本實用新型涉及一種單反饋直推式DC調光LED燈管驅動電路。
背景技術:
傳統的液晶顯示器產品LED燈管電路原理如圖1所示,市用交流電90V-264V經交流-直流轉換電路進行電壓轉換后生成一低壓直流電如:19V直流電,該19V直流電經過Boost升壓電路進行升壓之后生成一LED燈管所需的工作電壓如:25V-70V直流電給LED燈管工作,該Boost升壓電路由升壓電路控制芯片進行驅動,該LED燈管中各燈串輸出反饋端與升壓電路控制芯片的各反饋引腳相電連接,由升壓電路控制芯片控制LED燈管中各燈串工作時電流,以便控制液晶顯示畫面平均亮度,該升壓驅動電路接收一從主板電路(圖示未畫出)提供的一開關信號,用以控制該LED燈管驅動電路工作與否,該升壓驅動電路接收一從主板電路(圖示未畫出)提供的一DIM調光信號,以控制該LED燈管中各燈串工作時電流大小,從而控制液晶顯示畫面平均亮度。
然而上述現有技術存在著如下問題:1、LED燈管驅動電源板零件材料成本價格較高,在價格方面已經開始缺乏市場競爭力。2、LED燈管驅動電路(不含交流-直流轉換電路的轉換效率)轉換效率在85%-90%之間,轉換效率不高,在設計EPA7.0新能效液晶顯示器產品時,往往需要進一步提升交流-直流轉換電路的電源轉換效率才能達到EPA7.0新能效法規的要求,而提升交流-直流轉換電路的電源轉換效率時會造成LED燈管驅動電源板零件材料成本價格進一步提升。3、液晶顯示器產品內部的主板電路需要5V供電,需要從19V通過一組DC-DC降壓轉換電路來轉一個5V直流電壓,而19V轉5V DC-DC降壓轉換電路在待機條件下轉換效率并不高,僅有:30%-45%左右的轉換效率。因此,降低LED燈管驅動電源板的設計成本,提升LED燈管驅動轉換效率,降低液晶顯示產品待機功耗成為技術發展的趨勢。
技術實現要素:
本實用新型的目的在于克服現有技術的不足,提供一種單反饋直推式DC調光LED燈管驅動電路。
本實用新型采用的技術方案是:
一種單反饋直推式DC調光LED燈管驅動電路,其包括交流-直流轉換電路、LED燈管驅動的供電電路、交流-直流轉換電路輸出電壓控制電路、交流-直流轉換電路內部Vcc”掉電抑制電路、PWM轉DC調光控制電路、LED燈管電流控制電路和單反饋LED燈管;
所述的交流-直流轉換電路的交流輸入端接收一市用交流電,并將市用交流電進行電壓轉換并通過輸出端輸出一組電壓值可變的直流電,交流-直流轉換電路輸出端接單反饋LED燈管的輸入端和LED燈管驅動的供電電路的輸入端,LED燈管驅動的供電電路還設有開關信號接收端、第一基準電壓輸出端、第二基準電壓輸出端和Vcc輸出端,所述交流-直流轉換電路輸出電壓控制電路設有第一反饋輸入端、第二反饋輸入端和基準電壓接收端,
所述單反饋LED燈管的輸出端分別連接LED燈管電流控制電路的輸入端和交流-直流轉換電路輸出電壓控制電路的第一反饋輸入端;LED燈管電流控制電路還設有供電端和控制電流信號接收端,LED燈管電流控制電路的供電端連接LED燈管驅動的供電電路的Vcc輸出端,LED燈管電流控制電路的控制電流信號接收端連接PWM轉DC調光控制電路的輸出端;
PWM轉DC調光控制電路還設有基準電壓輸入端和調光信號接收端,PWM轉DC調光控制電路的基準電壓輸入端連接LED燈管驅動的供電電路的第一基準電壓輸出端,PWM轉DC調光控制電路的調光信號接收端接收一來自主板的DIM調光信號,并依據DIM調光信號的正占空比轉換生成一直流調光電壓輸出至LED燈管電流控制電路用以控制單反饋LED燈管工作時電流大小;所述交流-直流轉換電路內部Vcc”掉電抑制電路的輸出端連接交流-直流轉換電路輸出電壓控制電路的第二反饋輸入端,交流-直流轉換電路內部Vcc”掉電抑制電路的開關信號接收端接收一來自主板的開關信號,交流-直流轉換電路內部Vcc”掉電抑制電路確保該LED燈管驅動由正常工作模式進行待機不工作模式時,交流-直流轉換電路內部控制芯片Vcc供電電壓不出現因掉電而引起該控制芯片產生欠壓保護;所述的交流-直流轉換電路輸出電壓控制電路的基準電壓接收端連接LED燈管驅動的供電電路的第二基準電壓輸出端,交流-直流轉換電路輸出電壓控制電路的輸出端接交流-直流轉換電路的反饋輸入端,交流-直流轉換電路輸出電壓控制電路通過偵測單反饋LED燈管輸出端電壓來控制交流-直流轉換電路輸出端電壓;所述的LED燈管驅動的供電電路的開關信號接收端接收來自主板的開關信號,用以控制LED燈管驅動的供電電路工作與否。
進一步地,所述交流-直流轉換電路包括橋式整流及濾波電路、變壓器、反饋電路和交流-直流轉換電路控制芯片,
所述LED燈管驅動的供電電路包括基準電壓產生電路和供電轉換及控制電路;
所述LED燈管電流控制電路包括第一N型MOS管Q1、電流采樣電阻R1、偏置電阻和第一運放OP1;
