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赌二八杠:夏32寸普LED液晶电视电源板及背光电路工作原理祥解

纯手法二八杠绝技 www.gqafk.tw 2016-1-18 15:52| 查看: 3426| 评论: 0|原作者: 吴善龙

夏普32寸LED电视机电源板及背光电路实测实绘电路图,电路图工作原理祥解与故障实例。
夏普LED彩电型号:32LX335、32A15DA、32LX235、32BX350、32NX155A、32NX230A、32LX150A,彩用的电源板基本相同,该电源板在社会上拥用量大,检修数量多,但在夏普维修手册中因为没有该电源板的电路图,使得维修极为困难,为此,笔者特地根据实物实测实绘,画出该电源板及背光的电路图。该机的电源板是主开关电源与LED背光电路二合一板,因为该机是32寸小屏幕LCD彩电,整机耗电量小,因此220V整流之后没有PFC电路,220V整流得到的300V脉动电压直接加给主开关电源电路。主开关电源芯片的型号的是8脚双列直插MIP004 ,LED背光电路采用的是14脚双列帖片MP24830。 一、 主开关电源电路:电路见图1所示:

1、主开关电源芯片MIP004内部图:


各脚功能:
5脚:振荡启动电压输入,220V整流滤波成300V后经大阻值电阻限流降压电阻加到此脚。供IC内部的恒流源电路为IC供电,以进行开关电源的启动振荡。因为串联的限流电阻阻值大使此启动电路供给的电能很小,仅能维持芯片振荡1秒左右,如果芯片2脚不能得到来自外部电路更大的电能供电,仅凭5输入的启动电压,IC会处在微弱的间歇振荡状态。正常工作时,实测5脚电压320V。
2脚:在开关电源没有启动工作前,5脚进入芯片的启动电压,经IC内部的恒流源-------开关后,在IC内部加到2脚内部的振荡电路,开关电源因此得以启动振荡。在开关电源进入正常工作状态后,开关电源变压器辅助绕组产生的感应电压,经整流后得到20V的直流电压,加到2脚,为2脚内部振荡电路提供足够的供电,使芯片持续的工作在稳定状态。正常工作时,实测2脚电压为20V。
4脚:有两个功能,一是开关电源的误差电压输入端。2是开关电源AC检测电路产生的?;さ缪挂布拥礁媒?,当220V市电电压下降到100V以下时,为了防止开关电源管过流损坏,此时把高电平加到4脚,关闭开关电源的振荡。实测4脚正常电压5.7V。
1脚:开关管驱动脉冲输出端,加到大功率MOS开关管的G极。实测是0V。
8脚:开关管过流检测输入端,大功率MOS开关管S极到地一般串联0.25欧的电流取样电阻,开关管S极的电流在取样电阻上产生的压降,加到8脚,当开关管过流时,8脚的输入电压会升高,这会触发IC内部的过流?;さ缏范?,关闭开关电源的振荡,以防止烧坏零件。实测是0V。
7脚:接地。
3脚:开关管导通触发输入端。该脚与开关电源变压器的辅助绕组相连,当MIP004芯片的1脚输出正脉冲电压时,加到MOS开关管的G极,开关管导通,整流后的+300V电压经开关变压器的初级绕组和开关管的D极------S极到地,该电流把市电的电能储存到开关变压器中。当开关管截止时,开关变压器的次级产生正的方波电压,经整流二极管整流和大电解电容滤波得到的直流电压为全机供电,把开关变压器中储存的市电电能,向负载供电(把变压器中储存的电能向负载释放)。与此同时,辅助绕组产生正的脉冲电压,加到IC芯片的3脚,经IC内部电路的作用,维持IC的1脚输出0V------维持开关管的截止,让变压器在开关管截止期间持续为负截供电。当开关变压器中储存的电能向负载释放完毕时,开关变压器各绕组感应电压消失成0V,辅助绕组产生的感应电压也下降到0V,辅助绕组感应电压下降到0V的瞬间,此时刻加到IC:3脚的脉冲电压由正变成0V,称此为过零点,芯片内部的过零检测电路据此触发IC内部数字电路状态翻转,使IC的1脚输出由0电平,翻转到高电平,加到开关管的G极,开关管再次导通,为开关变压器再次充入市电的电能,进入一下周期的工作过程。

