一種lcd顯示屏背光恒流驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種LCD顯示屏背光恒流驅(qū)動(dòng)電路，包括電源、PWM控制電路、LED驅(qū)動(dòng)電路、分壓電路和差分反饋電路，PWM控制電路控制背光LED開啟和關(guān)閉的時(shí)間，進(jìn)而控制背光LED的亮度；分壓電路用以設(shè)定反饋電壓門限值，通過匹配LED驅(qū)動(dòng)電路的采樣電阻值來設(shè)定LED驅(qū)動(dòng)電路的輸出恒流值；差分反饋電路通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)采樣電阻上的壓降恒定，進(jìn)而控制LED驅(qū)動(dòng)電路輸出恒流；LED驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)微處理器控制指令及差分反饋電路的調(diào)節(jié)輸入，以恒定的電流驅(qū)動(dòng)背光LED，以實(shí)現(xiàn)在電源電壓波動(dòng)的情況下，保持LCD顯示屏亮度的恒定。該電路與傳統(tǒng)的電壓式LCD背光驅(qū)動(dòng)電路相比，具有背光亮度穩(wěn)定、LED色偏移小、控制精度高等優(yōu)點(diǎn)。而與集成芯片的恒流驅(qū)動(dòng)電路相比，其應(yīng)用更加靈活，而且成本優(yōu)勢明顯。
【專利說明】—種LCD顯不屏背光'I'旦流驅(qū)動(dòng)電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于LED恒流驅(qū)動(dòng)電路、尤其是涉及一種IXD顯示屏背光恒流驅(qū)動(dòng)電路?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，主流汽車儀表的LCD背光驅(qū)動(dòng)電路大致有兩類:一類是電壓控制式背光驅(qū)動(dòng)電路，另一類是恒流背光驅(qū)動(dòng)電路。其中，電壓控制式背光驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)簡單，直接通過三極管或達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)一串或多串背光LED，背光電源與汽車電瓶電源直接相連，通過PWM信號(hào)控制三極管或達(dá)林頓管的基極，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)LED的驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)控制，再通過合理設(shè)定PWM的頻率和占空比，就能實(shí)現(xiàn)人眼難以分辨的“恒定背光亮度”的效果。但是這種“恒定背光亮度”的效果是有前提的，那就是發(fā)電機(jī)輸出電壓要恒定。如果發(fā)電機(jī)輸出電壓有波動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致流過LED的電流隨之變化，最終導(dǎo)致背光亮度波動(dòng)或閃爍。而這種現(xiàn)象在恒流控制LCD背光的儀表上是不會(huì)出現(xiàn)的。除了發(fā)電機(jī)啟動(dòng)對(duì)電瓶電壓有影響外，一些大功率負(fù)載的啟停及發(fā)電機(jī)自身整流電路的問題同樣會(huì)造成電瓶電壓波動(dòng)，從而導(dǎo)致類似的問題。因此，在中高端汽車儀表上大都應(yīng)用恒流驅(qū)動(dòng)背光電路，因此不存上述問題。
[0003]電壓控制式背光驅(qū)動(dòng)電路還存在一個(gè)潛在的缺陷，那就是:對(duì)于顏色和主波長受正向電流影響較為明顯的LED，如藍(lán)色、真綠色和白色LED，該種驅(qū)動(dòng)方式在電壓波動(dòng)時(shí)是無法保證背光顏色的一致性的。因此，對(duì)于藍(lán)色、真綠色和白色背光的儀表，為保證背光效果，恒流驅(qū)動(dòng)是必須的，因此通常比其他背光顏色的儀表要貴一些。