所述交流-直流轉換電路輸出電壓控制電路包括第二運放OP2、電壓采樣電阻R2、頻率補償電路、第一晶體管Q2、光耦及TL431電路、反饋電阻R3、反饋電阻R4和反饋電阻R5 ;
所述交流-直流轉換電路內部Vcc”掉電抑制電路包括第一電容C1和第二晶體管Q3;
交流-直流轉換電路控制芯片具有第一引腳CS、第二引腳Vdri、第三引腳Vcc”、反饋引腳FB和接地引腳GND,所述變壓器具有位于一次側的第一繞組、第二繞組和位于二次側的第三繞組,市用交流電通過橋式整流及濾波電路接入變壓器的第一繞組的一端,第一繞組的另一端與一第五N型MOS管Q11的漏極連接,第五N型MOS管Q11的源極分別連接交流-直流轉換電路控制芯片的第一引腳CS和一電阻R18的一端,電阻R18的另一端接地,第五N型MOS管Q11的柵極連接交流-直流轉換電路控制芯片的第二引腳Vdri,第二繞組的一端連接一二極管D12的正極,二極管D12的負極分別連接交流-直流轉換電路控制芯片的第三引腳Vcc”和電容C12的一端,電容C12的另一端接地,第三繞組的一端連接二極管D11的正極,二極管D11的負極分別連接電容C11的一端和反饋電路的一端,反饋電路的另一端連接交流-直流轉換電路控制芯片的反饋引腳FB,電容C11的另一端連接第三繞組的另一端,第三繞組的另一端接地,二極管D11的負極作為交流-直流轉換電路的輸出端,所述第一繞組的另一端、第二繞組的一端和第三繞組的一端為同名端;
所述交流-直流轉換電路的輸出端分別連接單反饋LED燈管的輸入端和所述供電轉換及控制電路的輸入端,供電轉換及控制電路的輸出端分別連接第二運放OP2的正電源端和基準電壓產生電路的輸入端,基準電壓產生電路分別生成第一基準電壓和第二基準電壓;
單反饋LED燈管的輸出端分別連接第一N型MOS管Q1的漏極和電壓采樣電阻R2的一端,第一N型MOS管Q1的源極分別連接電流采樣電阻R1的一端和第一運放OP1的負輸入端,電流采樣電阻R1的另一端接地,第一N型MOS管Q1的柵極連接第一運放OP1的輸出端,
偏置電阻的一端連接供電轉換及控制電路的輸出端,偏置電阻的另一端連接第一N型MOS管Q1的源極;
所述PWM轉DC調光控制電路分別接收一DIM調光信號和一第一基準電壓,并將第一基準電壓依據DIM調光信號的正占空比轉換生成一直流調光電壓輸出至第一運放OP1的正端入端,
電壓采樣電阻R2的另一端分別連接第二運放OP2的負輸入端和頻率補償電路的一端,頻率補償電路的另一端連接第二運放OP2的輸出端,第二運放OP2的正輸入端接入第二基準電壓,
第二運放OP2的輸出端連接第一晶體管Q2的基極,第一晶體管Q2的發射極接地,第一晶體管Q2的集電極分別連接反饋電阻R5的一端和第一電容C1的一端,反饋電阻R5的另一端分別連接反饋電阻R3的一端、反饋電阻R4的一端和光耦及TL431電路的參考端,反饋電阻R3的另一端連接交流-直流轉換電路的輸出端,反饋電阻R4的另一端接地,光耦及TL431電路的另一端連接交流-直流轉換電路,第一電容C1的另一端連接第二晶體管Q3的發射極,第二晶體管Q3的基極接入來自主板的開關信號,第二晶體管Q3的集電極接地。
進一步地,所述第一晶體管Q2為NPN晶體管,所述第二晶體管Q3為PNP晶體管。
進一步地,所述PWM轉DC調光控制電路包括第二N型MOS管Q4和第三N型MOS管Q5,第二N型MOS管Q4的柵極接入DIM調光信號,第二N型MOS管Q4的源極接地,第二N型MOS管Q4的漏極分別連接第三N型MOS管Q5的柵極和第四電阻R6的一端,第三N型MOS管Q5的源極接地,第三N型MOS管Q5的漏極分別連接第五電阻R7的一端和第六電阻R8的一端,第四電阻R6的另一端和第五電阻R7的另一端分別接入第一基準電壓,第六電阻R8的另一端分別連接第二電容C2的一端和第七電阻R9的一端,第七電阻R9的另一端分別連接第八電阻R10的一端和第一運放OP1的正輸入端,第二電容C2的另一端和第八電阻R10的另一端分別接地。
進一步地,所述供電轉換及控制電路包括第四N型MOS管Q6、第三晶體管Q7、第四晶體管Q8和穩壓二極管ZD1,第三晶體管Q7的發射極分別連接交流-直流轉換電路的輸出端和第十電阻R12的一端,第三晶體管Q7的基極分別連接第九電阻R11的一端和第十電阻R12的另一端,第九電阻R11的另一端連接第四N型MOS管Q6的漏極,第四N型MOS管Q6的源極接地,第四N型MOS管Q6的柵極接入來自主板的開關信號,第三晶體管Q7的集電極連接第十一電阻R13的一端,第十一電阻R13的另一端分別連接第四晶體管Q8集電極和第十二電阻R14的一端,第四晶體管Q8的基極分別連接穩壓二極管ZD1的負極和第十二電阻R14的另一端,第四晶體管Q8的發射極分別連接第三電容C3的一端,第三電容C3的另一端接地,穩壓二極管ZD1的正極接地,以第四晶體管Q8的發射極作為供電轉換及控制電路的輸出端。
