液晶背光源驱动电路的制作方法
专利名称：液晶背光源驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示器领域，尤其涉及ー种液晶背光源驱动电路。
背景技术：
CRT显示器是ー种使用阴极射线管(Cathode Ray Tube)的显示器。当前,平板显示器已经取代了传统CRT显示器的市场位置。其中尤其以液晶显示器的发展最为迅猛。液晶显示器以其轻、薄、分辨率高、高色域等优势迅速得到了广大消费者的青睐。近些年来，低碳环保等理念逐渐成为了世界各国谈论的议题，在这个大环境之下，以液晶显示器为代表的显示领域也在不断的尝试各种技术，以达到降低功耗、低碳、环保的目的。
随着LED光效的逐渐提高，LED具有很长的寿命，且它本身不含有对环境有很大破坏作用的Hg元素。由于LED的这些优点，其在液晶显示器背光源领域应用越来越广泛，利用LED背光源的液晶电视产品以其轻薄和环保的概念征服了很多用户，LED灯管逐渐成为统治背光源灯管类型的产品。但是，也正是由于LED背光源薄的特性，决定了对其进行驱动的电路需要特别的形式。上面提到的轻薄实际上是利用一种边缘式的LED灯摆放设置方法来实现的，也就是说将LED等摆放在显示器的边缘来实现。为了将背光源做到更加的薄，需要减小LED柱的宽度，且以现在的灯管情况来看，需要用到金属基PCB进行设计，金属基PCB为单面PCB就意味着需要单面走线。为了同时兼顾走线与宽度的要求，LED灯在更多情况下需要串联设计。按照多灯的串联方式，一般电压范围会是60 150V左右。作为现在的量产技术而言,输入电压一般为24V。这就存在两个问题1、24V 150V的转换效率。2、LED背光源的关键器件如Mosfet (金氧半场效晶体管)的散热问题和价格因素。现有的大尺寸液晶背光源驱动电路基于BOOST结构(升压结构)设计，该BOOST结构如图I所示。如图I所示,传统Boost结构如上图。这时候Vout点的电压就大于或者等于VI，其电压波形如图2所示。由图2可见Mosfet上的耐压为150V左右，因此会选择200V耐压Mosfet。该电路的缺陷是由于使用了耐压值较高的元器件(如Mosfet)，因此电路板的温度较高，而且整个电路的BOM (Bill OF Material，原材料成本)较高；且电路的电流驱动能力不高，也就是输出电流的能力不强。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何降低液晶背光源驱动电路的电路板温度、降低电路的B0M，并提闻电路的电流驱动能力。(ニ)技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了ー种液晶背光源驱动电路，包括升压结构，所述升压机构包括电容C12、电容C13、电感L2、ニ极管D2以及金氧半场效晶体管Mosfet，所述电路还包括电容C11、电容C14、ニ极管D3和ニ极管D4，其中，ニ极管D3的一端连接于电容C13的一端,另一端连接于ニ极管D4的一端；ニ极管D4的另一端连接电容C14的一端，即所述电路的输出端，电容C14的另一端接地；电容Cll的一端连接于电感L2和ニ极管D2之间，另一端连接于ニ极管D3和ニ极管D4之间。其中，所述电路中的所有元件都是在IOOv的耐压エ艺下制作的。其中，电容C12的一端作为所述电路的输入端,且该输入端与电感L2的一端连接，电容C12的另一端接地。其中，电感L2的另一端连接于ニ极管D2的一端和Mosfet的一端,Mosfet的另ー 端接地。其中，ニ极管D2的另一端与所述电容C13的一端连接。其中，ニ极管D2、ニ极管D3和ニ极管D4均为稳压ニ极管。其中，在电容C13与ニ极管D3之间连接有电感L3。(三)有益效果本发明通过对现有BOOST结构上増加了倍压器电路，实现了电压的二次提升，因此电路的驱动能力得以提高；进ー步，在倍压器电路中增加了一个电感，用作续流电感，从而进ー步提高了电流驱动能力；且由于以上设计，可以在电路中使用耐压值较低的元器件(例如Mosfet)，从而能够降低电路板的温度，并降低整个电路的B0M。
