led驱动电源范文第1篇

（安徽工业大学 电气与信息工程学院，安徽 马鞍山 243032）

基金项目：2013年安徽省大学生创新训练计划（201310360303）资助项目

1 引言

LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代.LED球泡灯具与白炽灯比较，其最大的发展动力就是节能环保的优势.但是由于成本过高，导致价格要比传统灯具高了几个档次，且其驱动电源的寿命远低于LED灯珠寿命，使得整个LED灯具寿命受限.LED驱动电源可以说是LED照明设备的心脏，LED驱动电源的长使用寿命、节能环保的特点决定其对LED驱动电源的寿命、功率因数、谐波含量、效率、发热量等设计指标必然要求越来越高.本文提出的基于TI公司的LM3429控制芯片的LED驱动电源设计，具有长寿命、低成本和高效率等优点.

2 LED驱动电源电路工作原理分析

2.1 核心元件概述

LM3429是一款高性能、多用途LED驱动芯片.如图1所示为芯片的原理框图所示：输入电压范围为4.5V到75V，可以配置成降压，升压，升/降压或SEPIC拓扑，输入和输出的工作电压额定值为75V，内部的PWM控制器可调开关频率高达2MHz.同时还集成了精密的基准电压，用于快速PWM调光的逻辑兼容DIM输入，LM3429具有完善的保护功能，包括过电压保护（OVP）、过流保护（OCP）、环流限制（CCL）.

2.2 基于LM3429芯片的驱动电源电路原理图

根据LED驱动电路的原理框图，设计了如图2所示的基于LM3429芯片的6W LED驱动电源原理图，该驱动电源LED负载用6只功率为1W的LED管串联，每只LED管电压额定值为3.5V、电流额定值为0.3A，整个LED模组的功率约为6W.

2.3 基于LM3429芯片的60W驱动电源原理分析

2.3.1 开关频率

如图3所示，在boost和buck-boost拓扑结构中，连接在RCT引脚和开关节点的RT与在GND和RCT间的CT设置TOFF，VIN按比例决定开关频率的稳定.

2.3.2 LED平均电流

如图4所示，LM3429应用外部检测电阻RSNS将LED电流ILED转变成电压VSNS，HSP和HSN引脚是高边检测放大器的输入引脚，此放大器通过负反馈迫使VHSP与VHSN大小相等.这样，就会产生电流ICSH，经过电阻RCSH流出CSH引脚.这样，就可以计算得到ICSH、VSNS、ILED.

2.3.3 电流检测与限制

如图5所示，LM3429利用比较器监测晶体管电流的方式实现了峰值电流模式控制，并与COMP引脚电压相比较.另外，它采用了周期循环过流保护功能.如果电流检测比较器输入的电压超过245mV，则立即终止循环.

2.3.4 过压保护

如图6所示，LM3429可以通过OVP引脚设定输入输出过电压的状态，这个引脚可以精确到1.24V，同时有20？滋A的滞后电流.

2.3.5 输入欠压保护

如图7所示，nDIM是既可以提供1.24V的门槛电压，同时具有可设计滞后作用的双重功能引脚.这个引脚既可以作为PWM调光的输入，也具有输入欠电压保护功能.

2.3.6 PWM调光

如图8所示，PWM信号可以为nDIM引脚提供驱动信号，LED的亮度可以随着占空比的变化而变化，如：30%的占空比对应30%的LED亮度.

3 基于LM3429的LED驱动电源参数设计

从上面的分析可知，一款高效、安全、稳定的LED驱动电源的设计需要各个参量相互配合，本文重点介绍各个参量的准确计算方法与过程.

3.1 输出电压和LED动态电阻为

3.2 假设CT的值为1nF，开关频率fSW和RT为

3.3 设定LED平均电流ILED为1A，电流检测电阻RSNS为

3.4 峰值电流为

最接近0.041Ω的电阻值为0.04Ω，所以，峰值电流为

3.5 输入电容为

为了减小提供功率的相互影响，使用电容的值为14μF，因此脉动电压值会更小.因为高压陶瓷电容选择受限，只能选用3个4.7μF的贴片陶瓷电容.

3.6 场效应管NFET电压等级至少应该比漏极源极电压VTMAX的最大值高15%

所以选用100V，32A的NFET.

3.7 二极管的电压等级和电流等级

选用100V，12A，VD=600mV的二极管.

