维修中发现,凹凸公司生产的背光灯驱动控制集成块OZ9976GN、OZ9976AGN,两者的外形相同,均采用SOP-16封装形式,如图1所示,但两者的引脚功能和应用电路均存在很大的差异,故无法直接代换。OZ9976GN主要用于CCFL或EEFL背光灯驱动电路(即逆变器),而OZ9976AGN则主要用于LED背光灯驱动电路。究竟OZ9976GN与OZ9976AGN的区别有多大呢?
一、由OZ9976GN构成的逆变器
1.OZ9976GN简介
OZ9976GN是一种CCFL背光灯控制芯片,内含稳压器振荡器.逻辑控制、驱动输出、亮度调整等电路,具有过压、过流保护功能。0Z9976GN的引脚功能和维修参考数据见表1。
2.典型电路分析
TCL IPL32L型IP板的背光灯逆变器采用了OZ9976GN,其应用电路如图2所示。背光灯逆变器电路主要由IC10(OZ9976GN)T3、T4、QH1、QH2等元件组成。该部分电路的作用是产生液晶屏内EEFL背光灯所需要的高压正弦波脉冲信号。这部分电路按功能可分为驱动脉冲形成电路、功率放大电路、保护电路等几个部分。
(1)驱动脉冲形成和功率放大电路
驱动脉冲形成电路主要由IC10(0Z9976GN)及其外接元件组成。二次开机后,主电源工作,主电源输出的+12V电压加在IC10 15脚,此时,从主板送来高电平的点灯控制信号BL_ON加在13脚,集成电路内部的振荡电路启动,产生频率约100kHz的振荡信号。振荡电路产生的振荡脉冲信号经其内部相关电路处理后,形成的驱动脉冲分别从集成块①、16脚输出(输出的两个驱动脉冲信号的相位相差180,如图3的第三幅图所示),送往推动变压器T3的初级线圈。
T3、QH1、QH2.T4组成功率放大电路。推动变压器T3主要起信号耦合与“冷/热地”隔离作用,由0Z9976GN内部MOS管驱动T3工作,CS1为隔直电容,DS4.DS5为保护二极管。QH1、QH2组成推挽放大电路。推动变压器T3次级两个绕组输出的驱动脉冲分别经灌流电路RH5、RH9、DH1和RH6、RH10、DH2送到大功率开关管QH1、QH2的G极,驱动QH1、QH2轮流导通和截止。当QHI导通、QH2截止时,VBUS1电压经过QH1后,从升压变压器T4①/②脚进入,从③/④脚流出到VBUS2。当QH1截止、QH2导通时,VBUS2电压从T4③/④脚流入,从①、②脚流出,再经过QH2到地。这样就可在升压变压器T4的初级绕组中产生交变电流,在T4的次级绕组中产生交流高压,通过接口P3、P4送往背光灯管(背光灯管采用多支并联的EEFL灯管)。
(2)亮度控制电路
为帮助理解背光亮度控制的原理,有必要详细介绍一下。OZ9976GN同时支持模拟电压调光和PWM脉冲调光两种调光方式。该逆变器没有采用模拟电压调光方式,采用的是PWM脉冲调光方式。为保证IC正常工作,VREF (5V)通过RS18、RS19分压产生2.5V电压接入12脚。
该逆变器的亮度调整电路由IC10⑦脚内外电路构成。主板送来的背光灯调光信号DIMP(为pwM脉冲信号)经RS15加到IC10⑦脚,在IC内部对高频振荡信号进行调制,经调制后从IC10①、16脚输出,当PWM调光脉冲为高电平期间,IC10①、16脚保持正常输出;PWM调光脉冲为低电平期间,ic10①、16脚暂停输出。也就是说,①、16脚输出的都是-串断续的高频振荡波群,每个高频波群的宽度(指包络宽度)与PWM信号的正半周宽度相同,如图3所示。
调节背光亮度时,主板送到OZ9976GN⑦脚的PWM调光脉冲的占空比会发生改变,①、16脚输出高频振荡波群的宽度也随之改变,这样就可改变逆变器在单位时间内输出交流高压的时间长短,即改变了灯管在单位时间内加电时间,从而达到控制灯管平均亮度的目的。采用不同占空比的PWM亮度控制信号,断续高频振荡波群的宽度也不同,如图4所示。值得注意的是,每个高频波群都是由许多个驱动脉冲组成,在不同占空比的pwm亮度控制信号控制下,①、16脚输出驱动脉冲,就每个脉冲而言,其占空比是保持不变的,因此,包络宽度不同的高频波群含有的脉冲个数也就不同。
