LED电源系统及装置的制作方法

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种led电源系统及装置。

背景技术：

随着led时代的到来，led的运用越来越广泛，尤其是mini-led或micro-led作为大功率产品的背光源显示，通过巨量小间距灯珠实现更小范围内的区域调光，且由于背光灯珠数量多，电源功率较大，并无法自动控制调节，从而致使led电路中的器件损耗较大，进而导致led产品的使用寿命不长。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种led电源系统及装置，旨在解决led电源系统运用中损耗的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种led电源系统，包括电磁干扰emi电路、整流电路、功率因数校正pfc电路和双反馈电源系统电路；

所述双反馈电源系统电路包括led控制电路和反馈子电路；

所述反馈子电路包括主反馈子电路和次反馈子电路；

所述电磁干扰emi电路的输入端与外接电源连接，所述电磁干扰emi电路的输出端与所述整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端与所述功率因数校正pfc电路输入端连接，所述功率因数校正pfc电路的输出端与所述led控制电路输入端连接，所述led控制电路输出端与所述主反馈子电路连接，所述主反馈子电路的输出端与所述次反馈子电路的输入端连接，所述次反馈子电路的输出端与led灯连接；

所述电磁干扰emi电路用于滤除所述外接电源的电磁干扰信号；

所述整流电路用于将所述电磁干扰emi电路输出的交流电转换成直流电；

所述功率因数校正pfc电路用于将所述整流电路输出的直流电转换成稳定的直流电输出至所述led控制电路；

所述主反馈子电路用于根据所述led灯的电压和所述次反馈子电路反馈调节所述led控制电路的输出电压。

可选地，所述led控制电路包括：

谐振电路llc子电路和同步整流子电路；

所述谐振电路llc子电路的输入端与所述功率因数校正pfc电路输出端连接，所述谐振电路llc电路的输出端与所述同步整流子电路的输入端连接，所述同步整流子电路的输出端与所述外接led灯连接；

所述谐振电路llc子电路用于将所述功率因数校正pfc电路输出电压调整至所需直流电压；

所述同步整流子电路用于将所述谐振电路llc子电路中的直流电整流后输出。

可选地，所述次反馈子电路包括：

反馈fb脚子电路；

所述反馈fb脚子电路的输入端与所述外接led连接，所述反馈fb脚子电路的输出端与所述主反馈电路连接；

所述反馈fb脚子电路用于检测所述外接led灯的电压差。

可选地，所述led电源系统包括：

滤波电路；

所述滤波电路的输入端与所述整流电路输出端连接，所述滤波电路的输出端与所述功率因数校正pfc电路的输入端连接；

所述滤波电路用于滤除所述整流电路输出电压的波纹。

可选地，所述led电源系统包括：

主板及逻辑板tcon电路；

所述主板及逻辑板tcon电路的输入端与所述功率因数校正pfc电路电连接，所述主板及逻辑板tcon电路的第一输出端与逻辑板tcon连接，所述主板及逻辑板tcon电路的第二输出端与功放电路连接，所述主板及逻辑板tcon电路的的第三输出端与主板电路连接；

所述主板电路通过反馈电路调节所述主板及逻辑板tcon电路；

所述主板及逻辑板tcon电路用于为所述主板电路、逻辑板tcon电路、功放电路提供所需电压。

可选地，所述led电源系统包括：

待机电路；

所述待机电路的输入端与所述功率因数校正pfc电路的电连接，所述待机电路的第一输出端与所述外接led灯的恒流芯片连接供电，所述待机电路的第二输出端与所述主板的主芯片连接供电；

所述外接led灯的恒流芯片用于控制所述外接led灯流通的电流值；

所述主板的主芯片用于控制所述电源系统的运作。

可选地，所述逻辑板tcon电路还包括：

逻辑板tcon切换电路；

所述逻辑板tcon切换电路的输入端与所述主板及tcon板电路电连接，所述逻辑板tcon切换电路的输出端与所述逻辑板tcon电路电连接，所述逻辑板tcon切换电路的使能端与所述主板电路电连接；

