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CN103606884A - 过流保护电路、led背光驱动电路以及液晶显示器 - Google Patents

过流保护电路、led背光驱动电路以及液晶显示器 Download PDF

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CN103606884A
CN103606884A CN201310608161.4A CN201310608161A CN103606884A CN 103606884 A CN103606884 A CN 103606884A CN 201310608161 A CN201310608161 A CN 201310608161A CN 103606884 A CN103606884 A CN 103606884A
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Abstract

本发明公开一种过流保护电路，其包括：升压电路（210），用于将输入直流电压升压后提供给负载（220）；电压控制模块（230），用于控制升压电路（210），以使升压电路（210）将升压直流电压提供给负载（220）并实现恒流驱动负载（220）；过流保护模块（240），用于根据侦测到升压电路（210）的过流保护电压来产生第一控制信号或第二控制信号，其中，第一控制信号用于控制电压控制模块（230）正常工作，第二控制信号用于控制电压控制模块（230）停止工作。本发明可以产生控制信号来使电压控制模块停止工作，进而避免因整个电路中的电流过大而烧毁电路中的元件。本发明还提供了一种应用所述过流保护电路的LED背光驱动电路及液晶显示器。

Description

过流保护电路、LED背光驱动电路以及液晶显示器
技术领域
本发明涉及液晶显示领域；更具体地讲，涉及一种过流保护电路、包括该过流保护电路的LED背光驱动电路以及具有该LED背光驱动电路的液晶显示器。
背景技术
随着技术的不断进步，液晶显示器的背光技术不断得到发展。传统的液晶显示器的背光源采用冷阴极荧光灯（CCFL）。但是由于CCFL背光源存在色彩还原能力较差、发光效率低、放电电压高、低温下放电特性差、加热达到稳定灰度时间长等缺点，当前已经开发出使用LED背光源的背光源技术；在液晶显示器中，LED背光源与液晶显示面板相对设置，以使LED背光源提供显示光源给液晶显示面板，其中，在LED背光源中，需要通过专门的LED背光驱动电路来为LED串提供其正常发光的驱动电压。
图1是一种现有技术的LED背光驱动电路的示意图。如图1所示，该LED背光源驱动电路包括升压电路110、背光驱动芯片（IC）120和LED串130，其中，LED串130可包括串联的多个LED、第二MOS晶体管Q2和电阻器R1。
升压电路110通过背光驱动芯片120的控制，将输入直流电压Vin进行升压，以满足驱动LED串130的需要。同时，背光驱动芯片120控制流经LED串120的电流，使得LED串120正常发光。
然而，由于背光驱动芯片120的引脚ISEN侦测到的流经电阻器R2的电流过大到保护（即背光驱动芯片120停止工作）存在一段时间的延时，当升压电路的整流二极管D短路的时候，由于电容器C1存储有极大的能量，在第一MOS晶体管Q1导通的瞬间，会有很大的电流流经第一MOS晶体管Q1和电阻器R2，从而导致第一MOS晶体管Q1和电阻器R2被烧毁。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种过流保护电路，其包括：升压电路，用于将输入直流电压升压成升压直流电压并将该升压直流电压提供给负载；电压控制模块，用于控制所述升压电路，以使所述升压电路将所述升压直流电压提供给负载并实现恒流驱动所述负载；过流保护模块，用于根据侦测到升压电路的过流保护电压来产生第一控制信号或第二控制信号，其中，所述第一控制信号用于控制所述电压控制模块正常工作，所述第二控制信号用于控制所述电压控制模块停止工作。
进一步地，当所述过流保护电压小于所述参考电压时，所述过流保护模块产生第一控制信号；当所述过流保护电压大于所述参考电压时，所述过流保护模块产生第二控制信号。
