一种LED背光驱动保护电路和显示设备的制作方法

本实用新型属于显示设备领域，尤其涉及一种LED背光驱动保护电路和显示设备。

背景技术：

现在大部分显示屏中采用的LED背光电路，为了使LED寿命更长，亮度均匀，通常会使用多路LED分开恒流来工作，有两路、四路、八路等等。采用多路分开恒流的方案，对方案的选用特别重要，目前常用的方案都是采用分路LED通过驱动芯片内部来恒流，由于驱动芯片设计的一致性，就可以很好的控制每一路电流都在一定的范围内，既保证了LED的寿命又保证了整机亮度的均匀性。可是随着LED产业的发展，现在LED的电压都会做的比较高，有些可以达到60V以上，那对于现有恒流方案的驱动芯片来说，就是一个比较致命的缺陷。因为现在常用恒流方案的驱动芯片耐压一般都是60V以下，主要是出于设计成本的考虑，内部耐压做得越高，驱动芯片成本就会相应的贵很多。

因此，传统的LED背光电路存在需要使用内部耐压值高的驱动芯片，使得驱动芯片成本高的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种LED背光驱动保护电路和显示设备，解决传统的LED背光电路存在需要使用内部耐压值高的驱动芯片，使得驱动芯片成本高问题。

一种LED背光驱动保护电路，包括：与电源输入端连接，用于将输入电源升至所述LED灯串正常工作所需电压的电压转换模块；与所述电压转换模块连接，用于驱动所述电压转换模块实现升压的驱动模块，所述驱动模块包括驱动芯片；以及与所述驱动芯片及所述电压转换模块连接，用于防止所述LED灯串在正负两端短路时，所述电压转换模块输出的高压直接灌进所述驱动芯片导致所述驱动芯片损坏的保护模块，其中，所述保护模块为至少一个，每路所述LED灯串接一个所述保护模块。

进一步地，所述保护模块包括：第一电阻、第二电阻、第一电容和一稳压管；所述第一电阻和所述第二电阻串联在所述驱动芯片的LED电流吸收脚和所述LED灯的负极之间，所述第一电容和所述稳压管并联在所述第一电阻和所述第二电阻的公共连接端与地之间。

进一步地，所述稳压管的耐压值在所述驱动芯片的耐压值以下。

进一步地，所述电压转换模块包括：与电源输入端连接，用于对所述输入电源进行滤波的滤波单元；与所述滤波单元及所述驱动芯片连接，用于对所述滤波单元输出的直流电压进行升压的升压单元；及与所述升压单元及所述驱动芯片连接，用于对所述电压转换模块升压后的直流电进行过压检测和过流检测的检测单元。

进一步地，所述滤波单元包括：第二电容和第三电阻；所述第二电容和所述第三电阻并联在所述电源输入端与地之间。

进一步地，所述升压单元包括：第一电感、第一二极管、一MOS管和第三电容；所述第一电感、所述第一二极管和所述第三电容串联在所述滤波单元的输出端与地之间，且所述第一二极管和所述第三电容的公共端作为所述升压单元的输出端，所述MOS管的漏极接所述第一二极管的阳极，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的栅极接所述驱动芯片的升压驱动输出脚。

进一步地，所述检测单元包括：第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻；所述第四电阻和所述第五电阻串联在所述升压单元的输出端与地之间，所述第四电阻和所述第五电阻的公共连接端接所述驱动芯片的过压保护引脚，所述第六电阻和所述第七电阻串联在所述驱动芯片的电流检测输入脚和地之间，所述第六电阻和所述第七电阻的公共连接端与所述MOS管的源极连接。

进一步地，所述驱动芯片采用AP3064芯片。

进一步地，所述驱动芯片具有：用于接收控制开关机的使能信号的开关机控制引脚；及用于接收亮度调节信号的调光控制引脚。

一种显示设备，包括至少一路LED灯串和上述的LED背光驱动保护电路。

上述的LED背光驱动保护电路和显示设备，在LED灯和驱动芯片之间增加了保护模块，即使LED正负两端输出短路，也可以有效保护驱动芯片不会在短路时受损坏，节约了元件成本以及维修时间，并且设计LED输出电压也可以不受驱动芯片内部元件耐压限制。

