中心議題：

• 液晶背光亮度調節原理
• 液晶彩電背光的功率放大電路
• 輸出電路及正弦波的形成

解決方案：

• 全橋架構
• 半橋架構
• 推挽架構

為了讓冷陰極燈管安全
、高效穩定地工作
，其供電與激勵必須符合燈管的特性。具體而言
，燈管的供電必須是頻率為30kHz~100kHz的正弦交流電。如果給燈管兩端加上直流電壓，會使部分氣體聚集在燈管的一端
，則燈管就會一端亮一端暗。

在液晶彩電中，電源板輸出的電壓為+24V或+12Vzhiliudianya，xianranbunengzhijiequdongbeiguangdengguan


，yincixuyaoyigeshengyadianlubadianyuanbanshuchujiaodidezhiliudianzhuanhuanweibeiguangdengguanqidongjizhengchanggongzuosuoxudegaopinzhengxianjiaoliudian。zhegeshengyadianluzujianjiushichangshuodebeiguangdengqudongban（Inverter），又稱逆變器
、升壓板或高壓板。

在液晶電視機中，背光燈驅動板是一個單獨工作且受控於CPU的電路組件，其主要作用是點亮液晶屏內的背光燈管，並在CPU的控製下進行啟動、停止（on/off）及亮度調節。

背光燈驅動板主要由振蕩器、調製器、功率輸出電路及保護檢測電路組成
，如1圖所示。在實際電路中，除功率輸出部分和檢測保護部分外，振蕩器、調製器及控製部分通常由一塊單片集成電路完成，這類集成電路常用的主要有BD（Rohm公司生產，如BD9884FV、BD9766等）及OZ係列（凹凸微電子公司生產
，如02960、02964等）；功率輸出管多采用互補的功率型場效應管，有的采用3腳和8腳（①~③腳為S極，④腳為G極，⑤-⑧腳為D極）貼片封裝型，常見型號有D454
、RSS085、D413、TPC8110、FDD6635.FDD6637等，如圖2所示；還有的采用由N溝道和P溝道組合的5腳或8腳MOSFET功率塊（①腳為Sl極
，②腳為Gl極，③腳為S2極，④腳為G2極，⑤~⑧腳為D1
、D2極），如SP8M3、TPC8406、4614
、APM40520、P2804ND5G等，如圖3所示。保護檢測多由集成電路10393、358
、393或LM324及其外圍元件來完成。輸出電路主要由高壓變壓器、諧振電容及背光燈管組成，並設有輸出電壓
、輸出電流取樣電路。　

圖1 背光燈驅動板電路圖

圖2

圖3

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加電後，當背光燈驅動板收到CPU送來的“ON”信號（常見為高電平啟動，多為3V~5V）後，控製振蕩器開始工作，產生頻率為30kHz~lOOkHz的振蕩信號送入調製器內部，對CPU送來的PWM亮度調節信號進行調製
，調製後輸出斷續的30kHz~lOOkHz激勵信號驅動功率輸出電路
，經高壓變壓器升壓後輸出高壓並點亮背光燈管。

PWM調製信號改變輸出高壓脈衝的寬度
，從而達到改變亮度的目的。在背光燈管點亮後，L2
、C及燈管組合使高壓交流電正弦化（低Q值串聯諧振），電容C的容抗及L2的感抗對背光燈管又起到限流的作用。

串聯在背光燈管上的取樣電阻R上的壓降作為背光燈管的工作狀態檢測信號，送到保護檢測電路中。L3的輸出電壓作為輸出電壓取樣信號
，也送到保護檢測電路中。

當輸出電壓及背光燈管工作電流出現異常時
，保護檢測電路控製調製器使之停止輸出
，從而達到保護的目的。

1.背光亮度調節原理

yixieyejingcaidiantongguotiaojiebeiguangdengliangdudefangfalaitiaojietuxiangliangdu，youqishizaoqichanpin。lingwai
，daduoshubeiguangdengqudongbanzishenyesheyouliangdutiaojiedianlu。youyulengyinjidengguanshiyigefeixianxingfuzai，ruogaibianjiazaidengguanliangduandedianyalaigaibiandengguanliangdu，suiyouyidingxiaoguo
，danbiduanyexianeryijian：一是這種方法對亮度的調節範圍非常有限；二er是shi電dian壓ya的de改gai變bian會hui導dao致zhi燈deng管guan的de電dian流liu大da幅fu變bian化hua，過guo流liu時shi極ji易yi導dao致zhi燈deng管guan損sun壞huai，電dian流liu減jian小xiao會hui使shi燈deng管guan內nei部bu的de放fang電dian難nan以yi維wei持chi，同tong樣yang對dui燈deng管guan的de壽shou命ming不bu利li。

