带电流检测的led恒流驱动电路及led背光系统的制作方法

xiaoxiao2020-9-10  2

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专利名称:带电流检测的led恒流驱动电路及led背光系统的制作方法
技术领域
本发明涉及电子领域,尤其涉及一种带电流检测的LED恒流驱动电路及LED背光系统。
背景技术
传统的升压型开关电源LED驱动电路如图1中1001所示。驱动芯片通过反馈电感1003上的电流和反馈输出电压Vout两个环路来调节开关管的PWM占空比,来达到稳定电压的目的。这种电路在驱动LED灯串的时候最大缺点在于,驱动芯片只能保证LED灯串上的电压恒定,无法保证LED灯串上的电流恒定。同时,由于系统中只反馈LED灯串上的电压,无法判断出LED灯串是否出现了开路、短路的情况,因而无法达到系统应用的要求。
中国发明专利申请号为“02824219. X”,名称为“具有PWM”输出的LED驱动电路公开了一种利用脉宽调制(PWM)为LED提供功率的驱动电路,该驱动电路利用电流反馈来调节LED阵列的功率,但是该电路仅仅依靠电流反馈来调节控制电流,无法判断LED灯串是否出现了开路或者短路的情况。另外,上述专利,只是简单的使用反馈电流来作调节,其外部没有电感和功率管,不能根据需要计算最小电流并且判断是否灯串出现了问题。

发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种带电流检测的LED恒流驱动电路及LED背光系统,通过反馈LED灯串中最小电流来调节开关管的控制信号占空比,来达到恒流驱动 LED灯串的目的。同时检测LED灯串电流和输出端电压,来判断LED灯串是否出现了开路或者短路的情况,当所有LED灯串都出现问题时,则不输出电流。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是提供一种带电流检测的 LED恒流驱动电路,包括基准电压模块、基准电流产生模块、输出电流控制模块、输出电流及输出端电压检测模块和PWM控制信号产生模块;基准电压模块用于产生一个基准电压,并提供基准电压给其它模块作为参考电压;基准电流产生模块利用一个外接电阻来设定基准电流值,并提供基准电流给其它模块作为参考电流;输出电流控制模块放大基准电流, 并使用放大器做负反馈稳定电流的输出,输出端用于驱动LED灯串,在没有发生开路或者短路的情况下,电流的输出受到外部灰度信号控制;输出电流及输出端电压检测模块用于检测各个LED灯串的电流和电压;通过控制信号反馈出LED灯的电流大小,同时把所有通道的电流进行比较,得到最小值;通过输出端电压和电流与基准电压、基准电流比较,判断出LED灯串是否是开路或者短路;若所有LED灯串均出现开路或者短路,则控制输出电流控制模块关闭电流输出;PWM控制信号产生模块判断最小电流值,若最小电流过大,则输出占空比小的时钟信号,反之则输出占空比大的时钟信号;且在打开外接功率管的时候,检测外接电感电流,如果电感电流过大,则关闭外接功率管。
其中,所述基准电流产生模块包括第一电源、第一比较器、第二比较器、第一 P沟道MOS管、第一 N沟道MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、用于连接标准电压模块的第一标准电压输入端和标准电流输出端,所述第一标准电压输入端与第一比较器的同相输入端连接,第一比较器的反向输入端通过外接电阻接地,第一比较器的反向输入端与外接电阻的连接点与第一 N沟道MOS管的漏极连接,第一比较器的输出端与第一 N沟道MOS管的栅极连接,第一 N沟道MOS管的源极通过第一电阻连接第一电源,第一 N沟道MOS管的源极与第一电阻的连接点还与第二比较器的的同向输入端连接,第二比较器的反向输入点通过第二电阻连接第一电源,第二比较器的反向输入点与第二电阻的连接点还与第一 P沟道 MOS管的源极连接,第一 P沟道MOS管的栅极与第二比较器的输出端连接,第一 P沟道MOS 管的漏极通过第三电阻接地,第一 P沟道MOS管的漏极与第三电阻的连接点还与标准电流输出端连接。
