液晶显示屏背光驱动集成电路工作原理

对“剖析液晶屏逻辑板TT偏压电路”一文的一点见解(此文为技术探讨)在国内某出名刊物12月份期刊看到一篇有关简介液晶屏逻辑板TF偏压电路的文章,文章的标题是：“剖析液晶屏逻辑板TT偏压电路”这是一篇选题极好的文章、目前液晶电视浮现的极大部分屏幕故障例如:图像花屏、彩色失真、灰度失真、对比度不良、亮度暗淡、图像灰暗等等故障都与此电路有关，维修人员在维修此类故障时往往的面对液晶屏图像束手无策，而简介此电路、无疑对类似故障的分析提供了极大的协助，目前在一般的期刊书籍简介分析此电路的文章很少。什么是TT屏偏压电路?现代的液晶电视都是采用FT屏作为图像终端显示屏，由于我们目前的电视信号（涉及多种视频信号)是专门为显示而设计的，液晶屏和RT的显示成像方式完全不同，液晶屏要显示专门为CT而设计的电视信号，就必须对信号的构造、像素排列顺序、时间关系进行转换，以便液晶屏能对的显示。图像信号的转换，这是一种极其复杂、精确的过程;先对信号进行存储，然后根据信号的原则及液晶屏的各项参数进行分析计算,根据计算的成果在按规定从存储器中读取预存的像素信号,并按照计算的规定重新组合排列读取的像素信号，成为液晶屏显示适应的信号。这个过程把信号的时间过程、排列顺序都进行了重新的编排，并且要产生控制各个电路工作的辅助信号。重新编排的像素信号在辅助信号的协调下，施加于液晶屏对的的重现图像。每一种液晶屏都必须有一种这样的转换电路，这个电路就是我们常说的“时序控制电路”或“TC(提康）电路”,也有称为“逻辑板电路”的。这个电路涉及液晶屏周边的“行、列驱动电路”构成了一种液晶屏的驱动系统。也是一种独立的整体。这个独立的整体是由时序电路、存储电路、移位寄存器、锁存电路、D/变换电路、译码电路、伽马(Gam）电路(灰阶电压)等构成,这些电路的正常工作也需要多种不同的工作电压,并且还要有一定的上电时序关系,不同的屏,不同的供电电压。为了保证此电路正常工作,一般对这个独立的驱动系统单独的设计了一种独立的开关电源供电(这个向液晶屏驱动系统供电的开关电源一般就称为:TT偏压电路)；由整机的主开关电源提供一种5V或12V电压,给这个开关电源供电，并由控制这个开关电源工作;产生这个独立的驱动系统电路提供所需的多种电压，就仿佛我们的电视机是一种独立的系统她有一种单独的开关电源，DV机是一种独立的系统她也有一种单独的开关电源同样。是非常重要也是故障率极高的部分（开关电源都是故障率最高的部分，要重点考虑）。图1所示是液晶屏驱动系统框图。从图中可以看出,其中的“T偏压供电 开关电源”就是这个独立系统电路的供电电源它产生这个驱动系统电路需要的多种电压，有V、DA、VL和VGH电压供各电路用。图1这个独立的液晶屏驱动电路的供电系统;重要产生4个液晶屏驱动电路所需的电压： VDD 屏驱动电路工作电压，类似一般模拟集成电路的VC。一般为3.3V。2 VL 屏TF薄膜开关MS管的关断电压，一般为 -5V。 VGH 屏TT薄膜开关MO管的开通电压,一般为20V0。VA 屏数据驱动电压，VD经基准解决后，由伽马电路用以产生灰阶电压,一般为1V20。以上电压不同的屏；电压值不同。这些输出的任一电压浮现问题，都会浮现不同的图像显示故障,可见其重要性。并且也是故障多发部位。也是液晶电视维修人员必须掌握的部分,这个电路在某些文章、资料里称为:液晶屏逻辑板TFT偏压电路。