3.8 输入欠电压保护是由开启门限电压和期望滞后电压 决定的

3.9 输出过电压是由关闭门限电压和期望滞后电压VHYSO决定的

4 结语

本文详细分析了LM3429芯片的工作原理及特性，结合芯片性价比高、电路简单、性能指标突出等特点设计了节能高效的6W LED驱动电源，经过严格的参数整定，在实际样品测试结果中各项性能达到设计要求.同时，本设计也可为其他开关电源设计提供参考或直接借用.

参考文献：

（1）牛萍娟，付贤松，任梦奇，杨新璇，韩变华.高功率因数的90W路灯驱动电源设计[J].电工技术学报，2014，29（10）：199-205.

（2）王戎伟，罗中良，陈治明，黎馨楹.基于NCP1014的4W LED驱动电源设计[J].现代计算机，2013（9）：58-61.

（3）高家宝，刘堃.基于FAN7554的30W LED驱动电源设计[J].价值工程，2015（17）：104-106.

（4）李帆，沈艳霞，张君继，赵芝璞.一种新型高效LED驱动电源设计[J].电源技术，2013（8）：1425-1428.

（5）沈霞，王洪诚，蒋林，许瑾，方玮.基于反激变换器的高功率因数LED驱动电源设计[J].电力自动化设备，2011（6）：140-143.

led驱动电源范文第2篇

【关键词】电源技术 LED 驱动电源

在设施农业中，通常所采用的人工光源是荧光灯与高压钠灯。近年来，随着光电技术的发展，发光二极管（LED）的亮度与效率也大幅度提高，使得这种光源在设施农业生产中的应用变为可行，尤其对封闭可调控的设施农业环境（如植物工厂，组织培养室、植物生长箱等） 是一种非常合适的人工光源.为此，主要介绍了LED在设施农业中的应用及发展趋势。

市景观照明追求的不是亮度，而是艺术的创意设计，LED产品应该能够找到它的用武之地。发光角度小的LED方向性强，可作局部重点照明；在封装材料中添入散射剂可以实现175度的发光角适合较大范围内的照明，问题是目前城市夜景照明中建设单位过于追求高亮度难以给设计师提供足够大的选择范围，目前在城市夜景照明工程中常用的LED光源主要有：线性发光灯具、装饰草坪灯、景观灯、球泡、水下灯、地面灯具：地埋灯、发光地砖、石灯、利用太阳能电池作为能源的LED灯具。

国际上LED的医学应用研究工作从20世纪90年代开始，1993年美国太空总署（NASA）首先提出LED生物医学应用研究。其研究内容包括：利用LED照射舒缓宇航员运动疲劳、处理伤口，用于肿瘤的光动力治疗和消除皮肤炎症、溃疡，促进创伤愈合以及面部嫩肤、除皱、除斑，治疗座疮等等。相继推出LED医疗应用成果的还有以色列和英国。通过大量临床实践，各国生物医学界专家一致认为LED医疗器械是目前最能替代He-Ne激光器进行光疗的器械，在医学应用领域有着极其广泛的开发前景。故LED电路的设计显得尤为重要，没有驱动LED永远发不了光。每个厂家所用LED都是一样的，不同之处在于驱动电路的不同，好的驱动电路能使其工作时间更长，发挥更多的作用，节约更多的能源，LED相比于普通的白炽灯所用电量更少，但能发出同样的光芒，使用年限也更长，正因为有各种高性能高质量的电路使得LED能发挥其历史性的作用，来为我们照福，为国家照福，为人类照福。

一、国内外研究现状及发展趋势

（1）国外LED电路发展现状。半导体照明技术的开发研究引起了全球研究机构和企业的重视。国外共有近200家公司参与GaN器件、材料和设备的开发，近300所大学和研究所参与GaN的研发。目前，功率型白光LED光视效能（发光效率）已经达到100 lm/W，研究水平达到160 lm/W。经过技术发展和市场竞争，世界主要LED厂商已经形成各自的技术特色。日本日亚化学处于全球技术领先水平，垄断高端白色、蓝、绿色LED的市场，丰田合成在白光LED及车灯照明技术开发据国际前端；美国Cree的碳化硅衬底生长GaN外延片国际领先，传统照明巨头Philips绝对控股的美国Lumileds功率型白光LED国际领先；传统照明巨头Osram欧司朗控股的德国欧司朗光电半导体功率型LED封装和车用LED灯具开发国际领先。

