[发明专利]单片集成LED背光与LCD电源驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED背光驱动和为LCD提供电源的系统，特别是一种单片集成LED背光和LCD电源驱动系统。 

背景技术

液晶显示屏(LCD) 已成为电视、电脑和各种显示器的主角，在各类平板显示中占据了主导地位。但由于液晶显示屏本身并不发光，所以为液晶显示屏提供光源的背光源扮演着十分重要的角色。由于LED具有不含汞，色彩还原好、响应速度快、节能、安全、体积小等优点，正吸引着越来越多的厂商开始研制LED背光源。在小尺寸的背光应用中，LED背光源基本已经取代了CCFL，成为背光源的主流，而全球中大尺寸液晶显示屏的大幅增产必然带动其背光的产量提升。在中大尺寸液晶屏的应用中，LED背光源取代CCFL背光源已成为趋势，必将成为LED产业增长的热点。

当液晶屏的尺寸逐渐增大时，需要几十甚至几百颗高亮度LED同时点亮以提供足够的光源。这就意味着LED背光驱动器必须能够提供更高的驱动电压，更大的驱动电流，更严格的散热要求，更灵活的控制方式。这就对中大尺寸液晶显示屏的LED背光驱动提出了更高的要求。目前中型尺寸的LED背光方案中更多地只是增加了LED的数量，并将串并联后LED组作为一个整体负载来考虑，通过控制流过这个LED组的总体电流来调节LCD屏的亮度。LDO驱动LED组是比较常用的驱动方案，通过外置的采样电阻，设定输出的总电流值，即可保持输出的总电流恒定，并且支持PWM调光。LDO驱动LED组最大的优势在于电路非常简单，而且基本没有EMI的问题，比较适合和LED灯组做在一起，直接放置在LCD屏内。其主要的问题是效率比较低。为提高整个LED组的驱动效率，用开关电源代替LDO是最直接的方法。采用这种方法的LED背光驱动芯片很多。该方法提高了电源的利用效率，但驱动能力有限，在中型尺寸的LED 背光方案中无法用单片驱动芯片完成，并且无法为每个通道提供开路、短路检测，这在开关电源供电的方案中非常重要。为了弥补这些驱动芯片的不足，一些半导体厂商推出了高级的驱动芯片。这些芯片的驱动能力强，具有开路、短路、过流、过压等多种保护。但这些芯片的价格较贵，单片的价格超过了2美元。

另外，为了给LCD提供电源，所以采用专用LED驱动芯片的方案中还需要一块电源芯片为LCD提供13V的电源。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，将LED背光与LCD电源驱动进行功能整合，提供一种单片集成LED背光和LCD电源驱动系统，该驱动系统不但有较强的驱动能力，提供完善的保护功能，而且还为LCD提供电源，减少一块电源芯片，具有较高的性价比。

为了达到上述目的，本发明的构思是：本发明充分利用单片机上的片上资源，在外接MOSFET驱动、可控恒流源、MOSFET、晶体管、电感、电阻、电容等的基础上集成LED背光与LCD电源驱动。如图1所示，单片机上的AD对输入电压进行检测后，其片上的一个PWM模块输出的PWM信号，经过MOSFET驱动放大后，驱动一组升压(boost)电路，为LED提供电源。在升压电路启动的过程中，单片机上的AD不断检测升压电路的电流和电压，以及各通道LED电流。AD测量的结果为升压电路提供过流保护和电压调节，为各LED通道提供短路和开路保护。完成LED背光驱动启动后，单片机上的另一个PWM模块输出PWM信号，经MOSFET驱动放大后，驱动另一组升压电路，将5V输入电源升压至13V，为LCD提供电源，以节省一块电源芯片，降低成本；同样，单片机监控升压电路的电流和电压，为升压电路提供过流保护和电压调节。完成设置后，单片机不停的监控两个升压电路的电流和电压，以及各通道LED电流，监控各模块的工作状态。单片机上的定时器模块为LED提供PWM调光支持。所以，该驱动系统不但有较强的驱动能力和灵活性，提供完善的保护功能，而且还为LCD提供电源，减少一块电源芯片，具有较高的性价比。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：