本发明的另一目的还在于提供一种LED背光驱动电路，其包括：升压电路，用于将输入直流电压升压成升压直流电压并将该升压直流电压提供给LED串；电压控制模块，用于控制所述升压电路，以使所述升压电路将所述升压直流电压提供给负载并实现恒流驱动所述LED串；过流保护模块，用于根据侦测到升压电路的过流保护电压来产生第一控制信号或第二控制信号，其中，所述第一控制信号用于控制所述电压控制模块正常工作，所述第二控制信号用于控制所述电压控制模块停止工作。
进一步地，当所述过流保护电压小于一参考电压时，所述过流保护模块产生第一控制信号；当所述过流保护电压大于所述参考电压时，所述过流保护模块产生第二控制信号。
进一步地，所述过流保护模块包括：比较单元，用于对所述过流保护电压与所述参考电压进行比较，并输出比较结果；控制单元，根据所述比较单元输出的比较结果来产生所述第一控制信号或所述第二控制信号。
进一步地，所述比较单元包括比较器，所述控制单元包括第二MOS晶体管，其中，比较器的正相输入端耦接到升压电路与第二电阻器之间，比较器的负相输入端用于接收所述参考电压，比较器的输出端耦接到第二MOS晶体管的栅极，第二MOS晶体管的源极电性接地，第二MOS晶体管的漏极耦接到电压控制模块的使能端。
进一步地，当所述过流保护电压小于所述参考电压时，所述比较器通过输出低电平信号到第二MOS晶体管的栅极来使电压控制模块的使能端接收所述第一控制信号；当所述侦测得到的电压大于所述参考电压时，所述比较器通过输出高电平信号到第二MOS晶体管的栅极来使电压控制模块的使能端接收所述第二控制信号。
进一步地，所述升压电路包括充放电模块，其中，当电压控制模块输出导通信号给所述升压电路时，所述充放电模块将所述升压直流电压提供给LED串；当电压控制模块输出截止信号给所述升压电路时，所述充放电模块被进行充电。
进一步地，所述升压电路还包括电感器、整流二极管和第一MOS晶体管，其中，电感器的一端用于接收输入直流电压，电感器的另一端耦接到整流二极管的正极，整流二极管的负极耦接到LED串的正端，所述充放电模块的一端耦接到整流二极管的负极和LED串的正端之间，所述充放电模块的另一端电性接地，第一MOS晶体管的漏极耦接到电感器的另一端和整流二极管的正极之间，第一MOS晶体管的源极耦接第二电阻器，第一MOS晶体管的栅极耦接到电压控制模块。
本发明的又一目的又提供了一种液晶显示器，包括液晶显示面板以及向所述液晶显示面板相对设置的LED背光源，所述LED背光源提供显示光源给所述液晶显示面板，以使所述液晶显示面板显示影像，其中，所述LED背光源包括上述的LED背光驱动电路。
本发明可以根据所述过流保护电压来产生控制电压控制模块正常工作或者停止工作的控制信号，使得在所述过流保护电压急剧增加并超过参考电压时，过流保护模块产生控制电压控制模块停止工作的控制信号，使电压控制模块停止工作，进而避免整个电路中的电流过大而烧毁电路中的元件。
附图说明
图1是一种现有技术的LED背光驱动电路的示意图。
图2是根据本发明的一实施例的过流保护电路的模块图。
图3是根据本发明的一实施例的LED背光驱动电路的电路示意图。
图4是根据本发明的一实施例的具有图3所示的LED背光驱动电路的液晶显示器的结构示意图。
具体实施方式
现在对本发明的实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同部件。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本发明。在附图中，为了清晰起见，可以夸大层和区域的厚度。在下面的描述中，为了避免公知结构和/或功能的不必要的详细描述所导致的本发明构思的混淆，可省略公知结构和/或功能的不必要的详细描述。
图2是根据本发明的一实施例的过流保护电路的模块图。
参照图2，根据本发明的一实施例的过流保护电路包括：升压电路210，用于将输入直流电压Vin升压成升压直流电压（即负载220所需要的电压）并将该升压直流电压提供给负载220使用，以使负载220正常工作；电压控制模块230，用于控制升压电路210，以使升压电路210将输入直流电压Vin升压到负载220所需要的电压而提供给负载220使用并实现恒流驱动负载220；过流保护模块240，用于根据侦测到升压电路210的过流保护电压（即第二电阻器250与升压电路210之间的电压）来产生第一控制信号或第二控制信号，其中，第一控制信号是用于控制电压控制模块230正常工作，第二控制信号是用于控制电压控制模块230停止工作。所述过流保护电压为第二电阻器250的电阻值与流经第二电阻器250的电流的电流值的乘积。
