专利名称：一种显示屏及其背光驱动方法
技术领域：
本发明涉及驱动电路领域，尤其涉及一种显示屏及其背光驱动方法。
背景技术：
由于LED显示屏具有亮度高、工作电压低、功耗小、大型化、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点，已经被广泛的应用于人们生活和工作中。
LED显示屏(LED display/LED Screen)又称电子显示屏或者飘字屏幕，是由LED点阵和LED PC面板组成，通过红色、蓝色、绿色LED灯的亮灭来显示文字、图片、动画、视频等，其内容可以随时更换，各部分组件都是模块化结构的显示器件。传统的LED显示屏通常是由显示模块、控制系统及电源系统组成。显示模块为LED·灯组成的点阵构成，负责发光显示；控制系统则通过控制相应区域的亮灭，可以让屏幕显示文字、图片、视频等内容，単色或双色屏主要用来播放文字，而全彩屏则主要是播放动画；电源系统负责将输入电压电流转为显示屏需要的电压电流。目前，LED显示屏的背光驱动技术主要采用包括降压(BUCK)或升压(BOOST)方案。图I是本发明背景技术中BUCK电路的拓扑图；如图I所示，通过在直流转直流(DC-DC)的芯片上电连接电感、电阻、电容、ニ极管及三极管等电路元器件，以形成输出电压小于输入电压的降压电路。图2是本发明背景技术中BOOST电路的拓扑图；如图2所示，通过在直流转直流(DC-DC)的芯片上电连接电感、电阻、电容、ニ极管及三极管等电路元器件，以形成输出电压大于输入电压的降压电路。中国专利(CN 201673655U)公开了用于液晶屏背光LED亮度调节的电路，包括一个三极管和L E D，还包括可产生P WM的控制芯片；所述三极管的集电极与电源连接，所述三极管的基极连接第二电阻后分成两路，一路通过第一电阻接收所述控制芯片的信号，第二路通过第一电容接地，所述三极管的发射极连接L E D的正扱，L E D负极接地，三极管的发射极通过滤波电路接地；作为液晶背光LED驱动电路，虽然能通过PWM脉冲波调整输出电压，以控制供电电流，但其允许的输入电压范围有限，不仅不具备同时进行降压或升压的功能，且其输出电压也不稳定。由于工程机械电源通常是由蓄电池提供，而蓄电池的充电电量不同时，其输出的电压也不同，其输出的电压变化范围从几伏甚至到十几伏，大大的超出LED显示屏需要的电压变化范围，所以要通过电源系统将蓄电池的输出电压转换为符合要求的电压，即要求背光输出的电压在LED显示屏需要的输入电压(Vin)范围内，这就需要该背光电源电路同时具备升压和降压的功能，而单纯的BUCK电路或BOOST电路只能进行单独的降压或升压功能，若在ー些极端的条件下，机械电源提供的输入电压可能超过背光电路允许的输入电压，从而导致显示屏无法正常工作。图3为本发明背景技术中传统先降压后升压电路的拓扑图；如图3所示，采用两级的DC-DC电路，其前级采用BUCK电路，以将电压降到一个比较低的值，从而确保第一级的输出电压低于输入电压可能的最小值，而后级采用BOOST升压电路，以进行升压。虽然该方案能实现输入电压在较宽范围内的电压调整，但是由于采用两级DC-DC变换，其整体效率较低，发热大。
发明内容
现提供一种显示屏及其背光驱动方法，通过设置的电源芯片和外围电路，实现不论电路的输入电压大于或小于电路的输出电压，利用自动切换电路状态实现电路的恒压输出。具体所采用的技术方案是
ー种显示屏，包括LED显示模组、电源、显示模组背光驱动装置，所述显示模组背光驱动装置包括
第一 MOS管、第二 MOS管、第一ニ极管、第二ニ极管、第六电阻器、ー电感线圈和ー控制模块，所述控制模块设置有方波输出端和低电平输出端；
所述第一 MOS管的漏极与所述电源的正极连接，栅极与所述方波输出端连接，源级与所述第二ニ极管的阴极连接，上述源级还通过所述电感线圈分别与所述第二 MOS管的漏极和所述第一ニ极管的阳极连接；
所述第二 MOS管的栅极与所述低电平输出端连接，源级接地；
所述第一ニ极管的阴极与所述LED显示模组的正极连接；
所述第二ニ极管的阳极通过所述第六电阻器接地；
