ОБРАТНОХОДОВАЯ ПОВЫШАЮЩАЯ СХЕМА, СХЕМА ДРАЙВЕРА СВЕТОДИОДНОЙ ПОДСВЕТКИ И ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
FLYBACK BUILD UP CIRCUIT, DRIVER LED-LIGHT CIRCUIT AND LIQUID-CRYSTAL DEVICE

1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к обратноходовой повышающей схеме, схеме драйвера светодиодной подсветки, включающей обратноходовую повышающую схему, и к жидкокристаллическому устройству, включающему схему драйвера светодиодной подсветки.
2. ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ
[0002] Технология подсветки жидкокристаллических устройств развивается с развитием техники. Обычно в качестве источника подсветки в ЖК-устройствах применяются газоразрядные лампы с холодным катодом (CCFL). Однако поскольку подсветка на CCFL характеризуется признаками, включающими низкую способность к снижению цветности, низкую эффективность освещения, высокое разрядное напряжение, неудовлетворительные разрядные характеристики при низкой температуре, а также лампам CCFL необходимо длительное время для достижения стабильной шкалы серого, то была разработана подсветка со светодиодными источниками. В ЖК-устройстве источник светодиодной подсветки расположен напротив жидкокристаллической панели, чтобы обеспечить освещение жидкокристаллической панели.
[0003] Схема драйвера источника светодиодной подсветки обычно включает повышающую схему для преобразования напряжения, подаваемого модулем электропитания, в выходное напряжение, необходимое для светодиодного блока. Одной широко применяемой повышающей схемой является обратноходовой конвертер, который также называют преобразователем с функцией индуктивного накопления энергии. Когда главный транзистор обратноходового преобразователя включен, схема только накапливает энергию, но не передает ее. Схема передает энергию только тогда, когда главный транзистор отключен. Обратноходовой преобразователь характеризуется такими признаками, как наименьшее число компонентов, высочайшая надежность и самая низкая стоимость.
[0004] На Фиг. 1 показана типичная обратноходовая повышающая схема, включающая преобразователь, МОП-транзистор (Q) и выходной диод (Do). Преобразователь включает первичную обмотку (Р) и вторичную обмотку (S). Отношение витков первичной обмотки (Р) и вторичной обмотки (S) равно К. Один вывод первичной обмотки (Р) соединен со стоком МОП-транзистора (Q) и другой вывод первичной обмотки (Р) соединен с входным напряжением (Vin). Исток МОП-транзистора (Q) заземлен. Затвор МОП-транзистора (Q) управляется импульсными сигналами (DRV). Входное напряжение (Vin) заземлено через фильтрующий конденсатор (С). Один вывод вторичной обмотки (S) соединен с положительным выводом выходного диода (Do), другой вывод вторичной обмотки (S) заземлен. Также присутствует выходной конденсатор (Со), подсоединенный между отрицательным выводом выходного диода (Do) и заземлением. Помимо этого, с отрицательного вывода выходного диода (Do) выходное напряжение (Vout) подается на нагрузку.
[0005] После того как МОП-транзистор (Q) будет включен импульсными сигналами (DRV), входное напряжение постоянного тока (Vin) будет подаваться на первичную обмотку (Р) преобразователя. Выходной диод (Do) заблокирован из-за его обратного смещения напряжением, присутствующим на вторичной обмотке (S) преобразователя. В этот момент энергия электропитания сохраняется на первичной обмотке (Р) в форме магнитной энергии. Когда МОП-транзистор (Q) отключится, полярность напряжения на двух выводах первичной обмотки (Р) обращается и полярность напряжения вторичной обмотки (S) обращается. Как таковой, выходной диод (Do) включается, и энергия, накопленная в преобразователе, выдается на нагрузку. На Фиг. 2 показана форма волны тока вышеописанной обратноходовой повышающей схемы. Импульсные сигналы (DRV) являются управляющими сигналами, включающими или отключающими МОП-транзистор (Q). Ip обозначает сигналы тока первичной обмотки (Р). Is обозначает сигналы тока вторичной обмотки (S). Как показано на Фиг. 1, отношение между входным напряжением и выходным напряжением составляет , где K обозначает отношение числа витков вторичной обмотки (S) к числу витков первичной обмотки (Р), и D обозначает отношение рабочего цикла МОП-транзистора (Q). D удовлетворяет уравнению , где Ton обозначает период включения МОП-транзистора (Q), и Toff обозначает период отключения МОП-транзистора (Q). Параметры K и D должны учитываться при разработке повышающей схемы. После того как будет определено значение K, значение D должно быть больше не менее чем на 50%, чтобы достигнуть функции повышения. В настоящее время применяются только одна первичная обмотка (Р) и один переключающий компонент. Когда значение D больше чем 50%, переключающий компонент может генерировать большое количество теплоты во время процесса включения. Таким образом, обычно значение D должно быть меньше 50%, что ограничивает диапазон выходного напряжения (Vout).
