液晶显示屏背光驱动集成电路工作原理方案Word文档下载推荐.docx

1、由整机的主开关电源提供壹个 5V 或 12V 电压，给这个开关电源供电，且由 CPU 控制这个开 关电源工作；产生这个独立的驱动系统电路提供所需的各种电 压，就好像我们的电视机是壹个独立的系统他有壹个单独的开关 电源， DVD 机是壹个独立的系统他也有壹个单独的开关电源壹 样。是非常重要也是故障率极高的部分（开关电源均是故障率最 高的部分，要重点考虑） 。图 1 所示是液晶屏驱动系统框图。从 图中能够见出，其中的“ TFT 偏压供电开关电源”就是这个独立 系统电路的供电电源它产生这个驱动系统电路需要的各种电压， 有 VDD 、 VDA 、 VGL 和 VGH 电压供各电路用。图1这个独立的液晶

2、屏驱动电路的供电系统； 主要产生 4 个液晶屏驱 动电路所需的电压：1VDD屏驱动电路工作电压，类似壹般模拟集成电路的 VCC。壹 般为 3.3V 。2VGL 屏 TFT 薄膜开关 MOS 管的关断电压，壹般为 -5V 。 3VGH 屏 TFT 薄膜开关 MOS 管的开通电压，壹般为 20V30V 。 4VDA 屏数据驱动电压， VDA 经基准处理后，由伽马电路用以 产生灰阶电压，壹般为 14V20V 。之上电压不同的屏； 电压值不同。 这些输出的任壹电压出现问题， 均会出现不同的图像显示故障，可见其重要性。且且也是故障多 发部位。也是液晶电视维修人员必须掌握的部分，这个电路于某 些文章、资料

3、里称为：液晶屏逻辑板 TFT 偏压电路。 这篇文章的推出；显然是“及时雨、雪中送碳” ，且且此文是介 绍的目前普片采用的 TFT 偏压供电芯片 TPS65161 作为典型进 行分析，怀着欣喜的心情细细的阅读此文章，见完后感到非常的 遗憾、失望，此文把 VDD 、VDA 、VGL 和 VGH 四种电压产生 的原理阐述错了，对关键电压的产生过程没有任何交代（模糊词 汇壹语而过），例如图 6 中 CP22 、DP8 组成的半波负压整流电 路（产生VGL）的工作原理、CP18、DP5组成的半波叠加整流 电路（产生 VGH ）的工作原理，这些均是这个 TFT 偏压电路的 重点，文中且把产生 VDA 电压

4、的且联型的开关电源误认为是滤 波电路（ 12V 电压莫名其妙的经过滤波电路就能上升成为近 20 多伏的 VDA 电压？）、把产生 VDD 电压的串联型的开关电 源的蓄能电感（ LP2 ）也误认为是滤波电感、把串联开关电源的 续流二极管 DP3 误认为是稳压二极管等，这样的叙述无法正确 的分析故障，误导读者、也容易误导维修人员对电路、故障进行 分析。便于对照， 以下是复制原文： 也请精通此电路的师傅们参加讨论， 把液晶的维修技术广为传播。（之上是某杂志某壹段原文复制） 下面把我们分析的结果提供给大家以便对照参考（如有不对也请 指正）。TPS65161 集成电路是美国德州仪器公司 （ TexasI

5、nstruments ） 出品的壹款专门为 32 寸之上尺寸 TFT 液晶屏驱动电路提供偏置 电压的开关电源芯片。内部有壹个高于 500K 振荡频率的振荡激 励电路，该芯片 12V 供电；能够支持 4 组经过稳压的输出电压； 即 VDD 、 VGL 、VGH 、VDA 电压，特别是能提供较大的电流容 量，且且电压幅度能够调整以适应不同类型的液晶屏。集成电路 具有短路保护及过温度保护。下面对 VDD 、 VDA 、VGH 、 VGL 产生的原理及过程进行分析，原理图就仍然采用上面作者绘制的 电路原理图。（上面图 4 中原作者把 Q2P 沟道误绘制成 N 沟道）。 VDD 电压产生：图3所示（仍旧