[0004]對(duì)于恒流背光驅(qū)動(dòng)電路，目前市場上較常見的方案是利用集成芯片，在匹配一些外圍電路實(shí)現(xiàn)恒流控制。這種方案的最大優(yōu)點(diǎn)就是應(yīng)用簡單，電流穩(wěn)定、精確，因其電流調(diào)節(jié)和反饋電路大都在芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。但是，其缺點(diǎn)也十分突出；成本偏高，一般是電壓控制式背光電路的幾十倍。對(duì)于成本競爭愈來愈激烈的中低端儀表來說，應(yīng)用集成芯片的恒流控制方案是很難獲得生存空間的。這也是為什么恒流背光驅(qū)動(dòng)電路只有在高端儀表中才較為常見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種LCD顯示屏背光恒流驅(qū)動(dòng)電路，基于三極管差分負(fù)反饋電路，以滿足在整車電瓶電壓波動(dòng)的情況下，LCD依然能夠?qū)崿F(xiàn)良好、穩(wěn)定的顯示效果。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]一種IXD顯示屏背光恒流驅(qū)動(dòng)電路，包括電源、PWM控制電路和LED驅(qū)動(dòng)電路，還包括分壓電路和差分反饋電路，其中，PWM控制電路與分壓電路相連，并控制背光LED開啟和關(guān)閉的時(shí)間，進(jìn)而控制背光LED的亮度；分壓電路與差分反饋電路相連，用以設(shè)定反饋電壓門限值，通過匹配LED驅(qū)動(dòng)電路的采樣電阻值來設(shè)定LED驅(qū)動(dòng)電路的輸出恒流值；差分反饋電路與LED驅(qū)動(dòng)電路相連，通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)采樣電阻上的壓降恒定，進(jìn)而控制LED驅(qū)動(dòng)電路輸出恒流；LED驅(qū)動(dòng)電路與電源相連，根據(jù)微處理器控制指令及差分反饋電路的調(diào)節(jié)輸入，以恒定的電流驅(qū)動(dòng)背光LED，以實(shí)現(xiàn)在電源電壓波動(dòng)的情況下，保持LCD顯示屏亮度的恒定。
[0008]所述差分反饋電路包括一對(duì)三級(jí)管Q2、Q3和電阻R3，三級(jí)管Q2、Q3以差動(dòng)放大電路方式連接，三級(jí)管Q2的基極與分壓電路相連，三級(jí)管Q3的基極與LED驅(qū)動(dòng)電路相連，三級(jí)管Q2、Q3的發(fā)射極相連并與電阻R3相連。
[0009]所述差分反饋電路還包括三級(jí)管Ql和電阻R9，三級(jí)管Ql的集電極分別與電阻R9及LED驅(qū)動(dòng)電路相連，電阻R9另一端接零，三級(jí)管Ql的基極連接至三級(jí)管Q2的集電極。
[0010]所述分壓電路包括電阻R1、R2和電容C1，PWM控制電路的輸出端與電阻Rl串聯(lián)后分別與電阻R2、電容Cl相并聯(lián)。
[0011]所述電源的輸出端還連接有低通濾波電路。
[0012]所述各部分電路均由離散原器件搭建。
[0013]采用本發(fā)明的LCD顯示屏背光恒流驅(qū)動(dòng)電路，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0014]1、能夠確保電源電壓波動(dòng)時(shí)，背光亮度恒定。
[0015]2、能夠保證藍(lán)色、真綠色和白色LED主波長和顏色不偏移，通過PWM控制，實(shí)現(xiàn)亮
度可調(diào)。
[0016]3、與傳統(tǒng)的集成芯片式恒流驅(qū)動(dòng)電路相比，具有配置靈活、調(diào)節(jié)簡單，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0018]圖1是本發(fā)明的原理框圖。
