灯管式背光灯供电电路的分类和基本原理

CCFL灯管采用的背光灯电路（逆变器）种类较多，不过，常见的是Royer结构、推挽结构、全桥结构、半桥结构4种。下面对这几种结构的背光灯供电电路进行简单扼要的分析。

1.Royer结构的背光灯供电电路

Royer结构的背光灯供电电路简图如图10-2所示。

Royer结构的背光灯供电电路全称是Buck-Royer逆变器，其中Buck是减压式DC/DC变换器的英文名称，由它为Royer逆变器供电，而Royer获得供电后可独立工作。

（1）Royer逆变器的基本原理

Buck工作后，由其输出的VCC电压不仅通过高压变压器T1的两个一次绕组L1、L2为开关管V1、V2的集电极供电，而且经启动电阻R3、R4限流加到V1、V2的b极，由于V1、V2参数的差异性，V1或V2导通，假设V1导通。V1导通后，它的c极电流使L1产生下正、上负的电动势，此时正反馈绕组L3产生下正、上负的感应电动势，该电动势加到V1、V2的b极后，使V2可靠截止，使V1因正反馈雪崩而进入饱和导通状态。V1进入饱和导通状态后，流过T1的L1绕组的电流不再变化，由于电感中的电流不能突变，所以L1绕组产生反相的电动势，使L3通过互感，产生下负、上正的电动势，使V1迅速截止、V2迅速导通。周而复始，V1、V2进入自激振荡状态。V1、V2进入振荡状态后，T1的二次绕组L4与谐振电容C3产生谐振电压，该电压为背光灯灯管供电，使其开始发光。

图10-1 新型液晶彩电高压逆变器实物示意图

a）灯管并联方式的高压逆变板 b）灯管串联方式的高压逆变板

图10-2 Royer结构的背光灯供电电路简图

该电路工作后，C1将会和T1的一次绕组产生谐振，谐振频率会影响振荡器的工作频率。

（2）Buck变换器的基本原理

该Buck变换器由驱动控制芯片IC1、开关管（P沟道场效应晶体管）VT1、储能电感L1、电容C1、续流二极管VD1为核心构成。

遥控开机后，由电源电路输出的启动电压（受控电压）加到驱动控制芯片IC1，同时来自微控制器的背光灯开启信号ON/OFF加到IC1，使IC1开始工作，由其振荡器、控制电路产生的激励脉冲就会驱动开关管VT1工作在开关状态。VT1导通期间，电源电路经VT1的S/D极、L1、C1和负载构成回路，回路中的电流不仅对C1充电，为负载供电，而且在L1两端产生左正、右负的电动势。VT1截止期间，流过L1的导通电流消失，所以它通过自感产生右正、左负的电动势，该电动势经C1、续流二极管VD1构成的回路继续为C1充电，在C1两端建立工作电压VCC。由于该电源在一个振荡周期都可以为Royer逆变器供电，所以该开关电源的效率高于并联型开关电源。

（3）调光电路

Royer结构的背光灯逆变器的调光电路（屏幕亮度调整电路）是通过调整Buck电源输出电压大小来实现的。

需要增大背光灯发光强度时，微控制器输出的背光灯亮度控制信号加到IC1的亮度控制端子，使IC1输出的激励脉冲的占空比减小，开关管VT1导通时间延长，L1和C1存储能量增加，使VCC升高，经Royer逆变器逆变后，为背光灯提供的电压升高，背光灯发光加强。反之，控制过程相反。

（4）保护电路

保护电路是通过控制Buck电源来实现的。当检测电路检测到异常现象后，产生的取样信号对Buck的控制芯片进行控制，使Buck停止工作，以免逆变器或背光灯损坏，实现保护功能。

提示

由于Royer结构的背光灯供电电路的效率相对较低，故障率较高，所以仅应用在早期小屏幕液晶彩电内，新型液晶彩电不再采用此类结构的背光灯供电电路。

2.推挽结构的背光灯供电电路

推挽结构的背光灯供电电路简图如图10-3所示。

（1）功率变换

推挽结构的背光灯供电电路采用两只N沟道场效应晶体管作开关管V1、V2，高压变压器T1一次绕组的中心抽头接电源，V1、V2在驱动控制芯片IC1控制下交替导通，L1、L2绕组交替流过导通电流，产生方向相反的电动势，被T1耦合，T1的二次绕组可以输出高压脉冲电压，该电压为背光灯灯管供电，使其开始发光。

（2）启动

遥控开机后，由电源电路输出的启动电压（受控电压）加到驱动控制芯片IC1，同时来自微控制器的背光灯开启信号ON/OFF加到IC1，使IC1开始工作，由其振荡器、控制电路产生的激励脉冲就会驱动开关管V1、V2交替工作在开关状态。(www.xing528.com)

