一种LED背光板灯珠故障检测装置的制作方法

一种led背光板灯珠故障检测装置
技术领域
1.本实用新型涉及led背光灯板检测设备技术领域，尤其涉及一种led背光板灯珠故障检测装置。


背景技术：

2.近年来，在国家的重点支持下，背光源发展迅速，不断有新技术、新产品推出，led背光逐步进入产业化，有了一定的规模。led背光结构主要分为两种，单组串联式和多组串并联式。单组串联式灯板虽然使用较低恒流，但必须将输入电源提升至符合串联式灯板的总顺向电压水平，才可以驱动led。相反的，多组串并联式led背光结构虽然需要更高的恒流来驱动，却降低了高电压的需求。另一方面从实用性上来说，单组串联式led背光结构一旦有一个灯珠出现断路故障就会导致整个led背光失去作用；多组串并联式led背光即使有一路中的某一个灯珠出现故障，其他部分仍可以继续工作，因此在规模较大的led背光中大多采用多组串并联式结构。
3.尽管led背光在国内发展迅速，具有了一定的规模，但在国内的配套工厂方面仍然跟不上国际形势。其中在产品故障检测和性能测试等方面仍存在一些问题。例如，led背光板灯珠过多，通电测试过程中不利于观察是否存在短路或断路故障，目前国内市场上的led背光板故障检测装置方面仍有较大的发展空间。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于，提供一种led背光板灯珠故障检测装置，用于多组串并联式led背光结构的led背光板故障检测，以便于快速定位led背光板故障类型、缩短维修时间、提高生产工作效率；另外该装置带有输出保护功能，可对所接led背光板起到良好的保护作用。
5.为了实现上述目的，本实用新型其中一实施例中提供一种led背光板灯珠故障检测装置，其输入端连接市电，其输出端连接led背光板，其包括输入整流滤波电路、buck dc/dc降压电路、flyback辅助源电路、故障检测电路以及过压过流保护电路；所述输入整流滤波电路的输入端为所述led背光板灯珠故障检测装置的输入端，所述过压过流保护电路的输出端为所述led背光板灯珠故障检测装置的输出端；
6.其中所述输入整流滤波电路包括前端lc电路、整流桥以及后端lc电路，市电经所述前端lc电路滤波后由所述整流桥进行整流从而得到直流电，该直流电经过所述后端lc电路滤波后得到稳定的直流电压vdc，该直流电压vdc从所述输入整流滤波电路的输出端输出；
7.所述buck dc/dc降压电路包括buck变换器及控制回路，所述buck变换器将所述直流电压vdc作为输入电压，该直流电压vdc经过buck变换器及其控制回路调节后得到稳定的输出电压vout；
8.所述flyback辅助源电路输入所述直流电压vdc后产生第一辅助电压和第二辅助
电压，所述第一辅助电压和所述第二辅助电压输入至所述控制回路；
9.所述故障检测电路输入所述buck dc/dc降压电路的输出电流采样io，设有同相比例放大电路以及比较器u1b和比较器u1c；所述比较器u1b的正相输入端连接至所述同相比例放大电路的输出端，所述比较器u1b的输出端连接至npn型三极管q3的基极，所述npn型三极管q3的发射极接地，所述比较器u1b的正极电源通过第一发光二极管led1与所述npn型三极管q3的集电极连接；所述比较器u1c的正相输入端连接至所述同相比例放大电路的输出端，所述比较器u1c的输出端连接至npn型三极管q4的基极，所述npn型三极管q4的发射极接地，所述比较器u1c的正极电源通过第二发光二极管led2与所述npn型三极管q4的集电极连接；所述比较器u1b和所述比较器u1c的反相输入端分别连接到串联连接的电阻r9、电阻r10、电阻r11上的分压点a和分压点b，所述分压点a位于电阻r9和电阻r10之间，所述分压点b位于电阻r10和电阻r11之间；
10.所述过压过流保护电路输入所述buck dc/dc降压电路的输出电压采样vo和输出电流采样io，所述过压过流保护电路包括逻辑运算电路、连接至所述逻辑运算电路输出端的mos管q5、以及连接至所述mos管q5上的常闭继电器ry1，所述逻辑运算电路输入所述输出电压vo和所述输出电流io，并输出控制所述mos管q5的开通与关断的信号，所述mos管q5控制所述常闭继电器ry1的开通与关断，所述常闭继电器ry1控制所述buck dc/dc降压电路的输出电压的开通与关断。
