液晶顯示屏背光驅動集成電路工作原理方案

nrxx出XXONEeHSHi皿白盤^s^ss對“剖析液晶屏邏輯板TFT偏壓電路”壹文的壹點見法（此文為技術探討）于國內某知名刊物2010年12月份期刊見到壹篇關于介紹液晶屏邏輯板TFT偏壓電路的文章，文章的標題是："剖析液晶屏邏瞰TFT偏壓電路”這是壹篇選題極好的文章、目前液晶電視出現的極大部分屏幕故障例如：圖像花屏、彩色失真、灰度失真、對比度不良、亮度暗淡、圖像灰暗等等故障均和此電路有關，維修人員于維修此類故障時往往的面對液晶屏圖像束手無策，而介紹此電路、無疑對類似故障的分析提供了極大的幫助，目前于查般的期刊書籍介紹分析此電路的文章極少。什么是TFT屏偏壓電路？現代的液晶電視均是采用TFT屏作為像終端顯示屏，由于我們當下的電視信號（包括各種視頻信號）是專門為CRT顯示而設計的，液晶屏和CRT的顯示成像方式完全不同，液晶屏要顯示專門為CRT而設計的電視信號，就必須對信號的結構、像素排列順序、時間關系進行轉換，以便液晶屏r|r|LJ==1像信號的轉換，這是壹個極其復雜、精確的過程；先對信號進行存儲，然后根據信號的標準及液晶屏的各項參數進行分析計算，根據計算的結果于按規(guī)定從存儲器中讀取預存的像素信號，且按照計算的要求重新組合排列讀取的像素信號，成為液晶屏顯示適應的信號。這個過程把信號的時間過程、排列順序均進行了重新的編排，且且要產生控制各個電路工作的輔助信號。重新編現圖排的像素信號于輔助信號的協(xié)調下，施加于液晶屏正確的重像。

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源的蓄能電感頃）也誤認為是濾波電魂把串聯(lián)開關電源的續(xù)流二極管DP3誤認為是穩(wěn)壓二極管等，這樣的敘述無法正確nn的分析故障，誤導讀者、也容易誤導維修人員對電路、故障進行便于對照，以下是復制原文:也請精通此電路的師傅們參加討論,把液晶的維修技術廣為傳氤（之上是某雜志某壹段原文復制）下面把我們分析的結果提供給大家以便對照參考（如有不對也請TPS65161集成電路是美國德州儀器公司（TexasInstruments）出品的查款專門為32寸之上尺寸TFT液晶屏驅動電路提供偏置電壓的開關電源芯片。內部有壹個高于500K振^^率的振^激勵電路，該芯片12V供電；能夠支持4組經過穩(wěn)壓的輸出電壓;即VDD、VGL、VGH、VDA電壓，特別是能提供較大的電流容■，且且電壓幅度能夠調整以適應不1司類型的液晶屏。集成電路具有短路保護及過溫度保護。下面對VDD、VDA、VGH、VGL■塞5取g?F審°贍0球郵孫!*酒跳〃別7^：期曜蔬睦WL咽承岫曾瞄回g姬°65點障塑咬“L=卜二食郵晉審目目?？拼＠锸鬃龊?蛔g霸圖艦*岫朝tnnn3所示（仍舊采用原文圖片序號）是TPS65161芯片VDD電壓產生部分原理圖；3原文中VDD電壓產生插3原文中VDD電壓產生插圖（局部放大）于圖3中，TPS65161內部的MOS管Q3、外部的LP2及DP3組成了壹個串聯(lián)型的開關電源由TPS65161內部的振蕩激勵信號控制Q3開關電源工作。等效電路如圖3.1所示。3.1于圖3.1中；串聯(lián)開關電源的開關管是集成電路TPS65161內部的Q3，工作過程如下；于口時間：圖3.2所示；集成電路的22腳輸入12V電壓經Q3、LP2流通向負載供電，由3.23.3于LP2內部自感電勢的作用（自感電勢方向為：左正右負），由于流經LP2的電流線性的增長，輸出端電壓逐步上升，且且線性增長的電流于LP2內部以磁能的形式存儲起來，圖3.2中紅色箭頭所示是電流方向、藍色箭頭所示是1?2的自感電勢方向。