一种带隔离的多路输出驱动LED背光板的制作方法

一种带隔离的多路输出驱动led背光板
技术领域
1.本实用新型涉及导光板技术领域，尤其涉及一种带隔离的多路输出驱动led背光板。


背景技术：

2.近年来，科技的进步和社会的发展，led制造及控制技术发展迅速，led相关产品不断有新技术、新产品推出，led背光也逐步进入产业化并具有了一定的规模。led灯板中灯珠的连接方式主要分为两种：单组串联式和多组串并联式。单组串联式灯板也就是说所有的led灯珠全部串联进行控制的方式，这种连接方式虽然使用恒流输出要求较低，但必须将输入电源提升至符合串联式灯板的总顺向电压水平，才可以驱动led。相反的，多组串并联式led背光结构虽然需要更高的恒流来驱动，却降低了高电压的需求。另一方面从实用性上来说，单组串联式led背光结构一旦有一个灯珠出现断路故障就会导致整个led背光失去作用；多组串并联式led背光即使有一路中的某一个灯珠出现故障，其他部分仍可以继续工作，因此在规模较大的led背光中大多采用多组串并联式结构。
3.尽管led背光在国内发展迅速，具有了一定的规模，但在国内的配套技术方面仍然跟不上国际形势。其中在安全性和功能多样性方面仍存在一些问题。例如，传统led背光板的控制方式多采用非隔离型的buck恒流控制电路，其安全性较弱，一旦发生故障容易导致多个灯珠的损坏。另一方面，传统的dc-dc变换只能实现但路输出，很多时候需要多个led背光板同时工作，即需要多个输出电压同时供电。而传统led驱动电源无法满足这一要求，在一定程度上限制了led背光板的应用范围。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于，提供一种带隔离的多路输出驱动led背光板，以便于提高led背光板使用过程中的安全性和功能多样性；另外该装置带有输出保护功能，可对所接led背光板起到良好的保护作用。
5.为了实现上述目的，本实用新型其中一实施例中提供一种带隔离的多路输出驱动led背光板，其输入端连接市电，其输出端连接所述隔离的多路输出驱动led背光板的供电端，其包括boost pfc功率因数校正电路、flyback dc/dc变换电路以及输出保护电路；所述boost pfc功率因数校正电路的输入端为所述带隔离的多路输出驱动led背光板的交流输入端，所述输出保护电路位于所述boost pfc功率因数校正电路和所述flyback dc/dc变换电路之间；所述flyback dc/dc变换电路的输出端为所述隔离的多路输出驱动led背光板的供电端；
6.其中所述boost pfc功率因数校正电路包括整流桥、后端lc电路和第一控制回路，市电经所述整流桥进行整流从而得到直流电，该直流电经过所述后端lc电路滤波后得到稳定的电源电压vbus，该电源电压vbus从所述boost pfc功率因数校正电路的输出端输出；所述第一控制回路所采用的电源芯片为ncp1654；
7.所述输出保护电路输入所述电源电压vbus后输出稳定电压vin；
8.所述flyback dc/dc变换电路包括变压器t1、输出电流控制电路、加权比例设置电路以及第二控制回路，所述输出电流控制电路和所述加权比例设置电路分别设置在所述变压器t1和所述第二控制回路之间；所述变压器t1输入所述稳定电压vin后产生的第一电流io1和第二电流io2输出至所述输出电流控制电路后输出电流is，所述变压器t1输入所述稳定电压vin后产生的电压v1和电压v2输出至所述加权比例设置电路后输出反馈电压vfb，所述第二控制回路包括uc3843芯片，所述uc3843芯片输入所述输出电流is及所述反馈电压vfb后输出pwm控制信号反馈至所述变压器t1上的开关管q2的栅极。
9.进一步地，在所述boost pfc功率因数校正电路中；所述整流桥为桥式整流电路，设有整流正极输出端、整流负极输出端、第一交流输入端和第二交流输入端；所述市电的一端连接至所述第一交流输入端，所述市电的另一端连接至所述第二交流输入端；在所述整流正极输出端和所述整流负极输出端之间依次串联的电感l1、电阻r1、二极管d1、电阻r2、电阻r3，所述后端lc电路包括电容c2，且所述电容c2与所述电阻r2和电阻r3串联构成的支路并联连接，在所述电感l1和所述电阻r1之间输出电压采样至所述第一控制回路，在所述电感l1和所述电阻r1之间输出电流采样至所述第一控制回路；所述整流正极输出端还通过串联设置的电阻r4、电阻r5接地，在所述电阻r4和所述电阻r5之间输出电压采样至所述第一控制回路；在所述电阻r1和所述二极管d1的连接节点与所述整流负极输出端之间还设有开关管q1，所述第一控制回路1的输出端连接至所述开关管q1的栅极。
