专利名称：一种液晶显示器单输入单输出led灯管控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管控制电路，尤其涉及一种液晶显示器单输入单输出 LED灯管控制电路。
背景技术：
目前液晶显示器或液晶电视已经逐渐开始使用由LED(发光二极管)组成的LED 灯管作为液晶面板的背光源，甚至已经开发出了如图1所示的具有一个输入端401和一个输出端402(简称单输入单输出)的LED灯管4供液晶显示器使用的。这种LED灯管4的驱动电路如图2所示，由市电输入的交流电压输入到交流转直流转换器1，交流转直流转换器1的输出端102输出12V-19V的直流电压至LED灯管的驱动电路3，LED灯管的驱动电路3包括Boost升压电路31、直流滤波电路32、驱动芯片33、过压采样电路34、过流采样电路35，输出端102输出的电压经过Boost升压电路31升压之后输入到直流滤波电路32， 经直流滤波电路32滤波之后输出到驱动LED灯管4驱动其工作。由于单输入单输出LED 灯管的输出电流值通常较大，甚至有些液晶显示器的LED灯管最大工作电流可达^K)mA，而大部分应用在液晶显示器上的驱动芯片33的每个反馈引脚所能承受的工作最大电流约为 60mA-100mA，因此需要将LED灯管4的输出端同时接到驱动芯片33的多个电流反馈引脚进行分流，确保驱动芯片33安全使用；驱动芯片33的过压侦测引脚和过流侦测引脚还分别连接过压采样电路34和过流采样电路35，过流采样电路35采样检测Boost升压电路31内部的MOS开关管的漏极端(Drain端)到源极端(Source端)流过电流的大小，过流采样电路35 输出端连接驱动芯片33的过电流侦测引脚，由驱动芯片33判断是否要做过电流保护；过压采样电路34采样检测直流滤波电路32输出端电压，过压采样电路34输出端连接驱动芯片 33的过电压保护侦测引脚，由驱动芯片33判断是否要做过电压保护。交流转直流转换器1的输出端101输出直流电压至液晶显示器主板电路2给主板电路2供电，主板电路2的201输出端输出开关信号控制驱动芯片33是否工作；主板电路 2的202输出端输出调光信号至控制驱动芯片33进而控制LED灯管的平均亮度。驱动芯片33具备有过压保护、过流保护、调光控制、短路保护、其反馈引脚具有均流等功能，采用上述LED驱动芯片厂家所设计制造的驱动芯片33来设计单输入单输出的 LED灯管驱动电路，其成本往往比较高，为了进一步降低驱动电路成本，需要发明更好的针对单输入单输出的LED灯管的驱动电路。
发明内容
本发明目的是提供一种低成本的、适合控制单输入单输出的LED灯管的液晶显示器LED灯管控制电路。本发明采用以下方案来实现液晶显示器单输入单输出LED灯管控制电路的输入端设有连接供电网的交流转直流转换器，交流转直流转换器设有两个输出端，其中一个输出端连接液晶显示器的主板电路给主板电路供电，另一个输出端连接单输入单输出LED灯管的输入端，其中所述控制电路还包括定电流电路、定电流控制电路、保护电路，所述定电流电路的输入端连接LED灯管的输出端，定电流电路的供电输入端连接定电流控制电路的输出端，定电流控制电路包括连接主板电路开关信号输出端的开关信号输入端、连接主板电路调光信号输出端的调光信号输入端、连接给主板电路供电的所述交流转直流转换器输出端的供电输入端以及连接保护电路输出端的保护信号输入端，保护电路的输入端连接LED灯管的输出端，所述定电流控制电路依据主板电路输出的开关信号和调光信号控制所述定电流电路是否导通工作，定电流电路导通工作后使该LED灯管回路接通开始正常工作，定电流电路导通工作后还控制LED灯管正常工作时的电流为恒定电流，主板电路输出的调光信号的PWM (Pulse Width Modulation:脉冲宽度调制)脉冲方波的占空比(Duty Cycle)控制LED灯管正常导通工作时的平均亮度，而当LED灯管的输出端电压高于保护电路中的设定电压时，保护电路输出一低电平信号至定电流控制电路，定电流控制电路再控制定电流电路不导通工作断开该LED灯管回路，保护定电流电路及LED灯管不损坏。