LCD显示器电路原理解说.docx
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LCD显示器电路原理解说
LCD显示器电路原理解说
一、LCD电源板的工作原理：
1.LM2596系列有LM2596S-3.3LM2596S-5.0LM2596S-12.LM2596S-ADJ
功能脚：
PIN1.VIN:
最大输入电压为40V.
PIN2.OUT:
5V.3.3V.12V可调整1.2V-37V电压输出.
PIN3.GND
PIN5.ON/OFF控制。
当Pin5电位<1.3V时ON.当Pin5电位>1.3时OFF。
2.AIC1084-33C输出+3.3V。
功能脚:
PIN1.GNDPIN2.Vout PIN3.VIN
3.3842构成稳压源输出+12V。
AOC液晶显示器为适用于世界不同国家与地区的交流电压种类和频率的需要，其稳压电源电路都采用UC3842PWM脉宽调制型开关电源集成控制器。
UC3842的工作原理:
7脚为电压输入端，其启动电压范围为16—30V，在电源启动时，如果Vcc小于16V时输入电压施密特比较器输出为0，此时无基准电压产生，电路不工作，当Vcc大于16V时，输入电压施密特比较器高电平到5V基准稳压器，产生5V基准电压，此电方面供内部电路工作，另一方面通过8脚向外部提供参考电压。
当施密特比较器翻转为高电平（即IC启动之后），Vcc可以在10—34V范围内变化而不影响的工作状态，当Vcc低于10V时，施密特比较器又翻转为低电平，电路停止工作。
当基准稳压源有5V基准电压输出时，基准电压检测逻辑比较器即送出高电平信号到输出电路，同时，振荡器将根据4脚外接Rt、Ct的参数振荡信号，引信号一路直接加到图腾柱式电路的输入端，另一路加到PWM脉冲宽度控制器RS触发器的置位端，RS型PWM脉宽调制器的R接电流检测比较器输出端，R端为占空比调节控制器，当R电压上升时，Q输出端脉冲加宽，同时6脚送出脉冲也加宽（占空比增大）；当R电压下降时，Q输出端脉宽变窄，同时6脚送出的脉冲变窄（上空比减小）。
2脚一般接输出电压取样信号，也称反馈信号，当2脚电压上升时，1脚电压将下降，R端随之下降，从而脉宽变窄；反之6脚脉冲变宽。
3脚为电流传感端，通常在功率管的源极式发射极串入一小阻值的取样电阻，将流过开关管的电流转换为电压，并将此电压引入3脚，当负载短路或其它原因引起功率管电流增加，并使取样电阻的电压超过1V时，6脚输出被关掉。
1、稳压原理:
由R936、R937构成对输出电压的取样，取样电压的改变将引起IC905K端电压的变化，这种变化通过IC903的有传输，使IC9012脚电压随之变化，从而改IC9016脚输出的脉宽而改变输出电压的目的。
稳压的过程是一个负反馈过程，即输出电压发生升高时，反馈使IC901输出脉冲宽度变窄，从而达到降低输出电压的目的，达到稳压作用。
TL431的内部含有一个2.5V的基准电压，所以当在REF端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。
如图3所示的电路中，当R1和R2的阻值确定时，两者对Vo的分压引入反馈，若Vo增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加，从而又导致Vo下降。
显见，这个深度的负反馈电路必然在VI等于基准电压处稳定，此时Vo=（1+R1/R2）Vref。
选择不同的R1和R2的什可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出，特别的，和当R1=R2时。
Vo=5V.需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1mA。
2.保护电路：
使电路输出端关闭有两种方法
1）将3脚电压上升1v以上.2）将1脚电压下降1v以下
上述两种情况都是电流测定比较器输出高电平，PWM锁存器复位关闭了输出端，直到下一个时钟脉冲将PWM锁存器位置为止。
1.过压保护：
当取样误差放大或脉宽调整等电路发生故障时，由于开关调整Q02导通时间过长会引起输出电压急剧上升，输出电压过高会使负载过压而损坏，电源必须停止工作，这里用D032ENER管设定检测点，当C04两端电压超过20v时稳压管奇纳特性可控硅V01被触发导通，从而使3842Pin1为0v。
