夏32寸普LED液晶电视电源板及背光电路工作原理祥解

夏普32寸LED电视机电源板及背光电路实测实绘电路图，电路图工作原理祥解与故障实例。
夏普LED彩电型号：32LX335、32A15DA、32LX235、32BX350、32NX155A、32NX230A、32LX150A，彩用的电源板基本相同，该电源板在社会上拥用量大，检修数量多，但在夏普维修手册中因为没有该电源板的电路图，使得维修极为困难，为此，笔者特地根据实物实测实绘，画出该电源板及背光的电路图。该机的电源板是主开关电源与LED背光电路二合一板，因为该机是32寸小屏幕LCD彩电，整机耗电量小，因此220V整流之后没有PFC电路，220V整流得到的300V脉动电压直接加给主开关电源电路。主开关电源芯片的型号的是8脚双列直插MIP004 ,LED背光电路采用的是14脚双列帖片MP24830。 一、 主开关电源电路：电路见图1所示：

1、主开关电源芯片MIP004内部图：


各脚功能：
5脚：振荡启动电压输入，220V整流滤波成300V后经大阻值电阻限流降压电阻加到此脚。供IC内部的恒流源电路为IC供电，以进行开关电源的启动振荡。因为串联的限流电阻阻值大使此启动电路供给的电能很小，仅能维持芯片振荡1秒左右，如果芯片2脚不能得到来自外部电路更大的电能供电，仅凭5输入的启动电压，IC会处在微弱的间歇振荡状态。正常工作时，实测5脚电压320V。
2脚：在开关电源没有启动工作前，5脚进入芯片的启动电压，经IC内部的恒流源-------开关后，在IC内部加到2脚内部的振荡电路，开关电源因此得以启动振荡。在开关电源进入正常工作状态后，开关电源变压器辅助绕组产生的感应电压，经整流后得到20V的直流电压，加到2脚，为2脚内部振荡电路提供足够的供电，使芯片持续的工作在稳定状态。正常工作时，实测2脚电压为20V。
4脚：有两个功能，一是开关电源的误差电压输入端。2是开关电源AC检测电路产生的保护电压也加到该脚，当220V市电电压下降到100V以下时，为了防止开关电源管过流损坏，此时把高电平加到4脚，关闭开关电源的振荡。实测4脚正常电压5.7V。
1脚：开关管驱动脉冲输出端，加到大功率MOS开关管的G极。实测是0V。
8脚：开关管过流检测输入端，大功率MOS开关管S极到地一般串联0.25欧的电流取样电阻，开关管S极的电流在取样电阻上产生的压降，加到8脚，当开关管过流时，8脚的输入电压会升高，这会触发IC内部的过流保护电路动作，关闭开关电源的振荡，以防止烧坏零件。实测是0V。
7脚：接地。
3脚：开关管导通触发输入端。该脚与开关电源变压器的辅助绕组相连，当MIP004芯片的1脚输出正脉冲电压时，加到MOS开关管的G极，开关管导通，整流后的+300V电压经开关变压器的初级绕组和开关管的D极------S极到地，该电流把市电的电能储存到开关变压器中。当开关管截止时，开关变压器的次级产生正的方波电压，经整流二极管整流和大电解电容滤波得到的直流电压为全机供电，把开关变压器中储存的市电电能，向负载供电（把变压器中储存的电能向负载释放）。与此同时，辅助绕组产生正的脉冲电压，加到IC芯片的3脚，经IC内部电路的作用，维持IC的1脚输出0V------维持开关管的截止，让变压器在开关管截止期间持续为负截供电。当开关变压器中储存的电能向负载释放完毕时，开关变压器各绕组感应电压消失成0V，辅助绕组产生的感应电压也下降到0V，辅助绕组感应电压下降到0V的瞬间，此时刻加到IC：3脚的脉冲电压由正变成0V，称此为过零点，芯片内部的过零检测电路据此触发IC内部数字电路状态翻转，使IC的1脚输出由0电平，翻转到高电平，加到开关管的G极，开关管再次导通，为开关变压器再次充入市电的电能，进入一下周期的工作过程。

