夏普LCD-46LX430电源板背光电路原理分析与维修 (夏普lcd-45sf460a)

由于夏普LCD-LX电视的维修手册没有电源板及背光部分的电路图，而该电路又工作在高电压、大功率下，是故障的高发部位，因此给维修造成很大困难。为此，笔者实绘了该机电源板及部分电路的电路图，供大家维修时参考。因为该机的屏幕尺寸大，整机耗电量超过W，因此按国家规定设计有PFC电路，PFC电路U芯片采用了8脚FAN，主开关电源U芯片为FAN，背光芯片U为BDF。一、夏普LX电源板电路图（见图1）

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1、PFC电路PFC电路主要由U(FAN)、储能电感L、大功率开关管Q组成。在待机状态时，因为主开关电源不工作，FAN的⑧脚vcc端没有供电，PFC电路不工作;在电视机正常开机状态时，主开关电源产生V电源电压加到FAN的⑧脚，PFC电路进入工作状态。V市电经BD桥式整流得到Hz的全波脉动电压，加到储能电感L主绕组的左端，主绕组的右端接开关管Q的D极。D是续流二极管，C/C是滤波大电解电容。C两端输出V的PFC电压加到主开关电源电路。FAN的⑦脚输出PFC驱动脉冲，经Q放大加到Q的G极。当加到G极的是正脉冲时开关管导通，给储能电感L充入电能。电流的回路:整流桥正端->L主绕组->Q的D极->S极->电流取样电阻R->地->整流桥的负极。上述电流把V市电的电能储存在L中;FAN的⑦脚输出的正驱动脉冲下跳到0v时，Q的G极同步为0V，开关管进入截止状态，由于L储能极性发生变化，变成右端为正左端为负的感应电压，此时产生的电流回路:L的右端->D->C/C->地->整流桥的负极->整流桥的正极->L主绕组的左端，通过该电流把L储存的电能泄放后提供给负载。上述电流给PFC大电解C/C充电后为上正下负的V电压，为后面的主开关电源供电。当FAN的⑦脚输出高电平时，经电阻R(Ω)、D加到Q的G极，因为R阻值小，D导通时内阻更小，因此⑦脚可以给Q的G极提供很大的灌电流，很快地打开Q，使开关管的开启损耗很小。当芯片的⑦脚输出低电平时，⑦脚外接的Q饱和导通，e-c极间的内阻很小，Q的G极分布电容上存储的电荷通过R、Q的e-c极到地，快速泄放，从而快速关断开关管，减小开关管的关断损耗。开关管的过流保护:Q的电流流经R到地，在该电阻上产生与开关管电流成正比的电压，作为开关管电流取样电压加到FAN的过流保护Cs端④脚。当开关管的电流过大，④脚的电压上升到0.8V时，芯片内部的过流保护电路动作，关断⑦脚的驱动输出，防止烧坏零件。PFC电路的输出电压加到PFC取样电路:R、R~R、R，在R上产生的压降作为PFC取样误差电压加到反相输入端芯片的①脚。当PFC输出电压高于V时，①脚的取样电压也同比升高，在芯片内部经过误差电压放大后经接在③脚外部的R、C元件的频率补偿提高PFC电路工作的稳定性，在芯片内部减小⑦脚输出驱动脉冲的宽度，Q导通宽度变窄I储存的电能变少，从而使PFC输出电压降回到标准值。芯片②脚外接的电阻，用于设定PFC电路驱动脉冲的工作频率。芯片的⑤脚是过零检测输入端。在开关管截止、储能电感L向负载放电时，L的辅助绕组左端感应电压为正，经R加到⑤脚，通过芯片内部逻辑电路的作用，维持⑦脚输出低电平，保持开关管的截止，让L中储存的电能连续地向负载供电。当L中储存的电能向负载泄放完成时，L辅助绕组左端的正极*应电压要消失下降到0V，该电压恰好下降到0点时，⑤脚内部的过零点检测电路检测到芯片内部的逻辑电路，将从⑦脚再一次输出正驱动脉冲的前沿(脉冲的上跳沿)加到Q的G极，让开关管再次导通。