液晶显示器开关电源电路原理与维修

《液晶显示器开关电源电路原理与维修》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液晶显示器开关电源电路原理与维修（38页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、20寸TV POWER板电路工作原理LCD TV电源介绍 第 一 讲 、 开 关 电 源 的 工 作 原 理第 二 讲 、 ADAPTER部 份 的 工 作 原 理 第 三 讲 、 INVERTER部 份 的 工 作 原 理 第四讲、维修思路讲解 LCD TV电源介绍 因 液 晶 屏 本 身 没 有 发 光 功 能 ， 这 就 需 要 在 液 晶 屏 后 加 一 个 照 明 系 统 ， 该 背 光 照明 系 统 由 发 光 部 件 、 能 使 光 线 均 匀 照 射 在 液 晶 表 示 面 的 导 光 板 和 驱 动 发 光 部 件 的 电 源构 成 。 现 在 发 光 部 件 的 主 流 为

2、 被 称 作 冷 阴 极 管 的 萤 光 管 。 其 发 光 原 理 与 室 内 照 明 用 的热 阴 管 类 似 ， 但 不 需 象 热 阴 管 那 样 先 预 热 灯 丝 ， 它 在 较 低 温 状 态 就 能 点 亮 ， 因 此 叫 冷阴 极 管 。 但 要 驱 动 这 种 冷 阴 极 管 需 要 能 输 出 10001500V交 流 电 压 的 特 殊 电 源 。由 于 一 般 市 用 电 网 提 供 的 是 220V/50Hz或 110V/60Hz的 交 流 电 压 ， 而 显 示 器 （ 不 论 是早 期 的 CRT管 ， 还 是 新 兴 的 LCD显 示 器 ， 乃 至 LCD

3、TV） 的 大 部 分 电 路 是 工 作 在 低 压的 条 件 下 ， 所 以 需 要 在 显 示 器 上 专 门 配 有 电 源 电 路 。 其 作 用 就 是 将 市 电 的 交 流 电 压 转换 成 为 12V的 直 流 电 压 输 出 ， 从 而 向 显 示 器 供 电 。 由 于 显 示 器 内 部 的 主 板 上 还 有 DC-DC电 压 转 换 器 以 获 得 8V/5V/3.3V/2.5V电 压 ， 所 以 电 源 输 出 的 12V的 直 流 电 压 就 能 满 足 显示 器 工 作 的 要 求 。 鉴 于 此 ， 要 实 现 这 一 特 殊 的 电 源 ， 就 要 从 1

4、2V直 流 电 压 转 换 到10001500V交 流 电 压 ， 这 就 是 Inverter。 而 从 交 流 电 压 转 换 到 12V直 流 电 压 的 即 为Adapter。早 期 ， 冠 捷 电 子 采 用 Adapter和 Inverter分 开 的 方 式 实 现 对 显 示 器 的 供 电 。 Adapter采 用 的 PWM IC为 UC3842或 UC3843、 Inverter采 用 的 PWM IC为 TL1451。 后 来 ， 出 于 Cost down的 考 虑 ， 采 用 Adapter和 Inverter一 体 化 的 方 案 ， Adapter部 分 采 用

5、 的 PWM IC为SG6841、 Inverter部 分 采 用 的 PWM IC为 TL1451。 随 着 灯 管 的 增 加 及 所 需 的 功 率 不 断 增加 ， Inverter部 分 回 路 的 设 计 方 案 得 到 转 变 ， 由 原 来 的 Royer回 路 变 为 全 桥 式 回 路 ， 为 此应 用 到 OZ960IC。 简 术 : 开 关 电 源 的 基 本 工 作 原 理开 关 电 源 是 利 用 时 间 比 率 控 制 （ Time Ratio Control,缩 写 为 TRC） 的 方 法 来 控 制 稳 压 输 出 的 。按 TRC控 制 原 理 ， 有 以

6、 下 三 种 方 式 ： 脉 冲 宽 度 调 制 （ Pulse Width Modulation,缩 写 为 PWM） 。 开 关 周 期 恒 定 ， 通 过 改 变 脉 冲 宽 度 来改 变 占 空 比 的 方 式 。 脉 冲 频 率 调 制 （ Pulse Frequency Modulation,缩 写 为 PFM） 导 通 脉 冲 宽 度恒 定 ， 通 过 改 变 开 关 工 作 频 率 来 改 变 占 空 比 的 方 式 。3） 混 合 调 制 导 通 脉 冲 宽 度 和 开 关 工 作 频 率 均 不 固 定 ， 彼 此 都 能 改 变 的 方 式 ，它 是 以 上 二 种 方

7、式 的 混 合 。 在 目 前 开 发 和 使 用 的 开 关 电 源 集 成 电 路 中 ， 绝 大 多 数 也 为 脉 宽 调 制 型 。 本设 计 采 用 的 就 是 脉 宽 调 制 型 （ PWM） 开 关 稳 压 电 源 ， 其 基 本 原 理 可 参 见 右 图 。 对 于 单 极 性 矩 形 脉 冲 来 说 ， 其 直 流 平 均 电 压 Uo取 决 于 矩 形 脉 冲 的 宽 度 ， 脉冲 越 宽 ， 其 直 流 平 均 电 压 值 就 越 高 。 直 流 平 均 电 压 Uo可 由 公 式 计 算 ， 即 Uo=Um T1/T式 中 Um 矩 形 脉 冲 最 大 电 压 值

8、；T 矩 形 脉 冲 周 期 ；T1 矩 形 脉 冲 宽 度 。 脉 宽 调 制 型 从 上 式 可 以 看 出 ， 当 Um与 T不 变 时 ， 直 流 平 均 电 压 Uo将 与 脉 冲 宽 度 T1成 正 比 。 这 样 ， 只 要我 们 设 法 使 脉 冲 宽 度 随 稳 压 电 源 输 出 电 压 的 增 高 而 变 窄 ， 就 可 以 达 到 稳 定 电 压 的 目 的 。 1 此外，为因应各种不同的输出功率，开关电源按DC/DC变换器的工作方式分又可分为反激式（Flyback）、顺向式（Forward）、全桥式（Full Bridge）、半桥式（Half Bridge）和推挽式（