2.过流保护：
当负载短路，开关调整管Q02导通时间及电流增大，很容易因过流损坏，过流保护取样电阻由R09组成，当负载短路时流过Q02、R09电流增大，R09两端压降升增大，当3442Pin3升高到1v以时保护动作。
3.软启动回路：
驱动脉冲逐渐增加宽度到设定值，使输出电压慢慢建立这个过程叫软启动。
为了限制启动电流，必须使启动中导通占空比慢慢增加，VC3842Pin1就是决定导通占空比大小的，软启动电路是由Q01、G1、D02、R13组成电源启动时VC3842Pin85v基准电压，经的R13对C11充电，控制Q01导通量，使3842Pin1电压缓慢升高。
4.开关干扰抑制：
在反激励变换器中，开关调整管Q02由饱和转向截止时，由于输出端的整流二级管D13存在着截止转为导通恢复时间，再加上变压器的漏感等，会使开关管的集电板与发射极间出现过冲，这个尖峰脉冲不仅会造成干扰，而且有击穿开关管，另外由于漏感，引线电感和分布电容的存在，将在电路中产生振铃干扰。
在80AL15-3-LI电源板中采取以下措施，使干扰减少：
在电源输入端加装一个滤波器，滤波器由电感T01与电容C01、C27、C26组成，用它防止开关电源高次谐波通过电网干扰其它设备和防止外部用电设备对开关电源干扰,在变压器T024、5两端并一个缓冲网络由D01、C06、R03组成，Q2导通时Vu电压加在T024、5上，由于D01反偏阻止C06的充电，所以VC06=0，当Q2关断时，由于反激作用，Q2集电极电压快速上升，但由于D01此时有正偏压而导通，即Q2集电极电压对R03、C06分流，VC06电压逐渐上升，而且错位在2Vs数值上，从而把Q2集电极上升的尖峰电压的顶部削，在周期的剩下的时间里，随着R03放电电流减小，C06的电压降会返回到原来值，多作的反激电能会被R06消耗掉.
二、INVERTER（升压）板工作原理：
产生Panel灯管所需启动时1600V高压和正常工作时600V~700电压。
1.CON1各脚功能：
1）pin1为+12V电源输入脚（Vin）。
2）pin2为接地脚（GND）。
3）pin3为软开关也称为背景灯开关（ENB）脚（BlalkHight--EN）。
正常工作状态下CPUPin8输出高电位，使Q1、Q2导通，12V电源输入U1的Pin2U1进入工作状态，Panel背景灯亮，当切换画面或进入节能状态时，CPUPin8变为低电平，Q1、Q2截止，U1供电断开，Panel背景灯关掉。
4）pin4为Panel亮度控制输入脚。
5）Pin5为空脚。
2.U1各脚功能：
1）Pin1为PWM输出脚。
2）Pin2为IC电源+12V供电输入脚。
3）Pin3为比较输出脚。
4）Pin4为INVERTER电源输出反馈脚。
5）Pin5为电路短路保护脚。
6）Pin6为死区时间控制脚。
7）Pin7为振荡器外接电阻脚。
8）Pin8为接地脚。
3.TL5001工作原理：
1）INVERTER输出反馈：
TL5001第4脚为INVERTER输出反馈电路，反馈回路由R17、R18、D3、C5、R5构成，负载信息通过该回路取样反馈到IC内部的比较器。
空裁保护：
当CON3和CON2没有接Panel背景灯管负载时，TL5001第4脚没有反馈电压，这时IC内部误差放大器输出为高电位，即Comp（ICPin3）为高电位，并超出DTC电压值，使输出关掉，即ICPin1PWM输出关掉，同时，由于Comp电位的升高，通过内部电路SCPcomparator1的比较，使输出为低电位，内部基准2.5V为SCP外接电容充电，当电位升到大于1V时，SCPcomparator2动作也同样使输出关掉。
2）DTC（deadtinecontrol）死区时间控制：
TL5001第6脚为DTC，该脚电位取决于外接电阻（IC内部一个恒流源在DTC外接形成固定电压）。
3）OSC振荡器：
TL5001内部集成一个振荡频率从20k~500K的可以改变振荡频率的振荡器，振荡频率取决于IC第3脚RT外接电阻，外接电阻从15K到250K。
