LCD-TV电源逆变器工作原理课件.ppt

LCD --TV电源逆变器工作原理 京安学院京安学院 刘英才刘英才内部资料内部资料勿言拷贝勿言拷贝目录目录1、简述、简述. 2、电源逆变器原理框图、电源逆变器原理框图 3、电路组成分析、电路组成分析 4、实例电路分析、实例电路分析 简述简述n液晶显示非自体发光器件，需要靠背光源产生可视的液晶显示非自体发光器件，需要靠背光源产生可视的图像，图像，LCDLCD电视通常用冷阴极荧光灯（电视通常用冷阴极荧光灯（CCFLCCFL）提供）提供光源n冷阴极荧光灯具有管径细、寿命长、光效高；且不受冷阴极荧光灯具有管径细、寿命长、光效高；且不受启动次数的影响等优点因此启动次数的影响等优点因此CCFLCCFL是目前最高效的是目前最高效的显示器件背景照明光源显示器件背景照明光源n为了最大化灯管的寿命，需要采用交流波形驱动为了最大化灯管的寿命，需要采用交流波形驱动CCFLCCFL，为了最大化其效率，为了最大化其效率( (光输出与输入电功率之比光输出与输入电功率之比) )，需要用接近正弦的波形驱动灯管，需要用接近正弦的波形驱动灯管 n电源逆变器的功能即是将直流电源电压变成驱动电源逆变器的功能即是将直流电源电压变成驱动CCFLCCFL的频率约为的频率约为40kHz40kHz－－80kHz80kHz的交流电流波形的交流电流波形 。

电源逆变器示意图电源逆变器示意图 DC-AC DC-AC INVERTERINVERTERVinVinVoutVoutIinIinIoutIoutCCFL逆变器逆变器电源逆变器原理框图电源逆变器原理框图 控制控制信号信号驱动驱动芯片芯片开关开关电路电路谐振谐振电路电路负载负载CCFL电源电源供电供电电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈电源供电电源供电nLCD TV22LCD TV22寸及以下寸及以下 ＋＋12V12V、、14V14V等等nLCD TV26LCD TV26寸及以上寸及以上 ＋＋24V24VnLipsLips二合一电源二合一电源 ＋＋24V24V、、120V120V、、400V400VCCFLCCFLn形状：形状：I形、形、L形、形、U形、形、W形形n物理特性：物理特性： 内部密封惰性气体和水银的气体放电管内部密封惰性气体和水银的气体放电管，，当两端加上当两端加上电压时，因发生电离而发出可见光电压时，因发生电离而发出可见光n电气特性：电气特性： CCFLCCFLn点灯曲线点灯曲线n工作曲线工作曲线CCFLCCFLn冷阴极管在开始崩溃前等效阻抗为一极冷阴极管在开始崩溃前等效阻抗为一极大阻抗（约大阻抗（约100MΩ），一旦崩溃后阻抗），一旦崩溃后阻抗急剧下降为低阻抗（约急剧下降为低阻抗（约100KΩ）。

因此）因此需要一个满足需要一个满足CCFL崩溃前后的电压与频崩溃前后的电压与频率曲线高阻抗时提供高电压高频率，率曲线高阻抗时提供高电压高频率，低阻抗时提供低电压低频率来减小变压低阻抗时提供低电压低频率来减小变压器的匝数比和提高逆变器的效率器的匝数比和提高逆变器的效率谐振电路谐振电路n串联谐振串联谐振n并联谐振并联谐振n串并联谐振串并联谐振谐振电路（串联谐振）谐振电路（串联谐振）n 电路图电路图n波特图波特图 回路的增益回路的增益(dB)(dB) 表示为频率的函数表示为频率的函数 谐振电路（并联谐振）谐振电路（并联谐振）n电路图电路图n波特图波特图谐振电路（串并联谐振）谐振电路（串并联谐振）n电路图电路图n波特图波特图谐振电路谐振电路n谐振电路的变换谐振电路的变换谐振电路谐振电路 开关电路开关电路n推挽电路（推挽电路（PUSH-PULLPUSH-PULL））n半桥电路（半桥电路（HALF-BRIDGEHALF-BRIDGE））n全桥电路（全桥电路（FULL-BRIDGEFULL-BRIDGE））推挽电路（推挽电路（ PUSH-PULL PUSH-PULL ））n电路形式电路形式半桥电路（半桥电路（HALF-BRIDGEHALF-BRIDGE））n电路形式电路形式全桥电路（全桥电路（FULL-BRIDGEFULL-BRIDGE））n电路形式电路形式驱动芯片驱动芯片n芯片厂商：芯片厂商：OZOZ、、MPS MPS 、、BITEKBITEK、、ROHMROHM、、 Microsemi Microsemi 、、MAXIMMAXIM、、FairchildFairchild等等n芯片功能：芯片功能： 允许允许/禁止、软启动、点灯禁止、软启动、点灯/正常频率设定、正常频率设定、开灯保护开灯保护OLP/过压保护过压保护OVP/过流保护过流保护OCP、模拟、模拟/数字调光等数字调光等控制信号控制信号nON/OFFON/OFF：：CPUCPU送过来的直流电平，接到驱动芯片的送过来的直流电平，接到驱动芯片的enableenable脚，允许脚，允许/ /禁止芯片工作禁止芯片工作nDimDim：分模拟和数字调光：分模拟和数字调光 模拟调光：模拟调光：CPUCPU送来的直流电平控制驱动芯片输出送来的直流电平控制驱动芯片输出的开关频率的脉冲占空比，使次级流过的开关频率的脉冲占空比，使次级流过CCFLCCFL灯管的灯管的交流电流波形幅度发生变化来调光（电流波形连续）交流电流波形幅度发生变化来调光（电流波形连续）。

