液晶彩电的电源电路均采用并联型开关电源。液晶彩电电源板种类繁多,按不同的标准有不同的分类方法。
1.外置电源和内置电源
根据液晶彩电电源所处位置的不同,开关电源可分为外置电源和内置电源两种。
(1)外置电源
外置电源是指开关电源自成一体,通过电线与电视机相连,这种开关电源一般称为电源适配器。其输出电压一般为12V(电流为5~7A),也有一些机型为18V、24V、28V等。外置电源输出的直流电压输送到液晶彩电主板电路,主板再设置DC-DC(直流-直流)变换电路给整机电路供电。这种电源多用于早期的小屏幕(不超过22in[1])液晶彩电中。
(2)内置电源
内置电源是指在液晶彩电内部专设一块开关电源板,安装在主板的旁边,这种电源输出5V、12V、24V等直流电压,为主板和背光灯驱动电路板供电。图1-1所示是内置电源在机内的安装结构图。目前,液晶彩电基本上都是采用内置电源,故本书只讨论这类电源。
2.独立型电源和整合型电源
根据电源板上是否包括背光灯驱动电路部分,液晶彩电的电源板可分为独立型电源和整合型电源两种。
(1)独立型电源
独立型电源是指开关电源电路单独做成一块板,安装在机内(见图1-1)。在液晶彩电中,采用这种电源板的较多。电源板的品牌及其型号多种多样,但其输出的电压多为以下四组:+5VSB(或标为+5VS),供给CPU(或称MCU)及待机控制电路;主+5V(通常标为M 5V),为信号处理电路供电;+12V,为主板部分电路供电;+24V,为背光灯驱动板供电。当然,有些电源板还会输出一组电压,如+18V电压(此电压供给伴音功放电路)或+32V电压(此电压供给调谐器)等。
图1-1 内置电源(独立型)在机内的安装结构图
独立型电源按组成部分电路的功能划分,通常可分为抗干扰电路、市电整流滤波电路、副开关电源、主开关电源、待机控制电路、PFC(功率因数校正)电路等部分。具有代表性的独立型电源实物图如图1-2所示,其基本电路组成框图如图1-3所示。
1)抗干扰电路。抗干扰电路也称为交流输入滤波电路(常简写为EMI滤波),其作用是滤除市电外来干扰,同时防止液晶彩电机内干扰污染市电电网而影响其他用电设备工作。液晶彩电的抗干扰电路,其作用和电路结构与CRT彩电开关电源完全相同。
2)市电整流滤波电路。液晶彩电的市电整流滤波电路,其作用是将交流220V整流滤波形成约300V的脉动直流电压。
3)副开关电源。副开关电源简称副电源,又称待机电源。液晶彩电的副开关电源通常是一个独立的开关电源,其作用除为系统控制电路(包括CPU、遥控接收器和按键电路等)提供+5V待机电压外,还为开关电源中的主电源和PFC电路提供VCC电压(一般为+14~+20V)。副开关电源通常由开关电源厚膜集成电路(也叫电源模块或电源厚膜电路,集成电路的内部不仅含有开关电源振荡、稳压控制电路,而且还含有大功率开关管)、开关变压器等组成。少数电源板的副开关电源不是采用电源厚膜电路,而是采用电源控制集成电路(也叫PWM控制集成电路,内部只含有开关电源振荡、稳压控制等电路,但不含大功率开关管)。副电源的工作特点是输出电压不受主板送来的开/关机控制电压(通常标为STB、PS-ON等)的控制,只要接通液晶彩电的电源,副电源便进入正常工作状态,此时CPU、遥控接收器和按键电路等便进入工作状态。由于待机时电路所需的工作电流较小(通常小于0.8A),即副电源电路的功率较小,其开关变压器及开关电源芯片均较小。待机电压一般为+5V,为了区别于电路中的其他+5V电压,通常将其标为+5VSB或+5VS。
4)主开关电源。主开关电源简称主电源,其作用是给背光灯驱动板、逻辑板、信号处理、伴音等电路供电,是整机的主要能量供给中心。主开关电源主要由开关电源控制集成电路、开关管、开关变压器等组成。其特征部件是“个头”较大的开关变压器(可以有多只)
