康佳KIP+L070E02C1-01电源和背光灯板电路原理与维修
康佳LED液晶彩电采用的KIP+L070E02C1-01电源+背光灯板,编号为34007905、35016853或35016275,它是将开关电源与背光灯驱动电路合二为一的组合板,开关电源驱动电路采用FAN6755,输出100V 和12Vsb电压,为主板和背光灯电路供电;LED背光灯驱动电路采用OZ9902,将100V电压提升到160V左右,为LED背光灯串供电。应用于康佳led32hs11、LED32MS92C、LED32HS05、LED32IS97N等液晶彩电中。
康佳KIP+L070E02C1-01电源+背光灯板实物图解见图1所示,电路组成框图见图2所示。
一、开关电源工作原理康佳KIP+L070E02C1-01电源+背光灯板的开关电源电路图见链接(康佳KIP+L070E02C1-01电源板电路原理图),由抗干扰和市电整流滤波电路、开关电源主电路、稳压控制电路开关机控制电路组成。
1.开关电源主电路
康佳KIP+L070E02C1-01电源+背光灯板的开关电源主电路以驱动控制电路FAN6755( NW907)、大功率MOSFET开关管VB901、变压器TB901、稳压控制电路误差放大器UB952(TL731)、光耦UB950为核心组成。输出+12Vsb、 +100V电压,+12Vsb电压为主板和背光灯驱动电路供电,+100V电压为背光灯升压电路供电。
(1)FAN6755W简介
FAN6755W是高集成绿色电源专用驱动控制电路,内部电路框图见图3所示,内含软启动、时钟发生器、比较器、电压控制、激励放大电路等。固定工作频率65kHz,5ms软启动栅极驱动,固定输出电压18V,具有供电欠压保护、开路保护等功能,自适应绿色模式,减少损耗,最小工作频率23kHz。FAN6755引脚功能见表1所示。
(2)启动工作过程220V交流电压经过抗干扰电路滤除干扰脉冲后,再经全桥DB908、DB910 ~DB912整流,C901~C904滤波,得到300V直流电压经两路为开关电源主电路供电:一路经开关变压器TB901的初级⑥-④绕组为MOS开关管VB901的D极供电;另一路经RB907、RB917降压后,为NW907的⑧脚提供启动电压,该电路启动工作,NW907从⑤脚输出激励脉冲电压,经RB911、VDB913、RB913推动开关管VB901工作于开关状态,VB901产生的脉冲电流在TB901中产生感应电压。其中TB901的热地端①-②绕组上产生的感应电压,经RB914限流、DB902整流CB909滤波后产生的直流电压,再经QB903、ZDB903组成的稳压电路稳压后,产生17.3V的VDD电压,经R8908送到NW907的⑥脚,取代NW907的⑧脚内HV启动电压,为启动后的NW907提供稳定的供电。
(3)次级整流滤波电路
TB901的冷地端次级⑧-10绕组产生的感应电压经双二极管DB950整流,CB951、CB957、LB950、CB953组成的Π式电路滤波后,输出+12Vsb/2.5A电压,为主板和背光灯电路供电;TB901的次级⑧-10、⑨-11绕组产生的感应电压经DW951整流,CW957、LW952、cw955组成的tr 式电路滤波后,输出1100V/0.4A电压,为LED背光灯升压电路供电。
(4)稳压控制电路
稳压控制电路由取样电路RW961、RB952、RB953、RB956和误差放大器UB952 (TL431)、光耦UB950(PC817B)为核心组成,对nw907的②脚FB电压进行控制,达到稳压的目的。
当开关电源输出的+100V和+12Vsb电压升高时,经过取样电路分压,使UB952的采样输入端电压升高,比较放大后UB952的电流增加,经过光电耦合器UB950使nw907的②脚电压降低,NW907输出的脉冲变窄,开关管VB901的导通时间变短,开关电源输出电压降低到正常值。当开关电源输出电压降低时,稳压电路向相反的方向变化,输出电压上升到正常值。
2.保护电路
(1)开关管过流保护电路
NW907的③脚为电感电流检测输入端,通过RB920对大功率开关管VB901的S极电压进行检测,当VB901的电流过大时,在S极电阻RB916上产生的电压降增加,通过RB920加到NW907的③脚,经内部检测后,执行保护措施,停止输出激励脉冲。