9、Push-Pull）等电路拓扑（Topology）结构。其中单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20100，可以同时输出不 同 的 电 压 ， 且 有 较 好 的 电 压调 整 率 ， 应 用 较 为 广 泛 。 本 设 计 采 用 的 就 是 该 方 案 ， 其 典 型 的 电 路 如 图 所 示 。 1 图 1-1 反 激 式 开 关 电 源 典 型 电 路 结 构藉 由 PWM IC控 制 开 关 管 的 导 通 与 否 ， 配 合 次 级 侧 的 二 极 管 和 电 容 ，即 可 得 到 稳 定 DC电 压 的 输 出 。 Ui为 含 有 一 定 交 流 成 份 的

10、直 流 电 压 ， 由开 关 功 率 管 斩 波 和 高 频 变 压 器 降 压 ， 将 储 存 于 在 变 压 器 的 能 量 传 递 给次 级 侧 ， 转 换 成 所 需 电 压 值 的 方 波 ， 最 后 再 将 这 个 方 波 电 压 经 整 流 滤波 变 为 所 需 要 的 直 流 电 压 。 此 外 改 变 变 压 器 初 、 次 级 的 圈 数 ， 就 可 以得 到 想 要 的 DC电 源 。 PWM控 制 电 路 是 这 类 开 关 电 源 的 核 心 ， 它 通 过取 样 反 馈 闭 环 回 路 ， 调 整 高 频 开 关 元 件 的 开 关 时 间 比 例 即 占 空 比

11、， 以达 到 稳 定 输 出 电 压 的 目 的 。 由 于 高 频 变 压 器 的 磁 芯 仅 工 作 在 磁 滞 回 线 的 一 侧 ， 并 且 只 有 一 个 输 出 端 ， 而 MOS开 关 功 率 管 导 通时 ， 次 级 整 流 二 极 管 截 止 ， 电 能 就 储 存 在 高 频 变 压 器 的 初 级 电 感 线 圈 中 ； 当 MOS功 率 管 关 断 时 整 流二 极 管 导 通 ， 初 级 线 圈 上 的 电 能 传 输 给 次 极 绕 组 ， 并 经 过 次 级 整 流 二 极 管 输 出 ， 故 称 之 为 单 端 反 激 式 。 2.1 PWM控 制 器 SG68

12、41简 介目 前 ， 开 关 电 源 的 集 成 化 与 小 型 化 已 成 为 现 实 ， 早 期 的 PWM IC大 多 采 用 UC384X系 列 （ 如UC3842、 UC3843） ， 但 由 于 新 产 品 越 来 越 积 体 化 及 环 保 和 安 规 要 求 越 来 越 严 苛 的 趋 势 下 ， 出 现了 384XG及 684X等 具 有 Green Function的 IC。 Green Function为 环 保 功 能 的 意 思 ， 亦 称 之 为 Blue Angel， 其 要 求 是 在 满 载 70W以 下 的 电 源 产 品 ， 当 负 载 没 有 输 出 功

13、 率 的 情 况 下 ， 输 入 电 源 仍 照 常 供应 时 ， 电 路 消 耗 功 率 必 需 小 于 1W以 下 。 欧 系 的 Infineon Coolset ICE2AXXX及 ICE2BXXX系 列 不 仅具 有 Green Function， 并 且 把 以 往 外 加 的 功 率 开 关 集 成 在 8DIP的 IC内 ， 以 节 省 空 间 和 制 造 流 程 。SG6841是 由 System General崇 贸 科 技 开 发 的 一 款 高 性 能 固 定 频 率 电 流 模 式 控 制 器 ， 专 为 离 线和 DC DC变 换 器 应 用 而 设 计 。 它 属

14、 于 电 流 型 单 端 PWM调 制 器 ， 具 有 管 脚 数 量 少 、 外 围 电 路 简 单 、安 装 调 试 简 便 、 性 能 优 良 、 价 格 低 廉 等 优 点 ， 可 精 确 地 控 制 占 空 比 ， 实 现 稳 压 输 出 ， 还 拥 有 低 待机 功 耗 和 众 多 保 护 功 能 ， 所 以 ， 为 设 计 人 员 提 供 只 需 最 少 的 外 部 元 件 就 能 获 得 成 本 效 益 高 的 解 决方 案 ， 在 实 际 中 得 到 广 泛 的 应 用 。 SG6841有 下 列 性 能 特 点 ： 第 一 讲 ADAPTER 原 理 讲 解 在 无 负 载

15、 和 低 负 载 时 时 ， PWM的 频 率 会 线 性 降 低 进 入 待 机 模 式 以 实 现 低 功 耗 ， 同 时 提 供稳 定 的 输 出 电 压 。 由 于 采 用 BiCMOS， 启 动 电 流 和 正 常 工 作 电 流 减 少 到 30A和 3mA， 因 此 可 大 大 提 高 电 源 的 转 换 效 率 。 SG6841是 固 定 频 率 的 PWM控 制 器 ， 它 的 工 作 频 率 通 过 一 个 外 接 电 阻 来 决 定 ， 改 变 电 阻 值可 轻 易 改 变 频 率 。 内 建 同 步 斜 率 补 偿 电 路 ， 可 保 证 连 续 工 作 模 式 下 电

16、 流 回 路 的 稳 定 性 。 内 建 电 压 补 偿 电 路 可 在 一 个 较 大 的 AC输 入 范 围 内 实 现 功 率 限 制 控 制 ， 并 提 供 过 载 、 短 路 保护 功 能 。 此 外 ， 还 设 有 低 电 压 锁 定 （ UVLO） 功 能 ， 使 工 作 更 稳 定 、 可 靠 。 可 通 过 外 接 一 个 负 温 度 系 数 热 敏 电 阻 （ NTCR） 来 传 感 环 境 温 度 以 实 现 过 温 保 护 ， 也 可 利用 该 功 能 实 现 过 压 保 护 。 具 有 图 腾 柱 （ 即 推 拉 输 出 电 路 ） 输 出 极 ， 可 实 现 良 好

