液晶顯示器電源工作原理及維修

1、液晶顯示器電源工作原理及維修詳細(xì)介紹液晶顯示器電源的作用、工作原理、維修及代換， 一、電源的作用 1、  電源的基本知識 液晶電源的作用是為整機(jī)提供能量，常見的電源適配器外觀如圖所示 它的輸入是220V交流電，輸出為12V、4A直流電。電源適配器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖所示       2、  液晶電源的常見存在形式 常見的液晶電源有內(nèi)置式和外置式兩種。內(nèi)置式電源一般是和高壓板做在一起，形成二合一電源板，驅(qū)動(dòng)板需要的各路電壓均有電源板產(chǎn)生。外置式電源也就是通常所說的電源適配器，它一般是220V交流電輸入，12V直流電輸出，驅(qū)動(dòng)板需要的其他電

2、原在驅(qū)動(dòng)板上進(jìn)行變換。 二、           電源的工作原理 由于LCD采用低電壓工作，而一般市電提供提是110V或220V的交流電壓，因此顯示器需要配備電源。電源的作用是將市電的220V交流電壓轉(zhuǎn)變成12V或其它低壓直流電，以向液晶顯示器供電。 LCD顯示器中的電源部分均采用開關(guān)電源。由于開關(guān)電源具有體積小、重量輕、變換效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中，特別是脈寬調(diào)制（PWM）型的開關(guān)電源。PWM型開關(guān)電源的特點(diǎn)是固定開關(guān)頻率、通過改變脈沖寬度的占空比來調(diào)節(jié)電壓。 PWM開關(guān)電

3、源的基本工作原理是：交流電220V輸入電源經(jīng)整流濾波是路變成300V直流電壓，再由開關(guān)功率管控制和高頻變壓器降壓，得到高頻矩形波電壓，經(jīng)整流濾波后獲得顯示器所需要的各種直流輸出電壓。脈寬調(diào)制器是這類開關(guān)電源的核心，它能產(chǎn)生頻率固定具脈沖寬度可調(diào)的驅(qū)動(dòng)信號，控制開關(guān)功率管的導(dǎo)通與截止的占空比，用來調(diào)節(jié)輸出電壓的高低，從而達(dá)到穩(wěn)壓的目的。 以下將要介紹的電源適配器就是此類開關(guān)電源，我們以采用UC3842脈寬調(diào)制集成控制器的電源為例講解相關(guān)電路。 1、 UC3842的性能特點(diǎn) （1）       它屬于電流型單端PWM調(diào)制器，具有管腳數(shù)量少

4、，外圍是路簡單、安裝調(diào)試方便、性能優(yōu)良、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。而且通過高頻變壓器與電網(wǎng)隔離，適合構(gòu)成無工頻變壓器的20-50W小功率開關(guān)電源。 （2）           最高開關(guān)頻率為500KHZ，頻率穩(wěn)定度高達(dá)0.2%。電源效率高，輸出電流大，能直接驅(qū)動(dòng)雙極型功率晶體管或VMOS管、DMOS管、TMOS管工作。 （3）           內(nèi)部有高穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓源，檔準(zhǔn)值為5V，允許有+0.1%的偏

5、差，溫度系數(shù)為0.2mV/0C （4）           穩(wěn)壓性能好。其電壓變化率可達(dá)0.01%/V。啟動(dòng)電流小于1mA，正常工作電流為15mA （5）           除具有輸入端過壓何護(hù)與輸出端過流保護(hù)電路之外，還設(shè)有欠壓何護(hù)電路，使用工作更穩(wěn)定、可靠。 （6）       可調(diào)整的振蕩電路，可精確地控制占空比，并具有自動(dòng)補(bǔ)償功

