LCD背光源原理及應(yīng)用課件

LCD背光原理及應(yīng)用郭顯明2009.08.02華憶科技有限公司ACTIONACTION LCD背光原理及應(yīng)用郭顯明華憶科技有限公司課程目的了解LCD背光構(gòu)造及發(fā)光原理掌握LCD背光驅(qū)動(dòng)原理CCFL高壓交流背光驅(qū)動(dòng)電路LED低壓直流背光驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)實(shí)例，掌握背光驅(qū)動(dòng)電路的應(yīng)用調(diào)試能力華憶科技有限公司ACTIONACTION課程目的了解LCD背光構(gòu)造及發(fā)光原理華憶科技有限公司LCD背光的作用LCD：LiquidCrystalDisplay液晶顯示器簡(jiǎn)稱液晶是介于液體和固體狀態(tài)之間的物質(zhì)，通過(guò)給液晶施加電壓改變液晶分子排列狀態(tài)，從而控制光線通過(guò)量，經(jīng)過(guò)RGB彩色濾光片過(guò)濾，從而顯示各種顏色由于液晶不能自行發(fā)光，改變加在液晶上的電壓只能控制光通量，所以LCD都需要加背光來(lái)照明華憶科技有限公司ACTIONACTIONLCD背光的作用LCD：LiquidCrystalD背光的種類LCD背光目前有兩大類：CCFL：ColdCathodeFluorescenceLamp冷陰極熒光燈管，采用高壓交流電源驅(qū)動(dòng)，類似于日光燈工作原理，主要用于大尺寸LCD顯示器和電視上LED：LightEmittingDiode發(fā)光二極管，采用低壓直流電源驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光，由于成本的降低，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種中小尺寸產(chǎn)品中CCFL背光側(cè)視圖LED背光示意圖華憶科技有限公司ACTIONACTION背光的種類LCD背光目前有兩大類：CCFL背光側(cè)視圖LED背背光驅(qū)動(dòng)電源無(wú)論是CCFL還是LED背光，驅(qū)動(dòng)電源都應(yīng)用開關(guān)電源來(lái)滿足背光對(duì)驅(qū)動(dòng)電源電壓和電流穩(wěn)定控制和產(chǎn)品能耗效率高的需要CCFL采用DC-AC電源，它將DC直流電壓轉(zhuǎn)換成AC交流電壓，用升壓變壓器產(chǎn)生高壓輸出LED需要穩(wěn)定的電流供應(yīng)，故LED背光采用恒流型DC-DC開關(guān)電源，根據(jù)不同背光LED網(wǎng)絡(luò)接法的不同，采用升壓或降壓型DC-DC電源電路來(lái)驅(qū)動(dòng)華憶科技有限公司ACTIONACTION背光驅(qū)動(dòng)電源無(wú)論是CCFL還是LED背光，驅(qū)動(dòng)電源都應(yīng)用開關(guān)CCFL背光應(yīng)用CCFL背光應(yīng)用數(shù)量7”~14”LCD 常用1-2根 15”~19” 常用4燈CCFL輸出功率根據(jù)不同的燈管類型和燈管長(zhǎng)短不同，單根一般為了3~6WCCFL驅(qū)動(dòng)線路類方案PWM+PULL&PUSH推挽線路橋式線路華憶科技有限公司ACTIONACTIONCCFL背光應(yīng)用CCFL背光應(yīng)用數(shù)量華憶科技有限公司CCFL線路比較PWM+PULL&PUSH推挽線路線路簡(jiǎn)單，成本低，但外圍控制保護(hù)電路復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy橋式線路由IC提供控制和保護(hù)，線路簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，但I(xiàn)C價(jià)格較高，成本上升華憶科技有限公司ACTIONACTIONCCFL線路比較PWM+PULL&PUSH推挽線路線路簡(jiǎn)單，MOSFET工作原理MOSFET：metallicoxidesemiconductorfieldeffecttransistor金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管相對(duì)于三極管的基極電流，MOSFET為柵極(G)電壓電壓控制，也就是電場(chǎng)控制N溝道MOSMET工作示意圖P溝道MOSMET示意圖華憶科技有限公司ACTIONACTIONMOSFET工作原理MOSFET：metallicoxidPWM+PULL&PUSH推挽線路華憶科技有限公司