17、 的 EMI。 其 最 大 输 出 电 压 钳 位 在 18V。 常 见 的 SG6841有 8脚 DIP和 SO两 种 封 装 ， 其 各 引 脚 功 能 分 别 如 下 所 示 ： GND： 接 地 。 FB： 反 馈 电 压 输 入 端 。 用 于 提 供 PWM调 节 信 息 ， PWM占 空 比 就 是 由 它 控 制 。 Vin： 启 动 电 流 输 入 端 。 SG6841开 始 工 作 必 须 在 该 端 要 提 供 一 个 启 动 电 压 。 RI： 参 考 设 置 端 。 通 过 连 接 一 个 电 阻 接 地 来 为 SG6841提 供 一 个 恒 定 的 电 流 ， 改

18、 变 电 阻 阻 值将 改 变 PWM的 频 率 。 RT： 温 度 保 护 端 。 该 端 输 出 一 个 恒 定 的 电 流 。 在 该 端 接 一 NTCR接 地 来 传 感 温 度 ， 当 该 端 电压 下 降 到 一 定 值 时 会 启 动 过 温 保 护 。 在 本 设 计 中 ， 该 功 能 被 用 于 高 压 保 护 。 Sense： 电 流 传 感 端 。 当 该 端 电 压 达 到 一 个 阈 值 时 芯 片 会 停 止 输 出 ,从 而 实 现 过 流 保 护 。 VDD： 电 源 供 电 端 。 Gate： PWM脉 冲 输 出 端 。 图 腾 柱 （ 即 推 拉 输

19、出 电 路 ） 输 出 极 驱 动 功 率 开 关 管 。 振 荡 器SG6841的 PWM频 率 范 围 为 50KHz 100KHz。 RI端 通 过 连 接 一 个 电 阻 Ri接 地 来 为 SG6841提 供 一 个 恒 定 的 电 流， 改 变 电 阻 阻 值 将 改 变 PWM的 频 率 。2.2 SG6841内 部 结 构 与 工 作 原 理 图 2-1 SG6841内 部 框 图在 本 设 计 中 ， 取 Ri 24k， SG6841的 PWM频 率 为 70.42kHz。 2） 欠 压 锁 定 SG6841采 用 了 欠 压 锁 定 比 较 器 来 保 证 输 出 级 被

20、驱 动 之 前 ， 集 成 电 路 已 完 全 可 用 。 欠 压 锁 定 回路 其 实 质 是 一 个 滞 回 比 较 器 ， 以 防 止 在 通 过 它 们 各 自 的 门 限 时 产 生 错 误 的 输 出 动 作 。 它 的 开 启 电压 为 16V， 关 闭 电 压 为 10V。 在 启 动 过 程 中 ， 比 较 器 反 向 输 入 端 为 16V， 当 VDD 16V时 ， 比 较 器输 出 为 低 电 平 ， SG6841无 法 工 作 。 当 VDD升 到 16V时 ， 欠 压 锁 定 器 输 出 为 高 电 平 ， SG6841正 常工 作 ， 同 时 MOS管 导 通 ，

21、 使 比 较 器 反 向 输 入 端 为 10V。 当 VDD下 降 至 10V时 ， 欠 压 锁 定 器 的 输 出回 到 低 电 平 ， 整 个 电 路 停 止 工 作 。 SG6841的 7脚 端 设 置 了 一 个 32V的 齐 纳 二 极 管 ， 保 证 内 部 电 路绝 对 工 作 在 32V以 下 ， 以 防 电 压 过 高 损 坏 芯 片 。3） 输 出 部 分 SG6841的 8脚 为 输 出 脚 ， 它 是 一 个 单 图 滕 柱 输 出 级 ， 专 门 设 计 用 来 直 接 驱 动 功 率 MOSFET的 ， 具 有 降 低 热 损 耗 、 提 高 效 率 和 增 强

22、可 靠 性 的 作 用 。 在 芯 片 内 部 有 一 18V的 稳 压 管 与 Gate端 相 连 使 输 出 电 压 钳 位 在 18V， 可 保 护 MOSFET免 被 击 穿 。 通 过 控 制 PWM脉 冲 的 上 升 与 下 降时 间 ， 可 有 效 减 少 开 关 噪 声 ， 提 高 电 源 的 EMI， 并 提 供 稳 定 的 MOSFET管 Gate极 驱 动 。 在1.0nF负 载 时 ， 它 能 提 供 高 达 1.0A的 峰 值 驱 动 电 流 和 典 型 值 为 250ns的 上 升 时 间 和 50ns的 下降 时 间 。 还 附 加 了 一 个 内 部 电 路 ，

23、 使 得 任 何 时 候 只 要 欠 压 锁 定 有 效 ， 输 出 就 进 入 灌 模 式 ， 这 个 特 性 使 外 部 下 拉 电 阻 不 再 需 要 。4） 电 流 取 样 比 较 器 和 脉 冲 调 制 锁 存 器 SG6841作 为 电 流 模 式 控 制 器 工 作 ， 输 出 开 关 导 通 由 振 荡 器 开 始 振 荡 起 始 ， 当 峰 值 电 感 电 流 到达 FB反 馈 端 电 平 时 终 止 。 这 样 在 逐 周 基 础 上 误 差 信 号 控 制 峰 值 电 感 电 流 。 所 用 的 电 流 取 样 比 较 器-脉 宽 调 制 锁 存 配 置 确 保 在 任

24、何 一 定 的 振 荡 周 期 内 ， 仅 有 一 个 单 脉 冲 出 现 在 输 出 端 。电 感 电 流 通 过 插 入 一 个 与 输 出 开 关 Q901的 源 极 串 联 的 以 地 为 参 考 的 取 样 电 阻 Rs转 换 成 电 压 。 此电 压 由 电 流 取 样 输 入 端 Pin6 Sense监 视 ， 并 与 来 自 Pin2 FB端 电 平 相 比 较 。 通 常 取 样 电 阻 Rs为 一小 电 阻 。 在 正 常 的 工 作 条 件 下 ， 峰 值 电 感 电 流 由 管 脚 1上 的 电 压 控 制 ， 其 中 ： Ipk =（ VFB 1.0V）/3RS 其