于T2時間輸出端電壓上升到3.3V時經過分壓取樣電路RP20、RP12、RP22、RP14組成的分壓取樣電路的取樣電壓反饋至TPS65161的穩(wěn)壓控制15腳，控制Q3斷開，這時12V輸入電壓形成的電流被切斷;LP2內部的電流也被切斷電流被切斷LP2內部存儲的磁能也無法繼續(xù)維持，磁能即迅速轉換成方向為左負右正的感生電勢（楞次定律）圖3.3中藍色箭頭所示感生電勢方向，這個左負右正的感生電勢的方向正好繼續(xù)維持著于T1時間流過RP23的電流方向，由于Q3的斷開，這個左負右正的感生電勢經過LP2、RP23、DP3（續(xù)流二極管）流通繼續(xù)維持著對負載的供電。這就是VDD產生的過程，其中由于輸出電壓較低3.3V，續(xù)流二極管DP3采用了低壓降的肖特基管，此管故障率比較高，維修過程中應特別加以注意，此管絕不是穩(wěn)壓管。由于篇幅太長關^DA、VGL、VGH電壓產生的原理和原文不同的認識之處下篇繼續(xù)敘述借此且整理出壹套完整的電路分析及故障檢修方法剖析液晶屏邏輯板TFT偏壓電路”壹文的壹點見法（中）VDA電壓的產生：VDA電壓是列驅動電路的數據驅動電壓；該電壓最終要經過壹定的處理產生幽性的階梯電壓以控制液晶屏的分子不1司扭曲角度，這個電壓就叫灰階電壓，如果沒有這個電壓或者電壓不正常，圖像就會沒有或者出現嚴重的層次失真（灰度失真）。不同匚二1■」特性的屏這個電壓的高低不同，壹般于14V至匚二1■」于“剖析液晶屏邏輯板TFT偏壓電路”壹文中介紹；VDA電壓是先由12V供電電壓經過升壓成為20V左右的VAA_FB電壓（不能超過23V否則過壓保護電路啟控工作），再經過控制就成為VDA?B(VAA_FB?SMSVDA?S)L原文的S4所示,該VAA_FB電壓再經過QP1開關控制由L11輸出VDA電壓，原文中的圖5所示。4原文中圖4（圖中Q2應為P海道MOS）

(圖4中上面的V12表示主板送來的12V電壓)原文圖4的局部原文由VAA_FB產生VDA^I(原文中的圖5所示是VAA_FB電壓經過QP1控制后成為VAASaRP9、L11成為VDA)以下是原文中對VAA_FB產生的原理及過程的壹段敘述(黑體字是原文):VAA_FB電壓產生電路匚=1VAA_FB電壓產生電路由UP1(TPS65161)的1—5、28腳內部電路及外圍電路構成，其電路如圖4匚=1UPl(TPS65161)12腳為主升壓轉換器工作方式設置，決定其內部電路是工作于脈沖寬度調制或500/750kHz固定開關頻率方式。本方案中，12腳經RP25(0QftE)接12V”電壓，工作于750kHz于750kHz定開關頻率。主升壓轉換器有壹個可調節(jié)的軟啟動電路，以防止于啟動過程中的高涌流。軟啟動時間由連接到28腳的外部電容器CP26設置。28腳內部連接壹恒流源，和內部電流限制和軟啟動腳電壓成正比。于達到內部軟啟動的閾值電壓時，比較器被釋放電流限制。軟啟動電容器值愈大，軟開始時間越長。上電后，12V輸入電壓經CP5、CP6、LP3濾波后，壹路加到DP1、CP7、CP8、CP9、CP10組成的濾波電路，產生VAA_FB電壓；另壹路加到UP1(TPS65161)的4、5腳。VAA_FB電壓經CP16濾波后加到UPl（TPS65161）的3腳，3腳內接壹個過電壓保護開關Q2和過電壓保護比較器，過電壓保護比較器將3腳電壓和內部基準電壓進行比較，當3腳電壓上升到23V時，TPS65161內部驅動控制器關掉N通道MOSFET，只有?出電壓低于過電壓閾值后，內部驅動控制器才會再開始工作。于上面的圖4中，VDA電壓是如何產生的？