液晶彩背光燈驅(qū)動電路的組成

為了讓冷陰極燈管安全、高效穩(wěn)定地工作，其供電與激勵必須符合燈管的特性。具體而言，燈管的供電必須是頻率為30kHz~100kHz的正弦交流電。如果給燈管兩端加上直流電壓，會使部分氣體聚集在燈管的一端，則燈管就會一端亮一端暗。

在液晶彩電中，電源板輸出的電壓為+24V或+12V直流電壓，顯然不能直接驅(qū)動背光燈管，因此需要一個升壓電路把電源板輸出較低的直流電轉(zhuǎn)換為背光燈管啟動及正常工作所需的高頻正弦交流電。這個升壓電路組件就是常說的背光燈驅(qū)動板(Inverter)，又稱逆變器、升壓板或高壓板。

在液晶電視機中，背光燈驅(qū)動板是一個單獨工作且受控于CPU的電路組件，其主要作用是點亮液晶屏內(nèi)的背光燈管，并在CPU的控制下進行啟動、停止(on/off)及亮度調(diào)節(jié)。

背光燈驅(qū)動板主要由振蕩器、調(diào)制器、功率輸出電路及保護檢測電路組成，如1圖所示。在實際電路中，除功率輸出部分和檢測保護部分外，振蕩器、調(diào)制器及控制部分通常由一塊單片集成電路完成，這類集成電路常用的主要有BD(Rohm公司生產(chǎn)，如BD9884FV、BD9766等)及OZ系列(凹凸微電子公司生產(chǎn)，如02960、02964等);功率輸出管多采用互補的功率型場效應(yīng)管，有的采用3腳和8腳(①~③腳為S極，④腳為G極，⑤-⑧腳為D極)貼片封裝型，常見型號有D454、RSS085、D413、TPC8110、FDD6635.FDD6637等，如圖2所示;還有的采用由N溝道和P溝道組合的5腳或8腳MOSFET功率塊(①腳為Sl極，②腳為Gl極，③腳為S2極，④腳為G2極，⑤~⑧腳為D1、D2極)，如SP8M3、TPC8406、4614、APM40520、P2804ND5G等，如圖3所示。保護檢測多由集成電路10393、358、393或LM324及其外圍元件來完成。輸出電路主要由高壓變壓器、諧振電容及背光燈管組成，并設(shè)有輸出電壓、輸出電流取樣電路。

圖1 背光燈驅(qū)動板電路圖

圖2

圖3

加電后，當背光燈驅(qū)動板收到CPU送來的ON信號(常見為高電平啟動，多為3V~5V)后，控制振蕩器開始工作，產(chǎn)生頻率為30kHz~lOOkHz的振蕩信號送入調(diào)制器內(nèi)部，對CPU送來的PWM亮度調(diào)節(jié)信號進行調(diào)制，調(diào)制后輸出斷續(xù)的 30kHz~lOOkHz激勵信號驅(qū)動功率輸出電路，經(jīng)高壓變壓器升壓后輸出高壓并點亮背光燈管。

PWM調(diào)制信號改變輸出高壓脈沖的寬度，從而達到改變亮度的目的。在背光燈管點亮后，L2、C及燈管組合使高壓交流電正弦化(低Q值串聯(lián)諧振)，電容C的容抗及L2的感抗對背光燈管又起到限流的作用。

串聯(lián)在背光燈管上的取樣電阻R上的壓降作為背光燈管的工作狀態(tài)檢測信號，送到保護檢測電路中。L3的輸出電壓作為輸出電壓取樣信號，也送到保護檢測電路中。

當輸出電壓及背光燈管工作電流出現(xiàn)異常時，保護檢測電路控制調(diào)制器使之停止輸出，從而達到保護的目的。

1.背光亮度調(diào)節(jié)原理

一些液晶彩電通過調(diào)節(jié)背光燈亮度的方法來調(diào)節(jié)圖像亮度，尤其是早期產(chǎn)品。另外，大多數(shù)背光燈驅(qū)動板自身也設(shè)有亮度調(diào)節(jié)電路。由于冷陰極燈管是一個非線性負載，若改變加在燈管兩端的電壓來改變燈管亮度，雖有一定效果，但弊端也顯而易見：一是這種方法對亮度的調(diào)節(jié)范圍非常有限;二是電壓的改變會導致燈管的電流大幅變化，過流時極易導致燈管損壞，電流減小會使燈管內(nèi)部的放電難以維持，同樣對燈管的壽命不利。

鑒于上述原因，目前冷陰極燈管的亮度調(diào)節(jié)均采用脈沖調(diào)光方式，具體方法是：用30Hz~200Hz 的低頻脈沖波(PWM脈沖波的寬度受控于CPU)對加在燈管上的連續(xù)振蕩正弦波進行調(diào)制，將連續(xù)振蕩波變成斷續(xù)振蕩波。在脈沖中斷期間停止對燈管供電，由于時間極短，燈管內(nèi)的電離狀態(tài)尚不能完全消失，但輻射的紫外線強度會下降，則管壁上的熒光粉激發(fā)量減小，亮度下降，這樣就達到了控制亮度的目的。只要控制 PWM脈沖的占空比，就可以改變燈管在一個周期內(nèi)的加電時間，從而達到控制燈管平均亮度的目的。

脈沖調(diào)光方式實質(zhì)是反復啟動、停止燈管工作，在此過程中，燈管兩端電壓及流過電流會頻繁突然變化，這樣反復沖擊必然會大大縮短燈管壽命。為克服這一缺點，目前廣泛采用一種柔性啟動技術(shù)，即對調(diào)光脈沖包絡(luò)的前沿和后沿分別進行連續(xù)遞增和遞減處理，其波形如4圖所示，這樣在燈管的開/關(guān)瞬間，大幅降低了高壓脈沖對燈管的沖擊，從而不會影響燈管的使用壽命。

圖4

在多燈管的液晶屏中，在進行背光燈亮度控制時，若同時關(guān)斷或接通所有燈管的供電，屏上易出現(xiàn)閃爍或滾道干擾現(xiàn)象，為防止此現(xiàn)象產(chǎn)生，加在每根燈管兩端的斷續(xù)脈沖相位應(yīng)有所差異，即交替輪流斷電、供電。

一般情況下，多燈管系統(tǒng)一般將燈管分為4組，每組燈管的PWM凋制脈沖依次移相90度，如圖5所示。

圖5

【提示】亮度調(diào)節(jié)可分為模式調(diào)節(jié)和PWM數(shù)字調(diào)節(jié)兩種方式，部分液晶彩電可在菜單中進行選擇。另外，也有不少液晶彩電對圖像亮度的調(diào)節(jié)并不是通過調(diào)節(jié)背光燈亮度來實現(xiàn)的，而是對上屏信號進行調(diào)節(jié)。

2.功率放大電路

功率放大器的作用是把調(diào)制器調(diào)制的高頻斷續(xù)脈沖放大，且功率達到足夠點亮燈管的功率。輸出電路是利用變壓器對功率放大后的激勵信號進一步的升壓，以達到激勵并點亮燈管的目的。另外，該電路還有一個重要的作用，就是把功率放大輸出的方波轉(zhuǎn)化為冷陰極熒光燈管工作所必需的正弦波。