当所述过流保护电压小于一参考电压时，过流保护模块240产生第一控制信号；当所述过流保护电压大于该参考电压时，过流保护模块240产生第二控制信号。
本实施例提供的过流保护电路可以根据过流保护模块240侦测到的所述过流保护电压来产生使控制模块230正常工作或者停止工作的控制信号，使得在所述过流保护电压急剧增加并超过所述参考电压时，过流保护模块240产生使控制模块230停止工作的控制信号，进而使电压控制模块230停止工作，避免整个电路中的电流过大而烧毁电路中的元件。
如上所述的过流保护电路可应用于LED背光源的LED背光驱动电路中，在本实施例中，过流保护电路中的负载220可通常为LED串，但本发明不局限于此。
图3是根据本发明的一实施例的LED背光驱动电路的电路示意图。
参照图3，根据本发明的一实施例的LED背光驱动电路包括升压电路210、电压控制模块230、过流保护模块240和LED串221，其中LED串221包括串联的多个LED、与该多个LED串联的第三MOS（Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体)晶体管222和第一电阻器223。
具体而言，所述升压电路210包括充放电模块213。其中，当电压控制模块230输出导通信号（即高电平信号）给所述升压电路210时，所述充放电模块213将所述升压直流电压提供给LED串221；当电压控制模块230输出截止信号（即低电平信号）给所述升压电路210时，所述充放电模块213被进行充电。所述充放电模块213可例如是电容器，但本发明不局限于此。
此外，所述升压电路210还进一步包括电感器211、整流二极管212和第一MOS晶体管214。其中，电感器211的一端用于接收输入直流电压Vin，电感器211的另一端耦接到整流二极管212的正极，整流二极管212的负极耦接到LED串221的正端，充放电模块213的一端耦接到整流二极管212的负极和LED串的正端之间，充放电模块213的另一端电性接地，第一MOS晶体管的漏极耦接到电感器211的另一端和整流二极管212的正极之间，第一MOS晶体管214的源极耦接第二电阻器250，第一MOS晶体管214的栅极耦接到电压控制模块240。电压控制模块230通过控制输出到第一MOS晶体管214的栅极的驱动信号来控制升压电路210，以使升压电路210将输入直流电压Vin升压到LED串221正常发光所需的电压，并将升压后的电压提供给LED串221使用。
电压控制模块230可例如是背光驱动集成电路（Integrated Circuit，IC），其包括有多个引脚。其中，电压控制模块230的GATE引脚耦接到第一MOS晶体管214的栅极，用于向第一MOS晶体管214的栅极提供控制升压电路210的驱动信号（即上述的导通信号或截止信号）；电压控制模块230的ISEN引脚耦接到第一MOS晶体管214的源极和第二电阻器250之间，用于侦测升压电路210的过流保护电压（第一MOS晶体管214的源极和第二电阻器250之间的电压），其中，当侦测到的所述过流保护电压超过保护电压（电压控制模块230内设的电压）时，电压控制模块230停止工作；电压控制模块230的EN引脚（即电压控制模块230的使能端）耦接到过流保护模块240，其中，当输入到EN引脚的电平信号为高电平信号时，电压控制模块230正常工作，而当输入到EN引脚的电平信号为低电平信号时，电压控制模块230停止工作；电压控制模块230的G1引脚耦接到第三MOS晶体管222的栅极，而电压控制模块230的S1引脚耦接到第三MOS晶体管222的源极和第一电阻器223之间，用于控制流经LED串221中的电流恒定并且调节LED串221中的电流大小，使得LED串221正常发光。
过流保护模块240包括：比较单元241，用于对电压控制模块230侦测到的所述过流保护电压与参考电压Vref进行比较，并输出比较结果；控制单元242，根据所述比较单元241输出的比较结果来产生第一控制信号或第二控制信号，其中，第一控制信号用于控制电压控制模块230正常工作，而第二控制信号用于控制电压控制模块230停止工作。
