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液晶屏背光板的工作原理及維修
本文的目的是想幫助網絡提高維修技能,但由于我們對背光板的電路和維修了解得還不多,因此其中的一些觀點可能有不準確或描述錯誤的地方,請大家指出來共同討論,從而共同提高我們的維修水平,謝謝!
本文目錄
一、前言
二、背光板在液晶電視機中的作用
三、背光板工作原理方框圖
四、背光板各部分電路介紹
五、部分背光板主控IC管腳介紹
六、 LCD組件板故障判斷方法
七、背光板故障維修流程
八、背光板常見故障統計
九、背光板易損器件的測量方法
十、背光板典型案例
二、背光板在液晶電視機中的作用
背光板也稱Inverter板即逆變器板,它的作用是將一個直流電壓轉變?yōu)槎鄠€交流電壓,作為液晶屏燈管的工作電壓,它的輸入、輸出連接框圖如下圖。
背光板有三個輸入信號,分別是供電電壓、開機使能信號、亮度控制信號,其中供電電壓由電源板提供,一般為直流24V(個別小屏幕為12V);開機使能信號ENA即開機控制電平由數字板提供,高電平3V時背光板工作,低電平0V時背光板不工作;亮度控制信號DIM由數字板提供,它是一個0-3V的模擬直流電壓,改變這它可以改變背光板輸出交流電壓的高低,從而改變燈管亮度。
背光板有多個交流輸出電壓,一般為AC800V,每個交流電壓供給一個燈管。
三、背光板工作原理方框圖
背光板電路由輸入接口電路、PWM控制電路、MOS管導通與直流變換電路、LC振蕩及高壓輸出回路、取樣反饋電路等幾部分組成,其工作原理方框圖如下:
四、背光板各部分電路介紹
1、 輸入接口電路
1)供電輸入電壓
輸入接口電路中的供電輸入電壓一路直接加到MOS管導通電路,作為MOS管的供電電壓(24V或12V);另一路經晶體管穩(wěn)壓控制電路加到PWM控制IC,作為PWM控制IC的供電電壓(一般為5V)。
2)開機使能信號ENA
輸入接口電路中的開機使能信號ENA經過相關的三極管、電阻、電容電路后加到PWM控制IC,作為PWM電路的控制開關。ENA為高電平(3-5V)時PWM電路工作, ENA為低電平(<2V)時PWM電路不工作。
一種典型電路是數字板過來的ENA信號經過電阻、電容電路后直接加到PWM控制IC的ENA腳,如下圖:
另一種典型電路是數字板過來的ENA信號通過三極管、穩(wěn)壓管控制電路,將電源板過來的供電電壓進行降壓、穩(wěn)壓,產生ENA電壓,加到PWM控制IC的ENA腳,如下圖:
3)亮度控制信號
輸入接口電路中的亮度控制信號DIM或BRTI ,經過相關的電阻、電容電路后加到PWM控制IC的亮度控制腳DIM或BRTI ,通過控制PWM驅動脈沖寬度控制燈管的亮度。
2、PWM驅動控制電路
PWM驅動控制電路由PWM驅動控制IC及外圍電路組成,其核心電路是PWM驅動控制IC。目前不同種類的背光板,所用的PWM驅動控制IC也不同,如奇美26/30寸用OZ960、友達37寸用OZ964、三星40寸用DMB8110D、奇美42寸用OZ9928SN、三星46寸用MSC1691A1等等。不同種類的PWM驅動控制IC管腳數量及功能排序可能不同,但管腳功能大同小異,下面介紹PWM驅動控制IC常見的管腳功能。
PWM驅動控制IC常見的的管腳功能有:
1)CTIMR或TIMR腳
該腳一般外接一個1-2uF的電容到地,當輸出電路出現過壓時,IC內部的開關被打開,對該電容進行充電。當充電到一定值時,IC啟動內部保護功能,IC被關閉,停止驅動脈沖輸出。改變電容的大小,可以改變IC啟動保護時間的快慢,電容越大,保護越慢;電容越小,保護越快。一般設計保護時間在1-2S。
2)OVP腳