鑒於上述原因，目前冷陰極燈管的亮度調節均采用脈衝調光方式

，具體方法是：用30Hz~200Hz的低頻脈衝波（PWM脈衝波的寬度受控於CPU）對dui加jia在zai燈deng管guan上shang的de連lian續xu振zhen蕩dang正zheng弦xian波bo進jin行xing調tiao製zhi

，將jiang連lian續xu振zhen蕩dang波bo變bian成cheng斷duan續xu振zhen蕩dang波bo。在zai脈mai衝chong中zhong斷duan期qi間jian停ting止zhi對dui燈deng管guan供gong電dian，由you於yu時shi間jian極ji短duan，燈deng管guan內nei的de電dian離li狀zhuang態tai尚shang不bu能neng完wan全quan消xiao失shi，但dan輻fu射she的de紫zi外wai線xian強qiang度du會hui下xia降jiang，則ze管guan壁bi上shang的de熒ying光guang粉fen激ji發fa量liang減jian小xiao
，亮liang度du下xia降jiang，這zhe樣yang就jiu達da到dao了le控kong製zhi亮liang度du的de目mu的de。隻zhi要yao控kong製zhiPWM脈衝的占空比
，就可以改變燈管在一個周期內的加電時間


，從而達到控製燈管平均亮度的目的。

脈衝調光方式實質是反複啟動
、停ting止zhi燈deng管guan工gong作zuo，在zai此ci過guo程cheng中zhong，燈deng管guan兩liang端duan電dian壓ya及ji流liu過guo電dian流liu會hui頻pin繁fan突tu然ran變bian化hua，這zhe樣yang反fan複fu衝chong擊ji必bi然ran會hui大da大da縮suo短duan燈deng管guan壽shou命ming。為wei克ke服fu這zhe一yi缺que點dian

，目mu前qian廣guang泛fan采cai用yong一yi種zhong“柔性”啟動技術，即對調光脈衝包絡的前沿和後沿分別進行連續遞增和遞減處理，其波形如4圖所示，這樣在燈管的開/關瞬間，大幅降低了高壓脈衝對燈管的衝擊，從而不會影響燈管的使用壽命。

圖4

zaiduodengguandeyejingpingzhong
，zaijinxingbeiguangdengliangdukongzhishi
，ruotongshiguanduanhuojietongsuoyoudengguandegongdian，pingshangyichuxianshanshuohuogundaoganraoxianxiang，weifangzhicixianxiangchansheng，jiazaimeigendengguanliangduandeduanxumaichongxiangweiyingyousuochayi，jijiaotilunliuduandian、供電。

一般情況下

，多燈管係統一般將燈管分為4組，每組燈管的PWM凋製脈衝依次移相90度
，如圖5所示。

圖5

【提示】亮度調節可分為模式調節和PWM數(shu)字(zi)調(tiao)節(jie)兩(liang)種(zhong)方(fang)式(shi)，部(bu)分(fen)液(ye)晶(jing)彩(cai)電(dian)可(ke)在(zai)菜(cai)單(dan)中(zhong)進(jin)行(xing)選(xuan)擇(ze)。另(ling)外(wai)，也(ye)有(you)不(bu)少(shao)液(ye)晶(jing)彩(cai)電(dian)對(dui)圖(tu)像(xiang)亮(liang)度(du)的(de)調(tiao)節(jie)並(bing)不(bu)是(shi)通(tong)過(guo)調(tiao)節(jie)背(bei)光(guang)燈(deng)亮(liang)度(du)來(lai)實(shi)現(xian)的(de)，而(er)是(shi)對(dui)上(shang)屏(ping)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)調(tiao)節(jie)。
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2.功率放大電路

功gong率lv放fang大da器qi的de作zuo用yong是shi把ba調tiao製zhi器qi調tiao製zhi的de高gao頻pin斷duan續xu脈mai衝chong放fang大da