比较单元241可包括比较器2411，控制单元242可包括第二MOS晶体管2421，其中，比较器2411的正相输入端耦接到升压电路210的第一MOS晶体管214的源极和第二电阻器250之间，比较器2411的负相输入端用于接收参考电压Vref，比较器2411的输出端耦接到第二MOS晶体管2421的栅极，第二MOS晶体管2421的源极电性接地，第二MOS晶体管2421的漏极耦接到电压控制模块230的EN引脚。当电压控制模块230侦测到的所述过流保护电压小于参考电压Vref时，比较器2411输出低电平信号到第二MOS晶体管2421的栅极，使得第二MOS晶体管2421截止，电压控制模块230的EN引脚接收第一控制信号而正常工作；当电压控制模块230侦测到的所述过流保护电压大于参考电压Vref时，比较器2411输出高电平信号到第二MOS晶体管2421的栅极，使得第二MOS晶体管2421导通，电压控制模块230的EN引脚接收第一控制信号而停止工作。
在本实施例中，第一控制信号可为低电平信号，第二控制信号可为高电平信号，但本发明不局限于此。
在本发明中，可将本实施例的多个LED串221并联耦接到升压电路210的整流二极管212的正极，只要升压电路210输出的升压后的电压足够大，就可以驱动并联的多个LED串221，进而能够使得LED背光源向液晶显示面板提供更多的光。
下面将对图3所示的本发明的一实施例的LED背光驱动电路的过流保护功能进行详细的说明。
当整个LED背光驱动电路正常工作时，LED串221接收由升压电路210对输入直流电压Vin进行升压后的升压直流电压而正常发光，此时，流经第一MOS晶体管214和第二电阻器250中的电流大小为I1，由于电压控制模块230侦测到的所述过流保护电压（即第一MOS晶体管214的源极和第二电阻器250之间的电压，该电压为I1×R，其中，R为第二电阻器250的电阻值）小于参考电压Vref，则比较器2411的输出端输出低电平信号到第二MOS晶体管2421的栅极，使得第二MOS晶体管2421截止，对电压控制模块230不起任何作用，相当于电压控制模块230的EN引脚接收第一控制信号（即高电平信号）而正常工作。
当整个LED背光驱动电路异常工作时，例如，当升压电路210的整流二极管212发生短路时，由于升压电路210的充放电模块213存储了大量的能量，在第一MOS晶体管214导通时，瞬间会有极大的电流流经第一MOS晶体管214和第二电阻器250，此时，流经第一MOS晶体管214和第二电阻器250的电流大小为I2，由于此时电压控制模块230侦测到的所述过流保护电压（即第一MOS晶体管214的源极和第二电阻器250之间的电压，该电压为I1×R，其中，R为第二电阻器250的电阻值）大于参考电压Vref，则比较器2411的输出端输出高电平信号到第二MOS晶体管2421的栅极，使得第二MOS晶体管2421导通，而第二MOS晶体管2421的源极电性接地，会将电压控制模块230的EN引脚的电平信号拉低到低电平信号，相当于电压控制模块230的EN引脚接收第二控制信号（即低电平信号）而停止工作，同时也避免了由于流经第一MOS晶体管214和第二电阻器250的电流I2过大而将第一MOS晶体管214和第二电阻器250烧毁。
下面将对具有图3所示的LED背光驱动电路的液晶显示器进行说明。图4是根据本发明的一实施例的具有图3所示的LED背光驱动电路的液晶显示器的结构示意图。
参照图4，根据本发明的实施例的液晶显示器包括液晶显示面板10以及向液晶显示面板10相对设置的LED背光源20，LED背光源20提供显示光源20给液晶显示面板10，以使液晶显示面板10显示影像，其中，LED背光源20包括如图3所示的LED背光驱动电路。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (10)

1.一种过流保护电路，其特征在于，所述过流保护电路包括：
升压电路（210），用于将输入直流电压升压成升压直流电压并将该升压直流电压提供给负载（220）；
电压控制模块（230），用于控制所述升压电路（210），以使所述升压电路（210）将所述升压直流电压提供给负载（220）并实现恒流驱动所述负载（220）；
过流保护模块（240），用于根据侦测到升压电路（210）的过流保护电压来产生第一控制信号或第二控制信号，其中，所述第一控制信号用于控制所述电压控制模块（230）正常工作，所述第二控制信号用于控制所述电压控制模块（230）停止工作。
