20寸LCD-TV的电源讲义[1]

20寸TCL TV电源 寸 电源
1）AC-DC 12V输出部分 ） 输出部分; 输出部分 使用IC为 使用 为:SG6841D 2）DC-DC 5V 输出部分； 输出部分； ） 使用IC为: LM3845 使用 为 3）DC-AC Inverter部分 部分. ） 部分 调光部分使用IC为 调光部分使用 为:LM339,LM358 驱动部分使用IC为 驱动部分使用 为:LM339
2.2 SG6841内部结构与工作原理 内部结构与工作原理
1) 振荡器 SG6841的PWM频率范围为50KHz ～100KHz。RI端通过连接一个电阻Ri 接地来为SG6841提供一个恒定的电流 ，改变电阻阻值将改变PWM的频率。 在本设计中，取Ri＝24k，SG6841 的PWM频率为70.42kHz。
图2-1 SG6841内部框图
2）欠压锁定 欠压锁定 SG6841采用了欠压锁定比较器来保证输出级被驱动之前，集成电路已完全可用。欠压锁定回 路其实质是一个滞回比较器，以防止在通过它们各自的门限时产生错误的输出动作。它的开启电 压为16V，关闭电压为10V。在启动过程中，比较器反向输入端为16V，当VDD﹤16V时，比较器 输出为低电平，SG6841无法工作。当VDD升到16V时，欠压锁定器输出为高电平，SG6841正常 工作，同时MOS管导通，使比较器反向输入端为10V。当VDD下降至10V时，欠压锁定器的输出 回到低电平，整个电路停止工作。SG6841的7脚端设置了一个32V的齐纳二极管，保证内部电路 绝对工作在32V以下，以防电压过高损坏芯片。 3）输出部分 输出部分 SG6841的8脚为输出脚，它是一个单图滕柱输出级，专门设计用来直接驱动功率MOSFET 的，具有降低热损耗、提高效率和增强可靠性的作用。在芯片内部有一18V的稳压管与Gate 端相连使输出电压钳位在18V，可保护MOSFET免被击穿。通过控制PWM脉冲的上升与下降 时间，可有效减少开关噪声，提高电源的EMI，并提供稳定的MOSFET管Gate极驱动。在 1.0nF负载时，它能提供高达±1.0A的峰值驱动电流和典型值为250ns的上升时间和50ns的下 降时间。还附加了一个内部电路，使得任何时候只要欠压锁定有效，输出就进入灌模式，这 个特性使外部下拉电阻不再需要。 4）电流取样比较器和脉冲调制锁存器 ） SG6841作为电流模式控制器工作，输出开关导通由振荡器开始振荡起始，当峰值电感电流到 达FB反馈端电平时终止。这样在逐周基础上误差信号控制峰值电感电流。所用的电流取样比较器 -脉宽调制锁存配置确保在任何一定的振荡周期内，仅有一个单脉冲出现在输出端。 电感电流通过插入一个与输出开关Q901的源极串联的以地为参考的取样电阻Rs转换成电压。此 电压由电流取样输入端Pin6 Sense监视，并与来自Pin2 FB端电平相比较。通常取样电阻Rs为一 小电阻。在正常的工作条件下，峰值电感电流由管脚1上的电压控制，其中：Ipk =（VFB – 1.0V） /3RS
其中，VFB为FB端电压，1.0V为在两个二极管上的压降，1/3为经两个电阻后的分压比。 当电源输出过载或者如果输出电压取样丢失时，异常的工作条件将出现。在这些条件下，电流取 样比较器门限将被内部箝位至0.85V。因此最大峰值开关电流为：Ipk（max）=0.85V / Rs当输入 电压很大时，取样电流将非常小，这时可通过高压补偿回路来调节。在电路中，通过R904与 R905（均为1M 来提高Sense端电平，实现高压补偿。 当负载短路或其它原因引起功率管电流增加，并使取样电阻Rs上的电压升高。当Sense端的 电压达到0.85V时，RS触发器的R端输入为低电平，从而Q非输出低电平，SG6841即停止脉冲输 出，可以有效的保护功率管不受损坏，从而实现过流保护。由此可得Ipk（max）＝0.85V/Rs，改 变Rs值即可改变其最大的输出功率。在本设计中取Rs＝0.3 ，可得Ipk（max）＝2.83A。 在SG6841的Sense端产生的噪声会引起PWM输出脉冲的不稳定。在芯片内部Sense端经过一 个斜率补偿电路后，才接至比较器同相输入端，这能有效地降低噪声的影响。良好的PCB布线和 避免元件管脚太长也有利于减少噪声。而在UC3841的应用电路中则需要在Sense端增加一个RC 滤波器来解决同样的问题，可见SG6841的功能更强，外围电路更简单。 当SG6841正常工作时，其内部振荡器产生振荡信号，此信号一路直接加到图腾柱电路的输入 端，另一路加到PWM脉宽调制RS触发器的S端，RS型PWM脉宽调制器的R端接电流检测比较器 输出端。当峰值电感电流未达到FB反馈端电平时，比较器输出低电平，此时R端为低电平，Q非 端输出低电平；当峰值电感电流达到FB反馈端电平时，比较器输出高电平，此时R端为高电平， Q非端输出高电平。可见，FB端电压越高，Q非端脉冲越窄，同时Gate端输出脉宽也越窄（占空 比减小）；FB端电压越低，Q非端脉冲越宽，同时Gate端输出脉宽也越宽（占空比增大），从而 实现PWM控制，使输出电压稳定。 2.3 SG6841的启动与供电 的启动与供电 SG6841需要在启动时给Pin3 Vin 提供一30A的启动电流以使芯片进行有效的自举。在电路 中，将Pin3 通过两个1M 的电阻接至PFC级的DC输出端，便可在AC输入90V～264V的范围内 实现SG6841的有效启动。 在SG6841正常工作后，其Pin7 VDD端必须提供10V～30V电压为芯片供电。
脉宽调制型
从上式可以看出，当Um与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。这样，只要 我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。[1]