所述定电流电路包括一个并联稳压器(稳压芯片)、一个N沟道MOS管及一个电流侦测电阻，该N沟道MOS管的漏极端连接LED灯管的输出端，该N沟道MOS管的源极端连接电流侦测电阻的一端及所述并联稳压器的参考端，电流侦测电阻的另一端和该并联稳压器的阳极端连接交流转直流转换器的次级侧地，该并联稳压器的阴极端与N沟道MOS管的栅极端相连，该并联稳压器的阴极端还连接有另一个电阻，所述电阻另一端连接定电流控制电路的输出端。所述定电流电路还可为包括一个运算放大器、一个N沟道MOS管及一个电流侦测电阻，该N沟道MOS管的漏极端连接LED灯管的输出端，该N沟道MOS管的源极端连接电流侦测电阻的一端以及所述运算放大器的反相输入端，电流侦测电阻的另一端和该运算放大器的接地端连接交流转直流转换器的次级侧地，该运算放大器的同相输入端连接一基准电压源，该运算放大器的供电端连接定电流控制电路的输出端，该运算放大器的输出端连接有另一个电阻，所述电阻另一端连接N沟道MOS管的栅极端。上述定电流电路中的N沟道MOS管可采用NPN晶体管代替。所述定电流控制电路的开关信号输入端设有第一电阻与主板电路的开关信号输出端相连，该电阻的另一端连接第一 NPN晶体管的基极，第一 NPN晶体管的发射极接地，第一 NPN晶体管的集电极连接第二电阻一端，第二电阻的另一端连接第一 PNP晶体管的基极和第三电阻一端，第一 PNP晶体管的发射极和第三电阻另一端连接主板电路的调光信号输出端，第一 PNP晶体管的集电极连接第四电阻一端，第四电阻的另一端连接第二 NPN晶体管的基极和保护电路的输出端，第二 NPN晶体管的发射极接地，第二 NPN晶体管的集电极连接第五电阻一端，第五电阻的另一端连接第二 PNP晶体管的基极和第六电阻一端，第二 PNP晶体管的发射极和第六电阻另一端连接给主板电路供电的所述交流转直流转换器输出端作为定电流电路的供电输入端，第二 PNP晶体管的集电极连接定电流电路的供电输入端。所述保护电路设有负极与LED灯管的输出端相连的稳压二极管，稳压二极管的正极连接第一电阻，该第一电阻的另一端连接第二电阻一端、NPN晶体管的基极端和一个电容器一端，第二电阻另一端、NPN晶体管的发射极端和一个电容器另一端连接交流转直流转换器的次级侧地，NPN晶体管的集电极连接定电流控制电路中第二 NPN晶体管的基极。本发明的有益效果是本发明电路采用常用的电路元件构成，其结构简单，稳定可靠，尤其适合驱动控制单输入单输出的LED灯管，降低液晶显示器成本。
现结合附图对本发明做进一步阐述
图ι是单输入单输出LED灯管的结构示意图2是现有的单输入单输出LED灯管控制电路的原理示意图3是本发明控制电路的原理示意图4是本发明采用并联稳压器的定电流电路的原理示意图5是本发明图4内部电路的原理示意图
图6是本发明采用运算放大器的定电流电路的原理示意图7是本发明图4中的N沟道MOS管被NPN晶体管代替的原理示意图8是本发明图6中的N沟道MOS管被NPN晶体管代替的原理示意图9是本发明定电流控制电路的原理示意图10是本发明LED灯管电流控制时序示意图11是本发明保护电路的原理示意图。
