LCDTV電源逆變器工作原理課件

1、目錄簡(jiǎn)述. 電源逆變器原理框圖 電路組成分析 實(shí)例電路分析 2007-8-31目錄簡(jiǎn)述. 電源逆變器原理框圖 電路組成分析 實(shí)例電路分析 簡(jiǎn)述液晶顯示非自體發(fā)光器件，需要靠背光源產(chǎn)生可視的圖像，LCD電視通常用冷陰極熒光燈（CCFL）提供光源。冷陰極熒光燈具有管徑細(xì)、壽命長(zhǎng)、光效高；且不受啟動(dòng)次數(shù)的影響等優(yōu)點(diǎn)。因此CCFL是目前最高效的顯示器件背景照明光源。為了最大化燈管的壽命，需要采用交流波形驅(qū)動(dòng)CCFL，為了最大化其效率(光輸出與輸入電功率之比)，需要用接近正弦的波形驅(qū)動(dòng)燈管 。電源逆變器的功能即是將直流電源電壓變成驅(qū)動(dòng)CCFL的頻率約為40kHz80kHz的交流電流波形 。2007-8-

2、32簡(jiǎn)述液晶顯示非自體發(fā)光器件，需要靠背光源產(chǎn)生可視的圖像，LC2022/9/273電源逆變器示意圖 DC-AC INVERTERVinVoutIinIoutCCFL逆變器2022/9/263電源逆變器示意圖 DC-AC VinV2022/9/274電源逆變器電原理框圖 控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)芯片開關(guān)電路諧振電路負(fù)載CCFL電源供電電壓反饋電流反饋2022/9/264電源逆變器電原理框圖 控制驅(qū)動(dòng)開關(guān)諧振負(fù)2022/9/275電源供電 LCD TV22寸及以下 12V、14V、19V等LCD TV26寸及以上 24VLips二合一電源 24V、120V、400V 2022/9/265電源供電 LCD T

3、V22寸及以下2022/9/276CCFL形狀：I形、L形、U形、W形物理特性： 內(nèi)部密封惰性氣體和水銀的氣體放電管，當(dāng)兩端加上電壓時(shí)，因發(fā)生電離而發(fā)出可見光。電氣特性：2022/9/266CCFL形狀：I形、L形、U形、W形2022/9/277CCFL點(diǎn)燈曲線工作曲線2022/9/267CCFL點(diǎn)燈曲線2022/9/278CCFL冷陰極管在開始崩潰前等效阻抗為一極大阻抗（約100M），一旦崩潰后阻抗急劇下降為低阻抗（約100K）。因此需要一個(gè)滿足CCFL崩潰前后的電壓與頻率曲線。高阻抗時(shí)提供高電壓高頻率，低阻抗時(shí)提供低電壓低頻率來減小變壓器的匝比和提高逆變器的效率。2022/9/268CCF

4、L冷陰極管在開始崩潰前等效阻抗為一2022/9/279諧振電路串聯(lián)諧振并聯(lián)諧振串并聯(lián)諧振2022/9/269諧振電路串聯(lián)諧振2022/9/2710諧振電路（串聯(lián)諧振）電路圖波特圖 回路的增益(dB) 表示為頻率的函數(shù)2022/9/2610諧振電路（串聯(lián)諧振）電路圖2022/9/2711諧振電路（并聯(lián)諧振）電路圖波特圖2022/9/2611諧振電路（并聯(lián)諧振）電路圖2022/9/2712諧振電路（串并聯(lián)諧振）電路圖波特圖2022/9/2612諧振電路（串并聯(lián)諧振）電路圖2022/9/2713諧振電路諧振電路的變換2022/9/2613諧振電路諧振電路的變換2022/9/2714諧振電路 2022

5、/9/2614諧振電路 2022/9/2715開關(guān)電路推挽電路（PUSH-PULL）半橋電路（HALF-BRIDGE）全橋電路（FULL-BRIDGE）2022/9/2615開關(guān)電路推挽電路（PUSH-PULL）2022/9/2716推挽電路（ PUSH-PULL ）電路形式通常應(yīng)用在小尺寸的液晶電視上。好處：電路簡(jiǎn)單，只用到n溝道MOSFET，降低成本（p溝道MOSFET較貴）和提高效率（ p溝道MOSFET 導(dǎo)通電阻較大）。改變工作電壓，只需改變MOSFET而不用更換控制芯片。缺點(diǎn)：變壓器需要中心抽頭，要求工作電壓穩(wěn)定，變化范圍不能太大。2022/9/2616推挽電路（ PUSH-PULL

