大屏幕液晶显示屏背光灯及高压驱动电路原理及电路分析 1bmdy.docx

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1、大屏幕液液晶显示示屏背光光灯及高高压驱动动电路原原理及电电路分析析（一）郝铭【郝铭原原创作品品请勿转转载请勿勿链接】（目前液液晶电视视的销量量和社会会保有量量非常大大，液晶晶电视的的维修资资料奇缺缺，而液液晶电视视的背光光灯高压压驱动电电路又是是液晶电电视中极极易发生生故障的的部位，它它类似于于CRTT电视的的行扫描描电路，是是高压大大电流电电路，其其故障率率不低于于CRTT电视的的行扫描描电路。目目前对于于该部分分的原理理电路分分析维修修的资料料很少，该该文对于于背光灯灯管及驱驱动电路路的特性性、构造造、组成成、要求求、电路路原理分分析比较较详尽，以以帮助维维修人员员更加深深刻的理理解液晶晶

2、电视背背光灯驱驱动电路路，为下下一步维维修打好好基础）液晶电视视的显示示屏是属属于被动动发光型型的显示示器件，液液晶屏自自身不发发光，它它需要借借助背光光灯来实实现屏的的发光，即即背光灯灯管发出出光线通通过液晶晶屏透射射出来，利利用液晶晶的分子子在电场场作用下下控制通通过的光光线（对对光进行行调制）以以形成图图像，所所以一块块液晶屏屏工作成成像必须须配上背背光源才才能成为为一个完完整的显显示屏，要要显示色色彩丰富富的优质质图像，要要求背光光灯的光光谱范围围要宽，接接近日光光色以便便最大限限度的展展现自然然界的各各种色彩彩。目前前的液晶晶屏背光光灯，一一般采用用的是光光谱范围围较好的的冷阴极极荧

3、光灯灯（coold catthodde ffluooresscennt llampp；CCFFL）作作为背光光光源。大屏幕的的液晶电电视要保保证有足足够的亮亮度、对对比度和和整个屏屏幕亮度度的均匀匀性，均均采用多多灯管系系统，332寸屏屏一般采采用166只灯管管，477寸屏一一般采用用24只灯灯管。耗耗电量每每只灯管管约为为为8W计算算，一台台32寸屏屏的液晶晶电视背背光灯耗耗电量达达到1330W,一台477寸的液液晶电视视背光灯灯的耗电电量达到到近2000W（加加上其它它电路耗耗电，一一台322寸屏的的液晶电电视耗电电量在2200WW左右）冷阴极荧荧光灯的的构造和和工作原原理冷阴极荧荧光灯C

4、CCFLL是气体体放电发发光器件件，其构构造类似似常用的的日光灯灯，不同同的是采采用镍钽和锆锆等金属属做成的的无需加加热即可可发射电电子的电电极冷阴极极来代替替钨丝等等热阴极极，灯管管内充有有低气压压汞气，在在强电场场的作用用下，冷冷阴极发发射电子子使灯管管内汞原原子激发发和电离离，产生生灯管电电流并辐辐射出2253.7nmm紫外线线，紫外外线再激激发管壁壁上的荧荧光粉涂涂层而发发光，图图1。冷阴极荧荧光灯的的特性冷阴极荧荧光灯是是一个高高非线性性负载，它它的触发发（启动动）电压压一般是是三倍于于工作（维维持）电电压，（电电压值的的大小和和灯管的的长度和和直径有有关）冷冷阴极荧荧光灯在在开始启

5、启动时，当当电压还还没有达达到触发发值（11200016000V）时时，灯管管呈正电电阻（数数兆欧），一一旦达到到触发值值，灯管管内部产产生电离离放电产产生电流流，此时时电流增增加，灯灯管两端端电压下下降呈负负阻特性性图2，所以以冷阴极极荧光灯灯触发点点亮后，在在电路上上必须有有限流装装置，把把灯管工工作电流流限制在在一个额额定值上上，否则则会因为为电流过过大烧毁毁灯管，电电流过小小点亮又又难以维维持。图1 图2 【郝铭原原创作品品请勿转转载请勿勿链接】图2是冷冷阴极荧荧光灯的的电压电电流特性性，垂直直轴表示示流过灯灯管电流流，水平平轴表示示灯管两两端电压压。在灯灯管开始始点亮之之前，水水平轴