具体实施例方式如图3所示，本发明控制电路的输入端设有连接供电网的交流转直流转换器1，交流转直流转换器1设有两个输出端101、102，其中一个输出端101连接液晶显示器主板电路 2给主板电路2供电，另一输出端102连接LED灯管4的输入端401给LED灯管4供电，其中所述控制电路还包括定电流电路5、定电流控制电路6、保护电路7，所述定电流电路5的输入端501连接LED灯管4的输出端402，定电流电路5的供电输入端502连接定电流控制电路6的输出端601，定电流控制电路7包括连接主板电路2开关信号输出端201的开关信号输入端602、连接主板电路2调光信号输出端202的调光信号输入端603、连接给主板电路2供电的所述交流转直流转换器1输出端101的供电输入端604以及连接保护电路7输出端702的保护信号输入端605，保护电路7的输入端701连接LED灯管4的输出端402， 所述定电流控制电路6依据主板电路2输出的开关信号和调光信号控制所述定电流电路5 是否导通工作，定电流电路5导通工作后使该LED灯管4回路接通开始正常工作，定电流电路5导通工作后还控制LED灯管4正常工作时的电流为恒定电流，主板电路2输出的调光信号的PWM脉冲方波的占空比控制LED灯管4正常导通工作时的平均亮度，而当LED灯管 4的输出端电压高于保护电路7中的设定电压时，保护电路7输出一低电平信号至定电流控制电路6，定电流控制电路6再控制定电流电路5不导通工作断开该LED灯管4回路，保护定电流电路5及LED灯管4不损坏。其中交流转直流转换器1输出端101输出的电压为 5V左右，在LED灯管4工作时交流转直流转换器1输出端102输出一个稍大于LED灯管4 最大工作电压的电压确保LED灯管4能正常工作。如图4所示，所述定电流电路5包括一个并联稳压器IC51、一个N沟道MOS管Q52 及一个电流侦测电阻R53，该N沟道MOS管Q52的漏极端(即定电流电路5的输入端501) 连接LED灯管4的输出端402，该N沟道MOS管Q52的源极端连接电流侦测电阻R53的一端及所述并联稳压器IC51的参考端(R端)，电流侦测电阻R53的另一端和该并联稳压器IC51的阳极端(A端)连接交流转直流转换器1的次级侧地，该并联稳压器IC51的阴极端 (K端)与N沟道MOS管Q52的栅极端相连，该并联稳压器IC51的阴极端还连接有另一个电阻R54，所述电阻肪4另一端(即定电流电路5的输入端502)连接定电流控制电路6的输出端601。并联稳压器IC51选用TL431或TL432等并联稳压器。如图5所示，所述定电流电路5的工作原理为假设LED灯管4正常工作时的电流为II，当交流转直流转换器1的输出端102输出的电压增加Δ V时，此时LED灯管电流也随之增大到11，(II，= 11+Δ I)，电流侦测电阻R53端的电压Vk53 (VK53=R53* II’)也将增大，使并联稳压器IC51内部晶体管基极端的电流Ibe增大，使得流经并联稳压器IC51内部晶体管的集电极与发射极之间的电流Ice增大，使N沟道MOS管Q52栅极端电压Vg减小， 其中Vg=V6tll-RM* Ice5V601为定电流控制电路6的601端的电压值，由于N沟道MOS管Q52 工作在线性放大区，故此时LED灯管电流将会被减小Δ I，即经过并联稳压器IC51调整之后的LED灯管4的电流大小仍然为II，此时增加的Δ V电压加在N沟道MOS管Q52的漏极与源极之间，使得LED灯管4的电流维持不变；同理，当交流转直流转换器1的输出端102输出的电压减小Δ V时，此时LED灯管电流也随之减小到ΙΓ (ΙΓ= Ι1-ΔΙ)，电流侦测电阻R53端的电压VM3 (VK53=R53* II’)也将减小，使并联稳压器IC51内部晶体管基极端的电流Ibe减小，使得流经并联稳压器IC51内部晶体管的集电极与发射极之间的电流Ice减小，使N沟道MOS管Q52栅极端电压Vg增大，其中Vg=V6(11-R54* Ice, V6tll为定电流控制电路6的601端的电压值，由于该定电流电路5的N沟道MOS管Q52工作在线性放大区，故此时LED灯管电流将会被增大Δ I，即经过并联稳压器IC51调整之后的LED灯管4的电流大小仍然为II，此时N沟道MOS管Q52的漏极与源极之间的电压将减少Δ V，使得LED灯管4 的电流维持不变。