所述逻辑板tcon切换电路用于控制逻辑板tcon电路的开启与关闭。

可选地，所述主板及逻辑板tcon电路还包括：

时序控制电路；

所述时序控制电路由所述主板电路的使能端与所述电源系统的各个电路器件的使能端连接组成；

所述时序控制电路通过所述主板的使能端发出的使能信号按照时序控制所述电源系统中各个器件的开合。

可选地，所述led电源系统包括：

热敏电阻切换电路；

所述热敏电阻切换电路输入端与所述外接电源连接，所述热敏电阻切换电路输出端与所述电磁干扰emi电路输入端连接；

所述热敏电阻切换电路用于调节输入的所述外接电源的电流大小。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种led电源系统的装置，所述led电源系统的装置包括：led电源系统电路，所述led电源系统电路能够执行上述led电源系统的电路。

本发明提出的一种led电源系统，通过双反馈电源系统电路调节所述led电源系统电路中的led灯的供电电压，实现了根据所述led电源系统中led灯的电压差异调整led灯的供电电压，降低了led灯的损耗，从而延长了led灯的使用寿命。

附图说明

图1为本发明led电源系统的实施例一的逻辑结构图；

图2为本发明led电源系统的实施例二的逻辑结构图；

图3为本发明中次反馈子电路1422的逻辑结构图；

图4为本发明中反馈子电路142的主次反馈电路原理图；

图5为本发明中时序控制电路80的逻辑结构图；

图6为本发明中时序控制电路80的顺序控制逻辑图；

图7为本发明中热敏电阻切换电路90的电路原理图；

图8为本发明中led电源系统的供电电路原理图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的主要解决方案是：

由于现有的led电源采用独立模块电源组合供电，各模块电源相互独立且led灯的恒流控制电路不参与电源反馈调节，导致供电系统复杂，效率低、电流热损耗较大。

本发明提供一种解决方案，通过双反馈电源系统电路，调节所述led电源系统电路中的led灯的供电电压，实现了根据所述led电源系统中led灯的差异调整led灯的供电电压，从而延长了led灯的使用寿命，降低了led灯的损耗。

参照图1，本发明led电源系统第一实施例提供一种led电源系统的逻辑结构图，所述led电源系统包括：电磁干扰emi(electromagneticinterference)电路11、整流电路12、功率因数校正pfc(powerfactorcorrection)电路13和双反馈电源系统电路14；llc电路：谐振电路

所述双反馈电源系统电路14包括led控制电路141和反馈子电路142；

所述反馈子电路142包括主反馈子电路1421和次反馈子电路1422；

所述电磁干扰emi电路11的输入端与外接电源10连接，所述电磁干扰emi电路11的输出端与所述整流电路12的输入端连接，所述整流电路12的输出端与所述功率因数校正pfc电路13输入端连接，所述功率因数校正pfc电路13的输出端与所述led控制电路141输入端连接，所述led控制电路141输出端与所述主反馈子电路1421连接，所述主反馈子电路1421的输出端与次反馈子电路1422的输入端连接，所述次反馈子电路1422的输出端与led灯15连接；

所述电磁干扰emi电路11用于滤除所述外接电源的电磁干扰信号；

所述整流电路12用于将所述电磁干扰emi电路11输出的交流电转换成直流电；

所述功率因数校正pfc电路13用于将所述整流电路12输出的直流电转换成稳定的直流电输出至所述led控制电路141；

所述主反馈子电路1421用于根据所述led灯15的电压和所述次反馈子电路1422反馈调节所述led控制电路141的输出电压。

当led电源系统接入稳定的外接电源10时，外接电源10的电信号通过电磁干扰emi电路12滤除了电路中的电磁干扰信息，被滤除电磁干扰信号的电信号通过整流电路12实现了将交流电信号转换成直流电信号，虽然转换成直流电，但电信号的利用率不高，需要进一步的通过功率因数校正pfc电路13将整流后的电信号校正，通过校正后的电信号使得电信号的利用率得到了提升，从而将校正后的电信号传输至led控制电路141提供给led灯15供电，通电后的led灯15会将电路中的实际电信息通过主反馈电路1421反馈给所述led控制电路141，从而实现所述led控制电路141控制所述led灯15的目的；但由于实际生产中led灯的灯珠存有一定的差异，致使实际led灯所需的供电电压存有差异，若是不同led灯采用统一的输出电压，部分led灯将会由于超负荷而降低led灯的使用寿命，所以次反馈子电路1422能够通过采集所述led灯15中灯珠的差异信息，并将存在的差异信息通过次反馈子电路1422反馈给主反馈子电路1421，进而反馈给所述led控制电路141，实现了通过所述led控制电路141的进一步调整所述led灯15的输出电压。