11.进一步地，在所述输入整流滤波电路中，所述前端lc电路包括电感l1和电容c1；所述后端lc电路包括电感l2和电容c2；所述整流桥为桥式整流电路，设有整流正极输出端、整流负极输出端、第一交流输入端和第二交流输入端；所述市电的一端通过所述电感l1连接至所述第一交流输入端，所述市电的另一端连接至所述第二交流输入端，所述电容c1连接至所述第一交流输入端和所述第二交流输入端之间；所述整流正极输出端与所述电感l2的一端连接，所述电容c2连接至所述电感l2的另一端和所述整流负极输出端之间；在所述电感l2的另一端和所述整流负极输出端之间输出所述直流电压vdc。
12.进一步地，在所述buck dc/dc降压电路中，所述buck变换器设有vdc 输入端、vdc-输入端、vout 输出端、vout-输出端；在所述vdc 输入端和所述vout 输出端之间串联设置晶体管q1和电感l3，所述晶体管q1的栅极连接至所述控制回路的输出端，在所述晶体管q1和所述电感l3之间连接二极管d1的负极，二极管d1的正极连接至所述vdc-输入端，在所述电感l3远离所述晶体管q1的一端为所述vout 输出端，在所述vout 输出端和所述vdc-输入端之间连接电容c3，在所述vout 输出端和所述vout-输出端之间还设有电阻r1和电阻r2串联连接构成的支路，在电阻r1和电阻r2之间连接至所述控制回路的输入端；在所述vdc-输入端和所述vout-输出端之间还设有电阻r3，所述电阻r3位于所述电容c3和所述电阻r2之间，所述vout-输出端为所述输出电流采样io的采样点。
13.进一步地，在所述buck dc/dc降压电路中，所述控制回路的芯片采用sg3525a芯片或lm324芯片。
14.进一步地，在所述flyback辅助源电路中，包括变压器t1，所述变压器t1设有输入线圈w1和输出线圈w2；所述输入线圈w1的两端连接至所述直流电压vdc；所述输出线圈w2的一端连接至二极管d2的正极，所述二极管d2的负极和所述输出线圈w2的另一端之间连接电容c5，所述输出线圈w2的另一端接地，所述二极管d2与由电容c4和电阻r4串联构成的支路
并联连接，所述二极管d2的负极输出所述第一辅助电压。
15.进一步地，在所述flyback辅助源电路中，所述变压器t1还设有输出线圈w3；所述输出线圈w3的一端与所述输出线圈w2串联；所述输出线圈w3的另一端连接至二极管d3的正极，所述二极管d3的负极连接电容c7的一侧，所述电容c7的另一侧接地，所述二极管d3与由电容c6和电阻r5串联构成的支路并联连接，所述二极管d3的负极输出所述第二辅助电压。
16.进一步地，所述输入线圈w1的一端通过一晶体管q2连接至所述直流电压vdc。
17.进一步地，在所述故障检测电路中，所述同相比例放大电路包括运算放大器u1a，所述输出电流采样io通过电阻r6连接到所述运算放大器u1a的同相输入端，所述运算放大器u1a的反相输入端经过电阻r7接地，在所述运算放大器u1a的输出端和反相输入端之间还设有由电阻r8和电容c8并联构成的支路；所述运算放大器u1a的输出端分别连接到所述比较器u1b和所述比较器u1c的同相输入端。
18.进一步地，所述比较器u1b的输出端通过电阻r13连接至npn型三极管q3的基极，所述第一发光二极管led1与所述npn型三极管q3的集电极之间还设有电阻r12；所述比较器u1c的输出端通过电阻r14连接至npn型三极管q4的基极，所述第二发光二极管led2与所述npn型三极管q4的集电极之间还设有电阻r15。
19.进一步地，在所述过压过流保护电路中，所述逻辑运算电路包括比较器u2a和比较器u2b；所述比较器u2a的正相输入端连接至所述输出电压采样vo，所述比较器u2a的输出端通过电阻r19连接至或门or1的一输入端，所述比较器u2b的正相输入端连接至所述输出电流采样io，所述比较器u2b的输出端通过电阻r20连接至所述或门or1的一输入端，所述或门or1的输出端通过电阻r21连接至所述mos管q5的栅极；所述比较器u2a和所述比较器u2b的反相输入端分别连接到串联连接的电阻r16、电阻r17、电阻r18上的分压点c和分压点d，所述分压点c位于电阻r16和电阻r17之间，所述分压点d位于电阻r17和电阻r18之间。
