LED液晶彩电采用的IPE06R31A型电源板集开关电源与LED背光灯驱动电路为一体,如图1所示,主要用于TCL、乐华、三洋等等LED等液晶彩电中。

         该电源板由开关电源部分和背光灯电路两部分组成如图2所示。开关电源以U1(TEA1733)为核心组成,为背光灯电路和主板电路提供24VA和3.3V电压;LED背光灯驱动电路以U5(MP3394)为核心组成,将24VA供电提升后,点亮4条LED灯串。开/关机电路对开关电源输出的24V电压和LED驱动电路的开/关与亮度进行控制。

一、开关电源电路分析

         开关电源电路主要由振荡驱动块U1、开关管QW1、变压器TS1和稳压控制光耦U2、误差放大器U3组成,如图3所示,产生不受控的+24VA、3.3V电压和受控的24V电压。

         TEA1733是一款低成本电源控制芯片,具有功率过载保护(OPP)、过流保护、欠压保护(UVP)、过压保护(OVP)和超温保护(OTP)功能,适用于功耗不超过75W的反激变换开关电源中。该IC待机功耗低于100mW,支持断续导通模式( DCM)和连续导通模式(CCM),在整个负载范围内均具有较高的工作效率。TEA1733引脚功能见表1。

1. 24VA电源电路
        (1)启动过程
         LF1、CX1、CY1、CY2、LF2组成交流抗干扰电路,滤除市电中的高频干扰信号。AC220V市电经D101~D104桥式整流,CE1、CE2滤波,产生+300V左右的直流电压,经变压器TS1的初级绕组加到MOS管QW1的D极;AC220V市电经R100~R103分压后,通过R432为U1的①脚提供启动电压,内部振荡电路启动工作,经比较放大、处理后从U1的③脚输出激励脉冲,推动QW1工作在开关状态,在变压器TS1次级各个绕组中产生感应电压。
        TS1的①-②绕组的感应电压经D402整流C424滤波,产生vCC电压,送到U1的①脚,替代启动电路,为U1提供稳定的工作电压。
        TS1次级⑦-⑧绕组的感应电压,经D404整流,由C402、C404、L400、C405组成的Π型滤波器滤波后输出24V直流电压,一路经开/关机电路Q401~Q402控制后,向主板等负载电路供电,同时为电源板上的LED背光灯电路供电;一路经厚膜电路U4(EUP3482)DC-DC降压后产产3.3V电压,向主板供电。
(2)稳压过程
         稳压控制电路由光电耦合器U2、取样误差放大电路U3及U1的⑦脚内部电路组成,对开关电源输出的24V电压进行取样。当某种原因使输出电压升高时,U3的R极(①脚)电压升高,则K极(③脚)电压下降,即U2的②脚电压下降,U2的导通电流增大,U1的⑦脚电压降低,经⑦脚内部电路比较放大和控制后,③脚输出的开关脉冲宽度变窄,QW1导通时间缩短,输出电压下降到正常值。当开关电源输出电压下降时,其稳压控制过程与上述相反。
(3)尖峰脉冲吸收保护
           尖峰脉冲吸收保护电路由D400、R453~R458、C414组成。在QW1截止瞬间,TS1初级线圈中产生的尖锋脉冲电压,通过D400、R453~R458、C414泄放,以防止QW1过压损坏。
(4)过流与过压保护电路
         过流保护电路由取样电路R402、R403及U1的④、⑥脚内部电路组成,对流过QW1的S极电流进行检测。
         U1的④脚内部设有过流检测保护电路,⑥脚内设过压保护电路。当菜种原因导致流过QW1的电流过大时,则R447 R448上的压降增大,即U1的④脚的电压升高,当升高至保护阈值时,内部过流保护电路启动,关闭③脚输出的PWM驱动脉冲。
          R447、R448两端的电压还经D403. D405送到U1的⑥脚,当流过QW1的电流过大,R447 R448两端电压过高时,U1的⑥脚内部过压保护电路启动,开关电源停止工作。
         另外,U1的①脚vCC电压经R433、ZD401与⑥脚相连接。当开关电源输出电压过高,产生的VCC电压超过ZD401的稳压值24V时,ZD401击穿,U1的⑥脚电压升高,当达到过压保护阈值时,过压保护电路启动,开关电源停止工作。
2.开/关机控制电路
        开/关机控制电路主要由Q401、Q402等元件组成。+24VA电压经R450为Q402的G极和Q401的c极供电。
        二次开机时,主板送来的PS-ON信号为高电平,Q401导通,将Q402的G极电压拉低,Q402导通,输出24V电压,为伴音功放等负载电路供电。同时,主板送出的BL-ON(点灯)、DIM(亮度调整)信号均为高电平,LED背光驱动电路工作,背光亮,整机进人开机状态。
         待机时,P-ON信号为低电平,Q401截止,Q402截止,无24V电压输出。同时,BL-ON和DIM信号均变为低电平,背光不亮,整机进人待机状态。
3. 3.3V 电压形成电路
         3.3V电压形成电路以EUP3482(U4)为核心组成。24VA电压为U4的②脚提供电源并启动工作,从③脚输出脉冲电压,经L401、C407、C426滤波后输出3.3V电压,为主板控制系统供电。
         (1)EUP3482简介

