LED背光驱动电路原理分析.docx

LED背光驱动电路原理分析-杨在鲁

　该部分电路主要由集成块IC8101(LD7400)组成，见下图。LD7400是通嘉公司生产的异步电流模式升压控制器，可以在10.5V～28V电压范围工作。该器件具有斜率补偿、输入电压欠压锁定、输出电压短路保护、可编程振荡器频率、热关断保护等功能。
　　1．背光开关控制电路
　　背光开关控制电路较为简单，主要由主板发出的开关控制信号ON/OFF和Q8302、IC8101(LD7400)的③脚构成。二次开机后，背光开关控制信号ON/OFF由低电平变为高电平，经CN9903的13脚送入到二合一电源板。该信号经R8304和R8305分压后，加到Q8302的控制极，Q8302饱和导通，相当于把R8306-端接地，IC8101内电路检测到这一信号后，使IC8101进入正常工作模式。
　　2．升压电路
　　本机采用自举升压电路结构把+36V电压升高到78V电压，为LED背光灯供电。它的好处是：当功率转换电路未工作或功率管短路时，输出的电压低，不会使LED过流而损坏，同时可以避免开机瞬间冲击电流对LED的影响。
　　二次开机后，+12V电压直接加到LD7400的⑧脚，LD7400启动工作。当开关控制信号ON/OFF变为高电平使Q8302饱和导通时，LD7400内部控制电路检测到这一情况，从⑦脚输出PWM脉冲。当⑦脚输出高电平时，该信号经R8104和R8105加到Q8101的栅极，Q8101饱和导通。+36V电压经L8101、Q8101和R8107到地，电感L8101储能，感应电动势为上正下负。当⑦脚为低电平时Q8101截止，Q8101的栅极电荷经D8101、R8104回到LD7400的⑦脚内部。流过L8101两端的电流被截断，L8101感应的电动势变为上负下正。此时，L8101感应的电动势叠加上+36V的输入电压，形威78V电压作为LED背光灯的驱动电压。
　　3．电流稳压电路
　　因LED对电流要求严格，因此本电源稳压取样采取电流取样模式，从电流检测电阻R8201、R8202、R8203、R8204、R8205、R8213上取得经LED灯管的电流大小信号送入IC的FB脚，调整驱动脉冲占空比实现LED驱动电流控制。
　　LED-SOURCE电压产生后，从接LED灯串的插座CN8901的12脚和①脚接入，送往LED灯条，LED灯条的另一端经CN8901的⑩脚和③脚（LED-1）与背光灯驱动电路中Q8203的漏极相接。R8201—R8205、R8213为电流检测电阻，R8211、R8208/R8214、IC8201为基准电压形成电路，12V经基准电压形成电路将FB点电压抬升到2.5V左右，完成该信号与IC8101的①脚内部电路匹配（①脚输入电压要求在2.5V左右，内部电路才能正常工作）。
　　当某种原因造成流过LED灯条的电流过大时，流过电流检测电阻两端的电流增大，电流检测电阻R8201等电阻两端的电压升高，使FB电压升高，经lC内部逻辑处理电路控制后，⑦脚输出的PWM脉冲占空比就会减小，使Q8101导通时间缩短，L8101储能时间下降，LED-SOURCE电压降低，使流过LED灯条的电流减小。当某种原因造成LED背光板的电流过小时，稳压过程与上述过程相反。
　　4．调光控制
　　由于LED发光二极管的发光亮度对电流变化很敏感，微小的电流变化都会造成LED的亮度变化，再加上LED发光二极管允许流过的电流大小有限，稍微低一点或高一点就会造成LED发出的光线颜色改变，因此，很难用调节电流的方法来调节LED发光亮度。所以，LED发光二极管一般都采用PWM脉冲调光的方式来调节亮度。
　　本电源使用的是PWM调光，即利用人眼的视觉特点，通过单位时间内，LED亮灭时间的比例，来达到调整LED亮度的目的。本电源的调光控制分两部分完成，一路控制IC8101，使IC8101的⑦脚无脉冲输出；另一路控制Q8203，使LED背光板电流通路瞬间断开。
　　主板送来的背光亮度控制信号DIM从CN9903的⑩脚输入，一路经R8103和R8102分压后，加到IC8101的⑤脚。当DIM信号为高电平时，送入⑤脚的信号也为高电平（大于2V），IC8101内部电路正常工作，⑦脚输出正常的驱动信号，LED背光灯正常点亮；当DIM信号为低电平时，送入⑤脚的信号也为低电平（小于1V），内部控制电路使⑦脚输出低电平，Q8101截止。
　　另一路直接送入Q8202的基极。当DIM信号为高电平时，Q8202饱和导通，Q8201导通，Q8203的栅极为高电平饱和导通，LED背光板有电流流过而发光；当DIM信号为低电平时，Q8202截止，Q8201因基极为高电平而截止，从而使Q8203的栅极无电压，Q8203也截止。LED中无电流通路不发光。由于DIM信号的频率是在100Hz—800Hz之间，远高于人眼的视觉暂停的界限，所以人眼看不见背光闪烁。
　　5．保护电路
　　保护电路主要由过压保护电路、LED背光开路保护电路、过流保护电路及过热保护电路组成。
　　(1)过热保护
　　过热保护电路主要是限制集成电路总功率耗散。当集成电路内部温度达到150℃时，集成电路内部保护电路动作，关闭⑦脚PWM信号输出。
　　(2)过压保护电路/LED背光开路保护电路
　　在LED背光板负载开路或者输出电压过高时，必须使芯片进入保护状态，从而使芯片停止工作。当负载开路时会导致FB上的反馈电压一直为低电平，LD7400则会一直工作在最大占空比状态，同时由于电感L8101没有退磁通路，输出电压LED-SOURCE会越来越高。
　　最终结果是损坏LED驱动电源。因此，本电源加有过压保护电路/LED背光开路保护电路，它主要由可控硅Q8301及外围电路构成。当负载开路或LED-SOURCE电压异常升高时，该电压使稳压管ZD8301导通，ZD8301导通后，Q8301导通，主板送入的背光开关控制信号ON/OFF信号被Q8301短接到地，Q8302截止，R8306从电路中断开，IC8101内部控制电路检测到这一信息后，关闭⑦脚的PWM脉冲信号输出。
　　(3)过流保护
　　IC8101的④脚内置有过流比较器。当LED -SOURCE的负载过重或其他原因造成流过Q8101的电流增大时，流过R8107两端的电流也跟着升高，R8107两端的电压升高，该信号经R8109加到IC8101的④脚（内部OCP比较器的正端）。当电压达到()．5V时，OCP比较器翻转，过流保护电路动作，关闭⑦脚的PWM脉冲信号输出。