6、上上灯管两两端的电电压上升升，当还还未达到到灯管触触发电压压时（112000V16000V以以下），灯灯管电流流基本没没有，当当达到触触发电压压时（112000V16000V）灯灯管内部部汞原子子电离，产产生电流流，灯管管点亮由由于电流流上升，灯灯管两端端电压急急剧下降降，并维维持在4400VV6000V左右右，此时时由于外外电路的的限流作作用，灯灯管两端端的电压压基本上上维持在在触发电电压的大大约三分分之一处处，灯管管两端电电压的小小幅度变变化会引引起灯管管电流较较大幅度度的变化化（电流流大幅度度的变化化，直接接影响灯灯管的使使用寿命命）。点点亮灯管管后维持持灯管两两端电压压的稳定定性是重重

7、要的。冷阴极荧荧光灯在在良好的的供电环环境下，寿寿命可以以达到2250000500000小小时（近近似于CCRT寿寿命），即即灯管供供电的频频率、波波形、触触发电压压、维持持电压、灯灯管电流流要符合合该灯管管的特性性。对于于有亮度度控制的的灯管，波波形要求求更加严严格，否否则灯管管寿命大大大缩短短（有些些屏的背背光灯管管和液晶晶屏是做做成一个个整体是是不可换换的，灯灯管损坏坏，屏体体整体也也成废品品）。冷阴极荧荧光灯要要求高效效率、长长寿命，那那么对其其灯管的的供电、激激励部分分是要符符合灯管管的特性性，供电电源必须须是交流流正弦波波，频率率为400K60KK左右，触触发电压压在1220016

8、000V，维维持电压压约是触触发电压压的三分分之一点点（由灯灯管的长长度和直直径决定定），由由于每一一只灯管管的电压压/电流特特性并不不是完全全一样，灯灯管不能能直接并并联使用用（串联联应用虽虽然可以以点亮，由由于特性性的差异异造成相相串联的的灯管的的亮度不不同，会会造成整整屏亮度度不均匀匀），所所以在多多灯管液液晶屏中中，每一一只灯管管均配单单独一只只高压变变压器，图图3是三星星32寸屏屏的背光光灯高压压驱动板板，该屏屏有166只灯管管，其驱驱动板上上就有116个高高压输出出变压器器，图44是高压压变压器器。图55是三星星32寸液液晶平背背光灯高高压驱动动电路的的信号流流程及简简单框图图。目

9、前背光光灯高压压驱动板板和液晶晶屏是配配套出厂厂的，不不同型号号、尺寸寸的液晶晶屏其高高压驱动动板是不不可互换换的。图3图4 【郝铭原原创作品品请勿转转载请勿勿链接】关于冷阴阴极荧光光灯的亮亮度控制制；液晶晶电视也也应该和和CRTT电视一一样能进进行亮度度控制，但但是冷阴阴极荧光光灯因为为其特有有的非线线性特性性，用普普通的依依靠改变变电压控控制电流流的亮度度控制方方法，有有一定的的困难，虽虽然发光光亮度的的增大可可以通过过增大灯灯管的电电流来实实现，但但增大电电流改变变亮度的的作用是是有限的的，且过过大的电电流会使使灯管的的电极受受到损害害，进而而导致灯灯管的寿寿命缩短短，同样样减小电电流控

