lcd液晶顯示器原理分析畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 1的另一端輸出了如圖48的交流電壓：圖48 L1輸出電壓波形（?=）由于電路中的MOS開關管Q3采用P溝道場效應管，因此當U1輸出脈沖為低電平時對L1進行充電，高電平時Q3截止，L1放電。Q3輸出的脈沖波形如圖49。圖中的QQ5組成的推挽放大電路是起放大作用，由于U1輸出脈沖的電流較小，不能直接驅動MOS管Q3工作，因此必須加上放大電路加以放大。過壓保護電路：利用TL5001的DTC死區控制電路可以組成一個過壓保護電路，其工作原理（如圖410）：當L1輸出電壓過高時，圖49 Q3輸出電壓波形（?=189KHz）時，D2管將會被擊穿，使得Q6管導通，這樣就把U1的Pin6腳DTC的電壓拉低，內部死區控制電路就關閉輸出晶體管的輸出。 圖410 過壓保護電路6. LC振蕩及輸出回路：C9和PT1初級線圈組成LC振蕩，QQ8組成PUSHPULL回路，它們處于交替工作狀態，R1R1R1R16為啟動電阻。如圖411為其工作波形。由圖中可以看出QQ8的輸出電壓在PT上迭加通過LC振蕩就產生了高壓正弦交流電輸出。在輸出方面，CC11為耦合分壓電容。當負載的Panel燈管未點亮時，輸出回路沒有導通，由PT1產生的1600V的高壓電通過電容耦合作用加在負載兩端，這樣就滿足了冷陰極熒光燈的啟動條件，熒光燈被點亮。此時輸出回路導通，有電流流過電容，由于電容有阻抗存在，因此電容兩端就產生了壓降，選擇電容的參數值就可以使通過電容衰減后加在負載兩端的電壓變為800V左右的工作電壓。7． 輸出電壓反饋：當負載工作時，在R1R18兩端有交流電壓存在，該電壓經過DC12整流濾波后，得到一個直流的采樣電壓。將該電壓反饋給TL5001的Pin4端，用于反饋控制TL5001輸出脈沖的占空比，達到穩定Inverter輸出的作用。圖411 LC振蕩電路工作波形（?=）第五章 Adapter部分電路分析Adapter即電源適配器，由于LCD是低電壓工作，而一般市用電網提供的是110V或220V的交流電壓，所以需要在顯示器上專門配有電源適配器其作用就是將電網的220V交流電壓轉換成12V的直流電壓向整個LCD Monitor供電。由于顯示器內部的主板上還有電壓轉換，所以12V的電壓輸入就能滿足要求。在LCD Monitor中Adapter采用的是開關電源設計方法。開關電源具有體積小、重量輕、變換效率高等優點，因此被廣泛應用于電子產品中，特別是脈寬調制（PWM）型的單片開關電源。PWM型開關電源的特點是固定開關頻率，改變脈沖寬度來調節占空比。其基本工作原理：交流220V輸入電壓經過整流濾波電路變成直流電壓，再由開關功率管斬波和高頻變壓器降壓，得到高頻矩形波電壓，經整流濾波后獲得所需要的直流輸出電壓。脈寬調治器是這類開關電源的核心，它能產生頻率固定而脈沖寬度可調的驅動信號，控制開關功率管的通斷狀態，來調節輸出電壓的高低，達到穩壓的目的。以下將要介紹的電源適配器就是這種類型的脈寬調制的單片開關電源。它所用的是UC3842脈寬調制集成控制器。UC3842有下列性能特點：⑴ 它屬于電流型單端PWM調制器，具有管腳數量少、外圍電路簡單、安裝調試簡便、性能優良、價格低廉等優點。能通過高頻變壓器與電網隔離，適合于構成無工頻變壓器的20～50W小功率開關電源。⑵ 最高開關頻率為500kHz，%。電源效率高，輸出電流大，能直接驅動雙極型功率晶體管或VMOS管、DMOS管、TMOS管。⑶ 內部有高穩定的基準電壓源，允許有177。%的偏差。℃。⑷ 穩壓性能好。%/V。啟動電流小于1mA，正常工作電流為15mA。⑸ 除具有輸入端過壓保護與輸出端過流保護電路之外，還設有欠壓鎖定電路，使工作更穩定、可靠。⑹ 可調整的振蕩電路，可精確地控制占空比，具有自動補償功能。⑺ 帶鎖定的PWM，可以進行逐個脈沖的電流限制。其各引腳的作用如下：Pin1：自動補償； Pin2：電壓反饋輸入端；Pin3：過流檢測端； Pin4：振蕩輸入端；Pin5：接地端； Pin6：脈沖輸出端；Pin7：直流輸入端； Pin8：基準電壓輸出端；該IC用于Adapter的電路圖如附圖2所示。這里采用N溝道MOS功率場效應管作為開關功率管，設計的輸出電壓Vo=12V。以下將分析該電路的工作原理。圖51 UC3842內部框圖 Adapter原理框圖：該電路屬于單端反激式變換器。