剖析液晶屏邏輯板TFT偏壓電路

1、剖析液晶屏邏輯板TFT偏壓電路目前液晶電視出現(xiàn)的極大部分屏幕故障例如：圖像花屏、彩色失真、灰度失真、對(duì)比度不良、亮度暗淡、圖像灰暗等等故障都與此電路有關(guān)，維修人員在維修此類(lèi)故障時(shí)往往的面對(duì)液晶屏圖像束手無(wú)策，而介紹此電路、無(wú)疑對(duì)類(lèi)似故障的分析提供了極大的幫助，目前在一般的期刊書(shū)籍介紹分析此電路的文章極少。什么是TFT屏偏壓電路？現(xiàn)代的液晶電視都是采用TFT屏作為圖像終端顯示屏，由于我們現(xiàn)在的電視信號(hào)（包括各種視頻信號(hào)）是專(zhuān)門(mén)為CRT顯示而設(shè)計(jì)的，液晶屏和CRT的顯示成像方式完全不同，液晶屏要顯示專(zhuān)門(mén)為CRT而設(shè)計(jì)的電視信號(hào)，就必須對(duì)信號(hào)的排列順序、時(shí)間關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便液晶屏能正確顯示。圖像信

2、號(hào)的轉(zhuǎn)換，這是一個(gè)極其復(fù)雜、精確的過(guò)程；先對(duì)信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)，然后根據(jù)信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)及液晶屏的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果在按規(guī)定從存儲(chǔ)器中讀取預(yù)存的像素信號(hào)，并按照計(jì)算的要求重新組合排列讀取的像素信號(hào)，成為液晶屏顯示適應(yīng)的信號(hào)。這個(gè)過(guò)程把信號(hào)的時(shí)間過(guò)程、排列順序都進(jìn)行了重新的編排，并且要產(chǎn)生控制各個(gè)電路工作的輔助信號(hào)。重新編排的像素信號(hào)在輔助信號(hào)的協(xié)調(diào)下，施加于液晶屏正確的重現(xiàn)圖像。每一個(gè)液晶屏都必須有一個(gè)這樣的轉(zhuǎn)換電路，這個(gè)電路就是我們常說(shuō)的“時(shí)序控制電路”或“T-CON（提康）電路”，也有稱(chēng)為“邏輯板電路”的。這個(gè)電路包括液晶屏周邊的“行、列驅(qū)動(dòng)電路”構(gòu)成了一個(gè)液晶屏的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。也是一個(gè)

3、獨(dú)立的整體。這個(gè)獨(dú)立的整體是由時(shí)序電路、存儲(chǔ)電路、移位寄存器、鎖存電路、D/A變換電路、譯碼電路、伽馬（Gamma）電路（灰階電壓）等組成，這些電路的正常工作也需要各種不同的工作電壓，并且還要有一定的上電時(shí)序關(guān)系，不同的屏，不同的供電電壓。為了保證此電路正常工作，一般對(duì)這個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單獨(dú)的設(shè)計(jì)了一個(gè)獨(dú)立的開(kāi)關(guān)電源供電（這個(gè)向液晶屏驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供電的開(kāi)關(guān)電源一般就稱(chēng)為：TFT偏壓電路）；由整機(jī)的主開(kāi)關(guān)電源提供一個(gè)5V或12V電壓，給這個(gè)開(kāi)關(guān)電源供電，并由CPU控制這個(gè)開(kāi)關(guān)電源工作；產(chǎn)生這個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路提供所需的各種電壓，就好像我們的電視機(jī)是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)他有一個(gè)單獨(dú)的開(kāi)關(guān)電源，DVD機(jī)是一

4、個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)他也有一個(gè)單獨(dú)的開(kāi)關(guān)電源一樣。是非常重要也是故障率極高的部分（開(kāi)關(guān)電源都是故障率最高的部分，要重點(diǎn)考慮）。圖1所示是液晶屏驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)框圖。從圖中可以看出，其中的“TFT偏壓供電 開(kāi)關(guān)電源”就是這個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)電路的供電電源它產(chǎn)生這個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路需要的各種電壓，有VDD、VDA、VGL和VGH電壓供各電路用。這個(gè)獨(dú)立的液晶屏驅(qū)動(dòng)電路的供電系統(tǒng)；主要產(chǎn)生4個(gè)液晶屏驅(qū)動(dòng)電路所需的電壓：1 VDD 屏驅(qū)動(dòng)電路工作電壓，類(lèi)似一般模擬集成電路的VCC。一般為3.3V。2 VGL 屏TFT薄膜開(kāi)關(guān)MOS管的關(guān)斷電壓，一般為 -5V。3 VGH 屏TFT薄膜開(kāi)關(guān)MOS管的開(kāi)通電壓，一般為20V30V。4

