明基LCD显示器电源PCB板E59670(一)电路图

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1、LCD 显示器电源PCB 板 E59670(1) 电路原理分析摘要：明基LCD显示器电源PCB板E59670 (1)它主要由220V整流滤波、TOP258 控制的开关稳压电路及INL837 构成的高频高压逆变电路构成。关键词：液晶显示器(LCD) ; PCB;明基LCD显示器电源1 前言1.1 选题背景在当今科技迅猛发展的阶段， 特别是各种电子设备的发明与制造， 使得人们在日常生产与生活中得到了很大帮助， 并不断改变人们的生活与生产方式。 特别是人工智能化的出现更大的为人们提供了便利。 然而， 这些电子设备的发明与制造都离不开用电，如在消费类电子方面有电脑、手机、数码相机、游戏机等，在工业控制

2、、医疗设备、汽车电子、通信设备等方面也离不开用电。不同的用电设备有着不同的电源设计标准， 但最后的目的就是需要一个稳定的输出电压， 为用电器进行供电。 一个稳定的工作电压可以为用电器的工作带来一个良好的运行环境。 一个带有很大交流噪声， 同时在对外来干扰没有预制能力的电源， 会给用电器的正常运行带来一些不稳定的因素。 所以用电器工作的稳定性和使用寿命与是否有一个良好的电源息息相关。目前市场上的电源各种各样， 开关电源已逐步成为主流的电源设计方案。 它的高效率化和小型轻量化成为了电源的一大亮点， 为各种用电设备所采纳。 现代电源技术起始于 20 世纪 50 年代末 60 年代初，其发展先后经历了

3、整流时代、逆变时代和变频时代3 。早在 20世纪 80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成了计算机电源换代，进入 90 年代开关电源已广泛应用在各种电子电器设备，程控交换机、通讯、电力监测设备电源和控制设备电源之中。开关电源是一种利用现代电力电子技术， 控制开关晶体管开通和关断的时间比例， 从而达到维持稳定输出电压的电源。 开关电源一般由脉冲宽度调制控制 IC 和 MOSFET 构成。 它与线性电源相比，二者成本都随输出功率的增加而增长。而线性电源在某一功率输出点上它的制造成本要比开关电源高， 且制作的体积和重量要比开关电源大，对电能的利用率要比开关电源低4 。1.2 本选题的研究与发

4、展现状本次选题通过用明基LCD显示器电源PCB板E59670(1)进行研究与学习。从实物电源板上我们可以把其结构大致分为三部分： (1)220V 市电整流滤波； (2)开关稳压； (3) 直流电压逆变为高频高压输出。其中各部分又可以根据元器件的连接关系再进行详细分解，如整流滤波部分的电磁干扰滤波器(EMI) 设计，开关稳压部分的过流保护，过压保护电路等。其中所涉及到的电子元器件包括IC 芯片总共有 14 类，如电阻、电容、二极管、场效应晶体管( MOSFET )等，并且 各类电子元器件又可以根据元件封装、工作特性等进行细分。该电源板是为LCD显示器进行供电的，其中显示器的工作好坏都与该电源 板

5、的稳定工作息息相关。并且目前市面上的大尺寸LCD显示器是广受消费者选购的。LCD尺寸的增大就使得电源供电的要求增加（如供给的电压、电流、电 功率等），这就要求电源板有足够的输出功率能够满足大尺寸 LCD的需求。同时， LCD显示器的轻薄也成为了市场上的又一亮点，这对电源板的要求又更加严峻 与苛刻。众所周知的要增加电源的输出功率就不可避免的要增加电源的体积，因为功率的提高会使脉冲宽度调制控制IC的频率提高，从而导致场效应晶体管不 断处于高速开通与关断中使得管子发热量升高，这时大面积散热就成为电源板设计时所需要考虑的因素，而且在隔离式开关电源中频率的提高可能会让变压器磁 芯发生饱和也会导致变压器发

6、热，这时加大变压器线圈匝数就成为必要因素。所 以要满足市场消费者需求的同时又要让 LCD显示器经久耐用，这就对电源的设 计有了很大的挑战。1.3 开关电源概述及其分类开关电源是利用现代电力电子技术， 控制开关管开通和关断的时间比率， 维 持稳定输出电压的一种电源5。图1所示是开关电源电路的基本构成，它包括整流滤波电路，DC/DC控制器，开关占空比控制器及取样比较电路等模块。交流输一k整流滤被电路n.写样比较电整添滤3电路图1开关电源的基本构成Figure 1 The basic structure of the switching power supply现代开关电源按其变换方式来分有四种：（

7、1）直流开关电源简称DC/DC变换 器；（2）AC/DC 变换；（3）AC/AC 变换；（4）AC/DC/AC 变换。按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：（1）有隔离的即输入与输出之间有变压器进行隔离（高压部分的地与低压部 分的地相互隔离）的称为隔离式开关电源；（2）没有隔离的称为非隔离式开关电源。按拓扑结构来分总共约有14种，其中主要应用广泛的拓扑结构有：Boost升压型电路、Buck降压型电路、Buck-boost升降压型电路、单端正激式、单端反激式变换电路、推挽式变换器、全桥式、半桥式变换器等。2明基LCD显示器电源PCB板E59670系统分析2.1 系统功能简介本次选题是对明基

8、LCD显示器电源PCB板E59670 (1)实物进行分析，实 物图如图2所示。图3所示是本次论文要实现的目的一一明基 LCD显示器电源 PCB 板 E59670 (1)原理图。从图3 E59670 (1) PCB电路板原理图中可以看出该系统主要由三大模块组 成：(1)供电电源电路(即220V整流滤波电路)；(2)由TOP258PN控制的开关稳压功率变换电路；(3)由INL837芯片控制的高频逆变电路。其中各部分又可以根据元器件的连 接关系再进行详细分解，如整流滤波部分的电磁干扰滤波器(EMI)设计，开关稳压部分的过流保护，过压保护电路等。通过各部分电路的相互工作最终实现了该 高压板的功能一一输