6、 ）電路2022/9/2717半橋電路（HALF-BRIDGE）電路形式由于作用在變壓器上的電壓降低一半，通常應(yīng)用在工作電壓較高的場(chǎng)合。例如，現(xiàn)在400V的高壓inverter上。優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，變壓器無(wú)中心抽頭。缺點(diǎn)：如果芯片沒有高壓驅(qū)動(dòng)，需要用到p溝道MOSFET。2022/9/2617半橋電路（HALF-BRIDGE）電路2022/9/2718全橋電路（FULL-BRIDGE）電路形式應(yīng)用范圍很廣，大小尺寸的液晶電視都有應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用電壓范圍寬，變壓器無(wú)中心抽頭。缺點(diǎn)：成本較高，需要用到4個(gè)MOSFET。如果芯片沒有高壓驅(qū)動(dòng)，需要用到p溝道MOSFET。2022/9/2618全橋電路（

7、FULL-BRIDGE）電路2022/9/2719驅(qū)動(dòng)芯片芯片廠商：OZ、MPS 、BITEK、ROHM、 Microsemi 、MAXIM、Fairchild等芯片功能： 允許/禁止、軟啟動(dòng)、點(diǎn)燈/正常頻率設(shè)定、開燈保護(hù)OLP/過壓保護(hù)OVP/過流保護(hù)OCP、模擬/數(shù)字調(diào)光等2022/9/2619驅(qū)動(dòng)芯片芯片廠商：OZ、MPS 、BI2022/9/2720控制信號(hào)ON/OFF：CPU送過來的直流電平，接到驅(qū)動(dòng)芯片的enable腳，允許/禁止芯片工作Dim：分模擬和數(shù)字調(diào)光 模擬調(diào)光：CPU送來的直流電平控制驅(qū)動(dòng)芯片輸出的開關(guān)頻率的脈沖占空比，使次級(jí)流過CCFL燈管的交流電流波形幅度發(fā)生變化來

8、調(diào)光（電流波形連續(xù)）。因占空比調(diào)整范圍有限，所以調(diào)光范圍窄。2022/9/2620控制信號(hào)ON/OFF：CPU送過來的直2022/9/2721控制信號(hào)數(shù)字調(diào)光：內(nèi)部數(shù)字調(diào)光和外部數(shù)字調(diào)光內(nèi)部數(shù)字調(diào)光：CPU給出控制的直流電平送到驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)100Hz250Hz左右的LPWM（工作期內(nèi)的開關(guān)頻率仍然是40KHz80KHz左右），調(diào)整直流電平，可以控制該LPWM的占空比來調(diào)整CCFL燈管電流（電流波形是不連續(xù)的）。2022/9/2621控制信號(hào)數(shù)字調(diào)光：內(nèi)部數(shù)字調(diào)光和外部數(shù)2022/9/2722控制信號(hào)外部數(shù)字調(diào)光：CPU直接產(chǎn)生一個(gè)100Hz250Hz左右的LPWM脈沖波形送到

9、驅(qū)動(dòng)芯片，通過控制該LPWM脈沖波形的占空比去控制芯片輸出的開關(guān)頻率的間歇頻率的占空比來調(diào)整電流。2022/9/2622控制信號(hào)外部數(shù)字調(diào)光：CPU直接產(chǎn)生一2022/9/2723電壓反饋 上面變壓器Pin7高壓（同燈管高壓處連）經(jīng)過C2和C5的分壓，然后又經(jīng)過R3的限流以及R3和R5的分壓送到D2的正極，由D2取出正向電壓后，與Pin10高壓經(jīng)過R11和R6分壓，然后經(jīng)二極管取出的正向電壓，一起送到芯片的Vsen進(jìn)行檢測(cè)；2022/9/2623電壓反饋 上面變壓器Pin7高壓（同2022/9/2724電流反饋 CN1的燈管電流（同CN3燈管電流）經(jīng)D1的正向二極管取出正向電流后，與CN4的燈

10、管電流（同CN5燈管電流）一起，經(jīng)電阻R28轉(zhuǎn)換為電壓，又經(jīng)C22濾波后送到芯片的Isen進(jìn)行檢測(cè)，以便調(diào)整開關(guān)的導(dǎo)通占空比。2022/9/2624電流反饋 CN1的燈管電流（同CN3燈2022/9/2725實(shí)例分析以公司自己開發(fā)的LIPS22二合一電源為例，著重分析逆變器部分LIPS22電源輸入12V/2.5A左右，電壓范圍10.813.2V輸出4燈，直形燈管啟動(dòng)時(shí)，燈管兩端電壓1.9kV ，f60kHz正常工作時(shí)，燈管兩端電壓 780Vrms/7mA ，f43kHzLPWM間歇頻率125Hz左右具有OLP開燈保護(hù)、OVP過壓保護(hù)、2K電阻高壓端對(duì)地保護(hù)2022/9/2625實(shí)例分析以公司自

