长虹液晶ZLS42A-P机芯采用三合一主板,即将电源、背灯驱动、主板电路做在一块板上,如图1所示。该主板具有电源AC-DC转换、背灯升压调光控制、信号解调处理等功能。该机芯的主芯片采用MSTAR公司生产的单芯片TSUMV59XUS(U13),伴音功放采用数字功放TPA3110LD2PWPR(U302),主要机型有LED32C2000、LED32C2000(LM014)、LED32560、LED32568、LED32B21000(LG1U)等。
一、信号处理电路简介
U13是对各种信号进行处理的核心器件,并内置CPU电路,控制整机各个功能电路协调工作。从高频头输入的中频信号,AV端子输入的CVBS信号,VGA端输入的RGB信号,HDMI端输入的数字多媒体信号,HDTV端输入的分量信号(YPbPr)、USB端输入的多媒体数字信号,均直接进入U13中进行处等处理后,编码产生LVDS信号,通过上屏线送给逻辑板。
从各端口输入的声音信号进入U13进行音量控制、音效处理后,送给伴音功放块U302,经其放大后推动扬声器发声。
总线进入方法:按菜单键后,在菜单未消失前,依次按数字键0、8、1、6即可进入总线。
软件升级操作方法:(1)先将升级程序拷贝到U盘根目录下,文件名必须采用设计提供的名称:CHV59se_LCD.bin;(2)将信号源切换到TV状态,将U盘插入USB 1接口中;(3)在设置一选项下,执行软件升级,按提示操作即可;(4)在完成系统升级后,进入工厂M模式,进行初始化数据操作,最后遥控待机退出工厂模式即可。
二、开关电源电路
该机芯开关电源电路的主要器件如图2所示,通过反激变换IC和变压器将输入220V/50Hz交流电(AC)转换为12.3V直流电(DC),为主板电路及LED背光驱动IC供电;同时输出32V直流电,供给LED背光升压电路。
该机芯开关电源反激变换IC型号是NCP1251A。该芯片是安森美公司的高集成度PWM反激变换芯片,针对低功耗反激式电源设计,内置固定频率65kHz的电流模式控制器、斜坡补偿、4ms固定软启动、过压/过流保护等电路,如图3所示。
NCP1251A待机功耗低于100mw,启动电流低于15μA,工作电压最高可达28V,内部正常工作频率为65kHz,当电源工作在轻载状态时,工作频率自动降到26kHz,或者进入跳周期工作模式,其引脚功能见表1。
该IC可与多款TSO-6封装的绿色模式PWM控制IC互换,如常见的OB2273、LD7536、(LD7535)、NE1102、NCP1250等。
1.进线杭干扰电路主电源上的进线抗干扰电路由电压过高限制电路、防浪涌冲击电路和进线抗干扰滤波电路组成,如图4所示。
(1)电压过高限制电路/防雷击电路
当从插座CON101输入的电压过高时(火线和零线)或有雷电进入时,压敏电阻RV01的两端电压升高,当超过RV01的保护电压值时,其漏电电流大增,KV01接近短路,FP101因过流而熔断,从而保护后级电路不会因电压过高而损坏。
(2)防浪涌冲击电路
在冷机状态,滤波电容CP105未存储电荷。当接通电源开关后,交流电压先经RTP101限流,再由DP101~D104组成的桥式整流电路整流后,为CP105充电。RTP101的接入,限制了CP105的最大充电电流,从而避免开机冲击电流过大,损坏器件。因RTP101为负温度系数器件,所以随着充电的进行,RTP101自身阻值会随温度的上升而变小,最后几乎变成直通,不再额外消耗能源。
(3)进线滤波电路
进线滤波电路由FLP101、FLP102及外围电路组成两级滤波网络。FLP101和FLP102是共模线圈,组成两级共模滤波网络,滤除电网或电源产生的共模(幅度相等,相位相同)干扰信号。对于差模(幅度相等,相位相反)干扰信号,该网络没有抑制作用,因为差模干扰信号在共模线圈中产生的磁通相反,则线圈的感应电压约为零。
CXP101、CXP102组成不平衡滤波网络,滤除电网或电源产生的差模干扰信号。电路中,CYP103、CYP104的一端与冷地相连,作用是消除共模干扰,多采用高压瓷片电容。
2.启动电路
AC220V电压经RP101、RP102及RP103、RP104、RP106分压后,得到一个幅度值正比于交流电压,经二极管DP105整流后得到VCC电压,向电容CP201(4.7μF/50V)充电,CP201两端电压逐渐升高,UP101(NCP1251A)的⑤脚电压也跟着升高,当该脚电压升至VCC-ON电压(18V)时,UP101启动工作。
由于启动供电能提供的电流较小,一旦电源启动工作后,辅助供电电路将为UP101的⑤脚供电。
3.功率变换电路
开机后,整流滤波电路输出的+300V电压经开关变压器TP201的⑤-②绕组直接加到QP201的D极。同时,UP101的⑥脚输出驱动脉冲,通过电阻R212加到QP201的栅极,如图5所示。R212是驱动斜率控制电阻,避免驱动瞬间过冲损坏QP201。
当UP101的⑥脚输出高电平时,甲201导通,+300V电压经TP201的⑤-②绕组、QP201、RP208到地。由于流过电感线圈的电流不能突变,因斯鱐P201绕组的电流从零开始逐渐增大。在此过过程中,TP201初级绕组的感应电动势为⑤脚正、②脚负,电能被转变成磁能并储存起来。