6、采用原文图片序号） 是TPS65161芯片VDD电 压产生部分原理图；图 3 原文中 VDD 电压产生插图图3 原文中 VDD 电压产生插图（局部放大）于图3中，TPS65161 内部的MOS管Q3、外部的LP2及DP3 组成了壹个串联型的开关电源， 由 TPS65161 内部的振荡激励信 号控制 Q3 开关电源工作。等效电路如图 3.1 所示。图 3.1于图 3.1 中；串联开关电源的开关管是集成电路 TPS65161 内部的 Q3 ，工作过程如下；于 T1 时间：图 3.2 所示；集成电路的22 脚输入 12V 电压经 Q3 、 LP2 流通向负载供电，由图 3.2图 3.3于 LP2 内

7、部自感电势的作用（自感电势方向为：左正右负） ，由 于流经 LP2 的电流线性的增长， 输出端电压逐步上升， 且且线性 增长的电流于 LP2 内部以磁能的形式存储起来， 图 3.2 中红色箭 头所示是电流方向、蓝色箭头所示是 LP2 的自感电势方向。于 T2 时间；输出端电压上升到 3.3V 时经过分压取样电路 RP20 、 RP12 、 RP22 、 RP14 组成的分压取样电路的取样电压反馈至TPS65161 的稳压控制 15 脚，控制 Q3 断开，这时 12V 输入电 压形成的电流被切断； LP2 内部的电流也被切断， 电流被切断 LP2 内部存储的磁能也无法继续维持，磁能即迅速转换成方

8、向为左负 右正的感生电势（楞次定律）图 3.3 中蓝色箭头所示感生电势方 向，这个左负右正的感生电势的方向正好继续维持着于 T1 时间 流过 RP23 的电流方向，由于 Q3 的断开，这个左负右正的感生 电势经过 LP2 、 RP23 、DP3 （续流二极管）流通继续维持着对 负载的供电。这就是 VDD 产生的过程，其中由于输出电压较低 3.3V ，续流二极管 DP3 采用了低压降的肖特基管，此管故障率 比较高，维修过程中应特别加以注意，此管绝不是稳压管。 由于篇幅太长关于 VDA 、VGL 、VGH 电压产生的原理和原文不 同的认识之处下篇继续叙述借此且整理出壹套完整的电路分析 及故障检修方

9、法 剖析液晶屏逻辑板 TFT 偏压电路”壹文的壹点见法（中） VDA 电压的产生：VDA 电压是列驱动电路的数据驱动电压；该电压最终要经过壹 定的处理产生非线性的阶梯电压以控制液晶屏的分子不同扭曲 角度，这个电压就叫灰阶电压，如果没有这个电压或者电压不正 常，图像就会没有或者出现严重的层次失真（灰度失真） 。不同 特性的屏这个电压的高低不同，壹般于 14V 至 20V 左右的范围 内。于“剖析液晶屏逻辑板 TFT 偏压电路”壹文中介绍； VDA 电压 是先由 12V 供电电压经过升压成为 20V 左右的 VAA_FB 电压 （不 能超过 23V 否则过压保护电路启控工作 ） ，再经过控制就成为

10、 VDA 电压（ VAA_FB 电压就是 VDA 电压）。原文的图 4 所示， 该 VAA_FB 电压再经过 QP1 开关控制由 L11 输出 VDA 电压， 原文中的图 5 所示。图4原文中图4 （图中Q2应为P沟道MOS ）（图 4 中上面的 V12 表示主板送来的 12V 电压）原文图 4 的局部图原文由 VAA_FB 产生 VDA 原理图（原文中的图 5 所示是 VAA_FB 电压经过 QP1 控制后成为 VAA 经过 RP9 、L11 成为 VDA ）以下是原文中对 VAA_FB 产生的原理及过程的壹段叙述 （黑体字 是原文 ） ：VAA_FB 电压产生电路VAA_FB 电压产生电路

