液晶顯示器電源電路的結構和工作原理詳解

液晶顯示器電源電路的結構和工作原理詳解

維修人家 發表於 2020-11-13 17:34:52

液晶顯示器電源電路的功能主要是將220V市電轉換成液晶顯示器工作需要的各種穩定的直流電，為液晶顯示器中的各種控制電路、邏輯電路、控制面板等提供工作電壓，其工作的穩定性直接影響液晶顯示器能否正常工作。

一、液晶顯示器電源電路的結構

液晶顯示器電源電路主要產生+5V、+12V的工作電壓。其中，+5V電壓主要為主板邏輯電路、操作面板指示燈等提供工作電壓；+12V電壓主要為高壓板、驅動板等提供工作電壓。

電源電路主要由濾波電路、橋式整流濾波電路、主開關電路、開關變壓器、整流濾波電路、保護電路、軟啟動電路、PWM控制器等組成。

其中，交流濾波電路的作用是消除市電中的高頻幹擾（線性濾波電路一般由電阻、電容和電感組成）；橋式整流濾波電路的作用是將220V交流電變成310V左右的直流電；開關電路的作用是將310V左右的直流電通過開關管和開關變壓器後，變成不同幅度的脈衝電壓；整流濾波電路的作用是將開關變壓器輸出的脈衝電壓經過整流和濾波後變成負載需要的基本電壓5V和12V；過壓保護電路的作用是儘量避免因負載異常或其他原因導致的開關管損壞或開關電源損壞；PWM控制器的作用是控制開關管的切換，根據保護電路的反饋電壓控制電路。

二、液晶顯示器電源電路的工作原理

液晶顯示器的電源電路一般採用開關電路方式，此電源電路將交流220V輸入電壓經過整流濾波電路變成直流電壓，再由開關管斬波和高頻變壓器降壓，得到高頻矩形波電壓，最後經整流濾波後輸出液晶顯示器各個模塊所需要的直流電壓。

下面以AOCLM729液晶顯示器為例講解液晶顯示器電源電路的工作原理。AOCLM729液晶顯示器的電源電路主要由交流濾波電路、橋式整流電路、軟啟動電路、主開關電路、整流濾波電路、過壓保護電路等組成。

電源電路板實物圖：

電源電路原理圖：

1．交流濾波電路

交流濾波電路的作用是用於濾除由交流輸入線引入的噪聲，抑制電源內部產生的反饋噪聲。

電源內部的噪聲主要有共態噪聲和正態噪聲兩種。對於單相電源，輸入側有2根交流電源線和1根地線。在電源輸入側2根交流電源線與地線之間產生的噪聲為共態噪聲；2根交流電源線之間產生的噪聲為正態噪聲。交流濾波電路主要用於濾除這兩類噪聲，另外，還要起到電路過流保護和過壓保護。其中，保險用於過流保護，壓敏電阻用於輸入電壓過壓保護。下圖為交流濾波電路原理圖。

圖中，電感L901、L902，電容C904、C903、C902、C901組成了EMI濾波器。電感L901、L902用於濾除低頻共態噪聲；C901和C902用於濾除低頻正態噪聲；C903和C904用於濾除高頻共態和正態噪聲（高頻電磁幹擾）；限流電阻R901、R902用於拔下電源插頭時對電容起放電作用；保險F901用於過流保護，壓敏電阻NR901用於輸入電壓過壓保護。

當液晶顯示器的電源插頭插入電源插座後，220V交流電經過保險管F901、壓敏電阻NR901防浪湧衝擊後，通過由電容C901、C902、C903、C904，電阻R901、R902，電感L901、L902組成的抗幹擾電路後進入橋式整流電路。

2．橋式整流濾波電路

橋式整流濾波電路的作用是將220V交流電經過全波整流後轉變為直流電壓，再經過濾波後將電壓變為市電電壓的2倍。

橋式整流濾波電路主要由橋式整流器DB901，濾波電容C905組成。

圖中，橋式整流器由4個整流二極體組成，濾波電容為400V電容。當220V交流市電經過濾波後，進入橋式整流器。橋式整流器對交流市電進行全波整流後，變為直流電壓。接著此直流電壓再經過濾波電容C905將電壓轉換為310V的直流電壓。