公司INVERTER外接电阻为33K，振荡频率为185KHZ，振荡三角波Vpp值从0.7到1.3V之间，CompOSCDTC三路比较生成PWM波形，通过改变flybaeh的值可以线性的改善Q3（14431）S极的输出电压，从而改变Panel背景灯的亮度，达到panel画面亮度的目的。
4）SCP（shortcircuitprotection）:
Tl5001内部有防止输出短路的保护回路，当输出对地短路时，内部基准电压对SCP外接电容充电达到1V时，关掉1脚输出的PWM。
5）UVLO（低电压保护undervoltage-wckoutprotection）：
TL5001内部带有低电压保护，当输入供电太低时，保护回路将PWM输出关掉。
6）ErrorCrmphfier（误差放大）：
TL5001第3、4脚内部带一个误差放大器，4脚为FB反馈信号同误差放大器+端1V基准电压比较，输出的3脚COMP同4脚FB输入是一种反相的关系，4脚输入若为线性增大，COMP输出为线性减小。
TL5001第1脚外接的Q4、Q5构成一个推挽放大器，加速Q3的导通，改善PWM的tr时间，Q3（S14431）外接8个脚，主要目的为散热作用。
4.INVERTER的其它原理：
1）D2、R12、Q6、R9构成过压保护电路，当负载电压过高时，D2压穿，Q6导通，R9并入RS，大大降低DTC的电压，使ComP电压远远超过DTC值，达到关掉输出之目的。
2）高压产生及输出：
Q7、Q8周围元件构成一个振荡，当电路工作时，Q7、Q8交替导通，产生一个如图2的电压波形：
y
Ox
图2图3
该电压小波形频率约为96KHZ，Vpp为12V该电压通过PT1的耦合升压到正常工作Vpp为600~700V，该值取决于PT1的初、次级的匝数比，级过耦合之后，输的电压波形变为如图3该波形频率为48KHZ为初级波形的1/2（如图3）:
三、Gm5020Scaler简介
gm5020是一个图形处理芯片，可为LCD显示器和其它显示屏提供高质量的图象。
它是由三个ADC，一个DVI兼容的TMDS接收器，一个高质量的放大和缩小处理电路，画面速率转换器，OSD控制器，一个微处理器各许多其它的功能组成的一个单芯片设备，此芯片支持各种简单的,灵活的、解决方案，只需极少的外围电路。
Gm59020操作频率可达到160MZH，对于双接口（模拟与数字）LCD显示器最理想的使用状态是SXGA方案。
1.Gm5020的特征：
1）
4）成高带宽的数字内容保护（HDCP）5）嵌入微处理器，经简化OSD的生成
6）芯片通用OSD处理功能7）系统时间与一个外部晶体同步
8）有可编程的伽马校正（CLUT）9）真彩色的间色调整和数字彩色控制
10）调、饱和度、亮度、对比度和伽马控制，适用于RGB和YUV信号
11）PWM背景灯亮度控制11）5V输入公差12）高质量的先进图象处理器
a）完全可编程的放大/缩小比率b）独立的水平/垂直放大和缩小
c）各种尖角控制d）取消波纹e）可调整的图象处理算法
12）模拟RGB输入端口
a）支持SXGA，最高达到85Hzb）支持绿色同步（SOG）和混合同步方式
13）DVI兼容的数字输入端口
a）有一个连接口的单片TMDS接收器b）操作频率可以高达160MHz
c）可直接到所有的DVI兼容TMDS发送器d）高带宽的数字内容保护（HDCP）
14）数字视频端口
2.时钟选项:
gm5020有四个时钟输入,所有其它时钟都是从这中个当中的一个或多个使用直接数字合成技术获得的。
1）晶体振荡器输入时钟（TCLK）这输入到内部晶体和对应的逻辑电路。
外部连接通过TCLK和XTAL焊点到达振荡器，缺省时，外部连接到一个14.3MHzTV振荡器。
T-CLK是来自嵌入内部振荡器的输入。
IC内部所有逻辑电路使用T-CLK作为参考，其频率在14MHz—24MHz之间。
强烈建议使用14.3M振荡器，因为缺省时，内部PLL和逻辑电路从这里取得参考的时钟频率。
也可以使用其它频率的晶体，但必须定制引导程序。
在使用晶体振荡器时，TCLK可以从一个单端TTL/CMOS输入时钟驱动（例如：
用于测试IC），在这种情况下XTAL不接。
2）TMDS差分输入时钟（RC+和RC-）3）视频时钟（VCLK）输入脚
4）主机接口传输时钟（HCLK用于6线半字节传输，Scc用于2线串行总线）
2.1合成时钟:
gm5020内部合成其它所有的时钟，通过主机接口寄存器选择的DDDS和FCLKPLL的时钟输入.