2、主开关电源的工作流程：220V交流电，经整流桥D整流，L7002和C7079滤波，得到300V脉动直流电压，经过开关变压器T7001的L1绕组加到开关管Q7001的D极，L1并联的R7006、C7107、D7003、C7016用于吸收当开关管由导通到关闭转换时刻产生的尖锋电压，防止此尖峰电压击穿开关管。开关管Q7001的S极到地接有四个并联1欧电阻：R7011\R7152\R7153\R7154，这四个1欧电阻并联后为0.25欧，用于限制开关管的峰值电流，开关管在导通时，S极的电流流过这四个电流取样电阻，转化成反应开关管电流成正比的电压，经R7009，加到IC的过流保护输入端8脚。当开关管过流时，8脚的电压同比升高超过电流保护的门限，就会引发IC内部的过流保护电路动作，关闭1脚的驱动脉冲输出，以防止烧坏零件。
IC的1脚输出开关管驱动脉冲，1脚到开关管的G极之间，接有D7004、R6007、R7008，R7008阻值很小仅68欧，用于产生较大的开关管G极驱动电流，让开关管以很快的速度从截止状态转换到饱和导通状态，以降低开关管的开启损耗。R7007、D7004反向的接在IC的1脚与开关管的G极之间， 目的是加速开关管从导通到截止的转换速度，降低开关管的关断功耗。当IC的1脚输出从高电平跳变到低电平时，会关断开关管，因为有D7004的导通，开关管G极存贮的电荷，就可以同时经R7007—D7004/R7008-----IC的1脚------到地泄放，这就加快了开关管关断的速度。

IC启动电压：220V交流电整流滤波后，经R7009-----R7100------R7101-----R7102加到IC的振荡启动端5脚。
IC芯片的3脚：是开关管导通触发输入端，开关变压器T7001的辅助绕组L2的上端L2-1端，在开关管截止时，当开关变压器中储存的电能向负载泄放完时，L2-1端的脉冲电压由正跳到0V，形成触发脉冲的下降沿称为过零脉冲，该下降沿电压经R7010----R7012分压，加到IC的3脚，通过3脚内部电路的作用，从1脚输出正脉冲的前沿，接通开关管，让开关变压器再次充入市电的电能。开启了下一周期开关电源的工作。
IC的持续供电：IC的2脚是供电端，由开关变压器辅助绕组L2产生的脉冲电压经D7005整流、C7017滤波后供电。在刚接通电视机的电源时，因为开关电源还没有工作，因此L2绕组也没有电压输出，无法为IC芯片供电。此时是把220V整流后的300V经40K电阻限流后加到IC的5脚，启动开关电源。因为串了40K电阻，因此，这一路启动电流很小，只能让IC瞬时启动工作大约1秒的时间，并不能让IC连续不断的工作。一旦瞬时启动开关电源进入工作，就会在L2的L2-1端产生正脉冲，经D7005整流，C7017滤波，得到22V的电压，经R7014----Q7002，为IC的2脚提供供电20V。稳压管D7008、Q7002组成稳压电路，为IC提供一个稳定的供电。D7008的稳压值是20.5V，L2次级经D7005整流得到的22V电压，加到R7016---D7008串联稳压，得到稳定的20.5V，加到Q7002的基极，从E极输出经稳压的20V供电，加到IC的2脚。
IC的过压保护：当开关电源稳压异常，开关电源输出的电源电压过高时，L2绕组经D7005整流后的电压也同比升高，稳压管D7006------D7007就会击穿导通，把异常升高的电压加到IC的2脚，2脚内部的过压保护电路就会启动，关断1脚的驱动输出，防止损坏零件。