25、中 ， VFB为 FB端 电 压 ， 1.0V为 在 两 个 二 极 管 上 的 压 降 ， 1/3为 经 两 个 电 阻 后 的 分 压 比 。当 电 源 输 出 过 载 或 者 如 果 输 出 电 压 取 样 丢 失 时 ， 异 常 的 工 作 条 件 将 出 现 。 在 这 些 条 件 下 ， 电 流 取样 比 较 器 门 限 将 被 内 部 箝 位 至 0.85V。 因 此 最 大 峰 值 开 关 电 流 为 ： Ipk（ max） =0.85V / Rs当 输 入电 压 很 大 时 ， 取 样 电 流 将 非 常 小 ， 这 时 可 通 过 高 压 补 偿 回 路 来 调 节 。 在

26、 电 路 中 ， 通 过 R904与R905（ 均 为 1M来 提 高 Sense端 电 平 ， 实 现 高 压 补 偿 。 当 负 载 短 路 或 其 它 原 因 引 起 功 率 管 电 流 增 加 ， 并 使 取 样 电 阻 Rs上 的 电 压 升 高 。 当 Sense端 的电 压 达 到 0.85V时 ， RS触 发 器 的 R端 输 入 为 低 电 平 ， 从 而 Q非 输 出 低 电 平 ， SG6841即 停 止 脉 冲 输出 ， 可 以 有 效 的 保 护 功 率 管 不 受 损 坏 ， 从 而 实 现 过 流 保 护 。 由 此 可 得 Ipk（ max） 0.85V/Rs，

27、 改变 Rs值 即 可 改 变 其 最 大 的 输 出 功 率 。 在 本 设 计 中 取 Rs 0.3， 可 得 Ipk（ max） 2.83A。 在 SG6841的 Sense端 产 生 的 噪 声 会 引 起 PWM输 出 脉 冲 的 不 稳 定 。 在 芯 片 内 部 Sense端 经 过 一个 斜 率 补 偿 电 路 后 ， 才 接 至 比 较 器 同 相 输 入 端 ， 这 能 有 效 地 降 低 噪 声 的 影 响 。 良 好 的 PCB布 线 和避 免 元 件 管 脚 太 长 也 有 利 于 减 少 噪 声 。 而 在 UC3841的 应 用 电 路 中 则 需 要 在 Sen

28、se端 增 加 一 个 RC滤 波 器 来 解 决 同 样 的 问 题 ， 可 见 SG6841的 功 能 更 强 ， 外 围 电 路 更 简 单 。 当 SG6841正 常 工 作 时 ， 其 内 部 振 荡 器 产 生 振 荡 信 号 ， 此 信 号 一 路 直 接 加 到 图 腾 柱 电 路 的 输 入端 ， 另 一 路 加 到 PWM脉 宽 调 制 RS触 发 器 的 S端 ， RS型 PWM脉 宽 调 制 器 的 R端 接 电 流 检 测 比 较 器 输 出 端 。 当 峰 值 电 感 电 流 未 达 到 FB反 馈 端 电 平 时 ， 比 较 器 输 出 低 电 平 ， 此 时 R

29、端 为 低 电 平 ， Q非端 输 出 低 电 平 ； 当 峰 值 电 感 电 流 达 到 FB反 馈 端 电 平 时 ， 比 较 器 输 出 高 电 平 ， 此 时 R端 为 高 电 平 ，Q非 端 输 出 高 电 平 。 可 见 ， FB端 电 压 越 高 ， Q非 端 脉 冲 越 窄 ， 同 时 Gate端 输 出 脉 宽 也 越 窄 （ 占 空比 减 小 ） ； FB端 电 压 越 低 ， Q非 端 脉 冲 越 宽 ， 同 时 Gate端 输 出 脉 宽 也 越 宽 （ 占 空 比 增 大 ） ， 从 而实 现 PWM控 制 ， 使 输 出 电 压 稳 定 。2.3 SG6841的 启

30、 动 与 供 电 SG6841需 要 在 启 动 时 给 Pin3 Vin 提 供 一 30A的 启 动 电 流 以 使 芯 片 进 行 有 效 的 自 举 。 在 电 路中 ， 将 Pin3 通 过 两 个 1M的 电 阻 接 至 PFC级 的 DC输 出 端 ， 便 可 在 AC输 入 90V 264V的 范 围 内实 现 SG6841的 有 效 启 动 。 在 SG6841正 常 工 作 后 ， 其 Pin7 VDD端 必 须 提 供 10V 30V电 压 为 芯 片 供 电 。 2.4高 压 保 护 电 路 SG6841的 Pin5 RT端 恒 定 输 出 一 电 流 IRT： IRT

31、 2 （ 1.3V/Ri）RT端 可 串 联 一 负 温 度 系 数 的 热 敏 电 阻 （ NTCR） 接 地 ， RNTC随 温 度 上 升 而 降 低 ， 这 时 当IRT RNTC2.5V,则 TL431内 部 比 较 器 的 输 出 高 电 平 从 而 使NPN管 导 通 。 IC902即 光 电 耦 合 器 的 2脚 电 位 随 着 降 低 ， 显 然 这 种 变 化 势 必 会 使 得 流 过 光 电 耦 合 器 的 发 光 二 极 管 的 电 流 有 所 增 大 。 由 于 光 电 耦 合 器 PC123Y24P的 CTR（ 电 流 传 感 系 数 即 流 过发 光 二 极 管

32、 的 电 流 与 流 过 光 敏 三 极 管 的 电 流 的 比 值 ） 1， 使 得 从 PC123Y24P中 的 光 敏 三 极 管的 4脚 流 过 的 电 流 也 有 所 增 大 ， 这 导 致 SG6841 PIN2 FB端 电 压 降 低 ， 于 是 PIN6 Gate端 的 输 出脉 冲 占 空 比 变 小 ， 使 次 级 输 出 电 压 降 低 ， 所 以 达 到 降 压 的 目 的 。 输 出 端 电 压 下 降 ； 同 理 ， 当输 出 端 电 压 降 低 时 ， TL431内 部 比 较 器 的 输 出 低 电 平 从 而 使 NPN管 截 止 ， 从 而 使 得 流 过