这篇文章的推出;显然是“及时雨、雪中送碳”，并且此文是简介的目前普片采用的TT偏压供电芯片TP6161作为典型进行分析,怀着欣喜的心情细细的阅读此文章,看完后感到非常的遗憾、失望,此文把VDD、VDA、VG和VGH四种电压产生的原理论述错了,对核心电压的产生过程没有任何交代(模糊词汇一语而过）,例如图6中CP2、DP8构成的半波负压整流电路(产生VG）的工作原理、P18、DP5构成的半波叠加整流电路（产生VGH)的工作原理,这些都是这个T偏压电路的重点，文中并把产生VDA电压的并联型的开关电源误觉得是滤波电路(12V电压莫名其妙的通过滤波电路就能上升成为近2多伏的VDA电压?？)、把产生VDD电压的串联型的开关电源的蓄能电感（LP2）也误觉得是滤波电感、把串联开关电源的续流二极管3误觉得是稳压二极管等，这样的论述无法对的的分析故障，误导读者、也容易误导维修人员对电路、故障进行分析。便于对照，如下是复制原文:也请精通此电路的师傅们参与讨论，把液晶的维修技术广为传播。（以上是某杂志某一段原文复制）下面把我们分析的成果提供应人们以便对照参照（如有不对也请指正)。TPS656集成电路是美国德州仪器公司(TexInsmns)出品的一款专门为3寸以上尺寸FT液晶屏驱动电路提供偏置电压的开关电源芯片。内部有一种高于00K振荡频率的振荡鼓励电路,该芯片2供电；可以支持组通过稳压的输出电压;即 DD、VG、VGH、VDA电压,特别是能提供较大的电流容量,并且电压幅度可以调节以适应不同类型的液晶屏。集成电路具有短路保护及过温度保护。下面对VD、VDA、VH、VG产生的原理及过程进行分析，原理图就仍然采用上面作者绘制的电路原理图。(上面图4中原作者把Q2 P沟道 误绘制成N沟道)。VD电压产生：图3所示（仍旧采用原文图片序号）是TS51芯片VDD电压产生部分原理图；图3 原文中VDD电压产生插图图3 原文中VDD电压产生插图（局部放大）在图3中,TPS6516内部的OS管3、外部的L2及DP构成了一种串联型的开关电源，由TPS5161内部的振荡鼓励信号控制Q开关电源工作。等效电路如图所示。图31在图31中;串联开关电源的开关管是集成电路TPS1内部的Q3，工作过程如下；在T1时间:图.2所示;集成电路的2脚输入12电压经Q3、P2流通向负载供电,由图3.图3.3于LP2内部自感电势的作用（自感电势方向为:左正右负),由于流经LP2的电流线性的增长,输出端电压逐渐上升,并且线性增长的电流在LP2内部以磁能的形式存储起来,图.2中红色箭头所示是电流方向、蓝色箭头所示是LP的自感电势方向。在2时间;输出端电压上升到33V时通过度压取样电路20、RP、R22、RP构成的分压取样电路的取样电压反馈至TP65161的稳压控制1脚,控制Q3断开,这时V输入电压形成的电流被切断；LP2内部的电流也被切断,电流被切断P2内部存储的磁能也无法继续维持,磁能即迅速转换成方向为左负右正的感生电势（楞次定律)图33中蓝色箭头所示感生电势方向，这个左负右正的感生电势的方向正好继续维持着在1时间流过P23的电流方向,由于Q3的断开,这个左负右正的感生电势通过L2、RP3、D3(续流二极管）流通继续维持着对负载的供电。这就是VD产生的过程,其中由于输出电压较低3.3V，续流二极管DP采用了低压降的肖特基管，此管故障率比较高，维修过程中应特别加以注意，此管绝不是稳压管。由于篇幅太长有关D、GL、GH电压产生的原理与原文不同的结识之处 下篇继续论述 借此并整顿出一套完整的电路分析及故障检修措施剖析液晶屏逻辑板TFT偏压电路”一文的一点见解（中）D电压的产生：VDA电压是列驱动电路的数据驱动电压;该电压最后要通过一定的解决产生非线性的阶梯电压以控制液晶屏的分子不同扭曲角度，这个电压就叫灰阶电压，如果没有这个电压或者电压不正常，图像就会没有或者浮现严重的层次失真（灰度失真）。