2、主开关电源的工作流程:220V交流电,经整流桥D整流,L7002和C7079滤波,得到300V脉动直流电压,经过开关变压器T7001的L1绕组加到开关管Q7001的D极,L1并联的R7006、C7107、D7003、C7016用于吸收当开关管由导通到关闭转换时刻产生的尖锋电压,防止此尖峰电压击穿开关管??毓躋7001的S极到地接有四个并联1欧电阻:R7011\R7152\R7153\R7154,这四个1欧电阻并联后为0.25欧,用于限制开关管的峰值电流,开关管在导通时,S极的电流流过这四个电流取样电阻,转化成反应开关管电流成正比的电压,经R7009,加到IC的过流?;な淙攵?脚。当开关管过流时,8脚的电压同比升高超过电流?;さ拿畔?,就会引发IC内部的过流?;さ缏范?,关闭1脚的驱动脉冲输出,以防止烧坏零件。
IC的1脚输出开关管驱动脉冲,1脚到开关管的G极之间,接有D7004、R6007、R7008,R7008阻值很小仅68欧,用于产生较大的开关管G极驱动电流,让开关管以很快的速度从截止状态转换到饱和导通状态,以降低开关管的开启损耗。R7007、D7004反向的接在IC的1脚与开关管的G极之间, 目的是加速开关管从导通到截止的转换速度,降低开关管的关断功耗。当IC的1脚输出从高电平跳变到低电平时,会关断开关管,因为有D7004的导通,开关管G极存贮的电荷,就可以同时经R7007—D7004/R7008-----IC的1脚------到地泄放,这就加快了开关管关断的速度。

IC启动电压:220V交流电整流滤波后,经R7009-----R7100------R7101-----R7102加到IC的振荡启动端5脚。
IC芯片的3脚:是开关管导通触发输入端,开关变压器T7001的辅助绕组L2的上端L2-1端,在开关管截止时,当开关变压器中储存的电能向负载泄放完时,L2-1端的脉冲电压由正跳到0V,形成触发脉冲的下降沿称为过零脉冲,该下降沿电压经R7010----R7012分压,加到IC的3脚,通过3脚内部电路的作用,从1脚输出正脉冲的前沿,接通开关管,让开关变压器再次充入市电的电能??袅讼乱恢芷诳氐缭吹墓ぷ?。
IC的持续供电:IC的2脚是供电端,由开关变压器辅助绕组L2产生的脉冲电压经D7005整流、C7017滤波后供电。在刚接通电视机的电源时,因为开关电源还没有工作,因此L2绕组也没有电压输出,无法为IC芯片供电。此时是把220V整流后的300V经40K电阻限流后加到IC的5脚,启动开关电源。因为串了40K电阻,因此,这一路启动电流很小,只能让IC瞬时启动工作大约1秒的时间,并不能让IC连续不断的工作。一旦瞬时启动开关电源进入工作,就会在L2的L2-1端产生正脉冲,经D7005整流,C7017滤波,得到22V的电压,经R7014----Q7002,为IC的2脚提供供电20V。稳压管D7008、Q7002组成稳压电路,为IC提供一个稳定的供电。D7008的稳压值是20.5V,L2次级经D7005整流得到的22V电压,加到R7016---D7008串联稳压,得到稳定的20.5V,加到Q7002的基极,从E极输出经稳压的20V供电,加到IC的2脚。
IC的过压?;ぃ旱笨氐缭次妊挂斐?,开关电源输出的电源电压过高时,L2绕组经D7005整流后的电压也同比升高,稳压管D7006------D7007就会击穿导通,把异常升高的电压加到IC的2脚,2脚内部的过压?;さ缏肪突崞舳?,关断1脚的驱动输出,防止损坏零件。