11、由 UP1（TPS65161） 的 1 5、28 脚内部 电路及外围电路构成，其电路如图 4 所示。UPl（TPS65161）12 脚为主升压转换器工作方式设置，决定其内 部电路是工作于脉冲宽度调制或 500 750kHz 固定开关频率方 式。本方案中，12脚经RP25（0 Q电阻）接12V输入电压，工作 于 750kHz 固定开关频率。主升压转换器有壹个可调节的软启动电路，以防止于启动过程中 的高涌流。 软启动时间由连接到 28 脚的外部电容器 CP26 设置。28 脚内部连接壹恒流源，和内部电流限制和软启动脚电压成正 比。于达到内部软启动的阈值电压时，比较器被释放电流限制。 软启动电容器值

12、愈大，软开始时间越长。上电后， 12V 输入电压经 CP5、CP6、LP3 滤波后，壹路加到 DP1 、CP7、CP8、CP9、CPl0 组成的滤波电路，产生 VAA_FB 电压；另壹路加到 UPl（TPS65161） 的 4、5 脚。 VAA_FB 电压 经 CPl6 滤波后加到 UPl（TPS65161） 的 3 脚，3 脚内接壹个过电 压保护开关 Q2 和过电压保护比较器，过电压保护比较器将 3 脚 电压和内部基准电压进行比较，当 3 脚电压上升到 23V 时， TPS65161 内部驱动控制器关掉 N 通道 MOSFET ，只有输出电 压低于过电压阈值后，内部驱动控制器才会再开始工作。

13、 于上面的图 4 中， VDA 电压是如何产生的？ 之上原文中的失误于于： 12V 电压经过电感 LP3（ 文中误认为是 滤波元件）及 DP1 就莫名其妙的上升为近 20V 的 VAA_FB 电 压？，原文；根本没有见到 LP3 、Q1 、DP1 的组合实际上是壹 个且联型的开关电源， LP3 于此处是壹个储能电感的作用，所以 原文的电路的分析也不能是合理的。图中的关键是 LP3 、Q1 、DP1 的组合是壹个典型的且联型开关 电源（图 4.1 所示），其中 LP3 是开关电源的储能电感， Q1 是 开关电源的开关管， DP1 是开关电源的整流二极管。 图 4.1 所示 是组成的且联型开关电源

14、的等效电路，集成电路 TPS65161 的 1（FB） 脚是这个且联型开关电源的稳压控制端，由输出端 RP2 、 RP5 、RP4 、 RP3 组成的取样电路送来取样信号，控制激励 Q1 开关管激励信号的脉冲宽度，以达到稳压的目的。 且联型的开关电源壹般均是升压型的，于这个且联型的开关电源 中输出电压 （VAA_FB） 等于供电电压 12V 和 LP3 上面感生电势 （ULP3） 的叠加。下面图 4.1 是上面图 4 升压部分电路的等效电路图。图 4 中所示 12V 的供电压经过 LP3 输入开关电源后由 DP1 输出 近 20V 的 VDA 电压。图 4.1工作原理及升压过程如图 4.2 、

15、图 4.3 所示：集成电路 TPS65161 内部的激励电路向开关管提供激励开关信 号；图 4.2 所示；正的激励信控制 Q1 ； Q1 闭合导通； 此时 12V 电源经 LP3 、Q1 流通形成电流（图中红色箭头所示） ， LP3 内部感生电势的方向为左正右负 （图 4.2 中蓝色箭头表示感 生电势方向），感生电势对抗 12V 外加电势引起电流的增加（楞 次定律）；流过 LP3 的电流呈近似线性的逐步增大且且以磁能 （集 聚大量的磁力线）的形式存储于 LP3 内部。于 T2 时间：图 4.3 所示；负的激励信号控制 Q1 ；Q1 截止断开； 由于 Q1 的截止断开， 12V 流经 LP3 、

16、Q1 的电流被切断， LP3 电流被切断； LP3 于 T1 时间存储的磁能即无法维持（集聚的大 量磁力线瞬间逃走） ，此时 LP3 因切割磁力线产生的感生电势 ULP3 ，方向为左负右正，图 4.3 中蓝色箭头表示感生电势方向（楞次定律），LP3俩端的感生电势为ULP3 ,这个感生电势的方向和 12V 外加电压正好是壹个叠加的串联关系， 叠加电压的幅度 是： 12V+U L P ，这个叠加的电压正好符合二极管 D1 正向导通 的方向，这个电压经过 CP7 等滤波后输出为 VAA_FB ，经过开 关 QP1 控制输出为 VDA 电压。由于供电电压是 12V ，那么设计电路时，能够控制 LP3