不同特性的屏这个电压的高下不同，一般在4V至0左右的范畴内。在“剖析液晶屏逻辑板TFT偏压电路”一文中简介；VDA电压是先由1V供电电压通过升压成为20V左右的VAFB电压（不能超过23V否则过压保护电路启控工作)，再通过控制就成为DA电压(VAA_F电压就是VDA电压)。原文的图所示,该AAF电压再通过P1开关控制由L11输出VD电压，原文中的图5所示。图4 原文中图4(图中2应为沟道MS）(图中上面的V12表达主板送来的12V电压)原文图4的局部图原文由A_F产生VDA原理图 （原文中的图5所示是VAA_B电压通过Q1控制后成为VAA通过RP、11成为VD)如下是原文中对V_B产生的原理及过程的一段论述(黑体字是原文):VA_FB电压产生电路VAAFB电压产生电路由P1（PS6561)的15、脚内部电路及外围电路构成，其电路如图4所示。UPl(T161)12脚为主升压转换器工作方式设立,决定其内部电路是工作在脉冲宽度调制或00/70kHz固定开关频率方式。本方案中，12脚经RP25(0电阻）接12V输入电压,工作在750kz固定开关频率。主升压转换器有一种可调节的软启动电路,以避免在启动过程中的高涌流。软启动时间由连接到28脚的外部电容器26设立。8脚内部连接一恒流源,与内部电流限制与软启动脚电压成正比。在达到内部软启动的阈值电压时,比较器被释放电流限制。软启动电容器值愈大，软开始时间越长。上电后，12输入电压经P5、CP6、P3滤波后,一路加到D1、CP7、CP8、CP9、CP0构成的滤波电路,产生VAA_FB电压;另一路加到Ul(TPS516)的4、脚。VAA_FB电压经Pl滤波后加到UPl(TS6516)的脚，3脚内接一种过电压保护开关Q和过电压保护比较器,过电压保护比较器将3脚电压与内部基准电压进行比较,当3脚电压上升到23时,PS5161内部驱动控制器关掉通道MOET，只有输出电压低于过电压阈值后,内部驱动控制器才会再开始工作。在上面的图中,VDA电压是如何产生的？ 以上原文中的失误在于:12V电压通过电感LP3(文中误觉得是滤波元件）及DP1就莫名其妙的上升为近0V的VAA_FB电压？,原文;主线没有看到LP3、1、P1的组合事实上是一种并联型的开关电源，LP在此处是一种储能电感的作用,因此原文的电路的分析也不能是合理的。 图中的核心是 LP、Q1、P1的组合是一种典型的并联型开关电源（图4.1所示)，其中LP3是开关电源的储能电感，是开关电源的开关管,P1是开关电源的整流二极管。图4.1所示是构成的并联型开关电源的等效电路，集成电路TP65161的(FB）脚是这个并联型开关电源的稳压控制端，由输出端RP、RP5、P、RP3构成的取样电路送来取样信号，控制鼓励Q1开关管鼓励信号的脉冲宽度，以达到稳压的目的。 并联型的开关电源一般都是升压型的,在这个并联型的开关电源中输出电压(AFB)等于供电电压1和LP上面感生电势（ULP3)的叠加。下面图4.1是上面图4升压部分电路的等效电路图。图4中所示2V的供电压通过LP3输入开关电源后由1输出近2V的VDA电压。 图4.1工作原理及升压过程如图4、图所示：集成电路PS16内部的鼓励电路向开关管提供鼓励开关信号； 在T时间:图4.2所示;正的鼓励信控制Q；Q1闭合导通；此时12V电源经L、Q1流通形成电流(图中红色箭头所示),LP3内部感生电势的方向为左正右负(图4.