因为开关管的导通时刻是发生在L中电流为零的时刻，因此开关管的开启损耗最小，从而提高了PFC电路的效率，降低了开关管的功耗。PFC电路正常工作时，FAN各脚电压:①脚:2.4V;②脚:2.8V;③脚:1.5V;④脚:0V;⑤脚:3.3V;⑥脚:0V;⑦脚:4.2V;⑧脚:V。2、主开关电源电路主开关电源电路主要由振荡芯片U(FAN)、开关管Q、变压器T、稳压光耦U、开机光耦U等组成。FAN:①脚:IUVP市电欠压保护，当V电源电压低于V时停止芯片的振荡，开关电源停止工作，防止烧坏开关管。②脚:LATCH/PLIMIT锁定、功率*，该脚外接主开关电源变压器的辅助绕组整流后的电压，如果开关电源变压器过压，则辅助绕组产生的电压也同步升高，引起②脚的电压超过4V时芯片内部的锁定电路启动，关断⑤脚的驱动输出，开关电源停止工作，防止击穿零件。只有当芯片⑥脚的vcC供电下降到低于5V时，这个保护才会自行消除。③脚:cS/FB.③脚有两个功能，-是开关管过流检测输入，二是稳压反馈输入端。④脚:芯片的接地脚，也是控制信号电路的地。⑤脚:DR，大功率开关管的驱动输出，当这个脚输出正驱动脉冲时可以输出mA灌电流，快速接通开关管Q。⑥脚:vCC供电端，为芯片内部电路供电。⑦脚:空脚。⑧脚:vSTR或称HV。在芯片启动期间，外部电路提供的启动电流从⑧脚进入IC，为IC内部的电路供电。启动之后⑧脚内部的开关断开，⑧脚被悬空。(1)开关电源的启动在IC的⑧脚、⑥脚内部有-个专门用于启动的开关，启动期间开关闭合，PFC电路输出的V电压，经过R、R、R加到⑧脚VSTR启动端，给芯片⑥脚vCC端外接的uF电解电容以0.9mA的电流充电，使⑥脚的电压逐渐升高，作为芯片内部振荡电路的供电电压。芯片启动ms后，uF电容上的vCC电压达到V，开关电源进入常态工作，⑧脚内部的启动开关断开，开关电源变压器T辅助绕组产生的感应电压经R.R.D整流，C滤波得到的.5V供电经Q.Q稳压得到V供电，为⑥脚内部电路供电。辅助绕组供电的电流远远大于启动电路0.9mA的电流，因此能保证芯片长期稳定的工作。如果辅助绕组不能为⑥脚供电，而启动电路因为串联限流电阻R、R、R(约k)阻值太大，提供给芯片的启动电流太小仅0.9mA)，不足以维持芯片的长期工作，一旦芯片内部电路开始工作就会把⑥脚的vCC电压逐渐拉低，当低于8V时芯片就停止振荡，随后因为⑧脚启动电路对⑥脚外接的uF电容的充电，⑥脚电压又开始逐渐升高到V，IC又开始振荡，如此反复，这就是维修人员在检修时发现⑥脚电压不停波动的原因。FAN的工作频率是kHz。在待机状态时，主开关电源的负载很轻，开关电源不必要工作在大电流模式，为了降低功耗，让芯片进入低功耗的间歇振荡状态，此时测量主开关电源的输出电压是波动的。当⑥脚外接的uF电容容量变小或失效时，主开关电源就会变得启动困难或不能启动，此时测得⑥脚电压为周期性的波力。(2)过载保护当主开关电源出现负载电流过大时，必然会引起开关电源输出电压下降，经过输出电压的取样和误差放大后加到③脚的反馈电压也同比下降。当③脚的电压低于mV时，③脚内的比较器输出高电平加到ms定时器，如果在ms时间内③脚反馈电压持续偏低，定时器输出过载保护OLP信号，停止芯片⑤脚输出开关管的驱动信号，开关电源变压器停止工作，从而防止长时间过载烧坏开关电源。(3)市电欠压保护电路当市电V电源电压降低时，为了保持开关电源输出给主板和背光电路的电源电压不下降，开关电源就要增加开关管的导通时间宽度，因为开关管的负载是开关变压器的初级绕组，是一个大电感，因此开关管的电流是随导通时间宽度呈线性增长的。