液晶显示器高压逆变电路原理

液晶显示器高压逆变电路原理

液晶显示器的背光灯(CC FL)需很高的交流电压才能够点亮，但是电源电路或外置电源适配器提供的电压最高也不过十几伏，因此就需要一个电压变换电路来把电源电压转换成适合CCFL正常工作所需要的电压，这个电路就是高压逆变电路(即Inverter)。目前高压逆变电路应用最多的芯片有TLl451、OZ960等，其组成方框图如图1所示。

图一

从图1可知液晶显示器的高压逆变电路和TWO WAY架构的CRT显示器高压电路差不多，所不同的是LCD高压电路多了亮度调节的控制接口，输出电压比较低(最高不过2kV)，采用的多是贴片元件，体积非常小，最终输出的是高频正弦交流电，而非CRT显示器高压电路所需要的直流电。本电路故障率高居液晶显示器故障之首，本期通过对一款采用TL1451为控制芯片的四灯高压板电路的剖析来介绍高压逆变电路的维修方法。图2是松下LC40液晶显示器高压板电路图。

1

TLl451芯片在开关电源电路、LCD显示器高压逆变电路都有广泛的应用，该芯片由基准电源、对称三角波振荡器、误差放大器、定时器和PWM比较器等部分组成。利用它可以组成各种开关电源和控制系统，不仅能使开关电源和控制系统简化，容易维修，降低成本，而且更重要的是能降低系统的故障率，提高系统设备运行的可靠性。它适应电源电压范围宽，可以在3．6～40V的单电源下工作，具有短路和低电压误动作保护电路。为了便于读者理解其工作原理，给出内部结构图如图3所示。

液晶显示器高压逆变电路的原理

图二

3

从图2可知，这是一个采用两两并联方式的四灯驱动电路，两个主驱动电路结构基本相同，本文以IC2这路为例，来讲述其工作原理。

1．Inverter启动

在需要点亮显示器时，CN1的第⑤脚接收到控制电路传来的高电平开启指令，此高电平加到Q1的④脚，该脚接受的高电平最终使其②一③脚间的晶体管导通，电源适配器供给的+14V电压通过Q1的②一③脚加到PWM控制芯片IC2(TL1451)的电源供电⑨脚，C1、C29是IC2的供电滤波电容，当其上电压超过3．6V 时，TL1451内部三角波发生器开始振荡，从⑩脚输出脉宽受控的驱动脉冲，控制Q3、Q2的导通程度，即提供给Q4可变的工作电压，Q4及T1组成的变压器耦合自激振荡电路得电工作，产生点亮CC FL所需要的高频高压。

Q1型号为FM C2，是SMD封装的双三极管元件，内含偏置电阻器，维修时如没有原装配件可以采用分立元件按照其内部结构组合代替，T1、T2分别选用2N5551、2N5401代替，电阻取值均为22kΩ。Q3的型号为FMY1，是SMD封装的孪生对管元件，不含偏置电阻器，内部三极管基本参数为60V 150mA300mW；PNP管ft=140M Hz、NPN管ft=180MHz，维修时没有原装配件可以参考此参数选择代用元件。

2．T1451的工作过程

TLl451加电后，其内部源先工作，此时输出有温度补偿的2．5V基准电压。该电压不但供给

基准电压

TL11451片内所需，还通过⑩脚供给片外作基准电压。然后启动其内部三角波振荡器。其振荡频率由①、②脚外接的定时电阻Rt、定时电容Ct大小决定。本电路当Ct=680pF，Rt=15k1)时，从芯片①、②脚输出三角波频率为98k Hz，其幅度为1．4～2．0V。三角波振荡器产生的对称三角波加到PWM比较器1和PWM 比较器2，经过变换整形后从⑦、⑩脚输出PWM脉冲(本电路⑦脚输出未用)。

