一种具有精准过压保护屏蔽功能的电路论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种具有精准过压保护屏蔽功能的电路，其包括电源输入接口、滤波模块、背光电源模块、背光源、电源控制模块、区域调光模块和过压保护屏蔽模块，所述电源输入接口连接滤波模块，所述滤波模块连接背光电源模块，所述背光电源模块分别连接电源控制模块、区域调光模块、过压保护屏蔽模块和背光源，所述电源控制模块分别连接区域调光模块和过压保护屏蔽模块，所述区域调光模块分别连接过压保护屏蔽模块和背光源。本实用新型通过过压保护屏蔽模块，可以在不影响电源的稳定且安全运行的性能的前提下，解决信号突变引起的电源保护问题，从而避免电视等产品在热机快速开关机时出现背光保护的情况。

主设计要求

1.一种具有精准过压保护屏蔽功能的电路，包括电源输入接口、滤波模块、背光电源模块和背光源，其特征在于，还包括电源控制模块、区域调光模块和过压保护屏蔽模块，所述电源输入接口连接滤波模块，所述滤波模块连接背光电源模块，所述背光电源模块分别连接电源控制模块、区域调光模块、过压保护屏蔽模块和背光源，所述电源控制模块分别连接区域调光模块和过压保护屏蔽模块，所述区域调光模块分别连接过压保护屏蔽模块和背光源。

设计方案

2.根据权利要求1所述的具有精准过压保护屏蔽功能的电路，其特征在于，所述电源控制模块包括控制芯片和第一电阻，所述控制芯片的FB引脚分别连接背光电源模块、区域调光模块、过压保护屏蔽模块和第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的具有精准过压保护屏蔽功能的电路，其特征在于，所述区域调光模块包括区域调光芯片和第二电阻，所述区域调光芯片的FB1引脚连接第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端分别连接电源控制模块、背光电源模块和过压保护屏蔽模块。

4.根据权利要求3所述的具有精准过压保护屏蔽功能的电路，其特征在于，所述过压保护屏蔽模块具体包括可控精密稳压源、第一电容和第三电阻，所述第一电容的一端分别连接可控精密稳压源的参考极、控制芯片的FB引脚、背光电源模块和第二电阻的另一端，所述第一电容的另一端接地，所述可控精密稳压源的阳极接地，可控精密稳压源的阴极连接第三电阻的一端，第三电阻的另一端连接背光电源模块。

5.根据权利要求2所述的具有精准过压保护屏蔽功能的电路，其特征在于，所述控制芯片的型号为FAN7688。

6.根据权利要求3所述的具有精准过压保护屏蔽功能的电路，其特征在于，所述区域调光芯片的型号为IWT7027。

7.根据权利要求1所述的具有精准过压保护屏蔽功能的电路，其特征在于，所述背光电源模块包括背光电源变压器和输出整流滤波模块，所述背光电源变压器分别连接滤波模块和输出整流滤波模块，所述输出整流滤波模块分别连接电源控制模块、区域调光模块、过压保护屏蔽模块和背光源。

8.根据权利要求1所述的具有精准过压保护屏蔽功能的电路，其特征在于，所述电源输入接口为交流电源输入接口。

9.根据权利要求4所述的具有精准过压保护屏蔽功能的电路，其特征在于，所述第一电容的容值为22纳法。

10.根据权利要求4所述的具有精准过压保护屏蔽功能的电路，其特征在于，所述第三电阻的阻值为18千欧姆。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电源电路技术领域，特别涉及一种具有精准过压保护屏蔽功能的电路。

背景技术

科技的发展将电视推向了智能化的前沿高地，目前的智能电视均搭载了高性能芯片和智能操作系统，成为将家庭影音，娱乐、学习、生活辅助等功能集成为一体的视音频终端应用平台。其中，节能及画质提升技术一直是电视行业不断追求创新的领域，随着液晶电视的普及，区域调光技术已成为电视集节能与画质提升为一体的最佳技术之一。同时电源作为电视机的能量供应端和控制端，其控制着电视各背光区域的亮暗变化，电视电源的稳定运行是保证电视一切功能展现在用户面前的前提条件。

由于目前绝大多数的家电产品的内部都会使用AC-DC或DC-DC架构的电源，而电源内部又不可避免的存在一些电压电平突变信号，致使检测信号跳变，触发控制芯片保护，使得电源进入保护状态，影响电视的正常功能，最终影响用户的使用体验。