之上原文中的失誤于于：12V電壓經過電感1?3（文中誤認為是濾波元件）及DP1就莫名其妙的上升為近20V的VAA_FB電壓？，原文；根本沒有見到LP3、Q1、DP1的組合實際上是壹個且聯(lián)型的開關電源，LP3于此處是壹個儲能電感的作用，所以原文的電路的分析也不能是合理的。中的關鍵是LP3、Q1、DP1的組合是壹個典型的且聯(lián)型開關電源（圖4.1所示），其中LP3是開關電源的儲能電感，Q1是開關電源的開關管，DP1是開關電源的整流二極管。圖4.1所示是組成的且聯(lián)型開關電源的等效電路，集成電路TPS65161的1借8）腳是這個且聯(lián)型開關電源的穩(wěn)壓控制端，由輸出端RP2、RP5、RP4、RP3組成的取樣電路送來取樣信號，控制激勵Q1開關管激勵信號的脈沖寬度，以達到穩(wěn)壓的目的。且聯(lián)型的開關電源壹股均是升壓型的，于這個且聯(lián)型的開關電源中輸出電壓叫心_「8）等于供電電壓12V和LP3上面感生電勢（ULP3）的疊加。下面圖4.1是上面圖4升壓部分電路的等效電路圖。

4中所示12V的供電壓經過LP3輸入開關電源后由DP1輸出近20V的VDA電壓。4.1工作原理及升壓過程如4.2、工作原理及升壓過程如4.2、4.3所示：集成電路TPS65161內部的激勵電路向開關管提供激勵開關信號；于T1時間：圖4.2所示；正的激勵信控制Q1；Q1閉合導通；此時12V電源經LP3、Q1流通形成電流（圖中紅色箭頭所示）,LP3內部感生電勢的方向為左正右負（圖4.2中藍色箭頭表示感生電勢方向），感生電勢對抗12V外加電勢引起電流的增加（楞次定律）:流過LP3的電流呈近似線性的逐步增大且且以磁能（集聚大量的磁力線）的形式存儲于LP3內部。于T2時間：圖4.3所示；負的激勵信號控制Q1；Q1截止斷開；由于Q1的截止斷開，12V流經LP3、Q1的電流被切斷，LP3電流被切斷；LP3于T1時間存儲的磁能即無法維持（集聚的大■磁力線瞬間逃走），此時LP3因切割磁力線產生的感生電勢ULP3，方向為左負右正，圖4.3中藍色箭頭表示感生電勢方向（楞次定律）,LP3ffi端的感生電勢為ULP3，這個感生電勢的方向和"▼外加電壓正好是壹個疊加的串聯(lián)關系疊加電壓的幅度是:12V+ULP，這個疊加的電壓正好符合二極管D1正向導通的方向，這個電壓經過CP7等濾波后輸出為VAA_FB，經過開關QP1控制輸出為VDA電壓。由于供電電壓是12V，那么設計電路時，能夠控制LP3的電感量及Q1的導通占空比屈其LP3倆端產生的感生電勢ULP3為8V左右，這樣12V+8V（ULP）=20V^就是后面Gamma電路產生灰階電壓所需的驅動電壓。圖4.3所示、S4.2S4.3待續(xù)后面壹篇介紹產生VGH和VGL電壓的半波倍壓整流電路的對“剖析液晶屏邏輯板TFT偏壓電路”壹文的壹點見法（下）｛前壹天此文已經寫好由于我對"^$65161的產生VGL和VGH輸出端的輸出特性了解不夠，誤把單向脈沖電壓的輸出信號作為雙向脈沖輸出信號見待（倍壓整流電路分析雙向信號能夠，用來分析單向信號是不恰當的，）經過善意的朋友的提醒（”方建"和“龍”朋友），我又糾正了重寫了壹遍，于此再次感謝善意的倆位朋友｝。VGH、VGL電壓的作用：液晶屏控制光線是依靠液晶分子的扭曲控制光線的透過，以產生壹個像素的亮點眾多的像素亮點于組合成圖歐于電視信號的顯示過程中;這個像素光點的點亮時間必須持續(xù)到電視信號壹幅圖像于屏幕上出現的時間（SDTV的信號壹幅圖像重現時間標準為20毫秒）標準,于CRT電視顯示電這個時間主要是依靠CRT熒光屏上面熒光粉的余暉來實現的。