33、光 电 耦合 器 的 发 光 二 极 管 的 电 流 减 小 ， 可 使 SG6841 PIN2 FB端 电 压 升 高 ， 于 是 PIN6 Gate端 的 输 出 脉冲 占 空 比 变 大 ， 输 出 电 压 上 升 。此 外 ， 由 R936、 C929组 成 阻 抗 匹 配 电 路 ， 起 到 高 频 补 偿 作 用 。 电 压 输 出 端 12V电 压 由 R925和 R926分 压 后 输 入 TL431的 REF端 ，其 中 R925的 阻 值 为 4.3K， R926的 阻 值 为 2.4K。 当 电 源 正 常 工 作 时 ，输 出 5V的 电 压 经 分 压 后 刚 好 为

34、 2.5V输 入 TL431。 .3845主 要 特 性 ：输 入 电 压 4.5至 35V 输 出 电 压 1.242至 Vin可 调效 率 高 达 93% 1.3%（ 过 温 时 2%） 内 部 参 考 电 压100%的 占 空 比最 大 操 作 频 率 范 围 高 达 1MHz过 流 保 护二 . 3845各 引 脚 功 能 如 右 图 所 示 ：Isense 过 流 检 测 脚GND 信 号 接 地 端 NCF.B. 反 馈 脚可 调 脚 过 流 门 限 电 压 设 定 脚 （ 后 面 详 解 ）PWR GND 能 量 接 地 端门 驱 动 PGATE的 范 围 是 Vin至 （ Vi

35、n-5） VVin 芯 片 供 电 脚 ( 三 )3845功 能 描 述总 述 LM3845是 一 款 Buck型 DC-DC控 制 芯 片 ， 它 的 核 心 技 术 是 带 滞 回 的 比 较 器 ， 滞 回 电 压 大 约 为 10mV，由 反 馈 电 压 VFB来 控 制 开 关 管 的 通 断 。 当 电 感 中 的 电 流 太 高 时 ， 限 流 保 护 回 路 动 作 同 时 关 断 开 关 管 ，关 闭 时 间 大 约 为 9 s。 这 种 带 滞 回 控 制 型 芯 片 不 用 内 部 振 荡 器 ， 开 关 频 率 完 全 取 决 于 外 部 元 件 和 外部 条 件 ，

36、操 作 频 率 带 轻 载 时 会 下 降 ， 以 达 到 节 能 的 目 的 。 其 内 部 框 图 如 下 ： 可 以 通 过 外 部 的 两 个 电 阻 来 方 便 地 选 择 输 出 电 压 ， 如 下 图 所 示 ： Q101 SI4431DY-T1 4 8 56 7321 R10260KF C1070.1UF C105 100PF(NPO) +C106 1000uF/16V FB101 BEAD L10122UH C104NC D102 SR24 D101 SR24 LM3485 IC102 1 6 7 5 2 8 3 4 Isense PWR GND PGATE ADJ GND

37、VIN N.C FB 5Vout R10320KF 公 式 为 ： VOUT=1.242 (R1+R2) / R2, 电 压 的 输 出 范 围 在 1.242VVin。 那 么 最 小 的 纹 波 电 压 VOUT PP可 以 用 同 样 的 办 法 计 算 出 来 ： VRipper HYST（ R1 R2） R2 100mV（ R1 R2） R2 假 设 V OUT为 5V， 那 么 （ R1 R2） R2等 于 5 1.242， 可 得 ： VRipper 5 125 4mV 即 输 出 电 压 为 5 0.04V。 (4).滞 回 控 制 回 路LM3845使 用 一 个 基 于 电

38、 压 反 馈 环 控 制 的 比 较 器 来 对 反 馈 电 压 与 内 部 的 1.242V参 考 电 压 做 比 较 ， 并 存 在 10mV的 滞 回 门 限 以 防 止 高 频 干 扰 所 带 来 的 误 判 。 当 反馈 端 的 输 入 低 于 参 考 电 压 时 比 较 器 输 出 低 电 平 ， 使 得 P沟 道 的 栅 极 为 低 电 平 ， 将PMOSFET打 开 。 当 开 关 “ ON”时 ， 电 源 通 过 开 关 管 和 电 感 给 COUT充 电 ， 此 时电 感 中 的 电 流 线 形 增 长 ， 输 出 电 压 也 随 之 线 性 增 长 。 当 FB达 到 门

39、 限 电 平 时 ， 滞回 比 较 器 的 状 态 由 高 电 平 转 为 低 电 平 ， 开 关 管 关 断 ， 此 时 电 感 由 于 电 流 不 能 突变 而 需 通 过 二 极 管 续 流 ， 电 感 电 流 线 性 减 小 。 反 馈 电 压 到 达 参 考 电 压 时 ,比 较 器输 出 状 态 改 变 ， 整 个 工 作 过 程 完 成 ， 开 始 下 一 个 周 期 。 (5).限 流 操 作 LM3845具 有 周 期 检 测 电 流 的 功 能 ， 它 有 两 种 检 测 方 式 ， 第 一 种 是 通 过 RDS上 的 电 流 直 接检 测 ， 第 二 种 是 通 过 附

40、 加 电 阻 RSENSE来 检 测 电 流 。 当 限 流 功 能 起 作 用 时 ， LM3845把 外 部 PFET关 闭 9 s， 电 流 检 测 门 限 由 外 部 RADJ决 定 ， 限 流 检 测 电 路 由 ISENSE比 较 器 与 一 个 单 脉 冲 发 生 器 构 成 。 如 下 图 所 示 ： VADJ VIN （ RADJ 5.5 A） VISENSE VIN （ RDSON IL） VIN VDS IL为 电 感 的 峰 值 电 流 当 过 流 时 VISENSE大 于 VADJ时 ， 单 脉 冲 产 生 器 产 生 一 个 9 s的 脉 冲 ， 由 其 结 构 可