由此，led电源系统通过主次反馈电路，将实际电路中的数据信息及时反馈至led控制电路，从而实现了led控制电路适当地调整led的供电电压，减少了led灯不必要地损耗，从而延长了led灯的使用寿命。

进一步的，参照图2，本发明led电源系统提供第二实施例led电源系统的逻辑结构图，基于上述图2所示的实施例，所述led控制电路141包括：谐振电路llc(指电路中有两个电感(l)和一个谐振电容(c)的一类电路)子电路1411和同步整流子电路1412；所述谐振电路llc子电路1411的输入端与所述功率因数校正pfc电路13输出端连接，所述谐振电路llc子电路1411的输出端与所述同步整流子电路1412的输入端连接，所述同步整流子电路1412的输出端与所述led灯15连接；

所述谐振电路llc子电路1411用于将所述功率因数校正pfc电路13输出电压调整至所需直流电压；

所述同步整流子电路1412用于将所述谐振电路llc子电路1411中的直流电整流后输出。

led控制电路141通过接收功率因数校正pfc电路13输出的电信号，将校正后的电信号进一步的通过谐振电路llc子电路1411调整至所需直流电信号，并将谐振后的电信号通过同步整流子电路1412，同步整流子电路1412进行直流与直流的转换，能够提高电信号的转换效率，降低电源本身不必要的损耗，整流后的电信号进一步的通过反馈电路142反馈调节所述led灯15的输出电压。

具体的，led控制电路可以是多个谐振电路llc子电路与同步整流子电路的的并联控制与其连接的led灯，通过将led灯分组，将分组后的led灯分别由多个谐振电路llc子电路与反馈子电路一一对应调控调控，从而实现了一个接入电源分立控制多个并联的led控制电路，从而优化了现有的led电源系统多电源模块设计，提高电源系统的工作效率，降低led电源系统热损耗的；此外，因led灯每个分组由分立的led控制电路控制，多个分立的led控制电路是相互独立的，相较于现有的led灯统一低压控制，多个led控制电路的分立控制led灯分组，进而降低了led灯分组的电流，降低了led的热损耗，实现延长led使用寿命的目的。tcon板：timingcontroller逻辑板

本实施例采用同步整流电路提高了led控制电路的中电信号的转换效率，进而减少led电源系统电路的损耗。此外，具有整流功能的整流二极管也能够根据电源系统的需要与同步整流电路进行替换，常见的包括肖特基二极管等。ps_on：powersupply-on

进一步的，参照图3，本发明led电源系统提供次反馈子电路1422的逻辑结构图,基于上述图1或图2所示的实施例，所述次反馈子电路1422包括：反馈fb(feedback)脚子电路1422-1；所述反馈fb脚子电路1422-1的输入端与所述外接led灯15连接，所述反馈fb脚子电路1422-1的输出端与所述主反馈电路1421连接；

所述反馈fb脚子电路1422-1用于检测所述外接led灯15的电压差。

当所述led灯15中灯珠存在电压差时，所述fb脚子电路中的恒流检测芯片能够检测到不同灯珠的电压差，从而产生电流，进而产生的电流连通了次反馈子电路1422，致使次反馈子电路1422中的电流信息反馈给主反馈电路1421产生电压差，例如设定的主反馈子电路的电压值是2.5v，当检测到主反馈子电路中的电压值大于这个设定值的时候，通过主反馈子电路反馈信号至led控制电路，从而调整led控制电路的输出电压，实现了不同led的所需电压调控。

具体地，led电源系统的双反馈电源电路的实际工作原理可以参照图4，该反馈电路由光耦(光耦合器亦称光电隔离器或光电耦合器)u0、光耦供电电阻r15和分流电阻r16、可调稳压源(可调直流稳压电源)u10(一般为tl431，可控精密稳压源)、补偿电路c11/r14/c10及采样电阻r11/r12/r13组成。由r13/r12/r11组成vout(输出电压)的主采样电路，用来调节llc电路的输出电压vout，由来自led灯的fb电流信号及r10/r11组成次反馈采样电路。当灯珠差异引起反馈fb电路中的电流经r10流入主反馈电路时，vfb(反馈电压)电压升高，为了保证vref(参考电压)电压为参考2.5v，则反馈电路调节主电路llc输出，使得vout电压升高，保证灯板上灯珠的正常工作。当灯珠差异越大，流入vfb点电流越大，vout电压越高，电源输出电压vout随着匹配灯珠差异的变化而调节，使得不同led灯珠差异引起的电压输出达到最佳，从而降低因灯珠差异引起的不同led灯上的恒流芯片的热损耗，进而降低led灯的损耗，延长led灯的使用寿命。

