液晶顯示器電源電路的主要功能是將220伏市電轉換成液晶所需的各種穩定的DC電流。,為LCD中的各種控制電路、邏輯電路、控制面板等提供工作電壓,其運行的穩定性直接影響液晶顯示器能否正常運行。
一、液晶顯示器電源電路的結構
液晶電源電路主要產生+5V、+12V的工作電壓。其中,+5V電壓主要為主板的邏輯電路、操作面板的指示燈提供工作電壓。+12V電壓主要為高壓板、驅動板等提供工作電壓。
電源電路主要由濾波電路、橋式整流濾波電路、主開關電路、開關變壓器、整流濾波電路、保護電路、軟啟動電路、 PWM控制器等組成。
其中,交流濾波電路是為了消除市電中的高頻干擾(線性濾波電路一般由電阻、電容和電感組成);橋式整流濾波電路的作用是把220伏交流電變成310伏左右的DC;開關的作用是在通過開關管和開關變壓器后,將約310伏的DC轉換成不同幅度的脈沖電壓;整流電路的作用是將開關變壓器輸出的脈沖電壓整流濾波成5V和12V的基本電壓負載需要,過壓保護電路的作用是盡可能避免因負載異常或其他原因造成開關管或開關電源的損壞;PWM控制器的作用是控制開關管的開關,根據保護電路的反饋電壓控制電路。
二、液晶顯示器電源電路的工作原理
液晶顯示器的電源電路一般采用開關電路方式,通過整流濾波電路將交流220伏輸入電壓轉換成DC電壓,再通過開關管斬波和高頻變壓器降壓,得到高頻矩形波電壓,最后經過整流濾波,輸出液晶顯示器各模塊所需的DC電壓。
下面以AOCLM729液晶顯示器為例,說明液晶顯示器電源電路的工作原理。AOCLM729液晶顯示器的電源電路主要由交流濾波電路、橋式整流電路、軟啟動電路、主開關電路、整流濾波電路、過壓保護電路等組成。
1. 交流濾波電路
交流濾波電路的作用是濾除交流輸入線引入的噪聲,抑制電源內部產生的反饋噪聲。
電源內部噪聲主要包括兩種:共態噪聲和正態噪聲。對于單相電源,輸入側有2條交流電源線和1條接地線。兩條交流電源線和電源輸入側的地線之間產生的噪聲為共態噪聲;兩條交流電源線之間產生的噪聲是正態噪聲。交流濾波電路主要用于濾除這兩種噪聲,此外還起到電路過流保護和過壓保護的作用。其中保險用于過流保護,壓敏電阻用于輸入電壓過壓保護。
2. 橋式整流濾波電路
橋式整流濾波電路的作用是將220V交流電經全波整流后轉換成DC電壓,再經濾波后轉換成市電電壓的兩倍。
橋式整流濾波電路主要由橋式整流器DB901和濾波電容C905組成。
橋式整流器由四個整流二極管組成,濾波電容為400V電容。20伏交流市電經濾波后進入橋式整流器。交流電網全波整流后,橋式整流器變成DC電壓。然后,DC電壓被濾波電容器C905轉換成310V的DC電壓。
3. 軟啟動電路
軟啟動電路的作用是防止電容器上的瞬時沖擊電流,從而保證開關電源的正常可靠運行。在輸入電路導通的瞬間,電容上的初始電壓為零,會產生很大的瞬時沖擊電流,往往會導致輸入保險絲熔斷,因此需要設置軟啟動電路。軟啟動電路主要由啟動電阻、整流二極管、濾波電容等組成。
4. 主開關電路
主開關電路的作用是通過斬波開關管,用高頻變壓器降壓,獲得高頻矩形波電壓。
主開關電路主要由開關管、 PWM控制器、開關變壓器、過流保護電路、高壓保護電路等組成。
SG6841為PWM控制器,是開關電源的核心,它可以產生頻率固定、脈沖寬度可調的驅動信號,并控制開關管的通斷狀態,從而調節輸出電壓,達到穩壓的目的。Q903為開關管,T901為開關變壓器,穩壓管ZD901、電阻R911、三極管Q902和Q901、電阻R901等組成的電路為過壓保護電路。