硬件复位:
把RESETN引脚拉低至少1us就可以完成硬件复位。
在复位期间和复位之后须提供一个TCLK输入。
当完成复位周期（64T局部时钟）且RESET被拉高时，开机序列如下：
1）复位期间类型的所胡寄存器为缺省状态（的gm5020寄存器表中，如无特别说明，则是ooh）
2）强制其它时钟复位，复位将保持64T局部时钟周期，然后取消复位
3）操作COM-CLK于T-CLK频率
4）预设RCLKPLL到输出200MHZ时钟（假设使用14.3MTCLK晶体频率）
5）COM保留复位，直到寄存器被允许
软件复位:
软件复位是通过编程HOST-CONTROL寄存器位SOFT-RESET=0类完成的。
的完成复位后，SOFT-RESET位将自动清除。
软件复位将完成以下功能
1）复位所有有效寄存器和状态寄存器。
软件复位对于挂起和读/写寄存器无效
2）强制每个时钟域在64T局部时钟域周期内保持复位，然后开始操作
软复位不复位模拟部分的RCLKPLL、FCLKPLL、SDDS、TMDS、ADC，软复位也不影响IFM、HOST：
COM。
2.3模数转换器:
a）同步信号支持:
gm5020芯片支持数字分离同步（HSYNC/VSYNC），数字混合同步和模拟混合同步（即绿色同步或SOG）。
它支持所有类型的同步，而不需要附加外部同步分离分解电路。
数字混合同步：
支持的数字混合同步类型：
或与类型：
在垂直同步周期中，无CSYNC脉冲触发
异或类型：
在垂直同步周期中，CSYNC极性发生变化
gm5020提供足够的同步状态住处给硬件，以检测数字混合同步类型。
绿色同步（模拟混合同步）
在垂直同步周期中的同步电平变化可以在0.3V-0V之间。
b）引脚连接:
连接到gm5020的RGB信号如下所述：
引脚名
ADC信号名
引脚名
ADC信号名
Red+
红色
Blue+
蓝色
Red-
如下图所示
Blue-
如下图所示
Green+
绿色
Hsync/CS
水平同步（如下图所示）
Green-
如下图所示
Vsync
垂直同步（端点同HSYNC，如下图所示）
c）ADC特征:
gm5020ADC有个内部的钳位电路，经过一个（大约10nF）的串联电阻，可以消除一个外部视频原的DC偏移。
嵌位脉冲位置和宽度是可编程的。
d）时钟恢复电路：
SDDS（原直接数字合成）时钟恢复电路是由一个数字时钟合成器和一个模拟PLL组成的。
时钟恢复电路生成时钟，用于模拟RGB数据（PLL或原时钟）。
这个电路在进来的视频信号的HSYNC锁住。
数字时钟合成技术使gm5020时钟电路可以生成10MHZ至158MHZ之间的任何IPCLK时钟频率。
e）取样相位调整:
ADC取样相位可通过延迟HSYNC输入到DDS来调整，延迟值是可编程的。
使用一个外部微控制器程序，可以检查取磁相位的精度，并且可以从寄存器读出结果。
这个特征允许ADC取样相位的自动精确调整。
f）ADC捕获窗口:
在水平方向，捕获的窗口定义为IPCLK个数（等于象素计数）。
在垂直方向，它定义为线数。
从“原”开始的所有参数都是可编程的gm5020寄存器值。
注意垂直总数是由输入独立确定的。
参考点表示第一个内部HSYNC的前沿，紧接着是内部VSYNC的前沿。
水平参数定义为单个象素相对于内部水平同步的增加值。
垂直参数定义为单条线相对于内部垂直同步的增加值。
对于ADC交互输入，gm5020可以被编程为从VSYNC/HSYNC相对定时中自动确定域类型（奇数或偶数）。
g）图象数据捕获接口：
对于ADC和TMDS输入，是通过编程主接口的寄存器参数来定义输入在效窗口的类型。
只有在输入有效窗口期间传送致到设备的像素被当作原数据，用于画面速率转换和定该度处理。
每条线的最大有效像素值是2047，最小是50个像素，每一个输入域的最大有效线数是2047，最小是50条线，每条线的最大部像素数包括消隐数是4096.每个输入域的最大线数，包括消隐线是2048.