若无反馈fb子电路取样，当电源系统设计时，需按照最高灯珠电压来设计输出电压vout，若灯珠电压较低时，同样的电源输出电压，因灯珠电流恒定，灯珠电压较低的屏体上恒流芯片的热损耗就会加大，在led灯分组较多时，整个led背光控制损耗急剧加大。

因此，次反馈fb子电路中的fb信号经r10连接至vfb，vfb与vref通过电阻r12相连，电阻r12两端的产生电压差，致使主反馈电路反馈信息至led控制电路，进而调节谐振llc子电路与整流电路的输出电压，实现反馈fb子反馈电路的电流对主反馈子电路起次调节作用；若次反馈fb子电路中的fb信号经r10直接接至vref处，就会对vout1的主反馈子电路较大的调节作用，当灯珠差异较大时，引起vout输出较大的变化，从而影响整个电路的稳定性；因此，次反馈fb子电路既保证不影响主反馈电路输出，同时又能够根据灯珠电压适当地调整led供电电压，降低了led灯组的热损耗。

进一步的，基于上述图2所示的实施例，所述led电源系统包括：滤波电路40；所述滤波电路40的输入端与所述整流电路12输出端连接，所述滤波电路40的输出端与所述功率因数校正pfc电路13的输入端连接；

所述滤波电路40用于滤除所述整流电路输出电压的波纹。

本实施例中，滤波电路40通过的滤除整流电路12输出的电信号中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑，进一步将平整的电信号输入致功率因素校正pfc电路，从而有益于后续直流电路器件的正常运行。常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类；无源滤波电路的滤波电路元件仅由无源元件(电阻、电容、电感)组成，无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒l型、lc滤波、lcπ型滤波和rcπ型滤波等)；有源滤波电路的滤波电路元件包括无源元件、有源元件(双极型管、单极型管、集成运放)，其中常用的是有源rc滤波即电子滤波器。

进一步的，基于上述图2所示的实施例，所述led电源系统包括：主板及逻辑板tcon电路50；所述主板及逻辑板tcon电路50的输入端与所述功率因数校正pfc电路13电连接，所述主板及逻辑板tcon电路50的第一输出端与逻辑板tcon电路52连接，所述主板及逻辑板tcon电路50的第二输出端与功放电路51连接，所述主板及逻辑板tcon电路50的第三输出端与主板电路53连接；

所述主板电路53通过反馈电路1(54)调节所述主板及逻辑板tcon电路供给主板电路稳定电压；

所述主板及逻辑板tcon电路50用于为所述主板电路53、逻辑板tcon电路52、功放电路51提供所需电压。

当所述主板及逻辑板tcon电路接收所述pfc电路提供的校正电信号时，接收校正信号的所述主板及逻辑板tcon电路采用的是llc电路，llc电路包括半桥谐振电路，例如当所述llc电路能够为所述功放电路提供的20v电压，所述llc电路能够为所述主板提供12v的稳定电压，且由反馈电路调节1(54)控制稳定电压输出，所述llc电路能够为所述逻辑板tcon电路提供12v的电压，本实施例中列举的稳定电压数值能够根据所述led电源系统的实际需要进行调整控制，其中所述主板及逻辑板tcon电路提供led系统逻辑处理及整个系统功能逻辑运行的基础，从而保障led电源系统各项功能的正常运行。

进一步的，基于上述图2所示的实施例，所述led电源系统包括：待机电路60；所述待机电路60的输入端与所述功率因数校正pfc电路13的输出端连接，所述待机电路60的第一输出端与所述led灯的恒流芯片62连接供电，所述待机电路60的第二输出端与所述主板的主芯片61连接供电；