图I是现有的BOOST结构电路图；图2是图I中Vl点的电压波形图；图3是本发明实施例一的电路图；图4是本发明实施例ニ的电路图；图5是图4的充电电流波形图；图6是图4中VLX点的电压波形图；图7是图3、4的工作原理图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进ー步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例一本发明的实施例一提供了ー种液晶背光源驱动电路，如图3所示，包括升压结构，所述升压结构包括电容C12、电容C13、电感L2、ニ极管D2以及金氧半场效晶体管Mosfet (单驱动Mosfet，DRV)，所述电路还包括电容C11、电容C14、ニ极管D3和ニ极管D4，其中，ニ极管D3的一端连接于电容C13的一端，另一端连接于ニ极管D4的一端；ニ极管D4的另一端连接电容C14的一端，即所述电路的输出端，电容C14的另一端接地；电容Cll的一端连接于电感L2和ニ极管D2之间，另一端连接于ニ极管D3和ニ极管D4之间。电容C12的一端作为所述电路的输入端，且该输入端与电感L2的一端连接，电容C12的另一端接地。电感L2的另一端连接于ニ极管D2的一端和Mosfet的一端，Mosfet的另一端接地。ニ极管D2的另一端与所述电容C13的一端连接。ニ极管D2、ニ极管D3和ニ极管D4均为稳压ニ极管。图3中VLX点电压为75V，因此可以选择的电路中的所有器件就可以是IOOV耐压エ艺下面做的，因此电路板的热量降低。上述电路由于增加了倍压器电路(包括C11、D3、D4和C14)用作电压的二次提升，如图3所示，第一歩升压为由升压电路从Vin升压到V2，第二步是由充电电路从V2升到VOUT。D3、D4之间电压等于(VLX-VD2-VD3)，VLX经过反复给Cll充、放电，使得Cll和D3、D4之间的电压在VLX到0之间反复，而经过D4电压为(VLX-VD4)，那么经过C14的储能，使得 VOUT = (VLX-VD2-VD3) + (VLX-VD4) = 2*VLX-VD2_VD3_VD4，三个ニ极管 D2、D3、D4 压降和约为I伏，因此VOUT相对于VLX得到了(将近)二次提升。如果没有二次提升，VLX =Vin/ (I-D) (D 为 Mosfet 开关占空比)，经过二次提升后 VOUT = 2*Vin/ (I-D) -VD2-VD3-VD4。可见，同样的占空比条件下电压提高了近一倍。因此电路的驱动能力得以提高。但是由于这种倍压器电路的能量完全靠电容Cll传递，电路的驱动能力还不是特别高。因此下面的实施例ニ在实施例一的基础上做了进ー步改进。实施例ニ如图4所示，本实施例在倍压器电路中增加了一个电感L3(电容C13与ニ极管D3之间)，用作续流电感，因此能够进ー步提升电路整体的电流驱动能力。电感L3的特性是保持其两边的电流大小不变，经其续流，Mosfet断开时，电感L3充电,Mosfet导通时，电感L3放电。因此电感L3的电流补充了输出电流，所以能够提高整体电流的驱动能力。图5的仿真结果表明由于增加了电感L3，可以提高整个电路的充电能力，图5中的600Khz表示Mosfet的开关频率。本发明还针对实施例ニ进行了另ー个仿真实验，仿真结果如图6所示，其显示了 VLX点的电压波形，仿真条件为条件VIN= 24V, Vout = 135V, Iout = 0. 36A电感L2 = 22uH ；L3 = 6. 8uH ；Mosfet :耐压值 100V、3A ；ニ极管D2的耐压值150V、3A ；电容C12 = IOuf，C14 >= IOuf，Cll = 2. 2uf。參考图7，当开关(Mosfet)闭合时允许电流通过，V2给存储电容Cll充电，其存储电压=V2-VD3。其中，VD3为D3的正向导通电压，大概在0. 3V到0. 5V左右。当开关(Mosfet)打开时，VLX升压到V2+VD2，此时输出电压VOUT =V2+VD2+V2-VD3-VD4，如果三个ニ极管的正向导通电压一致，则输出电压VOUT = 2V2-VD4。其中，VD4为D4的正向导通电压，可以看出，VOUT = 2VLX-2VD2-VD4，相比图I中的Vout(小于或等于VI)，输出电压有所提升。VD2和VD4分别为D2、D4的ニ极管上的管压降，大概在0. 3V到0. 5V左右。
其中，Mosfet的主要作用是作为开关，为电感储能。其开或关对VOUT无影响。开关频率根据外围器件以及效率设置为20Khz 5Mhz。以上两个实施例中，输出电压相同，只不过由于增加了电感L3，其起到了能量的传递作用，提高了电路的电流驱动能力。需要说明的是，本发明的电路尤其适用于42寸以上的大尺寸液晶显示器中。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通 技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.ー种液晶背光源驱动电路，包括升压结构，所述升压机构包括电容C12、电容C13、电感L2、ニ极管D2以及金氧半场效晶体管Mosfet，其特征在于，所述电路还包括电容C11、电容C14、ニ极管D3和ニ极管D4 ； 其中，ニ极管D3的一端连接于电容C13的一端,另一端连接于ニ极管D4的一端；ニ极管D4的另一端连接电容C14的一端，即所述电路的输出端，电容C14的另一端接地； 电容Cll的一端连接于电感L2和ニ极管D2之间，另一端连接于ニ极管D3和ニ极管D4之间。