17、的电感 量及 Q1 的导通占空比， 使其 LP3 俩端产生的感生电势 ULP3 为 8V 左右，这样 12V+8V（ULP）=20V 这就是后面 Gamma 电路 产生灰阶电压所需的驱动电压。图 4.3 所示、图 4.2图 4.3待续后面壹篇介绍产生 VGH 和 VGL 电压的半波倍压整流电路的 工作原理。对“剖析液晶屏逻辑板 TFT 偏压电路”壹文的壹点见法（下） 前壹天此文已经写好， 由于我对 TPS65161 的产生 VGL 和 VGH 输出端的输出特性了解不够，误把单向脉冲电压的输出信号作为 双向脉冲输出信号见待（倍压整流电路分析双向信号能够，用来 分析单向信号是不恰当的， ）经过善意

18、的朋友的提醒 （ ”方建”和 “龙” 朋友 ），我又纠正了重写了壹遍， 于此再次感谢善意的俩位 朋友。VGH 、VGL 电压的作用： 液晶屏控制光线是依靠液晶分子的扭曲控制光线的透过，以产生 壹个像素的亮点 ,众多的像素亮点于组合成图像。 于电视信号的显示过程中 ;这个像素光点的点亮时间必须持续到 电视信号壹幅图像于屏幕上出现的时间 （SDTV 的信号壹幅图像 重现时间标准为20毫秒）标准,于CRT电视显示中，这个时间主要 是依靠 CRT 荧光屏上面荧光粉的余晖来实现的。而液晶显示屏 是没有余晖的（所以早期的液晶屏只能用于字符显示，无法显示 电视图像信号； 直到 TFT 液晶屏发明才能把液晶屏

19、应用于电视图 像信号重现）。现代的液晶屏；光点显示持续时间的控制是依靠； 像素信号通过壹个开关对电容充电，依靠电容电压形成的电场再 控制液晶分子的扭曲，由于电容上面的电压能够长时间维持就能 够控制亮点长时间点亮，那么我们只要于这个电容上面安装壹个 “开关”，每过 20 毫秒由图像信号通过“开关”对电容充放电壹 次，就能够达到采用液晶屏显示目前的电视图像信号的目的 ,图 3.1 所示。图 3.1 这样于控制每壹个通过壹个像素的光点的电场均必须安装壹个 “开关”壹个显示 SDTV 信号标准的液晶屏就要有 150 万个这 样的“开关” ，这些开关就是壹个个于生产液晶屏时壹且制作上 的 “ 薄 膜 场

20、 效 应 开 关 管 ”， 薄 膜 场 效 应 管 的 英 语 为 ： ThinFilmTransistor ,均取第壹个字母， 即为TFT。TFT液晶屏是指液晶显示屏上的每壹液晶象素点均是由集成于其后的薄膜 晶体管来驱动。 由于 TFT 屏的研制发明成功， 才能把液晶屏作为 电视信号的图像显示。每壹个场周期；此 TFT 均要打开壹次，以便对电容冲放电壹次， 那么这个打开 TFT 的电压就是 VGH 。关闭 TFT 的电压就是 VGL。 TFT 是 N 沟道 MOS 管，所以 VGH 是正电压约 20V30V ，以 便充分打开。 VGL 是负电压约； -5V 以便充分关闭。于购买液晶电视时，如

21、果于液晶屏的某区域始终有壹个“亮点” 或“黑点”就是对应这个像素点的薄膜场效应管短路或者断路， 这种故障是不可逆转的，这个屏的含金量就大大下降了。VGH 、VGL 电压的产生电路：VGL 电压和 VGH 电压产生电路：于 TFT 液晶屏驱动电路供电中 VGH 电压和 VGL 电压担负着； 开通 TFT （薄膜场效应管）对电容充电（修正电容俩端电压） ， 和关闭 TFT, 使电容电压保持（壹场周期时间）的作用。如果此 VGH 和 VGL 电压出现问题，电压丢失或者电压幅度变化，均会 引起图像故障而且故障现象繁多。 由于产生 VGH 和 VGL 电压的 电路较为特殊、元件较多、电压相互牵制影响，所