         euP3482是一款同步电流模式降压型稳压器,连续输出电流可达2A;输人电压为4.5V~30V,输出电压为0.923V~12V,具体值可以通过外部分压器调节。该IC具有周期电流限制和热关断、过压和欠压保护等功能,工作频率为340kHz;具有可编程软启动功能,它能最大限度地减少在初始启动时的浪涌电流和输出过冲。EUP3482 采用SOP-8封装形式,其引脚功能见表2。

         (2)启动过程

         开关电源输出的24VB电压送到U4的②脚,为其提供工作电压,同时经R435与R436分压,为U4的⑦脚提供开启电压, U4内部振荡电路启动,产生的激励脉冲推动其内部的开关管,使之工作于开关状态,从而从③脚输出脉冲,经L401储能并输出,再经C407、FB3、C426滤波,产生3.3V电压。

         (3)稳压控制

         C407两端输出电压经R404//R437与R401分压取样,反馈到U4的⑤脚(FB输人端)经内部电路比较放大后,对内部激励脉冲进行调整,以稳定输出电压。
二、开关电源电路常见故障检修
         故障现象1:保险丝烧断。分析检修:此故障说明开关电源存在严重短路故障,主要对以下电路进行检测:检查AC220V市电输入电路的CX1、CY1、CY2和整流滤波电路的D101~D104、CE1、CE2。检测电源开关管QW1,如果击穿,需进一步检查U1的⑦脚外接的稳压控制元件U3、U2;检查QW1的D极外接的D400、R453~R458、C414等元件;检查QW1的S极外接电阻R403。
         故障现象2:保险丝未断,但无24VA和3.3V电压输出。分析检修:首先测量QW1的D极有无300V电压,若无300V电压,排除市电输人和整流滤波电路开路故障,常见为限流电阻THR1烧断或接触不良。
         测量U1的①脚启动电压,若电压为0V,则检查①脚外接电阻R432;若电压正常,则检查二次供电电路中的D402、C424、ZD403等元件。
         测量U1的③脚有无激励脉冲输出。如果无激励脉冲输出,则是U1驱动控制电路有故障。如果③脚有激励脉冲输出,则检查③脚外接QW1及其所接元件。检查TS1次级的整流滤波电路,尤其是检查D9、D7和滤波电路有无短路漏电现象。
         故障现象3:无3.3V电压输出。分析检修:首先检查U4的②脚24VB供电,接着检查U4的⑦脚启动电压。在3.3V输出端无过流的情况下,只要U4的②脚和⑦脚电压正常,振荡器就应启动工作。如果仍不启动工作,多为U4损坏。
三、开关电源电路检修实例
         例1:开机三无,指示灯不亮。分析检修:经查保险丝F1未断,测得开关电源无24V和3.3V输出,QW1的D极无300V电压。检查AC220V市电整流滤波电路,发现防浪涌电阻THR1烧断,说明开关电源存在严重短路工作,测量QW1的D极对地电阻为0Ω,判断QW1已短路。检测QW1的外围元件,发现R403及C414均已损坏,将上述损元件换新后开机,故障排除。
         例2:开机三无,指示灯不亮。分析检修:测得QW1的D极电压为300V,但开关电源次级无24V、3.3V电压输出。检查U1的工作条件,发现①脚无启动电压,检查①脚外接的启动电路,发现R432阻值变大,换新后开机,故障排除。