（2）国内LED电路发展现状。国内的外延片生长技术主要源于美国、基本上是进口美国的有机金属化学气相沉淀（MOCVD）装备，这些装备在美国就不是一流的装备，在整个LED产业外延片的生长、芯片、芯片封装3个环节中，外延片生长投资要占到70%，外延片成本要占到封装成成品的70%，同时外延片生长技术的人才全世界都缺乏，简单的说，外延片的水平决定了整个LED产业水平，国内近几年也陆续引进了50多台MOCVD装备，均处理大生产工艺摸索阶段，一旦工艺成熟，则会上10倍地增大装备数量形成规模生产，市场需求巨大。

国家“863”计划和信息产业发展基金及时支持了国产外延设备如液相外延炉和MOCVD设备的研发（中科院半导体所、中电科技集团公司第四十八所），通过整机消化吸收，关键技术再创新等措施，填补了国内空白，使长期制约我国LED产业发展的装备瓶颈得以突破。 随着国家照明工程的起步，国内LED芯片设备的巨大需求再次引起了国外半导体设备生产商的积极响应，他们日益重视中国这个巨大的市场，但是，这里面也存在着一个隐忧，国外芯片设备高昂的价格，相对制约了国内企业的规模化、产业化发展，也消耗了国家大量宝贵的外汇。同样也挤占了国内设备生产商的发展空间。

二、LED驱动电源技术发展趋势

LED行业的兴起，并不是偶然的，而是在整个科学发展的条件下，在节能环保的号召下，在人类能源日渐紧张的情况下发展起来的。能源的浪费与消耗，势必呼唤新节能产品诞生，即使不是LED也是其它同类产品来取代，所以说LED照明的兴起，是有其必然性的。作为LED照明的核心驱动力，LED驱动电源的发展直接影响LED的普及和大众化。怎么降低LED成本，让LED照明进入千家万户，这是摆在所有LED人面前的一个重要课题，同时也是一次重大的发展机遇。

未来LED驱动电源将向何处发展呢？我们都知道，LED驱动电源是直接为LED提供驱动力的，相当于发动机。LED驱动电源技术的发展，对LED相关行业的发展是至关重要的。也是具有决定意义的。LED驱动电源的主要功能是将交流电压转换为直流电压，并同时完成与LED的电压和电流的匹配。随着硅集成电路电源电压的直线下降，LED工作电压越来越多地处于电源输出电压的最佳区间。恒流恒压这些技术，将会越来越普遍。

（1）针对LED的特点开发一系列恒压恒流控制电子电路，利用集成电路技术将每颗LED的输入电流控制在最佳电流值，使得LED能获得稳定的电流，并产生最高的输出光通量。LED驱动电源在输入电压和环境温度等因素发生变动的情况下最好能控制LED电流的大小。

（2）LED驱动电源具有智能控制功能，使LED的负载电流能够在各种因素的影响下都能控制在预先设计的水平上。当负载电流因各种因素而产生变化时，初级控制IC可以通过控制开关使负载电流回到初始设计值上。

（3）在控制电路电路设计方面，要向集中控制，标准模块化，系统可扩展性三方面发展。

（4）在目前LED光效和光通量有限的情况下，充分发挥LED色彩多样性的特点，开发变色LED灯饰的控制电路。

2011年LED产业发展速度小于预期，蓝宝石衬底、LED芯片价格自年初以来连续下跌，前7个月平均跌幅超过20%。在LED产业的上游端，蓝宝石衬底在建项目产能达10100万片/年，而中国当前实际需求量仅为685万片，尚不足产能的1/10。

这反映了当前LED产业面临的发展困境。国家半导体照明工程研发分析说，LED上游厂商产能有些过剩，而中下游应用端市场不如预期好，导致LED产品价格持续下滑，部分中小LED企业面临生存困境。

分析国内外产业发展政策，LED照明都毫无疑问代表了未来照明的方向，随着一系列扶持政策的陆续出台，以及技术、观念的全面革新，LED产业将在未来三五年开启爆发式增长模式。

LED产业的市场蛋糕究竟有多大？何时才能真正做大？这个是当下LED人最关心的问题。按照“十二五”发展目标，LED照明将占据国内30%以上的市场份额，产值预期将达到5000亿元。最新消息透露，半导体照明“十二五”专项规划将于今年9月份出台，届时很多疑问都将水落石出。

5000亿是个怎样的概念？翻开资料，去年中国LED应用产值才过1000亿元，相当于LED产值在未来三四年增长到去年的四五倍。这是对国家政策和市场形势双重分析后得出的结论，实现的可能性非常大。对国内LED产业将形成极大推力，很多企业将迎来爆发式增长。