图1-2 典型的独立型电源实物图
图1-3 独立型电源的基本电路组成框图
与开关管。主开关电源的工作特点是,在待机状态下不工作,无电压输出,只有在遥控开机(也叫二次开机)后才进入工作状态,才输出+24V、+12V电压,但也有些电源板只输出+24V电压或+12V电压。
5)PFC电路。液晶彩电电源板中,绝大多数都设有PFC电路,但也有少数没有这一电路。
PFC电路的作用是提高电路的功率因数,同时将整流滤波所得到的300V脉动直流电压升到370~410V,以提高电能利用率,有效地提高电路的抗干扰能力。PFC电路主要由PFC控制集成电路(即PFC控制芯片)、开关管、PFC储能电感等组成。该电路的特征元器件是PFC储能电感、+400V大滤波电容及PFC开关管等。PFC电路的工作特点与主开关电源相似,也是在待机状态下不工作,只有在二次开机后才进入工作状态,输出370~410V电压。
提示与引导 PFC电路不工作时,该电路的输出端仍然有+300V左右电压输出,只是不能升压而已;PFC电路正常工作后,该电路的输出端电压上升到370V~410V,为副电源和主电源供电。
6)待机控制电路。待机控制电路也叫(遥控)开/关机控制电路,其作用是接收主板送来的开/关机控制信号(通常标为PS-ON或STB),然后去控制PFC电路和主电源工作或停止工作。液晶彩电的待机控制电路主要采用了三种控制方式:第一种方式是通过切断PFC电路和主开关电源的AC 220V市电输入,实现待机状态;第二种方式是通过切断PFC电路和主开关电源振荡、稳压控制集成电路的VCC供电,实现待机状态;第三种方式是切断主板的供电(但要保留控制系统的+5V供电)。有的电源板可能同时采用了两种控制方式。
7)保护电路。液晶彩电电源板多设有完善的保护电路,包括PFC保护电路、主电源保护电路、副电源保护电路。其作用是在电源板自身电路或负载电路出故障时,使PFC电路停止工作,使主电源停止工作,有的电源板还使副电源停止工作,以避免电源板本身因过电压、过电流损坏,同时也避免了电源板故障而损坏其他电路。
主电源和部分副电源,不仅设有一次侧的保护电路,往往还在二次侧的输出电路中设有+24V、+12V、+5V输出电压过电压、过电流保护电路。二次侧保护电路的检测电路多采用四运算放大器LM324(或AZ324M、AS324M)或双运算放大器LM358、四电压比较器LM339(或S339)或双电压比较器LM393。四运算放大器LM324的实物图和集成电路内部框图及引脚功能如图1-4所示。
电源板各部分电路的工作顺序是:接通液晶彩电的电源开关→副电源首先工作→产生+5VSB电压和VCCP电压→系统控制电路(CPU、遥控接收器和按键电路)进入工作状态→遥控或本机键控开机(即二次开机)→主板向电源板送入开机控制电压信号(一般开机时PS-ON为高电平,待机时为低电平)→VT1导通→输出VCC电压到PFC芯片及主电源PWM芯片→PFC电路工作后将市电整流滤波电路输出的脉动直流电压升至+380V左右的直流电压(不同型号的电源板此电压值可能不同,一般在+360~+420V范围内)→+380V左右的直流电压送至主电源的开关管→主电源工作→主电源输出+24V、+12V等电压→整机进入正常工作状态,如图1-3所示。
图1-4 四运算放大器LM324的实物图、集成电路内部框图及引脚功能
提示与引导 液晶彩电的电源板与CRT彩电的开关电源相比,电路组成、原理要复杂得多,并采用了许多新技术、新电路。主要是增加了PFC电路,大功率电源板还采用了半桥推挽输出电路。
【知识拓展】(www.xing528.com)
