光芯片保护电路10，LED灯条30的正极连接供电电源VIN。本实施例提供的背光板在背光芯片20和LED灯条30之间增设背光芯片保护电路10，以通过背光芯片保护电路10在LED灯条30短路时将LED控制引脚LED_IC的电压钳位在背光芯片20的电源VCC电压附近，并降低LED控制引脚LED_IC的电流，以保证内置调光MOS管的电压和电流远小于安全规格，保护背光芯片20的内置调光MOS管不被损坏，提高背光板的安全性。

在一实施例中，参考图2，背光板还包括第二二极管D2，第二二极管D2的阳极连接供电电源VIN，第二二极管D2的第二端连接LED灯条30的阴极。示例性的，供电电源VIN为交流电源，通过第二二极管D2对供电电源VIN进行整流，以使整流后的直流电作用于LED灯条30。在该实施例中，参考图2，背光板还包括电解电容E1，电解电容E1的第一端连接第二二极管D2的阴极和LED灯条30的正极，电解电容E1的第二端接地SGND。示例性的，电解电容E1可对经过第二二极管D2的交流电进行滤波，避免交流电影响LDE灯条的工作，保证背光板的工作可靠性。

在一实施例中，参考图2，背光板还包括第一电感L1，第一电感L1的第一端连接供电电源VIN，第一电感L1的第二端连接第二二极管D2的阳极。示例性的，第一电感L1作为LED灯条30的升压储能电感，可将供电电源VIN进行升压以达到LED灯条30的额定功率范围。在该实施例中，参考图2，背光板还包括第二开关器件Q2，第二开关器件Q2的控制端连接背光芯片20的驱动引脚，第二开关器件Q2的输入端接地SGND，第二开关器件Q2的输出端连接第一电感L1的第二端。示例性的，第二开关器件Q2也可采用N型场效应管，当背光芯片20的驱动引脚输出高电平信号时，N型场效应管的驱动电压大于导通电压值，第二开关器件Q2的输入端和输出端导通，此时LED灯条30的正极接地SGND，LED灯条30断开以处于关灯状态。当背光芯片20的驱动引脚输出低电平信号时，N型场效应管的驱动电压小于导通电压值，第二开关器件Q2的输入端和输出端断开，此时LED灯条30的正极接入升压后的供电电源VIN，LED灯条30导通以处于开灯状态。背光芯片20通过驱动引脚控制供电电源VIN是否给LED灯条30供电，当LED灯条30短路时，背光芯片20可通过驱动引脚切断供电电源VIN给LED灯条30供电，避免LED灯条30长时间保持在短路状态，保证LED灯条30的安全性。

在上述实施例的基础上，本实施例还提供了一种显示设备，显示设备包括上述实施例描述的背光板。显示设备采用上述实施例描述的背光板后，无需常常更换背光芯片20或背光板，延长了显示设备的使用寿命。

综上，本申请实施例提供的背光芯片保护电路10、背光板以及显示设备，在背光芯片20的内置调光MOS管导通时，LED控制引脚LED_IC输出低电平信号，第一开关器件Q1的输入端和输出端导通，LED灯条30的负极接入低电平信号，LED灯条30导通，LED灯条30正常发光。当LED灯条30短路时，LED灯条30的负极瞬间变成与LED灯条30的正极一样的高电压，LED控制引脚LED_IC的电压跟随LED灯条30的负极的电压上升而增加，LED控制引脚LED_IC的电压增加使得第一开关器件Q1的控制端和输入端的电压差值减小，当第一开关器件Q1的控制端和输入端的电压差值减小至预设电压值时，第一开关器件Q1的输入端和输出端断开，此时LED控制引脚LED_IC的电压约等于背光芯片20的电源VCC电压，背光芯片20的电源VCC电压远小于内置调光芯片的MOS管的电压规格。随着第一开关器件Q1的控制端和输入端的电压差值降低，第一开关器件Q1的导通阻抗不断增大，大大降低了LED灯条30短路时的瞬态电流。在第一开关器件Q1的输入端和输出端断开之前，第一二极管D1导通并分走部分的瞬态电流，以使瞬态电流远小于内置调光MOS管的冲击电流规格，而且第一二极管D1导通后将LED控制引脚LED_IC的电压钳位在背光芯片20的电源VCC电压。通过上述技术手段，解决了现有技术中LED灯条30短路时背光芯片20的内置调光MOS管的电压和电流超过安全规格的技术问题，保护背光芯片20的内置调光MOS管不被损坏，提高背光芯片20的安全性。

上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。本申请不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由权利要求的范围决定。

Claims (11)

1.一种背光芯片保护电路，其特征在于，包括第一开关器件和第一二极管，其中：

所述第一开关器件的控制端和所述第一二极管的阴极用于连接背光芯片的电源，所述第一二极管的阳极和所述第一开关器件的输入端用于连接所述背光芯片的LED控制引脚，所述第一开关器件的输出端用于连接LED灯条的负极；

其中，所述第一开关器件的控制端与输入端的电压差值大于预设的导通电压值时，所述第一开关器件的输入端和输出端导通。

2.根据权利要求1所述的背光芯片保护电路，其特征在于，所述第一开关器件为N型场效应管，所述N型场效应管的栅极为所述第一开关器件的控制端，所述N型场效应管的源极为所述第一开关器件的输入端，所述N型场效应管的漏极为所述第一开关器件的输出端。

3.根据权利要求1所述的背光芯片保护电路，其特征在于，所述背光芯片保护电路还包括第一电阻，所述第一电阻的第一端用于连接所述背光芯片的电源，所述第一电阻的第二端用于连接所述第一开关器件的控制端。

4.根据权利要求1所述的背光芯片保护电路，其特征在于，所述背光芯片保护电路还包括第二电阻，所述第二电阻的第一端用于连接所述第一开关器件的控制端，所述第二电阻的第一端用于所述背光芯片的LED控制引脚。

5.一种电路板，其特征在于，包括如权利要求1-4任意一项所述的背光芯片保护电路。

6.一种背光板，其特征在于，包括背光芯片、LED灯条和如权利要求5所述的电路板，所述背光芯片的LED控制引脚和电源连接所述电路板的背光芯片保护电路，所述LED灯条的负极连接所述电路板的背光芯片保护电路，所述LED灯条的正极连接供电电源。

7.根据权利要求6所述的背光板，其特征在于，所述背光板还包括第二二极管，所述第二二极管的阳极连接所述供电电源，所述第二二极管的第二端连接所述LED灯条的阴极。

8.根据权利要求7所述的背光板，其特征在于，所述背光板还包括电解电容，所述电解电容的第一端连接所述第二二极管的阴极和所述LED灯条的正极，所述电解电容的第二端接地。

9.根据权利要求7所述的背光板，其特征在于，所述背光板还包括第一电感，所述第一电感的第一端连接所述供电电源，所述第一电感的第二端连接所述第二二极管的阳极。

10.根据权利要求9所述的背光板，其特征在于，所述背光板还包括第二开关器件，所述第二开关器件的控制端连接所述背光芯片的驱动引脚，所述第二开关器件的输入端接地，所述第二开关器件的输出端连接所述第一电感的第二端。

11.一种显示设备，其特征在于，包括如权利要求6-10任意一项所述的背光板。