对LED市场的乐观预期，更多地缘于LED产品的节能效果。以一盏10瓦LED灯代替60瓦白炽灯为例，每小时可省0.05度电，一年可省电183度。全中国每人平均用一盏LED灯替代60瓦白炽灯，可省183度电/年×13亿人=2379亿度电/年，相当于3座三峡水力发电厂的电量。

参考文献：

led驱动电源范文第3篇

关键词：小功率LED；驱动电源；电路；变压器

1 引言

在全球“节能减排”大背景下，LED作为一种节能型新光源在城市景观、交通指示和公众广告等行业都有着相当广泛地应用。LED具有高效、长寿命、低功耗和安全等优点。LED光源与其他光源主要区别在于LED光源需要一个恒流源驱动电源。

2 方案比较选择

升压式有源功率因数校正方案具有输出电流纹波小、效率高、磁性元器件设计简单等优点。但电路结构复杂、成本较高不适于大批量生产。

反激式有源功率因数校正方案只需要一级就可以实现功率因数校正和输出恒压/恒流的要求。具有电路结构形式简单、成本低等优点。

临界模式在照明和其他低功率应用中很常见，成本低廉，设计简单，适合大批量生产。综合成本、生产性等因素，选用临界反激模式有源功率因素校正方案。

3 电路设计

该电源设计重点为变压器设计，驱动芯片为L6561。本文侧重介绍变压器理论推导和主要参数设计。主要参数包括：输入电压 ＝176VAC～264VAC，输出功率Po（max）＝17W，输出电流Io＝0.34A～0.36A，输出电压 ＝25VDC～50VDC，效率 ≥85%，功率因素PF≥0.95。

变压器设计需进行理论分析，理论分析中所涉及参数及其意义分别如下所示： 、 、 分别为初级、次级与辅助绕组匝数， 为匝比， 为输入功率， 为磁芯电感系数， 为输入电压有效值， 为初级电感量， 为初级电流有效值， 为初级电流峰峰值， 分别为开关管周期、导通时间和关断时间

……输出电压； ……驱动电源效率。

由功率与电压电流关系推导初级峰值电流：

4 变压器主要参数设计

（1）初级电感量设计

L6561芯片最小驱动频率 ,考虑到EMI设计要求，选取 ,综合考虑次级反射电压、初次级电流峰峰值等要求，取 =4， =170V， =51V。根据3.1推论的结论可知：

5实验结果

根据以上设计，制作了原理样机。常温时测试驱动电源参数，当=220VAC，Io=0.355A， =47.8V时，主要测试参数如下：PF≥0.967， ≥86.7%。

6 结论

led驱动电源范文第4篇

关键词:LED背光;DC-DC;脉宽调制;反馈

中图分类号:TN312+.8文献标识码:B

A Design of Wide Color Gamut Direct LED Backlight Driver Circuit

ZHANG Zhi-rui1, LIU Wei-dong1,2, QIAO Ming-sheng2

(1. Dept.of Electrical Engineering, Ocean University of China, Qingdao Shandong 266100, China; 2. Hisense Electric Co., Ltd., Qingdao Shandong 266071, China)

Abstract: This paper presents a wide color gamut LED backlight driver circuit, introduces the process of hardware design in detail, briefly shows the process how the FPGA control the LED driver.

Keywords: LED backlight; DC-DC; PWM; feedback

引言

LED背光源液晶电视以其特有的高性能获得越来越多地关注,目前市场上的LED背光源液晶电视大多以白光LED为主,对比CCFL背光电视,白光LED背光电视无论在色域、对比度还是安全、绿色环保方面都有其无法比拟的优势[1]。直下式背光模组的LED安装在背光模组底面,其出光可以高效率地耦合到液晶面板,在大尺寸LCD应用中能保证均匀的亮度分布。而以红、绿、蓝三色LED按一定比例构成白光时,虽然能够大幅改进液晶电视的颜色与亮度性能,但由于过高的价格和难以克服的色衰不一致问题,一直未得到长足的发展[2]。本文讨论以独特双色管芯白光LED光源作为液晶电视背光源,其采用三合一封装,由一个红色管芯和两个红色互补色管芯组成,实验证明其色域能达到NTSC(national television system committee)标准90%以上,但价格却远远低于RGB LED,且性能更加稳定。

相比普通白光LED背光源,本文讨论的大尺寸宽色域直下式LED背光源两倍于相同数量的白光LED通路数量,需要更多的驱动芯片以适应其需要,因此16通路的驱动芯片在性价比方面有很大优势。文中以16通路驱动芯片配合双路升、降压DC-DC控制芯片来实现双管芯LED背光控制,结构简单且控制方便。