ACTIONACTIONPWM+PULL&PUSH推挽線路華憶科技有限公司BuckConverterPartQ1為P溝道MOS管，通過(guò)PWM信號(hào)的控制可以其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)燈管亮度Q2、Q4作用為放大PWM信號(hào)，使Q1截止導(dǎo)通更徹底，降低Q1結(jié)溫，提高轉(zhuǎn)換效率L1作用是隔離并為后面Pull-Push部分提供連續(xù)電流華憶科技有限公司ACTIONACTIONBuckConverterPartQ1為P溝道MOSPull-PushConverterPartT1次級(jí)繞組1、6腳接Q6、Q7的基極，當(dāng)一邊導(dǎo)通時(shí)保證另一邊截止，并形成近似半個(gè)正弦波形，兩邊輪流導(dǎo)通合成一個(gè)完整正弦波形，并通過(guò)變壓器在次副邊產(chǎn)生高壓驅(qū)動(dòng)燈管R4、R5提供第一次導(dǎo)通時(shí)的電壓變壓器工作頻率由原邊主線組電感和電容C4共同決定華憶科技有限公司ACTIONACTIONPull-PushConverterPartT1次級(jí)繞組橋式驅(qū)動(dòng)線路本次實(shí)踐電路采用驅(qū)動(dòng)ICSS7707配合SM4532COMS管構(gòu)成全橋驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)高壓轉(zhuǎn)換，該電路線路簡(jiǎn)單，易于調(diào)試，效率較高華憶科技有限公司ACTIONACTION橋式驅(qū)動(dòng)線路本次實(shí)踐電路采用驅(qū)動(dòng)ICSS7707配合SMCCFLDRIVERICSS7707SS7707是一款主要應(yīng)用于設(shè)計(jì)開關(guān)電源的電壓脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片它可設(shè)計(jì)成push-pull推挽和全橋式工作電路它具有輸出短路和空載保護(hù)功能華憶科技有限公司ACTIONACTIONCCFLDRIVERICSS7707SS7707DRIVERICSS7707SS77071腳為5V輸出基準(zhǔn)電壓源，9、10腳外接定時(shí)電阻電容，2、5腳為控制參考電壓輸入，3、6腳為反饋電壓輸入端，13、14腳為PWM信號(hào)輸出，12、15腳分別為其輸出端供電電源輸入工作頻率：f=1/(5RC/6)華憶科技有限公司ACTIONACTIONDRIVERICSS7707SS77071腳為5VCMOSSM4532CMOS：即復(fù)合MOS之意，由一個(gè)P溝道和一個(gè)N溝道MOS構(gòu)成當(dāng)G柵極為低電平時(shí)，PMOS管導(dǎo)通，電源正極接通輸出當(dāng)G柵極為高電平時(shí)，NMOS管導(dǎo)通，地接到輸出CMOS工作示意圖SM4532封裝管腳圖華憶科技有限公司ACTIONACTIONCMOSSM4532CMOS：即復(fù)合MOS之意，由一個(gè)PDRIVERCIRCUITPART1QH1為過(guò)溫保護(hù)管，當(dāng)MOS管度上升時(shí)，熱敏電阻RH7電阻值下降，QH1導(dǎo)通REF2電壓上升到REF輸出電壓，關(guān)閉PWM信號(hào)輸出RH8和RH12分壓設(shè)置燈管亮度CH11和RH15為定時(shí)電阻電容華憶科技有限公司ACTIONACTIONDRIVERCIRCUITPART1QH1為過(guò)溫保DRIVERCIRCUITPART2當(dāng)PWM1信號(hào)為低時(shí)，NG1為低、PG2為高，N1管和P2打開，電流從P2經(jīng)CH8、TRH1到N1管下地，形半個(gè)正弦波電壓，反之則從P1到N2管子下地，形成另半個(gè)正弦波，如此反復(fù)連續(xù)并經(jīng)高壓變壓器輸出交流高壓驅(qū)動(dòng)CCFL燈管工作PWM1NG1PG1PWM2NG2PG1華憶科技有限公司ACTIONACTIONDRIVERCIRCUITPART2當(dāng)PWM1信號(hào)LED背光隨著技術(shù)的進(jìn)步，LED背光的成本在中小尺寸(12”以下)已經(jīng)達(dá)到甚至低于CCFL背光成本水目前環(huán)保要求也在不斷的提高，LED不含有CCFL燈管所以含有的Hg元素，正適應(yīng)了這個(gè)環(huán)保要求LED背光是用LED陣列來(lái)構(gòu)成的面光源，相對(duì)CCFL大大的改善了側(cè)漏光的問(wèn)題LED發(fā)光波長(zhǎng)范圍較集中，色彩顯示好，色域比CCFL提高一倍以上LED壽命長(zhǎng)，約6~10W小時(shí)，功耗低約為CCFL一半LED采用直流低壓驅(qū)動(dòng)，對(duì)人體安全華憶科技有限公司ACTIONACTIONLED背光隨著技術(shù)的進(jìn)步，LED背光的成本在中小尺寸(12”LED背光種類LED驅(qū)動(dòng)電路是一種恒流式DC-DC轉(zhuǎn)換電路，其驅(qū)動(dòng)原理與普通DC-DC電源一致，稍在不同之處在于其反饋控制為電流反饋，由于電流控制穩(wěn)定性和一致要求較，一般均采用IC集成電路驅(qū)動(dòng)根據(jù)LED網(wǎng)絡(luò)連接和輸入電壓的不同，LED背光有升壓和降壓兩種當(dāng)LED為全并網(wǎng)絡(luò)時(shí)，一般采用降壓型電路驅(qū)動(dòng)，如本次實(shí)踐線路當(dāng)LED為串并接合時(shí)，一般要采用升壓型電路驅(qū)動(dòng)，常用型為3串網(wǎng)絡(luò)華憶科技有限公司ACTIONACTIONLED背光種類LED驅(qū)動(dòng)電路是一種恒流式DC-DC轉(zhuǎn)換電路，降壓型LED背光當(dāng)背光驅(qū)動(dòng)電壓低于電源電壓時(shí)，采用降壓型LED背光本實(shí)踐線路為SSPT4105驅(qū)動(dòng)電路，管腳及功能如下SSPT4105封裝SSPT4105管腳功能定義華憶科技有限公司ACTIONACTION降壓型LED背光當(dāng)背光驅(qū)動(dòng)電壓低于電源電壓時(shí)，采用降壓型LESSPT4105SSPT4105具有寬輸入電壓，最大18V低反饋電壓，200mV大電流輸出，600mAMAX工作頻率500KHz轉(zhuǎn)換效率高，1W功率時(shí)為時(shí)90%低溫漂反饋電壓，±100PPM/℃軟啟動(dòng)短路保護(hù)華憶科技有限公司ACTIONACTIONSSPT4105SSPT4105具有寬輸入電壓，最大18V華SSPT4105驅(qū)動(dòng)電路當(dāng)輸入電壓超過(guò)12V時(shí)，須加上R1和C1D1為續(xù)流二極管R2為電流反饋取樣電阻，取樣電壓為200mV，R2=200mV/IledC2是輸出濾波電容華憶科技有限公司ACTIONACTIONSSPT4105驅(qū)動(dòng)電路當(dāng)輸入電壓超過(guò)12V時(shí)，須加上R1和升壓型LED背光當(dāng)背光驅(qū)動(dòng)電壓低于電源電壓時(shí)，采用降壓型LED背光我們用SS6608升壓型DC-DC驅(qū)動(dòng)芯片為例，封裝及管腳功能如下華憶科技有限公司ACTIONACTION升壓型LED背光當(dāng)背光驅(qū)動(dòng)電壓低于電源電壓時(shí)，采用降壓型LESS6608SS6608是一款固定頻率(1.5MHz)電流型PWM變換電源29V輸出過(guò)壓保護(hù)功能軟啟動(dòng)減小輸入瞬時(shí)電流華憶科技有限公司ACTIONACTIONSS6608SS6608是一款固定頻率(1.5MHz)電流型SS6608驅(qū)動(dòng)電路RP18為電流反饋取樣電阻，電流反饋取樣電壓為1.25V電流反饋取樣電阻取值RFB=1.25/Iled華憶科技有限公司ACTIONACTIONSS6608驅(qū)動(dòng)電路RP18為電流反饋取樣電阻，電流反饋取樣LCD背光源原理及應(yīng)用課件LCD背光原理及應(yīng)用郭顯明2009.08.02華憶科技有限公司ACTIONACTION LCD背光原理及應(yīng)用郭顯明華憶科技有限公司課程目的了解LCD背光構(gòu)造及發(fā)光原理掌握LCD背光驅(qū)動(dòng)原理CCFL高壓交流背光驅(qū)動(dòng)電路LED低壓直流背光驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)實(shí)例，掌握背光驅(qū)動(dòng)電路的應(yīng)用調(diào)試能力華憶科技有限公司ACTIONACTION課程目的了解LCD背光構(gòu)造及發(fā)光原理華憶科技有限公司LCD背光的作用LCD：LiquidCrystalDisplay液晶顯示器簡(jiǎn)稱液晶是介于液體和固體狀態(tài)之間的物質(zhì)，通過(guò)給液晶施加電壓改變液晶分子排列狀態(tài)，從而控制光線通過(guò)量，經(jīng)過(guò)RGB彩色濾光片過(guò)濾，從而顯示各種顏色由于液晶不能自行發(fā)光，改變加在液晶上的電壓只能控制光通量，所以LCD都需要加背光來(lái