AC检测电路：Ac检测电路的目的，是为了防止当市电电压过低时，引起开关管过流损坏。当220V供电降低时，为了保持开关电源输出给整机的供电电压稳定不变，就要增大开关管的导通宽度，增大开关管的峰值电流，以此来维持开关电源输出的电压不随220V下降而同步下降，当220V市电低于100V时，开关管的峰值电流会变得很大，开关管易出现过流损坏，为此，设置了AC检测电路。本机的AC检测电路由稳压管D7011、D7010、Q7006、Q7003组成。输入的220V市电，经D7025—R7024和D7026----R7021整流后合并成一路，得到全波脉动电压，再经R7090----R7091------28V稳压管D7011-----R7020-----R7022/R7023分压电路分压，在R7022上分得的电压，再经12V稳压管D7010后，加到Q7006的基极，当市电电压高于100V时，加在上述串联电路的电压足够高，引起两个稳压管D7011------D7010导通，高电平加到Q7006的基极-------Q7006导通--------Q7005截止--------D7038截止，不影响IC芯片第四脚的电压，IC正常振荡工作。当市电电压降低到100V时------稳压管D7011------D7010截止------Q7006截止------Q7005导通-----该管E极输出高电平-------经D7038------高电平加到IC芯片的4脚------引起IC内部保护电路动作------关断1脚的驱动输出------开关电源停止工作-----防止损坏开关管。 开关电源的稳压过程：开关变压器T7001次级L4绕组产生的感应电压，经D7012整流，C7073------L7004-----C7031滤波，得到UR13.5V电源电压，为主板供电。该电压经下述分压取样电路进行取样：R7040------R7039-------R7036，在R7036上分得的取样电压，加到误差放大器IC7005的控制端，误差放大器的输出端接稳压隔离光耦IC7002的2脚：发光管负极。UR13.5V电压，同时经R7043限流， 加到稳压隔离光耦IC7002的1脚：发光管正极。当开关电源的输出电压UR13.5V比标准值升高时，上述分压电路R7036上分得的电压也同比升高------IC7005控制极升高------IC7005电流变大------光耦IC7002内发光管发光变强------光敏管内下降即IC7002的4-----3脚间内部阻值变小---4和3脚间电流变大---开关电源块2脚的20V电压为光耦4脚供电------光耦3脚电压升高-----该升高的电压加到开关电源块的4脚-----4脚电压升高------引起开关电源块1脚输出的正方波变窄-----开关管导通变窄-----T7001初级绕组电流变小------储能变少------引起次级输出电压降回到正常值。
电源板的开、关机控制：主板微处理器对电源板发出电源开、关的控制电压：PS—ON，加到电源板P7002的7脚，在电源板内主要由Q7008、Q7007、Q7009进行开关机的控制。当主板对电源板发出开机指令时，加到电源板的PS-ON为高电平3.3V，经R7158-----R7034-----加到Q7008的基极-------Q7008导通-----C极为低电平------PNP的Q7007导通-----C极输出高电平-----Q7009导通------把R7037/R7038左端接地，这让一来，稳压电路的下取样电阻由R7036/R7037/R7038 三个电阻并联而成，这使得取样电路的下取样电阻阻值变小，下取样电阻的分压也降低-----加到误差放大IC7005控制极电压下降------IC7005电流变小-----光耦内发光变弱-----光耦4和3脚间的内阻变大-------3脚加到开关电源块4脚的电压下降----1脚输出的正脉冲宽度变宽--------开关管导通宽度变宽-----开关变压器储能变多------次级输出电压升高到开机会时的标准值：13.5V。而当主板发给电源板的PS—ON为低电平0V时，因为Q7008截止-----Q7007截止-----Q7009截止------R7037/R7038到地开路------此时下取样电阻仅由R7036构成------因为没有电阻的并联，下取样电阻R7036上取样电压升高-----导致IC7005控制极电压升高-----电流变大----光耦内发光变强------4和3脚间内阻变小-----开关电源IC的4脚电压升高------开关电源的输出降低到正常开机状态的一半7.8V。

二、 LED背光驱动电路：电路图见图2。

MP24830的内部方框图：

MP24830各脚名称和功能：

脚号： 名称： 功能：
1、DR 本IC内有两部份电路组成，一是调光电路DIM，二是开关型升压电路。1脚DR是升压电路的驱动方波输出端。加到外接的大功率开关管G极，把输入到背光电路的电源电压升高。
2、CS 升压开关管过流检测输入端。当升压开关管过流时，该脚的电压会下降，引脚内部过流保护电路动作，关闭背光芯片1脚的驱动输出。
3 、VDD MP24830的电源供电脚。正常的范围是4.5------85V。
4、INGND 输入控制电压的地。
5、DIM 调光控制电压输入端。输入的调光电压，可以是模拟电压，也可以是调宽方波PWM。在输入模拟调光电压时，若该脚从0.6V升高到1.95V，则LED灯的亮度从0%------100%变化。当该脚输入调宽方波来调光时，方波的频率从100HZ-------2KHZ变化，方波的幅度等于3VP-P。
6、EN 加高电平时，背光芯片工作，加低电平时，背光芯片停止工作。
7、RSET 到VSS端连接一个电阻，用于设定1脚输出的驱动方波的频率，调节升压电路的工作频率。
8、OVP 过压保护输入脚。把升压电路的输出电压，经过分压取样，加到背光芯片8脚输入。当该电脚压升高到1.2V时，内部过压保护电路启动，关断1脚的驱动方波输出，令升压电路停止工作。当该脚电压下跌到0.4V时，背光芯片认为发生了负载短路故障，降低升压驱动方波的频率。防止烧坏零件。 9、COMP 背光芯片内部误差放大器的输出端，到地间接一个R C电路，改善稳压的特性和频率响应。
10、FB LED灯电流反馈输入端，在LED灯串的回路中，串一个小阻值的电流取样电阻，把LED灯串的电流转化成电压，加到FB脚。LED灯串的电流正常时，这个电压小于0.2V，如果这个电压大于0.3V，就会触发芯片内部的过流保护电路，关断1脚输出的升压驱动方波。
11、DIMO 调光输出端。输出的LED灯驱动宽度可调，加到LED驱动大功率MOS管的G极。通过调节LED管发光的时间宽度占空比，来达到调光的目的。 12、VSS 芯片的接地脚。
13、BST 升压电路的自举端，在该脚与SW脚间接有一个自举升压电容，以保证从1脚输出的驱动方波幅度大于电源供电的幅度，只有这样才能确保升压电路正常工作。
14、SW 升压开关，与BST脚间的升压电容共同作用，完成驱动脉冲的升压功能。
值得注意的是LED的亮度调节并不是通过调节输出电压高低来实现，而是通过调节LED亮暗占空比来实现的，就是说，LED是交替亮暗的，这个交替频率高，人眼无法分辨出来，通过调节在一个周期中亮的时间和暗的时间比来达到调节整体亮度。