此外，为因应各种不同的输出功率，开关电源按DC/DC变换器的工作方式分又可分为 反激式（Flyback）、顺向式（Forward）、全桥式（Full Bridge）、半桥式（Half Bridge） 和推挽式（Push-Pull）等电路拓扑（Topology）结构。其中单端反激式开关电源是一种成 本最低的电源电路，输出功率为20～100Ｗ，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压 调整率，应用较为广泛。本设计采用的就是该方案，其典型的电路如图所示。[1] 藉由PWM IC控制开关管的导通与否，配合次级侧的二极管和电容， 即可得到稳定DC电压的输出。Ui为含有一定交流成份的直流电压，由 开关功率管斩波和高频变压器降压，将储存于在变压器的能量传递给 次级侧，转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤 波变为所需要的直流电压。此外改变变压器初、次级的圈数，就可以 得到想要的DC电源。PWM控制电路是这类开关电源的核心，它通过 取样反馈闭环回路，调整高频开关元件的开关时间比例即占空比，以 达到稳定输出电压的目的。
20寸TV POWER板电路工作原理 寸 板电路工作原理
LCD TV电源介绍 第一讲、开关电源的工作原理 第二讲、ADAPTER部份的工作原理 第三讲、INVERTER部份的工作原理 第四讲、维修思路讲解
LCD TV电源介绍
因液晶屏本身没有发光功能，这就需要在液晶屏后加一个照明系统，该背光照 明系统由发光部件、能使光线均匀照射在液晶表示面的导光板和驱动发光部件的电源 构成。现在发光部件的主流为被称作冷阴极管的萤光管。其发光原理与室内照明用的 热阴管类似，但不需象热阴管那样先预热灯丝，它在较低温状态就能点亮，因此叫冷 阴极管。但要驱动这种冷阴极管需要能输出1000~1500V交流电压的特殊电源。 由于一般市用电网提供的是220V/50Hz或110V/60Hz的交流电压，而显示器（不论是 早期的CRT管，还是新兴的LCD显示器，乃至LCD－TV）的大部分电路是工作在低压 的条件下，所以需要在显示器上专门配有电源电路。其作用就是将市电的交流电压转 换成为12V的直流电压输出，从而向显示器供电。由于显示器内部的主板上还有DC-DC 电压转换器以获得8V/5V/3.3V/2.5V电压，所以电源输出的12V的直流电压就能满足显 示器工作的要求。鉴于此，要实现这一特殊的电源，就要从12V直流电压转换到 1000~1500V交流电压，这就是Inverter。而从交流电压转换到12V直流电压的即为 Adapter。 早期，冠捷电子采用Adapter和Inverter分开的方式实现对显示器的供电。Adapter采 用的PWM IC为UC3842或UC3843、Inverter采用的PWM IC为TL1451。后来，出于Cost down的考虑，采用Adapter和Inverter一体化的方案，Adapter部分采用的PWM IC为 SG6841、Inverter部分采用的PWM IC为TL1451。随着灯管的增加及所需的功率不断增 加，Inverter部分回路的设计方案得到转变，由原来的Royer回路变为全桥式回路，为此 应用到OZ960IC。
常见的SG6841有8脚DIP和SO两种封装，其各引脚功能分别如下所示： GND：接地。 FB：反馈电压输入端。用于提供PWM调节信息，PWM占空比就是由它控制。 Vin：启动电流输入端。SG6841开始工作必须在该端要提供一个启动电压。 RI：参考设置端。通过连接一个电阻接地来为SG6841提供一个恒定的电流，改变电阻阻值 将改变PWM的频率。 RT：温度保护端。该端输出一个恒定的电流。在该端接一NTCR接地来传感温度，当该端电 压下降到一定值时会启动过温保护。在本设计中，该功能被用于高压保护。 Sense：电流传感端。当该端电压达到一个阈值时芯片会停止输出,从而实现过流保护。 VDD：电源供电端。 Gate：PWM脉冲输出端。图腾柱（即推拉输出电路）输出极驱动功率开关管。
Time Ratio Control,缩写为TRC）的方法来控制稳压输出的。 按TRC控制原理，有以下三种方式： 1) 脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation,缩写为PWM）。开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来 改变占空比的方式。 2) 脉冲频率调制（Pulse Frequency Modulation,缩写为PFM）导通脉冲宽度 恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。 3）混合调制导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此都能改变的方式， 它是以上二种方式的混合。 在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。本 设计采用的就是脉宽调制型（PWM）开关稳压电源，其基本原理可参见右图。 对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度， Uo 脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压Uo可由公式计算，即 Uo=Um×T1/T 式中Um —矩形脉冲最大电压值； T —矩形脉冲周期； T1 —矩形脉冲宽度。