基于ＦＰＧＡ的特种背光源驱动电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于ＦＰＧＡ的特种背光源驱动电路，包括由ＦＰＧＡ芯片构成的主控制器，多位的Ａ／Ｄ转换器，第一、第二ＭＯＳ管，第一、第二ＭＯＳ管分别与背光源接线端一一对应连接，Ａ／Ｄ转换器引入电压反馈、电路反馈、亮度信号，并与ＦＰＧＡ芯片通讯连接，ＦＰＧＡ通过ＲＳ２３２接口与用户通讯。本实用新型专利技术可通过设定各种亮度级别下的亮度值，根据亮度传感器的反馈值，控制ＰＷＭ调光占空比，从而保证背光亮度稳定。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及液晶显示器领域，尤其是航空用彩色液晶显示器的驱动电路领 域，具体为一种基于FPGA的特种背光源驱动电路。
技术介绍
随着LED技术的成熟和成本的大幅下降，LED作为背光源已经成为一种趋势。在 民用领域，LED背光源驱动电路常采用LED集成驱动芯片。在背光源具有高亮度比的特种 应用领域，集成驱动芯片在恒流工作下，低亮度时过窄的PWM波形控制下的输出电流不稳 定会导致闪烁。因此在背光具有高亮度比的应用场合，还要增加辅助驱动，但这样做加大了 驱动电路的复杂程度，也提高了 LED的成本。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于FPGA的特种背光源驱动电路，以解决采用LED 集成驱动芯片会导致LED闪烁，需要增加辅助驱动的问题。为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案为基于FPGA的特种背光源驱动电路，其特征在于包括由FPGA芯片构成的主控制 器，多位的A/D转换器，还包括有第一、第二 MOS管，所述第一 MOS管的栅极通过缓冲电路与 所述FPGA芯片的一个PWM输出接口电连接，第一 MOS管的源极接地，漏极分别通过电感引 入外部电压、通过二极管接入背光源的一个接线端，所述第一 MOS管和背光源对应接线端 之间导线上还下拉接有串联的电压采样电阻，并在电压采样电阻之间引出有采样导线接至 所述A/D转换器的一个输入端，所述第二 MOS管的栅极通过缓冲电路与所述FPGA芯片的另 一个PWM输出接口电连接，第二 MOS管的漏极与所述背光源另一个接线端电连接，第二 MOS 管的源极接有电流采样电阻，并从所述电流采样电阻上引出采样导线接至所述A/D转换器 的另一输入端，所述A/D转换器上的输入端上还接有亮度传感器，A/D转换器的输出端与所 述FPGA芯片的信号输入接口电连接。所述的基于FPGA的特种背光源驱动电路，其特征在于所述FPGA芯片通过其 RS232接口与外部上位机通讯连接。本技术用来驱动LED灯串组，具有过压保护和恒流功能，采用PWM调光方式， 升压电路只有在PWM调光有效时工作。合理设置了电路中的MOS管开启和关闭时间，消除 了地弹噪声，提高了电磁兼容效果。本技术可通过设定各种亮度级别下的亮度值，根据 亮度传感器的反馈值，控制PWM调光占空比，从而保证背光亮度稳定。附图说明图1为本技术电路原理框图。图2为本技术PWM调光波形图。图3为本技术PWM升压波形图。具体实施方式如图1所示。基于FPGA的特种背光源驱动电路，包括由FPGA芯片构成的主控制 器，12位的A/D转换器，FPGA芯片通过其RS232接口与外部用户的上位机通讯连接。还包 括有第一、第二 MOS管Tl、T2，第一 MOS管Tl的栅极通过缓冲电路与FPGA芯片的一个PWM 输出接口电连接，第一 MOS管Tl的源极接地，漏极分别通过电感Ll引入外部电压Vin、通 过二极管D接入背光源的一个接线端，第一 MOS管Tl和背光源对应接线端之间导线上还下 拉接有串联的电压采样电阻Rl、R2，并在电压采样电阻Rl、R2之间引出有采样导线接至A/ D转换器的一个输入端，第二 MOS管T2的栅极通过缓冲电路与FPGA芯片的另一个PWM输出 接口电连接，第二 MOS管T2的漏极与背光源另一个接线端电连接，第二 MOS管T2的源极接 有电流采样电阻R3，并从电流采样电阻R3上引出采样导线接至A/D转换器的另一输入端， A/D转换器上的输入端上还接有亮度传感器，A/D转换器的输出端与FPGA芯片的信号输入 接口电连接。