中蓝色箭头表达感生电势方向）,感生电势对抗1V外加电势引起电流的增长（楞次定律);流过LP3的电流呈近似线性的逐渐增大并且以磁能（集聚大量的磁力线）的形式存储在3内部。 在T2时间:图4.所示;负的鼓励信号控制；Q1截止断开；由于Q1的截止断开,1V流经LP3、1的电流被切断，L3电流被切断；L3在T1时间存储的磁能即无法维持(集聚的大量磁力线瞬间逃走）,此时LP3因切割磁力线产生的感生电势P3，方向为左负右正，图4.3中蓝色箭头表达感生电势方向(楞次定律),LP3两端的感生电势为UP,这个感生电势的方向和1V外加电压正好是一种叠加的串联关系,叠加电压的幅度是:12VUP,这个叠加的电压正好符合二极管D1正向导通的方向，这个电压通过CP7等滤波后输出为VA_FB,通过开关P1控制输出为DA电压。 由于供电电压是2V,那么设计电路时，可以控制P3的电感量及Q1的导通占空比,使其LP两端产生的感生电势ULP3为V左右,这样1V+8V(UL)=20V 这就是背面Gaa电路产生灰阶电压所需的驱动电压。图4所示、图.2图3待续 背面一篇简介产生VH和VL电压的半波倍压整流电路的工作原理。对“剖析液晶屏逻辑板TT偏压电路”一文的一点见解(下)前一天此文已经写好，由于我对TP511的产生GL和VG输出端的输出特性理解不够,误把单向脉冲电压的输出信号作为双向脉冲输出信号看待(倍压整流电路分析双向信号可以，用来分析单向信号是不恰当的,）通过善意的朋友的提示(”方建” 和 “龙” 朋友),我又纠正了重写了一遍，在此再次 感谢善意的两位朋友。VG、GL电压的作用：液晶屏控制光线是依托液晶分子的扭曲控制光线的透过，以产生一种像素的亮点,众多的像素亮点在组合成图像。在电视信号的显示过程中；这个像素光点的点亮时间必须持续到电视信号一幅图像在屏幕上浮现的时间(SV的信号一幅图像重现时间原则为20毫秒）原则,在CRT电视显示中,这个时间重要是依托CRT荧光屏上面荧光粉的余晖来实现的。而液晶显示屏是没有余晖的(因此初期的液晶屏只能用于字符显示,无法显示电视图像信号;直到TT液晶屏发明才干把液晶屏应用于电视图像信号重现）。现代的液晶屏；光点显示持续时间的控制是依托；像素信号通过一种开关对电容充电，依托电容电压形成的电场再控制液晶分子的扭曲，由于电容上面的电压可以长时间维持就可以控制亮点长时间点亮，那么我们只要在这个电容上面安装一种“开关”，每过2毫秒由图像信号通过“开关”对电容充放电一次,就可以达到采用液晶屏显示目前的电视图像信号的目的,图3.1所示。图3.1 这样在控制每一种通过一种像素的光点的电场都必须安装一种“开关”一种显示SDT信号原则的液晶屏就要有5万个这样的“开关”，这些开关就是一种个在生产液晶屏时一并制作上的“薄膜场效应开关管”，薄膜场效应管的英语为： Thin Fim ransist ，都取第一种字母,即为TFT。TFT液晶屏是指液晶显示屏上的每一液晶象素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动。由于TFT屏的研制发明成功,才干把液晶屏作为电视信号的图像显示。每一种场周期;此TFT都要打开一次，以便对电容冲放电一次,那么这个打开TF的电压就是VH。关闭TFT的电压就是V。TFT是沟道MOS管,因此VGH是正电压约20V30V,以便充足打开。VGL是负电压约;-5V以便充足关闭。在购买液晶电视时，如果在液晶屏的某区域始终有一种“亮点”或“黑点”就是相应这个像素点的薄膜场效应管短路或者断路,这种故障是不可逆转的，这个屏的含金量就大大下降了。