AC检测电路:Ac检测电路的目的,是为了防止当市电电压过低时,引起开关管过流损坏。当220V供电降低时,为了保持开关电源输出给整机的供电电压稳定不变,就要增大开关管的导通宽度,增大开关管的峰值电流,以此来维持开关电源输出的电压不随220V下降而同步下降,当220V市电低于100V时,开关管的峰值电流会变得很大,开关管易出现过流损坏,为此,设置了AC检测电路。本机的AC检测电路由稳压管D7011、D7010、Q7006、Q7003组成。输入的220V市电,经D7025—R7024和D7026----R7021整流后合并成一路,得到全波脉动电压,再经R7090----R7091------28V稳压管D7011-----R7020-----R7022/R7023分压电路分压,在R7022上分得的电压,再经12V稳压管D7010后,加到Q7006的基极,当市电电压高于100V时,加在上述串联电路的电压足够高,引起两个稳压管D7011------D7010导通,高电平加到Q7006的基极-------Q7006导通--------Q7005截止--------D7038截止,不影响IC芯片第四脚的电压,IC正常振荡工作。当市电电压降低到100V时------稳压管D7011------D7010截止------Q7006截止------Q7005导通-----该管E极输出高电平-------经D7038------高电平加到IC芯片的4脚------引起IC内部?;さ缏范?-----关断1脚的驱动输出------开关电源停止工作-----防止损坏开关管。 开关电源的稳压过程:开关变压器T7001次级L4绕组产生的感应电压,经D7012整流,C7073------L7004-----C7031滤波,得到UR13.5V电源电压,为主板供电。该电压经下述分压取样电路进行取样:R7040------R7039-------R7036,在R7036上分得的取样电压,加到误差放大器IC7005的控制端,误差放大器的输出端接稳压隔离光耦IC7002的2脚:发光管负极。UR13.5V电压,同时经R7043限流, 加到稳压隔离光耦IC7002的1脚:发光管正极。当开关电源的输出电压UR13.5V比标准值升高时,上述分压电路R7036上分得的电压也同比升高------IC7005控制极升高------IC7005电流变大------光耦IC7002内发光管发光变强------光敏管内下降即IC7002的4-----3脚间内部阻值变小---4和3脚间电流变大---开关电源块2脚的20V电压为光耦4脚供电------光耦3脚电压升高-----该升高的电压加到开关电源块的4脚-----4脚电压升高------引起开关电源块1脚输出的正方波变窄-----开关管导通变窄-----T7001初级绕组电流变小------储能变少------引起次级输出电压降回到正常值。
电源板的开、关机控制:主板微处理器对电源板发出电源开、关的控制电压:PS—ON,加到电源板P7002的7脚,在电源板内主要由Q7008、Q7007、Q7009进行开关机的控制。当主板对电源板发出开机指令时,加到电源板的PS-ON为高电平3.3V,经R7158-----R7034-----加到Q7008的基极-------Q7008导通-----C极为低电平------PNP的Q7007导通-----C极输出高电平-----Q7009导通------把R7037/R7038左端接地,这让一来,稳压电路的下取样电阻由R7036/R7037/R7038 三个电阻并联而成,这使得取样电路的下取样电阻阻值变小,下取样电阻的分压也降低-----加到误差放大IC7005控制极电压下降------IC7005电流变小-----光耦内发光变弱-----光耦4和3脚间的内阻变大-------3脚加到开关电源块4脚的电压下降----1脚输出的正脉冲宽度变宽--------开关管导通宽度变宽-----开关变压器储能变多------次级输出电压升高到开机会时的标准值:13.5V。而当主板发给电源板的PS—ON为低电平0V时,因为Q7008截止-----Q7007截止-----Q7009截止------R7037/R7038到地开路------此时下取样电阻仅由R7036构成------因为没有电阻的并联,下取样电阻R7036上取样电压升高-----导致IC7005控制极电压升高-----电流变大----光耦内发光变强------4和3脚间内阻变小-----开关电源IC的4脚电压升高------开关电源的输出降低到正??刺囊话?.8V。