LED背光亮度调节采用PWM方式，利用人眼的视觉惰性（视觉暂留），通过一定的频率向LED器件断续供电点亮LED，如果该频率超则选用100Hz甚至更高的，这样才能远超人眼的临界闪烁频率47Hz，人眼就会看到平均亮度，而不是LED的闪烁。通过控制PWM不同的占空比可以很方便得到不同的亮度，这相当于用改变LED导通的时间来改变亮度，而每次导通所达到的正向电流是不变的，所以其色谱也就不会改变。

LED背光电路是一个恒流电路，保证流过LED灯串的电流保持稳定。发光照明用的各类灯，如荧光灯，LED灯，高压卤素灯，有一个共同的特点：它们都有一个最佳的电流值，如果灯的实际电流比最佳电流小，则发光暗或不发光，而且发光的颜色也不纯正，色谱不良。如果灯的实际电流如果比最佳电流大，灯的发光亮度增大不明显，灯的寿命却明显缩短甚至很快损坏，而且发光的色谱偏离。因此，灯的驱动电路都采用恒流电源，使灯的电流保持在最佳电流值上。此时，灯的发光效率最高，寿命最长，色谱纯净，此时作为LCD电视的背光，图像色域最宽，图像观感逼真。
MP24830充许从DIM脚输入模拟调光电压或脉宽PWM调光电压，从DIM脚输入模拟调光电压时，调光电压的范围是从0.6V线性的到1.95V，此时，LED发光管的发光亮度变化范围是0%------100%。
MP24830内部设计有LED开路保护、LED过流保护，LED短路保护。
主开关电源变压器T7001次级的L3绕组产生的感应电压，经双线并绕的L7005，加到整流管D7030\D7029的正极，分别经过C7083\C7085滤波，得到稳压的24V直流电压，在待机时，该电压降低到14V。该电压加到LED灯插座P7003的1脚和2脚上，分别为两组LED灯串供电。
主开关电源变压器T7001产生的UR13.5V电源电压，一路直接加到MP24830的3脚作为VDD供电，另一路经过FB7005：0.1欧电流取样电阻，加到升压开关管Q7011的D极及芯片的过流检测输入端2脚CS端。
背光调光原理：主板发出的背光亮度调节电压OFL，加到电源板插座P7002的9脚，再经R7121加到芯片调光输入5脚，在芯片内部处理后从11脚输出调光方波，经R7138加到调光开关管Q7014的G极，当芯片5脚的输入电压升高时，11脚输出的LED驱动脉冲串个数多时间宽度加宽，Q7014导通的周期个数多，LED背光管发光时间长，人眼感觉屏幕亮度变强。
LED背光的开启与关闭：主板送来的背光开、关控制电压经P7002的10脚STB进入电源板，在板内再经R7119加到芯片的6脚，当STB为3V高电平时，芯片6脚随之为高电平，芯片内部的背光电路开始工作。从11脚输出调光方波，Q7014开始导通，LED背光开始发光。
升压电路的工作原理：芯片从1脚输出驱动方波，加到升压开关管Q7011的G极，当正方波到来时，Q7011导通，产生如下的电流：P7002的1、2、3脚UR13.5V电源电压-----FB7005------Q7011的D极------S极------L7009------地，电流流过L7009，把主开关电源UR13.5V送来的电能储存在L7009之内，当芯片1脚输出的方波变为低电平时，Q7011截止，此时L7009产生如下的感应电流：L7009的下端-------地------储能电容C7113----续流二极管D7032-------L7009的上端------电流构成了闭合回路，上述电流给C7113充电，为下正上负，在C7113的负极到地产生了负30V的电压，加到LED调光开关管Q7014的S极，该-30V的电压与主开关电源送来的24V正电压串联叠加，作为LED背光灯串的供电总电压。
由以上的分析看出：背光芯片输出了两个驱动脉冲，一是11脚的DIMO，二是1脚的DR。这两个驱动各有什么功能？作用有什么不同呢？