所謂單端，是指高頻變壓器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側，并且只有一個輸出端。所謂反激，是指MOS開關功率管導通時，整流二極管D911截止，電能就儲存在高頻變壓器的初級電感線圈中；當MOS功率管關斷時D911導通，初級線圈上的電能傳輸給次極繞組，并經過D911輸出。以下圖52是該電路的工作原理框圖。圖52 電路的工作原理框圖 輸入交流濾波該部分的主要作用是用于防止由交流輸入線引入的噪聲，抑制電源內部產生的反饋噪聲。該濾波器被設計成為電磁兼容（EMI）濾波器。開關電源是把工頻交流整流為直流后，再通過開關變為高頻交流，其后再整流為穩定直流的一種電源，這樣就有工頻電源的整流波形畸變產生的噪聲與開關波形產生的噪聲。在輸入側泄露出去就表現為傳導噪聲和輻射噪聲，在輸出側泄露出去就表現為紋波。外部噪聲會進到電子設備中，而供給負載的電源噪聲也會泄露到外部。若電源線中有噪聲電流通過，電源線就相當于天線向空中輻射噪聲。為此，在開關電源的輸入側要介入電容與電感構成的濾波器，用于抑制交流電源產生的EMI。噪聲分為共態噪聲和正態噪聲。對于單相電源，輸入側有2根交流電源線和1根地線。在電源輸入側2根交流電源線與地線之間產生的噪聲為共態噪聲；2根交流電源線之間產生的噪聲為正態噪聲。這就要求在電源輸入側接入的EMI濾波器要濾除這兩類噪聲。在該Adapter中使用如下圖53的EMI濾波器。它由共態扼流圈L901，圖53 交流濾波及橋式整流濾波電路跨接線路電容C901以及線路高通濾波電容C902和C903構成。其中，L901用于濾除低頻共態噪聲，C901用于濾除低頻正態噪聲，C902和C903用于濾除高頻共態和正態噪聲。圖中R90R902用于拔掉電源時對電容起放電作用。 橋式整流及濾波，C900起濾除高頻電磁干擾用。 軟啟動電路軟啟動電路如圖54所示，圖中的電阻R為R90R90R90R90R90R910的等效電阻，由于這些電阻的阻值很大，所以其工作電流很小。剛啟動開關電源時，UC3842所需要的+16V工作電壓由R、C906電路 圖54 電源軟啟動電路提供。+300V直流高壓經過R降壓后加至UC3842的輸入端Vin，利用C906的充電過程使Vin逐漸升至16V以上。也就實現了軟啟動。一旦開關功率管轉入正常的工作狀態，自饋線圈N2上所建立的高頻電壓經D90C906整流濾波后，就作為芯片的工作電壓。此時由于R、C906電路的電流很小不能為芯片提供工作電壓。至此啟動過程結束。 脈寬調制控制器UC3842圖51為UC3842內部框圖。UC3842屬于電流控制型脈寬調制器。所謂電流控制型是指，一方面把自饋線圈的輸出電壓Vin反饋給誤差放大器，在與基準電壓進行比較之后，得到誤差電壓Vr；另一方面初級線圈中的電流在取樣電阻R930上建立電壓，直接加到過流檢測比較器的同相輸入端，與Vr作比較，進而控制輸出脈沖的占空比，使流過開關功率管的最大峰值Ipm電流總是受誤差電壓Vr的控制，這就是電流控制型的原理。其優點是調整速度快，一旦+300V輸入電壓發生變化，就立即引起Ipm的變化，迅速調整輸出脈沖的寬度。+5V的基準電壓源有三個作用：一是供振蕩器使用；二是衰減成+，接誤差放大器的同相輸入端，作為基準信號；三是向內部的其他電路提供工作電源。+，然后C910再經過芯片內部電路進行放電，從第4腳就得到鋸齒波電壓。振蕩頻率的計算公式為： 51將R919=20kΩ，C910=3900pF代入上式，?≈24kHz。需要指出，盡管UC3842的最高工作頻率可達500kHz，但一般不超過250kHz，以免造成工作不穩定。UC3842的電源供電端與地之間并接了一個34V的齊納二極管，以保證內部電路工作在34V以下，防止高輸入電壓帶來的損壞。UC3842的誤差放大器同相輸入端接在內部的+，反相輸入端接收外部控制信號。在輸出端和反相輸入端之間可外接RC補償網絡，在使用過程中可改變RC的取值來改變放大器的閉環增益和頻率響應。UC3842還能自動限流。把過流檢測電阻上的電壓直接加在過流檢測比較器的同相輸入端。只要該電壓達到1V，就會使比較器翻轉，輸出變成高電平，將PWM鎖存器置零，使脈沖調制器處于關閉狀態，從而實現過流保護。由于噪聲干擾的影響，開關功率管有可能超負荷工作而損壞，為此芯片設有PWM鎖存器。其作用是保證在每個時鐘周期內只輸出一個脈寬調制信號，能消除在過流檢測比較器翻轉時產生的噪聲干擾。