10.进一步地，在所述flyback dc/dc变换电路中，所述变压器t1设有输入线圈w1和输出线圈w2、输出线圈w3；所述flyback dc/dc变换电路设有vin+输入端、vin-输入端；所述输入线圈w1的两端连接至所述vin+输入端和所述vin-输入端并输入稳定电压vin；所述输出线圈w2的一端连接至二极管d2的正极，所述二极管d2的负极和所述输出线圈w2的另一端之间连接电容c3，所述电容c3还与电阻r6、电阻r7、电阻r8串联构成的支路相并联，在所述电阻r7和所述电阻r8的连接节点输出电流采样i1至所述输出电流控制电路；在所述电容c3和电阻r6的连接节点连接至所述加权比例设置电路；所述输出线圈w3的一端连接至二极管d3的正极，所述二极管d3的负极和所述输出线圈w3的另一端之间连接电容c4，所述电容c4还与电阻r9、电阻r10、电阻r11串联构成的支路相并联，在所述电阻r10和所述电阻r11的连接节点输出电流采样i2至所述输出电流控制电路；在所述电容c4和电阻r9的连接节点连接至所述加权比例设置电路。
11.进一步地，在所述加权比例设置电路中，包括电阻r12、电阻r13、电阻r14；所述电阻r12与所述电阻r13并联设置并通过所述电阻r14接地；在所述电容c3和电阻r6的连接节点通过所述电阻r13连接至所述第二控制回路；在所述电容c4和电阻r9的连接节点通过所述电阻r12连接至所述第二控制回路。
12.进一步地，所述输入线圈w1的一端通过所述开关管q2连接至所述稳定电压vin。
13.进一步地，所述带隔离的多路输出驱动led背光板还包括flyback辅助源电路，所述flyback辅助源电路的输出端连接至所述第一控制回路以及所述第二控制回路；在所述flyback辅助源电路中，包括变压器t1，所述变压器t1设有输入线圈w1和输出线圈w4；所述输入线圈w1的两端连接至所述稳定电压vin；所述输出线圈w4的一端连接至二极管d4的正极，所述二极管d4的负极和所述输出线圈w4的另一端之间连接电容c5，所述输出线圈w4的
另一端接地，所述二极管d4与由电容c3和电阻r15串联构成的支路并联连接，所述二极管d4的负极输出所述第一辅助电压。
14.进一步地，在所述flyback辅助源电路中，所述变压器t1还设有输出线圈w5；所述输出线圈w5的一端与所述输出线圈w4串联；所述输出线圈w5的另一端连接至二极管d5的正极，所述二极管d5的负极连接电容c6的一侧，所述电容c6的另一侧接地，所述二极管d5与由电容c7和电阻r16串联构成的支路并联连接，所述二极管d5的负极输出所述第二辅助电压。
15.进一步地，所述输出保护电路包括运算放大器u1a和比较器u1b；输出电流采样通过电阻r19连接到所述运算放大器u1a的同相输入端，所述运算放大器u1a的反相输入端经过电阻r18接地，在所述运算放大器u1a的输出端和反相输入端之间还设有由电阻r17和电容c8并联构成的支路；所述运算放大器u1a的输出端通过电阻r21连接到所述比较器u1b的反相输入端，所述比较器u1b的输出端连接至所述uc3843芯片，在所述比较器u1b的反相输入端和输出端之间还串联连接电阻r20和电容c9。
16.进一步地，第二辅助电压通过电阻r23和电阻r22连接至所述比较器u1b的同相输入端；在所述电阻r23和所述电阻r22之间设有参考电压节点(iref)，所述参考电压节点通过由电阻r24和电容c10并联构成的支路接地，所述电阻r23还并联连接滑动电阻rsr。
17.进一步地，在所述输出保护电路中，所述逻辑运算电路包括比较器u2a和比较器u2b；所述比较器u2a的正相输入端连接至所述输出电流采样i1，所述比较器u2a的输出端通过电阻r28连接至或门or1的一输入端，所述比较器u2b的正相输入端连接至所述输出电流采样i2，所述比较器u2b的输出端通过电阻r29连接至所述或门or1的一输入端，所述或门or1的输出端通过电阻r30连接至所述开关管q5的栅极；所述开关管q5的第一电极接地；所述开关管q5的第二电极接入由所述常闭继电器ry1和电阻r31串联连接构成的支路；所述比较器u2a和所述比较器u2b的反相输入端分别连接到串联连接的电阻r25、电阻r26、电阻r27上的分压点a和分压点b，所述分压点a位于电阻r25和电阻r26之间，所述分压点b位于电阻r26和电阻r27之间。
