一种可手动分段调光的LED背光板的制作方法

一种可手动分段调光的led背光板
技术领域
1.本实用新型涉及导光板技术领域，尤其涉及一种可手动分段调光的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.针对上述提到的问题，提供一种可手动分段调光的led背光板，是基于两级pfc变换器的手动分段调光背光板，该电路先通过前级boost pfc功率因素校正，再通过buck电路为led背光板提供驱。该背光板可以通过人为按动按钮对其亮度进行调节，手动分段调光。
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可手动分段调光的背光板，包括前级boost pfc ac/dc电路、第一控制回路、稳压单元、dc/dc变化器、第二控制回路、保护电路以及led背光板；所述前级boost pfc ac/dc电路的输入端连接至市电，所述第一控制回路连接至所述前级boost pfc ac/dc电路且连接至所述前级boost pfc ac/dc电路的两端，所述稳压单元位于所述前级boost pfc ac/dc电路和所述dc/dc变化器之间，所述第二控制回路连接至所述dc/dc变化器且连接至所述第二控制回路的输出端；所述保护电路位于所述dc/dc变化器和所述led背光板之间；所述保护电路的输出端通过手动开关连接至所述led背光板。
6.进一步地，所述前级boost pfc ac/dc电路包括整流桥和后端lc电路，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从所述前级boost pfc ac/dc电路的输出端输出；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c1，且所述电容c1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；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，所述第一控制回路的输出端连接至所述开关管q1的栅极。
7.进一步地，所述第一控制回路所采用的电源芯片为ncp1654；所述第二控制回路所采用的电源芯片为ncp1034。
8.进一步地，在所述dc/dc变化器设有vbus+输入端、vbus-输入端、电流采样点、电压采样点；在所述vbus+输入端和所述电流采样点之间串联设置晶体管q2和电感l2，所述晶体管q2的栅极连接至所述第二控制回路的输出端，在所述晶体管q2和所述电感l2之间连接二极管d2的负极，二极管d2的正极连接至所述vbus-输入端，在所述电感l2远离所述晶体管q2的一端为所述电流采样点，在所述电流采样点和所述vbus-输入端之间连接电容c2，在所述电流采样点和所述电压采样点之间还设有电阻r4；在所述vbus-输入端和所述电压采样点之间还设有电阻r5，所述电阻r5位于所述电容c2和所述二极管d2之间；在所述电压采样点获取输出电压vout，在所述电流采样点获取输出电流iout。
9.进一步地，所述可手动分段调光的背光板还包括辅助电源，所述辅助电源连接至所述第一控制回路及所述第二控制回路；所述辅助电源包括变压器t1，所述变压器t1设有输入线圈w1和输出线圈w2；所述输入线圈w1的两端连接至所述市电vin；所述输出线圈w2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w2的另一端之间连接电容c5，所述输出线圈w2的另一端接地，所述二极管d3与由电容c4和电阻r6串联构成的支路并联连接，所述二极管d3的负极输出第一辅助电压。
10.进一步地，在所述辅助电源中，所述变压器t1还设有输出线圈w3；所述输出线圈w3的一端与所述输出线圈w2串联；所述输出线圈w3的另一端连接至二极管d4的正极，所述二极管d4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d4与由电容c7和电阻r7串联构成的支路并联连接，所述二极管d4的负极输出第二辅助电压。
11.进一步地，所述输入线圈w1的一端通过一晶体管q3连接至所述市电vin。
12.进一步地，所述第一辅助电压为15v；所述第二辅助电压为5v。
13.进一步地，在所述保护电路中，所述逻辑运算电路包括比较器u1c和比较器u1d；所述比较器u1c的正相输入端连接至所述输出电压vout通过电阻r8和电阻r9间的分压点，所述比较器u1c的输出端通过电阻r18连接至或门or1的一输入端，所述比较器u1d的正相输入端连接至所述输出电流iout通过电阻r16和电阻r17之间的分压点，所述比较器u1d的输出端通过电阻r19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r20连接至所述开关管q4的栅极；所述开关管q4的第一电极与蜂鸣器并联连接并接入第二辅助电压；市电vin接入由所述常闭继电器ry1和二极管d5并联连接构成的支路并与所述开关管q4的第二电极连接；所述比较器u1c和所述比较器u1d的反相输入端分别连接到串联连接的电阻r13、电阻r14、电阻r15上的分压点va和分压点vb，所述分压点va位于电阻r13和电阻r14之间，所述分压点vb位于电阻r14和电阻r15之间。