如图6所示，所述定电流电路5还可为包括一个运算放大器0P55、一个N沟道MOS 管Q56及一个电流侦测电阻R57，该N沟道MOS管Q56的漏极端(即定电流电路5的输入端 501)连接LED灯管4的输出端402，该N沟道MOS管Q56的源极端连接电流侦测电阻R57 的一端以及所述运算放大器0P55的反相输入端，电流侦测电阻R57的另一端和该运算放大器0P55的接地端连接交流转直流转换器1的次级侧地，该运算放大器0P55的同相输入端连接一基准电压源V,efl，该运算放大器0P55的供电端(即定电流电路5的输入端502)连接定电流控制电路6的输出端601，该运算放大器0P55的输出端连接有另一个电阻R58，所述电阻R58另一端连接N沟道MOS管Q56的栅极端。其工作原理是假设LED灯管4正常工作时的电流为II，当交流转直流转换器1的输出端102输出的电压增加Δ V时，此时LED 灯管电流也随之增大到11，(II’= 11+Δ I)，电流侦测电阻R57端的电压Vk57 (VK57=R57* 11’)也将增大，使运算放大器0P55的输出端电压减小，使N沟道MOS管Q56栅极端电压减小，由于该定电流电路中N沟道MOS管Q56工作在线性放大区，故此时LED灯管电流将会被减小Δ I，即经过运算放大器0Ρ55调整之后的LED灯管4的电流大小仍然为II，此时增加的Δ V电压加在N沟道MOS管Q56的漏极与源极之间，使得LED灯管4的电流维持不变；同理，当交流转直流转换器1的输出端102输出的电压减小Δ V时，此时LED灯管电流也随之减小到11，(II，= Il-Δ I)，电流侦测电阻R57端的电压Vk57 (VK57=R57* II，)也将减小， 使运算放大器0P55的输出端电压增大，使N沟道MOS管Q56栅极端电压增大，由于该定电流电路中N沟道MOS管Q56工作在线性放大区，故此时LED灯管电流将会被增大Δ I，即经过运算放大器0P55调整之后的LED灯管4的电流大小仍然为11，此时N沟道MOS管Q56的漏极与源极之间的电压将减少Δ V，使得LED灯管4的电流维持不变。如图7或图8所示，上述定电流电路5中的N沟道MOS管Q52或Q56可用NPN晶
体管代替。如图9所示，所述定电流控制电路6的开关信号输入端602设有第一电阻R61与主板电路2的开关信号输出端201相连，该电阻R61的另一端连接第一 NPN晶体管 Q62 的基极，第一 NPN晶体管Q62的发射极接交流转直流转换器1的次级侧地，第一 NPN晶体管 Q62的集电极连接第二电阻R63 —端，第二电阻R63的另一端连接第一 PNP晶体管Q64的基极和第三电阻R65 —端，第一 PNP晶体管Q64的发射极和第三电阻R65另一端(即定电流控制电路6的输入端603)连接主板电路2的调光信号输出端202，第一 PNP晶体管Q64的集电极连接第四电阻R66 —端，第四电阻R66的另一端连接第二 NPN晶体管Q67的基极和保护信号输入端605 (即保护电路7的输出端702)，第二 NPN晶体管Q67的发射极接交流转直流转换器1的次级侧地，第二 NPN晶体管Q67的集电极连接第五电阻R68 —端，第五电阻 R68的另一端连接第二 PNP晶体管Q69的基极和第六电阻R610 —端，第二 PNP晶体管Q69 的发射极和第六电阻R610另一端(即定电流控制电路6的输入端604)连接给主板电路2 供电的交流转直流转换器1的输出端101，第二 PNP晶体管Q69的集电极(即定电流控制电路6的输出端601)连接定电流电路5的供电输入端502。