(3)检测保护电路
灯管电流检测电路:高压输出电路中接有灯管电流取样电阻RS2.RS51 -RS53和RS41~RS43.RS1,对流过灯管的电流进行检测。电流从升压变压器T4⑤脚流出,经并联的EEFL灯管到T4⑧脚,再从T4⑥脚流出,经电流取样电阻RS41~RS43.RS1到电源地,再由电源地经RS2、RS51~RS53到T4⑦脚,形成电流的正半周。电流负半周则是从变压器T4⑧脚输出,经并联灯管到T4⑤脚,再从T4⑦脚流出,经电流取样电阻RS2、RS51~RS53到电源地,再由电源地经RS41~RS43.RS1到T4⑥脚。因此,灯管电流经两组电流取样电阻转换为检测电压IS1 .IS2,这两个检测电压的大小相等相位相反。
Is1、IS2检测电压主要用于灯管过流保护欠流保护、电流不平衡保护。
灯管过流保护、欠流保护:灯管电流通过RS2、RS41等电流取样电阻转换为检测电压IS1、IS2。IS1、IS2经双二极管DS2整流,再经RS24与RS25分压和CS14滤波后得到一个直流电压,送到IC10⑨脚(灯管电流检测端),可实现灯管短路、开路保护。灯管电流越大,反馈电压越高。当任一灯管短路导致⑨脚电压大于1.5V时,启动保护,①脚向外接电容充电,当电压充到3V时进入保护状态,关闭驱动脉冲输出。当灯管开路(如高压插座松脱),不能形成取样电压IS1或IS2,导致IC10⑨脚电压过低(电压小于0.5V持续超过1s以,上)时,IC10判断灯管开路,关闭①、16脚输出的驱动信号,逆变器停止工作,实现灯管开路保护。
灯管电流不平衡保护电路:该电路由IC10⑨脚内部电路、QS1、DS3、电压比较器IC11(LM393M)、DS10及电流取样电路构成。正常时由于电流是平衡的,所以IS1、IS2两个电压幅度大小相等,相位相反,经CS27与CS28耦合后叠加,输出电压接近0v,经DS10整流、CS30滤波得到的电压为0v,加到电压比较器IC11同相端⑤脚电压比反相端⑥脚低,比较器⑦脚输出为低电平,DS3、QS1截止,电流不平衡保护电路不起作用。由于其他原因造成IS1、IS2 两个电压不相等时,经cs27与CS28耦合后叠加,输出相差的电压经DS10与CS30整流滤波,送至比较器同相输入端比较。只要这个不平衡电流产生的峰值电压大于反相端⑥脚电压,比较器就会翻转,⑦脚输出为高电平,DS3、QS1导通,u10⑨脚电压被拉拉低而保护。
灯管电压检测电路:高压输出电路中还接有灯管电压取样电容Cs41、CS42和CS52、CS51,对加到灯管上的电压进行检测。高压变压器T4输出的交流高压由分压电容(CS41、CS42和CS51、cs52)分压得到取样电压vCS1、VCS2,正常时vCS1、VCS2两个电压幅度大小相等、相位相反。vcs1、vcS2检测电压送高压不平衡保护电路,还经电阻分压后得到的VS1、VS2检测电压,送灯管过压保护电路。VS1、VS2 两个电压也是幅度大小相等,相位相反。
过压保护电路:VS1、VS2经DS1整流,再经Rs7.C8滤波为直流电压,送到Ic10⑧脚过压保护检测端。灯管电压越高,反馈电压越高。过压保护电路的门槛电压设置在2.75V。正常情况下,IC10⑧脚电压低于2.75V,保护电路处于关闭状态。当由于某种原因(如灯管开断、升压变压器局部短路等)导致T4输出的灯管电压升高时,会使Ic10⑧脚电压升高。当⑧脚电压超过2.75V时启动保护,TIMER脚向外接电容CS4充电,当电压充到3V时进入保护状态,关闭①、16脚激励脉冲输出。
