IP是英文INVERTER(逆变器,又称背光板)与POWER(电源)组合后的简称,即“逆变+电源”的意思。具体而言,是指将逆变电路与电源电路设计到一块板上,这也就是常说的二合一板。这种架构的电路与传统的分离式电路设计有何不同呢?
在传统的液晶彩电电路设计中,电源电路与逆变电路分设在两块板上,电源电路输出5V、12V等电压送给主板(又称信号板),输出功率较大的+24V直流电压(20英寸以下小屏幕多采用12V直流供电)供给逆变器,其电路结构如图1所示。
逆变器驱动的是冷阴极灯管CCFL(COLD CATHOD EFLUORESCENT LAMP)。为了灯管的寿命最大化,需采用交流波形驱动CCFL。为了使灯管的效率最大化,需用接近正弦波的交流电驱动灯管。因此,逆变器的的作用是通过控制芯片输出PWM脉冲,驱动功率MOSFET管工作,进行DC-AC变换,将直流电压变成40kHz~80kHz的高压(500V~1500V)交流电,从而点亮CCFL,其原理框图如图2所示。
对于图1中而言,其逆变的过程为AC220V→DC400V→DC24V→AC500V~1500V→点亮CCFL。
【提示】冷阴极管灯(CCFL)是一种长而细的密封玻璃管,内充惰性气体。当给灯管加上高电压时,气体被电离,产生紫外线(UV).紫外线打到内壁荧光材料上,激发出可见光。若加在灯管上的电压含有直流成分,则会使一部分气体聚集在灯管的一端,使灯管的一端比另一端更亮,并大大缩短灯管寿命。CCFL具有成本低,效率高、寿命长(大于25kh)、工作稳定、重量轻等优点。
在大多数IP板电路中,电源电路输出5V、12V等电压送给主板,这一点与图1所示的传统电路设计相同,不同的是逆变器的功率输出电路的供电为PFC输出电压(约+400V,热地),其电路结构如图3所示。该架构的逆变的过程为AC220V→DC400V→AC500V~1500V。点亮CCFL,与图1相比,少了DC400V-+DC24V这一环节,电源效率有所提高。
另外,由于IP板上开关电源次级无需为逆变器输出功率较大的+24V直流电压(或12V直流电压),这大大减小了开关电源的输出功率,其对应的元件(如开关变压器、开关管等)的电流参数得以降低,电路稳定性得以提高,正因如此,IP板已成为了后期LCD液晶彩电的主要电路方式。
[提示]部分IP板的逆变器供电仍采用+24V(或+12V),这类IP板的电路结构与传统的分离式电路一样。
由于IP板的逆变器的功率输出电路的供电为+400V(热地),因此其电路必须采用电气隔离驱动,同时要求功率MOSFET管的耐压值不得低于600V。
IP板的逆变器的功率输出电路多采用半桥拓扑结构,如图4所示。高压变压器T的原边与谐振电感Lr及谐振电容C1串联,与谐振电容C2并联,开关管Q1、Q2交替导通。在灯管起辉时,电路表现为并联谐振特性,等效于一个电压源,可输出较高的峰值电压;当灯管点亮后,Q1、Q2的开关频率高于串联谐振回路的频率,此时功率输出电路等效于一个电流源,以保证灯管稳定工作。
部分IP板的逆变器的功率输出电路采用全桥拓扑结构,在半桥拓扑结构的基础上增加了两只功率管,如图5所示,Q1、Q4与Q2、Q3交替导通。其中,C3的作用是阻断直流,C1、C2是变压器副边的过压检测电容,同时也是谐振电容。