專利名稱：基于fpga的特種背光源驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及液晶顯示器領(lǐng)域，尤其是航空用彩色液晶顯示器的驅(qū)動電路領(lǐng) 域，具體為一種基于FPGA的特種背光源驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
隨著LED技術(shù)的成熟和成本的大幅下降，LED作為背光源已經(jīng)成為一種趨勢。在 民用領(lǐng)域，LED背光源驅(qū)動電路常采用LED集成驅(qū)動芯片。在背光源具有高亮度比的特種 應(yīng)用領(lǐng)域，集成驅(qū)動芯片在恒流工作下，低亮度時過窄的PWM波形控制下的輸出電流不穩(wěn) 定會導致閃爍。因此在背光具有高亮度比的應(yīng)用場合，還要增加輔助驅(qū)動，但這樣做加大了 驅(qū)動電路的復雜程度，也提高了 LED的成本。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種基于FPGA的特種背光源驅(qū)動電路，以解決采用LED 集成驅(qū)動芯片會導致LED閃爍，需要增加輔助驅(qū)動的問題。為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案為基于FPGA的特種背光源驅(qū)動電路，其特征在于包括由FPGA芯片構(gòu)成的主控制 器，多位的A/D轉(zhuǎn)換器，還包括有第一、第二 MOS管，所述第一 MOS管的柵極通過緩沖電路與 所述FPGA芯片的一個PWM輸出接口電連接，第一 MOS管的源極接地，漏極分別通過電感引 入外部電壓、通過二極管接入背光源的一個接線端，所述第一 MOS管和背光源對應(yīng)接線端 之間導線上還下拉接有串聯(lián)的電壓采樣電阻，并在電壓采樣電阻之間引出有采樣導線接至 所述A/D轉(zhuǎn)換器的一個輸入端，所述第二 MOS管的柵極通過緩沖電路與所述FPGA芯片的另 一個PWM輸出接口電連接，第二 MOS管的漏極與所述背光源另一個接線端電連接，第二 MOS 管的源極接有電流采樣電阻，并從所述電流采樣電阻上引出采樣導線接至所述A/D轉(zhuǎn)換器 的另一輸入端，所述A/D轉(zhuǎn)換器上的輸入端上還接有亮度傳感器，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與所 述FPGA芯片的信號輸入接口電連接。所述的基于FPGA的特種背光源驅(qū)動電路，其特征在于所述FPGA芯片通過其 RS232接口與外部上位機通訊連接。本實用新型用來驅(qū)動LED燈串組，具有過壓保護和恒流功能，采用PWM調(diào)光方式， 升壓電路只有在PWM調(diào)光有效時工作。合理設(shè)置了電路中的MOS管開啟和關(guān)閉時間，消除 了地彈噪聲，提高了電磁兼容效果。本實用新型可通過設(shè)定各種亮度級別下的亮度值，根據(jù) 亮度傳感器的反饋值，控制PWM調(diào)光占空比，從而保證背光亮度穩(wěn)定。

圖1為本實用新型電路原理框圖。圖2為本實用新型PWM調(diào)光波形圖。圖3為本實用新型PWM升壓波形圖。
具體實施方式
如圖1所示?；贔PGA的特種背光源驅(qū)動電路，包括由FPGA芯片構(gòu)成的主控制 器，12位的A/D轉(zhuǎn)換器，F(xiàn)PGA芯片通過其RS232接口與外部用戶的上位機通訊連接。還包 括有第一、第二 MOS管Tl、T2，第一 MOS管Tl的柵極通過緩沖電路與FPGA芯片的一個PWM 輸出接口電連接，第一 MOS管Tl的源極接地，漏極分別通過電感Ll引入外部電壓Vin、通 過二極管D接入背光源的一個接線端，第一 MOS管Tl和背光源對應(yīng)接線端之間導線上還下 拉接有串聯(lián)的電壓采樣電阻Rl、R2，并在電壓采樣電阻Rl、R2之間引出有采樣導線接至A/ D轉(zhuǎn)換器的一個輸入端，第二 MOS管T2的柵極通過緩沖電路與FPGA芯片的另一個PWM輸出 接口電連接，第二 MOS管T2的漏極與背光源另一個接線端電連接，第二 MOS管T2的源極接 有電流采樣電阻R3，并從電流采樣電阻R3上引出采樣導線接至A/D轉(zhuǎn)換器的另一輸入端， A/D轉(zhuǎn)換器上的輸入端上還接有亮度傳感器，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與FPGA芯片的信號輸入 接口電連接。以FPGA芯片作為控制器，根據(jù)用戶通過RS232接口通訊發(fā)來的晝夜模式指令 和調(diào)光級數(shù)命令，設(shè)定工作電流、PWM調(diào)光波形，控制PWM升壓波形的占空比。亮度傳感器 判斷晝模式下背光亮度是否穩(wěn)定，是亮度控制的依據(jù)。如圖2、圖3所示。根據(jù)用戶調(diào)光指令，F(xiàn)PGA發(fā)出PWM調(diào)光波形。