(2)尖峰吸收保护电路
大功率开关管VB901的D极与DB909、CB907、RB915组成的尖峰脉冲吸收电路相连接。当开关管VB901截止时,在TB901的⑥-④初级绕组产生较高的反峰压,该反峰压经尖峰吸收电路吸收释放,避免开关管截止期间将开关管VB901击穿。
(3)市电过压保护电路
该保护电路由驱动电路NW907的①脚内外电路组成。NW907的①脚内设电压检测和保护电路,当①脚电压过高或过低时,保护电路启动, Nw907停止工作。市电经DB907整流,RB901、RB902、RB903与RB904分压后,送到Nw907的①脚。当市电电压过高或过低,达到保护设计阈值时,nW907保护电路启动,开关电源停止工作。
(4)输出过压保护电路
过压保护电路由13V稳压管ZD958、串联的62V稳压管ZD959、ZD960、检测三极管Q959、光耦U965为核心组成,对开关电源驱动电路nw907的①脚电压进行控制。
当开关电源输出的+12Vsb电压达到14V以上时,经VDB955后击穿13V稳压管ZD958,经RW992向Q959的基极注入高电平;当+100V电压超过125V时,击穿两只62V稳压管ZD959、ZD960,经RW995向Q959的基极注入高电平,迫使Q959导通,光耦U965导通,其内部光敏三极管导通,从③脚输出高电平,经VDB915向NW907的①脚注入高电平, NW907据此进入保护状态,开关电源停止工作。
3.开/关机控制电路
康佳KIP+L070EO02C1-01电源+背光灯板的开/关机控制电路由QW953、QW952组成,对开关电源稳压控制电路的取样电压进行控制,进而控制开关电源的输出电压。主板送来的PS-ON控制电压经连接器xs951的⑦脚送到电源板。
(1)开机状态
开机时,主板经连接器XS951的⑤脚送来PS-ON高电平,QW953导通,c极输出低电平,将QW952的b极电压拉低,QW952截止,对取样电压不产生影响,开关电源正常输出+100V和+12Vsb;同时主板送来ON/OFF点灯高电平和DIM调光电压到背光灯电路,背光灯点亮,进入开机状态。
(2)待机状态
待机时PS-ON变为低电平,QW953截止,c极输出高电平,QW952导通,将UB952取样电压提高,根据稳压控制原理,UB952的电流增加,经过光电耦合器UB950使nw907的②脚电压降低,NW907输出的脉冲变窄,开关管VB901的导通时间变短,开关电源输出电压降低到正常值的1/2左右,维持主板控制系统供电。同时主板送来低电平ON/OFF点灯控制电压和低电平DIM调光调整电压,背光灯电路停止工作,进入待机状态。
二、开关电源维修提示
康佳KIP+L070E02C1-01电源+背光灯板的开关电源部分发生故障,主要引发开机黑屏幕故障,可通过观察待机指示灯是否,点亮,测量关键的电压,解除保护的方法进行维修。
1.开机三无,待机指示灯不亮
(1)保险丝熔断
测量保险丝F901是否熔断,如果已经熔断,说明开关电源存在严重短路故障,主要对以下电路进行检测。一是检测交流抗干扰电路电容器和整流滤波DB908. DB910~DB912、c901~C904是否击穿漏电。二是检查电源开关管VB901是否击穿。如果击穿,继续查TB901的初级绕组并接的尖峰吸收电路元件DB909、CB907、RB915是否开路失效,避免二次击穿VB901。
(2)保险丝未断
如果测量保险丝F901未断,指示灯不亮,主要是开关电源电路未工作,测量开关电源有无电压输出。如果无电压输出,则测量大滤波电容C901~C904两端有无300V直流电压,无电压则检测、排除抗干扰电路和市电整流滤波电路的开路故障。
若300V电压正常,再测量NW907的⑧脚有无启动电压,如无启动电压,则检查外部RB907、RB917是否开路;二是测量NW907的①脚电压是否正常,该脚电压过低,是DB907 RB901~RB904组成的市电分压取样检测电路元件变质或开路所致,造成NW907内部保护电路启动;如果NW907的①脚电压偏高,多为由Q959、U965组成的开关电源过压保护电路启动,常见为稳压管ZD958或ZD959、ZD960漏电所致;三是测量NW907的⑥脚VDD供电,该脚外部VDD供电电路发生故障,特别是CB911容量失效,也会造成⑥脚启动电压过低,开关电源不能启动。
