液晶逆变器工作原理.

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,液晶逆变器工作原理,2009年3月份,简述,液晶显示非自体发光器件,，需要靠背光源产生可视的图 像，LCD电视通常用冷阴极荧光灯（CCFL）提供光源。,冷阴极荧光灯具有管径细、寿命长、光效高；且不受启动次数的影响等优点。因此,CCFL是目前最高效的显示器件背景照明光源。,为了最大化灯管的寿命，需要采用交流波形驱动CCFL，为了最大化其效率(光输出与输入电功率之比)，需要,用接近正弦的波形驱动灯管。,电源逆变器的功能,即是将直流电源电压变成驱动CCFL的频率约为40kHz80kHz的交流电流波形。,电源逆变器示意图,DC-AC,INVERTER,Vin,Vout,I in,I out,CCFL,逆变器,直流电源,CCFL,形状：I形、L形、U形、W形,物理特性：,内部密封惰性气体和水银的气体放电管，当两端加上电压时，因发生电离而发出可见光。,电气特性：,I型灯管：,U型灯管：,背光灯管实物图,两根I型灯管组成U型灯管：,（1）电极；（2）自由电子e-；（3）活性汞离子Hg+；（4)紫外线；（5）荧光体；（6）可见光。,CCFL发光原理图,CCFL,冷阴极管在开始崩溃前等效阻抗为一极大阻抗（约100M,），一旦崩溃后阻抗急剧下降为低阻抗（约100K）。因此需要一个满足CCFL崩溃前后的电压与频率曲线。,高阻抗时提供高电压高频率,，,低阻抗时提供低电压低频率,来减小变压器的匝比和提高逆变器的效率。,CCFL,点灯曲线,工作曲线,正常工作时灯管 电压波形,启动（点灯）电压,正常工作时的电压,工,作电压:正常时 600800V,；,启动时 15001800V.,工作电流：59mA,启动（点灯）电压,正常工作电压,例如：,灯管电压变化过程图：,注意：,电流的大小将影响冷阴极荧光灯管的使用寿命,输出的电流应小于9mA，需有过流保护功能,。,电源逆变器电原理框图,驱动,控制,芯片,负载,CCFL,电源,供电,电压反馈,电流反馈,开关、谐振,电路,ON/OFF,DIM,11/27/2024,11,供电电源,LCD TV22寸及以下,12V、14V、19V等,LCD TV26寸及以上,14V、24V等,Lips二合一电源,24V、120V、300V、400V,等,（1）：推挽电路（PUSH-PULL）,（2）：半桥电路（HALF-BRIDGE）,（3）：全桥电路（FULL-BRIDGE）,开关电路,(1)推挽电路（PUSH-PULL）,通常应用在小尺寸的液晶电视上。,好处：,电路简单，只用到n沟道MOSFET，降低成本（p沟道MOSFET较贵）和提高效率（p沟道MOSFET 导通电阻较大）。改变工作电压，只需改变MOSFET而不用更换控制芯片。,缺点：,变压器需要中心抽头，要求工作电压稳定，变化范围不能太大。,(2)半桥 电路（HALF-BRIDGE）,由于作用在变压器上的电压降低一半，通常应用在工作电压较高的场合。例如，现在400V的高压inverter上。,优点：,电路简单，变压器无中心抽头。,缺点：,如果芯片没有高压驱动，需要用到p沟道MOSFET。,(3)全桥 电路（FULL-BRIDGE）,应用范围很广，大小尺寸的液晶电视都有应用。,优点：,应用电压范围宽，变压器无中心抽头。,缺点：,成本较高，需要用到4个MOSFET。如果芯片没有高压驱动，需要用到p沟道MOSFET,谐振电路,高频变压器也可称作脉冲变压器或开关变压器。它与普通变压器的区别大致有以下几点：,（1）,电源电压不是正弦波，而是交流方波，初级绕组中电流都是非正弦波;,（2）,变压器的工作频率比较高，通常都在几十千赫兹，甚至高达几十万赫兹。在确定磁心材料及损耗时必须考虑能满足高频工作的需要及磁心中有高次谐波的影响。,为了最大化灯管的寿命，需要采用交流波形驱动CCFL，为了最大化其效率(光输出与输入电功率之比)，需要用接近正弦的波形驱动灯管。,谐振电路,随,着高频化的需要，变压器分布参数的影响也逐渐显著,。在一般的理论分析中，为了简化分析过程，通常忽略功率变压器的励磁电感和漏感，以便获得电路工作的基本原理和基本特征。实际上，寄生参量是客观存在的，而且,随着开关频率的提高，分布参数的影响越严重。,升压变压器简介,变压器的等效电路,Lm表示励磁电感。,励磁电感能量表示有限磁导率的磁芯中和两半磁芯结合处气隙存储的能量。存储的能量与加到线圈上每匝伏特有关，与负载电流无关。,Lp、Ls表示漏感。,在实际变压器中，如果初级与次级之间、匝与匝之间、层与层之间磁通没有完全耦合，就会产生漏感。漏感能量表示线圈间不耦合磁通经过的空间存储的能量。