該腳為輸出電壓過壓保護輸入。當燈管開路、接觸不良或損壞時輸出電壓就會升高,通過取樣電路反饋到該腳,該腳電壓也會升高,當升高到一定值時,就會啟動IC內部保護電路,IC停止工作。
3)ENA腳
該腳為PWM電路控制開關輸入,高電平時IC工作,低電平時IC不工作。該腳一般外接一個1uF左右的電容到地,它的作用是讓ENA腳慢慢升到IC開啟電壓,從0V升到開啟電壓需1mS左右時間,以保證IC的正常啟動。
4)SST腳
該腳為軟啟動腳,外接一個電容到地。IC加電后對該腳外接電容進行充電,充電到一定電壓后IC才會啟動工作。這樣減少了電源啟動時對燈管及其它元器件的電流沖擊,保證了電路的可靠性。
5)VDDA或VCC或VIN腳
該腳為IC供電輸入腳,電源板過來的供電電壓通過晶體管穩(wěn)壓及開關控制電路后加到該腳。
6)GNDA或AGND腳:該腳為信號地。
7)PWRGND或PGND腳:該腳為電源地。
為了減小燈管與輸入供電電路之間的干擾,有的背光板上設計了兩個地,即信號地和電源地。信號地與燈管部分地相連,電源地與MOS管導通電路的地相連。信號地與電源地在背光板輸入電路部分直接相連或通過跳線線相連。
8)REF或VREF腳
該腳為基準電壓輸出腳,通過一個1-2uF的電容到地,保持該腳電壓的穩(wěn)定性,同時供給其它電路使用。常見的基準電壓有5V和2.5V兩種,IC保護時該腳沒有電壓輸出。
9)RT腳
該腳為定時電阻腳,一般外接一個電阻到地或到基準電壓腳,改變電阻大小,可改變輸出驅動脈沖的頻率。電阻越大,驅動脈沖頻率越低;電阻越小,驅動頻率越高。
10)CT腳
該腳為定時電容腳,一般外接一個電容到地,改變電容大小,可改變輸出驅動脈沖的頻率。電容越大,驅動脈沖頻率越低;電容越小,驅動頻率越高。
有的IC將RT和CT設計在一個腳,電路設計更加簡單,如下圖:
有的IC多設計一個RT1腳,該腳外接一個電阻到RT腳。在電源啟動時RT1在IC內部被連接到地,相當于給RT腳并聯一個電阻,使得RT電阻減小,從而使啟動時的驅動頻率更高,以便獲得更高的啟動電壓。
11)LCT或LRT-LCT腳
該腳通過一個4700P左右的電容到地,作用是產生一個最低1V、最高3V的三角波,并通過DIM信號控制變成方波。
12)DIM腳
該腳為從數字板過來的一個模擬直流控制電壓,LCT腳產生的三角波與DIM腳電位進行比較,產生需要的方波。改變DIM電壓,可以改變方波的占空比,從而改變MOS管的導通狀況,最終改變燈管的亮度。
13)LPWM腳
該腳內部接LCT與DIM比較產生的方波,外部通過二極管、電阻等元件接電流取樣反饋腳FB。當輸出電流變大時FB反饋電壓升高,LPWM腳方波電位上移,MOS管導通后產生的方波峰峰值降低,從而使交流輸出電壓降低,輸出電流減小,如此形成了一個電流負反饋,保證了輸出電流的穩(wěn)定性。
13)FB或ISEN或OC-SNS腳
該腳為從變壓器輸出級取樣過來的一個半波整流電壓,輸出級電流變化被感應到FB腳,電流越大,FB電壓越高, LPWM腳方波電位上移,MOS管導通后產生的方波峰峰值降低,從而使交流輸出電壓降低,輸出電流減小,如此電流負反饋,保證了輸出電流的穩(wěn)定性。
當輸出級出現短路等原因造成輸出電流很大時FB電壓也會急劇上升,從而切斷變壓器交流電壓輸出,電源進入保護。
有些IC沒有LPWM腳,輸出級的電流取樣反饋直接加到IC的FB或ISEN腳,通過IC內部電路調整方波的直流電位,改變MOS管導通所產生方波的峰峰值,進而改變輸出電壓和電流大小,完成負反饋,保證輸出電流的穩(wěn)定性。
14)CMP腳
該腳為IC內部電流反饋比較器輸出端,當燈管出現開路或損壞時,燈管沒有電流,FB電位急劇下降,CMP輸出高電平,將IC關閉,電源進入保護。
有的IC沒有這個管腳。