進一步地,所述第三晶體Q7為PNP晶體管,所述第四晶體管Q8為NPN晶體管。
進一步地,所述基準電壓產生電路包括第五晶體管Q9和三端并聯穩壓器U1,所述第五晶體管Q9的集電極分別連接供電轉換及控制電路的輸出端和第十七電阻R19的一端,第五晶體管Q9的基極分別連接第十七電阻R19的另一端和三端并聯穩壓器U1的陰極端,第五晶體管Q9的發射極分別連接第十五電阻R17的一端、第十三電阻R15的一端和第四電容C4的一端,第十三電阻R15的另一端連接第十四電阻R16的一端,三端并聯穩壓器U1的參考端分別連接第十五電阻R17的另一端和第十六電阻R18的一端,三端并聯穩壓器U1的陽極端、第十六電阻R18的另一端、第四電容C 4的另一端和第十四電阻R16的另一端分別接地,第五晶體管Q9的發射極輸出第一基準電壓,第十三電阻R15的另一端輸出第二基準電壓。
進一步地,所述三端并聯穩壓器U1的參考端的基準電壓為2.5V,所述三端并聯穩壓器U1為TL431穩壓器。
進一步地,所述第五晶體管Q9為NPN晶體管。
進一步地,所述頻率補償電路為一補償電阻和一補償電容串聯而成的RC頻率補償電路。
本實用新型采用以上技術方案,1、交流-直流轉換電路采用單組輸出設計,輸出電壓直接供應給LED燈管工作。2、LED燈管采用單反饋設計方式,即LED燈管中的各燈串(String)輸出端接在一起。3、通過第一個運放OP1或是誤差放大器來精準的控制LED燈管電流。4、通過第二個運放OP2或是誤差放大器來精準的控制LED燈管輸出端電壓,從而控制交流-直流轉換電路單組輸出電壓,即: 交流-直流轉換電路單組輸出電壓值大小是變動的,而非固定的,確保LED燈管驅動有較高的轉換效率≥93%。5、通過主板電路提供的開關信號,開關信號為High高電平時,電源板中的交流-直流轉換電路輸出一如18V-21V的直流電給LED燈管直接工作,而當液晶顯示器產品進行待機狀態時,開關信號為Low低電平,電源板中的交流-直流轉換電路僅輸出一如15V或更低的直流電,經DC-DC降壓轉換電路轉換后生成5V直流電給主板電路工作,對于DC-DC降壓轉換電路,輸入電壓越低,其轉換效率會相對較高,如本實用新型的LED驅動的電源板在待機時,DC-DC降壓轉換電路(15V轉5V)的轉換效率為55%-60%,而傳統LED驅動電源板在待機時, DC-DC降壓轉換電路(19V轉5V)的轉換效率為30%-45%,故本實用新型的LED燈管驅動電路具有更低的待機功耗。6、本實用新型的LED燈管驅動電路采用的是交流-直流轉換電路單組輸出直流電直接供應給LED燈管工作,而傳統LED燈管驅動采用的是交流-直流轉換電路單組輸出直流電后還要經過Boost升壓電路升壓后才供給LED燈管工作,該Boost升壓電路N型MOS管開關工作時會產生大量高頻的EMI輻射雜訊,故新型LED驅動電源板降低了EMI解決難度。7、在第一晶體管Q2的集電極與發射極之間并聯一C1電容和一Q3PNP電晶體,使得液晶顯示器產品的LED燈管驅動由正常工作進入待機模式條件下,即:主板電路提供的開關信號由高電平High變為低電平Low時,交流-直流轉換電路初級側交流-直流轉換電路控制芯片的Vcc”供電引腳不會因掉電掉到低于該控制芯片供電引腳內部所設定的欠壓保護值(UVLO),以確保該液晶顯示器產品當按下按鍵板的開關鍵時,能由正常工作模式順利的進入待機工作模式。8、Q1N溝道N型MOS管源極與供電轉換及控制電路輸出端之間設置一Roffset偏置電阻,在液晶顯示器產品正常工作時,當DIM調光信號正占空比調到最小0%時能確保液晶顯示畫面能夠處于完全暗畫面。本實用新型的LED驅動較傳統LED燈管驅動具有:價格低、效率高、低待機功耗,具有更低的EMI輻射特點。
附圖說明
以下結合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步詳細說明;
圖1為傳統的LED燈管驅動的電路原理示意圖;
圖2為本實用新型一種單反饋直推式DC調光LED燈管驅動電路的電路原理框圖;
圖3為本實用新型一種單反饋直推式DC調光LED燈管驅動電路的電路示意圖;
圖4為本實用新型一種單反饋直推式DC調光LED燈管驅動電路的PWM轉DC調光控制電路示意圖;
圖5為本實用新型一種單反饋直推式DC調光LED燈管驅動電路的供電轉換及控制電路示意圖;
圖6為本實用新型一種單反饋直推式DC調光LED燈管驅動電路的基準電壓產生電路示意圖;
圖7為本實用新型一種單反饋直推式DC調光LED燈管驅動電路的交流-直流轉換電路示意圖;
圖8為若沒有交流-直流轉換電路內部Vcc”掉電抑制電路時交流-直流轉換電路的供電電壓Vcc”掉電時的波形示意圖;