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] Для того чтобы преодолеть вышеизложенную проблему, обратноходовая повышающая схема согласно заявляемому изобретению может не только уменьшить количество теплоты, генерируемой переключающим модулем, но и увеличить диапазон напряжения.
[0007] В одном аспекте обратноходовая повышающая схема включает: преобразователь, переключающий модуль, модуль возбуждения и выходной диод, и отношение рабочего цикла переключающего модуля равно D, при этом преобразователь включает n первичных обмоток и одну вторичную обмотку, переключающий модуль включает n переключающих компонентов, одинаковые выводы n первичных обмоток соответственно соединены с n переключающих компонентов и другой вывод n первичных обмоток соответственно соединен с входным напряжением, отношение числа витков вторичной обмотки к каждой из первичных обмоток равно К; модуль возбуждения соответственно подает управляющие сигналы на n переключающих компонентов, так что только один из n переключающих компонентов последовательно включен в период времени, для которого отношение рабочего цикла равно D и сумма отношений рабочего цикла n переключающих компонентов равна D; один вывод вторичной обмотки соединен с положительным выводом выходного диода, и другой вывод вторичной обмотки заземлен, выходной конденсатор подсоединен между отрицательным выводом выходного диода и заземлением, и отрицательный вывод выходного диода подает выходное напряжение на нагрузку; и при этом n является целым числом, которое больше или равно 2.
[0008] При этом значение n составляет от 2 до 5.
[0009] При этом значение n равно 2.
[0010] При этом отношения рабочего цикла n переключающих компонентов одинаковые.
[0011] При этом переключающим компонентом является МОП-транзистор, сток МОП-транзистора соединен с одним выводом первичных обмоток, исток МОП-транзистора заземлен и затвор МОП-транзистора соединен с управляющими сигналами.
[0012] При этом входное напряжение заземлено через один фильтрующий конденсатор.
[0013] В еще одном аспекте схема драйвера светодиодной подсветки включает модуль электропитания и повышающую схему, повышающая схема преобразует напряжение, подаваемое модулем электропитания в выходное напряжение, необходимое для светодиодного блока. Повышающей схемой является описанная выше обратноходовая повышающая схема.
[0014] При этом светодиодный блок включает некоторое число цепочек светодиодов, соединенных параллельно, при этом каждая цепочка светодиодов включает некоторое число светодиодов, соединенных последовательно, каждая цепочка светодиодов электрически заземлена через резистор, при этом отрицательный вывод каждой цепочки светодиодов соединен с резистором и другой вывод резистора электрически заземлен.
[0015] В еще одном аспекте жидкокристаллическое устройство включает источник светодиодной подсветки и источник светодиодной подсветки включает описанную выше схему драйвера светодиодной подсветки.
[0016] В свете вышеизложенного, преобразователь обратноходовой повышающей схемы использует некоторое число первичных обмоток и некоторое число переключающих компонентов. Когда преобразователь выполняет преобразование энергии, предел отношения рабочего цикла снимается. Таким образом, значительно уменьшается количество теплоты, генерируемой переключающим модулем, и диапазон напряжения увеличивается.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0017] Фиг. 1 - принципиальная схема типичной обратноходовой повышающей схемы.
[0018] Фиг. 2 - схема формы волны тока обратноходовой повышающей схемы на Фиг. 1.
[0019] Фиг. 3 - принципиальная схема обратноходовой повышающей схемы в соответствии с одним вариантом осуществления.
[0020] Фиг. 4 - схема форма волны тока обратноходовой повышающей схемы на Фиг. 3.
[0021] Фиг. 5 - схема соединительного модуля схемы драйвера светодиодной подсветки в соответствии с одним вариантом осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0022] Варианты осуществления изобретения теперь будут описаны более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которые показаны варианты осуществления изобретения.
[0023] Для того чтобы решить описанную выше проблему, преобразователь согласно заявляемому изобретению использует некоторое число первичных обмоток для выполнения преобразования энергии. Первичные обмотки функционируют под управлением соответственного числа переключающих компонентов, так что отношение рабочего цикла для одного переключающего компонента может быть больше 50%. Таким образом увеличивается диапазон напряжения.
[0024] На основании вышеизложенного, одно из технических решений заявляемого изобретения представляет собой обратноходовую повышающую схему, включающую преобразователь, переключающий модуль, модуль возбуждения и выходной диод. Преобразователь включает первичные обмотки и вторичную обмотку. Отношение витков первичных обмоток и вторичной обмотки равно K. Одинаковые выводы первичных обмоток соединены с переключающим модулем. Переключающий модуль включает и отключает первичные обмотки. Другой вывод первичных обмоток соединен с входным напряжением. Модуль возбуждения подает управляющие сигналы для включения и отключения переключающего модуля. Отношение рабочего цикла переключающего модуля равно D. Один вывод вторичной обмотки соединен с положительным выводом выходного диода, другой вывод вторичной обмотки заземлен. Выходной конденсатор подсоединен между отрицательным выводом выходного диода и заземлением. Помимо этого, отрицательный вывод выходного диода подает выходное напряжение на нагрузку.