11、己開發(fā)的LIPS22二2022/9/27262022/9/26262022/9/2727OZ9938/OZ9939OZ9938為正調(diào)光，OZ9939為負(fù)調(diào)光，Pin To PinPin1（DRV1）為MOSFET的驅(qū)動(dòng)輸出腳 Pin2（VDDA）為芯片5V電壓輸入腳Pin3（TIMER）設(shè)定點(diǎn)燈時(shí)間和保護(hù)關(guān)機(jī)延遲時(shí)間由該腳外接到地的電容值決定點(diǎn)燈時(shí)間，在該腳電壓值達(dá)到3.0V后燈仍未點(diǎn)亮，則芯片停止工作并鎖死當(dāng)開燈保護(hù)被觸發(fā)后，該腳被內(nèi)部電流源充電，達(dá)到3.0V后，驅(qū)動(dòng)輸出關(guān)斷并鎖死當(dāng)過壓過流保護(hù)被觸發(fā)后，同樣地，該腳電壓達(dá)到3.0V后，芯片停止工作并鎖死 2022/9/2627OZ9938/

12、OZ9939OZ99382022/9/2728OZ9938/OZ9939Pin4（DIM）調(diào)光信號(hào)電平輸入腳該腳電壓1.5V時(shí)，數(shù)字調(diào)光的LPWM的占空比為100；0.1V時(shí)，占空比為0當(dāng)Pin11（LCT）腳電壓3.0V時(shí)，該腳模擬調(diào)光的直流電壓為0.5V1.25V，電壓幅度正比于燈管電流當(dāng)Pin11（LCT）腳電壓在0.5V1.0V時(shí)，該腳輸入外接的LPWM脈沖實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)光Pin5（ISEN）燈管電流檢測(cè)反饋和燈管點(diǎn)亮監(jiān)測(cè)腳當(dāng)該腳電壓0.7V或者Pin6（VSEN）腳電壓Pin7（OVPT）電壓時(shí)，燈管未點(diǎn)亮當(dāng)該腳電壓1.2V并且Pin6（VSEN）腳電壓 Pin7（OVPT）電壓時(shí)，燈管

13、點(diǎn)亮。正常工作后，該腳作為燈管電流反饋的檢測(cè)腳2022/9/2628OZ9938/OZ9939Pin4（D2022/9/2729OZ9938/OZ9939Pin6（VSEN）燈管電壓反饋檢測(cè)腳在點(diǎn)燈期內(nèi)，當(dāng)該腳電壓達(dá)到3.0V時(shí)，該腳作為電壓反饋腳進(jìn)行變壓器輸出電壓穩(wěn)壓在正常工作時(shí)，當(dāng)某種原因?qū)е略撃_電壓升高到Pin7（OVPT）電壓時(shí)，關(guān)機(jī)保護(hù)將被觸發(fā)，之后如前Pin3（TIMER）2、3所述。Pin7（OVPT）過壓過流保護(hù)閥值設(shè)定腳 通過外部電阻設(shè)置過壓過流保護(hù)的閥值電壓(3.0V)Pin8、Pin9空腳Pin10（ENABLE）芯片ON/OFF控制腳 該腳電壓大于2.0V芯片工作，小于

14、1.0V時(shí)芯片停止工作Pin11（LCT）內(nèi)部調(diào)光的LPWM頻率設(shè)定和數(shù)模調(diào)光選擇腳2022/9/2629OZ9938/OZ9939Pin6（V2022/9/2730OZ9938/OZ9939由該腳外接到電源VDD的電阻和到地的電容決定內(nèi)部數(shù)字調(diào)光的LPWM的頻率數(shù)模調(diào)光功能選擇如前Pin4（DIM）內(nèi)所述Pin12（SSTCMP）軟啟動(dòng)和環(huán)路補(bǔ)償腳 由該腳外接到地的電容實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)功能，并且該腳電壓值決定輸出驅(qū)動(dòng)MOSFET的開關(guān)頻率PWM的占空比Pin13點(diǎn)燈啟動(dòng)頻率和正常工作頻率設(shè)定腳 由該腳外接到電壓端的電阻和該腳外接到地端的電容決定Pin14（GNDA）模擬信號(hào)地腳Pin15（DRV2）MOSFET驅(qū)動(dòng)輸出腳 該腳與Pin1（DRV1）腳相位相反Pin16（PGND）電源地腳2022/9/2630OZ9938/OZ9939由該腳外接到2022/9/2731OZ9938/OZ9939正常操作時(shí)序圖2022/9/2631OZ9938/OZ9939正常操作時(shí)序2022/9/2732OZ9938/OZ9939點(diǎn)