高压不平衡保护电路:正常时,取样电压vcs2、vCS1大小相等、相位相反,这两个电压分别经CS25、CS26耦合后叠加,输出电压接近0V,经DS9、Cs29整流滤波得到的直流电压也接近ov,加到电压比较器Ic11同相输入端③脚的电压为oV,比反相输入端②脚低,比较器①脚输出为低电平,DS3.QS1截止,高压不平衡保护电路不起作用。如果高压变压器输出电压不平衡,则取样电压vcs2.vCcs1就不再相等(相位相反),叠加后的交流电压就会变大,经DS9、CS29整流滤波,得到的直流电压也会变大,当加到电压比较器IC11同相输入端③脚大于反相输入端②脚时,比较器就会翻转,①脚输出为高电平,DS3、QS1导通,将iu10⑨脚电压拉低。u10⑨脚电压小于0.5V持续超过1s以上,IC10 11脚向外接定时电容CS4充电达3V ,IC10关闭①、16脚输出的PWM脉冲,电路进入保护状态。
3.故障检修要点
该逆变器的功率放大电路的供电直接由PFC电路提供,电压为+380V(热地),而背光控制芯片的供电则由开关电源的次级提供,电压为+12V(冷地)。因此,检修该逆变器电路时一定要注意区分冷、热地,以免损坏仪表或电路元件。
(1)背光灯始终不亮
首先检查逆变器电路工作条件。测背光控制芯片OZ9976GN(IC10)电源端15脚是否有+12V供电。若无+12V电压,检查开关电源部分。若供电正常,接下来检测13脚(使能端)电压是否≥2V(该脚电压≥2V,①、16脚才会有PWM脉冲输出)。否则,说明无,点灯控制电压,应检查主板MCU控制系统。另外,还应检查⑦脚是否有亮度调节信号输入。
逆变电路工作条件正常,则检查IC10 1、16脚有无激励脉冲输出。无激励脉冲输出,则故障在oz9976GN及其外部电路;有激励脉冲输出,则故障在功率放大电路以及高压输出电路,应检查QH1.QH2和T3.T4。
(2)背光灯亮后熄灭
开机的瞬间有伴音,显示屏亮一下就灭,则是逆变器保护电路启动所致。确定故障部位的方法如下:-是在开机后保护前的瞬间,测量OZ9976GN 8、9、11脚电压,判断保护电路是否启动。正常时,11脚(TIMER )电压应约为1.65V,如果测得①脚电压已接近3V ,则说明电路已进入保护状态。此时,再测量⑧、⑨脚电压,如果⑧脚电压异常,则可判断电压反馈电路引起保护;如果⑨脚电压异常,则可判断电流反馈电路引起的保护。
二是采用解除保护的方法维修,根据故障现象,对可疑电路进行电压测量、波形测量,判断故障部位。解除各种保护(包括过压过流灯管开路等所有保护)的方法是将029976GN 11脚电压限制在保护动作电压以下(一般是将该脚直接接地)。只解除过压保护的方法是将0Z9976GN⑧脚电压限制在保护动作电压(2.75V)以下即可,一般是将该脚直接接地。只解除过流灯管开路保护的方法是将0Z9976GN⑨脚电压限制在0.5V~1.5V范围内,而不能将⑨脚直接接地,因为⑨脚电压为0v也会保护。对于⑨脚电压偏低(某只背光灯管开路或失效,或电流不平衡,或高压不平衡引起),可将该脚通过一只电阻(阻值在10k~27k之间选择)接到3.3V上,同时断开RS40;对于该脚电压偏高(过流引起),可将该脚通过一只阻值合适的电阻接地。
二、由OZ9976AGN构成的LEDI背光驱动电路
1.OZ9976AGN简介
OZ9976AGN是一款LLC 半桥控制芯片,可精确控制LED背光灯,既可采用PWM数字调光方式,也可采用模拟调光方式,调光范围宽,并且具有LED开路、短路保护功能。OZ9976AGN的引脚功能和维修参考数据见表2。
2.电路分析
康佳B55U液晶彩电使用的35023573型四合一驱动板,其LED背光驱动电路采用了0Z9976AGN,其应用电路如图5所示。该部分电路的作用是产生LED驱动电压。这部分电路按功能也可分为驱动脉冲形成电路、功率放大电路、保护电路等几个部分。需注意的是,该LED背光驱动电路没有采用常规的自举升压电路,而是采用LLC谐振型开关电源电路。
(1)驱动脉冲形成电路