四、LED背光驱动电路分析
         该机的LED背光灯驱动电路主要由三部分组成:一是以MP3394(U5)为核心的驱动控制电路,二是由开关管Q603、储能电感L601、续流D600、滤波C623为核心组成的升压电路,三是由四只开关管Q604~Q607组成的均流控制电路,如图4所示。


1.驱动控制电路
       (1)MP3394简介
        MP3394是一款LED背光灯驱动控制芯片,内含稳压器、振荡器、逻辑控制、驱动输出、点灯使能控制、4路LED背光灯串电流控制、亮度调整等电路,具有升压电路过流、过压保护和背光灯串开路、短路保护欠压锁定和热关断功能,LED灯串电流和工作频率可由外部电路设定,LED灯串电流调节精度可达到2.5%。该IC的输人电压为5V~28V,具有脉宽调制(PWM)调光方式,采用TSSOP16EP SOIC16或soIC20封装方式,其16脚和20脚封装的引脚功能见表3。


        (2)启动过程
        开关电源输出的+24VA经L602、C602退耦滤波后,一路为升压输出电路供电;另一路经R601降压后为U5的15脚供电,经内部稳压器稳压后,输出5.8V的vCC电压,为U5内外电路供电。
        二次开机后,主板送来的BL-ON点灯信号,经R603与R604分压后送到U5的②脚;亮度调整DIM电压经R608与R609分压后,送到U5的⑨脚,背光电路启动工作,一是从14脚输出升压激励脉冲,推动升压输出电路工作,为LED背光灯串正极供电;二是从⑧~11脚输出均流控制电压,对LED灯串电流进行控制。
2.升压输出电路
         (1)升压工作原理
        升压输出电路由开关管Q603、储能电感L601、续流D600、滤波C623为核心组成。二次开机后,U5启动工作,从14脚输出升压驱动脉冲,推动Q603工作于开关状态。Q603导通时,电流经L601、Q603的D- -S极到地,在L601中储存能量,产生左负右正的感应电压;当Q603截止时,在L601中产生左正右负的感应电压,L601中储存电压与24VA电压叠加,经D600向C623充电,产生LED+输出电压。
         (2)升压开关管过流保护
         流过Q603S极的电流在电阻R611、R612、R618上产生电压降,该电压经R617送到U5的13脚。若流过Q603的电流增大,输入到U5的1
3脚电压过高,达到保护设计值时,U5内部保护电路启动,停止输出激励脉冲。
          (3)输出电压过压保护
         升压输出电路C623两端并联了R619与R620//R631分压取样电路,对输出电压进行取样,反馈到U5的12脚。若输出电压升高,则U5的12脚电压也将升高,当该电压达到保护阈值时,U5内部保护电路启动,停止输出激励脉冲。
3.均流控制电路
        (1)均流控制原理
         均流控制电路由MOS开关管Q604~Q607和U5的⑧~11脚内外电路组成。LED灯串的LED1-~LED4-端分别接Q604~Q607的D极,Q604~Q607的G极接由R629、R628、ZD602组成的偏置电压电路,为其提供固定偏置电压;Q604~Q607的S极分别通过U5的11、10、9、8脚与其内部均流控制电路相连接。内部均流控制电路对返回的灯串电流检测和比较,经Q604~Q607对4路LED灯串电流进行调整,确保LED灯串发光均匀稳定。背光灯电流由U5的⑥脚外接电阻R607//R610的阻值决定。
       若将U5用于小屏幕液晶彩电中,且流过LED灯串的电流较小时,可将均流控制电流开关管Q604~Q607去掉,将LED1-~LED4-端直接与U5的⑧~11脚相连接,对4条LED灯串电流进行调整。 