6、能。 （7）       帶鎖定的PWM，可以進(jìn)行逐個(gè)脈沖的電流限制。   如圖所示為UC3842的內(nèi)部框圖 其各引腳作用如表所示 引腳 定義 引腳 定義 Pin1 自動(dòng)補(bǔ)償 Pin5 接地端 Pin2 電壓反饋輸入端 Pin6 脈沖輸出端 Pin3 過流檢測湍 Pin7 直流輸入端 Pin4 振蕩輸入端 Pin8 基準(zhǔn)電壓輸出端 該IC用于電源中的典型電如圖所示，這里采用的N溝道MOS功率管場效應(yīng)管作為開關(guān)功率管，設(shè)計(jì)的輸出電源V0=12V。下面將分析該電路的工作原理 該電路屬于單端反激式變換器。所謂單端，是指高頻變壓器的

7、磁芯僅工作在磁滯回線的一側(cè)，并且只有一個(gè)輸出端。所謂反激，是指MOS管開關(guān)功率管導(dǎo)通時(shí)，后級整流二極管截止，電能將儲(chǔ)存在高頻變壓器的初級電感線圈中；當(dāng)MOS管功率管關(guān)斷時(shí)，后級整流二極管導(dǎo)通，初級線圈上的電能通過磁芯的藕合傳輸給次極繞組，并經(jīng)過后級整流二板管輸出。 該部分的主要作用是防止交流輸入電壓引入的干擾以及抑制電源內(nèi)部產(chǎn)生反饋噪聲。該濾波器被設(shè)計(jì)成是磁兼容（EMI）濾波器。 開關(guān)電源是把220V交流電整流為300直流電后，再經(jīng)過開關(guān)變?yōu)楦哳l交流，其后再整流為穩(wěn)定的一種電源。這休養(yǎng)就會(huì)出現(xiàn)交流電源的整流波形畸變產(chǎn)生的噪聲和開關(guān)管開關(guān)的波形產(chǎn)生的噪聲，在輸入側(cè)泄漏出去表現(xiàn)為傳導(dǎo)噪聲和輻射噪聲

8、，在輸出側(cè)泄漏到外部。若電源線中有噪聲電流通過，電源線就相當(dāng)于向空中輻射噪聲的天線。因此，在開關(guān)電源輸入側(cè)要加入由電容與電感構(gòu)成的濾波器，用于抑制交流電源產(chǎn)生的干擾。 噪聲分為共態(tài)噪聲和正態(tài)噪聲。單相電源的輸入側(cè)有兩根交流電源線和一根地線。電源輸入側(cè)的兩根交流電源本與地線之間產(chǎn)生的噪聲為共態(tài)噪聲，兩根交流電源線之間產(chǎn)生的噪聲為正態(tài)噪聲。電源輸入側(cè)接入的濾波器必須濾除這兩類噪聲。 常見的濾波電路如圖所示    濾波電路由跨接線路電容C901以及線路高通濾波電容C902和C903構(gòu)成。其中，互古感濾波線圈用于濾除低頻共態(tài)噪聲，C901用于濾除低頻正態(tài)噪聲，C902和C903用于

9、濾除高頻共態(tài)和正態(tài)噪聲。 圖中R901、R902在拔掉電源時(shí)對電容起放電作用。 3、橋式整流及濾波    經(jīng)過濾波的220V交流輸入經(jīng)橋式整流輸出后，再經(jīng)濾波電容C904濾波后生成大小約為300V的直流電壓。C907可濾除高頻是磁干擾。 4、  軟啟動(dòng)電路 軟啟動(dòng)電路如下圖所示，圖中的電阻 R 為 R905、R906、R907、R908、R909、R910 的等效電阻， 由于這些電阻的阻值很大，所以其工作電流很小。剛啟動(dòng)開關(guān)電源時(shí)，UC3842 所需要的+16V 工作電 壓由 R、C906 電路  提供。+300V 直流高壓經(jīng)過 R 降壓后加至 UC38

10、42 的輸入端 Vin，利用 C906 的充電過程使 Vin 逐漸升至 16V 以上。也就實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)。一旦開關(guān)功率管轉(zhuǎn)入正常的工作狀態(tài)，自饋線圈 N2 上所建立的高 頻電壓經(jīng) D902、C906 整流濾波后，就作為芯片的工作電壓。此時(shí)由于 R、C906 電路的電流很小不能 為芯片提供工作電壓。至此啟動(dòng)過程結(jié)束。 5、脈寬調(diào)制控制器 UC3842 UC3842 屬于電流控制型脈寬調(diào)制器。所謂電流控制型是指，一方面把自饋線圈的輸出電壓 Vin 反饋給誤差放大器，在與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較之后，得到誤差電壓 Vr；另一方面初級線圈中的電流在取樣電阻 R930 上建立電壓，直接加到過流檢測比較器的同相輸入