,Cdp、Cds表示分布电容。,在实际变压器的绕组中存在着分布电容，尤其存在于线圈导线和变压器磁心之间以及各绕组之间。电容量的大小取决于绕组的几何形状、磁心材料的介电常数和它的封装材料等。,Rp、Rs表示变压器初、次级绕组的内阻。,说明：,由于分布参数的存在，在上升沿时具有上冲，在下降沿时存在下冲。互感和漏感能量在开关转换瞬时引起电压尖峰，造成损耗增加，严重时会造成开关管损坏，同时也是EMI的主要来源，因此必须加以控制。,分布参数引起的畸变,U1（输入）的波形：,U2（输出）的波形：,为,满足小型化要求，同时克服分布参数的影响,，使开关变换器在高频下高效率地运行，自20世纪70年代以来，国内外不断研究开发高频软开关技术。软开关技术很好地,利用了电路中的分布参数，将寄生电感和电容作为谐振元件的一部分,，消除了分布参数引起的电压尖峰。,实例分析,说明：,Cc,表示初级的等效电容；,Cp,表示次级的等效电容；,L11、L12,表示初、次级的漏感；,Lm,表示励磁电感,等效变换图,注：,（1）,L1,表示初级漏感（L11)与次级漏感(L12)的,等效电感,。,（2）L1与Cp组成并联谐振电路，,达到了升压的目的。,（3）负载上,得到正弦波,驱动电压。,（4）恒定的负载阻值，确定了品质因数Q的数值并以确定了负载电压。,（5）控制激励信号的能量，即可控制负载电流。,（6）不同型号的变压器，其分布参数的数值不同。这是造成不可互代的原因之一。,激励电压,驱动控制芯片,芯片具备的基本功能：,(1)芯片工作的允许/禁止；,(2)点灯/正常频率的设定；,(3)异常保护：,开灯保护OLP/过压保护OVP/过流保护OCP;,(4)调光控制。,控制信号,（1）开关控制信号,（ON/OFF),：,CPU送过来的直流电压，控制芯片是否工作。“H”为工作；“L”为停止。,（2）背光亮度控制,(DIM或BRI),：,CPU送过来的可控电压，以控制背光灯的发光强度。背光灯的发光强度调整可分为三种：模拟调光、内部数字调光、外部数字调光。,(3)智能背光控制：,在此模式下，机器的背光强度不是由CPU决定的。,模拟调光：,CPU送来的直流电平控制驱动芯片输出的开关频率的脉冲占空比，使次级流过CCFL灯管的交流电流波形幅度发生变化来调光（电流波形连续）。因占空比调整范围有限，所以调光范围窄。,内部数字调光：,CPU给出控制的直流电平送到驱动芯片，驱动芯片内部产生一个100Hz250Hz左右的LPWM（工作期内的开关频率仍然是40KHz80KHz左右），调整直流电平，可以控制该LPWM的占空比来调整CCFL灯管电流（电流波形是不连续的）。,外部数字调光：,CPU直接产生一个100Hz250Hz左右的LPWM脉冲波形送到驱动芯片，通过控制该LPWM脉冲波形的占空比去控制芯片输出的开关频率的间歇频率的占空比来调整电流。,智能背光强度控制,示意图：,光线强度检测,器件,PANEL的逻辑板,PANEL逆变器,主板的DIM信号,说明：,若机器调整在智能背光模式下，在环境的光照强度发生变化时，光线强度检测器件会随其变化而自动改变自身的参数。此参数经PANEL的逻辑板的处理后，送出控制信号去调整逆变器输出背光灯管的电流强度。在环境光线强度变强时，背光强度也随之变强。反之亦然。,电压反馈：,是通过分压网络分压经二极管正向整流后，送入控制芯片。作为过压保护之用。,电流反馈,：,是通过限流电阻及二极管正向整流后，在经检测电阻将电流信号转换为电压信号送入控制芯片。作为自行控制背光灯的亮度及过流保护之用。,电压、电流反馈电路,32寸日立屏逆变器,LM2901,LM2904,保护输入端,电流检测端,电压检测端,待机控制端,调光震荡,调光控制,电流检测电路,电压检测电路,内容总结,液晶逆变器工作原理。冷阴极荧光灯具有管径细、寿命长、光效高。形状：I形、L形、U形、W形。内部密封惰性气体和水银的气体放电管，当两端加上电压时，因发生电离而发出可见光。两根I型灯管组成U型灯管：。12V、14V、19V等。改变工作电压，只需改变MOSFET而不用更换控制芯片。应用范围很广，大小尺寸的液晶电视都有应用。高频变压器也可称作脉冲变压器或开关变压器。（1）电源电压不是正弦波，而是交流方波，初级绕组中电流都是非正弦波。在确定磁心材料及损耗时必须考虑能满足高频工作的需要及磁心中有高次谐波的影响。存储的能量与加到线圈上每匝伏特有关，与负载电流无关。Rp、Rs表示变压器初、次级绕组的内阻。L11、L12表示初、次级的漏感。（5）控制激励信号的能量，即可控制负载电流。(3)智能背光控制：在此模式下，机器的背光强度不是由CPU决定的。因占空比调整范围有限，所以调光范围窄。在环境光线强度变强时，背光强度也随之变强。电压检测电路,