LCD电视电源电路简介.ppt
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1、LCD电视电源电路简介LCD TV电源介绍 因液晶屏本身没有发光功能,这就需要在液晶屏后加一个照明系统,该背光照明系统由发光部件、能使光线均匀照射在液晶表示面的导光板和驱动发光部件的电源构成。现在发光部件的主流为被称作冷阴极管的萤光管。其发光原理与室内照明用的热阴管类似,但不需象热阴管那样先预热灯丝,它在较低温状态就能点亮,因此叫冷阴极管。但要驱动这种冷阴极管需要能输出10001500V交流电压的特殊电源。由于一般市用电网提供的是220V/50Hz或110V/60Hz的交流电压,而显示器(不论是早期的CRT管,还是新兴的LCD显示器,乃至LCDTV)的大部分电路是工作在低压的条件下,所以需要在
2、显示器上专门配有电源电路。其作用就是将市电的交流电压转换成为12V的直流电压输出,从而向显示器供电。由于显示器内部的主板上还有DC-DC电压转换器以获得8V/5V/3.3V/2.5V电压,所以电源输出的12V的直流电压就能满足显示器工作的要求。鉴于此,要实现这一特殊的电源,就要从12V直流电压转换到10001500V交流电压,这就是Inverter。而从交流电压转换到12V直流电压的即为Adapter。早期,冠捷电子采用Adapter和Inverter分开的方式实现对显示器的供电。Adapter采用的PWM IC为UC3842或UC3843、Inverter采用的PWM IC为TL1451。后
3、来,出于Cost down的考虑,采用Adapter和Inverter一体化的方案,Adapter部分采用的PWM IC为SG6841、Inverter部分采用的PWM IC为TL1451。随着灯管的增加及所需的功率不断增加,Inverter部分回路的设计方案得到转变,由原来的Royer回路变为全桥式回路,为此应用到OZ960IC。第一讲、开关电源的基本工作原理第一讲、开关电源的基本工作原理开关电源是利用时间比率控制(Time Ratio Control,缩写为TRC)的方法来控制稳压输出的。按TRC控制原理,有以下三种方式:1)脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,缩写
4、为PWM)。开关周期恒定,通过改变脉冲宽度来 改变占空比的方式。2)脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation,缩写为PFM)导通脉冲宽度恒定,通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。3)混合调制导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定,彼此都能改变的方式,它是以上二种方式的混合。在目前开发和使用的开关电源集成电路中,绝大多数也为脉宽调制型。本设计采用的就是脉宽调制型(PWM)开关稳压电源,其基本原理可参见右图。对于单极性矩形脉冲来说,其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流平均电压值就越高。直流平均电压Uo可由公式计算,即Uo=UmT1/T式中Um 矩形脉冲
5、最大电压值;T 矩形脉冲周期;T1 矩形脉冲宽度。脉宽调制型 从上式可以看出,当Um与T不变时,直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。这样,只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄,就可以达到稳定电压的目的。此外,为因应各种不同的输出功率,开关电源按DC/DC变换器的工作方式分又可分为反激式(Flyback)、顺向式(Forward)、全桥式(Full Bridge)、半桥式(Half Bridge)和推挽式(Push-Pull)等电路拓扑(Topology)结构。其中单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路,输出功率为20100,可以同时输出不同的电压,且有较好的电压调整率,
6、应用较为广泛其典型的电路如图所示。图1-1 反激式开关电源典型电路结构藉由PWM IC控制开关管的导通与否,配合次级侧的二极管和电容,即可得到稳定DC电压的输出。Ui为含有一定交流成份的直流电压,由开关功率管斩波和高频变压器降压,将储存于在变压器的能量传递给次级侧,转换成所需电压值的方波,最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。此外改变变压器初、次级的圈数,就可以得到想要的DC电源。PWM控制电路是这类开关电源的核心,它通过取样反馈闭环回路,调整高频开关元件的开关时间比例即占空比,以达到稳定输出电压的目的。由于高频变压器的磁芯只有一个输出端,而MOS开关功率管导通时,次级整流二极管