以FPGA芯片作为控制器，根据用户通过RS232接口通讯发来的昼夜模式指令 和调光级数命令，设定工作电流、PWM调光波形，控制PWM升压波形的占空比。亮度传感器 判断昼模式下背光亮度是否稳定，是亮度控制的依据。如图2、图3所示。根据用户调光指令，FPGA发出PWM调光波形。PWM升压波形只 有在调光波形是高电平时才出现，其占空比由工作电流决定。为了达到智能驱动电路的工作稳定性，采用如下措施1、电流采样后的A/D转换器至少是12位的一般电流采样电阻上的电压是200mv左右，A/D转换器的参考电压是1. 2V，转换后 的数字量是170左右。输出电流变化量是1时，只占总电流的1/170，人眼不能明显察觉。2、昼夜模式工作电流和工作方式不一样特种显示器要求出屏亮度比最高达10000 1，而开关电源只有在调光PWM是高电 平时才工作。为了保证开关电源有2个周期(5us)的工作时间，调光PWM波形的最小占空 时间是10us。昼模式的出屏最高亮度与昼模式出屏最低亮度之比(IOOOnit 5nit)可知，调光 频率最大是500Hz。如果昼夜模式工作电流一样，要同时满足昼模式出屏最高亮度(IOOOnit)和夜模 式出屏最低亮度(0. Init)，则调光频率只有1/lOOOOOus = 10Hz，这会造成背光闪烁。故此 昼夜模式工作电流必须不一样。夜模式的出屏最高亮度与夜模式出屏最低亮度之比(20nit 0. Init)可知，昼模 式出屏最大亮度是夜模式出屏最大亮度的50倍。夜模式工作电流过于微小，如果采用恒流工作方式，抗干扰能力弱，易造成背光闪烁。因此在夜模式下，开关 电源以固定的很小占空比工作。3、控制方式在昼模式下，背光亮度高，液晶显示器温升快，驱动电流需要恒定。调节开关电源 的升压占空比，使输出电流在设定值的士 以内，升压占空比的调整以每次只增加或减少 数字量1的变化量调整，即占空时间每次只增加或减少15ns (晶振是65M)。在昼模式下，即使LED灯工作在恒流方式，其发光亮度也会随着背光温度增加而4减小，在昼模式较高亮度情况下，尤为明显。根据亮度传感器感知的背光亮度，结合数据库 中不同调光级数下背光亮度数据库，控制调光PWM波形的占空比，从而稳定背光亮度。4、过压保护功能当开关电源开载时，电流采样值是0，会导致开关电源的输出电压过高，会损坏起 输出电压平滑作用的电容。在FPGA中设定，一旦输出电压超过某异常电压，开关电源就停 止工作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于ＦＰＧＡ的特种背光源驱动电路，其特征在于：包括由ＦＰＧＡ芯片构成的主控制器，多位的Ａ／Ｄ转换器，还包括有第一、第二ＭＯＳ管，所述第一ＭＯＳ管的栅极通过缓冲电路与所述ＦＰＧＡ芯片的一个ＰＷＭ输出接口电连接，第一ＭＯＳ管的源极接地，漏极分别通过电感引入外部电压、通过二极管接入背光源的一个接线端，所述第一ＭＯＳ管和背光源对应接线端之间导线上还下拉接有串联的电压采样电阻，并在电压采样电阻之间引出有采样导线接至所述Ａ／Ｄ转换器的一个输入端，所述第二ＭＯＳ管的栅极通过缓冲电路与所述ＦＰＧＡ芯片的另一个ＰＷＭ输出接口电连接，第二ＭＯＳ管的漏极与所述背光源另一个接线端电连接，第二ＭＯＳ管的源极接有电流采样电阻，并从所述电流采样电阻上引出采样导线接至所述Ａ／Ｄ转换器的另一输入端，所述Ａ／Ｄ转换器上的输入端上还接有亮度传感器，Ａ／Ｄ转换器的输出端与所述ＦＰＧＡ芯片的信号输入接口电连接。

【技术特征摘要】
1.基于FPGA的特种背光源驱动电路，其特征在于包括由FPGA芯片构成的主控制器， 多位的A/D转换器，还包括有第一、第二 M0S管，所述第一 M0S管的栅极通过缓冲电路与所 述FPGA芯片的一个PWM输出接口电连接，第一 M0S管的源极接地，漏极分别通过电感引入 外部电压、通过二极管接入背光源的一个接线端，所述第一 M0S管和背光源对应接线端之 间导线上还下拉接有串联的电压采样电阻，并在电压采样电阻之间引出有采样导线接至所 述A/D转换器的一个输入端，所述第二 M...

【专利技术属性】
技术研发人员：章小兵，刘波，赵小珍，陈召全，王峰，邵楠琦，
申请(专利权)人：中航华东光电有限公司，
类型：实用新型
国别省市：34[中国|安徽]