2.如权利要求I所述的电路，其特征在于，所述电路中的所有元件都是在IOOv的耐压エ艺下制作的。
3.如权利要求I所述的电路，其特征在干，电容C12的一端作为所述电路的输入端，且该输入端与电感L2的一端连接，电容C12的另一端接地。
4.如权利要求3所述的电路，其特征在干，电感L2的另一端连接于ニ极管D2的一端和Mosfet的一端，Mosfet的另一端接地。
5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，ニ极管D2的另一端与所述电容C13的一端连接。
6.如权利要求I所述的电路，其特征在干，ニ极管D2、ニ极管D3和ニ极管D4均为稳压ニ极管。
7.如权利要求I 6任一项所述的电路，其特征在于，在电容C13与ニ极管D3之间连接有电感L3。
全文摘要
本发明公开了一种液晶背光源驱动电路，涉及液晶显示器领域。包括升压结构，所述升压机构包括电容C12、电容C13、电感L2、二极管D2以及金氧半场效晶体管Mosfet、电容C11、电容C14、二极管D3和二极管D4，其中，二极管D3的一端连接于电容C13的一端，另一端连接于二极管D4的一端；二极管D4的另一端连接电容C14的一端，即所述电路的输出端，电容C14的另一端接地；电容C11的一端连接于电感L2和二极管D2之间，另一端连接于二极管D3和二极管D4之间。本发明能够降低液晶背光源驱动电路的电路板温度、降低电路的BOM，并提高电路的电流驱动能力。
文档编号G09G3/34GK102651200SQ201110078850
公开日2012年8月29日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者侯帅, 吴行吉, 张亮, 李卫海, 王丹 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 北京京东方显示技术有限公司
技术领域：
本发明涉及液晶显示器领域，尤其涉及ー种液晶背光源驱动电路。
背景技术：
CRT显示器是ー种使用阴极射线管(Cathode Ray Tube)的显示器。当前,平板显示器已经取代了传统CRT显示器的市场位置。其中尤其以液晶显示器的发展最为迅猛。液晶显示器以其轻、薄、分辨率高、高色域等优势迅速得到了广大消费者的青睐。近些年来，低碳环保等理念逐渐成为了世界各国谈论的议题，在这个大环境之下，以液晶显示器为代表的显示领域也在不断的尝试各种技术，以达到降低功耗、低碳、环保的目的。
随着LED光效的逐渐提高，LED具有很长的寿命，且它本身不含有对环境有很大破坏作用的Hg元素。由于LED的这些优点，其在液晶显示器背光源领域应用越来越广泛，利用LED背光源的液晶电视产品以其轻薄和环保的概念征服了很多用户，LED灯管逐渐成为统治背光源灯管类型的产品。但是，也正是由于LED背光源薄的特性，决定了对其进行驱动的电路需要特别的形式。上面提到的轻薄实际上是利用一种边缘式的LED灯摆放设置方法来实现的，也就是说将LED等摆放在显示器的边缘来实现。为了将背光源做到更加的薄，需要减小LED柱的宽度，且以现在的灯管情况来看，需要用到金属基PCB进行设计，金属基PCB为单面PCB就意味着需要单面走线。为了同时兼顾走线与宽度的要求，LED灯在更多情况下需要串联设计。按照多灯的串联方式，一般电压范围会是60 150V左右。作为现在的量产技术而言,输入电压一般为24V。这就存在两个问题1、24V 150V的转换效率。2、LED背光源的关键器件如Mosfet (金氧半场效晶体管)的散热问题和价格因素。现有的大尺寸液晶背光源驱动电路基于BOOST结构(升压结构)设计，该BOOST结构如图I所示。如图I所示,传统Boost结构如上图。这时候Vout点的电压就大于或者等于VI，其电压波形如图2所示。由图2可见Mosfet上的耐压为150V左右，因此会选择200V耐压Mosfet。该电路的缺陷是由于使用了耐压值较高的元器件(如Mosfet)，因此电路板的温度较高，而且整个电路的BOM (Bill OF Material，原材料成本)较高；且电路的电流驱动能力不高，也就是输出电流的能力不强。