[實用新型]高線性、大動態 LED 背光源調光電路

有效

• 申請號: 201420138742.6
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN203840595U
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 劉德鋒
• 申請（專利權）人: 重慶徐港電子有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02;G09G3/34
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭云

技術領域

本實用新型涉及電子電路領域，尤其涉及一種高線性、大動態的LED背光源調光電路。?

背景技術

中低端車載音響普遍采用LCD顯示器，由于LCD顯示器是一種被動發光器件，所以需要背光源（目前已普遍采用LED）進行照明。白天環境光線強，為保證清晰度，LCD顯示器需要較高的背光亮度；而夜晚環境光線弱，為防止刺眼，LCD顯示器需要較低且可調的背光亮度。用戶對白天環境下車載音響LCD顯示器的亮度值要求越來越高，對夜間環境下LCD顯示器最低亮度值的要求則越來越低，這樣就需要采用高線性、大動態的LED背光源調光電路。?

常見的LED背光源調光電路如圖1和圖2。在圖1和圖2中，為避免主控制管Q1、Q3之直流放大系數hFE（存在一定離散性）對Q1、Q3工作狀態造成影響，進而影響LED背光源的峰值工作電壓及其亮度，Q1、Q3通常都工作在深度飽和狀態（飽和度不低于10，Vce≈0V）。由于Q1、Q3都是雙極型晶體管，工作于深度飽和狀態同時流過較大的電流，開關特性變差，具體表現在：Q1、Q3因為基極存儲了較多電荷的原因需要延長一段時間才能截止，也即在每一個PWM信號周期內，Q3導通時間將明顯長于PWM信號處于高電平的時間。此時如果LED背光源需要超大范圍、大動態調光，當LED背光?源需要調到最低亮度時，PWM信號的占空比就需要調到很低（有時可能低到0.5%以下），相應地Q1、Q3的導通時間就需要很短，當Q1、Q3開關特性差到導通延長時間足以與前述時間相比甚至更長時，Q1、Q3就失去了開關作用，具體表現就是低亮度時調光的線性度變差即（LED背光源的亮度和PWM控制信號的占空比不再成正比例關系），更糟糕的是背光源最低亮度偏高且無法再調低（因為PWM信號的占空比可能已經低到接近0，沒有繼續向下調的空間）。?

解決上述技術難題的三種常規辦法如下：?

一.增大R2、R4，使Q1、Q3工作在臨界飽和狀態，從而改善其開關特性，大大縮短脈沖延長的時間。但由于晶體管直流放大系數hFE存在較大的離散性，所以實際很難保證Q1、Q3導通時剛好工作在臨界飽和狀態（有可能工作在不同飽和深度的淺飽和狀態甚至放大狀態），這樣就可能會額外增大LED背光源個體之間亮度的差異，或者降低LED背光源調光的線性度和動態范圍；?

二.將Q1、Q3分別改成PMOS、NMOS晶體管；這樣做可能會增加成本。另外假如PWM信號幅度較低，同時LED背光源的峰值工作電流較大時，圖2電路的NMOS晶體管可能進入飽和區（放大狀態），導致輸出阻抗變大，從而額外增大LED背光源個體之間亮度的差異；?

三.分別在R1、R4兩端并聯適當容量的加速電容；實驗發現圖1沒有明顯效果，圖2有一定效果，但是會導致輸出到LED背光源的PWM脈沖信號出現過沖和振蕩，這樣有可能會導致產品電磁輻射超標或者干擾其它電路的正常工作；?

實用新型內容

本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題，特別創新地提出了?一種高線性、大動態的LED背光源調光電路。為了實現上述目的，本實用新型在圖2電路基礎上將Q3換成兩只按達林頓接法連接的分立NPN晶體管(即圖3里邊的Q4和Q5)或者一只NPN達林頓晶體管。這樣主控制管Q5將始終工作于臨界飽和狀態，而與其hFE無關，相關電路見圖3。?

本實用新型公開了一種高線性、大動態的LED背光源調光電路，其特征在于，包括第六電阻、第七電阻、第十電阻、第四NPN晶體管、第五NPN晶體管、第二電容和LED背光源。所述第六電阻一端連接PWM脈沖信號源，所述第六電阻另一端與所述第十電阻一端分別連接所述第四NPN晶體管的基極；所述第七電阻一端與所述第四NPN晶體管的集電極分別連接所述第五NPN晶體管的集電極；所述第四NPN晶體管的發射極連接所述第五NPN晶體管的基極；所述第十電阻另一端與所述第五NPN晶體管的發射極以及所述第二電容一端接地；所述第七電阻另一端連接所述LED背光源負極；所述LED背光源正極與所述第二電容另一端連接直流穩壓電源V+。?

其有益效果為：低成本、穩定、高線性、大動態。?

所述的高線性、大動態的LED背光源調光電路，優選的，包括：所述第四NPN晶體管、第五NPN晶體管替換成一個NPN達林頓晶體管。?

其有益效果為：進一步簡化電路，同時降低成本。?

所述的高線性、大動態的LED背光源調光電路，優選的，包括：所述第六電阻取2.2KΩ～47KΩ，所述第十電阻取所述第六電阻阻值的3～5倍。?