二、 LED背光驱动电路:电路图见图2。

MP24830的内部方框图:

MP24830各脚名称和功能:

脚号: 名称: 功能:
1、DR 本IC内有两部份电路组成,一是调光电路DIM,二是开关型升压电路。1脚DR是升压电路的驱动方波输出端。加到外接的大功率开关管G极,把输入到背光电路的电源电压升高。
2、CS 升压开关管过流检测输入端。当升压开关管过流时,该脚的电压会下降,引脚内部过流?;さ缏范?,关闭背光芯片1脚的驱动输出。
3 、VDD MP24830的电源供电脚。正常的范围是4.5------85V。
4、INGND 输入控制电压的地。
5、DIM 调光控制电压输入端。输入的调光电压,可以是模拟电压,也可以是调宽方波PWM。在输入模拟调光电压时,若该脚从0.6V升高到1.95V,则LED灯的亮度从0%------100%变化。当该脚输入调宽方波来调光时,方波的频率从100HZ-------2KHZ变化,方波的幅度等于3VP-P。
6、EN 加高电平时,背光芯片工作,加低电平时,背光芯片停止工作。
7、RSET 到VSS端连接一个电阻,用于设定1脚输出的驱动方波的频率,调节升压电路的工作频率。
8、OVP 过压?;な淙虢?。把升压电路的输出电压,经过分压取样,加到背光芯片8脚输入。当该电脚压升高到1.2V时,内部过压?;さ缏菲舳?,关断1脚的驱动方波输出,令升压电路停止工作。当该脚电压下跌到0.4V时,背光芯片认为发生了负载短路故障,降低升压驱动方波的频率。防止烧坏零件。 9、COMP 背光芯片内部误差放大器的输出端,到地间接一个R C电路,改善稳压的特性和频率响应。
10、FB LED灯电流反馈输入端,在LED灯串的回路中,串一个小阻值的电流取样电阻,把LED灯串的电流转化成电压,加到FB脚。LED灯串的电流正常时,这个电压小于0.2V,如果这个电压大于0.3V,就会触发芯片内部的过流?;さ缏?,关断1脚输出的升压驱动方波。
11、DIMO 调光输出端。输出的LED灯驱动宽度可调,加到LED驱动大功率MOS管的G极。通过调节LED管发光的时间宽度占空比,来达到调光的目的。 12、VSS 芯片的接地脚。
13、BST 升压电路的自举端,在该脚与SW脚间接有一个自举升压电容,以保证从1脚输出的驱动方波幅度大于电源供电的幅度,只有这样才能确保升压电路正常工作。
14、SW 升压开关,与BST脚间的升压电容共同作用,完成驱动脉冲的升压功能。
值得注意的是LED的亮度调节并不是通过调节输出电压高低来实现,而是通过调节LED亮暗占空比来实现的,就是说,LED是交替亮暗的,这个交替频率高,人眼无法分辨出来,通过调节在一个周期中亮的时间和暗的时间比来达到调节整体亮度。

LED背光亮度调节采用PWM方式,利用人眼的视觉惰性(视觉暂留),通过一定的频率向LED器件断续供电点亮LED,如果该频率超则选用100Hz甚至更高的,这样才能远超人眼的临界闪烁频率47Hz,人眼就会看到平均亮度,而不是LED的闪烁。通过控制PWM不同的占空比可以很方便得到不同的亮度,这相当于用改变LED导通的时间来改变亮度,而每次导通所达到的正向电流是不变的,所以其色谱也就不会改变。