所述电源的负极、LED显示模组的负极均接地。优选的，还包括第一电容器、第二电容器、第六电容器、第七电容器和第九电容器；所述电源为直流电源，且所述直流电源的正负极间并联有所述第一电容器和所述第二电容器；所述第六电阻器并联有所述第九电容器；所述LED显示模组的正极通过并联的所述第六电容器和所述第七电容器接地；其中，所述第二电容器和所述第六电容器为有极性电容器，且其负极均接地。优选的，所述第一电容器、第六电容器和第七电容器的额定工作电容/电压均为22ii F/50V，所述第二电容器的额定工作电容/电压为47ii F/50V，所述第六电阻器的额定工作电阻为100MQ。优选的，所述电源的额定工作电压为8-36V，所述第一 MOS管、所述第二 MOS管、第一二极管和第二ニ极管的额定工作电压均为60V，所述电感线圈的额定工作电感为22ii H。优选的，所述控制电路模块包含LM5118芯片，所述低电平输出端为LO引脚端，所述方波输出端为HO引脚端。一种显示屏背光驱动的方法，应用于上述权利要求I所述的显示屏上，包括以下步骤
步骤SI :在输入电压的状态下，当所述第一二极管的阴极电压低于所述电源电压吋，所述低电平输出端恒定输出低电平，所述方波输出端输出PWM方波；
步骤S2 :所述第二 MOS管截止，当所述第一 MOS管导通吋，电流从所述电源依次经第一MOS管、电感线圈和第二ニ极管至所述LED显示屏；当所述第一 MOS管截止时，在电感线圈的反压作用下，所述第一ニ极管续流至所述LED显示屏；
步骤S3 :当所述第一二极管的阴极电压大于所述电源电压时，所述低电平输出端和所述方波输出端输出同步的PWM方波；
步骤S4 :所述第一 MOS管和所述第二 MOS管同时导通吋，电流经所述第一ニ极管和所述第二ニ极管对所述电感线圈充电；当所述第一MOS管和所述第二MOS管同时截止时，所述电感线圈上产生反向高压，所述第一ニ极管续流至所述LED显示屏。优选的，步骤SI中所述LED显示屏的电压值Vtjut=Vin-D;其中，Vin为电源电压，D为方波输出端输出的方波信号占空比。优选的，步骤S2中所述LED显示屏的电压值Vtjut=Vin-D;其中，Vin为电源电压，D为方波输出端输出的方波信号占空比。优选的，步骤SI中，当所述第一二极管的阴极电压低于所述电源电压的75%吋，所述低电平输出端恒定输出低电平，所述方波输出端输出PWM方波。 上述技术方案中具有如下优点或有益效果
1、实现不论显示屏驱动电路的输入电压大于或小于电路的输出电压，均能通过自动切换电路状态实现电路的恒压输出；
2、显不屏驱动电路的整体效率闻；
3、显示屏驱动电路在工作时不会产生发热现象。
通过阅读參照如下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。图I是本发明背景技术中BUCK电路的拓扑 图2是本发明背景技术中BOOST电路的拓扑 图3为本发明背景技术中传统先降压后升压电路的拓扑 图4为本发明显示屏及其背光驱动方法的实施例的电路拓扑 图5为本发明显示屏的实施例中LM5118电源芯片的引脚功能结构示意 图6为本发明显不屏背光驱动方法的实施例中BUCK模式时的原理电路拓扑 图7为本发明显示屏背光驱动方法的实施例中BUCK-B00ST模式时的原理电路拓扑图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进ー步说明，但不作为本发明实施例的限定。请參见图4-5所示，为本发明显示屏实施例。本发明的显示屏包括LED显示模组、额定工作电压为8-36V的工程机械直流电源(一般为蓄电池)和显示模组背光驱动装置，上述的显示模组背光驱动装置包括额定工作电压均为60V的第一 MOS管Q1、第二 MOS管Q2、第一ニ极管Dl和第二ニ极管D2，及额定工作电感为22ii H的电感线圈LI、额定工作电阻为100MQ的第六电阻器R6和控制模块；其中，第一 MOS管Ql的漏极与直流电源的正极Jl电连接，第一 MOS管Ql的源级与第二ニ极管D2的阴极连接，第二ニ极管D2的阳极通过第六电阻R6接地，且上述第一 MOS管Ql的源级还通过电感线圈LI分别与第二 MOS管Q2的漏极和第一ニ极管Dl的阳极连接，第一ニ极管Dl与LED显示模组的正极J3连接，LED显示模组的负极J4接地；其中，控制模块的方波输出端与第一 MOS管Ql的栅极连接，以控制第一MOS管Ql的开断，控制模块的低电平输出端与第二 MOS管Q2的栅极连接，以控制第二 MOS管Q2的开断。