因占空比调整范围有限，所以调光范围窄因占空比调整范围有限，所以调光范围窄控制信号控制信号n数字调光：内部数字调光和外部数字调光数字调光：内部数字调光和外部数字调光n内部数字调光：内部数字调光：CPUCPU给出控制的直流电平送到驱动给出控制的直流电平送到驱动芯片，驱动芯片内部产生一个芯片，驱动芯片内部产生一个100Hz100Hz－－250Hz250Hz左右的左右的LPWMLPWM（工作期内的开关频率仍然是（工作期内的开关频率仍然是40KHz40KHz－－80KHz80KHz左右），调整直流电平，可以控制该左右），调整直流电平，可以控制该LPWMLPWM的占空比来调整的占空比来调整CCFLCCFL灯管电流（电流波形是不连续灯管电流（电流波形是不连续的）控制信号控制信号n外部数字调光：外部数字调光：CPUCPU直接产生一个直接产生一个100Hz100Hz－－250Hz250Hz左左右的右的LPWMLPWM脉冲波形送到驱动芯片，通过控制该脉冲波形送到驱动芯片，通过控制该LPWMLPWM脉冲波形的占空比去控制芯片输出的开关频脉冲波形的占空比去控制芯片输出的开关频率的间歇频率的占空比来调整电流。

率的间歇频率的占空比来调整电流电压反馈电压反馈 电流反馈电流反馈 实例分析实例分析n以公司自己开发的以公司自己开发的LIPS22LIPS22二合一电源为例，着重分析逆变器二合一电源为例，着重分析逆变器部分部分nLIPS22LIPS22电源输入电源输入12V/2.5A12V/2.5A左右，电压范围左右，电压范围10.810.8－－13.2V13.2Vn输出输出4 4灯，直形灯管灯，直形灯管n启动时，灯管两端电压＝启动时，灯管两端电压＝1.9kV 1.9kV ，，f f＝＝60kHz60kHzn正常工作时，灯管两端电压＝正常工作时，灯管两端电压＝ 780Vrms/7mA 780Vrms/7mA ，，f f＝＝43kHz43kHznLPWMLPWM间歇频率＝间歇频率＝125Hz125Hz左右左右n具有具有OLPOLP开灯保护、开灯保护、OVPOVP过压保护、过压保护、2K2K电阻高压端对地保护电阻高压端对地保护OZ9938/OZ9939OZ9938/OZ9939nOZ9938OZ9938为正调光，为正调光，OZ9939OZ9939为负调光，为负调光，Pin To PinPin To PinnPin1Pin1（（DRV1DRV1）为）为MOSFETMOSFET的驱动输出脚的驱动输出脚 nPin2Pin2（（VDDAVDDA）为芯片＋）为芯片＋5V5V电压输入脚电压输入脚nPin3Pin3（（TIMERTIMER）设定点灯时间和保护关机延迟时间）设定点灯时间和保护关机延迟时间1. 1.由该脚外接到地的电容值决定点灯时间，在该脚电压值达到由该脚外接到地的电容值决定点灯时间，在该脚电压值达到3.0V3.0V后灯仍未点亮，则芯片停止工作并锁死后灯仍未点亮，则芯片停止工作并锁死2.2.当开灯保护被触发后，该脚被内部电流源充电，达到当开灯保护被触发后，该脚被内部电流源充电，达到3.0V3.0V后，驱动输出关断并锁死后，驱动输出关断并锁死3.3.当过压过流保护被触发后，同样地，该脚电压达到当过压过流保护被触发后，同样地，该脚电压达到3.0V3.0V后，后，芯片停止工作并锁死芯片停止工作并锁死 OZ9938/OZ9939OZ9938/OZ9939nPin4Pin4（（DIMDIM）调光信号电平输入脚）调光信号电平输入脚1. 1.该脚电压该脚电压≥≥1.5V1.5V时，数字调光的时，数字调光的LPWMLPWM的占空比为的占空比为100100％；％；〈〈0.1V0.1V时，占空比为时，占空比为0 0％％2.2.当当Pin11Pin11（（LCTLCT）脚电压）脚电压〉〉3.0V3.0V时，该脚模拟调光的直流电压时，该脚模拟调光的直流电压为为0.5V0.5V－－1.25V1.25V，电压幅度正比于灯管电流，电压幅度正比于灯管电流3.3.当当Pin11Pin11（（LCTLCT）脚电压在）脚电压在0.5V0.5V－－1.0V1.0V时，该脚输入外接的时，该脚输入外接的LPWMLPWM脉冲实现数字调光脉冲实现数字调光nPin5Pin5（（ISENISEN）灯管电流检测反馈和灯管点亮监测脚）灯管电流检测反馈和灯管点亮监测脚1. 1.当该脚电压当该脚电压〈〈0.7V0.7V或者或者Pin6Pin6（（VSENVSEN）脚电压）脚电压〉〉Pin7Pin7（（OVPTOVPT）电压时，灯管未点亮）电压时，灯管未点亮2.2.当该脚电压当该脚电压〉〉1.2V1.2V并且并且Pin6Pin6（（VSENVSEN）脚电压）脚电压〈〈 Pin7Pin7（（OVPTOVPT）电压时，灯管点亮。