41、 以 看 出 ， 只 要 脚 为 高 电 平 ，无 论 脚 的 电 平 是 高 是 低 ， PGATE都 将 关 闭 9 s。 IC: LM339, LM324, LM358内 销 的 20寸 LCD TV Inverter 部 份 由 分 立 元 件 构 成 ， 其 核 心 IC是 LM339、 LM358、LM324。其 中 ， LM339和 LM324集 成 了 4个 比 较 器 ， LM358集 成 了 2个 比 较 器 。INVERTER电 源 可 分 成 3小 部 份 : 调 光 部 分 、 保 护 部 份 、 ROYER电 路一 .调 光 部 分 目 前 市 场 上 的 调 光

42、主 要 有 两 种 方 式 ， 一 种 是 线 性 调 光 ， 另 一 种 是 Burst Mode调光 。 我 厂 在 以 前 老 式 的 LCD上 采 用 可 调 电 阻 线 性 调 光 ， 其 缺 点 是 不 便 于 做 细 微 调 整又 很 浪 费 功 率 。 Burst Mode是 采 用 低 频 波 加 在 反 馈 端 的 形 式 来 改 变 反 馈 值 的 大 小 ，从 而 达 到 调 光 的 目 的 。 这 种 模 式 在 OZ960芯 片 上 得 到 了 集 成 应 用 ， 而 20寸 LCD TV 是 由 分 立 元 件 来 实 现 上 述 功 能 的 。 第 三 讲 IN

43、VERTER 电 源 部 分 讲 解 三 角 波 发 生 器 部 分 如 下 图 所 示 ： R270100?(1206) R27930K D229RLZ5.6B R2711M R28427K R2781M R2871M C2380.01UF C239NC C2400.1UF R286100K VCC_12V R290 10K R28151K+- -+ST LM358IC205 LM3583 2 1 4 8 56 7 R2691K R267100K R26851K R28551KC2412.2UF Q222SST3904Q219SST3904 A 点 开 始 时 ， Q222没 有 导 通 ，

44、 5V电 压 通 过 R267加 在 IC205的 第 二 脚 （ 反 向 端 ）上 ， IC205即 LM358的 引 脚 与 C238、 R267组 成 了 积 分 器 ， 脚 电 压 为5V电 压 经 R268与 R285分 压 决 定 为 2.5V。 依 据 虚 短 、 虚 断 原 理 ， 脚 电 压 也应 为 2.5V， 则 积 分 器 反 向 积 分 .LM358的 引 脚 控 制 积 分 方 向 。 A点 电 压由 5V电 压 经 R271、 R287分 压 后 得 到 ， 其 值 为 2.5V， 通 过 R281加 到 比 较 器 的 脚 （ 正 向 端 ） ， 那 么 积 分

45、 器 的 积 分 输 出 端 加 到 比 较 器 的 反 向 比 较 端 。 当 积分 值 低 于 比 较 器 直 流 门 限 电 平 时 ， 脚 比 较 输 出 高 电 平 ， 通 过 R290加 到 Q222基 极 使 其 导 通 ， 脚 电 位 下 降 ， 积 分 器 正 向 积 分 。 当 积 分 器 脚 输 出 电 压 高 于 门 限 电 压 时 ， 脚 输 出 低 电 平 ， 三 极 管 截 止 。 比 较 器 脚 电 位 升 高 ， 积 分器 又 反 向 积 分 开 始 下 一 个 周 期 。 保 护 部 分如 下 图 ： 如 果 电 源 电 压 不 稳 ， IC206同 向 输

46、 入 端 脚 电 压 上 升 ， 大 于 反 向 输 入 端 脚 基 准 电 压 ，那 么 Q221导 通 Q224接 着 导 通 ， 把 B点 电 位 拉 高 从 而 拉 高 C点 的 电 位 使 得 脚 与 脚 的 电 位升 高 ， 与 三 角 波 进 行 比 较 时 并 无 输 出 ， 以 防 止 光 过 调 ， 灯 管 电 流 过 大 。-+IC206DLM324/SO_15 1213 14411 C2420.1UFR283 2M-+IC206CLM324/SO_15109 8411C2431UF R27418KADJ R289100K R27518K R2881MR280 100K

47、Q221DTC144WK 21 3 R21011K -+IC206ALM324/SO_1532 1411 12V D228 1N4148 方 波 发 生 器 部 分如 下 图 所 示 ： BU_R - + IC206B 5 6 7 4 11 - + IC206DLM324/SO_15 12 13 14 4 11 Q220DTC144WK 2 1 3 R278 1M - + IC206CLM324/SO_15 10 9 8 4 11 C240 0.1UF BU_L Q223DTC144WK 2 1 3 R27418K ADJ R2770 R27518K R288 1M R273 1M R272

48、300K R2760 R282 脚 的 输 出 波 形 分 为 两 路 ， 第 一 路 通 过 C240加 到 R278、 R273与 IC206 B 引 脚组 成 反 相 电 压 跟 随 器 后 ， 送 到 IC206 C（ LM324） 的 脚 ， 最 后 与 直 流 电 平 比 较 而 产 生 矩 形波 ， 通 过 Q223 射 极 跟 随 后 从 Burst_L 输 出 。 而 另 一 路 直 接 送 入 IC206 D的 12脚 与 直 流 电平 V Dim 比 较 后 产 生 矩 形 波 ， 通 过 Q220射 极 跟 随 后 从 Burst_R输 出 .把 左 右 两 路 波 形

49、 相 同 但 相 位 相 反 的 矩 形 波 分 别 加 在 左 右 两 反 馈 端 ， 那 么 两 反 馈 端 电 压会 增 加 从 而 达 到 了 调 光 的 目 的 。 2 DC-AC部 分启 动 过 程 当 主 板 给 INVERTER ON/OFF 脚 发 出 一 个 高 电 平 时 ， Q204饱 和 导 通 ， 拉 低Q203的 基 极 ， 此 时 Q203导 通 ， Vcc一 路 通 过 R211加 在 IC201（ LM339M） 的第 11脚 ， 即 为 内 部 第 四 比 较 器 的 正 向 输 入 端 ， 为 比 较 器 提 供 直 流 电 平 。 另 一 路通 过 R

