專利名稱：一種led背光源驅(qū)動電路及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器LED背光源驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
LED光源常被用于液晶顯示器的背光源，當(dāng)液晶屏幕是使用在航空領(lǐng)域時，對于 LED背光源的要求就會很高，其不僅要求具有很高的可靠性，還需要具有高亮和高對比度， 這樣能夠保證在白晝太陽直射的情況下依舊能夠顯示清晰的字符，而且晚上也能夠自動降低亮度，讓使用者視覺舒適。目前對LED光源調(diào)光常使用PWM調(diào)光，以達(dá)到線性控制的目的，其驅(qū)動電路中的電源電路和控制電路的各個部件均只設(shè)置一個，當(dāng)部件出現(xiàn)損壞時，背光源就不能正常使用， 對于航空領(lǐng)域使用的LED背光驅(qū)動電路，這樣的可靠性是不夠的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是實現(xiàn)一種能夠容易實現(xiàn)高亮和高對比度的背光源驅(qū)動電路，而且該電路具有很高可靠性，在電路部分部件損壞的情況下，電路仍可以正常運作。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種LED背光源驅(qū)動電路，包括開關(guān)電源電路、LED光源、調(diào)整管和控制模塊，第一開關(guān)電源電路和第二開關(guān)電源并聯(lián)后接入電源正極和LED光源正極引腳之間，第一、二調(diào)整管各串聯(lián)一個保險絲后并聯(lián)再接入LED光源負(fù)極引腳和電源負(fù)極之間，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)電源電路或第一調(diào)整管損壞，第二開關(guān)電源和第二調(diào)整管代替工作，所述的控制模塊的信號輸出端分別與第一、二調(diào)整管輸入端連接。所述的控制模塊的控制芯片設(shè)有兩個，分別為單片機(jī)和FPGA。所述的控制模塊中用戶輸入的控制信號輸送至4選1模擬開關(guān)，同時經(jīng)串口通信輸送至單片機(jī)和FPGA ；系統(tǒng)采集的采樣信號直接輸送至單片機(jī)，同時經(jīng)過多路A/D轉(zhuǎn)換后輸送至FPGA ；所述的單片機(jī)和FPGA輸出的控制信號經(jīng)三態(tài)門組和多路D/A轉(zhuǎn)換電路輸送至4 選1模擬開關(guān)，所述的4選1模擬開關(guān)輸出的控制信號經(jīng)過比較放大電路輸送至調(diào)整管；所述的單片機(jī)和FPGA輸出的PWM調(diào)光信號經(jīng)三態(tài)門組和比較放大電路輸送至調(diào)整管，所述的單片機(jī)和FPGA輸出的自檢信號輸送至組合邏輯電路，所述的組合邏輯電路輸出控制信號至4選1模擬開關(guān)和三態(tài)門組。所述的調(diào)整管串聯(lián)有電流采樣電阻，所述電阻采集的采樣信號反饋至比較放大電路。所述的保險絲選取原則為，2X正常工作最大電流 < 保險絲型號安培數(shù)值 < 0. 7X支路容許流過的最大電流。一種如權(quán)利要求1-5所述的LED背光源驅(qū)動電路控制方法，該方法包括以下步驟
單片機(jī)和FPGA同時接收用戶控制信號和采樣信號后發(fā)出控制信號、PWM調(diào)光信號和自檢信號；組合邏輯電路接收單片機(jī)和FPGA發(fā)出的自檢信號；經(jīng)組合邏輯電路判斷，若單片機(jī)正常，則輸出信號至三態(tài)門組，控制三態(tài)門組只輸出單片機(jī)信號，同時輸出信號至4選1模擬開關(guān)，控制4選1模擬開關(guān)只接收三態(tài)門輸出的控制信號；若單片機(jī)異常而FPGA正常，若單片機(jī)和FPGA均正常，則輸出信號至三態(tài)門組，控制三態(tài)門組只輸出FPGA信號，同時輸出信號至4選1模擬開關(guān)，控制4選1模擬開關(guān)只接收三態(tài)門輸出的控制信號；若單片機(jī)和FPGA均異常，則三態(tài)門關(guān)閉PWM調(diào)光信號通道，同時輸出信號至4選 1模擬開關(guān)，使4選1模擬開關(guān)不接受三態(tài)門組輸出控制信號，而開啟晝夜兩種開關(guān)控制模式。