15)PDRA、NDRB、PDRC、NDRD或DRV1、DRV2腳
該腳為IC的驅動脈沖輸出,有的IC有四個驅動腳輸出,分別為PDRA、NDRB、PDRC、NDRD, 前兩個腳與后兩個腳輪換著產生高電平和低電平,分別控制著四個MOS管的導通與截止;有的IC只有兩個驅動腳輸出,分別為DRV1、DRV2或HOUT、LOUT或AOUT、BOUT,這兩個腳輪換著產生高電平和低電平,每個腳控制2個MOS管的導通與截止。
3、MOS管導通與直流變換電路
下圖為四個MOS管導通電路,其中QA、QC為P溝道MOS管,柵極為高電平時MOS管截止,柵極為低電平時MOS管導通;QB、QD為N溝道MOS管,柵極為高電平時MOS管導通,柵極為低電平時MOS管截止。PWM控制IC的幾個驅動脈沖輸出腳輪換著輸出高電平和低電平,使幾個MOS管輪換著導通和截止。當QB、QC導通時,QA、QD截止,變壓器T1初級的上端為低電平, 下端為高電平,T1初級中的電流流向為從下到上;當QB、QC截止時,QA、QD導通,T1初級的上端為高電平, 下端為低電平,T1初級中的電流流向為從上到下。如此在T1的初級產生高頻方波電壓,完成直流到交流的變換。
4、LC振蕩及高壓輸出回路
升壓變壓器T1的初級在MOS管不斷的導通與截止下獲得高頻方波,再通過變壓器耦合在T1的次級感應到電壓值更高的高頻方波電壓,該電壓通過變壓器漏電感及回路電容組成的LC諧振電路。當方波從低電平跳到高電平時,由于漏電感有抑制作用,使輸出波形慢慢升到最大;當方波從高電平跳到低電平時,由于漏電感有抑制作用,使輸出波形慢慢降到最小,如此將方波變成正弦波,加到燈管上。這是一個有效值為800V左右的交流電壓,在開機瞬間該電壓能達到1500V左右。
5、取樣反饋電路
取樣電路分過壓保護取樣和電流保護取樣兩種。在升壓變壓器的次級高壓輸出端并聯有兩個電容,將兩個電容之間的電位作為電壓取樣點,經二極管整流濾波后產生的電壓作為過壓保護反饋電壓,加到PWM控制IC的過壓保護輸入腳。將升壓變壓器次級接地的一端作為電流保護的取樣端,經二極管整流濾波后產生的電壓作為電流保護反饋電壓,加到PWM控制IC的電流反饋輸入腳。
取樣反饋電路識別
燈管插座的每一端與升壓變壓器的一個次級高壓輸出端相連,該腳所連的電容(貼片或瓷片)即為過壓保護取樣電容,電容的另一端接一個整流二極管,二極管正端的電壓即為電壓反饋取樣電壓。有的電路在升壓變壓器的次級接地端會接一個二極管,則該二極管即為電流取樣二極管。
五、部分背光板主控IC管腳介紹
1、OZ960、OZ964各腳功能(26寸奇美、37寸友達屏使用)
2、 DMB8110D各腳功能(40寸三星屏使用)
3、MSC1691AI各腳功能(46寸三星屏使用)
4、OZ9925各腳功能
六、LCD組件板故障判斷方法
說明:流程(4)、(5)非背光板故障
七、背光板故障維修流程
八、背光板常見故障統計
九、背光板易損器件的測量
1、升壓變壓器
升壓變壓器初級繞組阻值為0.5歐姆左右(X1歐檔),兩個繞組串起來阻值為1歐姆左右(有些機器設計時直接將兩個初級繞組串起來,初級繞組的另一端懸空)。升壓變壓器次級繞組阻值約在500-1000歐姆之間(X100歐檔)。若出現開機2S后保護時,可對比測量各升壓變壓器的繞組阻值,將繞組阻值異常的變壓器更換(不同型號變壓器管腳排列一樣,參數略有差異,有的可直接代用,有的代用后燈管亮度有區(qū)別。)
2、MOS管電路
背光板上常用的MOS管電路為雙MOS管集成電路,有兩個N溝道MOS管的如IPL32C二合一電源用的3N06 P726B;有一個N溝道MOS管、一個P溝道MOS管的如奇美小屏幕背光板用的FDS8958A。一般1、3腳為源極,2、4腳為柵極,5、6、7、8腳為漏極。
