在液晶彩电中,由于液晶面板不能主动发光,所以只有在背光源的照射下才能看到图像。稍早前的液晶彩电多采用冷阴极(CCFL)灯管作为背光光源,现在普遍采用LED(发光二极管)作为背光源。
         使用LED作为背光源,主要有两大优点:一是节能;二是具有更好的色域,图像效果更逼真。

         目前小尺寸LED多采用侧背光的方式,即将LED灯排成灯条形状,置于液晶屏背光模组的上下两侧或者四周,如图1所示,再通过导光板将光线折射,使多数光线可以垂直于LCD面板射出,从而实现背光照射功能。

         另一种LED背光方式是将LED均匀分布于背光模组底部,使光线能直接垂直射出,称之为“直下式”背光,如图2所示。由于采用这种方式背光的液晶屏厚度较厚,所以仅用于少数大屏幕LED液晶彩电中。

        与同尺寸采用CCFL灯管的液晶彩电相比,LED背光非常节能,其配用的开关电源电路输出功率也小很多。目前,在康佳小屏幕(26英寸及其以下)LED液晶彩电中,主要板件型号见表1。


一、开关电源电路
        目前26英寸以下LED液晶电视主要采用的电源包括36W(34006834)和60W (34006812)两款,二者均采用反激拓扑设计,电路基本相同,主要区别是前者只有一路+12V输出,后者有一路+12V和-路+24V输出,这两种电源的主要参数见表2。


        34006834型和34006812 型开关电源均采用新型厚膜电路FSQ0465R(UB901),34006834型板的电路如图3所示。


         FSQ0465R类属于FSQ系列(常用型还有FSQ0565、FSQ0567、FSQ0765等),内置有PWM控制电路与高耐压(高于650V )MOSFET大功率场效应管,还有基准电压源、振荡器、RS触发器等电路,并具有过流过压、欠压和过热等完善的保护功能,其引脚功能和电压见表3。


         值得一提的是,FSQ系列是新-代的厚膜产品, 是工作方式为CCM( Continuous Current Mode,电流连续模式)和QR(Quasi resonant,准谐振方式)混合的产品,在低压重载时进人cCM方式,频率变化范围很小( 48kHz~67kHz),以提高工作效率;而在高压或轻载时,进入QR方式,以减小开关管的导通损耗。因此,该系列厚膜块不论负载是轻还是重,其工作效率均很高。
1.启动控制电路
         接通电源后,AC220V电压先经电感L902、L901及电容CY901~cy904高频滤波,再由BD901、c901全桥整流滤波,得到约+300V的直流电压,一路经启动电阻RB916、RB917加到UB901的⑥脚;另一路经开关变压器TB901的初级①-③绕组加到UB901的①脚。
          加到UB901的⑥脚的电压经芯片内部的电流源给③脚外接电容CB905充电,当CB905两端电压达到+12V时,UB901内部振荡及PWM电路启动工作,此时芯片内部的电流源断开,芯片的供电由芯片③脚外接的串联稳压电路提供。
       一旦开关电源启动后,TB901的⑤-⑥辅助绕组产生感应电压,先经DB902、CB909整流滤波,再由QB903、RB909 RB910及ZDB903等元件组成串联稳压电路稳压,得到约17.4V的电压,供给UB901的③脚,以驱动启动电源。
2.稳压控制电路
         稳压控制电路主要由光耦UB960 (PC817)、 精密线性稳压器UB952(TL431 )及UB901的④脚内部电路组成,如图4所示。


         输出的+12V电压一路经电阻RB964加到UB960的①脚,另一路经电阻RB962、RB963分压后加到UB952的①脚(R极)。当输出电压升高时, UB960的①脚电压升高,同时UB952的①脚电压上升,则UB952的③脚(K极)电压下降,这样加到UB960的①、②脚间的电压升高,其内部发光二极管发光强度增加,则UB960的③、④脚内接的光敏三极管导通.程度加深,使得UB901的④脚电压(VFB)下降,在内部电路的控制下,开关管的驱动脉冲占空比减小,则输出电压降低,从而达到稳压的目的。相反,若输出电压降低,其稳压过程与上述相反。
3.保护电路
         该电源设有过压保护(oVP)、过载保护(OLP)和异常过流保护(AOCP)电路,这些保护电路均为重启模式(restart),即当检测到异常情况时,开关管关断,Vcc电压下降,当Vcc下降到8V时,保护电路被重置,通过启动电路给Vcc电容充电,当Vcc电压充至12V时,重新进入正常工作状态。如果此时异常状况仍未被排除,则开关管保持关闭状态,Vcc电压又开始下降,如此循环,直至异常被排除,其相关电压波形如图5所示。