5、 VDA 屏數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電壓，VDA經(jīng)基準(zhǔn)處理后，由伽馬電路用以產(chǎn)生灰階電壓，一般為14V20V。以上電壓不同的屏；電壓值不同。這些輸出的任一電壓出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)出現(xiàn)不同的圖像顯示故障，可見(jiàn)其重要性。并且也是故障多發(fā)部位。也是液晶電視維修人員必須掌握的部分，這個(gè)電路在某些文章、資料里稱(chēng)為：液晶屏邏輯板TFT偏壓電路；TPS65161集成電路是美國(guó)德州儀器公司（Texas Instruments）出品的一款專(zhuān)門(mén)為 32寸以上尺寸TFT液晶屏驅(qū)動(dòng)電路提供偏置電壓的開(kāi)關(guān)電源芯片。內(nèi)部有一個(gè)高于500K振蕩頻率的振蕩激勵(lì)電路，該芯片12V供電；可以支持4組經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓的輸出電壓；即 VDD、VGL、VGH、VD

6、A電壓，特別是能提供較大的電流容量，并且電壓幅度可以調(diào)整以適應(yīng)不同類(lèi)型的液晶屏。集成電路具有短路保護(hù)及過(guò)溫度保護(hù)。下面對(duì)VDD、VDA、VGH、VGL產(chǎn)生的原理及過(guò)程進(jìn)行分析，原理圖就仍然采用上面作者繪制的電路原理圖。（上面圖4中原作者把Q2 P溝道 誤繪制成N溝道）。VDD電壓產(chǎn)生：圖3所示（仍舊采用原文圖片序號(hào)）是TPS65161芯片VDD電壓產(chǎn)生部分原理圖；在圖3中，TPS65161內(nèi)部的MOS管Q3、外部的LP2及DP3組成了一個(gè)串聯(lián)型的開(kāi)關(guān)電源，由TPS65161內(nèi)部的振蕩激勵(lì)信號(hào)控制Q3開(kāi)關(guān)電源工作。等效電路如圖3.1所示。在圖中；串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)管是集成電路TPS65161內(nèi)部

7、的Q3，工作過(guò)程如下；在T1時(shí)間：圖3.2所示；集成電路的22腳輸入12V電壓經(jīng)Q3、LP2流通向負(fù)載供電，由于LP2內(nèi)部自感電勢(shì)的作用（自感電勢(shì)方向?yàn)椋鹤笳邑?fù)），由于流經(jīng)LP2的電流線性的增長(zhǎng)，輸出端電壓逐步上升，并且線性增長(zhǎng)的電流在LP2內(nèi)部以磁能的形式存儲(chǔ)起來(lái)，圖3.2中紅色箭頭所示是電流方向、藍(lán)色箭頭所示是LP2的自感電勢(shì)方向。在T2時(shí)間；輸出端電壓上升到3.3V時(shí)經(jīng)過(guò)分壓取樣電路RP20、RP12、RP22、RP14組成的分壓取樣電路的取樣電壓反饋至TPS65161的穩(wěn)壓控制15腳，控制Q3斷開(kāi)，這時(shí)12V輸入電壓形成的電流被切斷；LP2內(nèi)部的電流也被切斷，電流被切斷LP2內(nèi)部存儲(chǔ)

8、的磁能也無(wú)法繼續(xù)維持，磁能即迅速轉(zhuǎn)換成方向?yàn)樽筘?fù)右正的感生電勢(shì)（楞次定律）圖3.3中藍(lán)色箭頭所示感生電勢(shì)方向，這個(gè)左負(fù)右正的感生電勢(shì)的方向正好繼續(xù)維持著在T1時(shí)間流過(guò)RP23的電流方向，由于Q3的斷開(kāi)，這個(gè)左負(fù)右正的感生電勢(shì)經(jīng)過(guò)LP2、RP23、DP3（續(xù)流二極管）流通繼續(xù)維持著對(duì)負(fù)載的供電。這就是VDD產(chǎn)生的過(guò)程，其中由于輸出電壓較低3.3V，續(xù)流二極管DP3采用了低壓降的肖特基管，此管故障率比較高，維修過(guò)程中應(yīng)特別加以注意，此管絕不是穩(wěn)壓管。VDA電壓的產(chǎn)生：VDA電壓是列驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電壓；該電壓最終要經(jīng)過(guò)一定的處理產(chǎn)生非線性的階梯電壓以控制液晶屏的分子不同扭曲角度，這個(gè)電壓就叫灰階

9、電壓，如果沒(méi)有這個(gè)電壓或者電壓不正常，圖像就會(huì)沒(méi)有或者出現(xiàn)嚴(yán)重的層次失真（灰度失真）。不同特性的屏這個(gè)電壓的高低不同，一般在14V至20V左右的范圍內(nèi)。VDA電壓是先由12V供電電壓經(jīng)過(guò)升壓成為20V左右的VAA_FB電壓(不能超過(guò)23V否則過(guò)壓保護(hù)電路啟控工作)，再經(jīng)過(guò)控制就成為VDA電壓（VAA_FB電壓就是VDA電壓）。原文的圖4所示，該VAA_FB電壓再經(jīng)過(guò)QP1開(kāi)關(guān)控制由L11輸出VDA電壓，原文中的圖5所示VAA_FB電壓產(chǎn)生電路VAA_FB電壓產(chǎn)生電路由UP1(TPS65161)的15、28腳內(nèi)部電路及外圍電路構(gòu)成，其電路如圖4所示。UPl(TPS65161)12腳為主升壓轉(zhuǎn)換器