10、制制亮度减减小的作作用也极极其有限限，并且且电流减减小会使使放电难难以维持持导致熄熄灭，灯灯管弱电电流放电电对灯管管的寿命命也是不不利的。所以目前前冷阴极极荧光灯灯的亮度度控制均均采用脉脉冲调光光，具体体方法是是；用3302000Hz的的低频PPWM脉脉冲波（PWM脉冲波的宽度受控于CPU）对施加于冷阴极荧光灯管上的连续振荡高压进行调制，使连续振荡波变成断续振荡波，从而达到控制亮度的目的，其控制原理是；断续的在极短间内停止对冷阴极荧光灯供电，由于停止时间极短，不足以使灯管的电离状态消失，但是其辐射的紫外线强度下降，管壁上的荧光粉的激发量减小，亮度也下降，只要控制PWM的脉冲的占空比，就可以改变

11、灯管在一个导通/关闭周期的时间比，从而达到控制灯管平均亮度的目的见图5中，调制器输出的脉冲串信号，目前的技术可以达到400：1或更高的调光控制。但是，由由于此种种控制方方式是反反复的启启动、截截止灯管管，即在在每一个个启动、关关闭周期期都会造造成灯管管高启动动电压及及电流的的突变的的冲击，这这对于气气体放电电灯的电电极而言言是极为为不利的的，会大大大的缩缩短灯管管的寿命命，为了了解决这这一问题题，目前前均采用用一种“柔柔性”启启动技术术，即对对调光脉脉冲的包包络的前前沿和后后沿，采采用连续续线性增增幅和降降幅的处处理（前前沿是一一个逐步步增大的的过程，在在后沿是是一个逐逐步减小小的过程程）图6

12、6，这样样经过线线性变幅幅处理后后的高压压脉冲波波，再作作用于灯灯管上，就就不会对对灯管造造成损伤伤，也不不会影响响灯管的的寿命。为为了防止止断续时时间过长长灯管熄熄灭，PPWM脉脉冲信号号的频率率控制在在502000Hz范范围内。脉脉冲调光光方法控控制亮度度的范围围比较大大，只要要波形符符合要求求，对灯灯管的寿寿命没有有影响。目目前具有有亮度控控制笔记记本电脑脑的液晶晶屏的亮亮度控制制，均采采用此方方法。但但是具有有脉冲调调光的背背光灯驱驱动电路路比较复复杂，技技术要求求高。对于多灯灯管屏的的亮度控控制，如如果同时时间断灯灯管的瞬瞬间供电电，PWWM的间间断频率率会和液液晶屏的的刷新频频率差

13、拍拍，液晶晶屏会出出现滚道道干扰、闪闪烁、亮亮度不均均匀等现现象，为为了防止止这种现现象产生生，加于于每个灯灯管的断断续脉冲冲波相位位上有所所差异，即即对灯管管来说，短短暂停止止供电在在多根灯灯管中，不不是同时时断电、供供电，必必须是交交替轮流流断电、供供电。多多灯管系系统一般般把灯管管分为44组，供供电系统统的PWWM脉冲冲有4个通道道，输出出4路经过过PWMM调制的的高频脉脉冲波，每每个通道道向一组组灯管供供电，通通道之间间输出的的PWMM调制脉脉冲，依依次移相相9000，这样样4组灯管管则达到到轮流断断电、供供电，使使亮度更更均匀，干干扰最小小，三星星32寸液液晶屏有有16根灯灯管，分分

14、为4组，每每组4根灯管管（244根灯管管液晶屏屏的就每每组6根灯管管）。图5图6图7功率放大大器和输输出电路路；功率率放大器器的作用用是把调调制器调调制的高高频断续续脉冲波波，经过过放大到到足够激激励点亮亮冷阴极极荧光灯灯管点亮亮的功率率。输出出电路是是利用变变压器对对功率放放大后的的激励信信号进一一步的升升压以达达到激励励并点亮亮灯管电电压，输输出电路路还有一一重要的的作用，即即是把功功率放大大输出的的方波转转化为冷冷阴极荧荧光灯管管工作必必须的正正弦波。功率放大大器在目目前各厂厂家生产产的背光光灯高压压驱动电电路中均均采用MMOSFFET组组成的功功率输出出电路，电电路形式式有所不不同，总