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何降低液晶背光源驱动电路的电路板温度、降低电路的B0M，并提闻电路的电流驱动能力。(ニ)技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了ー种液晶背光源驱动电路，包括升压结构，所述升压机构包括电容C12、电容C13、电感L2、ニ极管D2以及金氧半场效晶体管Mosfet，所述电路还包括电容C11、电容C14、ニ极管D3和ニ极管D4，其中，ニ极管D3的一端连接于电容C13的一端,另一端连接于ニ极管D4的一端；ニ极管D4的另一端连接电容C14的一端，即所述电路的输出端，电容C14的另一端接地；电容Cll的一端连接于电感L2和ニ极管D2之间，另一端连接于ニ极管D3和ニ极管D4之间。其中，所述电路中的所有元件都是在IOOv的耐压エ艺下制作的。其中，电容C12的一端作为所述电路的输入端,且该输入端与电感L2的一端连接，电容C12的另一端接地。其中，电感L2的另一端连接于ニ极管D2的一端和Mosfet的一端,Mosfet的另ー 端接地。其中，ニ极管D2的另一端与所述电容C13的一端连接。其中，ニ极管D2、ニ极管D3和ニ极管D4均为稳压ニ极管。其中，在电容C13与ニ极管D3之间连接有电感L3。(三)有益效果本发明通过对现有BOOST结构上増加了倍压器电路，实现了电压的二次提升，因此电路的驱动能力得以提高；进ー步，在倍压器电路中增加了一个电感，用作续流电感，从而进ー步提高了电流驱动能力；且由于以上设计，可以在电路中使用耐压值较低的元器件(例如Mosfet)，从而能够降低电路板的温度，并降低整个电路的B0M。
图I是现有的BOOST结构电路图；图2是图I中Vl点的电压波形图；图3是本发明实施例一的电路图；图4是本发明实施例ニ的电路图；图5是图4的充电电流波形图；图6是图4中VLX点的电压波形图；图7是图3、4的工作原理图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进ー步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例一本发明的实施例一提供了ー种液晶背光源驱动电路，如图3所示，包括升压结构，所述升压结构包括电容C12、电容C13、电感L2、ニ极管D2以及金氧半场效晶体管Mosfet (单驱动Mosfet，DRV)，所述电路还包括电容C11、电容C14、ニ极管D3和ニ极管D4，其中，ニ极管D3的一端连接于电容C13的一端，另一端连接于ニ极管D4的一端；ニ极管D4的另一端连接电容C14的一端，即所述电路的输出端，电容C14的另一端接地；电容Cll的一端连接于电感L2和ニ极管D2之间，另一端连接于ニ极管D3和ニ极管D4之间。电容C12的一端作为所述电路的输入端，且该输入端与电感L2的一端连接，电容C12的另一端接地。电感L2的另一端连接于ニ极管D2的一端和Mosfet的一端，Mosfet的另一端接地。ニ极管D2的另一端与所述电容C13的一端连接。ニ极管D2、ニ极管D3和ニ极管D4均为稳压ニ极管。图3中VLX点电压为75V，因此可以选择的电路中的所有器件就可以是IOOV耐压エ艺下面做的，因此电路板的热量降低。上述电路由于增加了倍压器电路(包括C11、D3、D4和C14)用作电压的二次提升，如图3所示，第一歩升压为由升压电路从Vin升压到V2，第二步是由充电电路从V2升到VOUT。D3、D4之间电压等于(VLX-VD2-VD3)，VLX经过反复给Cll充、放电，使得Cll和D3、D4之间的电压在VLX到0之间反复，而经过D4电压为(VLX-VD4)，那么经过C14的储能，使得 VOUT = (VLX-VD2-VD3) + (VLX-VD4) = 2*VLX-VD2_VD3_VD4，三个ニ极管 D2、D3、D4 压降和约为I伏，因此VOUT相对于VLX得到了(将近)二次提升。如果没有二次提升，VLX =Vin/ (I-D) (D 为 Mosfet 开关占空比)，经过二次提升后 VOUT = 2*Vin/ (I-D) -VD2-VD3-VD4。可见，同样的占空比条件下电压提高了近一倍。因此电路的驱动能力得以提高。但是由于这种倍压器电路的能量完全靠电容Cll传递，电路的驱动能力还不是特别高。因此下面的实施例ニ在实施例一的基础上做了进ー步改进。实施例ニ如图4所示，本实施例在倍压器电路中增加了一个电感L3(电容C13与ニ极管D3之间)，用作续流电感，因此能够进ー步提升电路整体的电流驱动能力。电感L3的特性是保持其两边的电流大小不变，经其续流，Mosfet断开时，电感L3充电,Mosfet导通时，电感L3放电。