1整体设计

整个背光驱动系统由DC-DC电路、LED驱动电路、反馈电路组成。FPGA对驱动芯片进行前端控制,设计中DC-DC为LED阵列提供稳定的电压,驱动芯片使LED阵列保持恒流,以达到LED灯串亮度的高度一致,并保证在整体电流不变的情况下,利用FPGA对输入图像信号进行亮度提取,产生对应占空比的PWM方波控制LED点亮或者熄灭,对LED进行亮度控制[3]。驱动电路的反馈电路能使输出电压根据每串灯电压的数值进行自适应调节,使其输出电压保持在最佳值,并保证驱动芯片的高效率。整体框图如图1所示。

2硬件结构设计

2.1电源驱动模块系统设计

本系统电源提供24V电压,由于双色管芯白光LED需要两个不同的电压驱动,因此DC-DC控制器的选择尤为重要,考虑到DC-DC控制器的简易性,选择双路DC-DC以实现升、降压输出,简化了电源模块(DC-DC)的设计,将24V电源转换成各个模块所需电源。由于双色管芯白光LED灯不同颜色芯片的前向压降和驱动电流不同,因此需要不同的驱动芯片进行驱动。

由于LED的光特性通常都描述为电流的函数,而不是电压的函数,而且Vf的微小变化会引起较大的If变化,从而引起亮度的较大变化。所以,采用恒压源驱动不能保证LED亮度的一致性,而且影响LED的可靠性、寿命和光衰,因此本设计中LED灯串采用恒流驱动。

驱动芯片整体电路主要分为电流调节电路和数字逻辑控制电路两部分,加上其它辅助电路实现完整的电路功能。电流调节电路主要用于通过外部调节电阻实现对输出电流大小的控制和调节,在保证LED灯可靠性与安全性的前提下,达到液晶电视背光模组的亮度需要。数字逻辑控制电路部分主要用于外部数据的接收、锁存以及使能控制功能,结合时间延迟电路,芯片内部集成8位PWM寄存器,实现对LED阵列256级亮度控制。

2.2DC-DC电路控制芯片的选择与特性

本方案设计的液晶电视背光模组,每个灯串有9颗LED串联组成,双色管芯白光LED灯由于各自的前向压降不同,经测试在各自不同的驱动电流下,每串分别需要18.7V、29.8V电压。双路输出DC-DC控制器原理图如图2所示。

整个系统输入电压为24V,综合考虑,选用ROHM9011转换芯片,该DC-DC控制器采用电感式开关结构,运用电流/电压双路反馈控制、PWM调制以及同步整流控制,电流模式PWM控制采用双闭环控制,提高了系统的瞬态响应速度,增强了系统的稳定性。同步整流技术采用功率NMOS管替代肖特基整流二极管,消除了二极管死区电压的功耗影响,可以提高芯片的工作效率[4],优化芯片的性能,满载效率达到90%以上。而且单颗芯片可以实现双路输出,以满足不同颜色芯片对电压的需求,简化了PCB布局,具有很高的集成度。表1为同步整流和之前非同步整流两种方式的效率比较,由数据可知,同步整流极大提高了系统的效率,对系统的功耗降低和系统的稳定有着积极意义。

2.3DC-DC控制器工作过程

2.3.1降压电路VR

当Q1导通时,在电感L3中感应出左“+”右“-”的感应电动势,续流二极管VD5关闭。LED的供电电压通过电感L3后,经过LED灯串,经驱动芯片内部MOSFET后接地,形成回路。当Q1关闭时,由于电感电流不能突变,在电感L3中感应出左“-”右“+”的感应电动势;Q2导通,电流经电感L3,Q2内部寄存二极管,LED灯串形成回路。输出电压由Q1的导通时间决定,二极管VD5的作用主要为防止芯片误操作,即当Q1关闭后Q2没有导通,从而引起Q2毁坏。

2.3.2升压电路VB

当Q3导通时,电流通过L2经Q3到地,电源对电感进行充电,在电感线圈未饱和之前电流线性增加,电能以磁能形式存储在电感线圈L2中。由于开关管导通,二极管承受反向电压,此时电容C2向LED灯串放电。当晶体管Q3关断时,由于线圈L2中的磁场将改变线圈L2两端的电压极性以保持电流不变,这样线圈L2磁能转化成的电压与电源串联,同时向电容C2、负载供电。L2电流是连续的,但流经二极管VD2的电流是脉动的,且由于C2的存在,LED灯串上仍具有稳定连续的负载电流。