15、总的不外外以下四四种形式式；1、全桥桥架构；全桥架构构功率放放大电路路图8，放大大元件由由4只MOSSFETT（两只只N沟道及及两只PP沟道）组组成,应用的的供电电电压范围围宽（66V24VV）最适适合在低低电源电电压的场场合应用用。适合合低电源源电压的的设备如如笔记本本电脑等等低压供供电的设设备。2、半桥桥架构；半桥架构构功率放放大电路路如图99；和全全桥架构构相比，节节省了两两只功率率放大管管（一只只N沟道和和一只PP沟道的的MOSSFETT）。在在相同的的输出功功率和负负载阻抗抗情况下下，供电电电压比比全桥架架构要提提高一倍倍（电流流为全桥桥架构的的一半）,用在供电电压较高的设备上（大于

16、12V）。以上两种种架构的的功率输输出电路路的每一一个桥臂臂的放大大元件是是N沟道和和P沟道MOOSFEET组成成的串连连推挽功功率输出出电路。3、推挽挽架构；这种架构构的功率率放大电电路如图图10，只只用两只只廉价的的低导通通电阻的的N沟道MOOSFEET，使使电路的的效率更更高（PP沟道的的MOSSFETT价格高高、由于于导通电电阻大，电电路的效效率较低低），对对于MOOSFEET的筛筛选要求求也低，电电路所用用元件也也少，有有利于最最大限度度降低成成本。该该推挽架架构对电电源的稳稳定要求求较高（如如稳定的的12VV供电），对对于如笔笔记本电电脑的电电池电压压在使用用中逐渐渐下降的的设备，

17、不不易采用用此推挽挽架构的的电路。4、 RRoyeer架构构（自激激振荡）；自激振荡荡器方式式图11，不不需要激激励控制制电路，主主要两只只功率管管和变压压器加反反馈电路路组成的的最简单单应用方方式，是是在不需需要严格格控制灯灯频和亮亮度的设设计中。由由于Rooyerr架构是是自激式式设计，受受元件参参数偏差差的影响响，很难难严格控控制振荡荡频率和和输出电电压的稳稳定，而而这两者者都会直直接影响响灯的亮亮度、使使用寿命命。并且且无法对对液晶屏屏进行亮亮度控制制，一般般应用在在廉价的的节能灯灯上，正正因为此此，Rooyerr架构一一般不被被用于液液晶显示示屏上。尽尽管它是是本文所所述四种种架构中

18、中最简单单、廉价价的。图8 全全桥架构构图9 半半桥架构构图10 推挽架架构图11 Royyer架架构输出电路路及正弦弦波的形形成；【郝铭原原创作品品请勿转转载请勿勿链接】背光板驱驱动电路路中前级级（振荡荡器和调调制器）和和功率输输出部分分，基本本上是工工作在开开关状态态（开关关状态工工作效率率高、输输出功率率大），输输出基本本也是开开关信号号，前面面已经提提到冷阴阴极荧光光灯的最最佳供电电电压波波形是正正弦波，为为了保证证背光灯灯管工作作在最佳佳状态（对对于发光光亮度及及寿命是是非常重重要的），还还必须把把功率输输出级输输出的信信号变换换为正弦弦波。正弦波的的转换；整个背光光灯驱动动电路我我

19、们可以以把它看看成是一一个它激激振荡器器。作为一个个振荡器器输出什什么波型型，完全全取决于于振荡器器的输出出电路特特性，输输出电路路是非谐谐振电路路，输出出是脉冲冲波（输输出特性性是纯容容性输出出锯齿波波，输出出特性是是纯阻性性输出方方波，输输出特性性是纯感感性输出出微分波波为主），输输出电路路如果是是谐振电电路输出出必然是是正弦波波。我们们只要把把背光灯灯高压驱驱动输出出电路，做做成一个个谐振电电路就可可以输出出正弦波波，如果果谐振电电路的谐谐振频率率就是振振荡器的的振荡频频率，那那么该背背光灯驱驱动电路路，就能能做到最最大限度度的高效效的把能能量传输输给灯管管。输出电路路的处理理方式是是；

