液晶彩电高压板电路构成方案揭秘(2)

二、 "PWM控制芯片+推挽结构驱动电路"构成方案

1."PWM控制芯片+推挽结构驱动电路"构成方案的基本结构形式

"PWM控制芯片+推挽结构驱动电路"构成方案的基本结构形式非常简单，如图4所示。推挽驱动器只用到两只N沟道功率场效应管V1、V2,并将升压变压器T的中性抽头接于正电源Vcc,两只功率管V1、V2交替工作，输出得到交流电压，由于功率晶体管共地，所以驱动控制电路简单;另外由于变压器具有一定的漏感，可限制短路电流，因而提高了电路的可靠性。

对于推挽结构的驱动电路，要求直流电源Vcc的变化范围要小，否则，会使驱动电路的效率降低。因此，推挽结构不适用于笔记本电脑，但对于液晶显示器和液晶彩电非常理想，因为逆变器直流电源电压通常会稳定在±20%以内。

电路工作时，在PWM控制芯片的控制下，使推挽电路中两个开关管V1和V2交替导通，在一次绕组L1和L2两端分别形成相位相反的交流电压。改变输入到V1、V2开关脉冲的占空比，可以改变V1、V2的导通与截止时间，从而改变了变压器的储能，也就改变了输出的电压值。需要注意的是，当V1和V2同时导通时，相当于变压器的一次绕组短路，因此应避免两个开关管同时导通。

图4 "PWM控制芯片+推挽结构驱动电路"构成方案的基本结构形式

2.实际电路分析

采用"PWM控制芯片+推挽结构驱动电路"的高压板电路中，PWM控制芯片主要采用OZ9RR等。下面以"OZ9RR+推挽结构驱动电路"高压板电路为例进行分析，有关电路如图5所示。

图5"OZ9RR+推挽结构驱动电路"高压板电路
 

OZ9RR是凸凹公司(OZMicro)生产的背光灯高压逆变PWM控制芯片、具有如下特点：工作频率恒定，且工作频率可被外部信号所同步;内置同步式PWM灯管亮度控制电路，亮度控制范围宽;内置智能化灯管点火及正常工作状态控制电路;设有灯管开路及过电压保护功能;可支持多灯管方式工作。OZ9RR内部电路框图如图6所示，引脚功能见表2.

表2 OZ9RR引脚功能

图6 OZ9RR内部电路框图

(1)控制电路

控制电路由PWM控制芯片U1(OZ9RR)及其外围元器件组成。

由电源电路产生的Vdd电压(5V)经R5限流后加到OZ9RR的供电端6脚，为OZ9RR提供工作时所需电压。

当需要点亮灯管时，高压板输入端口EN信号(来自主板MCU)为低电平(0~1V)，控制N沟道场效应管Q1截止，进而控制OZ9RR的1脚为高电平(3~5V)。

OZ9RR在6脚得到供电，同时1脚得到高电平信号后，内部振荡电路开始工作，其振荡频率由2脚外接的定时电容C9、C11大小决定。振荡电路工作后，产生振荡脉冲，加到内部逻辑控制电路和驱动电路，经过变换整形后从5~4脚输出PWM脉冲，去推动驱动电路工作。

(2)驱动电路

驱动电路用于产生符合要求的交流高压，驱动CCFL工作。驱动电路由双驱动管U2、升压变压器T1等组成，这是一个零电压切换的推挽电路结构。工作时，电源电路输出的Vin(12V)经升压变压器T1的2~1绕组和2~5绕组分别加到U2内两只场效应管V1、V2的漏极;由OZ9RR的5脚和4脚产生的驱动脉冲分别加到U2内V1、V2的栅极，在驱动脉冲的作用下，使U2内的两个开关管V1和V2交替导通，输出对称的开关管驱动脉冲，经升压变压器升压后，产生近似正弦波的电压和电流，点燃背光灯管。

(3)亮度调节电路

OZ9RR的7脚是亮度控制端和升压变压器电压检测双功能端。需要调整亮度时，由微控制器产生的亮度控制信号DIM经R1、R2分压和D1隔离，加到OZ9RR的7脚，经内部电路处理后，通过控制5-4脚输出的驱动脉冲占空比，达到亮度控制的目的。