本设计采用电流控制模式,它是一种固定时钟开启、峰值电流关断的控制方法,电流控制模式把变换器分成电流、电压两条控制环路。输出电压Vout经过反馈电路分压电阻R14、R15分压后送入误差放大器的反相输入端,而放大器的同相输入端为精密温度补偿基准电压VREF,两者之差被放大后与电感电流的采样信号相比较,决定是否关断开关管。DC-DC反馈电路是保证在输入电压发生变化或者负载变化的情况下使电路输出电压保持稳定。

2.4驱动芯片特性

本方案中驱动芯片选用MSL3162,共有16通道,内部每个通道亮度寄存器的长度是8位,每个通道可以通过PWM方式根据内部亮度寄存器的值进行256级亮度控制。另外,驱动电流的最大值可通过片外电阻设定,在4.5～5.5V的输入电压范围内,可实现对LED的恒流驱动,每通道最大驱动能力为100mA,可根据需要自由调节。电路拥有典型值为3%的各通道间的电流匹配精度,整个驱动电路相当于恒流源,可消除因温度和工艺引起的正向电压变化所导致的电流变化。MSL3162相比以往常用的8通道LED恒流驱动器,具有更强的多通道驱动能力、更优的输出电流调节精度以及更高的电流匹配精度,同时还拥有较小的芯片面积,有利于大尺寸直下式LED背光电视驱动设计。1MHz I2C接口用于数据传输和错误侦测,在串行总线上可最多带16个驱动芯片,其物理地址可通过AD1、AD0引脚进行硬件配置。实际应用原理图如图3所示。

本文LED驱动芯片电流通过一个连接在ILED管脚的外部电阻来调节。RSET管脚被内部调节到350mV,使得流出该管脚的电流IILED=0.35V/RILED,LED电流控制电路将流入LED管脚的电流ISTR调节为ISTR=6000×IILED=6000×0.35V/RILED,因此RILED= 2100/ISTR。本设计中,红色管芯需要20mA电流,红色互补色管芯需要40mA电流,由上述公式可知电阻R11、R4分别选择105kΩ和52.5kΩ。再通过输出电流反馈环路来调节PWM占空比,从而使负载LED的电流ISTR在稳态时等于设定值,从而实现了对输出电流的控制,以驱动不同管芯的LED负载。

2.5驱动芯片与DC-DC反馈连接方式

本文驱动芯片采用级联方式,第一颗驱动芯片的FBIN接地,其FBO与后一颗驱动芯片的FBIN相连,最后一颗驱动芯片的FBO与DC-DC控制器的分压电阻相连,输出将反馈引入外部DC-DC控制器,以此来控制输出电压,以减少加在驱动芯片的电压,提高了系统效率。具体的MSL3162级联方式和FBO与DC-DC分压电阻之间的连接方式如图4所示。

FBO信号非常敏感,因此在闲置不用的情况下,要接地而且要尽可能靠近GND,当FBIN/FBO信号穿过电路板时,应缩短走线长度,如有大电流信号应尽可能避开反馈信号或将反馈信号包地线,以屏蔽噪声信号。FBO输出反馈电流到外部DC-DC,但一旦MSL3162关断,FBO不仅不能为电源提供驱动电流,反而使DC-DC负载和输出电压增加,为防止这种情况发生,在本设计中将FBO与DC-DC控制器分压电阻之间接入肖特基二极管。

2.6各种控制信号

FPGA通过SCL、SDA、GSC、PHI接口控制驱动IC,从而控制LED阵列。SDA为串行数据输入/输出,SCL为时钟输入,GSC为FPGA输入到驱动芯片的基准频率,PHI为调光频率,该驱动芯片采用I2C协议与前端的FPGA进行通信。具体工作过程为:系统上电后,首先对MSL3162进行初始化,驱动芯片的E2PROM数据根据初始设定值自动写入相应的寄存器,包括输入/输出端口定义、时钟初始化以及定时器和中断的初始化设置,然后由FPGA将提取的亮度信号数据通过I2C接口送至MSL3162的内部寄存器。其中占空比数值分别写入寄存器PWM0至PWMF,PWM0至PWMF为8位寄存器,芯片内置计数器,当来一个GSC上升沿即计数一次,每次计数结束后即与寄存器PWM0至PWMF内部数据相比较,若计数器数据小于寄存器数据则保持低电平,计数器继续计数,直至计数器数据等于寄存器数据,则输出高电平,使LED灯串关断,此周期数据输出完毕后,PHI的电平上升,使整个驱动芯片复位,进入下一周期数据读取。FPGA通过写入寄存器的数值控制LED开启的脉宽,来实现对每串灯的亮度控制。