(1)过载保护(OLP)
     由于通过开关管的峰值电流被严格限制,所以对于特定的输人电压,能提供的最大负载电流也是一定的,即电源能提供的最大功率被限制了。当负载电流消耗的功率超过此限制功率时,则输出电压下降,加到UB960的①、②脚间的电压下降,其内部发光二极管发光强度变弱,则流过UB960的③、④脚内接的光敏三极管电流减小,使得UB901的④脚电压(VFB)上升,当VFB升至2.5V时,D1截止(参见图4),电流源给CB缓慢充电至Vcc。在这种情况下,当VFB达到6V时,芯片进入保护状态。UB901的④脚外接电容CFB,以防止因为瞬间电流脉冲导致的误保护,即该电容容量决定过载保护的响应时间。
(2)过压保护
         过压保护电路由稳压二极管ZDB904、光耦UB953、三极管QB905等元件组成,参见图3。当12V输出电压超过13V时,ZDB904反向击穿,QB905导通,UB953导通,UB901的④脚电压(VFB)上升,电路进人OLP保护状态。
二、LED背光驱动电路
        出于对LED光学性能、使用寿命等方面的考虑,LED驱动电路的主要作用有以下两点: 一是对LED灯串进行恒流驱动,并尽可能保证各灯串的电流均衡;二是将输人直流电压变换到适合LED灯串的电压。
1.LED背光参数
         康佳小屏幕LED液晶彩电所用液晶屏主要有CMO屏和自主开发的液晶屏,两种屏均需外配LED驱动板,其LED背光的主要参数见表4。


         以自制23.6英寸LED屏为例,其背光连接关系如图6所示,即8只串联成一小串,然后两小串并联作为一大串,即每一个大串中的LED颗数为16 (8X2PCS);LED电流为40mA(因为是两串并联,实际流过每串电流为20mA),LED偏置电压Vf=2.9 V~3.5V,则灯串电压为(2.9V~3.5V)x8=23.2V~28V。


2.控制芯片OZ9998简介
       该类液晶屏的LED背光驱动均采用升压(Boost)结构,将输人的12V(或24V)直流电压升到满足LED灯串的电压。

        该背光驱动电路的控制芯片采用OZ9998 ,其内部电路如图7所示,主要特点如下:
      (1)兼具Boost开/关控制和LED电流平衡功能;(2)每只芯片最大可驱动8个灯串;(3)具有外部PWM调光功能;(4)可多颗并联使用,驱动大于8路LED灯串;(5)LED灯串电流可以通过外部电阻设定。
3.升压与驱动电路


        升压电路如图8所示,当场效应管Q1导通时,D1反偏截止,流过电感L1的电流线性上升,将电能储存于电感L1中,此时VLED输出电流完全由C2提供。Q1关断时,由于l1中电流不能突变,L1中电压极性反偏,此时L1中的感应电压与输人的DC电压串联,并通过D1向C2充电,则C2电压(泵升电压)高于输人的DC电压,此时电感储能向负载提供电流,并补充C2单独向负载供电时损失的电荷。
         输出电压的调整是通过负反馈环路控制Q1的导通时间实现的。若直流负载电流上升,则导通时间会自动增加,为负载提供更多的能量。若输人电压下降,则峰值电流(即L1的储能)下降,会导致输出电压下降,但负反馈环路会检测到输出电压的下降,通过增大Q1的导通时间(Ton)来维持输出电压的恒定。
        C1:输人滤波电容,开路状态不会对电路造成实质性影响,短路后会使后面电路失效。
         L1:储能电感。开路则电路失效,短路会使升压电路无法工作,并且可能导致MOSFET管Q1烧毁。当检修Q1击穿故障时,应检测L1是否有短路,电感量是否正常。L1损坏后多表现为电感量为0。
        D1:续流二极管,实修时应重点检测D1是否短路。
        C2:输出储能电容,若容量减小,则升压输出电压会下降。
        对于LED的恒流驱动控制主要由OZ9998(U702)的内部电路完成,采用OZ9998的LED恒流驱动电路典型应用电路如图9所示,其引脚功能见表5。


4.常见故障检修
         故障现象1:二次开机后背光不亮,但伴音正常。分析检修:首先检查LED驱动板上的+12V供电及ENA、PWM信号是否正常,接着检测保险丝F702及升压开关管Q703是否正常,电感L701有无短路现象。从实修情况看,Q703击穿较为常见。如上述检查均正常,则测量U702的19脚的供电电压与17脚的5V基准电压是否正常。如果19脚电压正常,但17脚电压异常,则表明U702已经损坏。
         故障现象2:开机后,屏上某一区域出现暗块,或者有规律地间歇性出现暗块。分析检修:该故障通常系某一灯条未被点亮所致。灯条或者驱动板异常均可能引发此故障。在背光正常点亮情况下,ISENS1 ~ISENS8端口的电压一般在0.3V~1.5V之间,虽不完全相等,但相差不大。在故障出现时,检测各灯串负极电压或0Z9998的ISENS端口电压可以初步判断故障原因:
        (1)ISENS电压大于3.5V,表明此路灯串中有LED短路,使得多余电压加到了OZ9998引脚上。
        (2)ISENS电压过低(低于0.1V),则可能为此路灯串中有LED开路,或者连接线或连接插座等异常。如所有LED及连接线路正常,则可能是OZ9998损坏,需更换IC。
         故障现象3:开机后背光一-闪即灭。分析检修:该故障通常系过压保护电路起控所致,应重点检查过压保护电路。正常情况下OVP2电压值设定在1.6V~1.8V,OVP1 比OVP2低10%,参见图9。若实际电路中只用了一只OZ9998,则只设有OVP2电压检测电路。