，且qie功gong率lv達da到dao足zu夠gou點dian亮liang燈deng管guan的de功gong率lv。輸shu出chu電dian路lu是shi利li用yong變bian壓ya器qi對dui功gong率lv放fang大da後hou的de激ji勵li信xin號hao進jin一yi步bu的de升sheng壓ya，以yi達da到dao激ji勵li並bing點dian亮liang燈deng管guan的de目mu的de。另ling外wai
，該gai電dian路lu還hai有you一yi個ge重zhong要yao的de作zuo用yong
，就jiu是shi把ba功gong率lv放fang大da輸shu出chu的de方fang波bo轉zhuan化hua為wei冷leng陰yin極ji熒ying光guang燈deng管guan工gong作zuo所suo必bi需xu的de正zheng弦xian波bo。

在功率放大器中，目前各廠家生產的背光燈驅動電路均采用MOSFET組成的功率輸出電路，雖然電路形式有所不同
，但主要有以下四種基本形式。

（1）全橋架構
全橋架構功率放大電路如圖6所示
，放大元件由4隻MOSFET（兩隻N溝道及兩隻P溝道）組成
，工作效率高，供電電壓範圍寬（6V~24V），特別適合在低電壓的場合應用

，目前已在筆記本電腦、液晶顯示器及液晶彩電中得到了廣泛應用。

圖6 全橋架構功率放大電路

（2）半橋架構
半橋架構功率放大電路如7圖所示
，和全橋架構相比，用兩隻電容取代了兩隻功率放大管（一隻N溝道和一隻P溝道的MOSFET）。在相同的輸出功率和負載阻抗情況下，供電電壓比全橋架構要提高一倍（電流為全橋架構的一半），多用在供電電壓較高的設備上（電壓高於12V）。

圖7 半橋架構功率放大電路

以上兩種架構的功率輸出電路中，每一個橋臂實質是由N溝道和P溝道MOSFET組成的串聯推挽功率輸出電路。

（3）推挽架構
這種架構的功率放大電路如圖8所示，用了兩隻廉價低導通電阻的N溝道MOSFET，使電路的效率更高（P溝道的MOSFET價格高，且由於導通電阻大
，電路的效率較低），對於MOSFET管的篩選要求也低，電路所用元件也少

，有利於最大限度地降低成本，但是
，該推挽架構對電源的穩定性要求較高。

圖8 推挽架構的功率放大電路

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（4）Royer架構（自激振蕩）
自激振蕩器方式如圖9suoshi
，buxuyaojilikongzhidianlu，zhuyaoyouliangzhigonglvguanhebianyaqijiafankuidianluzuchengzuijiandandeyingyongfangshi，zhuyaoyongzaibuxuyaoyangekongzhidengdepinlvheliangdudedianluzhong。

圖9 自激振蕩器方式

由於Royer架jia構gou是shi自zi激ji式shi設she計ji

，受shou元yuan件jian參can數shu偏pian差cha的de影ying響xiang
，很hen難nan保bao證zheng振zhen蕩dang頻pin率lv和he輸shu出chu電dian壓ya的de穩wen定ding，而er這zhe兩liang者zhe均jun會hui直zhi接jie影ying響xiang到dao燈deng管guan的de亮liang度du和he使shi用yong壽shou命ming
，加jia之zhi無wu法fa進jin行xing亮liang度du控kong製zhi，雖sui然ran它ta是shi上shang述shu四si種zhong架jia構gou中zhong最zui簡jian單dan、廉價的，但是一般不用於液晶顯示屏中，而是多用在廉價的節能燈上。

3.輸出電路及正弦波的形成

在背光板驅動電路中，前級（振蕩器和調製器）和功率輸出部分基本上是工作在開關狀態（因開關狀態工作效率高，輸出功率大），輸出信號基本也是開關信號。燈管的最佳供電電壓波形應是正弦波，為了保證燈管工作在最佳狀態（對於發光亮度及壽命是非常重要的）
，因此必須把功率輸出級輸出的方波信號變換為正弦波
，這一過程簡稱正弦化過程，其具體處理方式有兩種：一yi是shi在zai高gao壓ya變bian壓ya器qi高gao壓ya輸shu出chu端duan進jin行xing處chu理li，二er是shi在zai高gao壓ya變bian壓ya器qi低di壓ya輸shu入ru端duan進jin行xing處chu理li。目mu前qian，大da多duo采cai用yong後hou一yi方fang式shi
，而er前qian一yi種zhong方fang式shi多duo用yong於yu早zao期qi的de背bei光guang燈deng驅qu動dong板ban中zhong，下xia麵mian分fen別bie進jin行xing介jie紹shao。

