[實用新型]一種背光LED驅動電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720483110.7
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN206807823U
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設計）人: 劉雪山;梅軍;郭強生;賈曜峰;周群;肖瑞;李學文
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H05B33/08
• 分類號: H05B33/08
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司51200
• 代理人: 張輝

技術領域

本實用新型涉及LED均流控制領域，具體涉及一種背光LED驅動電路。

背景技術

作為最有發(fā)展和應用前景的綠色光源之一，發(fā)光二極管(LED)以節(jié)能、環(huán)保壽命長和控制簡單等特點，廣泛應用于液晶背光等場合。LED屬于點光源，在LED背光等應用中，為了獲取均勻的光通量，需要多顆LED均勻分布。多顆LED直接串聯(lián)將導致驅動電源電壓應力高，可靠性差，因而多采用LED串并聯(lián)的連接方式，但隨之而來的問題是需要對各路LED進行均流控制。

LED均流主要有兩大類控制方法：有源均流和無源均流。有源均流使用開關管等有源器件以及控制電路組成電流調節(jié)器，實現(xiàn)各支路LED電流的調節(jié)。有源均流通常分為線性模式均流和開關模式均流。線性模式均流是小功率背光電源廣泛采用的方法，但其效率較低；開關方式均流需要多個電感，多個開關與多個控制回路，具有體積大、成本高的缺點。無源均流僅使用電阻、電容、耦合電感等無源器件實現(xiàn)各支路電流均衡，具有控制簡單的特點。使用電阻的無源均流精度不高，且效率較低；使用耦合電感的無源均流方案體積大、成本高。而利用電容電荷平衡原理的無源均流不僅具有體積小、控制電路簡單的優(yōu)點，還具有高效率以及高調節(jié)精度的優(yōu)點。

現(xiàn)有技術中有利用電容電荷平衡理論實現(xiàn)LED多路均流輸出的技術方案。如圖1所示，其為一種兩路輸出LLCC諧振電路的拓撲圖。主電路原邊為半橋結構，互補驅動的開關S₁和S₂產生方波，作為諧振腔的輸入。原邊的諧振電感L_r、勵磁電感L_m和諧振電容C_r組成諧振結構，而與變壓器副邊繞組串聯(lián)的均流電容C_b也參與諧振。所以主電路為LLCC四元件諧振電路。副邊整流橋由D1、D3和D2、D4構成的兩路輸出結構，每一路可以單獨驅動一個LED串。C1、C2為輸出濾波電容，由于兩路輸出為半波整流，需要濾波電容吸收電流紋波，為LED提供恒定的電流。根據(jù)電容的充放電平衡原理，C_b可以使兩路輸出實現(xiàn)自動均流。此外，當兩路輸出電壓不相等時，C_b還可以承擔其電壓差。使得電路在兩路輸出電壓相差很大的情況下，依然能夠保證良好的均流效果。這種LLCC諧振電路不僅可以用于兩路輸出的自動均流，還可以將這種均流結構拓展到多路輸出，但只可用在偶數(shù)個輸出支路場合，且該方法需要多個開關，并且需要變壓器，體積大，成本高，不適合小體積背光LED驅動應用。

圖2為一種傳統(tǒng)單開關四路輸出LED驅動器拓撲及其控制環(huán)路，其中開關管S₁關斷時的等效電路如圖3所示。由圖3可知，當開關管S₁關斷時，勵磁電感(L_m)電流與諧振電感(L_r)電流串聯(lián)，形成了電流源串聯(lián)的病態(tài)電路。若諧振電感電流在S₁關斷時為零，諧振電感電流將由零被勵磁電感電流強制突變到勵磁電感電流峰值，因此，諧振電感將產生較高的電壓尖峰。因此，若讓電路正常工作，需要加如圖4所示的吸收電路。當輸出負載較輕時，開關管S₁的開通時間較短。開關管S₁關斷后，由于諧振電感(L_r)電流將由較高的初始值被勵磁電感(L_m)電流強制反向。由于諧振電感電流突變，將導致S₁上產生更高的電壓尖峰，進而導致強的電磁干擾影響電路的穩(wěn)定工作。因此，即使加如圖4所示的吸收電路，該電路也無法工作在較輕的負載條件下，所以在該文獻中，作者只分析了S₁關斷時諧振電感電流為零的情況。即，S₁的開通時間要大于諧振時間且該電路在加入吸收電路的情況下才能正常工作。加入吸收電路后其電路穩(wěn)態(tài)波形如圖5所示，如圖可知，S₁的反壓存在電壓尖峰。

有源均流在每個LED串中加入有源器件及其控制電路形成電流調節(jié)器。電流調節(jié)器又可以分為線性模式和開關模式。開關模式電流調節(jié)器使用DC/DC變換器調節(jié)每個LED串的電流，能精準的控制每一路的電流，它具有高效率的優(yōu)點。但是同時隨著LED串的增加，有源器件也相應增加，加大了元器件復雜程度和控制的復雜程度。線性模式電流調節(jié)器設計簡單，它相當于一個有源電阻，并且始終有電流流過，因此功率損耗大、效率低下，只能用于小功率場合。