原理分析
清华同方LB501KEL型液晶显示器在社会上的拥有量比较大,其内置开关电源与高压逆变电路在一块PCB板上,现在的液晶显示器都是这种二合一的形式,高压逆变电路是由ICl(BA9741F)和IC2(2304)控制芯片及Q102、Q105、Q104、Qll0、Q106、Q107、Q108、Q109以及外围元件等组成,它是一个由两灯管组成的驱动背光灯电路,它主要由逆变开启/关闭控制电路;灯管亮度平衡控制电路;过流、过压保护电路和输出电路以及高频高电压产生电路等组成,有关电路详见下图所示。
(1)启动/关闭控制电路
当按下液晶显示器电源开关按键时,由插座J705的(1)脚从主电源送来的12V电压,同时其(4)脚接收到由主板MCU(D7931AD)驱动控制电路送来3.5V左右的高电平启动信号电压,加到三极管Q103的基极,使Q103导通,导致QIU1也随之导通,12V经过Ql01的发射极、集电极输出11.7V电压后,经过电阻R172、R173限流降压后,再由ZD102(9V稳压管)稳压后得到9V电压送到集成电路IC1(BA9741F)(9)脚和IC2(2304)的(8)脚:IC1得到此电源电压后开始工作,并从IC1的(7)、(10)脚输出脉宽可控制的驱动脉冲电压;由(10)脚输出PWM的脉冲电压经过Q104、Qllo激励后,由Qll0集电极输出随图像亮度明暗变化的2.3V~9V直流电压,供电电压为2.3V时灯管发光最暗,电压为9V时灯管发光最亮,该电压经过续流二极管D103和储能电感Ll01给后级电路供电。Q108、Q109是高频振荡管,工作时两管交替导通截止,C105为高频振荡电容和高频变压器Tl得电后发生自激振荡,在变压器次级线圈两端产生高频高电压,经过高耐压耦合电容CY101(27kV/6kV)和D105、D106、R115、R116分别与地之间形成回路后点亮背光灯A灯管发光,同时高耐压电容CY101的容抗起到了对灯管限流作用;由IC(7)脚输出的PWM脉冲信号经过Q102、QI05激励后,由Q105集电极输出随图像亮度变化的2.3V—9V直流电压,该动态电压经过续流二极管D102和储能电感Ll00给后级电路供电。于是Q106、Q107以及高频振荡电容C104和高频变压器T2得电后发生自激振荡,导致变压器次级线圈两端产生高频离电压,经过高耐压耦合电容CY100和Dl00、Dl01、Rlll、Rl12分别与地之间形成回路后点亮背光灯B灯管发光。高压电容CY100的容抗起到了对灯管的限流作用。
灯管亮度控制信号电压是由插接件J705的(5)脚输入的,主要由IC1的(4)、(13)脚和外围元件以及平衡灯管亮度控制集成电路IC2(2304)等组成,当需要控制灯管亮度时,由主板MCU(D7931AD)送来的控制信号电压从1705的(5)脚输入,OV~4.5V的平滑可变控制电压,当(5)脚输入低电平ov时,两只背光灯管发光最暗,当(5)脚输入高电平4.5V时,两只背光灯管发光最亮,控制电平经过电阻R160、R161限幅、电容Ct20旁路滤波后,再经过R158、R175、R156.R159分别加至IC1的(4)、(13)脚,用以改变IC(4)、(13)脚的直流电压,使其内部的运算放大器自动控制调整(7)、(10)脚输出的PWM脉冲宽度,当IC1、(7)、(10)脚输出约为11.47V时A、B两灯管发光最暗,当(7)、(10)脚输出约为6.25V时两灯管发光中等亮度,当(7)、(10)脚输出约为2.75V时两灯管发光最亮。再通过Q102、Q105和Q104、Ql110分别组成的电子开关电路,用来改变后级高频自激振荡电路的供电电压,高频自激振荡电路的供电电压越高,背光灯发光越强,光栅亮度就越亮,从而达到改变其幅度大小来实现调节亮度的目的。
(2)高压产生电路
灯管A的高压产生电路由Q108、Q109、R109、Rll0、R120、R122、C105以及高频升压变压器Tl组成。灯管B的高压产生电路由Q106、Ql07、Rl07、R108、R146、R147、C104以及高频升压变压器T2组成。上述元器件组成变压器耦台自激高频振荡电路,在T1、T2次级线圈上产生的高频电压,经过耦合电容CY100和CY101分别供给背光灯点亮A和B灯管。
输出电路和保护电路:从升压变压器’Tl、T2输出的高频电压分别由插座CN2的(1).(2)脚和CN3的(10、(2)脚输送给背光灯A和B灯管,电流从插座CN3的(1)、(2)脚以及D105、D106、R115、R116和CN2的(1)、(2)脚及Dl00、Dl01、Rlll、R112分别与地之间形成回路,使A、B灯管点亮发光。为了使背光灯的发光亮度更加稳定,在Rlll、R112和R115、R116上产生的高频电压,分别经Dl00、Dl01、C106、C127、R113、R114和D105、D106、C107、C126、R117、Rl18等元件整流滤波后,再由三态逻辑门集成电路IC2(23U4)的(1)脚输出动态亮度控制电压,即(1)脚输出5.41V时两只灯管发光最暗,当(1)脚电压为2.58V时两只灯管的发光为中等亮度,当该脚电压为-O.lV时两只灯管的发光最亮,此电压经过R170、R171限流后经D107、D108整流、C124、C125滤波R127、R128限流后,再分别与A灯管和B灯管的束电流反馈信号电压一起把两个约1.4V的电压分别送人IC1的(3)脚和(14)脚,自动稳定IC1内部相应的运算放大器的工作状态,来控制A、B两只灯管内的束电流大小以及两个反馈电路电压的平衡,从而使得两只灯管的发光亮度接近平衡和稳定。
(3)过压、过流保护电路
当由于某种原因造成高频振荡电路供电电压超过10V的设定值时,就会造成背光灯A和B灯管内的束电流过大而损坏,此时Q105、Q110输出端外接的两个9.1V稳压管ZD100或ZD101击穿导通,电源电压信号经过R104、R105或R106、R126限流分压后,分别送入IC1的⑥脚和(11)脚,使其内部保护电路动作,造成(7)脚或(10)脚无PWM脉冲输出,高频振荡电路停止工作,高频高压产生电路的供电电源被切断。,过流保护是通过CCFL冷阴极灯管A和B灯管回路中所串联的电阻Rlll、R112以及R115、R116土产生随工作电流变化的高频电压,流过灯管的束电流越大,在上述电阻上端产生的电压越高,此电压经过整流滤波后产生2.65V电压,经过R117、R118限流分压再与IC2(1)脚输出的控制信号电压一起把1.4V电压送到IC1(3)脚和(14)脚。这两脚是两组背光灯灯管的平衡检测电压的输入脚,只要两路反馈电压不平衡超过背光灯电流设定值时,IC1内部的运算放大器启动工作,IC1(15)脚外接电容c12l开始充电,当C121上的电压达到0.6V时保护电路动作,停止输出PWM脉冲信号;在电流未达到保护设定值时,限流电阻Rlll、R112和R115、R116上端的电压还作为误差放大器的取样,再与IC2(1)脚输出控制电压经过D107、1)108、C124、C125整流滤波后,经过R127、R128限流后得到的控制信号电压1.4V的低电平,用以调整JCl输出脉冲的宽度,给背光灯提供更加稳定的电流。