本發(fā)明的優(yōu)點在于該驅(qū)動電路可以輕易獲得10000 1的高亮和高對比度的背光源，同時開關(guān)電源電路、調(diào)整管、控制芯片均為冗余備份結(jié)構(gòu)，設(shè)置了兩個，從而提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。


下面對本發(fā)明說明書中每幅附圖表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡要說明圖1為LED背光源驅(qū)動電路的電路圖；圖2為背光源控制流程圖；上述圖中的標(biāo)記均為1、控制模塊；2、第一開關(guān)電源電路；3、LED光源；4、單片機(jī)； 5、FPGA ；6、組合邏輯電路；7、4選1模擬開關(guān)；8、第一調(diào)整管；9、第二調(diào)整管；10、第二開關(guān)電源電路。
具體實施例方式參見圖1可知，本發(fā)明的為一種具有冗余備份結(jié)構(gòu)的LED背光源驅(qū)動電路，包括電源電路和控制模塊1，電源輸入電流依次經(jīng)過開關(guān)電源電路、LED光源3、調(diào)整管后形成回路，其中輸入電流電源為+28V，其經(jīng)過開關(guān)電源電路轉(zhuǎn)換成合適的電壓，開關(guān)電源電路并聯(lián)有采樣電阻Rl，LED光源3設(shè)有多個相互串聯(lián)形成LED燈串，開關(guān)電源的輸出電壓設(shè)定為 3. 5VXn，η是LED燈串聯(lián)的個數(shù)。低溫下白色LED燈兩端電壓一般不會超過3. 4V，調(diào)整管 8屬于線性電源部分其實現(xiàn)恒流控制，線性調(diào)整LED光源3的亮度。電路中開關(guān)電源電路2、10和調(diào)整管8、9均采用了冗余措施設(shè)置有兩個，第一開關(guān)電源電路2和第一開關(guān)電源電路10并聯(lián)后接入電路，第一開關(guān)電源電路2路損壞則第二開關(guān)電源電路10繼續(xù)工作并且具有驅(qū)動負(fù)載的能力。第一調(diào)整管8和第二調(diào)整管9各串聯(lián)一個保險絲后在相互并聯(lián)接入電路中，這樣調(diào)整管8、9短路，則其下保險絲熔斷；如果調(diào)整管8、9斷路，則自動脫離電流回路。當(dāng)?shù)谝徽{(diào)整管8支路斷開時，另一路能夠獨立承擔(dān)工作電流，其中保險絲的選取原則2X正常工作最大電流<保險絲型號(幾A) <0.7X支路容許流過的最大電流?？刂颇K1輸出端分別與兩個調(diào)整管8、9連接，同時輸送控制信號至調(diào)整管8、9，控制模塊1的控制芯片采用1個單片機(jī)4和1個FPGA5相互備份。FPGA5內(nèi)部包括可配置邏輯模塊 CLB (Configurable Logic Block)、輸出輸入模塊 IOB (Input Output Block)和內(nèi)部連線(Interconnect)三個部分，為現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是可編程器件?？刂颇K1結(jié)構(gòu)為用戶控制面板經(jīng)串口通訊與單片機(jī)4和FPGA5連接，同時也與4選1模擬開關(guān) 7的AO端口連接；光敏傳感器、電源電路中電流采樣電路、溫度傳感器的信號輸出端與單片機(jī)4的A/D 口連接，同時通過多路A/D轉(zhuǎn)換電路與FPGA5連接，單片機(jī)4和FPGA5的自檢信號輸出端與組合邏輯電路6輸入端連接，控制信號輸出端經(jīng)三態(tài)門組和D/A轉(zhuǎn)換電路與4 選1模擬開關(guān)7的10、11端口連接，PWM調(diào)光信號輸出端經(jīng)三態(tài)門組、比較放大電路與調(diào)整管8連接，4選1模擬開關(guān)7的信號輸出端經(jīng)比較放大電路與調(diào)整管8、9連接，電源電路上設(shè)有電流采樣電阻，該電阻采集的采樣信號反饋至比較放大電路?？