例如，基于FAN7688SJX IC的电源方案的输出电压反馈控制引脚FB具有限制输出电压上升太快的过压保护功能（OVP1）。区域调光芯片IWT7027控制输出灯条电压的信号为FB1（0.2V-2.5V），当FB1信号的电压跳变到2.5V时（区域调光控制芯片的初始化过程中这种跳变难以避免），因为背光灯条的电压在FB1信号为低时已被调到26.7V，对应的FAN7688电源芯片的FB引脚的电压会突然跳变到2.84V（最小值2.53V，典型值2.65V，最大值2.77V），触发FAN7688芯片的过压保护功能，从而引起电源系统保护，进而影响电视的正常工作，最终影响用户对电视的使用体验。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种具有精准过压保护屏蔽功能的电路，可以在不影响电源的稳定且安全运行的性能的前提下，解决信号突变引起的电源保护问题，从而避免电视等产品在热机快速开关机时出现背光保护的情况。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种具有精准过压保护屏蔽功能的电路，包括电源输入接口、滤波模块、背光电源模块、背光源、电源控制模块、区域调光模块和过压保护屏蔽模块，所述电源输入接口连接滤波模块，所述滤波模块连接背光电源模块，所述背光电源模块分别连接电源控制模块、区域调光模块、过压保护屏蔽模块和背光源，所述电源控制模块分别连接区域调光模块和过压保护屏蔽模块，所述区域调光模块分别连接过压保护屏蔽模块和背光源。

所述的具有精准过压保护屏蔽功能的电路中，所述电源控制模块包括控制芯片和第一电阻，所述控制芯片的FB引脚分别连接背光电源模块、区域调光模块、过压保护屏蔽模块和第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地。

所述的具有精准过压保护屏蔽功能的电路中，所述区域调光模块包括区域调光芯片和第二电阻，所述区域调光芯片的FB1引脚连接第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端分别连接电源控制模块、背光电源模块和过压保护屏蔽模块。

所述的具有精准过压保护屏蔽功能的电路中，所述过压保护屏蔽模块具体包括可控精密稳压源、第一电容和第三电阻，所述第一电容的一端分别连接可控精密稳压源的参考极、控制芯片的FB引脚、背光电源模块和第二电阻的另一端，所述第一电容的另一端接地，所述可控精密稳压源的阳极接地，可控精密稳压源的阴极连接第三电阻的一端，第三电阻的另一端连接背光电源模块。

所述的具有精准过压保护屏蔽功能的电路中，所述控制芯片的型号为FAN7688。

所述的具有精准过压保护屏蔽功能的电路中，所述区域调光芯片的型号为IWT7027。

所述的具有精准过压保护屏蔽功能的电路中，所述背光电源模块包括背光电源变压器和输出整流滤波模块，所述背光电源变压器分别连接滤波模块和输出整流滤波模块，所述输出整流滤波模块分别连接电源控制模块、区域调光模块、过压保护屏蔽模块和背光源。

所述的具有精准过压保护屏蔽功能的电路中，所述电源输入接口为交流电源输入接口。

所述的具有精准过压保护屏蔽功能的电路中，所述第一电容的容值为22纳法。

所述的具有精准过压保护屏蔽功能的电路中，所述第三电阻的阻值为18千欧姆。

相较于现有技术，本实用新型提供的一种具有精准过压保护屏蔽功能的电路，其包括电源输入接口、滤波模块、背光电源模块、背光源、电源控制模块、区域调光模块和过压保护屏蔽模块，所述电源输入接口连接滤波模块，所述滤波模块连接背光电源模块，所述背光电源模块分别连接电源控制模块、区域调光模块、过压保护屏蔽模块和背光源，所述电源控制模块分别连接区域调光模块和过压保护屏蔽模块，所述区域调光模块分别连接过压保护屏蔽模块和背光源。本实用新型通过过压保护屏蔽模块，可以在不影响电源的稳定且安全运行的性能的前提下，解决信号突变引起的电源保护问题，从而避免电视等产品在热机快速开关机时出现背光保护的情况。

附图说明

图1为本实用新型提供的具有精准过压保护屏蔽功能的电路的结构框图。

图2为本实用新型提供的具有精准过压保护屏蔽功能的电路的较佳实施例的电路原理图。

具体实施方式

本实用新型提供一种具有精准过压保护屏蔽功能的电路，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，为本实用新型提供的具有精准过压保护屏蔽功能的电路的结构框图，所述具有精准过压保护屏蔽功能的电路包括电源输入接口10、滤波模块20、背光电源模块30、电源控制模块50、区域调光模块60、背光源40和过压保护屏蔽模块70，所述电源输入接口10连接滤波模块20，所述滤波模块20连接背光电源模块30，所述背光电源模块30分别连接电源控制模块50、区域调光模块60、过压保护屏蔽模块70和背光源40，所述电源控制模块50分别连接区域调光模块60和过压保护屏蔽模块70，所述区域调光模块60分别连接过压保护屏蔽模块70和背光源40。