圖9為本實用新型增加交流-直流轉換電路內部Vcc”掉電抑制電路后交流-直流轉換電路的供電電壓Vcc”的波形示意圖;
圖10為本實用新型一種單反饋直推式DC調光LED燈管驅動電路的芯片替代結構示意圖。
具體實施方式
如圖2-10之一所示,本實用新型其包括交流-直流轉換電路、LED燈管驅動的供電電路、交流-直流轉換電路輸出電壓控制電路、交流-直流轉換電路內部Vcc”掉電抑制電路、PWM轉DC調光控制電路、LED燈管電流控制電路和單反饋LED燈管;
所述的交流-直流轉換電路的交流輸入端接收一市用交流電,并將市用交流電進行電壓轉換并通過輸出端輸出一組電壓值可變的直流電,交流-直流轉換電路輸出端接單反饋LED燈管的輸入端和LED燈管驅動的供電電路的輸入端,LED燈管驅動的供電電路還設有開關信號接收端、第一基準電壓輸出端、第二基準電壓輸出端和Vcc輸出端,所述交流-直流轉換電路輸出電壓控制電路設有第一反饋輸入端、第二反饋輸入端和基準電壓接收端,
所述單反饋LED燈管的輸出端分別連接LED燈管電流控制電路的輸入端和交流-直流轉換電路輸出電壓控制電路的第一反饋輸入端;LED燈管電流控制電路還設有供電端和控制電流信號接收端,LED燈管電流控制電路的供電端連接LED燈管驅動的供電電路的Vcc輸出端,LED燈管電流控制電路的控制電流信號接收端連接PWM轉DC調光控制電路的輸出端;
PWM轉DC調光控制電路還設有基準電壓輸入端和調光信號接收端,PWM轉DC調光控制電路的基準電壓輸入端連接LED燈管驅動的供電電路的第一基準電壓輸出端,PWM轉DC調光控制電路的調光信號接收端接收一來自主板的DIM調光信號,并依據DIM調光信號的正占空比轉換生成一直流調光電壓輸出至LED燈管電流控制電路用以控制單反饋LED燈管工作時電流大小;所述交流-直流轉換電路內部Vcc”掉電抑制電路的輸出端連接交流-直流轉換電路輸出電壓控制電路的第二反饋輸入端,交流-直流轉換電路內部Vcc”掉電抑制電路的開關信號接收端接收一來自主板的開關信號,交流-直流轉換電路內部Vcc”掉電抑制電路確保該LED燈管驅動由正常工作模式進行待機不工作模式時,交流-直流轉換電路內部控制芯片Vcc供電電壓不出現因掉電而引起該控制芯片產生欠壓保護;所述的交流-直流轉換電路輸出電壓控制電路的基準電壓接收端連接LED燈管驅動的供電電路的第二基準電壓輸出端,交流-直流轉換電路輸出電壓控制電路的輸出端接交流-直流轉換電路的反饋輸入端,交流-直流轉換電路輸出電壓控制電路通過偵測單反饋LED燈管輸出端電壓來控制交流-直流轉換電路輸出端電壓;所述的LED燈管驅動的供電電路的開關信號接收端接收來自主板的開關信號,用以控制LED燈管驅動的供電電路工作與否。
進一步地,所述LED燈管驅動的供電電路包括基準電壓產生電路和供電轉換及控制電路;
所述LED燈管電流控制電路包括第一N型MOS管Q1、電流采樣電阻R1、偏置電阻和第一運放OP1;
所述交流-直流轉換電路輸出電壓控制電路包括第二運放OP2、電壓采樣電阻R2、頻率補償電路、第一晶體管Q2、光耦及TL431電路、反饋電阻R3、反饋電阻R4和反饋電阻R5 ;
所述交流-直流轉換電路內部Vcc”掉電抑制電路包括第一電容C1和第二晶體管Q3;
所述交流-直流轉換電路的輸出端分別連接單反饋LED燈管的輸入端和所述供電轉換及控制電路的輸入端,供電轉換及控制電路的輸出端分別連接運放OP1、運放OP2的正電源端和基準電壓產生電路的輸入端,基準電壓產生電路分別生成第一基準電壓Vref1壓和第二基準電壓Vref2;
單反饋LED燈管的輸出端分別連接第一N型MOS管Q1的漏極和電壓采樣電阻R2的一端,第一N型MOS管Q1的源極分別連接電流采樣電阻R1的一端和第一運放OP1的負輸入端,電流采樣電阻R1的另一端接地,第一N型MOS管Q1的柵極連接第一運放OP1的輸出端,
偏置電阻Roffset的一端連接供電轉換及控制電路的輸出端,偏置電阻Roffset的另一端連接第一N型MOS管Q1的源極;
所述PWM轉DC調光控制電路分別接收一DIM調光信號和一第一基準電壓Vref1,并將第一基準電壓Vref1依據DIM調光信號的正占空比轉換生成一直流調光電壓輸出至第一運放OP1的正端入端,
電壓采樣電阻R2的另一端分別連接第二運放OP2的負輸入端和頻率補償電路的一端,頻率補償電路的另一端連接第二運放OP2的輸出端,第二運放OP2的正輸入端接入第二基準電壓Vref2,
第二運放OP2的輸出端連接第一晶體管Q2的基極,第一晶體管Q2的發射極接地,第一晶體管Q2的集電極分別連接反饋電阻R5的一端和第一電容C1的一端,反饋電阻R5的另一端分別連接反饋電阻R3的一端、反饋電阻R4的一端和光耦及TL431電路的參考端,反饋電阻R3的另一端連接交流-直流轉換電路的輸出端,反饋電阻R4的另一端接地,光耦及TL431電路的另一端連接交流-直流轉換電路,第一電容C1的另一端連接第二晶體管Q3的發射極,第二晶體管Q3的基極接入來自主板的開關信號,第二晶體管Q3的集電極接地。