9、出5V的直流电为LCD显示器的控制电路供电并输出 4路 高频高压电从而达到点亮 LCD上的四颗灯管。图4所示是该电源板上的各部分 电路系统框图。图2明基LCD显示器电源PCB板E59670 (1)实物图Figure 2 BenQ LCD Monitor Power Supply PCB board E59670 physical map#GJT；T4IOL -JIN1：M晶7室TgTT_L11P-图3明基LCD显示器电源PCB板E59670 (1)原理图Figure 3 BenQ LCD Monitor Power Supply PCB board E59670 schematic220V整流

10、滤波电跆J工中u 口 UkKTMJ工千也比tr图4 E59670系统分析图Figure 4 E59670 System analysis chart2.2 E59670(1)中各种元器件的识别在明基LCD显示器电源PCB板E59670(1)中所涉及到的电子元器件包括IC 芯片总共有14类，如电阻、电容、二极管、场效应晶体管(MOSFET)等。下 面就其电路板来认识一下该板上所用的各种元器件的符号。(1)保险管保险管，即保险丝，是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。也被称为熔断器。保险管(丝)会在电流异常升高到一定的高度和一定的时候， 自身熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。

11、在该电路板上总共有两颗保险管如图3所示的T1、T2。其中T2是12A/250V的保险管安装于220V的 火线上，当电路中电流超过 12A时保险管自动烧毁，从而保护了该板上的其它元器件不至于烧毁。T1保险管是4A/12.5V，该管接于开关稳压电路输出端。(2)电阻电阻在电路中的作用主要是限流，当然还有很多不同功能的电阻。在E59670 (1)电路板上用到了三种电阻：压敏电阻、碳膜电阻、和贴片电阻。其中压敏 电阻如图5所示图5压敏电阻Figure 5 Varistor压敏电阻是在一定电流电压范围内电阻值随电压而变，或者是说电阻值对电压敏感”的电阻器7。它的最大特点是当加在它上面的电压低于它的阈值电

12、压 时流过它的电流极小当电压超过阈值电压时，它的阻值变小，这样就使得流过它的电流激增而对其他电路的影响变化不大从而减小过电压对后续敏感电路的影 响。利用它可以抑制电路中的瞬态电压。(3)电容电容是一种储存电荷的容器，在电子电路中属于储能元件。在电子线路中， 电容用来通过交流而阻隔直流，也用来存储和释放电荷以充当滤波器， 平滑输出 脉动信号。对于小容量的电容，通常在高频电路中使用。在E59670 (1)电路板上用到了四种电容，即：电解电容、瓷片电容、压敏 电容、安规电容和贴片电容。其中电解电容主要用于了平滑滤波，去除低频噪声； 瓷片电容在电中主要用于，高频消躁，旁路耦合，及相位补偿中。在明基LC

13、D显示器电源PCB板E59670 (1)的原理图中所用到的压敏电容 有C4、C5、C9、C30、C33、C34等。压敏电容压敏电容器是一种在一定电压范 围内，电容量随电压呈非线性变化的电容器， 其基本特性是电荷量饱和特性。利 用此特性，将这种元件与电感串联使用，可以做成高压脉冲发生器，用来点燃日 光灯等气体放电灯或可燃性气体。安规电容如图6所示，在E59670 (1)原理图中所用到的安规电容有 Cap1、 C15、C29、C48、C49等。它通常用于这样的场合一一即电容器失效后，不会导 致电击，不危及人身安全。它包括 X电容各Y电容两种类型，X电容是跨接在电力线两线(L-N)之间的电容，一般选

14、用金属薄膜电容如 Cap1; Y电容是分别 跨接在电力线两线和地之间(L-E, N-E)的电容，一般是成对出现如C48、C49。 基于漏电流的限制，Y电容值不能太大，一般X电容是uF级，Y电容是nF级。 X电容抑制差模干扰，Y电容抑制共模干扰。图6安规电容Figure 6 The capacitance(4)场效应晶体管MOSFETMOSFET管是三端电压控制型开关器件，在开关电源电路中， MOSFET管 的使用与双极型晶体管类似。当栅极有驱动电压时 MOSFET管完全导通，驱动 电压需要满足尽可能减小导通压降的要求。栅极无驱动电压时MOSFET管关断。 此时MOSFET管承受输入电压或其值的

15、几倍。MOSFET管的符号如图7 (a)所 示，图7 (b)是其简化符号。D(b)图7 (a) N型MOSFET管的符号。(b)简化的N型MOSFET管的符号12Figure 7 (a) N-type MOSFET, symbols. (b) simplification of the symbols of the N-type MOSFETMOSFET管的三端引脚分别称为漏极、栅极和源极，对应于双极性晶体管 的集电极、基极和发射极。同双极型晶体管一样，MOSFET管对正供电母线或负供电母线都是适用的。N沟道型MOSFET管(相当于N型双极晶体管)适用 于正电源供电。负载连接在电源正极和漏极之间。漏极电流由正的栅源电压控制，从正供电母线流入通过负载阻抗到漏极，然后从源极返回到负供电母线。在E59670 (1)电路板上，用到了两根 AP9977GH/J的N沟道增强型功率 MOSFET,英文简称为 N-CHANNEL ENHANCEMENT MODE POWER MOSFET 它的TOP252 (表贴封装)及对应管脚如图8 (a)所示图8 (b)是双列直插式的 管脚图。