)照明華憶科技有限公司ACTIONACTIONLCD背光的作用LCD：LiquidCrystalD背光的種類LCD背光目前有兩大類：CCFL：ColdCathodeFluorescenceLamp冷陰極熒光燈管，采用高壓交流電源驅(qū)動(dòng)，類似于日光燈工作原理，主要用于大尺寸LCD顯示器和電視上LED：LightEmittingDiode發(fā)光二極管，采用低壓直流電源驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光，由于成本的降低，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種中小尺寸產(chǎn)品中CCFL背光側(cè)視圖LED背光示意圖華憶科技有限公司ACTIONACTION背光的種類LCD背光目前有兩大類：CCFL背光側(cè)視圖LED背背光驅(qū)動(dòng)電源無(wú)論是CCFL還是LED背光，驅(qū)動(dòng)電源都應(yīng)用開關(guān)電源來(lái)滿足背光對(duì)驅(qū)動(dòng)電源電壓和電流穩(wěn)定控制和產(chǎn)品能耗效率高的需要CCFL采用DC-AC電源，它將DC直流電壓轉(zhuǎn)換成AC交流電壓，用升壓變壓器產(chǎn)生高壓輸出LED需要穩(wěn)定的電流供應(yīng)，故LED背光采用恒流型DC-DC開關(guān)電源，根據(jù)不同背光LED網(wǎng)絡(luò)接法的不同，采用升壓或降壓型DC-DC電源電路來(lái)驅(qū)動(dòng)華憶科技有限公司ACTIONACTION背光驅(qū)動(dòng)電源無(wú)論是CCFL還是LED背光，驅(qū)動(dòng)電源都應(yīng)用開關(guān)CCFL背光應(yīng)用CCFL背光應(yīng)用數(shù)量7”~14”LCD 常用1-2根 15”~19” 常用4燈CCFL輸出功率根據(jù)不同的燈管類型和燈管長(zhǎng)短不同，單根一般為了3~6WCCFL驅(qū)動(dòng)線路類方案PWM+PULL&PUSH推挽線路橋式線路華憶科技有限公司ACTIONACTIONCCFL背光應(yīng)用CCFL背光應(yīng)用數(shù)量華憶科技有限公司CCFL線路比較PWM+PULL&PUSH推挽線路線路簡(jiǎn)單，成本低，但外圍控制保護(hù)電路復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy橋式線路由IC提供控制和保護(hù)，線路簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，但I(xiàn)C價(jià)格較高，成本上升華憶科技有限公司ACTIONACTIONCCFL線路比較PWM+PULL&PUSH推挽線路線路簡(jiǎn)單，MOSFET工作原理MOSFET：metallicoxidesemiconductorfieldeffecttransistor金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管相對(duì)于三極管的基極電流，MOSFET為柵極(G)電壓電壓控制，也就是電場(chǎng)控制N溝道MOSMET工作示意圖P溝道MOSMET示意圖華憶科技有限公司ACTIONACTIONMOSFET工作原理MOSFET：metallicoxidPWM+PULL&PUSH推挽線路華憶科技有限公司ACTIONACTIONPWM+PULL&PUSH推挽線路華憶科技有限公司BuckConverterPartQ1為P溝道MOS管，通過(guò)PWM信號(hào)的控制可以其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)燈管亮度Q2、Q4作用為放大PWM信號(hào)，使Q1截止導(dǎo)通更徹底，降低Q1結(jié)溫，提高轉(zhuǎn)換效率L1作用是隔離并為后面Pull-Push部分提供連續(xù)電流華憶科技有限公司ACTIONACTIONBuckConverterPartQ1為P溝道MOSPull-PushConverterPartT1次級(jí)繞組1、6腳接Q6、Q7的基極，當(dāng)一邊導(dǎo)通時(shí)保證另一邊截止，并形成近似半個(gè)正弦波形，兩邊輪流導(dǎo)通合成一個(gè)完整正弦波形，并通過(guò)變壓器在次副邊產(chǎn)生高壓驅(qū)動(dòng)燈管R4、R5提供第一次導(dǎo)通時(shí)的電壓變壓器工作頻率由原邊主線組電感和電容C4共同決定華憶科技有限公司ACTIONACTIONPull-PushConverterPartT1