PWM升壓波形只 有在調(diào)光波形是高電平時才出現(xiàn)，其占空比由工作電流決定。為了達到智能驅(qū)動電路的工作穩(wěn)定性，采用如下措施1、電流采樣后的A/D轉(zhuǎn)換器至少是12位的一般電流采樣電阻上的電壓是200mv左右，A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓是1. 2V，轉(zhuǎn)換后 的數(shù)字量是170左右。輸出電流變化量是1時，只占總電流的1/170，人眼不能明顯察覺。2、晝夜模式工作電流和工作方式不一樣特種顯示器要求出屏亮度比最高達10000 1，而開關(guān)電源只有在調(diào)光PWM是高電 平時才工作。為了保證開關(guān)電源有2個周期(5us)的工作時間，調(diào)光PWM波形的最小占空 時間是10us。晝模式的出屏最高亮度與晝模式出屏最低亮度之比(IOOOnit 5nit)可知，調(diào)光 頻率最大是500Hz。如果晝夜模式工作電流一樣，要同時滿足晝模式出屏最高亮度(IOOOnit)和夜模 式出屏最低亮度(0. Init)，則調(diào)光頻率只有1/lOOOOOus = 10Hz，這會造成背光閃爍。故此 晝夜模式工作電流必須不一樣。夜模式的出屏最高亮度與夜模式出屏最低亮度之比(20nit 0. Init)可知，晝模 式出屏最大亮度是夜模式出屏最大亮度的50倍。夜模式工作電流過于微小，如果采用恒流工作方式，抗干擾能力弱，易造成背光閃爍。因此在夜模式下，開關(guān) 電源以固定的很小占空比工作。3、控制方式在晝模式下，背光亮度高，液晶顯示器溫升快，驅(qū)動電流需要恒定。調(diào)節(jié)開關(guān)電源 的升壓占空比，使輸出電流在設(shè)定值的士 以內(nèi)，升壓占空比的調(diào)整以每次只增加或減少 數(shù)字量1的變化量調(diào)整，即占空時間每次只增加或減少15ns (晶振是65M)。在晝模式下，即使LED燈工作在恒流方式，其發(fā)光亮度也會隨著背光溫度增加而
4減小，在晝模式較高亮度情況下，尤為明顯。根據(jù)亮度傳感器感知的背光亮度，結(jié)合數(shù)據(jù)庫 中不同調(diào)光級數(shù)下背光亮度數(shù)據(jù)庫，控制調(diào)光PWM波形的占空比，從而穩(wěn)定背光亮度。4、過壓保護功能當開關(guān)電源開載時，電流采樣值是0，會導致開關(guān)電源的輸出電壓過高，會損壞起 輸出電壓平滑作用的電容。在FPGA中設(shè)定，一旦輸出電壓超過某異常電壓，開關(guān)電源就停 止工作。
權(quán)利要求1.基于FPGA的特種背光源驅(qū)動電路，其特征在于包括由FPGA芯片構(gòu)成的主控制器， 多位的A/D轉(zhuǎn)換器，還包括有第一、第二 M0S管，所述第一 M0S管的柵極通過緩沖電路與所 述FPGA芯片的一個PWM輸出接口電連接，第一 M0S管的源極接地，漏極分別通過電感引入 外部電壓、通過二極管接入背光源的一個接線端，所述第一 M0S管和背光源對應(yīng)接線端之 間導線上還下拉接有串聯(lián)的電壓采樣電阻，并在電壓采樣電阻之間引出有采樣導線接至所 述A/D轉(zhuǎn)換器的一個輸入端，所述第二 M0S管的柵極通過緩沖電路與所述FPGA芯片的另一 個PWM輸出接口電連接，第二 M0S管的漏極與所述背光源另一個接線端電連接，第二 M0S管 的源極接有電流采樣電阻，并從所述電流采樣電阻上引出采樣導線接至所述A/D轉(zhuǎn)換器的 另一輸入端，所述A/D轉(zhuǎn)換器上的輸入端上還接有亮度傳感器，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述 FPGA芯片的信號輸入接口電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的特種背光源驅(qū)動電路，其特征在于所述FPGA芯 片通過其RS232接口與外部上位機通訊連接。
專利摘要本實用新型公開了一種基于FPGA的特種背光源驅(qū)動電路，包括由FPGA芯片構(gòu)成的主控制器，多位的A/D轉(zhuǎn)換器，第一、第二MOS管，第一、第二MOS管分別與背光源接線端一一對應(yīng)連接，A/D轉(zhuǎn)換器引入電壓反饋、電路反饋、亮度信號，并與FPGA芯片通訊連接，F(xiàn)PGA通過RS232接口與用戶通訊。本實用新型可通過設(shè)定各種亮度級別下的亮度值，根據(jù)亮度傳感器的反饋值，控制PWM調(diào)光占空比，從而保證背光亮度穩(wěn)定。
文檔編號G02F1/13357GK201780764SQ201020289368
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者劉波, 王峰, 章小兵, 趙小珍, 邵楠琦, 陳召全 申請人:中航華東光電有限公司