所述第一晶體管Q2為NPN晶體管,所述第二晶體管Q3為PNP晶體管。
具體地,在本實用新型中第一運放OP1、電流采樣電阻R1、第一N型MOS管Q1、PWM轉DC調光控制電路組成一LED燈管電流控制電路,該LED燈管電流控制電路為負反饋電路,OP1運放具有虛短特點,即:V1+=V1-,LED燈管電流Ilamp=(V1-)/R1=(V1+)/R1。
電壓采樣電阻R2、頻率補償電路、第二運放OP2(或是誤差放大器)、第一晶體管Q2、反饋電阻R3、反饋電阻R4、反饋電阻R5以及光耦及TL431電路組成了一交流-直流轉換電路輸出端電壓Vout控制電路(也是單反饋LED燈管輸入端壓控制電路);通過電壓采樣電阻R2將所采樣到的電壓中的雜訊信號(Noise)衰減之后電壓V2-提供給第二運放OP2的負輸入端,第二運放OP2正輸入端接收從基準電壓產生電路輸出的第二基準電壓Vref2,第二運放OP2輸出端電連接頻率補償電路和第一晶體管Q2的基極(Base),第二運放OP2和頻率補償電路組成一積分電路,為負反饋電路,故第二運放OP2具有虛短特點,即:V2-=V2+=Vref2,即:正常工作時,單反饋LED燈管的輸出端電壓大小被控制為與Vref2電壓基本一致,使得本實用新型的LED燈管驅動正常工作時,交流-直流轉換電路輸出端電壓Vout=Vled+Vref2,其中Vled------為LED燈管工作時LED燈管兩端的電壓;且此時第一晶體管Q2會工作在放大區,第一晶體管Q2的集電極與發射極之間通常會產生一動態阻抗Rce,故光耦及TL431電路中的參考端(R端)的下拉電阻總阻抗R=R4//(R5+Rce),由于光耦及TL431電路中參考端R端的電壓為2.5V,故本實用新型的LED燈管驅動電路正常工作時交流-直流轉換電路輸出端電壓Vout1=Vled+Vref2=2.5V*(R3+R)/R。
進一步地,上面所提到偏置電阻即圖3中的電阻Roffset,偏置電阻的作用是在液晶顯示器產品正常工作時,當DIM調光信號正占空比調到最小0%時(Duty=0%),確保液晶顯示畫面能夠處于完全暗畫面,在液晶顯示器產品正常工作時,當DIM調光信號正占空比調到最小0%時(Duty=0%),第一運放OP1運放的正輸入端電壓V1+=0V,依據第一運放OP1運放虛短特點:V1+=V1-=0V,此時LED燈管電流Ilamp應該為0mA,但由于第一運放OP1輸入端存在輸入失調電壓(Input offset voltage),使得第一運放OP1運放輸出端仍存在一定值的輸出電壓,使得第一N型MOS管Q1處于微導通狀態,使得LED燈管仍有一微弱的電流流過,產生一微弱的光,使得液晶顯示畫面無法處于全暗畫面,而當設置一偏置電阻Roffset,進而設置一偏置電流Ioffset(Ioffset≈Vcc/Roffset)時,該Ioffset電流流過電流采樣電阻R1,在第一運放OP1運放的負輸入端產生一偏置電壓Voffset=Ioffset*R1,該電壓只要大于OP1運放規格書中的最大輸入失調電壓Vio時,OP1運放輸出端電壓為0V,使得第一N型MOS管Q1處于完全截止狀態,此時LED燈管電流Ilamp=0mA,液晶顯示畫面完全處理暗畫面。
進一步地,所述供電轉換及控制電路接收一交流-直流轉換電路輸出端電壓Vout和一從主板電路提供的一開關信號,當主板電路所提供的開關信號為高電平(High)時,供電轉換及控制電路將交流-直流轉換電路輸出端電壓Vout轉換成一供電電壓Vcc供給第一運放OP1和第二運放OP2工作,同時供給基準電壓產生電路工作,并由基準電壓產生電路產生出兩組參考電壓第一基準電壓Vref1和第二基準電壓Vref2,故開關信號為高電平時,本實用新型的LED燈管驅動正常工作,此時,第二晶體管Q3截止;
當液晶顯示器產品需要進入待機工作模式時,液晶顯示器產品內部的主板電路會提供一開關信號為低電平(Low)信號,供電轉換及控制電路停止提供Vcc供電電壓給第一運放OP1、第二運放OP2及基準電壓產生電路,本實用新型的LED驅動停止工作,Q2電晶體截止,