独立型电源的电路形式通常有以下三种:一是普通型,如图1-5所示;二是PFC电路+单电源型,如图1-6所示;三是PFC电路+双电源型,如图1-7所示,其中图1-7a的+12V电压由主电源直接整流输出,而图1-7b的+12V电压由DC-DC电路将主电源输出的+24V电压变换为+12V电压后输出。第一种电路形式常用于22in以下的小屏幕机,第二种和第三种主要应用于26in及以上的中、大屏幕机。
图1-5 普通型
图1-6 PFC电路+单电源型
(2)整合型电源
整合型电源是指将电源电路与背光灯驱动电路合二为一,做在同一块电路板上,称为电源+背光(灯)驱动电路组合电源。这种电源板称为整合板或二合一板。整合型电源在液晶彩电内部的位置图如图1-8所示。
整合型电源按所连接驱动的背光灯种类不同,又可分为两种:一种是用于连接驱动冷阴极荧光灯管(CCFL)的整合型电源;另一种是用于连接驱动LED灯条的整合型电源。前者应用在普通LCD液晶彩电中,后者应用在LED背光液晶彩电中。
图1-7 PFC电路+双电源型
图1-8 整合型电源在液晶彩电内部的位置图
提示与引导 普通LCD液晶彩电的背光灯采用CCFL,这种背光源需800V以上的交流电压才能够点亮,但是电源电路或外置电源适配合器提供的电压为低压直流,就需要一个电压变换电路来把电源电压变换成适合CCFL正常工作所需要的电压,这个电路就是高压逆变(Inverter)电路。因此,CCFL背光灯驱动电路也叫逆变器。采用独立电源的LCD液晶彩电,逆变器为单独的电路板(一块或多块),这种板常称为逆变器板,或称背光升压板或高压板。LCD液晶彩电的整合型电源也叫IP板。
1)电源+逆变器二合一电源板(IP板)。这类电源板还可细分为单电源+逆变器二合一板、双电源+逆变器二合一板两种。
典型的双电源+逆变器二合一电源板(IP板)实物图如图1-9所示,其基本电路组成框图如图1-10所示。
图1-9 典型的双电源+逆变器二合一电源板(IP板)实物图
图1-10 典型的双电源+逆变器二合一电源板(IP板)基本电路组成框图
IP板整体电路可分为开关电源和逆变器两大部分。它的开关电源部分与独立电源基本相同。逆变器的作用是将低压直流电变换为CCFL所需的800V以上的交流电。逆变器主要由背光驱动控制集成电路、功率驱动输出管、升压变压器等组成。其特征器件是的升压变压器(可以有多只)与背光驱动控制集成电路。常用的背光驱动控制集成电路有OZ960、OZ964、OZ9925、OZ9926、OZ9938、OZ9939、LX1688、LX6501等。
IP板的简要工作流程是:当220V交流电供给IP板后,副电源首先工作,产生+5VSB电压供给系统控制电路,微处理器(CPU)及相关电路开始工作;当接收到遥控或键控开机信息后,微处理器发出二次开机指令,主板输出开机控制电压(一般开机时PS-ON为高电平,待机时为低电平)送至IP板;IP板接收到开机控制电压后,内部主电源和PFC电路开始工作;PFC电路产生的+380V电压供给主电源,同时还供给逆变器高压变换电路;主电源产生5V-1、+12V、+24V等电压供给主板相关电路。主板在得到5V-1、+12V、+24V电压后,输出逆变器“打开”控制信号(一般打开时BL-ON为高电平,关闭时为低电平)和亮度控制信号(BRI)及状态控制信号给IP板,IP板逆变器部分的高频振荡器开始工作,产生基准的方波信号与主板送来的亮度控制信号一起在振荡器内部进行比较,输出高频信号去控制高压变换电路,在高频变压器和电容的谐振下,产生1000V以上的电压驱动液晶面板的CCFL背光灯(或EEFL背光灯)发光。