3结论

本文设计了一种宽色域、直下式LED背光源驱动电路,针对所选取的背光源特性,解决了驱动部分的电路设计,并在所开发的背光系统上实现了PWM调光。实验证明,该系统单通道电流精确可控,光学效果非常优异,极大提高了液晶电视的色域。在此基础上,如何在保证LED灯的可靠性、散热性与光均匀性的前提下,降低LED背光模组的厚度,并进一步完善LED动态背光控制算法成为下一步工作的重点,以使直下式LED背光液晶电视能在颜色表现力与超薄设计方面均有突出表现。

参考文献

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[2] 王大巍,王刚,李俊峰,刘敬伟. 薄膜晶体管液晶显示器件的制造、测试与技术发展[M]. 北京:机械工业出版社.

[3] Seyno Sluyterman. 动态扫描背光使LCD电视呈现活力[J]. 现代显示,2006,63:18-21.

led驱动电源范文第5篇

关键词：LED背光源；Boost拓扑；MCU控制；保护电路；恒流电路；2D＼3D调光电路。

中图分类号：TN312+.8 文献标识码：B

引 言

LED作为液晶电视的背光源在中大尺寸3D电视上的应用越来越广泛，图像在液晶面板上的显示是有顺序的，在3D显示中背光与液晶图像的同步会呈现出更好的显示效果。

本文基于Boost及MCU控制，设计一种具有扫描3D功能的侧导光LED背光源驱动电路，实现了一路Boost为LED提供驱动电压和MCU控制多路LED通断的架构，不但降低了系统成本， 而且不依赖专业芯片，不同路数的LED可以用同一个拓扑驱动，通用性强。

1 系统的构成

扫描式3D电视背光源驱动电路系统的结构如图1所示。电源板提供一个直流电源进入Boost电路做LED的驱动；MCU为整个系统的控制中心，负责信号的处理；反馈保护采样电路采样LED的低压端电压并将信号反馈给MCU；恒流及调光模块接收MCU的控制信号直接作用于LED的低压端。图1中LED的串数及每串的颗数都可调整，只要调整Boost电路的参数及选择相应IO口数目的MCU即可。下面介绍一下系统各模块工作原理及系统实现过程。

1.1 Boost电路的设计

Boost电路详图如图2所示。Boost做LED灯条恒流时的电压自适应，用简单的Boost芯片搭建即可。其中对输出做一个精度不高的反馈，后续LED灯条正端的电压细调通过MCU检测灯条负端来做反馈，电压的调整则通过Boost芯片Driver的调节占空比来实现的。本Boost芯片的CS脚具有过流保护功能。

1.2 MCU控制器

本设计针对8路LED控制，MCU选择28引脚闪存单片机：单片机时钟频率16MHz、A/D口11个、I/O口25个、定时器2个。整个系统的控制流程如图3所示：MCU实时抓取前段3D控制控制信号，当3D控制信号为高时，进入3D状态，通过检测场同步的上升沿和下降沿来触发背光第一串灯条的打开，灯条的打开时间及灯条之间打开的时间间隔用两个定时器作为中断触发条件，这样就可以用扫描的方式分时打开背光，完成背光与图像的同步；当主板的3D信号为低时，进入2D模式，根据PWM信号对背光进行同步调节。在2D或3D模式下MCU对灯条低压端进行实时监测，如果触发保护，则电路被关闭。

1.3 恒流及2D/3D调光电路

LED恒流电路如图5所示。检测电阻R7上的电压，获取2D与3D两种状态下的电流采样参考电平：R3上的电压较高时为3D状态，较低时为2D状态。运放的输入端具有虚短的特点，R2上的电平随即被设定，即R2所允许流过的电流被限定，从而LED的电流设定。当LED电流增大时，R2上的电压变大，反相输入端的电平高于同相输入端的电平，运放输出低电平，三极管V1的基极电平降低，V1的CE电流减小，从而减小了LED的电流。当LED电流减小时，R2上的电压变小，反相输入端的电平低于同相输入端的电平，运放输出高电平，三极管V1的基极电平升高，CE电流增大，从而增大LED的电流。如此循环，在动态过程中实现LED电流的恒定。在此过程中无需芯片的控制，电路自动反馈调整电流，实现电流恒定。

