1.2 液晶电视的电源板结构原理
电源板就是电压转换器件,具体讲是把220V交流电压转换为液晶电视机内的主板、高压板所需的+5V 、+12V、+24V、+60V、+100V等稳定的直流工作电压。
1.2.1 电源板的电压转换
1.2.1.1 电源板的电压转换原理
如图1-3所示为电源板的电压转换原理图。在液晶电视机的电源板内部,由整流电路将50Hz的交流电压变换成不稳定(脉动)的+310V左右直流电压,再经电源块将脉动直流电压转换成频率为30 ~100kHz的高频电压,高速变化的电压经过变压器降压后,再经过整流滤波电路产生相应值的稳定直流电压,提供给液晶电视机的相应组件板,保证液晶电视机正常显示图声。
图1-3 电压转换原理
1.2.1.2 电源板的输出电压及供电方向
不同品牌型号的液晶电视机,因使用的电源板的结构及型号的不同,电源板输出的电压组合及电压值会有所不同。
(1)普通电源板的输出电压及供给方向
如图1-4所示为普通电源板的输出电压及供给方向。普通电源板输出电压一般为+5VS、+12V、+24V。+5VS供给主板上的CPU控制系统;+12V供给主板上的图声信号处理电路,并经主板上开/待机控制电路供给逻辑板及屏上电路;+24V供给高压板。
图1-4 普通电源输出的电压及供给方向
部分大屏幕液晶电视机还要输出+5V、+14V(或+16V、+28V)、+380V。+380V供给背景光源驱动板,其他供给主板上的图信号处理电路和伴音功放电路。
经验
有的LED超薄大屏幕液晶电视的电源板,输出电压一般为+5.3V、+5V、+12V、+60V或+100V。 +60V或+100V供给LED灯条驱动板。
(2)电源+高压板的输出电压及供给方向
如图1-5所示为电源+高压板输出电压及供给方向。其电源部分的输出电压基本同于普通电源板;高压部分输出600~2000V高频脉冲,供给液晶屏内的高压灯管,开机启动时为1200~2000V,屏内灯管亮后降为600~1000V。
图1-5 电源+高压板输出电压及供给方向
注:虚线表示有的有此电压输出,有的不设置此电压输出。对于电源部分只输出一个+12V的,+12V还要对主板上的CPU供电。
(3)电源+LED灯条板的输出电压及供给方向
如图1-6所示电源+LED灯条驱动板的电压输出及供给方向。电源部分输出电压+5VS(或5.3V)、+12V 、+60V(或+100V、+35V、+24V)。LED灯部分输出电压为30~200V,供给屏内的LED灯条。
图1-6 电源+LED灯条驱动板输出电压及供给方向
注:虚线表示有的有此电压输出,有的不设置此电压输出。对于电源部分只输出一个+12V的,+12V还要对主板上的CPU供电。
1.2.1.3 电源板通电开机时输出电压的顺序
目前液晶电视机采用的是LCD液晶屏,LCD液晶屏的开启与关闭是按照一个固定程序的,否则会损坏液晶屏。这就要求液晶电视机在开机时有严格的时序。
(1)液晶屏工作的开启时序
如图1-7所示是液晶屏的开/关时序。开启顺序依次为开启屏显示允许信号→屏电源控制→数据式图像信号→屏供电电源→背景光源输出。屏的关闭顺序也是同理:先关闭屏显示允许信号,后关闭背景光源控制,接着关闭数据信号,最后关闭屏供电控制,整个屏停止工作。t1、t2、t3的时间可从编程上实现。
图1-7 液晶屏的启动/关闭时序
(2) 液晶电视机的开机时序
如图1-8所示液晶电视机电路结构框图及开机时序。液晶电视机的开机时序,实际就是控制电源板上输出的电压顺序和对背景光源驱动电路工作的控制。
图1-8 液晶电视机的开机时序
按照液晶屏的开启时序,要求液晶电视机在开机时的开启时序为,主板上的CPU控制系统→主板上的图声信号处理电路→逻辑板及屏上电路→高压板(或LED灯条驱动板)及屏内背景光源(灯)管。
(3)电源板通电开机时输出电压的顺序
液晶电视机的电源板输出电压的顺序,要符合液晶电视机开机工作时序。电源板输出电压的顺序,一般是由主板上的CPU通过控制开/待机控制电路,控制电源板上功能单元的开启顺序实现的。设置两个主电源,一个对主板供+12V等,另一个供背景光源高压板。这种电源还需辅助设计+12V带有一定负载电流,才启动背景光源供电的主电源输出工作。