（1）輸出電路正弦化處理方式
zhenggebeiguangdengqudongdianlukeyikanzuoshiyigetajizhendangqi。yigezhendangqishuchushenmeboxingwanquanqujueyuzhendangqideshuchudianlutexing，shuchudianluruguoshixiezhendianlu
，shuchubiranshizhengxianbo。yinci
，zhiyaobagaoyaqudongshuchudianluzuochengyigexiezhendianlu，jiukeyishuchuzhengxianbo。ruguoxiezhendianludexiezhenpinlvjiushizhendangqidezhendangpinlv，namegaidianlujiunengzuidaxiandudi
、高效地把能量傳輸給燈管。

在高壓變壓器的輸出端和燈管連接處串聯一隻電容c（常稱作輸出電容），如圖10所示。電容C和輸出高壓變壓器輸出繞組L及負載構成的等效電路如圖11所示，電感L和電容C串(chuan)聯(lian)成(cheng)諧(xie)振(zhen)電(dian)路(lu)，諧(xie)振(zhen)時(shi)電(dian)流(liu)達(da)到(dao)最(zui)大(da)值(zhi)，此(ci)最(zui)大(da)電(dian)流(liu)即(ji)是(shi)流(liu)過(guo)燈(deng)管(guan)的(de)電(dian)流(liu)，也(ye)意(yi)味(wei)著(zhe)功(gong)率(lv)輸(shu)出(chu)的(de)能(neng)量(liang)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)輸(shu)送(song)給(gei)了(le)燈(deng)管(guan)。由(you)於(yu)燈(deng)管(guan)也(ye)是(shi)串(chuan)聯(lian)在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)，便(bian)形(xing)成(cheng)了(le)串(chuan)聯(lian)諧(xie)振(zhen)電(dian)路(lu)的(de)電(dian)阻(zu)分(fen)量(liang)
，所(suo)以(yi)該(gai)諧(xie)振(zhen)電(dian)路(lu)是(shi)低(di)Q值電路，即使振蕩頻率略有偏差，也能保證能量的有效傳輸。

圖10在高壓變壓器的輸出端和燈管連接處串聯一隻電容c

圖11 電容C和輸出高壓變壓器輸出繞組L及負載構成的等效電路

【提示】電感L（即高壓變壓器的高壓繞組）易損壞。損壞後
，一定要換用參數接近的變壓器，否則其性能會大幅下降，甚至不能使用。
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（2）輸入電路正弦化處理方式
在低壓輸入端正弦化處理的功率驅動電路簡圖如圖12所示

，Vl、V4為P溝道MOSFET管，V2
、V3為N溝道MOSFET管，電容Cl與高壓變壓器Tl的初級繞組Ll串聯。該功率驅動電路的4路激勵脈衝如圖13所示。

圖12 在低壓輸入端正弦化處理的功率驅動電路簡圖

圖13 4路激勵脈衝

在t0-t1期間，V1
、V3導通，V2、V4截止，電源經V1

、C1
、L1、V3形成電流回路，如圖14所示。在此期間，流過L1的電流逐漸增大，Ll儲能
，其感應電動勢為左正右負。

圖14

在t1~t2期間
，V1導通，V2~V4截止，流過Ll中的電流突然減小
，其感應電動勢極性反轉，即左負右正，該電動勢經V3中的阻尼二極管
、Vl及Cl形成電流回路
，如圖15所示。

圖15

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在t2~t3期間
，V1、V4導通，V2、V3截止，L1與Cl諧振，Ll中儲存的電能通過Vl、V4給C1充電，流過Ll的電流逐漸減小，其電流回路如圖16所示。

圖16

在t3-t4期間，V1~V3截止，V4導通
，L1中無電流流過，如下圖所示。

圖17

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在t4-t5期間，V2、V4導通。Vl、V3截止
，電源經V4、Ll，Cl、V2形成電流回路，如圖18所示，在此期間，流過Ll的電流反向

，但電流值逐漸增大
，Ll儲能，其感應電動勢為左負右正。在t5~t6期間，V4導通，V1~V3截止，流過L1中的電流突然減小
，其感應電動勢極性反轉，即為左正右負，該電動勢經Vl中的阻尼二極管、V4及Cl形成電流回路
，如19圖所示。

圖18

圖19

在t6~t7期間
，V1、V4導通
，V2、V3截止，L1與C1諧振
，Ll中儲存的電能通過V1、V4給C1充電
，流過L1的電流逐漸減小，其電流回路如圖20所示。

圖20

在t7~t8期間，V1導通，V2~V4截止，L1中無電流流過，如圖21所示。

圖21