2D/3D调光电路如图4、5所示，VREF为MCU 供电电压VDD。在2D时，2D/3D IN信号为低电平，MCU芯片做出判断产生高阻态或低电平两种状态。当PWMIN为高时，MCU的PWM1 3D脚输出高阻态，此时VREF经过串联电阻R4、R6、R7到地，在R7上产生分压压降，LED恒流模块中的运放同相输入端获取R7上的电压作为LED恒流的参考电平，LED恒流模块打开LED；当PWMIN为低时，PWM1 3D脚输出低电平相当于接地，此时VREF经过串联电阻R4与MCU PWM1 3D脚内的N MOS管到地，此时电阻R7上无压降，LED恒流模块中的运放同相输入端在R7上获取不到电压，LED恒流模块关闭LED，从而实现2D下的调光控制。

在3D时，2D-3D IN信号为高电平，MCU做出判断采用高电平与低电平两种状态输出。依据外部PWMIN信号的状态，当PWMIN为高时，MCU的PWM1 3D脚输出VDD高电平，此时电阻R4串接在两个VDD电平之间，不产生电流，无压降，则VDD经过串联电阻R6、R7到地，由于没有电阻R4的分压，将在R7上产生一个较高的压降，LED恒流模块中的运放同相输入端获取R7上较高的电压作为LED恒流的3D参考电平，LED恒流模块打开LED；当PWMIN为低时，PWM1 3D脚输出低电平相当于接地，此时VREF经过串联电阻R4与MCU的PWM1 3D脚内的N MOS管到地，此时电阻R7上无压降，LED自恒流模块中的运放同相输入端在R3上获取不到电压，恒流模块关闭LED，从而完成3D下的调光控制。

1.4 反馈保护的实现

灯条保护电路是通过检测图5电路R10与R11之间的压差来实现的。当灯条正端或负端对地短路或开路时，此处的分压值为零，MCU通过IO口检测出此处的电压不正常，给出一个错误信号把电源关掉；当灯条正负短路在一起时，此处的电压过高，MCU同样能检测出错误信号关掉电源。MCU用作反馈电路也是对R10、R11间的电压进行检测，然后对各路检测结果进行比较得出最小的一路，让这个最小的与设定值进行比较，如果小于设定值则说明Boost电路输出的电路电压过低，那么就调低图4中MCU FBOUT脚的占空比（MCU是个数字脚），这样通过图4 C1的缓冲作用得出一个电压比较小的值，从而Boost提高输出电压；如果检测到的最小值大于自己设定的值，那么调高MCU占空比，实现实时反馈。

2 实验结果

实验样机2D模式下的工作参数：LED电流130mA，调光频率200Hz，占空比85%，由图6可见，电流恒流特征良好。

3D显示模式下背光电流波形如图7所示，实现了电流倍增（390mA）。小占空比大电流的情况下，能实现亮度基本不变的条件下在60Hz场同步下实现SG 3D的扫描。

3 结 论

本文设计了一种新型SG 3D侧导光LED背光源驱动电路，实现了2D显示模式下PWM调光及3D显示模式下扫描方式调光。该系统采用Boost和MCU调光相结合的方式，由于MCU直接对LED进行调光，省掉了专用调光芯片，且由于MCU具有可编程的特点，可以用来作保护电路及反馈电路，简化了原来的电路，后续维护上只需对程序升级就可实现，不需要重新布PCB。该设计对PIC微控制器在液晶电视LED背光驱动上的应用具有指导性意义。

本文设计了一种新型SG 3D侧导光LED背光源驱动电路，实现了2D显示模式下PWM调光及3D显示模式下扫描方式调光。该系统采用Boost和MCU调光相结合的方式，由于MCU直接对LED进行调光，省掉了专用调光芯片，且由于MCU具有可编程的特点，可以用来作保护电路及反馈电路，简化了原来的电路，后续维护上只需对程序升级就可实现，不需要重新布PCB。该设计对PIC微控制器在液晶电视LED背光驱动上的应用具有指导性意义。

参考文献

[1] Abraham I. Pressman 著，王志强等 译. 开关电源设计Switching Power Supply Design[M]. 北京：电子工业出版社，2005.

[2] Jasio Di 著，姜宁康，朱安定 译. PIC微控制器技术及应用[M]. 北京：电子工业出版社，2009.

[3] 童诗白，华成英. 模拟电子技术基础[M]. 北京：高等教育出版社，2001.