其中,所述输出电流控制模块包括用于驱动LED灯串的第二电源、用于连接标准电压模块的第二标准电压输入端子、第三比较器、第四电阻和第二 N沟道MOS管,所述第二标准电压输入端子与第三比较器的同向输入端连接,第三比较器的反向输入端通过第四电阻接地,第三比较器的反向输入端与第四电阻的连接点还与第二 N沟道MOS管的漏极连接, 第四比较器的输出端与第二N沟道MOS管的栅极连接,第二 N沟道MOS管的源极用于与LED 灯串串联连接第二电源。
其中,所述输出电流控制模块至少为两个,每个输出电流控制模块的输出端连接一个LED灯串。
为解决上述技术问题,本发明采用的另一个技术方案是提供一种LED背光系统, 包括带电流检测的LED恒流驱动电路、外接电感,外接功率管和LED灯串,所述带电流检测的LED恒流驱动电路具有外接电感信号采集端,外接功率管控制端和LED灯串控制端,所述带电流检测的LED恒流驱动电路的外接电感信号采集端与外接电感连接,带电流检测的 LED恒流驱动电路的外接功率管控制端与外接功率管的受控端相连,带电流检测的LED恒流驱动电路的LED灯串控制端与LED灯串连接;所述带电流检测的LED恒流驱动电路包括基准电压模块、基准电流产生模块、输出电流控制模块、输出电流及输出端电压检测模块和 PWM控制信号产生模块;基准电压模块用于产生一个基准电压,并提供基准电压给其它模块作为参考电压;基准电流产生模块利用一个外接电阻来设定基准电流值,并提供基准电流给其它模块作为参考电流;输出电流控制模块放大基准电流,并使用放大器做负反馈稳定电流的输出,输出端用于驱动LED灯串,在没有发生开路或者短路的情况下,电流的输出受到外部灰度信号控制;输出电流及输出端电压检测模块用于检测各个LED灯串的电流和电压;通过控制信号反馈出LED灯的电流大小,同时把所有通道的电流进行比较,得到最小值;通过输出端电压和电流与基准电压、基准电流比较,判断出LED灯串是否是开路或者短路;若所有LED灯串均出现开路或者短路,则控制输出电流控制模块关闭电流输出; PWM控制信号产生模块判断最小电流值,若最小电流过大,则输出占空比小的时钟信号, 反之则输出占空比大的时钟信号;且在打开外接功率管的时候,检测外接电感电流,如果电感电流过大,则关闭外接功率管。
其中,所述基准电流产生模块包括第一电源、第一比较器、第二比较器、第一 P沟道MOS管、第一 N沟道MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、用于连接标准电压模块的第一标准电压输入端和标准电流输出端,所述第一标准电压输入端与第一比较器的同相输入端连接,第一比较器的反向输入端通过外接电阻接地,第一比较器的反向输入端与外接电阻的连接点与第一 N沟道MOS管的漏极连接,第一比较器的输出端与第一 N沟道MOS管的栅极连接,第一 N沟道MOS管的源极通过第一电阻连接第一电源,第一 N沟道MOS管的源极与第一电阻的连接点还与第二比较器的的同向输入端连接,第二比较器的反向输入点通过第二电阻连接第一电源,第二比较器的反向输入点与第二电阻的连接点还与第一 P沟道 MOS管的源极连接,第一 P沟道MOS管的栅极与第二比较器的输出端连接,第一 P沟道MOS 管的漏极通过第三电阻接地,第一 P沟道MOS管的漏极与第三电阻的连接点还与标准电流输出端连接。
其中,所述输出电流控制模块包括用于驱动LED灯串的第二电源、用于连接标准电压模块的第二标准电压输入端子、第三比较器、第四电阻和第二 N沟道MOS管,所述第二标准电压输入端子与第三比较器的同向输入端连接,第三比较器的反向输入端通过第四电阻接地,第三比较器的反向输入端与第四电阻的连接点还与第二 N沟道MOS管的漏极连接, 第四比较器的输出端与第二 N沟道MOS管的栅极连接,第二N沟道MOS管的源极用于与LED 灯串串联连接第二电源。