当V市电降低较多时，开关电源中Q电流会变得很大，会烧坏开关管。为此，应当在V下降到一定值时停止开关电源的工作，防止过流损坏开关管。在电视机通上V电源，PFC电路还没有启动前，V的市电经D整流和CC滤波得到全波脉动电压，此电压经D、R、R、R加到芯片U的欠压检测输入端①脚。当①脚的取样电压低于2V时，比较器输出高电平启动欠压保护电路，关断芯片⑤脚输出的驱动，让开关电源停止工作，从而防止烧坏Q的可能性。(4)芯片供电过压保护在供电的⑥脚内部有一个oVP过压比较器，当芯片的供电超过V时，输出过压保护高电平oVP关断芯片⑤脚的驱动输出，开关电源停止工作，防止击穿零件。当开关电源失控不稳压时，才会出现开关电源变压器T辅助绕组提供给芯片⑥脚的供电过压。因此，该电路也能有效地防止T次级输出过压损坏主板的可能性。开关电源正常工作时，在开关变压器T的辅助绕组上产生的感应电压，经R、R、D、C整流滤波得到.5V的电压，经R、V稳压管ZD加到芯片的②脚。因为该电压低于V，因此ZD不导通，不影响芯片的正常工作。当开关电源失控输出电压异常升高时，辅助绕组整流后的电压也同步升高，C上电压超过V时，ZD齐纳击穿，芯片②脚电压超过4V，启动保护电路关断⑤脚的驱动脉冲输出，防止击穿损坏零件。(5)主开关电源芯片U的供电T辅助绕组经D整流、C滤波得到的.5V电压，先经Q、ZD稳压电路，从e极输出.5V电压，加到Q、ZD组成的稳压电路;从e极输出V的电源电压，加到主开关电源芯片U的⑥脚为vcC供电。(6)PFC芯片U的供电光耦U是启动PFC电路的开机光耦，其④脚供电来自Qe极输出的V电源，①脚的供电来自于开关电源变压器次级输出的URV。当主板送到电源板的电源开指令PS-ON为高电平时，经D、R加到Q的基极，该管导通，光耦发光，从③脚输出高电平加到Q的基极，Q导通。Q的c极是来自Qe极输出的V电源，从Q的e极输出V电源电压，为PFC芯片U的⑧脚vCC端供电，PFC电路进入工作。由上分析可看出，PFC电路的工作受控于主板送来的PS-ON指令:-是受控于主板来的开机指令，当主板来的PS-ON为高电平时，Q导通，光耦U导通，Q导通，为PfC芯片U供电，开启PFC电路;二是受控于主开关电源，因为PFC芯片的供电V来自于主开关电源辅助绕组产生的V供电。如果主开关电源T不工作，那么PFC电路L肯定也不工作。(7)主开关电源的稳压过程主开关电源变压器的次级产生的感应电压，经D、C/C整流滤波得到URV电源电压给整机供电。该电压经R、R分压电阻取样，R上端分得的取样电压加到误差放大器U的输入端，控制稳压光耦U内发光管的电流，从而达到稳压反馈的目的。T输出的URV电源电压，经R为光耦U内发光管正极供电，Qe极输出的V通过R为光耦U光敏管④脚供电。当URV输出电压高于标准值时，R上的取样电压同比升高，U控制极电压升高，光耦U内发光变强，其③脚电压升高，U的③脚反馈电压升高，⑤脚输出驱动正脉冲宽度变窄，开关管Q导通变窄，T储能变少，次级输出的URV降回到标准值。(8)主开关电源的开机、待机控制该机型没有专门的待机用副电源，主开关电源兼做待机电源，即在待机时由主开关电源作为待机电源使用，此时主开关电源输出的URV降到7.8V，为主板内的微处理器供电。其控制过程是:当主板发出待机的指令时，PS-ON从开机时的3V降到OV加到D的正极，Q的基极为0V而截止，Q、Q截止，R下端到地开路，此时分压取样的下电阻仅由R一个电阻构成，分得的取样电压高，U控制极电压升高，导通电流变大，U内阻变小，U的③脚电压升高，芯片⑤脚输出正驱动脉冲宽度变窄，Q导通变窄，T储能变少，次级输出的URV降到7.8V。