下圖為FDS8958A內部電路圖,右圖為其等效電路圖。用萬用表單獨測量MOS管電路時,5、6腳是相通的,7、8腳是相通的,1、8腳之間及3、6腳之間因有反向保護二極管,因此正向有幾K歐姆阻值,其它引腳之間阻值均為無窮大。在板上因為有外圍電路影響,測量時各腳之間會有不同的阻值,但除5、6、7、8腳外其它腳之間不應該短路,若出現短路情況則為MOS管損壞。
3、雙電壓比較器LM393
一般用于電流取樣比較,其內部電路如下圖,8腳為VCC,4腳為地,2腳和6腳為兩個電壓比較器的反向輸入端,3腳和5腳為兩個比較器的正向輸入端,1腳和7腳為兩個比較器的輸出端。
一般使用時比較器的正向輸入端接地,反向輸入端接取樣整流電壓,其工作原理如右圖。正常工作時反向輸入端為高電平,比較器輸出低電平;當出現過流情況時,反向輸入端為負壓,比較器輸出高電平。
當電路出現保護時,可測量兩個比較器的輸出端1腳和7腳是否為高電平,來判斷是否因這一路出現保護。若為低電平則與這一路無關,不要隨意將IC斷開或去掉。
4、四電壓比較器LM339
一般用于電流取樣比較,其內部電路如下圖,3腳為VCC,12腳為地,4腳、6腳、8腳和10腳為四個電壓比較器的反向輸入端,5腳、7腳、9腳和11腳為四個比較器的正向輸入端, 1腳、2腳、13腳和14腳為四個電壓比較器的輸出端。
一般使用時比較器的正向輸入端接地,反向輸入端接取樣整流電壓。正常工作時反向輸入端為高電平,比較器輸出低電平;當出現過流情況時,反向輸入端為負壓,比較器輸出高電平。
當電路出現保護時,可測量四個比較器的輸出端1腳、2腳、13腳和14腳是否為高電平,來判斷是否因這一路出現保護。若為低電平則與這一路無關,不要隨意將IC斷開或去掉。
十、背光板典型案例
1、 46寸三星屏黑屏故障技改
故障現象:靠前批46寸三星屏(采用0.0版背光板)使用一段時間后會出現不定時地背光熄滅故障,冷開機正常。
原因分析:過壓保護下取樣電容選用的是負溫度系數較大的電容,開機后隨著機內溫度的升高,下取樣電容的容量減小,阻抗增大,分壓升高,這樣取樣反饋電壓較高,造成過壓保護。
解決方法:改用受溫度影響較小的磁片電容2200PF/50V(C1為高壓電容)。
2、遙控不靈敏
故障現象:部分機器出現遙控距離近、遙控不靈敏。
原因分析:背光電源的工作頻率一般在20KHz- 100KHz之間,部分背光電源的典型工作頻率在50KHz左右,該振蕩頻率產生高頻干擾,通過地線傳到數字板上的遙控接收電路。如果該機的遙控發(fā)射頻率采用56KHZ,則背光干擾信號就可能對遙控接收信號產生干擾,造成遙控不靈敏、距離近。
解決方法:
1)通過調整背光亮度,將背光亮度調大,改變背光電源工作頻率或PWM驅動方波波形,遠離遙控發(fā)射信號,從而解決遙控干擾問題。
2)新設計產品遙控發(fā)射及接收頭均采用38KHZ,避開背光電源的典型工作頻率,從而避免背光電源對遙控接收的影響。
3、喇叭發(fā)出異響
故障現象:部分機器如L37E9、LCD32K73、L32M61B等喇叭發(fā)出異響,AV、TV信號都有,將音量減到0后消失,音量增加到1就響,聲音像吹口哨一樣。
原因分析:依據變壓器和CCFL的特性,背光電源的工作頻率一般在20KHz- 100KHz之間,該振蕩頻率產生高頻干擾,通過地線干擾到數字板上的伴音電路。如果背光電源的工作頻率在下限,即頻率在人耳的聽覺范圍之內,就會通過喇叭發(fā)出異響。
解決方法:
1、通過調整背光亮度,將背光亮度調大,使背光板電源工作頻率偏高,并超過人耳的聽覺范圍,從而解決伴音干擾問題。
2、部分機器電源板與數字板屏蔽盒之間有連接地線,取消該連接線對減小喇叭異響也會有幫助。
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