[0025] При этом преобразователь включает n первичных обмоток (Р1-Рn). Переключающий модуль включает n переключающих компонентов (Q1-Qn). Одинаковые выводы первичных обмоток соответственно соединены с n переключающих компонентов. Другие выводы первичных обмоток соответственно соединены с входным напряжением (Vin). Отношение витков вторичной обмотки к каждой из первичных обмоток равно K. Модуль возбуждения соответственно подает управляющие сигналы (DRV1-DRVn) на n переключающих компонентов, так что только один из n переключающих компонентов последовательно включен в период времени, для которого отношение рабочего цикла равно D. Отношения рабочего цикла n переключающих компонентов соответственно равны D1-Dn, при этом n является целым числом, которое больше или равно 2.
[0026] При выполнении преобразования энергии путем установки времени включения сигнальной первичной обмотки равным сумме времени включения всех первичных обмоток уменьшается время включения каждого переключающего компонента и, таким образом, большое количество теплоты, генерируемой переключающим модулем, эффективно уменьшается. В то же время, отношение рабочего цикла (D) переключающего модуля может быть установлено на значение выше 50% и, таким образом, диапазон выходного напряжения увеличивается.
[0027] Предпочтительно, отношение рабочего цикла n переключающих компонентов одинаковые, т.е. D1=D2=…=Dn=D/n.
[0028] Предпочтительно значение n составляет от 2 до 5.
[0029] Предпочтительно значение n равно 2.
[0030] Предпочтительно переключающим компонентом является МОП-транзистор. Сток МОП-транзистора соединен с одним выводом первичных обмоток, исток МОП-транзистора заземлен, и затвор МОП-транзистора соединен с управляющими сигналами.
[0031] На Фиг. 3 представлена принципиальная схема обратноходовой повышающей схемы в соответствии с одним вариантом осуществления. Значение n установлено равным 2, что представляет собой только один пример, выбранный для иллюстрации заявляемого изобретения.
[0032] Как показано на Фиг. 3, обратноходовая повышающая схема 20 включает преобразователь 21, переключающий модуль 22, модуль возбуждения 23 и выходной диод (Do). Преобразователь 21 включает две первичные обмотки (P1, Р2) и одну вторичную обмотку (S). Переключающий модуль 22 включает два МОП-транзистора (Q1, Q2). Направления намотки двух первичных обмоток (P1, Р2) противоположные. То есть одинаковые выводы первичных обмоток (P1, Р2) соответственно соединены со стоками МОП-транзисторов (Q1, Q2). Другой вывод первичных обмоток (P1, Р2) соответственно соединен с входным напряжением (Vin). Один вывод вторичной обмотки (S) соединен с положительным выводом выходного диода (Do), другой вывод вторичной обмотки (S) заземлен. Помимо этого, отношение рабочего цикла вторичной обмотки (S) с каждой первичной обмоткой (P1, Р2) равно единице. Один выходной конденсатор (Со) подсоединен между отрицательным выводом выходного диода (Do) и заземлением. Помимо этого, отрицательный вывод выходного диода (Do) подает выходное напряжение (Vout) на нагрузку. Истоки МОП-транзисторов (Q1, Q2) соответственно заземлены. Затворы МОП-транзисторов (Q1, Q2) соответственно соединены с модулем возбуждения 23, чтобы подавать управляющие сигналы (DRV1, DRV2) для включения и отключения МОП-транзисторов (Q1, Q2). Как таковые первичные обмотки (P1, Р2) включаются или отключаются.
[0033] В данном варианте осуществления входное напряжение (Vin) заземлено через один фильтрующий конденсатор (С).
[0034] В данном варианте осуществления отношение рабочего цикла переключающего модуля 22 равно D. В пределах Топ, обозначающего период включения Топ, управляющие сигналы (DRV1, DRV2), подаваемые модулем возбуждения 23, управляют соответствующими МОП-транзисторами (Q1, Q2). МОП-транзисторы (Ql, Q2) включены в Ton1 и Ton2 соответственно, так что отношение рабочих циклов МОП-транзисторов (Q1, Q2) равны D1 и D2 соответственно. В данном варианте осуществления D1=D2=D/2. В других вариантах осуществления D1 не равен D2 только в случае, если сумма D1 и D2 равна D.
[0035] Далее будет описан процесс работы обратноходовой повышающей схемы 20.