而当PS-ON是高电平3.3V时，D导通，Q、Q、Q导通，R下端通过Q接地，R与R并联，取样电阻变小分压取样电压降低，U控制极电压下降，U电流变小，U内阻变大，U的③脚电压降低，⑤脚输出的正驱动脉冲增宽，开关管导通时间增宽，T储能增多，次级输出电压由待机时的7.8V升高到标准值V。二、夏普LX背光电路板图(见图2）背光电路的芯片型号是LED背光驱动BDF。各脚名称及功能见表1。

1、背光芯片的供电主开关电源产生的URV电源电压加到Q的c极，Q与ZD组成V稳压电路，从Q的e极输出的.5V电源电压加到背光芯片BD的①脚VCC端，背光芯片得到供电开始工作。主板发出的背光ON高电平指令，通过排插CON的脚，R加到芯片的STB端②脚，在芯片内部得到ON指令，背光电路开始工作。主板送来的背光调光电压OFL，通过R、R接入脚，调节背光驱动脉冲串的占空比，从而控制背光的亮度。当背光电路发生过压、过流保护时，从芯片脚输出FAIL(背光故障指示高电平)，经R加到Q的b极，该管导通，从c极输出ERROR低电平送到主板微处理器，通知主板:背光电路发生故障。IC、脚输出正负有一定相位延时的驱动脉冲加到T的初级，在两个次级产生幅度相等极性相反的驱动脉冲，分别加到推挽大功率管Q、Q的G极，因为驱动脉冲的极性相反，因此这两个大功率管一个导通时，另一个截止有一定死区延时，以防止两个驱动脉冲同一极性，造成上管与下管同时导通，使PFC电压因为两个管子的同时导通而短路到地，产生很大的直通电流，烧坏两个大功率管及PFC电源。这两个串联的大功率管，只要有一个管子击穿，另一个也会随之马上烧坏。当上管导通、下管截止时，产生如下的电流:PFC电源->Q->T->C->地，在T初级产生上正下负的电压。上述电流经T初级给C充电(极性是右正左负);当上管截止、下管导通时，C放电，放电电流:C右侧->T->Q->C左侧。这一电流在T的初级产生下正上负的电压，在次级产生的感应电压经二极管整流为LED灯串供2、LED灯串的整流供电该机的背光由两个LED灯串组成:CON的①、④脚间接的是LED灯串1，⑤、⑧脚间接的是LED灯串2，由T的次级为这两组LED灯串供电。当T的次级产生的感应电压为上正下负时，为LED灯串2供电，此时LED灯串的电流如下:L的次级上端->D->R/R/R->CON⑤脚->LED灯串2正极->负极->CON⑧->D->C->T次级的下端，构成电流回路。当T的次级为下正上负时，为LED灯串1供电，电流如下:T次级的下端->C->D->R/R/R->cON①脚->LED灯串1的正极一负极->CON④脚->D->T次级上端，构成电流回路。3、灯电流的稳定电路图2中;L的初级线圈与C构成一个LC修正串联谐振电路，背光芯片BDF产生的激励电压经T放大倒相、Q/Q功率放大，把激励电压加到T、C串联谐振电路的两端。在设计这个背光电路时，让激励电压的频率与LC的串联谐振频率相接近但有一个频差，此电路就构成了一个外激式的开关电源，通过改变这个开关电源激励电压的频率，就可以调节开关电源输出的LED灯串电流的值，使LED灯串电流的值保持恒定。BDF和Q/Q输出的激励电压加到LC串联谐振电路的两端是方波电压，但因为LC串联谐振电路的固有特性，实际在LC串联电路中流动的电流是正弦波，因此，在T次级输出的电压也是正弦波。在LC串联电路谐振时，T的初级电流最大，T次级输出的电压也最高，此时LED灯串的电流会增大。