其中,所述输出电流控制模块至少为两个,每个输出电流控制模块的输出端连接一个LED灯串。
本发明的有益效果是区别于现有技术的升压型开关电源LED驱动电路,驱动芯片只能保证LED灯串上的电压恒定,无法保证LED灯串上的电流恒定的缺陷,本发明通过反馈LED灯串中最小电流来调节开关管的控制信号占空比,来达到恒流驱动LED灯串的目的。 同时检测LED灯串电流和输出端电压,来判断LED灯串是否出现了开路或者短路的情况,当所有LED灯串都出现问题时,则控制输出电流控制模块关闭电流输出。


图1是现有技术的升压型开关电源LED驱动电路应用电路图; 图2是本发明带电流检测的LED恒流驱动电路应用电路图; 图3是本发明的带电流检测的LED恒流驱动电路结构示意图; 图4是本发明的基准电流产生模块电路图; 图5是本发明的输出电流控制模块电路图; 图6是本发明的输出电流及输出端电压检测模块电路图; 图7是本发明的PWM控制信号产生模块电路图。
具体实施例方式为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图2,本发明的驱动电路应用电路图中,驱动电路2002通过反馈LED串中最小电流并结合电感电流值两个环路来调节开关管的控制信号占空比。来达到送出恒定的 LED串电流。同时检测LED串电流和输出端电压,来判断LED灯串是否出现了开路或者短路的情况。当所有LED灯串都出现的问题,则不输出电流。
请参阅图3,本发明的带电流检测的LED恒流驱动电路,包括基准电压模块(未示出)、基准电流产生模块1、输出电流控制模块2、输出电流及输出端电压检测模块3和PWM控制信号产生模块4 ;基准电压模块用于产生一个基准电压,并提供基准电压给其它模块作为参考电压;基准电流产生模块1 利用一个外接电阻来设定基准电流值,并提供基准电流给其它模块作为参考电流;输出电流控制模块2 放大基准电流,并使用放大器做负反馈稳定电流的输出,输出端用于驱动LED灯串,在没有发生开路或者短路的情况下,电流的输出受到外部灰度信号控制;输出电流及输出端电压检测模块3 用于检测各个LED灯串的电流和电压;通过控制信号反馈出LED灯的电流大小,同时把所有通道的电流进行比较,得到最小值;通过输出端电压和电流与基准电压、基准电流比较,判断出LED灯串是否是开路或者短路;若所有LED灯串均出现开路或者短路,则控制输出电流控制模块关闭电流输出; PWM控制信号产生模块4:判断最小电流值,若最小电流过大,则输出占空比小的时钟信号, 反之则输出占空比大的时钟信号;且在打开外接功率管的时候,检测外接电感电流,如果电感电流过大,则关闭外接功率管。
本发明的带电流检测的LED恒流驱动电路,一般包括若干电流输出控制模块2,默认为八个。基准电流模块为输出电流控制模块与输出电流及输出端电压检测电路提供电流基准。输出电流控制模块外接LED灯串。输出电流及输出端电压检测电路通过检测LED灯串的电流以及电压来计算出最小电流送给PWM控制信号模块,同时检测出各个LED串是否开路,短路的情况。在无开路、短路的情况下,把外部送入的灰度信号送入各个输出电流控制模块控制LED灯电流的通断。因此,电路设计能够根据用户给定的电流需求与及灰度,配合外部器件,产生一个比较恒定的LED灯电流,并且能够检测出各个LED灯串开路、短路情况,同时关闭该串的电流。