20.本实用新型提供一种led背光板灯珠故障检测装置，具有以下有益效果：1)该检测装置电路结构简单、易于实现；2)可快速定位led背光板故障类型、缩短维修时间、提高生产工作效率；3)该方案具有输出保护电路，具有较高的安全性能。
附图说明
21.下面结合附图，通过对本技术的具体实施方式详细描述，呈现本技术的技术方案及其它有益效果。
22.图1为本技术实施例提供的led背光板灯珠故障检测装置的电路结构示意图。
23.图2为本技术实施例提供的输入整流滤波电路的电路结构示意图。
24.图3为本技术实施例提供的buck dc/dc降压电路的电路结构示意图。
25.图4为本技术实施例提供的flyback辅助电源电路的电路结构示意图。
26.图5为本技术实施例提供的故障检测电路的电路结构示意图。
27.图6为本技术实施例提供的过压过流保护电路的电路结构示意图。
具体实施方式
28.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
30.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
31.具体的，请参阅图1至图6，本技术实施例提供一种led背光板灯珠故障检测装置，用于多组串并联式led背光结构的led背光板故障检测，以便于快速定位led背光板故障类型、缩短维修时间、提高生产工作效率；另外该装置带有输出保护功能，可对所接led背光板起到良好的保护作用。
32.为了实现上述规划的功能，本电路整体结构为:输入端采用无源整流滤波，主电路拓扑采用buck降压型电路；在此基础上加入了一些必要的硬件电路。具体电路包含如下部分：
33.1.输入整流滤波电路：220v市电经前端lc电路滤波后由整流桥进行整流从而得到直流电，该直流电再次经过lc电路滤波后得到含有较低谐波分量且较为稳定的直流电压vdc。
34.2.buck dc/dc降压电路：该电路将整流滤波后所得到的直流电vdc作为输入电压，该电压经过buck变换器及其控制回路调节后得到稳定的输出电压vout，其中控制芯片采用输出频率可调且带有欠压保护的sg3525a电源芯片，电路经过由该电源芯片组成的闭环控制回路调节后达到恒压输出的目的。
35.3.flyback辅助源电路：为了使整个电路能够稳定有效的运行，通过辅助源电路产生两路辅助电压，为控制回路电路中的sg3525a、lm324等芯片以及其他电路提供稳定的5v和12v的供电电压，使得各电路能够正常工作。
36.4.故障检测电路：该电路对输出电流进行精密采样，当led背光板之内的灯珠出现短路或断路故障时，输出电流io会有不同程度的增加，通过分别与两路电压基准值进行比较，u1a和u1b的输出电平可产生相应的变化，通过对q3和q4的控制点亮或熄灭对应的led指示灯，从而达到故障检测的目的。
37.5.过压过流保护电路：通过采样本装置的输出电压vo和输出电流io来判断是否触发了过压或过流保护，逻辑运算电路输出对应的控制信号，通过控制mos管q5的开通与关断来实现对常闭继电器ry1的控制，实现对该检测报警装置所接led背光板的保护作用。
38.具体的，本实施例中提供的led背光板灯珠故障检测装置，其输入端连接市电，其输出端连接led背光板，其包括输入整流滤波电路、buck dc/dc降压电路、flyback辅助源电
路、故障检测电路以及过压过流保护电路；所述输入整流滤波电路的输入端为所述led背光板灯珠故障检测装置的输入端，所述过压过流保护电路的输出端为所述led背光板灯珠故障检测装置的输出端。
39.请参阅图2，所述输入整流滤波电路包括前端lc电路、整流桥以及后端lc电路，市电经所述前端lc电路滤波后由所述整流桥进行整流从而得到直流电，该直流电经过所述后端lc电路滤波后得到稳定的直流电压vdc，该直流电压vdc从所述输入整流滤波电路的输出端输出。
40.请参阅图3，所述buck dc/dc降压电路包括buck变换器及控制回路，所述buck变换器将所述直流电压vdc作为输入电压，该直流电压vdc经过buck变换器及其控制回路调节后得到稳定的输出电压vout。
41.请参阅图4，所述flyback辅助源电路输入所述直流电压vdc后产生第一辅助电压和第二辅助电压，所述第一辅助电压和所述第二辅助电压输入至所述控制回路。
