20寸TV POWER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10001500V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LCDTV）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10001500V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。简术: 开关电源的基本工作原理开关电源是利用时间比率控制（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，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=UmT1/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。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20100，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图1-1 反激式开关电源典型电路结构藉由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。由于高频变压器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧，并且只有一个输出端，而MOS开关功率管导通时，次级整流二 极管截止，电能就储存在高频变压器的初级电感线圈中；当MOS功率管关断时整流二极管导通，初级线圈上的电能 传输给次极绕组，并经过次级整流二极管输出，故称之为单端反激式。20寸TCL TV电源1）AC-DC 12V输出部分;使用IC为:SG6841D 2）DC-DC 5V 输出部分；使用IC为: LM3845 3）DC-AC Inverter部分. 调光部分使用IC为:LM339,LM358驱动部分使用IC为:LM3392020寸寸TV POWERTV POWER方框图方框图2.1 PWM控制器SG6841简介 目前，开关电源的集成化与小型化已成为现实，早期的PWM IC大多采用UC384X系列（如UC3842、UC3843）， 但由于新产品越来越积体化及环保和安规要求越来越严苛的趋势下，出现了384XG及684X等具有Green Function 的IC。Green Function为环保功能的意思，亦称之为Blue Angel，其要求是在满载70W以下的电源产品，当负载 没有输出功率的情况下，输入电源仍照常供应时，电路消耗功率必需小于1W以下。欧系的Infineon Coolset ICE2AXXX及ICE2BXXX系列不仅具有Green Function，并且把以往外加的功率开关集成在8DIP的IC内，以节省空 间和制造流程。 SG6841是由System General崇贸科技开发的一款高性能固定频率电流模式控制器，专为离线和DCDC变换器 应用而设计。它属于电流型单端PWM调制器，具有管脚数量少、外围电路简单、安装调试简便、性能优良、价格 低廉等优点，可精确地控制占空比，实现稳压输出，还拥有低待机功耗和众多保护功能，所以，为设计人员提 供只需最少的外部元件就能获得成本效益高的解决方案，在实际中得到广泛的应用。SG6841有下列性能特点： 第一讲 ADAPTER 原理讲解在无负载和低负载时时， PWM的频率会线性降低进入待机模式以实现低功耗，同时提供稳定的输出电 压。由于采用BiCMOS，启动电流和正常工作电流减少到30A和3mA，因此可大大提高电源的转换效率。SG6841是固定频率的PWM控制器，它的工作频率通过一个外接电阻来决定，改变电阻值可轻易改变频率 。内建同步斜率补偿电路，可保证连续工作模式下电流回路的稳定性。内建电压补偿电路可在一个较大的AC输入范围内实现功率限制控制，并提供过载、短路保护功能。此 外，还设有低电压锁定（UVLO）功能，使工作更稳定、可靠。可通过外接一个负温度系数热敏电阻（NTCR）来传感环境温度以实现过温保护，也可利用该功能实现 过压保护。具有图腾柱（即推拉输出电路）输出极，可实现良好的EMI。其最大输出电压钳位在18V。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。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。2.2 SG6841内部结构与工作原理图2-1 SG6841内部框图在本设计中，取Ri24k，SG6841的PWM频 率为70.42kHz。2）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VDD16V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 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Rs0.3，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