正常工作后，该脚作为灯）电压时，灯管点亮正常工作后，该脚作为灯管电流反馈的检测脚管电流反馈的检测脚OZ9938/OZ9939OZ9938/OZ9939nPin6Pin6（（VSENVSEN）灯管电压反馈检测脚）灯管电压反馈检测脚1. 1.在点灯期内，当该脚电压达到在点灯期内，当该脚电压达到3.0V3.0V时，该脚作为电压反馈时，该脚作为电压反馈脚进行变压器输出电压稳压脚进行变压器输出电压稳压2.2.在正常工作时，当某种原因导致该脚电压升高到在正常工作时，当某种原因导致该脚电压升高到〉〉Pin7Pin7（（OVPTOVPT）电压时，关机保护将被触发，之后如前）电压时，关机保护将被触发，之后如前Pin3Pin3（（TIMERTIMER））2 2、、3 3所述nPin7Pin7（（OVPTOVPT）过压过流保护阀值设定脚）过压过流保护阀值设定脚 通过外部电阻设置过压过流保护的阀值电压通过外部电阻设置过压过流保护的阀值电压( (〈〈3.0V)3.0V)nPin8Pin8、、Pin9Pin9空脚空脚nPin10Pin10（（ENABLEENABLE）芯片）芯片ON/OFFON/OFF控制脚控制脚 该脚电压大于该脚电压大于2.0V2.0V芯片工作，小于芯片工作，小于1.0V1.0V时芯片停止工作时芯片停止工作nPin11Pin11（（LCTLCT）内部调光的）内部调光的LPWMLPWM频率设定和数模调光选择频率设定和数模调光选择脚脚OZ9938/OZ9939OZ9938/OZ99391. 1.由该脚外接到电源由该脚外接到电源VDDVDD的电阻和到地的电容决定内部数字调的电阻和到地的电容决定内部数字调光的光的LPWMLPWM的频率的频率2.2.数模调光功能选择如前数模调光功能选择如前Pin4Pin4（（DIMDIM）内所述）内所述nPin12Pin12（（SSTCMPSSTCMP）软启动和环路补偿脚）软启动和环路补偿脚 由该脚外接到地的电容实现软启动功能，并且该脚电压值决定由该脚外接到地的电容实现软启动功能，并且该脚电压值决定输出驱动输出驱动MOSFETMOSFET的开关频率的开关频率PWMPWM的占空比的占空比nPin13Pin13点灯启动频率和正常工作频率设定脚点灯启动频率和正常工作频率设定脚 由该脚外接到电压端的电阻和该脚外接到地端的电容决定由该脚外接到电压端的电阻和该脚外接到地端的电容决定nPin14Pin14（（GNDAGNDA）模拟信号地脚）模拟信号地脚nPin15Pin15（（DRV2DRV2））MOSFETMOSFET驱动输出脚驱动输出脚 该脚与该脚与Pin1Pin1（（DRV1DRV1）脚相位相反）脚相位相反nPin16Pin16（（PGNDPGND）电源地脚）电源地脚OZ9938/OZ9939OZ9938/OZ9939n正常操作时序图正常操作时序图OZ9938/OZ9939OZ9938/OZ9939n点灯期间的开灯保护时序图点灯期间的开灯保护时序图OZ9938/OZ9939OZ9938/OZ9939n正常工作时的开灯保护时序图正常工作时的开灯保护时序图OZ9938/OZ9939OZ9938/OZ9939n正常工作时过压正常工作时过压/过流保护时序图过流保护时序图。