42.请参阅图5，所述故障检测电路输入所述buck dc/dc降压电路的输出电流采样io，设有同相比例放大电路以及比较器u1b和比较器u1c；所述比较器u1b的正相输入端连接至所述同相比例放大电路的输出端，所述比较器u1b的输出端连接至npn型三极管q3的基极，所述npn型三极管q3的发射极接地，所述比较器u1b的正极电源通过第一发光二极管led1与所述npn型三极管q3的集电极连接；所述比较器u1c的正相输入端连接至所述同相比例放大电路的输出端，所述比较器u1c的输出端连接至npn型三极管q4的基极，所述npn型三极管q4的发射极接地，所述比较器u1c的正极电源通过第二发光二极管led2与所述npn型三极管q4的集电极连接；所述比较器u1b和所述比较器u1c的反相输入端分别连接到串联连接的电阻r9、电阻r10、电阻r11上的分压点a和分压点b，所述分压点a位于电阻r9和电阻r10之间，所述分压点b位于电阻r10和电阻r11之间。
43.请参阅图6，所述过压过流保护电路输入所述buck dc/dc降压电路的输出电压采样vo和输出电流采样io，所述过压过流保护电路包括逻辑运算电路、连接至所述逻辑运算电路输出端的mos管q5、以及连接至所述mos管q5上的常闭继电器ry1，所述逻辑运算电路输入所述输出电压vo和所述输出电流io，并输出控制所述mos管q5的开通与关断的信号，所述mos管q5控制所述常闭继电器ry1的开通与关断，所述常闭继电器ry1控制所述buck dc/dc降压电路的输出电压的开通与关断。
44.进一步地，在所述输入整流滤波电路中，所述前端lc电路包括电感l1和电容c1；所述后端lc电路包括电感l2和电容c2；所述整流桥为桥式整流电路，设有整流正极输出端、整流负极输出端、第一交流输入端和第二交流输入端；所述市电的一端通过所述电感l1连接至所述第一交流输入端，所述市电的另一端连接至所述第二交流输入端，所述电容c1连接至所述第一交流输入端和所述第二交流输入端之间；所述整流正极输出端与所述电感l2的一端连接，所述电容c2连接至所述电感l2的另一端和所述整流负极输出端之间；在所述电感l2的另一端和所述整流负极输出端之间输出所述直流电压vdc。
45.进一步地，在所述buck dc/dc降压电路中，所述buck变换器设有vdc 输入端、vdc-输入端、vout 输出端、vout-输出端；在所述vdc 输入端和所述vout 输出端之间串联设置晶体管q1和电感l3，所述晶体管q1的栅极连接至所述控制回路的输出端，在所述晶体管q1和所述电感l3之间连接二极管d1的负极，二极管d1的正极连接至所述vdc-输入端，在所述
电感l3远离所述晶体管q1的一端为所述vout 输出端，在所述vout 输出端和所述vdc-输入端之间连接电容c3，在所述vout 输出端和所述vout-输出端之间还设有电阻r1和电阻r2串联连接构成的支路，在电阻r1和电阻r2之间连接至所述控制回路的输入端；在所述vdc-输入端和所述vout-输出端之间还设有电阻r3，所述电阻r3位于所述电容c3和所述电阻r2之间，所述vout-输出端为所述输出电流采样io的采样点。
46.进一步地，在所述buck dc/dc降压电路中，所述控制回路中的主控芯片采用sg3525a。
47.进一步地，在所述flyback辅助源电路中，包括变压器t1，所述变压器t1设有输入线圈w1和输出线圈w2；所述输入线圈w1的两端连接至所述直流电压vdc；所述输出线圈w2的一端连接至二极管d2的正极，所述二极管d2的负极和所述输出线圈w2的另一端之间连接电容c5，所述输出线圈w2的另一端接地，所述二极管d2与由电容c4和电阻r4串联构成的支路并联连接，所述二极管d2的负极输出所述第一辅助电压。
48.进一步地，在所述flyback辅助源电路中，所述变压器t1还设有输出线圈w3；所述输出线圈w3的一端与所述输出线圈w2串联；所述输出线圈w3的另一端连接至二极管d3的正极，所述二极管d3的负极连接电容c7的一侧，所述电容c7的另一侧接地，所述二极管d3与由电容c6和电阻r5串联构成的支路并联连接，所述二极管d3的负极输出所述第二辅助电压。
49.进一步地，所述输入线圈w1的一端通过一晶体管q2连接至所述直流电压vdc。