所述led灯的恒流芯片62用于控制所述led灯15的电流值；

所述主板的主芯片61用于控制所述电源系统的运作。

当led电源系统接收到高电平信号时，所述pfc电路13输入电信号至所述待机电路60，所述待机电路60通过变压转换输出稳定电压，例如输出5vsb(辅助电源)电压为所述主板电路上的主芯片61供电，5v为所述led灯上的恒流芯片供电62，稳定电压5v输出经反馈电路2(63)反馈输出稳定电压；其中稳定电压的输出大小，能够根据led电源系统的需求进行调整控制；所述待机电路提供给所述led电源系统开启时所述主板及所述led恒流芯片开始运行的所需供电。

进一步的，基于上述图2所示的实施例，所述逻辑板tcon电路还包括：逻辑板tcon切换电路70；所述逻辑板tcon切换电路70的输入端与所述主板及tcon板电路50电连接，所述逻辑板tcon切换电路70的输出端与所述逻辑板tcon电路52电连接，所述逻辑板tcon切换电路52的使能端与所述主板电路53电连接；

所述逻辑板tcon切换电路70用于控制逻辑板tcon电路52的开启与关闭。

当led电源系统开启后，所述主板电路产生高电平信号，并发出逻辑使能tcon_en信号，由所述逻辑使能tcon_en信号控制所述逻辑板tcon切换电路70进而控制逻辑板tcon电路开启；若主板电路发出低电平信号时，则所述逻辑使能tcon_en信号的输出被中止，进而所述逻辑板tcon切换电路70进而控制逻辑板tcon电路关闭。

进一步的，参照图5，基于上述图2所示的实施例，所述主板及逻辑板tcon电路还包括：时序控制电路80；所述时序控制电路由所述主板电路的使能端801与所述电源系统的各个电路器件803的使能端802连接组成；

所述时序控制电路通过所述主板的使能端801发出的使能信号按照时序控制所述电源系统中各个电路器件803的开合。

具体地，可参照图6，当led电源系统开启时，所述主板电路53通电并发出高电平信号ps_on(powersupply-on)，在发出ps_on高电信号t1时间后，所述主板电路接着发出逻辑使能tcon_en(tcon-enable)信号，经t2时间后所述主板电路发出背光恒流调光信号pwm(pulsewidthmodulation)，再经t3时间后，所述主板电路发出背光控制使能信号(ena)，此后，背光系统正常工作，led灯点亮。当led电源系统接收到待机信号时，主板依次经t4、t5、t6时间后，分别关掉ena、pwm、tcon_en，最后ps_on变为低电平，整机进入待机状态，从而实现电源系统的时序控制；同时，所述主板电路的使能信号控制电源系统中各个电路器件的开启，而不是直接由外接电源输入来控制，从而避免了因电源开启造成电路切换的噪音及电路器件的热损耗，同时，时序控制电路实现了led设备具有智能网络待机系统的特点。

进一步的，参照图7，本发明提供了热敏电阻切换电路90的电路原理图，基于上述图2所示的实施例，所述led电源系统包括：热敏电阻切换电路90；所述热敏电阻切换电路90输入端与所述外接电源10连接，所述热敏电阻切换电路90输出端与所述电磁干扰emi电路11输入端连接；

所述热敏电阻切换电路90用于调节输入的所述外接电源的电流大小。

参照图7，当led电源系统开启后，依据电源系统时序控制的顺序，在所述主板电路发出逻辑使能tcon_en高电平信号时，经r30、r31电阻分压后，q30三级管导通，q31三级管的基极为低电平，此时q31三级管导通，5vsb(辅助电源)经电阻r33给继电器k0供电，k0导通，继电器弹片吸合，a点和b点接通，此时热敏电阻被短路，避免长时间工作引起温升过高，在t1时间段内，继电器未导通，热敏电阻工作，抑制了上电瞬间电路中的浪涌电流，保护后级器件；通过根据时序控制信号的顺序要求，既解决了开机后热敏电阻的温升，又避免了整机网络待机时的切换噪音问题，从而解决了大功率led显示设备中热敏电阻低压热损耗及切换电路噪音问题。

具体地，参照图8可以进一步了解电源系统电路的供电情况，在外接电源通电开机后，电源系统中待机电路开始工作，输出+5vsb给主板电路供电，此后，主板电路发出高电平信号ps_on，,电路开始工作，ps_on高电平信号

此外，本发明led电源系统装置的具体实施例与上述led电源系统电路各实施例基本相同，在此不作赘述。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一、第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。