刂颇K1的工作原理為單片機(jī)4和FPGA5同時接收光敏傳感器、電源電路中電流采樣電路、溫度傳感器的采樣信號以及用戶輸入的控制命令，根據(jù)這些信息做出分析和判斷后輸出控制信號、PWM調(diào)光信號和自檢信號，控制信號和PWM調(diào)光信號輸送至三態(tài)門組，自檢信號輸送至組合邏輯電路6并尤其進(jìn)行判斷，并將判斷后的控制信號輸送至三態(tài)門組以及4選1模擬開關(guān)7。單片機(jī)4輸出的自檢信號為A，F(xiàn)PGA5輸出的自檢信號為B，組合邏輯電路6檢測若A、B信號是高電平則相應(yīng)的芯片為正常工作狀態(tài)，若A、B信號存在低電平，則相應(yīng)的芯片為異常工作狀態(tài)，單片機(jī)4和FPGA5的輸出信號是一致的，到底是哪個控制芯片的信號能夠輸出，由組合邏輯電路6輸出的信號A控制的三態(tài)門決定。更具體的說，若單片機(jī)4正常工作，不管FPGA5異常還是正常，組合邏輯電路6控制三態(tài)門組只輸出單片機(jī)4的控制信號至4選1模擬開關(guān)7，同時輸出單片機(jī)4的PWM調(diào)光信號，若單片機(jī)4異常工作，而FPGA5正常工作，則FPGA5充當(dāng)主控制器，組合邏輯電路6控制三態(tài)門組輸出FPGA5的控制信號至4選1模擬開關(guān)7，同時輸出FPGA5的PWM調(diào)光信號； 若單片機(jī)4和FPGA5均異常，則PWM調(diào)光通道被三態(tài)門關(guān)閉，同時輸出信號至4選1模擬開關(guān)7，使4選1模擬開關(guān)7的不接受三態(tài)門組輸出控制信號，4選1模擬開關(guān)的低位選通端 AO有效，此時線性電源全時間段工作，系統(tǒng)失去調(diào)光能力，有用戶控制可以選擇兩個檔位的亮度，即只能選擇晝夜模式工作的兩種電流，此時LED光源3只有兩種亮度。當(dāng)單片機(jī)4和FPGA5有一個正常工作便可以線性的調(diào)控背光燈，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這種狀態(tài)時，三態(tài)門輸出控制信號經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后至4選1模擬開關(guān)7，由4選1模擬開關(guān)7設(shè)定線性電源的工作電流經(jīng)比較放大電路輸送至調(diào)整管8、9，同時PWM調(diào)光信號經(jīng)三態(tài)門組和比較放大電路直接輸送至調(diào)整管8、9，變化的工作電流聯(lián)合PWM調(diào)光可以輕易獲得 10000 1的高亮和高對比度的背光源，并且滿足驅(qū)動電路可靠性強(qiáng)的要求。
權(quán)利要求
1.一種LED背光源驅(qū)動電路，包括開關(guān)電源電路、LED光源(3)、調(diào)整管和控制模塊 (1)，其特征在于第一開關(guān)電源電路(2)和第二開關(guān)電源(10)并聯(lián)后接入電源正極和LED 光源(3)正極引腳之間，第一、二調(diào)整管(8、10)各串聯(lián)一個保險絲后并聯(lián)再接入LED光源 (3)負(fù)極引腳和電源負(fù)極之間，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)電源電路( 或第一調(diào)整管(8)損壞后由第二開關(guān)電源(10)、第二調(diào)整管(10)代替工作，所述的控制模塊(1)的信號輸出端分別與第一、二調(diào)整管(8、10)輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED背光源驅(qū)動電路，其特征在于所述的控制模塊(1)的控制芯片設(shè)有兩個，分別為單片機(jī)(4)和FPGA (5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED背光源驅(qū)動電路，其特征在于所述的控制模塊(1)， 