电源板输出电压顺序:接通220VAC电源,电源板进入待机工作状态,开始工作输出+5VS,当接收到主板提供的开机指令后,电源板进入开机工作状态,全面输出电压,先输出+12V,再输出+24V(或35~100V)。
1.2.2 电源板的基本结构类型
液晶电视机的电源板结构有多种,主要是根据液晶电视机的功率(与屏幕大小有关)、液晶屏背景光源类型,选用以下功能单元电路的部分或全部构成:副电源、主电源、背景光源电源、PFC电路、开/待机控制电路、背景光源高压驱动电路、LED灯条驱动电路。
资料
普通液晶电视机的液晶屏背景光源,采用CCFL或CEF高压灯管,屏内有6~26根灯管(屏幕越大灯管数量越多,每个灯管的功率在8W左右),其功率占整机功率的70%以上。新型的超薄LED液晶电视机,采用目前新型的LED灯条作屏内背景光源(LED灯条是把若干个LED发光二极管串联起来),LED功率小。
1.2.2.1 电源板上的功能电路设置原则
任何液晶电视机的电源板上,都设置有桥式整流、主电源、开/待机控制这些单元电路。
多数机型还设置有副电源,大屏幕普通液晶电视机的电源板上还设置有PFC功率因数校正电路;小屏幕普通液晶电视机的电源板上设置有高压电路;LED超薄液晶电视机的电源板上一般设置有LED灯条驱动电路。这些单元电路的应用原则如下。
(1)PFC电路仅用于大功率电源板
按国家规定,大于85W的开关电源中,220V交流经过整流后不准直接用大容量电解电容滤波,以避免电磁兼容(EMC)和电磁干扰(EMI)。大屏幕液晶电视机,尤其是32英寸及以上普通液晶电视机,整机的功率在100W以上,一般在其电源板的桥式整流与主电源之间增设PFC电路,以提高功率因数和消除干扰。
30英寸及以上普通液晶电视机、一般的LED超薄液晶电视,整机功率一般不超过85W的小屏幕液晶电视的电源板一般不设置PFC电路。
(2)背景光源高压电路用于小功率的电源组合板
普通小屏幕普通液晶电视的屏内灯管在8根及以下,驱动电路相对简单,要求电源板的功率相对小,电视机厂家往往把电源板和背景光源高压电路作在一块线路板上,称为电源+高压二合一板。
(3)LED灯条驱动电路用于LED超薄电源板
LED灯条驱动电路相对简单,要求电源的功率相对小,往往把LED灯条驱动电路与电源电路作在一块线路板上。因其用于超薄LED液晶电视机,故称为LED板或超薄电源板。
1.2.2.2 电源板的结构类型
按电源板的功能分类:普通电源板、电源+背景光源驱动板、电源+背景光源驱动+CPU板。
(1)普通电源板的电路结构类型
普通电源板的电源结构相似,均设置有桥式整流、主电源(又称开关电源)、开/待机控制电路,区别是副电源、背景光源高压电路供电电源、PFC电路的有无。
①副电源+主电源式的电源板 如图1-9所示是副电源+主电源式的电源板结构框图。与传统CRT彩电的开关电源相关,由副电源+主电源+开/待机控制电路组成,一般用于小屏幕普通液晶电视机。电源板上的功能单元电路的工作顺序:副电源→开/待机控制→主电源。
图1-9 副电源+主电源式的电源板
接通220VAC,220VAC经抗干扰电路,一路经桥式整流滤波电路变换成+310V直流电压,供给主、副电源作主供电;另一路经副电源启动电路提供给副电源块,启动副电源工作,副电源把+310V变换为+5VS、+VCC-OUT。
+5VS启动CPU控制系统工作开始接收处理用户指令,当CPU接收开机指令则对电源板的STB端输出高电平开机指令,使开/待机控制电路通过副电源产生VCC-OUT,并提供给主电源块,启动主电源工作,主电源输出+12V、24V,供给主板、高压板,启动整机工作。
②副电源+主电源+PFC电路式的电源板 如图1-10所示是副电源+主电源+PFC电路式的电源板电路框图,特点是桥式整流和主副电源间增设了PFC电路。一般用于32英寸及以上普通液晶电视机。
图1-10 副电源+主电源+PFC电路式的电源板
启动时序:开机220V交流电源输入→副电源工作输出+5VS、VCC→+5VS启动主板的CPU控制工作输出高电平开机指令→开/待机控制电路工作,通过副电源输出的VCC并加到PFC电路→PFC电路和主电源→PFC工作把+310V变换为+380V左右供给主电源→主电源检测到PFC输出电压达到+380V时开始工作,主电源工作输出+12V和+24V电压,开机启动完成。