待機工作模式的交流-直流轉換電路輸出電壓Vout2=2.5V*(R3+R4)/R4,因R4>R4//(R5+Rce),故液晶顯示器產品在待機條件下交流-直流轉換電路輸出電壓Vout2比正常工作時Vout1電壓小得多,如:液晶顯示品產品正常工作時,交流-直流轉換電路輸出電壓Vout1=19V,而在待機狀態下可設置輸出電壓Vout2=15V甚至更低,這會降低液晶顯示產品的待機功率,傳統LED燈管驅動電源板不管是在待機狀態下還是在正常工作時,交流-直流轉換電路單組輸出一個19V的固定直流電壓,該19V直流電壓經過主板電路中的DC-DC轉換器之后生成一5V輸出直流電供給主板電路中的Scaler IC等電路工作;而本實用新型的LED驅動電路的電源板正常工作時交流-直流轉換電路單組輸出電壓在19V~21V之間的直流電,而在待機狀態下,交流-直流轉換電路單組輸出一個如≤15V的固定直流電壓。以 PHILIPS 223V5機種為例,若采用傳統LED Boost升壓驅動電源板,待機狀態下當輸入交流電壓為240V測得的輸入功率在280mW左右;若采用本實用新型的LED驅動電路,則待機狀態下當輸入交流電壓為240V測得的輸入功率僅為在230mW左右。
當主板電路中所提供的開關信號由高電平變為低電平時,第二晶體管Q3導通,第一晶體管Q2截止,反饋電阻R5對第一電容C1進行充電。當經過5個t=R5*C1時間后,第一電容C1兩端電壓會由0V上升到約2.5V左右。此時反饋電阻R5與第一電容C1之間串聯阻抗R”會由R5+Rce(Q2)上升到無窮大,下拉電阻總阻抗R=R4//R”。交流-直流轉換電路輸出端電壓滿足Vout=2.5V*(R3+R)/R=2.5V*(R3/R+1),即經過5個t=R5*C1時間后,交流-直流轉換電路輸出端的電壓會由如正常工作時的19V慢慢地下降到15V以內,此時交流-直流轉換電路輸出電壓控制電路可正確的控制交流-直流轉換電路輸出端電壓慢慢下降到待機工作模式時所設計的電壓值,確保交流-直流轉換電路在開關信號由高電平(High)到低電平(Low)過程中輸出電壓能正常下降,不出現輸出電壓異常過低造成交流-直流轉換電路初級側控制芯片Vcc”供電引腳出現欠壓保護(UVLO)問題。以確保該液晶顯示器產品當按下按鍵板的開關鍵時,仍能由正常工作模式順利的進入待機工作模式。
如圖4所示,所述PWM轉DC調光控制電路包括第二N型MOS管Q4和第三N型MOS管Q5,第二N型MOS管Q4的柵極接入DIM調光信號,第二N型MOS管Q4的源極接地,第二N型MOS管Q4的漏極分別連接第三N型MOS管Q5的柵極和第四電阻R6的一端,第三N型MOS管Q5的源極接地,第三N型MOS管Q5的漏極分別連接第五電阻R7的一端和第六電阻R8的一端,第四電阻R6的另一端和第五電阻R7的另一端分別接入第一基準電壓Vref1,第六電阻R8的另一端分別連接第二電容C2的一端和第七電阻R9的一端,第七電阻R9的另一端分別連接第八電阻R10的一端和第一運放OP1的正輸入端,第二電容C2的另一端和第八電阻R10的另一端分別接地。
具體地,第二N型MOS管Q4的柵極接收一從液晶顯示器產品內部的主板電路提供的一DIM調光信號,該DIM調光信號通過第二N型MOS管Q4/第三N型MOS管Q5將第一基準電壓Vref1參考電壓通過第五電阻R7、第六電阻R8和第二電容C2進行電壓轉換后生成一V1直流電壓,該V1直流電壓大小與DIM調光信號的正占空比(Duty)大小有關,DIM調光信號的正占空比越大,則V1電壓越高,DIM調光信號的正占空比越小,則V1電壓越低,如:當液晶顯示器產品內部的主板電路輸出的DIM調光信號正占空比Duty=100%時,V1=Vref1*(R9+R10)/(R7+R8+R9+R10);當液晶顯示器產品內部的主板電路輸出的DIM調光信號正占空比Duty=0%時,V1=0V;V1直流電壓經第七電阻R9和第八電阻R10分壓之后生成一直流調光電壓信號V1+提供給運放或是誤差放大器的正輸入端控制LED燈管的工作電流大小,從而控制液晶顯示畫面平均亮度。
如圖5所示,所述供電轉換及控制電路包括第四N型MOS管Q6、第三晶體管Q7、第四晶體管Q8和穩壓二極管ZD1,第三晶體管Q7的發射極分別連接交流-直流轉換電路的輸出端和第十電阻R12的一端,第三晶體管Q7的基極分別連接第九電阻R11的一端和第十電阻R12的另一端,第九電阻R11的另一端連接第四N型MOS管Q6的漏極,第四N型MOS管Q6的源極接地,第四N型MOS管Q6的柵極接入來自主板的開關信號,第三晶體管Q7的集電極連接第十一電阻R13的一端,第十一電阻R13的另一端分別連接第四晶體管Q8集電極和第十二電阻R14的一端,第四晶體管Q8的基極分別連接穩壓二極管ZD1的負極和第十二電阻R14的另一端,第四晶體管Q8的發射極分別連接第三電容C3的一端,第三電容C3的另一端接地,穩壓二極管ZD1的正極接地,以第四晶體管Q8的發射極作為供電轉換及控制電路的輸出端。