50.进一步地，在所述故障检测电路中，所述同相比例放大电路包括运算放大器u1a，所述输出电流采样io通过电阻r6连接到所述运算放大器u1a的同相输入端，所述运算放大器u1a的反相输入端经过电阻r7接地，在所述运算放大器u1a的输出端和反相输入端之间还设有由电阻r8和电容c8并联构成的支路；所述运算放大器u1a的输出端分别连接到所述比较器u1b和所述比较器u1c的同相输入端。
51.进一步地，所述比较器u1b的输出端通过电阻r13连接至npn型三极管q3的基极，所述第一发光二极管led1与所述npn型三极管q3的集电极之间还设有电阻r12；所述比较器u1c的输出端通过电阻r14连接至npn型三极管q4的基极，所述第二发光二极管led2与所述npn型三极管q4的集电极之间还设有电阻r15。
52.进一步地，在所述过压过流保护电路中，所述逻辑运算电路包括比较器u2a和比较器u2b；所述比较器u2a的正相输入端连接至所述输出电压采样vo，所述比较器u2a的输出端通过电阻r19连接至或门or1的一输入端，所述比较器u2b的正相输入端连接至所述输出电流采样io，所述比较器u2b的输出端通过电阻r20连接至所述或门or1的一输入端，所述或门or1的输出端通过电阻r21连接至所述mos管q5的栅极；所述比较器u2a和所述比较器u2b的反相输入端分别连接到串联连接的电阻r16、电阻r17、电阻r18上的分压点c和分压点d，所述分压点c位于电阻r16和电阻r17之间，所述分压点d位于电阻r17和电阻r18之间。
53.所述led背光板灯珠故障检测装置，具有以下有益效果：1)该检测装置电路结构简单、易于实现；2)可快速定位led背光板故障类型、缩短维修时间、提高生产工作效率；3)该方案具有输出保护电路，具有较高的安全性能。
54.据以上所给出的硬件架构图，电路大致工作过程如下：220v交流电经前端lc电路滤波后由整流桥进行整流从而得到直流电，该直流电再次经过lc电路滤波后得到含有较低谐波分量且较为稳定的直流电压vdc。直流电压vdc作为flyback辅助源电路的输入端产生
两路辅助供电电压的同时，通过buck dc/dc电路及其电源芯片sg3525a组成的控制回路调节后得到一个输出电压vout。输出电压vout经过过压过流保护电路后为led背光板供电。故障检测电路对输出电流进行精密采样，当led背光板之内的灯珠出现短路或断路故障时，输出电流io会有不同程度的增加，通过分别与两路电压基准值进行比较，u1a和u1b的输出电平会产生相应的变化，通过对q3和q4的控制点亮或熄灭对应的led指示灯，从而达到故障检测的目的。
55.故障检测电路电路工作原理如下：输出电流采样io经过电阻r6后连接到运算放大器u1a的同相输入端，电阻r8和电容c8并联，反相输入端经过电阻r7连接gnd的同时通过电阻r8连接到运算放大器u1a的输出端。运算放大器u1a的输出端分别连接到比较器u1b和u1c的同相输入端，比较器u1b和u1c的反相输入端分别连接到电阻r9、r10、r11分压点a和b，其中a点电压大于b点电压(va》vb)。比较器u1b的输出端通过电阻r13连接到三极管q3，比较器u1c的输出端通过电阻r14连接到三极管q4。当led背光板灯珠出现短路时，输出电流io会有较小幅度的增加，输出电流io经过u1a组成的同向比例放大电路放大后分别与比较器u1b和u1c反相输入端的参考电压va和vb进行比较；此时比较器u1b输出低电平，比较器u1c输出高电平；npn三极管q3断开、q4导通，led1熄灭、led2被点亮。当led背光板灯珠出现断路时，与该灯珠串联的灯珠全部熄灭，此时输出电流io会有较大幅度的增加，输出电流io经过u1a组成的同向比例放大电路放大后分别与比较器u1b和u1c反相输入端的参考电压va和vb进行比较；此时比较器u1b和u1c同时输出高电平。npn三极管q和q4同时导通，led1和led2同时被点亮。通过以上分析可知：当led1灭，led2亮时，led背光板灯珠存在短路故障；当led1和led2同时亮时，led背光板灯珠存在断路故障。故该故障检测电路可根据led1和led2的亮暗状态快速定位led背光板故障类型。
56.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
57.以上对本技术实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例的技术方案的范围。