2.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，当所述过流保护电压小于所述参考电压时，所述过流保护模块（240）产生第一控制信号；当所述过流保护电压大于所述参考电压时，所述过流保护模块（240）产生第二控制信号。
3.一种LED背光驱动电路，其特征在于，所述LED背光驱动电路包括：
升压电路（210），用于将输入直流电压升压成升压直流电压并将该升压直流电压提供给LED串（221）；
电压控制模块（230），用于控制所述升压电路（210），以使所述升压电路（210）将所述升压直流电压提供给负载（220）并实现恒流驱动所述LED串（221）；
过流保护模块（240），用于根据侦测到升压电路（210）的过流保护电压来产生第一控制信号或第二控制信号，其中，所述第一控制信号用于控制所述电压控制模块（230）正常工作，所述第二控制信号用于控制所述电压控制模块（230）停止工作。
4.根据权利要求3所述的LED背光驱动电路，其特征在于，当所述过流保护电压小于一参考电压时，所述过流保护模块（240）产生第一控制信号；当所述过流保护电压大于所述参考电压时，所述过流保护模块（240）产生第二控制信号。
5.根据权利要求3所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述过流保护模块（240）包括：比较单元（241），用于对所述过流保护电压与所述参考电压进行比较，并输出比较结果；控制单元（242），根据所述比较单元（241）输出的比较结果来产生所述第一控制信号或所述第二控制信号。
6.根据权利要求5所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述比较单元（241）包括比较器（2411），所述控制单元（242）包括第二MOS晶体管（2422），
其中，比较器（2411）的正相输入端耦接到升压电路（210）与第二电阻器（250）之间，比较器（2411）的负相输入端用于接收所述参考电压，比较器（2411）的输出端耦接到第二MOS晶体管（2422）的栅极，第二MOS晶体管（2422）的源极电性接地，第二MOS晶体管（2422）的漏极耦接到电压控制模块（230）的使能端。
7.根据权利要求6所述的LED背光驱动电路，其特征在于，当所述过流保护电压小于所述参考电压时，所述比较器（2411）通过输出低电平信号到第二MOS晶体管（2422）的栅极来使电压控制模块（230）的使能端接收所述第一控制信号；当所述过流保护电压大于所述参考电压时，所述比较器（2411）通过输出高电平信号到第二MOS晶体管（2422）的栅极来使电压控制模块（230）的使能端接收所述第二控制信号。
8.根据权利要求3所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述升压电路（210）包括充放电模块（213），
当电压控制模块（230）输出导通信号给所述升压电路（210）时，所述充放电模块（213）将所述升压直流电压提供给LED串（221）；当电压控制模块（230）输出截止信号给所述升压电路（210）时，所述充放电模块（213）被进行充电。
9.根据权利要求8所述的LED背光驱动电路，其特征在于，所述升压电路（210）还包括电感器（211）、整流二极管（212）和第一MOS晶体管（214），
其中，电感器（211）的一端用于接收输入直流电压，电感器（211）的另一端耦接到整流二极管（212）的正极，整流二极管（212）的负极耦接到LED串（221）的正端，所述充放电模块（213）的一端耦接到整流二极管（212）的负极和LED串（221）的正端之间，所述充放电模块（213）的另一端电性接地，第一MOS晶体管（214）的漏极耦接到电感器（211）的另一端和整流二极管（212）的正极之间，第一MOS晶体管（214）的源极耦接第二电阻器（250），第一MOS晶体管（214）的栅极耦接到电压控制模块（230）。
10.一种液晶显示器，包括液晶显示面板（10）以及与所述液晶显示面板（10）相对设置的LED背光源（20），所述LED背光源（20）提供显示光源给所述液晶显示面板（10），以使所述液晶显示面板（10）显示影像，其特征在于，所述LED背光源（20）包括如权利要求3至9任一项所述的LED背光驱动电路。
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