次級(jí)繞組橋式驅(qū)動(dòng)線路本次實(shí)踐電路采用驅(qū)動(dòng)ICSS7707配合SM4532COMS管構(gòu)成全橋驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)高壓轉(zhuǎn)換，該電路線路簡(jiǎn)單，易于調(diào)試，效率較高華憶科技有限公司ACTIONACTION橋式驅(qū)動(dòng)線路本次實(shí)踐電路采用驅(qū)動(dòng)ICSS7707配合SMCCFLDRIVERICSS7707SS7707是一款主要應(yīng)用于設(shè)計(jì)開關(guān)電源的電壓脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片它可設(shè)計(jì)成push-pull推挽和全橋式工作電路它具有輸出短路和空載保護(hù)功能華憶科技有限公司ACTIONACTIONCCFLDRIVERICSS7707SS7707DRIVERICSS7707SS77071腳為5V輸出基準(zhǔn)電壓源，9、10腳外接定時(shí)電阻電容，2、5腳為控制參考電壓輸入，3、6腳為反饋電壓輸入端，13、14腳為PWM信號(hào)輸出，12、15腳分別為其輸出端供電電源輸入工作頻率：f=1/(5RC/6)華憶科技有限公司ACTIONACTIONDRIVERICSS7707SS77071腳為5VCMOSSM4532CMOS：即復(fù)合MOS之意，由一個(gè)P溝道和一個(gè)N溝道MOS構(gòu)成當(dāng)G柵極為低電平時(shí)，PMOS管導(dǎo)通，電源正極接通輸出當(dāng)G柵極為高電平時(shí)，NMOS管導(dǎo)通，地接到輸出CMOS工作示意圖SM4532封裝管腳圖華憶科技有限公司ACTIONACTIONCMOSSM4532CMOS：即復(fù)合MOS之意，由一個(gè)PDRIVERCIRCUITPART1QH1為過(guò)溫保護(hù)管，當(dāng)MOS管度上升時(shí)，熱敏電阻RH7電阻值下降，QH1導(dǎo)通REF2電壓上升到REF輸出電壓，關(guān)閉PWM信號(hào)輸出RH8和RH12分壓設(shè)置燈管亮度CH11和RH15為定時(shí)電阻電容華憶科技有限公司ACTIONACTIONDRIVERCIRCUITPART1QH1為過(guò)溫保DRIVERCIRCUITPART2當(dāng)PWM1信號(hào)為低時(shí)，NG1為低、PG2為高，N1管和P2打開，電流從P2經(jīng)CH8、TRH1到N1管下地，形半個(gè)正弦波電壓，反之則從P1到N2管子下地，形成另半個(gè)正弦波，如此反復(fù)連續(xù)并經(jīng)高壓變壓器輸出交流高壓驅(qū)動(dòng)CCFL燈管工作PWM1NG1PG1PWM2NG2PG1華憶科技有限公司ACTIONACTIONDRIVERCIRCUITPART2當(dāng)PWM1信號(hào)LED背光隨著技術(shù)的進(jìn)步，LED背光的成本在中小尺寸(12”以下)已經(jīng)達(dá)到甚至低于CCFL背光成本水目前環(huán)保要求也在不斷的提高，LED不含有CCFL燈管所以含有的Hg元素，正適應(yīng)了這個(gè)環(huán)保要求LED背光是用LED陣列來(lái)構(gòu)成的面光源，相對(duì)CCFL大大的改善了側(cè)漏光的問(wèn)題LED發(fā)光波長(zhǎng)范圍較集中，色彩顯示好，色域比CCFL提高一倍以上LED壽命長(zhǎng)，約6~10W小時(shí)，功耗低約為CCFL一半LED采用直流低壓驅(qū)動(dòng)，對(duì)人體安全華憶科技有限公司ACTIONACTIONLED背光隨著技術(shù)的進(jìn)步，LED背光的成本在中小尺寸(12”LED背光種類LED驅(qū)動(dòng)電路是一種恒流式DC-DC轉(zhuǎn)換電路，其驅(qū)動(dòng)原理與普通DC-DC電源一致，稍在不同之處在于其反饋控制為電流反饋，由于電流控制穩(wěn)定性和一致要求較，一般均采用IC集成電路驅(qū)動(dòng)根據(jù)LED網(wǎng)絡(luò)連接和輸入電壓的不同，LED背光有升壓和降壓兩種當(dāng)LED為全并網(wǎng)絡(luò)時(shí)，一般采用降壓型電路驅(qū)動(dòng)，如本次實(shí)踐線路當(dāng)LED為串并接合時(shí)，一般要采用升壓型電路驅(qū)動(dòng)，常用型為3串網(wǎng)絡(luò)華憶科技有限公司ACTIONACTIONLED背光種類LED驅(qū)動(dòng)電路是一種恒流式DC-DC