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液晶显示器电源电路的主要功能是将220伏市电转换成液晶所需的各种稳定的DC电流。,为LCD中的各种控制电路、逻辑电路、控制面板等提供工作电压,其运行的稳定性直接影响液晶显示器能否正常运行。
一、液晶显示器电源电路的结构
液晶电源电路主要产生+5V、+12V的工作电压。其中,+5V电压主要为主板的逻辑电路、操作面板的指示灯提供工作电压。+12V电压主要为高压板、驱动板等提供工作电压。
电源电路主要由滤波电路、桥式整流滤波电路、主开关电路、开关变压器、整流滤波电路、保护电路、软启动电路、 PWM控制器等组成。
其中,交流滤波电路是为了消除市电中的高频干扰(线性滤波电路一般由电阻、电容和电感组成);桥式整流滤波电路的作用是把220伏交流电变成310伏左右的DC;开关的作用是在通过开关管和开关变压器后,将约310伏的DC转换成不同幅度的脉冲电压;整流电路的作用是将开关变压器输出的脉冲电压整流滤波成5V和12V的基本电压负载需要,过压保护电路的作用是尽可能避免因负载异常或其他原因造成开关管或开关电源的损坏;PWM控制器的作用是控制开关管的开关,根据保护电路的反馈电压控制电路。
二、液晶显示器电源电路的工作原理
液晶显示器的电源电路一般采用开关电路方式,通过整流滤波电路将交流220伏输入电压转换成DC电压,再通过开关管斩波和高频变压器降压,得到高频矩形波电压,最后经过整流滤波,输出液晶显示器各模块所需的DC电压。
[敏感词]以AOCLM729液晶显示器为例,说明液晶显示器电源电路的工作原理。AOCLM729液晶显示器的电源电路主要由交流滤波电路、桥式整流电路、软启动电路、主开关电路、整流滤波电路、过压保护电路等组成。
1. 交流滤波电路
交流滤波电路的作用是滤除交流输入线引入的噪声,抑制电源内部产生的反馈噪声。
电源内部噪声主要包括两种:共态噪声和正态噪声。对于单相电源,输入侧有2条交流电源线和1条接地线。两条交流电源线和电源输入侧的地线之间产生的噪声为共态噪声;两条交流电源线之间产生的噪声是正态噪声。交流滤波电路主要用于滤除这两种噪声,此外还起到电路过流保护和过压保护的作用。其中保险用于过流保护,压敏电阻用于输入电压过压保护。
2. 桥式整流滤波电路
桥式整流滤波电路的作用是将220V交流电经全波整流后转换成DC电压,再经滤波后转换成市电电压的两倍。
桥式整流滤波电路主要由桥式整流器DB901和滤波电容C905组成。
桥式整流器由四个整流二极管组成,滤波电容为400V电容。20伏交流市电经滤波后进入桥式整流器。交流电网全波整流后,桥式整流器变成DC电压。然后,DC电压被滤波电容器C905转换成310V的DC电压。
3. 软启动电路
软启动电路的作用是防止电容器上的瞬时冲击电流,从而保证开关电源的正常可靠运行。在输入电路导通的瞬间,电容上的初始电压为零,会产生很大的瞬时冲击电流,往往会导致输入保险丝熔断,因此需要设置软启动电路。软启动电路主要由启动电阻、整流二极管、滤波电容等组成。
4. 主开关电路
主开关电路的作用是通过斩波开关管,用高频变压器降压,获得高频矩形波电压。
主开关电路主要由开关管、 PWM控制器、开关变压器、过流保护电路、高压保护电路等组成。
SG6841为PWM控制器,是开关电源的核心,它可以产生频率固定、脉冲宽度可调的驱动信号,并控制开关管的通断状态,从而调节输出电压,达到稳压的目的。Q903为开关管,T901为开关变压器,稳压管ZD901、电阻R911、三极管Q902和Q901、电阻R901等组成的电路为过压保护电路。
当PWM开始工作时,SG6841的第八引脚输出一个矩形脉冲波(输出脉冲的频率为58.5kHz,占空比为11.4%)。脉冲控制开关管Q903根据其工作频率进行切换。当开关管Q903持续通断形成自激振荡时,变压器T901开始工作,产生振荡电压。
当SG6841的第8引脚的输出端处于高电平时,开关管Q903导通,然后电流流过开关变压器T901的初级线圈,导致顶部为正电压,底部为负电压;同时变压器的次级产生下正上负的感应电动势,然后次级上的二极管D910关断,即为储能阶段。当SG6841引脚8的输出端为低电平时,开关管Q903关断,开关变压器T901初级线圈上的电流瞬间变为0,初级线圈的电动势为下正上负,次级线圈上感应出上正下负电动势,此时,二极管D910导通,输出电压开始。
(1)过流保护电路
过流保护电路的工作原理如下。
开关Q903导通后,电流将从开关管Q903的漏极流向源极,并在R917产生电压。电阻R917为电流检测电阻,其产生的电压直接施加到PWM控制器SG6841芯片的过流检测比较器的同相输入端(即第6脚),只要电压超过1V,PWM控制器SG6841内部的电流保护电路就会启动,使第8引脚停止输出脉冲波,开关管和开关变压器停止工作,从而实现过流保护。
(2)高压保护电路
高压保护电路的工作原理如下。
当电网电压上升到[敏感词]值以上时,变压器反馈线圈的输出电压也会上升。电压将会超过20V。此时稳压管ZD901发生故障,电阻器R911上出现电压降。当电压降为0.6V时,晶体管Q902导通,然后晶体管Q901的基极变高,使得晶体管Q901也导通。同时,二极管D903也导通,导致PWM控制器SG6841芯片的第四引脚接地,产生瞬时短路电流,使得PWM控制器SG6841快速关断脉冲输出。
此外,三极管Q902导通后,脉宽调制控制器SG6841第7脚的15V基准电压通过电阻R909、三极管 Q901 直接接地。这样,PWM控制器SG6841芯片的电源端电压变为0,PWM控制器停止输出脉冲波,开关管和开关变压器停止工作,从而实现高压保护功能。
5. 整流滤波电路
整流滤波电路的作用是对变压器输出的电压进行整流滤波后,获得稳定的DC电压。由于开关变压器的漏电感和输出二极管反向恢复电流引起的尖峰,形成潜在的电磁干扰。因此,为了获得纯净的5V和12V电压,开关变压器输出的电压必须经过整流滤波处理。
整流滤波电路主要由二极管、滤波电阻、滤波电容、滤波电感等组成。
6. 12V/5V 稳压控制电路
由于220V交流市电在一定范围内变化,当市电上升时,供电电路变压器输出的电压也会上升,为了获得稳定的5V和12V电压,通常在电源电路中设计一个稳压电路。
12V/5V稳压电路主要由精密稳压器(TL431)、光耦合器、 PWM控制器、分压电阻等组成。
7. 过压保护电路
过压保护电路的功能是检测输出电路的输出电压,当变压器输出电压异常升高时,PWM控制器关闭脉冲输出,达到保护电路的目的。
过压保护电路主要由PWM控制器、光耦合器、稳压器等组成。电路原理图中的电压调节器ZD902或ZD903用于检测输出电压。
当开关变压器二次输出电压异常升高时,稳压管ZD902或ZD903会被击穿,导致光耦合器内部发光管亮度异常升高,导致PWM控制器第2脚通过光耦合器内部的光敏三极管接地,PWM控制器快速关闭第8脚的脉冲输出,开关管和开关变压器立即停止工作,达到保护电路的目的。