在LED背光电路中，背光的亮度调节，不是依靠改变LED灯的电流和电压来实现的，反之，应当保持LED灯电流稳定不变，改变LED灯的亮度，是靠改变LED灯发光与不发光，这两种状态的时间比来达到调光的目的。如果LED发光的时间短，而不发光的时间长，如此快速转换，转换频率高于47HZ，则人的眼睛感到发光比较暗，而且人眼睛感觉不到光的闪烁，感觉到的是稳压的光。如果发光时间长，而不发光时间短，则人的眼睛感到发光强、亮度高。
背光芯片11脚输出的是有间隔、断续的驱动脉冲串，改变前后脉冲串与串的问隔长短，就能调光。而背光芯片1脚输出的DR驱动脉冲，是为了保持LED灯电流的稳定恒定。LED灯在刚开机或是在冬天的低温环镜中，在工作电压不变的前提下，LED灯电流会偏小，发光会偏暗。而在夏天或是连续开机时间长了以后，LED灯温度很高，在同样的工作电压下，LED灯电流会增大，发光会变强。LED灯电流随温度的变化会缩短灯的寿命，同时LED灯发光的光谱和色温都不好。为此，需要调节背光芯片1脚DR驱动脉冲的宽度，改变LED灯的工作电压，使LED灯的电流保持在最佳值上。
过压保护OVP电路：C7113负极的-30V电压，经过R7131----R7132分压取样，把取样电压加在芯片的8脚，当该电压高于1.2V时，8脚内部的过压保护电路动作，让背光电路停止工作。
LED灯串的稳流电路：LED灯串的电流，流过Q7014 S极的电阻R7135/R7136/R7137，把LED灯串的电流转化成电流取样电压，经R7134加到芯片的反馈FB端10脚，当流过LED灯串的电流超过LED最佳电流时，加到10脚FB的反馈电压升高，经过芯片内部电路的作用，把芯片1脚输出的升压驱动正脉冲宽度变窄，使Q7011导通变窄，L7009中储能变少，使C7113上得到的负极降低，这使LED灯串的供电电压降低，使LED灯串的电流降回到最佳值之内。
升压开关管的过流保护电路：升压开关管Q7011的电流，流过R010，在该电阻上产生压降，当升压开关管过流时，R010的左端电压下降，把该取样电压加到芯片的过流保护输入端2脚CS，芯片内部的过流保护电路动作，关断芯片1脚的输出，使升压电路停止工作，防止损坏零件。
芯片13脚和14脚是自举升压电路，作用是确保1脚输出的驱动脉冲幅度足够高，可靠的打开或关闭升压开关管Q7011。
背光故障指示电压ERROR的产生：背光电路工作正常时，从背光芯片的11脚输出驱动脉冲，加到Q7015的B极，该管导通-------把PNP三极管Q7016的基极接到低电平，Q7016的E极接的是13.5V供电，因此该管导通，C极输出13V，经过R7142------R7143分压，得到3V电压，如果没有Q7017的作用，就会通过R7159送到P7002插座的8脚输出ERROR背光故障指示3V高电平。现在我们再来看看Q7017是如何工作的，升压电路在C7113的负极得到-30V电压，这个电压将击穿2个10V的稳压管D7036-----D7037，负压经过R7148加到Q7017的E极，而该管的B极接地，该管导通，经过D7035的导通，把R7143的上端接到低电平，防止输出ERROR保护高电平。如果升压电路故障，没有产生-30V电压，则Q7017截止，Q7016：C极输出的高电平，就会经过R7142---R7159输出高电平，经P7002的8脚输出背光故障ERROR高电平。

三、 故障实例：
1、故障现象：通电后三无，面板指示灯不亮，电视机没有的反应。
检修：三无故障一般是电源电路没有工作，检测发现220V保险F7001烧断，由此判断保险后面的整流、滤波、开关管必定有击穿有短路的地方，检测220V整流桥，发现一臂击穿，换新后，没有发现其它零件还有问题，通电开机故障修复。
2、故障现象：通电后三无，和故障1的现象相同。
检修：测量整流桥输出端有300V电压，测量主开关电源变压器T7001的次级没有24V和UR13.5V电源输出，检测AC检测电路，发现28V稳压管D7011开路，换新后，故障排除。