液晶屏接口和功率放大电路主要功能

匠人 · 发表于 2010-12-7 23:36:51

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接口和功率放大电路之间，其主要功能如下。
振荡控制电路
①接受CPU的控制指令（ON/OFF），产生高频振荡信号。
②接受CPU送来的亮度控制信号（PWM），对高频振荡进行PWM调制。
③把PWM调制信号放大并输出。
④接受输出电路反馈来的电压、电流取样信号，进行保护控制。
振荡控制电路是背光板部分的前端电路，功率小、电路复杂，电路功能较多。为了液晶屏生产厂家为了便于配套，这部分电路均采用一块集成了上述功能的集成电路。目前，市场上有很多此类背光板前端集成电路提供。这些集成电路都是考虑到不同的屏幕尺寸、不同的电路形式、不同的控制方式及不同的供电电压精心设计的，功能齐全、稳定可靠。采用这种集成电路的背光板，功能强大、外电路简单、成本下降，故障率也减小很多。
图5.1是一个采用6只CCFL灯管的26寸液晶屏背光板，图5.2是一个采用EEFL灯管的32寸液晶屏背光板。可以看出，振荡控制集成电路只占了极小的位置，整个电路板非常简洁、工整，维修也极其方便。

图5.1

图5.2
目前比较常见的、背光板上应用较多的振荡控制集成电路有以下几种。
①美国仙童（FAIRCHILD）公司的FAN7316、FAN7317、FAN7313等。
②微科（MICRO）公司的OZ960、OZ964、OZ9910、OZ9925、OZ9938等。
③硕颉（ Bitek）公司的BIT3101、BIT3109、BIT3105、BIT3106等。
④MSP(Mstart)公司的MP1026、MP1029、MP1038等。
⑤罗姆（Rohm）公司的BD9883、BD9884、BD9886等。
还有很多集成电路的型号不胜枚举。对于维修人员来说，把这些集成电路的资料收集起来，了解各集成电路的引脚功能，对背光板维修的帮助极大。
5.1典型振荡控制集成电路的工作流程
图5.3是一块典型振荡控制集成电路的内部框图。CPU送来的控制信号由ENA（使能控制）引脚输入，经过启动电路控制，振荡器开始工作。启动电路有一个SS(软启动)引脚，外接一只启动延迟电容，以实现软启动。振荡器（OSC）启动后，振荡频率由RT、CT引脚外接的电阻R和电容C的时间常数决定，内部的基准电压（REF）向电阻R和电容C提供充放电的基准电压。

图5.3
振荡器产生CCFL灯管工作所需的40～100kHz的高频振荡等幅信号,送入PWM调制电路；CPU送来的PWM亮度控制信号（有的CPU送来的是直流亮度控制信号），经PWM引脚也送入PWM调制电路。在调制电路内部，PWM亮度控制信号对振荡器送来的高频等幅振荡信号进行PWM调制（幅度调制），产生断续的高频振荡信号，经过相位控制、激励输出，产生多路适应不同N沟道及P沟道MOS管激励信号，由N-OUT1、P-OUT1、N-OUT2、P-OUT2引脚输出。
背光板高压输出部分的电压取样反馈信号由OVP引脚输入，CCFL灯管的工作电流取样信号由FB引脚输入及多灯管屏的背光灯管断路取样信号由OLP引脚输入。这些取样信号进入集成电路后，和集成电路内部设定的电压基准电平（阈值）和电流基准电平（阈值）进行比较，在高压输出或CCFL灯管出现异常时输出一个误差控制电压，经过保护延迟电路，控制调制电路送往激励输出电路的信号；切断信号的输出，功率放大电路停止工作，进入保护状态。
(注：FB反馈的背光灯管工作电流取样信号，在集成电路内部还参与到PWM调制电路进行亮度控制；当背光灯管出现亮度不稳定时；反映亮度的电流反馈信号也不稳定；进入FB端参与亮度控制的调制；使亮度控制调制相应变化达到稳定亮度的目的)
在这个保护控制过程中，保护电路并不是在电路异常时立即切断输出、停止工作，而是延迟一段时间再停止工作。CTIMR引脚外接电容用于设定延迟时间，改变其容量大小即可改变延迟时间长短，一般设定为1秒钟左右（这和普通电源电路的保护截然不同，普通电源要求出现异常时保护越快越好）。延迟保护的目的在于，背光板的负载是气体放电的荧光灯管，这类灯管的启动有一个滞后的过程（就像我们打开日光灯一样：开关打开的瞬间，日光灯并不是马上亮，多个日光灯管也并不是同时亮）；特别是气温低的时候，点亮滞后现象更加严重。一旦打开液晶电视机的电源，相关电路即开始工作，背光板的取样保护电路也立即开始工作。由于开机瞬间CCFL灯管的延迟作用，灯管没有电流。此时，输出电压没有负载，电压高出正常值许多，过压保护电路会出现误动作；由于CCFL灯管没有电流流过，电流取样电路没有取样输出，灯管断路保护电路也会误判断灯管开路损坏，从而使保护电路出现误判断。因此，保护控制电路设计了一个保护延迟，给气体放电灯管留出启动的时间（约1秒钟），等灯管正常点亮后，再进行正常工作。
以上只是一个典型集成电路内部框图工作流程的简介。我们能接触到的此类集成电路，虽然型号不同，但其内部主要电路的工作流程和原理基本相同。
由于此类集成电路的生产厂家很多，为适用于不同的液晶屏（屏的尺寸、屏的生产厂家），其功能、种类也很多，集成电路的引脚定义、引脚功能、引脚数量、激励信号输出方式（单灯管激励、多灯管激励、全桥激励、半桥激励、推挽激励）也均不相同；对于保护控制电路来说，不同厂家的背光板，其保护电路的取样方式（特别是多灯管断路取样）、取样电压的极性也不尽相同。所以，要掌握各种背光板电路的原理及维修方法，首先应该掌握基本电路的分析能力。当然，由于新技术、新电路的不断推出，新型集成电路也不断推陈出新，收集大量的集成电路资料，了解其功能、引脚定义、应用方法也是非常重要的。
5.2振荡器
振荡器主要受控于振荡启动电路和振荡频率控制电路，如图5.4所示。
5.2.1振荡启动
CPU送来的ON/OFF信号经ENA引脚进入集成电路内部的启动电路,软启动电路控制振荡电路开始工作。ENA（Enable）的含义是“使能”，就是允许的意思，即允许启动或允许停止。“SS”（Soft start）是软启动的意思（改变此引脚外接电容器的容量大小，即可改变软启动的时间），软启动的目的是使后级输出在开机的瞬间不至于产生电压的突变，减少对后级电路元件及CCFL灯管的冲击。