18.本实用新型提供一种带隔离的多路输出驱动led背光板，具有以下有益效果：1)本充电方案带有功率因数校正电路，该电路具有提高用电质量，改善电路运行条件等优点；并且提高了充电器的使用效率，减少线路的功率损耗，节约电能。2)该充电电路采用前级boost pfc后级flyback的两级架构；在满足较高的功率因数和较低的输入电流谐波的同时，得到较好的输出电压特性。3)充电电压和充电电流人为可调，大大提高了led背光板亮度范围及适用范围。
附图说明
19.下面结合附图，通过对本技术的具体实施方式详细描述，呈现本技术的技术方案及其它有益效果。
20.图1为本技术实施例提供的带隔离的多路输出驱动led背光板的电路结构示意图。
21.图2为本技术实施例提供的boost pfc功率因数校正电路的电路结构示意图。
22.图3为本技术实施例提供的flyback dc/dc变换电路的电路结构示意图。
23.图4为本技术实施例提供的输出电流控制电路的电路结构示意图。
24.图5为本技术实施例提供的辅助源电路的电路结构示意图。
25.图6为本技术实施例提供的输出保护电路的电路结构示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
28.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
29.为了实现上述规划的功能，本技术电路采用前级boost pfc功率因数校正电路、后级flyback反激隔离型电路，并在此基础上加入了一些必要的硬件电路。具体硬件架构包含如下部分：
30.1.boost pfc功率因数校正电路：本带隔离的多路输出驱动led背光板需要进行功率因数校正，220v的交流电压通过整流桥并经过boost pfc的控制回路1的调节后可得到输出为400v的母线电压vbus，控制回路1所采用的电源芯片为npc1654；
31.2.flyback dc/dc变换电路：输入的市电经过boost pfc电路实现功率因数校正之后，得到大小为400v的母线电压vbus；而后该母线电压作为后级的输入电压，经过flyback dc-dc变换器及其控制回路2调节后可得到两路稳定的输出电流io1和io2，控制回路2采用高性能固定频率电流模式控制器的电源芯片uc3843；
32.3.辅助电源电路：为了使整个电路能够稳定有效的运行，通过辅助源电路产生两路辅助电压，为控制回路电路中的ncp1654、uc3843等芯片以及其他电路提供稳定的5v和15v的供电电压，使得各电路能够正常工作；
33.4.输出电流控制电路：该电路对输出电流进行精密采样，通过与可变基准值的比较达到调节输出电流的目的。led背光板的亮度可通过滑动变阻器rsr调节基准电压的大小来达到对输出电流控制的目的，当输出电流增大时led背光板的亮度也会随之增加；反之，当输出电流减小时，led背光板的亮度也随之减小。
34.5.输出过流保护电路：通过采样带隔离的多路输出驱动led背光板后级的两路输出电流i1和i2来判断是否触发了过流保护，逻辑运算电路输出对应的控制信号，通过控制mos管q3的开通与关断来达到对常闭继电器ry1的控制，从而实现对该输出电流保护装置所接led背光板的保护作用。
35.具体的，请参阅图1至图6，本技术实施例提供一种带隔离的多路输出驱动led背光板，其输入端连接市电，其输出端连接所述隔离的多路输出驱动led背光板的供电端，其包括boost pfc功率因数校正电路、flyback dc/dc变换电路以及输出保护电路；所述boost pfc功率因数校正电路的输入端为所述带隔离的多路输出驱动led背光板的交流输入端，所述输出保护电路位于所述boost pfc功率因数校正电路和所述flyback dc/dc变换电路之间；所述flyback dc/dc变换电路的输出端为所述隔离的多路输出驱动led背光板的供电端。