11、端，與 Vr 作比較，進(jìn)而控制輸出脈 沖的占空比，使流過開關(guān)功率管的最大峰值 Ipm 電流總是受誤差電壓 Vr 的控制，這就是電流控制型 的原理。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)整速度快，一旦+300V 輸入電壓發(fā)生變化，就立即引起取樣電壓的變化，迅速調(diào)整輸出脈沖的寬度。 UC3842第8腳輸出的+5V 的基準(zhǔn)電壓源有三個(gè)作用：一是提供4腳振蕩器使用；二是衰減成+2.5V，接誤差放大器的同相輸入端，作為基準(zhǔn)信號；三是向內(nèi)部的其他電路提供工作電源。 UC3842 的電源供電端與地之間并接了一個(gè) 34V 的齊納二極管，以保證內(nèi)部電路工作在 34V 以下，防止高輸入電壓帶來的損壞。 UC3842 的誤差放大器同相輸入端接

12、在內(nèi)部的+2.5V 基準(zhǔn)電壓上，反相輸入端接收外部控制信號。 在輸出端和反相輸入端之間可外接 RC 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，在使用過程中可改變 RC 的取值來改變放大器的閉環(huán) 增益和頻率響應(yīng)。 UC3842 還能自動(dòng)限流，將 Ipm 限制在 1.18A。把過流檢測電阻上的電壓直接加在過流檢測比較器 的同相輸入端。只要該電壓達(dá)到 1V，就會(huì)使比較器翻轉(zhuǎn)，輸出變成高電平，將 PWM 鎖存器置零，使 脈沖調(diào)制器處于關(guān)閉狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。 由于噪聲干擾的影響，開關(guān)功率管有可能超負(fù)荷工作而損壞，為此芯片設(shè)有 PWM 鎖存器。其作用 是保證在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)只輸出一個(gè)脈寬調(diào)制信號，能消除在過流檢測比較器翻轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的

13、噪聲干 擾。 輸入欠壓鎖定電路的開啟電壓為 16V，關(guān)斷電壓為 10V。僅當(dāng) Vin16V 時(shí) UC3842 才能啟動(dòng)，此 時(shí)芯片工作電流約為 1mA，自饋電后變成 15mA。當(dāng)輸入欠壓時(shí)，開關(guān)功率管迅速關(guān)斷。 UC3842 的輸出級為圖騰柱式輸出電路，輸出晶體管的平均電流為 200mA 最大峰值電流可達(dá)±1A。 6、高壓保護(hù)回路 高壓保護(hù)回路如下圖所示，當(dāng)電網(wǎng)電壓升高超過最大值時(shí)，自饋線圈輸出的電壓也將升高。該 電壓將會(huì)超過 18V，此時(shí) ZD901 被擊穿，R916上就會(huì)產(chǎn)生壓降，當(dāng)這個(gè)壓降有 0.6V 時(shí)將使 Q903 導(dǎo)通，拉低 Q902 的基極電位，使 Q902 也導(dǎo)通，這

14、 樣 UC3842 Pin8 的 5V 基準(zhǔn)電壓通過 D904、Q903 直接接地，產(chǎn)生瞬間短路電流，使 UC3842 迅速關(guān)斷 脈沖輸出。因此 Adapter 也就沒有電壓輸出，達(dá)到高壓保護(hù)作用。       7、開關(guān)功率管及限流電路 如下圖所示電路圖。UC3842 的 Pin6 腳輸出一個(gè)脈沖波，該脈沖的頻率為58.5kHz，占空比為 11.4%。該脈沖控制功率管 Q901 的按其工作頻率進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作。這樣變壓器就開 始工作，電流從 Q901 的漏極流向源極，在 R930 上產(chǎn)生電壓。R930 為電流檢測電阻，由它產(chǎn)生的電 壓直接加到 UC3842