当LJP101的⑥脚输出低电平时,QP201截止,+300V电压经TP201的⑤-②绕组、QP201、RP208到地的电流回路被切断,这时TP201的⑤-③绕组中的感应电压方向瞬间反向,即⑤脚负、②脚正,产生尖峰脉冲电压,与输入的300V直流电压相叠加,得到约600V左右的尖峰电压。此时,二极管DP205导通,尖峰电压经RP219和CP209馈入300V不稳定直流电源中,从而迅速降低尖峰脉冲电压,避免开关管QP201过压损坏。
当有交变的电流流过TP201的⑤-②绕组时,变压器的次级绕组均会产生相应的感应电压。TP201的③-①绕组产生的感应电压经RP204、RP205限流、DP202整流,CP2051滤波后,得到约27V的直流电压,再经DP208、RP206、CP201限流稳压后得到22V的电压VCC,供给UP101的⑤脚,为集成电路提供正常工作电压。
TP201次级⑨-⑧绕组产生的感应电压经DP302、DP305整流,CP332~CP334滤波后,形成12.3V的直流电压,为主板供电,如图6所示。主板电路中的DC-DC变换电路以及LDO(低压差稳压块)将12.3V电压转换成各单元电路所需直流电压。
TP201次级⑥-⑧绕组产生的感应电压经DP301、DP303整流,CP342、CP343滤波后,形成32V的直流电压,供给LED背光升压(Boost)电路,最后将其转换成LED灯条所需56V直流电压。
4.稳压电路
输出电压的稳定控制,采用过渡响应以及稳定性优化的电流模式控制,通过光祸NP202控制UP101的②脚输出电流的多少来实现输出电压的稳定。
当负载变轻或输入电压升高时,12.3V电压升高,通过RP307和RP308、RP310分压所得电压也跟着升高,加到UP808控制端(R)的电压也随之升高,则UP808的K极电压下降,流过NP202内部的发光二极管的电流增大,发光二极管发光强度增加,NP202的③、④脚内部的光敏三极管导通电阻降低,从UP101的FB端子(②脚)流出的电流增大,②脚电压下降,经UP101内部电路处理后,其⑥脚输出的PWM脉冲占空比减小,开关管QP201的导通时间减少。则TP201的储能时间减少,放电时间增加,次级整流输出的12.3V电压降低,达到稳压的目的。
当输出的12.3V电压降低时,其稳压过程与上述相反。CP305和RP305组成消谐振电路,防止UP808进入谐振状态,避免稳压环路失控。
当彩电进入待机状态或12.3V空载时,电容CP334中储存的电荷泄放很慢,其两端电压较长时间保持为固定值,经稳压环路控制后,UP101的②脚的电压逐渐下降,当其降至1.5V时,IC内部振荡频率开始降低,电源进入跳周期工作状态。当②脚电压降至0.8V时,IC内部的振荡频率降为最低工作频率26kHz。此时,12.3V电压逐渐降低,经控制环路控制后,UP101②脚的电压又逐渐上升,UP101又开始正常工作,12.3V电压又略有上升,随后UP101进入跳周期工作模式,如图7所示,以降低电源功耗。
5.保护电路
UP101内置多种保护电路,通过外围电路的选择和内部电路结合,可以实现完善的过功率保护(OPP)和过压保护(OVP)功能。
正常工作时,TP201的③-①绕组产生的感应电压经DP202、CP2051整流滤波后,得到约27V的电压,经电阻RP203、RP205分压,CP203滤除杂波信号后,送到Up101的③脚,参见图6。由于该分压较低,不足以使up101的③脚内接的比较器动作,也不影响稳压环路的工作状态。
当某种原因造成输出功率增加时,开关电源功率加大,此时TP201的③-①绕组产生的感应电压升高,UP101的③脚电压也升高,在IC内部电路的控制下,开关管QP201的导通时间减少,则输出功率下降。如果在此过程中,UP101的④脚检测到流过开关管的电流也过大,则UP101内部比较器会输出复位reset信号,电路进入OPP状态,即一直工作在启动→保护→启动状态,直到解除OPP状态为止。
如果TP201的③-①绕组产生的感应电压过高,当UP101的③脚电压超过3V时,内部比较器动作,Up101进入过压保护状态,无开关管驱动脉冲输出。
三、LED背光驱动电路
该机芯的LED背灯驱动电路如图8所示,其控制芯片采用OnBright(昂宝公司)生产的OB3350CPA(UP401)。该芯片内部集成有峰值电流控制器及跨导放大器,可以在不同的输入及负载条件下精确地控制输出电流。
另外,OB3350CPA从主芯片接收调光PWM信号,通过内部比较器自动控制输出方波的占空比,达到调节背灯电流的目的,并具有输出过压保护、过流保护、开路保护、过温保护等功能,其引脚功能见表2。
升压电感LP402、开关MOS管QP401、整流二极管DP401组成Boost升压电路。当主芯片发出背光“开”指令(即BL-ON信号由低电平变为高电平),“且UP401的①脚有12V供电时,UP401开始正常工作,从②脚输出一定占空比的方波,驱动开关管QP401。此时,开关电源输出的32V电压经升压电路输出约56V的LED+电压,驱动背光灯条发光。
灯条的电流由UP401的⑤脚外接的反馈电阻确定,在本机芯中ILED =VFB/RFB =300mV/1Ω=300mA。主芯片输出的调光DIM信号送给UP401的⑧脚,UP401通过调节DIM信号的占空比控制②脚输出信号的占空比,达到调节LED+电压,从而改变流过灯条的电流,控制灯条的发光强度。
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