22、以是故障率较 高的部位，也是维修的重点。图 3.2 所示是原文中绘制的集成电路 TPS65161 的 VGH 和 VGL 电压产生的电原理图（原文中是图 6 ）。下面所示的是原文中 VGH 和 VGL 电压产生的叙述部分摘录：（文 章中对 VGL 电压的产生过程只字未提及， VGH 电压产生的过程 含糊不清壹语带过）VGL 电压的产生电路：图 3.3 所示图中；红色框线内部是 VGL 电压的产生部分，按液 晶屏的要求；VGL电压为-5V至-6V左右。下面红色框线内部的 CP22 、DP8（1） 、DP8（2） 、CP24 即组成了壹个“负压半波整流 电路” TPS65161的11脚输出幅度为5

23、V左右的方波开关信号， 加到此负压半波整流电路的 CP22 。这个电压经 DP8（1） 对 CP24 进行上正下负的充电输出约 -5V 上负下正的 VGL 电压。 图 3.3图 3.4 所示是上述电路的等效电路图；图中 11 脚是 TPS65161 输出的约 5V 幅度的激励开关信号，此信号经过整流后输出为 VGL 电压。图 3.4工作原理及升压过程；图 3.5 所示于 T1 时间:图 3.5 所示:集成电路 TPS65161 的 11 脚的信号为 “正” 5V ，此“正”电压经过 CP22 、D P8（ 2 ）流通；且对 CP22 充电，电压为UC2幅度5V,方向为左正右负。于 T2 时间:

24、图 3.6 所示:集成电路 TPS65161 的 11 脚的信号为 “0V ”，此“ 0”电压等效于把 CP22 的左边接地，此时 CP22 右边的负电压经过 DP8 （1 ）对 CP24 进行上负下正的充电；电压为负 5V, 此电压就是 VGL 电压。于图3.7中；TPS65161 的13（ FB）脚；由VGL输出电压经过RP15、RP18取样电路送来的取样信号和 24（ REF）脚；由 TPS65161 内部提供的基准电压进行比较的误差电压进行稳压 控制。图 3.5图 3.6VGH 电压的产生 :由于 VGH 电压比较高； 达到 25 至 30V 左右，采取了；用 VAA 电压（ 20V

25、）叠加整流的方法获得。图 3.7 所示，图中红色框线 内部的 CP18 、DP5 （1）、DP5 （2）、CP19 即组成了壹个；叠 加 VAA 电压的半波整流电路。图 3.7图 3.8 所示是其产生 VGH 电压的等效电路 :图 3.8 所示的等效电路中 12（DRP） 脚是 TPS65161 输出的约 5V 幅度的激励开关信号，此信号经过后且叠加上 VAA_FB 的 20V 电压经过 DP5（2） 输出 25V 的 VGH 电压。图 3.8VGH 电压产生的工作原理及电压叠加过程；图 3.9 所示于 T1 时间，图 3.9 所示:集成电路 TPS65161 的 10 脚的信号为“OV ”1

26、0脚等效接地，VAA_FB的+20V 电压经过CP18、DP5 （ 1 ）流通；且对 CP18 充电,电压为 UCP18, 方向为左负右正， （于该电路中必须注意 DP5（1） 且没有直接接地，而是接到 VAA_FB 的+20V 电压上面，所以加到 CD18 右边的电压为+20V,CP18 左边的电压是0V ;此时CP18俩边的电位差是 20V）, 所以CP18于TI时间所充电电压 UCP18为20V，且且是左负 右正。图 3.9 中 CP18 俩边所示电压。图 3.9于 T2 时间，图 3.10 所示 : 集成电路 TPS65161 的 10 脚的信号 为“正” 5V ，此“正” 5V 电压经过和 CP18 、DP5 （1）于 T1 时间所充的电压 UCP18（20V） 叠加；共计为 25V ；经过 DP5（2 ） 对 CP43 进行上正下负的充电；电压为 +25V, 此电压就是 VGH 电压。图 3.10TPS65161 的14 （FBP）脚；由VGH输出电压经过 RP28 、RP27 取样电路送来的进行稳压控制的取样信号。全 文完