提示与引导 在整合电源电源中,PFC电路不再只为开关电源中的开关管供电,还要为背光灯驱动电路中的后级升压电路供电。IP板中,逆变器的主电源电压与独立的逆变器板的不同,前者是直接由PFC电路供电,电压为+380V左右,逆变器将+380V通过DC-AC逆变器升压达到灯管所需高压,而后者是由电源板输出的+24V或+12V供电。两者相比,前者省去了24V转换,减少了功率损耗,从而提高了能效,减少了电源板的发热量,降低了成本,但对逆变器上元器件的耐压提出了更高的要求。
2)电源+LED驱动二合一电源。这类电源板整体电路可分为开关电源电路和LED背光驱动电路两大部分。开关电源除输出+5VSB、+12V电压送主板外,还输出几十伏的直流电压(如84V等)送LED驱动电路。LED驱动电路的功能是输出点亮LED灯条所需的直流电压(有的为几十伏,有的为一百多伏,也有为二百余伏的)。值得一提的是,LED背光液晶彩电的背光驱动电路输出的是直流电压,故LED背光驱动电路不再称为“逆变器”。
提示与引导 电源+LED驱动二合一电源板的开关电源部分,有的有PFC电路,也有的没有PFC电路;有的有主、副两个开关电源,也有的只有一个开关电源。图1-11所示是单电源+LED驱动二合一电源板的实物图。
LED驱动电路主要由背光控制专用集成电路、MOSEFT开关管、储能电感、整流二极管等组成。其实质是一个升压电路,将几十伏的直流电压提升到一百多伏。LED驱动电路可以有多片背光控制专用集成电路(几片的型号相同),也有只用一片的。常用的LED背光控制专用集成电路有OZ9957、OZ9986、OZ9998、HTV9911等。
电源+LED驱动二合一电源简要工作流程:如图1-12所示,当220V交流电供给二合一电源板后,待机电源开始工作,电源板产生5VSB电压供给主板相关电路,主板得到该工作电压后,CPU及相关电路开始工作;当接收到遥控或键控操作指令后,主板送出二次开机控制信号(一般开机时PS-ON为高电平,待机时为低电平)给电源板;电源板接收到二次开机控制信号后,内部PFC电路和主电源开始工作,主电源产生+12V、+84V(不同型号的电源+LED驱动二合一电源,此电压值可能不同,一般为几十伏)等电压,+12V一方面供给主板相关电路,另一方面供给LED驱动部分的驱动集成电路,+84V供给LED驱动部分的升压电路。
图1-11 单电源+LED驱动二合一电源板实物图
图1-12 典型的电源+LED驱动二合一电源板基本电路组成框图
主板在得到+12V等电压后,输出LED驱动“打开”控制信号(一般打开时BL-ON为高电平,关闭时为低电平)和亮度控制信号(BRI)给二合一板,二合一板LED驱动电路开始工作,背光控制集成电路输出高频信号去控制升压电路,产生140V左右的电压(不同型号的电源+LED驱动二合一电源,此电压值可能不同;此电压可以有多路输出)驱动LED灯条。
方法与技巧 检修电源板首先要善于判断电源板的类型及结构,是独立型电源板还是二合一板,若是二合一板,是单电源+逆变器结构还是双电源+逆变器结构。这有助于后面故障范围的判断和分析。具体方法是,先观察电源板是否与液晶屏的灯管或LED灯条直接相连,若无直接联系,则说明所维修的电源为独立型开关电源,若有联系则为整合型电源(即组合型电源)。然后判断所维修液晶彩电背光灯是采用CCFL背光灯管还是LED背光灯,确定二合一板的类型。再根据其结构,判断是哪种二合一板。开关电源部分只有一个开关变压器的为单电源+背光灯电路;电源部分有一大一小两个变压器的为主电源+副电源+背光灯电路;电源部分整流滤波电路之后,设有一个类似变压器的大电感线圈,为PFC电路储能电感,说明该开关电源具有PFC电路。根据其组成框图再逐步查找各个单元电路和关键元器件,根据关键元器件的资料,查找测试点。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。