高压板的DIM输入端口输入的是连续可调直流控制电压，控制电压范围是0.5~3.6V,0.5V对应最低亮度，3.6V对应最高亮度。

(4)保护电路

①欠电压保护电路：OZ9RR的6脚为5V电源端，6脚内部还设有欠电压保护电路，当电源电压低于3.8V时，欠电压保护电路将动作，OZ9RR控制5~4脚停止输出驱动脉冲。

②软启动保护电路：OZ9RR的1脚是一个多功能引脚，除了用来引入EN控制电压外，还外接软启动定时电容C5,起到软启动定时的作用。OZ9RR工作后，1脚内电路向C5进行充电，随着C5两端电压的升高，OZ9RR输出的驱动脉冲控制开关管向升压变压器提供的能量也逐渐增大。软启动电路的使用，可以防止背光灯初始工作时产生过大的冲击电流。

③稳流电路：稳流电路用来保护CCFL不致因电流过大而老化或损坏。升压变压器二次侧的R12为过电流检测电阻，R12两端的电压随工作电流变化而变化，电流越大，R12两端电压越高，此电压经C12滤波后加到OZ9RR的8脚，作为电流检测端。

在背光灯管点火阶段(启动期间)，高压电源需要提供较高频率的点火电压，一般来说， 点火频率是正常工作频率的1.3倍左右， 由OZ9RR的2脚外接定式电容决定。

OZ9RR设定的点火时间是2 S,如果2 S后，8脚灯管电流检端检测不到灯管电流，OZ9RR将停止工作。

背光灯管点火后，灯管进入正常工作阶段，OZ9RR通过8脚检测灯管电流，并通过控制电路稳定灯管电流，8脚的基准电压在1.25V左右。灯管正常工作时的驱动电压频率也是由2脚定时电容决定的。

另外，若CCFL的工作电流过大，会使OZ9RR的8脚升高很多，当达到一定值时，经OZ9RR内部处理，会控制5~4脚停止输出驱动脉冲，达到保护的目的。

④过电压保护电路：OZ9RR内的过电压保护电路可以防止灯管升压变压器二次侧在非正常情况下产生过高的高压而损坏升压变压器。在启动阶段，7脚电压检测/亮度控制端检测升压变压器的二次电压，当达到3V时，OZ9RR将不再升高输出电压，进入稳定输出电压阶段。

⑤灯管开路保护电路：如果灯管与灯座接触不良、灯管被取下，或灯管损坏，OZ9RR将自动切断5~4脚输出的驱动脉冲，从而达到保护的目的。

三、 "PWM控制芯片+全桥结构驱动电路"构成方案

1."PWM控制芯片+全桥结构驱动电路"构成方案的基本结构形式

"PWM控制芯片+全桥结构驱动电路"构成方案最适合于直流电源电压非常宽的应用，因此几乎所有笔记本电脑都采用全桥方式。在笔记本电脑中，逆变器的直流电源直接来自系统的主直流电源，其变化范围通常在7V(低电池电压)~21V(交流适配器)。另外，这种构成方案在液晶彩电、液晶显示器中也有较多的应用。

全桥结构驱动电路一般由四只场效应管或四只晶体管构成，根据场效应管或晶体管的类型不同，该构成方案主要有两种结构形式，一种是采用四只N沟道沟道场效应管;另一种是采用两只N沟道沟道场效应管和两只P沟道场效应管。

(1)全桥驱动电路采用四只N沟道场效应管

全桥驱动电路采用四只N沟道场效应管的结构形式如图7所示。

图7全桥驱动电路采用四只N沟道场效应管

电路工作时，在驱动控制Ic的控制下，使V1、V4同时导通，V2、V3同时导通，且V1、V4导通时，V2、V3截止，也就是说，V1、V4与V2、V3是交替导通的，使变压器一次侧形成交流电压，改变开关脉冲的占空比，就可以改变V1、V4和V2、V3导通与截止时间，从而改变变压器的储能，也就改变了输出的电压值。

需要注意的是，如果V1、V4与V2、V3的导通时间不对称，则变压器一次侧的交流电压中将含有直流分量，会在变压器二次侧产生很大的直流分量，造成磁路饱和。因此全桥电路应注意避免直流电压分量的产生，也可以在一次回路串联一个电容，以阻断直流电流。

(2)全桥驱动电路采用两只N沟道和两只P沟道场效应管

全桥驱动电路采用两只N沟道和两只P沟道场效应管的结构形式如图8所示。

图8 全桥驱动电路采用两只N沟道和两只P沟道场效应管

电路工作时，在驱动控制IC的控制下，使V4、V1同时导通，V2、V3同时导通，且V4、V1导通时，V2、V3截止，也就是说，V4、V1与V2、V3是交替导通的，使变压器一次侧形成交流电压。