请参阅图4,本发明的基准电流产生模块电路图中,设计电路的目的是为LED灯电流以及检测电路提供一个可靠的参考电流基准。该基准由外置电阻决定,用户可以根据需求要设定。图3所示,vref为一个不随温度改变的电压基准101。通过运算放大器102与 NMOS管103,C点的电压与vref相等,从而使的外接电阻的电流为vref/R,其中R为外置电阻的电阻值。由此产生基准电流。Rl的电流与RO相等。由于运算放大器104与PMOS管 105,A点与B点的电压相等。Rl与R2的电流值比例等于其电阻值比的反比。这样就可以设置较小的R2与较大的R1,来放大电流基准送出。R3的电流值与R2相等,送出电流基准 Iref0 其中
权利要求
1.一种带电流检测的LED恒流驱动电路,其特征在于包括基准电压模块、基准电流产生模块、输出电流控制模块、输出电流及输出端电压检测模块和PWM控制信号产生模块;基准电压模块用于产生一个基准电压,并提供基准电压给其它模块作为参考电压;基准电流产生模块利用一个外接电阻来设定基准电流值,并提供基准电流给其它模块作为参考电流;输出电流控制模块放大基准电流,并使用放大器做负反馈稳定电流的输出,输出端用于驱动LED灯串,在没有发生开路或者短路的情况下,电流的输出受到外部灰度信号控制;输出电流及输出端电压检测模块用于检测各个LED灯串的电流和电压;通过控制信号反馈出LED灯的电流大小,同时把所有通道的电流进行比较,得到最小值;通过输出端电压和电流与基准电压、基准电流比较,判断出LED灯串是否是开路或者短路;若所有LED灯串均出现开路或者短路,则控制输出电流控制模块关闭电流输出;PWM控制信号产生模块判断最小电流值,若最小电流过大,则输出占空比小的时钟信号,反之则输出占空比大的时钟信号;且在打开外接功率管的时候,检测外接电感电流,如果电感电流过大,则关闭外接功率管。
2.根据权利要求1所述的带电流检测的LED恒流驱动电路,其特征在于所述基准电流产生模块包括第一电源、第一比较器、第二比较器、第一 P沟道MOS管、第一 N沟道MOS管、 第一电阻、第二电阻、第三电阻、用于连接标准电压模块的第一标准电压输入端和标准电流输出端,所述第一标准电压输入端与第一比较器的同相输入端连接,第一比较器的反向输入端通过外接电阻接地,第一比较器的反向输入端与外接电阻的连接点与第一 N沟道MOS 管的漏极连接,第一比较器的输出端与第一 N沟道MOS管的栅极连接,第一 N沟道MOS管的源极通过第一电阻连接第一电源,第一 N沟道MOS管的源极与第一电阻的连接点还与第二比较器的的同向输入端连接,第二比较器的反向输入点通过第二电阻连接第一电源,第二比较器的反向输入点与第二电阻的连接点还与第一 P沟道MOS管的源极连接,第一 P沟道 MOS管的栅极与第二比较器的输出端连接,第一 P沟道MOS管的漏极通过第三电阻接地,第一P沟道MOS管的漏极与第三电阻的连接点还与标准电流输出端连接。
3.根据权利要求1所述的带电流检测的LED恒流驱动电路,其特征在于所述输出电流控制模块包括用于驱动LED灯串的第二电源、用于连接标准电压模块的第二标准电压输入端子、第三比较器、第四电阻和第二 N沟道MOS管,所述第二标准电压输入端子与第三比较器的同向输入端连接,第三比较器的反向输入端通过第四电阻接地,第三比较器的反向输入端与第四电阻的连接点还与第二 N沟道MOS管的漏极连接,第四比较器的输出端与第二N沟道MOS管的栅极连接,第二 N沟道MOS管的源极用于与LED灯串串联连接第二电源。
4.根据权利要求1 3任一项所述的带电流检测的LED恒流驱动电路,其特征在于 所述输出电流控制模块至少为两个,每个输出电流控制模块的输出端连接一个LED灯串。