优选的，第二 MOS管Q2的源级和直流电源的负极J2均接地，且直流电源的正极Jl通过并联的第一电容器Cl和第二电容器C2接地，第二ニ极管D2的阳极还通过与第六电阻器R6并联的第九电容器C9接地，LED显示模组的负极J4通过电阻器R8接地，且LED显示模组的正极J3通过并联的第六电容C6和第七电容C7接地，上述的第二电容C2和第六电容C6均为有极性电容器，且其负极均接地；其中，第一电容器CI、第六电容器C6和第七电容器C7的额定工作电容/电压均为22UF/50V，第二电容器C2的额定工作电容/电压为47UF/50V，第八电阻器R8的额定工作电阻为27. 4 Q。优选的，控制模块包含LM5118电源芯片和与其电连接的外围电路，LM5118电源芯片的各引脚序号、名称及对应功能如下图表所示
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其中，第一 MOS管Ql的栅极与LM5118电源芯片的HO输出端引脚19(下文中的各引脚均为LM5118电源芯片的引脚)电连接，第一 MOS管Ql的栅极G端与引脚19电连接，第二MOS管Q2的栅极与LO输出端引脚15电连接；LM5118电源芯片上连接有外围电路，由于该外围电路为现有技木，在此不再累述。參见图6所示，本发明显示屏背光驱动方法的实施例，应用于上述的显示屏上，在输入电压的状态下，当电压输出端(LED显示模组的正极J3)的电压Vwt小于电路的输入端(直流电源的正极J1)W电压Vin吋，LM5118电源芯片的LO引脚恒定输出低电平，则第二 MOS管Q2处在断开状态，且HO引脚输出为PWM方波，则第一 MOS管Ql随着方波电压不断的重复导通、断开状态，此时电路处在BUCK电路状态，以对电路输入电压进行降压；当第一 MOS管Ql导通时，电路电流从直流电源的电压输出端通过第一 MOS管Q1，经电感LI和第一ニ极管Dl至电路电压输出端V-，并对电感LI进行充电；当第一 MOS管Ql断开时，电感LI产生反向电压，并在该反压作用下，第一ニ极管Dl续流至电路电压输出端Vwt ;此时，电路电压输出端输出的电压值Vtjut=Vil^D ;其中，Vin为输入电压，D为LM5118电源芯片HO引脚输出方波信号的占空比。參见图7所示，本发明显示屏背光驱动方法的实施例，当电路的输入端(直流电源的正极Jl)电压Vin小于电路的输出端(LED显示模组的正极J3)电压Vwt吋，LM5118电源芯片的L0、HO引脚同时输出同步的PWM方波，第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2重复进行同步的导通、截止状态，此时本实施例中的电路工作在BUCK-B0SST状态；当第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2导通时，电路电流经第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2对电感LI进行充电；当第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2截止时，在电感LI上产生ー个反向高压，第一ニ极管Dl续流至电路电压输出端Vtjut ;此时，电路电压输出端输出的电压值Vtjut= Vin D/( D-1);其中，Vin为输入电压，D为LM5118电源芯片引脚19输出方波信号的占空比。其中，优选的选择当电压输出端的电压Vwt小于电路的输入电压Vin的75%时再选择启动电路的BUCK状态，以避免本实施例中的电路频繁的切换电路状态。
·
综上所述，本实施例的一种显示屏及其背光驱动方法，通过LM5118电源芯片及与其电连接的BUCK-B00ST，当电路的输入电压高于输出电压时，将该电路转换为BUCK状态，当电路的输入电压低于输出电压时，将电路转换为BUCK-B00ST状态，并通过反馈电路将电路的输出电压反馈给LM5118电源芯片，从而实现不论电路的输入电压大于或小于电路的输出电压，本发明的电路和方法通过自动切换电路状态实现电路的恒压输出，并优选的在电路的输入电压小于输出电压的值75 %时再将电路调整为BUCK状态，不仅实现输入电压的较宽范围的调整，井能有效的避免电路的频繁切换状态，且电路的整体效率较高，还不会产生发热现象。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