h）ADC输入的HSYNC/VSYNC延迟：
gm5020捕获的有效输入区对应于内部的HSYNC/VSYNC。
缺省时，内部同步数等于选择输入口驱动的HSYNC和VSYNC，并且强制为HSYNC和VSYNC定时的2倍。
Gm5020为ADC输入提供一个内部HSYNC和VSYNC的延迟能力，它可消除这个限制。
通过内部延迟同步，gm5020可以捕获同步的数据。
HSYNC和VSYNC延迟可以用于图象定位，在极端的现象，通过HSYNC和VSYNC边界图象的内部移动将建立一个水平、垂直的重叠效果。
HSYNC的延迟可通过一个选择的输入时钟数值来完成。
延迟水平同步可以用于解决VSYNC相对于HSYNC抖动的替在问题。
延迟HSYNC一个的数值，可以确保VSYNC在“第一个”HSYNC增值之前，复痊线计数器。
2.4TMDS接收模块:
gm50202的TMDS接收模块是与DVI1.0单端连接规格兼容的。
它支持输入时钟频率范围为20MHZ——165MHZ。
a）TMDS捕获窗口：
当定义有效窗口时，有两个有效的窗口操作模式：
DE重建模式和自动模式。
当使用缺省的DE重建模式时，DE（显示允许），HYSNC、VSYNC被内部同步，这是通过检查每条线的有效区域和补偿可能的原定时错误，及嵌入HSYNC/VSYNC抖动来完成的。
DE重建可以用于稳定显示图像，在这种方式，通常的有效窗口参数可以用ADC输入来编程。
自动模式允许有效的窗口代码嵌入于TMDS信号中，以自动定义有效窗口，在这种模式，只有有效的宽度与有效的长度可以通过编程IFM（输入格式测试）来获得。
b）HDCP（高带宽数字内容保护系统）:
HDCP系统允许鉴别一个视频接收器，在接收端解密编码的视频数据，以及在此过程中提高可靠性的更新能力。
GM5202实现电路允许按照HDCP1、0协议对TMDS输入的视频解密。
对于增强的加密性，Genesis提供按加密格式存储和访问给定加密键到各个显示器单元。
更详细的协议和系统论可以看“高带宽数字内容保护系统”规格。
c）ITU—RBT656视频输入:
gm5020接收8位YCBCR4：
2：
2视频数流，符合ITU-RBT656（0-1）标准。
这些数据是用27MHZ时钟取样，由外部视频译码器提供。
格式无分离的水平或垂直同步（HSYNC、VSYNC）到GM5020，有效的窗口是不可编程的，它是从嵌入数据流的代码来解释的。
d）ITU-RBT656捕获窗口:
输入口提取有效数据、字段类型、水平垂直/消隐。
注意CB和CR分别对于U和V，抽取的数据被轮换成YCBCR4：
4：
4格式。
在这种情况下，输入事件定时所需的水平和垂直同步信号是内部产生的。
e）Ycbcr彩色调整：
gm5020提供彩色调整控制，以修改进来Ycbcr数据的色调、饱和度、亮度、对比度，这些控制对模拟或数字RGB输入也同样有效，后面即将描述到。
f）Ycbcr:
gm5020的Ycbcr补自动嵌位，以限制输入数据到达ITU-R-BT601的电平：
Y底部嵌位：
Y数据小于16时补嵌位到16；
Y顶部嵌位：
Y数据大于235时，被嵌位到235；
CBCR底部嵌位：
CBCR数据小于16时，补嵌位到16：
CBCR顶部嵌位：
CBCR数据大于240时，补嵌位到240。
g）输入格式测量：
gm5020有一个输入格式测量模块（IFM），可提供输入视频源的水平和垂直定时参数的能力。
这个信息可用于确定视频格式的变化。
它还可以检测交互格式和DPMS的域类型。