[0019]圖2是本發(fā)明的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明的IXD顯示屏背光恒流驅(qū)動(dòng)電路如圖1所示，包括電源、PWM控制電路(脈沖寬度調(diào)制器)和LED驅(qū)動(dòng)電路，還包括分壓電路和差分反饋電路，其中，PWM控制電路與分壓電路相連，并控制背光LED開啟和關(guān)閉的時(shí)間，進(jìn)而控制背光LED的亮度；分壓電路與差分反饋電路相連，用以設(shè)定反饋電壓門限值，通過匹配LED驅(qū)動(dòng)電路的采樣電阻值來設(shè)定LED驅(qū)動(dòng)電路的輸出恒流值，因此需要采用精度較高，穩(wěn)定性好的精密電阻做分壓和反饋電阻；差分反饋電路與LED驅(qū)動(dòng)電路相連，通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)采樣電阻上的壓降恒定，進(jìn)而達(dá)到流過其電流恒定的目的，也就是控制LED驅(qū)動(dòng)電路輸出恒流；LED驅(qū)動(dòng)電路與電源相連，根據(jù)微處理器控制指令及差分反饋電路的調(diào)節(jié)輸入，以恒定的電流驅(qū)動(dòng)背光LED，以實(shí)現(xiàn)在電源電壓波動(dòng)的情況下，保持IXD顯示屏亮度的恒定。
[0021]本發(fā)明的LCD顯示屏背光恒流驅(qū)動(dòng)電路的具體電路圖如圖2所示，所述差分反饋電路包括一對(duì)三級(jí)管Q2、Q3和電阻R3，三級(jí)管Q2、Q3以差動(dòng)放大電路方式連接，三級(jí)管Q2的基極與分壓電路相連，三級(jí)管Q3的基極與LED驅(qū)動(dòng)電路相連，三級(jí)管Q2、Q3的發(fā)射極相連并與電阻R3相連。所述差分反饋電路還包括三級(jí)管Ql和電阻R9，三級(jí)管Ql的集電極與電阻R9相連并接零，三級(jí)管Ql的基極連接至三級(jí)管Q2的集電極。所述分壓電路包括電阻R1、R2和電容Cl，PWM控制電路的輸出端與電阻Rl串聯(lián)后分別與電阻R2、電容Cl相并聯(lián)。所述電源的輸出端還連接有低通濾波電路，主要由電容C2、C3及電阻R12構(gòu)成。所述的LED驅(qū)動(dòng)電路主要由二極管D1-D7、三極管Q4~Q7、電阻R4~R6、R6b、RlO等構(gòu)成。
[0022]上述三極管Q2、Q3構(gòu)成差動(dòng)輸入放大電路的對(duì)管，并以R3為負(fù)載，這一級(jí)電路的目的是穩(wěn)定電阻R4兩端的壓降，也就是Vbase，使其近似等于Vref。而Vbase的大小與流過LED的電流成正比，因此合理設(shè)定Vref并選擇采樣電阻R4，就能確定流過LED的電流值。這里建議Vref的值必須足夠大，以至于由于電源電壓波動(dòng)和溫度變化引起的參數(shù)變化可以被忽略。
[0023]Vref是由微控制器的PWM控制電路的輸出決定的，而PWM信號(hào)直接控制LED的導(dǎo)通時(shí)間，因此LED的亮度直接與PWM信號(hào)的占空比相關(guān)聯(lián)。
[0024]差分輸入對(duì)的偏置電流的大小有Vref決定。事實(shí)上由于電阻R3兩端的電壓降是定值，所以R3可以被認(rèn)為是吸收恒定電流的恒流源。
[0025]因此，如果兩個(gè)三極管Q2、Q3的發(fā)射極電流近似相等，那么其基極電壓也就近似相等，進(jìn)而流過LED的電流就與輸入電壓成正比。
[0026]我們可以近似的認(rèn)為三極管Ql的Vbe恒定不變，那么流過電阻R8的電流值也為定值(只與電阻R8大小有關(guān))，該電流作為偏置電流流入三極管Q2的集電極，并且為了使差分輸入對(duì)處于平衡狀態(tài)，該電流的大小應(yīng)為流過電阻R3電流的一半。
[0027]穩(wěn)態(tài)工況:三極管Ql的基極電流必須足夠小，以至于與R8電流相比可以忽略不計(jì)，由此我們可以認(rèn)為:VbeQ2=VbeQ3, IbQ2=IbQ3, IeQ2=IeQ3=Ip/2 (Ip為流過電阻R3電流)。
[0028]本發(fā)明的動(dòng)態(tài)工作原理如下:三極管Q3的發(fā)射極電流與發(fā)光二極管D1-D7的正向電流成正比。如果由于某種原因，導(dǎo)致發(fā)光二極管正向電流波動(dòng)，那么這個(gè)電流波動(dòng)會(huì)引起Vbe,三極管Q3隨之變化，進(jìn)而導(dǎo)致Q3的集電極電流的相應(yīng)變化。由于Vref恒定，所以流過電阻R3的電流也為恒定值。這樣，由發(fā)光二極管正向電流變化引起的三極管Q3的集電極電流變化就轉(zhuǎn)化為三極管Q2的集電極相反趨勢的電流變化。又因?yàn)榱鬟^電阻R8的電流恒定，故三極管Q2的集電極電流變化近似為三極管Ql的基極電流變化量，這一電流變化又直接影響到發(fā)光二極管D1-D7的正向電流。由此，我們建立了發(fā)光二極管正向電流的負(fù)反饋，使其趨于恒定值，即恒流源。例如:假設(shè)流過電阻R4的電流降低，這就會(huì)導(dǎo)致Vbase變小，那么三極管Q3的集電極電流也會(huì)相應(yīng)變小。而Ip恒定不變，這就會(huì)引起三極管Q2的集電極電流增加，也就是三極管Ql的基極電流增加(電阻R8電流恒定)，從而導(dǎo)致三極管Ql的集電極電流增加，三極管Q4的集電極電流(LED正向電流)隨之增加，所以電阻R4電流值重新回到穩(wěn)定狀態(tài)，即設(shè)定的恒流值。同樣，電阻R4電流升高會(huì)引起與上述趨勢相反的變化，最終通過反饋仍然導(dǎo)致電阻R4回到穩(wěn)定狀態(tài)，趨于恒流。
[0029]在此需要說明的是，該電路適用于最大驅(qū)動(dòng)電流小于750mA的應(yīng)用，因?yàn)橹挥性谶@個(gè)前提下，Ql的基極電流相對(duì)于差分電路的恒流源才可以近似忽略不計(jì)。而且，750mA的驅(qū)動(dòng)電流已經(jīng)達(dá)到了三極管Ql功率耗散的極限值，所以不能將此電路應(yīng)用于需要更大驅(qū)動(dòng)電流的場合。
[0030]本發(fā)明的電路參數(shù)確定如下:
[0031]二極管D8，該二極管的作用是防止電源反接或者電源線上的瞬態(tài)負(fù)電壓對(duì)電路造成損壞。因此，對(duì)于電流消耗不大的電路一般可以選取SlG或者BYG60G(VF=1.!ViI=500mA,25。C)。
[0032]電阻R12和電容C2、C3，這些器件構(gòu)成了低通濾波電路，用以抑制板上其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)射的干擾信號(hào)，避免其對(duì)背光電路造成影響。
[0033]三極管Q2和Q3，從成本和功能方面考慮，常用的BC817就能滿足應(yīng)用需求。但是要著重計(jì)算其功率耗散是否滿足要求，因?yàn)樵谡９ぷ鳡顟B(tài)下，Q3上的壓降將是最大的。
[0034]電阻R3，用以設(shè)定差分電路的偏置電流。這個(gè)電流值的選擇要從兩方面考慮:一方面要盡量大，這樣才能使Ql基極電流的注入，不至于影響差分對(duì)的靜態(tài)工作點(diǎn)；另一方面又不能太大，因?yàn)樗鼘⒅苯佑绊懭龢O管Q2和Q3上的功率耗散。
[0035]電阻R8，用以設(shè)定三級(jí)管Q2的偏置電流。
[0036]電阻Rl、R2，這兩個(gè)電阻組成分壓電路，用以設(shè)定參考電壓Vref，它將直接影響恒流電路的精度。這兩個(gè)電阻的選擇還要考慮微處理器的輸出能力以及三極管Q2的基極電流對(duì)分壓值的影響。
[0037]電阻R4，從系統(tǒng)角度來看，R4的選擇是最為重要的，因?yàn)樗鼘⒂绊懙胶懔麟娐返木?，?qū)動(dòng)LED的個(gè)數(shù)以及流過LED的驅(qū)動(dòng)電流。
[0038]三極管Q4，用以驅(qū)動(dòng)LED。由于Q4正常工作時(shí)處于放大狀態(tài)，兩端壓降較大，因此耗散功率將選擇此三級(jí)管的最主要因素。
[0039]三極管Ql，這個(gè)三極管用以獲取電流波動(dòng)參數(shù)。事實(shí)上，其基極電流變化直接反應(yīng)了差分對(duì)的不平衡情況，它在整個(gè)電流中起到“比較器”的作用。
[0040]電阻R9，用以提供三極管Ql穩(wěn)態(tài)工作的偏置電流。在穩(wěn)定工作狀態(tài)，流過R9的電流與流過R7的電流相比，應(yīng)該可以忽略不計(jì)。
[0041]電阻R11，用來平衡R1&R2組成的分壓電路對(duì)Q2基極電壓的影響，使Q3基極壓降與Q2基極壓降一致。因此，取R3=R1//R2。