所述第三晶體管Q7、第四N型MOS管Q6、第九電阻R11、第十電阻R12組成了一開關控制電路,用來控制LED燈管驅動電路工作與否;第十二電阻R14、第四晶體管Q8、穩壓二極管ZD1、第三電容C3組成一穩壓Vcc供電電路,如:穩壓二極管ZD1為9.1V,第四晶體管Q8導通時Vbe電壓為0.7V,則供電電壓Vcc=9.1V-0.7V=8.4V;當第四N型MOS管Q6的柵極接收一主板電路提供的開關信號為高電平信號(High)時,第四N型MOS管Q6、第三晶體管Q7導通,供電轉換及控制電路輸出一Vcc供電電壓給運放第一運放OP1、第二運放OP2及基準電壓產生電路,LED燈管驅動開始正常工作。當在液晶顯示器產品進行待機模式條件下,第四N型MOS管Q6的柵極接收一主板電路提供的開關信號為低電平信號(Low)時,第四N型MOS管Q6、第三晶體管Q7截止,供電轉換及控制電路停止輸出Vcc供電電壓給運放第一運放OP1、第二運放OP2及基準電壓產生電路,LED燈管驅動停止工作,此時液晶顯示器產生進入待機模式下因LED燈管驅動電路不工作而非常節能省電。
所述第三晶體Q7為PNP晶體管,所述第四晶體管Q8為NPN晶體管。
如圖6所示,所述基準電壓產生電路包括第五晶體管Q9和三端并聯穩壓器U1,所述第五晶體管Q9的集電極分別連接供電轉換及控制電路的輸出端和第十七電阻R19的一端,第五晶體管Q9的基極分別連接第十七電阻R19的另一端和三端并聯穩壓器U1的陰極端,第五晶體管Q9的發射極分別連接第十五電阻R17的一端、第十三電阻R15的一端和第四電容C4的一端,第十三電阻R15的另一端連接第十四電阻R16的一端,三端并聯穩壓器U1的參考端分別連接第十五電阻R17的另一端和第十六電阻R18的一端,三端并聯穩壓器U1的陽極端、第十六電阻R18的另一端、第四電容C 4的另一端和第十四電阻R16的另一端分別接地,第五晶體管Q9的發射極輸出第一基準電壓Vref1,第十三電阻R15的另一端輸出第二基準電壓Vref2。
所述三端并聯穩壓器U1的參考端的基準電壓為2.5V,所述三端并聯穩壓器U1為TL431穩壓器。故該基準電壓產生電路所產生的第一個基準電壓Vref1=2.5V*(R17+R18)/R18,如:R17=R18=10KΩ,則Vref1=5V,通過R15電阻、R16電阻分壓后得到第二個基準電壓Vref2=Vref1*R16/(R15+R16),如:R15=22KΩ,R16=3.9KΩ,則Vref2=0.752V。
所述第五晶體管Q9為NPN晶體管。
所述頻率補償電路為一補償電阻和一補償電容串聯而成的RC頻率補償電路。該頻率補償電路作用是讓交流-直流轉換電路輸出Vout電壓更加穩定。
如圖7所示,所述交流-直流轉換電路包括橋式整流及濾波電路、變壓器、反饋電路和交流-直流轉換電路控制芯片,交流-直流轉換電路控制芯片具有第一引腳CS、第二引腳Vdri、第三引腳Vcc”、反饋引腳FB和接地引腳GND,所述變壓器具有位于一次側的第一繞組、第二繞組和位于二次側的第三繞組,市用交流電通過橋式整流及濾波電路接入變壓器的第一繞組的一端,第一繞組的另一端與一第五N型MOS管Q11的漏極連接,第五N型MOS管Q11的源極分別連接交流-直流轉換電路控制芯片的第一引腳CS和一電阻R18的一端,電阻R18的另一端接地,第五N型MOS管Q11的柵極連接交流-直流轉換電路控制芯片的第二引腳Vdri,第二繞組的一端連接一二極管D12的正極,二極管D12的負極分別連接交流-直流轉換電路控制芯片的第三引腳Vcc”和電容C12的一端,電容C12的另一端接地,第三繞組的一端連接二極管D11的正極,二極管D11的負極分別連接電容C11的一端和反饋電路的一端,反饋電路的另一端連接交流-直流轉換電路控制芯片的反饋引腳FB,電容C11的另一端連接第三繞組的另一端,第三繞組的另一端接地,二極管D11的負極作為交流-直流轉換電路的輸出端,所述第一繞組的另一端、第二繞組的一端和第三繞組的一端為同名端。
如圖8所示,若未增加交流-直流轉換電路內部Vcc”掉電抑制電路時,在開關信號由高電平變為低電平,交流-直流轉換電路控制芯片的Vcc”供電電壓會出現掉電問題。掉電原因:液晶顯示器產品由正常工作進入待機模式時,機器內部的主板電路的開關信號會由高電平變為低電平,此時第一晶體管Q2會被截止導通,采樣反饋下拉電阻阻值舜間會由R4//(R5+Rce(Q2))變為R4,即下拉電阻舜間變大,交流-直流轉換電路控制芯片輸出Vdri引腳停止輸出PWM方波來驅動變壓器進行能量轉換。由于交流-直流轉換電路內部的反饋電路有時間t2響應延遲問題,故需要經過t1+t2時間之后交流-直流轉換電路控制芯片輸出Vdri引腳才會輸出PWM方波來驅動變壓器進行能量轉換。對應t2時間,交流-直流轉換電路控制芯片的Vcc”供電電壓就出現掉電問題,若Vcc”掉電時最小電壓低于交流-直流轉換電路控制芯片內部的欠壓保護值(UVLO),該交流-直流轉換電路控制芯片將會啟動欠壓保護功能,使開關電源無法正常工作.