IFM的特征是主机可编程复位，它不同于通常的gm5020软复位。
这个复位禁止IFM减少功耗。
IFM可以操作于gm5020在关机模式运行时，水平测量是在选择IFM.CLKL（可以是F.CLK或R.CLK/40时获得的，而垂直测量是在HSYNC脉冲期间获得的，关于内部合成时钟，在前面2.1描述。
测量:
），IFM可以HSYNC信号的测量水平周期和有效高位脉冲宽度。
水平测量只在每个画面（或域）的一条线之中完成。
这条线是可编程的，它可以在HSYNC的上升沿测垂直周期和VSYNC脉冲宽度。
当使用CSYNC或绿色同步输入方式时，这些测量使用内部合成HCYNC和VSYNC信号。
一旦允许之后，测量在VSYNC上升沿开始，并且在下一个VSYNC的上升沿完成。
在每个域/画面完成测量，直到被禁止为止。
格式变化检测：
IFM可以检测输入格式相对于最后测量值的变化，然后微外理器和嵌入的微处理器分别为水平和垂直定时一个测量差异阈值。
如果当前域/画面与以前捕获的测量值差异超过这个阈值，则设这个状态位，可以编程发生一次中断。
看门狗:
看门狗监视输入的HSYNC/VSYNC，当任意HSYNC周期超过了可编程的定时阈值（在选择的IFM-clk的期间），这个寄存器位，当任意的VSYNC周期超过了编程的定时阈值（在HSYNC脉冲期间），设定第二个寄器，可以编程发生一次中断。
内部的奇/偶字段检测（只用于隔行输入到ADC）:
IFM可以完成隔行输入到ADC的域译码。
用户指定相对于HSYNC的窗口的起始和终止值。
如果在此窗口发生VCYNC前沿，则指示一个偶数域，（奇偶域的解释可能是相反的）窗口的起止点可能从一个预定义的设定值中选择。
注意：
ITU-RBT656输入不需要以上域检测特征，坷类型嵌入到数据流中。
输入像素测量：
gm5020提供了大量的像素检测功能，用于辅助配置系统参数。
例如：
像素时钟，每一条线的SDDS取样时钟，和相位图像求中心点，或调整对比度和亮度。
图像相位测量：
此功能在一个选择的有效窗口区间取样相位品质，此功能可用于编程源DDS以选择正确的相位设定。
图像边界检测：
gm5020完成测量以确定图像边界，此信息用于编程有效窗口和图像取中心点。
数字彩色控制：
gm5020提供数字调整的捕获图像数据，允许控制图像的黑度、对比度、亮度、色调和饱和度。
2.6YUV色调/饱和度控制：
彩色控制可以在CbCr区域间完成，这些控制对于RGB图形输入有效，也对CbCr视频有效。
缺省时，这些功能被禁止，不完成彩色调整。
这些功能定义如下：
色调是线粹旋转CbCr彩色向量一个角度；
饱和度是在Cb和Cr同时乘上一个因子；
对比度是在Y上乘以一个因子；
亮度是给Y增加一个因子；
这些控制的方程如下：
Y（out）=（Y-YBlackLevel）*Contrast+Brightness
Cb（out）=（Cb*CosC[Hue]+Cr*Sin[Hue]）*Saturation
=cb*Sat（Hue）+Cr*Sat*Sin（Hue）
Cr（out）=（Cr*cos[Hue]）-Cb*Sin[Hue]）*Saturation
=Cr*Sat*Cos（Hue）-Cb*Sat*Sin（Hue）
在编程时，参数直接用于有关的乘法和求和操作。
2.7RGB黑度、对比度、亮度:
黑度是一个减法过程，降低每个输入像素一个可编程的值。
这可以用于调整输
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