逆变电路的组成和工作原理详解

1.逆变电路的组成

逆变电路是一个可以单独工作且受主板MCU控制的电路。逆变电路既可单独做成一块电路板,称之为独立型逆变器或逆变器板或高压板,如图4-2所示,也可和开关电源一起,组成一块开关电源+逆变器二合一板,即IP板。

2.逆变器的工作原理

IP板的逆变电路与独立的逆变器板电路组成和工作原理大体相同,不同之处主要是IP板中逆变电路的功率放大电路采用的是PFC电路输出的+380V供电,而独立的逆变器板功率放大电路采用的是主电源输出的+24V或+12V供电。

逆变电路主要由振荡器、调制器、功率输出电路及保护电路组成,如图4-3所示。在实际电路中,除功率输出部分和检测保护部分外,常将振荡器、调制器、保护电路集成在一起,组成一块单片集成电路,一般称为PWM控制芯片,或称背光驱动控制芯片、逆变器控制芯片等。这类集成电路很多,常用的主要有BD系列(罗姆公司生产,如BD9884FV、BD9766等)、OZ系列(凹凸微电子公司生产,如OZ960、OZ964、OZ9976等)、LX系列(如LX1501IDW、LX1692IDW等)、BIT系列(如BIT3106、BIT3193等)、FAN系列(如FAN7313、FAN7315等)等。功率输出管采用功率型场应晶体管,有的采用3引脚和8引脚贴片封装型。保护检测多由集成电路10393、358、393或LM324及外围元器件来完成。输出电路主要由高压变压器、谐振电容及背光灯管组成,并设有输出电压、输出电流取样电路。

图4-2 独立型逆变器(www.xing528.com)

图4-3 典型的IP板逆变电路结构示意图

图4-3中,BL_ON(或标ENA)为振荡器启动/停止控制信号输入端,该控制信号来自主板MCU,当液晶彩电二次开机后,背光驱动控制芯片收到MCU送来的背光“打开”控制信号(常见为高电平启动,多为3~5V)后,控制振荡器开始工作,产生频率为30~100kHz的振荡信号送入调制器,在调制器内部与MCU送来的PWM亮度调整信号进行调制,调制后输出断续的30~100kHz激励信号,经输出驱动器放大后输出。背光驱动控制芯片输出的激励信号送往驱动电路(多采用推挽驱动电路,但有的逆变电路不设这级电路)进行放大,然后送往功率输出电路,把调制的高频断续脉冲进行功率放大,使之达到足够点亮灯管的功率,最后利用高压变压器进一步升压,输出高频交流高压,点亮背光灯管。

对于通过调节背光灯亮度的方法来调节图像亮度的液晶彩电,逆变电路自身有亮度调节电路。由于CCFL是一个非线性负载,若改变加在灯管两端的电压来改变亮度,虽有一定效果,但弊端也显而易见:一是这种方法对亮度的调节范围非常有限;二是电压的改变会导致灯管的电流大幅度变化,过电流时极易导致灯管损坏,电流减小会使灯管内部的放电难以维持,同样会缩短灯管的寿命。因此,CCFL的亮度调节均采用脉冲调光方式,具体方法是:用30~200Hz的低频脉冲波(PWM脉冲波的宽度受控于MCU)对加在灯管上的连续振荡正弦波进行调制,将连续振荡波变成断续振荡波。在脉冲中断期间停止对灯管供电,由于时间极短,灯管内的电离状态尚不能完全消失,但辐射的紫外线强度会下降,则管壁上的荧光粉激发量减小,亮度下降,这样能控制亮度。只要控制PWM脉冲的占空比,就可改变灯管在一个周期内的加电时间,从而达到控制灯管平均亮度的目的。

为了保护灯管,需要设置过电流、过电压保护电路。过电流保护检测信号从串联在背光灯管上的取样电阻R上取得(也有利用电流互感器取得的),送到保护检测电路中。过电压检测信号从C1、C2构成的电容分压电路取得,也送到保护检测电路中。保护检测电路输出的检测信号送至背光驱动控制集成电路,当输出电压及背光灯电流出现异常时,保护电路控制调制器停止输出,从而起到保护的作用。

提示与引导 液晶电视使用两种灯管:一种是CCFL;另一种是EEFL(外置电极荧光灯管)。CCFL和EEFL的区别是:CCFL的电极在灯管内部,EEFL的电极在灯管外部,EEFL的亮度要比CCFL高;CCFL和EEFL在驱动上的区别:多支CCFL并联使用时,需通过均流电容后并联(每只灯管的电压和电流特性不同,用相同的波形驱动所有的灯管发光,会造成液晶屏整体亮度不均),而EEFL则可以多支灯管直接并联。