LED背光电路是一个恒流电路,保证流过LED灯串的电流保持稳定。发光照明用的各类灯,如荧光灯,LED灯,高压卤素灯,有一个共同的特点:它们都有一个最佳的电流值,如果灯的实际电流比最佳电流小,则发光暗或不发光,而且发光的颜色也不纯正,色谱不良。如果灯的实际电流如果比最佳电流大,灯的发光亮度增大不明显,灯的寿命却明显缩短甚至很快损坏,而且发光的色谱偏离。因此,灯的驱动电路都采用恒流电源,使灯的电流保持在最佳电流值上。此时,灯的发光效率最高,寿命最长,色谱纯净,此时作为LCD电视的背光,图像色域最宽,图像观感逼真。
MP24830充许从DIM脚输入模拟调光电压或脉宽PWM调光电压,从DIM脚输入模拟调光电压时,调光电压的范围是从0.6V线性的到1.95V,此时,LED发光管的发光亮度变化范围是0%------100%。
MP24830内部设计有LED开路?;?、LED过流?;?,LED短路?;?。
主开关电源变压器T7001次级的L3绕组产生的感应电压,经双线并绕的L7005,加到整流管D7030\D7029的正极,分别经过C7083\C7085滤波,得到稳压的24V直流电压,在待机时,该电压降低到14V。该电压加到LED灯插座P7003的1脚和2脚上,分别为两组LED灯串供电。
主开关电源变压器T7001产生的UR13.5V电源电压,一路直接加到MP24830的3脚作为VDD供电,另一路经过FB7005:0.1欧电流取样电阻,加到升压开关管Q7011的D极及芯片的过流检测输入端2脚CS端。
背光调光原理:主板发出的背光亮度调节电压OFL,加到电源板插座P7002的9脚,再经R7121加到芯片调光输入5脚,在芯片内部处理后从11脚输出调光方波,经R7138加到调光开关管Q7014的G极,当芯片5脚的输入电压升高时,11脚输出的LED驱动脉冲串个数多时间宽度加宽,Q7014导通的周期个数多,LED背光管发光时间长,人眼感觉屏幕亮度变强。
LED背光的开启与关闭:主板送来的背光开、关控制电压经P7002的10脚STB进入电源板,在板内再经R7119加到芯片的6脚,当STB为3V高电平时,芯片6脚随之为高电平,芯片内部的背光电路开始工作。从11脚输出调光方波,Q7014开始导通,LED背光开始发光。
升压电路的工作原理:芯片从1脚输出驱动方波,加到升压开关管Q7011的G极,当正方波到来时,Q7011导通,产生如下的电流:P7002的1、2、3脚UR13.5V电源电压-----FB7005------Q7011的D极------S极------L7009------地,电流流过L7009,把主开关电源UR13.5V送来的电能储存在L7009之内,当芯片1脚输出的方波变为低电平时,Q7011截止,此时L7009产生如下的感应电流:L7009的下端-------地------储能电容C7113----续流二极管D7032-------L7009的上端------电流构成了闭合回路,上述电流给C7113充电,为下正上负,在C7113的负极到地产生了负30V的电压,加到LED调光开关管Q7014的S极,该-30V的电压与主开关电源送来的24V正电压串联叠加,作为LED背光灯串的供电总电压。
由以上的分析看出:背光芯片输出了两个驱动脉冲,一是11脚的DIMO,二是1脚的DR。这两个驱动各有什么功能?作用有什么不同呢?
在LED背光电路中,背光的亮度调节,不是依靠改变LED灯的电流和电压来实现的,反之,应当保持LED灯电流稳定不变,改变LED灯的亮度,是靠改变LED灯发光与不发光,这两种状态的时间比来达到调光的目的。如果LED发光的时间短,而不发光的时间长,如此快速转换,转换频率高于47HZ,则人的眼睛感到发光比较暗,而且人眼睛感觉不到光的闪烁,感觉到的是稳压的光。如果发光时间长,而不发光时间短,则人的眼睛感到发光强、亮度高。