在"PWM控制芯片+全桥结构驱动电路"构成方案中，PWM控制芯片常采用OZ960、OZ970、OZ9910、BIT3105、BIT3106、MPS1010B、MP1026、MP1029、MP1038、BD9883、BD9884等。

2."OZ960+全桥结构驱动电路"高压板电路

由"OZ960+全桥结构驱动电路"构成的高压板电路如图9所示。

图9 "OZ960+全桥结构驱动电路"高压板电路
 

OZ960是背光灯高压逆变PWM控制芯片，具有如下特点：高效率，零电压切换;支持较宽的输入电压范围;恒定的工作频率;具有较宽的调光范围;具有软启动功能;内置开灯启动保护和过电压保护等。OZ960内部电路框图如图10所示，引脚功能见表3.

图10 OZ960内部电路框图

表3 OZ960引脚功能

(1)驱动控制电路

驱动控制电路由U901(OZ960)及其外围元器件组成。

由开关电源产生的Vdd电压(一般为5V)经R904限流，加到OZ960的供电端5脚，为OZ960提供工作时所需电压。

当需要点亮液晶彩电时，微控制器输出的ON/OFF信号为高电平，经R903,使加到OZ960的3脚电压为高电平(1.5V以上的电压为高电平)。

OZ960在5脚得到供电，同时3脚得到高电平信号后，内部振荡电路开始工作，振荡频率由17~18脚外接的定时电阻R908和定时电容C912的值决定。振荡电路工作后，产生振荡脉冲，加到内部零电压切换移相控制电路和驱动电路，经过变换整形后从19脚、20脚、12脚、11脚输出PWM脉冲，去全桥驱动电路。

(2)全桥驱动电路

全桥驱动电路用于产生符合要求的交流高压，驱动CCFL工作，由Q904、Q905、Q906、Q907、T901等组成。这是一个具有零电压切换的全桥电路结构，Vcc(一般为12V)电压加到Q904、Q906的源极，Q905、Q907的源极接地，在OZ960输出的驱动脉冲(其波形如图11所示)控制下，使Q904、Q907同时导通，Q905、Q906同时导通，且Q904、Q907导通时，Q905、Q906截止，也就是说，Q904、Q907与Q905、Q906是交替导通的，输出对称的开关管驱动脉冲，经C915、C916、C917、C918、升压变压器T901以及背光灯管组成的谐振电路，产生近似正弦波的电压和电流，点燃背光灯管。

图11 OZ960输出的驱动脉冲波形

(3)亮度调节电路

OZ960的14脚是亮度控制端，当需要调整亮度时，由微控制器产生的亮度控制电压经R906、R907分压，加到14脚，经内部电路处理后，通过控制OZ960输出的驱动脉冲占空比，从而达到亮度控制的目的。

(4)保护电路

①软启动保护电路：OZ960的4脚软启动端，外接软启动电容C904,起到软启动定时的作用。OZ960工作后，4脚内电路向C904进行充电，随着C904两端电压的升高，OZ960输出的驱动脉冲控制驱动管向高压变压器提供的能量也逐渐增大。软启动电路可以防止背光灯初始工作时产生过大的冲击电流。

②过电压保护电路：OZ960内的过电压保护电路可以防止灯管高压变压器二次侧在非正常情况下产生过高的高压而损坏高压变压器和灯管。电路中，由T901二次侧产生的高压经R930、R932和R931、R933分压后，作为取样电压，经D909、D910加到2脚，在启动阶段，2脚检测高压变压器的二次电压，当2脚电压达到2V时，OZ960将不再升高输出电压，而进入稳定输出电压阶段。

③ 过电流保护电路： 过电流保护电路用来保护CCFL不致因电流过大而老化或损坏。

电路中，R936、R937为过电流检测电阻，R936、R937两端的电压随工作电流变化而变化，电流越大，R936、R937两端电压越高， 此电压经D912、D914加到OZ960的9脚， 作为电流检测端， 通过内部控制电路稳定灯管电流。若CCFL的工作电流过大，会使9脚升高很多，当9脚电压达到1.25V时， 经OZ960内部处理， 会控制OZ960的停止输出驱动脉冲， 达到保护的目的。