10、工作方式設(shè)置，決定其內(nèi)部電路是工作在脈沖寬度調(diào)制或500750kHz固定開(kāi)關(guān)頻率方式。本方案中，12腳經(jīng)RP25(0電阻)接12V輸入電壓，工作在750kHz固定開(kāi)關(guān)頻率。主升壓轉(zhuǎn)換器有一個(gè)可調(diào)節(jié)的軟啟動(dòng)電路，以防止在啟動(dòng)過(guò)程中的高涌流。軟啟動(dòng)時(shí)間由連接到28腳的外部電容器CP26設(shè)置。28腳內(nèi)部連接一恒流源，與內(nèi)部電流限制與軟啟動(dòng)腳電壓成正比。在達(dá)到內(nèi)部軟啟動(dòng)的閾值電壓時(shí)，比較器被釋放電流限制。軟啟動(dòng)電容器值愈大，軟開(kāi)始時(shí)間越長(zhǎng)。上電后，12V輸入電壓經(jīng)CP5、CP6、LP3濾波后，一路加到DP1、CP7、CP8、CP9、CPl0組成的濾波電路，產(chǎn)生VAA_FB電壓；另一路加到UPl(TPS

11、65161)的4、5腳。VAA_FB電壓經(jīng)CPl6濾波后加到UPl(TPS65161)的3腳，3腳內(nèi)接一個(gè)過(guò)電壓保護(hù)開(kāi)關(guān)Q2和過(guò)電壓保護(hù)比較器，過(guò)電壓保護(hù)比較器將3腳電壓與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)3腳電壓上升到23V時(shí)，TPS65161內(nèi)部驅(qū)動(dòng)控制器關(guān)掉N通道MOSFET，只有輸出電壓低于過(guò)電壓閾值后，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)控制器才會(huì)再開(kāi)始工作。在上面的圖4中，VDA電壓是如何產(chǎn)生的？ 圖中的關(guān)鍵是 LP3、Q1、DP1的組合是一個(gè)典型的并聯(lián)型開(kāi)關(guān)電源（圖4所示），其中LP3是開(kāi)關(guān)電源的儲(chǔ)能電感，Q1是開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)管，DP1是開(kāi)關(guān)電源的整流二極管。圖4所示是組成的并聯(lián)型開(kāi)關(guān)電源的等效電路，集成電路TPS6

12、5161的1(FB)腳是這個(gè)并聯(lián)型開(kāi)關(guān)電源的穩(wěn)壓控制端，由輸出端RP2、RP5、RP4、RP3組成的取樣電路送來(lái)取樣信號(hào)，控制激勵(lì)Q1開(kāi)關(guān)管激勵(lì)信號(hào)的脈沖寬度，以達(dá)到穩(wěn)壓的目的。 并聯(lián)型的開(kāi)關(guān)電源一般都是升壓型的，在這個(gè)并聯(lián)型的開(kāi)關(guān)電源中輸出電壓(VAA_FB)等于供電電壓12V和LP3上面感生電勢(shì)(ULP3)的疊加。下面圖4.1是上面圖4 升壓部分電路的等效電路圖。圖4中所示12V的供電壓經(jīng)過(guò)LP3輸入開(kāi)關(guān)電源后由DP1輸出近20V的VDA電壓。工作原理及升壓過(guò)程如圖4所示：集成電路TPS65161內(nèi)部的激勵(lì)電路向開(kāi)關(guān)管提供激勵(lì)開(kāi)關(guān)信號(hào)； 在T1時(shí)間：如圖所示；正的激勵(lì)信控制Q1；Q1閉合導(dǎo)

13、通；此時(shí)12V電源經(jīng)LP3、Q1流通形成電流（圖中紅色箭頭所示），LP3內(nèi)部感生電勢(shì)的方向?yàn)樽笳邑?fù)（如下圖中藍(lán)色箭頭表示感生電勢(shì)方向），感生電勢(shì)對(duì)抗12V外加電勢(shì)引起電流的增加（楞次定律）；流過(guò)LP3的電流呈近似線性的逐步增大并且以磁能（集聚大量的磁力線）的形式存儲(chǔ)在LP3內(nèi)部。 在T2時(shí)間：圖4.3所示；負(fù)的激勵(lì)信號(hào)控制Q1；Q1截止斷開(kāi)；由于Q1的截止斷開(kāi)，12V流經(jīng)LP3、Q1的電流被切斷，LP3電流被切斷；LP3在T1時(shí)間存儲(chǔ)的磁能即無(wú)法維持（集聚的大量磁力線瞬間逃走），此時(shí)LP3因切割磁力線產(chǎn)生的感生電勢(shì)ULP3，方向?yàn)樽筘?fù)右正，圖4.3中藍(lán)色箭頭表示感生電勢(shì)方向（楞次定律），LP3兩端的感生電勢(shì)為ULP3，這個(gè)感生電勢(shì)的方向和12V外加