所述定电流控制电路6的工作原理是当主板电路2的开关信号输出端201输出一低电平信号时，第一 NPN晶体管Q62截止，此时第一 PNP晶体管Q64、第二 NPN晶体管Q67、 第二 PNP晶体管Q69均被截止，使定电流电路5无供电电压而不工作，即LED灯管4不工作；当主板电路2开关信号输出端201输出一高电平信号时，第一 NPN晶体管Q62导通，此时第一 PNP晶体管Q64被导通，若此时从主板电路2的调光信号输出端202输出一低电平信号时，第二 NPN晶体管Q67、第二 PNP晶体管Q69仍然不导通，定电流电路5还是无供电电压而不工作，即LED灯管4不工作；若此时从主板电路2的调光信号输出端202输出一高电平信号时，第二 NPN晶体管Q67导通使得第二 PNP晶体管Q69同时也被导通，此时定电流控制电路6将从输出端601输出一供电电压给定电流电路5使其正常工作，即LED灯管4正常工作而发光。目前从主板电路2输出的调光信号的PWM脉冲方波的频率通常在150Hz以上时，人眼因视觉暂留的影响而感觉不到LED灯管的亮暗变化，只能感觉到这个变化的平均值，故可以通过调整LED灯管4亮暗的时间比例(即调整调光信号的PWM脉冲方波的占空比)来达到调整画面亮度的调光效果，这种调光方式即称为PWM调光或突发模式(burst mode)调光。LED灯管4的电流控制时序如图10所示，即只有主板电路2输出端201和输出端202输出的信号同时为高电平时，LED灯管4才能正常工作而发亮。如图11所示，所述保护电路7设有负极(即为其输入端701)与LED灯管4的输出端402相连的稳压二极管ZD71，稳压二极管ZD71的正极连接第一电阻R72，该第一电阻 R72的另一端连接第二电阻R73 —端、NPN晶体管Q74的基极端和一个电容器C75 —端，第二电阻R73另一端、NPN晶体管Q74的发射极端和一个电容器C75另一端接交流转直流转换器1的次级侧地，NPN晶体管Q74的集电极(即输出端702)连接定电流控制电路6中第二 NPN晶体管Q67的基极(即定电流控制电路6的输入端605)。所述保护电路7的工作原理是保护电路7侦测LED灯管4输出端402的电压值，当LED灯管4输出端402的电压值大于稳压二极管ZD71稳压值时，稳压二极管ZD71导通， 使得第二电阻R73两端之间产生一电压，该电压即为加在NPN晶体管Q74基极与发射极之间的电压，当该电压达到一定值时，使NPN晶体管Q74饱和导通，将定电流控制电路6中第二 NPN晶体管Q67的基极端电压拉低为低电平，使第二 NPN晶体管Q67和第二 PNP晶体管 Q69截止，从而使得定电流电路5无供电电压输入而停止工作，即此时LED灯管4被保护而停止工作。 本发明可用于液晶显示器或液晶电视中，也可用于其他应用领域。
权利要求
1.一种液晶显示器单输入单输出LED灯管控制电路，其输入端设有连接供电网的交流转直流转换器，交流转直流转换器设有两个输出端，其中一个输出端连接液晶显示器的主板电路给主板电路供电，另一个输出端连接单输入单输出LED灯管的输入端，其特征在于 所述控制电路还包括定电流电路、定电流控制电路、保护电路，所述定电流电路的输入端连接LED灯管的输出端，定电流电路的供电输入端连接定电流控制电路的输出端，定电流控制电路包括连接主板电路开关信号输出端的开关信号输入端、连接主板电路调光信号输出端的调光信号输入端、连接给主板电路供电的所述交流转直流转换器输出端的供电输入端以及连接保护电路输出端的保护信号输入端，保护电路的输入端连接LED灯管的输出端， 所述定电流控制电路依据主板电路输出的开关信号和调光信号控制所述定电流电路是否导通工作，定电流电路导通工作后使该LED灯管回路接通开始正常工作，定电流电路导通工作后还控制LED灯管正常工作时的电流为恒定电流，主板电路输出的调光信号的PWM脉冲方波的占空比控制LED灯管正常导通工作时的平均亮度，而当LED灯管的输出端电压高于保护电路中的设定电压时，保护电路输出一低电平信号至定电流控制电路，定电流控制电路再控制定电流电路不导通工作断开该LED灯管回路。