[0036] Согласно схемному принципу обратноходовой повышающей схемы 20 ток не будет проходить через первичную обмотку (Р) и вторичную обмотку (S) одновременно. Как показано на Фиг. 3, когда один МОП-транзистор (Q1, Q2) включен, ток может проходить через первичную обмотку (Р1) или первичную обмотку (Р2). Помимо этого, когда одинаковые выводы первичной обмотки (Р1) и первичной обмотки (Р2) имеют низкий уровень, один вывод вторичной обмотки (S) имеет низкий уровень и выходной диод (Do) отключен. Когда МОП-транзисторы (Q1, Q2) отключены одновременно, один вывод вторичной обмотки (S) имеет высокий уровень, и выходной диод (Do) включен, чтобы подавать выходное напряжение (Vout) на нагрузку и одновременно заряжать выходной конденсатор (Со). Когда выходной диод (Do) будет отключен в следующем периоде, выходной конденсатор (Со) подает напряжение на выходной конденсатор (Со).
[0037] На Фиг. 4 представлена схема формы волны тока обратноходовой повышающей схемы на Фиг. 3. При этом DRV1 обозначает управляющие сигналы, включающие или отключающие МОП-транзистор (Q1). DRV2 обозначает управляющие сигналы, включающие или отключающие МОП-транзистор (Q2). Ip1 обозначает сигналы тока первичной обмотки (Р1). Iр2 обозначает сигналы тока первичной обмотки (Р2). Is обозначает сигналы тока вторичной обмотки (S).
[0038] В данном варианте осуществления отношение между входным напряжением и выходным напряжением составляет . Если значение D больше, то диапазон выходного напряжения (Vout) больше. Поскольку отношение рабочего цикла (D) переключающего модуля может быть установлено равным сумме отношений рабочего цикла (D1, D2) всех переключающих компонентов, отношение рабочего цикла (D) может быть установлено на значение больше 50% при том условии, что отношение рабочего цикла каждого переключающего компонента ограничено значением меньше 50%. Например, если отношение рабочего цикла (D) переключающего модуля установлено равным 70%, то отношение рабочего цикла (D1) и отношение рабочего цикла (D2) может быть установлено равным, соответственно 30% и 40%, или оба отношения могут быть установлены равными 35%. В свете вышеизложенного, такая конструкция схемы может уменьшить время включения каждого переключающего компоненты, чтобы уменьшить большое количество теплоты, генерируемой переключающим модулем. Одновременно с этим увеличивается диапазон выходного напряжения.
[0039] На Фиг. 5 представлена схема соединительного модуля схемы драйвера светодиодной подсветки в соответствии с одним вариантом осуществления. Как показано на Фиг. 5, схема драйвера светодиодной подсветки включает модуль электропитания 1 и повышающую схему 2. Повышающая схема 2 преобразует входное напряжение (Vin), подводимое модулем электропитания 1, в выходное напряжение (Vout), необходимое для светодиодного блока 3. В одном варианте осуществления повышающая схема 2 может быть обратноходовой повышающей схемой 20.
[0040] Светодиодный блок может включать одну или несколько цепочек светодиодов, соединенных параллельно. Каждая цепочка светодиодов включает некоторое число светодиодов, соединенных последовательно. Помимо этого, каждая цепочка светодиодов электрически заземлена через резистор. Отрицательный вывод цепочки светодиодов соединен с резистором, другой вывод резистора электрически заземлен.
[0041] В свете вышеизложенного, преобразователь обратноходовой повышающей схемы использует некоторое число первичных обмоток (Р) и некоторое число переключающих компонентов. Когда преобразователь выполняет преобразование энергии, предел отношения рабочего цикла снимается. Таким образом, значительно уменьшается количество теплоты, генерируемой переключающим модулем, и диапазон напряжения увеличивается. Эта схема может быть эффективно применена в схеме драйвера светодиодной подсветки.
[0042] Следует сказать, что термин "включать" или любые его варианты понимаются как охватывающий "неисключительно включающий", то есть процесс, способ, изделие или устройство, включающее последовательность элементов, не только включает такие элементы, но и включает другие элементы, которые явно не указаны, или же включает элементы, присущие для такого процесса, способа, изделия или устройства. В том случае, когда больше ограничений нет, элемент, определяемый фразой "включает …", не исключает присутствия дополнительных идентичных элементов в таком процессе, способе, изделии или устройстве, которое включает упомянутый элемент.
[0043] Мы полагаем, что данные варианты осуществления и их преимущества будут поняты из вышеприведенного описания и будет очевидно, что в них могут быть внесены различные изменений, но без изменения сущности и объема изобретения или без ущерба для всех его материальных преимуществ, при этом примеры, приведенные выше, являются просто предпочтительными примерами вариантов осуществления изобретения.