          (2)LED灯串开路/短路保护
         当4条LED灯串中某路出现开路故障时,相对应的LED-端电压约为0V,这时在U5内部电路的控制下,升压电路的输出电压会升高,当输出电压接近过压保护(oVP)值时,若该路LED灯串电流仍低于设定值,则U5停止输出驱动脉冲,进入保护状态。
           当4条Led灯串中有两只LED短路时,相对应的LED-端电压会高达5.5V,这时U5停止输出驱动脉冲,进入保护状态。
五、LED背光驱动电路常见故障检修
          故障现象1:黑屏(背光不亮)。分析检修:该类故障机的伴音及遥控、键控均正常,故障原因应是LED背光驱动电路未工作,需进行以下检测:
         首先测量24VA供电是否正常,若不正常,检查开关电源电路。接下来测量U5的15脚供电和16脚的vcc电压是否正常,如果这两脚电压为OV,则多为15脚外接的降压电阻R601烧断, U5内部短路,或C603、ZD601击穿等。
          测量CN2的12脚(BL-ON)和11脚(DIM)电压是否正常,若不正常,则检查主板的相关控制电路。
         如果上述检查均正常,则检查背光灯驱动控制电路和升压输出电路。若U5的15脚电压输入正常,但16脚无vCC电压,且外接电容C604、C609正常,则是U5内部稳压电路损坏,需更换U5。若测得15、16脚供电正常,但14脚无激励脉冲输出,则U5内部电路损坏。
          如果U5的14脚有激励脉冲输出,但升压输出电路仍不工作,则是升压输出电路有故障,常见原因有储能电感L601绕组短路,升压开关管Q603击穿,输出滤波电容击穿或失效,续流管D600击穿等,通过测量电阻即可判断故障所在。
         故障现象2:开机后背光亮一下就灭。分析检修:这种故障可能是过压过流保护电路起控所致,先检查LED驱动板与灯串之间的连接,再检查保护电路中元件是否正常,尤其是取样电路元件。
         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R620两端并联5k~10k电阻,降低oVP取样电压。解除过流保护的方法是将U5的13脚对地短路。如果解除过压保护后,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,则是升压稳压环路有故障。如果解除过流保护后,升压电路正常工作,多为过流取样电阻阻值变大。
         故障现象3:光栅亮度不均匀。分析检修:该故障多是因LED灯串中的个别LED短路或老化,或者灯串均流控制电路异常。由于各个灯串的LED数量相同,供电电压相同,正常时各LED灯串反馈引脚对地电阻及电压应很接近。如果测量后发现某个引脚对地电阻和电压与其他路差别较大,则先检查该引脚对应的LED灯串及连线,若无异常,则代换U5。
六、LED背光驱动电路故障检修实例
          例1:图像亮度不均匀。分析检修:测量背光灯驱动电路U5的⑧~11脚电压,发现⑨脚电压与其他脚电压不同,对⑨脚外部的背光灯串电路进行检查,发现连接器CN3的⑥脚接触不良,将⑥脚连接好后试机,故障排除。
          例2:伴音正常,无光栅。分析检修:仔细观察,背光不亮。检查发现L601线圈颜色异常,Q603击穿,怀疑L601内部线圈局部短路。更换Q603、L601后试机,屏幕亮一下就熄,判断保护电路启动。考虑到Q603击可能造成其S极所连电阻R611、R612、R618连带损坏,测量这几只电阻,发现有两只已开路,换新后故障排除。