图5.4
5.2.2 振荡频率控制
点亮CCFL灯管所需的高频高压交流电频率为40～100kHz(一般为60kHz左右，频率高有利于背光灯管的启动),对于频率精度的要求并不高，所以现在的背光板电路振荡器一般采用与非门多谐振荡器。

匠人 · 发表于 2010-12-7 23:36:52

与非门多谐振荡器的等效电路如图5.5所示，F1和F2是两个反向器，RT、CT是振荡频率的定时元件，各部分的振荡波形如图5.6所示。该振荡器输出方形波，也正好符合要求。作为集成电路，该振荡器的频率、幅度、温度的稳定性仍然是很高的，是非常优秀的背光板驱动信号源，并且频率可人为设置（改变RT、CT的值就可以改变振荡频率）、外电路简单。图5.4所示集成电路中设置有基准电压REF,由VCC降压稳压形成，向振荡定时元件RT和CT提供充放电的基准电压，电压大小直接影响频率的高低，电压的稳定性也直接影响频率的稳定性。一般集成电路基准电压的稳定性极高，一般在2.5～5V范围内（不同集成电路的值不同)，而其他部分的基准电压也取自REF基准电压，例如保护控制电路比较器的基准电压。

图5.5 图5.6
5.2.3 振荡频率的设定
虽然CCFL灯管对频率精度没有太严格的要求，但其设置应等于背光板高压输出正弦波形成电路的谐振频率，这样该背光板才会有最大功率的输出加到CCFL灯管上。这些都是在背光板出厂前调试、设置好的，维修时不可以随意改变；否则，将会引起输出功率的下降，缩短CCFL灯管的使用寿命。
5.3 调制器
调制器是背光板的亮度控制电路，具有两个输入端和一个输出端，如图5.4所示。其中，一个输入端输入的是CPU送来的亮度控制信号（PWM脉冲），一般是100～200Hz的占空比受CPU控制的方波；另一个输入端输入的是振荡器送来的高频等幅波信号。在调制器中，PWM亮度控制信号对振荡器送来的高频等幅波信号进行幅度调制：当PWM脉冲波为正时，调制器有高频等幅波输出；当PWM脉冲波为负时，调制器没有高频等幅波输出。这样，调制器的输出就形成了和PWM信号正半周宽度对应的高频等幅脉冲串，如图5.7所示，CPU只要控制PWM信号的占空比，即可改变脉冲串的宽度，从而达到控制亮度的目的。

图5.7
调制是一个很简单的过程，等效电路如图5.8所示。Q是一个普通的NPN型晶体三极管，电路是共发射极形式。振荡电路送来的高频等幅波及CPU送来的PWM亮度控制信号都同时加到Q的基极,调制后的信号由Q的集电极输出。三极管Q没有设置偏置电路，调制原理如下。
从电路中可以看出，高频等幅波经电容器C加到Q的基极，经放大后输出；亮度控制PWM信号直接加到基极，PWM信号就是三极管Q的偏置电压。
t0～t1时段，PWM信号为正，三极管Q正偏而具有正常的放大能力，集电极输出放大后的高频等幅波信号。
t1～t2时段，PWM信号为负，三极管Q反偏而不具备输出能力，集电极没有高频等幅波信号输出。
于是，三极管Q的集电极输出一串断续的高频振荡波群，每个高频波群的宽度正比于PWM信号的正半周，并随PWN信号正半周宽度的变化而变化。当CPU改变PWM亮度控制信号的占空比时，输出高频振荡波群的宽度也相应改变，从而达到控制亮度的目的；采用不同占空比的PWM亮度控制信号，断续高频振荡波包络宽度也不同，如图5.9所示。

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