二、背光灯24V供电介绍及工作原理
电路特点;由一块日本三肯公司的STR-W5667 (原理图位号;NE003)图1为背光灯部分原理图,图2为比较容易分析的简化图。
TLM-3277的液晶屏背光部分是由16根CCFL(冷阴极荧光灯)组成,所需功率约130W。所以该24V背光灯供电源的功率输出约大于140W。 该电路的供电由主电源的B+PFC(380V)提供。STR-W5667的启动Vcc由主电源PFC部分蓄能电感TE001的付线圈产生的感生电势经DE001整流后提供,该Vcc的大小于主电源的负载小信号电路的工作电路成正比,当小信号电路不正常,该Vcc可能不正常,该背光灯电源也无法正常启动,这也保证了只有小信号电路正常工作,背光灯才能点亮的时序关系。
图1 24V背光灯供电源原理图
图2 背光灯原理简化图
(1)脚 内部MOS管漏极(D) (3)脚 内部MOS管源极(S) (5)脚 接地 (6)脚Vcc供电 启动电压为 16V 正常工作电压22V 大于34V进入过压保护 (7)脚稳压控制及准谐振控制 (7)脚电压上升,输出电压下降 (7)脚是受控脚,有三路控制信号对其控制及一路反馈输入控制, 是电路状态的关键受控脚(下面要逐一详细介绍) 1.稳压控制;通过光耦N004控制。 2.准谐振延迟控制;通过DE010 RE032 CE015 DE012控制。 3. 小信号故障背光灯自动关闭控制;通过VE002 RE035 RE036控制。 4.锯齿波反馈MOSFET截止控制;由RE039取样,RE038、CE026积分后控制。
启动过程
当主电源工作后,主电源向该24V背光灯电源提供启动Vcc(40V~50V)和工作电源B+PFC(380V) Vcc经过RE037、DE011加到NE003(6)脚,由于RE037阻值较大及CE024的充电作用,NE003(6)脚电压逐步上升,当上升到阈值电压16V时,NE003内部的电路开始启动,NE003(6)脚电流也开始大幅上升,由于RE037较大NE003启动后,流入(6)脚的电流迅速上升,会在RE037上形成很大的压降,(6)脚电压会下降到很低的水平,此时由于电路的启动(弱振状态),TE003的感生电势经DE009整流CE024滤波,及时的施加于NE003(6)脚使电压上升并为持在22V~23V左右(如果DE009不能及时向(6)脚提供VCC电源,则电路启动失败),B+PFC电压经TE003的初级加于NE003 (1)脚,背光灯24V开始正常工作。 (NE003(6)脚电压大于34V则进入过压保护,(6)脚最小维持电压为11V)
NE003(STR-W5667)内部振荡器的工作:
IC内部振荡器是通过对C1的充放电形成振荡脉冲的。放电时间常数C1R1(约50μS)决定了MOSFET的关断时间,在PRC工作状态下,稳压过程是由固定的截止时间(Toff),通过改变导通时间(Ton)来实现的。图3表明了没有稳压控制控制信号输入时,内部振荡器的工作波形。当MOSFET导通时,电容C1被充电到6.5V,同时漏极电流Id流过电阻RE039,在RE039上产生方形波电压Vd,Vd经RE038、CE026积分后并馈送至IC(7)脚OCP/FB端口。当(7)脚电压上升到阈值0.73V时,集成电路内部电压比较器1翻转,控制振荡器输出反相的低电平,并通过驱动电路迫使MOSFET截止。MOSFET截止后,电容C1通过内部电阻R1放电, 电容C两端电压按恒定的放电时间常数C*R线性下降。当C1两端电压下降到3.7V时,振荡器输出再次反相,为高电平,使MOSFET再次导通,C1两端的电压再次跳升到6.5V,振荡器开始下一周期工作。放电时间常数C*R决定(约为50us)决定了MOSFET的截止时间,而(7)脚电压上升的快慢决定了MOSFET的导通时间,至于什么时间开始再导通,由准谐振方式决定。准谐振方式就是使MOSFET在VDS(振零)的谐振周期的半周处导通。
图3 波形图
锯齿波形成及反馈;NE003 (3)脚是NE003内部MOSFET的源极,两端电压波形;当MOSFET导通时为高电位,当MOSFET截止时为低电位(RE039为波形取样电阻),该波形为方形波,经过RE038及CE026组成的积分电路后,变成锯齿波并加于(7)脚(形成锯齿波电压的斜率由RE038和CE026的时间常数决定)图4。
图4 锯齿波形成电路