2.根据权利要求1所述的一种液晶显示器单输入单输出LED灯管控制电路，其特征在于所述定电流电路包括一个并联稳压器、一个N沟道MOS管及一个电流侦测电阻，该N沟道MOS管的漏极端连接LED灯管的输出端，该N沟道MOS管的源极端连接电流侦测电阻的一端及所述并联稳压器的参考端，电流侦测电阻的另一端和该并联稳压器的阳极端连接交流转直流转换器的次级侧地，该并联稳压器的阴极端与N沟道MOS管的栅极端相连，该并联稳压器的阴极端还连接有另一个电阻，所述电阻另一端连接定电流控制电路的输出端。
3.根据权利要求1所述的一种液晶显示器单输入单输出LED灯管控制电路，其特征在于所述定电流电路包括一个运算放大器、一个N沟道MOS管及一个电流侦测电阻，该N沟道MOS管的漏极端连接LED灯管的输出端，该N沟道MOS管的源极端连接电流侦测电阻的一端以及所述运算放大器的反相输入端，电流侦测电阻的另一端和该运算放大器的接地端连接交流转直流转换器的次级侧地，该运算放大器的同相输入端连接一基准电压源，该运算放大器的供电端连接定电流控制电路的输出端，该运算放大器的输出端连接有另一个电阻，所述电阻另一端连接N沟道MOS管的栅极端。
4.根据权利要求2或3所述的一种液晶显示器单输入单输出发光二极管灯管控制电路，其特征在于所述定电流电路中的N沟道MOS管采用NPN晶体管代替。
5.根据权利要求1所述的一种液晶显示器单输入单输出LED灯管控制电路，其特征在于所述定电流控制电路的开关信号输入端设有第一电阻与主板电路的开关信号输出端相连，该电阻的另一端连接第一 NPN晶体管的基极，第一 NPN晶体管的发射极接地，第一 NPN 晶体管的集电极连接第二电阻一端，第二电阻的另一端连接第一 PNP晶体管的基极和第三电阻一端，第一 PNP晶体管的发射极和第三电阻另一端连接主板电路的调光信号输出端， 第一 PNP晶体管的集电极连接第四电阻一端，第四电阻的另一端连接第二 NPN晶体管的基极和保护电路的输出端，第二 NPN晶体管的发射极接地，第二 NPN晶体管的集电极连接第五电阻一端，第五电阻的另一端连接第二 PNP晶体管的基极和第六电阻一端，第二 PNP晶体管的发射极和第六电阻另一端连接给主板电路供电的所述交流转直流转换器输出端，第二 PNP晶体管的集电极连接定电流电路的供电输入端。
6.根据权利要求1所述的一种液晶显示器单输入单输出LED灯管控制电路，其特征在于所述保护电路设有负极与LED灯管的输出端相连的稳压二极管，稳压二极管的正极连接第一电阻，该第一电阻的另一端连接第二电阻一端、NPN晶体管的基极端和一个电容器一端，第二电阻另一端、NPN晶体管的发射极端和一个电容器另一端连接交流转直流转换器的次级侧地，NPN晶体管的集电极连接定电流控制电路中第二 NPN晶体管的基极。
全文摘要
本发明公开了一种液晶显示器单输入单输出LED灯管控制电路，其包括电性相连的定电流电路、定电流控制电路、保护电路，定电流控制电路依据主板电路输出的开关信号和调光信号控制所述定电流电路是否导通工作，定电流电路导通工作后使LED灯管回路接通开始正常工作，定电流电路导通工作后控制LED灯管正常工作时的电流为恒定电流，主板电路输出的调光信号的PWM脉冲方波的占空比控制LED灯管正常导通工作时的平均亮度，而当LED灯管输出端电压过高时，保护电路输出一低电平信号至定电流控制电路控制定电流电路不导通工作断开该LED灯管回路，保护定电流电路及LED灯管不损坏。本发明结构简单，稳定可靠，适合驱动控制单输入单输出LED灯管，降低液晶显示器成本。
文档编号G09G3/36GK102456326SQ201010510548
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者余祚尚, 李宗晏 申请人:福建捷联电子有限公司