5.一种LED背光系统,其特征在于包括带电流检测的LED恒流驱动电路、外接电感, 外接功率管和LED灯串,所述带电流检测的LED恒流驱动电路具有外接电感信号采集端,外接功率管控制端和LED灯串控制端,所述带电流检测的LED恒流驱动电路的外接电感信号采集端与外接电感连接,带电流检测的LED恒流驱动电路的外接功率管控制端与外接功率管的受控端相连,带电流检测的LED恒流驱动电路的LED灯串控制端与LED灯串连接;所述带电流检测的LED恒流驱动电路包括基准电压模块、基准电流产生模块、输出电流控制模块、输出电流及输出端电压检测模块和PWM控制信号产生模块;基准电压模块用于产生一个基准电压,并提供基准电压给其它模块作为参考电压; 基准电流产生模块利用一个外接电阻来设定基准电流值,并提供基准电流给其它模块作为参考电流;输出电流控制模块放大基准电流,并使用放大器做负反馈稳定电流的输出,输出端用于驱动LED灯串,在没有发生开路或者短路的情况下,电流的输出受到外部灰度信号控制; 输出电流及输出端电压检测模块用于检测各个LED灯串的电流和电压;通过控制信号反馈出LED灯的电流大小,同时把所有通道的电流进行比较,得到最小值;通过输出端电压和电流与基准电压、基准电流比较,判断出LED灯串是否是开路或者短路;若所有LED灯串均出现开路或者短路,则控制输出电流控制模块关闭电流输出;PWM控制信号产生模块判断最小电流值,若最小电流过大,则输出占空比小的时钟信号,反之则输出占空比大的时钟信号;且在打开外接功率管的时候,检测外接电感电流,如果电感电流过大,则关闭外接功率管。
6.根据权利要求5所述的LED背光系统,其特征在于所述基准电流产生模块包括第一电源、第一比较器、第二比较器、第一 P沟道MOS管、第一 N沟道MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、用于连接标准电压模块的第一标准电压输入端和标准电流输出端,所述第一标准电压输入端与第一比较器的同相输入端连接,第一比较器的反向输入端通过外接电阻接地,第一比较器的反向输入端与外接电阻的连接点与第一 N沟道MOS管的漏极连接,第一比较器的输出端与第一 N沟道MOS管的栅极连接,第一 N沟道MOS管的源极通过第一电阻连接第一电源,第一 N沟道MOS管的源极与第一电阻的连接点还与第二比较器的的同向输入端连接,第二比较器的反向输入点通过第二电阻连接第一电源,第二比较器的反向输入点与第二电阻的连接点还与第一 P沟道MOS管的源极连接,第一 P沟道MOS管的栅极与第二比较器的输出端连接,第一 P沟道MOS管的漏极通过第三电阻接地,第一 P沟道MOS管的漏极与第三电阻的连接点还与标准电流输出端连接。
7.根据权利要求5所述的LED背光系统,其特征在于所述输出电流控制模块包括用于驱动LED灯串的第二电源、用于连接标准电压模块的第二标准电压输入端子、第三比较器、第四电阻和第二 N沟道MOS管,所述第二标准电压输入端子与第三比较器的同向输入端连接,第三比较器的反向输入端通过第四电阻接地,第三比较器的反向输入端与第四电阻的连接点还与第二 N沟道MOS管的漏极连接,第四比较器的输出端与第二 N沟道MOS管的栅极连接,第二 N沟道MOS管的源极用于与LED灯串串联连接第二电源。
8.根据权利要求5所述的LED背光系统,其特征在于所述输出电流控制模块至少为两个,每个输出电流控制模块的输出端连接一个LED灯串。
全文摘要
本发明公开了一种带电流检测的LED恒流驱动电路及LED背光系统,所述带电流检测的LED恒流驱动电路包括基准电压模块、基准电流产生模块、输出电流控制模块、输出电流及输出端电压检测模块和PWM控制信号产生模块。本发明通过反馈LED灯串中最小电流来调节开关管的控制信号占空比,来达到恒流驱动LED灯串的目的。同时检测LED灯串电流和输出端电压,来判断LED灯串是否出现了开路或者短路的情况,当所有LED灯串都出现问题时,则控制输出电流控制模块以关闭电流输出。
文档编号H05B37/02GK102186276SQ20111005465
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日
发明者林昕, 林丰成, 林乔嵩, 王莉, 孙丽娟 申请人:天利半导体(深圳)有限公司

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