稳压控制 稳压控制原理是以固定开关管的截止时间(约50us)调节其导通时间的方式进行的,即上面讲的PRC工作方式。由图 2 可知,当变压器TE003次级输出电压(+B)上升时,经过取样、比较后,流过光耦N004(1)(2)脚的电流增大,光电耦合器中光敏三极管的内阻减小,输出电流增大,NE003(7)脚电压上升,导致输出电压下降。
准谐振原理; 因NE003(7)脚电压上升的快慢决定开关管的导通时间长短而NE003内C1放电的快慢决定开关管截止时间长短,开关管截止时,其源极与漏极间有较大的脉冲电压,该脉冲电压的后沿在下降到低电平之前,因NE003内C1放电使开关管已进人导通状态,这样开关管就会有较大的导通损耗,为减少这种损耗就要在漏极和地间在MOSFET管关断时自感电势和分部电容产生的振零波形的“谷点”要落在MOSFET再次导通点的时间上。 但是为实现这样一个目的需要如下两个条件:
(1)在漏极和地之间要有一个合适的电容CE027存在,由他和初级电感构成LC振荡回路,以便形成漏--源极之间振零电压谐振波形有一个略宽的适当范围。由此可见这个CE027电容非常关键。
(2)在栅极的驱动信号中要有一个合适的延迟时间,以保证当准谐振信号下降到0.73V以下、MOSFET开始导通时恰好处于振零波形的最低处。 从原理图中可知开关变压器TE003初级绕组①②与电容CE027组成一个LC串联谐振电路,CE027接在开关管的漏极(NE003(1)脚)与地之间,在开关变压器向次级放完能量后,电容CE027经初级绕组①②放电CE027与初级绕组发生谐振CE027的两端产生谐振电压, 若在该谐振电压的最低点(即谐振开始后的1/2周期处)使开关管导通,则可将开关管的导通损耗降至最小(适当选取CE027的大小,可使开关管再次导通时其位置正好在谐振曲线的谷点,此时损耗会降至最小)。
为达到开关管在CE027两端电压最低时才导通的目的,电路中还采用了延迟导通措施。延迟导通电路由DE010、RE032、CE025、DE012、CE026等组成,这样在CE027与TE003初级绕组①②发生谐振时,绕组①②上的谐振电压会感应到驱动绕组TE003③④绕组,其感应电压经DE010、RE032、DE012对CE025、CE026充电,使得NE003(7)脚的电压,在TE003能量放完后不会立即下降到0.73V以下,开关管便一直处于截止状态;只有当CE025、CE026放电,使NE003(7)脚电压降到0.73V以下后,开关管才导通,适当选择CE025、CE026大小,延迟MOSFET的导通时间,使开关管正好在CE027端电压最低时导通,从而实现降低开关管导通损耗的目的,这就目前开关电源为了降低损耗、提高效率而广范应用的准谐振技术的原理。
图5 准谐振控制
背光灯自动关闭电路; 在正常收看的过程中,如果信号电路出现故障,则背光灯供电也会同时停止,防止出现讨厌的“白板”现象。 工作原理;图6 在正常工作时,Vcc1的电压由TE001的付线圈经整流滤波后提供约40V,该电压加到串联电阻RE035(10K)、RE036上,其串联中点电压是30.3V接VE002(PNP)基极,VE002的发射极接NE003(6)Vcc供电端,此时VE002反偏截止,当在电视机收看过程,主电源小信号处理部分出现故障时,Vcc1(40V)电压会较大幅度下降,VE002的基极电压(30.3V)也会相应下降,此时VE002会进入导通状态,造成Vcc2(22.5V)经VE002、RE034施加于NE003(7)脚,((7)脚电压上升会引其内部振荡器停振)使24V背光灯供电停止输出,背光灯自动关闭。
可见(7)脚在大于0.73V(阈值)时MOSFET关闭,(7)脚是多种电信号进行控制,例如反馈的锯齿波幅度如果幅度较小,但是的光耦产生的直流分量叠加在锯齿波上,改变了锯齿波的直流分量,达到0.73V即可对MOSFET的导通/截止进行控制,这就是控制稳压的原理,那么准谐振也是改变(7)脚的直流分量达到MOSFET延迟导通的目的,自动关机更是大幅度提高(7)脚电压,使之关闭。 `[Page]
图6
液晶TLM-3277电视机,内部采用16根背光灯管(CCFL)。随着屏幕尺寸的增加为了保证亮度及亮度的均匀性,背光灯管的数量会增加到20~30只,其供电功率也增加,此时开关电源背光灯的24V供电部分即选用更大功率的模块,如TLM-4277、TLM4777等采用STR-X6769,电路的基本原理没有变。
完结...
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