如果我们让激励电压的频率朝着LC串联电路的谐振频率稍稍离开-点，故意让LC串联电路轻度失谐，则T初级两端电压下降，次级输出电压降低，LED灯串电流减小，便达到通过改变激励电压频率，调控LED灯串电流的目的。失谐得越远，T次级输出电压越低，LED灯串电流越小。T是LED灯驱动变压器，次级输出的交流电压，经D~D整流，在cON的①、④脚间得到-V的电源电压加在LED灯串1的两端，同样在cON的⑤、⑧脚间得到的-V电压加在LED灯串2的两端，把CON的①、⑤脚连接后接整机的冷地，作为LED灯电流取样的参考点。LED灯串1和灯串2的电流流过R\R\R电流取样电阻，在这三只电阻产生的电压作为LED灯电流取样电压，经R、R、R加到背光芯片⑥脚*输入端，在芯片内部通过逻辑电路控制、脚输出激励脉冲的频率，改变Q、Q输出的激励电压频率，从而改变T次级输出的LED灯供电电压，间接地调节LED灯电流，维持LED灯串电流在标准的数值上。当因为环镜温度的原因或是LED灯串供电电压升高而引起LED灯串电流增大时，在R左端到地的电压升高，芯片电流取样输入⑥脚同步升高，经过芯片内部逻辑电路的调节，和脚输出的激励脉冲的频率同步升高，经Q\Q驱动放大加在由T\C的LC串联谐振电路上的激励电压频率同步升高，激励电压的频率朝着远离L-c串联电路固有的谐振频率方向移动，串联电路失谐.L次级输出的电压降低，LED灯串得到的供电电压下降，LED灯串电流降回到标准数值。4、灯电压取样电路LED灯串1的灯电压取样电路:+.5V电源电压经过R、R、R、灯串和整机地构成串联分压取样电路。同理，LED灯串2的取样电路:+.5V电源电压经R、R、R、LED灯串2的负极(-V)。上述两灯串电压取样电路，在R和R的连接点得到2.8V的取样电压，加到Q的b极，Q的e极.5V由R、R分压得到2V电压，因Q的b极电压高于e极，因此该管截止，从c极输出0V经R加到芯片的⑦脚VS输入端，不影响背光电路的正常工作。当两组LED灯串其中任一串参数发生改变，负载变轻会使T次级的电压升高，cON的④脚或⑧脚负压升高，R\R串联点分得的取样电压也将降低直至出现负压，使Q导通，从c极输出高电平加到芯片⑦脚，vs取样电压同步升高，通过芯片内部逻辑电路改变、脚输出驱动脉冲的频率，使T次级输出的电压下降，LED供电电压在正常范围之内。背光芯片的脚是LED灯欠压检测输入脚（COMPSD)。在背光电路工作正常时，上面介绍了.5V电源和两组LED灯串负极的-V分压电路，LED灯串1在D的正极处分得的电压是-V，同样，D的正极处分得的电压也是-V。很明显，D和D正极加了-V电压必定截止，因此这两只二极管负极的连接处是0V电压，加到Q的基极，Q截止，e极输出0V电压加到芯片的④脚，对背光电路的正常工作不产生任何影响。当T次级输出的LED灯供电电压降低时，或是因为某一个或某几个LED灯击穿短路时，LED灯串负极的负压即cON的④脚或⑧脚负电压变小，而+.5V正压不变，使D或D正极处分得的电压由正常时的-V升高直至出现正值，在D\D两管负极连接点出现的正电压加到Q的基极，该管导通，从e极输出高电平加到芯片的脚，引起内部的保护电路动作，关断和脚的驱动输出，背光电路停止工作。三、检修实例故障表现为:开机后红灯有规律的闪烁1次。故障原因分析:强制开机进入维修模式，发现屏幕上显示5次灯保护记录，将保护记录清除后关机，再次开机，工作正常。用户观看十几天后，故障再次发生。拆开后壳，检查发现电源板上背光大功率MOS开关管Q、Q击穿，保险丝烧断，更换上述零件，至今工作正常。