3．軟啟動電路

軟啟動電路的作用是防止電容器上的瞬時衝擊電流，以保證開關電源正常而可靠地運行。由於在輸入電路接通電源瞬間，電容器上的初始電壓為零會形成很大的瞬時衝擊電流，此電流往往會導致輸入保險絲燒斷，因此需要設置軟啟動電路。軟啟動電路主要由啟動電阻、整流二極體、濾波電容等組成。如圖所示為軟啟動電路原理圖。

圖中，電阻R906、R907為1MΩ的等效電阻，由於這些電阻的阻值很大，所以其工作電流很小。剛啟動開關電源時，SG6841所需要的啟動工作電流由+300V直流高壓經過電阻R906和R907降壓後加至SG6841的輸入端（第3腳）實現軟啟動。一旦開關管轉入正常的工作狀態，開關變壓器上所建立的高頻電壓經整流二極體D902、濾波電容C907整流濾波後，就作為SG6841晶片的工作電壓，至此啟動過程結束。

4．主開關電路

主開關電路的作用是通過開關管斬波和高頻變壓器降壓，以得到高頻矩形波電壓。

主開關電路主要由開關管、PWM控制器、開關變壓器、過流保護電路、高壓保護電路等組成。

圖中，SG6841為PWM控制器，它是開關電源的核心，它能產生頻率固定而脈衝寬度可調的驅動信號，控制開關管的通斷狀態，從而調節輸出電壓的高低，達到穩壓的目的。Q903為開關管，T901為開關變壓器，穩壓管ZD901、電阻R911、三極體Q902和Q901、電阻R901等組成的電路為過壓保護電路。

SG6841晶片各個引腳的功能

當PWM開始工作後，SG6841的第8腳輸出一個矩形脈衝波（一般輸出的脈衝的頻率為58.5kHz，佔空比為11.4%）。該脈衝控制開關管Q903按其工作頻率進行開關動作，在開關管Q903不斷地導通/截止形成自激振蕩時，變壓器T901就開始工作，產生振蕩電壓。

當SG6841的第8腳輸出端為高電平時，開關管Q903導通，接著開關變壓器T901的初級線圈有電流流過，產生上正下負的電壓；同時，變壓器的次級產生下正上負的感應電動勢，這時次級上的二極體D910截止，此階段為儲能階段；當SG6841的第8腳輸出端為低電平時，開關管Q903截止，開關變壓器T901初級線圈上的電流在瞬間變為0，初級的電動勢為下正上負，在次級上感應出上正下負的電動勢，此時二極體D910導通，開始輸出電壓。

（1）過流保護電路

過流保護電路的工作原理如下。

在開關管Q903導通後，電流會從開關管Q903的漏極流向源極，並在R917上產生電壓。電阻R917為電流檢測電阻，由它產生的電壓直接加到PWM控制器SG6841晶片的過流檢測比較器的同相輸入端（即第6腳），只要該電壓超過1V，將使PWM控制器SG6841內部的電流保護電路啟動，使第8腳停止輸出脈衝波，開關管及開關變壓器停止工作，實現過流保護。

（2）高壓保護電路

高壓保護電路的工作原理如下。

當電網電壓升高超過最大值時，變壓器反饋線圈輸出的電壓也將升高。該電壓將會超過20V，此時穩壓管ZD901被擊穿，電阻R911上產生壓降。當這個壓降有0.6V時，三極體Q902導通，接著三極體Q901的基極變為高電平，使三極體Q901也導通。同時，二極體D903也導通，致使PWM控制器SG6841晶片第4腳接地，產生瞬間短路電流，使PWM控制器SG6841迅速關斷脈衝輸出。