背光芯片11脚输出的是有间隔、断续的驱动脉冲串,改变前后脉冲串与串的问隔长短,就能调光。而背光芯片1脚输出的DR驱动脉冲,是为了保持LED灯电流的稳定恒定。LED灯在刚开机或是在冬天的低温环镜中,在工作电压不变的前提下,LED灯电流会偏小,发光会偏暗。而在夏天或是连续开机时间长了以后,LED灯温度很高,在同样的工作电压下,LED灯电流会增大,发光会变强。LED灯电流随温度的变化会缩短灯的寿命,同时LED灯发光的光谱和色温都不好。为此,需要调节背光芯片1脚DR驱动脉冲的宽度,改变LED灯的工作电压,使LED灯的电流保持在最佳值上。
过压?;VP电路:C7113负极的-30V电压,经过R7131----R7132分压取样,把取样电压加在芯片的8脚,当该电压高于1.2V时,8脚内部的过压?;さ缏范?,让背光电路停止工作。
LED灯串的稳流电路:LED灯串的电流,流过Q7014 S极的电阻R7135/R7136/R7137,把LED灯串的电流转化成电流取样电压,经R7134加到芯片的反馈FB端10脚,当流过LED灯串的电流超过LED最佳电流时,加到10脚FB的反馈电压升高,经过芯片内部电路的作用,把芯片1脚输出的升压驱动正脉冲宽度变窄,使Q7011导通变窄,L7009中储能变少,使C7113上得到的负极降低,这使LED灯串的供电电压降低,使LED灯串的电流降回到最佳值之内。
升压开关管的过流?;さ缏罚荷箍毓躋7011的电流,流过R010,在该电阻上产生压降,当升压开关管过流时,R010的左端电压下降,把该取样电压加到芯片的过流?;な淙攵?脚CS,芯片内部的过流?;さ缏范?,关断芯片1脚的输出,使升压电路停止工作,防止损坏零件。
芯片13脚和14脚是自举升压电路,作用是确保1脚输出的驱动脉冲幅度足够高,可靠的打开或关闭升压开关管Q7011。
背光故障指示电压ERROR的产生:背光电路工作正常时,从背光芯片的11脚输出驱动脉冲,加到Q7015的B极,该管导通-------把PNP三极管Q7016的基极接到低电平,Q7016的E极接的是13.5V供电,因此该管导通,C极输出13V,经过R7142------R7143分压,得到3V电压,如果没有Q7017的作用,就会通过R7159送到P7002插座的8脚输出ERROR背光故障指示3V高电平。现在我们再来看看Q7017是如何工作的,升压电路在C7113的负极得到-30V电压,这个电压将击穿2个10V的稳压管D7036-----D7037,负压经过R7148加到Q7017的E极,而该管的B极接地,该管导通,经过D7035的导通,把R7143的上端接到低电平,防止输出ERROR?;じ叩缙?。如果升压电路故障,没有产生-30V电压,则Q7017截止,Q7016:C极输出的高电平,就会经过R7142---R7159输出高电平,经P7002的8脚输出背光故障ERROR高电平。

三、 故障实例:
1、故障现象:通电后三无,面板指示灯不亮,电视机没有的反应。
检修:三无故障一般是电源电路没有工作,检测发现220V保险F7001烧断,由此判断保险后面的整流、滤波、开关管必定有击穿有短路的地方,检测220V整流桥,发现一臂击穿,换新后,没有发现其它零件还有问题,通电开机故障修复。
2、故障现象:通电后三无,和故障1的现象相同。
检修:测量整流桥输出端有300V电压,测量主开关电源变压器T7001的次级没有24V和UR13.5V电源输出,检测AC检测电路,发现28V稳压管D7011开路,换新后,故障排除。

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