而液晶顯示屏是沒有余暉的（所以早期的液晶屏只能用于字符顯示，無法顯示電視圖像信號;直到TFT液晶屏發(fā)明才能把液晶屏應用于電視像信號重現）?，F代的液晶屏；光點顯示持續(xù)時間的控制是依靠;像素信號通過壹個開關對電容充電，依靠電容電壓形成的電場再控制液晶分子的扭曲，由于電容上面的電壓能夠長時間維持就能夠控制亮點長時間點亮，那么我們只要于這個電容上面安裝壹個“開關"，每過20毫秒由圖像信號通過“開關”對電容充放電壹次，就能夠達到采用液晶屏顯示目前的電視圖像信號的目的，3.1所示。3.1這樣于控制每壹個通過壹個像素的光點的電場均必須安裝壹個“開關”壹個顯示SDTV信號標準的液晶屏就要有150萬個這樣的“開關"，這些開關就是壹個個于生產液晶屏時壹且制作上的“薄膜場效應開關管"，薄膜場效應管的英語為:ThinFilmTransistor，均取第壹個字母，即為TFT。TFT液晶屏是指液晶顯示屏上的每壹液晶象素點均是由集成于其后的薄膜晶體管來驅動。由于TFT屏的研制發(fā)明成功，才能把液晶屏作為電視信號的圖像顯示。每壹個場周期；此TFT均要打開壹次，以便對電容沖放電壹次，那么這個打開TFT的電壓就是VGH。關閉TFT的電壓MVGL。TFT是N溝道MOS管，所以VGH是正電壓約20V-30V，以便充分打開。VGL是負電壓約；^▼以便充分關閉。于購買液晶電視時，如果于液晶屏的某區(qū)域始終有壹個“亮點”或“黑點”就是對應這個像素點的薄膜場效應管短路或者斷路,這種故障是不可逆轉的，這個屏的含金量就大大下降了。VGH、VGL電壓的產生電路:VGL電壓和VGH電壓產生電路:于TFT液晶屏驅動電路供電中VGH電壓和VGL電壓擔負著;開通TFT（薄膜^效^管）對電容充電（修正電容倆端電壓），和關閉TFT^電容電壓保持（壹場周期時間）的作用。如果此VGH和VGL電壓出現問題，電壓丟失或者電壓幅度變化，均會引起圖像故障而且故障現象繁多。由于產生VGH和VGL電壓的電路較為特殊、元件較多、電壓相互牽制影響，所以是故障率較高的部位，也是維修的重點。3.2所示是原文中繪制的集成電路TPS65161的VGH和VGL電壓產生的電原理圖（原文中是圖6）。3.2下面所示的是原文中VGH和VGL電壓產生的敘述部分摘錄（文章中對VGL電壓的產生過程只字未提及，VGH電壓產生的過程含糊不清壹語帶過）VGL電壓的產生電路：3.3所示圖中；紅色框線內部是VGL電壓的產生部分，按液晶屏的要求、仔1電壓為-5V至-6V左右。下面紅色框線內部的CP22、DP8（1）、DP8（2）、CP24即組成了壹個“負壓半波整流電路”TPS65161的11腳輸出幅度為5V左右的方波開關信號，加到此負壓半波整流電路的CP22。這個電壓經DP8⑴對CP24進行上正下負的充電輸出約-SV上負下正的VGL電壓。3.33.4所示是上述電路的等效電|路圖；圖中11WSTPS65161輸出的約5V幅度的激勵開關信號，此信號經過整流后輸出為VGL電壓。3.4工作原理及升壓過程；圖3.5所示于T1時間:圖3.5所示:集成電路TPS65161的11腳的信號為“正"5V，此"正"電壓經過CP22、DP8（2）流通；且對CP22充電,電壓為UC2幅度5山方向為左正右負。于T2時間:圖3.6所示:集成電路TPS65161的11腳的信號為“0V”，此“0”電壓等效于把CP22的左邊接地此時CP22右邊的負電壓經過DP8（1）對CP24進行上負下正的充電；電壓為負5VJ此電壓就是VGL電壓。于圖3.7中；TPS65161的13（FB）腳；由VGL輸出電壓經過RP15、RP18取樣電路送來的取樣