[0042]綜上所述，本發(fā)明的LCD顯示屏背光恒流驅(qū)動(dòng)電路與傳統(tǒng)的電壓控制式LCD背光驅(qū)動(dòng)電路相比，具有背光亮度穩(wěn)定、LED色偏移小、控制精度高等優(yōu)點(diǎn)。而與集成芯片的恒流驅(qū)動(dòng)電路相比，其應(yīng)用更加靈活，而且成本優(yōu)勢明顯。另外，其各部分電路均可由離散原器件搭建，如此在保證恒流驅(qū)動(dòng)的同時(shí)，顯著降低了物料成本，在某些應(yīng)用中顯示出了明顯的優(yōu)勢。
[0043]但是，本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種IXD顯示屏背光恒流驅(qū)動(dòng)電路，包括電源、PWM控制電路和LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:還包括分壓電路和差分反饋電路，其中，PWM控制電路與分壓電路相連，并控制背光LED開啟和關(guān)閉的時(shí)間，進(jìn)而控制背光LED的亮度；分壓電路與差分反饋電路相連，用以設(shè)定反饋電壓門限值，通過匹配LED驅(qū)動(dòng)電路的采樣電阻值來設(shè)定LED驅(qū)動(dòng)電路的輸出恒流值；差分反饋電路與LED驅(qū)動(dòng)電路相連，通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)采樣電阻上的壓降恒定，進(jìn)而控制LED驅(qū)動(dòng)電路輸出恒流；LED驅(qū)動(dòng)電路與電源相連，根據(jù)微處理器控制指令及差分反饋電路的調(diào)節(jié)輸入，以恒定的電流驅(qū)動(dòng)背光LED，以實(shí)現(xiàn)在電源電壓波動(dòng)的情況下，保持IXD顯示屏亮度的恒定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD顯示屏背光恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述差分反饋電路包括一對(duì)三級(jí)管Q2、Q3和電阻R3，三級(jí)管Q2、Q3以差動(dòng)放大電路方式連接，三級(jí)管Q2的基極與分壓電路相連，三級(jí)管Q 3的基極與LED驅(qū)動(dòng)電路相連，三級(jí)管Q2、Q3的發(fā)射極相連并與電阻R3相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LCD顯示屏背光恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述差分反饋電路還包括三級(jí)管Ql和電阻R9，三級(jí)管Ql的集電極分別與電阻R9及LED驅(qū)動(dòng)電路相連，電阻R9另一端接零，三級(jí)管Ql的基極連接至三級(jí)管Q2的集電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD顯示屏背光恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述分壓電路包括電阻Rl、R2和電容Cl，PWM控制電路的輸出端與電阻Rl串聯(lián)后分別與電阻R2、電容Cl相并聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD顯示屏背光恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述電源的輸出端還連接有低通濾波電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD顯示屏背光恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述各部分電路均由離散原器件搭建。
【文檔編號(hào)】G09G3/36GK103680414SQ201210339228
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月13日
【發(fā)明者】趙剛, 劉燕云 申請人:上海江森自控汽車電子有限公司