36.请参阅图2，所述boost pfc功率因数校正电路包括整流桥、后端lc电路和第一控制回路1，市电经所述整流桥进行整流从而得到直流电，该直流电经过所述后端lc电路滤波后得到稳定的电源电压vbus，该电源电压vbus从所述boost pfc功率因数校正电路的输出端输出。所述第一控制回路1所采用的电源芯片为ncp1654。
37.所述输出保护电路输入所述电源电压vbus后输出稳定电压vin。
38.请参阅图3至图5，所述flyback dc/dc变换电路包括变压器t1、输出电流控制电路、加权比例设置电路以及第二控制回路2，所述辅助源电路连接至所述变压器t1，所述第二控制回路2连接至所述辅助源电路；所述变压器t1输入所述稳定电压vin后产生的第一电流io1和第二电流io2输出至所述输出电流控制电路后输出电流is，所述变压器t1输入所述稳定电压vin后产生的电压v1和电压v2输出至所述加权比例设置电路后输出反馈电压vfb，所述第二控制回路2包括uc3843芯片，所述uc3843芯片输入所述输出电流is及所述反馈电压vfb后输出pwm控制信号反馈至所述变压器t1上的开关管q2的栅极；所述变压器t1被所述pwm控制信号调节后输出稳定的充电电压和充电电流给led背光板。
39.进一步地，在所述boost pfc功率因数校正电路中；所述整流桥为桥式整流电路，设有整流正极输出端、整流负极输出端、第一交流输入端和第二交流输入端；所述市电的一端连接至所述第一交流输入端，所述市电的另一端连接至所述第二交流输入端；在所述整流正极输出端和所述整流负极输出端之间依次串联的电感l1、电阻r1、二极管d1、电阻r2、电阻r3，所述后端lc电路包括电容c2，且所述电容c2与所述电阻r2和电阻r3串联构成的支路并联连接，在所述电感l1和所述电阻r1之间输出电压采样至所述第一控制回路1，在所述电感l1和所述电阻r1之间输出电流采样至所述第一控制回路1；所述整流正极输出端还通过串联设置的电阻r4、电阻r5接地，在所述电阻r4和所述电阻r5之间输出电压采样至所述第一控制回路1；在所述电阻r1和所述二极管d1的连接节点与所述整流负极输出端之间还设有开关管q1，所述第一控制回路1的输出端连接至所述开关管q1的栅极。
40.请参阅图3至图5，进一步地，在所述flyback dc/dc变换电路中，所述变压器t1设有输入线圈w1和输出线圈w2、输出线圈w3；所述flyback dc/dc变换电路设有vin+输入端、vin-输入端；所述输入线圈w1的两端连接至所述vin+输入端和所述vin-输入端并输入稳定电压vin；所述输出线圈w2的一端连接至二极管d2的正极，所述二极管d2的负极和所述输出线圈w2的另一端之间连接电容c3，所述电容c3还与电阻r6、电阻r7、电阻r8串联构成的支路相并联，在所述电阻r7和所述电阻r8的连接节点输出电流采样i1至所述输出电流控制电路；在所述电容c3和电阻r6的连接节点连接至所述加权比例设置电路。所述输出线圈w3的一端连接至二极管d3的正极，所述二极管d3的负极和所述输出线圈w3的另一端之间连接电容c4，所述电容c4还与电阻r9、电阻r21、电阻r11串联构成的支路相并联，在所述电阻r21和
所述电阻r11的连接节点输出电流采样i2至所述输出电流控制电路；在所述电容c4和电阻r9的连接节点连接至所述加权比例设置电路。
41.进一步地，在所述加权比例设置电路中，包括电阻r12、电阻r13、电阻r14；所述电阻r12与所述电阻r13并联设置并通过所述电阻r14接地；在所述电容c3和电阻r6的连接节点通过所述电阻r13连接至所述第二控制回路；在所述电容c4和电阻r9的连接节点通过所述电阻r12连接至所述第二控制回路。
42.进一步地，所述输入线圈w1的一端通过所述开关管q2连接至所述稳定电压vin。
43.请参阅图3至图5，进一步地，所述带隔离的多路输出驱动led背光板还包括flyback辅助源电路，所述flyback辅助源电路的输出端连接至所述第一控制回路以及所述第二控制回路；所述输出电流控制电路包括运算放大器u1a和比较器u1b；输出电流采样通过电阻r19连接到所述运算放大器u1a的同相输入端，所述运算放大器u1a的反相输入端经过电阻r18接地，在所述运算放大器u1a的输出端和反相输入端之间还设有由电阻r17和电容c8并联构成的支路；所述运算放大器u1a的输出端通过电阻r21连接到所述比较器u1b的反相输入端，所述比较器u1b的输出端连接至所述uc3843芯片，在所述比较器u1b的反相输入端和输出端之间还串联连接电阻r20和电容c9。