VGH、VGL电压的产生电路:GL电压和GH电压产生电路:在TT液晶屏驱动电路供电中VGH电压和VG电压肩负着;开通TFT（薄膜场效应管）对电容充电(修正电容两端电压)，和关闭TFT,使电容电压保持（一场周期时间）的作用。如果此GH和VL电压浮现问题，电压丢失或者电压幅度变化，都会引起图像故障并且故障现象繁多。由于产生VGH和L电压的电路较为特殊、元件较多、电压互相牵制影响,因此是故障率较高的部位，也是维修的重点。图3.2所示是原文中绘制的集成电路PS511的H和VGL电压产生的电原理图(原文中是图6)。图32下面所示的是原文中和GL电压产生的论述部分摘录:(文章中对V电压的产生过程只字未提及，VG电压产生的过程模糊不清一语带过）V电压的产生电路:图.所示图中;红色框线内部是VG电压的产生部分，按液晶屏的规定;VGL电压为5V至-6V左右。下面红色框线内部的CP22、P8(）、DP(2）、CP2即构成了一种“负压半波整流电路”TPS65161的11脚输出幅度为5左右的方波开关信号，加到此负压半波整流电路的C2。这个电压经P8(1) 对CP24进行上正下负的充电输出约-5V上负下正的L电压。图3.图3.4所示是上述电路的等效电路图；图中11脚是TPS6161输出的约5幅度的鼓励开关信号，此信号通过整流后输出为VG电压。图34工作原理及升压过程;图3.5所示在T时间:图3所示: 集成电路TPS6516的1脚的信号为“正”5V,此“正”电压通过CP2、(2)流通;并对CP22充电，电压为UC2幅度5V,方向为左正右负。在T2时间:图36所示：集成电路TPS61的1脚的信号为“V”,此“”电压等效于把CP22的左边接地，此时P22右边的负电压通过DP8(）对P24进行上负下正的充电;电压为负5,此电压就是GL电压。在图3.7中；PS5161的3（FB)脚；由VGL输出电压通过RP15、P8取样电路送来的取样信号和 (REF)脚;由TPS6561内部提供的基准电压进行比较的误差电压进行稳压控制。图3.5图3.VGH电压的产生:由于VH电压比较高;达到25至30V左右，采用了；用VA电压(0V）叠加整流的措施获得。图3所示，图中红色框线内部的P1、(1)、D（2)、CP19即构成了一种；叠加AA电压的半波整流电路。图3图3所示是其产生VG电压的等效电路：图3.8所示的等效电路中1（DRP）脚是PS6561输出的约V幅度的鼓励开关信号,此信号通过后并叠加上VA_FB的20V电压通过P5（)输出25的G电压。图38VGH电压产生的工作原理及电压叠加过程;图3.9所示在T1时间，图.所示： 集成电路TPS16的10脚的信号为“0V”10脚等效接地,VAA_FB的2V电压通过P18、DP()流通;并对CP18充电，电压为U18,方向为左负右正,（在该电路中必须注意DP（1)并没有直接接地，而是接到VA_FB的+20V电压上面,因此加到D1右边的电压为0V，CP18左边的电压是0;此时CP18两边的电位差是V）,因此CP在I时间所充电电压1为2V，并且是左负右正。图.9中CP1两边所示电压。图39在T2时间,图3.10所示：集成电路PS65161的10脚的信号为“正”5V，此“正”5V电压通过和P18、D5(1)在1时间所充的电压UCP18（2V)叠加;合计为2V；通过P5(2)对CP43进行上正下负的充电;电压为 +25，此电压就是VGH电压。图3.10在图3.7中；TS6516的14(FBP)脚;由VGH输出电压通过RP28、R2取样电路送来的进行稳压控制的取样信号。全文完