50、219加 在 第 四 比 较 器 的 反 向 输 入 端 （ 10脚 ） ， 还 有 一 路 通 过 R217使 比 较器 输 出 一 个 高 电 平 。 输 出 的 高 电 平 加 到 以 Q209为 共 射 级 放 大 电 路 输 入 端 ， 共射 极 输 出 直 接 加 在 由 Q206所 组 成 的 共 基 极 输 入 端 ， 共 基 极 好 处 是 补 偿 由 共 射电 路 所 带 来 的 米 勒 效 应 ， 拓 宽 放 大 频 带 。 （ 实 测 这 里 的 开 关 频 率 为 110KHz左右 ） ， 此 时 共 基 极 输 出 为 低 ， PMOSFET导 通 L201上 的

51、电 流 线 性 增 加 ， 电 流 通过 R201， Q202加 到 ROYER回 路 上 使 其 工 作 。 当 L202的 电 流 上 到 一 定 的 时候 ， D202截 止 ， 比 较 器 输 出 一 个 低 电 平 ， 使 PMOSFET截 止 。 由 D204续 流 ，ROYER回 路 由 电 感 上 的 能 量 供 给 。 此 时 电 感 电 流 线 性 下 降 。 当 下 降 到 一 定 程度 时 ， D202导 通 把 IC201 的 10脚 拉 低 。 从 而 第 13脚 输 出 高 电 平 使 PMOSFET再 次 打 开 ， 下 一 周 期 开 始 。 R204 1K

52、MOF-DIP(1W) Q209SST3904R2133 .9K D205NC Q205KTD1691(DIP&SMD)123 C2060.22UF/250V R201 4.7KD203 1N4148L201150UH(60-52) Q208 KTD1691(DIP&SMD)123 PT20180VL17T-13-YS546 7123 9R202 1K MOF-DIP(1W) Q202SST3904Q207RK70021 32D2061N4148Q206SST3904 C211 1UF Q201 SI4431 OR AO44114 8567321 R2101M D204SMAL240 OR S

53、R24 (1) 保 护 过 程 保 护 回 路 由 D203， R210， D202构 成 ， 如 下 图 所 示 ： 如 果 开 关 管 开 启 时 电 压 过 高 ， 此 时 把 D203击 穿 ， 则 Q207导 通 ， 使 Q202的 基 极电 位 下 降 ， Q202截 止 ， ROYER 回 路 不 工 作 ， 从 而 保 护 了 灯 管 。 保 护 回 路 是 由 两 片 LM339M所 构 成 ， 如 下 图 所 示 ： IC203, IC204（ LM339） 脚 4， 6， 8分 别 监 控 3路 灯 管 电 流 ， 11脚 监 控 3路灯 管 总 电 流 ， 正 常 工

54、作 时 ， 根 据 比 较 器 原 理 ， 脚 4， 6， 8应 该 比 相 应 的 基 准电 压 高 ， 而 11脚 的 电 压 应 该 比 基 准 电 压 低 。 以 起 到 对 每 个 灯 管 的 控 制 以 及 对整 体 电 流 的 控 制 。 若 有 一 路 反 馈 电 压 反 常 ， 八 个 电 压 比 较 器 的 输 出 将 为 高 电平 ， Q225导 通 ， 拉 低 IC206的 脚 电 压 ， 启 动 调 光 保 护 回 路 。 同 时 Q218也导 通 ， 关 断 Q217， 使 IC201 脚 电 压 不 受 保 护 作 用 的 影 响 。 AC-DC 12V 变换 调

55、 光 方 框 图A C 源 90264V12V TO 5V DC-DC 变 换 主 板 LM 339 BURST-MODE调 光 ROYER 回 路 灯 管 反 馈 自 激 型 推 挽 式 直 流 变 换 器 是 利 用 开 关 晶 体 管 和 变 压 器 铁 芯 的 磁 通量 饱 和 来 进 行 自 激 振 荡 ， 从 而 实 现 开 关 管 “ 开 关 ” 转 换 的 直 流 变换 器 ， 它 是 由 美 国 人 罗 耶 （ G H Royer） 在 1955年 首 先 发 明 和 设计 的 ， 故 又 称 “ 罗 耶 变 换 器 ” 。 这 种 变 换 器 的 电 路 结 构 简 单 ，

56、 使 用时 铁 芯 饱 和 ， 不 仅 铁 芯 损 耗 大 ， 而 且 晶 体 管 在 截 止 前 出 现 较 大 IC峰值 电 流 ， 开 关 管 损 耗 大 。 适 用 于 几 十 W输 出 功 率 的 电 源 ， 目 前 我 们采 用 Royer电 路 的 转 化 效 率 大 约 为 75 85 。 自 激 型 推 挽 式 （ push-pull） 直 流 变 换 器 工 作 原 理阴 极 冷 光 灯 的 特 性 冷 阴 极 灯 管 （ cold cathode fluorescent lamp） CCFL代 表 的 是 一 个 高 非 线 性 负 载 。 一 开 始当 冷 光 灯 是

57、冷 却 的 时 候 （ 在 一 段 没 有 运 转 的 时 间 内 ） ， 启 动 冷 光 灯 的 电 压 是 一 般 的 三 倍 。 冷光 灯 在 图 一 中 的 特 征 是 ， 启 动 电 压 为 1600伏 特 ， 一 般 运 作 的 平 均 电 压 是 300伏 特 。 请 注 意 ， 冷光 灯 在 一 开 始 时 是 正 电 阻 ， 然 后 转 换 为 低 阻 。 这 些 特 性 表 示 它 具 有 高 输 出 阻 抗 (电 流 源 )， 能 抑制 负 的 负 载 电 阻 效 应 ， 且 在 启 动 冷 光 灯 时 可 以 限 制 电 流 。 因 为 直 流 变 换 器 转 换 器

58、有 一 个 低 输出 阻 抗 ， 所 以 必 须 加 入 一 个 额 外 的 无 损 失 （ loseless） 串 联 阻 抗 ， 例 如 ： 一 个 耦 合 电 容 。在 图 一 中 ， 对 CCFL的 等 效 电 路 做 分 析 。 VFL是 冷 光 灯 在 一 般 操 作 下 的 平 均 电 压 。 冷 光 灯 的 阻抗 （ RFL） 是 一 个 复 函 数 ， 但 在 固 定 电 压 时 ， 可 被 视 为 一 个 固 定 的 负 电 阻 。 杂 散 电 容 和 互 连 电容 结 合 在 一 起 成 为 CFL。 图 一 ： CCFL的 等 效 电 路 4. ROYER电 路 工 作