輸入欠壓鎖定電路的開啟電壓為16V，關斷電壓為10V。僅當Vin＞16V時UC3842才能啟動，此時芯片工作電流約為1mA，自饋電后變成15mA。當輸入欠壓時，開關功率管迅速關斷。UC3842的輸出級為圖騰柱式輸出電路，輸出晶體管的平均電流為200mA最大峰值電流可達177。1A。 高壓保護回路高壓保護回路如圖55所示，當電網電壓升高超過最大值時，自饋線圈輸出的電壓也將升高。該電壓將會超過18V，此時ZD901被擊穿，R916 圖55 高壓保護回路上就會產生壓降，拉低Q902的基極電位，使Q902也導通，這樣UC3842 Pin8的5V基準電壓通過D90Q903直接接地，產生瞬間短路電流，使UC3842迅速關斷脈沖輸出。因此Adapter也就沒有電壓輸出，達到高壓保護作用。 開關功率管及限流電路如圖56所示電路圖。，%。該脈沖控制功率管Q901的按其工作頻率進行開關動作。這樣變壓器就開始工作，電流從Q901的漏極流向源極，在R930上產生電壓。R930為電流檢測電阻，由它產生的電壓直接加到UC3842的過流檢測比較器的同相輸入端，只要該電壓超過1V，將使UC3842內部的電流保護電路啟動，使Pin6關閉，實現過流保護。這就是限流電路的工作原理。 直流變換回路（變壓器T901）。，Q901做開關狀態，%。T901開始工作，在高電平Q901導通，T901的初級線圈有電流流過，產生上正下負的電壓，則次級產生下正上負的感應電動勢，這時次級上的二極管D911截止，此階段為儲能階段；而低電平時，開關管截止，初級線圈上的電流在瞬間變為0，圖56 T901工作回路初級的電動勢為下正上負，在次級上感應出上正下負的電動勢，此時D911導通，有電壓輸出。再經過整流濾波后即可輸出。圖57 UC3842輸出脈沖（?=）當開關管工作時，在其DS極上產生如圖58所示的電壓波形。由圖 圖58 Q901漏極電壓波形（?=）中可以看出該電壓波形有較大的浪涌電壓和振鈴現象，其浪涌電壓的峰峰值超過70V這是由MOS管自身關斷時產生和內部二極管的反向恢復特性產生的浪涌電壓，由于在電路中沒有加RC吸收電路或加二極管來抑制而產生的。圖56中T901的次級輸出端的二極管上并接了一RC（R93R93C920）回路，用于吸收二極管D911上產生的浪涌電壓。R92D905組成波形整形回路，改善Q901的開關速度。ZD903起保護功率管的作用。由于噪聲干擾或元件本身產生的干擾會在UC3842的輸出脈沖上產生尖峰脈沖干擾，當此電壓加到Q901的G極時，如果其值超過18V時將擊穿齊納二極管ZD903，保護功率管。當關機時T901的初級線圈還有電流，此時Q901已截止，D90R91C905即形成放電回路，C905同時還有起濾除高頻諧波的作用。 輸出整流濾波回路D91C92C92L90C923和C924構成了電容和LC濾波器。使得輸出為12V的直流電壓向LCD Monitor供電。電壓取樣和反饋回路如圖59所示的電路圖為，電流、電壓取樣和反饋回路。圖中的IC905為TL431芯片。其內部原理圖如圖510所示。其內部有一個電壓比較器，該電壓比較器的反相輸入端接內部基準電壓，該基準電壓提供一個基準的比較電壓，177。2%。該比較器的同相輸入端接外部控制電壓，比較器的輸出用于驅動一個NPN的晶體管，使晶體管導通，電流就可以從Cathode端流向Anode。圖59 電壓、電流取樣和反饋電路12V的直流電壓經過R936，R937分壓，在R937上產生電壓該電壓直接加到TL431的R端，由電路上的電阻參數可知該電壓正好能使TL431導通。這樣就要電流流過發光二極管，光電耦合器IC903開始工作。至此完成電壓的取樣。 TL431原理圖如果電網電壓升高導致輸出電壓隨之升高，這樣流過IC903光電耦合器的電流也就隨之增大，光電耦合器內部發光管的亮度越大，光敏三極管的內阻就越小，則流過光敏管端的電阻也就隨之增大，這樣在R924上產生的電壓就越大，該電壓經R925加到UC3842內部誤差放大器的反相輸入端，從而控制UC3842輸出脈沖的占空比，降低輸出電壓。這樣就構成了過壓輸出反饋回路，達到穩定輸出的作用，能使輸出電壓穩定在12V左右。附錄1 GmZan1引腳描述若非特殊情況，不用的輸入PIN須接地，不用的輸出PIN須懸空。表1 模數轉換部分PIN 名稱輸入/出描述77ADC_VDD2ADC邏輯電路電源， 旁路電容至pin 78