附图说明

图1为本实用新型一种LED背光驱动保护电路的电路模块示意图。

图2为图1所示一种LED背光驱动保护电路的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型的较佳实施例中一种LED背光驱动保护电路和显示设备，与至少一路LED灯串连接，本实施例示出了与四路LED灯串连接的情况，包括：保护模块11、电压转换模块12和驱动模块13；电压转换模块12与电源输入端连接，用于将输入电压升至LED灯串正常工作所需电压；驱动模块13与电压转换模块12连接，用于驱动电压转换模块12实现升压；保护模块11和驱动芯片U1及电压转换模块12连接，用于防止LED灯串正负两端短路时，电压转换模块12输出的高压直接灌进驱动芯片U1导致驱动芯片U1损坏，其中，保护模块11为至少一个，每路LED灯串接一个保护模块11，在本实施例中，示出了与四路LED灯串相对应的四个保护模块11。

请参阅图2，电压转换模块12由滤波单元、升压单元和检测单元三部分组成，其中，滤波单元包括滤波电容和电阻，滤波电容可为一个电容或一个以上的电容的串联或并联构成的电容组，电阻至少为一个，电阻和电容或电容组并联构成滤波单元，本实施例为电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1和电阻R2并联接在电压输入端和地之间构成滤波单元，其中，电容C1是电解电容，滤波单元对输入的24V直流电进行滤波后输出。

进一步地，升压单元的输入端连接滤波单元的输出端，升压单元将滤波单元输出的电压升至LED灯串正常工作所需要的电压值；具体地，升压单元包括：电感L1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、MOS管Q1、电阻R10、电阻R5、电阻R7、电阻R9、电容C7、电容C8、电容C9、电容C11、电容C12和LED灯串；电感L1的第一端接滤波单元的输出端，电感L1的第二端接二极管D3的阳极，电容C9、电容C11和电容C12并联接在二极管D3的阴极和地之间，电容C7和电阻R10串联后并接在二极管D3的两端，MOS管Q1的栅极通过电阻R5接驱动芯片U1的驱动输出脚OUT，二极管D1的阳极接MOS管Q1的栅极，二极管D1的阴极接驱动芯片U1的驱动输出脚OUT，电阻R7接在MOS管Q1的栅极和MOS管Q1的源极之间，MOS管Q1的漏极接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极接电容C8的第一端，电容C8的第二端接地，电阻R9并接在二极管D1的两端，LED灯串的正极接升压单元的输出端，LED灯串的负极接保护单元。

升压单元主要是围绕驱动芯片U1来设计成的一个BOOST电路，升压电感L1与MOS管Q1及整流二极管D3是组成升压电路的三大元件；驱动芯片U1的第7脚OUT为驱动输出脚，去驱动MOS管Q1来实现升压的功能，在充电过程中，驱动芯片U1的驱动输出脚OUT输出高电平，MOS管Q1导通，这时，输入电压经过电感L1和MOS管Q1及电阻R26后接地，二极管D3防止电容C9、电容C11和电容C12对地放电，由于输入的是24V直流电，所以电感L1上的电流以一定的比率线性增加，随着电感L1上的电流增加，电感L1里储存了一些能量；在放电过程中，MOS管Q1截止，由于电感的电流保持特性，流经电感L1的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0，而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即输入的24V电压及电感L1开始给电容C9、电容C11和电容C12充电，电容C9、电容C11和电容C12两端的电压升高，此时电压已经高于输入电压了，即升压完毕，升压过程其实就是一个电感的能量传递过程，充电时，电感L1吸收能量，放电时电感L1放出能量，如果电容量足够大，那么在升压单元输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流，如果这个通断的过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。此处虽然使用了电容C9、电容C11和电容C12三个电容，但是在实际应用中，并不限制使用三个电容，电容的数量可为一个或一个以上。

升压单元中的电阻R10、电阻R5、电阻R7、电阻R9、电容C7、电容C8、二极管D1和二极管D3都是对MOS管起保护作用的，有效吸收尖峰脉冲，限制MOS管关断时的最高电压，防止MOS管因关断过压而损坏。

进一步地，检测单元与升压单元及驱动芯片U1连接，检测单元分为两部分，一部分用于实现过压检测，一部分用于实现过流检测。

过压检测的部分包括：电阻R11、电阻R33和电容C10；电阻R11的第一端接升压单元的输出端，电阻R11的第二端接驱动芯片U1的过压保护引脚OVP，电阻R33和电容C10并联接在电阻R11的第二端和地之间。电阻R11和电阻R33串联在升压单元的输出端与地之间，电阻R11和电阻R33是分压电阻，驱动芯片的过压保护引脚OVP的故障电压点为2V，当输入到OVP点的电压超过2V时，驱动芯片U1的第七脚OUT停止输出脉冲，实现对电路的过压保护。