在具体的实施例中，请结合图2，所述电源控制模块50包括控制芯片U1和第一电阻R1，所述控制芯片U1的型号为FAN7688。所述区域调光模块60包括区域调光芯片U2和第二电阻R2，所述区域调光芯片U2的型号为IWT7027。电源输入接口10输入的交流电源经过滤波模块20（包括用于滤波的EMI滤波电路和整流滤波电路）进行滤波后，再通过背光电源模块30（包括用于调整电压的背光电源变压器31和用于对电流进行整流滤波的输出整流滤波电路32）输出电压给背光源40（本实施例中背光源40为电视的背光灯条）供电。分压网络将背光电源模块30的输出电压反馈到电源控制模块50，电源控制模块50中FAN7688芯片的FB引脚控制电压恒定在2.4V。区域调光模块60通过调节IWT7027 芯片的FB1引脚的电压电平控制背光电源模块30的输出电压，实现区域调光功能。当然，也可选用其他型号但具有相同功能的控制芯片或区域调光芯片，本实用新型对此不做限定。

如图1所示，可知FAN7688控制芯片U1的FB脚的电压为FB脚的对地电阻即第一电阻R1的阻值乘以流过第一电阻R1的电流。在控制芯片U1正常工作时，控制芯片U1的FB脚的电压会稳定在2.4V。但是，当背光电源模块30在正常工作时，因区域调光的需要，IWT7027区域调光芯片U2的FB1脚通过第二电阻R2拉电流将VBUS电压（背光电源模块30的输出电压）调高至灯条电压实际值，如26.7V。此时如果电源输入接口10掉电后再快速上电，因背光电源模块30中电容电压还保持在26.7V左右，而区域调光芯片U2的FB脚在上电过程及刚开始上电工作的800ms内是不拉电流的，此时控制芯片U1的FB脚通过分压网络取样的电压为2.84V，将会触发FAN7688进入到脉冲跳变工作保护状态，从而引起系统保护，导致电视整机背光黑屏，严重影响用户体验。

为了解决控制芯片U1的FB脚电压跳变并引起系统保护，可将通过过压保护屏蔽模块70将控制芯片U1的FB脚的电压最高限制在2.5V，从而避免触发控制芯片U1的工作保护。在具体的实施例中，所述过压保护屏蔽模块70具体包括可控精密稳压源TL431、第一电容C1和第三电阻R3，所述第一电容C1的一端分别连接可控精密稳压源TL431的参考极、FAN7688芯片的FB引脚、背光电源模块30和第二电阻R2的另一端，所述第一电容C1的另一端接地，所述可控精密稳压源TL431的阳极接地，可控精密稳压源TL431的阴极连接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端连接背光电源模块30。其中，所述第一电容C1的容值为22nF，所述第三电阻R3的阻值为18kΩ。

在具有精准过压保护屏蔽功能的电路的工作过程中，当AC输入上电后，背光电源模块30开始工作，其通过背光电源变压器调整输入的电压，并在正常工作时经过整流滤波后输出电压为背光灯条所需的VBUS电压。因背光灯条的电压范围为22.6V-28.8V，为确保区域调光功能，在分压网络设计时，必须保证在区域调光芯片U2的FB1脚不拉电流时，区域调光芯片U2控制的背光电源模块30的输出电压小于22.6V（图2中分压网络参数对应最小的输出电压为22.2V）。正常工作时，背光电源模块30的输出电容的电压维持在背光灯条所需的VBUS电压（一般为背光灯条的典型电压26.7V）。此时如果进行快速开关机，由于区域调光模块60中IWT7027芯片上电初始化的800ms内FB1脚为2.5V，在这个过程中会造成FB1引脚电压跳变。但是过压保护屏蔽模块70可以立刻并精准地把FB点的电压钳位在2.5V，确保FB点的电压低于控制芯片U1的过压保护点2.65V，从而避免了FAN7688进入过压保护状态，防止引起系统保护。

在本实施例中，电源控制模块50中控制芯片U1的保护功能的工作原理为：FAN7688芯片是一款高级脉冲频率调制控制器，用于带同步整流功能的LLC谐振控制器，为隔离DC\/DC转换器提供了一流效率，其输出电压检测反馈控制脚FB具有过压保护功能，当分压电阻网络FB点的电压大于2.65V（最小值2.53V，典型值2.65V，最大值2.77V）时，FAN7688芯片将进入过压保护模式。

