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1、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22
2、0V/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
3、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
4、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
5、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 Brid
6、ge） 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
7、，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 Invert
8、er部分. 调光部分使用IC为 :LM339,LM358驱动部分使用IC为:LM33920寸TV POWER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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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VDD 16V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
14、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
15、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
16、。 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声。而在UC38