如圖9所示,增加交流-直流轉換電路內部Vcc”掉電抑制電路后,交流-直流轉換電路內部電壓Vcc”電壓不出現掉電問題,以確保該液晶顯示器產品當按下按鍵板的開關鍵時,仍能由正常工作模式順利的進入待機工作模式。
如圖10所示,本實用新型還公開了一LED燈管驅動控制芯片,所述LED燈管驅動控制芯片集成了所述PWM轉DC調光控制電路、供電轉換及控制電路、基準電壓產生電路,所述包括以下引腳,分別為:1、Vcc供電引腳,為該控制芯片提供供電電壓;2、COMP反饋引腳,通過Pin8引腳偵則單反饋LED燈管輸出端電壓來調節交流-直流轉換電路輸出電壓Vout大小;3、On_Off開關控制引腳,用來控制該新型LED驅動工作與否;4、DIM調光引腳,用來控制該新型LED驅動工作時LED燈管電流大小;5、GND接地引腳;6、Iset LED燈管電流設置引腳,通過R1電阻來設置LED燈管工作時最大電流;7、GM 頻率補償引腳,通過外接R2電阻和C1電容,使整個LED驅動系統能穩定的工作;8、LED引腳,用來偵測LED燈管輸出端電壓和電流。
本實用新型采用以上技術方案,1、交流-直流轉換電路采用單組輸出設計,輸出電壓直接供應給LED燈管工作。2、LED燈管采用單反饋設計方式,即LED燈管中的各燈串(String)輸出端接在一起。3、通過第一個運放OP1或是誤差放大器來精準的控制LED燈管電流。4、通過第二個運放OP2或是誤差放大器來精準的控制LED燈管輸出端電壓,從而控制交流-直流轉換電路單組輸出電壓,即: 交流-直流轉換電路單組輸出電壓值大小是變動的,而非固定的,確保LED燈管驅動有較高的轉換效率≥93%。5、通過主板電路提供的開關信號,開關信號為High高電平時,電源板中的交流-直流轉換電路輸出一如18V-21V的直流電給LED燈管直接工作,而當液晶顯示器產品進行待機狀態時,開關信號為Low低電平,電源板中的交流-直流轉換電路僅輸出一如15V或更低的直流電,經DC-DC降壓轉換電路轉換后生成5V直流電給主板電路工作,對于DC-DC降壓轉換電路,輸入電壓越低,其轉換效率會相對較高,如本實用新型的LED驅動的電源板在待機時,DC-DC降壓轉換電路(15V轉5V)的轉換效率為55%-60%,而傳統LED驅動電源板在待機時, DC-DC降壓轉換電路(19V轉5V)的轉換效率為30%-45%,故本實用新型的LED燈管驅動電路具有更低的待機功耗。6、本實用新型的LED燈管驅動電路采用的是交流-直流轉換電路單組輸出直流電直接供應給LED燈管工作,而傳統LED燈管驅動采用的是交流-直流轉換電路單組輸出直流電后還要經過Boost升壓電路升壓后才供給LED燈管工作,該Boost升壓電路N型MOS管開關工作時會產生大量高頻的EMI輻射雜訊,故新型LED驅動電源板降低了EMI解決難度。7、在第一晶體管Q2的集電極與發射極之間并聯一C1電容和一Q3PNP電晶體,使得液晶顯示器產品的LED燈管驅動由正常工作進入待機模式條件下,即:主板電路提供的開關信號由高電平High變為低電平Low時,交流-直流轉換電路初級側交流-直流轉換電路控制芯片的Vcc”供電引腳不會因掉電掉到低于該控制芯片供電引腳內部所設定的欠壓保護值(UVLO),以確保該液晶顯示器產品當按下按鍵板的開關鍵時,能由正常工作模式順利的進入待機工作模式。8、Q1 N溝道N型MOS管源極與供電轉換及控制電路輸出端之間設置一Roffset偏置電阻,在液晶顯示器產品正常工作時,當DIM調光信號正占空比調到最小0%時能確保液晶顯示畫面能夠處于完全暗畫面。本實用新型的LED驅動較傳統LED燈管驅動具有:價格低、效率高、低待機功耗,具有更低的EMI輻射特點。
綜上所述,僅為本實用新型的較佳實施例而已,當不能以此限定本實用新型實施的范圍,即大凡依本實用新型申請專利范圍及發明說明內容所作的簡單的等效變化與修飾皆仍屬本實用新型專利蓋的范圍內。