7、截止,电能就储存在高频变压器的初级电感线圈中;当MOS功率管关断时整流二极管导通,初级线圈上的电能传输给次极绕组,并经过次级整流二极管输出,故称之为单端反激式。开关电源虽然具有许多优点并得到广泛的应用,但由于它具有严重的射频干扰,在线性电路中的应用一直受到很大的限制。开关电源是把工频交流整流为直流后,再通过开关变为高频交流,其后再整流为稳定直流的一种电源,这样就有工频电源的整流波形畸变产生的噪声与开关波形产生的噪声。在输入侧泄露出去就表现为传导噪声和辐射噪声,在输出侧泄露出去就表现为纹波。同时外部噪声会进到电子设备中,而供给负载的电源噪声也会泄露到外部。若电源线中有噪声电流通过,电源线就相当于
8、天线向空中辐射噪声。而这些噪声都会影响设备的正常工作。要想使其得到更广泛的应用,满足电磁兼容性的有关指标,就需要有效地抑制开关电源的干扰。杂讯干扰的途径有两种:传导干扰与辐射干扰。以下分别对两种干扰的特性与抑制方法做一介绍。1.1 传导干扰及其抑制措施传导干扰及其抑制措施 从导线传入的干扰称为传导干扰,其干扰能量通过导电体进行传播,开关电源的输入、输出引线都是传导干扰的媒介。开关电源产生的干扰会沿电源引线进入电网,污染电网,使同一电网的电子设备受到干扰。同时电源的输出线还将把干扰噪声传递给负载,使作为电源负载的电子设备直接受到干扰,当这种干扰幅度若大到一定程度,会影响线性电路和一些小信号电路的
9、正常工作。由于传导干扰主要是通过输入输出引线进行传播,因而相对来说传导干扰的抑制要容易些,主要方法是加接输入输出滤波器。在开关电源的输入侧要介入电容与电感构成的滤波器,用于抑制交流电源产生的EMI,而该滤波器也称为电磁兼容(EMI)滤波器。其电路如图2-1所示。图2-1输入端抑制传导干扰电路(EMI)第一节第一节 开关电源的干扰特性及其抑制措施开关电源的干扰特性及其抑制措施该滤波器是一典型的低通滤波器,使开关电源产生的一些高频脉冲干扰经过它后得到极大的衰减,能较好的滤除来源于电网或者传入电网的干扰,使其符合FCC、CE、VDE等标准。图中L901、L902为共模扼流圈,它是绕在同一磁环上的两只
10、独立的线圈,圈数相同,绕向相反,在磁环中产生的磁通相互抵消,磁芯不会饱和,主要抑制共模干扰,感值愈大对低频干扰抑制效果愈佳。这样绕制的滤波电感抑制共模干扰的性能大大提高。L901、L902分别选择感值为2.0mH和15mH的共模扼流圈。C901、C902为共模电容,主要抑制差模干扰,即火线和零线分别与地之间的干扰。电容值愈大对低频干扰抑制效果愈好,在这里选用102PF/250V。C903、C904为差模电容,主要抑制共模干扰,即抑制火线和零线之间的干扰。电容值愈大对低频干扰抑制效果愈佳,在这里选用0.47uF/300V。有时为了降低成本也可将C904省去。图中CN901为插座,接电网电压。F9
11、01为保险丝,电路中采用了规格为2A/250V的保险丝,它在高压时熔断,可防止设备在突发的高压时引起的破坏。NR901为负温度系数热敏电阻,开机瞬间温度低,阻抗大,防止电流对回路的浪涌冲击。常温下其规格为5A/5。R901、R902对抗干扰电容起泄放作用,可于关机后迅速消耗掉C903储存的电能,防止带电损耗元件。它们的规格都为1M,一般采用金属釉材料。输出端的干扰抑制,主要也是靠高频滤波器,电路图如下所示:图1-2输出端抑制传导干扰电路 滤波电感由于工作在直流大电流状态下,磁芯在较大的磁场强度下工作,容易包含,一旦饱和,电感即失去滤波作用。因此必须采用饱和磁场强度很大的恒磁心,如铁鎳钼磁粉芯等
12、金属磁芯。2 由于输出干扰的频谱相当丰富,从几十赫兹到几十兆赫兹均含分量。由于在高频的情况下,滤波电容等效由纯电容(C)、等效串联电阻(RES)和等效串联电感(LES)构成的串联电路。在工作频率f超过电容器的自谐振频率fr时,电容器就起到电感的作用。值大的滤波电容对低频干扰比较敏感,相反,值小的滤波电容吸收高频干扰的效果比较好。因此不能光采用大电解电容滤波C923,还必须加接自谐振频率很高的电容器C924。+C924470UF/16VL90373A-253-91L12+C9231000UF/16V1.2 辐射干扰及其抑制措施辐射干扰及其抑制措施从空间传入的干扰称为辐射干扰,一般是指耦合干扰,即
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