59、 原 理 自 激 型 推 挽 式 直 流 变 换 器 的 电 路 原 理 如 图 2所 示 ： 当 电 压 V1加 到 输 入 端 时 ，由 R224、 R226组 成 的 分 压 电 路 会 产 生 两个 电 压 并 加 到 两 个 开 关 晶 体 管 的 基 极 上 ，由 于 电 路 不 可 能 完 全 对 称 ， 所 以 总 会 使 一个 开 关 管 导 通 。 假 定 Q209先 导 通 ， 其 集 电极 电 流 iC1流 过 变 压 器 的 初 级 线 圈 （ 3.45）将 使 变 压 器 铁 芯 磁 化 ， 在 其 他 线 圈 中 产 生感 应 电 动 势 。 V1 R2241K

60、R234 620 C237 N.C TP1HVO 1 PT201 80AL15T-7-YS 5 9 3,4 6 71 2 R2261K Q209 KTD1691 1 2 3 C235 22PF/3KV D205 RLS4148 R232560 TP3HVL 1 Q210 KTD1691 1 2 3 TP5 HVL 1 C213 0.22/160V D209 RLS4148 C233 22PF/3KV 由 于 6端 是 Q210的 基 极 线 圈 ， 故 此 感 应 电 动 势 将 使 晶 体 管 Q210的 基 极 处 于 负 电 位 ， 从 而 使Q210一 直 处 于 截 止 状 态 ，

61、而 1端 的 感 应 电 动 势 则 使 V209的 集 电 极 电 流 进 一 步 增 加 ， 并 使 V1很 快 达到 饱 和 导 通 状 态 ， 由 于 此 时 全 部 输 入 电 压 V1都 加 到 初 级 线 圈 （ 3.45） 两 端 ， 因 此 （ 3.45） 中的 电 流 及 由 此 电 流 产 生 的 磁 通 也 线 性 增 加 。 当 铁 芯 中 的 磁 通 达 到 或 接 近 磁 饱 和 值 s时 ， Q209的 集 电 极 电 流 会 急 剧 增 大 而 形 成 一 个 尖 峰 ， 而 此 时 磁 通 量 的 变 化 率 则 为 零 ， 因 而 （ 3.45） 两 端的

62、 感 应 电 动 势 也 接 近 于 零 ， 由 此 将 使 开 关 管 Q209的 基 极 电 流 减 少 ， 集 电 极 电 流 下 降 ， 整 个 线 圈 中 产 生 反 向 电 动 势 ， 从 而 使 线 圈 中 的 磁 通 脱 离 饱 和 ， 并 促 使 晶 体 管 Q209很 快 截 止 ， Q210进 入 导 通 。 而 当 全 部 输 入 电 压 V1加 到 线 圈 的 另 一 半 （ 3.42） 两 端 时 ， 线 圈 中 的 磁 通 将 迅 速 下 降 并 很 快达 到 反 向 饱 和 值 s， 从 而 产 生 另 一 次 崩 溃 过 程 。 这 个 过 程 周 而 复 始

63、 ， 使 得 Q209、 Q210交 替导 通 ， 这 样 在 两 个 晶 体 管 的 集 电 极 产 生 相 差 180度 的 方 波 ， 通 过 这 样 的 一 个 周 期 性 变 化 ， 变 压器 的 （ 2-5） 端 便 迭 加 一 个 正 弦 波 电 压 ， 升 压 后 从 （ 79） 输 出 。 冷 阴 极 灯 管 亮 前 一 瞬 间 ， 高 电压 全 部 加 在 灯 管 的 两 端 ， 因 此 时 的 灯 管 阻 抗 无 穷 大 。 此 时 的 电 压 通 常 设 定 在 1000V左 右 ， 以 满足 灯 管 的 起 动 条 件 。 因 此 ， 灯 管 点 亮 后 ， 阻 抗

64、降 至 数 10K.因 灯 管 两 端 的 电 压 由 高 压 电 容 C233和 灯 管 阻 抗 分 压 而 定 。 电 路 中 的 C213电 容 主 要 是 吸 收 晶 体 管 在 开 关 时 产 生 的 尖 峰 脉 冲 ， 保 护 的 晶 体 管 。图 2所 示 。 降 压 转 换 器 单 元 在 推 挽 单 元 （ stage） ， 电 流 是 透 过 一 个 切 换 式 降 压 转 换 器（ buck regulator） Q3提 供 。 在 图 3中 ， 显 示 了 降 压 输 出 单 元 和 输出 电 压 波 形 。 输 出 电 压 是 一 个 直 流 脉 动 的 半 波 。

65、降 压 输 出 电 流 是 和冷 光 灯 的 电 流 相 关 ， 且 输 入 和 输 出 的 功 率 相 同 。 电 感 L1是 作 为 提 供 充 足 的 驱 动 电 流 而 用 D1作 为 续 流 二 极 管 提 供 了 L1在 放 电 时 推 挽 单 元 所 需 的 电 流 及 嵌 位作 用 。 图 3 降 压 转 换 器 单 元 自 动 调 光 单 元 由 于 CCFL代 表 的 是 一 个 高 非 线 性 负 载 ， 所 以 自 动 调 整 并 输 出 其 稳 定 的 电 流 变 的 相 当 重 要 。目 前 ROYER回 路 大 都 采 用 电 流 可 变 方 式 ， 该 方 式 是 通 过 检 出 管 电 流 值 ， 使 管 电 流 稳 定 并 达 到 调 光 目 的 。 一 般 用 DC-DC转 换 器 作 为 反 馈 电 压 ， 将 管 电 流 的 变 化 反 馈 至 降 压 转 换 器 单 元来 进 行 自 动 调 光 。 这 种 调 光 模 式 不 易 在 液 晶 表 面 产 生 干 涉 条 纹 .