（3）调光电路

推挽结构的背光灯逆变器的调光电路是通过调整芯片IC1输出的激励信号占空比大小来实现的。

需要增大背光灯发光强度时，微控制器输出的背光灯亮度控制信号加到IC1的亮度控制端子，使IC1输出的激励脉冲的占空比增大，开关管V1、V2的导通时间延长，T1存储的能量增加，经T1逆变后，它的二次绕组输出电压升高，背光灯发光加强。反之，控制过程相反。

（4）保护电路

保护电路是通过控制驱动芯片来实现的。当检测电路检测到异常现象后，产生的取样信号对控制芯片进行控制，使其无激励信号输出，开关管V1、V2停止工作，以免逆变器或背光灯损坏，实现保护功能。

图10-3 推挽结构的背光灯供电电路简图

提示

由于推挽结构的背光灯供电电路的效率相对较低，所以主要应用在早期液晶彩电内，新型液晶彩电不再采用此类结构的背光灯供电电路。

3.全桥结构的背光灯供电电路

全桥结构的背光灯供电电路采用四只场效应晶体管或四只大功率三极管作开关管V1～V2。该结构的逆变器根据开关管采用的场效应晶体管或三极管类型的不同，有两种电路形式：一种是由四只N沟道场效应晶体管或四只NPN型三极管构成，如图10-4所示；另一种是由两只N沟道场效应晶体管或两只NPN型三极管和两只P沟道场效应晶体管或两只PNP型三极管构成，如图10-5所示。

从图10-4、图10-5中可以发现，该电路与图10-3所示电路的芯片启动、亮度调整、保护控制等功能相同，不同的是，采用了四只开关管，并且驱动输出电路需要占用芯片的4个引脚。它的驱动原理如下。

如图10-4所示，当IC1输出的激励信号vg1、vg4为高电平，vg2、vg3为低电平时，开关管V1、V4导通，V2、V3截止，于是供电电压VCC经V1的D/S极、C1、T1的一次绕组、V4的D/S极到地构成回路，回路中的电流使T1的一次绕组产生上正、下负的电动势，于是T1的二次绕组输出上正、下负的脉冲电压。当IC1输出的激励信号vg1、vg4为低电平，vg2、vg3为高电平，V2、V3导通，V1、V4截止，于是VCC经V3的D/S极、T1的一次绕组、C1、V2的D/S极到地构成回路，回路中的电流使T1的一次绕组产生下正、上负的电动势，于是T1的二次绕组输出上负、下正的脉冲电压。该电压为背光灯灯管供电后，背光灯就会发光。

图10-5所示电路与图10-4相比，不仅采用了N、P沟道场效应晶体管，而且仅采用驱动芯片IC1输出的两路信号。当激励信号vg2为高电平时，N沟道场效应晶体管V1导通、P沟道场效应晶体管V2截止；当vg3为低电平时，N沟道场效应晶体管V3截止、P沟道场效应晶体管V4导通。此时，供电电压VCC经V4的S/D极、T1的一次绕组、C1、V1的D/S极到地构成回路，回路中的电流使T1的一次绕组产生下正、上负的电动势，于是T1的二次绕组输出上负、下正的脉冲电压。当IC1输出的激励信号vg2为低电平，vg3为高电平时，V2、V3导通，V1、V4截止，于是VCC经V2的S/D极、C1、T1的一次绕组、V3的D/S极到地构成回路，回路中的电流使T1的一次绕组产生上正、下负的电动势，于是T1的二次绕组输出下负、上正的脉冲电压。该电压为背光灯灯管供电后，背光灯就会发光。

图10-4 四只N沟道场效应晶体管构成的全桥逆变器简图

图10-5 两只N沟道场效应晶体管、两只P沟道场效应晶体管构成的全桥逆变器简图

提示

由于全桥结构的背光灯供电电路的效率较高，所以新型液晶彩电广泛采用此类结构的背光灯供电电路。

4.半桥结构的背光灯供电电路

半桥结构的背光灯供电电路和全桥结构的背光灯供电电路相比，仅采用两只场效应晶体管或大功率三极管作开关管V1、V2，并且高压变压器T1的一次绕组一端接地，如图10-6所示。

图10-6 半桥结构逆变器简图

当IC1输出的激励信号vg1为高电平、vg2为低电平时，开关管V1导通、V2截止，于是供电电压VCC经V1的D/S极、C1、T1的一次绕组到地构成回路，回路中的电流不仅对C1充电，而且使T1的一次绕组产生上正、下负的电动势，于是T1的二次绕组输出上正、下负的脉冲电压。当IC1输出的激励信号vg1为低电平，vg2为高电平，V2导通，V1截止，于是C1存储的电压经V的D/S极、地、T1的一次绕组构成回路，回路中的电流使T1的一次绕组产生下正、上负的电动势，于是T1的二次绕组输出上负、下正的脉冲电压。该电压为背光灯CCFL供电后，背光灯就会发光。

提示

由于半桥结构的背光灯供电电路的效率也较高，所以新型液晶彩电广泛采用此类结构的背光灯供电电路。