若启动和供电正常,则检测NW907的⑤脚有无激励脉冲输出,无激励脉冲输出为驱动电路NW907及其外部电路故障;有激励脉冲输出则是开关管VB901、变压器TB901及其次级整流滤波电路故障。
2.开机三无,待机指示灯亮
(1)检测PS-ON电压
指示灯亮,说明开关电源板有电压输出,多为开关电源未进入开机状态。此时遥控开机测电源板与主电路板连接器XS951的⑦脚PS -ON是否为高电平,如果是低电平,则是主板故障或未进入开机状态,可遥控开机测量PS-ON电压。
(2)检查开/关机和保护电路
如果PS-ON电压为高电平,测量电源板输出电压为正常时的一半, 则应检查开/关机控制电路QW953、QW952是否有故障;二是检测LEd背光灯驱动设置的由VB971、VB972模拟可控硅为核心组成的保护电路是否启动。
3.维修实例
例1:开机三无,指示灯不亮。分析检修:测量市电输入电路的保险丝F901未断,但测量大滤波电容c901~C904两端无300V电压,说明抗干扰和市电整流滤波电路有开路故障。检查抗干扰电路,发现限流电阻RT901烧断开路,说明短路故障在RT901之后的电路中。对抗干扰电路和市电整流滤波电路进行检测,发现全桥整流电路的二极管DB911有漏电现象,正反向电阻均为50Ω左右。检测其他元件未见异常,更换BD911.RT901后,通电试机,故障彻底排除。
例2:开机困难,偶尔能开机。分析检修:能开机时一切正常,关机一段时间后又不能开机了,估计是某个元件冷却后不能正常工作,对温度敏感的电容器、三极管等器件进行检查,未见异常。最后更换驱动控制电路NW907(FAN6755)后,故障彻底排除。
三、背光灯电路工作原理
1.背光灯基本电路
康佳KIP+L070E02C1-01电源+背光灯板的背光灯电路见2013年本刊合订本上册第401页,由三部分电路组成,一是由OZ9902(U701)为核心组成的升压和恒流控制驱动电路;二是由储能电感L701/702、开关管V702/704、续流管D701~704、滤波电容cw701/705为核心组成的2个升压输出电路;三是由开关管V703/705为核心组成的2个LED背光灯恒流控制电路。
(1)OZ9902简介
LED背光驱动部分采用的OZ9902是双路Led背光灯驱动芯片,内部电路框图见图4所示,内含振荡器、升压驱动、调光驱动、过流、过压检测保护电路,外部PWM调光,灯串电流由外部电阻设定。
OZ9902 引脚功能和对地参考电压见表2。
(2)启动工作过程
遥控开机后,开关电源输出的+100V为升压输出电路供电,同时经R704与R715分压取样后为U701的①脚提供3V以上高电平检测电压;+12Vsb经R703为U701的②脚供电;遥控开机后主板经连接器xs951的③脚送来的ON/OFF点灯电压,经RB960、R702与R709分压后,送到U701的③脚,背光灯电路启动工作,U701从 23和22脚输出DRV1.DRV2升压激励脉冲,推动升压电路开关管V702、V704工作于开关状态,与储能电感和续流、升压电容配合,将100V电压提升,为LED背光灯串供电;同时U701从18和14脚输出PROT1、PROT2均流激励脉冲,推动均流控制开关管Q703、Q705工作于开关状态,对LED背光灯串的电流导通频率和时间进行控制。由于Q702、Q703和Q704、Q705组成的升压输出和电流调整电路相同,下面以前者Q702、Q703组成的升压输出和调光电路为例,介绍其工作原理:
U701从23脚输出DRV1激励脉冲为正半周时,Q702导通,100V供电经储能电感L701、Q702的D-S极到地,储能电感L701上的电流逐渐增大,开始储能,在电感的两端形成左正右负的感应电动势。
23脚输出DRV1激励脉冲为负半周时,Q702截止,电感两端的感应电动势变为左负右正,由于电感上的电流不能突变,与100V叠加后通过续流二极管D701、D703给输出电容cw701充电,二极管负极的电压上升到大于100V,约为130~160V。
DRV1激励脉冲正半周再次来临,Q702再次导通,储能电感L701重新储能,由于二极管不能反向导通,这时负载上的电压仍然高于100V。正常工作以后,电路重复上述步骤完成升压过程,将100V提升到130V~160V左右,为LED背光灯串正极供电。