二次开机后,PFC电路启动工作,PFC电路输出的V PFC电压(约380V )送到MOSFET开关管V701的D极,为半桥式功率放大电路供电。同时,开关电源输出的+12V_VCC电压经限流电阻R751加到N710③脚,为其供电。主芯片送来高电平的背光开启控制信号(BKLT_ EN),经R752加到N710④脚;主芯片送来调光脉冲信号(BKLT_ADJ)经R718送到N710⑥脚。N710开始启动工作,从①、16脚输出两个相位相反的PWM信号,送往推动变压器T751。
(2)功率放大电路
功率放大电路主要由MOSFET开关管V701,V702和输出变压器T701以及谐振电容C701等组成。开关管V701、V702的串联中点接LLC串联谐振电路,谐振电路的两个L就是变压器T701的初级线圈的等效电感,C就是C701。功率放大电路的供电采用PFC输出电压。
推动变压器T751的次级输出频率相同、相位相反的开关激励脉冲,分别经灌流电路R702、VD701、R707和R705、VD702.R708送到.上桥开关管V701和下桥开关管V702的G极,驱动V701和V702轮流导通和截止。当V701导通的时候,V702截止,此时V_ PFC电压流过V701后,经过C701进入T701①脚,再从④脚流出入地,对C701进行充电。当Q701截止的时候,Q702导通,C701放电,放电电流路径是:C701的下端->V702的D极->V702的S极->地->T701④脚->T701①脚->C701的上端。在V701和V702轮流导通的过程中,在输出变压器T701的各个绕组产生感应电压。
(3)LED驱动电压整流滤波电路
从T701次级11-⑦绕组输出脉冲电压,通过VD701~VD704全波整流,C774\C775滤波,形成VLED电压,通过插座V553①脚输出,经LED灯串(LED1、LED2两灯串串联)后,从插座V553④脚流回,再经并联的R772、R774、R773、R788、R789到地形成回路,LED背光灯点亮。
值得注意的是,此LED驱动电路输出的VLED电压并不是一个平滑的直流电压,而是一个含有直流分量的脉冲电压,其直流分量约120V左右,脉冲幅度(峰-峰值)约为20V ,并且其占空比与0Z9976AGN⑥脚输入的PWM亮度控制信号的占空比相同,如图6所示。进行背光调节时,VLED的脉宽也是随PWM亮度控制信号脉宽变化而变化。若用万用表直流电压挡测量VLED电压,亮度从0调到100 时,VLED电压可从122V变化到142V。
(4)恒流控制电路
R772、R774、R773、R788、R789为LED灯串电流取样电阻,该并联电路两端的电压通过R785送到N710 10脚(ISEN),经IC内部电路处理后,调整①、16脚输出驱动脉冲群(断续高频振荡波)的包络宽度,实现对灯串电流恒定控制。
(5)背光亮度控制电路
主板控制系统输出的亮度调整脉冲信号BKLT_ADJ送到OZ9976AGN⑥脚,对IC内部振荡脉冲调整,改变①、16脚输出的驱动脉冲群的包络宽度,从而调整输出到灯串的VLED脉冲电压的占空比,达到调整背光灯亮度的目的。OZ9976AGN⑦脚是模拟亮度调整输入端,本电路没用,通过分压电阻接基准电压,获得约1.5V直流电压。
(6)背光灯保护电路
输出电压过压、短路保护电路:VLED电压输出端接有输出电压分压取样电阻R761、R778、R779与R781,对驱动电路输出的VLED电压进行取样,取样电压反馈到0Z9976AGN 11脚(OVP1)。当输出电压过高,反馈到11脚的电压达到保护阈值(3V )时,内部保护电路启动,停止输出驱动脉冲DRV1.DRV2。
当VLED电压输出端的负载电路发生短路故障,反馈到OZ9976AGN 11脚的OVP1电压小于0.2V时,内部短路保护电路启动,停止输出驱动脉冲DRV1、DRV2。