过流检测的部分包括：电阻R26、电阻R6和电容C6；电阻R26并接在MOS管Q1的源极和地之间，电阻R6的第一端接MOS管Q1的源极，电阻R6的第二端接驱动芯片的电流检测输入脚CS，电容C6的第一端接所述电阻R6的第二端，电容C6的第二端接地。电阻R26是过流检测电阻，当电阻R26上的电压过高时，大电流的一部分流经电阻R26接地，另一部分电流流经电阻R6后输入到驱动芯片U1的电流检测引脚CS，电阻R6也可以起到一个限流的作用，驱动芯片U1和限流电阻共同完成相应的过流保护功能。

进一步地，驱动模块13与电压转换模块12及保护模块11连接，驱动模块13中的驱动芯片为AP3064芯片，可以完成四组LED分别进行独立恒流的功能，四组电流都是通过电阻R21来设定，由驱动芯片U1的第2脚电流设定引脚ISET来完成，由于是采用内部三极管来恒流，所以内部三极管的耐压是有限的，目前驱动芯片的最高耐压为65V。另外，驱动模块还包括了开关机和调光功能，分别由驱动芯片的第5脚开关机控制引脚EN及第12脚调光控制引脚DIM来完成，调光范围为20％～100％；开关机部分由驱动芯片U1、电阻R13、电阻R14和电容C13组成，电阻R13的第一端接收显示设备的主板发送的使能信号ENA，电阻R13的第二端接驱动芯片U1的开关机控制引脚EN，显示设备中主板输出的使能信号ENA通过电阻R13发送到驱动芯片U1的开关机控制引脚EN，电阻R14和电容C13并联在电阻R13的第二端和地之间，实现开关机功能；调光部分由驱动芯片U1、电阻R15、电阻R19和电容C17组成，电阻R15的第一端接收显示设备的主板输出的亮度调节信号ADJ，电阻R15的第二端接驱动芯片U1的调光控制引脚DIM，显示设备中主板输出的亮度调节信号ADJ通过电阻R15发送到驱动芯片U1的调光控制引脚DIM，电阻R19和电容C17并联接在电阻R15的第二端和地之间，实现调光功能。

进一步地，保护模块11和驱动芯片U1及电压转换模块12连接，用于防止LED灯串正负两端短路时，电压转换模块12输出的高压直接灌进驱动芯片U1导致驱动芯片U1损坏；本实施例中，LED灯串未图示，仅示出了LED灯串的接口CN1和CN2以及与四组LED灯串接口对应连接的四组LED保护模块11，包括：第一组保护模块由电阻R28、电阻R29、电容C18和稳压二极管ZD1组成；第二组保护模块由电阻R30、电阻R31、电容C19和稳压管ZD2组成；第三组保护模块由电阻R32、电阻R34、电容C20和稳压二极管ZD3组成；第四组保护模块由电阻R35、电阻R36、电容C21和稳压二极管ZD4组成；其中，稳压二极管ZD1～ZD4的耐压值低于65V，电阻R28～电阻R32以及电阻R34～电阻R36是限流电阻，电容C18～电容C21是起防杂波的作用的，有效的吸收一些尖脉冲，对驱动芯片U1也有一定的保护功能；电阻R29的第一端连接第一个LED灯的负极，电阻R29的第二端连接电容C18，电阻R28、的第一端接驱动芯片U1的第13脚电源吸收脚CH1，电阻R28的第二端接电阻R29的第二端，稳压管ZD1与电容C18并联在电阻R29第二端和地之间，同理可对应得到其他三组保护模块11中元器件的连接关系；四路里面的其中任何一路出现短路情况，电压都会经过相对应的限流电阻和稳压二极管进行稳压，这样，即使输出座子CN1和CN2中的正负极短路了，也不会把驱动芯片U1给损坏，且由于在保护模块11中设置的稳压管的耐压值低于驱动芯片U1的耐压值，因此LED的输出电压会先经过保护模块11稳压保护后再输出给驱动芯片U1，这样，设计LED输出电压也可以不受驱动芯片U1内部元件的耐压限制。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。