另外，三極體Q902導通後，使PWM控制器SG6841第7腳的15V基準電壓通過電阻R909、三極體Q901直接接地。這樣PWM控制器SG6841晶片的供電端電壓變為0，PWM控制器停止輸出脈衝波，開關管及開關變壓器停止工作，達到高壓保護作用。

5．整流濾波電路

整流濾波電路的作用是將變壓器輸出的電壓經過整流濾波後，得到穩定的直流電壓。因為開關變壓器的漏感和輸出二極體的反向恢復電流造成的尖峰，都形成了潛在的電磁幹擾。因此要得到純淨的5V和12V電壓，開關變壓器輸出的電壓必須經過整流濾波處理。

整流濾波電路主要由二極體、濾波電阻、濾波電容、濾波電感等組成。

圖中，開關變壓器T901的次級輸出端的二極體D910和D912上並接的RC濾波電路（電阻R920和電容C920，電阻R922和電容C921）的作用是吸收二極體D910和D912上產生的浪湧電壓。

二極體D910、電容C920、電阻R920、電感L903、電容C922和C924構成的LC濾波器，可以過濾變壓器輸出12V電壓的電磁幹擾，輸出穩定的12V電壓。

二極體D912、電容C921、電阻R921、電感L904、電容C923和C925構成的LC濾波器，可以過濾變壓器輸出5V電壓的電磁幹擾，輸出穩定的5V電壓。

6．12V/5V穩壓控制電路

由於220V交流市電是在一定範圍內變化的，當市電升高，電源電路的變壓器輸出的電壓也會隨之升高，為了得到穩定的5V和12V電壓，在電源電路中一般都會設計一個穩壓電路。

12V/5V穩壓電路主要由精密穩壓器（TL431）、光耦合器、PWM控制器、分壓電阻等組成。

圖中，IC902為光耦合器，IC903為精密穩壓器，電阻R924和R926為分壓電阻。

當電源電路工作時，+12V輸出直流電壓經過電阻R924和R926分壓後，在R926上產生電壓，該電壓直接加到TL431精密穩壓器上（加到R端），由電路上的電阻參數可知該電壓正好能使TL431導通。這樣+5V電壓就可以流過光耦合器和精密穩壓器，當電流流過光耦合器發光二極體，光耦合器IC902開始工作，完成電壓的取樣。

當220V交流市電電壓升高導致輸出電壓隨之升高時，流過光耦合器IC902的電流也就隨之增大，光耦合器內部發光二極體的亮度也隨之增強，光耦合器內部的光敏三極體的內阻同時也變小，這樣則光敏三極體端的導通程度也會加強。光敏三極體導通程度加強的同時，PWM電源控制器SG6841晶片的第2腳端的電壓同時會下降。由於該電壓加到SG6841內部誤差放大器的反相輸入端，從而控制SG6841輸出脈衝的佔空比，降低輸出電壓。這樣就構成了過壓輸出反饋迴路，達到穩定輸出的作用，能使輸出電壓穩定在12V和5V輸出左右。

提示：

光耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅動發光二極體（LED），使之發出一定波長的光，被光探測器接收而產生光電流，再經過進一步放大後輸出。這就完成了電—光—電的轉換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由於光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗幹擾能力。又由於光耦合器的輸入端屬於電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機數字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加計算機工作的可靠性。

7．過壓保護電路

過壓保護電路的作用是檢測輸出電路的輸出電壓，當變壓器輸出電壓異常升高時，通過PWM控制器關斷脈衝輸出，到達保護電路的目的。

過壓保護電路主要由PWM控制器、光耦合器、穩壓管等組成，如上圖所示電路原理圖中的穩壓管ZD902或ZD903就是用來檢測輸出電壓的。

當開關變壓器次級輸出的電壓異常升高時，穩壓管ZD902或ZD903將會被擊穿，從而將導致光耦合器內部發光管的亮度異常加大，致使PWM控制器第2腳通過光耦合器內部的光敏三極體接地，PWM控制器迅速關斷第8腳的脈衝輸出，開關管和開關變壓器立刻停止工作，達到保護電路的目的。
責任編輯人：CC

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