过流保护电路:反馈到0Z9976AGN的10脚(ISEN)的LED灯串电流检测信号,除对LED灯串电流恒定控制外,还可实现过流保护功能。当LED背光灯串发生短路时,导致10脚电压上升到0.5V时,IC内部过流保护电路启动,关断驱动脉冲DRV1.DRV2输出。
3.故障检修要点
(1)有伴音,背光灯不亮
背光灯不亮故障原因可能是主板控制系统发出的控制信号(BKLT_EN、BKLT_ADJ)异常LED背光驱动电路不良或LED灯串有问题。二次开机瞬间,首先测量背光驱动电路输出的VLED电压,
通常有以下两种情况:一是开机瞬间VLED输出电压高达160V,但随后降为0V。一般是负载电路有开路现象引起的。重点检查LED灯串连线的插头、插座V553是否接触不良,两串LED灯串之间的串联电阻R796、R797是否开路损坏,以及检查LED2-端与地之间的灯电流取样电阻R772等。若以上检查均为正常,则可能是LED1.LED2灯串中有灯珠开路现象。
二是VLED输出电压始终为OV。一般是背光驱动控制IC未工作或功率放大电路未工作引起。需进行以下检查:
首先测量+12V_vCC、V_PFC供电是否正常,若不正常,检查开关电源电路。
接下来测量0Z9976AGN③脚供电和⑤脚的VREF电压是否正常,如果这两脚电压都为OV,则多为③脚外接限流电阻R751烧断, C752 短路,或IC内部短路;如果③脚电压输入正常,但⑤脚无VREF电压,且外接电容C754正常,则是IC内部稳压电路损坏,需更换IC。测量0Z9976AGN④脚( ENA )电压和⑥脚( PDIM )波形是否正常,若不正常,则检查主板的相关控制电路。测量①、16脚有无驱动脉冲输出,可用示波器测量波形来判断,也可测量直流电压或交流电压来判断(正常时直流电压应为5.5V左右,交流电压应为2V左右),若①、16脚无驱动脉冲输出,则OZ9976AGN内部电路损坏。若①、16脚有驱动脉冲输出,检查隔直电容C751正常,则故障发生在功率放大电路或VLED电压整流、滤波电路。
检查功率放大电路,主要检测功率放大管的供电V_ PFC(380V)是否正常,功率放大管V701、V702是否开路损坏(V701、V702击穿短路,会导致开关电源部分的保险管烧断),推动变压器T751、输出变压器T701是否引脚脱焊、内部绕组断路,灌流电路(R702、R707、VD701 和R705、R708、VD702 )元件是否损坏。最后检查VLED电压整流二极管VD751等是否开路损坏,滤波电容C774、C775是否击穿损坏。
值得一提的是,该背光驱动电路采用LLC谐振型开关电源电路,若0Z9976AGN不工作,或功率放大电路不工作,VLED电压为0V。这一点与自举升压型LED驱动电路不同,自举升压电路不工作时,LED电压输出端仍有一定的电压( 此电压略低于开关电源送来的供电电压),但对输入升压电路的电压没有起到提升的作用。
(2)背光灯亮后熄灭
这种故障可能是过压、过流保护电路起控所致。首先检查过压保护电路,OZ9976AGN的11脚电压设定在0.2V~3V,高于3V过压保护,低于0.2V短路保护。引起过压保护的原因:一是过压保护OVP取样电路电阻变质;二是VLED输出电压过高。在确认背光驱动电路无明显短路或断路的情况下,可采用短时解除保护的方法来判断故障部位。解除过压保护的方法是在R781两端并联电阻(10k~27k),降低OVP取样电压。如果解降过压保护后,输出电压正常,则是保护检测电路分压取样电阻阻值改变;若输出电压过高,则是稳压环路有故障。
检查过流保护电路是否正常。正常时,OZ9976AGN 10脚( ISEN)的电压值设定在0.5V以下,达到0.5V时过流保护电路启动。引起过流保护的原因: 一是过流取样电阻R772、R774、R773、R788、R789开路、阻值变大,二是背光灯串发生短路故障。
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