权利要求
1.ー种显示屏，包括LED显示模组、电源、显示模组背光驱动装置，其特征在于，所述显示模组背光驱动装置包括 第一 MOS管、第二 MOS管、第一ニ极管、第二ニ极管、第六电阻器、ー电感线圈和ー控制模块，所述控制模块设置有方波输出端和低电平输出端； 所述第一 MOS管的漏极与所述电源的正极连接，栅极与所述方波输出端连接，源级与所述第二ニ极管的阴极连接，上述源级还通过所述电感线圈分别与所述第二 MOS管的漏极和所述第一ニ极管的阳极连接； 所述第二 MOS管的栅极与所述低电平输出端连接，源级接地； 所述第一ニ极管的阴极与所述LED显示模组的正极连接； 所述第二ニ极管的阳极通过所述第六电阻器接地； 所述电源的负极、LED显示模组的负极均接地。
2.根据权利要求I所述的显示屏，其特征在于，还包括第一电容器、第二电容器、第六电容器、第七电容器和第九电容器；所述电源为直流电源，且所述直流电源的正负极间并联有所述第一电容器和所述第二电容器；所述第六电阻器并联有所述第九电容器；所述LED显示模组的正极通过并联的所述第六电容器和所述第七电容器接地；其中，所述第二电容器和所述第六电容器为有极性电容器，且其负极均接地。
3.根据权利要求2所述的显示屏，其特征在于，所述第一电容器、第六电容器和第七电容器的额定工作电容/电压均为22UF/50V，所述第二电容器的额定工作电容/电压为47ii F/50V，所述第六电阻器的额定工作电阻为100MQ。
4.根据权利要求I所述的显示屏，其特征在于，所述电源的额定工作电压为8-36V，所述第一MOS管、所述第二MOS管、第一ニ极管和第二ニ极管的额定工作电压均为60V，所述电感线圈的额定工作电感为22iiH。
5.根据权利要求I所述的显示屏驱动的电路，其特征在于，所述控制电路模块包含LM5118芯片，所述低电平输出端为LO引脚端，所述方波输出端为HO引脚端。
6.一种显示屏背光驱动的方法，其特征在干，应用于上述权利要求I所述的显示屏上，包括以下步骤 步骤SI :在输入电压的状态下，当所述第一二极管的阴极电压低于所述电源电压吋，所述低电平输出端恒定输出低电平，所述方波输出端输出PWM方波； 步骤S2 :所述第二 MOS管截止，当所述第一 MOS管导通吋，电流从所述电源依次经第一MOS管、电感线圈和第二ニ极管至所述LED显示屏；当所述第一 MOS管截止时，在电感线圈的反压作用下，所述第一ニ极管续流至所述LED显示屏； 步骤S3 :当所述第一二极管的阴极电压大于所述电源电压时，所述低电平输出端和所述方波输出端输出同步的PWM方波； 步骤S4 :所述第一 MOS管和所述第二 MOS管同时导通吋，电流经所述第一ニ极管和所述第ニニ极管对所述电感线圈充电；当所述第一 MOS管和所述第二 MOS管同时截止时，所述电感线圈上产生反向高压，所述第一ニ极管续流至所述LED显示屏。
7.根据权利要求6所述的显示屏背光驱动的方法，其特征在于，步骤SI中所述LED显示屏的电压值Vtjut=Vin D ;其中，Vin为电源电压，D为方波输出端输出的方波信号占空比。
8.根据权利要求6所述的显示屏背光驱动的方法，其特征在于，步骤S2中所述LED显示屏的电压值Vtjut=Vin D ;其中，Vin为电源电压，D为方波输出端输出的方波信号占空比。
9.根据权利要求6所述的显示屏背光驱动的方法，其特征在于，步骤SI中，当所述第一二极管的阴极电压低于所述电源电压的75%时，所述低电平输出端恒定输出低电平，所述方波输出端输出PWM方波。
全文摘要
本发明实施例公开了一种显示屏及其背光驱动方法，属于驱动电路领域，通过设置的电源芯片和外围电路，当电路的输入电压高于输出电压时，该电路工作在BUCK状态，当电路的输入电压低于输出电压时，该电路工作于BUCK-BOOST状态，并将电路的输出电压反馈与负载并联，从而实现不论电路的输入电压大于或小于电路的输出电压，本发明的电路和方法通过自动切换电路状态实现电路的恒压输出，不仅整体效率高，且不会产生发热现象。
文档编号G09G3/20GK102842279SQ20121029290
公开日2012年12月26日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者袁爱进, 杨国勋, 魏学勇 申请人:上海华兴数字科技有限公司