其用戶輸入的控制信號輸送至4選1模擬開關(guān)(7)，同時經(jīng)串口通信輸送至單片機(jī)(4)和 FPGA (5)；系統(tǒng)采集的采樣信號直接輸送至單片機(jī)G)，同時經(jīng)過多路A/D轉(zhuǎn)換后輸送至 FPGA (5)；所述的單片機(jī)(4)和FPGA(5)輸出的控制信號經(jīng)三態(tài)門組和多路D/A轉(zhuǎn)換電路輸送至 4選1模擬開關(guān)(7)，所述的4選1模擬開關(guān)(7)輸出的控制信號經(jīng)過比較放大電路輸送至調(diào)整管(8、9)；所述的單片機(jī)(4)和FPGA(5)輸出的PWM調(diào)光信號經(jīng)三態(tài)門組和比較放大電路輸送至調(diào)整管(8、9)，所述的單片機(jī)(4)和FPGA(5)輸出的自檢信號輸送至組合邏輯電路(6)，所述的組合邏輯電路(6)輸出控制信號至4選1模擬開關(guān)(7)和三態(tài)門組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的LED背光源驅(qū)動電路，其特征在于所述的調(diào)整管(8、9) 串聯(lián)有電流采樣電阻，所述電阻采集的采樣信號反饋至比較放大電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED背光源驅(qū)動電路，其特征在于所述的保險絲選取原則為，兩倍的正常工作最大電流<保險絲型號的安培數(shù)值<0.7倍支路容許流過的最大電流。
6.一種如權(quán)利要求1-5所述的LED背光源驅(qū)動電路控制方法，該方法包括以下步驟單片機(jī)(4)和FPGA (5)同時接收用戶控制信號和采樣信號后發(fā)出控制信號、PWM調(diào)光信號和自檢信號；組合邏輯電路(6)接收單片機(jī)⑷和FPGA(5)發(fā)出的自檢信號；經(jīng)組合邏輯電路(6)判斷，若單片機(jī)⑷正常，則輸出信號至三態(tài)門組，控制三態(tài)門組只輸出單片機(jī)(4)信號，同時輸出信號至4選1模擬開關(guān)(7)，控制4選1模擬開關(guān)(7)只接收三態(tài)門輸出的控制信號；若單片機(jī)(4)異常而FPGA ( 正常，若單片機(jī)(4)和FPGA ( 均正常，則輸出信號至三態(tài)門組，控制三態(tài)門組只輸出FPGA (5)信號，同時輸出信號至4選1模擬開關(guān)(7)，控制4選 1模擬開關(guān)⑵只接收三態(tài)門輸出的控制信號；若單片機(jī)⑷和FPGA (5)均異常，則三態(tài)門關(guān)閉PWM調(diào)光信號通道，同時輸出信號至4 選1模擬開關(guān)(7)，使4選1模擬開關(guān)(7)不接受三態(tài)門組輸出控制信號，而開啟晝夜兩種開關(guān)控制模式。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種LED背光源驅(qū)動電路及其控制方法，包括開關(guān)電源電路、LED光源、調(diào)整管和控制模塊，電源輸入的電流依次經(jīng)過開關(guān)電源電路、LED光源和調(diào)整管，所述的控制模塊輸出的控制信號輸送至調(diào)整管，由調(diào)整管調(diào)節(jié)LED光源亮度，其特征在于所述的開關(guān)電源電路設(shè)有兩個且并聯(lián)后接入電路，所述的調(diào)整管設(shè)有兩個且各串聯(lián)有一個保險絲后并聯(lián)再接入電路。該驅(qū)動電路可以輕易獲得10000∶1的高亮和高對比度的背光源，同時開關(guān)電源電路、調(diào)整管、控制芯片均為冗余備份結(jié)構(gòu)，設(shè)置了兩個，從而提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
文檔編號H05B37/02GK102231261SQ20111015492
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者劉波, 朱標(biāo), 章小兵, 董戴, 趙小珍, 陳文明 申請人:中航華東光電有限公司