14.进一步地，所述稳压单元为电容c1，所述电容c1的两端分别连接至所述vbus+输入端和所述vbus-输入端；所述vbus-输入端接地。
15.本实用新型提供一种可手动分段调光的led背光板，具有以下有益效果：1)该led背光板具有功率因数校正功能，提高了用电质量，减小了电路损耗。2)调光电路具有手动式分段调光功能，该分段调光设计可满足亮度降低或增加25％的要求，有广泛的应用场合。3)该电路设计方案具有输出过流保护和输出过压保护，具有较高的安全性。
附图说明
16.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。
17.图1为本技术实施例提供的可手动分段调光的led背光板的电路结构示意图。
18.图2为本技术实施例提供的前级boost pfc ac/dc电路的电路结构示意图。
19.图3为本技术实施例提供的dc/dc变化器的电路结构示意图。
20.图4为本技术实施例提供的辅助电源的电路结构示意图。
21.图5为本技术实施例提供的保护电路的电路结构示意图。
具体实施方式
22.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。
23.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。
24.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。
25.为了实现上述规划的功能，本电源基本构成包含以下电路：前级采用boost pfc功率因数校正电路，后级采用buck dc/dc电路；并在此基础上加入了一些必要的硬件电路。具体电路包含如下部分：
26.1、boost pfc功率因数校正电路：手动分段调光的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的调节后再通过母线电压输出，控制回路1所采用的电源芯片为npc1654；
27.2、buck dc/dc驱动电路：电路后级采用的是buck dc/dc驱动电路，主要将前级的
直流输出作为输入进行降压处理，稳定驱动led背光板，控制回路2采用的芯片为ncp1034。
28.3、辅助电源电路：辅助绕组w2和w3通过与变压器一次侧w1的耦合产生两路辅助电源电压。主要为控制电路中的电源芯片npc1654、ncp1034以及其他电路提供所需的15v和5v供电电压，以便于电路稳定的运行。
29.4、分段调光电路：使用对背光板进行串联电阻的方法减小流过led背光板的电流，从而调节背光板的亮度，r10为一倍的背光板电阻值，r11为两倍的背光板电阻值，r12为三倍的背光板电阻值，每按一次按键，就会对应亮度降低或增加25％。
30.5、保护电路：通过采样输出电压vout、输出电流iout来判断是否触发了电路过压保护或输出过流保护，逻辑运算电路可输出对应的控制信号，最终通过控制三极管q4的开通与关断来实现对电路的保护和报警作用。
31.具体的，请参阅图1至图5，本实用新型其中一实施例中提供一种可手动分段调光的背光板，包括前级boost pfc ac/dc电路、第一控制回路1、稳压单元、dc/dc变化器、第二控制回路2、保护电路以及led背光板；所述前级boost pfc ac/dc电路的输入端连接至市电，所述第一控制回路1连接至所述前级boost pfc ac/dc电路且连接至所述前级boost pfc ac/dc电路的两端，所述稳压单元位于所述前级boost pfc ac/dc电路和所述dc/dc变化器之间，所述第二控制回路2连接至所述dc/dc变化器且连接至所述第二控制回路2的输出端；所述保护电路位于所述dc/dc变化器和所述led背光板之间；所述保护电路的输出端通过手动开关连接至所述led背光板。
32.请参阅图1，所述手动开关为三刀开关，包括三个控制开关，这三个控制开关分别具有阻值r10’、r11’、r12’。
33.请参阅图2，进一步地，所述前级boost pfc ac/dc电路包括整流桥和后端lc电路，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从所述前级boost pfc ac/dc电路的输出端输出；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c1，且所述电容c1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；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。
34.请参阅图2、图3，进一步地，所述第一控制回路1所采用的电源芯片为ncp1654；所述第二控制回路2所采用的电源芯片为ncp1034。
35.请参阅图2、图3，进一步地，在所述dc/dc变化器设有vbus+输入端、vbus-输入端、电流采样点、电压采样点；在所述vbus+输入端和所述电流采样点之间串联设置晶体管q2和电感l2，所述晶体管q2的栅极连接至所述第二控制回路2的输出端，在所述晶体管q2和所述电感l2之间连接二极管d2的负极，二极管d2的正极连接至所述vbus-输入端，在所述电感l2远离所述晶体管q2的一端为所述电流采样点，在所述电流采样点和所述vbus-输入端之间连接电容c2，在所述电流采样点和所述电压采样点之间还设有电阻r4；在所述vbus-输入端