U701从18脚输出PROT1调光激励脉冲为正半周时, Q703导通,LED背光灯串点亮;当PROT1激励脉冲为负半周时,Q703截止,LED背光灯串熄灭;通过控制LeD点亮或者熄灭的时间比来调节Led背光灯电流,一是调整LED背光源的亮度,二是保持各LED背光灯串之间亮度的一致性。 由于调光脉冲频率都在100Hz以上,高于人眼的视频临界频率,看不到背光灯的闪烁现象。
Q703的S极电阻R769~R772为LED背光灯电流取样电路,在S极产生的电流取样电压经R723反馈到U701的17脚ISEN1,U701根据反馈电压的大与13脚输入的另一路电流检测ISEN2反馈电压进行比较后,产生均流控制电压,对两路LED背光灯串的电流进行均匀控制,达到LED背光源亮度一致均匀的目的。
(3)调光电路
主板经连接器xs951的④脚送来的DIM调光控制电压,经R719与R724分压后送到U701的⑦、⑧脚,输入一个占空比可调的方波信号,对两组调光驱动电路的频率或脉宽进行调整和控制,控制LED点亮或者熄灭的时间比,达到调整LED背光灯亮度的目的。该脚电压高于2V时,调光MOS开关管进入开关工作状态,背光灯点亮;当该脚电压低于0.8V时,调光MOS开关管关断,背光灯熄灭。实际应用时该脚电压在3.3V~5V之间。
U701的⑨脚为模拟调光电压输入端,该脚电压在0.5V~1.5V之间可调整背光灯亮度,当采用数字脉冲调光方式时,将该脚电压置于最大亮度设置电压3V左右。
2.保护与调整电路
该背光灯驱动电路U701(OZ9902)具有多种保护功能,当背光灯升压电路和调光电路发生过压、过流、短路、开路故障时,均会进入保护状态,背光灯电路停止工作。
(1)ISW升压开关管过流保护
OZ9902芯片的20脚(ISW1)和16脚(ISW2)为过流保护检测输入端,检测电压在芯片内部进行比较,控制升压开关管Q702、Q704的导通时间。
R712、R713是Q702的s极电流检测取样电阻,R732、R733为Q704的s极电流检测取样电阻,取样电压分别通过R717、R735送入0Z9902的20脚和16脚。当升压开关管Q702、Q704电流过大,送到0Z9902 20、16脚的过流保护取样电压IsW1或Isw2升高到保护设定值时,OZ9902内部保护电路启动, OZ9902停止工作。
(2)0VP 升压输出过压保护
OZ9902芯片的19脚(OVP1)和15脚(ovP2)为过压保护检测输入端,R706与R714分压对cw701两端输出电压进行取样,送到0Z9902的19脚;R729与R734分压对cw705两端输出电压进行取样,送到0Z9902的15脚;当升压输出电压过高时,取样电压OVP1或OVP2升高到保护设定值3V时,OZ9902内部保护电路启动,OZ9902停止工作。正常工作时该脚电压在0.2V~3V之间。
(3)OVP升压输出短路保护
当升压输出电压对地短路,经R706与R714分压取样的ovP电压低于0.2V时,OZ9902保护电路也会关断锁死,短路故障排除后,方能重新启动工作。
(4)UVLS供电欠压保护
OZ9902芯片的①脚UVLS为供电电压检测输入端,内设欠压保护电路。t100V 经R704与R715分压取样后送到OZ9902的①脚,该脚电压高于3V时0Z9902正常工作;当该脚电压低于3V时,OZ9902内部保护电路启动,进入锁死保护状态,0Z9902停止工作。
(5)LED灯串短路、开路保护
当LED背光灯串正负极之间短路时,会造成背光灯电流急剧增加,在调光MOS开关管的s极产生较高的电流取样电压ISEN1、ISEN2,当该取样电压达到保护设计值时,内部保护电路启动,进入保护锁死状态,OZ9902停止工作。当LED背光灯串开路或电流检测电路对地短路,反馈电压ISEN1、ISEN2为0时,也会进入保护锁死状态,OZ9902停止工作。
(6)延时保护电路
在OZ9902内部设有一个延时保护电路,由OZ9902 10脚的内部电路和外接电容C718组成。当各路保护电路送来起控信号时,保护电路不会立即动作,而是先给C718充电。当充电电压达到保护电路的设定阈值时,才输出保护信号。从而避免出现误保护现象,也就是说只有出现持续的保护信号时,保护电路才会动作。