44.请参阅图4，进一步地，第二辅助电压通过电阻r23和电阻r22连接至所述比较器u1b的同相输入端；在所述电阻r23和所述电阻r22之间设有参考电压节点(iref)，所述参考电压节点通过由电阻r24和电容c10并联构成的支路接地，所述电阻r23还并联连接滑动电阻rsr。
45.请参阅图6，进一步地，在所述输出保护电路中，所述逻辑运算电路包括比较器u2a和比较器u2b；所述比较器u2a的正相输入端连接至所述输出电流采样i1，所述比较器u2a的输出端通过电阻r28连接至或门or1的一输入端，所述比较器u2b的正相输入端连接至所述输出电流采样i2，所述比较器u2b的输出端通过电阻r29连接至所述或门or1的一输入端，所述或门or1的输出端通过电阻r30连接至所述开关管q5的栅极；所述开关管q5的第一电极接地；所述开关管q5的第二电极接入由所述常闭继电器ry1和电阻r31串联连接构成的支路；所述比较器u2a和所述比较器u2b的反相输入端分别连接到串联连接的电阻r25、电阻r26、电阻r27上的分压点a和分压点b，所述分压点a位于电阻r25和电阻r26之间，所述分压点b位于电阻r26和电阻r27之间。
46.本实用新型提供的带隔离的多路输出驱动led背光板，具有以下有益效果：1)本充电方案带有功率因数校正电路，该电路具有提高用电质量，改善电路运行条件等优点；并且提高了充电器的使用效率，减少线路的功率损耗，节约电能。2)该充电电路采用前级boost pfc后级flyback的两级架构；在满足较高的功率因数和较低的输入电流谐波的同时，得到较好的输出电压特性。3)充电电压和充电电流人为可调，大大提高了led背光板亮度范围及适用范围。
47.根据所给硬件架构图，电路大致工作过程如下：220v交流电由boost pfc电路输入，220v的交流电经过boost pfc功率因数校正后可得到大小为400v的母线电压vbus。母线电压由flyback dc-dc反激变换器闭环控制后，得到用于led背光板供电的两路输出电流io1和输出电流io2。flyback dc-dc反激变换器控制回路中接有输出电流控制电路，通过拨动该调节电路中的滑动变阻器rsr可以实现对输出电流的控制。该led背光板电源电路的输
出端与led背光板输入端之间接有保护电路，当出现输出电流过大的情况时，可及时断开led背光板的供电以达到对其保护的目的。
48.输出电流控制电路工作原理如下：当滑动变阻器rsr的未被拨动时，滑动变阻器rsr的阻值最大，运算放大器u1b的同相输入端的参考电压为此时电路输出电流的参考电压iref为最小值，也即led背光板输入电流最小，灯珠最暗；当滑动变阻器从右至左缓慢拨动时，滑动变阻器rsr的阻值逐渐减小，而运算放大器u1b的同相输入端的参考电压iref随之增大，led背光板输入电流也逐渐增大，灯珠亮度慢慢增加；当滑动变阻器rsr的被拨动至最左端时，滑动变阻器rsr的阻值为最小值0，此时运算放大器u1b的同相输入端的参考电压iref为5v，也即该电源电路输出电流的参考电压iref为最大值，led背光板输入电流最大，灯珠亮度达到最大。输出电流控制电路通过上述过程可达到对led背光板亮度控制的目的。
49.充电保护电路工作原理如下：5v电压经电阻r25、r26和r27分压后产生基准电压va和vb，并分别连接到u2a和u2b的反向输入端；第一路输出电流io1经过采样电阻r8采样后作为i1连接到u2a的同向输入端；输出电流io2经过采样电阻r11采样后作为i2连接到u2b的同向输入端。电路正常工作后：当隔离的多路输出led背光板的第一路输出电流io1和第二路输出电流io2其中之一输出过高时，运算放大器u2a和u2b的输出经逻辑或门or1运算后输出高电平。此时开关管q3导通，常闭继电器ry1动作从而断开flyback的输入电压vin，电源的电流输出由于没有输入能量的供给变为0，由此实现对led背光板的保护功能。
50.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
51.以上对本技术实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例的技术方案的范围。