15、的過流檢測比較器的同相輸入端，只要該電壓超過 1V，將使 UC3842 內(nèi)部的電流 保護(hù)電路啟動(dòng)，使 Pin6 關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。這就是限流電路的工作原理。  8、直流變換回路（變壓器 T901） T901開始工作后，高電平時(shí)Q901導(dǎo)通，T901的初級線圈有電流流過，產(chǎn)生上正下負(fù)的電壓，從而使次級產(chǎn)生下正上負(fù)的感應(yīng)電動(dòng)勢，此時(shí)次級上的二極管D911 截止，初級線圈上的電流此時(shí)在瞬間為0，初級的感應(yīng)電動(dòng)勢為下正上負(fù)，從而使次級產(chǎn)生上正下負(fù)的感應(yīng)電動(dòng)勢，此時(shí)D911導(dǎo)通，其輸出電壓經(jīng)過整流濾波后即可輸出供電。 如下圖所示為Q901漏級電壓波形（=58.9KHz）從中可以看出該電壓波形

16、有較大的浪涌電壓和振鈴現(xiàn)象，其浪涌電壓的峰值超過70V。在MOS管關(guān)斷時(shí)，由于電路中沒有包含RC吸收電路或二極管，從而導(dǎo)致浪涌電壓的產(chǎn)生。 上圖中 T901 的次級輸出端的二極管上并接了一個(gè) RC（R931、R932、C920）回路，用于吸收二極 管 D911 上產(chǎn)生的浪涌電壓。 R926、D905 組成波形整形回路，改善 Q901 的開關(guān)速度。ZD903 起保護(hù)功率管的作用。由于噪聲 干擾或元件本身產(chǎn)生的干擾會(huì)在 UC3842 的輸出脈沖上產(chǎn)生尖峰脈沖干擾，當(dāng)此電壓加到 Q901的G極 時(shí)，如果其值超過 18V 時(shí)將擊穿齊納二極管 ZD903，保護(hù)功率管。 當(dāng)關(guān)機(jī)時(shí) T901 的初級線圈還有

17、電流，此時(shí) Q901 已截止，D901、R911、C905 即形成放電回路， C905 同時(shí)還有起濾除高頻諧波的作用。   9、 輸出整流濾波回路 D911、C921、C922、L902、C923 和 C924 構(gòu)成了電容和 LC 濾波器。使得輸出為 12V 的直流電壓向負(fù)載供電。   10、電壓取樣和反饋回路 如下圖所示的電路圖為，電流、電壓取樣和反饋回路。圖中的 IC905 為 TL431 芯片。其內(nèi)部原 理圖如圖 5-10 所示。其內(nèi)部有一個(gè)電壓比較器，該電壓比較器的反相輸入端接內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，該基 準(zhǔn)電壓提供一個(gè)基準(zhǔn)的比較電壓，該電壓為 2.495V±2%。

18、該比較器的同相輸入端接外部控制電壓， 比較器的輸出用于驅(qū)動(dòng)一個(gè) NPN 的晶體管，使晶體管導(dǎo)通，電流就可以從 Cathode 端流向 Anode。      圖 5-9  電壓、電流取樣和反饋電路 12V 的直流電壓經(jīng)過 R936，R937 分壓，在 R937 上產(chǎn)生電壓該電壓直接加到 TL431的R端，由電路上 的電阻參數(shù)可知該電壓正好能使 TL431 導(dǎo)通。這樣就要電流流過發(fā)光二極管，光電耦合器 IC903 開始 工作。至此完成電壓的取樣。 圖 5.10 TL431 原理圖 如果電網(wǎng)電壓升高導(dǎo)致輸出電壓隨之升高，這樣流過 IC903 光電耦合器的電流也就隨之增大，光 電耦合器內(nèi)部發(fā)光管的亮度越大，光敏三極管的內(nèi)阻就越小，則流過光敏管端的電阻也就隨之增大，這樣在 R924 上產(chǎn)生的電壓就越大，該電壓經(jīng) R925 加到 UC3842 內(nèi)部誤差放大器的反相輸入端，從而 控制 UC3842 輸