和所述电压采样点之间还设有电阻r5，所述电阻r5位于所述电容c2和所述二极管d2之间；在所述电压采样点获取输出电压vout，在所述电流采样点获取输出电流iout。
36.请参阅图4，进一步地，所述可手动分段调光的背光板还包括辅助电源，所述辅助电源连接至所述第一控制回路及所述第二控制回路；所述辅助电源包括变压器t1，所述变压器t1设有输入线圈w1和输出线圈w2；所述输入线圈w1的两端连接至所述市电vin；所述输出线圈w2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w2的另一端之间连接电容c5，所述输出线圈w2的另一端接地，所述二极管d3与由电容c4和电阻r6串联构成的支路并联连接，所述二极管d3的负极输出第一辅助电压。
37.请参阅图4，进一步地，在所述辅助电源中，所述变压器t1还设有输出线圈w3；所述输出线圈w3的一端与所述输出线圈w2串联；所述输出线圈w3的另一端连接至二极管d4的正极，所述二极管d4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d4与由电容c7和电阻r7串联构成的支路并联连接，所述二极管d4的负极输出第二辅助电压。所述输入线圈w1的一端通过一晶体管q3连接至所述市电vin。所述第一辅助电压为15v；所述第二辅助电压为5v。
38.请参阅图5，进一步地，在所述保护电路中，所述逻辑运算电路包括比较器u1c和比较器u1d；所述比较器u1c的正相输入端连接至所述输出电压vout通过电阻r8和电阻r9间的分压点，所述比较器u1c的输出端通过电阻r18连接至或门or1的一输入端，所述比较器u1d的正相输入端连接至所述输出电流iout通过电阻r16和电阻r17之间的分压点，所述比较器u1d的输出端通过电阻r19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r20连接至所述开关管q4的栅极；所述开关管q4的第一电极与蜂鸣器并联连接并接入第二辅助电压；市电vin接入由所述常闭继电器ry1和二极管d5并联连接构成的支路并与所述开关管q4的第二电极连接；所述比较器u1c和所述比较器u1d的反相输入端分别连接到串联连接的电阻r13、电阻r14、电阻r15上的分压点va和分压点vb，所述分压点va位于电阻r13和电阻r14之间，所述分压点vb位于电阻r14和电阻r15之间。
39.请参阅图1，进一步地，所述稳压单元为电容c1，所述电容c1的两端分别连接至所述vbus+输入端和所述vbus-输入端；所述vbus-输入端接地。
40.本实用新型提供一种可手动分段调光的led背光板，具有以下有益效果：1)该led背光板具有功率因数校正功能，提高了用电质量，减小了电路损耗。2)调光电路具有手动式分段调光功能，该分段调光设计可满足亮度降低或增加25％的要求，有广泛的应用场合。3)该电路设计方案具有输出过流保护和输出过压保护，具有较高的安全性。
41.根据以上所给出的硬件架构图，整体的电路工作过程大致如下：220v的交流输入经过由芯片为npc1654控制的前级boost pfc功率因数校正电路后产生直流电压vbus。vbus又经过由芯片ncp1034控制的后级buck变换器降压后输出，buck变换器的输出经过保护电路后稳定驱动led背光板。在保护电路与背光板之间加入了一个手动可调节电路电流大小的电路，即分别串联了三个电阻r10、r11、r12，r10为一倍的背光板电阻值，r11为两倍的背光板电阻值，r12为三倍的背光板电阻值，每按一次按键，就会对应亮度降低或增加25％，这样就起到了手动按键控制背光板亮度的作用。
42.保护电路工作原理如下：保护电路的继电器两端分别连接到输出端vo+和输入正向端vin+，当输出过流或过压时将通过保护电路断开常闭继电器以达到保护电路的目的，
同时有蜂鸣声进行报警。5v电压经电阻r15、r16、r17分压后产生基准电压va和vb，并分别连接到u1c和u1d的正向输入端；输出电压vout和输出电流iout经电阻分压后分别连接到u1c和u1d的反向输入端。
43.boost pfc功率因数校正电路工作原理如下：220v交流输入经整流桥后变为直流，输入boost pfc校正电路。控制芯片npc1654采样输出侧电压和电流，通过合适变量的控制，使电网提供给电路的输入电流与电网输入的电压同相位且波形相同，以此来达到功率因数校正的目的。
44.buck电路工作原理如下：在buck dc/dc电路中，电路导通时，开关管导通，二极管截止，这时一方面给电感充能，一方面为背光板负载供电。电源芯片ncp1034根据采样电流电压的大小，通过芯片内部比较器，给mos管提供通断信号。当开关管截止，二极管导通时，电路断开，在上一阶段储存了电的电感将继续为背光板负载提供能量，让其继续工作。
45.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。
46.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。