因此电感L3的电流补充了输出电流，所以能够提高整体电流的驱动能力。图5的仿真结果表明由于增加了电感L3，可以提高整个电路的充电能力，图5中的600Khz表示Mosfet的开关频率。本发明还针对实施例ニ进行了另ー个仿真实验，仿真结果如图6所示，其显示了 VLX点的电压波形，仿真条件为条件VIN= 24V, Vout = 135V, Iout = 0. 36A电感L2 = 22uH ；L3 = 6. 8uH ；Mosfet :耐压值 100V、3A ；ニ极管D2的耐压值150V、3A ；电容C12 = IOuf，C14 >= IOuf，Cll = 2. 2uf。參考图7，当开关(Mosfet)闭合时允许电流通过，V2给存储电容Cll充电，其存储电压=V2-VD3。其中，VD3为D3的正向导通电压，大概在0. 3V到0. 5V左右。当开关(Mosfet)打开时，VLX升压到V2+VD2，此时输出电压VOUT =V2+VD2+V2-VD3-VD4，如果三个ニ极管的正向导通电压一致，则输出电压VOUT = 2V2-VD4。其中，VD4为D4的正向导通电压，可以看出，VOUT = 2VLX-2VD2-VD4，相比图I中的Vout(小于或等于VI)，输出电压有所提升。VD2和VD4分别为D2、D4的ニ极管上的管压降，大概在0. 3V到0. 5V左右。
其中，Mosfet的主要作用是作为开关，为电感储能。其开或关对VOUT无影响。开关频率根据外围器件以及效率设置为20Khz 5Mhz。以上两个实施例中，输出电压相同，只不过由于增加了电感L3，其起到了能量的传递作用，提高了电路的电流驱动能力。需要说明的是，本发明的电路尤其适用于42寸以上的大尺寸液晶显示器中。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通 技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.ー种液晶背光源驱动电路，包括升压结构，所述升压机构包括电容C12、电容C13、电感L2、ニ极管D2以及金氧半场效晶体管Mosfet，其特征在于，所述电路还包括电容C11、电容C14、ニ极管D3和ニ极管D4 ； 其中，ニ极管D3的一端连接于电容C13的一端,另一端连接于ニ极管D4的一端；ニ极管D4的另一端连接电容C14的一端，即所述电路的输出端，电容C14的另一端接地； 电容Cll的一端连接于电感L2和ニ极管D2之间，另一端连接于ニ极管D3和ニ极管D4之间。
2.如权利要求I所述的电路，其特征在于，所述电路中的所有元件都是在IOOv的耐压エ艺下制作的。
3.如权利要求I所述的电路，其特征在干，电容C12的一端作为所述电路的输入端，且该输入端与电感L2的一端连接，电容C12的另一端接地。
4.如权利要求3所述的电路，其特征在干，电感L2的另一端连接于ニ极管D2的一端和Mosfet的一端，Mosfet的另一端接地。
5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，ニ极管D2的另一端与所述电容C13的一端连接。
6.如权利要求I所述的电路，其特征在干，ニ极管D2、ニ极管D3和ニ极管D4均为稳压ニ极管。
7.如权利要求I 6任一项所述的电路，其特征在于，在电容C13与ニ极管D3之间连接有电感L3。
全文摘要
本发明公开了一种液晶背光源驱动电路，涉及液晶显示器领域。包括升压结构，所述升压机构包括电容C12、电容C13、电感L2、二极管D2以及金氧半场效晶体管Mosfet、电容C11、电容C14、二极管D3和二极管D4，其中，二极管D3的一端连接于电容C13的一端，另一端连接于二极管D4的一端；二极管D4的另一端连接电容C14的一端，即所述电路的输出端，电容C14的另一端接地；电容C11的一端连接于电感L2和二极管D2之间，另一端连接于二极管D3和二极管D4之间。本发明能够降低液晶背光源驱动电路的电路板温度、降低电路的BOM，并提高电路的电流驱动能力。
文档编号G09G3/34GK102651200SQ201110078850
公开日2012年8月29日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者侯帅, 吴行吉, 张亮, 李卫海, 王丹 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 北京京东方显示技术有限公司
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