當PWM開始工作時,SG6841的第八引腳輸出一個矩形脈沖波(輸出脈沖的頻率為58.5kHz,占空比為11.4%)。脈沖控制開關管Q903根據其工作頻率進行切換。當開關管Q903持續通斷形成自激振蕩時,變壓器T901開始工作,產生振蕩電壓。
當SG6841的第8引腳的輸出端處于高電平時,開關管Q903導通,然后電流流過開關變壓器T901的初級線圈,導致頂部為正電壓,底部為負電壓;同時變壓器的次級產生下正上負的感應電動勢,然后次級上的二極管D910關斷,即為儲能階段。當SG6841引腳8的輸出端為低電平時,開關管Q903關斷,開關變壓器T901初級線圈上的電流瞬間變為0,初級線圈的電動勢為下正上負,次級線圈上感應出上正下負電動勢,此時,二極管D910導通,輸出電壓開始。
(1)過流保護電路
過流保護電路的工作原理如下。
開關Q903導通后,電流將從開關管Q903的漏極流向源極,并在R917產生電壓。電阻R917為電流檢測電阻,其產生的電壓直接施加到PWM控制器SG6841芯片的過流檢測比較器的同相輸入端(即第6腳),只要電壓超過1V,PWM控制器SG6841內部的電流保護電路就會啟動,使第8引腳停止輸出脈沖波,開關管和開關變壓器停止工作,從而實現過流保護。
(2)高壓保護電路
高壓保護電路的工作原理如下。
當電網電壓上升到最大值以上時,變壓器反饋線圈的輸出電壓也會上升。電壓將會超過20V。此時穩壓管ZD901發生故障,電阻器R911上出現電壓降。當電壓降為0.6V時,晶體管Q902導通,然后晶體管Q901的基極變高,使得晶體管Q901也導通。同時,二極管D903也導通,導致PWM控制器SG6841芯片的第四引腳接地,產生瞬時短路電流,使得PWM控制器SG6841快速關斷脈沖輸出。
此外,三極管Q902導通后,脈寬調制控制器SG6841第7腳的15V基準電壓通過電阻R909、三極管 Q901 直接接地。這樣,PWM控制器SG6841芯片的電源端電壓變為0,PWM控制器停止輸出脈沖波,開關管和開關變壓器停止工作,從而實現高壓保護功能。
5. 整流濾波電路
整流濾波電路的作用是對變壓器輸出的電壓進行整流濾波后,獲得穩定的DC電壓。由于開關變壓器的漏電感和輸出二極管反向恢復電流引起的尖峰,形成潛在的電磁干擾。因此,為了獲得純凈的5V和12V電壓,開關變壓器輸出的電壓必須經過整流濾波處理。
整流濾波電路主要由二極管、濾波電阻、濾波電容、濾波電感等組成。
6. 12V/5V 穩壓控制電路
由于220V交流市電在一定范圍內變化,當市電上升時,供電電路變壓器輸出的電壓也會上升,為了獲得穩定的5V和12V電壓,通常在電源電路中設計一個穩壓電路。
12V/5V穩壓電路主要由精密穩壓器(TL431)、光耦合器、 PWM控制器、分壓電阻等組成。
7. 過壓保護電路
過壓保護電路的功能是檢測輸出電路的輸出電壓,當變壓器輸出電壓異常升高時,PWM控制器關閉脈沖輸出,達到保護電路的目的。
過壓保護電路主要由PWM控制器、光耦合器、穩壓器等組成。電路原理圖中的電壓調節器ZD902或ZD903用于檢測輸出電壓。
當開關變壓器二次輸出電壓異常升高時,穩壓管ZD902或ZD903會被擊穿,導致光耦合器內部發光管亮度異常升高,導致PWM控制器第2腳通過光耦合器內部的光敏三極管接地,PWM控制器快速關閉第8腳的脈沖輸出,開關管和開關變壓器立即停止工作,達到保護電路的目的。