(7)24脚保护电压输出电路
OZ9902的24脚内设保护输出电路,背光灯电路正常时,24脚输出低电平0V;当背光电路出现故障时,OZ9902的24脚输出高电平,经RB974触发模拟可控硅电路VB971、VB972导通,将开/关机控制PS-ON开机状态的高电平拉低,迫使开/关机控制电路动作,进入待机保护状态,开关电源输出电压隆低到正常时的1/2左右。
四、背光灯电路维修提示
背光灯电路发生故障,主要引发开机黑屏幕故障,可通过观察待机指示灯是否点亮,测量关键点电压,解除保护等方法进行维修。由于该背光灯电路设有两路相同的升压电路和调光电路,维修时可采用相同部位电压、对地电阻比较的方法,判断故障范围和故障元件。
1.背光灯始终不亮
(1)检查背光灯电路工作条件
首先检查LED驱动电路工作条件。测LED驱动电路OZ9902②脚的+12V供电、③脚点灯控制电压、⑦、⑧、⑨脚的亮度调整电压和①脚的100V电压检测取样电压是否正常。供电电压不正常则检查相关供电电路;点灯和亮度调整电压不正常,故障在主板控制系统。
(2)区分故障范围
LED驱动电路工作条件正常,检查OZ9902的22、23脚有无激励脉冲输出,无激励脉冲输出,则故障在OZ9902及其外部电路;否则故障在升压输出电路、调光电路或LED背光灯串。
2.背光灯亮后熄灭
(1)引发故障原因
如果开机的瞬间有伴音,显示屏亮一下就灭,则是LED驱动保护电路启动所致。如果LED背光灯灯管亮后马.上就灭,伴音正常,则是过流保护所致;如果灯管亮一秒钟后才灭,同时电视机三无,主电源无电压输出,则是过压保护电路启动。
(2)解除保护方法
解除保护的方法是强行迫使OZ9902退出保护状态,进入工作状态,但故障元件并未排除,因此解除保护通电试机的时间要短,需要测量电压时提前确定好测试点,连接好电压表,通电时快速测量观察电压,观察电路板器件和背光灯的亮度情况,避免通电时间过长,造成过大损坏。
升压电路过压保护电路解除保护方法是:在过压分压电路的下面电阻R714或R734两端并联1k~4.7k电阻,降低取样电压;升压电路过流保护电路解除保护方法是:在过流保护取样电阻R712//R713或R732//R733两端并联0.5Ω~1Ω电阻,降低取样电压。
解除背光灯OZ9902的24脚外部模拟可控硅保护电路的方法:一是断开OZ9902的24脚外部电路;二是将模拟可控硅电路VB971的基极对地短路,迫使可控硅电路截止,解除对开关电源电路的控制。
3.维修实例
例1:开机后,屏幕亮一下即灭。分析检修:开机背光能亮一下,说明0Z9902及功率管正常,故障在高压保护电路。当背光电路出现故障时,OZ9902的24脚输出高电平,判断背光灯保护电路启动,经可控硅电路迫使开关电源进入待机状态。
检测电源板上xS953,上的⑤脚开机电压一直正常,屏幕灭后测XS951的①脚12V在背光熄灭的同时也降为6V,进一步判断背光灯保护电路启动。采取解除保护的方法维修:断开OZ9902的24脚,开机测量12V电压正常,发现屏一边亮、另一边暗,是屏上的灯条不能正常点亮引起电源保护。仔细观察发现均流控制开关管Q705焊点开路,补焊后试机图声正常,测量0Z9902的24脚恢复正常低电平,接通24脚后,试机半小时,一切正常。
例2:开机黑屏幕,指示灯亮。分析检修:指示灯亮,说明开关电源正常,有伴音,但液晶屏不亮,仔细观察LED灯串根本不亮。检查IED驱动电路的工作条件, 0Z9902的②脚12V供电和③脚点灯控制使能端电压正常,检查OZ9902的①脚100V取样电压仅为1.1V ,低于正常值5.0V,测量①脚外部的降压、分压取样电路,发现R704阻值变大,用3.3MΩ电阻更换R704后,故障排除。
例3:开机黑屏幕,指示灯亮。分析检修:指示灯亮,说明开关电源正常,有伴音,但液晶屏不亮,仔细观察背光灯在开机的瞬间点亮,然后熄灭。检查LED驱动电路的工作条件正常,判断保护电路启动。根据维修经验,LED背光灯条之一损坏或接触不良,由于灯管电流发生变化,容易引起保护电路启动。检查LED背光灯条连接器,发现xs701的一只引脚接触不良,将引脚刮净处理后,故障排除。
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