液晶顯示器電源工作原理及維修

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具體介紹液晶顯示器電源的作用、工作原理、修理及代換，

一、電源的作用

1、電源的基本學(xué)問

液晶電源的作用是為整機提供能量，常見的電源適配器外觀如圖所示

它的輸入是220V溝通電，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)置式電源普通是和高壓板做在一起，形成二合一電源板，驅(qū)動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，它普通是220V溝通電輸入，12V直流電輸出，驅(qū)動板需要的其他電原在驅(qū)動板上舉行變換。

二、電源的工作原理

因為LCD采納低電壓工作，而普通市電提供提是110V或220V的溝通電壓，因此顯示器需要配備電源。電源的作用是將市電的220V溝通電壓改變成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納開關(guān)電源。因為開關(guān)電源具有體積小、分量輕、變換效率高等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中，特殊是脈寬調(diào)制（PWM）型的開關(guān)電源。PWM型開關(guān)電源的特點是固定開關(guān)頻率、通過轉(zhuǎn)變脈沖寬度的占空比來調(diào)整電壓。

PWM開關(guān)電源的基本工作原理是：溝通電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)整輸出電壓的凹凸，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，我們以采納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

（1）它屬于電流型單端PWM調(diào)制器，具有管腳數(shù)量少，外圍是路容易、安裝調(diào)試便利、性能優(yōu)良、價格低廉等優(yōu)點。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)與輸出端過流庇護(hù)電路之外，還設(shè)有欠壓何護(hù)電路，使用工作更穩(wěn)定、牢靠。

（6）可調(diào)節(jié)的振蕩電路，可精確地控制占空比，并具有自動補償功能。

（7）帶鎖定的PWM，可以舉行逐個脈沖的電流限制。

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自動補償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，這里采納的N溝道MOS功率管場效應(yīng)管作為開關(guān)功率管，設(shè)計的輸出電源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，是指高頻變壓器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側(cè)，并且惟獨一個輸出端。所謂反激，是指MOS管開關(guān)功率管導(dǎo)通時，后級整流二極管截止，電能將儲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，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溝通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)計成是磁兼容（EMI）濾波器。

開關(guān)電源是把220V溝通電整流為300直流電后，再經(jīng)過開關(guān)變?yōu)楦哳l溝通，其后再整流為穩(wěn)定的一種電源。這療養(yǎng)就會浮現(xiàn)溝通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，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，用于抑制溝通電源產(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)有兩根溝通電源線和一根地線。電源輸入側(cè)的兩根溝通電源本與地線之間產(chǎn)生的噪聲為共態(tài)噪聲，兩根溝通電源線之間產(chǎn)生的噪聲為正態(tài)噪聲。電源輸入側(cè)接入的濾波器必需濾除這兩類噪聲。

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用于濾除高頻共態(tài)和正態(tài)噪聲。

圖中R901、R902在拔掉電源時對電容起放電作用。

3、橋式整流及濾波

經(jīng)過濾波的220V溝通輸入經(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、軟啟動電路

軟啟動電路如下圖所示，圖中的電阻R為R905、R906、R907、R908、R909、R910的等效電阻，因為這些電阻的阻值很大，所以其工作電流很小。剛啟動開關(guān)電源時，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UC3842的輸入端Vin，利用C906的充電過程使Vin逐漸升至16V以上。也就實現(xiàn)了軟啟動。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。此時因為R、C906電路的電流很小不能為芯片提供工作電壓。至此啟動過程結(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)電壓舉行比較之后，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)點是調(diào)節(jié)速度快，一旦+300V輸入電壓發(fā)生變化，就立刻引起取樣電壓的變化，快速調(diào)節(jié)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補償網(wǎng)絡(luò)，在使用過程中可轉(zhuǎn)變RC的取值來轉(zhuǎn)變放大器的閉環(huán)增益和頻率響應(yīng)。

UC3842還能自動限流，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)，從而實現(xiàn)過流庇護(hù)。

因為噪聲干擾的影響，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時鐘周期內(nèi)只輸出一個脈寬調(diào)制信號，能消退在過流檢測比較器翻轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的噪聲干擾。

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)Vin＞16V時UC3842才干啟動，此時芯片工作電流約為1mA，自饋電后變成15mA。當(dāng)輸入欠壓時，開關(guān)功率管快速關(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、高壓庇護(hù)回路

高壓庇護(hù)回路如下圖所示，當(dāng)電網(wǎng)電壓上升超過最大值時，自饋線圈輸出的電壓也將上升。該電壓將會超過18V，此時ZD901被擊穿，R916上就會產(chǎn)生壓降，當(dāng)這個壓降有0.6V時將使Q903導(dǎo)通，拉低Q902的基極電位，使Q902也導(dǎo)通，這樣UC3842Pin8的5V基準(zhǔn)電壓通過D904、Q903直接接地，產(chǎn)生眨眼短路電流，使UC3842快速關(guān)斷脈沖輸出。因此Adapter也就沒有電壓輸出，達(dá)到高壓庇護(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的按其工作頻率舉行開關(guān)動作。這樣變壓器就開頭工作，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)部的電流庇護(hù)電路啟動，使Pin6關(guān)閉，實現(xiàn)過流庇護(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開頭工作后，高電平常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)電動勢，此時次級上的二極管D911截止，初級線圈上的電流此時在眨眼為0，初級的感應(yīng)電動勢為下正上負(fù)，從而使次級產(chǎn)生上正下負(fù)的感應(yīng)電動勢，此時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，因為電路中沒有包含RC汲取電路或二極管，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RC（R931、R932、C920）回路，用于汲取二極管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起庇護(hù)功率管的作用。因為噪聲干擾或元件本身產(chǎn)生的干擾會在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，假如其值超過18V時將擊穿齊納二極管ZD903，庇護(hù)功率管。

當(dāng)關(guān)機時T901的初級線圈還有電流，此時Q901已截止，D901、R911、C905即形成放電回路，C905同時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)電壓提供一個基準(zhǔn)的比較電壓，該電壓為2.495V±2%。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)動一個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)可知該電壓正巧能使TL431導(dǎo)通。這樣就要電流流過發(fā)光二極管，光電耦合器IC903開頭工作。至此完成電壓的取樣。

圖5.10TL431原理圖

假如電網(wǎng)電壓上升導(dǎo)致輸出電壓隨之上升，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輸出脈沖的占空比，降低輸出電壓。這樣就構(gòu)成了過壓輸出反饋回路，達(dá)到穩(wěn)定輸出的作用，能使輸出電壓穩(wěn)定在12V左右。

電源修理

假如我們認(rèn)真討論和領(lǐng)悟了上面的開關(guān)電源的原理，就可以輕