20、在高高压变压压器的输输出端（输输入端也也可以）和和灯管连连接处串串连一只只电容器器C 图12，电电容器CC和输出出高压变变压器输输出端LL及负载载R（灯管管）组成成了一个个低Q值的串串连谐振振电路。等等效电路路图13。在在图中对对于功率率输出信信号的频频率作用用于电感感L和电容容C,来说说，在此此频率下下，当电电感L的感抗抗XL等于于电容CC的容抗抗XC时，电电路产生生谐振，在在此谐振振电路中中即产生生谐振，由由于组成成是串连连谐振电电路，所所以谐振振时；电电流达到到最大值值，此最最大电流流即是流流过冷阴阴极荧光光灯管的的电流。其其谐振时时达到的的最大值值，也意意味着功功率输出出的能量量，最大

21、大限度的的输送给给了灯管管，由于于灯管也也串连在在电路中中的一部部分，形形成了串串连谐振振电路的的电阻份份量，所所以该谐谐振电路路是低QQ值电路路，即使使是振荡荡频率略略有偏差差，也能能保证能能量的传传输。前面介绍绍过，在在灯管点点亮后的的负阻特特性，必必须有限限流的作作用，此此电路中中电容器器 C的容容抗，正正好起到到限流的的左右，此此种方式式限流能能量损耗耗极小，此此输出电电路极为为巧妙。但是为了了保证电电容C和电感感L的谐振振频率就就是振荡荡器的振振荡频率率，又要要使电容容C的容抗抗XC的大大小基本本正好是是灯管的的限流值值，电路路的精确确设计是是至关重重要的。在维修中中，电容容C是比较

22、较容易损损坏的元元件，如如有损坏坏，一定定要用和和原来一一样的电电容代换换，否则则其性能能会大幅幅下降，甚甚至不能能使用。图 122图图 113以上第一一部分主主要介绍绍冷阴极极荧光灯灯的构造造、特性性。工作作时对驱驱动电路路的要求求，特别别是具有有亮度控控制的冷冷阴极荧荧光灯及及多灯管管液晶屏屏系统灯灯管的驱驱动供电电要求作作了介绍绍。下一部分分；是冷冷阴极荧荧光灯高高压驱动动电路的的电路原原理，故故障分析析，以三三星屏为为例。内容；一、电路路组成二、工作作原理三、保护护电路四、检修修方法及及注意事事项五、BDD98884FVV 详细细分析海信TLLM-332777液晶电电视采用用韩国三三星

23、屏，该该屏内置置冷阴极极荧光灯灯管166只。冷冷阴极荧荧光灯驱驱动电路路板，随随屏配套套。该冷阴极极荧光灯灯驱动电电路由两两块 BBD98884及及8组全桥桥架构功功率输出出电路组组成，功功率输出出采用88SPMM3 MMOSFFET N沟道道、P沟道模模块。两两只8SSPM33模块及及输出高高压变压压器组成成一个桥桥式输出出架构。变变压器有有初级绕绕组 XX X 接功率率输出模模块，次次级高压压绕组 X XX接冷阴阴极荧光光灯管次次级低压压绕组XX X为为作为取取样电压压送往BBD98884的的电压检检测部分分。BD98884 有两路路激励输输出 226 227输出出一路 23 24 一路，每每一路激激励输出出向两个个全桥功功率电路路提供激激励信号号，每一一组全桥桥功率输输出向两两个高压压变压器器驱动电电压（点点亮两只只冷阴极极荧光灯灯管），这这样；每每一块BBD98884 可以驱驱动8 只灯管管，两只只BD998844共驱动动16只灯灯管。在两块集集成电路路的4路输出出激励信信号中，在在进行亮亮度控制制时，是是采用PPWM方方式控制制，4路PWMM脉冲，每每路之间间的相位位差为9900本本文来自自于郝郝铭-高端电电视维修修培训专专家wwww.haoominng.ccc 本文文网址：htttp:/wwww.hhaommingg.ccc/lccd/776/