论文研究-基于电流控制的LED背光驱动电路方案设计 .pdf

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基于电流控制的LED背光驱动电路方案设计,刘桂红,董海霞,本文在对LED和CCFL进行调查和对比之后,通过LED的强大对比优势,将采用LED替换CCFL作为液晶屏的背光。同时分析了LED的多种电源驱动方式�
国科技论文在线 工作方式采用 方式进行高亮度的驱动,借助外部的电路来适应较宽的电压 范围,以恒流的方式对可靠驱动。控制亮度的电流可以通过选择合适阻值的电阻 来设定,同时提供了线性调光的功能,可以支持低频可变占空比的 调光功能 具冇噪音低、连续导通模式时候满负载的效率髙,这是现在最普遍的控制方式。 还可以分为恒定频率和恒定关断时间,恒定关断时间的方式在输入电压较宽的 时候波纹电流不受影响,而恒定频率的方式受宽电压输入影响较大,但是恒定频率方式相对 更加简单耦合性小,由于本文设计输入电压范围很窄,所以采用的是恒定频率的方式。具体 电路形式参见节的结构设计, 结构设计 系统采用一款非定制、高集成的开关调节器 降压芯片。该芯片可以控制输入到 的电流,以对背光亮度精确控制。图为核心部分电路原理图。 L1 GKT DuFJ15 R:]30T 4竹K4 图电路部分原理佟 本电路的设计主要是以固定频率、高集成度的开关转换芯片为核心,加以限流电 阻来实现电流控制。芯片的固定频率为 输入电压可以达到,但是这样需要耐压 高的二极管以及电容。 该电路的工作原理:其中 为芯片的使能端,低电平时候关断整个芯片,使芯片 停止工作以达到最小的静态功耗,以达到进一步节能的目的。 二极管和电感的配合产牛震荡来为芯片提供动丿,电容均作为滤波电容,滤除输出电 流中不需要的杂波,减少杂波对显示屏的干扰。由主板电路提供的三路电压分别对各个部分 供电, 一端是对芯片和其他部分供电。使能端电压是一路数字信号,在高电平的时候 通过三极管的饱和状态作为廾关,利用芯片 引脚卜方的电阻来控制该引脚的电压 值,从而开启或关断芯片,低电平的时候三极管处于截止状态,不能形成通路, 脚不能达到开启电压,从而实现关断芯片,此引-是对背光开关的控制。该引脚电压可以通 过下面的公式推导得米:首先使能端的电压输入到 端,通过电阻的分压将三 国科技论文在线 极管导通,同时可以测得三极管基极电流,利用=β计算出集电极电流,这样就能够 获得集电极上拉电阻上的电压 从而控制第二个三极管的通断用第 一个三极管同样的计算公式就可以获得 引脚的电压佰 亮度调节电压端输出调节电压,此端是·可变电压,电压范围在 当输入电压最 高时,通过 芯片后输出最小电流,屏幕显示最暗;反而当输入电压最小时候,屏幕 显示最亮。输出电流的计算可以通过这个计算公式获得: (公式) 其中为端电压,通常可以稳定在 为端下方控制电流大小 的三个并联检流电阻电阻的阻值、和为左右两端电阻。从公式中可以看出调节 端的输入电压对输出电流的控制 端电压为时,电流输出电流最大,反之电流 最小 为了能够更好的对输入端电流进行控制,在调节端加一路放大电路,通过放大电路输入 端和反馈端的电阻比例来获得我们想要的电压值,从而能够精确获得我们想要的输出电流来 线性控制亮度。通过放大器输出的电压作为输入到芯片引脚,由放大器输出的控 制电压和三个检流电阻共同作用到引脚,使得引脚的电压基本上可以稳定在 左右,这样就能够使输出电流受控于输入电压了。由于放人部分不是重点,所以此部分电路 就不做更加详细的介绍了。 验证结果 通过对电源电路的设计,经实验发现连接显示屏时侯出现显示屏幕抖动的问题, 这是由于输出端产生了杂波,对输出电流产生了干扰,所以在输出端加了一个容值较大的钽 电容进行滤波,之后无此现象发生。 电压电流试验 通过放大电路输入端分压电阻的配比,使新背光屏的最低亮度和原来背光 屏的最低亮度一致,将电阻配比确定下米之后,利用软件对亮度的各个档位调节和对比,可 以实现对原来背光屏的完全替代。各个栏位的电压电流如表所示 电压电流对应表 电压(对地电压)()电流() 通过的电流和对地的电压基本成单调趋势,由」的电阻特性,所以 电压和电流关系是非线性的通过公式可以看出控制电压与输出电流的关系,如图所示。 国科技论文在线 350 300 250 200 il50 00 50 图调节电压与输出电流关系 从图中可以看出控制电压和输出电流的关系,输入控制电压越大输出电流越小,二者成 反比关系。从这里也进一步验证了降压电流控制模式 功率试验 通过实验可以看到测得的大致功率。由于木质是二极管,所以它具有二极管 的伏安特性,阻值会随着两端的电压变化而变化,电压越大电阻会呈减小的趋势。利用仪 器实测本设计中的消耗功率大约为,然而同样亮度的则需要消耗大约 在这里充分体现出了的节能效果。测试结果如图所示。 图 功率测试结果 亮度对比试验 与原屏幕亮度对比图如图所示。 国科技论文在线 2011/07/13 2011/07/13 MODEL BS-A2+er2.21 MODEL BS-A2+ Ver2, 21 182012 自動定 自動定 一于于亻 人儿測定 外部入力款起 小儿測定 外部入力款定 少儿設定 校止 儿款定 校正 了 倍了 图()最暗对比图 2C11/07/3 MODEL BS-A2+ Ver2. 21 MODE BS-A2-+ were, 21 181928 白動謝定 卫一于 自動潮定 人可儿测定 外部入力款定 叉刚定 外部入力設定 77儿款定 校正 7定 校正 了 )最亮对比图 图对比图 通过与原来屏幕的亮度对比,可以看出屏幕的亮度可以与达到一致,并且 的饱和度和色彩度非常好。这是由于色域要比高很多,通常的色 域只能达到而能达到,这里也能够看出相对于 在色彩上的另 种优势 总结 通过新H背光对比和实验可以证明背光可以完全替代,并且从节能和色彩 度等方面都有了很大的提高。这说明基于电流控制的电源设计是可行的,而且这种基 于电流的控制方式可以稳定的、准确的对背光亮度进行控制,亮度调节范围也比原来的 背光更广,使得无论是在白天的充足光线下还是在漆黑的夜晚里都能够调节出令人舒 服的亮度。 随着技术不断的发展和本人能力的限制,设计之中还有许多不足之处,还需要继续学习 和研究。 参考文献 著,开关电源设计(第二版)王志强译,北京:电子工业出版社。 沙占友,单片机开关电源最新应用技术北京:机减工业出版社, 彭力,基于状态窄间理论的逆变电源控制技术研究华中科技大学博士学位论文 薄哲,基于单片机的开关电源设计电气技术与自动化

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