同时，区域调光模块60的区域调光芯片U2的工作原理为：IWT7027芯片是一款多功能、16通道、高精度区域调光专用控制芯片，为避免出现开机屏闪的问题，其FB1引脚在上电前为高阻抗状态，在IWT7027芯片上电初始化的前800ms内FB引脚的输出电压为2.5V，此时对应的背光电源模块30的输出电压VBUS为最小值22.2V。当初始化完成后，IWT7027芯片逐步调低FB1引脚的电压进行拉电流，此时对应的VBUS电压则逐步上升，同时IWT7027芯片检测灯条的电流，当灯条的电流达到设定值时，FB1停止调节，背光电源模块30的输出电压VBUS输出恒定。同时IWT7027芯片接收主板发过来的亮度信息后，通过调节各个灯条区域的占空比来实现区域电流、亮度调节，进而实现区域调光功能。

此外，本实用新型中过压保护屏蔽模块70的原理为：所述过压保护屏蔽模块70可以等效为一个精密的2.5V稳压二极管，其稳压精度为0.5%，即稳压范围为2.488V-2.513V。相比普通稳压二极管，本实用新型提供的过压保护屏蔽模块70不存在稳压精度低、漏电流大、温飘高的缺点，且其具有快速开态响应特性。背光电源模块30的输出电压通过第一电阻R1提供可控精密稳压源TL431正常工作所需的阴极电流，且正常工作时FB点电压稳定在2.4V(最小值2.35V，典型值2.4V，最大值2.45V)，低于过压保护屏蔽模块70的起控电压2.5V，因此正常工作时过压保护屏蔽装置不起作用，不会影响FAN7688的正常工作。

在一些特殊情况下，如电源热机快速开关机时，由于背光电源模块30输出的电容电压维持在背光灯条所需的VBUS电压（一般为灯条Light bar的典型电压26.7V），而区域调光模块60中IWT7027芯片在上电初始化刚开始的800ms内FB1脚不拉电流，此时会造成电源控制模块50中FAN7688芯片对应的FB脚电压突然变高到2.84V。增加过压保护屏蔽模块70后，在FB脚的电压高于2.5V时，过压保护屏蔽模块70立刻精准地把FB点的电压钳位在2.5V，可确保FB点的电压低于FAN7688的过压保护点2.65V，从而避免了FAN7688进入过压保护状态，进而解决了热机快速开关机时出现的背光保护问题。

因此，本实用新型重点通过过压保护屏蔽模块70实现了对控制芯片U1的过压保护功能的精准屏蔽，且过压保护屏蔽模块70的关键点和创新点为：

1、采用了可控精密稳压源TL431精准稳压的特性，其稳压精度为0.5%，即稳压范围为2.488V-2.513V。

2、充分利用了FAN7688芯片的FB脚正常工作时电压为2.4V(最小值2.35V，典型值2.4V，最大值2.45V)，过压保护点为2.65V（最小值2.53V，典型值2.65V，最大值2.77V），两者之间存在的微小电压差。而过压保护屏蔽模块70的稳压点为2.5V(最小值2.488V，典型值2.500V，最大值2.513V)，稳压点选择合理且留有余量。

3、充分利用了可控精密稳压源TL431全温度范围内温度特性好、快速响应、漏电流低的特性。

本实用新型充分利用了以上特性，从而既不影响电源的原有稳定且安全运行的性能，又能解决在热机快速开关机时出现的背光保护问题。

值得一提的是，滤波模块20和背光电源模块30的结构均可参考图2，或者可以采用本领域现有的方案进行替换，且其具体电路原理并非本实用新型的重点，故本实用新型对此不做赘述。本实用新型提供的电路结构已在产品上进行了使用验证，经过验证完全符合以上所述的运行逻辑，实现了需要实现的功能。并且本实用新型提供了最低的成本付出，且最简单可行的电路结构，既不影响电源的各个功能和性能，又能有效的解决在热机快速开关机时出现的背光保护问题，可执行力强，可推广范围广，其不仅仅适用于电视，还可以广泛用于各种家电产品（如：安防产品、电冰箱、空调、电脑等等），解决因不可避免的信号突变引起的电源保护问题。

综上所述，本实用新型提供了一种具有精准过压保护屏蔽功能的电路，其包括电源输入接口、滤波模块、背光电源模块、背光源、电源控制模块、区域调光模块和过压保护屏蔽模块，所述电源输入接口连接滤波模块，所述滤波模块连接背光电源模块，所述背光电源模块分别连接电源控制模块、区域调光模块、过压保护屏蔽模块和背光源，所述电源控制模块分别连接区域调光模块和过压保护屏蔽模块，所述区域调光模块分别连接过压保护屏蔽模块和背光源。本实用新型通过过压保护屏蔽模块，可以在不影响电源的稳定且安全运行的性能的前提下，解决信号突变引起的电源保护问题，从而避免电视等产品在热机快速开关机时出现背光保护的情况。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

设计图

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主设计要求

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