由于CC FL启动时需较高电压才能点亮，因此在启动时供给后级高压振荡电路的供电电压也要较高。

4

TLl451从⑩脚输出脉宽受控的驱动脉冲，控制Q3、Q2的导通程度，来提供给Q4可变工作电压。这样启动时就要求⑩脚输出的脉冲宽度必须较宽才行，而长时间导通会对开关调整管Q2不利。因此本机通过R8、R5、D11这几个元件在启动瞬间改变⑩脚脉冲频率，从而满足启动CCFL时高压供电的需求。在启动瞬间L1右侧电压为零或较低(在亮度设定较低唤醒时)，经过R8、R5的电流不足以使D11导通，此时定时电容由C26、C27串联组成，由于电容串联后容量变小(本例为340pF)，因此三角波振荡器振荡频率升高。达到CCFL启动电压要求后，D11导通(C27短路)，定时电容仅由C26完成，三角波振荡器振荡频率降低。

TL1451具有性能一致的两个误差放大器，输出的PWM脉冲宽度受误差放大器输出电平影响，因此改变误差放大器输入端的电平就可以控制其。PWM脉冲宽度。本机是通过改变其④脚与13脚的电平来实现的。

3．亮度调节及逆变供电电路

亮度调节及逆变供电电路由IC3、Q3、Q2、D1、D2、L1及其他外围元件组成。其主要作用是为末级输出电路提供受控的供电电压，以便于实现亮度调节。控制电路将亮度调节信号以PWM脉冲的方式给IC3的③脚即运放同相输入端，其输出端与反相输入端短接，组成一个电压增益为1的放大器，将亮度调节电平放大后，经过D9隔离、R23、C21积分后，通过R22、R34送入IC2的④、⑩脚，调整PWM脉冲宽度，即改变了末级高压形成电路的供电电压，最终改变了高压幅度，也就改变了CC FL的亮度，实现亮度调节的目的。IC2⑩脚输出的PWM脉冲经Q3缓冲放大后激励Q2，Q2工作于开关状态。Q2、L1、D1、D2组成滤波型降压开关电路。Q2导通时，+14V向L1及后级负载供电，L1中的电流并不能立即消失，由于其自感作用，其电压极性反转，储存在L1中的能量将通过续流二极管向负载供电。开关频率一定时，Q2导通时间长短决定了输出电压的高低。

4．末级高压形成电路

5

末级高压形成电路由Q4、T1、C3等元件组成，这是一个典型的变压器耦合自激振荡电路。电路靠变压器原、副绕组同名端的正条件，即满足正反馈条件。而振幅条件的满足，一确连接来满足自激振荡的相位

是靠合理选择电路参数，使放大器建立合适的静态工作点，其次是改变反馈绕组的匝数，或它与初级绕组

之间的耦合程度，以得到足够强的反馈量。稳幅作用是利用晶体管的非线性来实现的。Q4为SMD封装的

双三极管结构，其内部具有两个性能完全一致的NPN型三极管(原型号为2SD1802，参数为60V 3A 1．5W)。

T1副边绕组感生的高压通过C5、C6及接插件CN2给CC FL供电。因为变压器耦合自激振荡电路振荡波形

为标准的正弦波，恰好适合CFL的供电要求，因此可以简化末级电路的设计。

5．保护电路

TL1451内部具有定时锁定式短路保护电路，其②、12脚内部的比较检测器具有两个反相输入端和一个

同相输入端，它能分别检测出两个误差放大器输出电压的大小，只要其中一个小于基准电压的一半(1／

2Vref=1．25V)时，电压比较器的输出即为高电平。该输出电压触发定时回路，从而使基准电压通过15脚

向电容C23充电；当C23上的电压达到晶体管的基一射电压(O．6V)时，误差放大器的输出还没有恢复到

正常电压范围，锁定电路置位。锁定电路一旦置位，输出激励晶体管基极偏置被切断，停止PWM脉冲输

出，从而保护了后级电路和设备。

过压保护：当意外原因造成末级高压形成电路供电电压超过15V时，有可能造成T1或CC FL损坏，此

时ZDl击穿，IC2的11脚(死区时间调整端)电压超过2．5V，其PWM脉冲占空比为O，末级高压形成电路

失电。

欠压保护：系统刚上电或者意外原因使IC2供电电压不足3．6V时，其输出驱动晶体管很可能因为导通

不良而损坏，因此IC2内部设置了欠压保护电路。

高压过流保护：Inverter高压通过CC FL后在R9上产生随工作电流变化的交流电压，电流越大，R9两端

6