③副电源+主电源+PFC+电背景光源电源路式的电源板 如图1-11所示是副电源+PWR主电源+PFC+背景光源电源路式的电源板,特点是增设的PFC电路和背景光源电路供电电源,一般用于大屏幕普通液晶电视机。开机工作顺序为副电源→开/待机控制电源→PFC电路→PWM主电源→背景光源电源。
图1-11 副电源+PWR主电源+背景光源电源+PFC电路+开/待机控制式的电源板
开机过程:通电,220V经LE001和LE002等组成的消干扰电路,经由DE521副桥式整流器、待机电源块STR-A6351、TE004等组成的副电源,启动副电源工作产生输出+5VS,启动主板的CPU控制系统工作。CPU控制系统接收开机指令后,对电源板的ON/OFF脚提供高电平,使VE561开/待机控制管饱和导通,驱动继电器JE502触点闭合,通过AC 220V经BE001整流转换为+300V,启动PFC电路工作,把+300V转换为+380V,+380V启动PWM主电源工作输出+12V、+5VM、+14V,启动主板全面工作,有较大电流流经PFC电路形成VDD,供给背景光源电源块STR-W5677,启动STR-W5677电源块工作,并与TE003开关变压器等配合把+380V变换为+24V,提供给高压板电路,驱动屏内高压灯管工作,液晶电视机进入全面工作状态。
(2)电源+背景光源驱动的电源组合板
电源+背景光源驱动的电源组合板,又称为二合一板,按屏内背景光源的类型分类有电源+高压板、电源+LED灯条驱动板。
①电源+高压电路板 如图1-12所示是电源+高压板电路框图,特点是设置的背景光源高压电路,一般用于30英寸及以下普通液晶电视机。开机时的工作顺序为副电源→开/待机控制→PFC电路→主电源→背景光源高压电路。
图1-12 副电源+主电源+PFC+背景光源高压电路式的电源板
开机过程:通电副电源工作输出+5VS和VCC。开机后,VCC经开/待机控制电路送PFC块和主电源块VCC电源脚,作为启动电压,启动PFC电路工作,把+300V转换为+380V,主电源工作输出+12V、+5V、+24V。其中的+24V提供给背光灯高压板电路,同时高压板电路得到开/待机控制电路提供的VCC启电压,背光灯高压板开始工作,把+24V转换为800~1600V高压脉冲,点亮屏内的高压灯管。
②电源+LED灯条驱动式的电源板 如图1-13所示是电源+LED灯条驱板的电路框图,特点是增加了LED灯条驱动电路,一般用于小功率LED超薄液晶电视机。工作时序为开关电源→PFC电路→LED灯条驱动电路。
图1-13 电源+PFC+LED灯条驱板的电路结构
开机过程:通电220V经桥式整流形成的+300V,经二极管送开关电源,开关电源开始工作产生+12V、+60V、VCC,+12V供给主板(经主板上的电路调整至5V再供给CPU控制系统)。开机后,VCC经开/待机控制电路作为启动电压,启动PFC电路工作把+300V转换为+380V,+380V再提供开关电源取代+300V供电,以提高开关电源的稳定性和带负载能力。同时开/待机控制电路对LED灯条驱动电路提供VCC启动电压,LED灯条驱动电路开始工作,把+60V升压至130~200V,点亮屏内的LED灯条发光,整机进入工作状态。
(3)电源+LED灯条驱动+CPU式的电源板
这种电源板又称三合一组合板,即把电源板、LED灯条驱动、主板电路作在一块线路板上,应用在小屏幕的LED液晶电视机。
如图1-14所示是电源+LED灯条驱动+CPU板的电路框图,特点是增设了+3.3V 和+1.8V稳压器、CPU等。
图1-14 开关电源+LED灯条驱动电路+CPU式的电源板
①工作时序 开关电源→主芯片电路→LED灯条驱动电路。
②开机过程 通电220V经桥式整流形成的+300V,经二极管送至开关电源,开关电源开始工作产生+12V、+35V。+12V经+5V电压调整电路产生+5VS,35V供给LED灯条驱动电路。+5VS经电压调整处理产生+3.3VS,提供给CPU,启动CPU控制系统工作,CPU开始接收用户指令。接收开机指令,CPU使PS-ON呈现低电平,使开/待机控制管导通输出主+5V。主+5V供给3.3V和1.8V电源调整块,产生3.3V和1.8V电压并提供给主板的相关电路,主板电路全面工作;同时CPU还由BLON端输出高电平背景光源开启指令、DIM脚输出相应的亮度控制电压,启动LED背景光源电路工作,驱动屏内LED灯条发出背景光源。